8) Модернизация

К направлениям модернизации червячных экструдеров можем отнести:

- усовершенствование конструкции червяка (определение оптимальной глубины, шага, угла наклона витков для каждой конкретной зоны и т.д.)

- усовершенствование привода, с возможностью регулирования числа оборотов в широком диапазоне;

- использование и усовершенствование устройств принудительной загрузки;

- применение оптимального способа обогрева;

- применение износостойких материалов для изготовления червяков, и гильз цилиндров и др.

9) Расчет на прочность основных деталей и узлов

Проверка на прочность заключается в расчете основных механических узлов экструдера, а именно: червяка, цилиндра, подшипников червяка.

Червяк проверяют на изгиб и кручение (проверяется сечение зоны загрузки, т.к. оно имеет наименьшее значение, а в нем действуют наибольшие нагрузки), а также на сжатие (от действия осевой нагрузки). Свободный конец червяка (в зоне дозирования) проверяют на допустимый прогиб (т.к. в этом месте он имеет наибольшее значение)

Цилиндр проверяют на способность противостоять внутреннему давлению и температурные нагрузки по длине.

Подшипники проверяют на способность воспринимать осевые и радиальные нагрузки в течении определенного периода работы ( до 30 000 часов).

10) Эксплуатация и ремонт

1. Разбит шпоночный паз (заварка поврежденного шпоночного паза, черновое точение, чистовое точение, фрезерование нового шпоночного паза).

2 .Скол витка шнека (наплавка, фрезерование шнека, шлифование шнека).

3. Изношена посадочная поверхность (наплавка поверхности, черновое точение, чистовое точение).

4. Трещина на шнеке (разделка кромок, заварка трещины, зачистка сварного шва).

5. Износ поверхности цилиндра более 2 мм (расточка, либо выпрессовка цилиндра (втулки), запрессовка нового, мех. обработка пов-ти до требуемых размеров)

6. Подшипники смазываются, либо заменяются новыми.

12. Вальцы для переработки резиновых смесей.

1. Конструкции основных узлов

Рис. Общий вид вальцев.

1 - привод; 2 - подшипник; 3 - аварийные выключатели; 4 - механизм регулирования зазора; 5 - траверс; 6 - поддон; 7 - маховичок; 8 - станина; 9 - фундаментная плита; 10 - валки.

Вальцы состоят из двух литых станин 8, установленных на фундаментной плите 9, и двух валков 10, вращающихся с разной скоростью навстречу друг другу. Станины имеют окна на горизонтальных полках которых установлено по два корпуса с подшипниками 2 для валков. Корпуса подшипников заднего валка неподвижны, корпуса подшипников переднего валка могут перемещаться. Обе станины с подшипниками и валками закрыты сверху траверсами таврового сечения. Перемещение передней пары подшипников осуществляется при помощи двух нажимных винтов (механизмов регулирования зазора, позволяющих создавать рабочий зазор между валками).

Нажимные винты приводятся в движение, от индивидуальных электродвигателей через двухступенчатые червячные редукторы или вручную при помощи маховичка 7. Под поджимными винтами установлены предохранительные шайбы, которые при перегрузке вальцев срезаются и предотвращают вальцы от поломки, увеличивая зазор между валками. Механизмы регулирования зазора, снабженные указателями, монтируются на станине 8, со стороны переднего валка. Для ограничения раздвижки валков установлены конечные выключатели, которые при аварийном состоянии выключают приводной электродвигатель 1. Перемещению вальцуемой смеси за пределы рабочей поверхности валков препятствует ограничительные стрелки. На плите под валками помещается поддон 6 для просыпающейся крошки. Валки 10 пустотелые, их необходимый температурный режим поддерживается системой водяного охлаждения (орошением внутренних поверхностей валков).

Валки вальцов и каландров являются основными рабочими деталями этих машин. Средняя часть валка, соприкасающаяся с перерабатываемым материалом, называется бочкой. По обе стороны бочки расположены шейки (цапфы) валка, которыми он опирается на подшипники. Концевые части валка для соединения его с муфтой пли шпинделем изготавливают цилиндрической формы со шлицевыми или шпоночными канавками. Бочки валков выполняются гладкими либо с рифлениями в зависимости от назначения машины.

Принцип действия

Рис. Схема работы вальцев: 1 - передний валок (с подвижной осью); 2 - задний валок; 3 - лента материала; 4 - "запас" материала.

1) Смешение и листование. 2) Подогревание. 3) Регенеративное смешение. 4) Дробление. 5) Рафинирование. 6) Промывка каучука. 7) Гранулирование и чешуирование.

П ринцип действия Вальцев.

Материал подается на валки в виде отдельных кусков, порошкообразных или рыхлых волокнистых масс. В результате вращения валков навстречу друг другу вследствие трения и адгезии загружаемый материал затягивается в зазор между валками и на выходе из него прилипает к одному из валков в зависимости от разности температур поверхностей валков и их окружной скорости. Валки приводятся во вращение электродвигателем через редуктор и пару зубчатых колес. Зубчатая пара колес позволяет регулировать (при замене колес) окружную скорость валков.

Каждый валок имеет систему регулирования температуры, обеспечивающую охлаждение или подогрев его поверхности. Процессы гомогенизации, смешения и пластикации требуют многократного пропускания массы через зазор между валками и могут осуществляться периодически и непрерывно.

На валках периодического действия масса после загрузки одной или последовательно несколькими порциями проходит через зазор между валками, прилипая к одному из них, повторно проходит через зазор и в этот период дополнительно смешивается вследствие неравенства окружных скоростей валков и дополнительной подрезки массы на отдельных участках по длине валка. После многократного пропускания через масса срезается отдельными полосами вдоль образующей по длине валка и сматывается в рулон или снимается в виде полосы определенной ширины.

На валках непрерывного действия масса подается с одного конца. Проходит между валками в течение заданного технологическим процессом времени, совершает при этом вращательное и поступательное движения вдоль образующей валка и непрерывно срезается в виде узкой ленты.

В валках, работающих непрерывно, устанавливаются дополнительные приспособления для подрезания материала. В качестве таких приспособлений применяются подрезные ножи специальной конструкции, перемещающиеся вдоль образующей валка, или автоматические приспособления для перемешивания массы.

Процессы пластикации и гомогенизации материала осуществляются на валковых машинах путем многократного пропускания смеси через зазор между валками при определенных температурных условиях и скоростных режимах.

При движении в зазоре обрабатываемый материал сжимается, раздавливается и истирается, так как валки имеют различные окружные скорости. В зависимости от возникающих при этом напряжений и свойств материала происходит упругая пластическая деформация или разрушение материала. Разрушение материала достигается благодаря фрикции между валками свыше 2,5 и применению валков с рифленой поверхностью. Процесс дробления осуществляется в результате раздавливании и интенсивного истирания материала в зазоре между валками.

Каландрование – процесс, при котором размягченный полимерный материал пропускается через зазор между валками, расположенными в горизонтальной плоскости. При этом образуется бесконечная лента, толщину и ширину которой можно регулировать. В отличие от вальцов обрабатываемый на каландре материал проходит через зазор между валками однократно; поэтому почти всегда валки каландра выполняются одинакового диаметра в пределах одной машины.

2. Эффективность работы вальцев зависит от ряда факторов. Основными из них являются постоянство и точность регулирования зазора между валками машины, наличие зазоров в валковых подшипниках, изменение температуры смеси, постоянство и величина скорости вращающихся валков, наличие запаса перерабатываемого материала в зазоре, равномерность питания машины и т. д.

Зазор между валками устанавливается механизмом регулирования зазора, перемещающим подшипники одного из валков. В вальцах чаще всего перемещается передний валок относительно заднего – неподвижного. Подшипник подвижного валка в вальцах перемешается с помощью нажимного винта с гайкой ручным способом или при помощи электродвигателя через соответствующую передачу.

В каландрах зазор регулируется с помощью электромеханического привода. Из-за действия указанных факторов не всегда удается получить постоянную толщину выходящего материала при установлении постоянного зазора. Поэтому необходимо автоматическое регулирование толщины выходящего материала.

Н а величину зазора между палками, а следовательно, и на толщину получаемого изделия влияет распорное усилие, деформирующее валок. Это влияние необходимо свести к минимуму.

Влияние прогиба валков на процесс вальцевания ничтожно, так как выпускаемый полуфабрикат подлежит дальнейшей переработке (кроме рафинирующих вальцов, у которых зазор очень мал). Для каландров, на которых материал окончательно профилируется, деформация валков скажется на толщине получаемого профиля, параллельности и кривизне сечения материала.

3. Расчет машин для пластикации ведется в следующей последовательности: сначала определяется время пластикации, затем - величина единовременной загрузки на валки машины и ее производительность и, наконец, мощность и распорные усилия между валками.

Время пластикации , с, где Пл – прирост пластичности каучука; i – зазор между валками, м; u – окружная скорость быстроходного валка, м/с; Ф – фрикция; А, n, m – по табл.

Одновременная загрузка кг, где D и L – диаметр и длина валка, м;  – плотность каучука, кг/м³.

Производительность машины , кг/ч.

Распорные усилия между валками , Н, где Пл_к – конечная пластичность; С, a, b, c, d – по табл.

4. Потребляемая мощность , кВт, где  – угловая скорость быстроходного вала, с^-1; коэффициент К и показатели степени e, g, h, f, s по табл.

5. Далее рассчитываются потребляемая мощность N_н и распорные усилия Р_н в начальный период времени при пластичности Пл_н, величины которых гораздо выше, чем в конечный период обработки. Во избежание значительного недоиспользования мощности электродвигателя и избежания снижения его к.п.д. при последующей обработке каучука, двигатель устанавливается по мощности, равной 2/3 максимальной ( ). Соответственно снижается зазор между валками машины в первые периоды ее работы с последующим доведением его до заданной величины i.

Величина начального зазора i_н между валками при установке двигателя мощностью N_у в начальный период обработки при пластичности каучука Пл_н можно определить из пропорции .

6. Привод

1 - Фрикционные шестерни; 2 - Задний валок; 3 - Неподвижные подшипники (заднего валка); 4 - Ограничительные стрелы; 5 - Приводные шестерни; 6 - Подвижные подшипники (переднего валка); 7 – Редуктор; 8 - Электоромагнитный тормоз; 9 – Электродвигатель; 10 - Механизм регулировки межвалкового зазора; 11 - Механизм регулировки межвалкового зазора; 12 - Передний валок

7. Подшипники. Часто в машинах применяют скольжения. Подшипники требуют хорошей смазки, поэтому предусматривают специальные каналы для подвода смазки и канавки для ее распределения. При работе подшипников скольжения выделяется большое количество тепла, для отвода которого корпус подшипника имеет каналы. Недостатком подшипников скольжения является возможность перекоса и защемления цапф во вкладышах при прогибе валков от распорного усилия. Поэтому в последнее время валковые машины изготавливают с подшипниками качения.

Валки – полые чугунные цилиндры с шейками (рабочую часть валка называют "бочкой", опорную – "шейкой"). Поверхность, в зависимости от назначения – гладкая, шлифованная или рифленая. Материал - высококачественный чугун (например, СЧ15-32). Отбеленная поверхность рабочей части (твердость HRC 40-60, глубина отбеленного слоя - 8÷18 мм.).

8. Валки вальцов и каландров выполняются полыми, внутренние поверхности растачиваются. Теплоноситель подводится во внутреннюю полость валка. При модернизации (с целью ускорения нагрева наружной поверхности, лучшего регулирования теплового режима и уменьшения тепловой инерции) валки изготовляются со сверлеными по периферии каналами. Каналы (D=30÷40 мм) равномерно располагаются по окружности, па расстоянии 25÷40 мм от поверхности валка.

В последнее время и каландрах широко применяются гидроприводы: в механизмах для выбора люфтов валковых подшипников, в механизмах для перекоса валков с целью компенсации прогиба, а также в механизмах для регулирования зазора.

9. 1) Определение распорного усилия для расчета на прочность по практическим рекомендациям: Руд=300 1000 [кг/см] длины рабочей части валка, или по гидродинамической или другим теориям. , Н, где Пл_к – конечная пластичность; С, a, b, c, d – по табл. i – зазор между валками, м; 2) Определение сил, действующих в деталях. 3) При необходимости расчет бомбировки. 4) Тепловой расчет.

Момент потребляемый валками равен сумме крутящих моментов быстроходного и тихоходного валков.

10. Бочка вальцев может быть цилиндрической или бочкообразной (бомбировка) для компенсации прогиба ее от распорных усилий, возникающих при вальцевании или каландрировании. Бомбировка удорожает изготовление валка и восстановление его при ремонте; для компенсации прогиба применяется также пространственное смещение осей непригодных валков.

При работе валки каландров изнашиваются. Изношенные валки перетачиваются или перешлифовываются. При каждой переточке с рабочей поверхности валка снимается слой толщиной от 0,5 до 5 мм, а при перешлифовке – слой от 0.01 до 0,5 мм. Когда диаметр валка уменьшается до 5÷8% от диаметра нового валка, он выходит из употребления или восстанавливается наплавкой. Рабочая поверхность валков вальцов шлифуется; валки каландров, кроме того, тщательно полируются (изделия после каландрирования обычно не подвергаются обработке).

У большинства каландров отношение диаметра шейки к диаметру валка находятся в пределах от 0,5 до 0,72. При установке валков в подшипниках качения диаметр шеек приходится назначать несколько меньшим (до 0,5 D.). Длина шейки обычно принимается равной ее диаметру.

В каландрах распорные усилия обычно меньше, чем в вальцах; поэтому цапфы валков каландров меньше нагружены. Вместо водяного охлаждения цапф можно ограничиться принудительной циркуляционной смазкой под давлением (масло играет роль охлаждающего агента).

При установке валков в подшипниках качения лопасть шарнира выполняется съемной; приводной конец валка в этом случае выполняется со шлицевыми канавками, с двумя лыскамн или цилиндрическим с промежуточной конусной втулкой под прессовую или горячую посадки.

СИСТЕМА СМАЗКИ ВАЛКОВЫХ МАШИН

В валковых машинах применяются централизованная, индивидуальная и комбинированная системы смазки. Централизованная система работает на жидкой или густой смазке. Жидкой смазке отдается предпочтение в том случае, когда следует охлаждать циркулирующее в системе масло. Централизованная система смазки на жидком масле более универсальна. Ее можно применять для смазки валковых подшипников качения и скольжения. Консистентные же смазки применяют в основном для смазки подшипников качения. При засорении системы смазки или недостаточном поступлении смазки в подшипники машина должна останавливаться (аварийное выключение).