2. Устройство и принцип действия

Рассмотрим устройство типовой червячной ма­шины МЧТ-125. Основанием машины (рис. 2.1) служит литая станина 12, являющаяся одно­временно корпусом, в котором размещены все элементы привода червяка. Цилиндр червячной машины 3 состоит из корпуса и стальной гильзы. В свою очередь корпус состоит из сварной рубашки с приваренными с двух сторон фланцами для крепления цилиндра к станине машины и для крепления к цилиндру головки. Гильза уплотняется в рубашке резиновыми кольцами и фикси­руется от проворачивания шпонкой. Сна­ружи цилиндр закрыт кожухом 5.

Червяк 4 выполнен двухзаходным, с переменной глубиной на­резки; с приводным шпинделем 7 соединен шлицевой втулкой, имеет внутреннюю полость, в которую подается охлажденная вода (через систему 10). Осевое усилие, являю­щееся следствием взаимодействия червяка с перерабатываемым материалом, воспринимается упорным подшипником 9. В станине на подшипниках качения установлен шпиндель 7, на котором смонтирована большая приводная шестерня 8, являющаяся по­следним звеном в двухступенчатой шестеренной передаче, на вы­ходном валу которой установлен шкив 11. Вращение от двигателя через клиноременную передачу и две ступени шестерен передается к шпинделю, а от него и к червяку 4.

Машины индекса 512-ЗА оснащаются двигателем постоянного тока мощностью 14 кВт и си­стемой электрооборудования, позволяющей плавно менять час­тоту вращения червяка от 20 до 100 об/мин. Машины индекса 512-9А оснащаются четырехскоростным электродвигателем и обе­спечивают частоту вращения червяка 23; 24; 45 и 70 об/мин; но­минальная мощность двигателя при этом составляет 4; 6; 8 и 12 кВт соответственно.

Смазка зубчатых колес и подшипников качения осуществляется при помощи крыльчатки 13, насаженной на входной вал зубчатой передачи и помещенной в сварной корпус. Упорный подшипник 9 имеет самостоятельную масляную ванну.

Рис. 2.1. Червячная машина типа МЧТ-125:

1 — пульт управления: 2 —головка; 3 — цилиндр; 4—червяк; 5 —кожух; 6 — воронка; 7 —шпиндель; 8 — приводная шестерня; 9 — упорный подшипник; 10—система охлаждения червяка; 11 — шкив; 12 — станина; 13 — крыльчатка масляного насоса.

Головка 2 червячной машины крепится к переднему фланцу цилиндра четырьмя болтами, а в незакрепленном положении удерживается шарниром.

Пульт управления 1 является самостоятельным узлом и разме­щается под цилиндром машины. В пульте располагаются узлы коммуникаций, служащих для регулирования температурного ре­жима. Цилиндр имеет две зоны регулирования, головка — одну. В качестве теплоносителя используется горячая вода с темпера­турой 90 °С и давлением 0,3—0,4 МПа или пар в смеси с холодной водой.

На пульте управления имеются кнопки пуска и остановки дви­гателя, указатель частоты вращения червяка, приборы регистрации температуры в зоне головки и во второй зоне цилиндра. Здесь же размещены рукоятки вентилей, с помощью которых осуще­ствляется настройка теплового режима.

Принцип действия.Исходный материал, подлежащий переработке на червячной машине, может иметь форму кусков, полос, гранул. Для машин теплого питания резиновая смесь, поступает в виде ленты, срезаемой с валков вальцов. Материал загружается в воронку 6, попа­дает на поверхность вращающегося червяка и его нарезкой увле­кается в цилиндр 3. При этом происходит уплотнение и непрерыв­ное деформирование материала, сопровождаемое перемещением к головке. Головка и размещенный в ней профилирующий инстру­мент оказывают сопротивление движению материала, вследствие чего и в самой головке и в цилиндре создается значительное давление, оказывающее влияние на работу машины. Перерабатываемый материал последовательно проходит через четыре рабочих зоны машины (рис. 2.2.): загрузочную зонуI, зону пласти­кацииII, выдавливающую (или дозирующую) зонуIIIи зону формования (или зону головки)IV. В загрузочной зоне червяк выполняет транспортирующую функцию и его задачей является непрерывное перемещение материала из воронки по направлению к головке. В пластифицирующей зоне за счет контакта с нагретой поверхностью цилиндра и за счет превращения механической энергии в тепловую осуществляется нагревание материала и его пластикация, перемешивание и гомогенизация.

Рис. 2.2. Зоны переработки материала.

Винтовая нарезка червяка обеспечивает и деформирование ма­териала и его непрерывное перемещение вдоль цилиндра от во­ронки к головке. В дозирующей зоне червяк служит элементом винтового насоса; здесь материал дополнительно гомогенизи­руется и находится в пластичном и вязко-текучем состоянии-. В четвертой зоне материал формуется в заготовку того или иного профиля. Решающим фактором для перемещения материала в чер­вячной машине является его взаимодействие с подвижной поверх­ностью вращающегося червяка и неподвижной поверхностью ци­линдра. В зоне загрузки большое значение имеет величина коэф­фициента трения между материалом и поверхностью червяка, а также между материалом и поверхностью цилиндра. Чтобы материал мог перемещаться вдоль оси червяка, коэффициент тре­ния материала на поверхности червяка должен быть по возможно­сти мал, а коэффициент трения материала на поверхности цилиндра достаточно велик. Если это условие не выполняется, то материал может вращаться вместе с червяком, не перемещаясь в направле­нии головки. Благоприятный режим работы машины в загрузоч­ной зоне достигается выбором соответствующей геометрии винто­вой нарезки червяка, формы загрузочного отверстия в цилиндре, обработкой поверхности червяка и цилиндра, а также подбором нужных тепловых и скоростных параметров технологического процесса.

В зоне пластикации осуществляются решающие процессы обра­ботки материала. Вследствие сопротивления головки, а также пе­ременного объема винтовой канавки червяка в цилиндре материал находится под давлением и за счет сцепления с рабочей поверх­ностью вращающегося червяка и неподвижной поверхностью ци­линдра вовлекается в сложное движение. Деформации сдвига по мере перемещения материала к головке все больше и больше проникают в его глубину. Создается поток материала, который проявляет свойства аномально-вязкой жидкости. Взаимодействие перерабатываемого материала с рабочей поверхностью машины носит гидродинамический характер. Это и положено в основу со­временной теории работы червячной машины. В зоне пластикации происходит основной нагрев материала; здесь материал доводится до такого состояния, чтобы его можно было формовать с мини­мальной затратой усилий.

За исключением последней зоны (формования) все указанные зоны не имеют четких границ друг с другом. Причем границы между зонами зависят от состояния материала, загружаемого в машину, и от технологического назначения машины. Так, в ма­шинах, питаемых разогретой резиновой смесью и предназначенных для выпуска профильных заготовок, преобладает функция формо­вания. Здесь не требуется длительного деформирования мате­риала, зона пластикации сокращается по длине. Червяк в таких машинах имеет рабочую длину не более пяти диаметров. Наобо­рот, в машинах, предназначенных для пластикации каучуков, разогрева резиновых смесей, зона пластикации должна быть уве­личена. Длина червяка в машинах подобного назначения увели­чивается до 10 и даже 12 диаметров.