close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3994 giberov 3.g. verner e.v mehanicheskoe oborudovanie predpriyatiy dlya proizvodstva polimernih i teploizolyacionnih izdeli y

код для вставкиСкачать
& .Г .Г И Б Е Р О В
3. Г. ГИБЕРОВ, Е. В. ВЕРНЕР
МЕХАНИЧЕСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
ПРЕДПРИЯТИЙ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ПОЛИМЕРНЫХ
И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ
ИЗДЕЛИЙ
И
Допущено Министерством высшего и среднего
специального образования СССР в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по специальности «Механическое оборудование
' предприятий по производству полимерных
и теплоизоляционных изделий»
I Щ УЛ
Мо с к в а
\Ш П ш
<маш иностроение*
Г4б
УДК 678.05 : 678.06 : 69 (075)
Гиберов 3. Г., Вернер Е. В. Механическое обо­
рудование предприятий для производства полимерных
и теплоизоляционных изделий. М., «Машиностроение»,
1973, 416 с.
В учебнике описаны устройство и работа основного
технологического оборудования предприятий промыш
ленности стройматериалов для производства полимер­
ных и теплоизоляционных изделий. Рассмотрено обо­
рудование для смешения и пластикации, таблетирования и прессования, грануляции, литья под давлением
и непрерывного выдавливания, вакуумного и пневмати­
ческого формования, каландрирования, для производ­
ства линолеума и ворсовых материалов для полов и газо­
наполненных пластмасс, а также оборудование для из­
готовления изделий из стеклопластиков, древопластиков, минераловатных и акустических плит. Даны ме­
тоды расчетов основных параметров рабочих процессов.
Учебник предназначен для студентов инженерно­
строительных вузов, а также может быть полезен для
студентов химико-механических, химико-технологиче­
ских вузов и для инженерно-технических работников
заводов строительных теплоизоляционных материалов
и заводов пластических масс.
Табл. 21, ил. 254, список лит. 40 назв.
Р е ц е н з е н т ы : кафедра «Машины и оборудова­
ние заводов стройматериалов» Московского инженерно­
строительного института, инж. В. И. Добужинский
© Издательство «Машиностроение», 1973 г.
В свете задач, поставленных XXIV съездом КПСС и пятилет­
ним планом развития народного хозяйства страны в области жи­
лищного, коммунального, промышленного, энергетического, транс­
портного и других видов строительства, особое значение приоб­
ретает проблема опережающего развития промышленности строи­
тельных материалов по сравнению с общими темпами роста строи­
тельных монтажных работ. Осуществление намеченной программы
строительства требует значительного увеличения производства
эффективных строительных материалов и организации произ­
водства новых прогрессивных материалов, деталей и конструкций.
Особо перспективными являются тепло-звукоизоляционные ма­
териалы и материалы на основе пластических масс.
Высокая прочность и эластичность, устойчивость к действию
повышенных или низких температур, стойкость к действию
химических реагентов, малый удельный вес, легкая перерабатываемость в разнообразные изделия — таковы некоторые из свойств,
обеспечивающих непрерывное развитие производства полимеров.
Изменяя характер исходных соединений, состав и последователь­
ность их чередования в молекулах полимеров, можно практически
неограниченно изменять их свойства от прочных, жестких и устой­
чивых к удару полимеров, используемых в качестве конструкцион­
ных материалов, до эластичных гибких каучуко-подобных пла­
стиков.
На основании директив XXIV съезда КПСС промышленность
полимерных и теплоизоляционных строительных материалов на­
чала быстро развиваться. Из пластмасс изготовляют материалы для
полов (линолеум и плитки) и кровель (стеклопластик), трубы и
профильные погонажные изделия (поручни, плинтусы), стеновые
материалы (древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты и
изделия; слоистые пластики, облицовочные плитки и стеновые
панели), тепло- и звукоизоляционные материалы (пенопласты,
минераловатные изделия, акустические плиты и др.).
В последние годы реконструированы заводы, производящие
синтетические полимеры, пластмассы на их основе и теплоизоля­
ционные материалы, начато строительство новых мощных про­
мышленных предприятий по выработке пластмасс и теплоизоля1
*
3
ционных материалов. В связи с этим вопросы методов производ­
ства и переработки пластмасс и теплоизоляционных материалов
в готовые строительные изделия, а также применение имеюще­
гося и создание необходимого для этого оборудования приобрели
первостепенное значение. Дальнейшее развитие промышленности
полимерных строительных материалов, характеризующейся на
современном этапе интенсивным ростом крупносерийного произ­
водства и стремлением к полной автоматизации производственных
процессов,— немыслимо без выполнения машинного парка как
в количественном, так и в качественном отношении.
Появление каждого нового полимера требует нахождения для
него новых специфичных средств переработки в строительные
изделия. Эту задачу можно решить только хорошо изучив типовые
образцы конструкций, имеющегося отечественного и зарубежного
оборудования.
Учебник для вузов по механическому оборудованию для про­
изводства полимерных и теплоизоляционных изделий выпускается
впервые. Поэтому желательно получить от читателей отзывы о на­
стоящей книге, которые позволят учесть все замечания и поже­
лания при создании новых учебников по данной теме.
Главы I — XIV первого раздела написаны 3. Г. Гиберовым
главы I
VIII второго раздела Е. В. Вернером.
Все замечания и пожелания просьба направлять в издатель­
ство «Машиностроение» по адресу: Москва, Б-78, 1-й Басманный
пер., д. 3 .
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМ ЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
■
Глава I. МАШИНЫ ДЛЯ СМЕШЕНИЯ
И ПЛАСТИКАЦИИ
Смешение — это процесс, при котором два или более компонен­
тов смешиваются в определенном соотношении до получения одно­
родной смеси. Процесс смешения может быть периодическим и
непрерывным.
Периодический процесс смешения — это процесс, в котором
все компоненты, загружаемые в требуемой пропорции в замкнутый
сосуд, перемешиваются в течение определенного времени, а затем
выгружаются. Время, достаточное для получения качественной
смеси, называется временем смешения.
Непрерывный процесс смешения — это процесс, в котором
перемешивание компонентов происходит непрерывно и рабочий
объем перемешивающего устройства все время загружен мате­
риалом.
Пластикация — процесс механической или тепловой обработки
полимерных материалов, при котором повышаются их пластич­
ность и гомогенность.
§ 1. СМЕСИТЕЛИ ДЛЯ ЖИДКИХ МАТЕРИАЛОВ
В промышленном производстве строительных изделий из пла­
стических масс процессы смешения широко применяются на мно­
гих этапах, например, для приготовления различных суспензий,
эмульсий и однородных смесей, а также для интенсификации про­
цессов тепло- и массообмена.
Смесители по принципу действия подразделяются на механи­
ческие и пневматические.
Механические смесители подразделяются на лопастные, про­
пеллерные, турбинные и специальные.
Лопастные мешалки (рис. 1, а) применяют для смешения
жидкостей, обладающих небольшой вязкостью, растворения и
суспензирования твердых веществ, имеющих малую плотность.
Мешалка представляет собой цилиндрический сосуд 1 с кониче­
ским днищем и плоской крышкой. Смонтированный в сосуде
вертикальный вал 2 с лопастями 3 приводится от электродвигателя
через шкив 4 ременной и зубчатой 5 передач.
Гидродинамическое сопротивление среды движущемуся в ней
телу определяется по формуле Ньютона— Кармана
Ш Ш Ш ш
®
где с — коэффициент сопротивления Ц = 1,28 для прямоуголь­
ного сечения); руд — плотность в Н/м3; д — ускорение свободного
Рис. 1. Мешалки для жидких материалов:
а — лопастная; б — пропеллерная; — турбинная; г — схема к ра
счету лопастной мешалки
падения в м/с2; Р
площадь проекции тела на плоскость, пер­
пендикулярную к направлению вращения (миделево сечение)
в м * Vл — скорость
движения
м/с.
* -----------и и ш а а потока в ш/
С.
Китп0 пПаТКа’ установленная под Углом а. вращается со скоростью V.
I
™
элемент
ц
е
л
е
в
о
й
поверхности,
равной
к
Щ
на
расстояНИИ X
П Р И вращения
ПП ЯТТТАиысг /(рис.
пил
11, г).
«\
*
НИИ
X ОотТ оси
Давление на
пленный элемент по формуле ( 1)
АР — ■— | -^5. р ^ 51Пок;2.
(2)
Заменив и на сох, где со — угловая скорость в рад/с, получим
Ру
йР = -щ-----к
й
х
51П
асо2*2.
2
ц:
(3)
4у
Интегрируя полученное выражение в пределах от г до /?,
запишем
/г
Р — ~2 ~------ со2Лзш а | х 2 Ах,
(4)
г
откуда
‘
~
с
р УдЮ2/г 8Ш а
Р = - Т - ^ - Г е------^ Зг’)-
(5)
Точка приложения силы Р расположена на расстоянии лг0
от оси вращения, следовательно,
3Ш Ш
(6)
_
4 (/?3 — г3)
О кружная скорость в точке приложения силы Р
3
(в* — г*)
V =
(йХ0 =
<0 ^
— 7») •
<7 >
Мощность
■
= Рг>.
(8)
Подставляя значения Я и о из формул (5) и (7), после преобразо­
вания получим
<о8/г з!п а (^ 4 — г4).
#1
(9)
При расположении на одном валу п лопастей общая мощность,
потребная для мешалки, ‘
N = пЫх.
(Ю)
Введя коэффициент 1,5 на неучтенные потери (сопротивление
вращению вертикального вала) и учитывая к. п. д. привода т)
== 0 , 8 , получим
=
СИ)
Пропеллерные мешалки (рис. 1, б) применяют для интенсив­
ного перемешивания жидкостей небольшой вязкости, взмучивания
фазы
до и, 15 мм, а такж е для приготовления суспензий и эмульсий
Л Л О ТТ 1 / А П
л л
т» / \ г у
« ш ш»
м ^
1 А
Я
/ ____ __ __ __ . V
§
Лопасти 1 мешалки изготовляют с переменным наклоном пло­
скости от 0 до я /2 рад и закрепляют на ступице 2, которую наса­
живают на вал 3. Во многих случаях используют вертикальные
валы, расположенные по оси аппарата. Обычно применяют ме­
шалки с тремя лопастями, но встречаются мешалки с двумя и
четырьмя лопастями. Число лопастей на валу зависит от высоты
слоя жидкости в аппарате и условий перемешивания. Лопасти,
вращаясь в жидкости, перемешивают ее по спирали. Чтобы улуч­
шить циркуляцию жидкости, пропеллер часто устанавливают
внутри цилиндрического патрубка, открытого с торцовых сторон.
Такие патрубки служат для создания направления движения
жидкости и называются стаканами (диффузорами). Обычно радиус
диффузора близок к радиусу лопастей пропеллера, поэтому ско­
рость движения жидкости в осевом направлении в диффузоре
можно определить по формуле
| = Ясо сох2 р ,
(12)
где Н
шаг винта лопасти в м; 8 = 0,45 -т-0,8 — угол подъема
винтовой линии в рад.
Количество жидкости, перемещаемой пропеллером,
т.1 = 0,4я/? 2ор,
(13)
где Я — радиус окружности, описываемой крайней точкой ло­
пасти, в м; р — плотность суспензии в кг/м3.
Шаг винта
И = 2я/? *§ Щ
(14)
Мощность, потребная для привода вала пропеллерной мешалки,
д / __ §крпЯ 2Н3(о3 соз4 р
Г)
>
(15)
где к = 0,7 -ь0,8 — коэффициент обратного проскальзывания жи"кости; | = 0,75 — к. п. д.; со— угловая скорость в рад/с* в
ускорение свободного падения в м/с2.
Турбинные мешалки применяют для интенсивного смешения
жидкостей, тонкого диспергирования, быстрого растворения или
выделения осадков в больших объемах. Турбинка 1 (рис. 1 в)
размещена в направляющей чаше 2. Всасывающая часть турбинки
пропущена через днище чаши вблизи от дна корпуса 3 аппарата.
Жидкость всасывается из нижней зоны, отбрасывается турбинкой
к стенкам чаши и направляется в верхнюю зону, где распределяется
по всему сечению сосуда и затем вдоль стенок корпуса опускается
к всасывающему отверстию турбинки. Такая циркуляция создает
хорошее перемешивание при значительной вязкости среды Туобинка насажена на вертикальный вал 4, который приводится от
электродвигателя 5 через клиноременную передачу 6.
8
формуле
где р
рУгН
N
*1
плотность суспензий в кг/м3-
(16)
ницу ДвремениГЛИЧеСТВ° ЖИДК0СТИ’ пР°™няем0Й турб^нкой^ед™
V,
(17)
здесь Е г = 0 ,8 -г-0,9
коэффициент стеснения внутренней окруждиаметр
внутренней
бинки тУРрбИНКИ’ ^ 1 ~ диаме1Р внутренней окружности турбинки, т. е. всасывающего отверстия, в м; к — высота лопаток
у внутренней окружности турбинки в м; Щ — скорость прохожде­
ния жидкости в м/с (по экспериментальным данным С, = 5 м/с)п
напор, развиваемый турбинкой, в м
сов
а
Н
Цг
(18)
§
к
0,75
коэффиц
циркуляции;
т|
х
—
0,9
—
гидравлическии к. п. д.; V
скорость у наружной окружности турбинки
в м/с; С 2 — скорость жидкости на выходе из каналов турбинки;
С
С
а
(19)
5ш а
угол, значение которого всегда лежит в пределах
о% 7 ж н о Г „ Г ’ " аправленная по
С
я
18
рад;
турбинки к наружной
V,
Е^з.пЩ
( 20)
Е г = 0,95
коэффициент
«Г А
бинки; а
0,06
коэффиц
диаметр наружной окружности турбинки в м.
Пневматическое перемешивание заключается в том, что через
всю массу жидких компонентов пропускают сжатый воздух кото„Р“ И " Р"В0ДИТ смешиваемУю среду в движение. Сжатый д о зю х
Й
Ж
ж
Й
,ерез
отвеРстия
трубок,
так
называемых
барботеров
расположенных на дне
ина аппарата.
Р
Р ?
Расход воздуха
форму
V*
Ш х,
(21)
где Р
поверхность жидкости в аппарате в м8- I
время перемешивания в с; Уг = 0,007-й),017 —
м
поверхности жидкости в ' секунду.''
РаС" Д В03Духа на 1
Давление воздуха, необходимое дли барботирования.
р
( 22)
^
----~ ---- V
м л л лшЛЛ
где Н — высота столба перемешиваемой жидкости в м; у ж — удель­
ный вес жидкости в Н/м®; Ц — удельный вес воздуха в Н/м8;
V = 20 ч-40 — скорость воздуха в трубе барботера в м/с; 2 Ш—
сумма коэффициентов трения и местных сопротивлений воздухо­
провода; р 0 <— давление над поверхностью жидкости в Н/мг.
§ 2. СМЕСИТЕЛИ ДЛЯ
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
Смесители для сыпучих материалов по принципу действия
классифицируются на периодические и непрерывные.
Смесители периодического действия в зависимости от типа
рабочего органа делятся на смесительные барабаны (с враща­
ющимся корпусом), червячно-лопастные, плунжерные, ленточные,
смесительные бегуны, смесители центробежного действия, с псевдо­
ожижением сыпучего материала, с быстро вращающимся ротором,
смесители центробежного действия с вращающимся конусом,
пневмосмесители и усреднители.
Смесители непрерывного действия делятся на барабанные,
червячно-лопастные, гравитационные, центробежного действия,
прямоточные, каскадные и вибросмесители.
Барабанные смесители, относящиеся к тихоходным машинам
(линейная скорость вращения барабана составляет 0 , 8— 1 м/с),
в настоящее время получили наибольшее распространение. Рабо­
чее число оборотов в барабанных смесителях определяется по
формуле
п
1
5Ун
(23)
•где Я — радиус барабана в м.
На валу 2 барабана 1 смесителя укреплены лопасти 3 плуго­
образной формы (рис. 2 , а); при работе эти лопасти разбрасывают
материал в стороны и интенсивно перемешивают его. Барабанные
смесители обеспечивают высокое качество смешения при неболь­
шом расходе энергии. Недостаток смесителей — большой износ
лопастей.
\
В табл. 1 приведена техническая характеристика отечествен­
ных барабанных смесителей.
б)
мендуется применять для смешения сухих веществ, состоящих из
частиц различных размеров и плотности. Недостатки лопастного
смесителя: относительно большой расход энергии и интенсивный
износ лопастей. Этот смеситель отличается от барабанного сме­
сителя формой лопастей, транспортирующих материал вдоль оси
барабана.
Биконические смесители (рис. 2, в) для повышения эффекта
смешения имеют отражатели, устанавливаемые под углом к го­
ризонтальной оси. При их вращении смешиваемый материал начи­
нает двигаться по спирали. Время смешения в наклонном бикони-
ческом смесителе невелико. Если материал увлажнен то для
разрушения образующихся при смешении комков в смеситель
с
загружают несколько крупных шаров
У-образные смесители (рис. 2 , г) имеют У-образный корпус 1
устанавливаемый на горизонтальном валу 2. Иногда на валу 2
помещают отражатели и лопасти, которые приводятся в движение
от специального привода. Недостатком перечисленных смесителей
Выгрузка
Воздух
е)
Рис. 2. Смесители для сыпучих материалов:
барабанный; б
лопастной; в — биконический; г — У-обоазный* д
сдвоенный У-образный; « - схема смесителя п сев д о ^ н ж ен н ?го слоя
является наличие в них «мертвых зон». В сдвоенном У-образном
смесителе (рис. 2 , д) полностью устранены «мертвые зоны» и углы
Вал корпуса смесителя расположен под углом к оси корпуса!
один оборот барабана материал перемещается дважды. Преиму­
щества сдвоенного У-образного смесителя: быстрое смешение
компонентов с различной плотностью, небольшой расход энергии,
Таблица
Техническая характеристика барабанных смесителей
Тип смесителя
Смесительный барабан заво
да «Прогресс»
1,5 т ................................
3,0 т ................................
Конический барабан Уваро<
ва 3,0 т
............................
Рабочая
емкость в м1
2
3,7
3
Мощность
привода
в кВт
5,8
10,0
4,5
Частота вращения
в об/мнн
корпуса
вала
7.5
7,0
36,5
57,5
9
г
—
—
1
Рис. 3. Вибросмеситель
сохранение структуры при смешении кристаллических материалов
малый износ оборудования.
*
пмД ^ аЧ6СТВе ™ ес”телей могут быть такж е использованы шароЫ‘
обычном исполнении они обеспечивают высоко­
качественное смешение, однако расход энергии и продолжитель­
ность цикла велики.
Д ля смешения порошкообразных материалов с компонентами
значительной вязкости применяют вибросмесители. Вибросмеси­
тель (рис. 3) имеет раму /, на которой смонтирован корпус 2 на
амортизаторах 3. В корпусе
корпус ^ на
в подшипниках 4 установлен
дебалансный вал 5 , полу'6
чающий вращение от электродвигателя 6 через эластичную муфту 7. Компоненты
смеси загружают через люк
8 , а готовую смесь выгру­
жают через люк 9 , который
закрывается и открывается
при помощи гидроцилинд­
ра 10.
Смеситель центробежного
типа (рис. 4) находит широ­
кое применение в промыш­
ленности пластических масс.
Материал из бункера 1 по
ступает во вращающийся
вместе с валом 2 конус 3 .
Масса, находящаяся в ко­
нусе, при значительной окрИР л
„
ружной скорости его приниЦентробежный смеситель
вой скоростью, значительно мрн^. г ^ начинают вращаться с углотериала. Дополнительно у п т п а а
чем Угловая скорость мапри помощи тормозного устройства 0
лопастей снижается
смесителя. Таким обпачом Г
’ Размещенного на крышке
разности окружи ых скопосте й л п п ягтГг. | М
1р 8 | «следствие
вается интенсивное перемешиваний
” маТ®Риала обеспечигося вниз материала возвпяшяат а атеРиала- Часть опускающенус 3. Смесь в ы г р у ж а ю т ' , е о ^ т Л Ре3 СПециальные окна в коаппарата Кратность
патРУбок. рэсположенный в днище
ростьРю вращения п р м с ^ о г о "4вала ^ ' т о п м рег™
тся *
мешалки.
вала и торможением подвесной
Производительность центробежного смесителя определяется
формуле
^ (Р к 'Я к )?
------ -----------------------
(24)
9
I
где V — полный объем аппарата в м3; ф = 0,5 -е-0,75 — коэффи
Циент заполнения; рк — насыпная плотность отдельных компонен­
тов; тк — массовая доля отдельных компонентов; I — продол­
жительность времени смешения в с .
Мощность, потребляемая смесителем, расходуется на преодо­
ление сопротивления ЦЙ движению лопастей в сыпучей среде,
на преодоление сопротивления N 2 движению конуса, на подъем N г
материала внутри конуса, на сообщение кинетической энергии N 4
материалу и на преодоление трения |§ | вала конуса в подшипниках
и сальниковом уплотнении. Таким образом, общая мощность равна
их сумме:
N
И А^з В N 4 Я # 6;
(25)
и
срн©1-2^ 2-3 (/ йп а)0'82# 1•<*т ,
где с
коэффициент, определяемый по экспериментальным дан­
ным и зависящий в основном от твердости материала и его дисперс­
ности; рн — насыпная плотность материала в кг/м3; й — диаметр
лопасти в м; о — угловая скорость в с -1. ос
45
угол наклона
лопасти к горизонту; Н
высота материала над лопастью в м;
отношение мощности, потребляемой смесителем при устано­
вившемся режиме, к мощности, измеренной в конце первой минуты
после начала смешения (определяется экспериментально);
//
Ж
N 2 И N 2о расход мощности на преодоление сопротивления по
наружной и внутренней поверхности конуса;
В
2,45-10
л/о>/гр„/ (соз2у В Ц $ т 2у) (#
г)2;
I
длина образующей конуса в м; Н
высота слоя материала
снаружи конуса
коэффиц
риала по конусу;
и г — радиусы верхнего и нижнего оснований
конуса в м; у
угол наклона образующей конуса к горизонту
8
1
П
ф
в град; В
— коэффициент
1
+
5
Ш
Г О
N1
0,5- 10~ 3т всо3/-ц Ш
г) § 81П1|);
тВ
масса материала на внутренней поверхности конуса в кг;
среднее значение радиуса
__________
Щ
центра тяжести |вращающийся
Ц
массы в м; гЬ
угол между направлением действия центробежной
силы и нормалью к поверхности конуса в град;
к • ’Ч Л
ТТ V V Л
Л
м
V V
м
А
• >
^
— -
_________ ____
N.
0,0098/я*# К»
т*м пРоизводительность конуса в кг/с; Нк — высота конуса
М» = 0,5* \0~ 3т(ц^'
Ч — окружная скорость конуса в м/с.
Кроме описанных выше аппаратов для смешения материалов
находят применение смесители, в которых использована кинети­
ческая энергия воздуха или инертных газов.
Такие смесители (рис. 2, е) работают по принципу создания
«кипящего слоя» или псевдоожиженного слоя порошкообразных
материалов, широко применяемого в промышленности для про­
ведения различных физико-химических процессов. Псевдоожи­
жение получают пропусканием через порошкообразный материал,
лежащий на перфорированном днище 1 аппарата 2 (решетки’
колосники, пористая плита и т. п.), газа в направлении снизу
Для предотвращения каналообразования в материале и нару­
шения стабильности процесса, имеющих место при аэрации высоко­
дисперсных порошков, в смеситель устанавливают мешалку с вер­
тикальным размещением лопастей 3,
Производительность смесителя определяется формулой
Ш
т
пи
| |
(26)
где / — время перемешивания в с; т3 — загрузка в смеситель
в кг;
2
= 0,7851>а • 1 Ж = 1,805;
(27)
# . = 1,50а.
Для определения диаметра и высоты аппарата можно поль­
зоваться следующими формулами:
Д, = 0,242 л/ ^
*
Рн
;
Яа = ( 3 - 5 ) А ,
где р„ — насыпная плотность материала в кг/м8; ^ = 0,950 __
диаметр ворошителя в м; Н = 0 ,Ш В— высота лопасти ворошителя
в м; Ла — высота аппарата в м.
Мощность, потребляемая ворошителем,
N = Кы рт«3-Ов,
^ •■Г-V ' ■‘ ; ' -~с>--
гЙ^
1
^
Р
(28)
-
1
1
Щ
\
\
У^
>:' \ :
■■-
Рт
плотность частиц материала в
к г / м 3* п
в' Ю
Т
Щ
В в
И - ~
яияН в ^ „ ? ё л Т ? “ 7 у1уВ0р0ШИтелЯ ° ■
Расход Сжижающего газа
„
ожижаюц^й *
П
частота в р а н ^
И § 2, ЗЗсокрД;,
ляемая
в
| |
(29)
° ™ е м о г о газа в м/с, опреде-
гл _ ^ еКрРсЙ
№-
В ® ,Рс ‘
в которой
Аг
в
(17,44 + 4,56 Г А Т ) ^ Р ? ~ к Р и т е Р и й
И
Рейнольдса;
л
= —К ---- критерий Фруда; Аг
^тРтРс^
критерий Архим
%
Мс
меда; [хс — вяздость среды (газа) в Р .г /м 2* л
частиц В м; п — частота вращения ворошителя в и т у т у - й В
диаР Я Щ 1 Й рт - п л о т н о й частиц Щ
Я плотОпределим сопротивление всевдоожиженного слоя:
АР 1 Рт 0 — е0),
(30)
где е 0 — порозность слоя, определяемая эксперимента.льно.
§ 3. СМЕСИТЕЛИ
д л я ПЛАСТИЧЕСКИХ (ВЯЗКИХ)
МАТЕРИАЛОВ
компонентов
типы: с лопастными мешалками с ту р б и н н ^м Т ^Г Ч Следующне
щающимся корпусом и лопастью й У И лкамн> с вРа'
с ленточными мегЬалками с пи™
одвижнои и неподвижной),
тыми меш аГами с якоонымиДи п ВЫМИ мешалкам” . с гребенча-
^
г т
=
=
роторные
=
■
'
смесители.
а з Ш в г ^ Я Ш ВЯЗКИХ материалов (расплавов, паст и тестодню
Й Й Ш Ш I деформа.
риалами.
Р
Это^
вызвано"
в
о
з
р
а
с
т
а
н
н
Л
Г
„
Г
Я
!
МаТе‘
компонентами.
врастанием поверхности раздела между
Основные закономерности силового воздействия на материал
в смесителе можно установить, рассматривая расплав как гомоген­
ную массу.
* -:
Степень деформации материала характеризуют следующим
образом:
V
йо
V,
(31)
Н
ср
где (й,ь!йу)ср— средний градиент скорости сдвига; юг и V2
линейные скорости двух поверхностей, между которыми деформи­
руется перерабатываемый материал; Н — расстояние между по­
верхностями.
Вследствие сложной конфигурации роторов (лопастей) соз­
даются разные значения градиентов скорости сдвига деформируе­
мой массы и, следовательно, различные условия смешения. Больмои на деформацию
перерабатываемых материалов, п е р е х тепловую.
о д и т __
По мере
смешения материал становится все более пластичным и в конечном счете под воздействием сдвиговых напряжений начинает
течь. Рассматривая эту смесь в узком зазоре между вершиной
гребня ротора и стенкой камеры как жидкость с высокой в яз­
костью, подверженную однородному сдвигу, можно, в соответ­
ствии с законом Ньютона, записать
Ш!
IIV
(32)
где
напряжение сдвига; [х — динамический коэффициент
вязкости жидкости.
При постоянном значении величины зазора между гребнем
лопасти и стенкой камеры Н на всей ширине Ь вершины гребня
лопасти градиент скорости можно рассчитать следующим образом*
Ло
Щ
V
к
где V
линейная
скорость
поверхности
лопасти.
хд
.,
*
----г
дх» *гребня «ти/начли.
Мощность И, затрачиваемую на привод лопасти, можно опое­
н а ™ ? с к о р о с т Г Т 6™ 6 СИЛЫ ? сопРотивления Движению лопасти
N
При
V
V
т5о
[А к
ЬЬа
аЪ
Ь
V
к
(33)
окончательно получим
N
Ш
-тя
2
ОрПр,
к
длина вершины гребня лопасти; 5
площадь
сдвига;
наружный диаметр ротора; пр
частота
вращения
ротора
в минуту.
2 3 . г. Гиберов
Б
ИБЛИОТЕЧ/А
0 ^ * о д а р с 1« о го
Для смешения вязких материалов обычно применяют двух­
лопастные смесители (рис. 5) с 2-образными лопастями В непо
лопГстиМ2 КЛ н и т ^ ^еси тел я расположены две смешивающие
лопасти 2. Днище корпуса обычно выполняют из двух полунилин
из которых вращается по од„о“ лопаст7 Д л „
композиции, при смешении которых необходимо охлаждение
применяют смесители с охлаждающей рубашкой Недостатки
двухлопастных смесителей: большой расход энергии?сложность за
рузки и продолжительная очистка корпуса после каждого цикла.
■НО
Рис. 5. Двухлопастной 2-образный смеситель
В
Н
В
I
И
т
Н
•1
пори^ „ ау“ есителя
\
®
мощность можно пР“блн-
1.24Г<ррНа?(г\ — г\)
к, __
%
1
(3 4 )
где 7, — число лопастей*
■
1
Ш
л о п асти ^ м; со -
И
Н
Н
Н
угловая скорость вращения
■
Я
Н
Е
ь \'г.
Ш1
Я
И2
в
н
лопасти в 3
1 1 -г и
! *2
4
ЬЙ
Ю
1.4
18
г
2,0
>18
Ш
?
Таблица 2
Ф
го
2
<ы
оо
о
8
к
В ч
О о
ев я
ао
т а
О
%
5
10
25
50
100
200
400
600
ян
а
со
С
о
а,
а>
||
110
140
190
250
300
380
480
600
г2
со
«Фев
*
О
р
>во) Л
с
«*
В 8
8Н
*5 а
III
Си о
I
8
<я 2
Ч
оО Ц
)
3 0
о
3
#2
ссо2|
^
а
О. —
||
|2
ч°
240
25
300
28
340 1 35
450
40
670
55
800
65
1000
80
1300 110
Си
са
са
8
2
3
А
8Охй) «8ЭГ в О
II 2 2
о
Е
4 03
110
140
180
250
300
380
480
600
58
.*
4 8
>»Р 2
2
* ^
«и в
11
Ю
СО
и
Л д >*
о н с
л о о.
СО СО о
СП п 8
0,5
| 0,5
0,5
0,6
0,8
1,0
1,5
2,0
*=С.
В
о. с
Н
О с °
с
*
5
ао>^«3
в *5а)
О а» са
гг
о
оЧ
н
*
са 2 со
с<хс>8 * в
ая а 2_.
Сяв а
1,74
1,74
1,74
1,74
1,76
1,76
1,76
1,7
К
8
§
К
Й
а> а
Ш
<
о
8 С
«
со о
я
в8
н
8
О е*2
Н
&§
СО ф
О
са
О
са
>
»
8Н
а.
О
с
32 Iа2>Ч
Ф О«
Щ а>
V
СО
са
о
ь
со зз -
й
>
ИЙ
с
0)
35 40
190
32- -38
272
32 38 |
460
30 35
730
30- -35
1 800
28- -30
2 800
25--30
6 300
20- -25
15 600
ш
•
тшт
о
*
н
о
^о п
К
ч
Л
(V) С
•ок
Й
У ч
<и
82 н
со Н
<чш
0,8
1,0
1.7
2.8
7
10
20
40
При выборе электродвигателя следует учитывать, что мощ­
ность, необходимая для работы мешалки, составляет 20—50 %
установочной мощности, обусловленной большим пусковым мо­
ментом .
Более точно с учетом законов
гидродинамики расход энергии
можно подсчитать аналогично
формулам ( 1)—( 11).
В планетарных смесителях
(рис. 6) лопасть 1 Т- или П-образной | формы вращается вокруг
своей оси и одновременно вокруг
оси 2 корпуса 3 смесителя. Дви­
жения могут быть направлены
как в одну, так и в разные сто­
Рис. 6. Планетарный смеситель
роны. Недостатки планетарного I__________________________
смесителя: повышенный расход энергии, длительная очистка
корпуса после каждого цикла, возможность измельчения частиц
смешиваемого материала и большой износ лопастей. Эти сме­
сители применяют преимущественно для смешения увлажненных
материалов в производствах, где нет необходимости часто очищать корпус.
В шнековом планетарном смесителе (рис. 7) шнек 1 вращается
вокруг своей оси и одновременно вокруг оси 2 конического кор­
пуса 3. При этом смешиваемый материал поднимается вверх
а затем падает под действием силы тяжести. Смеситель обеспечи­
вает хорошее смешение при незначительном расходе энергиив нем можно смешивать вещества, имеющие различные плотность
и размеры зерен. Шнековый смеситель может быть комбинирован-
ным, состоящим из двух смесителей, корпусы которых частично
перекрывают друг друга, или одинарным.
Д ля получения паст (полихлорвиниловых и др.) применяют
мешалки с передвижной чашей. Мешалка имеет станину / (рис. 8)
с валом 2, -ка котором монтируют крышку 3 и привод 4 мешалок.
Вал может перемещаться по вертикали. Чашу 5У установленную
на роликах, можно'легко сменить. Загружаемый в мешалку через
воронку 6 материал смешивается двумя вращающимися вертикаль­
ными лопастями 7. Стенки чаши во время работы непрерывно
очищаются ножом 8.
Л
Рис.
7.
Шнековый планетарный
смеситель
Рис. 8. Мешалка с передвижной
чашей
Недостатком перечисленных смесителей является образование
комков и спекание смеси. Эти недостатки могут быть устранены
в турбосмесителях, которые могут быть одно- и двухступенчатые.
Двухступенчатый турбосмеситель (рис. 9) состоит из двух са­
мостоятельных смесителей / и 2, связанных между собой соединительнои трубой
Верхний смеситель имеет обогревательную
рубашку 4 (теплоносителем является масло), а ниж ний__охла­
дительную. Принцип работы смесителя основан на гидродинамическои циркуляции с теплообменным эффектом.
Корпус верхнего смесителя закрывается откидной крышкой 5
снабженной штуцером 6 и быстродействующим затвором 7 . Откры­
вается и закрывается крышка при помощи пневмоцилиндра 8 .
В смесителе вращается комбинированный ротор, состоящий из
ножа 9 и центробежного лопастного диска 10. Ротор укреплен
а валу 11, получающем движение от электродвигателя 12 чеоез
1 ™ Ре^
УЮ Н
13■ Ш Ш т Ш снабжен направляющей
лопаткой 14, которая придает движению материала определенное
20
направление. Положение лопатки устанавливается регулировоч­
ным приспособлением 15. В полый стержень 16 лопатки вмонти­
рована термопара, контролирующая температуру массы. Масса
из верхнего смесителя выгружается через патрубок 17 при откры­
вании затвора пневмоцилиндром 18. Корпус нижнего смесителя
имеет рубашку 19, по которой циркулирует охлаждающая вода.
Рис. 9. Двухступенчатый смеситель
Крышка 20 нижнего смесителя закрывается при помощи затвора 21.
Смесь перемешивается двухлопастным ротором 22, приводимым
от электродвигателя 23, установленного на раме 24. Готовая смесь
выпускается через нижний патрубок при открытом затворе 25,
управляемом от пневмоцилиндра 26.
В промышленности строительных материалов при производстве
изделий из пластических масс (особенно из поливинилхлорида)
для смешения и пластикации компонентов применяются смеси­
тельные вальцы периодического и непрерывного действия.
Назначение вальцевания (термической пластикации) — при­
дать массе определенную гомогенность и пластичность. При валь-
21
цевании происходит ряд механо-химических превращений п о л и ­
мера. ориентирование клубкообразных макромолекул частичная
деструкция очень длинных цепей, окисление п о Г Л а к и с л о о о л о м
ц е п е й В В И В ! м акР°Радикалов с образованием боковых
цепей, ириентирование макромолекул усиливается и ускопяртгя
находящейся в ^ Х х Т ^ - Г - Г
(ФРИКЦИИ) ВаЛК0В’
ношением этих скоростей будет 1 : 1, 2 , т а к к а к ° ПТИМальным соотчаетгя
нЯян
11111
*А* •
ШШ *ак в этом случае полуЧ Я Р Т Р ЯГ Н
Ы ПйПп ^о ГГ П А т г.......
гл
- __ __ _
Ппн
»
плотная масса без включения пузырьков воздуха
«Л
“ Разнос™ окруж ных скоростей вследствие увеличе­
ния воздуха вальцуемая масса получается менее плотной с боль
”
™ м7ми°н
30 м/мин
*
Н0
СК° Р° СТЬ МЛК0В
пРименяемые окружные скорости 15
л я ется П те м пр п VпК^ ИИ пол ивин ил х лор ида в основном опредеся температурой вальцевания. При низких темпепятупях
создаются значительные напряж ения, П р и в о д я щ и е Г пазоыву
акромолекул и образованию макрорадикалов, способных к оаз
личным химическим превращениям. С повышением тем“ ераттоы
вальцевания механическая деструкция полимерных м м е к ™
исходааб
Т
ыстсееРОоТиЯ
кО
М
О
ГеН
И
ЗаЦ
И
И
I
лластикапии
массы
проД
быстрее, однако увеличивается термическая дестоукпия
полимера. Возникающие нри термической д е с т р у к м и
радикалы реагируют с кислородом воздуха
О О П Я Я У Ю Т Г 'С Г
г т л п П Т / Т1АГТТ ТУЧ
образуются пёрекисные Щ
ы хТ Г Г
п™™?
Оптимальные
__________ ...
Щ
Р Щ
“ Г Ре“ СНЫе раяикалы
Щ
Ш
макро-
Щ
взаимодействие ! Щ
И
§
является причиной образования боковых цепей
рабочие температуры вальцевания- 433__453° К
™ р о щ к Г ° ЗИЦИЙ; 413“ 423” К §
и| «
|
383—453 К Пресс-
мерМаполиэтилРнавТпГ
Н3
ВЭЛКИ
В
ВВДе
отдельных
к
Усков
(напри­
мер, полиэтилен, целлю лозная масса), порошкообразных и™
И
и ° Г п Н)ИСВслел а°С (фенопласты’ аминопласты, ПВХ комвтягивается
в
чячпп
Г
ТрбНИЯ
И
адгезии
с
г
р
у
ж
а
е
м
а
я
масса
втягивается в зазор между валками и на выходе из него ппили
ЯМ
0Д"“му на валков (в зависимости от разности темпемтуо
поверхности и фрикции). Процесс гомогенизации и пластикации
требует многократного пропуска массы через зазоо и о с З
ствляется циклически или непрерывно.
Р
УЩ6'
10
10,
п ^ ЬЦЗХ цикли/ческого (периодического) действия (рис
а) после загрузки (одновременно одной или последовательно
валковЬ“ МИте" 0РЦ" ЯМИ Я 1 Масса’ пРиДииающТя кадн ом у из
через
ем з зазор
зазоо ии вследствие
Г Л п0,,РеДеЛе"
Н0Г0
време™
повтоР"о
проходи?
неравенства окруж ны х скоростей п я л -
кратн ы х^^^^у^ЗН0^*3^ Р^ ^ аа^ ^ Р^ е^ ИВа^ ^ ЬН^ ° с,,^Ч” ного-
ния валков, провальцованная масса (рис. 10, в) срезается отдель­
ными полосами или сразу по всей длине валка (рис. 10, I и сма­
тывается в рулон.
На вальцах непрерывного действия (рис. 10, Ц масса, пода­
ваемая с одного торца или в середине валков, непрерывно про­
ходит между валками, совершает вращательное и поступатель­
ное движения вдоль валка, т. е. перемещается к другому торцу
(или к обоим торцам) по винтовому пути и непрерывно срезается
ножом / в виде узкой ленты 2.
г)
Рис. 10. Схемы обработки массы на вальцах
Технология непрерывного вальцевания является более про­
грессивной, так как при этом исключается непроизводительная
работа вальцов во время загрузки, выгрузки между циклами и
облегчается решение задачи механизированной подрезки массы
для интенсификации ее перемешивания. Непрерывное вальцева­
ние применяют для переработки таких пластмасс, как фенои аминопласт, ПВХ и т. д.
^ггачгС* ^ показаны вальцы, предназначенные для вальцева­
ния ПВХ композиций в производстве безосновного линолеума.
Сырье с помощью дозаторов поступает в приемный бункер /, уста­
новленный на раме 2. Из бункера масса секторным питателем
подается на ленточный транспортер 3, с которого срезается двумя
дисковыми ножами 4 и падает на качающиеся ленточные транспор­
теры 5. Ножи 4 приводятся во вращение от общего электродвига­
теля 6 через индивидуальные клиноременные передачи 7 . Зазор
между образующими дисковых ножей и лентой транспортера 3
регулируется винтом 8 .
С помощью транспортера 5 масса загружается в зазор между
валками 9 и 10. Цапфы валков опираются на подшипники, раз­
мещенные в станине 11 вальцов. Валки приводятся от общего
электродвигателя 12 через цилиндрический редуктор 13.
I
Рис. 11. Вальцы для производ­
ства поливинилхлоридного безосновного линолеума
Для достижения необходимой температуры (423—438° Ю пои
обработке ПВХ композиций валки обогревают теплоносителем
поступающим через каналы 23. Вследствие разной скорости вра­
щения валков достигается хорошее растирание массы и полное
ее перемешивание.
В результате пропускания массы через разогретые валки
происходит желатинизация ее, т. е. превращение в полупрозрач­
ную пленку обволакивающую задний валок 10. Перемешива­
ющим устройством, состоящим из четырех дисковых ножей 14
срезанная масса перемещается к середине валка 10 и вторично воз­
вращается в межвалковый зазор. После трехкратного пропуска­
ния массы через зазор перемешивающее устройство поднимается
в верхнее положение (показано штрих-пунктиром) и удерживается
на тросах, перекинутых через систему блоков 15.
1 к оЯ в“ Работки линолеумной массы заданной толщины (обычно
1,а — г мм) передняя пара валковых подшипников может переме­
щаться в направляющих станины при помощи нажимных винтов.
Нажимные винты вращаются синхронно от общего электродвига­
теля через редуктор и цепные передачи или вручную махови-
ками 16. Под нажимными винтами установлены предохранительные устройства, срезающие шайбу при перегрузке аалщ оа
<-™Н» „ днятом в верхнее положение перемешивающем устройРЫ,аГ0М
I
в
геприводной
рольганг 1в и ролик 1$ вспомогательного устройства Лрнтя пинг.
Щ
Ш
Ш
И
транспортеры 20,
%
2
8
рольгангу"
21, 22. Перемещаясь на
™
ш
транспортерах лино­
леум одновременно охлаждается, и в и у т р ^ н и Г напряжения
образовавшиеся при вальцевании, снимаются
«“ ряжения,
..0 " ля интенсификации процессов смешения и пластикации поли­
мерных материалов можно применять многовалковые смесители.
На рис. 12 показан четырехвалковый смеситель — пластикатор
А
Рис. 12. Четырехвалковый смеситель-пластикатор
непрерывного действия. Корпус / смесителя вращается от электоодвигателя 4 через редуктор б и зубчатую передачу " В м к н 2
приводятся в движение через зубчатую передачу 7 , а валки 3 —
через зубчатую передачу 8. Смесь из бункера 9 винтовым питате­
лем 10 подается к валкам. Зазор между валками Щ Щ Й !
таким, что в камеру И , ограниченную валками, поступает смеси
больше, чем отводится. Вследствие этого в камере создается зона
повышенного давления и масса перемещается до оси корпуса
к выгрузочному лотку 12. Валки изготовляют полыми. Корпу?
^ т е л я м и Ка^ 0Ра И К° РПУС ПИТЗТеЛЯ
элестроХ ре-
п .* 1 еХНИЧеская хаРактеРистика отечественных вальцов для пере­
работки пластических масс приведена в табл 3
Определение основных параметров. Рассмотрим условия оабожеСст°иОЙйс1
1Ц Ш
I зависимости от угла захвата. Силой тянии п
’ 1 пРенебРегаем из-за ее незначительности в сравне­
нии с остальными силами. В момент захвата материала в точках
К П П Я 1■ И в н и к а ю т силы нормально™ да
вления Р, действующие на материал под углом захвата а (в слу-
Таблица 3
Техническая характеристика отечественных вальцов
для переработки пластических масс
Окружные ско
рости валков
в м/мин
Размеры
валков в мм
альцы
Лабораторные
ВПЛ-225X450
о.
н
<
и
2св
а»
о
и
схи
*О=
.)
х
С
Х
о
«
з
яX
ч
•о ш
я я2
СО
я
ч
К
5
Я*
Я
8
а
е
ио
Я
О
ссоо
к
к5к
а ° >»
Ш
к
л саЯ'
8 са
Я «
*
&
о
*
я
ч
5 о е* са
г5* С
а>а
мод,
Смесительно-подогревательные мод.
ВП-315X630
. .
ВП-660-1500 . . .
ВП-660Х2130 . .
Для пресс-порошков
ВПП-660Х2130 .
225
450
6,3—25
6,3
25
От 1 : 1
до 1 : 4
5* 10б
315
630
25
1500
2130
36,8
27
От 1 : 1,38
до 1 : 1,21
1 : 1,27
М 0в
660
660
18,1—
20,6
29
24,5
660
2130
36 : 3
45,2
1 : 1,11
МО6
МО6
1,28
МО8
Продолжение табл
Габаритные размеры
а
о
-о
альцы
СО
«
СО
О
о с*
СО
Лабораторные мод.
ВПЛ-225X450 . .
Смесительно-подогре­
вательные мод.
ВП-315Х630
. .
ВП-660-1500 . . .
ВП-660Х2130 . .
Д ля пресс-порошков
ВПП-660 X 2130 .
5
12
2,5
1,0
1.5
3 000
10
10
10
25
3.0
5.0
5,28
1.6
3,41
3,76
1.6
5 000
31 500
29 800
100
125
2,2
2,0
33 100
чае симметрии для обоих валков). Разложим эту силу на состав.
"'-ила
Т а Б
Е
н
а
в
Р
с
о
:
а
и
Я
ш
й
Н
я
!
1
1
Н
2Р з т а ,, действующая от двух валков по веотикя™
направлена вверх и стремится вытолкнуть материал Под влия’
нием этой силы в местах соприкосновения материала с валками
возникает сила трения
= />/ _ коэффициент трения) на
Г
у
Р ^илу
С и л ГИ/
Л Тможно
ж и По0ДпУГЛ0М
9°
“
“
СИЛе
н°Р“
^
ь
н
°г
о
давления
А
разложить ,тл
— составляющие:
----на две
Р[
и Р[ со5 сс. Сила 2Р \ соз сс$ деш
алков, стре-
сцищ ил,
е. должно быть соблюдено условие
2Р 51п а
Ш
Т.
Разделив обе части неравенства на 2Р соз |
получим
/
$1 Ф (где
угол трения), следовательно,
II ф или а Ф
г о
Рис. 13. Схемы к расчету вальцов:
а
втягивание материала валками; б — поведе
материала в зазоре между валками
5)
образом,
материала в зячоп
__Таким
„
щ
» для втягивания
гшйпия материала
Т С
Я
А
Я
\ Л
Н
А
Л
п
У
л
т
т
т
т
т
и
л
л
^
_____ _________
валками необходимо, чтобы угол захвата был меньше угла
Ш
а а Ш
И
Я
„“
Й8Й1
х Н Е Н
к а м Г ? о “всеГдуге
з^хТата^В
этом
МЗТериал
контак™рует
с
валдуге захвата. В этом случае можно записать
а
2ф,
т. е. угол захвата должен быть меньше двух углов т е н и я Пп 1 Ш
силами.
переработки
Р
#
1
втягивающими
л е н ^ Т ^ * ™ ^ начальная толщина слоя материала (плоской
)
н,
тягиваемого валками, определяется по уравнению
58
+ А б = б.,к 4 - 2 /? (1 —
/ а /чч
соз М
а®
),
(36)
где Аб
бн
бк
линейное обжатие материала ппи его
про
Д
-- — ^
хождении через
зазор
между^ валками (бн, I _ началь
начальная
и
ко
НРЧНЯЯ тптттттигио х г л т А « % т . А ___ \
V Н»
к
И
аЧаЛЬ
нечная толщина материала).
При сдвинутых валках (бк
бн
2 # (1
соз а)
Дб.
Материал деформируется по трем параметрам: длине, ширине
и высоте.
г
Ширина в зоне деформации велика по сравнению с длиной
поэтому материал при деформации потечет в направлении, пер­
пендикулярном к осям валков. В связи с этим возникают две зоньг
зона отставания (в ней абсолютная скорость движения материала
меньше окружной скорости валков) и зона опережения (в ней
абсолютная скорость движения материала больше окружной
скорости валков).
На основе теории упругой деформации распорную силу Р
можно приближенно вычислить по формуле
1
р = ------ ц — — зш а (1 — со 5 а),
|
4 -НРЕК*ья I
(37)
где Е — модуль упругости материала в Н /м2;
— радиус валка
в м, Ьн и Нн
начальная ширина и толщина материала в м.
Определение мощности привода. Момент сопротивления вра­
щению валков можно рассматривать состоящим из двух состав­
ляющих:
||
М = М р 4- М ^ ,
(38)
где М р
момент ^для преодоления сопротивления деформации
материала, который определяется по силам давления (распорным
силам); Ж тр
момент сопротивления трения в подшипниках
с учетом силы тяжести валков и распорных сил.
Момент сопротивления от распорной силы
М р = Р Б зщ а ,
где Я — диаметр валков в м.
Момент трения в подшипниках
■Мтр = / (Р
Св) й,
где ! — коэффициент трения в подшипниках; 0 В— сила тяжести
валка в н ; а — диаметр цапфы валка в м.
Мощность привода
у
у
_
_
(
М
р
4
~
М
„
р
)
< о
#
(39)
здесь л — к. п. д. зубчатой пары (фрикционной и трансмиссион­
ной) или редуктора; ш — угловая скорость вращения валка
э рад/с*
Мощность электродвигателя вальцов достигает максимальной
величины только на короткое время (около 2—3 мин). П оэтом у
МО IIIН О Р Т К У г т я ц а о г т м п о а п л г п п
___________________
/
*. .
У
коэфф*
мощности.
5— 2 оазя мрнмпр пяг
При вальцевании полимерный материал претерпевает следуие виды десЬоомяпии*
^
еформаций уппугиш щ >ллг/ ллП. _______
ческую. 1акая деформация полимерных материало
между вращающимися
^ с к Р„ Т , ы ^ П" СЫВаЮЩ" М 1 роцесс АеФоРмиРоаания неньюто-
*» й и их! ■ ■ ( ■
_
Наиболее
математически
просто
описывается
поведение
поли­
мерного матепияля ня ^ « , 0, _____________
поведен ие поли__
А
и р с д и и л и ж и т ь , ЧТО Э
шше
эффекти
ная
эаботк^и
И
В
существенным
образом
не
и
з
м
е
н
я
е
м
^аООТКР
И
Г
.4ЯПНрыт
пт
плт/лт/чплЛ
_
_
_
о
переработке и аависит от некоторой срТднёй велиГны г р а д в е Х
2
™ ' В этом случае полимерный материал может быть описан
* Т ~ ; аналогичным Уравнению для ньютоновской жидко
сти, которая подчиняется следующему закону течения:
т
ш
Я
(40)
ду
Ло
йу
где т — напряжение сдвига;
усредненный или эффективный коэффициент вязкости
Возможность использования уравнения (40) определяется
следующими допущениями (геометрическую схему, поясняющую
л
а
1\
г
а
*
*
®
«
-------- Г ~
л
*
#
,
^ и к т а ш п ,
с . ЛI
Ш
^
^
з т
режим установившегося течения материала в зазоре
ламинарный;
у
* материал прилипает к поверхностям валков, при этом ско­
рости слоев у поверхностей равны о;
Р
д! ^ о Г ИТаЦионные и инерционные силы незначительны
4) течение материала рассматривается как одномерное (материал перемещается
■в
м
основном
в зазор), т. е.
> V
йу
СIVу
I 7Т
ПСкПОТМЛТТТП/чтгч ^
А
Л
-- -!•:
I
_
Щ-
на 1 ™ Т —
т
давления на вх°Де полимера в валки и
равны нулю; давление в плоскостях паоал
Гилппп°ЯМ валков’„не меняется в направлении осей у м г
^Гидродинамический анализ установившегося процесса переработки (по профи
ШШШ 1Ю Распределения скоростей, приведенному
пи»»
* И показывает, что существуют две принципиально о Я
области течения. К0Т0Рые разделены сечением Х я [191
До сечения Х 2, начиная с сечения Х 3 при величине зазооа И.
ваРлкоСп 0я ИТ постУпательное движение материала у поверхности
Ниже с е ч е м я Т И В " встРе™ ое Движение в центре потока.
. * сечения Х 2 материал движется только поступательно Скорость слоев материала у поверхности валков больше чем в центое
По мере уменьшении зааора скорость массы в центре возраотаот
от нуля до величины V. Эпюра скоростей приобретает форму
прямоугольника, боковая сторона которого соответствует ли­
нейным скоростям валков.
Начиная с сечения Х х, при величине зазора
скорость слоев
материала центральной зоны превышает линейные скорости вал­
ков и в минимальном сечении достигает максимального значе­
ния. При введении фрикции характер сечения сохраняется, однако
линии тока в данном случае смещены в сторону тихоходного валка.
При этом в сечении X х эпюра скоростей будет иметь форму трапе­
ции, боковые стенки которой соответствуют линейным скоростям
валков. В остальных сечениях эпюры скоростей также несимме­
тричны. Существование поступательного и встречного течения
материала объясняет наблюдаемое на практике явление вращения
«запаса». Причем внутри запаса материал также перемещается
по двум замкнутым траекториям, которые в центральной зоне
сводятся в неподвижные центры. Наличие замкнутых траекторий
и отсутствие осевых перемещений слоев перерабатываемых ма­
териалов существенно снижает смесительный эффект вальцов.
Д ля расчета основных параметров процессов переработки
рекомендуются следующие зависимости.
Распорная сила определяется по формуле
(41)
или с учетом фрикции
Р
(1 4 - р М дЩ
2А0
(42)
где Н — величина запаса материала; р — длина рабочей части
валка; о | — скорость переднего валка; *— фрикция; Н0 — ми­
нимальная величина зазора.
Д ля определения крутящих моментов и мощности по гидро­
динамической теории вальцевания согласно работам К. С. Маленко можно пользоваться следующими формулами:
з с , К ф1°Г (1 + 0 /?к /?ь
м2
ЗСгКф,0? С1-Н ) /? У Ш
«эф, У К
м
N
6С К ф и1 0 + О2 У КЬ .
®эфУ
(43)
(44)
(45)
(46)
Т аблица 4
Реологические константы материалов
Наименование материала
п
Температура
переработки
к
в К
Пластицированный П В Х .....................
Непластицированный П В Х ................
Линолеум (31% смолы С-5)
. . . .
0,2—0,28
0,34
0,4
0,6 1
1,5
0,87
•
423
438—448
398—408
где М | и М 2 — момент сопротивления от сил вязкого трения для
тихоходного и быстроходного валка; М — суммарный крутящий
момент; N — суммарная мощность; к и п — реологические пара­
метры, имеющиеся в справочной литературе; некоторые из них
приведены в табл. 4; ад* — эффективный градиент скорости;
а эф
3 (1 — /) V # Т
.
2/Кб^
’
(1 + О У Ш \
(47)
.
(48)
(1 + 8 у ш
^эф
(49)
111
Значения коэффициентов С1г С2, С и Е при некоторых А и /
приведены в табл. 5 [25].
|
Значения коэффициентов Т ъ Щ Т при некоторых А и 1 при­
ведены в табл. 6 .
.
I
где I
бН
П
.
б к
( А
—
1 )
V __ 4
л
аГС51П —к - ^ ^— -}
2/?
У
бк(А-1)
длина дуги захвата; А
безразмерный
параметр;
бк
начальная толщина материала; бк — минимальный зазор
Значения коэффициентов С, Съ С2 и Е
Коэффи­
циент
Д= 5
С!
Сх
Сг
Ж
щ
с2
с
Е
Е Ш
Е М
\
'
1
1,2
1,4
1
1,2
1,4
ш
1
1.2
1,4
0,1472
0,08
—0,023
0,1472
0,233
0,295
0,1472
0,1472
0,1518
0,1618
Д = 7Ч
Таблица
А = 10
0,1824
0,2451
0,1241
0,1745
0,016 1 0,064
0,1824
0,2451
0,280
0,337
0,350
0,406
0,1824
0,2451
0,1824
0,2451
0,1861
0,2507
0,1971
0,2607
0,2923
0,2203
0,107
0,2923
0,3883
0,458
0,2923
0,2953
0,2983
0,3093
0,3252
0,2525
0,133
0,3252
0,423
0,4933
0,3252
0,3252
0,3293
0,3422
0,365
0,2917
0,175
0,365
0,465
0,534
0,365
0,365
0,371
0,3842
5
Коэффи­
циент
Тг
Ту
Тг
Тг
Щ
Тг
Т
1
А= 5
А= 7
А ==10
А =15
Д =20
>
Ц
СО
о
Значения коэффициентов Т1г Т« и Т
Таблица
1
1,2
1,4
I
1,3
1,4
0,608
0,425
0,265
0,608
0,783
0,916
0,405
0,765
0,554
0,399
0,765
0,952
1,09
0,506
0,923
0,716
0,542
0,923
0,117
1,262
0,6125
1,07
0,861
0,685
1,07
1,269
1,42
0,715
1,169
0,959
0,779
1,169
1,375
1,527
0,781
1,288
1,072
0,889
1,288
1,492
1,650
0,862
|
I
1
между валками; #
радиус валка; Ь
скорость тихоходного валка.
6
длина бочки валка;
г мГп™ ИпЧаЮТ ДВ6 °ХеМЫ подсчета производительности вальцовс многократным и однократным пропуском материала через зазор
Й *Ш | Я Р производительности вальцов п е р и о д и ч е с к о г о ^ II
™ ял (1' я схема), если известно необходимое время обработки
можно пользоваться следующей формулой:
Он
11.
I
тI
где г) == 0,8 -=-0,9 — коэффиц
и л м . . . г*
___
* ж
-
(50)
ташпппили ьие
-------------- —
в кг ? Н
- Г п^
ап ” аВеСКИ* единовРеменнозагруж аемой на вальцы,
I
Длительность цикла переработки в с которое зависит
от времени загрузки, выгрузки и переработки
Р
рической ™ рм улеСКИ
° ПЫТНЫМ
И Й Ш I ЙИ
0,065 -г-0,0851>/р,
Он
где И
валка 7 « ИаМеТРп 3аДНеГ° Валка в м; 1 ~ Дл ина рабочей части
Г В ттпйпп лотность массы в конце вальцевания в кг/м 3
ня
^ обР°любов предлагает определять объем загружаемого
на вальцы материала по формуле
загружаемого
V
[8я /? 2Я
1 -|- (# 0 4 - я
х) а ] Ь,
(51)
м ж д у 8 "валками 0
В« а; Щ ~ Ш «"пимального зазора
высота зоны пргЬпп0
начальной толщины материала; а —
высота зоны деформации материала.
роизводительность вальцов с однократным пропуском ма­
териала через зазор
тI
3 3. Г. Гибероп
(52)
33
В
Н
В
ф
штеро
7А °9 Ш
Г ггппп^ Ш
Л» —°величшш зазора^в Щ Я В
Ш
—' —* в е ш
и в
В
» р
” * Ц
машины.
ипает матеоиал.Р
Ня Эво
п
лка » на который
налипает
материал. На
величину
скорости илв акроме
окружной
скорости валков влияют опережение и фрикция
Щ | | межвалковом пространстве вальцов материал проходит снар е в н и в УВ°Т^ ваГ Я' ЗЗТеМ нейтРальнуЮ зону и дал!!е зону опео ^ ж н о й 1ВсГореос0™ 1'в”
СРеД" ЯЯ СК°Р0СТЬ Штериала 6“ ьше
Vл
(53)
где гЬ коэффициент
ни и но пт
а
опережения; V — окружная скорость валка
при наличии фрикции I вместо величины гЬ в уоавненир
необходимо подставить значение
^
уравнение (53)
1+
2
%
1
I
Перемешивание исходных сыпучих, волокнистых и д о у г и х м я
налов с пластификаторами « « Й Ш Й ш ______
других макомкообразного илн тестообразного с о ^ я н н я производится 0^1пД°
аа™
™иа (рис. й ) . ВР„™р„0Дс м е с и ? е Г
НОЙ камеры 1 вращаются навстречу друг другу с рТной Ш Р *
“ ра езП° в о р о „ К Т н о ^ « Р
? в Л
в смесительнуьо камеру
ротораш^масса на” одится еще и подавлением плу пеРем®.шиван*™
телей 8 через блок-редуктоо 9 р 1 !
СЯ от электРодвиганяют пар или перегретую кп™ ^ *ачестве теплоносителя примеводяное охлаждение.
мера, роторы и затворы имеют
^ рприведена
ИнведеанЯа в *табл.
? * Е 7Г. Т ™
роторных смесителей
Производительность смесителей закрытого типа
тI
Ш я
(54)
где V
объем рабочей
аоочеи камеры в м3; | = 0 ,5 4 __к<коэффициент
заполнения; р
плотность
массы
материала
в
кг/м3;
0,8
0,9
Л
коэффициент
л а —» ——*
Г1Мл
продолжительность цикла смешения в с.
ж
34
с ш
•
л
в
Техническая характеристика роторных смесителей
Объем смесительной
камеры в л
Частота вращения
роторов в об/мин
Тип
смесителя
рабочий
свободный
СП-45
СП-180
45 .
150
70
180
переднего
заднего
29,7
50,2
33,9
58,8
Фрикция
Давление
на смесь
в Н/м*
1,143
1,17
1,7-10®
5-106
Продолжение т абл. 7
Тип
смесителя
СП-45
СП-180
Электродвигатель
привода
Рабочее давление в Н /м 2
М асса в кг
N в кВт
п в об/мин
пара
воды
воздух а
125
1250
950
1500
11'10®
1 7 -10Б
6-10®
6-10®
6*10®
6-10®
17 445
55 000
Мощность роторного смесителя Ф. Б. Губер предлагает опреде­
лять на основе степенного закона по формуле
N = 33,ЗА( Я 0 ) л + 1 /[ /х(0,5 Я+1 + 0,865я+1) + 2/а.0,705л+1] Р +
+ ( - § - ) Я+1 КЬ (к + Ц ,
(55)
где V — частота вращения заднего и переднего роторов в об/мин;
1\ и / 2 — длина соответственно длинного и короткого гребней
ротора в см; Э р — диаметр гребня ротора по кромке в см; Н0
зазор между кромкой гребня ротора и камерой в м; Ь — ширина
кромки в м; к и п — реологические константы;
П
Ш
В
Ш
1
1
§
I — число элементов, на которое разбивается деформирующий
объем, в зазоре между ротором и камерой; О к — внутренний
диаметр камеры смесителя в см; Н1— зазор между гребнем ротора
и камерой для элемента в см; — площадь сечения 1-го элемента
в см*.
К наиболее характерным представителям группы смесителей
непрерывного действия относятся червячные прессы, что обусловь
I
лено деформацией, которое подвергается смесь при ее лам и н ар ­
ном течении в канале машины непрерывного вы давливания.
Преимуществом смесителей червячного типа является отсутствие
в них «мертвых зон», вследствие чего они пригодны для п ерера­
ботки легко разлагаю щ ихся термопластичных композиций,
а такж е для пластикации чувствительных к перегреванию термо­
реактивных масс. Н а рис. 15, а показан одночервячный смеси­
тель. Н а станине 1 монтируется разъемный цилиндр 2 , в котором
установлен трехзаходный червяк 3 с тремя продольными проре-
Рис. 15. Одночервячный смеситель (а) и при­
вод смесителя (б)
Ч ер вяк вращ ается от электродвигателя через клиноре“
ую пеРедачу и редуктор 4. Одновременно с вращ ением червяк
возвРагно' постУпательные движ ени я на д ли н у от одного
смонтиоованныу РВИ ЭТ° М своими “ Р°Резям и через р яд специально
шива^Гию Я л я т ЦИЛИНДре зубьев 5 ’ способствующих переме™ о г п ' п 0 пя со?м ещ щ и я вращ ательного и возвратно-поступачервяка 3 использован механический привод
чео Д Т » ”Т8ЛЬ И Р?дукт°Р)> с ведомого вала которого движ ение
через соосный червяк 1 передается (рис. 15, б) червячной ш естерни 2
лР^ 7 ~
Й на вал у Щ И ?■ К через второе
копвтк» <г а1Х"н.0: ? “ ,центриковыи механизм 4 — специальной кал^ую щ ем ^черви кзГ ^8
ТН0 П
06 сниж ение осцилр о н ^ 7 (с м
В
1р
в
1 Н
Н
Через з а г РУ30чнУю во-
Ш
= а ш п п ы ЛИП
поТ
ГИГН Ы
,
Ц И Л И Н ЛУ
П Я пйя ч п л! п а!т л с т■ л
г
г
т
О ЛоО В
вяютгя ня Рт, В° ДЯТСЯ I помощью винтовых механизмов 7 и откиды-
аютсн на ш арнирах 8 . Обогревается маш ина по секциям электро-
нагревательными элементами. Загрузочная часть цилиндра и чер­
вяка охлаждается водой.
Производительность осциллирующего смесителя по червяку
Д. Д. Рябинин и Ю. Е. Лукач предлагают определять по формуле
_ я ф 2 — #2) Ш сое апрт)
_ м;
щ ----------------"4я 5
^
:---------- «
(56)
где О и <1 — наружный и внутренний диаметры червяка в м;
I
шаг левой резьбы червяка в м; к — число зубьев в одном витке
Рис. 16. Двухчервячный
смеситель
червяка, равное числу рядов формовочных зубьев; / — длина
одного зуба витка червяка в м; а — угол наклона винтовой линии
левой резьбы червяка
а = агс^ 1 щ - ;
п — частота вращения червяка в об/с; р — плотность перерабаты­
ваемого материала в кг/м3; т, = 0,1 -0 ,2 5 - объемный коэффи­
циент производительности червяка.
Для смешения с наполнителями расплавленной фенолформальдегидной смолы применяют двухчервячный гомогенизатор-сме­
ситель (рис. 16). На станине 1 гомогенизатора смонтирован разъем­
ный цилиндр 2 с загрузочной воронкой 3. В цилиндре размещены
два червяка 4, вращающиеся от электродвигателя через редуктор 5
и карданные валы б.
р
н
р°
оАп11^ИЗВОДИТельность
ДвУхчеРвячного
смесителя
с
вращением
червяков в одну сторону
<4, -
2 Ь р [лА (/ - 6) (В с + О /, Щ . _ ф
_ „Л _ Л ] |
(5?)
где к
0,6
коэффициент, учитывающий 1
кулачков; п
частота вращения в об/с; |
глубина
винтового
канала в м; I
шаг винтовых линий в м; Ь
условная
ширина
гребня витка в м*’ и
О
диаметр
Лиамс1у червяка
нсивмкя вВ м; а — угол наклона
Ш
Й Й 1,05
вающие влияние бокоаых стеио’к и И
р Ш
М
П
поправочный коэффициент; Р
'
площадь
сегментного
зацепления в м .
Мощность,
„,„ппо
расходуемая приводом на работу в радиальном
зазоре при встречном вращении червяков,
N
[ш 2я 2СО
б,
(58)
где ц — динамическая вязкость в Н -с/м 2- п
частота
вращения
червяка в об/с; й
диаметр червяка в м; к
глубина нарезки
м; б , — радиальный зазор между витками в м; б» — толщина
____
слоя материала, находящегося пе­
ред входом в зазор; Ь
длина
червяка в м.
Д ля составления эпоксидных
композиций применяют смеситель
непрерывного действия (рис. 17).
Смола и отвердитель подаются
в смеситель шестеренными насоса­
ми 1 соответственно из бункеров 2
и 3, наполнитель— вибропитателем
4 из бункера 5. Компоненты смеси
поступают в корпус 6 смесителя
Рис. 17. Смеситель непрерывного
с вращающимся вертикальным чер­
действия для смешения эпоксидных
вяком
7,
обеспечивающим
большую
композиций
степень сжатия. Червяк приводитПпа
*
ся от э л ект РОДв игате л я 8.
Н м ! переработки жестких поливинилхлоридных смол когда
требуется высокая степень гомогенизации и пластикации ’ппимр
няют комбинированную установку типа «Комбипласт» представ'
ляющую собой несколько двухчервячных прессов, расположенных
под прямым углом по отношению друг к другу. Рама установки
образована направляющими колоннами 1 (рис. 18) и плитами 2
К плитам крепят корпусы 3 двухчервячных прессой с Ш Н
ющимися червяками. Червяки составные, они представляют собой
™
’ на которых монтируются червячные втулки 5 и месительи г о л о в к у I Й В Ш Ш К0НЦе смесителя устанавливают сетку 7
Я Я И Р
загружают через воронки 9 или с помощью
двухчервячных дозировочных прессов 10, которые монтируют
в одном из корпусов основного смесителя. Конструкция червяка 11
вертикальных прессов аналогична конструкциГго^изо/тальных
червяков. Зазор между червяками в каждой зоне установки регу­
лируется механизмами 12. Для охлаждения в корпусах и червяках
предусмотрены каналы А и Б. Обогреваются корпусы электро-
Рис. 18. Комбинированный смеситель
обогревателями 13. Для контроля и регулирования температуры
каждой зоны установки предусмотрены термопары 14. Летучие
вещества удаляются через штуцер 15.
Глава II. ОБОРУДОВАНИЕ Д Л Я
ТАБЛЕТИРОВАНИЯ
ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Таблетирование— это процесс (предшествующий прессова­
нию) изготовления из порошкового или волокнистого термореак­
тивного материала таблеток определенной формы, размеров и
плотности. Таблетирование применяют для повышения теплопро­
водности материала, удаления воздуха из него, уменьшения раз­
мера загрузочной камеры пресс-формы, сокращения длительности
подогрева и прессования при изготовлении изделий, а также для
обеспечения чистоты рабочего места. Так, например, время вы­
держки при прессовании таблетированного материала уменьшается
в 2—3 раза, а удельное давление в 2 раза.
Таблетки изготовляют массой от нескольких граммов до не­
скольких килограммов под давлением 50— 150 М Н /м 2; при этом
объем материала уменьшается примерно в 2 раза. Опыт прессова­
ния изделий из термореактивных материалов п оказал, что н аи луч­
шие результаты достигаются при форме таблеток, сходной с формой
изделия. Процесс таблетирования состоит из четырех операций:
подачи реактопласта в матрицу, сж атия его пуансоном, вы талки ва­
ния таблетки из матрицы и сбрасывания таблеток.
Порошкообразные реактопласты таблетируют на таблеточных
машинах, а волокнистые
на гидравлических прессах или спе­
циально оборудованных таблеточных маш инах.
Таблеточные машины в зависимости от типа привода подраз­
деляются на механические, гидравлические и пневматические'
зависимости от расположения пуансона и матрицы
на горизонтальные и вертикальные. В зависимости от количества таблетирующих пуансонов машины бывают однопуансонные и многопуансонные. Наибольшее распространение получили механические
и гидравлические таблеточные машины.
Машину следует выбирать с учетом затрат времени на вы ра­
ботку одной таблетки определенного диаметра и плотности:
Т
I опер
^п.
(59)
где Т — калькуляционное время в с; *опер
I
время, израсходованное на изготовление одной таблетки, в с ; I-П. 3- — подготови_
тельно-заключительное время, расходуемое на настройку машины
и наладку процесса при переходе к новому типоразмеру таблетки,
в с» 1
количество таблеток в партии одного типоразмера.
§ 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ Т А БЛ Е Т О Ч Н Ы Е М АШ ИНЫ
Механические таблеточные машины подразделяются на экс­
центриковые и ротационные.
Эксцентриковые таблеточные машины применяются для изго­
товления точных по массе таблеток диаметром 12— 100 мм и высо­
той ха—щ | мм при усилии прессования от 2 -1 0 3__Ы О 5 Н
„«V
станине ^ эксцентриковой машины (рис. 19) монтируют
™
ЗМЫ дозиР°ван и я> прессования, выталкивания и привода
Механизм дозирования представляет собой бункер 2 с загрузочным
лачка ”11 И
В
И Р П° М0ЩИ Я
К
соРстоЯщегоУ“ з к™
лачка 5 , ролика 6 , укрепленного на рычаге 7 и серьге 8 может
поворачиваться вокруг вертикальной оси
Материал, загруженный в матрицу 4 , прессуется пуансоном 9
Возвратно-поступательное движение пуансон получает от эк?цен:
трикового вала 10 через шатун 11 и ползун 12. Ход пуансона ре­
гулируется червяком 13, который входит в зацепление с червяч- ’м к о л е с о . 14
эксцентриковой втулкой, состоящей из двух
половин. При вращении червяка эксцентриковая втулка повора-
чивается в корпусе шатуна и расстояние от оси эксцентрика 15
до оси пальца 16 ползуна изменяется.
Готовая таблетка удаляется из матрицы выталкивателем 17.
Возвратно-поступательное движение выталкиватель получает от
механизма, состоящего из кулачка 18, в пазу которого находится
ролик 19, и штанги 20 с вилкой 21. При подъеме штанги вилка
Рис. 19. Эксцентриковая таблеточная машина
упирается в гайку 22 и поднимает выталкиватель 17. Ход вы­
талкивателя вниз регулируется гайкой 23 при помощи червячного
механизма 24. Перемещение выталкивателя вверх зависит от уста­
новки гайки 22, так как часть пути штанга 20 движется при не­
подвижном выталкивателе. Вал 10 вращается от электродвигателя
через шкив 25 ременной передачи и зубчатые колеса 26 и 27.
Для наладки машины предусмотрен проворот эксцентрикового
вала вручную штурвалом 28.
В связи с плохой таблетируемостью волокнистых прессматериалов разработан горизонтальный эксцентриковый пресс-
Ьв-гома*, гдё предусмотрено предварительное измельчение материала А 1 -4С. Волокнистый пресс-материал в количестве большем
чем вес таблетки, подается из бункера шибером 1 (рис. 20 а)
в неподвижную матрицу 2. П рессование осущ ествляется в подвиж ­
ной матрице 3 (рис. 20 , 6) между торцами подвижного 4 и неподвиж ­
ного 5 пуансонов. Избыток м атериала вы давливается в виде з а ­
усенца через Щель Л , имеющуюся в подвижной матрице. Готовая
таолетка 6 (рис. 20 , в) вы талкивается пуансоном 5 при перемеще­
нии матрицы 3 влево. Избыток пресс-м атериала возвращ ается
элеватором в бункер. Подвижный пуансон приводится от к р и в о ­
ш ипно-ш атунного механизма.
1
К
*н,иво
О)
)
6
Рис. 20. Схема прессования таблеток из пресс-материалов:
а
загрузка
материала; 6
прессование; в
таблетки
в ы т ал к и в ан и е и сбрасы вание
т п п р ° т ЦИчпННЫ6 таблеточны е м аш ины с количеством гнезд в ро­
да 70
применяю тся д л я изготовления таблеток диаметром
Ротационные машины
во зависимости от
" ‘“ ш п п ш
ЩЩ количества таблеток,
ТЯГ*ЛА ТУ*гг
изготовляемых за один оборот ротора с каж дого г“ ™да Ш п Й Й
подразделяю тся на одно-, двух- трех- и четырех“ озиционны е’
В зависимости от конструкции пуансонов и х ар ак тер а их дви ж ен и я
■ Я
В
машины д елятся на два типа: 1) машины у котооы х
движ ение пуансонов сопровож дается трением качения и 2 ) маскольженняМеЩеНИе Пуансонов | которы х сопровож дается трением
Н а рис. 21 п оказан а ротационная однопозиционная тяблртпч
ная маш ина первого типа д л я ф орм ования т а б л е т о к и з У н о п л ^ г а
аминопласта. М аш ина имеет станину 1, верхнюю 2 и нижню ю 9
плиты, соединенные колоннами 4 ротоо 5 и ппикоп п г.
состоящем из трех плит, располож ены 15 о д ш г н Г д н ы х мат Л
в
Ж количество верхних I и ниж них /п у а н с о н о в с поессу
ющими 9 и подъемными 10 роликам и, муфты вклю чения / / ни
линдрической 12 и червячной 13 передач^ ч е р в я ч Г г о КОЛес1 М
которое укреплено на вертикальном в ал у 15 В ал с ротооом в п я ’
Готовые
И
Н а рис. 22 показаны развернутая схема и циклограмма одно
позиционнои таблеточной машины, у которой перемещение пуан
сонов с роликами сопровождается трением качения. Ротор вра
щается по часовой стрелке. Нижние 1 и верхние 2 пуансоны вра
Рис. 21. Ротационная однопозиционная таблеточная машина
щаются совместно с ротором и одновременно перемещаются по
вертикали перпендикулярно плоскости ротора. Вращающийся
пятилопастной ворошитель (на схеме не показан) со скоростью
в 6 раза превышающей скорость машины, равномерно подает
пресс-порошок в матрицу 3, глубина заполнения матрицы, а следо-
регулируются при помощи механизма 4 .
ЧИп ! !
таблетирования — клиньями 5. Материал до­
зируется при перемещении бокового ролика нижнего пуансона
ДВИЖ^а5Г1г^ в ью т'Ир0Л°ЧН0М^ Я
р
«
Ш
Ш
В
З
захм * Ш Ш Высоте- Для Уменьшения распыления порошка при
Ж
■
П
в матР"*У нижний пуансон опускается
® по Двустороннее прессование таблетки осуществляется за счет
~
Т
а
м
7
„
7
Г
Г
Р°
ЛИКГ
ВбрХНеГ0
н
нижнего
пуансонов
по копирам 7 и 8, при этом профиль копира обеспечивает
Рис. 22. Схема и циклограмма роторной однопозиционной таблеточной машины
давления прессования при повороте ротора на 10° Готовая таб­
летка выталкивается нижним пуансоном/торцовые ролики кото­
рого перемещаются по клину 9, при этом верхний пуансон с неко
л Х МпоОПкопиреу И/0 Г ™ 36™* ПРИ обкатывании бокового ро-
Г иру
Таблетки сбрасываются в лоток упором 11
Переход нижних пуансонов из верхнего положения в нижнее
при перемещении бокового ролика
сонов если Их ?пй Р УДИТеЛЬН0Г° движения вниз нижних пуан­
сонов, если их собственного веса недостаточно для преодоления
сопротивления в направляющих, предусмотрены копиры 13 и 14.
Рис-„ 23 показана Развернутая схема ротационной трехпозиционнои таблеточной машины, у которой перемещение пуан­
сонов сопровождается трением скольжения. В ш й и н Т Н ш и н ы
расположены электродвигатель 1, червячный радуктор 2 два
^1Л
ротора 3^ три бункера и три пары таблетирующих роликов 4 .
В верхней части ротора установлены пуансоны 5, а в нижней Ц
пуансоны 6. Ротор приводится от электродвигателя 1 через клино­
ременную передачу 7, муфту включения 8 и редуктор 2. Верхние
и нижние пуансоны вращаются вместе с ротором, одновременно
перемещаясь в вертикальной плоскости. При скольжении головок
нижних пуансонов 6 по дозировочным копирам 9 происходит за­
полнение матриц материалом.
Масса таблеток регулируется винтовыми механизмами 10.
Пуансоны сближаются при помощи промежуточных копиров 11.
Окончательно таблетки прессуются при скольжении головок пуан-
Рис. 23. Схема ротационной трехпозиционноб таблеточной машины
сонов по роликам 4. Сила таблетирования через систему рычагов
воспринимается компенсирующей пружиной 12. Силу прессования
можно регулировать винтовым механизмом 13. Подъем верхних
пуансонов и выталкивание таблеток нижними пуансонами осуще­
ствляются при скольжении их головок по копирам 14. Готовые
таблетки выталкиваются по лотку в тару. В каждой секции трех­
позиционной машины происходит полный цикл таблетирования.
Машины второго типа в основном изготовляют для многопо­
зиционного таблетирования. Они отличаются компактностью и
высокой производительностью.
§ 3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТАБЛЕТОЧНЫЕ МАШИНЫ
Гидравлические горизонтальные машины просты по конструк­
ции и компактны, применяют их для производства таблеток
диаметром 20—230 мм из высокодисперсных материалов и мате­
риалов с волокнистыми наполнителями.
На рис. 24 показана схема работы гидравлической горизон­
тальной машины. На первой позиции (рис. 24, а) таблетируемый
материал из бункера-питателя 1 попадает между торцами подвиж­
ного 2 и неподвижного 3 пуансонов. Масса таблеток регулируется
с помощью маховичка 4 винтового механизма 5 . Положение винта
фиксируется стопором 6 . На второй позиции (рис. 24, б) бункер
вместе с матрицей 7 переместились влево. Материал при этом
остался в матрице 7 между торцами пуансонов. Матрица с бунке­
ром перемещаются штоком 8 гидроцилиндра 9. На третьей пози­
ции (рис. 24, в) происходит прессование таблетки вследствие пере­
мещения влево пуансона 2 при помощи плунжера 10 гидроцилин­
дра 11. На четвертой позиции (рис. 24, г) матрица с бункером пере­
мещаются в крайнее левое положение, а пуансон 2 — в крайнее
Рис. 24. Схема работы горизонтальной гидравлической
таблеточной машины
правое, вследствие чего таблетка освобождается и падает в прием­
ный лоток. Затем матрица с бункером возвращаются в исходное
положение, и цикл таблетирования повторяется.
На рис. 25 показана гидравлическая машина для формования
из бакелита, меламина и других материалов таблеток диаметром
38—90 мм. На сварной станине смонтированы узел прессования,
бункер с питателем и гидропривод. Материал таблетируется
в матрице 1 пуансонами 2 и 3. Пуансоны перемещаются при по­
мощи поршней 4 гидроцилиндров 5. Д ля увеличения давления
масла, поступающего в цилиндры, служит мультипликатор 6 .
р пуансонов ограничивается концевыми выключателями 7
и о. С правой (по чертежу) стороны машины расположен гидро­
цилиндр 9, служащий для перемещения каретки 10 по направ­
ляющим 11.
Материал из бункера 12 поступает в загрузочную камеру 13,
в стенках которой имеются отверстия 14 с направляющими и
уплотнениями для пуансонов. Количество порошка, захватывае­
мого пуансонами, определяется зазором между торцами пуансо48
нов. Этот зазор можно регулировать маховичком 15 винтового
механизма 16. Порция захваченного пуансонами порошка перено­
сится ими в матрицу /, где прессуется в таблетку. Готовая таб­
летка выталкивается из матрицы пуансоном 3 и сбрасывается
рычагом 17 в разгрузочный лоток 18. Д ля предотвращения застре­
вания порошка в бункере при подаче в питатель на задней стороне
Рис. 25. Гидравлическая таблеточная машина
бункера установлен вибратор. Д ля выгрузки порошка из бункера
при чистке машины служит вспомогательный желоб, который
отделен от бункера заслонкой, управляемой рычагом 19.
Гидропривод машины состоит из электродвигателя 20 С
пастным насосом, масляного резервуара 21, р аспо ложенного
в станине 22, и гидрокоммуникаций.
Н На пульте управления
ИЙ
И
И
И
23
установлено реле времени 24 продолжительности
прессования.
реле времени 25 продолжительности нахождения пуансонов
в загрузочной камере и аппаратура управления вибратором 26.
левои (по чертежу) стороны машины находится пускатель 27
рычаг которого имеет три положения: среднее — машина не ра­
ботает, крайнее нижнее — полуавтоматический цикл и крайнее
верхнее — автоматический цикл.
На рис. 26 показан гидравлический пресс-автомат для таблетирования волокнистых материалов типа АГ-4С. Перед таблетиро4 3. Г. Гиберов
В
| ^
^
^
^
В
И
Я
«
Я И
на кусни
Достигается прессова-
нием таблетки большей массы ч р Г ^ Т
удалением избытка Схема пябп™
димо’ с последующим
таблетирования перемещается вниз и ° о т р ^ ^ т Цот прессованного
Рис. 26. Общий вид гидравлического пресса-автомятя ппа
ИЗ вожжнис^ш
"
а
Ф°Р"<>м»ня тай н ей
8 3 » ? и а д Й 2 г е л а и ' Пр“ Я
женне.
’
таблетка Я
рица в03вРащается в исходное поло-
измельчения 5. Автомат имеет индшидуалГный г„ I механизм
покаЛ|а КнТГ Г
„ Г р аиВсЛИ2е7СКОЙ ”
Ш
*
ченияЛ° К!шеющшГи^и^вдуа^ьный 1 9 * *
через ременную п е р е д а , В “ р в я , Ш *
Гматр„Уцу
Щ
1
«змель|
ид
иилнндром 1 прессования; п^Г^обратном х о д ^ п о р ^ н я ^ п ^ е м е ^
щается ползун 9 с рейкой. Рейка 10 через шестерню 11, храповой
механизм 12 и коническую передачу 13 вращает вал ворошителя.
При перемещении поршня цилиндра 8 влево кулачок на ползуне
через рычажный механизм 14 перемещает выталкиватель 15
в левое положение и таблетка 16 удаляется из подвижной ма­
трицы 17. При срабатывании конечного выключателя Щ В при
Трубопровод Высокого давления (р = 2- Ю7н/м*)
Трубопровод высокого давления (р=65- 105н/мг)
Трубопровод низкого давления [р=13- Ю1н/м!)
- Сливной трубопровод
> Всасывающая трубц
Рис. 27. Гидрокинематическая схема пресса-автомата
СО
Е*
X
ХО
©3
Н
помощи электромагнита переключается золотник 18, вследствие
чего ползун 19 цилиндра 20 механизма отрезки поднимается вверх.
Шибер подачи 21, имеющий реечный механизм 22, при этом опу­
скается, подает и уплотняет материал в неподвижной матрице 23.
В крайнем верхнем положении поршня цилиндра отрезки сраба­
тывает реле давления РД, происходит переключение золотников 18
и 24, и начинается движение поршня цилиндра 8 прессования;
при этом вначале работают два насоса: низкого давления 25 и
высокого давления 26, а затем только насос 26. Максимальное зна­
чение давления в цилиндре 8 задается настройкой электроконтактного манометра 27, который при достижении этого давления вклю­
чает сливной золотник 28, что приводит к загрузке левой полости
цилиндра 8. Одновременно переключаются золотники, управля­
ющие подачей масла в цилиндр отрезки, таблетка отрезается и
перемещается на позицию выталкивания. В конце хода поршня
цилиндра 20 срабатывает конечный выключатель 2КВ, который
подает команду на отключение муфты 29, в результате чего воро­
шитель 7 останавливается. При незаполнении матрицы прессматериалом конечный выключатель 4 К В отключает муфту 30,
в результате чего выталкиватель 15 не срабатывает и материал,
находящийся в матрице, возвращается на позицию прессования.
Техническая характеристика отечественных таблеточных ма­
шин приведена в табл. 8.
§ 4. РАСЧЕТ ТАБЛЕТОЧНЫХ МАШИН
Определение производительности таблеточных машин. Произ­
водительность эксцентриковой машины определяется по формуле
т1 = Опх<лс,
(59)
где О — масса одной таблетки в кг; п х — количество гнезд в ма­
трице; <о — угловая скорость главного вала в рад/с; с — эксплуа­
тационный коэффициент использования машины, учитывающий
время на наладку и подналадку машины, регулировку массы таб­
леток и т. д.
Производительность ротационной машины
т( = Ркп хп
<ос,
(60)
где Р — площадь матрицы в м*; л 2 — количество матриц в каждой
секции ротора; ла — количество секций в машине; к — глубина
загрузки матрицы в м.
Производительность гидравлических машин
т( — 0 п хп 2с,
(61)
где п 2 — число двойных ходов прессующего пуансона в секунду.
Определение размеров таблеток и сил, действующих на рабо­
чие органы. Соотношение размеров таблетки должно находиться
в пределах
— 0 ,5 -*-1, где Н и Л — высота и диаметр таб­
летки в м.
С учетом оптимального использования таблеточной машины
размеры таблетки можно найти из следующих зависимостей.
Давление на прессующем пуансоне
АР
Щ~
п<Р ^
(62)
где Р — сила прессования.
С другой стороны,
Р1 — Рг + 4
[д.
(63)
Тогда
ШЩ
(64)
где р 2 давление на нижнем пуансоне; / — коэффициент трения*
Щ— боковое давление.
[ и ^
величины переменные, получены экспериментально
и зависят от свойств материала, давления прессования и т. д.
Отсюда находим Н и подставляем в формулу объема таблетки!
т
/
п
с
Р
и
У = —Г Н.
(65)
Тогда
(66)
Для получения максимальных размеров таблетки найдем пооизводную от У по А:
Р
Зяр,аР
п
------- 16 = ° -
Т
(67)
откуда при одностороннем прессовании
ОДН
н
При
^'*одн*
двустороннем
0ДН
=
= 2
'
р
зящ I
1 / -Л .
/<7 У
прессовании
г
ЗяЩ |
Зя/
й0„„
—
ё
,
одн
“ двуст»
(68)
(69)
а
к
—
й
Л4двуст ---
Одностороннее сжатие материала в таблетку на эксцентриковых таблеточных машинах выполняется кривошипно-шатунным
54
механизмом. Момент, соответствующий заходу пуансона в матрицу
в крайнем нижнем положении (рис. 28):
СС О
СВ0
В 0А
СВ соз у — В А соз а;
(70)
/(1 соз 7) + | (1 соз а ),
(71)
где 5 — величина хода пуансона в матрице; г
длина кривошипа;
I — длина шатуна; у и а — углы давления и поворота кри-
вошипа.
Определяем длину кривошипа и шатуна
при г $1п а = I з!п у и 1 = г
I
«А.
(72)
51П * V
I
(73)
А.
Выбор хода 5 пуансона зависит от раз­
меров бункерного питателя, который в мо­
мент заполнения матрицы материалом нахо­
дится под верхним пуансоном.
После окончательного выбора размеров
кривошипа и ползуна находим угол пово­
рота кривошипа, соответствующий моменту
начала сжатия:
(/
+
г — в)
Р
+
г
а
агссоз
(74)
2г (/
*)
Скорость ползуна в момент сжатия
Я
V
сог
з
1
п
2
а
(75)
2
Рис. 28. Схема криво
шипно-шатунного ме
ханизма эксцентрико
вой таблеточной ма
шины
откуда угловая скорость вращения кривошипа
V
со
к $1п 2 а
(76)
2
Определение мощности электродвигателя. Мощность электро­
двигателя эксцентриковых машин рассчитывается в зависимости
от приведенных моментов сил сопротивления на главном валу
машины.
Номинальный момент М в электродвигателя рассчитывается
в зависимости от соотношения приведенных моментов сил сопро­
тивления с учетом к. п. д. привода от вала электродвигателя
к главному валу г\ = 0,6 и соответствующего передаточного отно­
шения I с запасом 20%:
2я
ЩшШШШ
м н
1.2
о
2ят| I
(77)
Приближенно требуемая номинальная мощность
■
1
где пс
синхронная частота вращения вала электродвигателя
в секунду; ф — угол трения; М п — суммарный приведенный
момент;
, •
м п
=
+ М а + М 3;
(79)
М ъ М 2 и М 3 приведенный момент механизма прессования
механизма выталкивания и механизма дозирования.
Но так как мощность машины определяется в основном нагруз­
кой операции прессования, то силы от двух других механизмов
не учитываются при рассмотрении работы машины в целом:
Мп= I
+ — 8Ш2а) +
/
'к
соз а 0
где Р % сила прессования; гъ и гс — радиусы подшипников
шатуна; гк и г0
радиус начальной окружности зубчатого ко­
леса и вала в опорах; а 0 — угол зацепления шестерни и зубчатого
колеса; р — угол, определяющий установку шестерни.
Расчет ротационных таблеточных машин. В ротационных ма­
шинах операции таблетирования выполняются одновременно
в нескольких комплектах пресс-инструмента, но на различных
фазах. В связи с этим силы сопротивления, действующие на рабочие
органы, и соответствующие им составляющие момента сил сопро­
тивления на валу ротора не равны между собой и, кроме того
изменяются в зависимости от положения ротора.
*
При помощи силового расчета, предложенного Э. Э. Кольман-Ивановым, определяем силы, действующие на звенья ма­
шины и находим закон изменения момента сил сопротивления
на валу ротора.
Величина момента сил сопротивления, приведенного к валу
ротора, для машин однопозиционного действия циклически повторяется при повороте ротора на угол
а
360'
т
(81)
где /72
число комплектов пресс-инструмента.
Д ля машин многопозиционного действия угол поворота ро­
тора, соответствующий циклу изменения момента на валу, будет
..
360°
кт I
(82)
здесь к — кратность использования каждого комплекта прессинструмента за один оборот ротора.
Переносная скорость пуансона равна линейной скорости ро­
тора по окружности матриц:
|
V = с»#,
(83)
где со — угловая скорость ротора в рад/с; Ц — радиус окруж­
ности матриц в м.
При силовом расчете машины следует рассмотреть условия
равновесия верхних и нижних ползунов на всех участках дви­
жения.
Рис. 29. Схема к расчету нижнего пуансона ротационной
таблеточной машины:
а — схема действующих сил, приложенных к нижнему пуан­
сону; б — схема действия реакции кулачка на ролик пуансона
На звенья ротационной машины действуют силы полезного
сопротивления, силы тяжести, силы инерции, силы трения в ки­
нематических парах. В связи с тем, что ускорения незначительны,
силами инерции движения пуансонов можно пренебречь.
Определим реакции в кинематических парах и уравновеши­
вающий момент на валу ротора для машины с копирами, в которых
ползуны имеют прессующие и боковые ролики. На участке прес­
сования нижний и верхний ползуны набегают прессующими
торцовыми роликами на копир. При этом боковой ролик не на­
гружен, а направляющий ролик, перемещающийся в направля­
ющих ротора 1 (рис. 29, а), предотвращает проворачивание пуан­
сона 2. К пуансону приложены реакция кулачка Р 32, нормальные
реакции в направляющих N Ь и N 12 и силы трения в направля­
ющих Т'п и Т\ 2.
Сопротивление при качении ролика по кулачку 3 и^трение
в подшипнике ролика учитываются углом 0, на который откло­
няется реакция Р 32 от нормали к профилю кулачка в обратную
движению пуансона сторону. Так как линия действия реакции Я , ,
КаС?теЛЬопЙ3 кругу тРения* проведенному в под­
шипнике ролика (рис. 29, б1 а точка контакта ролика и кулачка
смещена от нормали на величину, численно равную коэффициенту б
сопротивления качения, из рассмотрения треугольника А ВО
следует
0
0 ' + 0 я,
(84)
б
где угол 0'
агс{§— ;
радиус ролика;
Гр
0"
V
Р
агс{§
2*
Р
/
приведенный коэффициент трения
.
цапфы
Следовательно,
0
Р
подшипнике ролика;
б
агс!§ —
(85)
Величины б и р меньше радиуса ролика; заменяем значения
тангенсов углов самими углами при их малых величинах; полуЧдбМ
6+ р
0
(86)
При составлении уравнений равновесия пуансона В К Завгороднии принимает, что давление в направляющих при перекосе
пуансон 3 распределяется по закону треугольника. Силы тре
нагрузок
выразим через равнодействующие распределенных
4
Т 12
12
/
(87)
/
(где / '
приведенный коэффициент трения, учитывающий гео­
метрическую форму направляющей).
Щ
Ге0
и о^наГем
Наибольшие значеняя давлений на пуансон
М и = —2 ц ( \
ц’
^ 12 = 4 - < 7V .
2
(где Г -(- 1"
I
длина направляющей)
Из подобия треугольников давлений следует
Г_
Г '
Я
<1
откуда
N 12
аТ
N 12
а "1 ”
ш
(88)
Уравнения равновесия пуансона имеют следующий вид:
*
*
2
2 К
*
=
— ^32
0;
= 0;
+
— -Рз2 СОЗ ( 7
|
I
5Ш ( у +
0)
0) +
— N 12+ N 12=
Р +
— N 12} Ъ
= 0;
М
/ + М
(89)
0;
' / =
0;
(90)
N 12! Ь-\-
+ # 12( а + 0 + 4 - ) — # 1г ( а + 0 + / —
Ш И
(91)
где Р — сумма сил полезного сопротивления и силы тяжести
ползуна; у — угол давления; Ь — половина ширины направ­
ляющей пуансона
а = (ЕА) = - Ц 1 .
%
'
81П (у + 0)
Следовательно,
^12
а + У+ * — з— Щ
(92)
а + у + \ — 1'ъ
Решая совместно уравнения (88) и (92), находим
/ г \2 • а + ^ + / ~ 4 — 1'Ь
[~г) ~
I
•
'
а + у + ± — 1'Ъ
(93)
3
Принимая с = — ( а - \- у — / ' 6), получим
V
\2
С1 +
31— 1
Г/
с1 + Г
»
(2 + с) / .
—
(94)
3 + 2с ’
I " __ (1 + с) / #
3 + 2с ’
1
П + с '2- л .
(95)
В результате совместного решения уравнений (89)—(91) по­
лучим
— __________ щ__________ .
р
32
соз (V+ 0) 11— Р 12 (У+®)1 ’
Л С = ______?.&(У+_§)*>___ _.
12
(я -1 )[1 -1 2 Р 1 8 (У + в)1 ’
А
=
,
(« -1 )1 1 -1 8 0 1 8 (V+ в)1 ’
(96)
(97 )
(98)
где
п 1
п— 1 Г
Пп
^
™
Ы
Й
К
Р0Т0РУ
м0мент
от
сил
сопротивления
на нижнем пуансоне
М,
(М 2
М'2)Я
(99)
Все полученные зависимости справедливы при движении пуанимеет
м ^ о% Т и РсаоблГ дГ „иС Ш
Г
< * « " №
"Р-жим
90
V
у
+1
агс
ь
0
агс!§
р
У"ку + /)а+ ь*
у
агс!§
90
р
агс1е
ь
Д
( 100)
!/> -{ -&а — р*
или
ь Уу* + />*— рз
Р
О
(V + 6)
>2
р а ( у
(У+*)Р
+
( 101)
0
1
т
^
,
^
УЧае
Реакции
и
"Рчведенный
момент
рассчитывают
по формулам
Р 88
Р СОВф
(102)
сов ( т + е + ф)
N 12
(ЮЗ)
Я/? 5т (у + 0) сое ф
СО8(у4-04 -<р)
Мг
(104)
где ф — а г с { § / ' — угол трения.
н р „ л=
л
“
ы„й
б
о
« Ж
- к
о
в
ы
х
= г ов
сил сопротивлений в Ш
Ш
ш
ротационных машинах
=
Щ
Ц
зунов пепекятнвяшт-г-«г
=
60
: =
1
«„
прессования,
3
=
3
-----—
П1\ иО
роликов
/113е
Денных момеот0
Р
когда головки пол=
=
Для тех участков движения верхних и нижних пуансонов на
которых головки скользят по направляющим, можно исполь­
зовать приведенные выше расчетные формулы; однако, принимая
во внимание отсутствие роликов, вместо угла 0 следует боать
угол трения <р:
где ^| — коэффициент
^
1 —............. “ ^ ) п а ни ПсИШаЬЛЯЮЩеИ
Для обеспечения принудительного движения вверх верхних
ролзунов и вниз нижних ползунов применяются направляющие
захватывающие головки ползунов и обеспечивающие таким обра­
зом геометрическое замыкание пары ползун—копир. В этом
случае при расчете реакций и моментов необходимо вместо угла 0
вводить в расчетные формулы приведенный угол трения | § р
|
е = ' ,- = т | е - Я Т '
(105)
где р — половина угла при вершине конусной части головки
ползуна.
Приведенный момент сил сопротивления для комплекта прессинструмента рассчитывается по формуле
I
==
(106)
где М 2
приведенный момент от оси сопротивления на верхнем
ползуне.
г
Если ротационная машина имеет п 1 комплектов пресс-инстру­
мента, работу приведенного момента от всех пуансонов за один
формуле
2л
А
(107)
I
о
При наличии машины многопозиционного таблетирования,
когда за один оборот ротора каждый комплект инструмента
Используется п 2 рзз (обычно п 2) = 1 -г-4, получим
Л П Л П Л Ф
Л Л
ж
л п л
«
^
^ _________ -
«
2л
(
А Щ п хпг \ М п(а)4а.
о
Мощность определяется из зависимости
I
=
’
(108)
(109)
где со — угловая скорость вращения ротора; т)— к. п. д., учи­
тывающий расход энергии на привод ворошителя и на трение
в кинематических парах механизмов передач.
В машине однопозиционного действия коэффициент неравно­
мерности движения машины не превышает 0,03, что дает достаточ­
ный запас кинетической энергии для обеспечения нормальных
условии работы электродвигателя и без применения маховика.
Определение
основных
параметров
гидравлических
таблеточных
ш
ш
ш
ми
машин.
Ход матрицы с бункером
(110)
2Ь
2 (Н + е г + е2).
Расстояние между траверсами машины
матр
4 Ь,
где Я
высота заполнения матрицы пресс-порошком; Ь
длина
матрицы; ех
5-4-10 мм; е 2
глубина захода нижнего пуансона
в матрицу при дозировании.
Величина минимального хода прессующего пуансона
5 пр
Н
к,
где к
расчетная высота таблетки.
Число колонн определяется конструктивно при проведении
прочностных расчетов.
Диаметр цилиндра прессования определяется по заданному
давлению р в магистрали, создаваемому насосом высокого давле­
ния или мультипликатором (с учетом потерь в гидравлической
сети), и известной максимальной силе Р прессования (с учетом
трения в уплотнениях и направляющих):
В
4Р
( 111)
пр
Расход жидкости насосом высокого давления без учета утечек
формуле
лО2
Vпр*
К
112
4
О Т Т А ГТ О А Т Л П
*
ТТЛ
*
( )
где ^пр
скорость прессования под высоким давлением.
Ьсли износ низкого давления создает в цилиндре давление р,
то максимальная сила, до которой может производиться прес­
сование под низким давлением,
мШ
Рг
Р г~ ТРасход жидкости насосом низкого давления в этот пер иод
времени определяется из выражения
ЛИ2
V1пр>
где
=
Н
)
V
скорость прессования на начальном
ПР
7 пр
участке.
Полное время прессования рассчитывается при помощи уравнения
^
1
(
3
8
% пр
^ пп —
где 5 1пр и 5 пр — путь прессования под низким давлением
и полный путь прессования.
От насоса низкого давления приводится в движение также
подвижная плита с закрепленными на ней бункером и матрицей.
Диаметр соответствующего цилиндра рассчитывают по силе вы­
талкивания Р выт и давлению в цилиндре р2.
Время выталкивания таблетки
Iвыт
5 ВЫТ
V выт
выт
1
2V
(114)
Время обратного хода I,обр. х бункера-матрицы рассчитывают
по площади живого сечения штоковой полости соответствующих
цилиндров
Если для перемещения бункера-матрицы ис­
пользуются два цилиндра, то
я (О? — сРЛ 3матр
(115)
обр. X
1
^обр. х
2Vг
Время перемещения матрицы при отсечке дозы порошка
я^1 (5матр 5ВЫТ)
Iотс
(116)
1
2V*
5 матр
где
и
— диаметр поршня и диаметр штока цилиндра перемещения подвижной плиты:
ь.
выт
Время кинематического цикла при предварительном расчете
может быть определено по формуле
(117)
^пр “I- ^выд + ^выт + ^обр. X ~\~ ^доз + ^отс»
О
где 1Пр — время прессования;
время выдержки при прессовании; ^V^Ы
Ти
— время выталкивания и время дозирования;
*обр. х — время обратного хода бункера и матрицы; IОТС
время перемещения матрицы при отсечке дозы порошка
Глава III. АППАРАТЫ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
ПОДОГРЕВА МАТЕРИАЛОВ
Термореактивные материалы перед изготовлением из них
изделий методом прессования нагревают, что позволяет снизить
давление прессования и время, необходимое для отверждения.
При подогреве увеличивается текучесть загружаемого материала,
поэтому можно прессовать изделия со сложной и точной армату­
рой. Кроме того, вследствие удаления влаги улучшаются диэлек­
трические свойства материала и понижается усадка.
Предварительный подогрев реактопластов может происходить
в шкафах-термостатах, в генераторах ТВЧ и в контактных нагре­
вателях.
§ I. ТЕРМОСТАТЫ
Термостаты применяют главным образом для подогрева сырья
в виде порошка или гранул при температуре 350 410° К в течение 5—20 мин.
Нагрев^ материала может быть электрический, паровой и
воздушный. Предварительный подогрев паром или влажным
воздухом применяют для регулирования содержания влаги в ма­
териале, что положительно влияет на усадку и устойчивость
размеров прессованных изделий. Подогрев сухим воздухом приТ Ж Г» Л
ТТ /ч
/ч
• « « * »
А
■■
^
______ __ ___ ___________ ___ ^
_____
ГЧ ^
Л
Л
4
Т Г
Рис. 30. Термостат
меняют, когда требуется получить изделия с хорошими диэлек­
трическими свойствами, так как при таком нагреве материал
высушивается лучше, чем любым другим способом.
На рис. 30 показан термостат, состоящий из камеры 1 с осно­
ванием | и дверцей 3 для загрузки и выгрузки материала. Термо­
стат обогревается электротенами 4. В камере имеются полки 5
для установки противней с материалом. Д ля уменьшения потерь
тепла в камере предусмотрена теплоизоляция 6. Температура
воздуха в термостате контролируется и регулируется контактным
термометром 7.
Термометр имеет измерительную и настроечную шкалы. В нижнеи части измерительной шкалы находится неподвижный контакт,
а в конце настроечной шкалы — проволочный подвижный кон­
такт, с помощью которого термометр настраивают на заданную
температуру по настроечной шкале.
64
Когда температура в камере термостата достигнет заданной,
ртутный столбик замыкает подвижный и неподвижный контакты,
вследствие чего срабатывает первичное реле на выключение
электротенов 4. При охлаждении ртутный столбик опускается,
контакты размыкаются и реле включает электротены. Для не­
прерывной работы термостаты оборудуют ленточными транспор­
терами.
Предварительный подогрев материала в термостатах в настоя­
щее время используют редко, так как он самый продолжительный;
кроме того, он может вызвать частичное преждевременное отверж­
дение реактопласта из-за неравномерности нагрева, связанной
с отводом тепла от его поверхности. Однако на предприятиях
и цехах небольшой производительности, а также в лабораториях
термостаты экономически выгоднее дорогих генераторов ТВЧ.
§ 2. УСТАНОВКИ ТОКОВ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Предварительный нагрев материала т. в. ч. повышает каче­
ство изделий, при этом снижается удельное давление прессования
приблизительно на 50%, уменьшается время выдержки под
давлением в 2—3 раза и увеличивается срок службы пресс-формы.
Принцип нагрева реактопластов-диэлектриков т. в. ч. заклю­
чается в следующем. В диэлектрике каждая молекула имеет рав­
ное количество положительных и отрицательных зарядов, вслед­
ствие чего электрические заряды в молекуле обычно находятся
в устойчивом равновесии. Если диэлектрики поместить в элек­
трическое поле, то положительные заряды смещаются по направ­
лению к отрицательному электроду, а отрицательные заряды —
к положительному электроду, т. е. происходит электрический
сдвиг. При токах сдвига вследствие внутреннего молекулярного
трения возникают диэлектрические потери, которые вызывают
образование тепла. Количество выделенного тепла зависит от
частоты электрического поля. При низких частотах поля в ди­
электриках возникает небольшое количество тепла, а при высо­
ких (15—80 МГц) выделяется такое количество тепла, которое
можно использовать для промышленного нагрева реактопластов.
Поглощение потерь энергии в диэлектрике, проявляющееся
в образовании тепла, определяется следующей формулой актив­
ной мощности:
N = 0,55[Еае1&6,
(118)
где / — частота колебаний в Гц; Е — напряженность электриче­
ского поля в В/м; е — диэлектрическая проницаемость в Ф/м;
б — тангенс угла диэлектрических потерь.
Обратная величина тангенса угла диэлектрических потерь
называется добротностью материала:
« = 1 ^ = 77’
5 3 . Г. Гиберов
<|19>
65
где ^а — активная плотность тока, совпадающая по фазе с напря­
женностью Е электрического поля; / р — реактивная плотность
тока, опережающая Е на угол 90°.
|
Удельная мощность электрического поля, теоретически необ­
ходимая для нагрева материала,
дг — Л>сДГ
(
120
)
УД Щ Т]ТД/ *
где р
плотность материала в кг/м3; с — удельная теплоемкость
материала в Дж'(кг-град); А Т / Д | — приращение температуры
за промежуток времени А/ в град/с; % — термический к. п. д.
процесса нагрева, учитывающий потери тепла в окружающую
среду.
I
Приведенные формулы показывают, что процесс теплообразо­
вания в электрическом поле высокой частоты определяется пара­
метрами электрического поля и диэлектрическими свойствами
полимера и не зависит от его объема и теплопроводности.
Минимальную частоту / ш1п, при которой можно создать тре­
буемую интенсивность нагрева, не превышая допустимой напря­
женности Е доП электрического поля для данного материала,
определяют:
с
__
1111,1
рс АТ
1
°>55
т)те
6 Д?Ед0П ■
'
)
Во избежание неравномерности нагрева материала линейные
размеры рабочего конденсатора определяют из зависимости
*
_
3 .1 0 ’
IV
/ ш а х ------- . « у— 9
8
ГДС /шах
максимальная частота в Гц; I — наибольший размер
рабочего конденсатора в м.
Д ля нагрева единицы объема материала от температуры 7 \
до 712 за время / необходимо затратить мощность
М=
V
(122)
где с — удельная теплоемкость материала в Дж/(кг-град); р
плотность материала в кг/м3; г)т — термический к. п. д. процесса
нагрева, учитывающий потери тепла в окружающую среду.
Время I нагрева материала от температуры Щ до Т г в поле
т. в. ч.
V*
%
■
/
СР(Т2 — Тг)
~
0,55г]те
б /5 2 •
О 23)
Установка ТВЧ состоит из трансформатора, выпрямителя,
генератора, колебательного и нагревательного контуров. Ток
напряжением 220 В и частотой 50 Гц из сети при замыкании па-
кетного выключателя В (рис. 31) поступает через фильтр Ф,
контакты К блокировок, плавкие предохранители ПР в транс­
форматоры накала ТНГЛ генераторной лампы Л и трансфор­
матора накала ТНГВЛ газотронных выпрямительных ламп Л2.
Загорающаяся при этом лампа 1ЛС сигнализирует о подаче
питания к генератору.
тнгвл
тнгвл
тнгвл
ТНГЛ
I тнгвл
щ
т
тнгвл
тнгвл
ТНГЛ
Стоп
Рис. 31. Электрическая схема генератора ТВЧ
Поднос с нагреваемыми таблетками Т устанавливается на
нижний электрод конденсатора с; при этом контакт К1 замы­
кается, а контакт К2 размыкается. Затем нажатием кнопки П
включают магнитный пускатель ПМ, вследствие чего замыкаются
контакты КЗ, К4, К5, Кб, К7 и загорается сигнальная лампа 2ЛС,
которая указывает на включение анодного трансформатора А Т
и поступление тока на выпрямительные лампы Л2. Ток на лампы
поступает напряжением 5200 В и частотой 50 Гц. С ламп выпрям­
ленный ток напряжением 4600 В поступает на анод генераторной
лампы Л1. Генераторная лампа при помощи индукционных ка­
тушек Ш1, %2 и электродов, представляющих собой пластины
конденсатора, преобразует т. в. ч. 50 Гц в т. в. ч. 20 МГц.
Генераторная лампа работает на принципе обратной связи,
самовозбуждение которой прекращается только после создания
равновесия между энергией, поступающей в колебательный кон­
тур, и потерями в системе. Эти колебания вызывают нагрев ма­
териала. Далее при нагревании материала до определенной тем­
пературы срабатывают исполнительное реле Р и и электронное
реле времени Р в, вследствие чего контакты КЗ, К4, К5, Кб, К7
разомкнутся, анодный трансформатор А Т выключится и нагрев
таблеток прекратится, о чем будет сигнализировать погасшая
лампа 2ЛС. Д ля предотвращения нарушения технологического
Рис. 32. Генератор ТВЧ
режима подогрева материала имеется промежуточное реле Р
Режим нагрева материала контролируется по показаниям ампер­
метра А и миллиамперметра « Л .
На рис. 32 показан генератор ТВЧ, представляющий собой
металлическии шкаф 1 (рис. 32), установленный на роликах 2
для удобства перемещения. На панели управления смонтирован
миллиамперметр 3 и амперметр 4 для измерения сеточного и анод­
ного тока генераторной лампы, кнопочные станции 5, пакетный
выключатель 6 и сигнальные лампы 7 для включения генератора
в работу. Генератор оснащен автоматически открывающейся
крышкой 8.
Внутри шкафа установлены газотронные лампы 9, вентиля­
тор 10 с электродвигателем 11 для охлаждения генераторной
лампы 12, магнитный пускатель 13, блокировочные конденса­
торы 14, анодный трансформатор 15, трансформаторы накала
68
шШ
генераторной лампы и газотронов 16 и 1 7 конденсатор 18 и контур­
ная индукционная катушка 19. Нижнии электрод 20 расположен
на уровне стола генератора, а верхний электрод 21 — в крышке 8.
В генераторах ТВЧ нагревают преимущественно таблетированный^ материал. Таблетки устанавливают на нижний электрод,
который является заземленной пластинои конденсатора в коле­
бательном контуре. Зазор между нижним и верхним электродами
можно регулировать. Для пропускания выделяющихся из нагре­
ваемых таблеток газов и паров воды верхний электрод делают
сетчатым. Индуктивность катушки колебательного контура обычно
изменяют с помощью передвижного зажима.
После нагрева таблеток до заданной температуры генератор
автоматически выключается при помощи реле времени. Для
защиты эфира от излучения электромагнитных волн генератор
экранирован.
В табл. 9 приведена техническая характеристика некоторых
генераторов ТВЧ, выпускаемых отечественной промышленностью.
В настоящее время начали выпускать автоматизированные
генераторы ТВЧ, предназначенные для встройки непосредственно
в прессы-автоматы и позволяющие синхронизировать работу
генератора и автоматического гидравлического пресса. Такой
генератор состоит из узлов дозирования, нагрева т. в. ч. и транс­
портирования таблетки в пресс-форму пресса.
Таблица 9
Техническая характеристика отечественных генераторов ТВЧ
Тип генератора
Технические данные
1
Максимальная
мощ­
ность, потребляемая от
сети, в к В т .....................
Колебательная
мощ­
ность в к В т .....................
Частота
колебания
в мГц
.............................
Напряжение
питаю­
щей сети в В .................
Размеры рабочего кон­
денсатора в с м .................
Тип
генераторной
лампы
................. ....
Количество ламп
. .
Тип выпрямительных
ламп
Количество ламп
. .
Габаритные размер ы
генератора в см . . . .
ЛГД-1
ЛГЕ-ЗБ
ЛГД-10А
ЛД-1-2
2,4
5
17,5
3,6
Ж
1
2
8
1,6
6,3
40,68
(± 1% )
40,68
(±1% )
220/380
220/380
25— 30
25—30
220
220/380
20X 20
27,5X 20
ГУ-80
2
ГУ-5А
1
авш
янЯ
В
9
20
9
25
220/380
15
9
300 см*
ГУ-89 А
1
ГТ-1-0,5/1,5 ТР1-6/15
6
6
88X 88X 167
ЛД-3-6
ГУ-56
1
ГУ-10А
1
ТР1-6/15 ТР1-6/15
3
7
121Х86Х 68Х 54Х
X 197
Х 55
§ 3. ИНДУКЦИОННЫЕ КОНТАКТНЫЕ
НАГРЕВАТЕЛИ
Высокочастотные установки имеют следующие недостатки:
сравнительно низкий к. п. д. и большие габаритные размеры.
Поэтому в промышленности применяют малогабаритные контакт­
ные нагреватели с индукционным обогревом для нагрева таблеток
диаметром до 30 мм при небольшой партии, что дает экономию
электроэнергии при удовлетворительном качестве нагрева.
Контактный нагреватель состоит из корпуса 1 (рис. 33) с аппа­
ратурой, нагревательных плит 2 с цилиндрами, загрузочных 3
и разгрузочных 4 желобов.
На передней панели кор­
пуса имеется сигнальная
лампа 5, указывающая на
включение индукционного
нагрева. Таблетки 6 укла­
дываются в желоба 3 и
перемещаются штоками 7
в нагревательные цилинд­
ры; при этом на желоба 4
поступают нагретые таб­
летки 8.
Индукционный
кон­
тактный нагреватель мощ­
ностью 0,5 кВт имеет про­
Рис. 33. Индукционный контактный нагре­
изводительность 5 кг/ч
ватель
при температуре нагрева
до 393° К.
Колебание
температуры ±0,5° С контролируется автотерморегулятором.
Контактные нагреватели рассчитывают по методу расчета
пресс-форм.
Время I нагрева таблетки от Т% до Т при средней темпера­
туре 1 ср плит определяется на основании уравнения теплопро­
водности
формуле
Рос*2
(124)
I
т
0.1
где Ро
критерий Фурье, который находится в зависи­
мости от отношения температурных разностей:
* ср~-Т
Т’ср
Ш
0,20
0,10
0,08
0,06
0,05
0,04
0,03
0,38
0,50
0,55 0,595 0,605
0,62
0,70
| ~ Ц — коэффициент температуропроводности В м2/с; Я
коэффициент теплопроводности таблетированного материала
в Ьт/(м-град); с — теплоемкость материала в Дж /(кг-град); р —
плотность материала в кг/м3; |
диаметр или толщина таблетки
в м; а —
теплоотдачи от плиты к таблетке
в Вт/(м2-град).
§ 4. УСТРОЙСТВА для ПОДСУШКИ И ПОДОГРЕВА
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
При переработке термопластов с повышенной влажностью
снижается производительность оборудования и ухудшается качество формуемых изделий.
Для предварительнои сушки и подогрева применяются термостаты, вакуумные сушилки и специальные бункера, устанавливаемые непосредственно на
перерабатывающем оборудо­
вании.
На рис. 34 показано спе­
циальное
устройство для
устроиство
подсушки и подогрева гранулированных или порошкообразных
термопластов,
устанавливаемых в бункерах
машины для литья под дав­
лением и червячных прессах.
Устройство имеет бункер 1,
к крышке 2 которого крепит­
ся сетчатый цилиндр 3. Нагнетаемый
ентилятором 4
воздух нагревается в сетчатом цилиндре электронагре­
вателями 5 и проходит через
массу материала, находя­
щегося в бункере. При этом
материал нагревается и подсушивается, а пары оды
Рис.
34.
Бункер
с
устройством
для
подо­
удаляются вместе с I оздухом
грева и подсушки термопластов
через загрузочное отверстие
бункера. Температура воздушного потока контролируется кон­
тактным манометрическим термометром 6 и регулируется термо­
регулятором 7. Указанные устройства могут снижать влажность
материала с 3,5 до 0,2%.
В табл. 10 приведена техническая характеристика некоторых
нагревательных бункеров.
К
Таблица
Мощность нагревателей в кВт
Параметры
2
3
10— 15
20—25
30—35
102
82
400
260
102
82
400
260
102
82
540
400
1,5
Производительность в кг/ч . . . .
Размеры сетчатого цилиндра в мм:
А
Щ
&
.........................................................
.........................................................
.
..................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................
10
Глава IV. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ
ПРЕССЫ
§ !. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Прессование — процесс получения из пластических масс изде­
лии заданных размеров и конфигурации в пресс-форме под давле­
нием пуансона. Изделия на гидравлических прессах прессуются
двумя методами: компрессионным (прямым) и трансферным (литье­
вым); компрессионное прессование может быть холодным и горячим
Холодное компрессионное прессование — одно из самых ста­
рых методов формования пластмасс, имеет экономические пре­
имущества перед другими методами в том, что прессование про­
исходит очень быстро и не требует ни нагревания, ни охлаждения
Композиции, прессующиеся в холодном состоянии, отличаются
тем, что они готовятся на месте, где производится прессование
При этом смесь затвердевает, если ее не прессуют вскоре после
приготовления.
к
При ^холодном прессовании происходит простое сжатие прес­
совочной смеси, поэтому материал, помещенный в пресс-форму
должен быть точно дозирован, так как во время прессования он
не выпрессовывается.
Прессование проводится при давлениях от 14 до 210 МН/м-2
в течение времени, потребного для придания изделию заданной
формы. Затем изделие извлекается из пресс-формы и переносится
в печь, где оно спекается при температуре от 350 до 530° К в за­
висимости от свойств связующего.
л
Изделия, полученные холодным прессованием, не имеют глад­
кой поверхности и блеска, которые присущи изделиям, прессован­
ным в горячем состоянии. Даже применение высоких давлений
необходимых для компенсации отсутствия пластической дефор­
мации у этих материалов, не обеспечивает точного оформления
сложных прессованных конструкций; поэтому методом холодного
прессования изготовляют изделия, для которых внешний вид не
имеет большого значения.
Горячее компрессионное прессование находит более широкое
В И И Ш И как ° но не Ё В указанных недостатков холод­
ного прессования. Процесс горячего прессования происходит
следующим образом. Материал в виде таблеток, гранул, шариков
обрезков ткани, пропитанных смолой, з а г р у ж а в V
нагретую
М а т е о Й П У’п п Г ТжРУЮ закрывают | *
небольшом давлении.
Материал в пресс-форме разогревается и становится пластичным
лавлрнир6ПТ0Г0 как пРесс‘Ф°Рма продолжает замыкаться, высокое
кяни!, ?
КаК РЭЗ П6реД моментом окончательного ее замы­
кания, материал заполняет все углубления ее полости Затем
изделие выдерживают под давлением до завершения процесса
отверждения; при этом прессование ведут с подпрессовкой? т е
пресс-форму на мгновение открывают после первого смыкания
для удаления содержащихся в пластмассе газов
72
В зависимости от свойств материала прессование проводят при
различных температурах, давлениях и времени выдержки Тем­
пературу смеси можно менять от 290° К (без предварительного
подогрева) до 420° К (с предварительным подогревом). При более
высоких температурах скорость отверждения становится слишком
большой и затрудняет загрузку. Температура пресс-формы может
быть от 410 до 470° К, но обычно находится в пределах 430_
^460 К- Давление, поддерживаемое в процессе прессования,
зависит от поперечного сечения прессуемой детали, а в прессформах с перетеканием — от общей площади материала, на ко­
торую действует давление. Время выдержки при прессовании
зависит от конфигурации и толщины прессуемого изделия, свойств
материала, технологии прессования и может продолжаться от
нескольких секунд до нескольких минут.
Основной недостаток компрессионного прессования (холодного
и горячего) заключается в том, что полное отверждение изделий
большого сечения затруднено вследствие плохой теплопроводности
пластических материалов. Этот недостаток устраняется при
использовании метода трансферного (литьевого) прессования.
Литьевое прессование основано на применении загрузочной
(передаточной) камеры, из которой подогретый материал после
достижения нужной пластичности нагнетается в соответству­
ющую форму.
Метод прессования получил широкое применение при произ­
водстве изделий из термореактивных материалов (фенопласты,
аминопласты и др.), листовых слоистых пластиков (текстолит,
стеклотекстолит, гетинакс И др.), древесностружечных и дре­
весноволокнистых плит, стеклопластиков и других материалов.
Методом прессования можно перерабатывать и термопластич­
ные материалы, но это не всегда целесообразно, так как перед
загрузкой пресс-форму необходимо нагревать, а перед вытал­
киванием изделий охлаждать.
§ 2. КОНСТРУКЦИИ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
На заводах промышленности строительных материалов приме­
няются гидравлические прессы с размерами стола от 2 x 2 до
2 ,5 x 5 м, с ходом подвижной плиты от 20 мм до 4 м и произ­
водительностью от двух циклов в минуту до полного цикла
за 12 ч.
Гидравлические прессы работают на эмульсии или масле и
обычно имеют комбинированную систему низкого и высокого
давления от 2 до 4 МН/м2 во время запирания пресс-формы и от
10 до 55 МН/м2 в процессе прессования, что позволяет увеличить
производительность пресса.
Гидравлические прессы подразделяются в зависимости от силы
прессования — на прессы низкого давления от 0,25 до 10 МН/м2
и высокого давления от 10 до 50 МН/м2; от конструкции станины —
колонные и рамные; от типа привода — с индивидуальным и
групповым приводом; от направления закрытия пресс-формы__
вертикальные, горизонтальные и угловые; от направления ра­
бочей силы щ с верхним, нижним и комбинированным давле­
нием, от количества главных рабочих гидроцилиндров — одно­
цилиндровые и многоцилиндровые; от конструкции главного гид­
равлического цилиндра — с цилиндром одностороннего действия
и возвратными цилиндрами и двустороннего действия, снабжен­
ные дифференциальным плунжером; от количества прессующих
плит — одно-, двух- и многоэтажные; от периодичности работы
пресса
цикличные и карусельные; от способа управления__
с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением.
На рис. 35 показан четырехколонный пресс с верхним давле­
нием, который имеет следующие преимущества: легкодоступность
к пресс-форме и возможность регулирования просвета пресса
удлинением колонн и возвратных плунжеров. Верхняя неподвиж­
ная плита 1 и нижняя неподвижная плита 2 соединены четырьмя
колоннами 3, являющимися направляющими для подвижной
плиты 4. На верхней плите монтируется главный цилиндр 5
одностороннего действия, плунжер 6 которого крепится к подвиж­
ной плите. В боковых приливах верхней плиты расположены
по диагонали возвратные цилиндры 1 штоки 8 которых соединены
с подвижной плитой. К станине крепится выталкивающий гидро­
цилиндр 9 с дифференциальным плунжером 10 и штоком-вытал­
кивателем 11, который может совершать силовой рабочий и обрат­
ный холостой ходы в отличие от плунжера главного цилиндра 5.
В каждом цилиндре кроме плунжера имеются направляющая
втулка Щ и уплотнения 13, зажимаемые фланцем 14. В гнездах
п о д в и ж н о й плиты 4 установлены подшипники скольжения. Плиты
крепятся на колоннах с помощью гаек 15. Ход подвижной плиты
ограничивается упорами 16. Пресс опирается на станину 17
установленную на фундаменте.
’
Недостаток колонных прессов, выражающийся в значитель­
ных габаритных размерах и металлоемкости, а также относи­
тельно малой жесткости, устраняется в прессах рамной конструк­
ции (рис. 36). Рама пресса сварная, стойки 1 связаны плитами 2
(две плиты сверху^ и две снизу). В верхней части рамы жестко
закреплен главный цилиндр пресса, состоящий из корпуса 3
с крышкой 4. В цилиндре движется дифференциальный плунжер 5
с прикрепленным к нему штоком 6. Плунжер и шток уплотняются
кольцами 7 с манжетами 8. Шток соединен с подвижной плитой 9
перемещающейся по направляющим 10. К подвижной плите и
столу рамы прикреплены стальные рабочие плиты / / . В нижней
части рамы пресса расположен выталкиватель, состоящий из
цилиндра 12, поршня 13 с уплотняющими кольцами 14 и штока 15.
Д ля ограничения хода подвижной плиты предусмотрены конечные выключатели 16, а для штока-выталкивателя - конечные
выталкиватели 17. Пресс выполнен с индивидуальным гидро-
Рис. 35. Четырехколонный пресс с верхним давлением
приводом, состоящим из масляного бака, двух насосов (поршне­
вого высокого давления и шестеренного низкого давления)
электродвигателей и аппаратуры управления. Давление в главном
цилиндре измеряется электроконтактным манометром, а темпе­
ратура пресс-формы — терморегуляторами 18 и 19. Пресс управ­
ляется кнопками, расположенными на пульте 20.
Рис. 36. Рамный гидравлический пресс
В зависимости от свойст ^ и размеро * материала, потребного
удельного
давления
прессования и методов\ прессования при­
в
меняются гидравлические прессы с нижним давлением и комби­
нированные (с одно- или равновременно действующими гидро­
цилиндрами верхнего и нижнего давления).
В табл. 11 и 12 приведена техническая характеристика оте­
чественных гидравлических прессов.
Таблица
(ехническая характеристика отечественных
гидравлических прессов для пластмасс с групповым приводом
11
Тип пресса
Параметры
Д2324
Д2328
Сила в кН:
п рессован и я.....................................
250
630
возвратного хода .............................
60
160
подъема выталкивателя
. . . .
50
100
опускания выталкивателя
. . .
28
19
Ход в см:
подвижной плиты пресса
. . .
25
32
выталкивателя
.............................
12,5
16
Скорость подвижной плиты в мм/с:
на холостом х о д у .........................
100
100
на рабочем ходу
.........................
2,5
2,5
при подъеме
..................................
100
100
Скорость выталкивателя в мм/с:
при подъеме
. . . . . .
. .
44
57
при опускании
.............................
44
108
Давление жидкости в МН/м2 . . . 0,8 и 20 0,8 и 20
Давление жидкости от мультипли­
катора в МН/м2 ......................................
32
Величина разъема пресса в см . .
50
63
Размеры стола в с м .........................
40X 40 | 50X50
Габаритные размеры пресса в м
0,84Х
1 X1 , IX
XI,4Х
Х 2,6
X 2,32
Масса пресса в к г .............................
5,200
15000
1
-------
Д/2330
Д2332
1000
250
125
35
1600
400
200
55
;
40
20
50
25
70
2
70
70
2
70
80
60
100
60
0,8
ш и 20 10,8 и 20
*
32
71
63X63
1,21 X
XI,2Х
Х2,63
22000
32
80
80X80
1,4Х
XI,4Х
ХЗ
37000
§ 3. ПРИВОД ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
Привод гидравлических прессов для производства изделий
из пластмасс может быть индивидуальным или групповым в за­
висимости от конкретных условий (количества прессов, характера
циклов и т. д.)
Индивидуальным приводом называется такой привод, когда
один или несколько насосов обслуживают только один пресс,
а при групповом приводе группа насосов получает питание от
централизованной насосно-аккумуляторной станции.
На рис. 37, а показан групповой привод с пневматическими
беспоршневыми аккумуляторами. Привод состоит из гидравли-
оо
с<мо
<м
С
Св
ЯГ
К
ч
\о
св
н
г
о
КС
о
аа
я
о.
о
о со
о
о со
С
О
РМ
со
<о
с"3о*
•
сч
<
с
<
'чГ
г
5
*
О
4)
2Г
5
5
со
сЗ
О.
К*
5
и
тг
О)
3
X
л
4
ев
>>
о
о
о
О
С
О
оо со
о
со
а>ю
О тГ —< ю
со
к
н
о
ссоо
<м
ю
<м
ОМООМ
со ю со
СО | Ш
ю со со
СМ
с
<=с
к
юо
Г'-, со
(N10
<мсо
о о юо
СО
оз
о
о<и
Р.
п
ою м о^ мсо
о о о о
о юо ю
со со см
V
О
»у—
<ЮО ^V ^ О
со
О
ся X оо см ^ сч у о
сч
о^-ою
I4-*сч СЧ
V X 05 о
ю
см X
ш
ш
ю Ш ся
х
X
о
см
8
о— со
о
О у ю ‘я г ; „*
о ю
СМсо
о
оо
л у
О ч/ 1-0 ^
у^Го
оо Х^о -см -со о
о
X
со
00
X
§
о
—«
со
о о юо
ОЮМ'Ф
о см —.
о см о о
о
^ см
о
о
о
СО
со со
см ^
со
со
« х
<м
V X со о
о °0 *
оо X « « * * © 3 8
• со
^ Х х со
5
СО
5
К
X
5
00
<м
X со
ю ю «л—
§Хоо
° °Юо ? 2 ^ У
х
А
.
см
со
(М
<
4
СО
о
о
о
о
со
О
О
о
0>
о.
<
Г
Н
00
■^г
с
X
3
X
X
с»
а
н
и
<и
3"
4)
Н
О Ю О (М
ТГ
са
<м
С
В
см
5 Iсм^ см
X
о ^ с о о о Х
^
см
—«ем
о
64
" О
^
О
ев
X
5
Н
и
5
О.
а>
н
ев
а.
ев
X
К
ев
и
т
5
Я
X
о
н
X СМ О
о
Юш оо|р.
о ^ см ю
ю со ю см
см
_у
О СО00 л ^ гчГ5
ю ^Х ^ с Вм х^ оА Ц^
сО
о
о
со
со
т*< ^
с
Ш
и
о
ш
2
и
л
а
н
а»
г
са
о.
со
С
«
д
св
к
о
м
н
со к
е
из
•н
к
*=3 о
т
св
*
кс «
о <и о т
X н я
КС
св
ои аз * о
с
к
5
о * “
ев X е*
из
о ь св о н
о
о св
к
си о Ео
СХ\о ►
О еГ си
Со ®о о
&
о
со
д
о
ш
са
а)
К
С
а
>
«
О «
X о
а>
X
н
св
а
>
о
ш
н с
<г
и
о
<и к
о о
РЗ ю
О св § св
X сх с Н
ш
&
СХ А
»={
с
о
X
ш
си
н
св
со
я
&
«=2
св
Н
3
ш
из
Н
о
о
си
о
5
§
св
Н
X
С
>.
КС
N
<и
о
о
00
со
X
8ш Й
св
(ХЗ 09
О
(V
X
м
ж
о
н
и
и
св
к о,
о д О)
2 св о
0)« м
(0 о Я
и
з
КС >> »=3
О е св
С О г
X
8
Он л о
И
Р
св 3
Оч Св
е с
- О
3 си и
си
си н
в о,
х с
ЯРИи —С
о х _
§ о, ® из
и ш в
м
^
\
А
ш
св
о
св
Он
си
н
О
о н из
о н х
_ о н
X
о
0-2
<и ^ X
Он
2со> °У„ Й \осв
св и-з ^ св
< бсиса^и
ш
и
«
о
сов
аси
Он
о
сов
и
св
ческих насосов /, которыми жидкость под высоким давлением по
магистрали 2 подается в аккумулятор 3 высокого давления, а за­
тем через гидравлические распределители (дистрибуторы) 4 к прес-
Рис. 37. Гидравлический привод
сам 5. Рабочая жидкость низкого давления подается к прессам
через аккумулятор 6 низкого давления. Возвращается эмульсия
к насосам по магистрали 7 низкого давления. Для поддержания
жидкости под давлением в пневматических беспоршневых акку79
НИЙ п?о « Имеются компрессоры низкого 1 и высокого 9 давлеМетоликяИСпягирТра
эмульсии предусмотрен фильтр 10.
необходимой И И
количества жидкости высокого давления
цеха разработанГ | | Р Р »
З Я
гидравлических прессов
Р
Щ Завгородним. Д ля расчета следует поеларительно классифицировать прессы по группам: 1) крупноШ И Я Ш работающие с использованием жидкости низкого
ратории*’
малот° ннажные; 3) прессы опытного цеха и лабоД ля прессов первой группы используется жидкость высокпгп
в и м
для ш
т
т
третьей групп - только жидкость
1 Ш
Ш
Й 1 Я Ш
О- Р | |
1 1 ш
1 Ш
+ Х ^а + Е
(125)
О — пГ>*нплМки. окпл
11
4000/
Ч
ы
А
Л
’
. от выт
4000/
О.. =
3 ° %1гпор,ппояЫк К_0т п0а
13
4000/
где а п - количество жидкости, необходимое для смыкания и
в л/минНИ0 т Т
прессов с определенной усредненной силой,
л/мин, Щ — количество жидкости, необходимое для пппърмя
выталкивателя у группы прессов усредненной силы в Т /м и и
С,з — количество жидкости, необходимое для разъема и смыкя’
ния пресс-йюомы ппи ппппп0 лПО„ „ . „
р
ема и смыка0
групп1—^900- ^ Т и / Ж
«оГо, ^ретурного) плунжура ;в' с Т я " ^
ГЛаВН0Г0 <или в°“ Рат-
под действием жидкости высокого да” л е н ™
ш
—
вания ' в мин- Э
з г ^
=
I
ш
™
ш т Ш
Г ^ Т ы Г л к ^ Х Г
я
“ , т
вI
\Т \3 * ™
п ^и ж ерГ ^
■ I и в Р
■ Ш
И
И
С “ талкивателем; В
* сред„ яя
т
—п 7
д~
среднее количество подпрессовоксовками^’ п К„оэффициент прусов, работающих с подпрес:
На о’ис Я В п 3 ~ количество прессов в каждой группе
в « Й ||Ш Й
« а3ан индивиДУальный гидравлический приод, состоящий из бака 1 для рабочей жидкости электпплпы
гателя 2, к о т о р ы й ёШ Ш шй о
о .......... __ сти’ электродви-
сцепления 4, насоса 5 низкого давления и гидравлической яппя
ратуры управления. Гидравлическая >п„ара?у“ с» “ иро“ ана
на плите 6 и состоит из гидропанели 7, регулятора В, промежуток
ного давления и предохранительного клапана 9. Клапанами
находящимися в гидропанели, управляют электромагниты 10
Сверху гидроаппаратура закрыта кожухом 11. Масло в бак зали­
вают через фильтр 12 Уровень масла в баке контролируется
через смотровое окно 13. Во время работы насосы засасывают
масло через патрубок 14. Отработанное масло сливается через
отверстие 15 с заглушкой.
р
Насосы являются основным рабочим органом любого ги др я в л и
ческого привода. В зависимости от конструкции насосы под­
разделяются на плунжерные (кривошипные и эксцентриковые)
ротационные, шестеренные, винтовые и лопастные.
К насосам предъявляются следующие требования: а) способ­
ность создавать требуемое давление при сохранении возможно
более высокого объемного и общего к. п. д.; б) надежность в экс­
плуатации; в) равномерность подачи; г) малогабаритность- д) чет­
кость и экономичность регулирования производительности.
В настоящее время для привода гидравлических прессов с дав­
лением масла 29,4—39,2 МН/м2 используют гидроаппаратуру
с малогабаритными сдвоенными насосами. На рис. 38 показан
сдвоенный насос, состоящий из шестеренного 5 насоса и эксцен­
трикового 3 (см. рис. 37, б). На фланце 1 (рис. 38), соединенном
с корпусом насоса, устанавливается электродвигатель для при­
вода соосных валов 2 и 3. Вал эксцентрикового насоса установлен
в роликовых подшипниках 4, а вал шестеренного насоса — в ша­
рикоподшипниках 5. На эксцентриковых шейках вала 2 распо­
ложены три игольчатых подшипника 6, наружные обоймы которых
перемещают вниз поршни 7 и их седла 8, вытесняя определенный
объем масла через нагнетательные шариковые клапаны 9. В исход­
ное положение поршни возвращаются с помощью пружин 10.
Масло из масляной ванны поступает в насос через отверстие А
Масло из насоса нагнетается через два канала: Б (от одного
поршня) и В (от двух поршней).
Скорость движения у главного и выталкивающего плунжеров
определяют по формуле
4 V/
лО2
(126)
где Щ — производительность насоса в м3/с; О — диаметр плун­
жера в м.
Приводную мощность насоса А/иас рассчитывают по формуле
I
нас
1
Ж
б-ю4^ ’
Щр
где р' — теоретическое или индикаторное давление нагнетаемой
жидкости в МН/м2; р — плотность жидкости в кг/м3; V, — тео6 3 . Г. Гиберов
81
ретическая производительность насоса в л/мин;
скии к. п. д. насоса.
Производительность поршневого насоса
(
128
)
4 - 10е
/
диаметр поршней в мм; сп — количество поршней;
длина хода поршней в мм; щ — скорость вала в об/мин;
объемные к. п. д.
у
где
V
Лоб
механиче-
. Ч Сп5ЛЧо6
38.
Сдвоенный шестеренно-эксцентриковый насос
Производительность шестеренного насоса
/72ш
где /зац — длина рабочего участка линии зацепления в мм; Ьш —
ширина шестерни в мм; пш — скорость шестерен в об/мин; тш—
модуль шестерни в мм; а — угол зацепления; г ш— число зубьев
ведущей шестерни.
Производительность лопастного насоса двустороннего дей­
ствия
(130)
где Ьр — ширина ротора в мм; пр — скорость ротора в об/мин;
$2 — большой и малый радиусы направляющего отверстия
в статоре в мм; 6Л — толщина лопастей в лш; сл — число ло­
пастей; а = 13° — угол наклона лопастей в роторе.
При расчете необходимой производительности насосов учиты­
вают утечки жидкости через неплотности в гидроаппаратуре,
а также сжимаемость жидкости и расширение трубопроводов под
действием давления жидкости.
Аккумуляторы предназначены для компенсации неравномер­
ности потребления прессами рабочей жидкости, т. е. они накап­
ливают жидкость в периоды минимального расхода, с тем чтобы
отдавать ее в гидравлическую сеть в периоды максимального
расхода. Кроме того, аккумулятор поддерживает постоянное
давление в гидравлической Сети и воспринимает гидравлические
удары.
Аккумуляторы подразделяются на грузовые, пружинные,
пневмопоршневые и пневматические беспоршневые.
Грузовые аккумуляторы обеспечивают минимальное колебание
давления рабочей жидкости (± 1 ,5 —3% от номинального). Акку­
муляторы такого типа изготовляют либо с подвижным нагружен­
ным цилиндром и неподвижным плунжером, либо с подвижным
нагруженным плунжером и неподвижным цилиндром.
Грузовой аккумулятор (рис. 39, а) представляет собой верти­
кальный гидравлический цилиндр 1 с плунжером 2, нагруженным
чугунными дисками 3. Цилиндр установлен на опорной плите 4.
На верхнюю часть плунжера насажена крестовина 5, к которой
при помощи тяг 6 подвешена плита 7 с грузом. Давление, переда­
ваемое на плунжер, регулируется количеством дисков 3. При
опускании груза в крайнее нижнее положение плита опирается
на упоры 8. В нижней части плунжера имеются каналы А, прекра­
щающие подъем его путем вывода жидкости через отверстие Б
в цилиндре.
Аккумулятор работает следующим образом. Нагнетаемая на­
сосами жидкость поступает в плунжер 2, поднимает его, заполняя
при этом рабочее пространство цилиндра, в котором она находится
под постоянным давлением от действия массы грузов. Таким обра­
зом, увеличение или уменьшение расхода жидкости влияет только
на запасы ее в цилиндре и не отражается на давлении.
Недостаток грузовых аккумуляторов: большие габаритные
размеры при малом объеме активной жидкости; кроме того, их
работа сопровождается гидравлическими ударами и сотрясением
фундамента здания.
Пружинные аккумуляторы применяют только при ограни­
ченной потребности активной жидкости; при этом их работа со­
провождается значительными колебаниями давления рабочей
Объем воздуха
яяк
I
1
ф
1
От насоса
8 сеть
ч
ДГ"1
1
\
\
N
Рис. 39. Аккумуляторы:
а
грузовой;
б
пневмопоршневой;
в — пневмобеспоршневой; г
ческий
пневмогидравли-
жидкости. В качестве аккумуляторов небольшой емкости приме­
няют пневмопоршневые. Положительным качеством таких акку­
муляторов является резкое снижение инерционных сил по сравне­
нию с грузовыми аккумуляторами.
Аккумулятор (рис. 39, б) состоит из пневмоцилиндра 1 с порш­
нем 2 и гидроцилиндра I с плунжером 4. Плунжер и поршень
жестко связаны между собой, вследствие чего в пневмоцилиндре
возникают резкие колебания давления воздуха, а следовательно
становится переменным и давление рабочей жидкости, посту­
пающей к прессам. Д ля снижения этих колебаний увеличивают
объем воздушной части подсоединением к цилиндру 1 воздушных
баллонов 5. Воздух в балонны подкачивается компрессором 6.
Рабочая жидкость от насоса поступает в гидроцилиндр через
обратный клапан 7, воздействует при этом на плунжер 4, вслед­
ствие чего поршень 2 сжимает воздух в цилиндре 1 и воздушных
84
баллонах 5. Жидкость к работающим прессам выдавливается
сжатым воздухом. Одним из основных недостатков такого типа
аккумуляторов является громоздкость установки.
Наиболее эффективными являются пневматические беспоршневые аккумуляторы (рис. 39, в), которые состоят из вертикально
установленного баллона 1 для аккумулируемой жидкости и бал­
лонов 2 для сжатого воздуха. Воздух в баллоны подкачивается
компрессором 3 по трубопроводу 4. Вытесняемая воздухом рабо­
чая жидкость из баллона 1 по трубопроводу 5 через клапан 6
направляется к гидравлическим прессам. Жидкость в аккумуля­
тор поступает от насоса 7 по трубопроводу 8 через обратный
клапан 9. Отработанная жидкость от прессов по магистрали 10
а также избыток жидкости от насоса через перепускной клапан 11
направляется в резервуар 12.
I
^Аккумуляторы подобного типа имеют большой объем активI
жидкости, равный около половины полного объема аккуму­
лятора. В беспоршневом пневматическом аккумуляторе отсут­
ствуют движущиеся части, поэтому в них нет никаких уплотнений
через которые обычно происходит утечка жидкости и воздуха.
Кроме того, работа таких аккумуляторов не сопровождается
гидравлическими толчками и ударами.
Беспоршневые аккумуляторы целесообразно применять не
только при групповом, но и при индивидуальном приводе, так как
всевозможные гидравлические потери компенсируются аккуму­
лятором при отключенном насосе.
На рис. 39, в показан малогабаритный пневмогидравлический
аккумулятор, представляющий собой металлический баллон 1
с резиновым мешком 2. Аккумулятор имеет клапан 3 для подачи
воздуха, клапан 4 для нагнетания рабочей жидкости, клапан 5
для удержания резинового мешка при его расширении. Для
предотвращения повышения давления сверх допустимого в нижней
части баллона имеется прокладка 6, которая выжимается и тем
самым снижает давление в аккумуляторе.
Аккумулятор работает следующим образом: сначала в рези­
новый мешок подается сжатый воздух, под действием которого
мешок прилегает к внутренней поверхности баллона. Затем
снизу в баллон нагнетается масло для сжатия воздуха в мешке.
Из аккумулятора масло выжимается в гидросистему и направ­
ляется к прессам под давлением воздуха, находящегося в резино­
вом мешке. Недостатком этого аккумулятора является снижение
давления масла, так как по мере расходования жидкости давление
воздуха будет снижаться.
Рабочую емкость
формуле
в1П
1
Й2л2
Й>«3
81п1
шах
V
Я
•
•
л,
(131)
+
+
пи + т
т
т.
60
где Я
1Ш •
коэффициент одновременности работы прессов;
М
расход жидкости главным цилиндром пресса за
один цикл прессования в л; п х, п 2, пч, . . п1— количество прес­
сов в группе; т х> т 2, Щщ . .
т{ — количество прессов, обслу­
живаемых одним прессовщиком; Щ — производительность на­
сосов в л/мин; ^пак — продолжительность операции с максималь­
ным расходом жидкости в с.
При определении емкости аккумулятора с заданным падением
давления расширение и сжатие газа принимается изотермическим.
В тех случаях, когда аккумулятор при работе очень быстро
заполняется и опорожняется, объем газа V
под давлением в аккумуляторе при макси­
мальном уровне жидкости рекомендуется
рассчитывать по формуле
V —
I Уа
г х'У рп1рп - 1 ’
гДе V&— активный объем рабочей жидкости
в л : Рг1> Рг2 — абсолютные давления газа
соответственно при максимальном и мини­
мальном уровне жидкости в аккумуляторе.
Во избежание произвольного повышения
(или понижения) давления аккумуляторы
устанавливают в закрытом помещении и
защищают от прямых солнечных лучей.
Мультипликаторы. Д ля повышения давле­
ния жидкости, подаваемой от аккумулятора
к прессу во время прессования, служит
мультипликатор, который позволяет в не­
сколько раз увеличить давление жидкости.
Рис. 40. Гидравличе­
Мультипликаторы бывают гидравличе­
ский мультипликатор
ские и паровоздушно-гидравлические. На
рис. 40 показан гидравлический мультии^шлахир, который состоит из полого плунжера 1, перемещаю­
щегося в гидроцилиндре 2 , и неподвижного плунжера 3, прикреп­
ленного к верхней траверсе 4. Рабочая жидкость от аккумулятора
поступает в цилиндр ^и заставляет плунжер 1 с подвижной плитои 5, перемещающейся по направляющим колоннам 6, подни­
маться вверх. Одновременно жидкость через отверстие А цилиндра
начинает поступать в полость Б плунжера 1, предварительно
заполненную жидкостью. При этом давление жидкости на плун­
жер 3 возрастает во столько раз, во сколько раз площадь плун­
жера 1 больше площади плунжера 3.
Затем рабочая жидкость через сквозное отверстие В плунжера 3
поступает в гидравлическую сеть. По окончании прессования
жидкость подается в возвратные цилиндры 7, плунжеры 8 кото­
рых закреплены на верхней траверсе, и подвижная плита с плун­
жером 1 возвращается в исходное положение.
§ 4. УПРАВЛЕНИЕ
ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ПРЕССАМИ
Управление гидравлическими прессами сводится в основном
к распределению рабочей жидкости по цилиндрам пресса пои
помощи различного вида распределителей (дистрибуторов)- пои
этом управление может быть ручным, полуавтоматическим и'авто­
матическим.
____
Распределители изготовляют трех
видов: шпиндельные, золотниковые
и клапанные. Шпиндельный распре­
делитель применяется в основном
при ручном управлении пресса; зо­
лотниковые и клапанные распреде­
лители — при полуавтоматическом
и автоматическом управлении прессом. Для управления прессами
групповым приводом используют
в основном распределители с гидрав­
лическими соленоидоуправляемыми
клапанами.
Соленоидоуправляемый
клапан
состоит из корпуса 1 (рис. 41)
с крышкой 2 и фланцем 3, поршня
4, стержня 5 с игольчатым клапа­
ном 6 и сердечника 7. На диамагнит­
ную трубку 8 надевается соленоидная
катушка. При подаче напряжения
на катушку сердечник 7 втягивается
в трубку. В процессе движения сер­
дечник упирается в выступ стержня
5, передвигая его с игольчатым кла­
паном в крайнее верхнее положение; Рис. 41. Соленоидоуправляемый
при этом открывается центральный
распределитель
канал А. Подъем клапана ограничи­
вается пробкой 9. Внутренняя полость клапана, находящаяся
над поршнем, постоянно соединена с входным отверстием кла­
пана через боковой канал Б. Диаметр бокового канала в 1,5__
2 раза меньше диаметра центрального канала.
В результате движения жидкости через каналы Б и А по
обе стороны поршня возникает разность давлений (над поршнем
меньше, а под поршнем больше) и поршень поднимается, откры­
вая проход жидкости из магистрали к прессу через трубопровод 10,
седло 11 и далее через трубопровод 12. После выключения тока
сердечник, стержень и игольчатый клапан опускаются и цен­
тральный канал закрывается, вследствие чего исчезает разность
давлений. Поршень под давлением жидкости и пружины 13,
которая верхним торцом упирается в кольцо 14, закрывает отвер­
стие в седле 11, прижимаясь к текстолитовой прокладке 15. Для
предотвращения подтекания жидкости при перемещении поршня
по гильзе 16 установлены поршневые кольца 17. Если необходимо,
чтобы соленридоуправляемый клапан пропускал жидкость в обоих
направлениях, его;,совмещают в одном корпусе с обратным кла­
паном; такой совмещенный клапан называют комбинированным.
Для управления прессами с индивидуальным приводом при­
меняют в основном золотниковые распределители.
На рис. 42 показана гидравлическая схема пресса-полуавто­
мата. 1лавныи 1 и выталкивающий 2 цилиндры пресса управ-
Рис. 42. Гидравлическая схема пресса-полуавтомата
ляются при помощи золотниковых клапанов 3 (переключения) и 4
(реверса) гидросистемы, масло из бака 5 нагнетается шестеренным 6
и эксцентриковым 7 насосами.
Масло от шестеренного насоса, проходя через разгрузочный
золотник I низкого давления, обратный клапан 9 и золотниковыи клапан 3, сливается в бак. Масло от двух поршней 10 эксцен­
трикового насоса проходит через обратные клапаны И и 12 регу­
лятора 13 промежуточного давления, после чего смешивается
с потоком масла, нагнетаемого поршнем 14 эксцентрикового на­
соса и шестеренным насосом.
Главный поршень 15 опускается после включения электро­
магнита ЗЭ. При этом вспомогательный золотник (пилот) 16
перемещается, пропуская масло из линии управления в левую
торцовую полость золотникового клапана 3. Последний п еп е
мещается в крайнее правое положение, и поток масла из шес?е[ Ренного и эксцентрикового насосов проходит через полости
клапанов 3 4 и запорный клапан 17 в рабочую полость главно™
цилиндра /. Из пггоковой полости главного вдлиндра масло проходит через поддерживающий клапан 18, обратный клапан 9
- внутреннюю полость золотникового клапана 4 и смешивается
с потоком масла, нагнетаемого в рабочую полость цилиндра
I (вследствие чего скорость опускания главного плунжера увели­
чивается примерно вдвое).
р увели
Эа 20—3° мм до полного опускания плунжера при запирании
пресс-формы включается также электромагнит 4Э, который пеоедвигает вправо вспомогательный золотник. При этом золотник
регулятора низкого давления передвигается в крайнее правое
положение и шестеренный насос соединяется со сливным баком
Дальнейшее нагнетание масла в главный цилиндр осуществляется
только эксцентриковым насосом малой производительности вслед­
ствие чего скорость опускания главного плунжера резко' замед­
ляется. По мере закрытия пресс-формы сопротивление движению
плунжера возрастает, в связи с чем повышается давление масла
в системе.
При достижении давления от 1,5 до 20 МН/м2 срабатывает
регулятор 13 промежуточного давления, золотник которого
перемещается влево, преодолевая усилие пружины. В результате
поток масла от двух поршеньков эксцентрикового насоса соеди­
няется со сливом, а поток масла от одного поршенька обеспечивает
повышение давления масла до номинального (32 МН/м2). После
достижения необходимого рабочего давления контактный мано­
метр 20 выключает электромагнит ЗЭ, а также электродвигатель
насосов (на рисунке не показан) и начинается выдержка закрытой
пресс-формы под давлением. При этом запорный клапан 17 плотно
закрыт (нет утечек масла из рабочей полости главного цилиндра)
штоковая полость главного цилиндра через клапаны 19 а 4 со­
единена со сливом.
Главный плунжер поднимается после включения электро­
магнитов | | | 4Э и 1Э. При этом нагнетающая линия шестеренного
насоса соединена со сливом, а поток масла от трех поршеньков
направлен в штоковую полость главного цилиндра (так как золотниковыи клапан 3 переместился в крайнее правое, а клапан 4 —
в крайнее левое положение). Масло из линии управления через
пилот клапана 4 проникает в правую полость корпуса запорного
клапана 17, при этом обратный шариковый клапан 21 откры­
вается, а клапан 22 поднимается (за счет перепада давления в по­
лостях под и над клапаном). В результате этого рабочая полость
цилиндра
1
соединяется
со
сливом
через
каналы
в
клапане
4.
I IА Л ТТЛ
а . -—
—__ _
^^
* __
фор
.
.■
*
Т - I----- “ —
*^
м м
о о 11\•/1
Ч <3С 11^/1 Э
ЛСК"
30 мм
выключается
электромагнит 4Э, шестеренный насос переключается на рабочий ход
и главный плунжер поднимается в исходное верхнее положение.’
Выталкиватель 23 поднимется после включения электромаг­
нитов 1Э и 2Э. При этом рабочая полость выталкивающего ци­
линдра 2 срединится с нагнетающей линией шестеренного и эксцен­
трикового насосов через внутренние полости золотниковых кла­
панов 3 и .'Поток1,масла из штоковсй полости цилиндра 2 сме­
шивается с потоком масла, нагнетаемого насосами, вследствие
чего скорость подъема выталкивателя 23 увеличивается. Если
для подъема выталкивателя недостаточно давления масла, созда­
ваемого шестеренным насосом (2 МН/м2), последний переклю­
чается на холостую работу, и масло в выталкивающий цилиндр
нагнетается только насосом 7 высокого давления. Шестеренный
насос переключается за счет давления масла на торец штока зо­
лотника в камере разгрузочного золотника 8, достаточного для
перемещения штока в крайнее правое положение.
Выталкиватель 23 опускается под действием электромагнита 2Э.
При этом клапан 3 перемещается в крайнее левое положение,
вследствие чего поток масла от насосов пройдет в штоковую
полость выталкивающего цилиндра, а рабочая полость цилиндра
соединится через полости клапана 4 со сливом. Рабочая полость
выталкивающего цилиндра соединена со сливом в бак во время
выдержки под давлением, вследствие чего предотвращается про­
извольной подъем выталкивателя при просачивании масла через
неплотности в гидроаппаратуре и выталкивающем цилиндре.
Раскрытие и запирание пресс-формы при подпрессовках осуще­
ствляется идентично подъему и опусканию (на рабочем ходу)
главного плунжера. В случае превышения допустимого давления
в системе сработает предохранительный клапан 24 и сбросит
избыток масла на слив в бак.
Сила для перемещения золотника в корпусе распределителя
определяется приближенно по формуле
Р = Ш ри
(132)
где 4 — номинальный диаметр золотника в м; / — максимальная
длина золотника, на которую возможно одностороннее действие
Г ИДп0лсИ’ В М; I — максимальное давление в системе в Н/м2;
щ й Я ш — коэффициент трения золотника о корпус; к = 0 , 15-ь*
■^О.З
коэффициент, зависящий от точности изготовления зо­
лотника.
Полуавтоматический режим управления прессами, предназна­
ченными для изготовления изделий из таблетированных пресспорошков, в значительной степени повышает качество изделий
и приводит к существенному повышению производительности
труда. Полная автоматизация всего цикла прессования, включая
съем изделий, очистку формы и загрузку сырья, повышает про­
изводительность труда, так как на обязанности оператора остается
только технический надзор за группой прессов и периодическая
загрузка^сы рья в бункера-питатели.
90
Ш
■х.
На четырехколонном двухэтажном прессе (рис. 43) можно
прессовать различные изделия в обычных пресс-формах. Пресс
состоит из верхней траверсы /, нижней неподвижной плиты 2,
двух подвижных плит 3 и 4. Плита 3 крепится к плунжеру 5
главного гидроцилиндра. Подвижные плиты перемещаются по
направляющим колоннам 6. К подвижным и неподвижным пли­
там прикреплены пресс-формы с обогревательными плитами. В ле­
вой части пресса установ­
лены автоматические тер­
морегуляторы,
которые
регулируют температуру
матриц и пуансонов каж­
дой пресс-формы
авто­
номно.
Для
одновременного
прессования изделий из
слоистых пластиков, дре­
весностружечных, древес­
новолокнистых и других
плит применяют много­
этажные гидравлические
прессы
(с количеством
этажей до 25) и общей си­
лой прессования до 50 МН.
Между нижней подвиж­
ной рамой 1 (рис. 44),
опирающейся на плунже­
ры 2 гидроцилиндров с3,
и верхней траверсой 4
размещены металлические
плиты 5 толщиной около Рис. 43. Двухэтажный гидравлический пресс
колонной конструкции
60 мм. В плитах в про­
дольном и поперечном на-^
правлении просверлены каналы, в которые подается пар для
нагрева плит и прессуемых изделий (в отдельных конструкциях
предусматривается электронагрев плит 5). Пар подается от па­
рораспределительной колонки 6 через шарнирные паропроводные
трубы 7 в каналы плит 5. Направляющими для подвижной рамы 1
служат колонны 8 , связывающие опорную раму 9 с траверсой 4.
Работа пресса происходит в следующей последовательности.
Жидкость в цилиндры пресса через распределитель 12 подается
сначала насосом 10 низкого давления, а затем, после смыкания
плит пресса, насосом 11 высокого давления. По окончании прес­
сования распределитель переключают и соединяют цилиндры
пресса (через трубы 13 и 14) с напорным баком /5; при этом жид­
кость из цилиндров перетекает в напорный бак. Давление в ци-
линдре падает, и подвижная рама 1 под действием силы тяжести
опускается в исходное положение. Загрузка и разгрузка прес­
суемых изделий на прессе механизированы.
*
Острый пар
О
о
О
Л
О
О
О
О
О
О
О
о
о
о
о
о
о
о
о
о
“ - —'
о
ОООооОооооооооЧГоОоо0*0I
77
) (1 /7
«м |
П р*
1
18
цнинщнн
Рис. 44. Многоэтажный пресс:
а — принципиальная схема; б
загрузочное устройство; в — механизм загрузки и
выгрузки
Загрузочное устройство пресса состоит из загрузочного транс­
портера 1 (рис. 44, б), стационарной многоярусной роликовой
вагонетки ^2 и передвижной роликовой вагонетки 3. Загрузочный
роликовыи транспортер может поворачиваться вокругл-очки А
92
так, что передний его конец может подниматься по высоте от
нижнего до верхнего этажа вагонетки. Подъем т р ш Ш Щ Й
производится от электродвигателя при помощи цепной перед™
при этом автоматически действующие устройства обеспечиваю^
перемещение по высоте только на один шаг: включая одновременно
приводные ролики неподвижной вагонетки в том ряду, на который
в данный момент должна поступить плита. Команда на включение
приводных роликов вагонетки подается, когда передний край
плиты нажимает на конечный выключатель. Команда же на
подъем загрузочного мостика на следующий этаж (ярус) подается
после перехода плиты на ролики стационарной вагонетки. После
того как все зтажи вагонетки будут загружены, включаются
ролики всех ярусов стационарной и передвижной вагонеток и все
плиты одновременно переходят на ролики передвижной ваго­
нетки, которая затем перемещается по рельсовым путям 4 к ги­
дравлическому прессу. После того как вагонетка подойдет к прессу
все плиты, уложенные в ней, одновременно поступают на метал­
лические плиты многоэтажного гидравлического пресса.
На рис. 44, в показана схема механизма загрузки плит в пресс
На плите 1 пресса с загрузочной стороны на кронштейнах уста­
навливается валик 2, на который намотана сетка 3. На свобод­
ном конце сетки закреплена планка 4, к которой присоединен
трос 5. Трос огибает блок 6 и наматывается на барабан 7 лебедки
закрепленной на валу 8. Вал состоит из двух частей, соединенных
муфтой У. Вал 8 приводится от электродвигателя через верти­
кальный приводной вал 10 и червячную передачу 11. Рассмотрен­
ное устройство имеется у каждой плиты пресса. При помощи
вилки 12, передвигающей горизонтальный вал, включается или
выключается муфта 9. Вилки включения действуют одновременно
на всех этажах при повороте специального рычага вертикального
вала 13, на котором они закреплены.
Пресс загружается следующим образом. При одновременном
включении всех приводных роликов передвижной вагонетки
плиты передвигаются в сторону пресса. Как только передний край
плиты поступит на сетку, включается механизм передвижения
сеток и плиты на сетке поступают в пресс. Натяжение тросов
обеспечивается специальными гидравлическими амортизато­
рами.
г
Выгрузочное устройство. Готовые плиты из пресса выгру­
жаются с загрузочной стороны при помощи механизма, состоящего
из приводного вала 14, червячной передачи 15, муфты 16, вилки 17
включения. Поворачивая за рычаг 18 вертикальный вал 19, при
помощи вилок 17 включают муфту 16 и приводят тем самым во
вращение валик 2. При этом сетка 3 наматывается на валик и
вытягивает готовые плиты из пресса. При вытягивании плит
муфта 9 загрузочного устройства выключена и вал 8 вращается
свободно. Плиты, вытягиваемые из пресса, поступают в разгру­
зочную вагонетку, расстояние между этажами которой постепенно
уменьшается по направлению к выходу, что облегчает съем пли
с вагонетки.
Я
Рассмотренная выше система загрузки и выгрузки пресса
заменяется более,\совершенной, при которой пресс загружается
с одной стороны; а разгружается с другой; при этом не нарушается
непрерывность потока и увеличивается степень использования
пресса, так как сокращается время загрузки и выгрузки.
На рис. 45 показан многоэтажный гидравлический пресс /,
применяемый при поточной загрузке и выгрузке изделий. Сформо­
ванная плита на специальном металлическом поддоне транспор­
тером подается к загрузочной этажерке 2. Этажерка имеет столько
же этажей, сколько и пресс; в каждом из этажей монтируется по
два консольных рольганга 3. Этажерка при помощи гидравличе­
ского подъемника передвигается по вертикали. Поддоны с пли­
тами в этажерку загружаются в следующей последовательности.
Этажерка опускается в приямок с таким расчетом, чтобы верх­
ние консольные рольганги расположились на одном уровне
с подающим транспортером. После этого подающий транспортер
передает поддон с плитой на консольные рольганги. Передний
конец поддона, дойдя до конца этажерки, нажимает на контакт
переключения клапанов гидроподъемника этажерки, и она под­
нимается на один шаг (в конце подъема нажимает на выключа­
тель). Также последовательно загружаются поддонами с плитами
все этажи при помощи толкателя 4, который перемещается по
двутавровым балкам 5. Ширина толкателя принимается несколько
меньшей, чем просвет между консольными рольгангами этажерки
поэтому он может свободно передвигаться между указанными
рольгангами. При своем поступательном движении толкатель
упираясь в торцы поддонов, находящихся на этажерке 2, вдвигает
их в пресс 1 и затем отводится назад.
:
Поддоны с отпрессованными плитами выгружаются разгруз­
чиком 6. Металлические поддоны с одной стороны имеют специаль­
ные выступы, за которые зацепляется захватное устройство раз­
грузчика, работающего при помощи электромагнитного устрой­
ства. Пресс разгружается в следующей последовательности.
Сначала снимается давление, и плиты пресса опускаются на свои
упоры. К прессу подводится разгрузчик, после чего захватываются
поддоны. Затем разгрузчик движется назад, вытягивает из пресса
поддоны с плитами и передает их на консольные рольганги раз­
грузочной этажерки 7, конструктивно не отличающейся от эта­
жерки 2. При разгрузке этажерка 7 опускается на один ш аг
при этом поддон с плитами переходит на выгрузочный транспор­
тер, где с поддона вакуумприсосным краном снимается изделие
Затем поддон транспортерами возвращается к месту загрузки!
Плиты 8 в нерабочем состоянии пресса опираются на специаль­
ные ступенчатые опоры, установленные вертикально по бокам
пресса. Расстояние между ступенями опор принимается с учетом
толщины плиты пресса и требуемого просвета между ними. Опо94
1
ои
<
и
о,
к
«О
О
)
V
к
а д
03
о,
*К=с
и
3
Я
IСО
н
СГ)
О
и
о
к
ю
Гр
о
к
а
рами плит являются кронштейны, прикрепленные к продольным
торцам плит болтами; при этом каждый последующий кронштейн,
считая сверху, короче предшествующего.
§ 6. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ И ЛИНИИ
Для прессования изделий из термореактивных материалов
пользуются гидравлическими автоматическими прессами. За один
рабочий цикл пресс-автомат производит следующие операции:
загрузку материала в пресс-форму; первое замыкание прессформы; приоткрывание пресс-формы для выпуска газов (подпрессовка); окончательное замыкание пресс-формы и прессование
изделий под высоким давлением; разъем пресс-форм; удаление
изготовленных изделий.
Оборудование для автоматического прессования изделий бывает
двух видов: единый агрегат для таблетирования, нагревания,
прессования и поточная автоматическая линия, в которую входят
таблеточная машина, высокочастотный нагреватель, пресс и транс­
портные устройства.
Гидравлические прессы-автоматы в зависимости от количества
операций, выполняемых за один цикл, подразделяются на одно­
операционные — с питанием таблетками; двухоперационные (для
таблетирования и последующего прессования изделий без подо­
гревания таблеток и для нагревания готовых таблеток и прессо­
вания); трехоперационные — для таблетирования, нагревания
таблеток т. в. ч. и прессования изделий; четырехоперационные —
для таблетирования, нагревания таблеток, прессования и мехаческой обработки изделий.
На рис. 46 показан однооперационный пресс-автомат с пита­
тельным устройством шиберного типа. Пресс имеет станину 1,
главный гидроцилиндр с дифференциальным плунжером 2, не­
подвижную 3 и подвижную 4 плиты. Индивидуальный гидропривод
состоит из насоса с электродвигателем 5, резервуара 6 для масла,
клапана предварительного заполнения 7, регулятора 8 давления
масла, панели управления 9, манометров 10 и главного выклю­
чателя 11.
V
Пуансон и матрица нагреваются электронагревательными
элементами. Температура матрицы и пуансона регулируется
двумя терморегуляторами 12. Питательное устройство состоит
из бункера 13 и шиберной плиты 14, передвигающейся по гори­
зонтальным направляющим 15, установленным над матрицей 16
пресс-формы.
Цикл работы пресса начинается с загрузки пресс-формы.
Изделие прессуется при опускании плунжера с подвижной плитой
и пуансоном. Цикл технологических операций контролируется
реле времени 17.
Готовые изделия выталкиваются трансферным цилиндром 18
через систему рычагов 19. Конструкция и работа трансферного
96
цилиндра показаны на рис. 54. Отпрессованные изделия стал­
киваются шиберной плитой 14 в тару.
Кроме шиберного устройства для загрузки порошкообразного
или гранулированного материала применяют загрузочные устрой­
ства шлангового типа.
Рис. 46. Однооперационный пресс-автомат
К недостаткам однооперационных прессов следует отнести
небольшую точность загрузки, весовой метод контроля изготов­
ленных изделий при малой их массе, отсутствие предварительного
подогрева материала.
На рис. 47 показан гидравлический автоматических пресс
с оригинальным гидромеханическим механизмом запирания плит.
При раскрытой пресс-форме (положение, показанное на рисунке)
верхняя плита 1 повернута под углом
рад по отношению к ниж­
ней плите 2. Движение верхняя плита получает от гидроцилиндра 3
через главную рейку 4 и шестерню 5, сидящую на валу 6. Верх­
няя плита становится в горизонтальное положение и фиксируется
запирающим выступом 7. Затем шестерни, сидящие на валу 6,
7 3 . Г. Гиберов
97
продолжая поворачиваться, приводят в движение рейку 8 за­
порного устройства, с которой связаны запирающие клинья 9
препятствующие раскрытию формы при прессовании. Нижняя
плита поднимается при помощи гидроцилиндра, расположенного
в нижнеи части пресса.
из формы при помощи пневмоцилиндра 10, установленного на ерхней плите. Форма прикры­
вается решеткой 11 с про­
тивовесом 12] перемещает­
ся решетка от пневмоци­
линдра. Цикл начинается
с подачи пара в раскры­
о/
/
тую
пресс-форму.
Подача
к ©/
/
пара
для
обогрева
регу­
'Л
лируется
через
клапан
13.
■\
Далее реле выдержки под
давлением пускает двига­
тель 14, при помощи которого прикрываются клапа­
ны 15, выключается паро­
1
7/
// /л
вой обогрев и включает­
1 Vш пI I •^
ся водяное охлаждение.
После охлаждения изделий
к
Ж
/!
форма раскрывается, и
цикл повторяется.
Д ля прессования резь­
бовых изделий из фено­
пластов и аминопластов
применяют четырехрядный
пресс-автомат (рис. 48).
Агрегат состоит из четырех
ж
© т
параллельно действующих
механических кулачковых
©
прессов, смонтированных
на общей раме 1 и имею­
\
щих общий привод. На
прессе установлены четыре
Рис. 47. Гидравлический автоматический
одногнездные
пресс-форпресс
мы, состоящие из матрицы
2 и пуансона 3.
Щ р З прессования передается пуансону от электродвигателя,
расположенного сзади пресса, через систему зубчатых передач 4,
эксцентрики 5, ползун 6 и тарельчатые пружины 7. Эксцентрики
вращаются в разные стороны и являются зеркальным изображе­
нием друг друга. На пуансоне имеется резьбовое соединение
позволяющее регулировать длину его в зависимости от высоты
формы. Материал загружается в формы из отдельных бункеров 8
с помощью поршневых дозаторов 9. После прессования готовые
я
*
”""г
г**
1
1
1
\V
\ ш\ %
\ \
А
. . ^Vх
Я
шв
я
■ щ Iу 1
V#
/ х
ф
в
98
детали вывинчиваются из матриц резиновыми дисками 10 за счет
фрикционного сцепления. Диски установлены на вертикальных
валах 11 и получают вращение от распределительного валика 12
через конические зубчатые передачи 13. Отпрессованные изделия
выталкивателями 14 направляются по лоткам 15 в сборные бун­
кера 16. Формы снабжаются верхними и нижними электронагре­
вателями. Температура форм регулируется биметаллическими
терморегуляторами 17. Контрольная и пусковая аппаратура
пресса смонтирована в от­
дельном шкафу 18, на панели
.
*
которого расположены кноп______
ки управления работой агре­
гата. Продолжительность от­
дельных операций
цикла
прессования можно регули­
ровать при помощи реле
времени 19.
Производительность авто­
матического пресса
где С — масса одного изде­
лия в кг; к — количество
о
_ як
изделии в одной запрессовке;
т) = 0,8-т- 0,9 — коэффициент
использования
машинного
времени; I — время автома­
тического прессования (в с),
зависящее от продолжитель­
ности: опускания и подъема
подвижной плиты подпрес- Рис. 48. Четырехрядный пресс-автомат
совки с учетом пауз между
ними выдержки, подъема выталкивателя, съема отпрессованных
деталей, обслуживания пресс-формы, загрузки пресс-формы, коэф­
фициента совмещения операций.
Для прессования изделий с толщиной стенок 10 мм и более
применяют автоматические прессовые линии с выносными прессформами.
Установка состоит из горизонтально-замкнутого шагового
конвейера / (рис. 49), по которому с определенным циклом пере­
мещаются пресс-формы 2, двух прессов, один 3 из которых служит
для раскрытия пресс-форм, а другой 4 для их закрытия, и вспо­
могательных механизмов выталкивания 5, съема изделия, очистки
и смазки гнезд, установки арматуры, загрузки пресс-материала 6.
Работа установки происходит в следующей последователь­
ности. В позиции раскрытия пресс-форма с запрессованными
в ней изделиями 7 становится под раскрывающий пресс 3 , ползун
К-
которого нажимает на верхнюю плиту пресс-формы, сжимает
при этом тарельчатые пружины 8 и раскрывает боковые захваты
пресс-формы 9. Рычаги 10 ползуна пресса подхватывают верхнюю
плиту II, и при ходе вверх пресс-форма раскрывается. В верхней
точке хода рычаги-'освобождают плиту, и пресс-форма остается
в раскрытом положении.
Раскрытая пресс-форма перемещается по конвейеру на один
шаг и становится на позицию разгрузки, где с помощью шпилек 12
выталкивателя щ установленного под конвейером, изделия
подаются на линию разъема пресс-формы. Одновременно в сво-
Рис. 49. Автоматическая прессовая линия с выносными пресс-формами
бодную зону между верхней и нижней частями
фор
входит вилка съемника для съема изделия, после чего выталкиател ь возвр ащается
исходное положение.
фор
—
—т:—
.
I
- ------где гнезда очищаются от облоя, обдуваются сжатым воздухом и при необхо­
димости смазываются.
В следующей позиции может быть предусмотрено бункерно­
загрузочное устройство для установки в пресс-форму арматуры.
Устройство должно иметь механизм ориентации деталей арматуры
и механизм поштучной подачи и установки арматуры в гнезда
пресс-формы, срабатывающей после того, как пресс-форма уста­
новится в данной позиции.
При переходе пресс-формы в позицию загрузки в ее разъем
входит кассета с предварительно подогретыми таблетками. Затем
дно кассеты открывается и пресс-материал проваливается в за ­
грузочную камеру, а кассета возвращается в исходное положение.
агрузочная пресс-форма переходит в позицию закрытия
де запрессовываются изделия (при необходимости— с подпрессовкои;, и автоматически запирается.
100
Далее закрытая пресс-форма перемещается до конца первой
линии конвейера, попадает на поперечный стол,транспортирующий
ее на другую линию конвейера, и по замкнутому контуру возвра­
щается в исходную позицию раскрытия, после чего цикл повто­
ряется.
В процессе перемещения по конвейеру пресс-форм электро­
двигатели, встроенные в пресс-форму, получают питание от
троллеи, установленной вдоль линии конвейера, через скользя­
щие контакты. Установленное в каждой пресс-форме реле под­
держивает заданную температуру, автоматически включая и
отключая цепь нагревателей. Время перемещения пресс-формы
по конвейеру в закрытом положении соответствует времени
выдержки изделий под давлением. Таким образом, в установках
автоматически выдерживаются основные параметры технологи­
ческого режима, причем могут быть использованы все передовые
приемы современной технологии — таблетирование, предвари­
тельный подогрев, подпрессовка и др.
Общее время технологического цикла одной пресс-формы
Ш
тп. = ^ц«пР.
(133)
где
— ритм работы установки; ппр — количество пресс-форм
в установке.
Часть этого времени (при прохождении технологических пози­
ций) пресс-форма находится в раскрытом положении, причем, если
раскрывающий и закрывающий прессы работают синхронно, то
открытой пресс-форма остается только половину времени нахож­
дения в этих двух позициях. Поэтому общее время, в течение
которого пресс-форма находится в открытом положении,
I/.
А» — (л0
1)»
где п0 — количество операционных позиций конвейера.
Время выдержки изделий под давлением определится раз­
ностью общего времени цикла пресс-формы и времени, в течение
которого она находится в открытом состоянии:
или
*выд = Т’ц — К
рГ~
^выд =
И пр
("о
|
(134)
1)1- 1
Количество гнезд выносной пресс-формы
|
* --7 К Г ’
(136)
где Р — сила пресса в Н; Рл — площадь прессования одного
изделия в м2; руд — удельное давление прессования в Н/м2.
Производительность установки с выносной пресс-формой
(с учетом изготовления деталей одной номенклатуры)
т, =
•
. •
...
.а -
*[”ПР ~ <(п°-~-1)] У-р- .
»выд
. ;
(136)
"г-V- . . . . . . .
Для многономенклатурнои установки, изготовляющей
сколько различных изделий, производительность
гщ
РЕ Ш И
^пр
I Г Лпр — (л0 - -1) 1
ц
^выд
не(137)
где V
объем одного изделия в м3; р
плотность материала
в кг/м8; §1, п., У»
форм и объем по
каждому виду одновременно обрабатываемых изделий.
Число позиций конвейера в установке с выносными прессформами
«
пк
Ппр
Ориентировочная длина установки
ПК
2
I 1 5 4 -2 /,
где 5 — шаг конвейера; I
расстояние от оси крайней прессформы д
Роторные прессы. Недостатком рассмотренных выше прессов
является плохое соотношение между машинным временем работы
пресса и длительностью всего цикла, так как 90—95% времени
расходуется на выстой в замкнутом или разомкнутом положении.
Улучшить эти соотношения можно освобождением пресса от опе­
рации выдержки под давлением и передачи ее другим более
простым устройствам. Например, применяют роторные прессыавтоматы, предназначенные для компрессионного прессования.
Роторные прессы делятся на револьверные (периодический поворот
ротора на определенный угол) и ротационные (непрерывное вра­
щение ротора).
*
На рис. 50, а показан роторный десятипозиционный прессавтомат. Внутри станины 1 пресса расположены гидропривод и
привод ротора. Ротор и кулачки управления приводятся электро­
двигателем 2 через вариатор 3. На верхней части ротора 4 устанавпуансоны 5, а на нижней — матрицы 6. Поднимаются
и опускаются матрицы соответственно гидроцилиндрами 7 и воз­
вратными пружинами 8. Пресс загружается порошкообразным
= я Л° ^ ИЗп буНКера 9 ИЛИ таблетками I помощью дискового
питателя 10. Питание к электронагревателям подводится через
распределительный коллектор //.
Пресс работает в следующей последовательности. Таблетка
из дискового питателя по лотку 1 (рис. 50, б) через загрузочную
воронку а попадает в матрицу 3 (позиция /). Затем происходит
(тзииТи /П//!!г ? /Н/Л
матрицы 3 Позиция II) и подпрессовка
„
,
после чего изделие выдерживается под дав­
лением, далее форма раскрывается для выпуска газа (позиция IX)
(при этом отпрессованное изделие остается на резьбовой части
пуансона), где патроном 5 съемно-свинчивающего устройства 6
свинчивается (позиция X), и изделие сбрасывается по лотку в тару.
Автоматические роторные линии. Применение роторных линий
для прессования массовых изделий позволяет полностью автома­
тизировать процессы переработки пластмасс. Преимуществом та­
кой линии является также легкость и удобство перенастройки
при изменении ассортимента изделий. Роторная линия имеет не­
сколько рабочих роторов, последовательно осуществляющих тех­
нологические операции (таблетирование, нагрев таблеток т. в. ч.,
И|
прессование изделия и меха....
|...
• '
ническая очистка готового
изделия от грата), а также
транспортные роторы с за/
хватами для передачи пресщН
суемого изделия с одной поЩй
зиции на другую. Готовое
/ *
изделие выдается через опреШй!
деленный промежуток времени, в течение которого
йй
ротор поворачивается для
Рис. 50. Роторный пресс (а) и схема его работы (б)
смены очередного инструмента, независимо от времени, необходи­
мого для выполнения того или иного технологического процесса.
Следовательно, в роторной линии операции различной длитель­
ности введены в единый темп производительности потока.
На рис. 51 показана схема устройства роторной автоматиче­
ской линии, предложенной Л. Н. Кошкиным. Линия состоит из
пяти рабочих роторов (дозирования 1, таблетирования 2 , нагре­
вания таблеток 3 т. в. ч., прессования 4, снятия заусенцев 5)
и двух транспортных роторов 6 и 7. Роторы вращаются от глав­
ного 8 и вспомогательного 9 электродвигателей через клиноре­
менные передачи 10 и редукторы 11. Гидравлические приводы
включают насосы высокого и низкого давления, бак для масла
с коммуникациями, золотники управления и фильтры. Материал
из бункера 12 попадает в ротор дозирования, который имеет че­
тыре объемные полости для отмеривания порции порошков.
Помимо вращательного движения диск ротора подвергается
вибрации для уплотнения порошка и стабилизации массы порций.
Далее порция порошка попадает в ротор таблетирования, который
состоит из вала, барабанов со штоками и блок-держателей с уста­
новленными на . них четырьмя блоками. Блок таблетирования
имеет комплект рабочего инструмента, заключенного в едином
корпусе. Рабочие ходы инструментов при таблетировании совер­
шаются от гидравлического привода, а обратные ходы — от ра­
диальных копиров, установленных в барабанах ротора.
Готовые^таблетки поступают в ротор нагревания т. в. ч., пред­
ставляющий собой вращающийся диск с неподвижно закреплен­
ной над ним пластиной, подключенной к генератору ТВЧ. Таб-
Г>Т
Г 1
тЧ
нис. о 1. Роторная автоматическая линия (а) и схема расположения рото­
ров (б)
к
гК
--- - /ч/
летки, подаваемые на диск при его вращении, нагреваются до
определенной температуры и затем попадают в ротор прессования
(рис. 52), который состоит из барабана 1 с дисками 2 и 3. На верх­
нем диске укреплены гидроцилиндры 4 с поршнями 5. На нижнем
диске установлены блоки прессования, представляющие собой
корпус 6, в котором смонтированы матрица 7, нижний 8 и верх­
ний 9 пуансоны и нагреватели 10. В нижней части ротора имеется
кольцо И с ползуном 12 и стойкой 13 с радиальным копиром
управляющим движением пуансона 8. Ротор смонтирован на не­
подвижном колонне 14 и опирается на три ролика 15. Приводится
ротор от электродвигателя через шестерню 16. Электроэнергия
для нагревания пресс-формы в блоки прессования подводится
через неподвижные кольцевые шины 17 и щетки 18. Температура
пресс-формы контролируется и регулируется термопарой 19.
Отпрессованное изделие выталкивается нижним пуансоном и
транспортным ротором 6 (рис. 51, б) подается в ротор снятия за­
усенцев, где шток поднимает изделие к вибрирующему инстру­
менту. После снятия заусенцев изделие передается на другой
транспортный ротор, завершающий линию. Транспортные роторы
состоят из вращающихся барабанов с укрепленными на них не­
сущими органами-клещами 13, предназначенными для переноса
изделий с одного рабочего ротора на другой.
Производительность роторной линии
К
|
Уг — УШ,
(138)
где к — число комплектов однотипных пресс-форм; I — число по­
токов; п = З0о7~ об/с — скорость вращения ротора прессования;
а — угол поворота; I —
продолжительность техно
логического цикла; V —
объем изделия в м3.
§ 7. ПРЕССЫ
ДЛЯ ТРАНСФЕРНОГО
ПРЕССОВАНИЯ
Метод
тр а нефе р ного
прессования является одним из лучших для прес­
сования термореактивных
материалов. По продол­
жительности цикла прес­
сования он приближается
к методу литья под давле­
нием. Однако трансферное
прессование отличается от
метода литья под давле­
нием тем, что форма все
время нагрета до темпера­
туры прессования и изде­
лия из отвержденных тер­
мореактивных материалов
можно выталкивать из
форм без охлаждения.
Кроме того, процесс от­
верждения протекает не- _| _______________ ___
__
прерывно.
В
качестве # - " О >»>V?У>7/
сырья наиболее широко
Рис. 52. Ротор прессования
применяют фенолформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы, в меньшей
степени — карбидные и йшшфирные.|
сфер
ух видов: с передаточной камерон и со вспомогательным плунжером.
Принцип трансферного прессования с передаточн<
(рис. 53) состоит в том, что материал загружается в передаточ­
ную камеру /, где он подогревается и поршнем 2 через канал А
нагнетается в пресс-форму 3.
л я е т с ^ прессование с вспомогательным плунжером яв­
ляется более прогрессивным и заключается в том, что один или
метпаГня°гнРтяУНЖеР° В (наХ0ДЯЩИХСЯ в камеРе небольшого диаГ Г в 1 Г к Г я Г / аТерИаЛ В пРесс-Ф°РмУ ^ Р е з очень узкий литниковыи канал, л в результате трения о стенки канала матепиял
дополнительно нагревается, что ускоряет процесс отверждения
ги дШ Ш аЯ Й в В Я Н
прессования н а г о т о в и т „а
(см рис. 46) для нТгнетаВТ0МаТаХ | Ш И ™*Р°«“-™ дром 18
ния
пластичного мате­
риала.
Цилиндр представляет
собой сварной корпус 8 1
(рис. 54), внутри которого
находится гидродилиндр
Рис. 53. Схема работы
пресса для трансферного
прессования с передаточной камерой
Рис. 54. Гидроцилиндр для трансферного
прессования
2 с поршнем 3. В верхней части корпуса имеется втулка 4 п но»
вмонтирован трансферный цилиндр " с п о р ш ^ , и э Г к Тр<ю'богре
Н
■
и давлен™е гид[юцилиндра Я
Ш
устанавливают ^ ^ о э т к о й К7К р е г у л я т о р а ^ д а в л ^ ^ я ^ П р ^ э т о м
■ В
“
ма}епор“
Ч асть°м асл а"п р о ^Г т Щ
»
б ™ У ™ апатм 6 и его Ш
и поступает на слив через патру
бок 9, предупреждая повышение давления в цилиндре Ппи ппл
нятии поршня 3 в верхнюю точку гайки 10 и 11 сомкнутся а тяга %
^ л а п а н о м 13 поднимется, и масло из цилиндра 2 пойдет на слив.
Выталкиватель пресс-формы соединяется с поршнем 3 при по­
мощи резьбового отверстия 5.
К основным преимуществам трансферного прессования отно­
сится возможность изготовления изделий сложной конфигурации,
высокая точность изготовляемых деталей, легкость прессования
композиций с тканевыми наполнителями, сокращение цикла прес­
сования, резкое снижение брака изделий, низкая стоимость форм
и последующей механической обработки. Основной недостаток
этого метода заключается в необходимости применения большого
давления, в 3 раза превышающего давление компрессионного
прессования.
§ 8. РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ
При проектировании гидравлических прессов рассчитывают
основные параметры гидроцилиндров. К основным параметрам
относятся номинальные давления, диаметры цилиндра, поршня,
штока, плунжера и т. п. [19].
Номинальную силу Р и определяют по формуле
|
(139)
где р | — номинальное (расчетное) давление рабочей жидкости
в Н/м2; Щ — диаметр главного плунжера пресса в м.
Эффективную силу Р пресса с верхним расположением глав­
ного цилиндра находят по формуле
Я = р -^ 1 + 0 — р Т — р
(140)
где р — рабочее давление жидкости в Н/м2; О — сила тяжести
подвижных деталей пресса (главного плунжера, подвижной плиты
и пуансона пресс-формы) в Н; 2 Т — суммарные потери на трение
в уплотнениях главного и возвратных цилиндров в Н; Р — потери
силы пресса вследствие противодавления возвратных цили­
ндров в Н.
Сила подъема подвижной плиты пресса
5
Р„=
----- '%Т— Р1 — 6 ,
(141)
где лц — количество возвратных цилиндров; 4 — диаметр воз­
вратного плунжера в м; Р х— потери силы возвратных цилиндров
вследствие противодавления главного цилиндра в Н.
Если пресс оснащен главным цилиндром с дифференциальным
плунжером и не имеет ретурных цилиндров, то силу подъема
определяют по формуле
Рп= р -
~ Р2щ1 - ^ Т г - Р г - О ,
<142)
где О ш— диаметр штока главного плунжера в м; Е 7 \ — суммаоные потери на трение в уплотнениях главного цилиндра в Н
пяунже* аПОДЪеМа выталкивателя при наличии дифференциального
по I
Р П. В
Р
4
В
Яв.ш н
(143)
где О В
диаметр рабочей части выталкивающего плунжера в м*
суммарные потери на трение в уплотнениях выталкивающего цилиндра в Н; # вш — потери силы выталкивателя вследствие
противодавления в штоковой полости выталкивателя в Н.
Сила опускания выталкивателя
-
Т
Т .1 7 Т О
М
Н
П
Л
5 »
А
ТТ ЖТл Т
т
О
л
1—
т т **
Р О, В
1
•
О
____ ________________
__________
Р
я (О 2в
а2
)
Ш/
Е г,
4
к в. р Н,
(144)
где
диаметр штоковой части выталкивателя
ПСИ*ЛЫ ?пускания выталкивателя вследствие противодавле­
ния в рабочей полости выталкивателя в Н.
Если применяют уплотнения из кожаных манжет, то потери
Т П Р Н И Р составляют
Г П Р Т оп гтата'
*
*
на трение
Т
яО кр[
где к — высота
плунжером в м; |
коэффициент тре
[унжера
(0,006—0,008
для кожи и 0,01 —0,02 для резины).
пластифицированного
поливинилхлорида, то
------------ « и и д л д е
-------------- -----
Т
вм
Г
0,35 -т-0,45
коэффициент трения; § = 1 + 2 МН/м2
контактное давление от предварительного натяга манжет.
И р В Ш пРотиводавления в возвратных цилиндрах (или штоковой
полости главного цилиндра)
НИ
пс12п пл
+ г,
4
(145)
где (I — диаметр возвратного плунжера в мп
количество
возвратных плунжеров; Г - п о т е р и на трение™ уплотнениях
возвратных цилиндров в Н.
ЩШШ
Потери на трение в набивочных уплотнениях
Т
лйК к у»
где й
диаметр
плунжера
в
м;
к
высота
уплотнения
в
м;
1 О Г Ч __Т т /
о
1
К
40-=-130
кН
/м
2
пп„_.
давление, зависящее от затяжки сальника.
*
--------- М
в
------------
ли»
1Т 1 |
тИТ п п 1 ! п ПереМ»ЩеНИ! поршня зависит от количества жидти Ц, поступающей в рабочую пщость цилиндра, и от рабочей
площади поршня.
01 ~
по* »
(146)
здесь О — диаметр поршня (плунжера).
При холостом ходе
I
„
4(2
Ш
2— л(0* —<&) >
(147)
где й — диаметр штока.
Если цилиндр одноштоковый, отношение скоростей прямого
и обратного хода
»1 _ 1
V,
/ <*
\ Б
При малых значениях Щ различие в скоростях незначительно.
По мере увеличения отношения
скорость обратного хода
поршня увеличивается, что позволяет использовать цилиндры
с дифференциальным плунжером для получения быстрых холостых
перемещений при малой производительности насоса.
Отношение
принимают в зависимости от рабочего давле­
ния р:
р в МН/м2 . . ......................
...............................................
1,5
5
10
0,3—0,35
0,5
0,7
Приближенно диаметр цилиндра можно определить по формуле
1 Ш
V
р 1 р |—
ш
0.785
7851рг
{ — р%
1
а
о
(148)
где к — 1,6 -=-2 — коэффициент запаса; р х — давление рабочей
жидкости в рабочей полости; р 2
0 ,1рх — противодавление.
формуле
Баха:
(149)
где [стр],1— наибольшее допускаемое напряжение растяжения
в стенке цилиндра в Н/м*.
Наибольшее напряжение у внутренней стенки цилиндра по
формуле Баха:
0 ,4 ^ + 1 .3 /? ’
~ Р
где
п2
,2
»
ГЦ
гц — наружный и внутренний диаметры цилиндра в м.
Колонны пресса для переработки пластмасс подвержены только
растягивающим силам.
Расчетная сила Р к для колонн
Рн
Р К— Кк % ’
где Р и
номинальная сила пресса в Н - К = 1 15 -1-1 9е»__
коэффициент, учитывающий предварительную8 затяжку гаек
колонн; пк — количество колонн.
Резьбу колонн и гаек проверяют на срез и смятие,
наиболее нагруженными частями пресса являются станина
цилиндры”
тжняя плита. главный и выталкивающий
2§§|
Глаза V. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ
ГРАНУЛЯЦИИ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
пя^ ерМ° ПЛаСТИЧНЫе матеРиалы поставляются на заводы пере- т ^ в Г н Г УкЛак™ п0рРоиёсеовВв
о ^ н Т р ед Г з^
раГ ерГ ^Г ^р™ ”
! 0^
0" ^ 3еР" а С
Преимущества гранулировочных материалов перед порошко­
образными заключаются в удобстве обращения с ними в транс­
портировании, в отсутствии запыленности рабочих мест и поме­
щении, уменьшении потерь материалов, а также в более простой
=
Г
^ о Ува°нЧ„ Т УСТР° ЙСТВ "
—
Т роим и"
Щ р Ш й должны быть одинаковых размеров и формы без
и
м
етГ
н
аХ
л
ьИ
шиК
й
Л
н
Г
НИЙ
В
»
03душных
пУЗырьков,
по
возможности
иметь наибольшии насыпной вес и хорошую сыпучесть.
И р зави 5 имости от способа изготовления гранулы могут быть
убическои, цилиндрической, эллипсоидной и шарообразной
формы. Идеальной формой гранул является шарообразная однако
Ш Я Ш В Й р « Я » весьма затруднено. В основном прИме°
няют гранулы, эллипсоидные, полученные резкой горячих ж г у ­
тов В МОМеНТ ВЫХГ)ЛЯ ич ыV п а ш о г т / м
______________»
У
оформля
ного пресса;
формы, полученные
— Н
я
в ы д а в л и в а ем ы х через решетку офор­
мляющей головки червячного пресса; неопределенной формы по­
ученные в роторно-ножевой или молотковой дробилках.
ными1В В
ЭЛЛИПС0ИДН0Й формы являются наиболее качествеными, дешевыми, они имеют наибольший насыпной вес обладают
хорошей сыпучестью, быстро сохнут после промывки о х л а а д а ^
щей водой. Кроме того, при резке расплавленных нитей на гра­
нулы непосредственно у решетки требуется меньшая мощность
для привода ножей, что повышает стойкость и долговечность их
режущих кромок, а также сокращается время на перестройку
и наладку гранулятора.
При грануляции полиэтилена высокого давления гранулы до­
статочно хорошо охлаждаются струей воздуха. При грануляции
полиэтилена низкого давления воздушного охлаждения недоста­
точно, так как гранулы сливаются в комки, намазываются на
ножи и решетку. Поэтому расплавленные нити полиэтилена сле­
дует резать при большой угловой скорости ножей и интенсивном
водяном охлаждении.
Грануляторы по технологическому признаку классифици­
руются на четыре основные группы: для резки горячих прутков
термопластов, для резки предварительно охлажденных прутков
термопластов, для получения гранул из листового термопласта,
для переработки отходов термопластов.
По конструктивным признакам грануляторы можно подраз­
делить на два класса: специальные машины—грануляторы и гра­
нуляторы, созданные на базе машин для непрерывного выдавли­
вания термопластов.
§ 2. ГРАНУЛЯТОРЫ ДЛЯ РЕЗКИ ПРУТКОВ
И ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА
Агрегат для грануляции поливинилхлорида, полиэтилена и
полипропилена показан на рис. 55. В агрегат входит двухчервяч­
ная машина / непрерывного выдавливания, оформляющая го­
ловка с гранулирующим устройством 2, виброгрохот 3, водоцир­
куляционная установка 4, червячный питатель 5 для подачи ста­
билизатора и загрузочного устройства 6.
Принцип грануляции на данной установке заключается в том,
что горячие нити полимера, продавливаемые червяками через
калиброванные отверстия решетки (фильеры), срезаются быстро
вращающимися ножами. Благодаря большой окружной скорости
ножа, достигающей 20 м/с, гранулы не успевают слипаться и
центробежной силой отбрасываются к стенкам кожуха, омывае­
мого охлаждающей водой.
В полости кожуха создается водяная пыль, поэтому гранулы
покрываются водяной пленкой. Вместе с водой гранулы падают
в поддон вибрационного сита, где задерживаются решеткой,
вода же сливается в приемный бак насосной установки.
Вследствие колебательного движения сита гранулы постепенно
перемещаются по днищу сита, как бы со ступеньки на ступеньку,
вверх.
Влага с поверхности гранул испаряется за счет их внутрен­
него тепла и интенсифицируется благодаря продуваемому через
лоток сита воздуху.
н о г о * ^ ^ в д е н и я ° ^ ГпатрубкамиМ5
маются упорными подшипниками 9
М т риаГт ^ут ерГю
Рис. 55. Агрегат для грануляции поливинилхлорида
'вьдавли ваетсГ в
1 Гомогенизирочерез оформляющую головку 12.
бесконечных прутков
Оформляющую (гранулирующую) ГОЛОВКУ ( п и г И
к червячному прессу откидными болтами 7 В ^оопус’ ? Л В
вмонтирован стакан ш
корпус г головки
щей решеткой. Диаметр отвеостий А в $ И " ЦеЛОе с пР°Филируюразмера гранул может быть 1,5—4 мм
исимости 07 требуемого
д е л е н ы ? в * д е \“ Т
^ В
В
И Щ
Раааенкованы и размежутках между отверстиями * Щ ||3 1 Ш Ш КИ 8 ® Я
действие эксцентричных наконечников П ё о 1 я к п „ Я “ иваю1цее
непрерывное течение м
ш
ПЛГГ1
червяков обеспечивает Шк
чая образование «мертвых зон» и застоя \ асп л а в а 6 Нал У’ ИСКлю'
верхяаеть решетки
„ ш я Расплава. Наружная по|
лем 5 , температура корпуса кпнтпо
6ВЫМ электР°нагреватеков 6 термопары^
Р У контР°лируется при помощи датчи|
К корпусу головки прикреплен стакан 7, в котором на под­
шипниках качения смонтирован шпиндель 8. На шпиндель надет
ротор 9, закрепленный фасонной резьбовой пробкой 10. На каж­
дом конце лопастей ротора расположен плоский нож И скреп­
ленный планкой 12 (рис. 57, б) и винтами 13. Нож перемещается
винтом 14 через угловую планку 15, соединенную с ножом двТмя
контрольными штифтами 16. Винты 17 служат для создания рав­
номерного зазора между плоскостью решетки червячного поесса
П
НОжао
Величина
эт°го
зазора
должна
быть
в
пределах
и ,и о— 0 .1 5 мм. Яяяпп
п р г у г ш п \ Г1АФ
_
_
_
Я
Ш
И
Н
В
Н
Рис. 56. Двухчервячный гранулятор
коятки 18 (см. рис. 57, а) механизма резания со шпинделем 8
параллельно оси червяков. Шпиндель с ножами приводится от
электродвигателя постоянного тока.
Гранулирующая головка закрыта кожухом из нержавеющей
стали, соединенным шарнирно с корпусом червячного пресса.
Кожух внутри отполирован и не имеет выступающих частей во
избежание налипания гранул. Снизу имеется наклонный поддон
для отвода гранул в приемник. Стенки кожуха омываются водой,
распыляемой форсунками. Зона резания отделена от остальной
части головки переборкой с уплотняющим диском: зона резания
освещена и доступна для осмотра через окно, расположенное
в торце кожуха.
Приемник (рис. 58) предназначен для сушки гранул и выгрузки
их в тару через бункер. Приемник представляет собой вибрацион­
ное сито, смонтированное на железобетонной раме совместно с при­
водом, вентиляционной установкой и резервуаром насосной
станции.
Сито 1 изготовлено из хромоникельтитановой стали в виде не­
глубокого прямоугольного лотка и установлено на шарнирных
8 3 . Г. Гиберов
*I о
опорах с наклоном 15 и подпружиненно. В днище сита имеются
треугольные выступы для стока воды, стряхиваемой с гранул при
вибрации, и удержания гранул от обратного скатывания вниз.
Ситу сообщаются .колебательные движения от кривошипно-шатунного! механизма 2. Приводится сито от электродвигателя через
клиноременную передачу, вариатор 3 и специальный редуктор
с регулированием эксцентI
риситета.
Нагнетаемый
^1 1 1 0 ^
вентилятором 4 воздух,
проходя
через
лоток,
крышку
вибрационного
сита и отверстия для входа
и выхода гранул, сушит и
охлаждает гранулы.
Вода на промывку и
охлаждение гранул по-
Плоскость Выхода
Прутков гранули­
рующей решетки
0,08-0,15
Рис. 57. Оформляющая гранулирующая головка
дается насосной установкой (рис. 59) по следующей схеме- из
резервуара 1 центробежным насосом 2 через коллектор 3 вода
подается в форсунки, установленные в кожухе гранулирующей
головки; из кожуха вместе с гранулами поступает в поддон
вибрационного сита, а оттуда по трубе 4 обратно в сборник.
1еред входом в распылители форсунок вода очищается в ди­
сковом щелевом фильтре 5. Во время чистки дискового фильтра
вода направляется через расположенный в кожухе гранулирую­
щей головки запасной фильтр 6.
Насосная станция снабжена манометрами. Система охлажде­
ния гранулирующей головки автономна и не связана с системой
червячного пресса.
■ Я В И Ц И Ш в 1 грануляции жесткого поливинилй
Ш
Ш
&
„
®
°
1
^
„
Т
.
.
^
1
^
смесите“
1
смонтированного
на раме | одно,ервн,ной машины Ж режувдш меГанизма Г е „ Г
Рис. 58. Приемник гранул с водяным охлаждением
водом 5, устройства для охлаждения гранул и приемного устрой­
ства. Смола, стабилизатор, пластификатор, наполнитель и пиг­
менты пневмотранспортом подаются в турбосмеситель, где при
помощи лопастей 6 интенсивно
смешиваются и диспергируются.
^
Затем материал по патрубку 7
подается в бункер 8 червячного
пресса, откуда винтовым питате­
лем 9 .смесь подается в зону за­
грузки Д червячного пресса.
Здесь материал захватывается чер­
вяком 10, затем сжимается в зо­
нах Г и В, плавится в зоне Б ,
пластицируется в зоне А и транс­
портируется к головке 11. Червяк
приводится от электродвигателя
12 через редуктор 13. Цилиндр 14
обогревается
электрообогревате­
лями 15, а охлаждается воздухом,
подаваемым вентиляторами 16.
Гомогенизированный расплав про­
давливается через перфорирован- р „ „ с о г „ „ ,
НЫЙ м
диск 1/
17 и
режется
на
г
о
а
н
у
л
м
охлаждения
грануп р с т с 1Сл на г р а н у л ы
ляцнонной установки
Оыстро вращающимся ножом 18.
резанные гранулы по патрубку 19 падают в сборник 20у где охлаждаются воздухом, нагнетаемым вентилятором 21. Далее гра­
нулы по патрубку 22 воздушным потоком, создаваемым вентитором 23, передаются в приемник 24. Приемное устройство
имеет автоматические весы 25. Управление турбосмесителем выне
сено на пульт 26, а червячным прессом - на пульт 27
Одним из видов специальных грануляторов для резки г о р я ч и х
прутков являются машины, у которых прутки термопласта вы*
м и г а ™ ЧеРСЗ радиальные отверстия в барабане оформляюГранулирующие механизмы могут выдавливать прутки как
внутрь барабана, так и наружу. На рис. 61, а п о к а за в схема
гранулирующего механизма для выдавливания прутков внутрь
бановаН/а и п п п Г аЛ захватывается зубьями вращающихся бара­
б а н о в / и продавливается внутрь их через радиальные отвер­
стия А. Гранулы под действием центробежной силы быстро отде­
ляются и интенсивно охлаждаются в воздушном потоке Затем
Рис. 61. Схемы гранулирующих механизмов для резки горячих прутков:
а — гранулятора барабанного типа; б - планетарного гранулятора- в - гшь
нулятора для получения гранул кубической формы
’
зерна попадают в водяную ванну, и под влиянием внутренних
напряжений форма поверхности их закругляется. Таким образом
получают эллипсоидный или шарообразный гранулометрический
состав зерен. На рис. 61, б показана принципиальная схема гра­
нулирующего механизма планетарного гранулятора с непрерыв­
ным выдавливанием прутков термопласта наружу. Горячие
прутки выдавливаются из головки 1 через радиальные отверстия.
Вокруг головки вращается несколько роторов 2 с ножами 3, ко­
торые отрезают от прутка гранулы. Роторы вращаются вокруг
оформляющей головки и вокруг собственной оси.
Для получения гранул кубической формы из полиэтилена при­
меняется гранулятор, основной частью которого является меха­
низм, показанный на рис. 61, в. Гранулирующий механизм состоит
из головки /, двух валков 2 и распределительного механизма 3 .
Материал поступает в осевом направлении, равномерно подается
механизмом 3 к валкам* которые выдавливают материал через
отверстия формы, затем прутки режутся ножами 4 на гранулы.
Грануляторы для резки предварительно охлажденных прутков.
На предприятиях с частой сменой перерабатываемого материала
применяются главным образом грануляторы, производящие гра­
нулы цилиндрической формы способом холодной резки (рис. 62).
Выходящий из отверстий оформляющей головки 1 пучок из 20__
40 нитей сначала охлаждается в ванне 2, а затем проходит по лен-
Рис. 62. Установка для резки предварительно охлаждаемых прутков
точному транспортеру З у где одновременно подсушивается возду­
хом. Затем нити направляющей гребенкой 4 подаются в механизм
резки 5, откуда гранулы по течке поступают в тару 6 . Червя­
ками / Ш
1
термопластичный
материал гомогенизируется, продви-
Рис. 63. Головка гранулятора
Рис. 64. Гранулятор для получения
гранул кубической формы
гается через фильтр-решетку 8 и выдавливается через оформляю­
щую головку с индивидуальным электрообогревом 9.
Механизм резки состоит из неподвижных и вращающихся но­
жей фрезерного типа. Фреза приводится от электродвигателя
через клиноременную передачу и вариатор. Нити с направляющей
гребенки в механизм резки подаются двумя парами питающих
валков, которые приводятся от вала фрезы через редуктор.
118
Грануляторы для получения гранул из листового материала.
Гранулы кубическои формы из листового материала можно полу­
чать двумя способами. Первый заключается в том, что лист с н а ­
чала разрезается на полосы, а затем полосы режутся на гранулы
При втором способе кубические гранулы получаются непосредственно из листа. На рис. 63 показана конструкция режущей
головки гранулятора для резки гранул из полосы ленты полиэтилена, полихлорвинила и других термопластов.
к?
1ф
Рис. 65. Ножевой гра­
нулятор. для лавсана
V
\
\
1\
5|||унмы 32ш П в тш5
5= В
Лента пропускается между верхним питательным валком 1
и прижимным роликом 2 и направляется в лоток 3, затем вытяж­
ным валком 4 и прижимным роликом 5 лента подается в щель
между неподвижным зубчатым ножом 6, укрепленным в корпусе
головки, и пластиной 7 . Специальная фреза 8, насаженная на вра­
щающуюся ось 9, отрезает от движущейся поперек неподвижного
ножа ленты прямоугольные гранулы, сбрасываемые в бункер, от­
куда они скатываются в ящик, устанавливаемый в нише корпуса
гранулятора.
Положение вытяжного и питательного валков и лотка относи­
тельно неподвижного ножа устанавливается перемещением крон­
штейна 10 по пазу 11. Щель между вытяжным валком 4 и роли­
ком 5 в зависимости от толщины разрезаемой ленты регулируется
перемещением обоймы 12. Натяжение пружины 13 регулируется
посредством гаек 14. При заправке ленты прижимной ролик 2
отводится от питательного вала поворотом рукоятки 15. Пита­
тельный и вытяжной валки приводятся от электродвигателя по­
стоянного тока с плавным регулированием скорости.
Ось фрезы получает вращение через клиноременную передачу
от четырехскоростного двигателя со ступенчатым регулированием
оборотов посредством четырехполюсного переключателя. На
рис. 64 показан гранулятор для получения гранул кубической
1
Рис. 66. Поперечный (а) и продольный (б) разрезы
ножевого гранулятора для лавсана
формы непосредственно из листового материала. Машина состоит
из корпуса 1, верхней плиты 2 с нажимными роликами 3, вра­
щающегося ротора 4 с закрепленными на нем зубчатыми ножами 5
и стационарного зубчатого ножа 6. Лист 7 материала захваты­
вается валками 8 и подается к ножам. Подающие валки приводятся
от вала ротора через ременные и зубчатые передачи.
120
Ножевой гранулятор для измельчения горячих лавсановых
брусков, установленный в агрегате для производства лавсана,
показан на рис. 65.
Корпус машины образован двумя литыми стойками 1
(рис. 66, а), стянутыми четырьмя распорными шпильками 2.
Верхняя часть корпуса такж е литая, крепится болтами к привалочной поверхности нижней части в плоскости разъема по оси
ротора. В боковых стенках 3 верхней части имеются продольные
пазы, в которых устанавливают неподвижные ножи 4, закрепляе­
мые клиновыми планками 5 и винтами. Боковые части корпуса
закрыты легкими стальными листами.
На распорной шпильке 2 в нижней части корпуса смонтиро­
ваны пять хомутов 6 , на которых уложены сита 7 и 8 с отверстиями
нужных размеров, закрепленные винтами 9. В корпус ротора 10
квадратного сечения запрессованы две шейки валов 11 (рис. 66, б)
и 12, установленные на подшипниках качения. Четыре плоских
ножа 13 закреплены в корпусе ротора прижимами 14 и болтами 15
(рис. 66, а). Диаметр расточек корпуса гранулятора больше диа­
метра ротора, поэтому последний в сборе с ножами вынимают
через эти отверстия для заточки, замены ножей и балансировки.
Фланцы 16 (рис. 66, б) с торцов закрыты крышками 17, в которые
ввернуты краны с ниппелями для присоединения шлангов подвода
и слива воды, охлаждающей подшипниковые узлы ротора.
§ 3. ГРАНУЛЯТОРЫ
ДЛЯ
ПЕРЕРАБОТКИ
ОТХОДОВ
Использование отходов, образующихся при изготовлении изде­
лий из термопластичных материалов, вызывает известные затруд­
нения на большинстве заводов, занятых переработкой этих мате­
риалов.
Отходы, образующиеся на различных операциях, имеют самую
разнообразную форму и размеры от больших кусков и целых
листов до мелких обрезков пленки.
Так, например, при изготовлении листов винипласта на прес­
сах отходы достигают иногда 25% товарной продукции.
При вырубке в вырубных штампах прокладок из листового
полихлорвинила, полиэтилена и других материалов остатков выпрессовки весит иногда больше, чем сами прокладки. К ак и в к а ж ­
дом производстве, при переработке полимеров в изделие, особенно
при наладке прессов, машин для литья и непрерывного выдавли­
вания, получается некоторое количество бракованных изделий,
которые должны быть использованы вместе с отходами для вторич­
ной переработки.
Д л я получения из отходов материала, пригодного для изготов­
ления качественных изделий, эти отходы должны быть предвари­
тельно измельчены и превращены в гранулы в роторно-ножевых
и молотковых дробилках или на червячных прессах с грануляторной головкой.
На рис. 67 показан гранулятор для переработки отходов термо­
пластов (прутков, лент, листов, пленки или кусков различной
формы). .
|
Гранулйтор имеет корпус /, смонтированный на раме 2, крыш­
ку 6 и ротор Ш вращающийся в подшипниках 5. На роторе укреп­
лены три ножа 6,' а в корпусе и крышке
четыре Контр ножа 7.
Ротор
ац
ьта вращается от электродвигателя
± ---------- перс* 8 через ременную передачу. Крышку крепят к корпусу откидными болтами 9. Отходы
термопластов, поступающие в за­
грузочную камеру 10, измель­
чаются роторными ножами 6 и
7 и проваливаются через отвер­
стия калибрующей
решетки
в сборный бункер //гр а н у л я т о ­
ра, откуда при открытии дверки
12 гранулы поступают в тару.
Наибольшая величина гра­
нул определяется
размером
Рис. 67. Гранулятор для переработки
отходов термопластов
Рис. 68. Гранулятор для переработки
отходов с вертикальней осью в р ^
ния
отверстии в калибрующей решетке. Зазор между ножами регули­
руется винтами 13. Калибрующая решетка устанавливается пои
помощи механизма 14. Привод дробилки не может быть включен
без закрытия запорного механизма 15.
На рис. 68 показан гранулятор с вертикальной осью враще­
ния. Крышку 2 гранулятора крепят к корпусу / при помощи от­
кидных болтов с маховичками 3. В корпусе на вертикальном валу
расположен ротор 4 с ножами 5. К стенкам корпуса прикреплены
контр ножи 6. Измельченные отходы термопласта просеиваются
через сито 7 и удаляются из гранулятора через патрубок 8:
На рис. 69 показан гранулятор с увеличенным числом непо­
движных ножей, что интенсифицирует переработку матео
Ротор 1 с тремя ножами 2 консольно укреплен на приводном
валу Зу смонтированном на двухрядных подшипниках в корпусе 4.
В правой 5 и левой 6 щеках, привернутых к корпусу болтами,
расположены четыре неподвижных плоских ножа 7, закрепленных
винтами 8 и 9. Нижняя часть пространства между щеками закрыта
укрепленной в них решеткой 10 для просеивания измельченного
материала.
Крышка 11 шарнирно соединена с корпусом и закрепляется
откидным болтом с барашком (на рисунке не показан) для бы­
строго отбрасывания при очистке, ремонте ножей и смене решетки.
В верхней части рабочей камеры укреплен бункер 1 2 с задвижкой,
Рис. 69. Гранулятор
окном для загрузки материала и патрубком, к которому присо­
единяется вентиляционная труба для отсоса пыли из камеры (на
рисунке не показаны). Гранулятор устанавливают на подставку
и укрепляют болтами.
Грануляция отходов винипласта представляет значительные
трудности по сравнению с переработкой других термопластов:
винипласт очень жесткий и прочный материал и имеет высокую
удельную ударную вязкость.
Отходы винипласта удовлетворительно перерабатываются на
дробилках молоткового типа (рис. 70). В корпусе, состоящем из
основания 1 и верхней части 2, смонтирован вал 3 с закреплен­
ным на нем ротором 4, имеющим ряд кольцевых пазов. В пазах
ротора шарнирно установлены на осях молотки 5. Ротор при­
водится от электродвигателя 7 через клиноременную передачу 6 .
Ниже ротора в корпусе имеется решетка 5, набранная из отдель­
ных колосников, вставленных в пазы корпуса. Измельченный
материал через колосники осыпается в тару по лотку 9.
На верхней части корпуса укреплена бункерная воронка 10,
служащая для загрузки перерабатываемого материала. Воронка
имеет отражатели И, предохраняющие от выбрасывания загру­
женного в дробилку материала.
На рис. 71 показана специальная дробилка для измельчения
отходов линолеума. Корпус дробилки изготовлен из коррозионностоикои стали. К внутренней поверхности корпуса 1 крепится
броневая плита 2. Ротор представляет собой горизонтальный
Дробилка для переработки отходов
винипласта
вал 3 , на котором по винтовой линии укреплены молотки 4. Из­
мельченный материал поступает в дробилку через загрузочную
воронку 5, дробится вращающимися молотками и одновременно
продвигается к выходному отверстию. Д ля регулирования опре­
деленной величины фракции дробленого материала на выходе
устанавливается диафрагма с различными размерами отверстий.
1 роторно-ножевых и молотковых дробилках могут быть полу­
чены гранулы неоднородные по форме, размерам и весу.
Д ля сортировки по плотности гранул из пластмасс приме­
няют зигзагообразный сепаратор (рис. 72, а). На раме 1 сепара­
тора смонтирован зигзагообразный корпус 2 с барабанным сек­
торным питателем 3, бункером 4 и циклоном 5.
С правой (по чертежу) стороны установки укреплен привод 6
вентилятора. Д ля выпуска сепарированного материала преду-
смотрены затворы 7 (мелкой фракции) и 8 (крупной фракции)
Материал подается в каналы зигзагообразного корпуса 2 из бун­
кера 4 (рис. 72, б) питателем 3. В зависимости от конструкции
в сепараторе может быть один или несколько каналов. Частицы
материала, поступающие в каналы, подхватываются воздушным
потоком, нагнетаемым вентилятором 9. При этом частицы, обла­
дающие большими размерами и плотностью, т. е. частицы, ско­
рость падения (витания) которых ниже скорости воздушного по­
тока (скорость воздушного потока, при которой частица материала
неподвижно висит в воздухе, называется скоростью падения),
Рис. 71. Дробилка-для измельчения отходов линолеума
опускаются вниз и поступают в приемный бункер 10. Мелкие ча­
стицы потоком воздуха уносятся в циклон 5, где гранулы отде­
ляются от воздуха, который после очистки вновь захватывается
вентилятором 9 и подается в сепаратор. Осевшие в циклоне частицы
секторным питателем 11 подаются в приемный бункер 12. Коли­
чество подаваемого воздуха, а следовательно и границу раздела
гранул на отдельные фракции, можно регулировать дроссе­
лем 13.
Техническая характеристика роторно-ножевых грануляторов
для термопластов, разработанных УкрНИИпластмашем, приве­
дена в табл. 13.
В производстве изделий из фенопластов и других необратимых
материалов до последнего времени мало уделялось внимания воз­
можности переработки отходов и бракованных изделий. Коли­
чество таких отходов в связи с интенсивным развитием промыш­
ленности переработки пластмасс непрерывно увеличивается, и их
уборка вырастает в трудоемкую работу с применением тяжелого
ручного труда.
Как показывает опыт, измельченные отходы в смеси с основ­
ным порошком могут служить наполнителем при изготовлении
неответственных изделий из фенопластов.
■ И Ш и .
125
ф
*
»
. т **
1
Изделия из термореактивных материалов, в отличие от термоГТИЦНКТУ
о т п и п о т л л 'л г т
..п
_________
«
Н
пластичных, отличаются малой ударной вязкостью, они доста­
точно хрупки и легко измельчаются в молотковых и зубчатых
п о м о п я К п п Д0 нуж1?ри степени размола, с разделением на фракции
помола .при помощи вибрационных сит.
измельчения
ходов реактопластов на частицы менее 1 мм. В литом корпусе /
Рис. 72. Зигзагообразный сепаратор (о)
и схема его работы (б)
смонтирован вал 2, на котором насажена ступица 3 с шестью би
■
Н
и
узел
Нбило,
Н В
Ш
ступица
Й
Ш
Й
1
диск
и
ВыстГпРяюНеМУ К0ЛЬДУ КрЗЙНеГ° шаРикоп°Дшипника гайками /
Ш
Ш
Ш
3аКРЫТЫ К0ЛПаК0М 7- —
„а ""езь:
наружных колец шарикоподшипников устанавливается за счет
" Г ЛаП
Губчатый венец 10 крепится к корпусу дробилки
болтами. Второй зубчатый Ш И / / Ш М Й Ш ....... . ^рооилки
Техническая характеристика роторно-ножевых грануляторов
Размеры ро­
тора в мм
Производи­
тельность
в кг/ч
5 — 10
10— 6 0
100— 120
200— 300
250
о.
Н)
О
2
Щ
ш
я
100
148
200
270
348
со
аз
ч
130
190
120
400
615
Количество
ножей
|
09
О.
О
00
о.
о
ь
о
о.
3
3
3
3
5
н
са
н
О
'
2
2
2
2
2
Д анные привода
Габаритные размеры
и мм
Я
О д
лн
о
О
я н
О *
%т
С
чЗ
М
51
1500
1800
1440
1450
910
1
2 ,8
4 ,5
20
40
800
910
1040
1990
2500
■
Я
1 ияв103
си
я
и
360
464
1100
1000
790
со
н
о
и
3
М
5000
1680
940
2083
2740
Рис. 73. Зубчатая дробилка для измельчения отходов реактопластов
ной воронки 12, которая с одной стороны соединена с корпусом
Дробилки шарнирными проушинами, а с другой — шарнирным
и маховичком (на рисунке не показаны), являясь как бы
дверцей, которую можно быстро открывать для осмотра и чистки
раоочих элементов и замены гранулирующего кольцевого сита 13
вставленного в пазы дисков 14, стянутых стержнями 15.
Дробилку крепят болтами к раме, которая снабжается лотком
для приема дробленого продукта, проваливающегося через от­
верстия сита в горловину корпуса.
Зубчатая дробилка завода им. Комсомольской правды имеет
следующую техническую характеристику.
Производительность в кг/ч .................................60
Скорость вращения ротора в о б /м и н ................ 2000
Мощность электродвигателя в кВт
. . . . .
6
Наибольшие размеры загружаемого материала
в мм
................ ....
......................................... 12
Наибольшая крупность размолотого материала
в мм
.........................................................
1
Габаритные размеры дробилки в мм:
длина .................................................I . . . . 840
ш и р и н а..................................................... . . . 790
в ы с о т а ................................................................. 680
Масса дробилки в к г ................................ ....
180
§ 4. РАСЧЕТ ГРАНУЛЯТОРОВ
Расчет ножей и мощности их привода. Площадь сечения всех
отверстии в решетке
где д
число отверстий; с1 — диаметр отверстий в м.
Скорость выхода массы расплава из решетки головки гранулятора
°= -гг-
(«О)
где т,}
массовая производительность червячной машины в кг/с;
р — плотность материала в кг/м3.
Время между ударами ножа по материалу
Ц
( 151)
где I — длина гранулы в м; г — число ножей;
п = -Д-об/с — частота вращения ножей.
Скорость вращения ножей
он = 2я/?я,
где /?
расстояние между осями вала ножей и формующей
шетки в м.
Сила резания
I ВЩ
Ш
Ш
Ш
Ш
где к — удельное сопротивление материала резанию в Н/м2
минимальное число отверстий, перекрывающихся ножом.
128
(152)
РУи
Л
N
(153)
где т)
к. п. д. механической передачи.
При использовании валков для передачи нитей к режущему
устройству необходимо обеспечить одинаковую скорость движе­
ния прутков и окружающую скорость движения валков, считая,
что проскальзывание прутков в валках исключено.
Линейная скорость прутков
V окр
V
где Vокр — окружная скорость валко
Окружная скорость валков
V окр
Где п — частота вращения валков в секунду; О — диаметр вал
ков в м,
откуда
т»
п
785с Р л О
ительности
лотковых дробилок можно применить общие расчетные формулы
х ____________л
п о п а п г - н а о м и у ПРЯКТППЛ ЯРТОВ.
___ г ______ измельчаемых
ительность зу
кЬсРп
(
1
—
1 )
(154)
9
_
_длина
и
диаметр
ротора
в
м
(Л
принимается
по
наруж­
где Ь, Л
ной окружности вращения бил); п — частота вращения ротора
в об/с; к = 0,6 — коэффициент, зависящий от твердости мате­
риала; I — степень дробления.
_______ л __
Эффективная
N
тат+1
(т + \)Е ■УА
(155)
где « = 1,3 — коэффициент, характеризующий закон связи
между напряжением и относительным изменением длины ^частиц
для пластмассы; ст — предел прочности материала в Н/м ; л —
м о д у л ь у п р у г о с т и материала в Н/м*; V, - объемная лроиаводительность дробилки в м8/с.
Г лава VI. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Одним из самых распространенных методов переработки пласти­
ческих материалов является литье под давлением. Процесс литья
под давлением заключается в том, что материал разогревается до
пластического состояния в специальном цилиндре и инжекти­
руется из него с большой скоростью и под высоким давлением
в литьевую форму.
м
П “Л йЛИТГ ВЫХ машинах можно изготовлять одну или несколько
деталей одновременно в зависимости от конфигурации, массы и
площади отливки. Метод литья под давлением особенно перспектиЦ Г
строительных изделий: готовых оконных переплетов,
Н И М 1 Я 1 Э
аппаРатУРы, ванн, санитарных
узлов и т. д. В качестве сырья применяют такие материалы, как
полистирол, полиамид, полиэтилен, полиформальдегид, поли­
винилхлорид, ацетиленцеллюлозный этрол, наполненные термо­
пласты и другие в гранулированном или порошкообразном видеобъем зерен может быть в пределах 0,008—0,0125 см3. Удельное
давление впрыска зависит от вида применяемого материала и
™
ео ШПм ш аРительной пластикации и колеблется в предеклассифицируются
ЦИИ и типу привода. Производственная мощность машин опрепяруп1°Я В кУбических сантиметрах впрыскиваемого материала,
делах 2—зГоОО ^ Г30Т0ВЛение одной отливки, и колеблется в преПо конструкции литьевые машины подразделяются: в зависи­
мости от нагнетающего устройства В | на поршневые и червячные;
В ЗЯНИГИМПРТ1 ? п т иопппптгАг?тт«
____л
*
форм — на горизонтальформ —
одноформовые
и
многоформовые
'
у - г ---------“ У
о э
аи и щ н и ет
зависимости
от направления разъема форм — на горизонтальные, вертикальтттлтг1гИ Угловые> в зависимости от количества инжекционных ципитта°В
Н3 одно' и многоцилиндровые; в зависимости от на­
личия узла предварительной пластикации — без предварительной
пластикаций и с предварительной поршневой или червячной плагн!п!ЦИеИ’ В зависимости от типа привода — на механические,
гидравлические, гидромеханические, пневматические, пневмогидравлические.
Литьевые машины с гидравлическим приводом подразделяются
на машины с групповым и индивидуальным приводами.
. Пп ^ Т Н0Л0ГИЧеСК0Й ™ЧКИ 3Рения литье под давлением можно
определить как простои циклический процесс, состоящий из сле­
дующих основных операций: дозирования материала (при необ­
ходимости с предварительной подсушкой в бункере машины).
130
'
подачи его в инжекционный цилиндр, нагревания и расплавления
материала, впрыска под давлением пластифицированного расплава
в форму, охлаждения изделия в форме (для термопластов) или
нагревания (для реактоиластов), раскрытия формы и удаления
из нее готовых изделий.
у
Формовать изделия на литьевых машинах можно тремя основ­
ными способами: литьевым, интрузионным, инжекционно-прес-
СОВЫМ*
^
Литьевой способ заключается в впрыске материала в литьевую
форму при помощи поступательно перемещающегося поршня или
червяка и выдержке материала под давлением в форме.
Интрузионный способ состоит в заполнении литьевой формы
при помощи червяка, совершающего только вращательное дви­
жение или совместное вращательное и поступательное движения.
материал в форме под давлением выдерживается под действием
осевой силы, передаваемой червяком.
Инжекционно-прессовый способ заключается в заполнении не
полностью сомкнутой формы литьевым или интрузионным спо­
собом. Дальнейшее формование материала происходит под дей­
ствием силы, создаваемой прессовым механизмом.
§ 2. ЛИТЬЕВЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ
ТЕРМОПЛАСТОВ
На рис. 74 показана схема литьевой машины поршневого типа
с гидравлическим приводом механизма впрыска и гидромехани­
ческим приводом механизма 1 запирания форм 2. Рабочий про­
цесс начинается с объемного дозирования и последующей подачи
материалов из бункера 3 при помощи поршня — дозатора 4 в обо­
гревательный (инжекционный) цилиндр 5 (рис. 74, а). В этот пе­
риод плунжер 6 занимает крайнее правое (по чертежу) положе­
ние. В положении, указанном на рис. 74, б, обе половинки формы
сомкнуты под действием гидромеханического устройства меха­
низма 1 запирания. Далее гидравлический поршень 7 переме­
щается с плунжером 6; при этом сопло обогревательного
цилиндра плотно прижимается к входному отверстию формы,
масса выдавливается в форму 2 и заполняет ее рабочую полость
(рис. 74, в).
}
Литьевые машины поршневого типа не обеспечивают высокой
производительности, имеют большие потери давления, требуют
более мощного привода и поэтому сняты с производства.
Необходимость увеличения пластикационной производитель­
ности нагревательного цилиндра литьевой машины привела к со­
зданию новых методов нагрева полимеров. Увеличение поверх­
ности нагрева, которое достигалось применением цилиндров боль­
ших размеров и установкой рассекателей (например, торпеды),
не всегда давало нужные результаты, так как при этом возни­
кали дополнительные увеличения сопротивлений в цилиндре.
О*
Г
Рис. 74. Схема литьевой машины поршневого типа
т
о
а
л
;
ительности
проц^сы пластикации и инжекции' сош еадны в „Дном у “ Г ”
Р—
ие машин с червячным плунжером двойного действия
воляет Формовать ли-гкм, пПЛ
.......51: *виино1 ° действия
пепрпяЯп'ги'а*
под давлением такие материалы,
переработка которых недоступна в машинах плунжерного типа.
1нШ
в
ж
-
-
--------—
г—1
^
«
Современные червячные литьевые машины подразделяются на
одно- и двухчервячные; при этом червяки используются как инжекционные плунжеры.
Одночервячные литьевые машины с совмещенной системой пла­
стикации в основном изготовляют двухступенчатыми.
На рис. 75, а показана принципиальная схема одночервячной
машины с осевым перемещением червяка, производящим впрыск
материала подобно поршню. Материал, поступающий из бункера 1,
пластицируется в обогревательном цилиндре 2 червяком 3, вра­
щающимся от электродвигателя через червячную передачу 4.
После пластикации термопласта под действием поршня 5 гидро­
цилиндра 6 червяк перемещается в сторону сопла, и следова­
тельно, происходит впрыск материала в форму.
На рис. 75, б показана одночервячная машина с объемом
впрыска 3000 см3. Станина 1 машины представляет собой сварную
раму, на которой монтируются механизм впрыска, механизм за­
пирания формы и гидравлическое оборудование.
Механизм впрыска имеет обогревательный цилиндр с червя­
ком 2 , корпус 3 которого опирается на подвижную опору 4. Вал 5
червяка приводится от электродвигателя 6 через редуктор 7,
а осевое перемещение — от поршня 8. Привод механизма впрыска
устанавливается на каретке 9, скользящей по направляющим 10
станины машины. Механизм впрыска перемещается вдоль оси
двумя плунжерами 11. Перерабатываемый материал, поступаю­
щий из бункера 12, нагревается и расплавляется шестью электро­
нагревательными элементами 13, размещенными по окружности
обогревательных цилиндров, а пластикация и впрыск его в форму
осуществляются червяком через сопло 14. Давление и скорость
инжекции регулируют рукояткой 15. Гидропривод расположен
с противоположной стороны литьевой машины и приводится от
электродвигателя 16. Гидравлический механизм запирания со­
стоит из четырех плит — передней 17, подвижной 18, промежу­
точной 19 и задней 20, соединенных четырьмя колоннами 21, и
двухступенчатого гидравлического устройства, обеспечивающего
быстрое запирание формы с минимальным расходом рабочей жид­
кости под давлением. В центральной части передней плиты имеется
отверстие А для -сопла обогревательного цилиндра, а на передней
панели находится пульт управления 22. Внутри подвижной
плиты — цилиндра установлен гидравлический выталкиватель 23,
а по краям четыре механических выталкивателя 24, концы ко­
торых крепятся к промежуточной плите. Рабочая жидкость по­
ступает в цилиндр гидравлического выталкивателя через трубо­
провод 25.
Ускоренное предварительное запирание формы производится
при низком давлении рабочей жидкости плунжером 26 цилиндра 27.
Масло подается в рабочую полость цилиндра 27 через распреде­
литель 28 и трубопровод 29, а в штоковую полость — через трубо­
провод 30. После запирания формы положение цилиндра 27 фикси-
Рис.
75.
Одночервячная
литьевая
машина
руют двумя полукольцами 31 , которые приводятся двумя порш­
нями 32. Окончательно форма запирается при высоком давлении
рабочей жидкости, нагнетаемой в гидроцилиндр 33 через дистри­
бутор 34. Величина свободного хода подвижных элементов меха­
низма запирания формы, необходимого для компенсации растя­
жения колонн и зазора между упорными полукольцами и тор­
цом цилиндра, регулируется червячным механизмом, приводимым
от электродвигателя 35. Червяк 36 вращает червячное колесо 37;
при этом перемещается цилиндр 38 с промежуточной плитой 19.
Машина снабжена конечными выключателями 39, которые кон­
тролируют предельное осевое перемещение червяка 2.
в)
Рис.
76.
Схема двухчервячной
литьевой машины
На рис. 76 показаны схемы, определяющие взаимоположение
частей двухчервячной литьевой машины с осевым перемещением
червяков в различные рабочие периоды.
В момент впрыска материала в форму 1 (рис. 76, а) червяки 2,
гидромотор 3, редуктор 4 и поршень 5 со штоком 6 продвигаются
вперед под давлением масла, подаваемого в цилиндр 7.
В момент охлаждения изделия в форме (рис. 76, б) происходит
пластикация очередной порции материала; червяки, вращаясь, пере­
мешивают и нагнетают материал в. инжекционную камеру; вра­
щающиеся червяки, редуктор, гидромотор и поршень со штоком
отходят назад, в исходное положение, под действием возрастаю­
щего давления материала в инжекционной камере. В конце хода
при замыкании контактов 8 и 9 червяки перестают вращаться.
На рис. 76, в показано положение машины в момент раскрытия
формы и удаления отпрессованного изделия.
В двухчервячной литьевой машине, показанной на рис. 77,
процессы пластикации и впрыска совмещены. Материал подается
в бункер У, из которого поступает в приемную часть цилиндра 2.
В цилиндре установлены два червяка 3, захватывающие поступа­
ющий материал и продвигающие его по направлению к соплу 4.
Червяки вращаются от гидромотора 5 через редуктор 6 и червяч­
ное колесо 7, которое одновременно находится в зацеплении с ци­
линдрическими зубчатыми колесами 8 , закрепленными на валах
червяков 3. В процессе продвижения материал интенсивно пеоеВ
В
И
чеРвяками»
прогревается
и
плавится.
Поступающий
М Я Т Р П И Я П П П Р Т Л п о и и л т т г г л ^ . _____ ______
"
материал постепенно накапливается в инжекдионной камере 9
обогревательного цилиндра: при этом о _
11ид делением
п и п ^ п й ° ^ УПаЮЩеГ0 м а т е Р и а л а отжимаютсяГ отходят от инжек
ционнои камеры,
после
чего
их
П Н 8
( И
ращение прекращается. Команда
на
прекращение
Л
И
ращения червяков подается самими же червя­
ками, которые в крайнем положении нажимают на конечный вы­
ключатель. Далее в цилиндр 10 подается масло, которое систему,
12 ю 11
Рис. 77. Двухчервячная литьевая машина
и
°
ч
е
п
п
З
^
?
поршня
И
'
штока
12>
Редуктора
6
,
гидромотора
5
И
Ч 6 0 В Я К О В
II . ПРПРТУДРТТТ^ОТ
Г Т А Л Ф Т Г Г Г П т л т т * «Т
__________ .
поступательно
г К * КЭК ^ НЖе? ? ' обеспечивая впрыск пластицированного
материала в форму. Цилиндр обогревается нагревательными эле­
ментами сопротивления 13.
^*ьными эле
На рис. 78 показан механизм предварительной пластикации и
впрыска двухчервячной литьевой машины. Два червяка / рас
1 ^ п ! Т Ые В г°Ризонтальной плоскости обогревательного ци­
линдра 2, приводятся во вращение от гидромотора через червячный
редуктор 3 и зубчатое зацепление. Червячный редуктор состоит
из червяка 4 и колеса 5, имеющего внутри цилиндрическую зубчату нарезку, по которой обкатываются шестерни 6, смонтирован­
ные на приводных валах 7 червяков. Валы соединяются с червя­
ками шлицевыми муфтами 8. Силы от привода и аксиального пере­
мещения червяков воспринимаются радиальными и упорными подш
.
". Ш'ШКё Ш ШсИ[ВИШIш '•V..... ' ЯI !ИI
72777/,
Рис. 78. Механизм пластикации и впрыска
Рис. 79. Механизм запирания формы
шипниками 9, 10, 11. Поступательное движение на впрыск черяки вместе с гидромотором и редуктором получают от поршня 12
гидроцилиидра 13; при этом сопло 14 к литниковой в т у л ° е 7 1 ы
" Т Г ™
ПЛуН^ Р ° м 15 гидроцилиндра 16. Материал нагреэлектронагревателями 17, расположенными по окружности
инжекционного цилиндра 2 .
Рис. 80. Двухплунжерная литьевая машина
Механизм запирания формы (рис. 79)
Ш
Щ
Щ
т
Ш
неподвижном плиты «9, закрепленной на станине 4
т
.
и полпижнпй
ФогшаПзакоыпваетгя^СЯ
"
°
,
е
™
РеМ
Ш
в
И
Я
*
!
!
|
закрывается в два этапа: вначале поршнями 7 цилин­
дров 2 ускоренного запирания формы, а затем плунжером / ц и линдра
I
о
I
I
I
жидкость
которого
поступает
через
тарельчатый
клапан
„
Окончательно форма запирается плунжепом я
соединенным с подвижной плитой винтами 10
'
Недостатком двухчервячных литьевых машин является неозможность повышения инжекционного давления, а также слож*
138
■
>
ность изготовления двухчервячного механизма для пластикаций
й инжекции материала.
Непрерывную пластикацию материала можно также достигать
применением двухплунжерных литьевых машин с червячным
устройством для предварительной пластикации, размещенным под
углом к обогревательным цилиндрам (рис. 80). На станине 1
машины монтируются гидромеханический механизм запирания
формы, два инжекционных цилиндра 2, пластикационный ци­
линдр 3 с червяком 4, бункер 5 и гидросистемы. Дистанционный
пульт управления 6 установ­
лен отдельно.
Привод механизма формы
запирания состоит из элект­
родвигателя 7, гидронасоса
и цилиндра 8, который через
коленчато-рычажное устроиство поиволит
приводит в движение
плиту 9, перемещающуюся
по направляющим колоннам
10. На тягах 11 установлены
регулировочные гайки для
изменения хода плиты. Д ав­
ление запирания формы регулируется рукояткой 72.
Подвод инжекционных ци­
линдров 2 к литниковым
втулкам формы, перемещение
а)
плунжеров 13 в переднее
Рис. 81. Схема положений клапана
положение и отвод цилиндров после впрыска и выдержки под давлением осуществляется
соответственно гидроцилиндрами 14 и цилиндром 15 обратного
хода; при этом давление впрыска и обратного хода регулируется
клапанами 16 и 17.
Дозируется и загружается пластицированный материал в инжекционные цилиндры при помощи регулировочных колец 18
и концевых выключателей 19. Пластикационное устройство кре­
пится к станине машины на кронштейне 20 зажимом 21 и фикси­
руется в определенном положении пальцем 22. Пластицирующий
червяк приводится от электродвигателя 23 через четырехступен­
чатый редуктор 24. Червяк устанавливается в двух радиальных
шарикоподшипниках; осевая сила воспринимается упорным под­
шипником 25.
Цикл работы литьевой машины происходит следующим обра­
зом. Загружаемый в бункер 5 термопласт захватывается началь­
ными витками червяка 4, перемещается, нагревается, пластицируется и нагнетается через распределительный клапан 26 в один
или оба инжекционных цилиндра в зависимости от принятой техническои схемы процесса литья.
форму
или поочередно из каждого инжекционного цилиндра или из
боих цилиндров одновременно. Схема положений распредели­
тельного клапана 26 при последовательной работе инжекционных
н а Т Л * ? У К К " а рис- 811' “• п» °Дновременно(Г работе ~
ттпяЛ■ ^ омент окончательного смыкания формы и подачи
! Й И Р в а н н о г о материала а инжекиионные Н и 1 п Н Н
плав термопласта инжекционными плунжерами 13 (см пие 801
впрыскивается в форму. После Охлаждения форма размыкается
повтоДр Г с я В^ л Т т В
„кадия,ВН
И
В
ЦИКЛ Й Й 1 »™ и„ы
тельность охлаждения ко и тр о л н р '^ся Н
в Н
К
И
инжГкционных6 Реи7 лиР°вание температуры пластикационного и
нжекционных цилиндров осуществляется терморегуляторами.
I 'шл■ «к
"^
*
***
§ 3. ЛИТЬЕВЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ
РЕАКТОПЛАСТОВ
ПЕРЕРАБОТКИ
И При переработке реактопластов на литьевых машинах материал
из бункера поступает в обогревательный цилиндр в котором он
перемешивается, нагревается, переходит в вязкотекучее^Тстоя
тую Ж
П
П°"1аБЛеНИеМ впРЬ1С«ивается I нагреваемую сомкнугуйяиии и
6 литья подбирают в зависимости от конфириала
ЩИНЫ изДелия и от типа перерабатываемого матеШ р И литья Реактопластов в основном используют одношнековяком Т р п п С в„Ращающимся и аксиально перемещающимся черЖ Ш
Р В ЦИЛИНДре С Учетом тепла, выделяемого
внутреннего трения, устанавливают таким, который
чале пилинлпя ДИМУЮ степень Расплавления материала. В на­
чале цилиндра материал подогревают до температуры 323—353° К
в д о л Г и и З ° л ГпяСНН ? еНИЯ ВЯЗК0СТИ и облегчения его продвижения
вдоль цилиндра. На выходе из цилиндра материал должен быть
равномерно прогрет до температуры 353—363° К, т. е. до вязкое т ° т С° СТ0ЯНИЯ’ 3 П6ред постУплением в форму — до 358—
д е о ж м а т 1 с Г с РйоУ
пРа' -аданная П0 30нам пилиндра .д о л ж н а подД ож иваться с большой точностью. Это требование вызываете.
осой ен н & тИ , переработки термореактивных мате­
риалов, которые отличаются от термопластов тем, что ппи нагоестояние0 ВПгРле^ еН“ЫХ темпеРатУР переходят в нерастворимое гатояние. В случае превышения заданной температуры реактопласт
может затвердеть в цилиндре и в сопле, 1 тотдаР вп^ы сГ ш териал!
В форму будет невозможен. Если же температура в цилиндре ниже
заданной, реактопласт не перейдет в К
И
| В
и впрыск его в форму также будет невозможен.
Каждый тип термореактивного материала имеет оптимальную
бьтя „Р„а.ТУРУ пеРеРаб0™” » определенное допустимое время прУе
быва ния в цилиндре при повышенной температуре. Даже неболь­
шие отклонения температуры материала о ? заданноГвы зы ва^г
14П
значительные изменения допустимого времени термической ня
1дующему
1 1циклу
1 1заканчивалась
=
-
“
г
перед впрыском
непосредственно
Реактопласты можно перерабатывать на литкркму
с червячной пластикацией, предназначенных ^
ном —
с Г и а Т а ^
меной инжекционного цилиндра и червяка ТерМОПЛастов с запо, „
рис- 82 показана литьевая машина для переработки
с а л м к и Т Т И термопластов- На станине I машины закреплены
инжекции Хол мР°?яЬ1Х ПербМещается гидроцилиндром 3 механизм
_
Ход механизма инжекции регулируется гайкой ? мч
“
Г
В6ЛИЧИНу тяги- а ход поршня г и д ^ и ^ н д р а /р е г у -'
ни?мя
конечным выключателем, установленным сзади меха­
низма инжекции. Червяк 6 приводится во вращение от гилоомо
г ид р ом Г ™ кшпНН° Г° В К° рПуСе 4 механизма инжекции. Вал 7
пп„
р выполнен за одно целое с его ротором и с обеих сто­
лп 3 кРеплен в шариковых подшипниках. В роторе 8 гидромотоо
™ороныЛатМ
опповыеЩаЮТСЯ даСЯ1Ь 9 Е
1 С левой <п0 ’ ертежу)
Л овш
В
И
| поршней выполнены шаровой
« В Я
п„°„р" ° и “ мистрали масло в цилиндры поступает по
пангггя I К Я В ш В | Ш Ш перемещаются влево, упинаклонную шайбу щ и скользят вниз (по часовой
стпрлк^М К вйРЯШШ
™ Н 1
оппо ^ни насиьои
н Т м ^ ™ , . Г положении шайба 10 отталкивает поршни,
скольжения шашней ^ ^ н а к л о н н о й 8 ш айбе^отор ^'гвд^сшотора
п е Л а е т с я ^ Г 'ч е р в ’я Г ШЛ" Ц“ и | § Й Ч ® КруТЯЩИЙ моме“т
—
сращении
червяка
регулир
вра“*ения чеРвяка регулируется изменением расхода
поступающего
масла,
а
число
оборото
А
Я
Я
Я
масла’
а
Ш
Ш
оборотов
тахометром
12
через
червячную
перег'
Ш
т
ипггт
передачу 13. Силы, возникающие при работе червяка
воспринимаются
уппптл»
.....Т”
червяка,
воспринимаются упорным подшипником 14, установленным
Н Я И Н Я 1
при°воашенииГИ1^РОЦИЛИНДра ^ впрыска. Давление, создаваемое
м атериа^ ппгтл?
регУлирУется Дросселем 17. Количество
лл
* поступающего в переднюю часть цилиндра оегулиШ
Я
И
У5-/ Команда на сбР°с Давления подается конечкомМандЬГ Г аГ еМ
Положение червяка, в котором подается
регулиоуетгя
п
Р°С
давления’
регулируется
кулачком.
Скорость
регулируется дросселем.
име^т
инлипыИ!1Ы
Й
ци,линдр
20
имеет
три
зоны
обогрева.
Сопло
имеет индивидуальный подогрев.
На машине установлен поворачивающийся бункер 21, который
позволяет легко и быстро менять и выгружать материал. Бункер
укреплен на кронштейне 22 и поворачивается в сторону рукоят­
кой 23 вокруг оси 24. Фиксируется бункер в неподвижном рабо­
чем положении штифтом, расположенным в стенке цилиндра. При
повороте рукоятки 25 штифт освобождается, и бункер поворачи­
вается.
Механизм смыкания формы имеет гидромеханическую кон­
струкцию с качающимся гидроцилиндром, установленным внутри
станины. Высота формы регулируется перемещением задней плиты
Рис. 83. Инжекционная часть машины для литья реактопластов
механизма смыкания. Для изменения расстояния между плитами
установлен зубчатый механизм с ручным приводом, встроенный
в заднюю плиту машины.
Такая регулировка обеспечивает легкость настройки машины
на различные по высоте формы. Гидрооборудование располо­
жено сзади машины на маслобаке. Электроаппаратура нахо­
дится в отдельном шкафу. На машине имеются два реле вре­
мени — для выдержки материала под давлением и для отверж­
дения изделия в форме.
Машина может работать в наладочном, полуавтоматическом и
автоматическом режимах. Режимы устанавливаются переключа­
телем.
На рис. 83 показана инжекционная часть машины для литья
реактопластов. Инжекционный цилиндр 1 прикреплен к корпусу 2
механизма впрыска болтами. Корпус с бункером 3 установлен на
опорной плите 4, которая может поворачиваться вокруг оси 5
на угол до 22°, что значительно облегчает монтажные работы.
Плита поворачивается через винтовую передачу штурвалом 6.
ского обогрева с нагревательными*™66* неск0л,ьоК0 30н электричеТемпература „ и л и н С
элементами 12 на каждую зону.
ленными в корпусе цилинлоа и п ! / ™ 8 теРмопарами, установ-
зонами обогрева имеется кольцевая веточк? 7 | ибоРами' МежДУ
М
Й
Ш
Г
Ш
а
™
^Д и ен Т Г и ер Т
=
Рис. 84. Схема автоматической нагревательной станции
Червяк без сжатия имеет постоянный шаг, равный диаметру,
ошение длины червяка к диаметру составляет - 4 = 16. Число
■
Н
Щ
Удельное д а в а н и е литья составл"я^
машине предусмотреньГрегаиновня™ ^"™ г"ДРавлический. На
противодавления шнека силы чяп давле” ия» скорости впрыска,
изменение скорости пепемешения ппяНИЯ Ф°.РМЫ‘ ПРеДУСмотрено
НИИ и р а з м ы к а С ф о р Х
м
Г
и
н
а
автоматическом и автоматическом режима*
ПЛИ™
ПрИ В
Й
наладочном- | М »
Д л я нагревания инж екционного цилинлпя (пп ШШ к \ о
гичных литьевых машин и поддепж ания нрпя™
знало-
турного режима применена а в то ш т а ч к к а я волоГг°„Г»° И Й !
И
„итя мс
т
, ащ
®
* ! •Ш
ш ш *
чающих | себя два центробежных" / а с Г Г п ^ о д Г е л ь и Г ь ю
20 л/мин, электронагреватели 2 мощностью по 6 кВт, установлен­
ные в коллекторах, предохранительные клапаны 3, вентили 4, 5,
6 я7.
Температура воды контролируется термометрами 8 и регу­
лируется приборами 9. Из водопроводной магистрали насос 1
подает воду в нагреватель 2 через вентиль 10. Из нагревателя вода
с заданной температурой поступает через вентиль 7 к инжекционному цилиндру, откуда сливается через вентиль 5 и обратный
клапан 11. Теплоотдача воды, поступающей в цилиндр, регули­
руется путем изменения расхода воды вентилями 4 и 7; снижение
температуры воды и охлаждение инжекциоНного цилиндра —
вентилем 4 (воду из инжекционного цилиндра через вентиль 4
направляют на слив), а насосом подают в систему такое же ко­
личество холодной воды.
Температуру цилиндра регулируют изменением расхода горя­
чей воды на выходе из цилиндра.
На рис. 85 показан агрегат для литья под давлением вязких
самоотверждающихся смол с различными наполнителями, напри­
мер полиэфирных смол со стекловолокном. Агрегат представляет
собой пятипозиционный ротационный пресс 1 с механизмом инжекции 2 и индивидуальным гидравлическим приводом 3. Б ара­
бан 4 с готовой композицией вставляют в гнездо револьверной
головки 5, которую поворачивают вокруг оси 6 таким образом,
чтобы отверстие загрузочного барабана совпало со штоком
поршня 7 нагнетающего цилиндра 8. Положение револьверной
головки фиксируется стопором 9. Сопло 10 механизма впрыска
к литниковой втулке пресс-формы подводится цилиндром 11.
Механизм впрыска по направляющим салазкам в поперечном и
продольном направлениях перемещается соответственно шпин­
делями 12 и 13. Пресс имеет ротор 14, установленный на оси 15,
которая опирается на упорный подшипник 16. Ротор вращается
от электродвигателя через зубчатое колесо 17 и шестерню 18.
На планшайбе ротора установлены пять неподвижных плит 19,
к которым крепятся матрицы 20.
Пуансоны 21 пресс-формы монтируются на подвижных пли­
тах 22, перемещающихся по направляющим колоннам 23. Каждая
пресс-форма имеет автономный цилиндр 24, смонтированный на
верхних неподвижных плитах 25. Обогрев пресс-форм регули­
руется терморегуляторами 26. Ротор поворачивается при помощи
конечного выключателя 27, включающего двигатель, а фикси­
руется в определенной позиции стопорным устройством 28. Агре­
гатом управляют с дистанционного пульта 29.
Принцип работы пресса сводится к следующему. Материал за­
гружают в барабан 4, который подводят к плунжеру цилиндра 8.
Затем смесь под давлением поршня 7 через сопло 10 впрыскивается
в гнездо сомкнутой пресс-формы. Изделия отверждаются за время
одного оборота формы, затем пресс-формы размыкаются и изделия
извлекаются из них.
I
ив
Вертикальные литьевые машины в зависимости от располо­
жения механизма инжекции и механизма запирания формы под­
разделяются на машины, в которых: а) механизм запирания формы
и механизм впрыска установлены в вертикальном положении;
при этом разъем формы происходит в горизонтальной плоскости;
б) механизм впрыска установлен вертикально, а механизм запира­
ния формы расположен в горизонтальной плоскости; подобное
расположение узлов рекомендуется при работе с глубокими фор­
мами; в) механизм запирания формы и механизм впрыска распо­
ложены под углом - у рад один к другому и под углом
рад
к плоскости пола; подобное расположение узлов рекомендуется
использовать, когда выталкивание изделий из формы затруднено;
г) механизм запирания формы расположен вертикально, а инжек­
ционный механизм горизонтально; в этом случае удобно отливать
изделия (Уарматурой.
Вертикальные машины занимают небольшую производствен­
ную площадь, при этом облегчается доступ к плитам машины и
к форме, а также обеспечивается ведение процесса литья без пред­
варительной пластикации материала для машин поршневого
типа.
На рис. 86 показана литьевая машина с вертикальным распо­
ложением механизма запирания формы, предназначенная для
формования изделий из полипропилена, полиэтилена высокого
и низкого давления, полистирола, акриловых смол и непластицированного поливинилхлорида. Вертикальная машина состоит из
станины /, механизма впрыска, расположенного горизонтально,
механизма запирания формы, гидравлического оборудования и
электрооборудования, расположенного в отдельном передвижном
пульте 2.
Одним из преимуществ вертикального расположения узла за­
пирания формы помимо экономии производственной площади яв­
ляется большой диапазон хода подвижной плиты. Механизм за­
пирания формы состоит из неподвижной плиты 3 и подвижной
плиты 4 , перемещающейся по четырем направляющим колоннам 5.
В верхней части пресса установлен гидроцилиндр 6. Подвижная
плита крепится к штоку поршня 7 цилиндра.
Подвижная и неподвижная плиты имеют отверстия для на­
правляющих колонн и крепления полуформ, а плита 3 — также
центральное отверстие для подвода сопла 8 к линтиковой втулке
формы. Для машин данного типа характерна высокая скорость
раскрытия и запирания формы, что достигается наличием акку­
мулятора 9, установленного на гидроцилиндре. Давление запира­
ния формы регулируется редукторным клапаном 10, а контроли­
руется манометром. Работа механизма запирания формы управ­
ляется концевыми выключателями.
пя ЙШЙВЯ и инжекция материала, поступающего из бункеиг,# ’
водится червяком 12, на конце которого имеется обратВп рпра ' аН’ слУжащий одновременно инжекционным плунжером
Во время впры ску клапан закрывается, что исключает оШатйое
движение расплава по виткам червяка. Вращение червяк полу-
Рис. 86. Вертикальная литьевая машина
чает от гидромотора 13 через червячный редуктор 14 шестепня
вэтельного,КцилинппаНа/
^
аЛ^
червяка
об"гРре
I™ ™ ?
цилиндра 15. Корпус редуктора жестко соединен
с червяком-плунжером и движется вместе с ним по направляющим
с соГом Н С
„КаНИе переднег0 К0нца °^огРевательного цилиндра
соплом 8 производится двумя гидроцилиндрами 16 к о п п у с ы
которых крепятся к станине, а штоки их порш“е й о б о т р “
148
вательному цилиндру. Для достижения надежного уплотнения
места контакта сопла и литниковой втулки, а также для отрыва
литника в конце цикла обогревательный цилиндр выполнен ка­
чающимся.
Между цилиндром впрыска и соплом установлен клапан 17,
который автоматически открывается в момент впрыска и закры; вается во время пластикации, предотвращая утечку материала
>; через сопло. Гомогенный расплав в форму впрыскивается при
помощи червяка, получающего поступательное движение от поршня 18 цилиндра 19. Скорость впрыска регулируется дросселем 20,
а давление
редукционным клапаном 21 и контролируется
> манометром 22. Объем впрыска регулируется обратным ходом
червяка, величина которого определяется положением упора,
укрепленного на корпусе редуктора и останавливающего гидро­
мотор привода червяка нажатием на конечный выключатель. Об­
ратный ход при автоматическом режиме регулируется рукоят­
кой 23, при ручном — маховиком 24. Обогревательный цилиндр
и сопло нагреваются электронагревателями 25 и 26, температура
регулируется терморегуляторами. Горловина загрузочного бун­
керами загрузочная зона обогревательного цилиндра охлаждаются
водой. Гидравлическое оборудование машины состоит из масля­
ного резервуара 27, насоса 28, приводимого в движение электро­
двигателем 29, и клапанно-распределительного устройства 30.
Электродвигатель включается пускателем 31. Безопасность ра­
боты обеспечивается двумя ограждениями, закрывающими доступ
к форме, и системой блокировки, которая отключает машины,
если поднимается хотя бы одно ограждение.
Для изготовления двухцветных изделий с арматурой и деталей
из двух различных видов термопластов применяют вертикальные
двухцилиндровые червячные литьевые машины (комбинирован­
ные). Конструкция машин подобного типа позволяет осуществлять
семь различных вариантов установки механизма смыкания формы:
пять из них с одним инжекционным цилиндром и два с двумя инжекционными цилиндрами.
На станине 1 машины (рис. 87) монтируются два механизма
впрыска, механизм запирания формы, гидропривод и аппаратура
управления и контроля, при этом механизм запирания формы и
один инжекционный цилиндр расположены горизонтально, а вто­
рой установлен вертикально. Для удобства перестановки меха­
низмов впрыска и запирания формы имеются две полые вращаю­
щиеся крестовины 2, закрепленные на передней неподвижной
плите. Через крестовины проходят направляющие колонны 3
механизма запирания формы и колонны 4 механизма впрыска,
которые крепятся винтами 5.
Положение механизма впрыска и механизма замыкания формы
с максимальным углом поворота на 180° изменяется червяком 6
и червячной шестерней 7, при этом крестовины в определенном
положении фиксируются гайками 8. Механизм смыкания формы
состоит из передней 9 и задней 10 неподвижных плит и подвижной
плиты 11, перемещающейся по направляющим колоннам при
помощи коленчато-рычажного мультипликатора 12 и цилиндра 13
который крепится на рычагах 14. Рабочая жидкость к цилиндру
подается по гибким трубопроводам 15. По высоте форма устанав­
ливается механизмом регулировки 16. Ход подвижной плиты
кальная двухцилиндровая литьевая машина
ограничивается конечным выключателем, который срабатывает при
нажатии кулачка 17. Положение конечного выключателя регули­
руется маховиком 18. В целях техники безопасности плита за­
крыта неподвижной 19 и подвижной решетками 20. При открытой
подвижной решетке срабатывает конечный выключатель 21 и
процесс литья прекращается. Д ля предохранения формы от по­
вреждения на лотке 22 устанавливаются щиток и конечный выклю­
чатель, который не подаст сигнал на начало следующего цикла
150
пэка не выпадет изделие из формы. Для смазки всех подвижных
частей механизма запирания формы установлены пресс-масленки.
Материал, поступающий из бункеров 23, пластицируется червя­
ками 24у получающими вращение от электродвигателя 25 через
червяк 26 и червячное колесо 27. Во время пластикации инжекционные цилиндры 28 под давлением расплава движутся вперед.
В момент окончания пластикации сопла с обратным клапаном 29
находятся на расстоянии 5 мм от литниковой втулки формы. Дви­
жение инжекционных цилиндров вперед ограничивается толка­
телями 30л нажимающими на конечные выключатели, которые
дают сигнал на окончание вращения червяков. Расплав впрыски­
вается в форму червяками, получающими поступательное движе­
ние от поршней 31 цилиндров 32 через кольцевую разрезную муфту,
при этом червяки, двигаясь вперед, подводят сопла инжекцион­
ных цилиндров до соприкосновения с формой. По окончании
впрыска червяки и цилиндры отводятся в первоначальное поло­
жение. Червяки и инжекционные цилиндры соединяются между
собой специальным фрикционным механизмом 33. Гидропривод
состоит из электродвигателя 34 , насоса 35, масляного бака с филь­
тром и блока золотников с электромагнитным управлением 36 ,
установленных на крышке бака. Давление и скорость литья регу­
лируются редукционными клапанами 37 и дросселями 35, а ско­
рость запирания формы — дросселем 39. Давление литья контро­
лируется манометрами 40. Инжекционные цилиндры нагреваются
в трех зонах электронагревательными элементами. Температура
цилиндров регулируется электронными терморегуляторами 41.
Кнопки ручного управления 42 , переключателя и приборы управ­
ления размещены на пульте 43. На электродвигателях приводов
червяков и насоса установлены переключатели 44.
§ 5. МНОГОПОЗИЦИОННЫЕ ЛИТЬЕВЫЕ МАШИНЫ
Многопозиционные литьевые машины производительней одно­
позиционных вследствие наличия рациональных нагревательной
и охлаждающий систем и нескольких позиций впрыска и запира­
ния форм. Однако необходимо учитывать, что производительность
и экономичность машин значительно возрастают только при круп­
носерийном и массовом формовании изделий.
Многопозиционные машины классифицируются на револьвер­
ные, револьверно-роторные и роторные. Револьверные имеют одну
позицию впрыска и несколько позиций запирания форм, распо­
ложенных на подвижном столе (барабане). Револьверно-роторные
имеют неравное количество позиций впрыска и запирания форм.
Роторные имеют одинаковое количество позиций впрыска и запира­
ния форм.
Многопозиционные машины в зависимости от плоскости вра­
щения ротационного стола с формами подразделяются на машины
с горизонтальной и вертикальной осями вращения.
„ „ 1 ° РИ30НТаЛЬная Револьверная машина для литья пол давле­
нии 1 принципиальная схема показаны на рис. 88 а и б На ста
п и р ^ и Г Г о Г . СГ > Т" Р0ВаНЫ механим п р ы с к а й м е х а н о м ^ :
вательнкгй?тмтт ^ х анизм впрыска представляет собой обогреательныи цилиндр 2 с червяком 3. Вращение червяка осушестк
« Р 63 Редуктор 4, а поступательное движение - поршнем
ОСуЩеотв5
13 № 21 22
Горизонтальная ротационная машина для литья под
давлением (а) и схема ее работы (б)
гидроцилиндра 6. На оси 7 смонтирована шестипозиционная по­
воротная револьверная головка 8. Поворот головки производится
храповым механизмом 9. Левые полуформы 10 крепятся к што­
кам //гидроцилиндров 12 (двустороннего действия), а правые 13 —
к диску 14.
IIЩ ш Ш ш
Цилиндры 12 предназначены для запирания и раскрывания
формы. Окончательно форма запирается поршнем 15 цилиндра 16
м а Ж а РкаВ0/ / 0СТ° " Т “ ДВуХ яасжов 17 с электродвигателями и
Материал, поступающий из бункера 19, захватывается червяком, расплавляется при помощи электронагревателей 20 пластицируется и транспортируется в конусную часть инжекционного
цилиндра. Одновременно механизм запирания формы с помощью
цилиндра 16 перемещается к механизму впрыска. При этом откры­
вается клапан сопла обогревательного цилиндра. Затем проис­
ходит инжекция расплава в форму и выдержка материала под дав­
лением, после чего механизм запирания форм отходит в первона­
чальное положение под действием возвратных пружин. Далее
револьверная головка поворачивается в следующую позицию и
удаляется литник иглой 21, которая приводится в движение гидро­
цилиндром 22. В следующих позициях раскрываются формы при
помощи цилиндров 12, свинчиваются изделия (при получении
резьбовых деталей) и сбрасываются по течке 23 в тару Формы
охлаждаются водой.
у
р
Револьверно-роторные и роторные машины отличаются от опи­
санной непрерывностью перемещения стола, причем у первых вы­
держка под давлением производится только в позициях впрыска
а у вторых в любой позиции.
’
§ 6. ЛИТЬЕВЫ Е МАШИНЫ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
п м В10(?'е т??^оДЫПус^ ?лись литьевые машины модели ЛМ (ЛМ-50,
г г п 1к т гт
В 60' е годы машины модели ТП
© Ш з ТП' 32’ ТП-63, ТП-125, ТП-250, ТП-500, ТП-1000).
.пиыГ,
Г' На^ ? И вьшУскаться улучшенные конструктивно ма­
шины модели ТП с индексом «М», «у» и «А». С 1966 г. начали выПУ^ 7 Ма^ п Г ° ДеЛИ Д (Д3322* Д 3325* Д5328, Д3231, Д3234,
в табл 14
’ техниче.ская характеристика этих машин дана
Литьевые машины модели Д — горизонтального типа с разъеаЯ
° ^ ЛИТЬеВЫХ форМ в вертикальной плоскости, инжекционная
м .™ .
ИНЫ ~ червячного типа одноцилиндровой конструкции.
з а ? ирания формы двух типов: гидромеханической и
и я й » «ЧеСК0И -онструкции. Вся электроаппаратура смонтирована в отдельном электрошкафу.
рис- 89 показана литьевая машина Д3231. На станине 1
к о ^ т п ^ п ^ НТИр0ВаНЫ механизм инжекции 2 одноцилиндровой
конструкции с поворачивающимся бункером 3 и гидромеханиче-
Техническая характеристика отечественных литьевых машин
Значения параметров д ля моделей
Параметры
Д3322
ДЗЗ 5
Д3328
Д3231
Д3234
Д3237
Д3240
32
63
125
250
500
1000
320
560
1000
1800
3200
6300
140
200
КО
2^0
160
320
160
400
180
500
180
630
400
500
630
800
1000
1250
90
110
140
180
220
280
250
320
400
320
500
400
630
500
800
630
2,5
3,6
5
7
10
14
1
1,2
1,6
2
2,5
3,2
2000
3200
5000
%
Максимальный
объем
впрыскиваемого материала
за один цикл в см3
. .
16
Сила закрытия формы
в кН
. Ж . .........................
180
Удельное давление на ма­
териал при максимальном
объеме отливки в МН/м 2
120
Ход подвижной плиты в мм
160
Максимальное
расстоя­
ние между подвижной и не­
подвижной плитами в мм
320
Регулировка расстояния
между подвижной и непод­
вижной плитами в мм
Расстояние между колон­
нами в мм:
по горизонтали . . . .
200
по вертикали
. . . .
Время одного закрытия и
раскрытия формы в с
1,8
Время впрыскивания ма­
териала в форму в с . .
0,8
Масса машины (без гидрои
электрооборудования)
в кг . .
1 1400
• * # ш
8000 12 000
22 000
скии механизм запирания формы 4. Гидрооборудование машины
и масляный бак установлены в станине.
Инжекционный цилиндр 1 (рис. 90) крепится к корпусу 2 меха­
низма впрыска с помощью цапфы 3, которая фиксируется в рабо­
чем положении призмой и зажимается сухарями 4. Червяк 5
получает вращение от гидродвигателя 6 через червячную пере­
дачу / и вал 8, соединенный с червяком муфтой 9. Аксиальные
нагрузки при работе червяка воспринимаются упорным подшип­
ником 10, установленным в поршне / / гидроцилиндра /2; послед­
ний крепится к корпусу 2 механизма впрыска шпильками 13. Все
три зоны цилиндра обогреваются электронагревателями 14 (общей
мощностью 6 кВт), температура измеряется и контролируется
датчиками 15 термопар и терморегуляторами.
еханизм запирания формы гидромеханической конструкции
(рис. У1) состоит из цилиндра 1, который через систему рычагов 2
перемещает подвижную плиту 3. Неподвижные плиты 4 \\ 5 свя­
заны четырьмя колоннами 6. Цилиндр шарнирно закреплен на
154
^а
каретке 7, которая вместе с системой рычагов может перемещаться
по направляющим колоннам 6 при регулировании расстояния
между плитами. Каретка перемещается от накидной рукоятки
через винтовую передачу 8.
На рис. 92 показан механизм запирания гидравлической кон­
струкции машины модели Д3234.
Неподвижные плиты 1 и 2 соединены четырьмя колоннами 3
и закреплены гайками 4. Плита 1 выполнена за одно целое с гидро­
цилиндром, в котором перемещается полый плунжер 5. К плун­
жеру прикреплена промежуточная плита 6 с защелкой 7. При
Рис. 89. Литьевая машина Д3231
смыкании формы два цилиндра 8 через штоки 11 ускоренно пере­
мещают вправо подвижную плиту 9 с выводом штока 10 из плун­
жера 5. Одновременно защелка 7 с помощью цилиндра 12 закры­
вает отверстие между штоком 10 и плунжером 5. Сила запирания
от плунжера 5 через защелку 7 и шток 10 передается плите 9
с подвижной полуформой. При регулировании зазора между пли­
тами 2 и 9 за счет изменения объема поршневой полости цилиндра
запирания (плиты) 1 происходит перемещение плунжера 5, плиты 6
с защелкой 7 и цилиндрами 8. Необходимая сила запирания созда­
ется мультипликатором, установленным в гидросистеме.
На рис. 93 показаны основные узлы и гидравлическая схема
машины модели Д3328. На сварной станине и внутри нее смонти­
рованы механизмы инжекции и запирания, гидроаппаратура,
гидрокоммуникации, электропульт управления и регулирующая
аппаратура.
Инжекционный узел закреплен на станине неподвижно. На пе­
редней плите расположен инжекционный цилиндр /, внутри кото­
рого находится червяк. Вращение червяку передается от гидромотора^2 через червячный редуктор 3. Осевые нагрузки, возни-
Рис. 90. Инжекционный цилиндр литьевой машины Д3231
Г Х р а ^ о л Ро ^ я Г Г К
По ^ Г е ПП и л и ™ а Г ”" ™ " 0ДШИПкрышку цилиндра проходит стео * ™ . я ДРЭ 5 Ж
Через
На стержне и Х т с / г а й к и , с п р о ш ью Ш в * с П°Р™ “ *переднее (для сброса давления) и заднее <лп«ЫХ Р егулиРуется
положения червяка при его перемещении. ЙнжеагаиотныйЦ,ИК)
№
=
отаерстие
Г Йкавдой Я Ш - " а в ™ * теРМОрегулят° Р ° * напряжете" то?а
линдр снабжается иес к ол ь к имиРТерьяк!ми ^ вже*^ионный «инечннками и соплами, предназначенными для переработки" оаз'
личных термопластичных материалов
переработки раз-
:; РИС' 1
Гидромеханический механизм^смыкания формы литьевой машины
Бункер 7 прикреплен на кронштейне к плите и соединен с ииСопло от формы для отрыва литника отвоме^низм
чяпи1
пяП0ДПрУЖИНеНН0Й
ПЛИТОЙ
8Гидромеханический
механизм запирания состоит из качающегося цилиндра 9 и си­
товым Я Я
Расстояние между плитами регулируется винпрг^ы
Р
°М
При РРШении гайки. Положение плиты 8
ВМ1 2 .» 1 ‘, "Р ад д ах 10 мм упорными гайками и контргайм тения
2“ И Г » ° ™ М Р Р предназначен для перемещения плиты 8 на наладочном режиме.
, ЛР7 ™ начинается с нажатия кнопки управления. Включаются
м
»
И
РевеРсивный золотник 15 перемещается
М^ ° Я давле«ием* нагнетаемое насосом 16, по трубот
^ через блокировочный золотник 19 поступает
Ш Й В Ш полость Цилиндра 9, при этом поршень 20 переме5 * РыДаги 10 выпрямляются, и подвижная плита 21
смыкает форму. Одновременно масло из рабочей полости цилин­
дра у сливается в бак.
к л Л Л ° НЦеД ?2а п°Движной плиты 21 срабатывает конечный выз о ™ ? оя
включаются электромагниты ЗЭ и 4Э, при этом
золотники 23 и 24 передвинутся соответственно вправо и влево.
Общий поток масла от двух насосов 16 (100 л/мин) и 25 (8 л/мин),
приводимых электродвигателем 26, проходит по магистрали, вклю­
чая обратный клапан 27, золотники, трубопроводы 17, 28, 29,
и заполняет рабочую полость цилиндра 5, вследствие чего пор­
шень 4, перемещаясь влево, впрыскивает материал в форму.
Рис. 92. Гидравлический меха­
низм смыкания формы литьевой
машины Д3234
В конце хода червяка срабатывает конечный выключатель 2/0
электромагниты 1Э, 2Э, 4Э отключаются, и включается реле вре­
мени выдержки материала под давлением.
По мере увеличения давления в системе инжекции срабаты­
вает золотник 30, и масло от насоса 16 сливается в бак. Дожатие
и выдержка под давлением происходят за счет давления масла,
создаваемого насосом 25, при этом давление в системе цилиндра
контролируется напорным золотником 31. Затем отключаются
реле времени выдержки под давлением и электромагнит ЗЭвключаются реле времени выдержки под охлаждением и электро­
магниты 5Э и 1Э, а золотники 30 и 23 перемещаются в противо­
положных направлениях, при этом прекращается слив из насоса 16
и масло по трубопроводу 17 поступает в гидромотор. Скорость
вращения червяка регулируется дросселем 32. Масло из цилиндра 5
проходит на слив через трубопровод 28. В конце хода червяка
срабатываёт, конечный выключатель ЗК.В, который отключает
электромагниты 53> и 1Э, и насос 16 работает на слив через кла­
пан 33 и золо'йшк 30.
-Щ
После охлаждения изделий в форме реле времени выдержки
под охлаждением отключается, включаются электромагниты 1Э
и 5Э, и масло поступает в цилиндр 9 по трубопроводам 17 и 22,
поршень 20 перемещается вверх, и форма раскрывается. При дви­
жении подвижной плиты 21 влево вместе с ней движется под дей­
ствием пружин передняя плита 8 и поршень 34 цилиндра 14.
Плита 8 перемещается, пока поршень 34 перекроет отверстия а
и б. Цилиндр 14 управляется золотником 35. В конце хода под­
вижной плиты нажимается конечный выключатель 4К В , отклю­
чаются электромагниты 1Э> 6Э и включается реле времени, паузы
между циклами.
.
^
§ 7. Р А С Ч Е Т
ЛИТЬЕВЫ Х
МАШИН|
Основной частью литьевой машины является инжекционный
узел, который можно классифицировать по следующим призна­
кам. в зависимости от количества инжекционных цилиндров —
одноцилиндровые, двухцилиндровые и трехцилиндровые; в зависи­
мости от нагнетающего устройства — поршневые и червячные,
причем последние бывают одночервячные и двухчервячные; в за­
висимости от соотношения процессов пластикации и инжекции
между собой — совмещенные и раздельные, причем послед­
ние могут быть с осевым перемещением червяка и без переме­
щения.
г
Наибольшее распространение получили одноцилиндровые чер­
вячные инжекционные узлы с раздельной пластикацией и инжекЦией материала. Инжекционный цилиндр можно разбить на три
зоны: загрузки, пластикации и дозирования.
Конструкция и размеры червяка зависят от технологических
режимов пластикации и физико-механических свойств полимера.
В зависимости от этого червяки можно разделить на четыре группы.
Для переработки: 1) аморфных и кристаллических материалов
(полистирол, полиэтилен и др.); 2) материалов с резко выражен­
ной кристаллической структурой (полиамиды и др.); 3) непластифицированного поливинилхлорида, полиформальдегида и др.;
4) термореактивных материалов.
Червяки первой и второй группы имеют зоны загрузки, пласти­
кации (сжатия) и дозирования; третьей группы — зоны загрузки
и пластикации; четвертой группы — только зону пластикации.
Червяки в зависимости от принадлежности к одной из групп имеют
следующие размеры.
Д ля
первой группы | | | = 1 1 - 5 - 1 5 ; | = 0 , 4 1 ; / 2 = 0 , 3 5 / , ;
0 , 2 5 / , ; степень сжатия 2 , 5 — 3 ( I и /) — длина и диаметр
160
Ш
червяка, 1Х, / 2 и /3 — длина загрузки, зоны пластикации и зоны
дозирования). Червяки этой группы имеют наконечники с обрат­
ным кольцевым клапаном (рис. 94, а), а инжекционные цилин­
дры — сопла открытого типа (рис. 94, б) или самозапирающиеся
со скользящим штоком (рис. 94, в).
Д ля второй группы
— 13-ь18; 1Х = 0,55Ц / 2 = 0,1 ||Й
/3 = 0,3Я степень сжатия 2—2,5; наконечник такой же, как
и для первой группы; сопло самозапирающееся с игольчатым
клапаном (рис. 94, г).
е)
Рис. 94. Наконечник червяков и сопла инжекционных цилиндров:
а — с обратным^клапаном; б — сопло открытого типа; в — сопло самозапирающееся
со скользящим штоком; г — сопло самозапирающееся с игольчатым клапаном; д — н а­
конечник конический; е — сопло открытого типа с профилем наконечника; ж— наконечник^конический; з — сопло открытого типа
I Для третьей группы -4- = 15-*-18; / х = 0,4/,; / 2 = 0,6Л;
степень сжатия 1,5—2; наконечник конический (рис. 94, д) с углом
20—30°; сопло открытого типа (рис. 94, е), внутренний профиль
которого соответствует конфигурации наконечника.
Для четвертой группы
= 12-*-16; степень сжатия 0,8— 1;
наконечник конический (рис. 94, ж) с углом 40—60° и ножевыми
лопастями, предназначенными для очистки внутренней полости
сопла; сопло открытого типа (рис. 94, з), выполненное за одно
целое со съемной передней частью инжекционного цилиндра.
В машинах одноцилиндровой конструкции червяк не только
пластицирует материал,- но и выполняет функцию поршня, по­
дающего материал в форму. При расчете литьевых машин необхо­
димо учитывать, что за один ход червяка должна выдавливаться
определенная порция материала и что должна быть обеспечена
расчетная пластикационная производительность.
Приближенно инжекционный узел можно рассчитывать в сле­
дующей последовательности [181. По заданному номинальному
объему отливки У0 с учетом сжатия и утечек материала по чер­
вяку определяют расчетный объем отливки машины и диаметр
червяка.
I I 3. Г. Гиберов
1®1
Расчетный
объем отливки
Ур = У0к,
(156)
где к = .1,25-*-1,3
I Р °
вI
ПО.
ш|Л
Я
----- г - с’
—
у __ яД2 ш
р
Из уравнений
находим
я Ш
Р
Р
(157)
* ДИЗМетру чеРвяка
с
Далее по заданному давлению Р литья давлению I пай ,т «
жидкости и диаметру Б определяют лияЙ р! 1
1 Рабочей
линдраопределяют диаметр поршня гидроцигидроди<* = 1 / ~ 0 2.
” Э
™
где V, -
= “ =
объем отливки в м»;
пл
=
- =
(158)
“
-5 .
Ш
^оР
Iп л
(159)
1В
плотность материала в кг/м";
^охл ~Ь *см ~ Ь ^раз!
=
ливдраГ * ,еРе3 кольцевые заз°Р“У“ еад у г р е б н е П е ^ в Т к а Т ц и 8
V, = { [ ( ^
ц\
2
Ю со$^
_
5 |
Щ р § Р -----ш г ' 1Г 5Ш ФС05 ф
я2б2Ра 2 гоДр )| . 1Р_
/
V 1/ )
ЮцеЬ
)||| I 1 I Ш ,
(160)
к а н м 7 чеКр0вРя“ Г в ВРмЩеГ Я Ш
Ка В о6/с; 1 1 Я И
винтового
чеовяка в м л
’ ~ И В
винтового канала вдоль оси
червяка в м, В - наружный диаметр червяка в м; <р - угол
подъема винтовой линии в град; I — длина червяка
м; р
развиваемое червяком давление в Н/м2; 1 _ вязкость расплава
в Н-с/м ; 6 — радиальныи зазор между гребнем червяка и цилиндра в ^м;ле„ ширина
гребня
червяка
м; Др
V
—
—в лм
перепад давления
„Д° ^ . П0“ е_Гребня одного витка в Н/м2; I — длительность
работы червяка в течение одного цикла в с; I
длительность
цикла в с;
I
4_
/
^впр ~Г *выд
Ох л
IСМ
Iрад
ремя^ впрыска и выдержки материала в форме
%
—
™
*
- - 1
величина суммарных потерь материала
на бракованные изделия и литники.
Объемная производительность ЦI —
и —
массовая Дпластикацион1«/Аи^ 1 п п а ц п и п "
ная производительность т1 многопозиционных машин определяется по следующим формулам:
ВЬЩ
Уо
к
I
м3/с; тI
где /ц — расчетное время цикла
Для револьверной машины
Iц. р
У0р
Iвпр
IПЛ. р
(161)
Iпл
пл
время пластикации в с.
+ ^п + ^пов»
Iпов
КДля револьверно-роторной машины
I
к
ц
Iд. р-р
I
п л . р -р
п
I ^ВЫд
выд
Для роторной машины
рот
пл. рот
ц. р-р»
+ *п;
Iвпр
ала в форму; /выд — время выдержки
изделия под давлением: /П
О
в
__— время поворота барабана (стола)
на одну позицию; 1п
пауза между операциями; п
число позиций; к — количество механизмов впрыска: с
количество
механизмов впрыска, находящихся в контакте с формой.
Мощность привода» необходимую для вращения червяка,
определяют по формуле, м
м —
аналогичной
для червячных машин
непрерывного выдавливания,
пй
N
(162)
~Т +- 6 ( д < р
см “Ь ^раз
^охл
или по эмпирическои формуле
N = 0,736сОт ,
2 ,5 .
(163)
Ш
Щ
8 Й Ш
проТиб дол' ЧеРбВЯК "Р—
‘ -Т к Г
зазора между ёл к ам и чеовякя и
Меньше Фактического
„о;
ГД6
"
|
4
р -
Р ~ аксиальиая
впрыска- Р _
в
л^ср I? ф
вращении черняка; р м .
п
р*
+
(164,
р„
сила,
создаваемаи
аксиальная сила, возникающая пои
давление масла в цилиндре внрыека
Диаметр поршня гидроцилиндра; /?
вРГ н Г за Ргар " Ук „ 7
м Ка '
и
=
+ №
Щ;
д) ^
напряжения
О -}- Рп
изгиба
=
(105)
червяка;
шах .
'
паГом д Г е и Г ™ ц Г н ^ е
“ Г
™ рни а^л ачервяка
Т е р ^ ав Гп н/мГ | " «Г/
м > °сж
+ а __
Ш Ш
У (°И + ^еж) + ЗТкр ,
°
гг
=
Д-амётр червяка
д е л ^ т ( ^ ^ о Нэ н е ^ т и ч е с к ^ Ит е о р ^ аСпрочности!1И
тле
цилиндром
Г
Ш
„момент
о "инерции
“ » ~опасного
р ^ Гсече„
напряжение сжатия; Р — площадь опас-
-у
ного сердечника черняка н
1 Ш
Ш
Ш
в опасном сечении
Угол закручивания
В=
ткр = Щ
_ напряжение
,ИСЛ0 " Р ™ д а ; ’ч - к. П. д. привода;
момент
сопротивления
кручению
червяка
ВЙ 1 С . оо
^кр/р
’5 I 3 »
(166)
где АГК ч — крутящий момент на валу червяка в Нм- Р — мп
Дуль упругости материала червяка на кручение- ^ - 0Р1 #
полярный момент инерции опасного сечения в м* Р
’
“
о а ю т пп проектировании литьевой машины гидромотор подбирают по необходимому моменту [18]
М
км
— ^кч
1ц
9
(1 6 7 )
где М
расчетный крутящий момент гидромотора в Нм- 1
>е оотношение;
т н о п т р н и р - «1п —^
передаточное
_ псж
(
п е р е^д а ч и А1М» 1
— к. п. д. передачи.
В литьевых машинах наибольшее распространениеполучили
ромеханические и гиппяйлиш^™^
ш
ш
__ Йй
7 полУЧИлн
н
тывают ^ н о в н Г е “ элементГХрХ ж н о Й 3с и с П ы ” х а д Т тшетр
поршня цилиндра и максимальные силы, возникающие^ иловой
цепи замыкающего устройства.
силовои
При расчете привода гидравлического механизма запирания
формы определяют ход подвижной плиты и диаметры цилиндров
Диаметр плунжера рабочей полости главного за™ Рающег0
цилиндра
4Р
В
(168)
пр
где Р
сила смыкания формы в Н- п
давление
жидкости в Н/м2.
,и
Диаметр ускоренного подвода подвижной плиты
Б уск
1V/ - П
^У-б ’
рабочей
(169)
где
скорость быстрого смыкания формы; К, — произвоЩ Ш Ш
» **%-; § - скорость замедленного перемещения подвижной плиты.
Vн
я 0 2р
4
Диаметр плунжера штоковой полости главного гидроцилиндра
ВШ
В
4Ун
пап
(170)
где с°
скорость отвода подвижной плиты в м/с.
Сила Р, необходимая для запирания формы, определяется
площадью литья и распределением давлений в форме:
Р
ркЗ,
(171)
или по упрощенной формуле [161
Р - РгК^Зх
где р
(172)
форме
инжек-
/•=/?
ционное давление в цилиндре в Н/м2; к
/м л -
коэффи
г=О
п ок У у12ываюш'ии перепад давлений по длине формы; кг =
: 0,8 — отношение давления в форме к давлению в ци-
коэффициент, учитывающий вязкость мафор
радиус детали в м; Ц — площадь литья в м8*
площадь отливаемого изделия в м2; г — текущий радиус в м*
Размеры плит'зависят от расстояния между колоннами и их
диаметра. Диаметр колонн рассчитывают по заданной силе запи­
рания формы.
Глава VII. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНОГО
ВЫДАВЛИВАНИЯ (ЭКСТРУДЕРЫ)
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Под непрерывным выдавливанием
термопластов
(экструзией)
ИВ.Г
Г
понимают процесс придания расплавленному материалу определовкуИ
рМЫ ПрИ пР°Давливании его через оформляющую го[
ГТП А Т Т Л Л Л
П П
^
. — _______
Ь
^
/
Полимерный материал, поступающий из бункера 1 (рис. 95)
в виде гранул или порошка, захватывается червяком 6, переме­
шивается, продвигается в цилиндре 2 и выдавливается последо­
вательно через сетку 3, решетку 4 и профилирующее отверстие
оформляющей головки 5. Нагрев и расплавление ц л а т о п и о п о п п л
исходит от нагревателей 7 и под действием
тепла,
,
.
— , возникающего
при трении
процессе работы червяка, который приводится от
электродвигателя 8 через вариатор или редуктор 9 и переНепрерывным выдавливанием изготовляют трубы
шланги,
ш: *
пленку, ленту
рофил
следующим раздуванием их сжатым воздухом, а также гранулы.
Ьыдавливанием можно покрывать (кэшировать), в частности по­
лиэтиленом, бумажные и тканевые ленты и металлические изде­
лия. Процесс выдавливания используется также для пластика­
ции термопластов, реактопластов и эластомеро я н удаления
»
из
них влаги и летучих веществ.
Сырьем для изготовления изделий методом непрерывного вы­
давливания служат поливинилхлорид с его сополимерами, поли­
акрилаты, полиамиды, поликарбонаты, полиформальдегид и др.
Червячные прессы классифицируются по их производитель­
ности, конструкции и в зависимости от назначения.
Размер червячного пресса определяется внутренним диаметром
цилиндра. Производительность машин с диаметром червяка 9—
мм соответственно составляет 1,5—3000 кг/ч
Червячные прессы различают:
а) в зависимости от количества червяков
одночервячные
и многочервячные;
т т т г
тт
•
_____ Н _____
ННИИШ ЁННмЯЕ
-
I
,
б)
в зависимости от геометрической формы червяка — обыч­
ные и специальных типов к прессам обычного типа относятся ма­
шины с цилиндрическим червяком, с убывающим объемом винто­
вого канала червяка; к прессам специального типа относятся
машины с коническим или параболическим червяком, с полым
червяком и внутренней нарезкой, с телескопическим червяком
и несколькими загрузочными отверстиями, с наборным червяком
из дисковых кулачков, а также прессы с червяками специальной
формы для создания смешивающего и гомогенизирующего эффекта;
Рис. 95. Схема работы машины непрерывного выдавливания
в) в зависимости от направления вращения червяков прессы
с двумя червяками — с одинаковыми направлениями вращения
и с взаимно противоположным направлением вращения червя­
ков;
г) в зависимости от отношения длины червяка к его диаметру —
с коротким червяком Ь < 101) и длинным червяком Ь > 101);
д) в зависимости от частоты вращения червяков — тихоход­
ные (п <" 150 об/мин) и быстроходные (п >> 150 об/мин);
е) в зависимости от способа обогрева цилиндра — прессы
с электрическим, паровым и обогревом жидкими теплоносите­
лями;
ж) в зависимости от способа охлаждения — с водяным или
воздушным охлаждением;
,
з) в зависимости от конструкций станины— рамной (свар­
ной), литой конструкций и червячные прессы с вынесенным ци­
линдром;
и) в зависимости от привода — с механическим регулирова­
нием скорости червяка, электрическим регулированием скорости
червяка посредством сдвига щеток в специальных коллекторных
двигателях; с регулированием скорости по системе Леонарда
(генератор—двигатель), с гидравлическим регулированием ско­
рости червяка (насос—гидромотор) путем изменения объема масла,
нагнетаемого насосом.
Одночервячный пресс (рис. 96) состоит из станины 1, привод­
ного устройствам корпуса с червяком, оформляющей головки и
аппаратуры.
Приводное устройство имеет электродвигатель, от которого
через шкив 2 клиноременной передачи, приводной вал 3, пару
шестерен 4, цилиндрическую зубчатую передачу 5 и вал 6 приво-
Рис. 96. Одночервячный пресс
дится во вращение червяк I. Осевые усилия, возникающие при
работе червяка, воспринимаются упорным шарикоподшипником А
Число оборотов червяка^ определяется тахогенератором 9.
Червяк, установленный в цилиндрическом корпусе 10, обогпевается с помощью индукционных нагревателей 11. Воздух для
охлаждения цилиндра подается вентилятором 12 через клапаны 13
с независимым регулированием —
Ц1я каждой зоны.
Процесс непрерывного выдавливания во многом зависит от температуры в различных
цилиндра и
и червяка,
чепкякя
в связи
——----- -- зонах цилиндра
щ
с этим предусмотрен тепловой автоматический контроль и регу­
лирование температуры по зонам. Температура регулируется
термолегул яторами, получающими импульсы от термопары 14.
Рабочий процесс переработки термопластичного материала
заключается в следующем.
г Из бункера 15 через вибрирующий подающий желоб 16 мате­
риал поступает в. загрузочную воронку 17, а оттуда в приемную
часть корпуса 10, где захватывается червяком 7, который транс­
портирует массу вперед. При прохождении вдоль корпуса мате­
риал нагревается, расплавляется и при определенном давлении
проталкивается через оформляющую головку 18, из которой вы­
ходит изделие требуемого профиля.
Вращающийся червяк проталкивая массу вперед, одновре­
менно стремится повернуть ее, вызывая опасность пробуксовки
массы
относительно
внутренних
стенок
цилиндра.
Возникающий
I
при этом крутящии момент тем меньше, чем меньше величина
Зоны цилиндра
Рис. 97. Схема рабочих зон цилиндра
коэффициента трения материала о поверхность червяка. Для
уменьшения величины коэффициента трения червяк охлаждают
водой, подаваемой через патрубок 19 по трубе 20 во внутреннюю
полость червяка. Отводится вода через патрубок 21. Подающий
желоб 16 установлен на плоских пружинах 22. Под желобом
расположен электрический вибратор 23 переменного тока застав­
ляющий вибрировать желоб в плоскости, перпендикулярной к пру­
жинам.^ При регулировке напряжения изменяются амплитуда ко­
лебаний и объем загружаемого материала.
В табл. 15 приведена техническая характеристика отечествен­
ных одночервячных прессов.
По длине цилиндр и червяк машины для непрерывного вы­
давливания (рис. 97) можно условно разделить на три зоны:
1ц и 1ч
зоны питания, (участок, на котором материал нахо­
дится в твердом состояний), где ш
1ц — первая зона цилиндра;
/ч
первая зона червяка; Пи, и 11ч - зоны сжатия (участок,
на котором материал находится в расплавленном и частично
в твердом состоянии); IН а и II 1ч
зоны нагнетания (участок,
на котором материал находится в вязко-пластичном состоянии).
Несмотря на большое разнообразие применяемых червячных
прессов, основные узлы и детали у них общие, и основной частью
машины, от которой зависят размеры, вид изделий и производи­
тельность, является червяк. Червяк (рис. 98) характеризуется
ю
о
со
СО
С
О I
см
С
Я
X
ю о
О
СО
см
о
о
о
о
ю
о
о
о
оо со см
05 со см
ю
см
—«
о
о ю о
о
см
ю 05 со
ю
05
о о о
00 ю
о
05
со
ю ю
т*«
см
Э
"
ю
о
см
со
X
ю
сч
и
П
У
Н
ю
со
ю И
см о
г -4
ю см
см
о
см
см
X
о
о>
а
о
и
о
а>
о
.
С
X
2
я
т
О
!
а
а,
а>
вог
х
=
С
О
см
с
со
о
о
У
с
о
и
о
<
у
а
СМ
О
В
сс?
г
09
ей
<
и
В*
л
ч
а>
е
*
о
Й
X
со
со
со
со
с
У
ю
сч
X
и
э
■
ч
*
2
вя
<и
0
н
о
а>
т
а
>
н
с
ю
(М
X
о
см
СО
*
5
Н
О
5
С
и
а
>
н
СО
ю со
см
00
см
см
о
о
СО
см
м
ю ю
см
#
1
см
00
ю
см*
с
м
см ь.
о
05
ч
ю
см
о
о
00
см
со
у
ю
ю
о
ю
см ю
«ъ
см
С
со
о
ч
о
ю в
ю
у
ю
<м
X
сч
X
о
см
Я
о
СОА
о
о
см
г*.
со
оо
оо
00Л
см
о
ю
со см*
00
1
см
05
#
1
о О о
г^.
о
о
м
э
ю оо 00 см
см
ю о
ю
#
Ь
со*
см
о
со
ж
со
си
со
X
к
СО
Е-*
ш
я
и
я
09
и
Э
"
5
СО
я
2
\о
а>
Н
Я
X
03
с
х
Ф
р*
о
3
сх
н
си
2
сси
о
со
С
со
СО
2
1
л
со
23
я
а
а,
а»
сг
сх,
н
а>
СО
аз
ч
&
я
со
си
с
и
г сг
я
С
П к
X
СО
я 0)
о? СО
а а*
с
х
ш
а
>
6
Г СО
СО
8
я н
8 и
*3 со
И Г
и
Я
аз
иэ
н
а
0
ш
X
л
§н
к
1со
со
Я
о
си
Е
к
с
и
н
СО
и
8
Ш со
а
§
<
и
с
и
н сх
и,
И
о
О
) \о
Ч
О) о
я
л
осо
у
оX о
о
о я
3 :г
а
са
я
03
со
а.
я
я
я
я
а
2
СО
с
х
а
си
а> 2
с
х
со
и
СО
о
ю сх
о 4>
Л Л
н
у
оя
сх
СО
9
о \о
СО
* и
03
Л
«з
СО
Я
«
Я
со
3
со
си 5
"3 зСО
и
и
СО
СО
величиной диаметра Щ отношением длины к диаметру ш , шагом I
и
винтовой линии, глубиной к винтового канала (нарезки) толщинои б стенки витка и углом а подъема винтовой линии
Кроме того, одним из конструктивных параметров червяка
является величина степени сжатия материала, которая нахо
дится в пределах от Я : Щ ■ 1,5 : 1 до 1 1 Щ 1 1 . 1В Я Н
одного шага, где V, | объем винтового канала в зоне питания
V, — объем винтового канала в зоне нагнетания.
В зависимости от применяемого сырья а также от вида и назна­
чения изделия применяются однозаходные и многозаходные чер­
вяки с постоянным и переменным шагом, с постоянной и пере­
менной глубинои нарезки.
р
Рис. 98. Схема рабочих зон червяка
В Расчет указанных параметров червяка рекомендуется вести
по эмпирическим формулам
I
(0,8 -г-1,2) Я;
б
(0,061 0,1) Г);
К
к
0,5 I
(0,12-5-0,16)
Я2
4Аг
I (О
К)
(0,4 -5-0,6) Ц
е
(0,002-5-0,003) Б,
где Щ и к3 — глубина винтового канала (нарезки) в зонах питания и нагнетания (выдавливания); / — степень сжатия (выбирается
в зависимости от перерабатываемого материала); 1 Я— длина
зоны выдавливания; 1ш общая эффекти
червяка;
—*
-.• Г
. * , длина
г' Т
* -Л -■ — ?
Для существующих типо машин длина колеблется в пределах
(6—40) Щ е — величина радиального зазора между гребнем
червяка и цилиндром.
Задачей прочностного расчета является проверка предвари­
тельно определенных размеров червяка и определение макси­
мально допустимого прогиба [181. На червяк действуют аксиаль­
ная сила Р, крутящий момент уИкр и равномерно распределенная
нагрузка 1 от собственного веса червяка. Силы Р и а вызывают
прогиб / червяка (рис. 99).
Д ля определения расчетной схемы червяк предварительно
проверяется на гибкость по формуле
I
Я
кЬ
120.
(173)
фор-
мулам
М кр
N
9550
п
(174)
Р
Гр,
(175)
где N — мощность привода в кВт; п — частота вращения в об/мин;
Р — удельное давление материала в передней части цилиндра
пресса в Н/м ; к — 2
коэффициент, зависящий от метола коепления конечной части вала; Ь
длина червяка в м
радиус
Ции
инерции сечения
поперечного
сечения
в м; У
АА
(1
щ
64
4. р я Ц
момент инер-
4 (1
щадь поперечного сечения червяка в сечении А—А в м2; |
отношение диаметров червяка;
внутренний диаметр
вяка в м.
плоа
Б
чер-
А -А
V
Рис. 99. Схема к расчету червяка
Максимальные касательные напряжения на поверхности червяка
м кр
(176)
Г
где Г
(1
/4)
м
полярный момент сопротивления.
16 1
Максимальные напряжения от сил 1 и | будут возникать
месте защемления вала (у первого подшипника):
Р
ми
®
Гб ’
—
где Ми
рР1*
рЬ2 лОг
(1
и2)
максимальный изги­
яЯ3
бающий момент; р
плотность материала;
Я
32 (1
момент сопротивления относительно нейтральной оси.
Подставив значения Р, М И, Г 0, получим после преобразования
а
(178)
2
2
2
'
4
Условие прочности червяка по третьей теории прочности
а,
V о2 + 4т2
аД '
(179)
Максимальный прогиб червяка от распределенной нагрузки
/ ша>
8Е^
(180)
где Е
модуль упругости материала червяка в Н/м2.
г Полученный прогиб должен быть меньше радиального зазора
между гребнем червяка и цилиндром.
Для расчета радиальных или радиально-упорных подшипни­
ков определяют действующие силы на основании уравнения момен­
тов и проектирования всех сил на ось у.
Упорные подшипники выбирают на основании аксиальной
силы Р. Установка упорных подшипников в ряд (при расчете
промежуточных тарельчатых пружин) должна обеспечить равно­
мерное распределение аксиальной силы на каждый подшипник.
Сила, приходящаяся на один подшипник,
Рп
где с
Р
количество упорных подшипников, установленных в ряд
§ 3. МНОГОЧЕРВЯЧНЫЕ ПРЕССЫ
В настоящее время широко применяют многочервячные прессы
с двумя, тремя и более червяками; однако наибольшее распро­
странение получили двухчервячные прессы. Преимущества двух­
червячных прессов по сравнению с одночервячными следующие:
при одном и том же числе оборотов большие силы выдавливания;
более высокая степень смешения; возможность переработки вяз­
ких масс с высоким содержанием наполнителя; самоочистка
червяков, более высокий к. п. д.
Многочервячные прессы могут быть как с взаимозацепляюЩимися, так и с незацепляющимися червяками. При вращении
червяков в одном направлении они должны иметь одинаковую
нарезку винтового канала, при вращении червяков в разные
стороны
винтовые каналы с разным направлением нарезки.
Принцип действия многочервячных прессов с незацепляющимися
червяками
.................. основан на силах внутреннего трения материалов,
а работа машин с червяками, находящимися Цо взаимном зацепле­
зацеплении, основана на принудительном продвижении перерабатываеМОГП Ш Т Р П и я п а . ^ оформляющей
----- Ш ^ ---*
воздействию витка сопряженного червяка и самоочистке червяка.
Производительность многочервячных прессов с взаимозацепляющимися червяками сравнительно мало зависит от противо­
давления. Процесс пластикации в этих прессах во многом зависит
20
21 22
471718
Рис. 100. Двухчервячный пресс
от тепла, сообщаемого наружными нагревателями, так как расход
энергии на непрерывное выдавливание в многочервячных прессах
значительно меньше, чем в одночервячных.
Двухчервячные прессы с незацепляющимися червяками обычно
применяют для смешения и обезвоживания смол; червяк при этом
вращается в разных направлениях.
Двухчервячный пресс, показанный на рис. 100, предназна­
чен для переработки полиэтилена, винипласта и других термо­
пластичных материалов. На станине / смонтированы приводное
устройство, аппаратура и корпус 2 цилиндра имеющие возможность перемещаться на салазках относительно
__М Н Н | станины.
От электродвигателя 3 приводного устройства через Я
Я
Я
клиновариатора 4, шкив 5, чейвячныи редуктор 6, шестерню 7, зубчатое колесо 8 и шлицевые
соединения 9 приводятся во вращение валы 10 червяков. Осевые
силы, возникающие при работе червяков, оспринимаются упорными шарикоподшипниками 11 и тарельчатыми пружинами 12.
С * Ы
П кТ
т а » т г м а
п п . .
«
____ ________ _
Червяки установлены в цилиндре 13, оснащенном электро­
нагревателями 14. Вода для охлаждения поступает по патрубкам 15,
расположенным в кожухе 16 пресса. Обогрев и охлаждение пре­
дусмотрены для всех трех зон червячного пресса. Червяки вра­
щаются в противоположные стороны; червяк 17 с левой винтовой
нарезкой вращается против часовой стрелки, а червяк 18 с пра­
вой винтовой нарезкой вращается по часовой стрелке. Аппаратура
для теплового контроля и регулирования расположена в шкафу 19
тепловой автоматики, на лицевой панели смонтированы термо­
регуляторы 20, амперметры 21, переключатели 22 и кнопки управ­
ления 23. Из бункера, снабженного ворошителем с индивидуаль­
ным приводом, материал поступает в приемную часть цилиндра 13
§.
'
Рис. 101. Червяки двухчервячного пресса
и здесь захватывается червяками 17 и 18. Червяки, захватывая
предварительно подогретое сырье, перемешивают его до момента
расплавления, гомогенизируют, сжимают, транспортируют и
выдавливают расплав через оформляющую головку.
Для предохранения червяков от поломок пресс снабжен фрик­
ционной муфтой 24, которая отключает электродвигатель 3 при
возрастании крутящего момента выше определенной величины.
В зависимости от назначения и вида перерабатываемого мате­
риала применяют многочервячные прессы с различным располо­
жением и конструкцией червяков.
На рис. 101 показаны комбинированные червяки двухчервяч­
ного пресса для интенсивного перемешивания, пластикации,
гомогенизации материала, его окрашивания и смешивания ком­
понентов. В цилиндре 1 с каналами для теплоносителя смонтиро­
ваны составные комбинированные червяки 2 и 3, имеющие про­
тивоположное направление вращения. В зоне / материал захва­
тывается из воронки 4 и подается в зону смешения / / . Перед на­
чалом и в конце зоны II установлены короткие участки червя­
ков 5 и 6 с противоположным направлением винтовой линии.
Это сделано для интенсивного теплообразования и подачи одно­
родного материала в зону II, а также для создания повышенного
давления в материале, нагнетаемом в зону смешения III. В зоне II
смешиваются отдельные компоненты, а в зоне III загружается
дополнительное количество пластификатора, и цикл смешения
повторяется.
Техническая характеристика двухчервячных отечественных прессов
Тип экструдера
ЧП2-90Х 12
ЧП2-125Х12
Диаметр
в мм
Отноше­
ние Ь/О
90
125
12 : 1
12 : 1
Ч астота вра
щения
в об/мин
3— 15
3,75— 15
Мощность в кВт
Произво­
д и те л ь­
ность
в кг/ч
обогрева
привода
83
12,8
13
32
100
20,4
В зонах IV и V происходит дополнительное перемешивание
а в зоне VI
§§ш---------------г
’
окончательная пластикация и гомогенизация материала.
В табл 16 приведена техническая характеристика отечествен­
ных двухчервячных прессов.
§ 4. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ
ЧЕРВЯЧНЫ Е ПРЕССЫ
В горизонтальных червячных прессах при непрерывном вы­
давливании возникает значительная разнотолщинность изделий
Этот недостаток
ус------------- -при
- - - -использовании вертикальных
недостаток устраняется
червячных прессов
которые
позволяют
исключить
изменение
г
л - '
------------------------Iо
ИДМСНСНИС
направления потока материала между червяком и оформляющей
головкой, а следовательно, уменьшить неоднородность скоро­
стей и давлений расплава в головке.
Н
На рис. 102 показан вертикальный червячный пресс для произ­
водства листов, пленок и труб. Внутри станины 1 пресса уста­
новлен цилиндр 2 с червяком 3, который приводится от электро­
двигателя через червячный редуктор 4. Аксиальные и радиальные
силы червяка, возникающие при работе пресса, воспринимаются
упорными и радиальными подшипниками 5 и 6. Материал посту­
пает в цилиндр из бункера 7, снабженного мешалкой 8 с индиви­
дуальным электродвигателем 9. Д ля обогрева четырех зон ци­
линдра предусмотрены электронагреватели, а для охлаждения__
вентиляторы с индивидуальными электродвигателями 10, причем
зона загрузки охлаждается проточной водой. Данный пресс позво­
ляет устанавливать над ним дополнительный вертикальный пресс,
что дает возможность непрерывно выдавливать двухцветные издеЛИЯ*
Для смешения, пластикации и формования профильных изде­
лии применяют вертикальный червячный пресс с зоной загрузки,
расположенной на выходном конце червяка, и зоной выдавлива­
ния
возле привода червяка. На корпусе 1 пресса (рис. 103)
монтируется цилиндр 2 с коническим червяком 3, который при­
водится от электродвигателя через червячный редуктор 4. Осевые
силы воспринимаются радиально-упорными подшипниками 5.
Материал загружается из съемного бункера-питателя 6 с червя­
ком 7, устанавливаемого в зависимости от вида перерабатываемого
материала и степени сжатия. Расплав выдавливается через оформ­
ляющую головку 8. Теплоноситель в каналы А цилиндра подается
через штуцеры 9 и 10. Корпус и вал 11 червяка охлаждаются
вентилятором 12.
Рис. 102. Вертикальный червячный пресс
Рис. 103. Вертикальный
червячный пресс с верх­
ней загрузкой
Оригинальный комбинированных червячный пресс Ь-образной
формы для производства различных профильных изделий из
поливинилхлорида показан на рис. 104. На станине 1 смонтиро­
ваны цилиндры — вертикальный 2 и горизонтальный 3 с червя­
ками 4. Вертикальный червяк получает вращение от электродви­
гателя 5 через редуктор 6, приводной вал 7 и шпиндель 8. Гори­
зонтальный червяк приводится от электродвигателя 9 через ре­
дуктор 10, приводной вал 11 и шпиндель 12. Материал из загрузоч­
ной воронки 13 захватывается вертикальным червяком, пластицируется и транспортируется в горизонтальный цилиндр, где
окончательно гомогенизируется и дегачипуйтга п ,
с помощью горизонтально™
егазиРуется. Далее расплав
филирующую г о л о в к у 14
Рв^ка выдавливается через прочего § § § ■ и зд Г и е'о х л а а д а ется Г к - Т
I
пб§й
устройствам.
направляется к приемным
Рис. 104. Комбинированный червячный пресс
§ 5. ОФОРМЛЯЮЩИЕ ГОЛОВКИ
Оформляющая
профилирующий инструмент, через котопый Т п » * ™ К
плавленная пластичная ш г м Р 3 которыи выдавливается расГоловки бывают прямоточные и
л
и
з аданнУю форму.
плава поворачивается и е о х в н Л Р Ш Р I К0Т0РЫХ поток Р о ­
дящего профиля головки
" В СТ° Р °НУ- По типу выхои фасонные; по образуемому в ни Г дш лению 1 Й М Р щелевые
кого давления (п
о 4 МН/м 2\. Ш Аавлению
на головки низи высокого давления (более 10 М Н /м«Г Ч^гТТ
оформляется профиль и
Ш
Й
Ё
I
В
|
^орой
рофилей
при котором выдавле7наГГаготовкя,и„ Т „ ,<' Т пневм°Ф°Р«°ванием,
хом. Д ля очистки рас™■ Г 5
Ж
™ Р И
Е Р
ния в цилиндре что
загРязнении и увеличения давле| пластикации материала в н Й И Ч НЭ степень гомогенизации
11
На НаВр“ сТ
сеток^пираювд1йсяГ(^ решетку*
ства труб. В приемной части к а д п т с а /Т с * головка для производтаема я *червя ком™ ^
"Уса между наружной
И
И
й
в Ш
Й Ш
Ш
Ш
Й
ностью матрицы 8, обтекая дорнодержатель 6, к которому кре­
пится дорн 7.
к -У
Отформованная труба калибруется по диаметру и частично
охлаждается при помощи воздуха, подаваемого под давлением
Рис. 105. Оформляющие головки:
а — трубная; б — профильная
(0,15—0,25)-10® Н/м2 через
ниппель 9 и систему каналов
во внутреннюю полость трубы,
внешний конец которой закры­
вается плавающей пробкой 10.
Головка нагревается электро­
нагревателями 11, температура
контролируется термопарами.
Головка крепится к фланцу
13 червячного пресса откидны­
ми болтами 14.
На рис. 105, б показана
конструкция оформляющей гопредназначенной для
изготовления фасонных профиб)
з
щ
лей. Головка состоит из ниж­
них 1 и верхней 2 половинок матрицы, установленных во фланце
3, который на откидных болтах 4 крепится к фланцу 5 червяч­
ного пресса. Вг матрицу установлена втулка 6 с решеткой 7.
Экструдируемый материал продавливается через выходное отвер­
стие А, приобретая профиль изделия требуемых размеров. Го­
ловка нагревается от электронагревателей 8, ток к которым
подводится по кабелю 9.
Д ля получения пленки применяют угловые или прямоточные
ОВ К И •
головки.
Оформляющая
106, а) головка состоит из кор.;
*
V
^
^
Т) ШЦЦМ
VК)МIС*| I 1 (}
формующего
регулировочного а и опорного 7 колец. В приемной части корпуса
по ходу движения расплава установлена втулка 8, внутри которой
И Ш Я В Ре“ етка 9 | фильтрующей сеткой 10. Головка кре­
пится к фланцу 11 пресса при помощи откидных болтов 12. ТермоЯ Н И Щ масса поступает через входное отверстие корпуса 1
э Р еДеляется вокруг дорна 3 в кольцевом сборном канале А.
Н И В ш Н Т6ЧеТ П° ВСеЙ 0КРУЖН0СТИ через коническую кольи выдавливается через выходную щель, образован­
ную верхним формующим кольцом 5 и наконечником дорна 3.
* ГЛ0ВЬ1е В В О З применяемые для производства пленок,
УГЛГТТЛ»#Т
Ж
ТV
»
»
недостаток - разную Адлину
« п п у
Iпутей.
I у 1С И э Я
11 и и ходимых частицами расплава от конца червяка до различных уча-
СТКОВ
ооолпп
П тт« _________ _________ __ _________ '
~
у
••
1
тем торможения потока массы в соответствующих участках проГж^гыйЛИ
зазора регулировочными винтами 13, 14 и 15.
АУХ ДЛЯ РазДУвания пленки подается через шту?уоа ичмрпяртр нагревается от электронагревателей 17 ; темпера­
тура измеряется термопарами 18.
нрп
/Л
И Я Н а ! 2 ! 1 ПОКазана прямоточная головка для получения
пленки из цилиндрического рукава. Головка имеет корпус 1
горловину 2 и дорн 3 с наконечником 4. Корпус крепят к цилинИ
Ш
З
пресса ■
' Ш Ш болтов 5У ДоРрн монтируют
ш В Я Р гол°вки с помощью дорнодержателя 6. Между калибрую■
Г ЬЦ0М
К0„Т0Р°е крепят к дорну, и кольцом 8 и м еется за­
плели^
усЛ
тановленыВ
п
ИНТаМИ
I
ДлЯ
охлажДения
выдавливаемой
ленки установлены охлаждающие корпусы 10 и 11. Гомогеничирешетку
Н/
Г
С"
Г
п
ИЗ
*
*
*
“
•
полоеть
г
о
л
о
в
Г
ч
е
р
е
з
решетку 12, которая предназначена для фильтрации (очистки^
материала и создания дополнительного сопротивления ’ П олу
чаемыи рукав режется нпитм /<?
^“ ни1ИИлении. иолуНа Ш
„Т
ножом
установленным в головке.
термочувствительнмуКа3аНа г о л о в к а Для производства листов из
^ я т и р у т с Л к ^ 1 1И И 1 1 Р Внутри корпуса 1 головки
неподвижно п тп
При этом щека 2 крепится к корпусу
Н а й И Я И
Р
Ка? положение щеки 3 можно регулировать
листа. Фланец 5 голТ^ И/ ^ Г „ " ° ЛУЧ1Н
. и!'..ра“" омеР "ой толщины
ИИ
рез щель Б.
про-
! буфер
специа1Гы еУг о л о в ^ ВУпХСя ОЙНЫХ ЛИС10В Я в Й у м а ) применяют
б1еННО1
ных прессов. Внутри’к ор п тсГ Г (р и сДН107Р
двУхчеРм ч '
профилирующие г у б к и 9 и Я т,1
® головки монтируют
с е л иРУ
р у ющие
щ и еэлементы
^ л ^ е н т ы 55 и
и I6, Ш
4
И
Распределительные
дроскоторые регулируются винтами 7.
Рис. 106. Оформляющие головки:
а — угловая; 6 —- прямоточная
Расплав от двух прессов поступает соответственно в каналы А и Б
обтекая дорн, и выдавливается через щель В.
т Ш Ш Ш т
кАабелей применяют угловую головку
ИС. 107, в), которая состоит из корпуса 1, дорнодержателя 2
Рис. 107. Оформляющие головки:
а -
щелевая;
б - д л я двухслойных листов; « - кабельная
с Дорном | и матрицей 4 . Головка может быть установлена по отно­
шению к первичному прессу под углом ~ , Ж
или ^
рад
Дорнодержатель и дорн имеют осевые отверстии дли Я В й
х о д а Ш и ^ 'Й Й В 1 изоляцией провод покрывается при вынии регулируется М
Н
МаТРИ“ Ы 1 Й
Ш
"
Н
К
§ 6 . УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ
И ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Агрегат для производства труб (рис. 108) состоит из червяч­
ного пресса 1, прямоточной головки 2 с калибровочной насад­
кой 3 , охлаждающей ванны 4, тянущего устройства 5 и механизма
резки 6. Расплав полимера из червячного пресса 1 через канал
кольцевого сечения головки 2 поступает в насадку 3, где он пред­
варительно охлаждается, формируется в трубу и калибруется.
Затем труба отрезается в размер механизмом резки 6 и уклады­
вается на тележку 7. Длина трубы контролируется метражным
счетчиком 8. Вытяжка и транспортирование трубы произво­
дится тянущим устройством 5, состоящим из станины с направляю­
щими колонками, на которых смонтированы два гусеничных транс­
портера 9. Гусеничные транспортеры устанавливаются по высоте
Рис. 108. Установка для производства труб
винтовым механизмом при повороте штурвалов 10. Труба 11 за­
жимается башмаками гусениц. Транспортеры приводятся от
электродвигателя через вариатор.
На рис. 109 показан червячный пресс для производства труб.
На раме 1 пресса смонтирован цилиндр 2 с запрессованной в него
втулкой 3 из азотированной стали и червяком 4. Цилиндр имеет
загрузочную воронку 5 с каналом А для охлаждения материала.
К фланцу 6 на откидных болтах 7 крепят оформляющую го­
ловку. С противоположной стороны цилиндра установлен узел
крепления червяка, в корпусе 8 которого смонтированы упорный
и радиальные подшипники.
Червяк приводится от электродвигателя 9 через редуктор 10.
Обогревается цилиндр электронагревателями. Внутри полого
червяка установлена трубка 11 подвода охлаждающей воды через
патрубок 12 с помощью системы охлаждения 13. Отработанная
вода сливается по кольцевому зазору Б через патрубок 14. Над
загрузочной воронкой расположен бункер 15 для загружаемого
материалаКалибровочная насадка (рис. 110) представляет собой ци­
линдр 1, помещенный в корпус 2. Между стенками цилиндра и
корпуса циркулирует охлаждающая вода. Из оформляющей го­
ловки 3 через его центральный канал в трубу-заготовку 4 подается
сжатый воздух под давлением 0,02—0,15 МН/м2 для ее формо183
Рис. 109. Одночервячный
трубный пресс
вания. Д ля уменьшения трения скольжения трубы по внутрен­
ней поверхности цилиндра 1 подается воздух под давлением 0,005—
0,01 МН/м2. Д ля предотвращения падения давления внутри трубы
установлена плавающая пробка 5, которая прикреплена тросом 6
к Дорну 7.
; [ _
В современных калибрующих устройствах вместо подачи
сжатого воздуха внутри формуемой трубы, выдавливаемой не­
прерывно из оформляющей головки, производится пережим трубы
или вакуумирование. В этом случае исключается необходимость
герметизации трубы пробкой.
Рис. 110. Калибровочная насадка
Д ля расчета длины насадки Ьн пользуются температурной
зависимостью
I
Т г = Т2 -----%-(Т2- Т и),
(181)
где Т 2, Щ — средние температуры стенки экструдируемой трубы
на входе в насадку и выходе из нее; Т в — средняя температура
насадки; к < ! 1 — константа, выражающая соотношение между
температурой и жесткостью трубы.
Д лину насадки определим по формуле
|р;
,
_ к (2Э2— б2) б2»
или, преобразуя, получим
Н
II ;
I
Д ля
паО \
___ ® V
о /
(182)
тонкостенных *труб
Ьн = —
,
(183)
где б — толщина трубы в м; V — скорость отвода трубы в м/с;
О — наружный диаметр трубы в м ; с — коэффициент температуро­
проводности материала трубы в Вт/(м*°К); К/
объемная произ­
водительность червячного пресса в м3/с.
На рис. 111 показано тянущее устройство гусеничного типа.
Из ванны холодная труба двумя вертикально расположенными
185
роликами 1 направляется между рабочими ветвями двух верти­
кально-замкнутых гусеничных транспортеров 2 и 3. К звеньям
цепи транспортеров прикреплены металлические пластины 4
с запресрованными в них эластичными пластинами 5, вогнутыми
со стороны, прилегающей к вытягиваемой трубе. Зазор между
транспортерами соответственно диаметру формуемой трубы регу­
лируется перемещением верхнего транспортера 2 по направляю­
щим колоннам 6 с помощью штурвала 7. Оба транспортера при-
Рис. 111. Тянущее устройство
| | | от электродвигателя 8, через вариатор 9, вертикальный
в а л 10 и конические зубчатые передачи И и 12. Д ля обеспечения
свободного перемещения верхнего транспортера ведущая шестерня
верхней коническои пары посажена на шлицевой части вала 10.
Протянутая через гусеничное приемное устройство труба направ­
ляется к режущему приспособлению.
Труба требуемого размера отрезается механизмом, который
состоит из продольной 1 (рис. 112) и поперечной 2 кареток и дисковои пилы 3. Команду на отрезку трубы подает счетчик метража;
при этом включается электромагнит 4, и губки 5 зажимают пере­
мещающую трубу. Вследствие этого продольная каретка начинает
двигаться по направляющим 6 вместе с трубой. Одновременно
включается электродвигатель 7, вращение которого через редук18&
тор 8 и цепную передачу 9 передается поперечной каретке 2.
При этом дисковая пила 3, приводимая в движение от электро­
двигателя 10, отрезает трубу. В первоначальное положение про­
дольная каретка возвращается противовесом 11, а поперечная
каретка — пружинами 12.
Рис. 112. Механизм отрезки
Рис. ИЗ. Схема устройства для получения гофрированных труб
Процесс изготовления профильных погонажных изделий
(плинтусы, накладки, поручни и др.) аналогичен процессу формо­
вания труб, но без калибровочной насадки.
В промышленности стройматериалов большое распростране­
ние находят гофрированные трубы. Основным рабочим органом
производства гофрированных труб являются два цепных
транспортера, на которых расположены формующие полу
формы / (рис. 113), перемещающиеся по направляющий 2. Полуформы формуют гофры под действием сжатого воздуха п о л а м !
мого внутрь непрерывно выдавливаемой трубы через к а й м в Ж е
для
Л
з д у ха
и ш
утои трубы
™Иу ^ И5У
™ установлена
ТеЛЯ *■ ДЛЯподвижная пробка
давлен и яо возду
внутри
5 вв Г
ней
6
Полуформы охлаждаются водой, подаваемой через штуцеры 7
Техническая характеристика отечественных установок для
вРтабл°ДГ7Ва Т
И пр0Фильных п°гонажных изделий приведена
§ 7. УСТАНОВКИ ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВА ПЛЕНОК
При производстве пленок широкое распространение получил
метод раздува цилиндрического рукава горизонтальным и верти­
кальным (вверх и вниз) способами.
Р
Установка для производства пленки горизонтальным спосоЩ * 114>Щ состоит из червячного пресса 1 с головкой 2
сплющивающего устройства и приемно-намоточного устройства*
Пленочный рукав, выходящий из оформляющей головки и разду­
тый воздухом, проходит охлаждающую зону и устройство для
калибрования. Затем рукав поступает в сплющивающее устройство
которое состоит из двух наклонных щек 3 и прижимных валков 4.
Кромки обрезают механизмом 5 продольной резки. Далее пленка
наматывается на^ два барабана 6, которые установлены на пово­
ротном кронштейне 7. Вытягивается и транспортируется пленка
тянущими валками 8, которые прижимаются пневмоцилиндром 9.
В станине 10 приемнонамоточного устройства смонтированы при­
вод 11 тянущего механизма, два привода 12 намоточных барабанов
и гидроцилиндр 13 для подъема намоточного устройства.
Для механического распрямления полистирольной пленки (стирофлекс) применяют ширительную рамку 1 (рис. 114, б), которую
резьбовым хвостиком крепят к дорну 3 оформляющей головки 4.
П о обе стороны рамки 1 монтируют ролики 5. Пленка по выходе
из головки обкатывается по роликам ширительной рамки, про­
ходит устройство для сплющивания и механизм обрезки кромок,
оатем образовавшиеся две ленты материала поступают на два
барабана намоточного устройства. При сходе с рамки периметр
пленочного рукава увеличивается в 3,5 раза по сравнению с коль­
цевым периметром, при этом толщина пленки уменьшается в не­
с к о л ь к о раз. За время прохождения по рамке пленка охлаждается.
Конструкция устройства для приемки, вытягивания и намотки
пленки, действующего по принципу распрямления, показана
на рис. 115. Пленочный рукав предварительно прорезается вдоль
одной образующей ножом, установленным на торце прямоточной
головки, затем на участке от ножа (на чертеже не показан) до пары
приемных валков 1 охлаждается воздухом, подаваемым через
трубы 2, и распрямляется с помощью последовательно расположен-|
ных трубчатых дуг 3, кривизна которых уменьшается к вытяж­
ному механизму. Далее пленка валками тянущего механизма ■
подается к барабану 4 намоточного механизма. Натяжение валков 5 '
регулйруется винтовым механизмом 6. Опудривается пленка с по­
Рис.
114.
Установка для производства пленок горизонтальным
способом (а) и ширительная рамка (б)
мощью специального устройства 7; длина пленки определяется
счетчиком 8.
.
Приемные и тянущие валки, а также барабан 4 приводятся
в движение от электродвигателя через редуктор 9, цепные 10 и
зубчатые 11 передачи.
На рис. 116 показан червячный пресс для производства пленки
горизонтальным способом. На станине 1 пресса смонтирован ци190
^
НУ
192
линдр 2 с запрессованной в него втулкой 3 и загрузочной ворон­
кой 4 цилиндрической^формы с каналом А для охлаждения материала в загрузочной части цилиндра. К червячному прессу
прикреплена оформляющая головка 5. Осевые и радиальные силы
червяка 6, возникающие при работе, воспринимаются упорным 7
и радиальными 8 подшипниками.
Червяк приводится от электродвигателя 9 через редуктор 10.
Три зоны цилиндра и две зоны оформляющей головки обогре­
ваются электронагревателями 11 и 12. Между цилиндром и го­
ловкой устанавливается набор металлических сеток 13 для филь­
трации выдавливаемого расплава и создания в полости цилиндра
необходимого давления с целью получения высокой гомогени­
зации расплава. Внутри, полого червяка установлена трубка 14
подвода охлаждающей воды через патрубок 15. Отработанная
вода сливается через патрубок 16. В качестве уплотнения при­
менена опора с трением качения (подшипник 17) и силовым
сильфоном 18 . Цилиндр при перегревании охлаждается центро­
бежным вентилятором 19. Материал в загрузочную воронку
поступает из бункера 20. Число оборотов червяка контроли­
руется тахогенератором 21 , а температура цилиндра и го­
ловка — термопарами 22.
Горизонтальный способ производства пленки имеет ряд не­
достатков: на пути к тянущему и намоточному устройствам пленка
деформируется, приобретая эллипсовидную форму; при медлен­
ном охлаждении получается разнотолщинность. Поэтому чаще
применяют вертикальный способ.
Установка для получения пленки способом раздува рукава
вертикально вверх (рис. 117) состоит из червячного пресса /,
рамы 2у в верхней части которой смонтированы сплющивающее
и тянущее устройства, и намоточного устройства 3. Расплав по­
лимера из червячного пресса выдавливается через кольцевую
щель угловой головки 4 вертикально вверх. При этом образуется
рукав 5, который раздувается изнутри сжатым воздухом. Охлаж­
дается пленочный рукав воздухом, поступающим через кольцо 6.
В верхней части рукав сплющивается направляющими пласти­
нами 7 и плотно зажимается валками 8 тянущего устройства.
Затем пленка в виде двойной плоской ленты наматывается на ба­
рабан 9 намоточного устройства 3. Степень продольной вытяжки,
зависящая от скорости валков 5, равна 5—6, а степень попереч­
ной вытяжки сжатым воздухом 1,5— 2,5; диаметр раздуваемого
рукава контролируется фотоэлементом, который регулирует по­
дачу воздуха в пленочный рукав.
Приемное устройство для непрерывной вытяжки пленки через
кольцевую щель с раздувом вверх (рис. 118) представляет собой
сварную раму с нижней 1 и верхней 2 площадки, соединенными
четырьмя вертикальными стойками. Верхняя площадка имеет
настил и поручни 3. На нижней площадке смонтировано устрой­
ство для приема пленки и намотки ее в рулон, состоящее из двух
се 3§
К
ш
о Л
X
са со
н
«
о •с
>> н
о,
Ф <
и
I4'- 03
гуммированных ведущих валков 4 и 5, приводимых во вращение
I " цепными передачами 6 от мотор-редуктора 7.
ЩГ""За торцами каждого из ведущих валов на цапфах наклонно
укреплены зубчатые реики 8. С этими рейками находятся в за| :'1 цеплении шестерни, смонтированные на подшипниках, надетых
на свободно лежащие оправки. Оправки имеют конусы, в которые
вставляется картонная или деревянная бобина для закрепления
на ней конца пленки. Оправка с бобиной под действием собствен­
ного веса прижимается к ведущему валу и в результате трения
о его поверхность приводится во вращение, наматывая на себя
полотно пленки. По мере намотки рулон постепенно отжимается
ведущим валом и вместе с оправкой перематывается по рейкам
вверх. Линеиная скорость намотки при этом остается постоянной
а число оборотов рулона автоматически изменяется.
I Я§|_ При достижении заданного диаметра рулона пленку отрезают
]
и конец ее заправляют аналогичным способом на вторую бобину
■ установленную около второго ведущего вала, после чего намотан­
ный рулон убирают и на его место устанавливают новую бобину,
■р? При необходимости получения двух полотен пленки на раме
компенсирующих валов 9 устанавливают ножи для обрезки ру­
кава с двух сторон. Полотна заправляются на верхний и нижний
валы наматывающего устройства и сматываются в два самостоя­
тельных рулона.
I
Пленочный пузырь вытягивается и складывается в полотно
вытяжными валами 10 и 11. Вал 10 приводится во вращение от
электродвигателя 13 с вариатором 14 через цепную передачу 15,
Ведомый вал 11 смонтирован на цапфах в шарнирном рычаге 16,
который может быть перемещен винтами 17 для заправки пле­
ночного рукава между вытяжными валами. Частота вращения
валов контролируется счетчиком 18, приводимым во вращение
от вариатора.
Для плавного перехода пленочного пузыря из цилиндрической
формы в плоскую при сжатии его в вытяжных валах служит на­
правляющая 19, угол развода которой регулируется.
Рама приемного устройства, устанавливаемая в рабочем по­
ложении на четырех домкратах 20, в транспортном положении
может передвигаться на катках 21. На лицевой стороне рамы
укреплен пульт управления, на котором смонтированы контроль­
ные электроприборы, кнопочная станция пуска и останова электро­
двигателей и регулятор оборотов электропривода ведущих валов
намоточного устройства.
Доступ на верхнюю площадку для заправки рукава в вы­
тяжные валы, регулирования вариатора и прочих работ осуще­
ствляется по лестнице 12.
Применяют и другой способ получения рукавной пленки —
с раздувом вниз, при котором червячный пресс устанавливают на
верхнем этаже, а приемное устройство — на нижнем, таким об­
разом, рукав, раздуваемый в пузырь, размещают между этажами.
"е7в™ ы м Р п“
попеременно поворачивае^я н а Т я ^ " р™ оточной головной 2
вследствие чего пленка равномерно и плотно'Заматывается*яа*б^
рабаны 3 намоточного устройства. Мате­
риал из пресса нагнетается в головку 2
П Т Т \ Г ТТ а
а п
т т чг/ч г»
__ ___
оттуда он выходит в виде раздуваемого
рукава 4, обтекает ширительную
рамг ------------------- ^
р
оику
■§■
обжимается цилиндрическими
роликами 6 и поступает к тянущим
валкам 7. Затем происходит продоль­
ная обрезка кромок и намотка двух
пленочных лент на барабаны 3. Рукав
охлаждается воздухом с помощью
кольца 8.
За последние годы в нашей стране
и за рубежом все большее распростра­
нение получают ориентированные плен­
ки из кристаллизующихся термопла­
стов: полиэтилентерефталата, полипро­
пилена, полистирола и его сополиме­
ров, сополимеров поливинилхлорида
и других полимерных материалов.
Ориентированные пленки имеют проч­
ность в 2—3 раза выше, чем обычные
пленки, отличаются большой прозрач­
ностью, лучшими электроизоляцион­
ными свойствами, повышенной стой­
костью при высоких и низких темпе­
ратурах. В зависимости от назначения
Рис. 119. Вращающийся вер­
пленки изготовляют одно- и двухосно
тикальный червячный пресс
ориентированные, усадочные или терные и т д Няийппкттдй моФиксиРованные, плоские или рукавнГ
^ Г
урХ
ж зд аВ Е вЯ ^вВ
1
Ш
ш
Ш
Ш
Ш
соГ й Г Г н ы е
автоматизированные агрегаты. Агрегат состоит из червячного
пресса 1 (рис. 120) с бункером 2 и плоскощелевой профилирующей
головкой <3, установок для приема, формования, охлаждения,
продольной ориентации 4 , поперечной ориентации 5 и намоточ-
Рис. 120. Схема агрегата для производства ориентированных пленок
ного устройства 6 . Агрегат укомплектован датчиками для измере­
ния толщины пленки, компенсаторами для согласования скорости
отдельных установок, а также вспомогательным оборудованием
для переработки отходов, подогрева и сушки подаваемого сырья
и др.
у=7+7Ом/мин
Рис. 121. Установка для продольной ориентации
Установка для продольной ориентации состоит из двух групп
валков: медленно и быстро вращающихся; первые валки обогре­
ваются, вторые охлаждаются. Для предотвращения проскальзования валки имеют прижимные ролики. Неориентированная
полимерная пленка поступает через направляющий ролик 1
(рис. 121) на медленно вращающиеся валки 2 и нагревается на них
до температуры стеклования. Пленки в продольном направлении
ориентируются за счет разницы линейных скоростей обеих групп
валков на участках, где установлены ориентирующие валки 3.
Затем пленка поступает на быстро вращающиеся валки 4, гд<
охлаждается на валке 5. При этом резко затормаживают^
релаксационные процессы,
а
структура
пленки фикси
руется.
ч
Система автоматического регулирования дает возможность
поддерживать заданное соотношение скоростей между валками.
Обычно на медленно вращающихся валках 6 предварительно нагре­
ваются заготовки, а окончательно — электронагревателем 7
инфракрасного излучения, установленным между валками.
Мощность и спектр излучения нагревателя регулируют измене­
нием напряжения тока, а ширину обогреваемой области и место
ее расположения — смещением нагревателя. Выход продольно
ориентированной пленки осуществляется направляющими вал­
ками 8. Основным рабочим элементом установки для поперечной
ориентации являются две бесконечные цепи, на которых закреп­
лены специальные зажимы — клуппы. Цепи расположены в гори­
зонтальной плоскости симметрично оси машины и приводятся
в синхронное движение от одного электропривода. Установка
состоит из четырех участков. На первом участке, в зоне пред­
варительного подогрева, для предотвращения провисания пленки
при нагреве и для улучшения захвата пленки ветви цепей пере­
мещаются параллельно или расходятся под небольшим углом.
На этом участке одноосно ориентированная пленка захватывается
по краям клуппами и нагревается до температуры стеклования.
На втором участке, в зоне ориентации, ветви цепей расходятся
под небольшим углом (до 10°), в результате чего пленка растяги­
вается в поперечном направлении. На третьем участке, в зоне
термофиксации, пленка нагревается до температуры значительно
выше температуры стеклования, при которой происходит рекри­
сталлизация — снятие внутренних напряжений. На четвертом
участке при параллельном движении ветвей цепей, т. е. в конце
зоны охлаждения, клуппы принудительно открываются и пленка
освобождается.
НИН
Коэффициент ориентации пленки характеризуется соотноше­
нием ширины пленочного полотна на выходе и входе. Коэффициент
ориентации плавно регулируется в диапазоне от нуля до 1 : 10.1
Сводится и разводится цепь перемещением направляющих, уста­
новленных на роликовых опорах.
Я
Ориентированная и охлажденная пленка поступает на автома­
тическое устройство, имеющее тянущие ролики, приспособление
для обрезки кромки, электрический нож для отрезки полотна,
перезаправочное устройство и каретку с двумя или тремя захваточными бобинами. Основное требование, предъявляемое к намо­
точному устройству — это обеспечение наматываемой пленки
в рулоны без складок, гофр и с достаточной плотностью.
1
Агрегаты для производства ориентированной пленки осна­
щены также бесконтактными приборами для измерения толщины
пленки на любой стадии ее производства- Обычно применяют
196
1
р
Iческого электричества применяют изотопные, основанные на
I а-излучении, или высокочастотные ионизаторы.
I
На рис. 122 приведена схема установки для одновременной
ориентации пленки, состоящая из двух ветвей рабочей цепи 1
I с зажимами 2 и винта 3 с переменным шагом, по которому переI мешаются зажимы. Принцип работы данной установки и установки
I для поперечной ориентации аналогичен за исключением того, что
I в зоне ориентации продольная и поперечная вытяжка пленки
г происходит одновременно. Коэффициент ориентации в каждом
Iнаправлении можно регулировать в диапазоне от 1 :2 до 1 : 5 .
Направление
движения
пленки
I
Рис. 122. Схема установки для одновременной ориентации
I
На рис. 123 показана схема отечественного агрегата для проI изводства двухосно ориентированной пленки. Стабилизирован­
ный и пластифицированный сополимер в виде тонкодисперсного
; порошка засыпают в бункер 1 червячного пресса 2 , где под воз! действием тепла от нагревателей и трения материал расплавляется,
гомогенизируется и выдавливается через кольцевую щель го­
ловки 3 в виде рукава. Рукав попадает на приводные приемные
валки 4, расположенные в ванне 5 с водой, температура которой
с помощью специального холодильного устройства поддержи­
вается в пределах 7—9° С. Рукав, зажатый приемными валками,
наполнен смазывающей жидкостью для предотвращения слипа­
ния при дальнейшем его раздуве. После ванны пленка через на­
правляющие ролики 6 попадает в тянущие валки 7, скорость ко­
торых несколько выше скорости валков, расположенных в ванне.
Между тянущими и приемными валками пленка в результате
разности скоростей продольно ориентируется. Поперечная ориен­
тация пленки производится с помощью раздува сжатым воздухом,
который при заправке вводится в рукав. Далее пленка проходит
через ограничительные устройства 8 и 9, устройство для скла­
дывания рукава 10, механизм обрезки кромок 11, устройства для
снятия статического электричества, счетчик метража и наматы-
ш
о
н
ах
ч
са
0
1
Iш
яо
оа«
а«з
и
0я
н
и
1
см
о
8
си
ев
О
О
см
9
о
К
сч
Ю
О
ю о о
см оо со
Ш см
ю
см
ю 00
Н
о
со
Ш
5
Ж
X
V
сО.
о
05
о
<м
см
N.
о
а
я
й
со
я
X
оя
к
о
>»
о
а.
к
ч
В<
е*в-
со
«О
в
п
о.
<
со
СО
о
<м
о
СО
10 о ю
гС ’"*
05 N оо
СО*41 1 оГ й
ю
о
ю
о
о
о
о
^ _л %
о о
шш
®=0
I
ю
ю
О^-Ч
_
СП О
о
см
>>
ев
а
н
о
е(
о
со
с- СО
01—СЧ
о
о
ДО
со со
Iо фо
ю оо со
а
<
со
о
ям 5 X
^:
о НВ
в * с
со
о
О —« оо
О
1 0 СО
ю
ь-
л о
О со
см <м
о
ю о ?
сясм
ю
+1 +1 о
ю
ю ю см—
<
10 со Ю ГчГ
с
5
н
0
0
N
1
ю
'Т
1
с
о.
<
ж
оСВ
V
X
а)
н
>»
X
3
X
X
ф
а
н
о
ф
т
ф
н
о о
ю
т»*
см
со
ю
(М
л
8
050400
см—
юо
о
Ш+1о
см
см о
см
оол о л оол ч*л
со со ^
СО
со о
СО о см
о ^ —«
— см
00
8 —.I т*«I —.
— —<см
+1 +110
ю о о
СМ00 о
------- сч
юо
*..«о
2 о
мсоЙ оо
* со•
см см см см
о
ежв
X
н
о
см
и
о.
со
Ю00«
А
см
+1+1
см ~
Ф
ж
се
Си
рX
в
ев
к
о
4>
X
X
X
X
ф
н
ю
см
>»
о. • X
н
ф
г * I
св о
к . О
в
3
а
<и
ж
се
а
а
■в
р
и
о
X
л
§н
X
е*
о
а
СП
X
о
а.
с
с
св
н
св
X
X
2Б
8
ф
г
а а
св
ш
о
X 2
ж ж
х г
ф
5 .
00 05
см см см*—"
•*
и
*•
ж л
н
X
г к ф
ж
8
с X
о 8см »х яо
о г
X
осм § кф X
св
&
ффо
ж§
о ф
X
X
ф ф св
*? X
с с X
се л Ои
X X
щ
/V
ш
,л
ю
2
со •
°©
ю
а
ЕГ к
О ж
а
X о
Л X
св
н
св о
К ►>
%Ж
н
к 3
э* т сх
X
« о
ф
а
я
X
л
о
ж
а и св
ш
о о.
о
н
св ф
св
о И 2
<в
а и X
н Св X 5в >>
• «Г Ч
в
я
О О Си X
X к св
и
и
Ю
св Св св 5 1 3 8
о*а и
ю
в
II,
вается в рулоны 12. Работа всего агрегата полностью автомати­
зирована.
В табл. 18 приведена техническая характеристика отечествен­
ных установок для производства пленок.
$
§ 8. УСТАНОВКИ ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВА л и с т о в
Установка состоит из червячного пресса 1 (рис. 124), каландра 2
гильотинных ножниц 3, тянущего устройства 4 и укладчика
листов. Листы изготовляют продавливанием расплавленного по­
лимера (получаемого в прессе) через горизонтально щелевой зазор
оформляющей головки 5. Полученная таким образом горячая лента
подается на охлаждающие полированные валки трехвалкового
вертикального каландра, где калибруется до определенной тол­
щины. Затем по рольгангам 6 и 7 лента поступает к валкам тя­
нущего устройства 4, которое подает ее в гильотинные ножницы
для резки на листы определенного размера. Команду на отрезку
листа подает система, состоящая из фотоэлемента 12, осветителя 13
и отражательного зеркала, находящегося на каретке укладчика.
Дальнейшее движение листа производится с помощью укладчика,
который состоит из тележки 8 с приемным столом 9 и подъемным
механизмом, каретки 10 и приемного транспортера 11. Работа
укладчика полностью автоматизирована и связана с работой всей
установки. Отрезанный лист падает на приемный транспортер
и ускоренно перемещается вдоль каретки до тех пор, пока не пе­
ресечет своей кромкой луч осветителя 14, вследствие чего сра­
батывает второй фотоэлемент, включающий привод 15 каретки.
Направление движения каретки противоположно направлению
движения транспортера, поэтому каретка выкатывается из-под
листа, и он падает на приемный стол тележки, которая с помощью
подъемного механизма поднята над полом на 0,5 м. Высоту стопки
уложенных листов контролирует третий фотоэлемент с освети­
телем 16. После заполнения тележки листами ее место занимает
порожняя вагонетка.
- 1)
Ножницы гильотинного типа предназначены для поперечной
резки листов. На двух стойках ножниц 1 (рис. 125) монтируются
неподвижный нож 2 и траверса 3 с подвижным ножом 4. Команду
на отрезку листа дает фотореле; при этом пружинные зажимы,
установленные на траверсе, захватывают лист, и ножницы на
катках 5 перемещаются по направляющим вместе с листом. Одно­
временно включается электромагнитная муфта 6, которая пере­
дает крутящий момент от электродвигателя 7 через редуктор 8,
кулисный механизм 9, приводной вал 10, зубчатую передачу 11
к подвижному ножу 4. Нож перемещается вниз и отрезает изде­
лие. По окончании резания кулачок 12 нажимает на конечный
выключатель 13, и муфта выключается. Подвижной нож возвра­
щается в верхнее крайнее положение пружинами 14.
I
Д ля получения гофрированных листов с продольной или попе­
речной волной в линии между каландром и вытяжным устройством
202
1
устанавливают механизм гофрирования. На рис. 126, а показан
механизм для получения продольных гофр, который состоит из
рамы 1 с формовочными плитами 2. Верхняя плита с помощью
штурвалов 3 может перемещаться по высоте, вследствие чего ре­
гулируется глубина гофрирования. Кромки обрезаются двумя
дисковыми пилами 4. Пыль удаляется с помощью отсасывающего
и фильтрующего устройств. Механизм поперечного гофрирования
Рис. 125. Гильотинные ножницы
(рис. 126, б) представляет собой два роликовых конвейера (верх­
ний 1 и нижний 2). Конвейеры смонтированы таким образом, что
ролики 3 одного конвейера попадают между роликами 4 другого.
При получении гофрированного листа с поперечной волной вместо
укладчика устанавливают намоточное устройство (рис. 126, в).
На тележке 1 устройства консольно монтируется намоточный
барабан 2.
На рис. 127 показана схема производства двухслойных листов
(поливинилхлоридного линолеума).
Подготовка сырья и материалов. Мешки с поливинилхлоридом
и гидрофобным мелом по рольгангам 1 и 2 поступают в растарочные устройства 3 и 4. Далее сырье пневмотранспортерами подается
в соответствующие вертикальные цилиндрические силосы 5 и 6.
Из силосов поливинилхлорид и мел через секторный питатель
подаются в соответствующие суточные бункера 7 и 8, уровень
материала в которых контролируется автоматически. Добавки
поступают к разгрузочным устройствам 9, откуда материалы
высыпаются в соответствующие бункера. Далее добавки взвеши­
ваются на порционных весах 10. Взвешивание компонентов авто­
матическое ' по рецептуре на перфокартах. Затем компоненты
предварительно перемешиваются в смесителе 11, работающем
на автоматическом или ручном режиме, без обогрева. По окончании
смешения добавки направляются в бункер 12, из которого по пнев­
мопроводу транспортируются в суточный бункер 13.
Рис. 126. Вспомогательные ме
ханизмы установки для про
изводства листов:
а — продольной гофрировки; б —
поперечной гофрировки; в — намо­
точной
В суточный бункер 14 направляют дробленые отходы кромки
Я Й Ш Й используемые только для получения нижнего слоя.
Пластификатор и мягчитель насосами подаются в резурвуары,
находящиеся в смесительном отделении и предназначенные для
промежуточного хранения жидких компонентов. Уровень пластиЙ Й Й Р и мягчителя в резурвуарах контролируется автоматим я г ч и т р п к Пп п ВК0В0И с и с т е м о и - Из
резервуаров пластификатор и
н««*ами по трубопроводам подаются
Приготовление смеси для верхнего слоя. Из суточных бунке­
ров смола, мел и отходы ленточными дозаторами подаются на
рционные весы /5 , работающие автоматически по рецептурам на
перфокартах или на ручном режиме. На порционных весах 16
одновременно с основными компонентами взвешивают добавки.
204
Красители и мраморовидные гранулы вручную засыпают в во­
ронку дозировочного устройства, питающего порционные весы 17.
После взвешивания всех компонентов смесь из бункера разгру­
жается в комбинированный двухступенчатый смеситель 18.
Готовая смесь подается в бункер 19, откуда через шлюзовой
затвор пневмотранспортом направляется в бункер 20 для при­
готовления верхнего слоя линолеума.
виммкмшимяммввм
29
30 31
Рис. 127. Схема производства двухслойны х листов (поливинилхлоридного
й".•\
линолеума)
Приготовление смеси для нижнего слоя. Смесь для нижнего
слоя линолеума готовят в смесителе 2 1 , который по конструкции
и работе аналогичен смесителю для верхнего слоя. Готовая охл аж ­
денная смесь подается в бункер 22 , из которого пневмотранспортом
подается в бункер 23 для приготовления нижнего слоя.
Непрерывное формирование
полотна двухслойного линолеума
Конструкции двухчервячных прессов как для верхнего слоя,
так и для
{ля нижнего слоя линолеума аналогичны и отличаются
На
габаритными
размерами
и
п
р
о
и
з
в
о
д
и
т
е
л
ь
н
о
с
т
ь
ю
,--------только
рис. 128 показан двухчервячный пресс отечественного производ­
ства. На сварной раме 1 монтируется корпус (цилиндра) 2 с ком­
плектом червяков 3 $ расположенных горизонтально. Червяки
приводятся от электродвигателя постоянного тока 4 через ре­
дуктор 6, передаточную коробку 7 и шлицевую муфту о. Число
оборотов контролируется тахогенератором 5. Корпус пресса
имеет четыре зоны обогрева, нагрев которых и контроль темпе­
ратуры производится комплектом нагревателей 9 и термопар.
Для охлаждения корпуса, загрузочной воронки и редуктора
имеется система охлаждения водой 10, а для охлаждения электроI;
•
206
Рис. 128. Двухчервячный
-ш
пресс
двигателя — система охлаждения 11 воздухом. Для перемещения
корпуса служит механизм передвижения 12. Осевые силы чер­
вяков воспринимаются упорными подшипниками 13. Пресс снаб­
жен системой смазки 14. Оформляющая головка крепится откид­
ными болтами 15. Для равномерной подачи смеси из бункера 16
и предотвращения зависания ее в загрузочной воронке 17 имеется
лопастная мешалка 18.
Через загрузочную воронку смесь попадает в пресс 24 (см.
рис. 127) для приготовления нижнего слоя и пресс 2 5 _верх­
него слоя. Пресс 24 имеет диаметр червяков 120 мм, а пресс 25 —
80 мм. Длина червяков для обоих прессов 15#.
Сначала включают пресс 24, и первая лента материала подается на листовой или деревянный поддон. Когда лента начинает
равномерно поступать из обоих прессов в два канала общей
щелевой головки 26 , то оба слоя соединяются, получается дублированный материал, который вводится в зазор между валками
гладильного устройства 27.
Затем лента поступает на транспортный конвейер, обогревае­
мый стержневыми нагревателями, с него — в камеру 28 для
снятия напряжения, где полотно линолеума подвергается искус­
ственной усадке при температуре 403° К* Нижний этаж камеры
является зоной охлаждения. В камере циркулирует нагретый
воздух, а в нижний этаж, т. е. в зону охлаждения, подается
дозами холодный воздух. По выходе из камеры линолеум проходит
|через установку 29 для продольной обрезки кромок и установку
поперечной резки <?0. Готовый рулон принимается двухрулонным
наматывающим устройством «?/, снабженным специальными стерж­
нями. Обрезанная кромка сразу же поступает в дробилку 32 ,
а бракованный линолеум — в дробилку 33. Гранулированные
отходы через бункер 34 пневмотранспортом направляются в суточ­
ный бункер 14 регенератора. Готовые рулоны снимаются с машины
вилочными автопогрузчиками и направляются к упаковочному
устройству, а оттуда на склад готовой продукции.
Рулоны линолеума, предназначенные для изготовления плиток,
электрокарой подвозят к агрегату для вырубки плиток и ставят
на размоточное устройство, с которого полотно линолеума вал­
ковым подающим устройством направляется в гидравлический
вырубной пресс.
Готовые плитки и отходы в виде «вырубки» после штамповки
роликовым конвейером -подаются на транспортное устройство.
Последнее состоит из направляющего стола, приемной тележки,
опорной конструкции, резцовых салазок, поперечного ленточного
конвейера и вытягивающего приспособления. Направляющий
стол подает плитки к приемной тележке, разделенной на две части.
Это дает возможность одновременно одну половину тележки
загружать плитками, а другую разгружать. Вырубка подается
транспортным приспособлением по резцовым салазкам к резцам,
измельчающим ее. Поперечный ленточный конвейер направляет
остатки вырубки к загрузочному отверстию мельницы для пере­
работки отходов. Готовые плитки с приемной тележки штабелями
подаются транспортером к упаковочной машине, где автомати­
чески заворачиваются в бумагу. После изготовления каждого
пакета машина автоматически останавливается, готовые пакеты
выдвигаются и отправляются на склад.
§ 9. УСТАНОВКА ДЛЯ
НАЛОЖЕНИЯ
ПОКРЫТИЙ
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ
Покрытия тонкой пленкой термопласта применяют для изго­
товления моющихся обоев, электроизоляционных материалов и др.
Основа (ткань, бумага, металлическая пленка и др.) может
быть покрыта пленкой как с одной, так и с двух сторон; покры-
Рис. 129. Схема нанесе
ния покрытий непрерыв
ным выдавливанием
тия наносят на каландрах или с помощью червячных прессов
Второй способ получил наибольшее распространение. Иног­
да основу покрывают заранее подготовленной нагретой плен-
1111111
" 0КРЫ™Й , непрерывным
показана на рис. 129. Подложка (ткань, бумага
выдавливанием
и др.), на котоП0КРытие, поступает с барабана / размоточного
®
и предварительно подогревается, огибая нагреваI 1 1 1 постУпает ? зазор между прижимным 4
рабочим 5 валками. Полимер выдавливают на подложку червя­
ком вертикального пресса 1 через плоскощелевую готовку 7
показана
1 П
Г”
Т0К М6ЖДУ ВЗЛКамИ 4 и 5' За счет Давления, создавае­
мого валками, происходит соединение подложки, со слоем пласт208
массы. Полученный таким образом материал затем охлаждается,
кромки обрезаются, и он поступает на барабан 8 намоточного
устройства 9. Д ля натяжения подложки с материалом служат
тормозные валки 10, а для контроля толщины — калибровочное
устройство 11. В установке также предусмотрены запасной ру­
лон 12 подложки.
§
10. МАШИНЫ
для ФОРМОВАНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ ИЗДЕЛИЙ
Пустотелые изделия формуются следующими методами: 1) не­
прерывным выдавливанием на червячных прессах с одновремен­
ным раздувом (совмещенный); 2) непрерывным выдавливанием
Рис. 130. Схема работы машины для формования пустотелых изделий
на червячных прессах с последующим раздувом (раздельный);
3) инжекционно-выдувным (совмещенный); 4) комбинированным;
5) инжекционно-сварочным; 6) каландрово-выдувным.
Наибольшее распространение получил первый метод.
Сначала получают трубчатую заготовку, а затем сразу же
раздувают ее сжатым воздухом в разъемных формах.
На рис. 130 показана схема работы машины для формования
выдувных изделий. Рабочий процесс состоит из ряда операций.
В положении I показано начало цикла: форма 1 открыта и на­
ходится под головкой 2 червячного пресса. В это время выдавли­
вается заготовка 3. Затем форма начинает закрываться, приводя
каретку 4 с воздуховодом 5 в положение готовности к раздувке.
В конце закрывания формы трубчатая заготовка отрезается
ножом подвижной части формы, а воздуховод 5 поднимается в по­
ложение раздувки (положение II).
Одновременно с полным замыканием формы каретка откиды­
вается, открывая при этом поступление воздуха в форму, и за-
—Щ !
(положение III). Затем форма охлаждается
В этот период каретка перекидывается и под головку пресса
одводится вторая форма, готовая к первым трем операциям
(положение IV). В последней операции (положение ]/) йюЪма
раскрывается, освобождая готовое изделие.
ДвухпозиционЯый агрегат для формования изделий по рас­
смотренному выше способу показан на рис. 131. Агрегат состоит
из червячного пресса 1, угловой оформляющей головки 2 ка­
ретки 3 с воздуходувом 4, пульта управления 5, в нижней части
Рис. 131. Двухпозиционный агрегат
состоящих из Двух частей - н е п о д в й ж н о й Т | " п о д Г ж ^ Г 9
Подвижная половина формы имеет нож 10 для отрезания выдав
ливаемои заготовки. Каретка может совершатЕ каиат“ ь „ «
каретки огрании л л тэ о /лф т / т т г
«««* а _____ 1
^м
^
1
вании, достигающее1О^МН/м® ^ е г ^ у Г т с я Те^/илем" /5 Пере'
■
Ц
И
В
^
ограничивается стоп ори в
Принцип
работы
этой
машины
основан
на
использовании
Н
Ь
пар Н уформ
В
п
------------------т-ииль^овании двух
движется относительно первой
м я е ^ а г п т п в ^ Л ? ^ * п<»Уфор«ы Движется нож, который
однадоеменно с п ш |у л п ^
И
выдавливаемого материала
Р
с подходом воздуховода, расположенного по центру
ИН
кольцевой щели, маш ина предназначена для производства сосудов
емкостью от 0,5 до 6 дм3. Пресс снабжен червяком О = 63 мм
с отношением
— 18 и развивает производительность до
0,016 кг/с при скорости вращения червяка 3 рад/с.
Машина может работать как одиночными, так и двойными
циклами; таким образом, можно использовать лишь одну из форм,
Рис. 132. Агрегат для производства крупногабаритных
'1 |
изделий
в то время как вторая останется свободной. При работе двойными
циклами можно в каждой из форм получать изделия с различной
конфигурацией.
На рис. 132 показан отечественный агрегат для производства
полых крупногабаритных изделий. На станине 1 крепится чер­
вячный пресс 2, к цилиндру 3 которого монтируется оформля­
ющая головка 4 с копильником, подвешенным к монорельсу 5.
14*
211
ЁЙ
Ш Ш Я Ш т яШ Ш & г г
ш т
размеров фор
выдавливания загоТОвк„
ее
Рис. 133. Оформляющая головка с копильником
вытягивание. Из цилиндра расплав пере­
мещает кольцо / (рис. 133) влево и через
пазы наконечника 2 червяка нагнетается
в копильник 3. Кольцевой зазор, образо­
ванный мундштуком 4 и дорном 5, в период
лением расплава п л у н ж е р ™ ™ ™ ,“ РеКрЫТ Н0Ж0М 6' Под дав'
уплотняет расплав, удаляя из него в о з т ^ о Г " Р°™ водавление
дозы расплава в нопм ьннке р е г у л и р у Т я г а й к а м и ® Р » аеМ0®
В в
*
ВПрЫска перемещаются в п ^ в о ш -п и Г ^ й вод ”Г / " °
Кул“ Г /У в ^ е Г т Г е т Ун 7Г оТ^ „ ^ аЙКИ 9 И К И
Ш
И
останавливается. При подаче к й д к д й Г Т ’п ® * **' 1 червяк
цилиндра заготовка выдавливается Лп Ио Р
ВуЮ полость
отводится нож Расппяп тлтдеи
’
начала выдавливания
Д ерж ась
0бтекает д°Рн°кольцевой зазор В к о н и р в м п я п п
И пР0Давливается сквозь
ствует „а Й ^ Щ Р Щ Р Щ ! Г м Т ^ Т л Г / *
нода, что уменьщает передачу тепла от | | | | | | | Ш
На рис. 134 показан механизм ниппеля, который перемещается
относительно оси приемного устройства 1 с маховичком 2.
Корпус 3 привернут к плите-#, перемещающейся по направляющим.
В корпусе смонтировано зубчатое колесо 5, находящееся в зацеп-
6
1
В
г
Рис. 134. Механизм ниппеля
А-А
лении с рейкой 6 . Рейка связана с карет/3 КОИ 7, перемещающейся по колонкам 8.
На каретке установлен держатель 9 нип­
10
пеля. Приводом для перемещения ниппеля
11
служит золотник-рейка 10, поворачива­
ющая колесо 11, вал 12 и колесо 5. На
рейке 13 установлен кулачок 14, воздейст­
вующий на конечные выключатели 15, ко­
торые подают команду на перемещение
й
соответствующих механизмов.
При работе с неподвижным ниппелем муфта 16 перемещается
вправо и разъединяет привод с валом 12. Ниппель перемещается
перпендикулярно относительно оси приемного устройства, что
позволяет изготовлять различные по конфигурации детали. В начале цикла ниппель находится в верхнем положении. По окон-
1Л
см
СО,
о
о
СЧ»
О
со
со 0о5
см
<
о со
со
СО
<
О
о
о
о
(БI*2 *»^--«ю- о
о о
ю
ю
ю
см
о
о
о
см
ю
<м
о со
—
«со
со
<
X
а
га
о
асоз
н
о
с
н
ю
о
I
03
<
см
#ц
в
I
*—
«*
—
4
с
о
со
I
<
со
с
о
I
<
ш
тн
с
о
см
<
со
0)
со
о
ю
оо
СО
ю
ю
о
Ю СО о
05
~Ю
см
см
о
о
юо
10
о
о
см
о
см
о
I
Я
8
СГ
оСн
О)
•я
■8
II
. о
са
■ со
са
я 11'
я . я
о,
я
си гг
С
V
л
о*
•
щ
СОЯей №
нО я
к яс; *
к=: • ва>
к
са
*=л
2 111 . а,
1со* 1 • со
Я| н 5У • нл
а
2О) <у э • о
1 о
•
я 2 я
\о К н
040
о
ю
ю
ойо«
м о® 1
00
о
ю
СМ
05
со
°
о
ЮО о о
м
ю
ю
о
~ N сосо
С
Отг С
О00
о о юо
О ОС
Оо
ЮС
ОГ- Ю
С
ОС
М
Ч*
00
СО О СО
СО Ю N СМ
0 5 О СО СО
СМ СМ СМ
О N <М
со
со
о о о о
о юо о
00
о
10
ЮЮ1П
ю ся
со (М
Я—
©«
о
о о юо
о ОС
М
о
С
ОЮооN
со со СМ00
см
СО
о
ю
о
й
сосо°°
05
о
о
^ соо
о
о
о
й
н
0
>
2
<
0
о.
со
с
• СМ 0 0 ю
см
о
—«сч
со
1д
о ° О Юо
о
о
о
О О л ,
о
см
о
<м
о о
о о
1 х
<м
о
05
о
X
о
о
о
05 ^
I
х2>
ю
Ш —* —« СМ
со
о
Xю
Со о ю
соосч
о ^ —
«
О О}
со
см
ю
О
О 23
гм
ч* оо
о Оо о
о о юо
о ю 05 о
N. ю
о
см
хй
см
О
О мО О
N *
•о о
ю о со
оо
ю
см
00
ю
•о
о о о о
о о о о
см—
«ю
сосмсм^
со
о смо о
00ЮС
Оо
сою о со
смсмсмю
05
о
со
00
ю
I
а>
са
со ©I
СО м
с* 2
юл
о
о
ю
о
о о
со ^ ю
см
к
*
см
о
я
&
.
аз я
° ж
00
г
со
я
§
са
са
§ я
I са
X
л
>»Я 1 ъ со н я
КС Я
о
я
СО СО
•в-4 н *=2 «=:
о о
я к яо
со н
о
о
са
о
с
и
11
я
&
и са
КС и:
к
о 03
я кI. Й Й
н
8 л аз а> а>
я
ш
са
о е* гз
4?
а>
1
^
г
"
со
си са
Я я
о
со
5 о.
Я я
я
Я
я я
ос о
0) са о ■
о
г
ч я
н
н
са
а
>
со
Ца и
Эс
аа о
са о я ю о
я
и
ч о и о х а II
2
о о
ю
00
00
СМ гн
н
со
я
со
т•
Н
я со
о я
а0)
о, я
Я я
я
я
я
(У
е=С О
§
о и,ч
я
са я о
н са я
\о
я
а
.
о Я я о
со я !
Я н из я
н
О
цси
н
<у О у
о
и ш О о
я я
о А3 в
Я
• •»
#
1
ш
я
• я
• я
и
я
я
я
о
о
и
0)
си
и,
я
»
-4
я
си
ф
с-.
я
я
я
н
■
я
" • 0)
и
я со
% са
я сх
я й)
я я
сх я ш
Я
Р
"
СС я я
Я
я
*г
я
Е
{_
с
а
я
я я я я 5 о
я си
я
са
я о Ю
*
3
3
о о я я я
аай
ж щ
и,
^
§
чании периода охлаждения форма раскрывается и ниппель опу­
скается вниз, а изделие встречает планку и снимается с него
В табл. 19 приведена техническая характеристика раздувных
агрегатов на базе червячных прессов.
§ И . ПРЕССЫ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
С ДИСКОВЫМИ ЧЕРВЯКАМИ И БЕСЧЕРВЯЧНЫЕ
В основном на червячных прессах тепло, необходимое для
получения расплава, передается теплоотдачей от внутренней
поверхности обогреваемого цилиндра. Но так как полимеры
имеют низкую теплопроводность, такой способ передачи тепла
В
Рис. 135. Дисковый червячный пресс
требует длительного пребывания (обычно несколько минут) ма­
териала в прессе. Повышение разности температур между цилин­
дром и холодным полимером улучшает теплообмен, но вызывает
опасность термической деструкции полимера. Поэтому жела­
тельно нагревать полимеры более равномерно и за короткое время,
используя, например, механическую энергию трения.
Червячным прессам свойственны также колебания давления
в головке, которые тем меньше, чем правильнее выбрана кон­
струкция червяка. Вследствие этого червячные прессы не всегда
обеспечивают высокое, качество смешения и диспергирования
материалов, для которых необходим равномерный и интенсивный
сдвиг по всей длине червяка. Кроме того, червячные прессы сложны
в изготовлении и эксплуатации, сравнительно дороги и требуют
больших производственных площадей.
Пресс с дисковым червяком (рис. 135) работает на принципе
использования эффекта нормальных сил, возникающих при
сдвиге вязкоэластичного материала между вращающимся и не­
подвижным дисками. Внутри обогреваемого корпуса 1 (неподвиж-
ного диска) крепится к фланцу 2 подвижной диск 3 (червяк)
Дисковыи червяк приводится через шестерню 4 и вал 5. К о р п у с
и диск обогреваются электронагревателями 6, ток к к о т о р ы м
подводится через клеммы 7. Зазор между диском и корпусом ре­
т и р у е т с я с помощью червячной передачи 8. Материал из бункера 9 поступает цр каналу 10, который расположен тангенциально
«•вор*, загрузки пресса. Осевые и радиальные силы восприни­
маются соответственно подшипниками 11 и 12. Выдавливается
расплав через решетку 13.
вдавливается
Д ля нанесения покрытий применяют червячный пресс (рис. 136)
с цилиндром, состоящим из двух фланцев 1, между которыми
установлен червяк (круглый диск) 2 со спиральными пазами на
Рис. 136. Червячный пресс с диском-червяком
торцовых поверхностях. Оформляющая головка 3 вращается
навстречу диску. Давление возникающее при работе, воспри­
нимается упорным шарикоподшипником 4. Червяк приводи?ся
от электродвигателя через шестеренчатую передачу. Расстояние
между фланцами регулируется маховиком 5. Червяк в виде
диска и соответствующая ему форма цилиндра обеспечивают
делают ее значительно более
экономичной В отношении расхода материала
, п „ п ! Т Л^ поступает в воронку 6 и равномерно заполняет
тЛ
16 ПаЗЫ’ нагРевается> расплавляется и переме­
щается к центру, где через вертикальный канал профилирующей
головки покрывает изделие 7. Иногда дли повышения Н В В
?
~ я
"гфорези. В
Д
№
| | |
предусмаПрессы с дисковым червнком имеют следующие недостатки-
Г ° о ? е Г Г ТЬ В Н
И
рОВанного И РавномериогоТитании
" ° еиь низкое Давление на выходе по сравнению с обычными
первичными прессами. Технически характеристика отечктаГн
дена УвСТата?лВОК20На В
216
К
1 Щ
Ш
”
прив".
I
При плунжерном выдавливании масса материала находяще­
гося в цилиндре, под давлением плунжера продавливается через
мундштук. Этим способом перерабатывают некоторые пластмассы
типа фторуглеродных соединений и термочувствительных мате­
риалов,*
V
Пресс (рис. 137) состоит из двух вертикальных цилиндров 1
(рабочих) с плунжерами 2, размещенных над головкой 3, и двух
горизонтальных цилиндров 4 (пластикационных) с плунжерами 5.
Плунжеры приводятся от электродвигателя и двух масляных
насосов — высокого и низкого давления. Удельное давление
выдавливания составляет 84 МН/м2.
Рис. 137. Схема плунжерной машины непрерывного выдавливания
Электронагреватели 6 , установленные на цилиндрах, головке
и фильере 7, поддерживают постоянную температуру в рабочих 1
и пластикационных 4 цилиндрах. Верхний предел рабочих тем­
ператур определяется теплостойкостью уплотнительных колец 8
из политетрафторэтилена. Основным узлом машины является
золотниковый дистрибутор. При подаче материала плунжером
правого (по чертежу) пластикационного цилиндра золотник 9
под давлением материала передвигается в крайнее левое поло­
жение. Вследствие этого канал золотника соединяется с полостью
правого вертикального цилиндра /, в который начинает посту­
пать расплав из пластикационного цилиндра. Одновременно
происходит выдавливание материала через головку к фильере 7
из левого ранее заполненного вертикального цилиндра. Каналы
в золотнике ^расположены так, что левый канал, соединяющий
вертикальный цилиндр и головку, открывается раньше, чем
перекрывается правый.
Материал из бункера 10 автоматически подается в пластикационный цилиндр; при этом строго соблюдается синхронность
подачи с ходом пластикационного плунжера.
Плунжерный пресс непрерывного выдавливания по сравнению
с червячным прессом обладает следующими преимуществами:
давление и температура регулируются независимо друг от друга,
разложение материала за счет напряжения сдвига внутри рас218
плава очень мало. Недостатком плунжерных машин является
низкая производительность, вследствие чего они не находят
широкого применения.
До настоящего времени в промышленности пластмасс для
производства изделий непрерывным выдавливанием применяли
два принципиально различных типа устройств: плунжерные прессы
и червячные прессы. Сравнительно недавно был создан третий
тип машины — гидродинамический.
Принципиальная схема гидродинамической бесчервячной ма*
шины изображена на рис. 138, а. В корпусе 1 относительно не­
подвижной фасонной плиты 2 вращается плоский ротор 3. Ротор
Рис.
138. Схема
гидродинамической бесчервячной машины (а)
и фасонная плита (б)
приводится от электродвигателя через гидромуфту. Материал
поступает из бункера 4 в зазор между ротором и фасонной плитой.
Ротор, вращаясь, продавливает расплавленный материал через
радиальные плоскости А фасонной плиты (рис. 138, б). Затем
потоки материала через отводные Б и звездообразные В каналы
направляются к центру и выдавливаются через оформляющую
головку 5 (рис. 138, а). Термопласты нагреваются электронагре­
вателями 6. Д ля предотвращения слипания материала бункер
и зону питания охлаждают водой, циркулирующей по каналам Г
рубашки 7 водяного охлаждения.
На машине можно перерабатывать полиэтилен, полистирол,
полипропилен, ацетатцеллюлозу, полиэтилен с пенообразователем
и найлон. Гидродинамическая машина проста по конструкции,
обеспечивает надежный нагрев перерабатываемого материала при
минимальной продолжительности пребывания полимера в ма­
шине, вследствие чего резко снижается его термическая деструк­
ция. Машина обеспечивает также создание высоких давлений.
Во время работы червячного пресса каждая частица непре­
рывно выдавливаемого материала описывает винтовую линию
с углом подъема, близким к углу подъема винтовой линии чеов я к а а — агс!§ {Илй) (рис. 139, а). При этом поток перемещаемого
вязкого материала складывается из трех отдельных потоков*
прямого (вынужденного), обратного (под давлением) и утечки
Направление
(уходящего в радиальный зазор
подачи
между гребнями червяка и стен­
кой цилиндра).
Согласно работам отечест>енных и зарубежных уче- I
ных, прямой поток Ш обусловлен адгезией расплава
одновременно к неподвижной
стенке цилиндра и к вращаю­
щемуся червяку. Обратный поток
“|гн 16„
12 1возникает тогда, когда
на выходном конце червяка
пресса имеется сопротивление
в виде головки, решетки или
фильтрующей сетки, вследст1
вие
чего
создается градиент
Рис. 139. Схема к расчету червячного
давления
в винтовом канале.
пресса:
Поток
утечки Щ очень мал,
а
участок цилиндра; б — элементарный
объем жидкости; в — схема зацепления
так как обычно радиальный
червяков
зазор между гребнями витков
___
з
1 !I
И
и цилиндром очень мал и составЛ
--\г-------—
—
—
— ■
^ червячного
• А л*ж
а
V/ пресса
_Л^е
РЦ Производительность
У(
определяется как алгебраическая сумма перечисленных выше 1
потоков:
К
Уц V 12 V
(184)
Излагая теорию процесса непрерывного выдавливания термо­
пластов Э. Фишер указывает, что должны учитываться не только
геометрические характеристики и конструктивные параметры
червяка, но и физические свойства перерабатываемого материала
и их изменение в процессе4переработки.
В настоящее время процесс экструзии изучают с помощью
идеализированной модели червячного пресса, в качестве которой
обычно используют винтовой насос, перекачивающий язкую
жидкость. При подобном подходе наиболее важной характери­
стикой расплава полимера является его вязкость. Допустим, что
течение жидкости имеет ламинарный характер, т. е. все струйки
передвигаются в параллельных плоскостях, и что скорость
каждой молекулы пропорциональна ее расстоянию от неподвижной
плоскости. Тогда каждый элементарный объем жидкости будет
деформироваться. Предполагается, что напряжение сдвига, вызы220
вающее эту деформацию, пропорционально градиенту скорости
Жидкости, для которых справедлива эта закономерность, назы­
ваются ньютоновскими. Существуют и другие закономерности
течения расплава различных полимерных материалов. Так,
например, если температура в каждой точке зависит от положения
точки, то величина вязкости § также зависит от этого положения
т. е. от координат х, у, г (рис. 139, б).
’
Для объяснения теории течения расплава в винтовом канале
червячного пресса может быть использована следующая модель.
Вязкая несжимаемая жидкость течет под давлением между двумя
параллельными плоскостями, отстоящими друг от друга на рас­
стоянии Н. Одна из плоскостей неподвижна, вторая движется
с постоянной скоростью V. Течение жидкости стационарно.
Требуется определить скорость жидкости в любой точке. Обозна­
чим через V скорость элемента жидкости, имеющего координаты *,
у, 2. Если пренебречь инерционными силами, то силы, зависящие
от давления и вязкости, направленные вдоль оси ху взаимно
уравновешиваются:
д ( дь \
др
ду
ду ) ~ дг
’
( 185)
где р — давление.
При (А = сопз!
сРо
Й'
в
-
др
^ ~ 0 у * ~ ~дг '
. Л_
( 18 6 )
Дважды интегрируя это уравнение, получим
р
Х’ = -Щ;:Ж У 2 + АУ + В-
(187)
Постоянные А к В определяются из условий, что на неподвиж­
ной плоскости скорость равна нулю, а на движущейся — V,
т. е. о = 0 при у — 0 и V — V при у = Н.
Отсюда
|
Х}==У^ ~ ^ ' % ( НУ - У 2)-
088)
Первый член уравнения обусловливается движением верхней
плоскости и соответствует вынужденному потоку, второй — по­
току под давлением.
Производительность червячного пресса выразится следующим
уравнением:
|
й |4 4 = $ - # ! .
<»»
При определении производительности принято допущение
о том, что канал имеет неограниченные размеры в направлении
оси ох. Для мелких каналов, у которых отношение Н!Ь мало
?
221
(Ъ— ширина канала), выведенное уравнением может быть ис­
пользовано с достаточной степенью точности.
■
Если не принимать допущения о неограниченной ширине
канала, уравнение производительности будет более сложным.
Уравнение Навье-Стокса в этом случае примет вид
. до
др
(190)
Ч С Й - + ду*
дг ’
I
Решение этого уравнения находят при условиях, выражающих
величину V в точках на границах канала.
1л
Уравнение скорости состоит из двух частей, соответствующих
прямому потоку VI и обратному потоку Х)г\
I
V
(191)
Прямой поток выразится уравнением
Шх ■ Щ 1
И
дх2
'
О
ду2 )
(граничные условия:
= 0 при х = 0 и х
Ь; V! = 0 при
0; V
У
V при у = Н)\ обратный поток
уравнением
1
3%2
д%2
Не
№ дх*
дг
(граничные условия: V2
У= о и у
к).
Сложив их, получим
о при X
дх*
о и X
Ь; V2
др
дг
ду
0 при
(192)
(граничные условия:
+ 0уа при
=
х = 0 и х = 6; а | +
+ Ц = 0 при у = 0;
+ | оа
V при у
Н).
Л
Значения у 1 и х)2 можно представить в виде бесконечных
рядов:
V,
ОО
X
1
др
2
2
+ 1) я (2х
________ 2к
сЬ
со
Я
шшш
(2п
(2п + 1)3
п=0. 1, 2, 3
4V
У
1
2« + !
Я'
Ь)
(2п В 1) пЬ
2к
(2 п + 1) пу
5Ь
Ь
зН ( 2 п + \ ) п к
ь
81®
(2 п -{- 1) п у
к
ядг
~ъ
; (193)
Уп + У12,
где
Ь к
V(1
(1х с1у
[ |
оо
и
Ь к
V (2
Преобразуя,
Оо
получим
1УгЬН
V /1
(195)
2
где к г — коэффициент формы прямого потока;
ао
к
(2п + 1) я
16
1
Ь
к±
1Ь
(2 л + I)3
2
к
3
я
Ь п=0, 1. 2, 3
*Ьк3 /
12[г V дг
I//2
(196)
коэффициент формы обратного потока;
где к
со
К.
1
192
я1
1
к
Ш
(2/г -4- I)6
Ь
/1=0, 1, 2, 3
(2л + 1) я
2Л
I ь ?
Полученные уравнения течения вязкой несжимаемом жидкости
между двумя параллельными плоскостями применимы для течения
расплава в винтовом канале червяка. Если винтовой канал чер­
вяка развернуть в плоскости, причем поверхность червяка оста­
вить неподвижной, а поверхность цилиндра передвигать со ско­
ростью, равной линейной скорости червяка, то относительное
движение будет таким же, как в червячном прессе с неподвижным
цилиндром и вращающимся червяком.
Подставляя в уравнения прямого и обратного потоков геометрические параметры нарезки червяка, получим
л 2О гк (1 — /б//) 5Ш а соз а
2
к2л й к 3 (1 — *6//) 5Ш2а
12[х
др
д/ ’
(197)
где со
скорость вращ ения червяка; й — диаметр червяка;
глубина винтового канала; / — число заходов червяка;
шаг нарезки червяка;
ширина витка в осевом сечении: (
223
канала.
Приравнивая к х и к г к единице и преобразуя, получим
V* = Ф<й
(198)
дг 7
где
я*ОаЛ (1 — *8/Л 81П а соз а
2
Ф
лОЛ3 (1 — *6//) з1п2а
Р
12
При однозаходном
червяке,
ширина б витка в осевом
” ' Дт’
' л -V когда
--—”
сечении очень мала и ею можно пренебречь,
л2О20)/! 51Па соз а
я1)Л8
$1п2
а
др
V,
(199)
2
12ц
д1
•
СИ * I I
VI
/ " \ ЖТ
Ж Жж
» л л
п
л
* V
л
туч
*
.
л
«* * - •
—
____-___
^ —______4 * ' ____ — ____
,ел им
которой равна развернутой длине витка, а толщина
еличине
зазора между гребнем червяка и внутренней поверхностью ци­
линдра. Размеры щели: толщина е> длина (б соз а), ширина
(ии /соз а). Приняв во внимание, что общий перепад давления
вдоль червяка равен ДР, и введя коэффициент 5 = 1 , 2 , учиты­
вающий эксцентрицитет червяка, получим вел
потока
утечки
V(3
я 2Г)аэе3 1{7а ДР
Щ&1
где Ь
эффе
длина червяка
Производительность червячного пресса
лЮ2(ок 51П а соз а
яОЛ3 5хп2а ДР
V.
2
ГЩГ1
я*и ител
(200)
п 2В 2эев Iй а ДР
Г2йй
. (201)
пресса соответствует величине потока,
офор
/?А
РГ
VI
(202)
Иг
где Р
константа, зависящая от геометрии головки; АР
перепад давления в головке; рг — вязкость расплава в головке.
Принимая АР = А Р г и пренебрегая потоком
ввиду его
незначительности, получим
1
V,
АН з1п а соз а
1 + ВЛ3 з т 2а ’
где
А
ИВ
лО
(203)
При определении константы | (коэффивдента геометриче­
ской формы) головку условно разбивают на ряд участков разИ И П В В 1 В
каждого участка определяют конСТаНТу
/\^.
Для цилиндрического канала
цц
шг
диаметр и длина канала
Для фильтрующей решетки
пы1
Я
1285 ’
(204)
•Я
(205)
где к и Щ количество и диаметр отверстий в решетке; 5
толщина решетки
Для конического канала с уменьшающимся* диаметром на
выходе материала
Зяс М
Я
(206)
где йх и
— диаметры конуса на входе и выходе материала
Для кольцевого цилиндрического канала
/
о
242
я
( Гн
в
)
Я
н
в
(207)
81
Г
н
2,318
Л
Т"* Л
V V V V ГГ V * V * V*
^
— ____А _____ ^
в
где гИ и р
наружный и внутренний радиусы кольцевого канала.
Для кольцевого конического канала
я (г 0 ^2 --- Т 1^|)
(208)
61к
где к — коэффициент;
К
ВИ
2.3 (г0
(гое т\Ч)
г
0
^ 2
Г1е 1
ш Ё В ® (%— еЛ
(*Ъ*2—
еге2
1
г, и г
средние радиусы окружности на выходе и входе кольцевои щели; е 1У е 2
толщина щели на входе и выходе материала,
Для щелевого канала прямоугольного и клиновидного сечения
Ыг3
/? в
(209)
121
0. 0
(А1 -4- л . ) ’
(210)
где Ь и к
ширина и толщина прямоугольной щели; Ьг
ширина клиновидной щели; к х и к 2 — толщина клиновидной щели
на входе и выходе материала.
Для канала с произвольным поперечным сечением
Р*
Шт
8
где Р
площадь поперечного сечения канала; р
периметр
сечения канала;
длина «выпрямленного» канала.
Общую Константу головки определяют как сумму сопротив­
лении отдельных участков:
1
Я
(
212
)
I
I
+
+
Я
Я»
Мощность, расходуемая червячным прессом, идет на пере­
мещение материала в винтовом канале червяка
и на сдвиг
материала в зазоре между гребнем червяка и внутренней стенкой
цилиндра:
N
(213)
л
где г] — к. п. д., равный 0,44-0,6.
*
При расчете мощности Ц | рассматривается вначале участок
развернутого червяка длиной Щ в направлении оси г с вязкостью
материала ш [16].
.-1Я
Мощность, расходуемая на этом участке,
ЛУГ,
УЛР,
(214)
где V
скорость перемещения цилиндра относительно червяка;
ар — сила, необходимая для движения частицы материала по
направлению вектора скорости.
Сила с1Р равна произведению сдвигающих напряжений на
элементарную площадь, на которую действуют эти напряжения.
При этом составляющая силы, действующей в направлении оси 2
винтового канала,
Ж
йР соз а
где 5
И
напряжение сдвига для ньютоновских жидкостей.
В результате совместного решения уравнений получим
щй
н
со з
йу
ЛА.
дифференцирования
скорость в любой точке червяка, получим уравнение скорости
сдвига
О Т1П »ТТ^ А
&у
Ш Ш
V
к /ар
Элементарная площадь
йА
Шг
Й Щ51п а Аг,
где Ь — ширина винтового канала.
Выражая Длину | | участка канала через длину й1 червяка
по оси йг
з т а и скорости V, Уг через скорость вращения
червяка:
Уг = лОп соз а;
V.
V
соз а
получим
I® !
к
2 соз2а
или
(Шх
к
соз2 а
ар
(216)
где п
скорость вращения червяка; Уп
объемная величина
прямого червяка
При определении
принимаем ширину гребня в направле­
нии оси х равной б соз а. Если не принимать во внимание увели­
чения давления в зазоре е, то скорость сдвига равна — .
Таким образом
4 Я я | В И ! й12
(217)
’
е\%а
п20 2п2б[г
к
соз2 а
(и .
(218)
Проинтегрировав, получим
N
11 0
Н0 В В
(219)
о
При постоянных размерах червяка и вязкости по длине червяка
N
пР*л?\1Ь
и
, VI1 АР
С088 в
пЮ Ы рЬ
'
I
( 220)
^ Р и определении производительности двухчервячного пресса
Э. Фишер считает, что его следует рассматривать, как коловрат­
ный насос. Следовательно, производительность прямо пропор­
циональна скорости п вращения червяков и объему V- каждой
секции:
К
константа.
ш ш
(221)
Так как за один оборот червяков подается материал из
секции, то /? = 2, а объем
п
V
ж
ш
2
двух
</ :
- 1
-------- —
илидп 1 г> зацепление (на рис. 1 3 9 ^ эта часть витка заштрихована). Если через /
обозначйть длину винтовой линии этой части ] итка, то
'
I
л (О —А) ’
Я
пдпН1 (И
К
(222)
к).
Это уравнение верно только для зоны дозирования червяков
где материал полностью занимает винтовой канал. Так как ма­
териал в этой части машины расплавлен, то можно предположить
что в зазоре между гребнями червяков и внутренней поверхностью цилиндра происходит его утечка.
Выражение потока утечки Щ аналогично выражению такого же потока в одночервячных машинах:
V/з
Ье3
12ц
др
йг
где Ь
2 <7л/) ширина щели; е
диент давления по длине щели.
Введя коэффициент
производительности
Ш'
V<
(223)
высота щели; йр/йг
гра-
ш
япдМ (О
получим выражение
к)
щ Бэе3
йр
6ц
йг
(224)
Мощность двухчервячного пресса [28 ]
N
(225)
I
М = - ± - \ у г <1Р,
где Р
сила сдвига, действующая на массу при движении рабо­
чих поверхностей; Р
поверхность сдвига или площадь рабочих
поверхностей; |
относительная скорость между соседними
рабочими поверхностями; / — расстояние между соседними рабочими поверхностями.
Мощность для червяков, вращающихся в одну сторону, можно
определить из зависимости, предлагаемой Д. Д. Рябининым
И Ю.
Ь.
Л
укячгшг*
^ =
2 Т
‘ Т - (2пН)2 № — к
+ е)*
(О — Л) Л,
(226)
где г — общее число секций, характеризующее количество вит­
ков червяков, находящихся в зацеплении; е — радиальный
зазор между витками; / — боковой зазор между витками; а г __
угол, определяемый из зависимости
К
V
соз
= 1 ----- ----------- 1-------- —___
1
Щ— Л т 2 ф — Л)2 ’
Мощность для червяков, вращающихся в разные стороны,
можно определить по формуле (58), приводимой в гл. I (раздел
первый) для червячных смесителей.
Глава VIII. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ИЗДЕЛИЙ МЕТОДАМИ ВАКУУМНОГО,
ПНЕВМАТИЧЕСКОГО И МЕХАНИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ
4
§ 1. ОБЩ ИЕ СВЕДЕНИЯ
Вакуумное, пневматическое и механическое формование нашло
широкое применение при производстве изделий относительно
больших размеров и сложного профиля, получение которых,
например, методом литья под давлением затруднено.
Для вакуумного, пневматического и механического формова­
ния используют листовой материал, из которого можно изго­
товлять сантехнические и строительные изделия ванны, рако­
вины. Из тонколистовых пластмасс можно изготовлять декора­
тивные облицовочные изделия и т. д.
В качестве исходного сырья при вакуумном, пневматическом
и механическом формовании применяют следующие листовые
и пленочные материалы: винипласт, органическое стекло, поли­
этилен, ацетатцеллюлозу, ударопрочный полистирол, полиметилметакрилат и др.
Технологический процесс вакуумного формования происходит
в следующей последовательности: лист термопласта закрепляется
над формой и прогревается до эластичного состояния; затем из
формы отсасывается воздух, вследствие чего лист притягивается
либо к внешней, либо к внутренней поверхности формы, при этом
четко отпечатываются все особенности поверхности формы; далее
изделие охлаждается и снимается. Поскольку давление, при
котором изделия формуются на вакуум-формовочных машинах,
не превышает атмосферного, формы (матрицы) могут быть дер е­
вянные, гипсовые и пластмассовые.
Пневмоформование — это процесс, при котором нагретый
лист термопласта прижимается сжатым воздухом к внутренней
поверхности матрицы. Д л я этого лист закрепляется по контуру
полости матрицы и нагревается. Пневмоформование производится
подогретым и сжатым воздухом (0,3— 1,4 мН/м2). Д ля выхода
воздуха из полости матрицы в ней предусмотрены отверстия.
Этот процесс можно комбинировать с вакуумным или механиче­
ским формованием.
Ш Щ Й Щ Щ Ш йЩ я
Механическое формование — это процесс, при котором лист
термопластичного материала нагревается до температуры раз­
мягчения и затем формуется при помощи матрицы и пуансона на
гидравлическом или пневматическом прессе под давлением 35 X
X 10е — 1,5 106 Н/м8.
ТШ
§ 2. ВАКУУМ-ФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ
Различают несколько методов вакуумного формования: 1) не­
гативный, при котором пластичный материал втягивается в углуб­
ления вогнутой формы, установленной на неподвижном столе;
2) негативный с предварительной механической вытяжкой, при
котором нагретый материал вводится в вогнутую матрицу с по­
мощью пуансона; 3) позитивный, при котором выпуклая форма,
установленная на неподвижном столе, поднимаясь, производит
предварительную механическую вытяжку нагретого материала,
после чего включается вакуум и происходит окончательное фор­
мование изделия; 4) позитивный метод с предварительной пнев­
мовытяжкой нагретого материала сжатым воздухом; 5) комби­
нированный (позитивно-негативный), т. е. метод формования
с одновременным движением пуансона и матрицы.
й
При выборе того или иного способа формования обычно руко­
водствуются следующим правилом: если глубина формуемого
полого изделия меньше половины размера наименьшего отверстия
(горловины) изделия, то производят негативное формование,
если же глубина изделия больше размера горловины, то произ­
водят позитивное формование.
Негативное и позитивное формование с верхним прессовочным
аппаратом можно комбинировать в различных сочетаниях; это
позволяет вырабатывать изделия самой разнообразной конфи­
гурации.
На рис.^ 140 показана схема негативного формования с пред­
варительной механической вытяжкой.
г
В начале процесса формования (рис. 140, а) лист 1 термо­
пласта наложен на всасывающий ящик 2. Прижимная рама 3
поднята. Пуансон 4 прессовочного аппарата находится в верхнем
крайнем положении. Неподвижный стол 5 с закрепленной на нем
формой 6 плотно прижат к резиновому уплотнению 7. Нагрева­
тели 8 разведены в стороны.
Во время прогревания материала (рис. 140, б) лист / прижат
рамой к верхнему резиновому уплотнению 9, нагреватели 8
поворачиваются, устанавливаются над листом и нагревают его.
затем нагреватели 8 разводятся в стороны (рис. 140, в), и начи­
нается предварительная механическая вытяжка листа 1 пуан230
'Ж
I
соном 4. Окончательно изделие формуется в результате отсоса
воздуха через каналы А формы 6 при подсоединении патрубка 10
к вакуумной линии. Рама 3 (рис. 140, г) поднимается, и отформо­
ванное изделие под действием сжатого воздуха, нагнетаемого
через патрубок 10, выталкивается. Перед подъемом рамы изделие
выдерживается в форме для охлаждения.
Рис. 140. Схема негативного формования
На рис. 141 показана позитивная схема формования изделия.
В начале процесса формования (рис. 141, а) пластмассовый лист 1
наложен на всасывающий ящик 2. Прижимная рама 3 поднята.
Подъемный стол 4 с закрепленной на нем формой 5 занимает
нижнее положение, нагреватели 6 отведены в стороны, лист 1
прижат рамой 3 к резиновому уплотнению 7 ящика (рис. 141, б).
Затем нагреватели 6 устанавливаются над листом и нагревают
его, после чего нагреватели 6 (рис. 141, в) разводятся в стороны
и стол 4 с формой 5 поднимается; при этом происходит предвари­
тельное механическое вытягивание листа 1. Стол в своем крайнем
верхнем положении прижимается к резиновому уплотнению 8,
Ш
231
обеспечивая герметичность в полости всасывающего ящика 2.
Далее через патрубок 9 отсасывается воздух из ящика, в нем
создается разрежение, и под действием атмосферного воздуха
происходит окончательное формование изделия. После воздушного
охлаждения изделия (рис. 141, г) прижимная рама 3 поднимается,
затем через1 патрубок 9 нагнетается воздух, и готовое изделие
снимается ё фор:угё>1.
Я
Для вакуумного формования применяют большое количество
разнотипных вакуум-формовочных машин с автоматическим или
полуавтоматическим управлением, отличающихся друг от друга
б
Рис. 141. Схема позитивного формования
I
только конструктивно. Существующие конструкции вакуумформовочных машин обеспечивают формование изделий пло­
щадью от 0 ,2 x 0 ,2 до 2 ,3 x 1 ,3 м при толщине листа 5— 13 мм.
Максимальная глубина формования колеблется в пределах
0,35—0,6 м \
х
л 1 |
Вакуум-формовочная машина, приспособленная для формова­
ния изделий любым из рассмотренных выше методов, показана
на рис. 142. На станине 1 смонтированы два пневматических
подъемных цилиндра 2. На штоках 3 цилиндра крепится стол 4.
При подаче воздуха от компрессорной установки 5 в цилиндры
стол поднимается и заходит в коробку 6, верхняя часть которой
является всасывающим ящиком. При подъеме стол прижимается
к резиновому уплотнению 7 всасывающего ящика. Пластмассо­
вый лист 8 к верхнему резиновому уплотнению 9 ящика при­
жимается прижимной рамой 10 с помощью зажимов 11. Рама
232
1
Рис. 142. Вакуум-формовочная
машина
по высоте в зависимости от толщины материала регулируется
тремя установочными винтами 12. Воздух из полости всасыва­
ющего ящика отсасывается через три патрубка 14 при помощи
вакуум-насосной установки 13.
Д
На колоннах 15 смонтированы два поворотных нагревателя 16.
Нагреватёль состоит из П-образного каркаса 17 и электронагре­
вательных элементов 18. Нагреватели по высоте устанавливаются
винтовым устройством 19.
ШИ
Пневмоцилиндр 20 верхнего прессования аппарата монти­
руется на раме 21, которая крепится к станине на двух стойках 22.
Снизу на штоке 23 закреплен диск 24, к которому крепится пуан­
сон 25. Ход поршня 26 регулируется установочными кольцами 27,
закрепленными на стержнях [28] подъем и опускание пуан­
сона осуществляются переключением клапанов, находящихся
в коробке 29. Клапаны переключаются при помощи штанги 30.
1
Д ля нагрева пластмассового листа применяются или электро­
нагревательные элементы, или устройства с лампами инфракрас­
ного излучения. Время, необходимое для нагрева материала,
определяется по формуле
Шй
.
ср Ш — т л б2
—
1,15-10*1 ДТ С’
(227)
где с — удельная теплоемкость материала в Дж/(кг-град); р —
плотность материала в кг/м3; Т г — начальная температура ма­
териала в К; Т 2 — температура размягчения материала в °К;
о
толщина нагреваемого листа в м; X — теплопроводность
материала в вт/(м-град); Д Т — разность температур на противо­
положных поверхностях листа в град.
^
Чтобы нагрев был равномерным, площадь нагревателя должна
превышать площадь листа и нагреватель должен находиться на
возможно более близком расстоянии от материала.
Для улучшения пластикации и уменьшения напряжения де­
формации во время процесса формования применяют нагреватели,
действующие одновременно с обеих сторон листа.
Производительность вакуум-формовочной машины зависит от
продолжительности нагрева материала, а также от длительности
вспомогательных операций по обслуживанию машины.
Производительность определяют по зависимости
/с5бр
т<= Щ Й
.Л§
(228)
где к = 0 ,7 5 ^0 ,8 5
коэффициент использования машинного вре­
мени, 5
площадь формуемого листа в м2; б — толщина листа
в м, р
плотность материала в кг/м3; /ц — время общего цикла
формования в с.
N
N
Л
Щ,
I где Щ ___ расчетная мощность, расходуемая на вакуумное формОбание; т]I
к. п. д. вакуум-формовочной машины.
Формование заготовки происходит под действием разности
между атмосферным давлением ра и давлением в форме рф:
(Ра — Рв. р) — УвРф
Уф (1 + к) — V в
Р
(230)
где к — коэффициент, характеризующий отношения объема V
ресивера к объему Кф
V — объем
Уф полости формы; Щ
объем воздуха
воздуха,
вытесняемого из формы, в м3- Р
остаточное давление в вакуумном ресивере в Н/м2.
фор
гают определять из зависимости
В- р
V
гъ
РЖ
ь/
о
А
(р,
Рв. р) РфУв
^ф (1
(231)
К) — Кв
После интегрирования получим
А
VФ Р,
1
(Рв.
« Р в . о) 1п
К
С учетом подстановки значений ра = 1 и р в = 0 и заменяя
натуральные логарифмы на десятичные, получим
А
N
ЮКФ(1
А
(232)
Ш ф [ 1 - 2 ,3 0 3 1 б
I
1021ц
(233)
где /ц — время общего цикла формования в с.
Силу зажима заготовки определяют из следующей зависи­
мости:
оЫ
т
где о
Орф
(234)
напряжение в материале во время формования
в Н/м2; й — диаметр формуемого изделия в м; / — периметр
прижимной рамы в м; б — толщина стенки изделия в м; / —
коэффициент трения материала о стенки формы.
46
I
I
Р
1
где I — удельное давление зажима, которое должно быть меньше
предела текучестй> материала при температуре формования.
§ 3. ПНЕВМОФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ
Технологическая схема процесса пневматического формования
изделий из листового материала показана на рис. 143. В начале
процесса формования (позиция /) лист 1 подается в пространство
ж '»та«к»г»и»х«мв
Рис. 143. Схема
пневматического
формования
между нагревательной плитой 2 и негативной формой 3. В пози­
ции I I показан момент прижатия листа 1 нагревательной плитой 2
к форме 3 и нагревания термопластов. Листовая заготовка нагре­
вается контактным методом стержневыми электронагревателями 4,
что увеличивает скорость нагрева по сравнению с обычными
инфракрасными нагревателями в 5 раз. Температура контроли­
руется термопарами 5. В позиции I I I показан процесс формования
сжатым воздухом, поступающим через патрубок 6 и каналы А
в плите 2. Д ля предотвращения утечки воздуха между верхней
и нижней частями плиты устанавливается прокладка 7. В пози­
ции IV показан процесс обрезки кромок листа 1 ножами 8
формы 3 при нажатии сверху нагревательной плитой 2. В пози­
ции V показан подъем нагревательной плиты 2 и выталкивание
отформованного изделия под действием сжатого воздуха, нагне­
таемого через патрубок 9. Перед подъемом плиты изделие выдер­
живается в форме для его воздушного охлаждения.
|
236
1
Машины для пневматического формования по данному трШ
логическому процессу создаются ыя
^
Данному технопневматических прессов.
иДравлических или
§ 4. МАШИНЫ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ
Методом штампования успешно изготовляются изделия 1
таких материалов, как ударопрочный полистирол и другие поли­
меры. По сравнению с вакуумным и пневматическим формованием
из листовых заготовок этот метод является самым д о т И
скольку он требует изготовления сопряженных матрицы и пуан
а
)
Щ
.
в
)
Рис. 144. Схема механического формования:
а и б - жестким и эластичным пуансонами; * |
центральным толкателем
сона. Детали формы изготовляются из стали или армированн
ванТяИНИЯ 1 сверлениями Ц Удаления воздуха из зоны фор
Существует несколько методов механического фор
основные из них следующие: жестким пуансоном (рис. 144 а)
I
VV V * Л .
---
—
____ - П
-
к
а
^
^
Т
1
Т
НС0Н°
М
(РИС'
■
I
'
вытяжка
Центральным
Ж
кателем с креплением заготовки по контуру (рис. 144 в) В пепзаготовка (лист)
укладывается на’ матрицу 2
п ^ Ш й Ш Т ы Г Т раМ0Й 3- ПРИ формовании жестким
гйлпявпыпо
С‘
’
Давление на него передается штоком 5
элагтГГ
ИЛИ пневматического прессов. При формовании
*
пуансоном давление на заготовку передается жидо А ю или возДухом (рис. 144, б) через резиновую диафрагму 7
Ш К ? аХ предУсмотРбны отверстия 8 для выхода воздуха. При
Рамкой* ?методе лист / (рис. 144, в) крепится между прижимной
рамкой 2 и кольцом 3. Формование осуществляется вдавливанием
ВКУ толкателя 4, перемещаемого штоком 5 гидравличелвя 1 ИЛИ пневма™ческого пресса. При данном методе возможны
ойпп
Та: толкатель вдавливают в разогретый лист либо нацоорот, нагревают толкатель и вдавливают его в холодный лист.
патов разность диаметров прижимного кольца и толкателя,
У аем изделия с различным углом наклона стенок (до 90*^.
ЯИШ методах
1
Глава I X . ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ
КАЛАНДРИРОВАНИЯ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Каландрирование — это процесс, при котором размягченный
термопластйчный''материал пропускается через зазор между
горизонтальными валками, образуя бесконечную ленту, толщину
и ширину которой можно регулировать. В промышленности строи­
тельных материалов при производстве изделий из пластмасс
каландрирование широко применяется при производстве пленок,
листов линолеума из поливинилхлорида, сополимеров винилхлорида и винилацетата, полиэтилена, ацетата целлюлозы, кумарно-инденовых и других полимеров. Переработка на каландрах
является одним из наиболее быстрых методов производства пленок
и листов.
Анализ физико-механических свойств пленок, полученных
различными методами, показал, что наилучшими свойствами
обладают каландрированные пленки. Имея наименьшие допуски
по толщине, эти пленки обладают хорошей жиро- и газонепро­
ницаемостью. Каландрирование является наиболее эффективным
методом для получения листовых и рулонных материалов с боль­
шим количеством наполнителей (линолеум, плитки для полов
и т. п.). Каландры менее требовательны к подготовке сырья,
на них можно изменять ассортимент пленочных и листовых ма­
териалов без смены рабочих органов машины, и, наконец, переход
на изготовление новой продукции не требует почти совсем чистки
валков и других рабочих органов по сравнению с непрерывным
выдавливанием или литьем под давлением.
I
К недостаткам каландров относятся: 1) необходимость ком­
плектования установок сложным и громоздким оборудованием
для подачи, нагрева и охлаждения теплоносителей; 2) большие
распорные силы валков деформируют их, нарушая постоянство
зазора, что, в свою очередь, ведет к нарушению параллельности
и возникновению кривизны сечения материала; 3) наличие элек­
тромеханического привода регулирования зазора не всегда позво­
ляет получить постоянную толщину выходящего материала.
Процесс производства однослойного поливинилхлоридного ли­
нолеума вальцово-каландровым способом состоит в подаче из
узла дозирования в роторный смеситель сырья, где оно плавится
и смешивается. Масса из смесителя проходит через несколько
двухвалковых вальцов и подается в каландр. Иногда вместо валь­
цов применяют машину для непрерывного выдавливания термо­
пластов. Поступающий на каландр материала последовательно
проходит через зазоры, образованные валками. При этом материал
дополнительно перемешивается и образуется пленка заданной
толщины. Переход пленки с одного валка на другой сопровож­
дается изменением разности температур, разности окружных
скоростей и качества обработки поверхности валков. Затем пленка
238
проходит охлаждающее, компенсирующее и резательное устрой­
ства и подается в намоточно-упаковочный автомат. Масса и пленкя
транспортируются ленточными конвейерами.
и пленка
§ 2. КОНСТРУКЦИЯ
КАЛАНДРОВ
Каландры классифицируются в зависимости от назначения
типоразмера, количества и расположения валков, типа привода
и характера давления валков на материал, устройств для компен­
сации прогиба и регулирования зазора и скорости валков, а также
фрикции и способа обогрева.
В зависимости от назначения каландры подразделяются на
универсальные, пленочные, листовые, тиснильные, печатные и
дублировочные. В зависимости от типа размера валков (диаметр х
X длину) каландры бывают от 100x225 до 1020 x 3050 мм К легком^™ ипу относятся каландры с размерами Ш = 360 мм-НЙН
ь
п
тяжел,0Му
М
950
мм;
1
=
2800
мм;
к
среднему
и = 6104-710 мм; | = 1800 мм.
В зависимости от количества и расположения валков каландры
бывают двухвалковые вертикальные (рис. 145, а), наклонные
(рис. 145, б) и горизонтальные (рис. 145, в); трехвалковые верти­
кальные (рис 145, г), горизонтальные (рис. 145, § § наклонные
(рис. 145, е), У-образные (рис. 145, ж), А-образные (рис. 145 з)
с угловым расположением валков (рис. 145, и), Г-образные
(рис. 140, к); четырехвалковые вертикальные (рис. 145, л) Ьобразные (рис. 145, м), Г-образные (рис. 145, «), наклонные
(рис. 145, о), 2-образные (рис. 145, п), 5-образные (рис. 145, р)
и «верблюдообразные» (рис. 145, с) пятивалковые; Г-образные
(рис. 145, т ), со смешанным расположением валков (рис. 145, у),
Ь-образные (рис. 145, ф), вертикальные (рис. 145, х), ^-образные
(рис. 145, ц), С-образные (рис. 145, ч); шестивалковые, 2-образ­
ные (рис. 145, ш); С-образные (рис. 145, э) и ±-образные
(рис. 145, ю).
к
В
зависимости
от
типа
привода
каландры
бывают
с
одним
общим
ШАП/Чяа
—. —— — ___________
приводом, с индивидуальными приводами на каждый валок и
с индивидуально-групповым приводом; 1по
по характеру давления
валков на материал каландры бывают с регулируемым давлением
валков и изменяемым при помощи нажимных устройств зазором
между ними и с постоянным давлением валков и переменным
автоматически меняющимся зазором, зависящим от толщины
материала. Давление валка на материал осуществляется грузами,
пружинами и гидроустройствами. Для листования, профилирова­
ния
и
промазки
применяют
каландры
с
постоянным
зазором;
для
Тигий1п.л __^ __________
тиснения, дублирования и глажения
каландры с переменным
звзором и постоянным давлением.
Большинство каландров оборудовано устройствами для ком­
пенсации прогиба валков, механизации для бесступенчатого
регулирования скорости валков в пределах 1 : 10 и фрикцией
а
от 1 :1 до 1 : 1,5; 1 : 2 . Скорость каландрирования достигает
100 м/мин, а минимальная толщина
---каландрируемой
пленки
до 0,05 мм.
Обогрев валков каландра может быть паровой, электрический
электропаровои, водяной и обогрев высокотемпературным тепло’
носителем. Из-за трудности регулирования температуры поверх­
ности валка первые три способа в современных прецизионных
промышленных каландрах для переработки пластмасс применять
не рекомендуется. Наиболее эффективным признано применение
жидких теплоносителей: перегретой воды (температура нагрева
валков до 473 К) или органических теплоносителей — Дяутепм
(температура нагрева до 617° К).
Наиболее широкое применение каландры находят в линиях
для производства пленок и листов из ПВХ. Количество валков
каландров определяется исходя из требований степени обработки
материала
жжо-гапыат.* (эластичности, жесткости Прозрачности), толщины
и области применения готовых изделий. Для дублировочных
тиснильных и листовальных операций и производства плиток
для покрытия полов обычно применяют двух- и трехвалковые
каландры, для глажения, промазки и производства листов и
пленок для многослойных покрытий —
■
■ трехвалковые, для уни­
версальных технологических операций — трех- и четырехвалковые, для профилирования и производства тонких пленок_
четырехвалковые, для пленок и листов из жесткого П В Х _
четырех- и пятивалковые каландры.
При выборе схем расположения валков следует руководствоидом и свойствами каландрируемого материала и в за­
висимости от этого величиной возни каю щ и х^^^^^^^^^^^^Н
распорных сил,
величиной прогиба валков, условиями эксплуатации и ремонта,
качеством получаемой поверхности пленки или листов. Для
производства плиток для покрытия полов толщиной до 3 мм
рекомендуется применять двухвалковые вертикальные каландры-
ДЛЯ
ТТ 1Т ГТ
■
п п л т ш п л т т л ^ г ч л
—1 - _
__ _____
шшшшяшт
трехвалковые А-образные и вертикальные каландры; для про­
изводства пластифицированных ПВХ-пленок до 0,05 мм — четы­
рехвалковые 8- и Г-образные каландры; для производства же­
стких пленок ПВХ — четырехвалковые Ь-образные каландры;
для переработки жесткого ПВХ в очень тонкую пленку — пятиалковые Ь-образные каландры; для производства линолеума —
четырехвалковые 2-образные каландры.
Каландры с Г-образным расположением валков имеют сле­
дующие преимущества.
1. Открыт доступ к валкам, удобна установка измерительных
приборов, хорошее визуальное наблюдение за качеством продукции.
2. При одинаковых скоростях каландрирования пленка на­
ходится в соприкосновении с валками в 2 раза дольше, чем дости­
гается лучший прогрев и более высокое качество поверхности
пленки, лучшее удаление пузырьков воздуха.
3. Конструкция станин более проста и менее трудоемка в изгопаи ма
товлении.
Наибольшее применение находят каландры с 2- и 5-образной
схемой расположения валков. Преимущество этих схем состоит
в том, что направление прогиба валка перпендикулярно направ­
лению следующего зазора, и поэтому прогиб не сказывается на
калибровании пленки. 5-образная схема применяется также и для
уменьшения габаритных размеров каландра.
§
Применение каландров с Ь-образным расположением валков
обусловливается следующими особенностями.
В
1. Центр тяжести расположен ниже, чем в других каландрах,
поэтому они имеют более жесткую конструкцию (большие рас­
порные силы при производстве жестких пленок).
Я
2. Материал движется в том же направлении, что и тепловой
градиент, поэтому температура распределяется более равномерно
и пленки лучше защищены от местных перегревов.
Я
3. Меньше возможности попадания инородных включений
выше загрузочного зазора.
|Ш
4. Питание каландра на более низком уровне удобно с точки
зрения компоновки линии.
ЩИ
Вертикально-образные каландры не нашли применения для
производства тонких пленок в связи с трудностью поддержания
постоянной величины калибрующего зазора. Наибольшее приме­
нение в промышленности находят каландры двух-, трех- и че­
тырехвалковые. Каландры же с большим количеством валков
применяются реже.
На рис. 146 показан четырехвалковый 2-образный каландр
для производства безосновного линолеума из ПВХ. Две чугунные
станины 1 закреплены на фундаментальной плите 2 и связаны
между собой траверсой. В стойках имеются вырезы для установки
в них подшипников 3 и 4 валков 5 и 6. Валки должны быть отлиты
из кокильного чугуна или стали и тщательно обработаны. Под­
шипники 4 нижнего валка 6 установлены неподвижно, в то время
как подшипники 3 остальных валков 5 могут перемещаться,
скользя по направляющим, чем обеспечивается возможность
установки требуемого зазора между валками. Величина зазора
между валками регулируется механизмами, состоящими из инди­
видуального электродвигателя 7, двухступенчатого редуктора 8,
нажимного винта 9 и мерного устройства 10. Вращение от электро­
двигателя через первую ступень червячной передачи, червяк
второй ступени и червячную шестерню И передается нажимному
винту у непосредственно воздействующему на подшипник 3
валка 5. Ступица червячного колеса насажена на шлицы нажим­
ного винта^ Электродвигатели могут включаться или попарно,
или каждый в отдельности, при этом при достижении требуемого
зазора они автоматически выключаются.
Щ
Д ля компенсации прогиба валков служит механизм перекоса
валков каландра, имеющий две пяты 1 (рис. 147), установленные
242
Ш
на к о р п у се валкового подшипника. К одной из пят крепится
ги дроц и ли ндр 2 для выбора зазоров. В гайку 3, составляющую
одно целое со второй пятой, входит винт 4, на конце которого
посаж ено червячное колесо 5. Винт своим буртом опирается на
опорный шарикоподшипник 6. Червячное колесо зацепляется
с ч е р в я к ам и 7 и 8, имеющими правую и левую нарезку. Червяки 7
и 8\ с помощью муфт 10 и 11 могут соединяться с валом 9.
Муфты включаются золотниковыми механизмами гидропривода 12.
Вал 9 червяка через муфту 13 соединен с валом червячного ре­
дуктора 14, на котором установлен электродвигатель 15.
Р а б о т а е т механизм следующим образом. Гидроцилиндр 2
создает силу прижима валкового подшипника, которая выбирает
все з а з о р ы в системе подшипник— механизм. После выбора
зазоров включается электродвигатель 15, передающий враща­
тельное движение через редуктор 14 и муфту 13 на червяч­
ный вал 9. Гидропривод 12 включает муфты 10 и 11 (возможна
работа каждого червяка раздельно, что необходимо при перво­
н ачальн ой регулировке перекоса валков). Червяки 7 и 8 вращают
червячны е колеса 5 с нажимными винтами 4, которые, ввинчи­
ваясь или вывинчиваясь из гаек 3, перемещают на нужную ве­
личину подшипники с валком. Реверсирование системы обеспе­
чивается электродвигателем.
Д л я визуального контроля за положением валков и определе­
ния величины зазора во время работы каландр снабжается ука­
зателем перемещения валков, состоящим из корпуса 12 (см.
рис. 146) и крышки 13, на которой укреплен циферблат 14. В кор­
пусе указателя размещены три пары зубчатых колес. Одна пара
колес передает вращение малой стрелке 15, показывающей пере­
мещение подшипника, а другие две пары передают вращение
больш ой стрелке 16, показывающей перемещение валка. Указа­
т ел ь приводится от механизма регулирования зазора.
Каландр имеет систему обогрева, которая обеспечивает по­
сто я н н у ю и равномерную по длине валка температуру поверх­
ности. Теплоноситель (перегретая вода) поступает по трубопро­
воду 17 в неподвижный патрубок 18, в котором укреплена трубка 19.
Ч ер ез э т у трубку теплоноситель поступает во внутреннюю по­
лость валка и распределяется по периферийным каналам 2 0 .
О тводится теплоноситель через трубопровод 21.
Сальниковая набивка зажата в неподвижном патрубке кор­
пусом сальника. Патрубок 18 предохраняется от проворачивания
при пом ощ и штанги 22. Вращающийся патрубок 23 установлен
в н еп о д ви ж н о м патрубке. Бронзовая втулка и упорный шарико­
подш ипник фиксируются кольцом 24 из двух половин. В ка­
ландре предусмотрены устройства 25 для дублирования (пленок
или л и сто в ) и механизм 26 размотки бобин.
Централизованная система смазки под давлением предусма­
тр и вает автоматическое поддержание циркуляционного режима
см азки и включение в работу валков только после того, как
Рис. 146. Четырехвалковый
2 -образный
каландр
б-б
ИЭ/Н я
ВМЦ*Ва
щ я Ш Л й и н и й 'э
в н В1ги э в в н с !о и э в с |
аом^ва
М
|
вйЛ-ьвсГэц
И Э 1 И Б НЧ СВИНОГО В ДО
ля я жжет
хдн а
вйоаис1ц чхоонТпом
чхэойонэ
н и и /м а
ввьо9 вл
мм а аом 1гва
внии’й' ввьодвс!
NN а
аои 1гва йхэмви^
обеспечена смазка всех основных узлов каландра. При засорении
четырехвалкового
калавдрв
в
'р
о
и
с
х
^
Г
Г
о
Г
ровка привода.
Рис. 147. Механизм перекоса валков четырехвалко­
вого 2 -образного каландра
Валки каландра приводятся от электродвигателей 27 через
редуктор 28 и универсальные шпиндели 29.
В табл. 21 приведена техническая характеристика отечествен­
ных каландров для переработки пластмасс.
§ 3. РАСЧЕТ КАЛАНДРОВ
Определение фрикции. Фрикцией называется отношение угло­
вых скоростей валков
И
Ё
Р
(
2
з
5
)
Необходимость фрикции объясняется тем, что пленка после
выхода из зазора Н между валками переходит на валок с более
ысокои угловой скоростью. Кроме того, при наличии фрикции
зазоре отдельные^слои материала перемешиваются, что способ-
ствует улучшению
или листа:
равномерности
§гас! со
(0
со
массы по толщине пленки
4
■
. .1
0)„
к
-1
1) с
к
(236)
Фрикцйя зависит от свойств материала, скорости каландри­
рования, толщины материала и т. д. При переработке жесткого
ПВХ фрикция ' • / = 1 : 1 , так как при наличии фрикции ПВХ
измельчается в зазоре, что ухудшает условия формования пленки.
Отношение фрикции между первым и послед­
ним валками каландра обычно бывает не
более 1 : 2.
щ
Определение распорных сил и мощности.
Основные
закономерности
приведенного 1
в гл. I (раздел первый) расчета распорных
сил вальцов справедливы и для каландров,
но с некоторыми особенностями. В каландрах, как и в вальцах, непрерывный сход
листа или пленки с последней пары валков
осуществляется вследствие вращения в про­
тивоположные стороны валков с одинако­
выми и разными скоростями. Нормальная
Рис. 148. Схема тече­
работа каландра зависит от величины зазо­
ния полимеров в за­
ров: начального, промежуточных и калиб­
зоре валков каландра
рующего, причем в двух последних зазорах
должен создаваться дополнительный запас
материала. На схеме течения полимера в зазоре валков каландра
(рис. 148) величина запаса Н обеспечивает непрерывное запол­
нение зазора с Нг до Н0. Лист или пленка, выходя из зазора,
увеличивает свою толщину до Н2 за счет эффекта высокоэластич­
ной деформации. Толщина изделия практически принимается рав­
ной 1,22 1,30 от минимального зазора Н0 между валками.
Для определения распорных сил Э. Бернхардт предлагает
пользоваться дифференциальными уравнениями профиля давле­
ний Ардичвили, принимая р = 0 при х = 0.
Щ
При выводе уравнения предполагается, что диаметры обоих
валков и скорости их вращения одинаковы, пластическая масса
обладает свойствами ньютоновской жидкости, а процесс калан­
дрирования протекает изотермически. Считается также, что сколь­
жение на поверхности валков отсутствует, а перемещением мате­
риала в направлениях осей у и г можно пренебречь. Кроме того,
предполагается, что силы инерции незначительны и что завихре­
ние потока отсутствует.
®
На основе общих уравнений гидродинамики выводится за­
висимость
Ор
ёх
где у
248
1
к
2
/I3
(237)
окружная скорость валков; щ — эффективная вязкость.
I
Эго уравнение можно проинтегрировать, если выразить йх
через к. Из геометрических соотношений следует, что
/"Л
к
н0
V
г
2(
В 1
где Н0 минимальный зазор и г
радиус валка.
Разлагая выражение, стоящее под знаком радикала в ряд
и пренебрегая членами высшего порядка, получим
к
(238)
Решая уравнение (238) относительно I и дифференцируя
полученное выражение, подставляем результат в уравнение
считая, что
^
4
кг
Щ
й
Ш
д
а
в
л
е
н
и
я
°
В
а
Н
И
Я
Л
3 К
°
Л
У
'
"
М
(239)
Ф
°
Р
“
р = 4|1У УгкЪ — К)
л2
У
Л
У
Д
л
я
(240)
Распорная сила
н
Р
I
(241)
з------*
----------------------где I длина рабочего участка валка, соответствующая ширине
каландрируемого листа.
Подставляя в уравнение (241) уравнения (238) и (240) и инте­
грируя полученное выражение, находим
^
V.
Р
к
Н
(242)
Если известен способ выбора соответствующего значения вяз­
кости, то уравнение позволяет рассчитать величину распорной
силы, которая в этом случае полностью определяется режимом
переработки и методом выбора вязкости.
Зная распорную силу, можно определить мощность, потребляе­
мую одной парой валков каландра, по формуле, предлагаемой
п. А. Козулиным,
2711( Г ^
6В
(243)
где V = ЩШШ Б
диаметр валка в м; п — частота вращения
валка в секунду.
Для каландров с числом валков г суммарная мощность
N
где % и т]2
к. п. д. машины и привода.
(244)
определение производительности каландров. Массовая произ­
водительность каландра как машины непрерывного действия
(с однократным пропуском материала через данную пару валков)
может быть определена по формуле
I
тI
У/фТ),
где V — скорость выхода ленты (пленки) в м/с; Р
поперечного сечения ленты в зазоре между валками;
Р
к*Ь:
(245)
площадь
й 2 и I — толщина и ширина ленты, выходящей из зазора; р
плотность ленты в кг/м3; г) — коэффициент
ного времени.
Скорость выхода ленты не равна окружной скорости валка, на
который налипает материал; она будет несколько больше окруж­
ной скорости валка из-за так называемого опережения материала
и фрикции.
Уу-ЛИ
фр
.ительность рассчитывают по фор
1
(11
1
К оЬ
2
(246)
где V — окружная скорость валка в м/с.
валков
ствием распорной силы (что вызывает неравномерность толщины
каландрируемого изделия) компенсируют применением бомби­
ровки, перекрещивания и контризгиба валков. Зная распорную
силу, можно рассчитать величину максимального прогиба Д Ншах
в центре валка (рис. 149):
АНшах
Р1 (813 — /I .2 + /з)
384ЕУ,
(247)
где Р
распорная сила, действующая на 1 см длины валка диа­
метром I); — длина рабочего участка ал ка; Ь
расстояние
между подшипниками валко Е
модуль упругости материала
валка; / , — момент инерции относительно оси х.
Д ля определения прогиба АН по длине I валка Р. В. Торнер
предлагает пользоваться уравнением
Л/1
АЛ шах
(248)
ительности изменение профил
зазора равно удвоенной величине прогиба валка.
Бомбировка валков (рис. 150, а) состоит в том, что внешнему
калибрующему валку каландра придают бочкообразную форму.
Диаметр средней части валка делают немного больше, чем на его
концах, а профиль поверхности выполняют по параболе.
__
250
О
Я
Величина бомбировки в любом сечении валка на расстоянии ?
р г п середины
грпрлины
а
*
от его
ДО
О
Ог-
(249)
Учитывая, что в действительности изменение профиля попереч­
ного сечения зазора равно удвоенной величине прогиба Я Й
можно записать
^
О
Ок
2(ЛН
В
(250)
К),
I
где Ни и Л
прогиб нижнего и
верхнего валков.
Подставляя значение Д . в урав­
нение (249), получим
ДО
2 (к
^
К)-
р
г
п
*-
I
.
Рис. 149. Схема расположения координат­
ных осей и нагрузок при расчете прогиба
Н
валков
Рис. 150. Схема методов компен
сации прогиба валков:
а
бомбировка; б — перекрещи
вание; в — контризгиб
Для предотвращения скольжения материала, вызванного бом­
бировкой валков, следует пользоваться следующими зависимо­
стями:
в
ДЯ и
ДЯ
ДЯ В
он
дя
Ои + й В
(251)
I
еличины бомбировки верхнего и нижнего валков.
Применение бомбировки позволяет полностью скомпенсиро­
вать прогиб валка только при строго определенных технологи­
ческих параметрах и рабочих режимах каландра.|
11ерекр_едиванйе валков (рис. 150.1
ний калибрующий ялок поворачивают в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через середину
валка. Вследствие этого поворота зазор на краях валка оказы­
вается больше, чем в середине. Изменение зазора Ау между вал_________________ Ж
.
б
)
ками, достигаемое при перекрещивании, можно определить $Ы
уравнения равнобочной гиперболы:
#
252)
где с —- горизонтальное смещение центра подшипника и валка
с = ]/(Л н + / у ( Д , + Ш ,
где пн; Р н; Яв; 1)в — прогибы и диаметры рабочей части валка
соответственно нижнего и верхнего.
Хотя этот метод и не обеспечивает полной компенсации про­
гиба по всей длине вала, но в настоящее время широко приме­
няется.
'
Контризгиб валков (рис. 149 и 150, в) состоит в том, что к кон­
цам внешнего калибрующего валка прикладываются силы, со­
здающие изгибающий момент, противоположный по знаку изги­
бающему моменту, возникающему под действием распорной силы
Изменения профиля зазора, возникающие в результате контр­
изгиба, описываются выражением
Ч
Я
(253
2Е] Б
где Рк — сила контризгиба; а — расстояние между приложением I
силы Рк и центром подшипника.
Ж
Степень компенсации, достигаемая при контризгибе валков, мало отличается от степени компенсации, достигаемой перекре-1
щиванием валков. Большинство современных каландров осна-^
щается как бомбированными валками, так и устройствами д л я [
перекрещивания или контризгиба валков. Комбинируя эти методы, удается добиться- компенсации прогиба, при которой максимальные отклонения толщины изделия не превышают 1—2 мкм.
Глава X. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОПИТКИ И ПРОМАЗКИ
§ 1. П Р О П И Т О Ч Н Ы Е
МАШИНЫ
Пропиточные машины применяются при производстве слоистых 1
пластиков для пропитки основ (тканевой, бумажной, волокнистой) I
синтетическими полимерами. Слоистый пластик получают нало-1
жением друг на друга двух или более листов пропитанного смолой 1
или клеем пластика (основы).
Я ]
На рис. 151 показана схема производства декоративного слои- |
стого пластика на бумажной основе, который широко применяется ]
в элементах строительных конструкций. Пластик состоит из трех |
слоев, внутреннего, пропитанного бакелитовым лаком; кроющего I
252
I I
и компенсирующего, пропитанных карбамидной смолой. Компен­
сирующий слой предохраняет пластик от коробления. Карбамидная смола из реактора 1 самотеком и бакелитовый лак из ци­
стерны 2 насосом 3 подаются соответственно в приемники 4 и 5,
откуда насосами 6 и 7 перекачиваются в напорные емкости 8
(для карбамидной смолы) и 9 (для бакелитового лака). Из емкостей
смола и лак поступают в ванны 10 и 11 пропиточных машин, где
происходит пропитка бумаги, разматываемой с рулонов 12 и 13.
Пропитанная бумага проходит камеры термической обработки 14
\
Рис. 151. Схема производства слоистого пластика
и /5, режется на форматы и складывается в стопы 16 (для кроющих
слоев), 17 (для компенсирующих Слоев) и 18 (для внутренних слоев).
Затем происходит формование пакетов (заготовок) и прессование
на гидравлическом прессе 19. Отпрессованный слоистый пластик
поступает на станок 20 для обрезки кромок, а затем на склад 21
готовой продукции.
Пропиточные машины в зависимости от конструкции сушиль­
ной камеры подразделяются на туннельные, контактные и камер­
ные; в зависимости от направления движения основы — на верти­
кальные и горизонтальные; по способу термической обработки —
на машины с воздушной и радиационной сушкой.
Пропиточные машины с радиационной сушкой в зависимости
от способа нагрева подразделяются на машины с выносным кало­
рифером, с внутренними нагревателями и принудительной пода­
чей воздуха и с внутренними нагревателями без принудительной
циркуляции воздуха.
Камерные машины в зависимости от хода материала подразде­
ляются на петлевые и спиральные.
Разновидностью пропиточных машин являются лакировальные
машины, которые применяют для одностороннего покрытия бумаги
лаком или эмульсией и имеют более простую конструкцию щ.|
сравнению с пропиточными. Лакировальные машины в о с н о в н о й !
относятся к типу контактных и делятся на барабанные и с фасонном
оправкой. Термическая обработка на этих машинах может б ь т !
проведена за меньшее время. Практически любая пропиточна?!
машина Может быть переведена на режим лакирования путед!
увеличения скорости ленты и замены отжимных валков в пропи!
точной ванне мажущими валками или щетками.
Наибольшее применение при производстве слоистых пласти
ков нашли туннельные машины с радиационным обогревом мате ]
риала. Эти машины универсальны и характеризуются меньшш I
временем термической обработки по сравнению с машинами воз I
душной сушки.
Ж |
Вертикальные пропиточные машины применяют обычно дл: *
пропитки ткани в производстве текстолита, но в последнее врем:
их успешно применяют и для пропитки бумаги, главным образов |
фенольными смолами. Основное преимущество вертикальных ма I
шин заключается в их компактности.
;Д [ |
Вертикальные пропиточные машины бывают однопоточные I
двухпоточные односторонние и двухпоточные двусторонние.
I
В однопоточной вертикальной пропиточной машине (рис. 1521
бумага с рулона 1 через ряд направляющих валиков 2 поступав 1
в пропиточную ванну щ где впитывает раствор связующего в ко 1
личестве, зависящем главным образом от свойств бумаги и вяз
кости пропиточного раствора. По выходе из ванны бумага про 1
ходит отжимное устройство 4, удаляющее избыток смолы, и по
ступает в сушильную камеру 5, которая обогревается при помонц 1
паровых змеевиков. Циркуляция воздуха обеспечивается подаче1
его через калориферы в нижнюю часть сушильной камеры и отса
сыванием из верхней части.
Д И
В верхней части сушильной камеры находятся приводные 11
перевальные валики 6. Полотно бумаги в обратном направленш *
может идти или снаружи, или внутри сушильной камеры. Во вто
ром случае высота машины может быть значительно сокращен? 1
без снижения производительности. Бумага по выходе из сушиль I
ной камеры тянущими валиками 7 подается под ротационный!
нож 8, где нарезается на определенный формат и поступает ш |
приемный транспортер 9 для складирования в стопы. С помощьк!
коробки передач 10 можно изменять формат нарезаемой бумаги
Привод 11 машины состоит из электродвигателя, редуктора ] 1
цепных передач. Высота сушильной камеры 6— 14 м. Температур^!
термической обработки 403—423° К. Производительность верти 1
кальных машин 0,3—0,33 м/с.
|Я |
Недостатками вертикальных машин являются относительн< 1
большая частота обрывов непрочной основы и малая производи I
тельность по сравнению с горизонтальными машинами.
1
Горизонтальные пропиточные машины применяются для про!
питки кроющих и компенсационных бумаг водным раствором кар |
бамидной смолы. Горизонтальные машины являются высокопроиз­
водительными. В настоящее время достигнуты скорости 1,65_
3,33 м/с при длине туннеля 60 м и более. Такие машины делятся
на два типа: однопоточные и многопоточные.
Основными элементами однопоточной пропиточной машины
(рис. 153) являются узлы: размотки, нанесения связующего, приод машины, сушки и намотки
(или резки) пропитанной бумаги. В узел размотки входят
вал на опорах для установки
рулона бумаги 1 и два гум­
мированных тянущих валика 2
для подачи бумаги с рулона
в пропиточную ванну 3. При­
вод 4 состоит из электродвига­
теля с редуктором и вариато­
ром, позволяющим в случае
необходимости плавно изменять
5
скорость движения полотна бу­
маги. В ванне расположены два
алюминиевых валика 5, переме­
щаемых в вертикальном направ-
Рис. 152. Вертикальная пропиточная машина
лении. С их^ помощью можно регулировать степень погружения
полотна в раствор смолы.
Поскольку кроющие бумаги обладают после пропитки недоста­
точной прочностью и могут обрываться при малейшем натяжении,
для подачи бумаги из ванны в туннель термической обработки
имеются валики 6 , вращающиеся синхронно с движением полотна
бумаги и поддерживающие его. Затем бумага поступает в сушиль-
машина
пропиточная
Рис. 153. Горизонтальная
ный туннель 7, представляю­
щий собой горизонтальный
каЯЛ ЯШ
нал, в нижнеи и верхней части
которого имеются змеевики,
обогреваемые перегретой водой.
Между змеевиками проходит
цепной транспортер 8, на пла­
стины которого поступает по­
лотно бумаги. В сушильный
канал подается воздух при по­
мощи вентилятора через паро­
вые калориферы 9, где он на­
гревается до высокой темпера­
туры. Горячий воздух поступает
в туннель через короб с ще­
лями-дюзами таким образом,
что основа обдувается встреч­
ным потоком горячего воздуха.
Воздух циркулирует в канале,
поддерживая
температуру
393° К, и с парами воды выходит
в атмосферу. После выхода из
сушильного туннеля пропитан­
ная бумага тянущими валиками
10 подается под ротационный
нож 11, получающий вращение
от привода 12. Нарезанная бу­
мага поступает на приемный §
транспортер 13.
н
Д ля пропитки основы фе­
нольными смолами целесооб­
разно применять многопоточные
горизонтальные машины, кото­
рые рассчитаны на одновремен­
ную пропитку и сушку несколь­
ких полотен бумаги. Примене­
ние этих машин дает возмож­
ность увеличивать съем про­
дукции с 1 ма производственной
площади. Многопоточная машина в основном аналогична маши- Ц
не для пропитки бумаг карба-И
мидными смолами, но в связи Г
с большей вязкостью пропиточ-1
ного раствора узел нанесения
связующего имеет иное устрой-1
ство. Он состоит из двух привод-1
ных отжимных валов, которые
погружены в пропиточную ванну. Пропиточная ванна имеет вто­
рое дно, пространство под которым заполнено глицерином или
маслом, обогреваемым паром или электричеством Тепло от оазо
гретого глицерина (или масла) через второе дно передается поопиточному раствору, который в результате приобретает необхо­
димую вязкость. Ванна может перемещаться в вертикальном направлении.
г
Отжимные валы для обеспечения равномерности содержания
смолы в пропитанной основе должны иметь правильную цилишюическую форму и высокий класс чистоты поверхности. Зазор между
валами изменяется в зависимости от свойств применяемой основы
концентрации и вязкости раствора. Сушильный туннель не имеет
транспортера для поддержания бумаги. Его роль выполняют
опорные валики, расположенные с определенным шагом по длине
щнмеля и вращающиеся в сторону движения полотна бумаги
Основа поддерживается воздушной подушкой, которая обра­
зуется в результате поступления в сушильный канал через дюзы
горячего воздуха, направленного навстречу движению потока
и проходящего в основном под ним. Для поддержания ленты основы
ка весу воздух из калорифера должен распределяться равномерно
по всей длине зоны термической обработки.
Скорость струи воздуха, выходящего из каждой дозы »
V
*
V
(254)
I
5
где I
I
I
I
I
I
I
длина зоны термической обработки в м; /
шаг дюз в м;
5
площадь выходного сечения Ш и I м н I7, количество подаваемого воздуха, рассчитанное исходя из условия обеспечения
взрывобезопасной концентрации растворителя, в м3/с.
Задаваясь минимальной высотой к (в м) расположения
основы над линией поддерживающих роликов и зная производительность пропитки материала т( (в кг/с), можно составить уравнение баланса мощности
V
т.Н,
К р возд
(255)
где д — ускорение свободного падения в м/с2; р„
ПЛОТНОСТЬ
озд
воздуха в кг/м8.
Решая эти уравнения совместно, можно определить значения 5
или I, обеспечивающие поддержание основы на весу по всей длине
зоны термической обработки. Температуру сушки обычно под­
держивают 423—433° К. ’
После выхода из сушильной камеры пропитанная основа на­
матывается в рулоны и передается на резательную машину для
резки на формат. Равномерное натяжение основы при ее намотке
Достигается при помощи фрикционной муфты специальной кон­
струкции. Иногда вместо намотки основа сразу нарезается на за-
данный формат при помощи резательного устройства гильотионного и ротационного типа.
|
В настоящее время созданы высокопроизводительные конструк*
ции горизонтально-пропиточных машин, у которых механическое
транспортирование бумаги заменено пневматическим (воздушная
подушка) с подачей воздуха перпендикулярно движению полотна.
Пневматическое транспортирование предотвращает загрязнение
бумаги и необходимость чистки реек непрерывного транспорта.
■
Я
I
1
I
I
§ 2. ПР0М А30ЧНЫ Е МАШИНЫ
I
Я
Я
Промазочные машины применяют для нанесения пасты высоко- I
полимеров на текстильную или другую основу и желатинизации. I
Особенно широко используются эти машины в производстве основ- |
ного линолеума и текстовинита. Компоненты (синтетическая I
смола, пластификатор, наполнитель, стабилизатор и краситель) 1
через дозатор подаются в смесители предварительного перемеши- I
вания, а оттуда в смесители для окончательного перемешивания. ]
Приготовленная паста поступает в бункер промазочной машины
и питателем подается на основу, поступающую непрерывной лентой I
из рулона.
Д I
Установка для производства основного поливинилхлоридного 11
линолеума промазным способом показана на рис. 154. Она состоит 11
из ряда машин и механизмов, объединенных в одну поточную [ |
линию.
1 |Н ■
На станине 1 смонтированы желобчатый рольганг 2 для укладки ! ]
рулона 3 полукардельной ткани и система валиков 4 с четырьмя ]
электронагревательными элементами 5, обеспечивающими про- ]
сушку ткани. Ткань поступает в натяжные валки 6, из которых \
нижний является приводным. Верхний валок может передвигаться [
по высоте с помощью винтового устройства, что позволяет регу- 11
лировать силу зажима ткани между валками. Д ля расправления |
ткани по ширине служат правйльные валки 7. Нижний правйль- I 1
ный валок имеет правую и левую винтовые нарезки, расходящиеся
от центра к краям валка. Винтовой валик является приводным.
Д ля зажима ткани между валками служит винтовое устройство, |
позволяющее регулировать положение верхнего валка (по верти- 1
кали). На станине смонтирован также механизм 8 склейки ткани I
и ножницы 9 для обрезки концов и вырезки швов.
I
Пастообразная линолеумная масса загружается в бункер 10, |
из которого посредством валкового питателя 11 непрерывным
слоем подается на движущуюся ткань, где сглаживается и калиб- 1
руется раклями 12. Количество подаваемой валковым питателем | [
массы несколько превышает ее расход, поэтому по мере накопле- 1 1
ния массы перед первым калибрующим ножом подача ее автома- ' 1
тически прекращается. Щуп, расположенный перед калибрующим !
ножом, при значительном накоплении массы отклоняется и через I
систему рычагов выключает муфту привода валкового питателя, я
258
Л:'
Я
Рис.
154. Установка
для
производства
основного
линолеума
Включается муфта под действием пружин. Далее лента поступает
в термокамеру 13, где слой массы, нанесенный на ткань подвей
Я
И
й Ж
Я
о6Раб?™ е^ - е-Двустороннему подогреву ленты
течение 7 13 мин до 533 К- Подогрев производится электро­
нагревательными элементами, смонтированными в верхних 14
и нижних. 15 плитах.
верхних и
Окончательное калибрование толщины линолеума и создание
глянцевой поверхности производится в каландре 16, который со­
стоит из пары каландрирующих валков 17, нагреваемых электро­
нагревателями до 373-525° К, и пары охлаждающих валков
которые охлаждаются проточной водой, подводимой внутрь их!
пература нагрева валков регулируется автоматически Вся
тепловая аппаратура и электронные регуляторы смонтированы
в епщиалыюм шкафу 19. Далее лента^ линолеума поступает на
стол обрезки кромок и бракеража, на котором размещены тянущие
валики 20 и ножи 21 продольной обрезки кромок. ] ^ о л е у ! 7 раз­
резается на куски требуемой длины ножницами 22 гильотинного
В
На Ш Ш Ш Ш р 'Я ПРИ П0ДЭЧе Импульса счетчика длины
На столе 23 линолеум сматывается в рулоны 24 и обертывается
бумагой. Скорость движения ленты линолеума от 0,015 до 0 03 м/с
умаСТ1У,бемЧа™ М регулиР°ванием- Ширина выпускаемого М ■
ткан/
3
матизированы: подача сигналов о месте сшивки
РегУлиРование температуры всех нагревательных устройств
„КГ
° В ЛИН0леума заданной Д и н ы ,у ч е т длины выработан!
питателем
И МШЫ ® рулонах’ Регулирование подачи массы
Каландр (рис. 155) состоит из двух боковин 1, установленных
связями3"16™011 ПЛИТ6
И скРепленных между собой поперечными
^ТаНИН установлены в подшипниках один над другим
два валка 3 с электронагревателями 4. Нагреватели одним концом
вал Г о Г В т о р ы е ^ аНЦе * К° Т0РЫЙ -Р'^оединен к подшипникам^
р
концы нагревателей закреплены в обойме, которая
™ Г ТСЯ на пальцы 7, вращающиеся вместе с валками. В центре
каждого нагревателя встроена термопара, соединенная проводом
”
Г НЫМ регулятоРом’ поддерживающим температуру наков верхнего
УР° ВНе- Между корпусами подшипниов верхнего и нижнего валков установлены сухари 8, положеи тмшиТн а ^ и н п 2 ЛИРУв ™ 3а3° Р " еЖДу валкам». а следовательно,
лннм™ й Т Х Т '
зав„исимос™ от толщины изготовляемого
кяпи ! „
(
* верхнии валок можно перемещать по вертив о ™ Т , . Т ОЩ" ВИНТ0ВЫХ ! » №
1 Винты поворачивает
Ш И Й
маховичков 10 через валики и червячную
от ^ прктплп
чих валка вращаются один навстречу другому
электродвигателя И через ременную передачу, редуктор 12
леумаТеоппр3пУ
ЫХ передач- Скорость движения полотна лино­
леума определяется при помощи таходинамо 13, приводимого
260
в движение от редуктора через шкив 14 клиноременной передачи.
Таходинами установлено на специальной плите, закрепленной на
корпусе редуктора. Вольтметр, включенный в сеть таходинамо и
градуированный на скорость движения полотна линолеума, уста­
новлен на пульте управления.
Рис. 155. Каландр
За горячими валками установлены два полых цилиндра
(валка) /5, охлаждаемые -проточной водой. К торцовым стенкам
цапф цилиндров подведены трубопроводы. Цилиндры приводятся
во вращение от общего привода. Принудительное вращение
охлаждающих цилиндров требуется для облегчения протяжки
полотнища при запуске машины до подхода полотнища с массой
к каландрующим горячим валкам. На цапфе верхнего цилиндра
установлена звездочка 16, служащая для привода тянущих валков
156. Установка для производства многослойного безусадочного
! линолеума
Рис.
стола приемки. В 'процессе
каландрирования горячими
валками излишки массы вы­
давливаются и собираются
в виде сухой крошки на
специальном лотке. На пе­
реднем краю лотка закреп­
лена пластинка из фетра,
прижимающаяся к нижнему
валку. По мере износа фетра
он может выдвигаться из
паза лотка, а сам лоток мо­
жет смещаться по направ­
лению к цилиндру для уст­
ранения зазора. Накапли­
вающаяся на лотке крошка
ный край лотка и падает
в желоб червяка 17, который
выводит крошку из машины.
Д ля
предварительного
протягивания
ткани
без
массы через термокамеры
при заправке предусмотрено
специальное устройство. Это
устройство представляет со­
бой валик 18, установленный
в боковых стенках станины.
На валике закреплены два
ролика 19 и штурвал 20.
Через ролики перекинуты
(образуя две петли) беско­
нечные стальные канатики,
проходящие через термока­
меру и охватывающие на
другом конце камеры под­
пружиненные ролики. На
канатиках напаяны трубки.
К этим трубкам перед входом
в термокамеры привязывают­
ся концы переднего края
ткани, и затем вращением
штурвала ткань протяги­
вается через термокамеру
до горячих валков каландра.
Дальнейшим этапом раз­
вития промазного способа
производства линолеума яви-
лось создание установки для получения многослойного безуса­
дочного поливинилхлоридного линолеума на тканевой или во­
локнистой основе с использованием т. в. ч. [2]. Установка имеет
три грунтовальных узла, две желировочные камеры и у з ^
ступенчатого охлаждения. В первой камере 1 (рис. 156) желируется первый слои массы т. в. ч. Далее материал проходит
электроды высокочастотного устройства 2 и после нанесения
последующих слоев массы попадает в камеру 3 с двухъярусной
зоной инфракрасного излучения. После термической обработки
лента линолеума претерпевает постепенное ступенчатое охлаж­
дение на охладительных барабанах 4. Такая комбинированная
обработка линолеумнои массы позволяет за короткий проме­
жуток времени снять часть внутренних напряжений и снизить
усадочные явления в готовом изделии.
Глава XI. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОРСОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛОВ
Наряду с количественном ростом производства новых синте­
тических материалов для покрытия полов за последнее время на­
метились существенные качественные изменения их номенклатуры
и ассортимента. Это относится прежде всего к новой группе
материалов — синтетических ворсовых теплозвукоизоляционных
покрытии для полов. В отличие от штучных ковров, которыми за­
стилают часть паркетного, линолеумного или иного пола и кото­
рые выполняют определенные утилитарные и эстетические функ­
ции, ковровыми материалами строительного назначения покры­
вают всю поверхность пола. Эти материалы, обладая высокими
акустическими, теплотехническими и декоративными качествами
являются наиболее целесообразными для применения таких помещениях, как номера гостиниц, пансионатов, домо отдыха,
спальные и детские комнаты, квартиры, студии звукозаписей и др.
На рис. 157 показана схема технологического процесса произ­
водства ворсовых ковров (длина ворса 2—3 мм) на пенолатексной
основе (толщина 5 мм) с плотностью 0,15—0,29 кг/см3. Сыпучие
материалы
и
жидкости
из
емкости
1
дозируются
на
порционных
ОАЛОV / »V г»
I*а *«•
••• - _
_
___- ____
фар
форо
•
'
^ ----- Г
м
в эмалированные емкости 4 с мешалкой для трехсуточного хране­
ния. Латексная смесь приготовляется в эмалированном реакторе 5
с мешалкой, после чего ее переводят в реактор с охлаждением, где
она хранится одни сутки. Дисперсию кремнефтористого натрия
готовят в мельнице 6 с фарфоровыми шарами и хранят до трех
суток в эмалированной емкости 7 с мешалкой. Все указанные
компоненты насосами 8 (латексная смесь), 9 (общая дисперсия)
ремнефтор
V
^
I----/7 - - \ р ^ ю и у
XVI
- смеситель
—
А
лопастной
12
и
там
вспениваются
лггта пплппп^.—__ __И
1 > причем
даются
р
:
:
=
стамяющей: с о В Д 'Щ Щ
Перед камерой находится
'А У р
г
КОВРОВОЙ Я
шшзшйшш
в
е
В
а
н
Ш
К транспортеру и „„дают „а стол 13, где заливает
=
В
пред1
■№
Рис. 157. Схема производства ворсовых ковров на пенолатексной основе
^ е к с н а я пеномасса в термокамере 14 желатинизируется и вулка­
низируется, образуя готовый ковер, который сматывается в оулон
на закаточном устройстве 17. Далее готовое изделие^промывается
в моечной машине 18, сушится в камере 19, обрезается ножами 20
упаковывается и отправляется на склад готовой продукции
’
покрытий л ^ я пП
п°пК
п 3аНа СХШа пР0ИЗВ0Дства нетканых ворсовых
покрытии для полов на поливинилхлоридной пленочной пгнгшр
ворсГ 4 ммТП пТеЛЬН0Г0 назначения) толщиной 5 - 8 мм и высотой
Я р 4 мм‘ Ряжа со шпуляриика 1 через валик 2 и гребенку 3
подаТ Г™
I ч~
"
ВаЛ“ аМ 4 ' опРеделяющим скорость
компенсиРУющии валик 5 на барабан 6.
Б араба н н а бп ян В 1
забивается н о ж а м и У ^ ельных пленок» межДУ которыми пряжа
ками
б
а
с
^
^
^
^
п
п
а
т
^
В
петлиПетлизажатые
план­
ками оараоана, входят в зону нанесения клеящей основы где они
массой'
Толщина
слоя
м’
ассы
реШ
Н
устанавливаемой с изменяемым зазором
лдЯ^ д
барабана. При повороте барабана петли с клеящей
мяггпй ВХ5)ДЯТ в Щ Ш термофиксации 9 и закрепляются клеевой
массой, образующей прочную и равномерную пленку По выходе
барабанР1/ 0 ИЗняЛИе СХ0ДИТ с барабана 6 и огибает охлаждающий
барабан 10, на котором пленка окончательно стабилизируется.
Кромки ковра обрезаются дисковыми ножницами 11, а готовое
изделие, пройдя направляющую скалку 12, скатывается посред­
ством накатных валиков 13 в рулон 14. При выработке изделий
с тканевой основой технологический процесс отличается тем, что
на раскатном валу 15 устанавливается рулон с подкладочной
тканью, которая, раскатываясь, проходит по столу 16, где на нее
наносится слой клеящего вещества, и затем с помощью обрезиненного валика 17 прижимается к петлям. Вместе с петлями подкладка
проходит камеру термофиксации, которая в данном случае выпол­
няет роль сушилки. Барабан 10 охлаждается и нагревается цир­
кулирующей через него соот­
ветственно холодной или горя­
чей водой. Основными узлами
машины являются барабан, ме­
ханизм петлеформования, меха­
низм питания нитями, механизм
слоеформован ия, камеры тер­
мофиксации
и
вентиляции,
охлаждающий барабан.
На рис. 159 показан барабан,
состоящий из вала 1 с дисками
2, 3, 4 и промежуточными
втулками 5. Диски по наруж­
ному диаметру имеют по 501
пазу, в которые устанавливают­
ся пластины 6. На диски 2 и 3
напрессовываются кольца 7,
предохраняющие пластины от
выпадания. Диски крепятся
тремя стяжками 1-Я и гайками
9. Барабан поворачивается на
определенныи угол с помощью Рис. 158. Схема машины для производства Ворсалина
храпового колеса 10, ступица 11
которого монтируется на диск 3.
Шаг храповика равен трем шагам между пластинами на барабане,
что соответствует количеству ножей механизма петлеформования.
Механизм петлеформования формирует петли из ворсовой пряжи
вбиванием их ножами 2, 3 и 4 (рис. 160) в промежутки между
планками барабана 1. Д ля предохранения предварительно сфор­
мированных петель от .вытягивания предусмотрена прижимная
планка 5. Ножи краями прикреплены к штокам 6, которые пере­
мещаются в направляющих 7. Поступательное движение штоки
получают от кулачков 8, 9 и 10, сидящих на валу 12; и на каж­
дый нож приходится пара кулачков одного профиля.
Рабочий процесс формирования петель происходит следующим
образом. Кулачки 8 перемещают нож 3 в крайнее нижнее поло­
жение, и он занимает предварительно оформленную петлю; затем
вступают в работу кулачки 9, перемещающие нож 4 на величину
"
н о ? „ Т ы в Х Я^ р Т и н а У
„ Г м Ш " "■ I Й Й Й положение
чок 14
п т ^ п
.....
“
-У ^ имеется также кула14, к п т п пРм & , действуя
кулана шток 75 и связанную с ним собачку /5
4
О Л
Л“ л /«
периодически повора­
чивает барабан 1 на
>4-4
угол, соответствую­
щий трем шагам меж­
ду пластинами.
Механизм питания нитями состоит
из ряда валиков и
гребенки 3 (см. рис.
158),
позволяющей
Рис. 159. Барабан
регулировать
расстояние между отсшйдис
д ьными нитями. Питающий механизм состоит из двух обрезиненных валиков 4 и 18, причем валик 4 поджимается пружинами
и при заправке может отбрасываться
вверх. Д ля увеличения угла обхвата
валика 18 предусмотрен валик 19, ко­
торый установлен шарнирно и при за­
правке отводится в сторону. Компенси­
рующий валик 5 находится под воз­
действием пружины, которая создает
постоянное натяжение нити. Д ля по­
лучения определенной толщины слоя
клеящей массы предназначен слоефор­
мирующий механизм, который может
применяться для пленочной и тканевой
основы. Конструктивное исполнение
этого устройства для Яыработки
Й Н Н И В ШиздеНШ
лий на пленочной основе следующее
(рис. 161). Направляющие кронштейны
1 крепят к рамам. В кронштейнах пере­
мещается шток 2, к которому на угол­
ках 3 прикреплена ракля 4. По краям
ракли ЯММШ
имеются
е щечки 5 с прорезями, которые 1ают озможность получать слой требуемой ширины Для
нанесения слоя требуемой толщины
с помощью гаек 6 изменяют зазор между
Рис. 160. Механизм петле
раклей
Ц
Г’Мй и поверхностью
повепхнпгтып пленочного
формования
барабана, Пастообразная масса подается в зону перед раклей, где она
скатывается в валок. Но мере поворота барабана масса захва­
тывается петлями и увлекается под раклю, в результате чего
Пп И
образуется слой клеящей массы требуемой толщины.
По мере выработки масса периодически пополняется.
И
Н Е 1 ^ Н В ■ ■« В
ч
266
«-»
« А
.____—
При производстве изделии с тканевой основой вместо устрой­
ства, показанного по первому варианту, процесс идет, как ука­
зано на рис. 158. Камера термофиксации и вентиляции, охваты­
вающая по окружности половину пленочного барабана, состоит
из наружного и двух боковых кожухов, внутри которых находятся
три секции электронагревателей. Для изменения температуры
111
Вид А
Рис. 161. Механизм слоеформования
в каждой из зон нагрева имеется возможность индивидуальной
регулировки расстояния каждой секции от поверхности барабана.
Кроме того, изменение напряжения изменяет температуру. Боко­
вые кожухи соединены с отсасывающей вентиляцией для удале­
ния образующихся в процессе термической обработки паров и
газов.
Охлаждающий барабан состоит из двух цилиндров, соединен­
ных диском с цапфами так, что между наружным и внутренним
цилиндрами образуется полость. В цапфах имеются отверстия,
соединяющиеся с радиально сходящимися отверстиями в дисках.
Вода, подаваемая из водопровода в одну из цапф, попадает во
внутреннюю полость барабана и выходит через вторую цапфу.
Наружная обечайка барабана, охлажденная водой, соприкасается
с пленкой и способствует ее быстрейшему охлаждению и закреп­
лению. Температура охлаждения может регулироваться скоростью
прохождения воды в полости барабана. При выпуске изделии
с тканевой основой к барабану подводится горячая вода для до­
полнительной сушки изделия.
Машина приводится от электродвигателя через вариатор, чер­
вячный редуктор, вертикальный вал, коническую и цилиндриче­
скую зубчатые передачи и цепную передачу.
Глава X II. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Среди многочисленных синтетических материалов стеклопла­
стики занимают одно из ведущих мест. Их изготовляют на основе
тканых и нетканых стекловолокнистых материалов (наполнителей)
267
различных лаков и смол (связующих). Содержание с м о л ы „ 1
полнителе нолеолется
колеблется в
в ппелелах
Н К Я 1 ™
на'
пределах 25—60%. 9Отличительной
показатели
с*евл°
пластиков
являются
их
высокие
механический
показатели, хорошая водоволо- Я
и
й ^й§
Н
В ...............
В
Э
кость, высокие электроизоляционные свойства, возможность окпя
шивания изделий-.стойкими пигментами в желаемый цвет Стекло.
И
В
В
Е
В
Н
^рош и м и конструктивными Г а т е р и а л а м ^ ^ ;
которые вилы гтрГ ’ долговечны’ не кодируются, не гниют. Непускают
от
60
лп
ЯПо/ПЛаСТИК°
В
®§
пР03Рачн°м
связующем
про­
пускают от ЬО до 80% световых лучей. Предел прочности стек™
аналогичны?РИ растяжени« I изгибе з н ^ Л Г н Г п р е в ы ш а «
риалов
показатели большинства неметаллических матек р у п ^ г 7 бяКпитПнЛ1аГ ИК0В Ш И
изготовлять плоские фигурные
Контактное формование является одним из с п о с о б о в пппУв.
бы?ь”де?евянн1миР гиХ кРУпнога6аРи™Ь х изделий. Формы могут
вы ми
.
Ш
И
П
И
Я
Н
««аллическими
или
пластмасс».
Процесс формова
формы
формы
П Й П лпгЬапо
„ п л п а л л а д ы в а ю т ЛИСТЫ
ст а а м !
покрывают стенки антиадгезионными веще-
1
ма контактного формования
а\г1/~»ттт»й
---------- — форму 1 ^лладьшашт ВРУЧНУЮ СВЯзующии материал с катализатором и ускорителем наносят вручную
при помощи специальных кистей илипульверизаторов! После поо
питки наполнителя изделие покрывают листом целлофана и затем
тщательно укатывают при помощи резиновых валиков^^для устоа
излепийУЗЫрЬК0В В03ДУха и уплотнения слоя). Для формования
изделии, пропитанных связующим горячего ОТВепжт*нист
р
“
е производится при температуре 353— 413° К
щегоАхР
п 1Кп°нИ В Т6ЧеНИе
Шисп^ьзГванииТвязую
Щ 6 ГО ХОЛОДНОГО
О Т Н Р П 'я гп
р и и о60т пВл л т » . лп Ри
Ш
_________
У
температупе П ппппХ ,
1 Ш
» Ш комнатной
продолжительность выдержки от 15 мин до 10 ч
Формование при помощи резиновых мешков. Существуют тпи
разновидное™ формования с помощью резиновыГмешков вРанГпревышаетКЬ 10^ У/м ^ ЬН° е Давление на Формуемый материал
нии 5 - 105 Н/м2 и 6 г»прр ’ пневматическое при удельном давлеГ И(. п л п 1
ее и* наконец, пневматическое прессование
с использованием эластичного пуансона.
1Й
Щ Я Ш с использованием вакуумного резинового мешка
(рис. 162, б) производится следующим образом. На поверхность
формы 1 наносят слои наполнителя и пропитывают связующим
затем накладывают резиновый мешок 2 и зажимают клеммами 3.
Из пространства, образованного стенками формы и внутренней
поверхностью мешка, через патрубки 4, подсоединенные при по­
мощи резиновых шлангов к вакуум-насосу, отсасывается воздух
Вследствие создаваемого разрежения стенки мешка под давлением
атмосферного воздуха плотно прижимаются к формуемому изде­
лию.
еред началом вакуумирования форму и материал подо­
гревают при помощи электро-, паро- или водообогрева.
_
V
г)
Рис. 162. Схема методов формования изделий из стеклопластиков
При пневматическом формовании с использованием резинового
мешка (рис. 162, в) в форму 1 с пропитанным стекловолокнистым
наполнителем опускают подъемную плиту 2, к которой прикреп­
лен резиновый мешок 3. Плиту прижимают к форме болтами 4
.Затем в мешок через патрубок 5 нагнетают воздух до давления
Л'ш
ш н /м > вследствие чего стенки мешка равномерно
прижимают формуемый материал к оформляющей части формы.
Для ускорения процесда отверждения иногда в резиновый мешок
подают под давлением теплый или горячий воздух. Таким способом
можно изготовлять различные крупногабаритные изделия.
При изготовлении в больших количествах однотипных мало­
габаритных изделий применяют метод формования при помощи
эластичного резинового плунжера. Установка состоит из пне­
вмоцилиндра, на штоке которого укреплен резиновый плун­
жер 1 (рис. 162, г). Технология изготовления изделий ана­
логична технологии пневматического формования при помощи
резинового мешка. При этом методе формования используют элек1 Э 1 Р паР00б0ГРевоФ0Рм. В форму I закладывают стекловолокнистыи наполнитель 3 и смолу 4, после чего опускают эластичный
плунжер 1, Затем через полый шток 5 в плунжер нагнетают воздух.
1лунжер под давлением прижимает массу к стенкам формы.
Рассмотренные методы формования не требуют применения
сложного и дорогостоящего оборудования и просты по технологии
иднако использование значительного количества ручного труда
резко снижает достоинства этих методов. Более совершенным
методом формования является метод напыления.
§ 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ
ФОРМОВАНИЯ МЕТОДОМ НАПЫЛЕНИЯ
Процесс формования изделий методом напыления состоит в том,
что на форму при помощи пистолета-напылителя одновременно
наносятся рубленые стеклянные волокна и полиэфирная смола.
Формование стеклопластиков методом напыления помимо меха­
низации процесса обеспечивает также замену сравнительно дорого­
стоящих стеклянных тканей и холстов рублеными стеклянными
волокнами. Методом напыления можно изготовлять крупногаба­
ритные плоские и фигурные изделия, а также наносить антикорро­
зионную или водозащитную изоляцию на бетонные стены, трубы
больших диаметров и т. д. Этим методом можно напылять на по­
толки и стены материалы, обеспечивающие улучшение акусти­
ческих свойств помещений (концертных залов, звукозаписываю­
щих студий и т. д.).
На рис. 163 показана схема установки для формования мето­
дом напыления. Стеклоткань с катушки /, установленной на раз­
меточной оси, подается валками 2 в механизм резки, состоящий из
ножевого режущего диска 3 и опорного валка 4. Подающие валки
и режущий диск имеют самостоятельные и регулируемые приводы.
Изменяя скорость вращения валков и режущего диска, можно
получать длину отрезков стекловолокна от 10 до 90 мм. Частицы
стекловолокна подхватываются потоком воздуха, нагнетаемого
вентилятором 5, и по трубе 6, а затем по резиновому шлангу по­
даются к пистолету-напылителю. Смола к пистолету-напылителю
подается из баков 7 и 8. В один из баков заливают полиэфирную
смолу с катализатором, а во второй — смолу с активатором. Смола
из баков подается под давлением воздуха, который поступает от
компрессора 9 через ресивер 10. В ряде конструкций предусма­
тривается установка в баках перемешивающих лопастей, что по­
зволяет вместе со смолой подавать красящие пигменты.
Конструкция и принцип действия пистолета-напылителя в ос­
новном сводятся к следующему. Смола под давлением нагнетается
из баков по резиновым шлангам к штуцерам 1 (рис. 164) каждого
из двух стволов пистолета, а затем заполняет кольцевое простран­
ство, образованное трубкой 2 и иглои 3. Правый (по чертежу) за­
остренный конец иглы перекрывает выходное отверстие форсунки 4 ,
270
препятствуя тем самым истечению смолы. Иглы каждого из ство­
лов через цанговые устройства 5, втулки 6 и тяги 7 соединены
с курком 8 пистолета. Запорные иглы 3 закрывают выходное от­
верстие форсунки при помощи пружины 9. Сила нажатия пружины
регулируется упором 10, имеющим нарезку.
Воздух от компрессора через ресивер поступает по резиновому
шлангу к штуцеру 11, закрепленному на рукоятке 12 пистолета.
Далее воздух по каналу А через клапан 13 поступает в канал Б
и затем в кольцевое пространство между трубкой 2 и наружной
трубой 14. Клапан 13 под действием пружины 15 все время прижат
к седловине; при этом стержень 16 клапана упирается в курок 8.
Рис. 163. Установка для напыления
При нажатии на курок игла 3 открывает выходное отверстие фор­
сунки 4, и одновременно стержень 16 открывает проходное отвер­
стие в клапанном устройстве. Воздух, выходя из сопел, окружаю­
щих форсунку 4, разбивает струи смолы, распыляя ее. Одновре­
менно со смолой по трубе 17 поступает рубленое стеклово­
локно.
Стволы пистолета и трубы для подачи стекловолокна устанав­
ливают под некоторым углом один к другому с таким расчетом,
чтобы было обеспечено перемешивание двух струй смолы и на­
полнителя на расстоянии 350—400 мм от поверхности формы.
Дальнейшие операции сводятся к укатыванию резиновыми вал­
ками нанесенного слоя и к последующей тепловой обработке.
При использовании смол горячего отверждения форма с изделием
подается на 20—30 мин в камеру с температурой 343—353 К.
Для смолы холодного отверждения выдержка при комнатной тем­
пературе колеблется от 40 мин до 2—3 ч.
^ г.'= г ,я г "-.л1е :; I е а а а а
....... формован
окончательное
.
&
Рис. 164. Пистолет
§ 3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНОГО ФОРМОВАНИЯ
фор
•
г ' -------—
У
У
1Ж
у| ИУг | У
|
ствляется на различных конвейерных установках В основном
272
^
.1
на этих установках изготовляют плоские или волнистые листы.
В качестве материала применяют жгутовую ткань, стеклянную
сетку из штапельной пряжи, холст из рубленых волокон, холст
из волокон воздушного вытягивания; в качестве связующего_
полиэфирные и эпоксидные смолы. Готовые изделия состоят
по весу из 40% стекловолокнистого наполнителя и 60%
смолы.
Для формования стеклопластиков существуют два типа кон­
вейерных установок: с поперечной и с продольной волной.
рис. 165 приведена схема конвейера для изготовления стеклошифера с поперечной волной. Установка представляет собой
формующий агрегат, смонтированный в полимеризационной ка­
мере
Формующий агрегат — это два непрерывно движущихся
конвейера, образованных двумя парами синхронно движущихся
цепей 2у на которых закреплены валики 3. Стекловолокнистая
ткань (холст) с рулона поступает в пропиточную ванну и
во избежание прилипания к валикам облицовывается с двух
сторон пленками целлофана, которые подаются с катушек 4.
При поступлении в камеру пропитанный наполнитель частично
затвердевает, после чего валиками формующего агрегата лента
гофрируется. За время процесса гофрирования происходит
окончательная полимеризация ленты. По выходе ленты из по­
лимеризационной камеры пленки целлофана отмачиваются и на­
матываются на катушки 5, кромки ленты обрезаются дисковыми
ножами 6 , а лента наматывается в рулоны 7.
Универсальная установка для непрерывного формования листо­
вого стеклопластика с продольной волной показана на рис. 166.
Принцип действия установки заключается в следующем. Стеклян­
ный жгут с бобин 1 поступает в режущий механизм 2. Измельчен­
ное стекловолокно падает на быстровращающиеся диски 3 и центро­
бежной силой разбрасывается в стороны. В нижней части камеры 4
проходит ленточный конвейер 5, на поверхности которого оседают
стеклянные волокна. Для обеспечения лучшего осаждения во­
локна на конвейере и уплотнения слоя осевших волокон из камер 6
эксгаустером отсасывается воздух. При движении конвейера ме­
ханизм 7 на осевшие отрезки стекловолокна наносит клей. Далее
полотно конвейера с образовавшимся на нем стеклянным холстом
поступает в зону, где нагревается лампами 8 инфракрасного излу­
чения. Затем холст накладывается на целлофановую ленту Р,
поступающую с бобины .10. На целлофановую ленту предвари­
тельно наносится связующее из раздатчика 11.
Компоненты связующего (смола, ускоритель, кристаллизатор)
сжатым воздухом подаются в промежуточную емкость 12, откуда
самотеком поступают в смеситель 13 с электроприводом 14. Гото­
вая смесь перетекает в расходный бачок 75, а оттуда в раздатчик
связующего. После укладки стеклянного холста на целлофановую
ленту он накрывается второй целлофановой лентой, подаваемой
с бобины 16.
Толщина ленты материала регулируется валками 17. Затем
лента проходит между валками 18, обеспечивающими выжима­
ние пузырьков воздуха, и ширительными валиками 19, после чего
она поступает в устройство для формования и тепловой обра­
ботки. Формование производится при помощи формующих бара­
банов 20. Д ля предупреждения образования складок вначале фор­
муются средние волны, затем крайние. Темпера
Фор
393—413° К- При формовании плоских листов ] рофил
1
2
Рис. 165. Схема конвейера для получения стеклошифера с попе­
речной волной
I
валки заменяют гладкими. В камере 21 происходит полимериза­
ция ленты, а в душевой камере 22 — ее охлаждение. Протягивание
отформованной ленты обеспечивается сдвоенными резиновыми
транспортерами 23, приводимыми во вращение от общего
с формовочными валками привода. Дисковые ножи 24 пред­
назначены для продольной обрезки кромок листов. Листы
разрезаются механизмом 25 и отводятся роликами 26.
Основной частью установки является формовочное устройство.
Формующий барабан устройства состоит из вала 1 (рис. 167) и кор­
пусов 2 и 3, к которым крепятся в шарикоподшипниках 4 профиль­
ные и гладкие валки 5 и 6. Верхний барабан имеет четыре
рофильных валка 5 и один гладкий валок 6, а нижний барабан —
четыре гладких валка и один профильный. В поло
нии, показанном на рисунке, барабаны установлены для
формования гофрированного стеклопластика. Д ля формова­
ния гладких листов нужно повернуть барабан таким обра­
зом, чтобы гладкие валки стали один против другого. Все валки
имеют различный наружный диаметр. Барабаны поворачиваются
изменением положения корпуса 3 с помощью рукоятки 7.
Кинематическая схема более производительной формовочной
установки, позволяющей формовать, кроме гофрированного и
гладкого листа, изделия корытного и других сечений, имеет
формовочное устройство, отличное от ранее рассмотренных.
В нем для профилирования стеклопластика вместо формующих
барабанов предусмотрено несколько рядов трубчатых решеток 1
Сч
(рис. 168), установленных последовательно одна за другой.
Установка по принципу работы аналогична машине, рас­
смотренной выше, и имеет следующие основные узлы: уча­
сток 2 подготовки компонентов, входящих в состав связую­
щего; механизм 3 резки стекловолокна; конвейер 4 формова­
ния стеклохолста; механизм 5 нанесения связующего; меха­
низм 6 калибрования пакета: механизм формования и камера
/ / полимеризации; тянущий механизм 7; механизм 8 продоль­
ной резки; механизм 9 поперечной резки и отводящий уско­
ряющий рольганг 10.
{
§ 4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ
ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Процесс производства труб из стеклопластиков состоит из опе­
раций насыщения наполнителя связующим, формования, уплот­
нения и полимеризации. Д ля формования труб из стеклопластиков
в основном применяют центробежный метод и метод обмотки.
Центробежный метод формования труб является периодиче­
ским. В качестве армирующего материала, являющегося одновре­
менно и наполнителем, применяют стеклоткань (мат) или ровницу,
которые навертывают на оправку с добавкой клеящих веществ.
Смола
Рис.
169. Схемы методов
формования труб
Далее получаемую заготовку снимают с оправки и закладывают
в калибровочную трубу / (рис. 169, а) с полированной внутренней
поверхностью. Калибровочная труба с помещенной в ней заготов­
кой 2 приводится во вращение с угловой скоростью 250/3 рад/с;
при этом во внутреннюю полость трубы вводится необходимое
количество связующего. Под действием центробежных сил заго­
товка плотно прижимается к внутренней поверхности трубы /;
при этом происходит расправление, уплотнение, калибрование
заготовки, распределение связующего и пропитка заготовки. Для
отверждения связующего изделие нагревается паром, подаваемым
в рубаш ку, калибрующей трубы, или электропрогревом. Проч­
ность труб, ’ изготовленных центробежным способом, составляет
65% от Прочности труб, изготовленных другими методами, однако
сравнительная простота способа заставляет в ряде случаев счи­
тать его предпочтительным.
Щ
Изготовление труб методом обмотки стеклотканями (матами)
производится в следующей последовательности (рис. 169, б).
Стеклоткань, заранее пропитанная и свернутая в рулоны 1, нама­
тывается на оправку 2, установленную на обогреваемых ведущих
валках намоточного станка. Ведущие валки 3 обеспечивают рав­
номерное натяжение пропитанной стеклоткани и привод (за счет
сил трения) оправки. Стенки формуемой плиты уплотняются при
Рис. 170. Установка для формования труб периодическим
методом
помощи прижимного валка 4. Этим способом получают трубы,
калиброванные по внутреннему диаметру. Далее труба с оправкой
поступает в печь для отверждения смолы.
Изготовление труб методом винтовой обмотки стеклянной ров­
ницей. Жгуты 1 (рис. 169, в) предварительно пропитываются
связующим в ванне 2, движущейся вдоль оправки 3. Оправка
установлена на валу 4 , который приводится во вращение от элек­
тродвигателя 5 через ременную передачу. При одновременном
вращении оправки и перемещении ванны происходит намотка
жгута на оправку по винтовой линии. Изменяя угол подъема
винтовой линии, получаем желаемое соотношение прочностных
показателей в поперечном и продольном сечении трубы.
Изготовление труб методом винтовой намотки из стеклоленты
(рис. 169, г) аналогично рассмотренному выше; однако трубы,
1 •
и
X <
о
СХ\о
СО с >>
25 а> О н
О* X Е
*
О
С_ « 5
К КСк
н
о
я
з
со С г
о ас ей
X н •н
-г*
СО
Ь- аН
V
О
>» О
и- О
X
со
03 щ Ь
—
«
л 3
9 щтвт0
Си
О)
х;
о
«3
с:
<г>
55С
3
Б
&
«са
Ь
О.
во
03
н
получаемые по этому методу, отличаются высокой газонепрони­
цаемостью.
На рис. 170 показана установка для периодического формова­
ния труб диаметром до 1 м методом намотки. Установка имеет
оправку 1, намотцчное устройство 2, смонтированное на каретке 3,
камеру полимеризации 4 т. в. ч. и пульт управления 5. Основным
недостатком рассмотренных выше схем изготовления труб яв­
ляется то, что они не обеспечивают непрерывности получения труб.
Более совершенными являются установки для непрерывного из­
готовления труб из стеклопластиков.
Существуют
две
принципиальные
схемы
машин
непрерывного
/чт
_а
_^
изготовления труб
горизонтальная и вертикальная.
На рис. 171 показана кинематическая схема установки гори­
зонтального типа для непрерывной намотки труб диаметром до
500 мм из стеклопластиков. Установка имеет оправку /, три на­
моточных устройства, пропиточную ванну 2, генератор ТВЧ
с электродом 3, механизм обрезки и привод. Принцип действия
установки основан на том, что навиваемая труба 4 непрерывно
перемещается за счет сил трения между ее внутренней поверх­
ностью и подвижными секторами 5. При вращении оправки сек­
торы получают возвратно-поступательное движение, обкатываясь
своими роликами 6 по неподвижным копирам 7. При этом, как
видно из схемы развертки копиров, в сторону съема трубы одно­
временно и постоянно движутся четырнадцать секторов ( 1— У11
и IX — XV), а в обратном направлении только два ( V III и XVI).
Оправка получает вращение от электродвигателя 8 через редуктор,
вал и цепную передачу. В случае необходимости получения холо­
стого хода установки (оправка вращается, а секторы неподвижны)
с помощью штурвала 9 соединяют звездочку 10 копиров с привод­
ным валом, который приводит во вращение копиры с числом обо­
ротов, равным числу оборотов оправки. При этом ролики секторов
не обкатываются по копирам и движения секторов не происходит.
Процесс формования трубы начинается с наматывания на оп­
равку бумаги, целлофана и стеклоткани при помощи намоточного
устройства (диск 11 с бобинами). Ленты протягиваются между
двумя валиками, один из которых приторможен. Д ля заправки
лент валики раздвигаются с помощью эксцентриков. В период
образования цилиндрической части трубы диск с бобинами непо­
движен, наполнители наматываются только за счет вращения
оправки. При необходимости создать на трубе утолщение —
наматыванием стеклонаполнителей включается электродвига­
тель 12, и диск с бобинами начинает вращаться в сторону,
противоположную направлению вращения оправки. При остановке
двигателя наматывание прекращается и образуется убывающая
часть конуса.
Готовый каркас трубы армируют жгутами крестовой и про­
дольной навивки при помощи намоточного устройства 13. Устрой­
ство состоит из трех дисков с бобинами; при этом один диск вра280
щается быстрее оправки (правая навивка), второй диск неподвижен
(продольная укладка) и третий диск вращается медленнее оправки
(левая навивка). Предварительно стеклонаполнители пропиты­
ваются в ванне 2 с помощью барабана 14, установленного на под­
пружиненных опорах, чем обеспечивается его постоянное прижатие
к трубе 4. Труба, вращ аясь, приводит за счет сил трения во вра­
щение барабан, который, погруж аясь в ванну, захватывает смолу
и смачивает наполнитель. В этой ж е ванне предварительно про­
питываются и жгуты. Кроме предварительной пропитки наполни­
телей предусмотрен их дополнительный полив связующим из
форсунок 15. Д алее намоточным устройством 16 производится
наружная облицовка трубы стеклотканью. Полимеризация свя­
зующего происходит во время прохождения отформованной трубы
между электродами 3 в генераторе ТВЧ. Готовая труба на требуе­
мые размеры режется специальным механизмом. Н а направляю ­
щих 17 механизма резки устанавливается каретка 18, которая
перемещается вдоль оси трубы. Н а ней смонтированы поперечная
каретка 19 с отрезным диском 20, приводы вращения и подачи,
а такж е охватывающие ролики 21. Каретка, перемещающаяся
вдоль оси трубы, приводится в движение под действием груза 22,
а возвращается в исходное положение лебедкой 23.
Команда на начало и конец отрезки подается при нажатии
утолщенной частью трубы на соответствующие конечные выклю­
чатели. О трезанная труба поступает на две промежуточные опоры,
ролики 24 которых установлены на качающейся плите 25 таким
образом, что находящ аяся на них труба своей тяжестью опроки­
дывает их и скатывается на приемный лоток 26. Плита в первона­
чальное положение возвращается под действием контргруза 27.
Трубы высокого качества можно такж е получить на горизон­
тальной машине (рис. 172, а) методом циркулярного (кругового)
ткачества. Сущность метода заключается в том, что при помощи
специальных устройств 1 ткут цилиндры, которые последова­
тельно насаживают один на другой до получения необходимой
толщины стенки трубы.
Устройство для циркулярного ткачества состоит из петлеобра­
зующей вращающейся системы 2 и мотовила 3. Заготовка проходит
через предварительное калибрующее устройство 4, вращающееся
вокруг продольной оси трубы с определенной скоростью. Д л я
пропитки связующим труба поступает в камеру 5, состоящую из
ряда распределителей 6, напыляющих при вращении камеры смолу
на наружную поверхность. Внутренняя поверхность трубы про­
питывается при помощи центробежного распределительного
устройства 7, которое вращается в направлении, противополож­
ном вращению пропиточной камеры. Распределительное устрой­
ство 7 соединено с муфтой 9 и емкостью 8, находящейся под давле­
нием. Смола подается автоматически. После пропитки труба 10
проходит через калибровочную фильеру 11, где окончательно фор­
муется ее диаметр (с точностью до 0,1 мм). Д алее труба поступает
в полимеризационное устройство.
Эта же установка может быть использована для изготовления
балок и профилей различной формы как сплошных, так и полых.
При изготовлении полых изделий внутренняя поверхность калиб­
руется сердечником определенной формы, расположенным в прес­
совом фильтре. При изготовлении сплошных профилей центро­
бежное распределительное устройство для пропитки смолой из­
нутри, введенное в тканый цилиндр, используется как инжектор
для набивки (наложения) профиля (рис. 172, б). Главное калиб­
рующее устройство заменяется в этом случае простым очистите-
л полимепизатору
б)
Рис. 172. Циркулярная горизонтальная машина для изготов­
ления труб (а) и профилей (б)
лем смолы. Наполнители нагнетаются перед входным отверстием
прессовой фильеры 1, через которое протягивается тканый ци­
линдр 2, деформируемый по внешнему контуру профиля 3.
На рис. 173 показана установка для производства стеклопла­
стиковых труб с герметизирующим слоем. Стеклохолст, пода­
ваемый с оправки /, разрезается на ленты механизмом резки 2
и наматывается в рулоны на намоточном станке 3. Далее стеклоленты пропитываются связующим на станке 4 и поступают на
формовочную установку. Связующее приготовляется из компо­
нентов, поступающих из весовых дозаторов 5, 6, 7. Подложка,
состоящая из целлофана и бумаги, поступает на формовочную
Ри
283
установку с оправок 8 и 11, режется на ленты механизмами 9 и 12
и наматывается на бобины на станках 10 и 13.
§
Герметизирующий слой трубы изготовляется из каширата,
сдублированного с полипропиленовой пленкой на станке 14. Кэ­
ширование .производится на установке 15 нанесением расплавлен­
ного полипропилена, поступающего в виде гранул из бункера 16
на стеклоткань,' подаваемую с оправки 17. Кашират, сдублиро­
ванный с полипропиленовой пленкой, подаваемой с оправки 18,
в рулонах поступает в механизм резки 19 для разрезки на ленты
и затем в станок 20 для перемотки лент на бобины, которые уста­
навливают на узле формования герметического рукава формовоч­
ной установки.
^^1
Принцип действия установки для непрерывного производства
стеклопластиковых труб основан на следующем. На поступательно
движущийся герметический рукав, сформированный на оправке 21
из двух термопластичных лент в узле формирования 22 и сварен­
ный вдоль оправки в узле сварки 23, наматываются два слоя про­
питанных связующим стеклолент. Радиально-крестовая намотка
осуществляется механизмом 24 при помощи двух вращающихся
Рис. 174. Горизонтальная протяжная машина
изготовления труб и профилей
в разные стороны дисков с закрепленными на них бобинами со
стеклолентами. Конструкция бобин обеспечивает постоянное на­
тяжение стеклолент в процессе намотки.
Изделие подвергают термической обработке в электропечи 25.
Готовая труба режется на требуемые размеры механизмом 27.
Труба движется поступательно при помощи тянущего меха­
низма 26, представляющего собой два синхронно работающих трака
с резиновыми колодками из термостойкой резины, которые при­
жимаются к трубе и в результате сил трения стягивают ее с оп­
равки. Оправка представляет собой неподвижный гладкий с не­
большой конусностью (0,5 мм на 1 м длины) полый вал длиной 6 м.
Д ля лучшего схода трубы с оправки последняя охлаждается водой.
Привод 28 вращения узла радиально-крестовой намотки и тя­
нущего механизма осуществляется от электродвигателя постоян­
ного тока, цилиндрического двухступенчатого редуктора, привод­
ного трансмиссионного вала и цепных передач.
Готовые трубы укладываются на стеллаж 29 рольгангом-сбра­
сывателем 30, работающим при помощи электромагнита, соединен­
ного с валом рольганга-сбрасывателя системой рычагов.
284
Автоматическая работа всех механизмов установки обеспечисистемой электрооборудования и автоматики установки
Трубы и различные профильные изделия для конструкционных
аелеи можно получать на машинах горизонтального тиЬа методом
лротягивания. Установка работает следующим образом. Ж гу ты
гтекловолокна сматываются с бобин 1 (рис. 174), подогреваются
з камере 2 до температуры 423° К и собираются в пучок,
проходя через отверстия в дисках 3. Затем пучок жгутов в ваняе 4 пропитывается смолой, проходит ^ через профилирующее
устройство
5
и
поступает
->
в формовочный механизм 6. Здесь он
эсвобождается от избыточной смолы и формуется в изделие тре­
буемого профиля. Пучок жгутов распределяется по профилю
Рис. 175. Протяжный механизм
!Ш 1
ательно установленными направляющими с фил
ерами. Число жгуто
пучке подбирается в зависимости от разел
Окончательное калибрование изделия
(
л
Т Ж
---------------------- ^
г
*
с
и
л
о
т
з
щ
п
р
о
ф
и
л
ь
н
ы
м
калибром. Изделие полимеризуется в печи 7, охлаждается в ка­
мере
протягивается механизмом 9, отрезается механизмом
резки ю и поступает на стеллажи 11.
Протяжный механизм представляет собой четыре пары транс­
портеров, состоящих из клиновых ремней 1 (рис. 175) и шкивов 2
и <з. Ведущие шкивы 2 насажены на трансмиссионный вал 4, | раэлектродвигател
шло
? Т Г 1' —---------- 1 через ваРиатор» редуктор и цеп­
ную передачу 5. Натягиваются ремни винтовыми механизмами 6.
ГП 3 1Л ТТ Т I I
Л
________________________
Зазор между транспортерами регулируется механизмом 7, сила
которого передается на нажимные катки 8. Захватывается и про­
двигается изделие 9 за счет сил трения между ремнем и изделием.
Машины подобного типа имеют ряд недостатков. Так, при
горизонтальном положении тянущего устройства невозможно из­
бежать Прогиба изделия большого сечения под действием собствен­
ного веса. Вследствие текучести смолы происходит ее неравномер­
ное распределение, т. е. нижние части изделий содержат смолы
больше, чем верхние.
Н|1Ш
Д ля получения равномерной прочности изделий по всему по­
перечному сечению профиля применяют машины вертикального
типа для формования сверху вниз и снизу вверх. Конструкция
и принцип действия таких машин в основном сводятся к следую­
I
щему. Стальная полированная и хромированная оправка с на­
несенным на нее антиадгезионным покрытием при помощи при­
водных валков передвигается в вертикальном направлении, про­
ходя центральные отверстия ряда столов, смонтированных один
над Мдругим. На каждом из столов на трубу наносится очередной
слои стеклоленты или стекложгута.
'
цж
Непрерывность процесса изготовления труб обеспечивается
специальной конструкцией оправок, предусматривающей возмож­
ность их соединения на ходу. Разъединяются оправки после раз­
резки неотвержденной трубы в месте стыка оправок. Д ля отвер­
ждения смолы труба с оправкой помещается в электропечь.
1
Д ля установок периодического действия машинное время фор­
мования можно определить по следующей формуле:
л
16
(256)
сохеп
длина трубы в м; б — толщина стенки трубы в м; и
угловая скорость вращения оправки в рад/с; | — подача ленты
в м/об оправки; е — толщина ленты в м ; п
число одновременно
формуемых изделий.
Д ля установок непрерывного действия машинное время
Асо$а
(257)
V
*
где а
угол намотки; V скорость намотки
Необходимая длина стеклоленты
I
п (р +
6
м/с.
(258)
а а *
где и — диаметр оправки в м; й — средний диаметр стекло­
нити
м.
Расчетная масса стеклонити, потребной на единицу изделия,
составит
т
где р
286
2
жР
I ~4~ Р>
плотность стеклонити в кг/м3.
Г лава X I I I . О Б О Р У Д О В А Н И Е Д Л Я И З Г О Т О В Л Е Н И Я
И ЗД Е Л И Й И З ДРЕВОПЛАСТИКОВ
§ 1. ОБЩ ИЕ СВЕДЕНИЯ
Д р е в о п л а с т и к и я в л я ю т с я с р а в н и т е л ь н о новы м м ате р и а л о м , но
уж е п о л у ч и л и д о стато ч н о ш и р о к о е при м енен ие. О сн овн ы м и и зд е­
лиям и, п о л у ч аем ы м и из д р е в о п л а с т и к о в , я в л я ю т с я д р е в е с н о с т р у ­
жечные п л и ты , д р е в е с н о в о л о к н и с т ы е п л и ты и п р о ф и л ь н ы е д р е ­
весн о стр у ж еч н ы е и зд е л и я . П л и то ч н ы й м а т е р и а л ф о р м у ется из
древесной щ еп ы , с т р у ж к и , о п и л о к и л и в о л о к н а (н ап о л н и тел и )
87— 9 3 % , к ко то р ы м д о б а в л я е т с я с к л е и в а ю щ е е си н тети ч еск о е с в я ­
зую щ ее (7— 13% ). В п р о ф и л ь н ы х и з д е л и я х с в я з у ю щ е е с о с т а в л я е т
около 3 0 % .
П л и ты из д р е в о п л а с т и к о в имею т весьм а ц ен н ы е те х н и ч е с к и е
свойства, о б у с л о в л и в а ю щ и е их ш и р о к о е и с п о л ь з о в а н и е в р а з л и ч ­
ных о т р а с л я х п р о м ы ш л ен н о сти (особенно в стр о и тел ь ств е) в к а ­
честве м а т е р и а л а в ы со к о го к л а с с а ; п р о и зв о д ств о п л и т н е т р е б у е т
п ри м ен ен и я п о л н о ц е н н о й д р ев е си н ы , д л я их и зг о т о в л е н и я м о гу т
быть и с п о л ь зо в а н ы в с е в о зм о ж н ы е д р е в е с н ы е отход ы , а т а к ж е д р у ­
гие виды р а с т и т е л ь н о г о с ы р ь я . В зав и си м о сти от р а з м е р о в о б о р у ­
д о в ан и я п л и ты м о ж н о и з г о т о в л я т ь ш и р и н о й д о 1,2— 1,8 м, д л и ­
ной д о 2— 3 ,6 м и то л щ и н о й 5— 75 мм. В се это с о зд а е т з н а ч и т е л ь н ы е
п ерсп екти вы д а л ь н е й ш е г о р а з в и т и я этой о т р а с л и п р о м ы ш л ен н о сти .
§ 2. М А Ш И Н Ы
Д ЛЯ
ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
ДРЕВЕСИНЫ
О сн овн ы м н а п о л н и т е л е м в п р о и зв о д с т в е и зд ел и й из д р ев есн ы х
пластиков явл яется изм ельченная в с тр у ж к у древесина. Д ревесину
и зм ел ьч аю т д в у м я о сн о вн ы м и сп о со б ам и (у д ар н ы й и р е з а н и я ).
Д ля у д ар н о го и зм е л ь ч е н и я п р и м е н я ю т м о л о т к о в ы е д р з о и . •ки
и р у б и л ь н ы е м аш и н ы . П о ви д у р аб о ч его о р г а н а р у б и л ь н ы е м аш ины
подразделяю тся на два основны х типа — дисковы е и барабанны е.
Р у б и л ь н ы е м аш и н ы в за в и с и м о с т и о т п р и н ц и п а д е й с т в и я м о гу т
бы ть с п р ер ы в и сто й и н е п р е р ы в н о й р у б к о й . М аш и н ы с н е п р е р ы в н о й
р у б к о й имеют б о л ь ш у ю п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь и д а ю т б о л ее о д н о р о д ­
н у ю по р а з м е р а м с т р у ж к у .
Н аибольш ее распространение получили дисковы е рубильны е
маш ины н е п р е р ы в н о го р е з а н и я . Д и с к 1 (рис. 176) с у к р е п л е н н ы м и
на его то р ц о в о й п о в е р х н о с ти н о ж а м и 2 з а к р е п л е н н а в а л у 3. Н а
стан и н е 4 у с т а н о в л е н а з а г р у з о ч н а я в о р о н к а 5 с н а к л о н н ы м л о т ­
ком, по к о то р о м у п о д ается м а т е р и а л . О т р у б л е н н ы е н о ж а м и к у с к и
древеси н ы п р о х о д я т ч ер ез п р о р е з и в д и с к е , з а к л ю ч е н н о м в к о ­
ж у х 6, и, п о п а д а я в з о н у д е й с т в и я бил 7, д о п о л н и т е л ь н о и з м е л ь ­
ч аю тся, а за те м в ы б р а с ы в а ю т с я в н и з н а т р а н с п о р т е р .
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь д и с к о в ы х р у б и л ь н ы х м аш и н
Г
I
V, = - ка,2- - 5- ,
*
з1п а *
(260)
4
1
где к — коэффициент загрузки машины; в зимних >
= 0,07-ь0,10, в летних условиях к — 0,12-^0,15: а
0,010ч
-г-0,015
выпуск ножа над диском в м; г — число ножей на диск<1
машины; со — угловая скорость дисков в рад/с; а — угол наклон С
Я|
Рис. 176. Дисковая рубильная машина
питающего лотка в плоскости диска; 5
площадь поперечного
сечения питающего лотка в ма.
Мощность, затрачиваемая на резание, зависит от числа отру­
бов в секунду:
N
где А
288
работа резания
Дж.
Асог
Ножи диске срезают слои древесины с переменной силой
ьг (ф)
Р
Р ЛЬ,
|
*1 (Ф)
Я (ф)
где р — удельная сила резания в Н/м; Ц (го) |
изменения ширины резания м.
Л «
Л Т Т VV Л
т т т т т
V чг ш * «
_
—_
_
_
_Ймй3 5
* -5 ,
.
™
\
*
ш
пределы
Подача
материала
0,5- 1,5мм
Рис. 177. Барабанная рубильная машина
Работа резания для отдельной шайбы древесины
ф*
А
Фа
( ф)
ЛЬ,
Р
1
ь, (Ф)
где Фх и ф2 — углы поворота диска, зависящие
ния /? и длины эллипса резания.
После интегрирования получим
фI
^
А — рпаЬ = р
(263)
ф
озр
радиуса реза-
^
4 соз а | соз а ,
где лаЬ
площадь эллипса резания (а и Ь
радиусы эллипса
резания)
ма: й — диаметр древесины в м;
и а г — углы на­
клона питающего лотка к горизонтальной плоскости.
На рис. 177 показана кинематическая схема отечественной
рубильнои машины барабанного типа, которая состоит из ноже­
вого барабана /, питающего устройства, вентилятора и точиль­
ного устройства. Ножевой барабан имеет четыре сегмента 2 с ре­
жущими ножами 3, ось 4 и наклонный лоток 5. Барабан при­
водится от электродвигателя 6 через клиноременную передачу 7.
При рубке древесины щепа проходит через внутреннюю полость
барабана и отводится воздушным потоком, образуемым вентиля­
тором. Питающее устройство состоит из нижних 8, боковых 9
и верхнего 10 валков, которые вращаются от электродвигате­
лей 11 и 12.
'Щ
Производительность машины
I
V
У( = ЫгР1,
(264)
где к = 0,5-5-0,7— коэффициент подачи; Р — расчетная пло­
щадь одного реза в м2; I — длина щепы в м.
!
Скорость резания
ур = лОм,
(265)
где I) — диаметр окружности резания в м.
Скорость подачи
I
|
°п = яГ>в<ов.
(266)
где Л в и юв — диаметр и скорость вращения верхнего подающего
валка.
а
Мощность привода барабана
дг __
Яур
рЬсрУр
г-
Т]
Г1
(267)
где Р — средняя окружная сила в Н; р — удельная сила реза­
ния в Н/м; Ьср — средняя условная ширина резания;
Ъ
р
1
г _
ВНк
_
__
Ш
— 8ш ф 51п 6 — площадь резания; В и Я — ширина приемного
окна и толщина слоев отходов в обжатом состоянии вм; / с — коэф­
фициент полнодревности слоя кусковых отходов древесины;
Р и ф — углы встречи и наклона между направлением волокон
и осью вращения ножевого барабана; Ь. = 2 л Р - ^ г ---- расстояние
между режущими ножами в м; Р — радиус окружности резания;
Ф — угол между двумя радиусами окружности резания.
Машины для измельчения резанием. Резание обеспечивает по­
лучение древесных частиц заданной постоянной толщины. Дре­
весину измельчают на различных стружечных станках. По конеляются
следующие основные типы: дисковые, в которых ножи располо­
жены на торцовой поверхности вращающегося диска; барабан­
ные, в которых ножи закреплены на поверхности вращающегося
цилиндра; чашеобразные — с расположением ножей по внутрен­
ней поверхности вращающейся чаши; фрезерные — с располо­
жением ножей по наружной поверхности вращающейся ножевой
головки; роторные, у которых ножи расположены по внутрен­
ней поверхности ротора.
По устройству механизма подачи древесины к режущим
ножам стружечные станки подразделяются на станки с механи­
ческой и гидравлической подачей.
Наиболее совершенными стружечными станками являются
станки роторного типа. Корпус 1 (рис. 178) станка имеет откры­
вающуюся переднюю стенку 2, на которой смонтирована загру­
зочная воронка 3. В корпусе на полом валу 4 закреплен диск 5
с кольцом 6, по окружности которого установлены ножи 7, обра­
щенные лезвиями внутрь кольца. Внутри полого вала 4 проходит
вал 8 , на одном конце которого установлен шкив 9, а на втором_
Рис. 178. Стружечный роторный
станок
крыльчатка 10. Полый вал приводится от электродвигателя через
шкив 11. Кольцо 6 вращается в направлении, обратном направле­
нию вращения крыльчатки. Древесина поступает в станок через
загрузочную воронку и отбрасывается в зону действия ножей
крыльчаткой 10. Срезанная при этом стружка проходит через
щели, имеющиеся в кольце 6, и удаляется пневмотранспортером.
Толщина стружки регулируется величиной выдвижения ножей
из кольца.
Машины для размола древесины. В производстве древесно­
волокнистых плит для размола древесины применяют дисковые
мельницы — дефибраторы и рафинаторы.
Дефибратор (рис. 179), применяемый для предварительного
размола и пропарки щепы, состоит из подающего устройства подо­
гревательных и пропарочных камер, размольной камеры и выпуск­
ного устройства.
Щепа подается в мель­
ницу электромагнитным пи­
тателем 1, который направ­
ляет ее в камеру подающего
устройства 2. Червячное по­
дающее устройство представ­
ляет собой конический кор­
пус 3, в котором расположен
червяк 4. Д ля предотвраще­
ния проворачивания щепы
вместе с червяком внутрен­
няя поверхность корпуса
имеет продольные пазы. Ко­
нический червяк приводится
от электродвигателя 5 через
редуктор 6 и зубчатую пере­
дачу 7. В процессе работы
червяк продвигается и одно­
временно уплотняет щепу,
что приводит к образованию
своеобразной пробки, кото­
рая вместе с клапаном 8,
отжимаемым рычагом с гру­
зом, препятствует пробива­
нию пара в приемную часть
дефибратора. Клапан разме­
щается в горизонтальной
подогревательной камере 9.
Из горизонтальной камеры
щепа проталкивается в вер­
тикальную
подогреватель­
ную камеру 10.
В подогревательной ка­
мере щепа обрабатывается
паром под давлением 0,8— 1
МН/м2.
Под действием пара проб­
ка из щепы разбухает, рас­
падается на отдельные ча­
стицы, которые нагреваются
до 440—460° К. В результате
тепловой обработки частиц
щепы ослабевают связи между
волокнами древесины, что
существенно облегчает про­
цесс размола и снимает
расход энергии, затрачивае­
мой на измельчение. В ниж-
ней части вертикальной подогревательной камеры 10 размещен
червяк 11, который подает щепу в размольную камеру 12.
Червяк приводится в движ ение от электродвигателя 13 через ре­
дуктор. В литом составном металлическом корпусе размольной
камеры 12 установлены два размольных диска.
Размольный диск 14 крепят болтами к тарелке 15, присоединенной на болтах к корпусу камеры. Таким образом, в процессе
размола этот диск неподвижен. Второй диск 16 крепят к массив­
ному ротору 17, насаженному на вал 18, который приводится
в движение от электродвигателя 19. Щ епа размалывается между
неподвижными и вращающимися размольными дисками. Вал 18
дефибратора может передвигаться в осевом направлении вместе
с ротором 17 и закрепленным на нем размольным диском, что по­
зволяет регулировать зазор между размольными дисками, а сле­
довательно, тонкость помола щепы.
Рабочие поверхности размольных дисков имеют рифли, направ*
ленные от центра к периферии под углом
рад по отношению
к радиусу диска. Ш ирина и глубина впадин между рифлями из­
меняются по направлению от центра диска к его периферии. П ервая
от центра зона имеет ш ирокие бороздки, во второй зоне бороздки
более мелкие. Щ епа, поступающая в центральную часть размоль­
ной камеры, отбрасывается трехходовой лопастью в размольные
зоны дисков. Под действием центробежной силы частицы щепы
перемещаются от центра к периферии дисков. В первой зоне
дисков щепа измельчается предварительно, а во второй — окониател ьно.
Выпускное устройство предназначено д л я выпуска волок­
нистой массы; кроме того, оно служ и т затвором против выбивания
пара из мельницы.
И змельченная волокнистая масса из размольной камеры посту­
пает в шлюзовую кам еру, откуда через соответствующие клапаны
под давлением пара выносится в циклон, где насыщается с таким
расчетом, чтобы содерж ание волокна в массе не превышало
1,5— 2% .
Рафинаторы предназначаю тся д л я окончательного домола
массы и отличаются от дефибраторов конструктивным оформле­
нием размольной камеры. Кроме того, в них отсутствует подогре­
вательная камера.
Удельное давление на поверхности разм ола [27]
I
-
(268)
где Р — норм альная сила, действующ ая на площадь размола, в Н;
Р х — сила прижима диска ротора присадочным механизмом в Н ;
293
т Н Нсумма
силР Щ
трения, озникающих в направляющих подшил*
Н
Н Н Н |Н
никах исальникахв Н ;р2и р г—давление на входе и за диском в Н/м*;
1>2 и Е)! - наружный и внутренний диаметры диска в м; й
диаметр вала в м; р — давление в ячейках диско
н /м 2;
шт
2.
Р
площадь размола
м
площадь всех
т
ножей ротора ц статора; Р
-д
общая площадь диска.
Подставив значение площадей, получим
Р
д
О!
(269)
Щ+ Ш
я соз ар соз ас
где Щ И 2С
число ножей ротора и статора; а р и а с — углы наклона ножей ротора и статора; бр и бс — действительная площадь
ножей ротора и статора, покрытая олокнами.
Мощность дисковой мельницы
N
•^1 + -Л/'2 + ^ 3 + |й 4,
(270)
где N 1 — мощность, затраченная на размол массы, в Вт;
N 1 = крур\
(271)
к = 0,117— коэффициент размола; V — окружная скорость ро­
тора в м/с; Л?2 — мощность, затраченная на перемещение массы,
в Вт;
# 2 = Р У,Н;
(272)
Р
плотность массы в кг/м3;
— -------- объемная подача в м3/с;
V — внутренний объем ячеек ротора и статора в м3; I — время
пребывания массы в зоне размола в с ; Н — напор в Н/м2;
И?
Н =
К\
------- к 2
о?
О
--------/с3У ?;
Н
коэффициент, учитывающий влияние конечного числа но­
жей;
— I Ц | ; /с2 = 0,6-т-1 — коэффициент, учитывающий
К1
2 1 + ^1 ТпГ
1
действительные траектории отдельных струй; к, = --------- ________
коэффициент; 2 1 — сумма коэффициентов местных сопротивле­
ний; щ — коэффициент сопротивления на длине; # — гидравли­
ческий радиус ротора в м; / — длина ротора в м; 5 — площадь
сечения ротора в м2; /У3 — мощность, необходимая для преодоле­
ния дисковых сопротивлений, определяемых на основе закона
Ш
т
‘' М
Шу
’ ’ ШШ
(273)
щ.
Р = 0,0054-0,015 — коэффициент вязкости массы; | — окружная
скорость в м/с;
:
И | -
\
-
Г
Л^з = | (от•2яг
= ц ра)3г®,
(274)
щ
<в — угловая скорость вращения ротора в рад/с; г — радиус ро­
тора в м, Nь
мощность, необходимая для преодоления потерь
в подшипниках и сальниках, в Вт.
|
§ 3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Древесностружечные плиты формуются периодическим и не­
прерывным способами. Плиты, изготовляемые периодическим спо­
собом, бывают однослойные и многослойные. Схема производства
^рехслоиных древесностружечных плит периодическим способом
показана на рис. 180. Древесные отходы поступают к шестипиль­
ному 1 и рубильному 2 станкам, откуда цепным и ленточным транс­
портерами 3, 4 и 5 подаются к стружечным станкам 6, а затем
через циклоны 7 и бункера 8 в молотковые дробилки 9 для из­
мельчения.
Измельченная стружка сушится в барабанной сушилке 10, обо­
греваемой газом и снабженной устройством для удаления пыли.
Просушенная стружка через бункер 11 поступает в смесительные
барабаны 12, где смешивается со связующим. Стружка подается
пневмотранспортерами 13 и ленточными транспортерами 14. При
помощи формирующих машин 15 просмоленная стружка равно­
мерным слоем (нижний, средний, верхний) определенной толщины
распределяется на поверхности металлических подкладочных ли­
стов, перемещающихся главным конвейером 16.
Прессование ведется в две ступени: сначала на одноэтажном
гидравлическом прессе 17 (предварительное прессование) при
удельном давлении 0,9 МН/м2, затем на многоэтажном прессе 18
при удельном давлении 2,5—5,0 МН/м2 и температуре 410—450° К.
Загрузка производится автоматически загрузочной этажеркой 19.
Готовые плиты, выгруженные автоматической этажеркой 20,
отделяют от металлических листов при помощи распределитель­
ного устройства 21. Освобожденные металлические листы, про­
ходя камеру охлаждения 22 и дождевальную установку 23, возвра­
щаются снова к месту нанесения на них слоя просмоленной
стружки. Затем плиты направляются на автоматический обрезной
станок 24 для обрезки кромок. Далее они поступают к штабеле­
укладчику 25 и на отделочные операции к шлифовально-полировальным станкам 26.
2О
\о
оо
о
со
о
аб>к
оЯ
Он
<У
г а
о
&
к
у
об
«о=:
о
аа>
о.
со
5
Н
8
«С
=3
сво
а«=С
о
асо
8о
о<
с
са
гф
X
О
о
00
о
а
На рис. 181 показана формующая машина, состоящая из доза­
тора, питателя и распределительного устройства 1 подачи стружки.
В дозаторе размещены транспортеры: большой 2 и малый 3 , пе­
рекрываемый щитком 4 . Масса из ковша весов 5 периодически
высыпается на цепно-ленточный пи­
татель 6 , где валик 7 формирует
-/
слои стружки равномерной толщины.
Стружечная масса сбрасывается ва­
ликом 8 в течку 9, где установлены
гребенчатые рассекатели 10, которые
распределяют поток стружки по всей
ширине течки.
Производство многослойных плит
отличается от данной схемы тем, что
стружка для наружных и внутрен­
%•
*•I• .
«
него слоя подается на формование
отдельными потоками. Специальные Рис. 181. Формующая машина
машины непрерывного действия мож­
но подразделить на формующие машины ленточного или гусе­
ничного типа и машины непрерывного выдавливания плунжер­
ного типа (экструдеры). Машины непрерывного выдавливания,
в свою очередь, подразделяются на вертикальные и горизон­
тальные.
На рис. 182 показана ленточная формующая машина для про­
изводства древесностружечных плит непрерывным методом. Мао
• ••
V
Рис. 182. Ленточная формующая машина
шина состоит из питающего устройства, высокочастотного нагре­
вательного устройства, ленточного пресса и автоматического
отрезного станка. Питающее устройство имеет автоматически
загружающую воронку /, оборудованную приспособлением «элек­
тронный глаз», регулирующим равномерность выхода стружки,
и вибрирующий питатель 2 , расположенный в нижней части во­
ронки. Нагревательное сушильное устройство представляет собой
высокочастотную нагревательную печь 3 . Ленточный пресс состоит
из верхней 4 и нижней 5 стальных лент. Нижняя и верхняя ленты
опираются на пластинчатые транспортеры 6 и 7. Пластинчатые
297
транспортеры выполняют три функции: приводят в движение 1
стальные ленты; обеспечивают через стальные ленты дополни- 1
тельный прогрев древесного материала и полимеризацию смолы; 9
уплотняют массу при ее прохождении через ленточный пресс. 1
Оба пластинчатых транспортера нагреваются до температуры Щ
413° К специальной установкой 8 с газовыми горелками. Прессо- я
вание производится под действием гидроцилиндров 9, установлен- Я
ных по обе стороны ленточного пресса.
» 1
Каждая стальная лента огибает четыре цилиндрических ба- 1
рабана: два на входе стружки и два на выходе плиты. Натяжение I
лент регулируется автоматически, что обеспечивает их точное 1
параллельное движение, являющееся основным условием выра- 1
ботки высококачественной продукции. Привод пластинчатого Я
транспортера состоит из электродвигателя, редуктора червяч- 1
ного типа и зубчатой передачи. В машине имеются верхнее и ниж- 1
нее размоточные устройства 10 для установки рулонов бумаги. 1
Бумагой облицовывают одну или обе поверхности плит, на кото- 1
рые предварительно при помощи валика И наносится клей. I
В конце машины установлен отрезной станок 12, на котором обре- I
заются боковые кромки и разрезается на требуемую длину по- 1
лотно плиты.
Я аИ I
Принцип действия ленточной формующей машины заключается 1
в том, что смоченная смолой стружка предварительно прогре- I
вается и просушивается, затем поступает в прессовую часть, где I
формуется в виде непрерывной ленты требуемой толщины и плот- I
ности. Ленточные горизонтальные машины имеют тот недостаток, I
что мелкие частицы в результате вибрации оседают на нижней I
стороне плиты и изделия получаются плохого качества. Верти- I
кальные машины непрерывного выдавливания не имеют этого I
недостатка, вследствие чего плиты получаются равномерной I
структуры, предотвращающей их коробление.
ЩI
Вертикальный пресс непрерывного выдавливания состоит из I
станины 1 (рис. 183), формующих плит 2, механизма питания, на- I
бора пуансонов 3 для прессования различных по толщине плит I
и привода. Механизм прессования представляет собой подвиж- I
ную траверсу 4 с пуансоном 3, которая приводится в возвратно- I
поступательное движение от электродвигателя 5 (рис. 184) через I
вариатор 6, ременную передачу 7 и кривошипно-шатунный меха- I
низм 8.
ШI
Процесс формования в прессе непрерывного выдавливания I
происходит в следующем порядке. Древеснопластичная масса I
поступает в питательный бункер 9 (см. рис. 183), в котором смон- I
тированы один под другим две пары валов, проходящие по всей I
длине бункера. Верхняя пара валов 10 предназначена для разрых- I
ления массы и предотвращения зависания в бункере стружки.
I
Рыхлители приводятся от электродвигателя 11 (рис. 184) через I
редуктор 12 и цепную передачу 13. Нижняя пара валов-питаI
телей 14 (см. рис. 183) имеет прорези для захвата массы и подачи
I
ее в пресс. Валы-питатели приводятся от зубчатой рейки 15
(рис. 184).
Из механизма питания масса по направляющим желобам 16
(см. рис. 183) поступает 1 камеру прессования, образованную
формующими плитами 2. В плитах
имеются каналы для циркуляции
теплоносителя.
Проталкиваемая
пуансоном новая порция мате­
риала нажимает на ранее
1 попавшую туда массу и выдавливает
Рис. 183. Вертикальный пресс
,
Рис. 184. Кинематическая схема вертикального пресса
ее из камеры прессования. Вследствие обогрева прессовочной
камеры связывающее отверждается. Формующие плиты соединены
между собой стяжками 17, позволяющими регулировать зазор
между ними. Непрерывно выходящая лента древесностружечных
плит режется в размер механизмом поперечной резки.
Основной недостаток машины заключается в том, что стружка
укладывается перпендикулярно плоскости плиты, вследствие чего
плиты имеют низкую прочность на изгиб. Этот недостаток можно
устранить, если заставить стружку ложиться ориентированно
вдоль плоскости плиты. С этой целью спроектирована установка
для получения из древесных пластиков профильных длинно­
мерных изделий. Установка (рис. 185) состоит из следующих
основных частей: станины /, гидроцилиндра прессования 2, гидро­
цилиндра подпрессовки 3, вибробункера 4, первой 5, второй 6
и третьей 7 зон полимеризационной камеры, регулируемой пуско­
вой заглушки 8, контрольно-измерительного щита 9 и гидро­
привода с гидросистемой. На штоке поршня гидроцилиндра прессо­
вания 2 закреплена головка 10 прессового пуансона 11. Гидро­
цилиндр 3 подпрессовки установлен вертикально и закреплен
на колоннах 12. На штоке поршня смонтирована головка 13
пуансона 14.
Полимеризационная камера имеет три конструктивно анало­
гичные зоны: нижняя формующая плита 15, верхняя формующая
плита 16 и опорная плита 17. Над верхней формующей плитой
расположены трубчатые электронагреватели 18. В специальных
пазах опорной плиты 17 смонтированы трубчатые электронагре­
ватели 19 для нижней формующей плиты. Наружная поверхность
полимеризационной камеры изолирована теплозащитными ко­
жухами для снижения потерь тепла в окружающую среду. Верх­
няя и нижняя формующие плиты образуют рабочий калибрующий
канал, выполненный по размерам и профилю изготовляемого
изделия. Вибробункер 4 смонтирован в боковом окне. В местах
присоединения бункера имеются резиновые прокладки-аморти­
заторы. На вибробункере закреплен электромагнитный вибра­
тор 20.
г
Регулируемая пусковая заглушка 8 служит для создания в на­
чале процесса прессования противодавления с целью получения
необходимой начальной плотности полимеризуемой массы. Пуско­
вая заглушка состоит из профильного сухаря 21, соединенного
болтами с планкой 22, и пружины 23. Сухарь вставлен в рабочий
канал и прижат пружиной. По достижении требуемой плотности
массы начинается выдавливание сухаря. При этом пружина
сжимается и заглушка снимается. На контрольно-измерительном
щите установлены приборы, показывающие давление масла в ци­
линдрах подпрессовки и прессования, а также температуру в зоне
полимеризации. Величина хода пуансона обоих гидроцилиндров
ограничивается конечными выключателями 24 и 25.
\
Работа установки происходит следующим образом. Предвари­
тельно подготовленная смесь из стружки и связывающего подается
в бункер 4. Под действием вибрации и собственного веса масса
из бункера поступает в камеру подпрессовки, заполняя ее.
пусковой кнопкой включается в работу вертикальный гидро­
цилиндр. Плунжер 14, опускаясь, уплотняет массу, объем которой
при этом уменьшается в 4— 6 раз. При достижении пуансоном
крайнего нижнего положения автоматически включается в работу
гидроцилйндр прессования. Пуансон 11, перемещаясь в сторону
Рис. 185. Установка для
получения
профильных
погонажных
изделий
полимеризационных камер, проталкивает подпрессованную пор­
цию массы в рабочий канал. При этом вертикальный пуансон
остается в крайнем нижнем положении до тех пор, пока не закон­
чится проталкивание подпрессованной порции в рабочий канал.
Затем пуансоны вертикального и горизонтального цилиндров
автоматически возвращаются в исходное положение, и процесс
повторяется. ’
V
|
Производительность прессов непрерывного выдавливания
V, = Ыгщ>,
(275)
где Ъ и к — ширина и толщина изделия в м; <р == 0,85 — коэффи­
циент использования рабочего времени; V — скорость прессова­
ния в м/с, которая должна находиться в пределах йЙй Щ V Щ - — ;
*св
*пр
I и Ь — длина зоны распрессовки и канала пресса в м; {св и ?пр —
время отверждения связующего и время прогрева плиты в с.
Д ля вертикальных прессов А. М. Завражнов считает, что ра­
бота, затрачиваемая на проталкивание сжатого элементарного
слоя, независимо от плотности плит и расхода связующего
составляет 35—39% общей работы прессования, а сила прессо­
вания за время проталкивания уменьшается на 4— 7%:
А = 2,7РА,
(276)
где Р — сила прессования в Н; А — величина подачи в м.
Следовательно, мощность, затрачиваемую при прессовании
экструзионных плит, можно определить по формуле
N = 2,7РА8п,
(277)
где 5 — площадь сечения формующейся плиты в м2; п — число
ходов плунжера в секунду.
Д ля горизонтальных прессов с предварительной вертикаль­
ной подпрессовкой автор предлагает считать, что давление,
необходимое для непрерывного формования и продвижения
прессуемого изделия по каналу полимеризационной камеры (дав­
ление прессования), создаваемое горизонтальным поршнем, рас­
ходуется на деформацию массы при горизонтальном уплотнении
и на преодоление сил трения ее о стенки канала. Вертикальный
поршень в достаточной степени уплотняет массу и располагает
частицы стружки, покрытые пленкой связующего, в горизон­
тальном положении (первоначальное формование). Поэтому рас­
ход давления прессования на деформацию сжатия при уплотнении
массы горизонтальным поршнем незначителен, что дает возмож­
ность определить необходимое давление прессования главным
образом с учетом возникающих сил трения в зонах, прилегающих
302
к стенкам полимеризационной камеры. Зависимость нормального
давления йд на каждый бесконечно малый участок стенок канала
от коэффициента бокового давления е3 выражается уравнением
&Я = М р ,
(278)
где с1р
удельное давление прессования на бесконечно малый
-контактный участок.
После интегрирования по длине прессуемого изделия получим
значение аксиальной силы Р, требуемой для прессования:
В
р = р(1 ~ е- е *5(А) 4- с,
(279)
где р — удельное давление прессования в Н/м2; | — коэффициент
внешнего трения массы о стенки канала; 5 — площадь поверх­
ности формующей камеры в м2; е — основание натурального лога­
рифма; с — постоянная интегрирования, в данном случае зави­
сящая от силы предварительного прессования вертикальным
поршнем.
Е
§ 4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
Древесноволокнистые плиты (в том числе твердые) изготовляются по так называемому «мокрому» способу в отличие от древесно­
стружечных плит, которые изготовляются по сухому способу.
Принцип производства древесноволокнистых плит основан на
свойствах растительных волокон соединяться и образовывать
прочный лист в процессе обезвоживания водных суспензий во­
локна на сетке. Для придания твердым древесноволокнистым
плитам свойства постоянной водостойкости, а также повышенной
твердости и прочности производится их проклейка главным обра­
зом фенольноформальдегидными смолами. Количество вводимых
смол колеблется от 2 до 10% от веса волокна.
Процесс производства древесноволокнистых плит состоит из
следующих операций: предварительное грубое измельчение дре­
весины пилами, рубильными машинами или дезинтеграторами;
размол предварительно измельченного сырья на дисковых мель­
ницах; приготовление гидромассы в массовых бассейнах пропитки
гидромассы смолами, гидрофобными, огнезащитными и другими
составами; формование полотна на плоскосеточных или кругло­
сеточных отливочных машинах; прессование и сушка на много­
этажных гидравлических прессах; обрезка плит на резательных
станках.
Рассмотрим машины для формования полотна древесноволок­
нистых плит.
Плиты из жидкой волокнистой массы изготовляют обезвожива­
нием массы и ее формованием на отливочных машинах. Волокни­
стая масса обезвоживается свободной фильтрацией через сетку,
вакуум-фильтрацией, прессованием сформованной ленты или
С
Я
X
5
3
со
«
СО
•и
э*
О
03
6с;
|
со
оо
о
а
ХХУ>
высушиванием готовой плиты. Отливочные машины бывают двух
типов: плоскосеточные и круглосеточные. Наибольшее распро­
странение получили плоскосеточные машины.
На рис. 186 показана схема плоскосеточной машины. Волокни­
стая масса подается в ящик 1, из которого она равномерно распре­
деляется по ширине сетки 2. Соединительным звеном между ящи­
ком и сеткой является резиновый фартук 3. На отливочных ма­
шинах применяют в основном плоские крученые сетки из фосфо­
ристой бронзы. Сетка охватывает вал 4Уопирается на регистровые
валики 5 и на коробки вакуум-отсосов 5, далее проходит в зоне
валов 7 фор-пресса и, наконец, огибает нижний вал 8 гауч-пресса.
Волокнистая гидромасса, поступившая на сетку, ограничивается
по ширине резиновыми ремнями (декелями) 9 , которые надеты на
вертикальные цилиндры 10. Сетка приводится в движение от вала 8
гауч-пресса. В свою очередь, сетка при своем движении приводит
во вращение вал 4Урегистровые валики 5, декели, а также все ва­
лики, расположенные под сеточным столом. Д ля натяжения сетки
служат натяжные валики 11. Валики 12 являются правиль­
ными. Над сеткой 2 отливочной машины монтируется верхняя
сетка 13.
Древесноволокнистые плиты формуются в следующей после­
довательности. Гидромасса из распределительного ящика 1 посту­
пает на резиновый фартук 3, с которого переходит на сетку 2
отливочной машины. В регистровой части происходит свободная
фильтрация воды через сетку. Последующее обезвоживание про­
изводится в зоне действия вакуум-отсосов 6 , затем в первой прес­
совой зоне, состоящей из четырех пар валов 7, образующих форпресс, и, наконец, между валами 8 гауч-пресса. Далее полотно
волокнистой массы поступает в прессовое устройство, состоящее
из нижней сетки 14 и сукна /5, огибающих прессовые валы 16
и вал 17. Для обезвоживания массы и промывки сукна 15 служат
соответственно вакуум-коробка 18 и водяные форсунки 19. После
обезвоживания и уплотнения полотно подвергается продольной
обработке дисковыми ножами 20, а затем разрезается поперек
автоматически действующим дисковым ножом 21. Производитель­
ность плоскосеточной отливочной машины подсчитывается по
формуле
тг = Ох)Ьку
Г
г4.'Г' ■'
(280)
где О — масса 1 м2 готовой плиты в кг; V — скорость движения
сетки в м/с; Ь — ширина плит в м; к — 0,96-5-0,98 — коэффициент,
учитывающий холостые пробеги и внеплановые остановки.
После формования на отливочных машинах плиты направля­
ются в многоэтажные гидравлические прессы для прессования и
термической обработки.
Глава XIV. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ ПЛАСТМАСС
§ 1. О Б Щ И Е
С ВЕДЕН И Я
Газонаполненные пластмассы (поро- и пенопласты) являются
наиболее эффективным видом теплоизоляционных материалов,
сочетающих в себе легкость, прочность и формоустойчивость.
Эти качества материала позволяют создать легкие ограждающие
конструкции зданий и сооружений, надежную и долговечную
теплоизоляцию промышленного оборудования и тепловых сетей.
При разработке промышленной технологии газонаполненных
пластмасс используют последние достижения химии и физики,
что позволяет регулировать их структуру и свойства в широком
диапазоне прочности, теплофизических и эксплуатационных пока­
зателей. Особый интерес представляют изделия на основе полисти­
рола, фенолформальдегидных смол, полиуретанов и карбамидных
смол. Рост производства газонаполненных пластмасс, используе­
мых в качестве строительной теплоизоляции, основывается на все
возрастающих потребностях строительства в этих материалах,
а объем их выпуска достигнет к 1975 г. более 1 млн м3. Плиты полистирольного пенопласта ПСБ и ПСБ-С (с антипиреном), изго­
товленные из суспензионного вспенивающего полистирола (гра­
нул ята), предназначены для тепловой изоляции строительных
ограждающих конструкций и промышленного оборудования при
температуре изолируемых поверхностей не свыше 343° К. Малая
объемная масса при сравнительно высоких прочностных показа­
телях и низкий коэффициент теплопроводности делают этот мате­
риал высококачественным утеплителем в слоистых ограждающих
конструкциях в сочетании с алюминием, асбестоцементом и стекло­
пластиком. Плиты выпускаются по беспрессовой технологии не­
прерывным или периодическими методами. Технологический про­
цесс состоит из предварительного вспенивания исходного полистирольного гранулятора, вылеживания (созревания) предвспененных гранул, формования блоков пенопласта и резки блоков на
плиты заданных размеров.
И!
Пенофенопласт (фенольный заливочный пенопласт) — эффек­
тивный теплоизоляционный материал строительного назначения.
Д ля производства пенофенопласта используют товарные фенолспирты 50% -ной концентрации, алюминиевую пудру (газообразователь) и смесь минеральных кислот с пластификаторами в ка­
честве отвердителя. Производство пенопласта, кроме первой опе­
рации по сушке смолы, происходит при температуре 290— 298° К.
Изделия из пенофенопласта выпускают в виде плит, скорлуп
и сегментов. Технология изготовления пенопласта на основе фенолспиртов требует небольших капиталовложений и рассчитана на
использование стандартного оборудования. В качестве жесткого
теплоизоляционного материала в самонесущих ограждающих
306
конструкциях здании и сооружений, для промышленной и монтаж­
ной термоизоляции установок, теплофикационных сетей и т. д.
применяется перлитопластбетон. Технология изделий из перлито-
пластбетона состоит в ^приготовлении тонкоизмельченной компо­
зиции и ее термической обработке, при которой происходит вспе­
нивание и отверждение. Перлитопластобетон относится к группе
трудносгораемых материалов. Для строительства жилых, обще­
ственных и промышленных зданий используются навесные стеновые
панели из армированного фенольного поропласта. Панели марок
НФП-1 и НФП-2 выполнены целиком из фенольного поропласта
с поверхностным армированием стекловолокнистыми материалами.
Применение армопенопластовых панелей при толщине 16 см в 7 раз
облегчает строительные конструкции и в зависимости от района
возведения зданий на 15—35% дешевле газобетонных. Навесная
панель трехслоиная с эффективным утеплителем и декоративным
фасадным слоем из плит естественного камня тонкого распила
предназначена для наружного ограждения жилых зданий повышен­
ной этажности и может быть использована в любых климатических
районах нашей страны. Панель представляет собой трехслойную
конструкцию с одним оконным проемом. Она состоит из двух тон­
ких ребристых железобетонных скорлуп, соединенных по контуру
при помощи металлических закладных деталей. С фасадной сто­
роны железобетонная скорлупа облицована плитами естествен­
ного камня, внутренняя полость между скорлупами заполнена
эффективным утеплителем (пенопласт марки ФРП). Легкость,
высокие теплоизоляционные качества, декоративность навесной
панели дают возможность получить интересные и яркие решения
фасадов зданий, а также значительно снизить эксплуатационные
расходы.
§ 2. УСТАНОВКИ
ДЛЯ
ФОРМОВАНИЯ
Газонаполненные пластмассы можно получать несколькими
способами: автоклавным, прессовым, беспрессовым, экструзион­
ным, литьем под давлением и др. На рис. 187 показана схема
производства пенополистирола автоклавным методом. Из бункера 1
полистирол пневмотранспортом 2 подается в приемный бункер
с тарельчатым дозатором 3, откуда в червячную установку 4 для
предварительного вспенивания. Установка состоит из приемного
бункера 1 (рис. 188), тарельчатого дозатора 2, червяка 3 диаме­
тром 205 мм, паровой рубашки 4 , из которой пар через перфора­
цию попадает в трубу червяка, набора шестерен 5, редуктора 6
и электродвигателя 7. Наличие двигателя постоянного тока позво­
ляет менять в широком диапазоне число оборотов лопастного винта
и тем самым регулировать скорость прохождения сырья через
установку. Предварительно вспененный полистирол поступает
в бункер с дозатором 5 (см. рис. 187), откуда подается в форму 6,
установленную на формовочном рольганге 7. Форму с пенопо-
листиролом устанавливают на запарочные вагонетки 8, которые
направляются в автоклав 9. Автоклав проходного типа (рис. 189)
представляет собой сварной цилиндрический барабан 1, закрытый
с торцов откидными крышками 2. Барабан сварен из отдельных
обечаек, к которым приварены литые стальные фланцы 3. Крышки
закрываются и открываются при помощи поворотного 4 и подъем­
ного 5 механизмов.
1
Готовые
изделия
Рис. 187. Схема производства пенополистирола автоклавным
методом
4
Особенностью автоклавов с быстрозакрывающимися крышками
является^ так называемый байонетный затвор, представляющий
собой байонетное кольцо 6, которое может поворачиваться на не­
который угол. На байонетном кольце по его окружности равно­
мерно расположены выступы (зубцы) А . Крышки 2 автоклава,
в свою очередь, имеют выступы Б, ширина которых несколько
меньше, чем промежутки между выступами байонетного кольца,
наруж ны й диаметр кольцевой части крышки 2 меньше диаметра
кольцевой проточки байонетного кольца. Таким образом, крышку 2
можно вставить в байонетное кольцо; при этом выступы крышки
ПР°ИДУТ в промежутки между выступами кольца.
Если затем повернуть байонетное кольцо на расстояние, рав­
ное половине шага между выступами, то выступы кольца уста­
новятся против выступов крышки автоклава и, таким образом,
308
будет создан замок. Д л я создания уплотнения между байонетным
кольцом и крышкой служ ит резиновое кольцо 7. После того, как
крышка установлена через штуцер 8 пускают под давлением пар,
который обеспечивает плотное прижатие резинового кольца как
к кольцу 9 крыш ки, так и к стенкам паза, имеющегося во фланце 3.
Д авление пара, подаваемого к резиновому кольцу, должно
быть не ниже давления пара
котле. Д л я поворота байонетного
кольца служ ит гидравлическии при од. Крышка поднимается
при помощи устройства, состоящего из насоса 101 гидроцилиндра 11, шток которого шарнирно соединен с рейкой 12. При своем
движении рейка поворачивает зубчатое колесо 13, которое закреп ­
лено на валу 14. Н а этот ж е вал насажены рычаги 15, нижние
Конденсат
Рис. 188. Установка для предварительного вспенивания
концы которых присоединены к крышке автоклава. Таким обра­
зом, при поступательном движении рейки поворачиваются ры­
чаги и поднимается крыш ка, которая устанавливается в горизон­
тальное положение. При обратном ходе рейки крышка опускается.
Вагонетки с изделиями подаются в автоклав по рельсам 16. Внеш­
няя поверхность барабана автоклава, так ж е как и крышек, покры­
вается тепловой изоляцией. Крышки автоклава открываются и
закрываются автоматически. После того, как механизм поворота
кольца повернет его на величину, при которой зубцы (выступы)
кольца выйдут из зацепления с зубцами крышки, срабатывает ко­
нечный выключатель, байонетное кольцо останавливается и затем
включается механизм подъема крышки. По окончании автоклавной
обработки плиты суш атся в камере 10 (см. рис. 187).
На рис. 190 показана технологическая схема по прессовому
методу производства плит из пенополистирола на карусельном
агрегате. Сырье из емкостей 1 поступает в вспениватель 2, откуда
гранулы предварительно вспененного полистирола подаются в
промежуточные бункера 3. Д алее полистирол поступает в бункерапитатели 4 карусельны х машин 5. Отходы, предварительно измель­
ченные в дробилке 6, подаются в качестве добавки в промежуточ­
ные бункера. Все сырье транспортируется пневмотранспортом
с помощью вентиляторов 7. Воздух нагревается в калорифере 8.
309
Рис. 189. Автоклав
Карусельный агрегат (рис. 191) состоит из карусели 1 с при­
водом, гидравлического пресса 2, бункера с механизмом дозиро­
вания, подъемника, механизма сталкивателя 3, формы 4, гидравли­
ческого привода и распределительной станции. Карусель с при­
водом представляет собой поворотный стол, состоящий из двух
сварных секций, соединенных между собой болтами. Каждая сек­
ция, в свою очередь, разделена на три секции, в центрах которых
имеются гнезда для установки форм. Карусель опирается на упор­
ный шарикоподшипник и вращается вокруг неподвижной ко­
лонны 5, которая смонтирована на раме 6. Карусель приводится
от гидроцилиндра 7 через рычажно-храповой механизм 8, состоя-
Рис. 190.
Схема производства пенополистирола прессовым
, методом
щий из храповика с двумя собачками. При ходе штока 9 гидро­
цилиндра вперед одна собачка толкает храповик, а другая про­
скальзывает. При ходе штока назад функции собачек меняются.
Таким образом, карусель поворачивается на угол, равный
рад,
за один полный ход (вперед и назад) штока^цилиндра. Гидравли­
ческий пресс состоит из станины 10, нижней 11, верхней 12 плит
и цилиндра 13 с дифференциальным плунжером. Д л я подвода
теплоносителя к плитам служит пароотвод 14. Дозирующее устрой­
ство представляет собой бункер со встроенным в него гидроци­
линдром. Цилиндр имеет два штока, каждый из которых соеди­
нен с шибером, перемещающимся в направляющих. Подъемник
и механизм сталкивания служ ат для выталкивания изделия из
формы и сталкивания его на транспортное устройство. Подъемник
представляет собой вертикально расположенный гидроцилиндр,
на штоке которого закреплена плита, движ ущ аяся в направляю ­
щих. Сталкиватель представляет собой гидроцилиндр, на штоке
которого укреплен планкотолкатель. Гидропривод включает
в себя сдвоенный лопастной насос с электродвигателем, смонтиВЗР
311
рованные на одной раме, фильтр, коммуникации и другие узлы.
Гидрораспределительное и контрольное оборудование смонтиро­
вано в шкафу управления. Пенополистирольные изделия на кару­
сельном агрегате получают следующим образом. Предварительно
вспененный полистирол подается в бункер карусельной машины,
работающей- в шесть циклов (позиций).
Ин
Позиция' / 1 В подведенной под бункер форме гидроцилиндром
механизма дозирЪвания поднимается дно на заданную величину,
Рис. 191. Карусельный агрегат
после чего открываются шиберы бункера и формы заполняются
полистиролом. Затем шиберы закрываются, дно формы опускается
в исходное цоложение и карусель поворачивается на — рад. При
этом заполненная полистиролом форма поступает на позицию II.
Позиция II. Гидроцилиндр пресса поднимает заполненную
форму так, что^ последняя оказывается зажатой между нижней и
верхней плитой пресса. После этого в форму под давлением по­
дается пар. Под действием пара гранулы полистирола разбухают
и форма полностью заполняется. После обработки паром про­
цесс формования заканчивается и форма опускается в исходное
положение. При последующих поворотах формы в позиции / / / ,
IV и V отформованное изделие охлаждается, а при перемещении
формы на позицию VI выталкивается из формы (гидравлическим
312
подъемником) и сталки­
вается в горизонтальном
направлении (гидравличе­
ским толкателем).
На рис. 192 показана
кинематическая схема кон­
вейерной установки для
формования пенополистирольных плит по беспрессовому методу. Установка
состоит из цепного кон­
вейера 1 со звеньями (те­
лежками) 2, механизма
подачи 3, нагревательной
4 и охлаждаемой 5 камер.
Конвейер приводится от
электродвигателя 6 через
вариатор 7 и редуктор 8.
Из вспенивателя полисти­
рол подается на тележки
через загрузочную воронку
и проходит последователь­
но через нагревательную
и охлаждаемую камеры.
Ролики 9 приводятся через
цепную передачу 10. Пли­
ты обрезаются в размер
диском 11 механизма по­
перечной резки 12. Гото­
вые плиты поступают на
сбрасыватель 13 и стал­
киваются гидравлическим
толкателем 14. Возвра­
щается сбрасыватель в пер­
воначальное
положение
грузом 15. Длина и ско­
рость конвейера рассчи­
таны таким образом, что
за время нахождения ма­
териала на тележке фор­
муется готовое изделие.
Вспениватель представ­
ляет собой вертикальный
сосуд, состоящий из трех
разъемных обечаек 1 (рис.
193), двух рабочих камер и
одной распределительной,
съемных конических кры-
шек 2 и днища 3. Две верхние обечайки и днище снабжены паровыми
рубашками 4. Из рубашек пар через сетки в обечайках и отверстия
в днище поступает в аппарат. В месте разъема обечаек установлены
Панель
пенопласта
Рис. 194. Установка для получения панелей из пенопласта
поддерживающие сетки 5, между нижней обечайкой и днищем
установлена сменная распределительная решетка 6. В центре
аппарата расположена труба 7, приваренная к кольцу, зажатому
между фланцами двух обечаек.
Суспензионный полистирол за­
гружается во вспениватель че­
рез бункер-воронку 8, верхний
питатель 9 и прямоугольный пат­
рубок 10 на крышке вспенивателя. Под патрубком во вспенивателе находится козырек для на­
правления продукта. Выгрузка
полистирола происходит через
наклонный патрубок 11 в сред­
ней части вспенивателя и ниж­ 5
ний питатель 12. Для отделения
частиц полистирола от воздуха,
поступающего из вспенивателя,
предусмотрен циклон 13. Вспе­
ниватель соединен воздухопро­
водами со сдвоенным паровым
калорифером
14,
который,
в свою очередь, соединен с наг­
нетательным патрубком венти­
лятора.
Рис. 195. Передвижная установка для
На рис. 194 показана уста- формования изделий из полиуретана
новка для непрерывного получе­
ния панелей из фенольного пенопласта. На раме смонтированы фор­
мующие транспортеры: два боковых 1 и два торцовых 2. Боковые
транспортеры приводятся от электродвигателя 3 через редуктор
IV
315
скорости 4, червячные передачи 5 и клиноременные 6. В начале
автоматической линии и на самой установке смонтированы узлы
размотки 7 и 8 подложек 9 и 10. Подложка 9, проходя устройство 11,
формуется в бумажный короб. На короб подается композиция
из смесительной головки 12. Далее композиция вспучивается и
отверждается и сохраняет свою форму между формующими транс­
портерами, откуда .пенопласт выходит в виде непрерывной панели. I
Плиты режутся в размер дисковой пилой 13, приводимой от элек- I
тродвигателя 14 через клиноременную передачу 15. Готовые панели отводятся ускоряющим рольгангом 16.
Производительность установки
(281)
где а и Ь — толщина и ширина панели в м; V = -у*----- скорость
формования в м/с;
— длина конвейера в м;
— время живу­
чести смеси в с .
1
На рис. 195 показана передвижная установка для формования
изделии из полиуретана. На станине-шасси 1 находятся распре­
делительный шкаф 2, дозирующее устройство 3, баки 4 для компо­
нентов смеси, смесительная головка 5, находящаяся на кронштей­
не 6. В смесительной головке для каждого компонента предусмо­
трено ^ трехходовое переключающее устройство. Дозирующее
устройство состоит из прецизионных шестеренных насосов. Уста­
новка работает на двухкомпонентной смеси холодного отвержде­
ния при низком давлении.
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ
|
ИЗДЕЛИЙ
ж
I
Г лава I. С П Е Ц И А Л Ь Н О Е ОБОРУДОВАНИЕ
Д Л Я ПРОИЗВОДСТВА М И Н Е Р А Л Ь Н О Й
И С Т Е К Л Я Н Н О Й ВАТЫ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Минеральной ватой называется смесь волокон диаметром
5— 10 мкм, получаемых раздувом расплавленной шихты, составленной из ш лака, доломита, сланцев и отходов керамического
производства, на тонкие волокна при помощи сильной струи
пара, воздуха или газа. Шихту получают из кварцевого песка
с добавкой 20% стеклянного боя или отходов стекла.
Технология производства искусственного минерального во­
локна и изделий из него состоит из следующих основных процес­
сов: подготовки сырья и шихты; получения расплава; раздува
расплава на волокно; получения сырой минеральной ваты; полу­
чения гранулированной ваты; производства полужестких и ж е­
стких матов и изделий из ваты на битумной или синтетической
связках.
§ 2. ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ
Большое значение д л я Процесса плавления минерального
сырья и однородности получаемой минеральной ваты имеет одно­
родность химического и гранулометрического состава сырья,
точность весового дозирования компонентов и своевременность
и равномерность загрузки шихты в плавильный агрегат.
Ш лак и горные породы, а такж е отходы керамического произ­
водства измельчаются на дробилке, полученный материал про­
ходит грохот и поступает в соответствующие расходные бункера
для хранения и последующего дозирования. Куски шихты должны
быть не менее 25 мм и не более 40— 60 мм. Минимальный размер
кусков задается в зависимости от условий дутья (чем больше ско­
рость выхода газов из плавильного агрегата, тем крупнее должны
быть куски), а максимальный — для .ускорения процесса тепло­
обмена. Куски тугоплавкого компонента шихты применяются ми­
нимально допустимого размера такж е по условиям дутья.
Оборудование общего назначения для подготовки сырья здесь
не описывается, так как рассматривается подробно в общем курсе
«Механическое оборудование предприятий строительных мате­
риалов, изделий и конструкций».
I
317
По технологической схеме, показанной на рис. 196, процесс
производства сырой минеральной ваты происходит следующим
образом.
Дробленое и сортированное сырье и кокс по ленточному на­
клонному транспортеру 6 шириной 650 мм и производительностьк
60 т/ч при скорости движения ленты 0,5 м/с поступает в расход­
ные бункера 7. Сырье и кокс взвешиваются на весовых автомати­
ческих дозаторах 8, имеющих пределы взвешивания 50— 600 кг.
Горячая бода на
бытовые нужды
Рис. 196. Схема технологического процесса производства сырой
минеральной ваты
>
ж
Затем сырье и кокс конвейером или скиповым подъемником 9
загружают в вагранку 10 для расплавления с помощью сжатого
воздуха, подаваемого воздуходувкой 3.
Щ
Поступающая из вагранки через копильник струя расплава
перерабатывается в агрегате 11 волокнообразования, и образо­
вавшиеся волокна поступают в камеру 12 волокноосаждения с ра­
бочей частью шириной 2 I и длиной 10 м. Сетчатый конвейер 13
камеры после подпрессовки уплотняющим валком 15 выносит обра­
зовавшийся ковер 14 ватьрна дальнейшую обработку.
й
Сырая вата в процессе волокнообразования может быть обра­
ботана минеральным маслом или расплавленным нефтяным биту­
мом. Минеральное масло из бака 1 подается дозирующим насосом 2
непосредственно в паропровод и при выходе из дутьевой головки 11
распыливается, попадая в факел раздува расплава. Битум посту­
пает в расходный бак 4, где поддерживается в расплавленном со­
стоянии. Дозирующий насос 5 подает его в паропровод дутьевой
головки 11, откуда битум в распыленном виде попадает в зону
волокнообразования и в камеру осаждения, где осаждается на
волокнах ваты. Из камеры осаждения корольки удаляются винто­
вым транспортером 16, а отработанный воздух выбрасывается вен­
тилятором 17 через центробежный скруббер 18 в атмосферу.
§ 4. ПРОИЗВОДСТВО ГРАНУЛИРОВАННОЙ ВАТЫ
Для нужд строительства при термоизоляции и для производ­
ства акустических плит минеральную вату применяют в гранули­
рованном виде. Для производства гранулированной ваты (рис. 197)
ковер ваты с транспортера 2 камеры 1 осаждения поперечным 3
и наклонным 4 транспортерами подается на трепальный барабан 5
пальцами которого ковер распушивается, и куски ваты попадают
Рис. 197. Схема технологического процесса
гранулированный ваты
производства
в барабан-гранулятор 6 с вращающимися ситами. Благодаря
вращательному движению барабана вокруг своей оси куски ваты
превращаются в окатыши диаметром от 3 до 10 мм и вследствие
наклона гранулятор а падают в бункер 7, а отходы мелкой ваты
и корольки, проходя через сито барабана, попадают в бункер 8
для отходов. Вся линия грануляции ваты герметизирована, а си­
стема аспирации отсасывает и очищает воздух от минераловатной
пыли.
§ б. ПРОИЗВОДСТВО МИНЕРАЛЬНОГО ВОЙЛОКА
НА БИТУМНОЙ СВЯЗКЕ
Производство минерального войлока на битумной связке
заключается в обработке сырой минеральной ваты в момент волокнообразования и осаждения расплавленным и распыленным
нефтяным битумом, дальнейшей опрессовке ковра и разделке
его на полосы или маты заданного размера. Расход битума состав­
ляет до 5% от веса ваты. Чтобы битум не загорался, в камеру
осаждения подают холодный воздух или распыливают форсун­
ками холодную воду в количестве до 30% от веса ваты.
Д ля плавления минерального сырья на заводах минеральной I
ваты применяют обычно вагранки диаметром 1000 или 1250 мм. I
Ванные стеклоплавильные печи применяются реже, а электро- I
плавильные печи — как исключение.
1|
Вагранка (р и а 198) состоит из трех секций: нижней плавиль- ]
ной сейции 9, опорной секции 11 с загрузочными окнами и верх- I
ней секции в виде трубы с искрогасителем 14. Среднюю опорную 1
секцию И монтируют и крепят к междуэтажному перекрытию 17 I
цеха при помощи опорных лап 16. Нижнюю секцию 9 подве кивают I
к опорным лапам 16 на тягах 10. Верхнюю секцию 14 с искрогаси- I
телем устанавливают на опорную секцию,'место стыка уплотняют I
песочным затвором 18.
11
Металлическая внутренняя обечайка нижней секции 9 под- I
вержена постоянному воздействию высоких температур, разви- I
вающихся в плавильной зоне вагранки, поэтому она для охлаж- I
дения снабжена по всей высоте водяной рубашкой, так называв- |
мым «ватержакетом» 21.
.
ЖI
Наружный кожух водяной рубашки для компенсации расши- I
рения оборудован двойным компенсатором 20. Днище вагранки I
состоит из двух шарнирных створок 3, которые в закрытом поло­
жении запираются балкой 2 с помощью винта 1 запорного устрой- I
ства. Створки днища открываются в направлении лёточного отвер- I
стия и отверстия для розжига вагранки. В леточное отверстие I
вставлена лёточная коробка 25. Отверстие для розжига закры- I
вается дверцей 4.
В комплект узла раздува расплава входят три лёточные ко- I
робки 25, каждая из которых снабжена делителем на одну, I
две или четыре струи.
Ш мВ I
Лёточные коробки и делители струй снабжены водяной рубаш- I
кой, подключаемой к водопроводу по схеме, показанной на рис. 199. I
Работа вагранки регулируется подачей воздуха. Д ля рассре- I
доточения дутья вагранка снабжена тремя рядами фурм, снабжен- I
ных температурными компенсаторами сильфонного типа.
I
Подача воздуха в основные фурмы нижнего ряда 6 (рис. 198)
регулируется отдельно в каждой фурме посредством шибера. Для |
регулирования подачи воздуха в фурмы второго и третьего рядов |
служит общая регулирующая задвижка 24, установленная на 1
колене 23 воздуховода. Воздушная коробка нижнего ряда фурм I
снабжена горизонтальной перфорированной диафрагмой 7 для 1
более равномерного распределения воздуха по фурмам. В каждой I
фурме нижнего ряда имеется спускное отверстие 5, которое закры- I
вается стеклом или картоном.
К» I
При заливании фурм расплавом стекло растрескивается, а I
картон сгорает, что позволяет расплаву стечь вниз и предотвра- I
тить забивание расплавом всей фурмы. Д ля наблюдения за I
ходом плавки и для очистки вагранки от шлака фурмы снабжаются |
Рис. 198. Вагранка диаметром 1250 мм
откидном на болтах рамкой с окном, закрытым небьющимся
стеклом или слюдой.
Ш
Опорная секция вагранки футеруется огнеупорным кирпичом,
а загрузочные отверстия — чугунными плитами. В загрузочной
секции устроены загрузочные отверстия — два 12 по вертикали
и одно запасное 13. Шуровочное отверстие 15 закрывается двер­
цей. Труба и стенки искрогасителя футеруются красным кирпи­
чом, а с в о д — огнеупорным кирпичом. Вагранку останавливают
выключением дутьевого вентилятора и перекрыванием воздухо­
вода шибером. Во избежание взрыва при открывании днища под
вагранкой не должно быть воды.
1
На процесс плавления минерального сырья в вагранке влия­
ют различные факторы, главные из них дутье и водяное охлажде-
ние.
Дутье. Сгорание кокса в вагранке происходит за счет кисло­
рода вдуваемого в единицу времени воздуха. Чем больше подается
воздуха, тем интенсивнее сгорает кокс и тем интенсивнее выде­
ляется тепло и, следовательно, больше производительность ва­
гранки.
^1
Повышать количество вдуваемого воздуходувкой в вагранку
воздуха можно до тех пор, пока скорость тепловыделения не достиг­
нет нужной скорости нагревания и расплавления рабочей сырьевой
колоши.
Количество вдуваемого воздуха обычно не превышает 80 м3/мин
на 1 м2 площади пода вагранки с давлением дутья 600—
1000 мм вод. ст. Из этого и следует исходить при расчете возду­
ходувки для вагранки.
Потери тепла в вагранке в небольшой степени зависят от ее
производительности или от количества вдуваемого воздуха. По­
этому всегда следует стремиться работать на верхнем пределе
в подаче вдуваемого воздуха, так как при этом повышается зна­
чение термического к. п. д. вагранки и снижается удельный расход
кокса. Основным требованием к дутью является стабильность
количества подаваемого в единицу времени воздуха и его давле­
ния.
В
Во время работы вагранки (рис. 198) в ее рубашку 21 непре­
рывно подается охлаждающая вода по распределительному кол­
лектору 22 через три ввода, а горячая вода отводится через три
выпуска в верхний коллектор 19. Расход охлаждающей воды оп­
ределяется ее температурой на входе в среднем 288° К и темпера­
турой на выходе из рубашки, составляющей обычно от 323
до 363° К.
I
Горячая вода (см. рис. 196) из рубашки направляется в верх­
ний напорный бак 21, который соединяется с верхним коллектором
трубопроводом с обратным клапаном 20. При прекращении подачи
воды в рубашку по основной водопроводной линии температура
воды в рубашке вагранки поднимается до точки кипения и авто­
матика подаст световые и звуковые сигналы. В этом случае гор-
новщик открывает спускной кран А водяной рубашки и вагранка
будет охлаж даться водой, подаваемой из аварийного бака 19.
Если применяется оборотная система водоснабжения, то напор­
ный бак 21 обеспечивает возможность подачи горячей воды само­
теком на бытовые нужды, а такж е на градирню 24.
Так как за один проход через градирню горячая вода охлаж да­
ется примерно на 10° С, то систему оборотного водоснабжения
проектируют с таким расчетом, чтобы основная масса воды не­
прерывно пропускалась посредством насоса 23 через градирню 24
и напорный бак 21, а небольшая ее часть отводилась в водяную
рубашку вагранки. Д л я поддержания постоянной температуры
отходящей воды на заданном уровне в водяную рубашку вагранки
устанавливают регулятор прямого действия. Датчик регулятора —
термобалон 22, вмонтированный в трубопровод отходящей воды,
связан с клапаном регулятора подводящего трубопровода холод­
ной воды, вследствие чего при изменении температуры отходящей
воды соответственно изменяется расход холодной воды. Н а ва­
гранке устанавливаю тся приборы контроля, световая и звуковая
сигнализация, позволяющие определять давление воды, уровень
аварийном баке
оаке и температуру на входе в водяную ру­
ее
башку и на выходе из нее; на трубопроводе, отводящем воду
из каждой вагранки, — контрольно-сигнальная
трубка для
визуального контроля з а циркуляцией воды в ватержакете ва­
гранки.
Система испарительного охлаждения вагранки. В последнее
время ] агранки с водяным охлаждением как менее экономичные
переделывают на вагранки с испарительным охлаждением. Применение испарительного охлаждения позволяет отказаться от
градирни и насосов для перекачки воды, значительно снизить рас­
ход воды на единицу продукции. Так, при обычном водяном охлаж ­
дении 1 кг воды, нагреваясь от 288 до 353° К, поглощает 65 ккал
540 ккал.
тепла, при испарительном охлаждении
Испарительное охлаждение имеет большие преимущества перед
одяным, так к а к обеспечивает высокую стабильность режима
охлаждения вагранки, что улучшает процесс плавления сырья,
качество продукции, увеличивает срок службы ватержакета и
повышает термический к. п. д. вагранки. Кроме того, тепло, отхо­
дящее от бака-сепаратора, можно лучше использовать для отопле­
ния, вентиляции и других нужд.
Перевод вагранки на испарительное охлаждение заключается
в следующем (рис. 199). Рубаш ка 1 вагранки с помощью двух труб
подключается к баку-сепаратору 4. По трубе 2 вода из бака по­
дается в рубаш ку вагранки, нагревается там до образования паро­
водяной эмульсии и с температурой 383— 388 К под давлением
поступает по трубе 3 обратно в бак-сепаратор, где пароводяная
эмульсия разделяется на пар, который отводится через верхнюю
трубу, и воду, циркулирую щ ую в системе за счет разности удель­
ных весов подаваемой в рубаш ку воды и отходящей пароводяной
эмульсии. Постоянный уровень воды в сепараторе поддерживают
с помощью насосов 7, подающих воду из питательного бака 6
емкостью 1 м3.
|
Бак 6 пополняется водой автоматически при срабатывании
электромагнитного вентиля и системы датчиков. Верхний уровень
воды должен быть на 200 мм ниже верха бака, а нижний — не
менее 200 мм от дна бака. Как только вода в баке достигает этих
уровней, автоматические сигнализаторы сообщают об этом вагран­
щику световыми и звуко­
В атмосферу
выми сигналами.
Я
Верхний уровень воды
в баке-сепараторе должен
быть на 200 мм ниже выпускной воронки подъемной тру­
бы, а нижний — на 400 мм
превышать уровень воронки
сливной трубы, что обеспечивается устройством перелив­
ной трубы.
Вагранка с водяной ру­
башкой диаметром 1250 мм
обычно имеет площадь зоны
плавления 1,275 м2 и высоту
шихтового столба 5350 мм.
Фурмы (11 шт. диаметром
146 мм каждая) основного
ряда расположены на высоте
600 мм от пода, а фурмы
металла 'В канализацию
дополнительного ряда (12 шт.
Рис. 199. Схема вагранки с испаритель­ диаметром 107 и 94 мм) — на
высоте 250 мм от основного
ной системой охлаждения
ряда. Расход воды при про­
точном водяном охлаждении в зависимости от степени ее минерализованности при охлаждении жесткой водой и температуре
отходящей воды 323° К составляет до 20 м3/ч, а при охлаждении
мягкой водой и температуре отходящей воды 358— 363° К —8—
12 м3/ч.
|
Такая же вагранка диаметром 1250 мм с испарительной си­
стемой охлаждения имеет площадь зоны плавления 1,14— 1,25 м2,
а высоту шихтового столба до 6500 мм. Фурмы основного ряда
(16 шт. диаметром 146 мм) и дополнительного ряда (16 шт. диаме­
тром 107 и 94 мм) расположены на высоте 900 и 1200 мм от пода
вагранки.
|
Испарительное охлаждение вагранки рассчитывается на ра­
бочее давление 3 — 5 - 105 н/м2 с паропроизводительностью 600—
1000 кг/ч.
с: ио
са О
я X
ш из
к
н
со са
о.
си
си а>
53 X
<
и
X
т г
<и СО
о. (К со
са
X
К XX
03 О) о
X Э4 со
X >> сц
СО
СО о
с
#
О X
о
<м (=с
ф из
о а*
X а)
а X
м4
§ 7. ВАННАЯ РЕГЕНЕРАТИВНАЯ ПЕЧЬ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО РАСПЛАВА
Для получения минерального расплава наряду с вагранками
применяют ванные стекловаренные печи.
На рис: 200 показана современная ванная регенеративная
печь 1 непрерывного действия с подковообразным направлением
пламени конструкции института «Теплопроект». Удельный рас­
четный съем расплава с 1 м2 зеркала расплава составляет 800 кг
в сутки. Площадь зеркала расплава равна 48 м2. Суточная про­
изводительность печи 38 т расплава. Бассейн печи 1 в плане имеет
прямоугольную форму с сужением к фидеру 2. Ширина бассейна
6,1 м, глубина 500 мм. Фидер 2 для выдачи расплава расположен
по продольной оси печи. Верхний ряд стен бассейна на высоту
400 мм выложен из бакора, нижний ряд — из высокоглиноземи­
стого кирпича. Дно бассейна печи выполнено из многошамотных
брусьев, укладываемых на металлические полосы сечением
5 0 x 2 0 мм, лежащие на донных балках; свод и верхнее строение
печи — из динаса. Топливом печи является мазут, сжигаемый
четырьмя паровыми форсунками системы Шухова, установлен­
ными в щечках горелок. Воздух подогревается до 1273° К в обыч­
ных регенераторах с вертикальной решетчатой насадкой. Две
камеры регенератора размещены в одном блоке 3 перед задней тор­
цовой стеной ванной печи и объединены с ней горелками 4. Между
горелками и насадкой регенератора расположены шлаковики.
Насадка уложена на арках-хомутиках.
Верхняя часть насадки выполнена из шамота с повышенным
содержанием глинозема, а нижняя — из обычного шамота. Н аруж ­
ная поверхность стен регенератора и кладка горелок покрыты
газоуплотнительной обмазкой. Объем насадки одной камеры
регенератора равен 48 м3, а поверхность нагрева насадки— 1050 м2.
Направление пламени в печи изменяют с помощью дымовоз­
душных шиберных клапанов 5, установленных перед регенера­
торами на дымоотводящих боровах 6, идущих от поднасадочных
каналов к дымовой трубе 7. Эти каналы за шиберами объединены
в один, на котором установлен вертикальный шибер 8, служащий
для регулирования давления в печи, а также для отключения
печи на период^ ремонта. Измельченная до 2— 3 мм шихта загру­
жается в бассейн печи тонким слоем. Это способствует хорошему
провару расплава и высокой производительности печи.
Шихта в печь загружается плунжерными загрузками 9, установленными по три с каждой стороны печи. Включаются загруз­
чики поочередно в зависимости от направления пламени печи.
Равномерная загрузка шихты в печь увеличивает поверхность
шихты, контактирующую с факелом пламени, ускоряя тем са­
мым процесс плавления материала.
Регенератор работает следующим образом. Продукты сгора­
ния топлива из печи посредством переключения дымовоздушных
326
шиберных клапанов 5 через определенные промежутки впемени
направляются в одну из двух камер регенератора и нагрева™
насадку. В это время через другую уже нагретую камеру Р е г е ­
нератора продувается воздух, который, нагреваясь до 1273° к
подается на сгорание топлива в горелки 4 печи. Затем шиберные
клапаны переключаются и направления горячих газов и Т о о я
в Т ч и Т ст и га ет Щ
®
1
1
М
1
1
.
■ Температура
К, и минеральный расплав с температурой
Й !
Д°ст0и^ает 1873
1773-1673 К выпускается из печи по каналу в фидер-питатель 2.
1Н
Рис. 201 . Фидер для
“т . подогрева минеральг*
ного расплава
Рядом с печью установлены пульты управления и теплового
контроля.
Фидер (рис. 201) является промежуточным звеном между ванной печью и установкой волокнообразования и служит для по­
догрева и выдачи расплава с температурой около 1623° К. В плане
бассейн фидера / имеет прямоугольную форму длиной 4000 мм,
шириной 500 мм и глубиной 150 мм.
Фидер выложен послойно из бакора, динаса, шамота и шамота*
легковеса; каркас — из профилированного проката и листовой
стали. Топливом фидера является мазут, распыляемый форсун-
ками 2 высокого давления с двойным распыливанием. Отходящие
газы из фидера поступают в подсводовое пространство ванной
печи и удаляются вместе с дымовыми газами. Расплав из фидера
на узел волокнообразования подается через лётку 3 с отверстием
диаметром 30 мм. Лётка входит в водоохлаждаемую панель, устаВид В
Рис. 202. Схема соплового об­
дува свода и горелок ванной
печи
новленную с торца фидера. Лёточное отверстие расположено ниже
зеркала расплава.
- Площадь зеркала расплава фидера 1,2 м2. Расход мазута на
подогрев около 50 кг/ч.. Давление мазута у форсунки
3 — 5 • Щ Н/м2. Давление воздуха перед форсункой 500 мм вод. ст.
Д ля обдувания верхнего ряда брусьев стен бассейна печи, свода
и щечек горелок установлены четыре вентиляционные установки 3.
Обдувание производится с помощью щелевидных горизонтальных /
и вертикальных 2 сопел. Схема соплового обдува дана на рис. 202.
Скорость выхода воздуха из сопла 35 м/с; расход воздуха на обду­
вание стен бассейна печи 0,65 м3/с, на обдувание горелок — 0,3 м3/с
на 1 м длины. Д ля экономии производственной площади цеха
вентиляционные установки размещают под бассейном печи.
Глава II. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗДУВА РАСПЛАВА,
ВОЛОКНООБРАЗОВАНИЯ И ВОЛОКНООСАЖДЕНИЯ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ
’
§ I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Д ля направления струи расплава из вагранки или фидера
ванной печи на волокнообразующий агрегат служит обычно
летка 1 (рис. 203,^ а), при этом дутьевую головку 2 располагают
под углом 15—20° к горизонтали на расстоянии к = 10ч-15 мм
от сопла до оси струи расплава. Для направления струи расплава
Рис. 203. Оборудование для направления струи расплава
на валки или диск центрифуги используют полый металлический
лоток 3 (рис. 203, б), охлаждаемый проточной водой и устанавли­
ваемый под углом 30—35° к горизонтали.
Чтобы получить более тонкое волокно, струю расплава из
лётки I вагранки или фидера ванной печи следует направлять
в фильерное устройство 4 (рис. 203, в) на платиновую обогревае­
мую фильерную пластину 5, имеющую большое количество (до 50)
отверстий — фильер диаметром 1,8—2,0 мм, через которые тонкие
струи расплава подаются на раздув.
При работе на шлаковом расплаве, а также для обеспечения
более равномерной подачи и температуры расплава его направляют
из лётки 1 вагранки или шлакоприемной печи в копильник 6
(рис. 203, г), который сверху защищен щитком 7, охлаждаемым
водой. Из копильника через отверстие 8 стабильная струя расплава
поступает в обогреваемый желоб 9 и из него на раздув. Отверстие 10
служит для выпуска жидкого металла и остатков расплава.
При производстве минеральной ваты применяют следующие
способы раздува расплава: дутьевой, центробежный, центробежно­
дутьевой и центробежно-валковый.
Дутьевой способ заключается в том, что непрерывная верти­
кальная струя расплава, вытекающая из лётки вагранки или фи­
дера ванной печи, раздувается струями водяного пара или сжатого
газа, рассекается и дробится на отдельные мелкие капли. Послед­
ние под действием кинематической энергии паровых или газовых
струй во время полета вытягиваются в удлиненную грушевидную
форму, превращаясь в тонкие волокна.
|
При этом струи’пара или сжатого газа по отношению к струе
расплава направляют сбоку и снизу вверх; диаметр струи расплава
достигает 16— 20 мм. Несмотря на специальные профили дутьевых
головок, придающих струям пара или газа различные формы
в целях максимального охвата струи расплава энергоносителем,
при таком способе раздува остается большое количество стекло­
видных не вытянувшихся в волокна капелек расплава, так назы­
ваемых «корольков», загрязняющих и увеличивающих объемный
вес ваты, снижающих ее теплоизоляционные свойства и увеличи­
вающих себестоимость.
§
2.
ОБОРУДОВАНИЕ,
ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ДУТЬЕВОМ СПОСОБЕ
Дутьевой способ может быть осуществлен по схеме горизонтального или вертикального раздува.
Узел горизонтального раздува минерального расплава показан на рис. 204. Расплав из лётки вагранки поступает в лоток 4
и, стекая, раздувается струями пара. Пар поступает через паро­
распределитель 3 по трубе 1 к дутьевой головке 5. Положение
дутьевой головки регулируется по горизонтали винтовым устройством 2, перемещающим трубу с головкой в продольном направ­
лении, а по вертикали — при помощи опорного эксцентрикового
валика 6. Дутьевая головка снабжена контргайкой 7 для фикса­
ции положения на конце трубы корпуса 8 дутьевой головки, кото­
рый заканчивается соплом 9. Обрез сопла устанавливается на
330
расстоянии 2 10 см от струи расплава. Длина струи расплава от
схода с лотка до места удара об нее струи пара ^ 5 — 10 см.
На рис. 205, а, б показаны типы применяемых сопел и формы
выходных отверстий сопел.
Применяемый реже вертикальный раздув характеризуется тем,
что вытекающая струя расплава и струи пара или газа направлены
вертикально вниз (рис. 206). Расплавленная стекломасса выте­
кает через отверстие фидера печи 1 и раздувается струями пара
или газа, поступающими через отверстия кольцевого сопла 2.
а)
Рис. 205. Типы и формы сопел
Рис. 206. Схема вертикального
раздува
Волокно осаждается в низу вертикальной камеры 3 на сетча­
тый конвейер 4У который выводится из камеры и несет на себе
ковер осажденной ваты заданной толщины (в зависимости от ско­
рости конвейера) для дальнейшей обработки.
§ 3. Ц ЕН ТРО БЕЖ Н Ы Й И Ц Е Н Т Р О В Е Ж Н О - В А Л К О В Ы Й
СПОСОБЫ ВОЛОКНООБРАЗОВАНИЯ
Центробежный способ волокнообразования минеральной ваты
основан на том, что минеральный расплав подвергается воздей­
ствию центробежных сил инерции при подаче струй расплава
на быстровращающиеся диски или валки.
На рис. 207 показана схема одноступенчатой центробежной
установки с одним металлическим или керамическим диском,
вращающимся с окружной скоростью 40—60 м/с. Струя расплава
из отверстия 1 фидера печи подается по центру вращающегося
диска 2. Под действием центробежной силы инерции расплав
растекается по диску и слетает с диска в виде волокон, которые
оседают в камере 3 на сетчатый конвейер 4 .
Центробежно-валковый способ волокнообразования: струи рас­
плава, вытекающие из плавильного агрегата, сначала попадают
на валок 1 (рис. 208) диаметром 200’мм, вращающийся с окружной
скоростью около 30 м/с, который расщепляет струи расплава и
передает его в виде струек и капель на валок 2 диаметром 200 мм
окружной скоростью около 40 м/с. Валок 2 перерабатывает зна­
чительное количество расплава, сбрасывая образовавшееся во­
локно по направлению своего вращения. Оставшаяся часть рас331
плава с валка 2 передается на валок 3 диаметром 250 мм с окруж­
ной скоростью около 60 м/с. Этот валок, как и валок 2, является
основным волокнообразователем. Оставшийся расплав попадает
на валок 4 , имеющий диаметр 250 мм и окружную скорость вра­
щения около 65 м/с. Большие окружные скорости валков позво­
ляют получать более тонкое волокно.
Волокна,, образующиеся от вращения валков центрифуги, от­
брасываются центробежной силой и, теряя начальную скорость,
уносятся воздушным потоком, создаваемым специальными венти­
ляторами, в камеру осаждения, где осаждаются на поверхности
сетчатого конвейера. Корольки же сбрасываются вниз и попадают
Рис.
207. Схема одноступенчатого
центробежного раздува
Рис. 208. Схема многовалковой центрифуги
на винтовой конвейер, который транспортирует их за пределы
камеры осаждения. Перед началом работы поверхности валков
должны быть разогреты до температуры, обеспечивающей течение
расплава. Холодный валок отбрасывает расплав, не перерабаты­
вая его в волокно.
В технологической линии для производства минеральной ваты,
матов и плит в качестве волокнообразующего агрегата может быть
применен любой из описанных выше в зависимости от наличия
энергоносителя для раздува расплава и расположения агрегатов
в цехе.
Обычно волокнообразующий агрегат оборудуют механизмом
передвижения и устанавливают на поперечном рельсовом пути
для возможности быстрой замены его резервным.
§ 4. МНОГОВАЛКОВАЯ ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ
МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ
ПОЛУЧЕНИЯ
Многовалковая центрифуга типа Ц-6 (рис. 209) предназначена
для получения ваты с направленным распределением волокна.
Она представляет собой отдельный агрегат, несущий на себе все
узлы, оборудование и двигатели, обеспечивающие процесс центрифугирования минерального расплава и получение ваты.
Центрифуга с вентилятором и электродвигателями монтируется
на раме 1 приводной тележки 2, которая устанавливается на рель­
совой колее шириной 900 мм перпендикулярно продольной оси
технологической линии получения минераловатных ковров и пе­
редвигается с помощью мотора-редуктора 3, передающего движе­
ние цепью через звездочку на одну из осей тележки.
Минеральный расплав из вагранки или печи поступает на
охлаждаемый водой приемный желоб 4 центрифуги и непрерыв­
ной струей сливается на четыре валка 5 центрифуги, расположен­
ные под желобом (см. рис. 208). При этом два верхних валка
диаметром 200 мм приводятся во вращение от электродвигателей
мощностью 4 кВт каждый, а два нижних диаметром 250 мм — от
электродвигателей мощностью 7,5 кВт каждый.
Рис. 209. Многовалковая центрифуга типа Ц -6
Конструкция полых валков и подшипниковых узлов центри­
фуги позволяет подвести водяное охлаждение к подшипникам
со стороны внутреннего и наружного колец, охлаждая при этом
ступицу валка с внутренней стороны, а также валки с внешней
стороны водяным душем и, кроме того, вводить связующее через
полые валы посредством специальных насадок.
Для контроля расхода воды на охлаждение валков установ­
лены счетчики-ротаметры. Во избежание комкования при сходе
с волокнообразующих валков волокна подхватываются направлен­
ным потоком воздуха. Д ля этого на раме тележки центрифуги
установлен центробежный вентилятор 6 производительностью
15 000 м3/ч, подающий воздух через два направляющих аппарата 7,
расположенные один над валками, а другой под ними.
Волокно, образующееся на валках, подхватывается струйным
отдувом и переносится в камеру осаждения. При этом перераспре­
деление траекторий витания волокна и перемещения ваты по ши­
рине камеры волокноосаждения производится изменением угла
ориентирующих стабилизаторов направляющих аппаратов 7.
Центрифуга Ц-6 рассчитана на производительность от 700 до
3000 кг минеральной ваты в час.
Максимальная окружная скорость на валках — 63 м/с. Уста­
новленная мощность электродвигателей центрифуги и вентиля­
тора к ней составляет 35 кВт. Размеры центрифуги: длина 3440 мм,
ширина 1800 мм и высота 2100 мм.
Мощность электродвигателей валков центрифуги
75п
(282)
где Г — сила на поверхности валка в Н;
Т = с р/с
+ О. Щ - ;
I
— окружная скорость на поверхности валка в м/с; г) — к. п. д.;
Ср — массовый расход расплава в кг/с; К = 1 ,3 — коэффициент
задержки расплава; Св — масса валка в кг; О — диаметр валка
в м; й — диаметр цапфы валка в м; |и = 0,004 — приведенный
коэффициент трения подшипников качения.
V
§ 5. ЦЕНТРОБЕЖНО-ДУТЬЕВОЙ СПОСОБ
Струя расплава, падая из летки плавильного агрегата на быстро
вращающийся диск или чашу, отбрасывается центробежной силой
к периферии диска. Расплав растекается в виде тонкой пленки,
а затем при сходе жидкой пленки с края диска или чаши подхва­
тывается паром и раздувается в тонкие волокна. Так как под воз­
действием энергоносителя попадает тонкая пленка или струйка
расплава, последний вытягивается в волокна почти без образо­
вания корольков, превращаясь в вату объемной массы, не превы­
шающей 80— 100 кг/м3.
Агрегат центрифуги (рис. 210) представляет собой тележку У,
на которой смонтированы рама 2 центрифуги и электродвигатель 3.
Сама центрифуга имеет шпиндель, рабочий диск, привод и паро­
дутьевую коробку.
1
Шпиндель центрифуги — сварной пустотелый вал 4 опирается
на два шарикоподшипника 5, установленные в сварном корпусе 6 .
Шпиндель заканчивается конусом с резьбовым цилиндрическим
участком, на который навинчивается рабочий полый диск 7,
охлаждаемый водой, которая подается через шпиндель от водо­
распределительной коробки 8. Со стороны водораспределительной
коробки на шпиндель надевают звездочку 9 или клиноременный
П0ЛУча,°Щие вращение от электродвигателя 3 мощностью
1,7 кВт. Частота вращения д и с к а — 1050 об/мин. Дутьевая ко­
робка 10 представляет собой сварное полое кольцо с 80 конусными
соплами с внутренним диаметром 7 мм и наружным 3 мм и рас­
положенными концентрично вокруг рабочего диска.
Пар или сжатый воздух поступает в коробку из магистрали
по гибкому бронированному шлангу 11. Раму центрифуги крепят
к раме тележки шарнирно, и ее можно устанавливать под различ334
Рис. 210. Дисковая
центрифуга
ным углом к горизонту .^Давление пара при температуре до 573° К
составляет 6 Н/см2. Производительность центрифуги по расплаву — 1600- 1800 кг/ч; габаритные размеры 1730Х1185 X 700 мм
масса 217 кг.
Агрегат монтируют на тележке для откатывания из-под ко[ьника или фидера при чистке и ремонте. Д ля беспепебойной
работы у каждого, плавильного агрегата ставят III центр ифу
Расход пара у на раздув
ВП
В п Р УД.
п • 1Дв
3600
(283)
При раздуве насыщенным паром суммарное критическое се­
чение У-образной щели или всех отверстий дутьевой коробки
должно быть не менее
Р мин
^Р^УД- п * Ю 6
(284)
3600•1
где В Р „ количество .раздуваемого
на 1 ч расплава
„
------------- -- ~в т;
* * -О
уд. п
удельный расход пара, принимаемый для жидкотекучего расплава
равным 800 кг/ч и для нормальной текучести расплава 1000—
1200 кг/ч; р = 0,75-г-0,95 — коэффициент трения, зависящий
от состояния граней отверстия; р х
начальное
давление
пара
2.
Н/м V
удельный объем пара в м3/кг.
При давлении пара_у дутьевой головки, равном 4, 5, 6, 7 и
Ж
8 Н/сма, значения
соответственно равны: 292, 364, 433
503 и 572. Давление пара на паровой гребенке на 0,
,0 Н/см2
больше.
При использовании перегретого пара вместо коэффициента
1,99 следует брать 2,09, для воздуха — 2,14, для продуктов сгорания при 1000° К — 2,12.
'
На полноту раздува в основном лияет весовой расход В
энергоносителя. Давление же р х играет важную роль при кон­
струировании дутьевых головок.
}
§
6.
кам ера
ВОЛОКНООСАЖДЕН ИЯ ОБЫЧНОГО ТИПА
Камера волокноосаждения служит для приема минерального
волокна, поступающего от узла раздува, осаждения этого волокна
и выдачи его в виде слоя ваты равномерной толщины и плотности,
а также для удаления большей части корольков и запыленных
отходящих газов паровоздушной смеси.
Камера (рис. 211) состоит из свободно устанавливающейся
в нужном положении дутьевой горловины /, принимающей во­
локна от узла раздува, металлического каркаса 2, обшитого листо­
вой сталью и покрытого с внешней стороны тепловой изоляцией,
и рамы транспортера 3. Рабочая часть транспортера выполнена
336
Рис.
211.
Камера осаждения
из металлической сетки 4 на тяговой цепи. На движущейся сетке
транспортера оседают волокна, образуя ковер из ваты. При выходе
из камеры ковер ваты уплотняется до заданной объемной массы
с помощью уплотняющего устройства, состоящего из прижим­
ного барабана 5 с противовесами 6 и закрывающего выходную
щель короба 7. Корольки, имеющие большую массу и, следова­
тельно, обладающие большей кинетической энергией, чем во­
локна^ летят до1конца камеры, проходят через отверстия отбойной
сетки 8 и поступают в желоб, из котоого удаляются винтовым
транспортером 9. Паровоздушная смесь из камеры отсасывается
вентилятором 10 через сетку конвейера, что одновременно спо­
собствует осаждению и равномерному распределнию волокна на
поверхности сетки. С целью предупреждения выбивания волокон
и паровоздушной смеси из камеры в ней поддерживается разре­
жение З-т-5 мм вод. ст.
|
Привод транспортера 11 с вариатором скорости позволяет
регулировать толщину слоя ваты. Д ля очистки камеры в ней
устроены окна с дверцами 12.
^
Необходимую для получения заданной толщины слоя ваты ско­
рость сетки транспортера камеры определяют по формуле
0 = боШГ ’
где А — задаваемая производительность вагранки в кг/ч; Ь —
рабочая ширина камеры (слоя ваты) в м; к — заданная высота
слоя ваты в м; 1 — объемная масса выдаваемого с транспортера
слоя ваты в кг/м3.
Щи
Д ля удаления из камеры смеси пара и эжектируемого воздуха,
а также подачи части их на рециркуляцию 13 для поддержания
заданного температурного режима в камере применяют вентиля­
торы среднего давления. Температурный режим работы камеры
характеризуется температурой выбрасываемой из нее паровоз­
душной смеси. Колебания этой темпертуры зависят в основном
(при постоянной температуре расплава) от количества засасы­
ваемого в камеру воздуха и от принятой технологии.
Камеры обычного типа выпускаются с рабочей шириной 1650
или 2050 мм для выработки ковра ваты шириной 1600 или 2000 мм
соответственно. Длина корпуса камеры в обоих случаях равна
10 000 мм.
Щ
Скорость сетчатого транспортера камеры регулируется
вариатором привода в пределах 0,3— 2,7 м/мин в зависимости от
толщины получаемого слоя ваты. Мощность электродвигателя
транспортера камеры составляет 1,7 кВт, винтового транспор­
тера — 1 кВт и вентилятора — 20 кВт.
Я
Габаритные размеры камеры длина 13 750 мм, ширина около
4000 мм и высота без вентиляционных коробов около 4300 мм.
Масса камеры около 12 000 кг.
3
Камера волокноосаждения барабанного типа диаметром 2000 мм
и шириной 2050 мм предназначена для осаждения волокон мине­
ральной ваты, получаемой с центрифуги или других волокно­
образующих аппаратов на перфорированный барабан, и для фор­
мования минераловатного ковра.
Камера (рис. 212) состоит из следующих узлов: собственно
камеры или кожуха 1, который собирается из металлических щи­
тов, ограничивающих полость осаждения волокон и соединенных
болтами. Кожух крепят на раме 2 , на которой монтируют и все
остальные узлы камеры, в том числе перфорированный барабан 3
с наружным диаметром 2000 мм. Отверстия перфорации диаме­
тром 16 мм занимают 45% всей поверхности барабана. Барабан
имеет цевочный венец 4 и два бандажа 5, при помощи которых он
вращается на четырех роликовых опорах 6.
Внутри перфорированного барабана на опорных стойках ста­
нины неподвижно смонтирован барабан отсоса 89 имеющий с двух
сторон конусные патрубки 9 с фланцами для присоединения к двум
вентиляторам, установленным с двух сторон камеры. В барабане
отсоса со стороны центрифуги имеется окно в виде сектора (<р = 40°)
по окружности барабана на всю ширину камеры для направленного
осаждения волокна. Внутри барабана отсоса смонтировано шне­
ковое устройство 10 из двух шнеков с правой и левой навивкой
и со своим приводом для эвакуации просеивающихся в барабан
корольков и волокон ваты.
Д ля очистки перфорированного барабана снаружи и внутри
поставлены две проволочные щетки 11 и /2, которые приводятся
во вращение от цевочного венца с помощью промежуточных зуб­
чатых и цепных передач.
Для формования ковра ваты заданной толщины и объемного
веса, образовываемого на поверхности перфорированного бара­
бана, в верхней его части под углом 45° к вертикали устанавли­
вают подпрессовочный барабан 13, качающийся на рычагах с пе­
редвижными противовесами 14.
Для получения ковра ваты малых толщин (до 50 мм) и задан­
ного объемного веса устанавливают сменные обрезиненные колеса
нужного диаметра, которые закрепляются на цапфах подпрессовочного барабана 13, и формуя ковер, перекатываются по банда­
жам перфорированного барабана. Для очистки поверхности ба­
рабана устроено скребковое устройство 15 с противовесом. Для
съема и отбора отформованного ковра ваты, сходящего с перфо­
рированного барабана, с выходной стороны установлен привод­
ной рольганг 16, скорость которого синхронизирована с окружной
скоростью перфорированного барабана с помощью цепной и зуб­
чатых передач, получающих движение от общего регулируемого
привода камеры. Ролики приводятся от бесшумной зубчатой цепи,
заключенной в маслянную ванну. Перфорированный барабан,
, Центрифуга
Кожу* поистабки
У7777777////7//л
П
Рис. 212. Камера волокноосаждения барабанного типа
щетки и ролики рольганга приводятся от одного общего регули­
руемого привода 7 мощностью 4 кВт с числом оборотов от 150 до
1500 в минуту, установленного на общей раме камеры.
Производительность камеры зависит от производительности
волокнообразующего аппарата — центрифуги и от толщины ковра,
которая в свою очередь, зависит от окружной скорости вращения
перфорированного барабана. Скорость вращения перфорирован­
ного барабана может меняться от 2,66 до 26,6 м/мин.
Камера волокноосаждения барабанного типа имеет ширину
2050 мм и выдает ковер ваты шириной 2000 мм. Окружная ско­
рость вращения перфорированного барабана камеры регулируется
приводом постоянного тока в пределах 2,66—26 6 м/мин.
Камера имеет следующие габариты: длина 5100 мм, ширина
4980 мм и высота 3400 мм. Общая масса камеры 10 700 кг.
Работа камеры барабанного типа происходит следующим обра­
зом. Волокна, попадая в кожух камеры, который соединен с ко­
жухом центрифуги или другого волокнообразующего аппарата,
увлекаются просасываемым воздухом и осаждаются на поверх­
ности вращающегося перфорированного барабана.
Толщина ковра ваты зависит от изменения скорости вращения
барабана от 2,66 до 26,6 м/мин. Выйдя из сектора присоса, ковер
ваты уплотняется подпрессовочным барабаном 13 до заданных
толщины и объемного веса. При дальнейшем вращении барабана
сформованный ковер подается на приводной рольганг 16, а затем
на дальнейшую пропитку или резку и упаковку. Просеивающиеся
внутрь барабана корольки и волокна ваты удаляются с помощью
шнекового устройства 10. Во время работы перфорация барабана
очищается снаружи и изнутри двумя проволочными щетками 11
и 12.
Мощность привода барабана камеры волокноосаждения опре­
деляется исходя из расчета преодоления суммы моментов сопро­
тивлений, приведенных к оси барабана:
Ш
Ц-
М —Мг —
)—М. 2
М3
-{- М й
М а,
где М х — момент трения качения бандажей барабана по опор­
ным роликам;
I
° 6 ± |Ц - Р"*- № - л ) Д т ,
I 0М и Сб — масса барабана и материала (ваты) в кг; Рпр — сила
I подпрессовки в Н; т|) — угол между вертикалью и линией центров
| барабана и опоры роликов в град;
— радиус бандажа в м;
гу — радиус опорного ролика в м; [у — коэффициент трения ка­
чения; т — число опорных роликов; М 2 — момент трения в под­
шипниках качения опорных роликов;
I1
М5ъ5= °б+созгр
°м+Рпрпр/?!Г2т
;
1 38 *
М
М 4 — момент трения в подшипниках качения подпрессовочног
барабана;
ЯШ
Р пр
М
С0
5
Я|)
Ш;
о
масса щетки в кг; (ы— коэффициент
подшипника
качения; г2, г 3 и г4 — радиусы цапф опорных роликов, щетк*
подпрессованного барабана в м; т 1 — количество щеток; М ъ
момент трения материала о барабан;
М
о „ /2Я;
/ 2 — коэффициент трения материала о барабан; К — радиу
барабана в м; М в — момент, необходимый для подъема материал
(ваты) при вращении барабана;
ОмЯ;
Мв
Н
условная высота подъема материала
Мощность привода барабана камеры
м
^ Мпб
N пр
71 620т] ’
где пб — частота вращения барабана в об/мин; ц
вода.
к. п. д. при
I по формул
N пр
1,36 г)дв
N ДВ
где г)ДВ
(286
к. п. д. электродвигателя.
Глава III. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
МИНЕРАЛОВАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
„Как видно из общей схемы производства минераловатных изде
лий (рис. 213), минеральный расплав, полученный в вагранке 1
или в ванной печи 2 , может быть подан на раздув прямо из лётки |
или направлен на раздув через охлаждаемый водой желоб 4
Для получения многоструйного раздува расплав из лётки направ
77 0 1 Л Т
п
т т т
Ф
ттт л п п т
И
ттг
Ц Щ
.
Г
____
.....
■
. 5Г. . . I ___
фильера с большим количеством отверстий (фи
Расплав из ванной печи, как правило, а из вагранки иногда
направляется сначала в обогреваемый фидер или копильник 5
а уже из него в желоб или в фильерный питатель. Далее с т р у я
расплава направляется на раздув дутьевым способом (горизон­
тальным соплом 7 или вертикальным соплом 8 с помощью паровых
форсунок) или центробежно-дутьевым способом (посредством го­
ризонтальном 9 или вертикальной 10 центрифуги), а также цен­
тробежно-валковым способом посредством быстровращающихся
валков 1/•
I Поток манераловатных нитей, получаемых при раздуве, через
канал 12 направляется в камеру волокноосаждения обычного 13
или барабанного 14 типа. Камеры оборудованы форсунками 15
количеством
(до 5% по весу) битумнои связки. Из камеры готовый непрерывный
ковер ваты заданной толщины направляется на поточную линию
№ 1, где взвешивается на автоматических весах 1 и, в зависи­
мости от требований производства и заказчика, режется по ши­
рине ножами 3 продольной резки и по длине ножом 4 поперечной
резки, после чего ковер закатывается в рулоны на станке 5. Ковер
ваты может быть также обложен бумагой с одной или двух сторон
на станке 2, который устанавливается перед станком для продоль­
ной резки.
II Минераловатный ковер из камеры волокноосаждения может
быть направлен и на поточные линии № 2, № з, № 4 или № 5.
На поточной линии № 2 для производства прошивных матов и плит
ковер направляется на приемный конвейер / , слегка подпрессовывается на станке-подпрессовщике 2 и направляется на станок 3
для обкладки бумагой или сеткой, а из него на станок 4 для про­
шивки. Прошитый ковер разрезается на полосы заданной ширины
\ша станке 5 для продольной резки, а станке 6 поперечной резки
отрезается на заданную длину и рулонируется в рулоны на
станке 7.
На поточной линии № 3 получают полужесткие маты и плиты,
пропитанные синтетическими связками. При этом ковер ваты из
камеры волокноосаждения поступает на промежуточный кон­
вейер /, а затем в камеру 2 , где ковер пропитывается методом раз­
брызгивания или полива. Пропитанный связкой ковер поступает
далее в конвейерную камеру полимеризации <?, конструкция кото­
рой показана на рис. 216. После камеры полимеризации ковер
поступает в камеру 4 охлаждения, разрезается на полосы заданной
ширины ножами 5 продольной резки, и отрезаются плиты заданной
длины ножом 6 поперечной резки, после чего плиты контроли­
руются и упаковываются на станке 7.
| Для получения жестких минераловатных плит ковер ваты
после камеры волокноосаждения подается в трепальное устрой­
ство 1 поточной линии № 4. Полученные в трепальном устройстве
ватные хлопья подаются наклонным транспортером 2 в весовой
Дозатор 3 сырой ваты, а оттуда в смеситель 4 гидромассы. Одно-
§
3
К
X
2г
н
со
Ш
О
4
СЗ
си
<
у
д
СО
ш
н
о
«о=с
ш
050
о
сх
К
со
го»
X
о
«03
ю
о
со
о
5
ш
временно из дозатора 5 битумной эмульсии в смеситель 4 гидро­
массы автоматически подается порция битумной эмульсии или
пульпы заданного состава.
|Я
После перемешивания гидромасса из гидросмесителя подается
вертикальным ковшовым элеватором 6 через дозаторы 7 гидро­
массы в формовочные станки 8 для формования жестких плит.
фор мо
Отформо
шины подаются вакуум-щитом по монорельсу 13 на поддоны 14
укладчика 15. Плиты на поддонах подаются конвейером 16 через
промежуточный стол 17 на укладчики 18 и 19. Эти укладчики
с помощью центрирующего устройства 20, пневматического тол­
кателя 21 и подъемника 22 укладывают плиты с поддонами на су­
шильные вагонетки 23, которые с помощью толкателя 24 подаются
в сушилки 25.
ШШ
Подробно конструкция и работа отдельных агрегатов этой
линии описаны ниже в § 5, стр. 357. Д ля получения минераловат­
ных цилиндров и скорлуп ковер ваты направляется на приемный
конвейер поточной линии № 5. Описание этой линии и конструк­
ции отдельных агрегатов см. в гл. V, стр. 377. ^
ж
§ 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
МИНЕРАЛОВАТНЫХ МАТОВ И ПЛИТ
Технологическая линия (рис. 214) для производства минерало­
ватных матов и плит включает следующие агрегаты и оборудование.
1• Ватержакетную вагранку 1 с копильником-гомогенизатором
либо ванную печь для минерального расплава или печь-шлакоприемник при использовании шлака металлургического произ­
водства. В последнем случае расплавленный шлак прямо в шлаковозном ковше с помощью специальной установки подвергается
операции подкисления, после чего сливается в печь-шлакоприемник.
2. Лёточную панель или фильерное устройство 2 с рядом от­
верстий, которые обеспечивают отбор верхних, наиболее разогре­
тых слоев расплава и относительно равномерное истечение его
на волокнообразующий агрегат.
;*
3. В качестве волокнообразующего агрегата могут быть уста­
новлены у$ел раздува с дутьевой головкой или многовалковая
центрифуга 3 с направленным отдувом волокна. или дисковая
трифу
либо центробежно-дутьевой или газоструйный волокнообразу­
ющий агрегат (см. гл. II).
■
4. Д ля равномерного осаждения волокна устанавливают либо
обычную камеру осаждения с сетчатым транспортером 4, либо
камеру барабанного типа, как показано на рис. 212.
1
5. В конце приводного рольганга барабанной камеры волокноосаждения или в конце сетчатого конвейера 5 обычной камеры
346
1
С
*
длину плит, которые затем поступают на стол 16 контроля и упа
ковки готовой продукции.
Щ
Описанное оборудование и вся линия для производства мине
раловатных матов и плит работают следующим образом. Минерало
ватный расплав заданного химического состава из ватержакетно*
вагранки 1 либо из ванной печи, нагретый до температуры 1573—
1673° К* через леточную панель или фильерное устройство ^
поступает непрерывной струей на волокнообразующий агрегат 3
где перерабатывается в волокно. Направленные струи воздуха
устраняющие возможность комкования, подхватывают волокне
и несут его в камеру 4. Волокно в камере равномерно осаждаете?
на сетчатом конвейере, под которым создается разрежение. С транс
портера камеры ковер поступает на ленточные весы 6 непрерыв
ного взвешивания и затем на транспортер установки для рулони
рования.
При выпуске минеральной ваты как товарной
продукции ковер вначале облицовывается бумагой, режете?
на полосы заданной ширины, а потом рулонируется. Обкла
дочная бумага, покрытая битумной мастикой, готовится ш
отдельно стоящем в цехе обкладочном агрегате, описаннок
в гл. IV, § 2.
^
Д ля пропитки различными синтетическими связками ковер
непосредственно с весов 6 поступает на промежуточный транспор
тер 10 установки 11 и там орошается связкой. Избыток связю
отсасывается воздуходувкой в бассейн и насосом подается обратне
в ороситель. Связка в бассейн установки непрерывно подаете*
насосом из бака-мешалки отделения приготовления связки. Обра
ботанный связкой ковер при помощи транспортирующего меха
низма установки пропитки подается в камеру полимеризации 12
где через зажатый и передвигающийся между двумя перфорирован
ными пластинчатыми'конвейерами (нижним подающим и верхник
подпрессовочным) ковер просасывается газ-теплоноситель с тем
пературой 443— 473° К- При этом ковер прогревается, удаляете*
влага и полимеризуются фенолепирты.
Я
Горячие газы для тепловой обработки и полимеризации коврг
получают в специальных топках, работающих на мазуте или при­
родном газе, или путем использования отходящих горячих газон
ванных печей.
Из камеры полимеризации ковер с температурой 403—431е К
поступает на сетчатый транспортер камеры охлаждения 13, где
он охлаждается до температуры 303— 313° К и разрезается диско
выми ножами 14 вдоль на полосы заданной ширины, а затем но
жами 15 поперечной резки — на плиты заданной длины, которые
упаковываются на столе упаковки и электропогрузчиком транс
портируются на склад готовой продукции. Воздух для охлажде
ния ковра подается вентилятором из цеха в короб, расположенный
под транспортером, и далее в трубу на выброс.
Технологическая линия оборудования для производства мине
раловатных матов и плит на синтетической связке выпускаете»
отечественной промышленностью в двух вариантах, отличающихся
способом пропитки ковра ваты.
В первом варианте установка 11 для пропитки работает по
способу распыления связки форсунками, во втором — по способу
поливки связки через перфорированную трубу.
Производительность линии по обоим вариантам: максималь­
ная
1200 кг/ч, средняя
1100 кг/ч; по минеральной вате марки
«100»— 12 м3/ч. Производительность печи по расплаву 1600 кг/ч,
при этом учитывается, что до 25% расплава уходит при перера­
ботке в отходы.
Линия может выпускать маты с объемной массой 100 кг/м3
или полужесткие плиты с объемной массой 150 кг/м3. При этом
относительная влажность минераловатного ковра перед камерой
полимеризации должна равняться 8% при работе по способу рас­
пыления связки и до 55% — при работе по способу поливки.
Соответственно с этим продолжительность тепловой обработки
в камере полимеризации должна быть 6 и 15 мин при количестве
испаряемой влаги от 100 и до 1470 кг/ч и условной скорости про­
соса теплоносителя через ковер 1,7 и 2,5 м/с.
Количество теплоносителя должно составлять на входе в ка­
меру 220 000 м3/ч при способе распыления связки и 330 000 м3/ч
при способе поливки связки, а на сбросе эксгаустером 10 000 м3/ч
при обоих способах. При этом температура теплоносителя должна
быть: при входе в камеру 453— 473° К; на выходе из камеры
413—433° К и на сбросе 373'—383° ККоличество воздуха, подаваемого под транспортер камеры
охлаждения 13, должно быть 10 000 м3/ч. Расход воды на охлажде­
ние составляет 0,92 м3/м3 ваты при способе распыления связки
и 1,02 м3/м3 — при способе поливки связки.
Общий расход электроэнергии составляет 60 кВт/ч на 1 м3
ваты при способе распыления связки и 80 кВт/ч на 1 м3 при спо­
собе поливки связки.
I
§ 3. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБКЛАДКИ И РУЛОНИРОВАНИЯ
С НОЖАМИ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ РЕЗКИ
Устройство для обкладки и рулонирования минераловатного
ковра бумагой с ножами поперечной и продольной резки (рис. 215)
представляет собой агрегат, предназначенный для установки в со­
ставе технологической линии для производства минераловатных
рулонов и матов и выполняющий операции обкладки бумагой ми­
нераловатного ковра, сходящего с ленточных весов линии, раз­
резку его вдоль, рулонирования и отрезки рулонов заданной
длины.
Устройство имеет сварную раму 1, несущую на себе привод­
ной рольганг 2, цапфу для установки двух верхних рулонов 3
обкладочной бумаги, верхние и нижние протяжные ролики 4
для бумаги и приводной дисковый нож 5 для продольной резки
ковра на две полосы.
Для установки двух нижних рулонов обкладочной бумаги
имеется отдельная каретка 6, установленная на поперечных
рельсах под рольгангом установки. Ширина обкладочной бумаги
Рис. 215. Устройство для рулонирования и обкладки минераловатного
ковра бумагой с ножами продольной и поперечной резки
!
равна 800 мм при диаметре рулонов 600 мм. Нож продольной
резки приводится от электродвигателя мощностью 1,1 кВт.
В конце рольганга установлена поперечная рама 7, несущая
на себе направляющие 8 для передвижения каретки ножа 9 попе­
речной резки со своим электродвигателем, а также электродвига350
I
тель с приводом 10 для передвижения ножа по направляющим
Устройство оканчивается приспособлением 11 для беедентоовой
намотки минераловатного ковра в рулоны. П р и в о д Н В В
и протяжных механизмов дли бумаги производится от т и в о л а
ленточных весов. Установка для обкладки бумагой и р?ло„„„ова
р Щ Ц Ц 8 ® й максималь" ^ ™ Р ”»У минераловатного ковра,
ЕЦШ
ШИПЕ
Б
диаметре диска ножа 700 мм
равна 52 м/с. Линеиная скорость ножа поперечного резания сопоперечной
резкиИ
равна
И
1
мощность
элентродвигателя
ножа
поперечной резки равна 1,7 кВт, а привода каретки ножа 1 кВт.
1 Приведенное выше устройство может работать в составе любой
технологической линии, куда оно может быть встроено следующим
образом. Минераловатный ковер, полученный на линии, пройдя
Ленточные весы, поступает на приводной рольганг 2 устройства
Одновременно верхние и нижние протяжные ролики /п о д а ю т
сверху и снизу ковра обкладочную бумагу, которая разверты^
яп с двух веРхних рулонов 3, установленных в цапфах, и двух
нижних, установленных на отдельной каретке 6. Ковер, обложен­
ный бумагой с двух сторон, подается приводным рольгангом к ди­
сковому ножу 5 и разрезается вдоль на две ленты шириной по 1 м.
Ленты ковра подаются на ролики приспособления 11 бесцентоовои намотки в рулоны. После намотки рулона заданной длины от
учетчика дается электрический импульс, и дисковый нож 9 попе­
речной резки отрезает рулон. Ковер вновь заправляется в при­
способление для бесцентровой намотки, а отрезанный рулон
сбрасывается на стол упаковки.
§ 4. КОНВЕЙЕРНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
и ТЕРМООБРАБОТКИ МИНЕРАЛОВАТНОГО КОВРА
И ПОЛУЖЕСТКИХ МАТОВ НА СИНТЕТИЧЕСКОЙ СВЯЗКЕ
Камера (рис. 216) имеет металлические стойки 1 и каркас 2
на котором смонтированы металлические панели 3, теплоизолиро­
ванные полужесткими минераловатными плитами толщиной 80 мм.
Внутри камеры во всю ее ширину на направляющих 4 для цепей
установлены два пластинчатых конвейера: верхний 5 и нижний 6.
Нижняя направляющая 4 верхнего конвейера с помощью винтовых
механизмов 7 может перемещаться по вертикали и тем самым регу­
лировать толщину минераловатного ковра.
г. Ковер из установки для пропитки синтетическими связками
поступает на приемную часть 8 нижнего пластинчатого конвейера,
затем зажимается верхним конвейером 5 и транспортируется между
ними по всей длине камеры. Все пластины верхнего и нижнего
конвейеров для лучшего просасывания сквозь ковер горячих
газов делаются перфорированными по всей площади.
Конвейеры приводятся в движение приводной станцией 9
и натягиваются натяжными станциями 10 и 11.
:
Таким образом, ковром и конвейерами камера разделяется на
щвс части, верхнюю и нижнюю. Кроме того, камера (рис 217)
делится на зону / и зону I I вертикальной поперечной металл ическои перегородкой / , расположенной между нижним и верхними
направляющими обоих конвейеров.
В качестве теплоносителя применяют топочные газы или газы
полученные от сжигания природного газа. В последнем случае
теплоноситель получается в индивидуальном подтопке 2, пред­
ставляющем собой двухсводовую камеру из огнеупорного кирпича
с наружной изоляцией из минераловатных плит толщиной 120 мм.
Рис. 217. Схема конвейерной камеры полимеризации
|В газовом подтопке устанавливают четыре газовые горелки 4
производительностью 23 м3/ч при давлении газа 0,49- 10б Н/м2.
Газ сгорает в нижней части подтопка. Воздух для разбавления
продуктов сгорания поступает из цеха в верхнюю часть подтопка.
Камера смешения 3 (рис. 217) теплоносителя представляет
собой металлическую коробку, теплоизолированную снаружи
минераловатными плитами толщиной 80 мм. Индивидуальные га­
зовые подтопки очень удобны, их можно отключать в любое время,
а после включения камера готова к работе через 30—50 мин. Из
камеры смешения теплоноситель с температурой 513° К подается
ентилятором в верхнюю часть зоны I I , просасывается через ковер
и вторым вентилятором подается через поперечную перегородку
из зоны I I в низ зоны I. Просасываясь через ковер снизу вверх
в зоне I , теплоноситель вентилятором выбрасывается в атмосферу.
При этом минераловатный ковер в зоне / подсушивается, а в зоне II
окончательно полимеризуется. В результате рециркуляции тепло­
носителя расход газа удается снизить на 30%. В камере под-
Конвейерная камера имеет рабочую длину 14 ООО мм при длине
конвейеров (между барабанами) 15000 мм и рабочую ширину
1550 мм.
’
При помощи винтовых механизмов 7 (см. рис. 216) расстояние
между рабочими ветвями конвейеров по вертикали может изме­
няться от 40 до 90 мм и соответственно с этим может меняться и
толщина зажимаемого между ними минераловатного ковра.
Привод конвейеров камеры рассчитан и сконструирован таким
образом, что переключением шестерен можно получить четыре
ступени скорости конвейеров: 0,36; 0,54; 1,10 и 2,15 м/мин. Электродвигатель приводной станции 9 (см. рис. 216) установлен мощ­
ностью 2,2 кВт. Мощность электродвигателя приемного конвейера 8
принята в 0,3 кВт.
:щ
Мощность, потребная для привода конвейеров камеры электродвигателя,
I
=ш
|
Г
^
1
|
.
Щ[
где № — сопротивление движению конвейера в кг; V — 0,06 —
скорость конвейера в м/с; г| — к. п. д. установки.
Расчет проводят по каждому конвейеру отдельно. Величина
сопротивления движению
|
Г = 5 п - 5 1,
|
где 5 П— натяжение набегающей ветви цепи со стороны привода;
= 250-^-300 — натяжение сбегающей ветви, равное величине
предварительного натяжения конвейера, в кг.
|
Сопротивление передвижению конвейера по каждому участку
цепи
щ
)Щ
1
где I — коэффициент трения скольжения в подшипнике ролика
цепи; й — диаметр оси ролика в мм; шЙ— коэффициент трения
качения с учетом трения реборд ролика о направляющие; § —
вес 1 м длины движущихся частей в кг; Ь — длина участка в м;
Ц — диаметр ролика цепи в мм.
1
Определив сопротивление по каждому участку, находим вели*
чины натяжений 5 по участкам, при этом, как было принято
выше, Я = 250-Т-300 кг, тогда
]
5 а = 5 1 + Г а_2;
|
5 П= 5 п-1 +
После тепловой обработки в камере полимеризации минерало­
ватный ковер с температурой 413— 433° К поступает в камеру
354
Й
'
I
охлаждения 12 (см. рис 216), „а корпусе которой монтируется
конвейер 13 из трех цепей с прикрепленными к ним перфорирован
ными пластинами. В начале камеры охлаждения ковер подпрессовывается при помощи роликов рольганга 14. Сила нажатия и толщина ковра регулируются винтовыми устройствами 15. Пои про­
питке синтетической связкой ковер не подпрессовывается. Ковей
охлаждается прососом через него воздуха, подаваемого из цеха
вентиляционнои установкой. Мощность электродвигателя камеры
охлаждения равна 0,3 кВт. Над конвейером камеры охлаждения
устанавливают ножи 16 продольной резки и в конце конвейера —
автоматизированный нож 17 поперечной резки. Дисковые ножи 1
продольной резки (рис. 218) набираются и закрепляются муфтами 2
Рис. 218. Дисковые ножи продольной резки
на валу 3 в зависимости от ширины полос, на которые разрезается
ковер. Вал с ножами устанавливается в подшипниках концевых
стоек 4 и имеет отдельный привод непосредственно от электродви­
гателя 5 мощностью 1,0 кВт. Окружная скорость резания ножей
равна 52 м/с.
Автоматизированный нож поперечной резки (рис. 219) состоит
из следующих основных узлов: двух стоек 1, направляющей 2,
по которой движется каретка 3 с дисковым ножом 4, и привода 5
перемещения каретки. Направляющую 2 каретки 3 устанавливают
по отношению к направлению движения минераловатного ковра
под некоторым углом (до 12°), зависящим от скорости движения
конвейера. Направляющую устанавливают и крепят на секторе 6.
Благодаря такой установке направляющей дисковый нож даетперпендикулярный обрез ковра.
Каретка с дисковым ножом 4 и вмонтированным в ее корпус
электродвигателем мощностью 1,0 кВт и тормозом 7 совершает
возвратно-поступательное движение с помощью электродвига-
теля 8 мощностью 1,0 кВт, редуктора 9 и цепной передачи 10.
Электрический импульс на включение электродвигателей диско­
вого ножа и перемещения каретки подается конечным выключа­
телем от кулачка, смонтированного на зубчатом колесе, установ­
ленном на валу конвейера камеры охлаждения. Счетчик можно
настраивать на резку плит длиной от 1,0 до 6,0 м. В конце движе­
ния реза каретка наталкивается на упор, отжимает ролик с тягой
Рис. 219. Автоматизированный нож поперечной резки
и через систему рычагов откидывает шарнирно подвешенный
электродвигатель и нож на некоторый угол, в результате чего нож
оказывается над ковром. Двигаясь несколько дальше, каретка
нажимает на конечный выключатель, который реверсирует элек­
тродвигатель привода каретки и отключает электродвигатель
дискового ножа, а каретка с отведенным в сторону ножом воз­
вращается в исходное положение.
1
В исходном положении каретка нажимает на упор, открывает
защелку, и электродвигатель с ножом под действием собственного
веса возвращается в исходное вертикальное положение. Электро­
двигатель дискового ножа питается гибким кабелем, подвешенным
на кольцах, скользящих по направляющей 11.
356
§ 5. ФОРМОВОЧНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ЖЕСТКИХ МИНЕРАЛОВАТНЫХ ПЛИТ НА БИТУМНОЙ СВЯЗКЕ
Производство жестких минераловатных плит состоит из трех
основных технологических процессов.
1. Смешивания разрыхленной ваты с битумно-диатомитовой
эмульсией.
?
_'
1 ■'
|
2. Формования плит из полученной массы на формовочной
установке с применением процесса вакуум-прессования для отжатия большого количества эмульсии (до 400% к сухой массе) без
применения сильного давления.
3.
Тепловой обработки и сушки изделий в тоннельных су­
шилках, куда они поступают на поддонах в полочных вагонетках.
Трепальное устройство (рис. 220), обслуживающее установку,
представляет собой два трепальных барабана 1 и 2 с металличе­
скими билами 3 . Барабаны заключены в герметичный корпус 4
из листовой стали, смонтированный на раме 5. Корпус имеет па­
трубок 6 для загрузки ваты и патрубок 7 для отсоса пыли. Б ара­
баны вращаются в разные стороны со скоростью 150 об/мин и при­
водятся в движение приводом 8 с электродвигателем мощностью
10 кВт.
Смеситель гидромассы (рис. 221), приготовляющий смесь из
эмульсии битума, диатомитовой суспензии и минеральной ваты,
состоит из корпуса 1 с крышкой 2 , в которой находятся патрубок 3
для подачи эмульсии, соединенный эмульсопроводом с дозатором
эмульсионной установки (см. поз. 4 рис. 222), люк 4 для загрузки
ваты, соединенный рукавом с дозатором ваты (см. поз. 5 рис. 222)
и люком для очистки 5. В корпусе смесителя смонтированы три
мешалки 6 , каждая из которых состоит из четырех крестовин,
снабженных планками 7. Д ля удаления корольков, оседающих
в нижней воронке 8 корпуса, служит скребковый транспортер 9,
движущийся по направляющим 10 его герметичного корпуса 11.
Натяжная станция 12 транспортера расположена в верхней вы­
грузочной головке. Лопасти мешалки вращаются от привода (мощ­
ностью 10 кВт) с частотой 25 об/мин в сторону выхода гидромассы
на элеватор (см. поз. 7 рис. 222), приемная течка которого при­
соединена к выходному патрубку 13 смесителя. Для выпуска эмуль­
сии при чистке смесителя служит задвижка 14.
На формовочной установке, показанной на рис. 222, выпол­
няется весь процесс производства жестких минераловатных плит,
начиная с приема сырой ваты и кончая укладкой отформованных
плит на поддоны, в которых они подвергаются тепловой обработке.
Жесткие плиты изготовляют на битумной связке мокрым способом,
литьем с вакуумподпрессовкой.
Формовочная установка, состоящая из двух формовочных
станков 13, работающих последовательно и выпускающих по две
минераловатные плиты, обслуживается двумя водокольцевыми
вакуум-насосами 14 и двумя вакуум-щитами 15.
Рис. 220. Трепальное устройстве!
У стан о в к а р аб о тает следую щ им образом .
Р ы х л а я с ы р а я вата п одается в тр еп ал ьн о е устрой ство 1 с д в у м я
вращ аю щ им ися в р азн ы е стороны с разны м и скоростям и т р е п а л ь ­
ными б а р аб ан ам и 2. П о луч ен н ы е ватны е х л о п ь я подаю тся н а к л о н ­
ным ленточны м тр ан сп о р тер о м 3 с д ер евян н ы м и п л а н к а м и в весо­
вой д о затор 5 сы рой ваты . О твеш енны е порции ваты п оступ аю т
Рис. 221. Смеситель гидромассы
из д о за т о р а в см еситель 6 ги д р о ­
массы, куда одноврем енно из
д о за т о р а эм ульси и 4 автоматически подается соответствую ­
щ а я ей по объем у п о р ц и я би­
тум ной эм у л ьси и или п у л ьп ы
зад ан н о го состава. В момент
выдачи определенной п орц ии
сырой ваты из д о за т о р а в см е­
си тел ь 6 трех хо д о вой к р а н
автом атически п ер екл ю ч ает д о ­
за т о р 4 на эм у л ьсо п р о в о д и
Ь
*
'
н ач и н ает н ап олн ен и е д о за т о р а 4
эмульсией. П о дости ж ен и и определенного у р о в н я ж и дкости в д о ­
заторе 4 ср аб аты вает ртутны й п ер екл ю ч ател ь в ры чаж н ом у стр о й ­
стве уровн ем ера, и трехходовой к р ан автом атически п е р ек л ю ­
чается на вы пуск очередной порции гидромассы из д о за т о р а 4
в смеситель 6, где происходит перем еш ивание ваты с эм ульси ей
или п ульп ой требуем ого состава.
У ровень ж и д ко й массы в корп усе р е гу л и р у е тс я автом атически
с помощью д в у х п о п л авко вы х ры чаж н ы х устройств, которы е по-
т
(
о
<6
>>
ь
ю
ПГ
"■ ■■■
«=2
К
3
ьсе
1\ \ \
о ----------- о
ттЛг
<ч
и'
хг “
%*А
«1
а*-ч
|
Щ
СО
Он
ш
1..
№ г
2
5
X
X
X
н
и
©
*
со ^
"I
^
со
О «
а
го
си
С
05
5.
*=С
С
О
«
Ш
О
2»
сНо
о
р>>
о?
со
*г»
М
3*
о
0о3
о*
о
е
С
Ч
см
СЧ
11т— "
и
1
» ^ГГГ^У
25
а
3
мещены в коробке, сообщающейся с корпусом смесителя. Если
уровень жидкости в корыте смесителя снизится до нижней от­
метки, то сработает ртутный переключатель нижнего поплавкового
устройства и привод элеватора выключится. Если же уровень
в смесителе поднимется до верхней отметки, то прекратится работа
наклонного транспортера 3 и одновременно будет дан сигнал для
направления сырой ваты с транспортера камеры осаждения на
| р поперечный транспортер. Одновременно с перемешиванием гидро­
масса передвигается вдоль корыта смесителя и в конце корыта
забирается элеватором 7. Д ля непрерывного отбора из сборника 16
корольков и других включений имеется наклонный скребковый
транспортер 17. Т идромасса из элеватора 7 автоматически подается
в направляющим лоток 18 формовочного станка распределителем 8
клапанного типа, действующим с помощью пневмоцилиндра. Из
лотка гидромасса поступает в дозатор Р, где она перемешивается
мешалками 10 и отмеривается порциями, необходимыми для из­
готовления двух плит. Сбоку в корпусе дозатора имеется коробка,
внутри которой смонтировано поплавковое рычажное устройство
с ртутным переключателем для подачи импульса на переключение
клапана распределителя 8 гидромассы при определенном уровне
гидромассы в дозаторе. В низу корпуса дозатора 9 устроено вы­
пускное устройство, закрываемое и открываемое клапаном при
помощи пневмоцилиндра 11.
Отмеренные дозатором порции гидромассы через воронку 12
поступают в форму станка 13. Плиты формуются на станке
(рис. 223) в форме для изготовления двух плит под давлением
0,39• 10б Н 2/м2. По высоте форма разделяется на три части: ко­
робку 9у решетку 2, покрытую сеткой 3, и подрешеточное корыто 4.
Низкая перегородка 5 делит форму на две части. При помощи вакуум-щита 6 формуются две минераловатные плиты размером
С 1000 x 500 (30-7-60) мм каждая. Станок на выпуск плит заданной
толщины настраивается винтовыми установками 7. В процессе
формования гидромасса фильтруется через решетку 2. Отфильтро­
ванная жидкость поступает в корыто 4 и оттуда удаляется вакуумотсосной системой 8 станка. Поднимаются и опускаются формы
в процессе формования плит гидроподъемником 9. Вакуум-щит
выполнен в виде каретки, перемещающейся на роликах 10 по рель­
сам / / , и представляет собой короб 12, нижняя плоскость кото­
рого выполнена из двух решеток с сетками 13 размерами, соответ­
ствующими размерам формуемых плит в плане. Д ля удаления
жидкости и создания внутри щита вакуума служат две перфориро­
ванные трубки 14, соединенные гибким шлангом 15 с вакуумотсосной системой станка, работающей с разрежением 300 мм рт. ст.
от водокольцевого вакуум-насоса 18.
Вакуум-щит по окончании формовки присасывает отформован­
ные плиты и перемещает их (с ходом 1750 мм) к месту укладки
на поддоны. Это возвратно-поступательное движение вакуумщита по рельсам 11 со скоростью 5 м/мин осуществляется с по-
мощью реверсивного привода 16, состоящего из электродвига­
теля, редуктора, тормоза и цепной передачи 17.
Плиты на станке формуются следующим образом. При крайнем
положении вакуум-щита над укладчиком и опущенной воронке
в форму станка подается отмеренная дозатором гидромасса. Д алее
вакуум-щит перемещается в исходное положение над формой и
начинается подъем формы, отсос и слив избыточной влаги че^ез
водосборник наружу. В начале формования автоматически вклю­
чается вакуум, при этом выпускной клапан водосборника закры ­
вается. После окончания обезвоживания вакуум отключается
открывая спускной клапан водосборника, а к вакуум-линии при­
соединяется вакуум-щит с одновременным переводом спускного
клапана водосборника в закрытое положение. В этот момент от­
формованные плиты присасываются к щиту, а форма станка на­
чинает опускаться вниз в исходное положение на величину, не­
сколько большую толщины плиты, после чего вакуум-щит переме­
щается в крайнее положение к укладчику и нажимает на датчик,
который отключает его от вакуум-линии. При этом плиты сбрасыИ Я 1Л Т ГЯ
н а
Ч 9 П О Ц О О
л г 7Т
*
■"
— ^
поддоны, и раоочии
цикл начинается снова. Работа станка и всей установки полностью
автоматизирована.
11111
Г\
А Т Т Т Т т
-т
Л
« -
Л
_______
____
4Г
§ 6. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА
ДЛЯ ЗАГРУЗКИ СУШИЛЬНЫХ ВАГОНЕТОК
Установка (рис. 224) служит для приема отформованных плит,
укладки их на жесткие поддоны и установки поддонов с плитами
на полки сушильной вагонетки. Пневмосистему установки обслу­
живает компрессор формовочной установки.
Установка работает следующим образом. Жесткие поддоны
д л я плит укладываются на промежуточный стол 18 и попарно сме­
щ аю тся на опорные уголки 3 первого или второго укладчика 16,
где на них вакуум-щитом формовочного станка сбрасываются от­
ф орм ованны е плиты. Укладчик 16, имеющий подъемный пневмо­
цилиндр 17, перекладывает поддоны с плитами на подающий кон­
вейер 4, проходящий внутри рамки 2 укладчика 16. Конвейер 4
работает от привода 1 и, скользя по опорной плоскости 5, подает
поддоны с плитами на подъемник 8 с пневматическим толкателем 7.
Поддоны
на ленте подающего конвейера
конвейера 44 центрируются при
.
подаче их на подъемник роликовыми гребенками 6 центрирующего
устройства 15. Гребенки закреплены в ползунах, движущихся
возвратно-поступательно поперек конвейерной ленты. Рабочий
ход ползунов осуществляется пневмоцилиндром, а обратный (хо­
лостой) — пружиной.
Подъемник 8 представляет собой два полочных элеватора 10,
работающих от привода 9 и установленных по обе стороны пода­
ющего поддоны конвейера. Расстояние между полками элеваторов
равно расстоянию между полками сушильных вагонеток.
~
А
-
Ж 5 И в ----------
Г
—
шл
V* «
р V. 11 * 1
П О*
о
1 1и л о
у
1
/
ж
0
х
1
®
з
л
|
>»
1
*
Ц
53
к
ст
я
о
|
>,
«
я
2
о.
2
|
о
<•
^
§3
о
а
После того как подъемник
снимет 14 шт. поддонов с пли­
тами, включается пневмотол­
катель 7, который рамкой 14
сдвигает 12 верхних рядов под­
донов с плитами на опорные
уголки 12 полок сушильной
вагонетки. Два нижних ряда
поддонов с плитами остаются
на подъемнике. Работа подъемника и толкателей автоматизирована. Загрузка 12-полочной
сушильной вагонетки на 48 плит
происходит за четыре рабочих
цикла толкателя. Сушильная
вагонетка 11 во время загрузки
закрепляется упором 13 с помощью фиксатора 12 и пневмоцилиндра.
|
1
Автоматизированная установка для загрузки сушильных
вагонеток рассчитана на про­
изводительность до 160 плит
в час при скорости подающего
конвейера 0,066 м/с и ширине
ленты 600 мм. Установку приводят в движение два электродвигателя по 1 кВт каждый,
На сушильнои вагонетке
(рис. 225) укладывается 48
плит — по четыре поддона на
каждой из 12 полок 2. Фартуки
3 препятствуют в сушилке
прохождению горячих газов
под рамой 1 вагонетки. Сушильная вагонетка рассчитана на
груз весом 1800 кг, ширина
колеи 900 мм; база вагонетки
1500 мм, масса ее 580 кг.
Приводная передаточная те­
лежка (рис. 226) служит для
перемещения сушильных ваго­
неток сводного пути на парал­
лельный. Тележка передвигает­
ся по рельсовому пути с колеей
2020 мм при помощи своего
электропривода 2, работающе­
го от троллейных воздушных
проводов через токосъемник 4. Все механизмы передвижения,
толкания и рычаги управления тележкой смонтированы на
раме 1. Сушильная вагонетка закатывается и скатывается при
помощи толкателя 5, представляющего собой цепь 6 с выдвижной
Рис. 225. Сушильная вагонетка
рейкой 8, при выдвижении которой палец 7 цепи захватыва­
ет сушильную вагонетку 3 за раму и устанавливает ее на те­
лежку.
ч
После выполнения операции рейка приводится в исходное по­
ложение. Скатывается вагонетка в обратном порядке.
Грузоподъемность передаточной тележки составляет 2500 Н.
Скорость передвижения тележки равна 1,4 м/с, скорость накаты-
Рис. 226. Приводная передаточная тележка
вания вагонетки 0,48 м/с. Колея тележки равна 2020 мм, база —
2000 мм. Установленная мощность электродвигателей 4,4 кВт
при массе тележки 3100 кг.
Д ля закатывания груженых сушильных вагонеток 6 в туннель­
ное сушило служит цепной толкатель (рис. 227), представляющий
собой две рабочие цепи 7 с толкающими упорами 5. Привод толка­
теля состоит из электродвигателя 8, двух редукторов / и 9 , двух
цепей 3 и двух пар звездочек 4 с натяжной станцией 2 Тяговая
сила, развиваемая толкателем, равна 3000 Н при скорости толка­
ния вагонетки 2,46 м/мин; потребную мощность определяют
по формуле (290). Фактически электродвигатель установлен мощ­
ностью 2,8 кВт.
Установка для разгрузки сушильных вагонеток (рис. 228)
состоит из следующих основных узлов: снижателя 3, приемного
устройства 5, передаточного устройства 9, ленточного транспор­
тера 11 с приводом 12 и насосной станции 14.
Груженая вагонетка при помощи толкателя передаточной
тележки закатывается на рельсовый путь рабочей площадки 4
снижателя 3 , где она закрепляется фиксатором- Опускается ваго­
нетка при помощи штока гидроцилиндра 2. Во время снижения
Рис. 227. Цепной толкатель
вагонетки 7 транспортер 13 приемного устройства 5 подхватывает
садящиеся на него поддоны 6 и выдает их наружу на передаточное
устройство 9. Передаточное устройство представляет собой транс­
портер с передвижной оборотной станцией 8 и с приводом 10 от
оборотного барабана транспортера 11. Перед разгрузкой первой
полки сушильной вагонетки оборотная станция 5 автоматически
сдвигается к транспортеру приемного устройства.
После разгрузки вагонетки станция переходит в исходное по­
ложение, при котором рабочая площадка 4 снижателя вместе
с порожней вагонеткой свободно поднимается в свое верхнее исход­
ное положение. При этом насосная станция 14 подает масло в ци­
линдр 1 снижателя. Ленточный транспортер 11 передает выгружае­
мые поддоны с плитами на рабочий стол, где плиты вынимают,
осматривают и сортируют.
Гидроподъемники и гидротолкатели описанных выше установок
рассчитывают в зависимости от силы, которую они должны разви­
вать. С учетом этого определяют диаметр плунжера и внутренний
А-А
диаметр цилиндра толкателя или подъемника
.
I
где Р — сила, развиваемая цилиндром, в Н; р — давление, раз­
виваемое насосом гидропривода, в Н/см2.
I
Гидронасос привода выбирают в зависимости от принятой ско­
рости подъема илисуолкания и количества одновременно работаю­
щих от'данного насоса цилиндров.
Производительность насоса для работы одного цилиндра
<2=
(288)
где | — скорость движения плунжера цилиндра в м/с; Р — пло­
щадь плунжера в см2.
Щ
Мощность, необходимая для привода масляного насоса,
N — 10р^
.
60 •75г) »
1
(289)
у °
}
где р — давление, развиваемое масляным насосом, в Н /см2;
<3 — производительность насоса в л/мин; т) — к. п. д. насоса.
Мощность привода передаточной тележки и цепного толкателя
вагонеток
'■*
Ш
|§ |
(290>
где ^ Й7 — сумма сопротивлений движению всех вагонеток в кг;
V — скорость движения вагонеток или скорость толкания в м/с;
т] 1 и т]2 — к. п. д. редуктора и цепной или зубчатой передачи.
Сопротивление движению вагонетки
|
Г = М ± .^ ) | г
(291)
где <2 — масса груженой вагонетки в кг; Р — радиус колеса ваго­
нетки в см; г — радиус оси колеса вагонетки в см; | — коэффициент
трения качения в см; к — коэффициент трения реборд колеса;
Л — приведенный коэффициент трения в шарикоподшипнике
колеса вагонетки.
1
Мощность электродвигателя привода
Щ 1,ЗблДв ’
(29^
где т|дв — к. п. д. электродвигателя.
]
370
I
Глава IV. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
АРМИРОВАННЫХ И ПРОШИВНЫХ МАТОВ
§ 1. АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАТОВ,
АРМИРОВАННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СЕТКОЙ
В строительстве для теплоизоляции ряда объектов применяют
маты из минерального войлока, армированные сверху и снизу
металлической сеткой.
Агрегат для производства матов, армированных металличе­
ской сеткой (рис. 229), устанавливают в поточной линии обычно
непосредственно за транспортером камеры осаждения. Агрегат
состоит из следующих основных механизмов и станков: подающего
конвейера, подпрессовочного транспортера, станков для укладки
верхней и нижней сетки, станка для прошивки и станков для про­
дольной и поперечной резки.
Конвейер 1 принимает поступающий с транспортера камеры
осаждения слой минеральной ваты и подает его на подпрессовочный конвейер и далее в станки для армирования. Отключается
агрегат от потока ваты подъемом приемного транспортера, который
при этом вращается вокруг оси приводного барабана 2. Следующий
за приемным подпрессовывающий транспортер 6 служит для посте­
пенного обжатия ватного слоя до заданной толщины посредством
четырех пар роликов: нижних — опорных 5 и верхних — прессу­
ющих 4 . Для настройки подпрессовщика на нужную толщину
служат винты 3- Прессующие ролики вращаются от приводного
барабана подпрессовывающего транспортера 6 через общую цепь
и звездочки. В свою очередь, приводной барабан транспортера 6
приводится в движение от промежуточного транспортера 8 с по­
мощью двух звездочек и цепи. Промежуточный транспортер 8
служит для перемещения ватного слоя в зазор между металличе­
скими сетками обкладки и приводится в движение от общего при­
вода 16, оборудованного вариатором и двумя редукторами.
Станок 19 для укладки нижней сетки непрерывно подает ее
в промежуток между подпрессовывающим 6 и промежуточным 8
транспортерами. Для подачи сетки служат две тележки 18, на
которых установлены бобины с сеткой и направляющее устрой­
ство 20 для направления сетки. Тележки для загрузки сеткой
перемещаются в приямке перпендикулярно к оси агрегата. Конец
ленты сетки с очередной бобины скрепляется с концом сетки с пре­
дыдущей использованной бобины. Для укладки верхней сетки
служит станок 7, на его станине смонтирована опора для бобин
с сеткой и направляющее устройство 9 для направления верхней
сетки.
Между промежуточным 8 и конечным 14 транспортерами уста­
новлен станок 11 для прошивки ковра, который представляет
собой передвижную каретку с шестью прошивными головками 10.
Минераловатный ковер прошивается проволочными скобами, кото-
а д
с\|
ьо
о
о
Ч
ч•VI
н
а>
к
3
ос
о.
5а5.
соз
=1=
VI
N
н
*У
С
З
снз■
<
0
о
о
га
со
\
о;
к
«=С
н
Л
сГе
о
1
о.
I
*Э
СМ
Ч
щ
<
|ш'
О
(М
сч
*#
о
ЙЦ
л
рые изготовляются прошивной головкой с приводом 13. Во время
прошивки очередного ряда станок перемещается вдоль конвейера,
затем автоматически возвращается в исходное положение и вклю­
чается для прошивки следующего ряда. Рабочий ход станка осу­
ществляется от общего привода, а обратный — под действием
противовеса 17. Прошитый ковер далее поступает для разделки на
маты. При этом нож 12 продольной резки, представляющий собой
пильный вал с металлическими дисковыми пилами, разрезает
ковер вдоль на две или несколько полос. Вал с пилами приво­
дится в движение от своего электродвигателя через клиноремен­
ную передачу. Далее полосы разрезаются на маты определенной
длины ножом 15 для поперечной резки дисковой пилой 21, которая
перемещается по винту 22. Обычно в линию устанавливают ножи
для продольной и поперечной резки, описанные на стр. 355.
При ширине мата 1550 мм и скорости транспортеров 0,75 м/мин
агрегат для производства армированных сеткой матов дает про­
изводительность 67 м*/ч, толщина слоя ваты равна 80 мм. Общая
установленная мощность всех электродвигателей агрегата состав­
ляет 11,8 кВт. Габаритные размеры агрегата: длина 16 150 мм,
ширина 5800 мм и высота 4500 мм.
§ 2. ОБКЛАДОЧНЫЙ АГРЕГАТ
Полоса минерального войлока может быть покрыта бумагой.
Для приклейки бумажной обкладки к поверхности войлока служит
битумная мастика, которая тонким слоем наносится на одну сто­
рону бумаги. Для этой цели применяют крафтцеллюлозную бу­
магу массой 0,16—0,18 кг/м2. Для изготовления бумажной об­
кладки служит обкладочный агрегат, состоящий из бумагозаги­
бочного, битумонаносного, охлаждающего и намоточного станков
(рис. 230). Обкладочный агрегат устанавливают в цехе параллельно
или невдалеке от технологической линии для производства мине­
раловатных прошивных матов и плит. Рулоны прокладочной бу­
маги с нанесенным слоем битумной мастики с намоточного станка
обкладочного агрегата подаются тельфером на бумагоукладчик
технологической линии (см. рис. 231).
Бумагозагибочный станок предназначен для загибания краев
бумажной полосы на 180°. Бобина 4 с бумагой на специальном
валу 2 и крепежными конусами устанавливается в опорные
цапфы /. Полоса бумаги 5 натягивается тормозом 3- Для изготов­
ления обкладки с различной шириной отгибающие колодки 6
и колеса 7 передвигаются и крепятся в нужных рабочих позициях
по ширине с помощью набора форматных пластин 8 различной
ширины. Нижний приводной ролик 9 протяжного механизма
станка работает от привода 32 соседнего битумонаносного станка
через цепную передачу.
Битумонасосный станок 13 наносит на рабочую поверхность
бумажной полосы тонкий слой нагретой битумной мастики.
Бумажная полоса с загнутыми краями 10 с помощью отклоняющих
роликов 11 направляется на обмазку мастикой в зазор между
отклоняющим 17 и обмазывающим 28 барабанами. Отклоняющий
барабан 17 с помощью двух регулирующих винтов 15, опорного
рычага 14 и рукоятки 12 с эксцентриком перемещается на неболь­
шой угол вокруг оси 16, что обеспечивает подъем или опускание
отклоняющего барабана 17 до соприкосновения с обмазывающим
барабаном 28. Последний частично погружен в расплавленную
битумную мастику, находящуюся в корыте 30 и подогреваемую
регистром с давлением пара 7,9 Н/см2. При вращении на поверх­
ности барабана остается слой битумной мастики, который вырав­
нивается по толщине с помощью передвижного слизывающего
базам и | Щ
СШ
п и р у ю щ и х зазор между
Таким образом, отрегулированная полоса бумаги огибает
нижнюю часть барабана 17 и при соприкосновении с битумным
слоем обмазывающего барабана 28 на ее поверхность наносится
сплошной слой битумной мастики нужной толщины. Бара­
баны 17, 27 и 28 обогреваются паром от распределитель4,9 Н/см2"™
поАаЮ1Дей пар в барабаны под давлением
После этого обкладочная лента 18 направляется на охлажда­
ющий станок 26, где она прежде всего попадает на припудривающее
устройство 27, наносящее на поверхность битумной мастики тонкии слои талька или мела, предохраняющий обкладочную бумагу
от слипания при намотке. Затем бумага быстро охлаждается
вследствие плотного прилегания к поверхности барабана 19
полость которого охлаждается проточной водой из водопроПривод 25 охлаждающего барабана — фрикционный с электро­
двигателем мощностью 1,2 кВт и тонкой регулировкой для созда­
ния крутящего момента, достаточного лишь для вращения ба­
рабана и получения небольшого натяжения бумаги. Припуд­
ривающее устройство 27 представляет собой корыто для талька,
в котором расположен барабан со щетками.
Намоточный станок состоит из станины 23, ведущей бабки 33
с приводом 24 и задней ведомой бабки 22. Бабки служат для креп­
ления катушек 21, на которые наматывается обкладочная бумппшл
Привод станка
фрикционный с электродвигателем
мощностью 1,2 кВт и создающий небольшой крутящий момент,
достаточный лишь для неплотной намотки обкладочной бумаги
на катушки.
3
Скорость движения бумажной ленты задается и регулируется
вариатором привода 32 битумонаносного станка в пределах 20—
я м/мин (при установленной мощности электродвигателя 2,4 кВт)
и обеспечивает среднюю производительность агрегата 1300 м
7 ПАА а^очно^ бумаги в час. Габаритные размеры агрегата:
длина 7000 мм, ширина 2000 мм и высота 2200 мм.
§ 3. АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ПРОШИВНЫХ МАТОВ
Прошивные маты изготов­
ляют на поточной линии из ми­
нераловатного ковра с малым
содержанием связующего, выходящего из камеры 1 волокноосаждения (рис. 231)
на
промежуточный конвейер 2,
ИЛИ из рулона ранее отдельно
рулонированной ваты. С про­
межуточного конвейера 2 ковер
ваты поступает на подпрессоЁМШйнввШнйн
вочныи конвейер 3 . Далее на
ковер ваты сверху и снизу
с рулонов 4 бумагоукладчиков
поступает бумажная обкладка.
Затем ковер с бумажной об­
кладкой подается цепным кон­
вейером 5 в прижимные ролики
6 прошивного стана 7, которые
уплотняют еще не прошитый
ковер. Прошивочные нити на­
ходятся на катушках 8 меха­
низма прошивки 9, работа ко­
торого описана
ниже.
Далее
и
прошитыи ковер подается на
ножи для продольной резки 10
и
и в устройство для проклеики
11 швов обкладок. Поперечная
резка и рулонирование произ­
водятся на станке 12 для попе­
речной резки и на приспособ­
лении для рулонирования 13.
Минераловатные ковры с бу­
мажной обкладкой прошива­
ются сплошными двусторон ними
швами в продольном направлении.
Расстояние шва от
кромки должно быть не менее
50 мм, расстояние между швами
110— 170 мм, шаг шва от 80 до
120 мм. Прошивается ковер
м ягкой
проволокой диаметром
0,3— 0,8 мм, стеклянной, кап­
роновой,
хлопчатобумажной
нитью или бумажным шпага*
о
и
и
о
о
том. Прошивочную нить выбирают в зависимости от вида об­
кладки и температуры, при которой будут применены маты
В И И И Ш й В а Й Ва™
^ д у ю щ и м образом.
На рис. 232, а показано, когда игла 6 прошивного аппарата
прошила ковер и находится в верхнем положении, а на рис. 232
когда игла находится в нижнем положении и переместилась вместе
с траверсой I I обратно в исходное положение на величину стежка
При этом процессе верхняя прошивная нить 4 с катушки I
через нитянои тормоз 3 сматывается и опускается на верхнюю
Й враТ
движ>'щегося |
транспортеру минераловатного
Рис. 232. Схема работы прошивного аппарата
Когда иглы_ 6, укрепленные на движущейся траверсе 11
прокалывают ковер снизу вверх, нижняя обкладка 1 отбрасы­
вает защелки 10, и нить, сделав предыдущий стежок, выходит из
зева иглы и обхватывает ее ниже защелки. После прокола ковра
иглами вверх нитенаправитель 2 заводит верхнюю нить 4 в зев
иглы. При обратном проходе игл через ковер вниз защелки закры ­
вается и нижняя петля 7 нити соскакивает с иглы. Во время про­
шивки траверса 11 с закрепленными на ней иглами движется вместе
с минераловатным ковром. После прошивки ковра траверса воз­
вращается обратно в исходное положение, вытягивая нити для
следующего стежка.
Число рядов прошивки может меняться в зависимости от
количества установленных в аппарате прошивки игл и катушек
с нитями и достигать 20.
/ лава V. АВТОМАТИЧЕСКАЯ
ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НАВИВНЫХ
МИНЕРАЛОВАТНЫХ ЦИЛИНДРОВ
Автоматическая поточная линия для непрерывного производ­
ства минераловатных термоизоляционных цилиндров и цилиндри­
ческих скорлуп способом навивки работает на базе описанного
кЬ:
377
центрифуга
I
сXв г5
гг
о X
из Ш
о К
с со О
сх
со 4
се X
5
4
Ы
ссое 5
Ф
э5* =Г
н
се о К
се а:
« I
о
со
со
34
Н
н
5
н
03 о соСП
«§ • О
. о; се
СО с ;
СО
СМ
«
I *Ссх
■Н
сх
О
)
х
выше серийного оборудования для получения минерального рас­
плава, волокнообразующего и волокноосаждающего оборудования
для производства минеральной ваты.
§ 1. СЕРИЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
В линию входит следующее серийное оборудование: 1) ватержакетная ва^ранкд с копильником либо ванная печь для минера­
ловатного расплара* при использовании шлака металлургического
производства в линию устанавливают печь-шлакоприемник;
2) филверное устройство или лёточная панель, которые обеспе­
чивают равномерное истечение расплава на волокнообразующий
агрегат; 3) в качестве волокнообразующего агрегата может быть
установлена дисковая центробежная центрифуга с вертикальной
или горизонтальной осью вращения либо центробежно-дутьевой
или газоструйный волокнообразующий агрегат, либо многовалко­
вая центрифуга с направленным отдувом волокна; 4) для равномер­
ного осаждения волокна и формования ковра требуемой толщины
в линию устанавливают либо обычную камеру осаждения с сет­
чатым транспортером, либо камеру барабанного типа 1 с подпрессовочным барабаном 2 (рис. 233); 5) два или три промежуточных
приводных рольганга <3; 6) на случай вынужденной установки или
выхода из строя одного из агрегатов линии устанавливают ма­
шину для обкладки бумагой и рулонирования минераловатного
ковра с ножами для продольной резки и автоматическим ножом 4
для поперечной резки.
|
Специальное оборудование автоматической линии (рис. 233):
станок-автомат 5 рольгангового типа для навивки на скалки ми­
нераловатных цилиндров; станок 6 конвейерного типа для про­
катки и калибрования цилиндров; питатель 7 для подачи откали­
брованных цилиндров на роликовый конвейер; конвейерное су­
шило 8 с транспортирующими роликами 9; станок для выемки
скалок 10 из высушенных цилиндров с механизмом удержания
цилиндров при вынимании скалок, щеточной обоймой для чистки
скалок, механизмов для поворота скалок на 90° и передачи их на
конвейер возврата скалок; станок-автомяг / / „
поперечного разрезания цилиндров; п р о м е ж у т м 1 й РОДОЛЬНОГОI
с гидравлическим устройством
рольганг 12
цепной конвейер 13 для возврата скалок н Г Г И загрузки .скалок;
для смазки скалок; станок 15 для подачи ска лп И ^’ устройство 14
ханизмом поворота скалок на 90°- лвягип
к на навивку с метельностью 100 л / м и н И В
ПпиР° ПрИВ°Да
ловной (до сушила) и концевой ( п о с л е ^ у ш и л Т ч я Г ИНДР° В Г° '
скалки (рис. 234) десяти типопжшрппо п
шила) части линии и
общим количеством 1260 шт
аметром от 114 до 346 мм
Линия работает следующим образом.
печи!Ипода^^ЫчермСлёточну^^аан^ьЙили Г
I
” ' “
ЁШ Ш Щ И
или другоГволПоакНиеоЛ„Ьб
г
I I Воло™ а ' вырабатываемые центрифугой из расплава Ш .
ждаются на приводном перфорированном баоабянр / ия**'
вывается до требуемой толщины при помощи подпрессовочногп
?
станке 4.
?
тШ тЩ Щ
вР минеРальной ваты рулонируется на
§ 2. АВТОМАТИЧЕСКИЙ СТАНОК ДЛЯ НАВИВКИ
МИНЕРАЛОВАТНЫХ ЦИЛИНДРОВ
| Станок (рис. 235) состоит из откидного рольганга 1 захватыГ к Т в Г Г * приводного рольганга 3, станины 4, гидравлигазина ь ™
ДЛЯ съема скалок с поворотного рычага 5, маНРГП п •
скалок, двух силовых гидроцилиндров 20 двусторонШ
С прикрепленными к их штокам подающими роли­
ковой ^ т ? п ? нК/ Г
' ПРИВ0ДН0Й поворотной регулируемой ролиг а“
КОТОраЯ Служит Для запРавки ковРа на скалки
| Ш Ш Ш Ш ’ ДВуХ навивочных барабанов 18 и 19, приводПо комянлр и электР°магнитн°й И обгонной муфтами на концах.
11о команде через реле времени 10 подключается один из двух
!ЕппрИРУеМЫХ электроприводов постоянного тока, работающих
Шепрерывно с разной скоростью: рабочий привод 22 — для про­
цесса навивки и скоростной 24 - для отрыва ковра.
Р
“ "Р °цессе Работы станка гидравлические рычаги 6 снимают
И пни ™ П0В0Р°ТН0Г0 рольганга 5 подающего конвейера возврата,
гячииа атываются п0 склизам магазина 7. С направляющих ма| ~ ™ а скалки снимаются захватами-склизами 8 подающих роли°К
При движении последних вверх. Далее, во время
ания, т. е. подачи, скалка скатывается по захватам-склизам
ловки К .
I
движутся
В Ш * № Действ нем
подающие роликовые го-
По пути вниз подающие роликовые головки отклоняют своими
копирами / 4 заправочную роликовуюбатарею 16, о с в о б о ж д а я И
очередной скалке для укладки ее на навивочные барабаны По­
дающие роликовые головки под действием собственного веса опу­
скаются ниже таким образом, что наклонные пути головок уходят
из-под цапфхкалки 15 и она ложится „а навивочные барабаны I
и 19, а цапфы ее охватываются сверху роликами головки. Роли
ковая заправочная батарея 16 под действием противовеса 1
прижимается к скалке и охватывает ее по окружности. Механизм
заправки батареи снабжен реечными регулировочными устроТ
ствами 17 для настроики заправочных роликов на требуемый диа­
метр скалки. При этом конец ковра ваты, поступающий на станок
после отрыва, движется по приводному рольгангу 3, проходит
под скалку 15 и, двигаясь по навивочным барабанам и заправоч­
ным роликам, навивается на нее. По мере увеличения толщины
навивки заправочная роликовая батарея 16, заключенная в по­
воротную обойму 13, под действием противовеса прижимаясь
поворачиваясь относи­
тельно оси крайнего навивочного барабана 18 на угол у. Пода­
ющие головки силовых цилиндров по мере навивки прижимаются
за счет взаимодеиствия роликов с цапфами поднимающейся скалки
с навитым ватным цилиндром.
Как только диаметр навиваемого ватного цилиндра достигнет
некоторого расчетного, от реле времени 10 дается команда элек­
тромагнитной муфте на подключение приводного вала 23 к ско­
ростному приводу 24 для отрыва ковра и на отключение обгонной
муфты рабочего привода 22.
Ковер ваты отрывается за счет разности линейных скоростей
движения ковра при отрыве и навивке. Оторванный конец нави­
вается с повышенной скоростью. При этом между концами ковра
образуется интервал, необходимый по времени для разгрузки на­
витого цилиндра и заправки ковра на следующую скалку. По окон­
чании навивки очередного ватного цилиндра до заданного размера
от реле времени 10 дается команда на рабочий ход силовых гидро­
цилиндров 20 вверх и на подключение рабочего привода 22 и
отключение скоростного 24.
При ходе вверх ролики подающих головок отрываются от
цапф скалки и последние скользят по вертикальным направляющим
до момента совпадения плоскостей наклонных путей головок
с концами 11 вертикальных направляющих, после чего скалка
с навитым ватным цилиндром скатывается на приемное устройство
станка для прокатки и калибрования. При ходе вверх копиры
подающих головок отклоняют заправочную батарею для прихода
навитого цилиндра. Затем рабочии цикл станка автоматически
повторяется.
По окончании навивки с помощью реле времени включаются
рабочий привод и гидроцилиндры роликовых головок, и скалка
с навитым цилиндром поднимается и скатывается на захваты
(поводки) цепното транспортера станка для прокатки и калибро­
вания.
§ 3, СТАНОК ДЛЯ ПРОКАТКИ И КАЛИБРОВАНИЯ
МИНЕРАЛОВАТНЫХ ЦИЛИНДРОВ
Станок (рис. 236) представляет собой металлическую сварную
раму, на которой смонтированы цепной конвейер с поводками и
калибрующий шарнирный деревянный щит.
Рис. 236. Станок для прокатки и калибровки минераловатных цилиндров
Со станка навивки скалки 1 с навитыми на них ватными цилиндрами минеральной ваты скатываются до упора, снимаются
поводками 2 цепного конвейера 3 и протаскиваются ими под дере­
вянным калибрующим щитом 4. Последний подпрессовывает на­
витую вату и калибрует минераловатные цилиндры по наружному
диаметру.
\
*
Калибрующий щит закреплен на швеллерной раме 5, которая
одним концом со стороны выдачи откалиброванных цилиндров
шарнирно подвешена на направляющих распорной балки рамы 6
станка. Н а входной стороне щит настраивается на требуемый диа­
метр минераловатных цилиндров с помощью двух ходовых вин­
тов 7, связанных между собой цепной передачей, и двух ходовых
винтов 8, синхронизированных с помощью промежуточного вала и
конической передачи 9. При подаче на станок калибрования ватМ|
ного цилиндра излишне большого диаметра щит отжимается не
только на входной стороне станка, но и на выходе