/
Author: Сапожников М.Я.
Tags: машиностроение строительные материалы строительное производство промышленное оборудование
Year: 1962
Text
ЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
для ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И И ЗДЕЛИ И
6С6-08
С19 .г
САПОЖНИКОВ м. я.
Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий.
Учебник для втузов. М., Машгиз, 1962 , 522 стр. с илл.
В книге приводятся описание и основы расчета специального механического оборудования для производства строительных материалов и изделий.
Книга предназначается в качестве учебника для студентов, обучающихся в вузах по специальности «Машины и аппараты силикатных производств». Она может быть также полезна для инженерно-технических работников конструкторских бюро, предприятий машиностроения и промышленности строительных материалов.
Рецензенты: Кафедра строительных машин Московского иижеиерио-строительного института (зав. кафедрой проф. Н. Г. Домбровский) и группа главных специалистов Государственного комитета Совета Министров СССР по автоматизации и машиностроению под руководством С, Г. Силенок
Редакция литературы по энергетическому, металлургическому, строительному, дорожному и подъемно-транспортному машиностроению
Зав. редакцией Н. М. ЗЮЗИН
ПРЕДИСЛОВИЕ
Программа построения коммунистического общества, принятая XXII съездом КПСС, предусматривает дальнейшее развитие и техническое совершенствование строительной индустрии и промышленности строительных материалов.
В ближайшие годы строительное производство будет- превращено в механизированный процесс сборки зданий и сооружений из крупноразмерных конструкций и элементов, изготовляемых на промышленных предприятиях. Предприятия будут оснащены высокопроизводительным технологическим оборудованием. Описанию конструкций и изложению основ расчета специального механического оборудования заводов промышленности строительных материалов и изделий посвящен настоящий учебник.
Учебник составлен применительно к программе механических факультетов по дисциплине «Специальное оборудование для производства строительных материалов и изделий».
Книга состоит из семи разделов.
В разделе I рассматривается специальное механическое оборудование заводов железобетонных изделий.
В разделе II излагаются конструкции машин для производства изделий из керамических масс.
Разделы III и IV посвящены специальному оборудованию для производства вяжущих материалов и изделий на базе этих материалов.
В разделе V рассматривается специальное механическое оборудование для производства строительного стекла и стеклоизделий.
В разделе VI излагаются конструкции специального оборудования для производства теплоизоляционных материалов.
Раздел VII посвящен оборудованию для изготовления стройизделий из пластических масс.
Дл-я облегчения студентам изучения курса «Автоматизация производственных процессов» в книге рассматриваются вопросы автоматизации основного, наиболее сложного оборудования. В подготовке материала раздела I принимал участие инж. А. А. Фоломеев.
В связи с тем, что при производстве ряда материалов применяется оборудование только общего назначения, рассматриваемое в общем курсе «Машины и аппараты силикатных производств», в ряде случаев будут приводиться только схемы компоновки машин и аппаратов и технологические схемы производства без рассмотрения конструкций этих машин и аппаратов.
Все замечания и отзывы о книге просьба направлять по адресу: Москва Б-66, 1-й Басманный пер. 3, Машгиз.
1
РАЗДЕЛ I
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ
ГЛАВА I
СХЕМЫ И СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА НА ЗАВОДАХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
Заводы по изготовлению железобетонных изделий и конструкций могут работать по поточно-агрегатной, конвейерной или стендовой схемам производства. В последние годы в нашей стране получили распространение также кассетный и прокатный способы производства железобетонных изделий и конструкций.
Поточно-агрегатная схема производства характеризуется следующими особенностями:
1) процесс производства изделий происходит с остановками разной продолжительности — от нескольких минут (при уплотнении на виброплощадке) до нескольких часов (при пропаривании в камерах), на одном или нескольких постах (подготовительном, формовочном и в камерах твердения). На каждом посту выполняется одна или несколько технологических операций, после чего формы с изделием переносятся краном на следующий пост. При данной схеме поточность осуществляется без принудительного ритма;
2) изделия формуются на универсальном оборудовании, что является принципиальной особенностью заводов с поточно-агрегатной схемой производства. Ритм формования изделий не связан с ритмом твердения изделий.
Основным -<1реимуществом заводов такого типа является возможность более быстрого строительства при меньших капиталовложениях. Эти заводы позволяют; в случае необходимости, быстро переходить на изготовление изделий различной номенклатуры. Для этого необходимо иметь лишь парк форм.
Часть изделий при поточно-агрегатной схеме производства можно изготовлять с немедленной распалубкой, т е пользоваться одним комплектом бортовой оснастки, что позволяет снизить расход металла на изготовление форм.
Недостатком поточно-агрегатной схемы производства является относительно малая степень механизации производственных процессов и значительное применение ручного труда.
Конвейерная схема производства характеризуется тем, что процесс изготовления изделий расчленен па ряд последовательных технологических операций, выполняемых на тех или иных постах конвейера. Особенностью конвейерной схемы производства является принудительный ритм движения форм-вагонеток от поста к посту, при этом ритм работы конвейера строго увязан с циклом пропарийания.
Формы-вагонетки принудительно перемещаются по рельсовому пути конвейера, двигаясь по замкнутому кольцу, образуемому самим конвейером, камерами твердения и поперечными соединительными путями.
Каждая рабочая операция осуществляется на определенном посту в одном и том же участке конвейера. На постах последовательно выполняются
6
Схемы и способы производства на заводах железобетонных изделий
следующие операции: подготовка форм-вагонеток к очередному формованию, подача, укладка или навивка арматуры, укладка бетона, формование изделия, пропаривание в многоярусных туннельных камерах с периодическим проталкиванием форм-вагонеток, подача форм с изделиями на конвейер, съем готового изделия.
Конвейерная схема производства, в отличие от поточно-агрегатной, предусматривает изготовление изделий на специальном формовочном оборудовании, рассчитанном на изготовление определенного вида изделий.
Достоинством заводов с конвейерной схемой производства является высокая степень их механизации и автоматизации; недостатком — сложность переналадки на выпуск изделий другого типа, большая металлоемкость и сложность оборудования.
Стендовая схема производства характеризуется тем., что изделия формуются и твердеют на стационарных постах без их перемещения за время производственного цикла. Все материалы и механизмы, необ-
Фиг. 1. Схема размещения оборудования в формовочном цехе завода железобетонных изделий с поточно-агрегатной схемой производства.
ходимые для формования, твердения, распалубки и съема изделий, подаются к изделиям, формуемым на стенде.
Достоинством стендовой схемы производства является простота оборудования и его относительная универсальность, недостатком — низкий съем продукции с единицы площади цеха и малый уровень механизации.
Стендовая схема производства наиболее часто применяется при полигонном способе производства железобетонных изделий и при изготовлении длинномерных, предварительно напряженных изделий.
Кроме предприятий с одной из описанных схем производства,встречаются заводы с комбинированной схемой производства: поточно-агрегатной и стендовой; поточно-агрегатной и конвейерной; поточно-агрегатной, конвейерной и стендовой.
На фиг. 1 показана схема размещения оборудования в главном корпусе завода железобетонных изделий с поточно-агрегатной схемой производства.
Формовочный агрегат состоит из виброплощадки / грузоподъемностью 5 т, бетонораздатчика 2, формовочной машины 3 для изготовления многопустотных настилов с овальными пустотами и тележки с подъемной платформой 4. После распалубки затвердевшего изделия форма мостовым краном 5 подается на тележку с подъемной платформой. Здесь ее очищают и смазывают, а затем укладывают в нее арматурный каркас. Подготовленная таким образом форма подается тележкой на виброплощадку, где происходит укладка и вибрирование бетона, и, в случае изготовления многопустотных настилов, установка и извлечение вкладышей формовочной машины.
По окончании вибрирования и заглаживания поверхности с поддона снимают бортовую оснастку, оставляя на нем изделие. Далее поддон с изделием краном переносится в камеры твердения 6 ямного типа. На этом цикл
Схемы и способы производства на заводах железобетонных изделий
7
работы агрегата заканчивается. После пропарки поддон с изделием извлекается из камеры, изделие грузится на тележку 7 и вывозится на склад готовой продукции.
На фиг. 2 показана схема размещения оборудования завода железобетонных изделий с конвейерной схемой производства на два конвейера (один широкий и один узкий).
Широкие конвейеры предназначены для изготовления пустотных плит перекрытий шириной до 4 м и длиной до 7 м, узкие — для изделий шириной до 2 м и длиной до 7 м.
Изделия формуются на специальных передвижных поддонах (формах-вагонетках), оборудованных бортовой оснасткой, или, при жестких смесях, съемной оснасткой, которая определяет геометрическую форму изделий. Процесс изготовления изделий расчленяется на ряд последовательных операций, выполняемых на отдельных специализированных постах.
Фиг. 2. Схема размещения оборудования в главном корпусе завода железобетонных изделий с конвейерной схемой производства.
Поддоны перемещаются от поста к посту по рельсовому пути. Состав и порядок технологических операций по каждому конвейеру принимаются в зависимости от типа, размера и конструкции формуемого изделия.
Размеры форм-вагонеток определены максимальными габаритами формуемых на данном конвейере изделий.
Загрузка камер твердения формами-вагонетками и выкатывание их с готовыми изделиями из каждого яруса камер происходят одновременно при проталкивании всего ряда форм-вагонеток, находящихся в ярусе.
Камеры твердения непрерывного действия расположены параллельно конвейерам главного производственного корпуса.
Формы-вагонетки передвигаются по конвейеру.
Передача форм-вагонеток с линии конвейера в камеры твердения производится специальными тележками. Последние передают формы-вагонетки на подъемники-снижатели.
Платформа подъемника вместе с формой-вагонеткой поднимается на высоту заданного яруса камеры и толкателем, смонтированным на платформе подъемника, вталкивается в камеру твердения. С противоположной стороны камер твердения синхронно работает снижатель, на подъемную платформу которого с этого же яруса выталкивается крайняя форма-вагонетка с изделием, прошедшим цикл термической обработки.
Эта форма передается на соответствующий конвейер посредством передаточной тележки или рольганга.
Узкий и широкий конвейеры оборудованы следующими механизмами (фиг. 2): формами-вагонетками 1 и 2, формовочными машинами 3 и 4, бетоноукладчиками 5 и 6, камерами твердения 7, машинами для непрерывной навивки напряженной арматуры 8 и 9 и механизмами для очистки и смазки
8
Схемы и способы производства на заводах железобетонных изделий
форм-вагонеток 10, подъемниками 11, рольгангом 12. Камеры твердения 7 являются звеном, замыкающим транспортное кольцо. Кроме того, конвейеры оборудуются тележками, снижателями, машинами для вибрирования бетона, виброштампами, приводом. Механизмы транспортного кольца имеют дистанционное управление.
На каждом рабочем посту конвейера установлена машина или механизм, выполняющий определенную технологическую операцию.
Конвейеры допускают переоснастку форм-вагонеток и переналадку машин при переходе на изготовление другого типа изделий.
По такой же схеме действуют заводы с одним, двумя и тремя конвейерами.
На фиг. 3 показана схема размещения оборудования в главном корпусе завода по производству предварительно напряженных струнобетонных опор линий связи со стендовым методом производства.
Фиг. 3. Схема размещения оборудования в главном корпусе завода по производству предварительно напряженных струнобетонных опор линий связи со стендовой схемой производства.
Стенды снабжены оборудованием, позволяющим полностью механизировать приготовление пакетов проволоки, их передачу на стенд и натяжение. В комплект оборудования входят бетонораздатчик 1, виброплощадка 2, установка для заготовки струнопакетов 3, стенд 4, гидравлический домкрат 5 для натяжения арматуры и мостовой кран 6. Виброплощадка предусмотрена для изготовления комплектующих деталей.
Все более широкое распространение получают в нашей стране кассетный и прокатный способы производства сборных железобетонных конструкций.
При кассетном способе формования изделий, являющемся разновидностью стендовой схемы производства, элементы для крупнопанельного строительства изготовляются в кассетах.
Кассета состоит из ряда вертикально установленных стальных листов толщиной 24 мм, снабженных соответствующей бортовой оснасткой.
Промежутки между листами колеблются в пределах от 40 до 120 мм и соответствуют толщине изготовляемого изделия. Формование (одновременно формуется до 8—10 элементов) осуществляется путем заливки в пространство между вертикально установленными стальными листами высокоподвижной бетонной смеси (осадка конуса 6—20 см) с последующим применением вибрации (для частоты 2800 кол/мин достаточна амплитуда 0,2 мм).
Тепловая обработка изделий производится острым паром, поступающим через специальные полости, расположенные в крайних и ряде промежуточных стенках.
В комплект оборудования входят: механизмы для приготовления и подачи смеси, кассеты и специальная установка для механизированной сборки
Схемы и способы производства на заводах железобетонных изделий
9
и разборки кассет. Выемка изделий осуществляется при помощи мостового крана.
В процессе сборки кассеты производится очистка и смазка ее стенок, установка арматуры и закладных частей.
Изготовление тонкостенных железобетонных изделий осуществляется методом проката. Существуют три технологические схемы изготовления крупноразмерных тонкостенных изделий методом проката:
1) конвейерная схема производства панелей путем непрерывного проката их на специальном стане конструкции Н. Я- Козлова, основанном на принципе бесконечной движущейся стальной ленты — матрицы;
2) стендовая схема производства, предложенная коллективом работников института Гипростройиндустрия под руководством А. А. Сусникова, предусматривающая изготовление изделий в неподвижных формах, над
Фиг. 4. Схема размещения оборудования в главном корпусе завода но производству железобетонных труб.
которыми по замкнутому кольцу непрерывно перемещаются машина для навивки напряженной арматуры и машина, укладывающая в форму раствор п уплотняющая его прокатом;
3) конвейерная схема производства, предложенная коллективом Проектного института Министерства строительства РСФСР, НИИСтроммашем и СКВ Ленинградского совнархоза; схема предусматривает перемещение по кольцевому конвейеру форм-вагонеток под неподвижным прокатным станом.
Широкое распространение получило изготовление железобетонных длинномерных изделий (железобетонных труб, опор линий электропередач, свай и т. п.) методом центрифугирования.
Схема размещения оборудования главного корпуса завода по производству центрифугированных железобетонных труб показана на фиг. 4.
Последовательность технологических операций при производстве труб следующая. С поста обрезки арматуры 1 стержень с торцовыми шайбами передается на арматурно-трубный станок 2. После навивки арматуры стержень с арматурным каркасом укладывается в полуформу, находящуюся на первом посту формовочного конвейера 5. На этом посту полуформа заполняется бетоном из бетонораздатчика 4. полуформа поступает на второй пост конвейера, где на нижнюю полуформу укладывается верхняя и производится их скрепление. Затем форма передается на одну из центрифуг 5.
Когда центрифугирование закончено, форма с трубой подается на пост распалубки 6, где верхняя полуформа снимается, труба кантуется и после удаления второй полуформы подвешивается к транспортной тележке, при помощи которой она подается в камеру твердения 7. Из камеры труба выгружается краном, кантуется и укладывается на тележку поста обрезки арматуры и снятия стержня. После этого труба подается на арматурпо-навивочный станок 8, где навивается внешний слой арматуры. Затем на станке 9 производится торкретирование.
10
Оборудование для изготовления арматуры
Изготовление железобетонных конструкций методом прессования основано на непрерывном процессе формования жесткой бетонной смеси под большим давлением.
В последние годы начало получать распространение изготовление железобетонных изделий способом виброштампования. По этому способу можно изготовлять подкрановые балки, балки покрытий промышленных зданий, панели покрытий, часторебристые панели и другие изделия.
Изготовление изделий осуществляется на механизированных стендах.
Навивка напряженной арматуры, укладка бетона и виброштампование осуществляются с помощью передвижных машин.
Механизированный стенд, применяемый для изготовления виброштампо-ванпых предварительно напряженных непрерывно-армированных конструкций, отличается тем, что напряженная арматура располагается по штырям стенда (или на отдельных упорах вблизи стенда) непрерывной нитью в любом направлении горизонтальной плоскости, с развитием рядов проволоки по высоте. Намотка арматуры производится самоходной арматурно-намоточной машиной. Транспортирование и перестановка опалубки, укладка бетонной смеси, виброуплотнение и немедленная распалубка изделия производятся передвижным виброштампующим агрегатом.
Работа на механизированном стенде осуществляется в следующем порядке:
1) производится натяжение арматуры на стенде;
2) виброштампующий агрегат, в бункер-раздатчик которого предварительно загружена бетонная смесь в количестве, близком к объему бетона изделия, передвигается своим ходом на пост формования;
3) производится опускание рамы виброштампующего агрегата с прикрепленной к ней опалубкой;
4) в пространство, ограниченное опалубкой, подается бетонная смесь из бункера-раздатчика, который в период заполнения имеет возвратно-поступательное перемещение (во время заполнения формы бетоном работают вибраторы бортовой оснастки, чем обеспечивается предварительное уплотнение бетона);
5) после укладки бетона опускается вибропригруз с пуансоном, фиксирующим заданную высоту изделия, и производится окончательное уплотнение бетона при включении всех вибраторов (уплотнение обеспечивается как вибрационным методом, так и за счет давления вибропригруза на поверхность бетона);
6) после окончания процесса уплотнения производится подъем опалубки (при этом изделие остается на стенде); подъем опалубки производится при опущенном вибропригрузе, который не дает изделию подниматься вместе с опалубкой;
7) производится подъем вибропригруза;
8) на отформованное изделие, при посредстве специальной тележки, накладывается брезент, края Которого опускаются в приямки водяного затвора. Термическая обработка изделий производится острым паром.
ГЛАВЛ Л
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМАТУРЫ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Бетон обладает низким пределом прочности на растяжение, поэтому для усиления бетонных конструкций, подвергающихся растяжению, применяют стальную арматуру.
Несущая способность элементов железобетонных конструкций определяется с учетом предельных состояний: в бетоне — по пределу прочности на растяжение (сжатие, срез), в арматуре — по пределу текучести.
Общие сведения
11
При нагружении железобетонного изгибаемого элемента в верхней его зоне возникают напряжения сжатия, а в нижней — напряжения растяжения (при консольно нагруженных элементах — наоборот).
При определенной величине нагрузки в нижней зоне элемента напряжение бетона становится больше его предела прочности, при этом величина напряжения в арматуре меньше предела текучести.
Такое состояние бетона характеризуется появлением трещин в растянутой зоне.
При дальнейшем увеличении нагрузки трещины раскрываются, нарушается сцепление арматуры с бетоном и конструкция оказывается непригодной к эксплуатации, хотя напряжение в арматуре еще не достигло предела текучести.
Стремление предупредить раскрытие трещин в бетоне за счет увеличения количества арматуры, закладываемой в бетон, приводит к значительному перерасходу металла. Естественно поэтому, что применение в обычных железобетонных конструкциях высокопрочных сталей нецелесообразно.
В ряде случаев является рациональным для повышения сцепления арматуры с бетоном применение арматуры периодического профиля, закладка в бетон сварных сеток и т. п. Арматура периодического профиля и сварные сетки лучше сцепляются с бетоном, чем арматура круглого сечения, и поэтому при нагружении изделия более полно используются прочностные свойства арматуры. Эффективным методом повышения прочности железобетонных конструкций является применение предварительного напряжения арматуры.
Предварительное напряжение железобетонных конструкций отдаляет момент образования трещин в растянутой зоне бетона, ограничивает их раскрытие, повышает жесткость конструкций, экономит металл и бетон.
Искусственное напряжение арматуры создается в процессе изготовления железобетонных конструкций путем ее натяжения и закрепления концов на упорах. По достижении бетоном необходимой прочности арматура освобождается от упоров. Напряжение, созданное в арматуре, передается на бетон, вызывая в нем напряжение сжатия.
Напряжение арматуры может производиться до укладки бетона в форму и его твердения (предварительное напряжение) и после твердения бетона (последующее напряжение).
В соответствии с этим оборудование, предназначенное для натяжения арматуры, также может быть разделено на две группы: машины для предварительного натяжения и машины для последующего натяжения.
Основное назначение этого оборудования — натяжение арматуры, однако некоторые машины могут, кроме того, укладывать арматуру в формы или стенды.
Существуют два Способа/укладки арматуры в формы, стенды или затвердевшие конструкции: линейный и непрерывный. При изготовлении предварительно напряженных конструкций арматура укладывается обоими способами-
Для натяжения линейной арматуры в виде одиночных стержней (проволок) или их групп в большинстве случаев применяются специальные гидравлические домкраты.
Непрерывная укладка заключается в навивке арматуры с заданным натяжением на специальные устройства в виде штырей или контуров, установленных на формах или стендах.
Для непрерывной навивки и натяжения арматуры применяются специальные машины, которые рассматриваются ниже.
12
Оборудование для изготовления арма пуры
При определении расчетных усилий для натяжения напрягаемой арматуры принимаются расчетные характеристики стальной арматуры предел прочности ов для твердых сталей и предел текучести os для мягких сталей.
Полная величина напряжения арматуры не должна превышать: для твердых сталей ок < (0,65-е-0,75) од, а для мягких сталей ок < (0,9-М ,0) os.
Для изготовления арматуры сборных железобетонных конструкций применяются следующие стали:
1) горячекатаная круглого сечения (ГОСТ 380-60), диаметром до 40 мм, cs = 25-ьЗО кг/мм2\
2) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 380-60), диаметром до 40 мм, cs = 30-е-35 кг/мм2-,
3) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 5781-58), диаметром 10—32 мм, расчетное напряжение растяжения ор = 24 кг!мм2 в нормальном состоянии и ор = 40,5 кг/мм2 после вытяжки на 5,5%; применяется для предварительно напряженных конструкций;
4) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 7312-55), диаметром 6—32 мм, расчетное напряжение растяжения ср = 34 кг/мм2 в нормальном состоянии и ср = 49,5 кг!мм2 после вытяжки на 3,5%; применяется для предварительно напряженных конструкций;
5) горячекатаная периодического профиля (ГОСТ 5058-57), диаметром 10—32 мм, расчетное напряжение растяжения ср = 51 кг/мм2-,
6) холодносплющенная (ГОСТ 6234-52), диаметром 6—32 мм, cs = = 30ч-35 кг/мм2;
7) высокопрочная проволока круглая (ГОСТ 7348-55), диаметром 2,5— 8 мм, расчетное сопротивление растяжению ср = 112-н116 кг!мм2.
Горячекатаные стали могут быть разделены на две группы — механически упрочненные и неупрочненные. Горячекатаные стали, подвергнутые механическому упрочнению, могут иметь постоянный и периодический профиль.
Одним из способов упрочнения стали является вытягивание стали в холодном состоянии.
Упрочнение арматурной стали методом вытягивания заключается в деформации стали усилиями, вызывающими в ней напряжения, превышающие предел текучести, т. е.
Р
(1)
где Ск — предельное напряжение в арматурной стали при упрочнении в кг/мм2-,
Р — действующее усилие по стержню в кг-,
F — площадь сечения стержня в мм2-,
cs — предел текучести стали в кг/мм2.
В результате такой обработки сталь получает наклеп с соответствующим повышением предела текучести.
Процесс упрочнения стали вытягиванием часто называют силовой калибровкой.
Вторым, широко применяемым, способом упрочнения стали является ее сплющивание со вмятием в двух плоскостях, которое образуется при прокатке арматуры между валками, позволяющими получать за один проход стержень периодического профиля.
Механические свойства сталей, подвергнутых упрочнению сплющиванием, повышаются по пределу прочности на растяжение на 15—20% и пределу текучести на 17—40%.
Оборудование для обработки арматурной стали
13
§ 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ
Сталь, применяемая для изготовления арматуры, поступает на заводы железобетонных изделий в виде мотков весом от 50 до 200 кг (проволока диаметром 2,5—14 мм) или в виде прутков длиной от 6 до 12 м (при применении стали больших диаметров).
Поступившая на завод в мотках арматурная сталь проходит операции: разматывания, очистки от грязи, окалины и коррозии, правки, упрочнения, разрезания на куски требуемой длины и, если это требуется, гибки. Прутковая сталь в большинстве случаев требует только очистки.
При изготовлении арматурных каркасов и сеток применяются станки, выполняющие операции очистки, резки, правки, правки и резки арматурной стали, гибки арматуры, а также машины для сварки арматурных сеток и каркасов.
Станки для очистки
Очистка арматурной стали осуществляется на специальных станках, из которых наиболее простыми по конструкции являются станки, имеющие по два электродвигателя. На валах электродвигателей закрепляются диски, между которыми устанавливаются щетки для очистки стали.
Расстояние между двумя противоположными щетками принимается равным примерно 3 мм.
Арматурная сталь, подлежащая очистке, подается вручную через направляющие трубки, расположенные по оси между электродвигателями; при этом по мере продвижения сталь очищается быстровращающимися щетками (900—1400 об/лшн). По мере износа щеток электродвигатели сближаются.
Очистка арматурной стали от окалины и ржавчины может быть осуществлена также посредством травления мотков проволоки в ваннах с 3— 10%-ным водным раствором соляной или серной кислоты при температуре 50—60° С с последующей промывкой в воде и нейтрализацией в известковом растворе.
Станки для упрочнения
Упрочнение арматурой стали может быть осуществлено тремя способами: волочением, вытягиванием или сплющиванием. При любом из этих способов обработки происходит наклеп стали, который, уменьшая пластичность,
повышает поверхностную прочность стали.
Волочение. Процесс волочения состоит в том, что арматурная сталь, подлежащая упрочнению, протягивается через постепенно суживающееся отверстие, сделанное в волоке (фильере) (фиг. 5).
Волочение арматурной стали производится па волочильных станах, которые состоят из
двух основных элементов: рабочего инстру- Фиг. 5. Волока (фильер), мента-волоки и тянущего устройства, обеспечивающего протягивание проволоки через волоку. Для волочения арматурной проволоки диаметром до 15—16 мм применяются в основном волочильные станы барабанного типа однократного волочения.
Барабанный однократный волочильный стан состоит из станины, на кото
рой смонтированы: волока, ее держатели, привод и два вертикально установленных барабана, расположенных по обе стороны волоки. Один из этих барабанов служит для установки на нем мотка проволоки, поступающей в волоку; другой барабан — тянущий (ведущий), обеспечивает протягивание
14 Оборудование для изготовления арматуры
проволоки через волоку и ее сматывание. Вращение этого барабана осуществляется от электродвигателя через редуктор и червячную или коническую передачу. Конструктивно волочильный стан весьма схож с рассматриваемым ниже станом для профилирования прокатной арматурной стали (фиг. 10).
Различие между ними сводится лишь к тому, что в стане для профилирования вместо волоки устанавливается профилирующее устройство.
Скорость волочения на барабанных однократных волочильных станах находится в пределах от 0,5 до 5 м/сек.
Величина р удельного усилия (напряжения) волочения определяется как отношение общего усилия волочения Р к сечению F проволог 1 после волочения:
Р = -j- кг/см?. (2)
Отношение квадратов диаметров проволоки до вытяжки (d) и после вытяжки (dj) называется коэффициентом вытяжки й:
‘-f (3)
Величина усилия волочения для круглой стали может быть определена по формуле
где Р — усилие волочения в ка;
о — напряжение, равное среднеарифметическому значению пределов прочности на растяжение до и после волочения, в кг/см'2-,
а — угол между образующей и осью волоки (фиг. 5);
р — коэффициент трения проволоки о волоку;
Fx — площадь сечения проволоки после волочения в см2;
d — диаметр проволоки до волочения;
d, — диаметр проволоки после волочения.
Потребная мощность электродвигателя
А = кет, (5)
102т] ' '
где Р — усилие волочения в кг;
v — скорость волочения в м/сек;
г] — к. п. д. установки.
Вытяжка. Для упрочнения арматурной стали методом вытяжки наибольшее применение получили установки со специальными станами Авакова-Анопова, установки с механическим или гидравлическими приводами.
В установках системы Авакова-Анопова вытягивание арматуры предусматривается на определенную длину. Лучшие результаты получаются при вытяжке стали на 3,5—5,5% длины прутка; так, например, для стали Ст. 5 (ГОСТ 5781-58) на 5,5%, для стали 25Г2С (ГОСТ 7314-55) — на 3,5%, при этом расчетное напряжение для упрочненной стали принимается на 12— 14% больше, чем для неупрочненной.
На стане Авакова-Анопова модели БА-55 можно вытягивать прутки арматуры длиной от 6,3 до 7,5 м и более.
Пруток арматуры, подлежащий вытягиванию, закрепляется в клиновых самозатягивающихся зажимах 1 и 2 (фиг. 6, а). Зажим 1 устанавливается в каретке 3, совершающей возвратно-поступательное движение посредством кривошипно-шатунного механизма 4. Зажим 2 закреплен в неподвижной стойке 5. Зажимы в процессе работы автоматически замыкаются и размы
1
II
Оборудование для обработки арматурной стали
15
каются. Синхронность включения и выключения зажимов и управление ими обеспечиваются телескопическими фрикционными тягами 6 и 7. При движении каретки 3 зажимы захватывают пруток, а при возвратном ходе — освобождают его.
Регулирование величины вытягивания прутка обеспечивается специальным рычагом, установленным на каретке. Устанавливая рычаг в том или ином
Фиг. 6. Кинематическая схема стана Авакова - Аиопова: а — схема стана; б — схема кривошипно-шатунного механизма.
положении, регулируют начало захвата прутка, а следовательно, и величину его вытягивания.
Для подачи прутков к зажимам служит автоматический подаватель, состоящий из ряда дисков <3, закрепленных на оси 9, свободно вращающейся в шарикоподшипниках. Прутки вручную заводятся в прорези дисков и сдвигаются до упора у заднего зажима. Диски под действием веса прутков стремятся повернуться по направлению к оси стана, однако этому препятствует специальная защелка, входящая в одну из впадин крайнего левого диска. В конце рабочего хода каретка 3 оттягивает защелку, вследствие чего вал с дисками поворачивается. К этому моменту зубки зажимов разводятся и пруток, подвергнутый вытяжке, свободно выпадает из зажимов на наклонный щит. В это время диски с прутком поворачиваются в положение, при котором защелка входит в очередную прорезь диска, останавливая дальнейший поворот их. Пруток при этом захватывается и зажимается в зажимных зубках. Далее происходит растягивание прутка.
Приводное устройство стана состоит из электродвигателя 10, редуктора 11, зубчатых передач 12.
16
Оборудование, для изготовления арматуры
Производительность стана в среднем 2,8 т/час, наибольшее усилие вытягивания 400 т, диаметр растягиваемого прутка 12—32 мм, мощность электродвигателя 25 кет.
На фиг. 7, а показана установка конструкции ЦНИИЛ-3 модернизированная экспериментальным конструкторским бюро (ЭКБ) НИИ по строительству.
Установка состоит из рамы 1, сваренной из двутавровых балок. На раме установлены две каретки: передняя передвижная 2 и задняя неподвижная 3,
Фиг. 7. Установки для вытягивания арматуры:
с — конструкция ЦНИИЛ-3 и ЭКБ НИИ по строительству; б — конструкция Таллинстроя.
закрепляемая в требуемом положении, в зависимости от длины вытягиваемого прутка. В передней и задней каретках предусмотрены по три захвата 4 для закрепления в них вытягиваемых прутков.
Передняя каретка имеет звездочку-гайку 5, через которую проходит ходо вой винт 6, соединенный с кареткой. При вращении звездочки-гайки происходит перемещение ходового винта в ту или другую сторону в зависимости от направления вращения вала реверсируемого электродвигателя 7. Вращение звездочки-гайки обеспечивается от электродвигателя через клиноременную передачу, редуктор и цепную передачу.
Для контроля величины вытяжки на передней каретке имеются указатель и шкала. В начале работы переднюю каретку устанавливают с таким расчетом, чтобы указатель находился против нулевого деления шкалы. Далее включают электродвигатель и производят вытяжку прутка до того момента,
Оборудование для обработки арматурной стали
17
пока указатель не совместится с делением шкалы, соответствующим вытягиванию прутка на требуемую величину. Диаметры вытягиваемых прутков 10—25 мм. Количество одновременно вытягиваемых прутков 1—3 в зависимости от диаметра. Длины вытягиваемых прутков 12 м, наибольшие величины вытяжки 0,7 м, мощность электродвигателя 2,8 кет.
Вытяжка арматурной стали в прутках длиной более 12 м обычно производится на установках с гидравлическим приводом. Установку состоит из железобетонных или стальных опорных конструкций, на которых закрепляются переносный цанговый зажим и гидравлический домкрат. На штоке цилиндра крепится второй цанговый зажим. Применяемые для вытяжки домкраты имеют ход 800 мм, позволяющий вытягивать стержни длиной до 18 м.
Производительность такой установки при вытяжке прутков диаметром 28 мм и длиной 15—18 м равна 1,0—1,5 т/ч.
Существуют также комбинированные гидромеханические установки, в которых вытяжка обеспечивается совместным действием винтового устройства и гидравлического домкрата (фиг. 7, б). Установка конструкции Тал-линстроя состоит из электродвигателя 1, редуктора 2, винта 5, гайки 4 с захватом для крепления вытягиваемого стержня 5, гидроцилиндра 6 с поршнем 7, маховика 8 для отключения гидроцилиндра, штока 9 с маховиком.
Вытягивание прутка начинается с того момента, когда напряжение ок в прутке превышает предел текучести для данного металла:
' - Р
Ок О^, О,. Д’
где Р — действующее усилие;
F — площадь сечения стержня.
Величина Р усилия вытягивания определится из условия
Р = oKF. (6)
В стане конструкции Авакова-Анопова передвижение каретки, в зажиме которой закреплен вытягиваемый пруток, обеспечивается кривошипношатунным механизмом (см. фиг. 6, б), при этом усилие вытягивания Р постоянно по величине.
Из теории механизмов и машин известно, что при постоянной величине нагрузки Р тангенциальное усилие Т (а следовательно, и крутящий момент) изменяется от Т = 0 в мертвых точках до Тнаиб при наибольшей скорости vH движения шарнира А в вертикальной плоскости, что соответствует положениям, когда шатун АВ перпендикулярен ОА.
Усилие Ръ действующее по шатуну, определится согласно схеме на фиг. 6, б из условия
Р! = —~
1 cos а
(7)
Направление усилия совпадает с направлением тангенциального усилия 1\, при этом ₽! = Т, поэтому уравнение (7) можно записать в следующем виде:
тогда
Р cos а
кг,
(8)
7Игпах = TR кгсм, (9)
где R — радиус кривошипа в см.
2 Сапожников
[^ВМОПНА
18
Оборудование для изготовления арматуры
Потребная мощность электродвигателя будет равна
N
Мср-п 71620т]
Л. С.,
(10)
где МсР — средний крутящий момент; Л1гр = 7Итах • k\
k — коэффициент, равный 0,7—0,75;
п — число оборотов вала кривошипа в минуту;
г] — к. п. д. передачи кривошипно-шатунного механизма.
Зная длину шатуна и радиус кривошипа, определяем величину угла а, далее находим значения Т и 7Игаах.
По числу оборотов электродвигателя и передаточным числам редуктора и зубчатой передачи находим значение п.
При расчете установок типа ЭКБ НИИ по строительству сначала определим усилие Р, действующее по винту;
P = F-oKd, (11)
где F — сечение прутка;
ок — напряжение в прутке;
i — число одновременно вытягиваемых прутков.
Окружное усилие Т, действующее по гайке и отнесенное к винту, равно
Т = Р tg ( а 4- е), где а — угол подъема винтовой линии; р — угол трения для пары винт—гайка.
Крутящий момент Л1Л.р будет равен
мкр = ТгсР = p-rcp-t£ (а + е).
где гсР — средний радиус резьбы винта;
здесь г — наружный радиус резьбы; щ — внутренний радиус резьбы.
Потребная мощность электродвигателя
(12)
(13
(14)
(15)
где п — число оборотов винта в минуту;
т] — к. п. д. установки.
Холодное сплющивание (профилирование). При этом способе получаем проволоку периодического профиля, которая обеспечивает резкое повышение сцепления между бетоном и арматурой по сравнению с круглой арматурной сталью.
Профилирование (сплющивание) проволоки производится или на специальных станках или, при непрерывном напряженном армировании, непосредственно на установках для непрерывной навивки' и натяжения арматуры.
Сплющивание проволоки осуществляется посредством прокатывания ее между профилирующими валками. Валки деформируют проволоку в одной или двух взаимно перпендикулярных плоскостях и придают ей периодический профиль.
Оборудование для обработки арматурной стали
19
Станки для холодного профилирования арматурной стали могут быть автоматические и полуавтоматические.
Стан С-287 автоматического действия (фиг. 8, а) состоит из следующих основных частей: профилирующих валков 1 и 2, устройства для правки арматуры, механизма резания 3, приемного устройства 4 с механизмом для отмеривания длины отрезаемого стержня, приводного устройства 5.
Механизм резания состоит из двух валков 6 и 7, в пазах которых закреплены ножи. Валки связаны дачей 8. Ножи
между собой зубчатой пере-приводятся во вращение от
Фиг. 8. Стан С-287 автоматического действия для профилирования и резки арматуры:
а — кинематическая схема; б — прокатная клеть стана.
центрального привода через зубчатую передачу 9. Включаются ножи зубчатой муфтой 10, управляемой электромагнитом, импульс которому подается от механизма для отмеривания длины.
Выправленный и профилированный пруток подается в выходное устройство 4 и, упираясь своим торцом в выключатель 11 механизма для отмеривания длины, обеспечивает включение зубчатой муфты 10 механизма резания. Выключатель может устанавливаться в любом месте выходного 2*
20
Оборудование для изготовления арматуры
устройства. Длина отрезаемого стержня может изменяться в пределах до 6500 мм.
На фиг. 8, б показана прокатная клеть стана С-287, состоящая из рамы клети и устройства для правки арматурной стали, подвешенного на болтах.
На фиг. 9 показана схема процесса сплющивания арматурной стали.
Фиг. 9. Схема процесса сплющивания арматурной стали.
Теоретическая производительность QT станов в зависимости от диаметра прокатываемой арматуры может быть определена по формуле
QT = nDn60q т/час, (16)
где D — диаметр наружной окружности валков в м-
п — число оборотов валков в минуту;
q — вес 1 пог. м арматуры в т.
Фактическая производительность Qr!> зависит от коэффициента k использования стана:
<2Ф = kQT т/час, (17)
Фиг. 10. Установка для профилирования проволоки, проволоки, которая наматывается на тянущий
где k = 0,95-4-0,96 — для станов автоматического действия;
k = 0,8-4-0,85 — для станов полуавтоматического действия.
На фиг. 10 показана установка конструкции Особстроя для профилирования (сплющивания) высокопрочной проволоки диаметром 2,5—5 мм. Установка состоит из станины /, на которой смонтированы электродвигатель 2, редуктор 3, тянущий барабан 4, служащий для протягивания проволоки через профилирующее устройство 5, и барабан (вертушка) 6 для мотка проволоки. Проволока на тянущем барабане закрепляется посредством захвата 7.
Работа установки происходит следующим образом. Конец проволоки, поступающей с вертушки, пропускают между двумя профилирующими валками и закрепляют клещевым зажимом на тянущем барабане. Далее поджимают нажимными болтами верхний валок и включают привод. При протягивании
барабан, происходит за счет сил трения вращения валков, которые профилируют проволоку.
Скорость протягивания проволоки 1,5 м!сек, мощность электродвигателя 10,5 кет.
Для определения мощности, потребляемой станом, Н. Е. Носенко рекомендует пользоваться приближенной формулой
pF °
N = — л- с-' <18>
ОЛЫ '
Оборудование для обработки арматурной стали
21
где N — мощность в л. с.;
р — удельное давление обжатия, равное 50—80 кг/мм2;
F — площадь проекции обжатого участка в мм2;
а — плечо, равное половине проекции дуги захвата, в мм;
р — коэффициент трения в цапфах вала валка;
d — диаметр цапфы вала в мм;
v — скорость прокатки в м/сек;
D — диаметр валка в мм.
Фиг. 11. Схемы работы станков для правки и резки арматурной стали.
Станки для правки и резки
Станки для правки и резки арматурной стали могут быть разделены на две основные группы — станки с периодической и станки с непрерывной подачей материала.
На фиг. 11 показаны принципиальные схемы указанных станков. В станках с периодической подачей проволока с бухты 1 (фиг. 11, а) протягивается с помощью вращающихся дисков 2 через правильный барабан 3, далее проходит между ножами 4 гильотинного типа и поступает в выходную часть станка.
Конец проволоки, упираясь в кулачок отмеривающего устройства 5, включает ножи, которые производят отрезку прутка заданной длины. При работе станка, во время рабочего и обратного хода ножей, проволока находится в неподвижном состоянии, при этом диски 2, протягивающие проволоку, пробуксовывают, что приводит к быстрому износу роли
ков и сокращает производительность станков. Скорость подачи проволоки в этих станках принимается не более 0,5 м/сек. В станках с непрерывной подачей материала (фиг. 11, б), имеющих не гильотинные, а дисковые ножи 4, скорость резания соответствует скорости вращения роликов, благодаря чему обеспечивается непрерывная правка и резка проволоки.
Для таких станков скорость подачи проволоки принимают до 1,5 м/сек и более.
Теоретическая производительность станков с ножами гильотинного типа подсчитывается по формуле
Q = OfonDnqk п т/час, (19)
где D — диаметр тянущих роликов в м;
п — число Оборотов тянущих роликов в минуту;
q — вес 1 пог. м арматурной стали в т;
k — коэффициент, учитывающий пробуксовку тянущих роликов, равный 0,95—0,98;
«л — число оборотов тянущих роликов, необходимое для протягивания прутка требуемой длины;
= (20)
здесь I — требуемая длина прутка.
22 Оборудование для изготовления арматуры
Теоретическая производительность станков с дисковыми ножами может быть определена по формуле
Q = 60nlJiiq ml час. (21)
Конструкция станка с непрерывной подачей является более совершенной.
Фиг. 12. Станок для правки и резки проволоки с непрерывной подачей материала:
а — общий вид; б — кинематическая схема станка.
Станок подобного типа марки АН, предназначенный для правки и резки круглой Стали диаметром от 4 до 14 мм и длиной до 7 м, показан на фиг. 12.
Станок состоит из электродвигателя механизма подачи 1, электродвигателя механизма правки 2, клиноременных передач 3, правильного устройства 4, подающих роликов 5, режущих дисков-шестерен 6, муфты включения режущих дисков 7, механизмов включения муфты 8.
Правка проволоки осуществляется в правильном барабане 1 (фиг. 13), в котором установлены пробки 2 с плашками 3. В плашках имеются отверстия, через которые проходит выпрямляемая проволока. При вращении барабана
Оборудование для обработки арматурной стали
23
со скоростью около 1850 об/мин и одновременном протягивании проволоки через плашки барабана происходит поочередный изгиб проволоки в различных направлениях, чем обеспечивается правка ее, а также и очистка.
Скорости подачи и правки проволоки на таких станках принимаются в пределах от 0,4 до 1 м/сек. Общая мощность электродвигателей от 3,7 до 6,8 кет.
Работа на станке происходит следующим образом. Проволока, подлежащая правке, заправляется между тянущими роликами, которые при включении станка в работу, протягивают ее через правйльный барабан и кольцевую выточку режущих дисков-шестерен.
Конец проволоки, продвигаясь, упирается своим торцом в рычажок выключателя, который, отклоняясь, замыкает контакты цепи, питающей
электромагнитную муфту режущих дисков-шестерен. При вращении диски-шестерни отрезают проволоку требуемой длины. Отрезанные стержни накапливаются на специальных кронштейнах, откуда их периодически убирают.
Для определения мощности, потребной для работы станка, Н. Е. Носенко рекомендует пользоваться следующей приближенной формулой:
общ = + JV2,
где No6ui — общая потребная мощность в л. с.;
— мощность электродвигателя правки в л. с.;
N2 -— мощность электродвигателя подачи и резки в л. с.;
N1 = . М.^РП - л с 71620т] ‘ ” (22)
л/ РтянР 2 75т]! Rndoc rk sin а 4 300т] (23)
здесь Л4^р — крутящий момент на валу правйльного барабана в кгсм; п — число оборотов правйльного барабана в минуту;
q — к. п. д. передачи к правйльному барабану;
Ртяк — тянущее усилие роликов в кг;
Р = Р • W
1 тян 1 наж
24
Оборудование для изготовления арматуры
где Рцаж — сила нажатия тянущих роликов в кг\
w — коэффициент, учитывающий сопротивление вращению роликов; v — скорость протягивания проволоки в м/сек,-,
щ — к. п. д. передачи к тянущим роликам;
R — радиус окружности, описываемой концами ножей, в см\ d — диаметр проволоки в см;
асР — предел прочности на срез в кг/см2 [огр = (0,7-4-0,8 ор)];
k — коэффициент цикличности, равный 0,2—0,5;
т]2 — к. п. д. передачи к приводу ножей;
а — угол встречи ножей с прутком (в среднем а = 10ч-15°).
Крутящий момент Мкр на валу правильного барабана определяется по формуле
Л1кр = ^2ф^(1+(1). (24)
где d — диаметр проволоки в см;
пт — предел текучести арматурной стали в кг/см2;
k — число прогибов арматуры плашками;
f — амплитуда прогиба в см;
I — расстояние между плашками в см;
р — коэффициент трения скольжения (р = 0,15ч-0,3).
Станки для гибки
Для различных отгибов арматурных стержней, для гибки хомутов, полухомутов, крюков и т. п. применяются разнообразные станки.
Станки для гибки арматуры, за исключением станков специального назначения, выполняются по одной принципиальной схеме и отличаются только
Фиг. 14. Схема гнутья арматурных стержней.
конструктивным решением узлов.
Рабочим механизмом гнутья во всех типах станков является вращающийся на вертикальном валу горизонтальный диск с укрепленными на нем роликами и пальцем.
Процесс изгибания стержня производится на рабочем диске 1 (фиг. 14) с помощью роликов — упорного 2 и изгибающего 3 и центрального пальца 4.
При вращении диска 1 по часовой стрелке (как это указано на схеме) ролик 3, нажимая на стержень, производит гибку его.
После окончания гибки диск с изгибающим пальцем реверсируется,
возвращается в исходное положение и освобождает стержень.
Для гнутья легкой арматуры диаметром до 20 мм применяется станок конструкции Н. С. Замкова, показанный на фиг. 15, а. От электродвигателя 1 через зубчатую передачу 2 и редуктор 3 приводится во вращение рабочий вал 4 с диском 5. Рабочий вал соединен с валом червячной шестерни кулачковой муфтой 6. Муфта включается с помощью педали управления 7, а выключается пружиной 8.
Рабочий диск возвращается в исходное положение пружиной 9 через тягу 10. На столе станка устанавливаются упорные пальцы 11. Число оборотов вертикального вала станка 6—8 в минуту. Мощность электродвигателя 1—1,3 кет.
Кинематическая схема станка показана на фиг. 15, б.
Оборудование для обработки арматурной стали
25
Станки для гнутья арматуры диаметром до 40 мм по конструкции аналогичны станкам для гнутья легкой арматуры, но отличаются механизмом
привода.
Станки для гнутья арматуры диаметром до 90 мм (фиг. 16) состоят
из редукторов 1 и 2, зубчатой пары 3, диска 4 для гнутья арматуры средних диаметров (до 40 мм), диска 5 для гнутья арматуры больших диаметров (от 40 до
Фиг. 15. Станок для гнутья легкой арматуры: а — общий вид; б — кинематическая схема.
90 мм), электродвигателя 6, станины и электрооборудования с автоматическим устройством. Диск для гнутья арматуры больших диаметров может выключаться автоматически. Конечный выключатель, на который
воздействует кулачок рабочего вала, дает импульс для выключения электродвигателя. Число оборотов дисков 0,53 и 3,4 в минуту.
Мощность электродвигателей 8—10 кет.
Крутящий момент ЛДР на валу рабочего диска определяется по формуле
Мкр = c(k + X
Фиг. 16. Кинематическая схема станка для гнутья тяжелой арматуры.
X W кгсм, (25)
где а — напряжение, возникающее в стержне при его изгибе в кг!см2-, k — коэффициент, зависящий от профиля материала; для круглых стержней k = 1,7;
k-i — коэффициент, зависящий от материала; kt = 0,62-е-0,71;
d — диаметр стержня в см\
г — радиус гибки в см\
W — момент сопротивления изгибаемого стержня в см3.
26
Оборудование для изготовления арматуры
Мощность, потребная для работы станка, определяется по формуле
N = ~-^ л. с., 716201]
(26)
где п — число оборотов рабочего диска в минуту;
г] — к. п. д. передачи.
К станкам специального назначения относятся станки для изготовления пространственных каркасов арматуры из сварных сеток.
Фиг. 17. Станок для односторонней гибки сеток СМ-516: а — общий вид; б — схема гибки сетки.
Различают станки для односторонней и двусторонней гибки сеток.
Станки для односторонней гибки предназначены для отгибания сетки на необходимый угол вдоль по одной из ее сторон.
На фиг. 17, а показан станок для односторонней гибки сеток. Станок состоит из двух стоек 1 с гидравлическими цилиндрами 2 и рабочего стола 3. К штокам цилиндров крепятся прижимная траверса 4 и гибочная балка 5.
Оборудование для обработки арматурной стали
27
Сетка укладывается на поддерживающую стойку 6 и стол 3 так, чтобы край ее свешивался за плоскость стола на требуемую длину. При подаче масла в цилиндры (давление 15—25 кг/см2) под действием штоков сначала опускается прижимная траверса 4, которая прижимает сетку к столу, а затем гибочная балка 5, которая и производит отгибание сетки (см. схему
Фиг. 18. Станок для двусторонней гибки сеток И-201.
на фиг. 17, б). Для загиба края второй стороны сетка поворачивается и процесс повторяется. На станке данной конструкции (модель СМ-516) могут изгибаться сетки длиной до 3500 мм при неограниченной ширине. Наибольший угол отгиба — 105°. Среднее число отгибов в час — 100. Привод станка — гидравлический.
Станок для двусторонней гибки сеток (фиг. 18) предназначен для отгибания сеток на заданный угол одновременно по двум параллельным плоскостям.
Сетка укладывается на стол между кронштейнами 1, далее при помощи гидравлических цилиндров 2 производится подъем гибочных траверс 3, которые, отгибая, прижимают сетку к прижимному угольнику 4. После отгибания кромок сетки на участке, соответствующем ширине гибочной
28
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
траверсы, сетка перемещается автоматически на один шаг при помощи цепного конвейера 5. Длина изгибаемой сетки при работе на этих станках может быть неограниченной. Сетка за один рабочий ход изгибается на длине 800 мм.
ГЛАВА III
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
При изготовлении железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой укладка бетона производится после натяжения арматуры.
Усилия от натяжения арматуры при этом воспринимаются упорами (штырями) и передаются на бетон после того, как он наберет необходимую прочность.
В зависимости от технологического процесса изготовления изделий армирование может быть расчлененное, когда операции по укладке и натяжению арматуры выполняются отдельно, и непрерывное, когда процессы натяжения и укладки арматуры в формы совмещены.
Натяжение арматуры может осуществляться механическим или электротермическим способами.
При механическом способе натяжение арматуры может осуществляться посредством гидравлических домкратов (реже механических) или лебедок, а также специальных машин.
При электротермическом способе натяжения производится удлинение стержней путем нагрева их электрическим током.
Нагретые стержни укладываются на упоры формы (стенда) и охлаждаются. Охлаждение приводит к сокращению длины и натяжению стержней. Нагрев стержней может быть осуществлен также и после укладки их в форму.
Укладка арматуры на стендах или в формах осуществляется по линейному (стендовому) или непрерывному способам. В последнем случае укладка осуществляется машинами для непрерывного натяжения и укладки арматуры.
§ 2. МАШИНЫ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ УКЛАДКИ И НАТЯЖЕНИЯ
Линейная укладка и натяжение арматуры производится в передвижных или переносных формах и на стендах.
Стендовым способом изготовляются такие линейные конструкции, как колонны, балки, шпалы, сваи, настилы, опоры линий электропередач и т. п.
Стенды можно подразделить на две группы: универсальные, предназначенные для изготовления ряда изделий, и специальные, обеспечивающие выпуск однотипных изделий.
Рассмотрим конструкцию серийно выпускавшегося до 1960 г. универсального пакетного стенда СМ-535 (фиг. 19).
Стенд состоит из железобетонного основания и продольных бортов. Основание и борты образуют камеру, в которой проходит формование изделия. Второй частью стенда является установка, предназначенная для изготовления, установки в камеру формования и натяжения пакетов проволоки.
Установка состоит из следующих основных агрегатов (фиг. 19): линии 1 изготовления пакетов проволоки, оборудования формовочной площадки стенда 2, тележек 3 для транспортирования заготовленных пакетов проволок от линии 1 на формовочную площадку стенда и передвижного гидравлического домкрата 19.
Машины для линейной укладки и натяжения
29
Линия изготовления пакетов имеет следующее оборудование: устройство 4 для сборки пакетов, устройство 5 для зажима пакета проволок в гребенках конвейера 6, гребенки 7 (для закрепления в ней до 60 проволок диаметром 3 мм или 24 шт. диаметром 5 мм) и станка 8 для обрезки проволоки. Устройство 5 для сборки пакетов состоит из рамы 9 с 60 катушками 10, блока тормозных роликов 11.
Устройство 5 зажима пакетов представляет собой гидравлический пресс с ручным приводом. Усилие зажима 18 т, ход поршня 250 мм.
Конвейер для протаскивания проволок состоит из цепного тянущего устройства 12 и каретки 13, перемещаемой цепью по направляющим.
Каретка при движении захватывает гребенку 7 с проволокой и протаскивает ее вдоль конвейера, сматывая проволоку с катушек.
При изготовлении пакетов из проволоки диаметром 5 мм дополнительно устанавливаются два правильно-отрезных станка и две катушки для проволок. В этом случае подача проволоки вдоль конвейера осуществляется правйльно-отрезными станками, а обрезка — приспособлением 8.
Оборудование формовочной площадки стенда включает в себя две опорные металлические конструкции,расположенные по концам площадки, в которых установлены упорные 15 и натяжные 14 устройства (10 натяжных и соответственно 10 упорных устройств с шагом 400 мм). Натяжное устройство состоит из стержней 16 с установлен
Фиг. 19. Универсальный пакетный стенд СМ-535.
30
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
ной на нем головкой 17 для захвата гребенки с проволокой и наконечника 18, соединяемого перед натяжением с гидравлическим домкратом 19. Упорное устройство аналогично по конструкции натяжному устройству и отличается от него только длиной и тем, что не имеет наконечника.
Механизм для транспортирования пакетов представляет собою две тележки 3 с поворотными рычагами 20, перемещающиеся по опорным конструкциям стенда. Проволоки пакетов натягиваются гидравлическим домкратом с усилием до 60 т. Максимальное удлинение пакета при натяжении 800 мм. Работа на стенде совершается в следующей последовательности .
Концы проволок со всех катушек укладываются в гребенку и зажимаются в ней; каретка 13 начинает двигаться, захватывает гребенку 7 с зажатой проволокой, которая сматывается при этом с катушек 10. При подходе каретки в крайнее положение привод конвейера выключается и на протянутые проволоки на столе устройства 5 устанавливается вторая гребенка, в которой также зажимаются проволоки. После дополнительного перемещения пакета проволок еще примерно на 0,5 м, там же устанавливается третья гребенка, зажимающая пакет проволок. Между второй и третьей гребенками проволока обрезается. Тележками 3 пакет транспортируется на формовочную площадку стенда, где одна гребенка укрепляется в головке 17 упорного устройства, а вторая — в натяжном устройстве (третья оставшаяся гребенка с отрезанными концами проволок является первой для следующего пакета).
После этого гидравлический домкрат 19 подкатывается к натяжному устройству, подсоединяется к наконечнику 18, и пакет проволок натягивается до заданной величины.
Полезная формовочная площадь стенда 4,20 X 80 м. Пакет проволок может перемещаться по упорным конструкциям стенда в вертикальном направлении на величину 350 мм.
Ориентировочное время изготовления одного пакета из 60 проволок диаметров 2,6—5 мм 40—50 мин. Время, необходимое для транспортирования и установки одного пакета, — 4—5 мин. Установленная мощность электродвигателей стенда 18 кет.
В процессе эксплуатации стенда СМ-535 выявилась необходимость доработки отдельных его узлов. В связи с этим были внесены следующие основные изменения:
1) на катушках бухтодержателя предусмотрены тормозные устройства для предотвращения самопроизвольного разматывания проволоки при протаскивании пакетов;
2) трехроликовые тормозные устройства заменены пятироликовыми с отдельным комплектом роликов на каждую проволоку, что позволило создать равномерное торможение проволок при протаскивании и, следовательно, обеспечить равномерную длину проволок в пакете;
3) на зажимном устройстве (прессе) установлен гидропривод, обеспечивающий усилие опрессовки проволок в гребенках до 30 т, которое потребно при работе с проволокой диаметром 5 мм‘,
4) повышена производительность установки за счет увеличения скорости протаскивания пакетов с 4,6 до 6,3 м/мин-,
5) исключено сложное и ненадежное в работе тележечное устройство для переноски пакетов на стенд. Взамен этого предусмотрен перенос пакетов с помощью крана.
Работа по переносу при этом производится следующим образом. На пакет (у гребенки) надевается петля из каната, которая закрепляется на крюке крана. Один конец пакета переносится на рабочую площадку, гребенка устанавливается в захвате и закрепляется. После этого кран передвигается вдоль рабочей площадки; при этом петля скользит по пакету, перемещая его с кон
Машины для линейной укладки и натяжения
31
вейера к месту укладки. По достижении краном второго конца рабочей площадки устанавливают в захваты вторую гребенку пакета.
Наряду с пакетным стендом в настоящее время применяются так называемые протяжные стенды, на которых заготовка пучка с его протяжкой осуществляется непосредственно на стенде. При стержневой арматуре натяжение производится стержневым домкратом, а при проволочной арматуре проволочными домкратами. При этом натяжение производится сразу всех проволок.
Гидравлические домкраты для натяжения арматуры на стендах могут быть подразделены на две группы — передвижные по рель-
Фиг. 20 Передвижной гидравлический домкрат.
совым путям и переносные с применением цеховых транспортных механизмов.
Передвижной гидравлический домкрат (фиг. 20) состоит из тележки 1, установленной на колесах 2, гидроцилиндра 3, подъемной рамы 4, упорного устройства 5, насосной станции 6 высокого давления, гидроцилиндра 7 для подъема домкрата и гидросистемы <5. Шток гидродомкрата оканчивается серьгой 9, к которой присоединяется натяжное устройство стенда с укрепленным на нем пакетом проволоки.
Привод гидроцилиндра состоит из электродвигателя 10 мощностью 7 кет, насоса с рабочим давлением до 200 кг!см7 и насоса с рабочим давлением
32
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
60 кг/см21. Величина натяжения арматуры контролируется по манометру 11. Передвижение гидравлического домкрата осуществляется вручную.
Переносной гидравлический домкрат с полым штоком (фиг. 21) состоит из гидроцилиндра 1, поршня 2, полого штока 3, гайковерта 4 с червячной передачей 5, фиксирующей гайки 6 со штурвалом.
Натяжение арматуры гидравлическим домкратом осуществляется в следующей последовательности. Полый шток 3 гидравлического домкрата, подвешенного на крюке крапа, надевается на винт 7 натяжного устройства стенда так, чтобы гайка 8 этого устройства вошла в гайковерт. После этого на винт 7 навертывается фиксирующая гайка 6 до упора в торец гидравлического
Фиг. 21. Переносный гидравлический домкрат с полым штоком.
домкрата. При подаче масла в гидроцилиндр поршень перемещается и, упираясь в гайку 6, натягивает пакет проволоки.
По окончании натяжения проволоки гайка 8, с помощью рукоятки через червячную пару, наворачивается на винт 7 до упора в корпус стенда. После этого, переключая золотник , подают масло в правую полость цилиндра и возвращают поршень в исходное положение. Затем при помощи штурвала подвинчивают гайку 6 до упора в шток и процесс повторяется.
Применяя такую последовательность натяжения при малом ходе поршня гидроцилиндра, можно натягивать арматурные стержни неограниченной длины.
Необходимое тяговое усилие гидравлического домкрата для натяжения пучка проволок можно определять по формуле
Р = 0,65oeFnT] кг, (27)
где ив — предел прочности стали при растяжении в кг/см2-,
F — площадь сечения проволоки в см2;
п — число проволок в пакете;
т] = 0,98-ь0,95 — коэффициент полезного действия гидродомкрата.
Ход поршня гидравлического домкрата можно определить по формуле
L = е/ + А см, (28)
где е = ~ — относительное удлинение проволоки;
Е — модуль упругости стали в кг/см2;
Машины для линейной укладки и натяжения
33
А — величина хода поршня для выбора свободного провисания пакета в см\
I — длина натягиваемой проволоки.
Максимальные тяговые усилия передвижных и переносных гидравлических домкратов колеблются от 25 до 200 т. Ход поршня 150—1100 мм. Максимальное давление масла 200—300 атм. Мощность электродвигателей 2,5—10 кет.
Установка для натяжения арматуры на формах (фиг. 22) предназначена для натяжения стержней диаметром от 12 мм и выше при изготовлении многопустотных панелей перекрытий.
Установка состоит из формы 1, смонтированной на опорных роликах 2, упорной конструкции 3 с тележкой 4, гидродомкрата 5 и насосной станции 6. На поперечных бортах формы закреплены зажимы 7. Для натяжения арматуры гидравлический домкрат снабжен захватом 8. Стержни арматуры,
Фиг. 22. Установка для натяжения арматуры на формах.
предварительно упрочненные вытяжкой, закрепляются в зажимах формы. После этого гидравлический домкрат натягивает каждый стержень.
Максимальное усилие натяжения гидравлического домкрата 25 т. Ход поршня 50 мм. Давление масла в гидросистеме 300 кг/см~.
Как уже отмечалось, предварительное натяжение арматуры может производиться электротермическим способом.
Этот способ в настоящее время применяется при линейном армировании изделий отдельными стержнями. Необходимо отметить, что этот способ должен шире применяться также и при непрерывном армировании.
Схема применения электронагрева при комбинированном электротермо-механическом натяжении показана ниже, на фиг. 25, в.
Электротермический метод предварительного напряжения основан на свойстве удлинения стали при нагревании. Нагревание стержней производится электрическим током при их включении в цепь вторичной обмотки трансформатора.
Отдельные стержни арматуры, подвергаемые предварительному напряжению, включаются в электрическую цепь последовательно.
На фиг. 23 показана принципиальная схема работы установки для нагрева стержней электрическим током. Установка состоит из следующих основных узлов: контактных стоек — неподвижной / и подвижной 2, сварочного трансформатора с дросселем 3, магнитной станции 4.
Установка работает следующим образом: стержни 5 укладываются в контактные зажимы 6 подвижной и неподвижной стоек. Кнопкой КП включается контактор КЛ, и в цепь сварочного трансформатора поступает электрический ток.
По мере нагревания стержни удлиняются и подвижная стойка передвигается. По достижении заданной температуры, соответствующей требуемой
3 Сапожников
34
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
величине удлинения стержня, рычаг 7 нажимает на конечный выключатель КВ, который разрывает электрическую цепь катушки контактора КЛ, и трансформатор отключается от сети. Одновременно включается сигнальная лампа ЛС, показывающая готовность стержней.
Стержни снимаются со стоек, укладываются в форму, подвижная стойка под действием пружин 8 возвращается в исходное положение и цикл повторяется.
Для нагрева арматуры применяются обычные электросварочные аппараты. Продолжительность нагрева колеблется в пределах от нескольких секунд
Фиг. 23. Схема установки для электротермического натяжения арматуры.
до нескольких минут в зависимости от силы тока в применяемом сварочном аппарате, сечения и длины стержней.
Затрата электроэнергии составляет 3—6 квт-ч/м? бетона.
При последующем остывании стержней, заложенных в бетон, они укорачиваются, при этом в них возникает напряжение, соответствующее укорочению стержня (в пределах упругой деформации).
По закону Гука имеем с = ^-Е, (29)
где а — напряжение, возникающее в стержне при его удлинении на величину Д/;
Д/ — расчетная величина удлинения стержня;
I — длина стержня между контактными зажимами;
Е — модуль упругости.
Задаваясь величиной о в соответствии с расчетной величиной напряжения арматурной стали для данного изделия, получим возможность определить теоретическую расчетную величину удлинения по формуле
Машины для линейной укладки и натяжения
35
В процессе нагрева стержня имеют место различные потери, например, податливость штырей бортовой оснастки, па которых закрепляются стержни, податливость анкерных упоров, смятие бетона и т. д., которые учитываются введением в формулу (30) коэффициента k, величина которого больше единицы (1,03—1,07).
Температура нагрева стержня для получения требуемого удлинения определяется по формуле
= <4^, (31)
где а — коэффициент линейного расширения стали;
/Нй>р — требуемая температура нагрева стержня без учета температуры стержня до его нагрева;
^гр = 4г (32)
Фактическая температура стержня будет равна
{факт ^нагр ^собств’ 1
/ = / — t I (33)
1нагр ‘факт Ссобств* )
Пользуясь формулами (30) и (31), можем записать
4 = <* W- (34)
откуда получим
= 4? • (35)
нагР аЕ v 1
Задаваясь температурой нагрева стержня, например 400° С, при коэффициенте линейного расширения стали а, равном 136-10—7, и при модуле упругости стали Е, равном 2,1 • 106 кг/см2, получим величину о = 11 400 кг/см2.
Меняя температуру нагрева, получаем соответственно повышение или понижение величины напряжения.
При подборе электросварочного аппарата необходимо знать потребную для нагрева силу тока, которая может быть определена по формуле
г__ "1 / Ос^нагр 1 ^Р^нагр'!
1 V 0,8607? tT ’ (3°)
где I — ток в а;
Q — вес всех одновременно нагреваемых стержней;
с — теплоемкость стали;
Р — коэффициент отдачи тепла в окружающую среду с поверхности нагретого стержня;
F — суммарная наружная поверхность нагреваемых стержней в ти2;
Rt — омическое сопротивление стержня при температуре 1факг^,
Т — продолжительность нагрева в час.
Наоборот, зная силу тока имеющегося источника нагрева, мы можем по формуле (36) определить продолжительность Т нагрева
'р __ ______QcIhozp____ ('Х7\
~ 0,860/^ - [>Г1нагр
При непрерывном натяжении арматуры электронагрев может происходить при прохождении ее между двумя парами роликов или между штырями, к которым подводится ток. Это позволит упростить конструкцию рассматриваемых ниже машин для непрерывной навивки.
3*
36
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
Институтом «Гипростройиндустрия» разработана конструкция автоматической установки для предварительного напряжения стержневой арматуры методом электронагрева на поддонах (фиг. 24).
На четырех стойках 1 установлены поперечные балки 2, к которым снизу подвешены секции 3 (по числу напрягаемых стержней). Сверху на каждую секцию устанавливаются кассеты 4 со стержнями. С левой стороны каждой секции смонтированы механизмы подтяжки стержней 5. Механизм подтяжки представляет собой рамку, на которой смонтированы: пневмоцилиндр, устройство для захвата конца стержня и приспособление для контроля удлинения стержня при электронагреве. Устройство для захвата стержня состоит из двух губок, в которых при помощи пневмоцилиндра через шток с клином на конце производится зажатие стержня. Контроль удлинения стержня производится с помощью электромагнита и микропереключателя. Напряжение подводится к одной из губок механизма подтяжки от трансформаторов, установленных возле установки.
В процессе работы кассеты со стержнями поворачиваются при посредстве механизма 6, состоящего из пневмоцилиндра 7, шток которого соединен шарнирными тягами с четырьмя храповыми устройствами. За один рабочий ход поршня пневмоцилиндра все четыре кассеты поворачиваются на 22°30'.
Кассета состоит из сердечника 8, на котором установлены диски 9 с прорезями для стержней. На каждом диске по количеству прорезей устанавливаются упоры, которые воздействуют на специальные фиксаторы. При каждом повороте кассеты на угол, равный 22°30', выдается только один стержень. Емкость кассеты обеспечивает работу каждой секции установки в течение одной смены при продолжительности цикла формующей установки 9—10 мин.
Работа на установке производится следующим образом. В начале смены на секции устанавливаются кассеты с предварительно заложенными в них стержнями. Подача кассет со стержнями к месту установки осуществляется краном при помощи траверсы 10. Далее устанавливается поддон на тележку 11, которая в это время стоит на позиции А. Затем оператор, обслуживающий установку, подает тележку с поддоном на пост электронагрева. Подача тележки производится с помощью лебедки 12. При этом тележка, дойдя до специального упора, нажимает на конечный выключатель, который подает команду на выключение электродвигателя лебедки и на начало автоматического цикла работы установки.
Автоматический цикл начинается с поворота всех кассет на угол 22°30'; при этом из кассет выдается по одному стержню в соответствующие секции.
Стержень после выхода из кассеты одним своим концом ложится в паз заднего упора поддона, а другим - на рычаг механизма подхвата и в губки механизма подтяжки (при этом анкерная головка стержня будет находиться за задним упором поддона). Затем производится подтяжка стержня до тех пор, пока анкерная головка стержня не упрется в задний (правый) упор поддона. Начиная с этого момента давление в трубопроводе, подводящем воздух в пневмоцилиндр механизма подтяжки, начнет возрастать и при достижении установленного максимума реле давления подает команду на опускание прижимов, включение тока нагрева и электромагнитов контроля удлинения.
Прижимы у заднего упора поддона служат заземленным контактом. Вторым контактом служит одна из губок механизма подтяжки, изолированная от массы установки. По мере нагрева стержня и его удлинения электромагнит механизма подтяжки перемещается вместе со штоком пневмоцилиндра, нажимая в конце хода на микропереключатель, который подает команду на выключение тока нагрева, а также на поворот рычага механизма подхвата. Освобожденный конец стержня падает, при этом его анкерная головка заходит за передний (левый) упор поддона. После этого включаются
Машины для линейной укладки и натяжения
38
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
передние прижимы, которые доводят стержень до требуемого положения. Далее оператор включает лебедку 12 и тележка 11 с поддоном выводится с поста натяжения
§ 3. МАШИНЫ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ НАВИВКИ И НАТЯЖЕНИЯ
Непрерывное армирование предварительно напряженных конструкций осуществляется путем навивки арматуры на специальные штыри форм или стендов.
Существуют два метода непрерывной навивки арматуры: 1) форма
(поддон) подвижна, а машина неподвижна и 2) навивка производится на неподвижную форму или на стенд; в этом случае подвижной является машина.
Для непрерывного армирования изделий применяются следующие машины: поворотные столы, панельные машины, арматурно-ригельные машины и арматурно-намоточные агрегаты.
По принципу действия машины для непрерывной навивки и натяжения подразделяются на машины с круговым движением рабочего органа или формы, на которую навивается проволока, и машины с возвратно-поступательным движением рабочего органа при неподвижной форме.
Характерными типами машин для непрерывной навивки и натяжения арматуры являются поворотный стол, панельная машина, арматурнонамоточный агрегат и арматурно-ригельная машина.
Поворотный стол, предназначенный для непрерывной навивки предварительно напряженной арматуры при изготовлении панельных и балочных железобетонных конструкций, является примером машины, навивающей арматуру при круговом движении формы.; Он может наматывать: нижнюю высоконапряженную арматуру плоских "панелей при усилии натяжения от 800 до 1600 кг; верхнюю малонапряженную арматуру плоских панелей при усилии натяжения до 150 кг; высоконапряженную арматуру ригелей при усилии натяжения от 800 до 1600 кг.
Для навивки арматуры применяется проволока диаметром от 2,5 до 5 мм
Принцип работы поворотного стола (фиг. 25, а) сводится к следующему. Проволока с бухты 1 проходит через профилирующие ролики 2, поступает на тормозной шкив 3 механизма подачи и затем направляется в механизм натяжения 4. Далее проволока через систему блоков поступает на пантограф 5 и затем навивается на штыри 6 поддона 7, установленного на вращающемся столе 8.
Поворотный стол (фиг. 26) состоит из следующих основных узлов: пантографа 1, механизма натяжения 2, механизма подачи 3, гидропривода 4, механизма натяжения верхней арматуры 5, поворотной платформы 6, отклоняющих блоков 7, крана-укосины 8, привода 9, роликового круга 10, мотор-генератора 11, механизма фиксации платформы 12, механизма фиксации поддона 13, механизма автоматического управления 14, катушек 15 для проволоки и пульта управления 16. На поворотной платформе установлены рельсы, на которые подается поддон.
Механизм натяжения состоит из грузовой клетки 17, которая подвешена на наматываемой проволоке 18. Вес клети создает постоянное натяжение проволоки. Грузовая клеть движется в направляющих 19.
При двухниточной намотке арматуры для компенсации неравномерной вытяжки проволок предусмотрена система блоков, выравнивающих натяжение в каждой проволоке. Для замера усилия напряжения проволоки служит специальный динамометр.
Механизм подачи, предусматривающий подачу одновременно одной или двух проволок, состоит из электродвигателя, электромагнитной муфты,
Машины для непрерывной навивки и натяжения
39
Фиг. 25. Принципиальная кинематическая схема поворотного стола.
40
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
Машины для непрерывной навивки и натяжения
42
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
червячного редуктора с тормозными дисками и механизма профилирования. Профилирующий механизм состоит из двух профилирующих валков, между которыми протягивается проволока.
В привод 9 поворотной платформы входят электродвигатель 20, червячный редуктор 21, открытая зубчатая передача 22.
Механизм автоматического управления навивкой проволоки предназначен для управления работой пантографа. Автоматизация достигается включением и выключением электромагнитов ЭС1, ЭС2, ЭСЗ, ЭС4 при помощи двух конечных выключателей, которые получают команду от программного барабана (фиг. 25, б). Последний кинематически связан с поворотной платформой при посредстве цилиндрических зубчатых передач, цепной передачи, вала и конической зубчатой передачи и вращается с той же скоростью, что и платформа.
На программном барабане 1 (фиг. 25, б) имеются витки 2, идущие по спирали. В канавки витков заходят ролики 3 рычагов 4. Рычаги установлены на винте 5, шаг нарезки которого равен шагу витков барабана. На поверхности барабана смонтированы кулачки 6, набегая на которые рычаги 4 отжимаются и своими вторыми концами нажимают на кнопку конечных выключателей 1ВК и 2ВК.
Винт связан зубчатой передачей с барабаном (на схеме передача не показана) и вращается синхронно с ним с одним и тем же числом оборотов.
При включении того или иного конечного выключателя подается команда электромагнитам ЭС1—4, которые открывают или закрывают золотники, управляющие подачей масла в цилиндры 7 пантографа, чем обеспечивается подъем или опускание штока 8 пантографа.
Электродвигатель 9 служит для возврата рычага 4 в исходное положение.
Пантограф служит для регулирования укладки проволоки по высоте с перепуском над штырями с таким расчетом, чтобы проволока при прохождении на участках, где расположены штыри, на которые в данный момент она не должна навиваться, поднималась бы и, наоборот, опускалась в зоне штыря, на который она должна быть навита. Пантограф представляет собой цилиндр со штоком, имеющим специальное гнездо для проволоки. Регулирование остановки гнезда в требуемом положении по высоте осуществляется с помощью конечных выключателей.
Поворотный стол действует следующим образом. Па поворотную платформу по рельсам подается поддон, который автоматически фиксируется на ней. Конец проволоки закрепляется на одном из штырей поддона. При вращении поворотной платформы проволока наматывается на соответствующие штыри, образуя тем самым сетку из напряженной проволоки. При изготовлении ригелей проволока наматывается на откидные щеки формы-вагонетки. По окончании навивки проволока закрепляется на поддоне при помощи зажима и отрезается.
Поворотный стол может навивать одновременно одну проволоку диаметром 5 мм или две проволоки диаметром 2,5—3 мм. Максимальное усилие натяжения до 1600 кг. Число оборотов платформы 2,2—2,6 в минуту. Мощность электродвигателя привода стола 14 кет, электродвигателя привода механизма подачи 4,5 кет, электродвигателя насоса пантографа 4,5 кет.
На фиг. 25, в показана схема электротермомеханического натяжения проволоки. Механическое натяжение обеспечивается грузами 1, а электротермическое — путем нагрева проволоки на участке А Б током, поступающим от сварочного трансформатора.
Участки проволоки, находящиеся под напряжением, а также и пантограф 3 изолированы.
Машины для непрерывной навивки и натяжения
43
Расчет привода поворота стола. В поворотных столах для обеспечения поворота платформы, на штыри которой навивается арматура, необходимо затратить следующую мощность:
1' общ
(38)
где N i — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений повороту стола, вызываемых натяжением проволоки;
N2 — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения при обка-
тывании стола по роликовому кругу;
г] — к. п. д. привода.
При постоянной величине натяжения проволоки Р (фиг. 27) тангенциальное усилие Т (следовательно, и крутящий момент) изменяется от Т = О
в «мертвых» точках Л и В до Т'наиб, при наибольшей скорости перемещения штыря по направлению линии, соединяющей выходной ролик пантографа со штырем, что соответствует положению, когда линия ГБ перпендикулярна линии ОБ.
Величина наибольшего крутящего момента будет равна
Мнаиб = Т'наиб'^-’ (39)
Фиг. 27. Схема к расчету мощности привода пово-где 7? — расстояние от штыря ротного стола.
до центра стола (4 м).
Поскольку при указанном положении сила натяжения направлена прямо противоположно направлению силы Т, можем записать
тогда
Р = Т;
Мнаиб = PR.
(40)
(41)
Величина натяжения проволок для поворотного стола принимается равной Р = 1600 кг.
Величина среднего крутящего момента может быть определена, исходя из следующего.
Как указывалось выше, тангенциальное усилие изменяется от Т = 0
Д® 1наиб-
Определим значение угла а при ТНа„6.
Из треугольника ОБГ (фиг. 27) находим
ОГ cos а = ГБ; ГБ = \ ОГ2 — ОБ2; (42)
К ОП — ОБ* cos а =---- ог ----
(43)
Величины ОГ и ОБ определяются по конструктивным размерам.
Полученное значение угла а будет наибольшим. Задаваясь промежуточными величинами угла а в пределах от 0° до полученного по формуле (43), найдем из треугольника ОДГ промежуточные значения угла 0, пользуясь теоремой синусов;
sin § =
ОГ sin а
ОД '•
(44)
44
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
Зная величину угла р, найдем по фиг. 27 промежуточные значения тангенциального усилия Т из формулы
Т = Р sin р. (45)
Промежуточные значения крутящего момента будут равны
Мкр - Р sin РЯ. (46)
Определив промежуточные значения крутящего момента, строим по ним эпюру моментов, по которой и определим среднее значение Мкр.
Мощность будет равна
= квт’ (47)
где 7ИсР — средний крутящий момент в кем;
п — число оборотов стола в минуту (2,6 об/мин).
Мощность TV2, затрачиваемая на преодоление сил трения при обкатывании стола по роликовому кругу, определяется исходя из следующего.
Сопротивление W от сил трения при вращении стола будет равно
= + ₽, (48)
где G вес вращающихся частей в кг (стол, поддон и детали, относящиеся к столу);
d - диаметр цапфы в см;
D — диаметр катка в см;
р — приведенный коэффициент трения качения в цапфах (ц = 0,03);
Pj — коэффициент трения качения по рельсу (р, = 0,08 см);
р — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от трения реборды стола о катки (Р = 2,5).
Потребная мощность определится по формуле
Nz= Кв,П’ (49)
где v —• окружная скорость движения стола по каткам в м/сек;
v — м/сек, (50)
60
где D — диаметр круга качения в м;
п — число оборотов стола в минуту (п = 2,6 об/мин).
м _ Nj + )У3 _ МсРп Wv г,-
NoCiu, — г| — 975 + 102-60 вт’ '
где т] — к. п. д. привода (ц = 0,85).
Панельная машина (фиг. 28) используется для навивки предварительно напряженной арматуры при изготовлении панелей перекрытий размером до 4,4X6,8 м. Она является примером машины с вращающимся рабочим органом. Арматура здесь также навивается на штыри формы. Одновременно могут натягиваться две проволоки диаметром 3 мм или одна проволока диаметром 5 мм. Усилие натяжения проволок до 1600 кг.
Все основные узлы машины смонтированы на общей раме.
Машина работает следующим образом (фиг. 28 и 29). Проволока 1, сматываясь с бухт, проходит через профилирующие вальцы 2. Далее проволока наматывается на тянущие барабаны 3 (3—4 витка) и, огибая блоки 4,
46
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
поступает на приборы 5 для определения величины ее натяжения. На одном валу с каждым тянущим барабаном установлена электромагнитная муфта 6. Для уменьшения проскальзывания проволоки набегающая ветвь дополнительно прижимается к тянущему барабану устройством 7. С прибора для определения величины натяжения проволока, огибая блок 8 грузовой натяжной станции 9, проходит через шпиндель 10 и обводные блоки 11 и поступает в шток 12, оканчивающийся роликом 13. Обводные блоки 11 и шток 12 смонтированы на балке 14, жестко закрепленной на зубчатом колесе. Концы проволок, выходящие из штока, перед навивкой арматуры крепятся к одному из штырей поддона. Привод машины состоит из электродвигателя 15, редуктора 16 и открытой зубчатой пары 17. Балка, вращаясь, сматывает проволоку с тянущих барабанов, что вызывает их вращение. Сопротивление вращению тянущего барабана создается магнитным полем муфты 6, установленной на одном валу с тянущим барабаном 3. Благодаря этому достигается натяжение проволоки.
Величина натяжения проволоки регулируется изменением силы тока, поступающего в катушку электромагнитной муфты.
Панельная машина
Машины для непрерывной навивки и натяжения
47
имеет только автоматическое управление, а настройка ее производится с пульта. Основными узлами автоматического управления являются барабан 18, скорость вращения которого синхронизирована со скоростью вращения балки, гидроцилиндр /9, шток 12 и гидропривод 20. Гидроцилиндр предназначен для вертикального перемещения штока. Поддон, подаваемый для навивки арматуры, закрепляется фиксаторами 21.
Машина позволяет армировать панель, имеющую до 40 пар витков проволоки.
Число оборотов балки 2,5—3,5 в минуту. Установленная мощность электродвигателей 34,2 кет. Максимальный диаметр навивки 8 м.
Арматурно-намоточный агрегат (фиг. 30) предназначается для стендового производства железобетонных изделий. Навивка арматуры производится при возвратно-поступательном движении машины по рельсам, проложенным вдоль стенда, и возвратно-поступательном движении каретки поперек машины.
Агрегат состоит из следующих основных узлов: механизма подачи проволоки 1, механизма натяжения проволоки 2, привода продольного хода 3, механизма передвижения каретки 4, рамы 5 и крана-укосины 6.
Механизм подачи, служащий также для профилирования проволоки, состоит из узла профилирования арматуры 7, червячного редуктора с двумя дисками 8, двумя электромагнитными муфтами и электродвигателями 9. Механизм подачи может подавать одну или две проволоки.
Проволока из бухты поступает через механизмы торможения 10 и профилирования на диски 8, огибает их 3—4 раза, чем создается достаточное трение между дисками и проволокой. Периодически вращаясь, диски подают проволоку в механизм натяжения. Вращение дисков осуществляется подключением червяка редуктора к вращающемуся валу электродвигателя при помощи электромагнитных муфт, управляемых конечными выключателями механизма натяжения.
Механизм торможения состоит из пяти роликов (верхних и нижних). Изменение расстояния между верхними и нижними роликами обеспечивается перемещением при помощи винтов балки, на которой расположены верхние ролики. Изменение расстояния между роликами меняет величину угла охвата ролика проволокой, изменяя тем самым величину тормозящего усилия.
Узел профилирования арматуры состоит из роликов с насечками. При прохождении проволоки между роликами она профилируется, чем обеспечивается увеличение сцепления ее с бетоном. Ролики по высоте регулируются для изменения глубины насечек.
Механизм натяжения состоит из рамы 11, грузов 12, системы блоков 13, гидроцилиндров 14 и клапанов 15. Гидроцилиндр и клапаны предохраняют грузы от падения вниз при обрыве проволоки. Проволока от механизма натяжения поступает в шток 16 каретки 17 и затем наматывается на штыри, установленные на стенде.
Агрегат работает следующим образом (фиг. 31). Бухта 1 с проволокой устанавливается на катушку 2. Один конец проволоки 3 проводится последовательно через механизм подачи и предварительного натяжения 4, профилирующее устройство 5, механизм торможения 6, натяжное устройство 7, поступает в шток 8 каретки 9 и затем закрепляется на одном из штырей 10. После этого включаются электродвигатели продольного хода машины или поперечного хода каретки.
Подача проволоки механизмом подачи производится периодически с тем, чтобы было обеспечено постоянное по величине натяжение проволоки механизмом натяжения.
При включении механизма подачи он начинает подавать проволоку со скоростью, превышающей скорость потребления ее. В результате этого
48
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
Машины для непрерывной наливки и натяжения
49
4 Сапожников
Фиг. 30. Арматурно-намоточный агрегат.
50
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
грузы начинают опускаться, нажимая в конце хода на конечный выключатель, вследствие чего электромагнитная муфта отключается и подача проволоки от механизма подачи прекращается. Грузы при этом начинают подниматься до того момента, пока они не достигнут верхнего выключателя, управляющего включением электромагнитных муфт механизма подачи. С этого момента вновь начнется выдача проволоки. Таким образом, грузы все время натягивают проволоку.
После навивки первого ряда проволоки шток каретки поднимают на требуемую величину и затем навивается следующий ряд арматуры. Таким образом обеспечивается укладка необходимого количества рядов проволоки на штыри стенда. После окончания навивки проволоки ее конец закрепляется на штыре стенда. Далее, опуская груз, снимают натяжение проволоки, после чего она отрубается. Далее цикл работы повторяется снова.
Фиг. 31. Схема арматурно-намоточной машины.
Одновременно навиваются две проволоки диаметром до 3 мм или одна диаметром 5 мм. Общее усилие натяжения до 2000 кг.
Другой тип арматурно-навивочной машины показан на фиг. 32, а. Машина представляет собой мост 1, передвигающийся поперек формы-вагонетки 2 на катках по двум балкам 3. При движении моста производится навивка поперечной арматуры. Вдоль моста движется (возвратно-поступательно) каретка 4 со штоком 5. При перемещении каретки производится навивка продольной арматуры.
Натяжение и подача проволоки осуществляются механизмами подачи 6 и натяжения 7, которые аналогичны соответствующим механизмам арматурно-намоточного агрегата.
Передвижение моста и каретки производится с помощью цепных передач 8 и 9.
Расчет механизма передвижения машины или моста. При натяжении двух проволок диаметром до 3 мм расчетную величину натяжения можно определить по формуле
Р = скп кг, (52)
где ск — расчетное напряжение при растяжении для высокопрочной проволоки (ГОСТ 7348-55); ок = 1Г400 кг/см2-,
п — количество проволок; п = 2;
d — диаметр проволоки; d = 0,3 см;
п 11400-2-3,14-0,32
Р =----------=-----= 1610кг.
Машины для непрерывной навивки и натяжения
51
Усилие натяжения проволоки направлено в сторону, противоположную перемещению агрегата. Перемещаемый вес G агрегата определится из условия, что усилие натяжения будет меньше сопротивления трения скольжения
Фиг. 32. Арматурно-намоточная машина:
а — кинематическая схема; б — схема к расчету привода передвижения каретки.
между колесами агрегата и рельсами, т. е. не будет иметь место стягивание агрегата:
г. Р G > — кг,
(53)
где f —- коэффициент трения скольжения колес агрегата по рельсам (/ = 0,08);
G > > 20100 кг.
v,Uo
Тяговое усилие Q, необходимое для передвижения агрегата, можно определить по формуле
Q = р + W,
(54)
4*
52
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
где W — сопротивление передвижению агрегата (без учета величины натяжения);
U7 = G₽(4''1 + t1)' (55>
где Р коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от трения реборд колес о рельсы ([3 = 2,5);
d — диаметр цапфы в см (d = 9 см);
D — диаметр колеса в см (D = 60 см);
р — приведенный коэффициент трения качения в цапфах; р = 0,03; pt — коэффициент трения качения колес по рельсам; р, = 0,08 см. Подставив в формулу (55) цифровые величины, найдем, что W = 443 кг. Таким образом, тяговое усилие
Q = р + W = 1610 ф 443 = 2050 кг.
Мощность электродвигателя механизма передвижения машины (моста) можно определить по формуле
.. Qv 2050-50 - ,сс.
N = 102-6074 = 102-0,85-60 ~ 19>5 (56)
где v — скорость передвижения машины (моста) в м/мин (v до 50 м/мин); т] — к. п. д. передачи (ц = 0,85).
Расчет привода передвижения каретки (см. схему на фиг. 32, б). Тяговое усилие Qj передвижения каретки будет равно
Qx = W± + Р кг, (57)
где W] — сопротивление передвижению каретки по направляющим в кг;
Р — натяжение проволок.
Сопротивление передвижению каретки определится по формуле
(58)
где F — суммарная сила давления катков на направляющие, по которым перемещается каретка (см. схему на фиг. 32, б).
Величины RA и Re определяются в соответствии с нижеследующим.
На основании схемы (фиг. 32, б) можем записать
^МА = Р1+ Т1г + Qyl2 - Rb (l2 + l3) = 0; (59)
Sv = P - T = 0;
Sv = Qv + Ra~ RE =0-
Решая эти уравнения, определим величину F.
Обозначения р, d, D, р, рх те же, что и в формуле (55) с соответствующей кррректировкой величин d и D.
Потребная мощность электродвигателя будет равна
Л\ = — кет, (60)
1 102-60-Т] v '
где v — скорость передвижения каретки (v = 50 м/мин);
г] — к. п. д. привода (ц = 0,85).
Расчет привода механизма подъема штока. Шток каретки представляет собой винт, перемещающийся в вертикальной плоскости в гайке, приводимой во вращение от электродвигателя через червячный редуктор.
Машины для непрерывной навивки и натяжения
53
Момент, потребный для вращения гайки, будет равен
М — Q tg (а + б)
(61)
где Q — осевая нагрузка на винт в кг;
а — угол подъема винтовой линии;
q — угол трения;
drp — средний диаметр резьбы в м.
Осевая нагрузка на винт равна весу винта (штока) плюс натяжение проволоки. Потребная мощность электродвигателя будет равна
N = кет, (62) 9/51) 4 '
где п — число оборотов винта в минуту (приближенно п = 25 об/мин); т] — к. п. д. передачи (1) = 0,75).
При расчете механизма подъема штока необходимо определить мощность как при поступательном движении каретки, так и при возвратном. В последнем случае на схеме, представленной на фиг. 32, б, направление Р и Т изменится на противополож
ное, а реакции RA и RE будут приложены соответственно к левому верхнему и правому нижнему каткам.
Арматурн о-ригельная машина предназначена для непрерывной навивки предварительно напряженной арматуры при изготовлении ригелей, балок и других конструкций длиной от 4000 до 6800 мм, сечением 120x600 мм.
Арматура навивается на форму с контуром, имеющим по концам откидные щеки. В форме одновременно изготовляются два изделия.
Машина может навивать либо одну проволоку диаметром до 5 мм с усилием до 1800 кг, либо одновременно две диаметром по 3 мм с усилием по 900 кг. Сила натяжения может регулироваться в широких пределах в зависимости от прочности наматываемой проволоки.
По принципу работы машина аналогична панельной, но отличается от нее механизмами, управляющими движением штока с выдающим роликом и отсутствием натяжного грузового устройства.
Арматурно-ригельная машина (фиг. 33) наматывает проволоку на контур 1 передвижной формы 2, путем вращения балки 3 со штоком 4 и выдающим роликом 5 при одновременном поступательном движении штока в вертикальной плоскости. В результате указанных движений обеспечивается намотка проволоки на контур в виде спирали.
Проволока поступает из бухты 6 через профилирующие вальцы 7, тянущий барабан 8, сидящий на одном валу с электромагнитной муфтой 9.
После навивки одного ряда автоматически опускается следующая пара щек 10, установленных по торцам контура формы и находившихся перед началом намотки в верхнем положении, и намотка продолжается.
54
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
В результате спиральной намотки проволоки вокруг последовательно опускаемых щек с обеих сторон контура создается пучок натянутых проволок, образующих каркас предварительно напряженной арматуры.
Крайние положения штока определяются расположением упоров на нем, воздействующих на два конечных выключателя. Различной установкой упоров можно изменять крайние положения штока. Скорость перемещения штока синхронизирована с числом оборотов балки.
На конце балки 3, противоположном механизму навивки, располагается толкатель секторов 11, автоматически сбрасывающий щеки. По окончании намотки электродвигатель привода балки 3 автоматически выключается.
После окончания навивки арматуры поддон направляется на формовочный пост, где на него устанавливается бортовая оснастка. Торцовые борты устанавливаются между откидными щеками с таким расчетом, чтобы щеки выходили за пределы бортов. В дальнейшем, после пропаривания изделия, арматура обрезается между щеками и поперечными бортами и поддон с щеками возвращается вновь к арматурно-ригельной машине.
Различные типы ригелей требуют разного количества ветвей проволоки. Это обеспечивается соответствующим числом оборотов балки до ее автоматического выключения.
Число оборотов балки 3—5,5 в минуту, установленная мощность электродвигателей 32,4 кет.
Мощность электродвигателя привода балки арматурно-ригельной машины так же, как и привода балки, рассмотренной ранее панельной машины, вычисляется по формуле
Pv PnDn
N = — = ino rn кет, (63)
102т] 102-601] ’ v '
где P усилие натяжения проволок в кг;
v — скорость навивки в м/сек;
D — максимальный диаметр навивки в м;
я — число оборотов хобота (или балки) в минуту;
ц — к. п. д. привода.
Производительность машины с вращающимся рабочим органом или платформой может быть определена по времени навивки арматуры для одного изделия
Т — Тм -)- Те мин, (64)
где Тм — машинное время навивки;
Тв — вспомогательное время.
Машинное время навивки можно установить по формуле
Тм = ^-мин, (65)
где пг — число рядов арматуры для данного изделия;
п — число оборотов балки или платформы в минуту.
Вспомогательное время может быть определено по фэрмуле
Тв = tl -)- /2 4~ /з мин, (66)
где Н = 1,5-е2 — время, затрачиваемое на подачу и уборку формы, в мин;
t2 = 1,5-г-2 — время для закрепления первого и второго концов проволоки в мин;
. 7-5 «
t3 — - а---время, необходимое для установки бухт проволоки и сое-
динения проволоки новой бухты с оставшейся частью предыдущей бухты, в мин;
здесь а — число изделий, для которых можно намотать арматуру из одной бухты проволоки.
Оборудование для последующего натяжения
55
Теоретическое время навивки арматуры машинами с поступательно движущимися рабочими органами определяется по формуле
Тм — к + т мин, (67)
где L — величина хода машины в м;
v - скорость передвижения машины в м/мин\
к — число необходимых ходов рамы машины для навивки арматуры данного изделия;
I — величина хода каретки в м\
ty — скорость хода каретки в м!мин\
т — число необходимых ходов каретки для навивки арматуры данного изделия.
В последнее время начинает применяться комбинированный электротер-момеханический способ натяжения проволоки, при котором во всех рассмотренных ранее намоточных машинах предусматривается наряду с механическим натяжением, осуществляемым грузовыми устройствами, также и электротермический способ натяжения.
При электротермомеханическом способе натяжения арматурная проволока натягивается с помощью грузового устройства на величину, соответствующую 20—30% от предела ее прочности. Напрягаемая проволока при ее движении в машине проходит через участок, оборудованный роликами или скользящими контактами, которые включены в электрическую цепь электротрансформатора. При прохождении тока по цепи происходит нагревание проволоки до 250—300° при соответствующем ее удлинении. Нагретая проволока наматывается затем на штыри поддона (стенда), где, остывая и укорачиваясь, она получает дополнительное натяжение на величину, равную 45—35% предела ее прочности. Таким образом, суммарное натяжение проволоки будет равно расчетному предварительному напряжению, равному 65% предела ее прочности.
Применение электротермомеханического способа натяжения арматуры устраняет обрывы проволоки и связанные с этим простои машин. Особо необходимо отметить, что рассматриваемый способ позволяет значительно увеличить (до двух раз) производительность намоточных машин за счет увеличения числа одновременно наматываемых проволок или увеличения их диаметра.
§ 4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО НАТЯЖЕНИЯ
Для последующего натяжения применяются стержневая арматура и высокопрочная проволока, применяемая в виде пучков или отдельных проволок.
Стержневая арматура состоит из стержня, сваренного из нескольких кусков с резьбой на конце или без нее —- при цанговых зажимах. Стержневая арматура натягивается гидравлическим домкратом, шток которого навинчивается на резьбовой конец стержня; первый конец стержня закрепляется анкерами. После натяжения арматуры второй конец стержня также закрепляется анкерами.
Пучковая арматура в большинстве случаев представляет пучок проволок с коническими анкерами. Арматура закрепляется путем запрессовки в анкерное устройство железобетонной пробки.
Для последующего натяжения арматуры служат гидравлические домкраты, которые подразделяются в соответствии с видом напрягаемой арматуры на стержневые (типа ДС), пучковые (типа ДП) и однопроволочные.
Стержневой гидравлический домкрат (фиг. 34, а) состоит из цилиндра 1, задней крышки 2 со штуцером 3 для подачи масла в правую полость цилиндра,
56
Оборудование для предварительного натяжения арматуры
поршня 4, штока 5, штуцера 6 для подачи масла в левую полость цилиндра, передней крышки 7, стакана 8, сменной втулки 9 для соединения с резьбовым концом стержневой арматуры, упорных стоек 10, опорной плиты 11 и рыма’ 12 для подвешивания гидравлического домкрата.
Работа по натяжению производится следующим образом. Гидравлический домкрат, подвешенный за рым на тросе лебедки насосной станции, подводится к торцу изделия с таким расчетом, чтобы резьбовой конец стержня с навернутой на него гайкой зашел в отверстие опорной плиты 11. Подачей масла в правую полость цилиндра перемещают поршень со штоком и втулкой 9
о)
б)
Фиг. 34. Гидравлические домкраты а — стержневой; б — пучковый.
в сторону стержня с таким расчетом, чтобы было обеспечено навинчивание втулки на конец стержня. После этого, подавая масло через штуцер 6, перемещают поршень вправо, вследствие чего производится натяжение стержня. Закончив натяжение, завинчивают гайку стержня до упора в изделие (при помощи ключа-трещотки), а втулку 9 свинчивают со стержня. Далее отводят гидравлический домкрат, переставляя его для натяжения другого стержня.
Стержневые гидравлические домкраты марки ДС выпускаются трех типов, с максимальным тяговым усилием в 15, 30 и 60 т, с ходом поршня соответственно в 125, 200 и 315 мм.
Тяговое усилие Р гидродомкрата определяется по формуле
Д = (Р}1гкг, (68)
где р — давление масла в домкрате в кг/см2;
D — диаметр поршня в см;
d — диаметр штока в см;
k — коэффициент, учитывающий потери на трение в штоках (k = 0,98).
Оборудование для последующего натяжения
57
Пучковый гидравлический домкрат (фиг. 34, б) предназначен для натяжения пучковой арматуры из высокопрочной холоднотянутой проволоки.
Гидравлический домкрат состоит из внешнего цилиндра 1, крышки 2, ниппелей для подачи масла 3, штока 4, поршня 5, внутреннего цилиндра 6, опорной втулки 7, в которой имеются продольные прорези в форме «ласточкина хвоста» для закрепления в них проволок с помощью клиньев 8, цилиндра 9, поршня 10 и штока 11, служащих для запрессовки анкерной пробки, пружины 12, возврата поршня 10, наконечника 13 и рыма 14.
Натяжение арматуры гидравлическим домкратом осуществляется в следующей последовательности. Выведенные из изделия через втулку концы арматуры разводятся и между ними устанавливается пробка, закрепляющая арматуру во втулке. После этого подводится гидравлический домкрат, подвешенный за рым; проволока укладывается в пазы наконечника и затем закрепляется клиньями в опорной втулке. При подаче масла в гидроцилиндр происходит натяжение проволоки. По достижении необходимой величины натяжения масло подают в цилиндр 9 и запрессовывают пробку во втулке анкерного устройства.
По окончании натяжения проволок и закрепления пробки удаляют клинья из опорной втулки 7, освобождая концы проволок, после чего отводят гидравлический домкрат.
Применение в данном типе гидравлического домкрата дифференциальных поршней позволяет, при относительно небольших диаметрах цилиндров, создавать значительные тяговые усилия.
Тяговое усилие Р гидравлического домкрата рассматриваемого типа можно определить по формуле
Р^р-^^-^+^ккг, (69)
где р — давление масла в кг/см2;
di — внутренний диаметр внешнего цилиндра в см;
d.2 — диаметр штока в см;
d3 — внутренний диаметр цилиндра в см;
k — коэффициент, учитывающий потери на трение в штоках (Л = 0,98).
Тяговое усилие гидродомкрата может быть также определено по формуле
р = ~- 10"3т, (70)
где п — число проволок или стержней;
F — площадь сечения проволоки или стержня в см2;
о — расчетное напряжение в арматуре в кг/см2;
ц 0,95-ь0,98 — к. п. д. гидравлического домкрата.
Величина хода поршня определяется по формуле
L = е/ -|- А мм, (71)
где 8 = ---относительное удлинение проволоки;
I — длина проволоки в мм;
Е — модуль упругости стали в кг/мм2;
А — величина хода поршня для компенсации свободного провисания пакета в мм;
ар — расчетное напряжение в кг/мм2.
58
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Для питания гидродомкратов созданы различные насосные станции как с ручными насосами, так и с насосами,работающими от электродвигателя.
Характерным представителем приводных насосных станций является установка модели НСП-400 (фиг. 35). Основные узлы насосной станции:
Фиг. 35. Насосная станция.
тележка 1, насос 2, электродвигатель 3, бак для масла 4, ручная лебедка для подъема гидравлического домкрата 5, гидросистема 6 и манометр 7.
Характеристика насосной станции: рабочее давление масла 400 кгкм\ производительность насоса 1,6 л!мин, мощность электродвигателя 2,8 кет.
ГЛАВА IV
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ
§ 1. СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ
Для уплотнения бетонной смеси применяются следующие основные способы уплотнения: вибрирование, вибропрокат, виброштампование, прессование, центрифугирование и в ограниченной мере вакууммирование.
Наиболее распространенным способом уплотнения бетонной смеси является вибрирование. Методом вибрирования можно формовать различные по форме и виду изделия из смесей различной подвижности, в том числе и из смесей с весьма малой степенью подвижности.
Вибропрокат является новым прогрессивным способом производства, при котором, путем проката в сочетании с вибрированием, изготовляются тонкостенные крупноразмерные железобетонные часторебристые панели. Изготовление изделий производится из цементно-песчаной смеси
Основные сведения о процессе вибрирования
59
по ускоренному режиму твердения путем форсированного контактного прогрева паром.
Виброштампование применяется при изготовлении железобетонных изделий различных видов путем уплотнения бетонной смеси виброштампами
Прессование является одним из способов уплотнения бетонной смеси, при котором обеспечивается получение железобетонных деталей постоянного профиля. Прессование производится в шнековых прессах; при этом изделие выходит из мундштука пресса в виде бесконечного бруса, разрезаемого затем на отрезки требуемой длины.
Центрифугирование применяется при изготовлении таких железобетонных изделий, как трубы, опоры линий передач, стойки и тому подобные конструкции. Процесс центрифугирования основан на том, что при вращении формы с загруженной в нее бетонной смесью под действием центробежных сил инерции бетонная смесь распределяется по внутреннему периметру формы, уплотняясь при этом.
Вакууммирование в настоящее время применяется весьма ограниченно и поэтому в дальнейшем не рассматривается.
§ 2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ВИБРИРОВАНИЯ
При вибрировании бетонную смесь приводят в колебательное движение, либо погружая в нее вибраторы, либо действуя на нее через форму, совершающую колебательные движения. При этом частицы бетонной смеси, как это отмечает А. Е. Десов х, колеблются в положениях неустойчивого равновесия, а бетонная смесь приобретает свойства «тяжелой» жидкости. Она может применять любую форму и создает давление на стенки формы, которое подчиняется законам гидростатики. Степень перехода бетонной смеси в состояние жидкости зависит от степени уменьшения внутреннего трения между частицами в результате воздействия на нее импульсов, сообщаемых вибратором. Частицы бетонной смеси при уплотнении ее вибрированием сближаются и выталкивают часть воздуха, находящегося в смеси, что обеспечивает получение плотного бетона Уменьшить количество воздуха в бетоне можно наружным и штыковым вибрированием, применением плотных форм (без щелей), уменьшением времени вибрирования и уплотнением бетона вибраторами с большой частотой и малой амплитудой колебаний.
Сопротивление системы вода —цемент (В/Ц) перемещению в ней частиц заполнителя может быть определено по вязкости цементного теста в процессе вибрирования.
В настоящее время различают вязкость обычную и структурную.
Вязкость определяется силой т действия жидкости на единицу поверхности, параллельную направлению движения с расстоянием х, измеренным в плоскости движения.
Вязкость может быть определена как сила трения между движущимися слоями жидкости, отнесенная к единице поверхности, параллельной направлению движения. По закону внутреннего трения жидкости эта сила равна
т = (72)
где [л — динамический коэффициент вязкости в гсм~1сек~1-, dv
---градиент скорости в направлении, перпендикулярном движению, т. е. приращение скорости на единицу расстояния между смежными слоями жидкости.
1 А. Е. Десов, Вибрированный бетон, Госстройиздат, 1956.
60
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Коэффициент вязкости есть сила, приходящаяся на единицу площади, необходимая для поддержания градиента скорости, равного единице.
Фиг. 36. График для выбора времени вибрирования в зависимости от амплитуды колебаний виброплощадки’
1 — В/Ц = 0.4 11 — В/Ц = 0,45; Ill — В/Ц = 0,5; IV — В/Ц
= 0.55; V — В/Ц = 0,6.
Уравнение (72) в применении к ряду коллоидных растворов претерпевает существенные изменения, так как вязкость неодинакова при определении ее различными методами, кроме того, она изменяется со временем. Поэтому было введено новое понятие структурной вязкости, зависящей от структуры смеси и скорости сдвига ее частиц друг относительно друга. Общие представления о поведении бетонной смеси при вибрировании можно получить, зная структурную вязкость бетонной смеси. Последнюю определяют техническим вискозиметром, либо, что еще точнее, вибровискозиметром.
Решающим фактором, влияющим на переход бетонной смеси в состояние жидкости, является не амплитуда или частота колебаний, взятые в отдельности, а функции их, определяющие скорость или ускорение частиц бетонной смеси. Вибрирование будет эффективно только в том случае, когда скорость частиц бетонной смеси будет достаточна для уменьшения сил внутреннего трения.
Для данной скорости имеется критическая продолжительность вибрирования, ниже которой прочность бетона уменьшается, а с повышением ее возрастает очень медленно.
На фиг. 36 показаны кривые для различных В/Ц, дающих характеристику удобоукладывае-мости бетонной смеси.
По этим кривым, полученным А. Е. Десовым для различных В/Ц и составов, можно определить время вибрирования, если известна амплитуда колебаний виброплощадки или, наоборот, назначить амплитуду колебаний для заданного времени вибрирования. Область показателей удобоукладываемости на графике в пре-
делах от 20 до 78 сек. соответствует жестким бетонным смесям.
Для достаточного уплотнения бетонной смеси вибрированием необходимо, чтобы скорость колебаний была выше и принятых условий.
Таким образом, влияние динамических характеристик вибратора— частоты и амплитуды колебаний (определяющих скорость колебаний) — на прочность и плотность бетона оказывается существенным.
В отличие от предельных амплитуд, относящихся к определенному объему, амплитуду (или скорость) в данной точке, необходимую для превращения смеси в состояние жидкости, называют минимальной
предельной для данного состава
Таблица 1
Значения минимальных скоростей, амплитуд и ускорений
Частота в кол/мин Амплитуда А2 в см Скорость в м/сек Ускорение в м/сек2
1500 0,037 5,5 8,3
3000 0,014 3,3 10
4500 0,005 2,8 12,6
6000 0,004 2,5 15
Вибраторы
61
амплитудой (или минимальной скоростью). Некоторые значения минимальных скоростей, амплитуд и ускорений (по А. Е. Десову) приведены в табл. 1.
§ 3. ВИБРАТОРЫ
Обычно применяемые вибраторы относятся к типу инерционных механизмов.
По роду привода и движущей энергии различают: вибраторы электромоторные, электромагнитные и пневматические. Наиболее распространены вибраторы электромоторные и электромагнитные.
Существующие конструкции вибраторов предназначаются для внутреннего, поверхностного или наружного вибрирования.
Внутренние вибраторы, наиболее эффективные для уплотнения бетона, помещаются внутри бетонной смеси и непосредственным контактом воздействуют на смесь. Их классифицируют на всплывающие и управляемые.
Объемный вес механизма всплывающего вибратора в целом примерно вдвое меньше объемного веса бетона. Вследствие этого вибратор, разжимая вокруг себя бетонную смесь, всплывает на поверхность.
Эксцентрики (дебалансы) внутренних вибраторов могут быть помещены или непосредственно на оси ротора двигателя, или вынесены и соединены с двигателем при помощи клиноременной передачи, гибкого вала и эластичной муфты.
Поверхностные вибраторы имеют рабочую площадку, устанавливаемую в процессе вибрирования на открытую поверхность бетонной смеси, вызывая тем самым ее колебания.
Наружные вибраторы прикрепляются к форме или опалубке, которая передает колебания бетонной смеси.
Внутренние вибраторы в зависимости от формы их наконечников называют вибробулавами, внбростержнями, виброштыками, вибролопатами и виброиглами.
Внутренний высокочастотный вибратор легкого типа с гибким валом (фиг. 37) состоит из электродвигателя 1 с редуктором, повышающим число оборотов, гибкого вала 2 и сменных наконечников <3. Электродвигатель асинхронный, трехфазного тока для напряжения 220/127 в. Гибкий вал заключен в специальную броню, поверх которой надет резиновый рукав. По концам вала расположены муфты с левой резьбой для присоединения к электродвигателю и вибрирующему наконечнику. Для предохранения двигателя от погружения в бетон последний снабжен тарельчатой подставкой 4.
Внутри наконечника в шарикоподшипниках установлен вал, соединяющийся с гибким валом. Внутренний вал наконечника установлен эксцентрично, вследствие чего при его вращении возникает возмущающая сила, вызывающая вибрирование наконечника.
Некоторые высокочастотные вибраторы с гибким валом в вибрирующих наконечниках имеют планетарные механизмы, что позволяет еще более увеличить частоту колебаний вибраторов. Сменные наконечники имеют диаметры от 50 до 75 мм. Частота колебаний от 6000 до 14 000 в минуту. Кинетический момент вибраторов от 0,9 до 0,85 кгсм. Номинальная мощность от 1 до 1,2 кет. Производительность вибраторов от 2 до 8 м'-'1час.
Внутренние высокочастотные вибраторы среднего типа (фиг. 38) имеют эксцентрик, устанавливаемый непосредственно на валу электродвигателя, заключенного в корпусе булавы. Вибратор питается током высокой частоты от умформеров с рабочей частотой на выходе 200 гц, напряжением 36 в.
62
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Вибратор-булава (фиг. 38) состоит из кожуха 1, внутри которого расположен электродвигатель 2 с эксцентриком, закрепленным на его оси. Штанга 3 состоит из двух частей, соединенных посредством резиновой муфты, для уменьшения вибрации верхней части штанги с ручкой 4. Включение или выключение вибратора осуществляется посредством выключателя 5.
Диаметр корпуса вибробулавы 114 мм. Частота колебаний 5500—5700 в минуту. Кинетический момент вибраторов от 1 до 1,15 кгсм. Номинальная мощность 0,5 кет, производительность 12—15 м3/час.
Высокочастотный вибратор тяжелого типа (вибробулава) аналогичен по принципу действия, конструкции и питанию током вибраторам среднего типа. Диаметр корпуса вибробулавы 135 мм, частота колебаний 5500—5700 в минуту. Кинетический момент вибратора 2—2,2 кгсм. Номинальная мощность 1,2— 1,5 кет, производительность 16—20 м3/час.
Расчет внутренних вибраторов сводится к определению амплитуды колебаний, кинетического (дебалансного) момента и производительности.
Амплитуда А г колебаний вибратора вычисляется по формуле, предложенной А. Е. Десо-вым:
In А. = 1п А., - In 1/+ 4- гв, (73) Г Г2
Фиг. 38. Внутренний высокочастотный вибратор-булава среднего типа.
Фиг. 37. Внутренний высокочастотный вибратор с гибким валом.
где А 2 — минимальная амплитуда колебаний, при которой бетонная смесь начинает переходить в состояние жидкости (принимается по табл. 1);
ri— радиус корпуса вибратора;
г2— расстояние до источника колебания;
г0 — радиус действия вибратора;
Р — коэффициент затухания колебаний бетонной смеси, зависящий от структурной вязкости бетона, частоты колебаний и величины возмущающей силы (принимается по табл. 2), в см-1.
Вибраторы
63
Зная амплитуду /Ц вынужденных колебаний вибратора, можно вычислить кинетический момент эксцентриков по формуле «
Мкин = С^ = G2A± кгсм, (74)
где G — вес дебаланса в кг;
R — расстояние от оси вращения вала с дебалансами до центра тяжести дебаланса в см;
G2 — вес вибрируемых масс (вибратора и присоединенной части бетона) в кг.
Таблица 2
Значения коэффициента затухания р (в см-1)
Частота колебаний в минуту Бетон на портланд-цементе при подвижности в см Бетон на пуццо-лановом портлинд- цементе при подвижности в см
2—4 4—6 4—6
3 000 0,1 0,07 0,19
4 500 0,09 0,06 0,16
6 000 0,08 0,05 0 12
12 000 — — 0,15
Присоединенная часть бетона принимается равной весу массы бетона, находящемуся в зоне радиуса действия вибратора, умноженному на коэффициент присоединения, который колеблется от 0,15 до 0,2.
Мощность, расходуемая на колебания при угле сдвига фаз в бетоне между направлением перемещения вибратора и направлением возмущающей силы, который приближенно принимается равным 20—30°, определяется по формуле
N — 0,98Qow А± sin 610-4 кет, (75)
где Qo — возмущающая сила вибратора, равная
Qo = mRu2 кг;
здесь т — масса неуравновешенной части дебалансов в кгсекЧсм;
и — угловая скорость вала вибратора в сек-1.
Мощность, затрачиваемую на внутренние потери, в зависимости от частоты колебаний и конструкции вибратора можно принимать в пределах 0,1— 0,3 кет.
Номинальная мощность двигателя вибратора будет равна
Nnp = N + (0,1-н0,3) кет. (76)
Производительность Q внутреннего вибратора определяется по формуле
Q = 2kr20d м3/час, (77)
*~Н1
где г о — радиус действия вибратора в м;
d — толщина слоя бетона в м;
t — продолжительность вибрирования в каждой точке в сек.;
Ц — время перестановки вибратора с одной позиции на другую в сек.; k = 0,85 — коэффициент использование вибратора.
Поверхностный вибратор (фиг. 39, а) электромоторного типа состоит из двигателя / с двумя эксцентриками 2 на валу ротора 3 и площадки 4, передающей колебания бетонной массе.
64
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Частота колебаний поверхностных вибраторов 2800 в минуту. Кинетический момент от 2,08 до 5 кгсм. Мощность электродвигателей от 0,4 до 0,8 кет, напряжение тока 36 в.
Поверхностный вибратор (фиг 39, б) электромагнитного типа состоит из основания, на котором смонтирован набранный из пластин трансформаторного железа сердечник 1. На сердечнике закреплена катушка 2, создающая при пропускании переменного тока пульсирующее магнитное поле.
Фиг, 39. Поверхностные вибраторы: а — электромоторный; б — электромагнитный.
Якорь 3, набранный из пластин трансформаторного железа, подвешен на спиральных пружинах 4 и опирается на амортизатор 5. Вибратор основанием жестко прикрепляется к рабочей площадке. Электромагнит питается от сети через селеновый выпрямитель. Частота колебаний вибратора 3000 в минуту. Номинальная мощность 1,1 кет. Кинетический момент 2—3 кгсм. Напряжение тока 220/380 в.
Для определения производительности поверхностных вибраторов П. М. Миклашевский 1 * рекомендует пользоваться формулой
r Се«о3 (78)
1 П. М. Миклашевский, Вибрирование бетонной смеси, Москва-Волгострсй,
1937.
Вибрационные площадки
65
где G6 — вес массы, колеблющейся при вибрировании, в кг;
Ge — вес вибратора в кг;
е — амплитуда колебаний вибратора в м\
со — ускорение движения массы (П. М. Миклашевский рекомендует принимать эту величину равной 5—7,5 м/сек2).
А. Е. Десов предложил определять производительность поверхностных вибраторов по формуле
т^е
тде Мо
0,11 ЗЕ,
(79)
— Лб
где Мб — колеблющаяся масса бетона в кгсек~Ы\
т0 — масса дебаланса в кгсекЧм\
е — амплитуда колебаний вибратора в лг,
714 0— масса вибратора в кгсек2/м', коэффициент 0,113 имеет размерность массы, отнесенной к 1 м'2 площади вибратора;
F — площадь вибратора в лД;
Аб — амплитуда колебаний вибратора на бетоне к концу вибрирования в Л!.
Наружный вибратор (фиг. 40) состоит из корпуса 1, статора 2, ротора 3, на валу которого установлен эксцентрик 4, штепсельного соеди
Фиг. 40.' Наружный вибратор.
нения 5, гибкого кабеля 6, зажимных губок 7, при помощи которых вибратор крепится к опалубке.
Раскрытие губок от 40 до 75 мм. Частота колебаний вибратора 2800 в минуту. Вибратор питается от сети переменного тока через понижающий трансформатор. Номинальная мощность 0,45—0,55 кет. Кинетический мо-момент от 2 до 3 кгсм. Напряжение тока 36 е.
§ 4. ВИБРАЦИОННЫЕ ПЛОЩАДКИ
Общие сведения
Существующие конструкции вибрационных площадок классифицируются по следующим признакам: по характеру колебаний, по типу применяемых вибраторов, по грузоподъемности, по способу крепления формы.
5 Сапожников
66
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
По характеру колебаний различают виброплощадки: а) с круговыми гармоническими колебаниями; б) с направленными гармоническими вертикальными или горизонтальными колебаниями; в) с негармоническими ударно-вибрационными колебаниями.
Круговые гармонические колебания (фиг. 41, а) создаются вращающимся валом с закрепленным на нем дебалансом. Эти колебания характеризуются тем, что создаваемая вибрационным устройством возмущающая сила в тече-
Фиг. 41. Принципиальные схемы виброплощадки: а — с круговыми колебаниями; б — с ударно-вибрационными направленными колебаниями с активной упругой подвеской; в — с ударно-вибрационными колебаниями (направленными) с упругой подвеской дополнительных масс.
однако, отме-случаях, когда колеблющейся
ние одного оборота вала постоянна по величине при непрерывном изменении своего направления. Основные узлы виброплощадки с круговыми колебаниями (фиг. 41, а): вибрирующая рама /; вибраторы 2\ пружины 3; фундаментная рама 4', электродвигатель 5; дебаланс 6.
Необходимо, тить, что в тех центр тяжести
части виброплощадки не совпадает с осью вала, возникают сложные по форме колебания, приближающиеся к эллиптическим. При этом появляются дополнительные вращательные колебания, вызывающие неравномерную амплитуду и появление так называемых «нулевых точек» в плоскости вибрирования.
Имеющийся опыт эксплуатации вибрационных площадок
показывает, что при круговых гармонических колебаниях имеет место частичное смещение бетонной массы вследствие появления дополнительных вращательных колебаний.
Для исключения указанных вредных колебаний в виброплощадках с круговой вибрацией применяются дополнительные грузы для балансировки с тем, чтобы всемерно приблизить центр тяжести колеблющихся масс к центру вращения. Однако это удается применить на виброплощадках малой грузоподъемности (до 1 т) и небольших габаритов.
Вследствие указанного, виброплощадки с круговыми гармоническими колебаниями применяются весьма ограниченно и почти повсеместно заменяются виброплощадками с направленными колебаниями.
При направленных колебаниях, получаемых при посредстве двух одинаковых вибраторов, вращающихся с одной и той же угловой скоростью, но в противоположных направлениях, вредные вращательные колебания
устраняются.
Особое значение при указанном способе приобретает возможность получения синхронной и синфазной работы обоих вибраторов. Экспериментальная проверка во ВНИИСтройдормаше вцброплощадки с двумя параллельными дебалансными валами, закрепленными на жесткой раме и расположенными на небольшом расстоянии друг от друга, показала, что при произвольном положении одного дебаланса по отношению к другому с любым начальным углом сдвига фаз колебаний обоих дебалансных валов синфаз-
Вибрационные площадки
67
ность их устанавливается во время движения, и колебания принимают направленный характер, если валы вращаются в разные стороны.
Однако в виброплощадках средней и большой грузоподъемности с большими габаритными размерами колеблющейся рамы описанный эффект может не проявиться хотя бы только в силу недостаточной жесткости самой конструкции. В условиях таких площадок дебалансные валы, вращающиеся с одинаковой скоростью, но в противоположные стороны, кинематически связываются при помощи зубчатой передачи (синхронизатора) или электрической синхронизации («электрический вал»).
Виброплощадки с ударно-вибрационными колебаниями весьма эффективны, однако они пока не получили распространения. Исследованиями таких виброплощадок занимается ВНИИСтройдормаш.
На фиг. 41, б и в представлено два типа указанных виброплощадок.
На схеме фиг. 41, б показана виброплощадка с активной упругой подвеской, при которой вибратор соединяется с рамой пружинами. В зависимости от соотношения масс, при прочих равных условиях, можно сообщать виброплощадке колебания с различной амплитудой при ударных нагрузках.
Основные узлы виброплощадки (фиг. 41, б): вибрирующая рама Г, вибратор 2; основная пружина 3; пружина вибратора 4.
На схеме (фиг. 41, в) показана виброплощадка с упругой подвеской дополнительных масс в то время, как вибратор жестко связан с основной рамой. Колебания виброплощадки сопровождаются периодическими ударами.
Основные узлы виброплощадки (фиг. 41, в): вибрирующая рама /; вибратор 2; основная пружина 3; пружина пригрузки 4\ пригрузка 5.
По типу вибраторов, применяемых в виброплощадках, различают виброплощадки с дебалансными, бегунковыми, электромагнитными, пневматическими и гидравлическими вибраторами.
Наиболее простые по конструкции, надежные в работе и, главное, позволяющие сравнительно просто менять амплитуду колебаний — вибраторы дебалансные.
Электромагнитные вибраторы являются устройствами резонансного действия и поэтому эффективно работают только в строго определенном режиме. Незначительное понижение напряжения или изменение частоты питающего тока, изменение соотношения между вибрируемой массой и массой электромагнита снижают амплитуду колебаний. Вследствие этого вибраторы электромагнитного типа распространены мало. В настоящее время виброплощадки большой грузоподъемности с электромагнитными вибраторами применяются только как опытные.
По грузоподъемности различают виброплощадки: малой грузоподъемности — от 0,25 до 1 т; средней грузоподъемности — от 1 до 5 т; большой грузоподъемности — от 5 до 20 т и более.
По способу крепления формы к раме существуют виброплощадки с механическими, электромагнитными, гидравлическими и пневматическими приспособлениями.
Наиболее прост механический способ крепления, например клиновой, однако существенным недостатком такого метода крепления является наличие шума, возникающего в сочленениях крепления.
Весьма надежно и удобно в эксплуатации электромагнитное устройство, обеспечивающее быстрое закрепление и последующее освобождение формы.
В связи с тем, что наибольшее распространение получили виброплощадки с направленными колебаниями, в дальнейшем рассматриваются в основном площадки только этого типа:
5*
68
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Виброплощадки с направленными гармоническими колебаниями
Фиг. 42. Принципиальные схемы виброплощадок с на-пр явленными гармоническими колебаниями.
а — малой грузоподъемности (до I ту, б — средней грузоподъемности (до 5 tn); в — большой грузоподъемности (более 5 т); г — двухчастотная внброплощадка.
На фиг. 42 показаны принципиальные схемы виброплощадок с направленными гармоническими колебаниями. Как видно из фигуры, различие между ними заключается в количестве вибровалов и вибрационных блоков (столов), устанавливаемых на фундаментной раме.
ВНИИСтройдормаш запроектировал унифицированный ряд вибрационных площадок грузоподъемностью от 1 до 18,5 т. В результате проведенной работы были созданы унифицированные узлы: виброблоки (столы), вибраторы, электромагниты, валы, муфты и т. д.
Принимая то или иное количество виброблоков (столов), получают виброплощадки различной грузоподъемности из одних и тех же унифицированных элементов. Виброплощадки состоят (фиг. 42) из электродвигателя /, синхронизатора 2 и вибраторов 3.
Виброплощадка (фиг.43) с направленными гармоническими колебаниями состоит из ряда вибростолов 1, смонтированных на общей фундаментной раме 2. На каждом из вибростолов установлены два сдвоенных вибратора 3, клинья 4 (или электромагниты) для крепления форм и опорные пружины 5. Вибраторы каждого ряда соединяются последователь
но валами 6 с упругими муфтами 7. Привод виброплощадки состоит из электродвигателей 8 и синхронизатора 9 (шестеренчатого), передающего вращение всем вибровалам. Синхронизатор обеспечивает синхронную и синфазную работу всех вибровалов.
На фиг. 44 показан унифицированный стол для вибрационных площадок большой грузоподъемности. Вибростол состоит из рамы 1, к которой снизу присоединены два сдвоенных вибратора 2. Вибростол имеет четыре пружинные опоры 3.
Виброблок (фиг. 45, а) применяется для унифицированных виброплощадок. Виброблок состоит из рамы 1, с одним двойным вибратором 2,
Вибрационные площадки
69
Фиг. 43. Виброплощадка с направленными гармоническими колебаниями.
-1---------Г -----------ег
Фиг. 44. Вибростол.
70
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
протяжного сдвоенного электромагнита 3 для крепления форм и четырех пружинных опор 4.
Для обеспечения синхронности вращения дебалансных валов одной линии сдвоенных вибраторов (см. схему на фиг. 42, а и б) служит синхронизатор, показанный на фиг. 45, б. Синхронизатор представляет собой передачу из четырех последовательно зацепляющихся зубчатых колес, помещенных в масляную ванну, при этом как промежуточная пара, так и крайняя имеют попарно одинаковое число зубьев. С выходными валами синхро-
Фиг. 45. Виброблок и синхронизатор.
низатора посредством карданных валов с упругими муфтами соединяются дебалансные валы.
Для виброплощадок (фиг. 42, в) применяются синхронизаторы, отличающиеся от рассмотренного выше только тем, что число промежуточных зубчатых пар принимается большим с тем, чтобы было обеспечено необходимое расстояние между осями электродвигателей.
Вибратор (фиг. 46, а)состоит из корпуса /, двух валов (виброшпинделей) 2, установленных на подшипниках качения, постоянных дебалансов 3 и сменных дебалансов 4. В зависимости от размеров и веса установленных дебалансов изменяется кинетический момент вибраторов.
На фиг. 46, б показан виброшпиндель, состоящий из вала 5, опирающегося на два сферических роликоподшипника 6. На шпинделе закреплены
Вибрационные площадки
71
два дебаланса 7. С помощью болтов к этим дебалансам могут прикрепляться дополнительные грузы, обеспечивающие получение кинетических моментов различной величины.
В виброплощадках применяются также вибраторы с одним дебалансным валом.
Некоторые особенности имеет бегунковый вибратор, разработанный Л. П. Петрунькиным.
Вибратор (фиг. 47) представляет собой стальной корпус 1, внутри которого на подшипниках 2 вращаются в противоположных направлениях два
Фиг. 46. Вибратор сдвоенный: а — в сборе; б — виброшпиндель.
водила 3. Эксцентриками служат цилиндрические ролики 4. Водило имеет прорези 5, вдоль которых по беговой дорожке 6 корпуса могут свободно перемещаться ролики с подшипниками. Беговые дорожки представляют собой шлифованные закаленные кольца, запрессованные в корпус вибратора. Таким образом, возмущающая сила не передается на подшипники, а воспринимается непосредственно корпусом.
Кинетический (дебалансный) момент вибратора рассмотренного типа колеблется в пределах от 35 до 80 кгсм в зависимости от применяемых сменных дебалансов.
Электромагнит для крепления форм (сдвоенный) состоит из корпуса 1 (фиг. 48), сердечника 2, катушки 3 и клеммной коробки 4.
Электромагнит получает питание от сети 220/380 в через селеновые выпрямители. Максимальное усилие притяжения каждого электромагнита равно 2—3 т.
На фиг. 49 показана виброплощадка с электромагнитными вибраторами, вызывающими направленные колебания.
Она состоит из 10 электромагнитных вибраторов 1, смонтированных в отдельных блоках 2, опирающихся через пружины 3 на фундаментную
72
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Вибрационные площадки
73
Фиг. 49. Виброплощадка с электромагнитным вибратором.
Фиг. 50. Унифицированные виброблоки
а — с двухчастотнымн гармоническими вертикальными колебаниями (3000 и 6000 кол/мин); б — с ударным режимом (3000 кол/мни; 3000 уд/мнн); в — с одночастотными гармоничными вертикальными колебаниями (3000 кол/мин).
74
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
раму 4. Для крепления форм на каждом столе предусмотрены электромагнитные плиты 5. С двух параллельных сторон виброплощадки имеются рельсы 6, поднимающиеся и опускающиеся с помощью гидравлических домкратов 7, в которые подается масло от насосной станции 8. Электромагнитные вибраторы питаются от сети переменного тока через выпрямительную установку. Амплитуда колебаний виброплощадки 0,15—0,2 льи. Грузоподъемность виброплощадки 18 т. Частота колебаний 3000 в минуту.
Государственным комитетом по автоматизации и машиностроению в 1961 г. утвержден типаж на вибрационные площадки. По типажу предусматриваются к выпуску в 1962—1965 гг.: а) виброплощадки грузоподъемностью в 2 и 4 т с гармоническими вертикальными колебаниями, одночастотные, двухчастотные и с ударным режимом; б) виброплощадки с одночастотными гармоническими вертикальными колебаниями грузоподъемностью 8, 12, 16 и 24 т.
Все виброплощадки собираются из унифицированных блоков (фиг. 50). Так, например, для виброплощадки грузоподъемностью 2 т предусматриваются два блока, а для виброплощадки грузоподъемностью 24 т соответственно 24 блока.
Частота колебаний низкая 3000, а высокая 6000 в минуту.
Расчет виброплощадок
При вращении дебалансного вала с угловой скоростью oj возникнет центробежная сила инерции (возмущающая сила) Р , равная:
Рч = тйш2Я, (80)
где тд — масса дебаланса;
R — расстояние от оси вращения вала до центра тяжести неуравновешенной части дебаланса;
со — угловая скорость.
Центробежная сила инерции будет вызывать вибрацию виброплощадки с формуемым изделием и формой. Сила, действующая по горизонтальной оси х — х на приводимые в вибрацию массы, определится как произведение массы на ускорение:
,р..
Рх —тв. чах^ тв_ ч-^-, (81)
где т.в_ ч — масса всех вибрирующих частей;
(d2x \ ах = 1;
х — проекция пути движения вибрирующих масс на ось х — х. Уравнение движения при гармонических колебаниях, как известно, определяется формулой
х = —е sin (со/ ф- б), (82)
где е — амплитуда колебаний.
ах = = — есо2 sin (cof ф- б). (83)
Соответственно получим по оси у — у
ау — = — ес°2 coS (®^ + 5)- (84)
Результирующее ускорение а будет равно
а = ах ф- а} = (ею2)2 [sin2 (at ф- б) ф- cos2 (at ф- б)] ;
а — еа2 ]/sin2 (at ф- б) ф- cos2 (at ф- б) = еа2.
Вибрационные площадки
75
Таким образом, сила, действующая на приводимые в вибрацию массы, будет равна
Рвибр = ^. ч-а = т». ч'е^- (85)
Возмущающая сила Рц, помимо вибрации колеблющихся масс и преодоления других сопротивлений (сопротивление окружающей среды и др ), вызывает также и сжатие пружин в пределах амплитуды колебаний:
Рц= Реи5р+рпр, (86)
где Рпр — сила, необходимая для сжатия пружин.
Обозначим жесткость пружин через С. Под жесткостью пружин понимается сила, необходимая для сжатия (или растяжения) пружины на единицу длины. Таким образом, сила, необходимая для сжатия (или растяжения) пружины, будет равна
= Се. (87)
Учитывая, что Рц = Pev6p + Рпр, можем записать, пользуясь формулами (80), (86) и (87),
Рк = тд(йгР = me. чеш2 + Се. (88)
При учете, что суммарная жесткость пружин (или рессор) для виброплощадок, например, грузоподъемностью 10 т равна 7500 кг!см, при этом максимальная амплитуда е колебаний равна 0,1 см, получим, что Се = 750 кг. Величина же Рвибр будет, например, при е = 0,1 см, тв_ ч = 10,2 кгсекЧсм и и = 306 сек'1 равна 93 600 кг, т. е. почти в 94 раза больше значения Се. Таким образом, можно без особой погрешности пренебречь величиной Се и тогда формула (88) примет вид
Рц = = тв. чею2-, (89)
откуда
= тв. ч'е’ (")
при этом
р — р 1 Ц 1 вибр’
Выражая массу через вес и ускорение силы тяжести, получим
= (91)
g g 4
и окончательно
GdR = Ge. че, (92)
где Gg — вес дебаланса; Ge. ч — вес вибрируемых масс.
Кинетический момент М дебалансов определяется по формуле
М = Gg R. (93)
Подставляя значение GdR в формулу (92), получим
М = Ge. че. (94)
Вес вибрируемых масс складывается из веса колеблющихся частей виброплощадки GK, веса формы (поддона) Сф и активного веса формуемого изделия G6em:
Ge. Ц = 6К + СФ + G6em k.
Коэффициент k, называемый коэффициентом присоединения формуемой массы, учитывает, что в процессе работы значительная часть загрузки находится во взвешенном состоянии (k = 0,2 -н0,35).
76
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Таким образом, получаем окончательно
M=e(GK + Gf + G6emk). (95)
Под действием общего веса Ge- ч статическая осадка пружин (рессор) ест будет равна
ест = -^~, (96)
где С — жесткость пружин.
Период Тс собственных упругих колебаний груза и пружин, как известно, определяют из равенства
Тс = 2лУ~^-, (97)
где тя. ч — масса груза весом Ge ц.
Частота колебаний
где <ос — круговая частота собственных упругих колебаний системы, определяемая по формуле
(99)
Под действием силы Рц согласно формулы (89), равной me. чсо2е, в системе возникают вынужденные колебания с амплитудой е:
/221
где совын — частота возмущающей силы (вынужденные колебания).
Наблюдения за работой вибрационных машин показали, что при переходных режимах пуска и остановки возникают биения, т. е. колебания с переменной амплитудой, значительно превышающей амплитуду колебаний при установившемся движении. Отмеченное явление возникает вследствие того, что одновременно имеют место свободные и вынужденные колебания.
Свободные колебания системы вследствие потерь энергии — сопротивление воздуха, трение в пружинах и т. д. — постепенно затухают, после чего в системе устанавливается режим вынужденных колебаний.
В рассматриваемом нами случае можно без особых погрешностей ограничиться рассмотрением колебаний, амплитуда которых определяется по формуле (100).
При больших значениях по сравнению с получим, пренебрегая С0с,
е —------(101)
тв-
При (овын, равной щс, величина е будет стремиться к бесконечности, т. е. возникнет резонанс.
Если же <овык незначительна по сравнению с шс и ею можно пренебречь, то
е=. (102)
me. чо>;
Вибрационные площадки
77
Подставляя в формулу (102) значение сос по формуле (99), получим
Рц , тв- Ч Рц
tTlg. ц С С
(103)
откуда
= Се.
(Ю4)
что осадка пружин в этом случае будет про-Р , приложенной как бы статически.
У
Таким образом, получаем, исходить под действием силы
При принятых выше величинах Рц и С получаем по формуле (104) 93 600 1 о е „
е ~ 7500 ~ 12’5 СМ‘
Фактическая же осадка пружин виброплощадки равна 0,1 см, т. е. в 125 раз меньше.
Таким образом, в вибрационных площадках расход энергии, затрачиваемой на сжатие пружин, а следовательно, и ее возврат, незначителен по сравнению с энергией, расходуемой виброплощадкой в целом.
Определение мощности производим для виброплощадки с вертикально направленными гармоническими колебаниями.
У
Фиг. 51. Схема к расчету виброплощадок.
При работе вибрационной площадки мощность расходуется на работу уплотнения бетонной смеси (МдПЛ), на преодоление сопротивлений трения в подшипниках дебалансных валов (A/J и на аэродинамические потери, гистерезисные потери в пружинах, потери от трения и др. Указанные потери относительно невелики и в дальнейшем учитываются коэффициентом 1,15.
Мощность, затрачиваемая на поддержание колебаний и уплотнение бетонной смеси, без учета потерь на трение для виброплощадки с вертикально направленными колебаниями определится из следующего.
Принимаем приближенно систему за материальную точку и полагаем, что сила инерции приложена в центре масс.
Работа А уплотнения бетонной смеси за период Т будет равна (фиг. 51)
А = J Рв • dy, о
(105)
где Рв — вертикальная составляющая возмущающей силы; у — проекция пути на вертикальную ось:
Рв = Рч-cos Р — Рц• cos(90 — at) = Рцsin at,
где P-i — возмущающая сила;
у = е cos (Р + б) = е cos [90 — (щ/ — 6)1 = e-sin (ш? — 6); ♦
dy = ecu cos («? — 6) dt,
78
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
где б — угол сдвига фаз между направлением возмущающей силы и направлением перемещения виброплощадки;
т
А = J P4sin coZ-ew cos (со/ — 6) d/;
о
T
A = Рцеа§ sin cd/-cos (at — 6) dt\
о
т
А = Рце co J sin at (cos co/-cos 6 + sin wZ-sin 6) dt\
о
т т
cos 6 C (sin at -cos at- dt + sin б Г sin2 at dt; (106)
A = Рцва
0
Выразив период T колебания
1 I 1 17
С sin со/ cos tot dt = — sin2 at ;
J | 2co |o ’
( sin2co/d/ = I Д-t — -Д- sin 2at Г.
J 2 4co о
n 1 *
через угловую скорость
Г — 2jt (О
и подставляя пределы, найдем
II 1-1
1 .. 9 ..л I гл 1
t 1
2 4со
|4-cosin2co/|;
1 I—
— sin 2со/ “ =
О» 1о
2o>
. а>2л
sin2------
(0
^-cd sin2co-0 — 0;
2л О
2(0 2 4(0 со
1 . 2о>2л . 1 . d п л
sin----------И — sin 2(0 • 0 = —
1 4(0 о)
Подставляя полученное значение в формулу (106), найдем
А = Риеа sin б — = Раеп sin б.
Ч (О ч
(Ю7)
Значение Рц по формуле (80) равно tnda2R; учитывая, что tndR = M/g, получим
. Ма2ел . s А --------sin б.
g
Средняя мощность за период Т будет равна А Ма3е . ~
Учитывая, что согласно формуле (94) е = —, окончательно получим
и,- -
М2со3 .
W = ---sin б-
Мощность в кет будет равна д, _ ЛРсо3 sin б ______________________ Al2(os sin 6
N«nil ~ 2-9,81-Gfl. ч-102-104 — 2-Ge. ч-107 Квт"
М принимается в кгсм, a -g в м/сек2.
При работе виброплощадки без формы и бетонной смеси в связи с большой жесткостью виброрамы и отсюда малыми ее деформациями потери энергии и, следовательно, угол сдвига фаз будут незначительными, и ими можно пренебречь.
в- ч
(108)
(Ю9)
Вибрационные площадки
79
Таким образом, работа по поддержанию колебаний порожней виброплощадки будет затрачиваться только на преодоление сопротивлений трения в подшипниках валов дебалансов, на диссипативные потери и потери на трение в карданных сочленениях, синхронизаторе, сальниковых уплотнениях и др. В данном случае угол сдвига фаз будет равен нулю и мощность, подсчитываемая по формуле (109), также будет равна нулю.
Потери на трение в подшипниках валов дебалансов определяются, исходя из следующего. За один оборот вала вибратора работа сил трения будет равна
АтР = кгм, (ПО)
где р. — приведенный к валу коэффициент трения в роликоподшипниках; при консистентной смазке р. = 0,005 *;
Рц — центробежная сила инерции в кг;
d — диаметр беговой дорожки внутреннего кольца роликоподшипника в м.
Центробежная сила инерции Рц согласно формуле (80) будет равна Рц = тда2р = и2/? = <в2,
где М — кинетический момент в кгсм; М = GSR;
g — ускорение силы тяжести в м/сек2;
R — расстояние от центра тяжести неуравновешенной части дебаланса до оси вращения в м.
При п оборотах вала в минуту расходуемая мощность будет равна
д, _ Атрп _ р.Л1со2л*г тР 60-102 “ g-60-102-Ю4
Выразив число оборотов через угловую скорость
ЗОсо п =----,
л
получим с учетом потерь в муфтах, карданных сочленениях, сальниках и в синхронизаторе
^Р = *4^квт, (111)
где k — коэффициент, учитывающий указанные выше потери; величина k примерно равна 1,15.
Исследования, проведенные ВНИИСтройдормашем (см. приводимые ниже данные), показывают, что расход мощности Nф на поддержание колебаний виброплощадки с установленной на ней порожней формой увеличивается примерно на 23—26% от Nmp. Как показывают опыты, колебания виброплощадки с формой изменяются, вызывая при этом смещение фаз
Кф = (1,23 4-1,26) Nmp. (112)
Мощность, затрачиваемая на уплотнение бетонной массы, может быть определена, исходя из следующего. При виброуплотнении бетона диссипативные цилы трения и вязкости в пределах цикла полностью поглощают силы, возникающие в бетонной массе вследствие вибрационных перемещений и уплотнения ее. Таким образом, можно записать
б'
А = ml (o2eS =------a2eS, (ИЗ)
упл бет g ’ \ /
Справочник машиностроителя, т. III, 1951, стр. 597.
80
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
где G'6 — вес неприсоединенной части бетона, равный (0,65-ъ0,8) G6 (G6 — общий вес бетона);
S — путь, проходимый массой.
При вертикально направленных колебаниях S = 2е.
20^
А =_______ и2е2
На с сопроти
(Н4)
Средняя мощность за период Т = 2л/со будет равна
N = — = упл .'р
Исс, площа; нителы
gn
(Н5)
Г
Мощность в кет. при учете, что е
Ов. ч M2<s?G’6
М
, составит
г
ngGl4W2
кет.
(П6)
При М в кгсм и g в м/сек2 получим
ТУ = M2w3g;
^упл ------- ----
3.15G2 J07
кет.
(П7)
е. ч
Пр; и при 1 36,9;
Оби может при у
Пос кол об г 10,4 к
Делая допущение, что форма по всему периметру жестко связана с рамой виброплощадки и при этом отсутствует деформация формы, можем приравнять формулы (109) и (117), поскольку в этих условиях мощность будет расходоваться только на уплотнение бетонной смеси;
Л42<о3 . , M2<o3G"6
Sin б = -----5----.
3.15G2 ч107
2Ge. ,10’
Отсюда найдем, что угод Тдвига
sin 6 =
фаз будет равен
2Gg
3,15Ge. , •
(Н8)
Подсчитаем расход мощности для виброплощадки СМ-476 грузоподъемностью 5 т с гармоническими вертикально направленными колебаниями при следующих данных: кинетический момент при средних дополнительных дебалансах 288 кгсм, число оборотов валов дебалансов 2920 в минуту, угловая скорость 306 сек~г, вес формы 2 т,,вес бетона 3 т.
Сначала определим по формуле (118) угол сдвига фаз, вызываемый колебаниями бетонной смеси,
sin б = - (°45 t0-8}-L = 0,248-0,302,
откуда б = 14°20'-4-18°40'.
Необходимо отметить, что при круговых колебаниях виброплощадки величина угла б возрастает в 1,4 раза, поскольку путь£, проходимый массой за цикл и равный ле, в 1,57 раза больше, чем при вертикально направленных колебаниях (S = 2е).
По формуле (109), пренебрегая затратой мощности, вызываемой деформацией формы, находим
M2<o3sind 2882-3063-0,275 с сс
N1 = = 2-5000Т10- - = 6’55 т
4
Г
откудг
Tai
Ка от коз
Пр на уп скими
где Q А
П{
(80) f
ОКОН1
6
Вибрационные площадки
81
На основе формул (111) и (112) находим расход мощности на преодоление сопротивлений трения, потери от диссипации и потери, вызываемые формой . ио /И(03щ7 1,43-288-3063-0,005-0,07 .
Кф = 1143 =----------ЛИ?’--------= 20’4 Квт;
NcyM = Л\ + Ыф = 26,95 кет.
Исследования, проведенные ВНИИСтройдормашем при испытании виброплощадки СМ-476, показали, что расход мощности (в кет) при средних дополнительных дебалансах составляет:
при работе виброплощадки без формы и бетона . ... 16
при работе с порожней формой ................................20,2
при работе с полной загрузкой ............................. 26,4
Примерно аналогичные соотношения по расходу мощности получились и при испытании виброплощадки СМ-483 грузоподъемностью 16 т, а именно 36,9; 45,3; 55 кет.
Общий угол сдвига фаз при работе загруженной виброплощадки косвенно может быть определен на основе данных, полученных ВНИИСтройдормашем при указанных исследованиях.
Поскольку, как показывают опыты, затрата мощности на поддержание колебаний виброплощадки СМ-476 без учета потерь на трение составляет 10,4 кет, угол сдвига фаз определится на основе формулы (109).
Л42(о3 sin дОб,ч 2-Ое. ч-10’
= 10,4 кет,
откуда
sin
10,4-2-Gg. «-10’
Л42о>3
= 0,437.
Таким образом, среднее значение угла сдвига фаз будет равно = 25°50'.
Как показывают подсчеты, изменение угла сдвига фаз в зависимости от коэффициента присоединения массы колеблется в пределах 21°40'—29°40'.
Проф. А. Е. Десов рекомендует определять мощность, расходуемую на уплотнение бетонной смеси в виброплощадках с круговыми гармоническими колебаниями, по формуле
N = 0,98-QoA!to sin 61О~4 кет, (Н9)
где Qo — суммарная возмущающая сила в кг;
Aj — амплитуда колебаний в см;
со — угловая скорость в сек '1;
б — угол сдвига фаз.
Преобразуем формулу А. Е. Десова, заменив Qo и согласно формулам (80) и (94). По указанным формулам имеем
окончательно получим
6 Сапожников
/W2o>3sinfi jg_7
(120)
82
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Сравнивая формулы (109) и (120) и учитывая, что от воздействия бетонной массы угол сдвига фаз при круговых колебаниях в 1,4 раза больше, чем при вертикально направленных, и в среднем, как показывают подсчеты, общий угол сдвига фаз составляет 32°30', получаем, что при круговых колебаниях виброплощадки мощность увеличивается в 1,6 раза по сравнению с той же виброплощадкой, но работающей при вертикально направленных колебаниях.
Анализ приведенных выше подсчетов показывает, что основные затраты мощности составляют потери на трение и диссипативные потери, затем следуют затраты мощности на уплотнение бетонной смеси и, наконец, расход мощности на вибрацию и деформацию формы.
Необходимо отметить, что в последних конструкциях крепление форм к раме виброплощадки осуществляется при посредстве электромагнитных или пневматических устройств, что позволяет получить более жесткую систему крепления и вследствие этого мощность будет расходоваться в основном на деформацию формы. Это позволяет снизить потери примерно до 7— 8%. Затраты мощности на уплотнение бетонной смеси составляют 16—19% от общей мощности.
С учетом изложенного подсчет мощности, расходуемый виброплощадками, рекомендуется проводить по формулам (109), (111) и (120).
Для виброплощадок с вертикальными гармоничными колебаниями
Af2w3sind , , McAid ,,п,,
— 2 Ge.4-107 k 2-107 Квт" (121)
Величина угла 6 принимается в пределах 20—24%; М в кгсм-, Ge ч в кг; k = 1,15; d в м.
Для виброплощадок с круговыми гармоничными колебаниями
д. _ sin 6 . Alto8M . 99
o6«f ~ Ge Ч.1О7 "Г 2-107 ' 7
Величина угла 6 = 30-4-35 %; М. в кгсм; Ge ц в кг; k = 1,15; d в м.
На координационном совещании по автоматизации и усовершенствованию процессов приготовления, укладки и уплотнения бетонов (1959 г.) П. И. Новосельский предложил принимать нижеследующие соотношения:
= emax^e. ч> (123)
где 7И — кинетический момент; е — амплитуда;
Ge. ч — вес вибрирующих частей;
Ge. « = GK Ь Сф 4- Gnp_ б + Gnp_ пр; (124)
здесь GK — вес вибрируемых частей конструкции;
G^, — вес формы;
Gnp_ б — присоединенный вес бетона; Gnp. б = (0,2-ы0,35) G6;
Сб — вес бетона;
Gnp_ пр — присоединенный вес пригруза.
На этой же конференции П. И. Новосельским было предложено, на основании практических и опытных данных, принимать следующие соотношения: для виброплощадок малой грузоподъемности
GK = 0,5 Q, (125)
где Q — грузоподъемность виброплощадки (вес формы с бетонной смесью); для виброплощадок средней и большой грузоподъемности
G„ = 0,4 Q; (126)
Виброштампующие машины и установки
83
для виброплощадок любой грузоподъемности
GK^6,5^Mmia; (127)
для виброплощадок малой грузоподъемности
G0 = O,7Q; (128)
для виброплощадок средней и большой грузоподъемности
g„p. о + Сф = (0,6 - 0,65) Q. (129)
Если пренебречь Gnp. пр и использовать формулы (124), (125), (126), то можем записать:
для виброплощадок малой грузоподъемности
Ge.4=l,2Q; (130)
для виброплощадок средней и большой грузоподъемности
Ge.4=Q. (131)
Пользуясь формулами (123), (130) и (131), можем записать
£Л1тах=етах (1-1,2) Q. (132)
Для предварительных подсчетов мощности ВНИИСтройдормаш рекомендует формулу
N = (0,05 - 0,06) £Л1тах.
П. А. Макаров предлагает подсчитывать мощность электродвигателей по формуле
N = 0,5- 10~11Кп3 (а + pd) Y ’
где К — кинетический момент в кгсм;
п — число оборотов вибровалов в минуту;
а — амплитуда колебаний в мм;
d — диаметр дебалансовых подшипников в мм;
И — приведенный коэффициент трения в дебалансовых подшипниках;
т] — коэффициент, учитывающий потери на вредные сопротивления, кроме потерь в подшипниках дебалансов.
Отсутствие данных о величинах tj затрудняет пользование этой формулой.
§ 5. ВИБРОШТАМПУЮЩИЕ МАШИНЫ И УСТАНОВКИ
Общие сведения
Процесс виброштампования, являющийся комбинацией способов вибрации и прессования, состоит в том, что при опускании виброштампа на бетон, уложенный в форму (или на площадке стенда, ограниченной бортоснасткой), происходит его уплотнение с одновременным приданием изделию заданного профиля.
Виброштампующие машины применяются для изготовления лестничных маршей, балок покрытий промышленных зданий, опор линий связи, панелей покрытий, часторебристых панелей и т. д.
Процесс виброштампования состоит в следующем. В форму с предварительно уложенной в нее бетонной смесью опускают виброштамп. Последний, погружаясь в бетонную смесь, оказывает на нее давление. В результате бетон выходит из-под нижней части штампа, заполняя свободное пространство. Во время погружения виброштампа в бетонную смесь удельное давление может колебаться от 0,1 до 0,6 кг!см3 в зависимости от жесткости смеси.
6*
84
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
По мере погружения виброштампа удельное давление уменьшается за счет гидростатического давления и трения между вибрируемой бетонной смесью и стенками штампа. Скорость опускания виброштампа уменьшается с увеличением глубины погружения. Усилие, необходимое для отрыва виброштампа, по экспериментальным данным достигает 0,2—0,25 кг!см?.
После окончания процесса виброштампования обеспечивается возможность немедленной распалубки изделий.
Виброштампующие машины и устройства подразделяются на стационарные, переносные и передвижные.
Стационарная виброштампующая машина
Стационарная виброштампующая машина (фиг. 52) состоит из несущей рамы 1, вибрационной рамы 2, подъемных путей 3, фиксатора 4, направляющих несущей рамы 5, гидроцилиндров 6 подъема рам, вибрирующего механизма 7, направляющих 8 подъемных путей, гидроцилиндров подъема путей 9, опор -ных подушек 10 и гидропривода. Несущая рама через пружины 11 связана с вибрационной рамой, на которой сверху установлены механизмы вибрирования, а внизу укреплен штамп 12, образующий профиль штампуемого изделия.
Вибрирующий механизм состоит из четырех групп вибраторов 13, соединенных с индивидуальными электродвигателями. В каждой группе вибрирующего механизма установлено по два вибратора.
Виброштамп работает следующим образом. Когда пути
Виброштампующие машины и установки
85
подняты, по рельсам под виброштамп подается форма. При опускании тех же путей форма устанавливается на опорные подушки, а подъемные пути опускаются несколько ниже. Эго исключает возможность передачи на них усилия штампования. В заранее уложенный в форму бетон опускается штамп с вибрационной и несущей рамой и при включении вибрационных механизмов начинается штампование изделия.
По окончании штампования вибрационная рама поднимается гидроцилиндрами и после возвращения рельсовых путей в исходное положение форма с отштампованным изделием удаляется из-под виброштампа. Затем происходит распалубка изделия.
Переносный виброштамп
Переносный виброштамп (фиг. 53) состоит из рамы /, на которой установлены сдвоенные вибраторы 2, приводимые во вращение через синхронизаторы 3 от двух электродвигателей 4. Виброштамп подвешивается на крюке тельфера или крана за кольцо 5.
В некоторых конструкциях валы с вибраторами заменяются электромоторными вибраторами. Рама виброштампа служит одновременно пуансо-
Фиг. 53. Виброштамп переносной.
ном, придающим изделию соответствующую форму. После включения вибраторов виброштамп опускается в форму с предварительно уложенным бетоном до соприкосновения его рамы с бортовой оснасткой. При отключении вибраторов виброштамп поднимается, а в форме остается отформованное изделие. Такими штампами формуются изделия шириной до 2 м, длиной до 18 м. Время виброштампования достигает 8—10 мин. Амплитуда колебаний 0,5—0,7 мм. Частота колебаний 2800—3000 в минуту. Мощность электродвигателей 4—15 кет. Кинетический момент 15—30 кгсм.
Передвижная виброштампующая машина
Передвижная виброштампующая машина, предложенная В. В. Михайловым, входит в состав линии по изготовлению железобетонных изделий, при этом на линии виброштампования, представляющей полузамкнутое кольцо, устанавливаются намоточная машина, виброштампующая машина, устройство для пропарки, машина для обрезки концов арматуры.
86
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Передвижная виброштампующая машина (фиг. 54) состоит из портальной рамы 1, на которой установлены: механизм подъема виброштампа 2, механизм подъема вибробортов 3, гидравлическая система 4, вибраторы 5, компрессорная установка 6, бетонораздатчик 7, бортовая оснастка 8.
На фиг. 55 показана кинематическая схема передвижной виброштампующей машины ДВ-57, где 1 — портальная рама; 2 — механизм подъема штампа; 3 — механизм подъема бортов; 4 — вибраторы штампа; 5 — вибраторы бортовой оснастки; 6 — виброштамп; 7 — гайки механизма подъема бортов; 8 — привод передвижения машины; 9 — привод передвижения бетонораздатчика; 10 — приводное устройство ленты; 11, 12 — привод механизма очистки; 13 — вибраторы; 14 — бетонораздатчик; 15 — лента питателя.
Фиг. 54. Передвижная виброштампующая машина.
Работа установки осуществляется следующим образом: бетон подается в кюбеле и загружается в бункер бетонораздатчика 14. Далее самоходный бетонораздатчик подводится к крайней точке стенда и затем при одновременном передвижении бетонораздатчика и движении ленты вперед происходит укладка смеси в форму, образованную бортами.
Собственно процесс виброштампования состоит из следующих операций: а) опускание бортов и последующая засыпка в образовавшуюся форму бетонной смеси; б) опускание прижимной рамы; в) опускание виброштампа и его погружение в бетонную смесь при включенных вибраторах: г) выключение вибраторов штампа и подъем бортов; д) подъем виброштампа; е) подъем прижимной рамы.
Как видно из кинематической схемы, привод в действие вибрационных устройств штампа осуществляется по схеме, аналогичной рассмотренной ранее для виброплощадки с направленными колебаниями с тем, однако, отличием, что количество виброблоков в рассматриваемом случае большее. Вибрационные бортовые устройства работают от индивидуальных электродвигателей. В целях увеличения удельного давления виброштампования установка снабжена специальными гидравлическими прижимами.
Подъем и опускание бортов осуществляются от электродвигателя через систему валов, зубчатых конических передач и вертикальных валов-винтов. При вращении валов-винтов происходит подъем или опускание профильных гаек, закрепленных на бортах. Подъем и опускание штампа, подвешенного на тросах, осуществляются с помощью лебедок, приводимых в действие от электродвигателей через редукторы.
§
&
фиг. 55. Кинемат
еМЭ ПеРеЛВИЖн°й в"<5рвщта
7 щеа машины дв.57
1
1
88
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
§ 6. МАШИНЫ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ МНОГОПУСТОТНЫХ ПАНЕЛЕЙ ПЕРЕКРЫТИЙ И НАСТИЛОВ
Машины для формования многопустотных панелей перекрытий и настилов могут быть разделены на две основные группы: а) машины, предназначенные для формования изделий определенной ширины и длины; б) машины для изготовления изделий в виде непрерывной ленты с последующей разрезкой ее после затвердевания на плиты требуемой длины.
Наибольшее распространение при изготовлении многопустотных плит получили формовочные машины, работающие с вибровкладышами. Вибровкладыши, помимо уплотнения бетонной смеси, образуют одновременно пустоты в изделиях.
Вибровкладыш (пустото-образователь) показан на фиг. 56.
Он состоит из овального (или круглого) корпуса /, в котором последовательно расположены пять вибраторов 2, соединенных между собой при помощи промежуточных валов 3 с шарнирными муфтами 4. Валы вибраторов приводятся во вращение от-электродвигателя через клиноременную передачу, передающую вращение на шкив 5, закрепленный на валу вибратора. Для обеспечения необходимого натяжения ременной передачи служит натяжной ролик 6.
Кинетический момент овального вибровкладыша 59,5 кгсм, мощность электродвигателя 4,5 кет, амплитуда колебаний 0,8 мм, вес 815 кг.
Формовочные машины, работающие с вибровкладышами, в зависимости от количества вкладышей имеют про
Машины для формования многопустотных панелей перекрытий
89
изводительность от 200 до 900 м2 в смену. Установленная мощность электродвигателей от 27 до 72 кет.
Определение мощности электродвигателя вибровкладыша проводится по формулам (73) и (75).
Формовочные установки, работающие с вибровкладышами, в свою очередь, подразделяются на машины для конвейерной, поточно-агрегатной и стендовой схем производства.
На фиг. 57 показана формовочная машина широкого конвейера, предназначенная для формования железобетонных овально-пустотных панелей перекрытий.
Размер овальных пустот 335 X 165 мм, круглых 0 160 мм.
Машина состоит из вибровкладышей 1, опор 2 с траверсой <?, закрепленной на опорах. Опоры с траверсой представляют собой портал, к верхней балке которого шарнирно крепятся овальные вибровкладыши.
Для дополнительного уплотнения и лучшей проработки верхнего слоя бетона служит пригрузочдый щит 4. Для стягивания с вкладышей поддона с отформованным изделием предназначается сдвоенный цепной толкатель 5. Максимальное усилие стягивания 28 000 кг, скорость передвижения формы-вагонетки 0,128 м!сек, мощность электродвигателя 28 кет. Для поддерживания вкладышей в момент, когда на рабочей позиции машины отсутствует форма-вагонетка (поддон), служит механизм 6.
Рабочий процесс изготовления пустотных панелей перекрытий сводится к следующему: форма с навитой арматурой перемещается приводом конвейера на позицию, где установлена формовочная машина. Далее на поддон опускается бортовая оснастка с вибровкладышами. Затем после укладки верхней арматуры подводится бетоноукладчик, заполняющий форму бетоном. Включаются в работу вибровкладыши, производящие первое уплотнение бетона в течение 10—15 сек., после чего на формуемое изделие опускается пригрузочный щит.
Величина усилия пригруза равна собственному весу щита плюс нагрузка, создаваемая четырьмя пневмозахватами, при посредстве которых пригрузочный щит притягивается к форме-вагонетке. Усилие пригруза до 10 т.
Передвижение, подъем и опускание пригрузочного щита осуществляются посредством электрических талей.
Далее производится повторное (окончательное) вибрирование с пригру-зом в течение 1—1,5 мин., после чего пригруз снимается, а форма-вагонетка с помощью цепного толкателя стягивается вместе с бортоснасткой с вибро-вкладышей и перемещается по пути конвейера на длину, равную величине хода толкателя. При этом происходит подъем поперечного переднего борта с последующим включением общего конвейера. При обратном ходе толкателя бортоснастка возвращается в исходное положение и при помощи четырех гидроцилиндров поднимается для пропуска очередного подддона на пост формовки. Далее процесс формования повторяется.
На формовочной машине широкого конвейера можно изготовлять панели перекрытий следующих размеров: длиной 5860 и 6260 мм, шириной от 990 до 3590 мм и высотой 220 мм. Вес таких панелей от 1395 до 5015 кг. Объем бетона на изготовление одной панели от 0,558 до 2,004 м3.
На базе рассмотренных выше вкладышей создана формовочная машина узкого конвейера, которая по конструкции и принципу действия аналогична машине широкого конвейера и отличается от нее количеством вибровкладышей (6 вместо 11 у формовочной машины широкого конвейера).
На машине узкого конвейера можно изготовлять панели перекрытий размером: длина 5860—6260 мм, ширина от 590 до 1790 мм, высота 220 мм. Вес панелей от 730 до 2690 кг. Объем бетона для одной панели от 0,332 до 1,073 м3.
90
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Фиг. 57. Формовочная машина широкого конвейера.
Машины для формования многопустотных панелей перекрытий
91
Как было указано выше, вытягивание вкладышей из формуемого изделия осуществляется при проталкивании цепным толкателем формы-вагонетки по пути конвейера.
Потребное усилие для извлечения вкладышей из формуемого изделия определяется сопротивлением, возникающим в результате трения между бетоном и поверхностью вкладышей. Величина этого усилия подсчитывается по формуле
Р = fFn, (133)
где Р — начальное усилие извлечения;
f — удельное сопротивление извлечению вкладышей (иногда называемое удельным коэффициентом трения);
F — поверхность вкладыша;
п — число вкладышей.
По экспериментальным данным, полученным на Выксунском заводе дробильно-размольного оборудования (ДРО), величина удельного сопротивления извлечения вкладышей колебалась в пределах от 400 до 523 кг/м2 при овальных вкладышах.
Таким образом, начальное усилие, потребное для извлечения вкладышей, будет равно
Р = (400-: -523) Fn кг. (134)
Мощность, потребная для извлечения вкладышей при скорости извлечения 0,128 mJ сек, принимаемой в машине рассматриваемого типа, определится по формуле
N = тйг квт' (135)
где т] — к. п. д. передачи от электродвигателя (через клиноременную передачу, редуктор и две пары цепных передач); т] = 0,83.
Сопротивление передвижению формы-вагонетки будет равно
^ = g(4h + -^)₽ кг> О36)
где G — вес формы-вагонетки с вкладышами и изделием в кг;
d — диаметр цапфы в см;
D — диаметр колеса в см;
р — приведенный коэффициент трения качения в цапфах; р = 0,003;
Pi — коэффициент трения качения колес по рельсам; рг = 0,08 см;
Р — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от трения реборд колес о рельсы; р — 2,5.
Мощность, расходуемая на передвижение формы-вагонетки, определится по формуле
квт- (137)
Снижение величины удельного сопротивления вкладышей может быть достигнуто введением керосиновой смазки поверхности вкладышей (коэффициент трения снижается примерно на 20%). Изготовление вкладышей «на конус» (конусность 3—5 мм на 1 м длины вкладыша) вызывает быстрое падение сил сцепления вкладыша с бетоном при небольшом продольном сдвиге.
92
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Г. П. Бовин в своей диссертации «Исследование метода формования пустотных железобетонных изделий» отмечает, что применение продольного вибрирования при извлечении вкладышей из бетона позволяет резко снизить величину удельного коэффициента трения. Так, например, средние значения удельного коэффициента трения при7 продольном вибрировании вкладышей составляют: для бетона на гравии 50—100 кг/м2, для бетона на щебне 80— 120 кг/м2. Удельный коэффициент трения без применения продольного вибрирования по данным Г. П. Бовина составляет 400—500 кг/м2 (величина, близкая к полученной на Выксунском заводе ДРО).
На фиг. 58 показана формовочная машина, используемая при поточноагрегатной схеме производства, с применением унифицированных вибровкладышей.
Машина состоит из передвижной траверсы /, на которой смонтированы вибровкладыши 2. Возвратно-поступательное перемещение траверсы с вибровкладышами осуществляется посредством лебедки 3 и тросов. При передвижении вибровкладыши опираются на поддерживающие ролики 4. Передний борт 5 и задний 6 откидные, при этом задний борт 6 может совершать возвратно-поступательное перемещение, обеспечиваемое от электродвигателя через редуктор, цепную и винтовую передачи (см. схему 1 на фиг. 58). Рассматриваемая формовочная машина может применяться как специализированная, т. е. когда на данном посту формуются только овально-пустотные панели перекрытий,так и в комплексе с виброплощадкой.В последнем случае уплотнение бетона производится и виброплощадкой.
Рабочий процесс сводится к следующему: на стол 7 (или на виброплощадку) краном или тельфером устанавливается поддон с предварительно натянутой арматурой. Включается механизм подачи заднего борта, который при перемещении, упираясь в торец поддона (см. схему II на фиг. 58), сдвигает его до соприкосновения с передним бортом, после чего на поддон устанавливаются продольные борта.
Далее при помощи лебедки и тяговых тросов перемещают вибровкладыши, устанавливая их в поддоне; укладывают верхнюю арматуру, подводят бетоноукладчик, заполняющий форму бетоном. Затем включают в работу вибровкладыши, производящие первое уплотнение бетона, после чего на формуемое изделие опускают пригрузочный щит 8 и производят окончательное уплотнение путем вибрирования с пригрузом. Далее с помощью лебедки и тросов извлекают вибровкладыши из формуемого изделия. По окончании формования панели снимают продольные и отводят поперечные борта, и поддон с изделием краном переносятся в камеры твердения.
На данной машине можно изготовлять панели шириной от 590 до 1790 мм, длиной от 5860 до 6260 мм, высотой 220 мм. Вес панелей от 730 до 2690 кг. Объем бетона на панель от 0,332 до 1,075 мя.
На фиг. 59 показана машина для стендового производства. Формование изделий производится на бетонном стенде длиной 80—100 м и шириной, соответствующей максимальному размеру плиты.
Машина состоит из каретки 1 со смонтированными на ней лебедками 2 и 3. Лебедка 2 предназначается для передвижения каретки, в то время как лебедка 3 обеспечивает перемещение подвижной траверсы 4 со смонтированными на ней вибровкладышами 5. Пригрузочный щит 6 поднимается (опускается) передвижным краном.
Перед началом работы каретка I закрепляется на стенде неподвижно. Далее на стенд устанавливаются продольные борта и нижние половинки поперечных бортов. Формование панелей производится в каждой из последовательно создаваемых при помощи бортовой оснастки ячеек (форм), при этом передвижная траверса с вибровкладышами перемещается от ячейки к ячейке по длине стенда.
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Оборудование для изготовления тонкостенных панелей
95
Машина обеспечивает выпуск панелей перекрытий длиной 5860 и 6260 мм, шириной от 590 до 3590 мм, высотой 220 мм. Вес панелей от 730 до 5015 кг. Объем бетона на панель от 0,332 до 2 м3.
§ 7. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ПАНЕЛЕЙ СПОСОБОМ ПРОКАТА
Изготовление тонкостенных часторебристых железобетонных панелей методом проката может быть осуществлено тремя способами: 1) формуемое изделие в процессе изготовления движется на ленте-матрице. Примером такого способа производства является прокатный стан конструкции Н. Я. Козлова; 2) изготовление и прокат формуемого изделия производится на неподвижных стендах (формовочных постах). При данном способе производства изделие остается неподвижным во все периоды его изготовления, а перемещаются машины, выполняющие различные технологические операции. По этому способу коллективом работников института Гипрострой-индустрия во главе с А. А. Сусниковым сконструировано оборудование для стендового проката; 3) прокат изделий производится при перемещении по конвейеру форм-вагонеток под прокатным устройством. Оборудование для этого способа производства сконструировано коллективом работников НИИСтроммаша.
Прокатный стан конструкции Н. Я- Козлова (фиг. 60) состоит из формующей ленты 1 с вкладышами 2, несущей цепи 3, дозировочно-смесительного оборудования, шнека 4, бетономешалки 5 непрерывного действия, шнекового бетоноукладчика 6, вибробруса 7, виброщитка 8, разравнивателя 9, калибрующего устройства 10, прорезиненной ленты 11, герметизирующей изделие на участке термической обработки, обгонного рольганга 12 и опрокидывателя 13.
С помощью дозировочно-смесительного оборудования приготовляется бетонная смесь. Проходя через шнек, она увлажняется и попадает в лопастную бетономешалку непрерывного действия. Отсюда бетонная смесь подается на формующую ленту. Панель формуется на непрерывно движущейся бесконечной металлической ленте, представляющей собой ряд тяговых цепей, на которых укреплены вкладыши. Под цепями для предупреждения просыпания бетона имеется металлический неподвижный лист.
Между тяговыми цепями проходят несущие цепи, на которые опираются продольные ребра формуемой панели.
Уплотнение смеси и заполнение пространства между вкладышами обеспечивается вибробрусом 7.
Уложенный и уплотненный бетон продвигается с формующей лентой, проходит под реброобразователем, собирающим над ребрами формуемой панели бетон в количестве, учитывающем необходимое уплотнение при прокатке, и далее попадает под калибрующее устройство, где он окончательно укатывается. Калибрующее устройство состоит из барабана и ряда валков, охваченных бесконечной непрерывной лентой.
Вкладыши 2 обеспечивают образование в формуемом изделии впадин. Зазоры же между вкладышами соответствуют толщине ребер. Уплотнение бетонного раствора производится при давлении до 25 кг/см2. Разделительный брус 14 служит для отделения одной панели от другой.
Освоение прокатного метода производства на станах Н. Я. Козлова поставило задачу создания метода натяжения арматуры, применяемой при изготовлении панелей.
Отформованная панель подается под герметизирующую ленту, в зону термической обработки, где после 2-часового пребывания при температуре 100° плиты получают прочность около 200 кг/см2. После этого готовое изделие
96 Оборудование для уплотнения бетонной смеси
ПС вг тс КС Л
и С1 41 м п с
Д' и р
н Д п
н П м т
У т о п и г д
т I
I
Оборудование для изготовления тонкостенных панелей
97
подается на обгонный рольганг, имеющий две скорости 25 и 900 м/час. Первая скорость — равна скорости ленты. Вторая скорость включается после того, как задняя кромка панели отделяется от формующей ленты. Это ускоряет снятие панели со стана. Дальше изделие поступает на стенд для контроля качества и сборки панелей.
На стане изготовляются панели-скорлупы как сплошные, так и с проемами для окон и дверей. Наружные становые панели составляются из двух скорлуп, соединяемых ребрами внутрь путем сварки закладных металлических частей. Между скорлупами закладывается слой теплоизоляционного материала (полужесткая минеральная плита). При сборке становых панелей применяется кантователь, поворачивающий панели «на ребро». Внутренние стены также собираются из двух скорлуп, однако без утеплителя.
Стендовый метод проката позволяет изготовлять в пределах максимальных размеров 3,4 X 5,2 м разнообразные по конфигурации и размерам тонкостенные железобетонные элементы с напряженным армированием в двух направлениях и в разных уровнях по высоте.
Стенд (фиг. 61, а) состоит из ряда формовочных постов, расположенных в две линии и замкнутых в кольцо при помощи поперечных передаточных путей с самоходными передаточными тележками, на которых предусмотрены устройства для разворота машин на 180°.
Каждый формовочный пост состоит из сварной металлической рамы /, на которой закреплены штыри для навивки арматуры. На раме смонтированы гидроцилиндры подъема и опускания бортов. В опорную раму закладывается матрица сварной конструкции. Верхняя часть матрицы соответствует очертаниям внутренней поверхности изделия (ребра и кессоны). Для лучшего уплотнения бетона в ребрах снизу матрицы монтируются вибраторы. Внутри тела матрицы имеются полости, служащие для подачи пара при термической обработке изделия. При распалубке готовых изделий одновременно с бортами происходит также опускание матрицы при посредстве механизма подъема и опускания. Для облегчения отрыва изделия от матрицы предусмотрена гидроподача через клапаны, выходящие на поверхность в местах ребер и впадин.
Навивка и натяжение арматуры производятся ранее рассмотренным арматурно-намоточным агрегатом 2. При продвижении агрегата вдоль стенда происходит продольная навивка арматуры; поперечная навивка происходит при перемещении каретки агрегата.
Самоходный формовочный агрегат 3 перемещается по рельсовым путям. На раме установлены два раздаточных бункера, загружаемые из бадей, подаваемых мостовым краном. Из бункеров бетонная смесь поступает в матрицу. При заполнении матрицы раствором вибраторы ее включаются, чем обеспечиваются лучшее заполнение и уплотнение ребер.
Уплотнение и калибрование бетонной смеси осуществляются формовочным агрегатом, представленным на фиг. 61, б.
Агрегат состоит из самоходной рамы 1, на которой смонтированы: ленточный питатель 2, вибробрус 3, электрооборудование 4, привод шнека-укладчика 5, заглаживающий ролик 6.
Конструкция вибробруса аналогична вибробрусу (вибронасаДку) рассматриваемого ниже формовочного поста конвейерного типа. Окончательное оформление изделия происходит при посредстве вращающегося заглаживающего валка.
Термическая обработка изделия осуществляется на стенде путем подачи пара под давлением 0,5 атм в герметичные полости щита (короба), которым накрывается изделие. Прогрев изделия контактный. Съем изделия осуществляется при посредстве щита с вакуум-присосами. Рабочий процесс происходит в следующей последовательности.
7 Сапожников
98
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Фиг. 61. Линия для изготовления железобетонных элементов методом проката на стенде:
а — стенд; б — формовочный агрегат.
После съема ранее изготовленного изделия матрица очищается струей сжатого воздуха и смазывается затем щеткой с непрерывной подачей эмульсии. На пост подается арматурно-навивочный агрегат, производящий навивку и натяжение арматуры. После навивки проволока закрепляется на последнем (по ходу навивки) штыре и обрезается. Арматурно-намоточный агрегат перемещается на следующий пост, а на его место подается формовочная машина, производящая укладку бетона. По мере продвижения формовочного агрегата над матрицей происходит последовательное включение вибраторов, размещенных на матрице. Далее после перехода формующего агрегата на следующий пост на свежее изделие накладывается щит (короб) и впускается затем пар в полости щита и матрицы. После пропарки короб убирается, затем опускается бортовая оснастка. Далее происходит обрезка арматуры (при этом натяжение от проволок передается на бетон) и затем снятие изделия щитом с вакуум-присосами.
Прокатная установка конвейерного типа с передвижными формами-вагонетками (фиг. 62).
Формовочный пост (фиг. 62, а) состоит из расходного бункера 1, снизу которого смонтированы пять затворов-питателей 2 ленточного типа. Каждый затвор-питатель приводится в действие от индивидуального привода 3.
Под питателями располагается подвешенный на тросах вибропрокатный мост, состоящий из вибронасадка 4 и проходного бункера 5. Вибронасадок (фиг. 62, б) сконструирован в виде бруса коробчатого сечения с поперечными перегородками (диафрагмами) 6, в которых монтируются роликоподшипники 5 дебалансовых валов. На каждом из двух валов установлено по четыре дебаланса 4, вызывающих при вращении валов направленные колебания. Вращение валам передается от электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 и синхронизатор 3.
Заглаживающий валок 6 так же, как и вибропрокатный мост (фиг. 62, а), подвешен на тросах. Подъем и опускание их производятся с помощью лебедок 7.
Во время формования изделий вибропрокатный мост свободно лежит на продольных бортах формы-вагонетки.
Форма-вагонетка, с заранее уложенной электротермически напряженной арматурой, подается на угольники швеллерной балки 8 механизма подъема 9. Продвижение формы-вагонетки осуществляется при помощи тележек цепного
Оборудование для изготовления тонкостенных панелей
99
:ата
: струей а эмуль-навивку послед-агрегат ювочная □вечного раторов, а на сле-ускается йрается, рматуры тие изде-
1 с пере-
1, снизу . Каждый да 3. рокатный юнасадок еречными гоподшип-по четыре олебания. ременную
иг. 62, а), щью лебе-
,но лежит
(ряженной подъема 9. ж цепного
7*
Фиг. 62. Прокатная установка конвейерного типа с передвижными формами-вагонетками: а — формовочный пост; б — схема вибронасадка.
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Ю Я
s л р Я Я S И W
Оборудование для формования панелей в кассетах
101
толкателя, которые передвигаются при помощи цепей 10 приводного реверсивного устройства 11.
При подходе формы-вагонетки под вибропрокатный мост включаются затворы-питатели, подающие бетонную массу в приходный бункер и далее в форму-вагонетку. Затем дается автоматическая команда на опускание механизма подъема. После этого вибронасадок опускается на вагонетку и производит распределение, уплотнение и предварительное заглаживание изделия. Далее форма-вагонетка поступает под вибровалок, который осуществляет окончательную отделку поверхности отформованного изделия.
Прокатная установка в целом состоит из двух параллельных (формовочной и возвратной) линий, связанных между собой передаточными тележками (с одной стороны).
В противоположном передаточным тележкам конце линий находится вертикальная камера ускоренного твердения. Тепловая обработка осуществляется посредством контактного нагрева.
§ 8. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПАНЕЛЕЙ В КАССЕТАХ
В жилищном строительстве все большую роль приобретает крупнопанельное домостроение, обеспечивающее наиболее индустриальные методы возведения зданий.
Одним из передовых способов изготовления железобетонных элементов зданий является кассетный.
По кассетному способу производства обеспечивается возможность изготовления основных элементов: панелей перекрытий, внутренних стен и перегородок, которые составляют более 70% от общего объема деталей, потребных для возведения здания. Изготовление указанных деталей производится в вертикальных металлических кассетах.
Панели наружных стен (многослойные или однослойные) изготовляются обычно на стендах или на агрегатно-поточных линиях.
Кассета (фиг.63, а) для вертикального способа формования изделий состоит из ряда отсеков, образованных вертикально установленными листами. Ширина отсеков 40—120 мм. Металлические листы снабжены соответствующей бортовой оснасткой из угловой стали.
Бетонная смесь (осадка конуса 6—20 см) поступает в отсеки, где уплотняется с применением слабой вибрации(при частоте в 3000 колебаний в минуту амплитуда не превышает 0,2—0,3 мм). Для обеспечения вибрирования кассеты предусмотрены вибраторы, прикрепленные к торцовым стенкам кассеты.
В процессе сборки кассеты в нее устанавливаются арматура и закладные детали. Для удержания арматурной сетки в требуемом положении предусмотрены специальные распорки из арматурной стали.
Для обеспечения термообработки изделия ряд промежуточных стенок кассеты, а также и крайние имеют специальные полости для обогрева кассет острым паром или перегретой водой.
Для сборки и разборки кассет применяется специальная механизированная установка. Выемка изделий из кассеты осуществляется при посредстве мостового крана.
Механизированная установка для сборки и разборки кассет (фиг. 63, б) состоит из рамы 1, привода 2, винтов 3 поджима кассеты, получающих вращение от привода через систему валов и конических зубчатых передач. К тепловым и промежуточным стенкам кассеты крепятся на кронштейнах ролики 4, которые перекатываются по опорной балке 5 при раздвигании (сдвигании) стенок кассеты.
102
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Фиг. 63. Кассета и установка для сборки и разборки кассет.
а X
$-
I X §
панелей в кассетах
104
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Захват элементов кассеты осуществляется с помощью специального закрепленного на цепи пальца, который при движении цепи захватывает крюк 7.
Сжатие элементов (листов) кассеты осуществляется при помощи винтового устройства, состоящего из винта 3, приводной гайки, муфты предельного момента. Винт соединен при помощи пальцев со складывающимися рычагами 8. На концах рычагов шарнирно закреплены шесть упоров 9, передающих давление от винта на подвижную стенку кассеты. Неподвижная стенка кассеты прижата к шести упорам 10.
Раздвигание стенок (элементов) кассеты осуществляется следующим образом. Цепь 6 устанавливается в исходное положение с таким расчетом, чтобы палец цепи захватил крюк крайней подвижной стенки кассеты, после чего включается рабочий ход цепи и стенка отодвигается на 1100 мм. При распалубке каждая из стенок кассеты, передвигаясь, нажимает специальными упорами 11 на сухари 12 механизма выключения цепи. Это обеспечивает раздвижку стенок с соблюдением между ними определенного расстояния.
Возврат цепи после каждого отодвигания стенки осуществляется автоматически.
Для удержания при распалубке соседних стенок от перемещения служат специальные крючки, соединяющие стенки между собой. Крючки при отодвигании очередной стенки отключаются автоматически.
Определение мощности электродвигателя производится с учетом, что он должен обеспечить (разновременно) как передвижение, так и необходимое поджатие стенок кассеты.
Силу, необходимую для преодоления сопротивлений передвижению стенок кассеты в период их сборки, определяют по формуле
P = кг’ (138)
где G — вес стенок кассеты без крайней стационарной стенки в кг (46 300 кг); d — диаметр цапфы ролика в см (4 см);
D — диаметр внутреннего кольца роликоподшипника в см (16 см);
р — приведенный коэффициент трения в роликоподшипниках (р = = 0,03);
Pj — коэффициент трения качения роликов (рг = 0,08 см);
Р — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от трения роликов о направляющий буртик опорной балки (р = 2,5).
Мощность, необходимая для передвижения стенок кассеты, определяется по следующей формуле:
ргх
N = Ю2т]60 Квт’ ^39)
где v — скорость поступательного перемещения винта (и — 0,084) в м/мин; т] — к. п. д. установки (ц — 0,85).
Для определения потребной мощности электродвигателя с целью обеспечения поджима стенок кассеты определяется Мкр винта по формуле
Мкр = Q tg (ф + р) + /г] кем, (140)
где Q — максимальное усилие нажатия всех упоров (5000 X 6 = 30000 кг);
dcp — средний диаметр резьбы винта в м (0,046 м);
ф — угол подъема средней винтовой линии (3°30');
р — угол трения (6°);
f — коэффициент трения резьбовой пары (/ = tg р = 0,105);
г — приведенный радиус трения на опорной паре (0,055 м).
Оборудование для формования панелей в кассетах
105
Мощность электродвигателя определится по формуле
кг)П
N = (141)
975л; ' '
где п — число оборотов вала электродвигателя (п = 950 об/мин.)-,
I — передаточное число от винта к валу электродвигателя (/ = 88,4);
г] — к. п. д передачи (т]= 0,85).
Институтом Гипростройиндустрия разработаны чертежи новой машины, для распалубки и сборки кассет, которая по сравнению с рассмотренной выше позволяет значительно упростить и облегчить все рабочие операции.
Фиг. 64. Установка для сборки и разборки кассет, конструкции Гйпростройиндустрии.
Машина (фиг. 64) состоит из следующих основных узлов; рамы 1, на которой монтируются все механизмы, гидроцилиндра 2, рычажной системы 3, 4, 5, 6, упоров 7, амортизаторов 8, роликоопор 9 для крайних и 10 для промежуточных отсеков кассеты 11. Кассета несколько отличается от ранее рассмотренной и снабжена штыревыми замками 12, при посредстве которых отсеки кассеты соединяются в один блок.
Работа на установке, например при распалубке, начинается с того, что правый крайний отсек отсоединяется от предшествующего путем раскрытия штыревого замка 12. После этого в гидроцилиндр 2 подается масло. Шток поршня гидронилиндра при своем движении вперед отжимает рычаг 3; при этом через рычаг 4 и штангу 5 осуществляется складывание рычагов 6, вследствие чего упоры 7, приваренные к правому крайнему отсеку кассеты,
106
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
отходят вправо, оттягивая при этом отсек. Наибольшее перемещение отсеков кассет 850 мм.
После того как из отсека будет извлечена (при помощи крана) сформованная плита, его при помощи гидроцилиндра возвращают в исходное положение и соединяют с предшествующим отсеком. Далее разъединяют второй и третий отсеки и затем отводят уже два отсека (первый — ранее освобожденный от сформованной плиты и второй — загруженный). В последующем цикле работа повторяется, при этом каждый раз отводят на один отсек больше. Это повторяется до тех пор, пока не будет разгружена вся кассета.
После разгрузки всех отсеков весь блок возвращается в исходное положение.
§ 9. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРЕССОВАНИЕМ
Технология изготовления железобетонных элементов методом прессования основана на формовании изделий из жестких бетонных смесей под большим давлением.
Формование изделий может осуществляться в ленточных прессах, конструктивно весьма схожих с прессами, применяемыми в керамической промышленности, или в прессах поршневого типа (стационарных или передвижных).
На фиг. 65 показан пресс ленточный шнековый, предназначенный для изготовления железобетонного бордюрного камня сечением 350 X 150 мм и перемычек сечением 220 X 120 и 120 X 75 мм методом прессования.
Пресс состоит из станины 1, привода 2, шнекового вала 3, цилиндра 4, сменной мундштучной головки 5, механизмов 6 включения пресса, приемного бункера 7.
Бетон непрерывно подается в приемный бункер. Отсюда, попадая на шнековый вал, он прессуется и через мундштук выдавливается в виде бруса постоянного профиля неограниченной длины. Одновременно через полый шнековый вал в формуемое изделие подается арматура в виде стержней или сетки.
Брус на приемном столе разрезается на изделия необходимой длины.
В связи с тем, что уплотнение изделий осуществляется при относительно больших давлениях, сформованная деталь получается настолько уплотненной, что ее сразу же можно брать клещевыми захватами.
Производительность прессов от 1 до 3,4 м'Ччас, мощность электродвигателя 15—20 кет.
На фиг. 66 показан вибропресс для прессования железобетонных опор линий электропередач.
Вибропресс является основой установки, состоящей из вибропресса, насосной станции, рольганга для приема спрессованных изделий, устройства для подогрева масла.
Вибропресс состоит из корпуса 1, головки 2, плунжера 3, подвижной траверсы 4, пустотообразователя 5, неподвижной траверсы 6, гидравлических домкратов 7, рамы 8, вибраторов 9.
Пустотообразователь 5 представляет собой стойку, в которой закреплены большой 10 и малые И сердечники.
Большой сердечник (диаметром 320 мм) выполнен из толстостенной трубы, на конце которой имеется нарезка для крепления съемных наконечников 12.
Передняя часть большого сердечника обогревается маслом. Масло поступает в кольцевой зазор между сердечником и установленным внутри его полым цилиндром 13, обогревает сердечник и затем отводится.
Гидравлические домкраты служат для передвижения траверсы 4, соединенной с плунжером 3. В траверсе предусмотрены отверстия для прохода сердечников пустотообразовател я.
Оборудование для изготовления изделий прессованием
107
Неподвижная траверса при посредстве штанг 14 соединена с головкой. Неподвижная траверса предназначена для воспринятая реактивных усилий гидравлических домкратов. Таким образом, система является замкнутой, не требующей массивных опор.
Фиг. 65. Пресс ленточный шнековый.
Рабочий процесс состоит в следующем. В начале работы производится подогрев масла при помощи трубчатых электронагревателей, установленных в масляном баке.
После того как масло будет нагрето до 100—120°, его при помощи насоса начинают прокачивать через систему. Далее через специальные отверстия в кронштейне пустотообразователя, подвижной траверсе и плунжере пропускается продольная арматура (восемь проволок диаметром 4 мм). Концы арматурной проволоки закрепляются в торцовой стенке 15, которая крепится
108
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
91 // 01 G £1 Г
К Т( ЛИЯ ган
же1 мае пре пре лов авт
авт Хо.
воз ЧИЕ
ДО ши гат
ро! CBS из;
ли
ро ны га' пу
ме бо РУ
де ть
И > КС
В бе ДЕ М( Р£ че
КС те (о н; и
Центрифуги
109
к торцу головки 2 при помощи срезных болтов. В начале выпрессовки изделия болты срезаются и стенка вместе с изделием движется по рольгангу.
После установки арматуры- и передвижения плунжера 3 в исходное положение в загрузочную воронку 16 вибропресса начинают подавать бетонную массу при одновременном включении вибраторов 9. Как только произойдет предварительное уплотнение смеси, при помощи насоса низкого давления продвигают вперед плунжер, который выдавливает смесь из корпуса 1 в головку 2. При повышении давления до 60 кг!'см2 насос низкого давления автоматически отключается и включается насос высокого давления.
При достижении плунжером переднего крайнего положения вибраторы автоматически отключаются, а плунжер возвращается в исходное положение. Холостой ход плунжера обеспечивается насосом низкого давления. После возврата плунжера электродвигатели отключаются и цикл прессования заканчивается. Таким образом, вибропресс работает периодически.
Максимальное усилие прессования 234 т. Давление масла в системе до 200 кг!см2. Габариты прессуемого изделия: длина от 2000 до 6000 мм, ширина 400 мм, высота 400 мм. Установленная мощность всех электродвигателей 76,7 кет.
§ 10. ЦЕНТРИФУГИ
Центрифуги предназначаются для изготовления методом центрифугирования стволов железобетонных предварительно напряженных опор линий связи, электропередач, уличного освещения, железобетонных труб и других изделий.
По способу установки и закрепления форм центрифуги разделяются на роликовые и осевые.
Роликовая центрифуга (фиг. 67) состоит из рамы 1, на которой смонтированы семь роликоопор 2, имеющих нижние опорные 3 и верхние прижимные ролики 4\ привода, включающего в себя миогоскоростной электродвигатель 5, коробку скоростей 6, обгонную муфту 7 и планшайбу S; системы пускорегулирующей автоматики для управления режимами работы.
Опорные ролики являются поддерживающими и в зависимости от диаметра формы могут передвигаться на салазках 9 при помощи регулировочных болтов 10. Одна из роликоопор имеет ролики с ребордами и является фиксирующей для формы (в осевом направлении).
Для предупреждения соскакивания формы и возникновения изгибающих деформаций часть роликоопор выполнена в виде люнетов с роликами, охватывающими форму (всего четыре ролика — два верхних под углом в 60° и два нижних под углом 120°). Эти роликоопоры имеют откидные кронштейны, которые замыкаются после установки формы.
Рабочий процесс по изготовлению изделий сводится к следующему. В собранную и установленную на ролики форму с арматурой загружается бетонная смесь, после чего включается в работу на первой скорости электродвигатель (через коробку скоростей с передаточным числом 6,55). С этого момента начинается период распределения бетона в форме. После окончания распределения бетона в форме переходят на режим уплотнения бетона, для чего сначала выключают и затормаживают электродвигатель, переключают коробку скоростей для работы «на прямую», снова включают электродвигатель, постепенно переходя от наименьшего числа оборотов вала двигателя (от 470 об/мин) до требуемого для уплотнения бетона. Вал шпинделя машины, набирая скорость, достигает числа оборотов ранее разогнанного шпинделя и начинает его вращать с ускоренным числом оборотов.
Управление всеми операциями автоматизировано.
ПО
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
' , у7 ИЯ&, -^|№'f ДИМВЖЖ |ш i W' । 1 1 1 1 ; i [ t । । i : ! i । i j 1 i t i ; t ; г । । । i f== W ' ‘—‘V-1-—1 Фиг. 67. Роликовая центрифуга.
U Г,— 1 e___—и ‘ in l
—- -LLJ 1 F 1 rp, I
f 4g7 1
аж E> f- ; /&, । • । > । । j । — ГГ 1 1 1 1 1 X । F i - Ir~ —:ц i
г
~ 1 ~ -] ГГТ 1 1 T°r 1 1 Фг1— и - i I i i j i qt” i ; TT 1 1
1 i 1 i ! < i । i t । 1 ~r [ 1 . 1
'i А ]1 -U, । —__ г —1~~Тч ।
— 1 r Ji) i ! П ! : — nt~T 1 ’
-HF — pH 1 437 1 f 1 a»—, i П ^3 . »
А
Гт 1 __ к i 1 1 - 1 1 ZH'h 1 Ax i 1 A. . ip । j
V" ' гЙИ-.-г-> - n aif
8 L — J-| ЛГР*
/7[ 53 / Т S (Се j
ж и "Ь I i I i 1 Г P~ir~-| i ’ i, ~ — i i 11—J । jj 4-4-a/1, m I grLV7~?4al 1 SW41 -pflj. -f !—* 1 I [' 1
? ШП ! "j
Н;
напр? диаме
П] позво вивае
О бабкв перед
главь соеди регул П.
рых
Р; менн< При разгс 3; гател чение
В Pacci глав1 щени
Р; форм И CHJ рой I пове[ из с
где 1
П
Центрифуги
111
На роликовой центрифуге изготовляются железобетонные предварительно напряженные стволы опор диаметром от 387 до 520 мм (считая по нижнему диаметру) и длиной от 12 до 23,5 м.
Привод центрифуги осуществляется многоскоростным электродвигателем, позволяющим получить 470, 715, 950 и 1440 об/мин при соответственно развиваемой мощности 17, 24, 28 и 36 кет.
Осевая центрифуга (фиг. 68) состоит из станины 1, передней бабки 2, планшайбы 3, задней бабки 4, защитных кожухов 5, механизмов передвижения защитных кожухов 6, главного и разгонного приводов.
Шпиндель приводится во вращение регулируемым электродвигателем главного привода 7 (постоянного тока), вал которого через эластичную муфту соединен с валом шпинделя передней бабки. Число оборотов шпинделя плавно регулируется в пределах от 60 до 1020 об/мин при постоянном моменте.
Планшайбы установлены на шпинделях передней и задней бабок, на которых имеются специальные хомуты 8 для крепления формы.
Разгон формы осуществляется от специального электродвигателя 9 (переменного тока) через редуктор, соединенный со шпинделем задней бабки. При достижении необходимого числа оборотов автоматически выключается разгонный привод и включается главный привод.
Защитные кожухи перемещаются специальным приводом от электродвигателя 10, сблокированного с главным приводом таким образом, что включение главного привода невозможно при раздвинутых кожухах.
Внутренний диаметр изготовляемых труб 300—1000 мм. Длина труб 5 м. Расстояние между торцами планшайб 5,6 м. Мощность электродвигателей: главного привода 60 кет, разгонного привода 55 кет и механизма перемещения кожухов 2,8 кет.
Расчет центрифуг. На частицы бетонной массы, находящейся в трубчатой форме, при вращении последней действуют центробежные силы инерции и сила тяжести частицы. Критическая окружная скорость, начиная с которой частицы под действием силы тяжести не будут отрываться от внутренней поверхности формы (при наивысшем положении частицы), определится, исходя из следующего уравнения:
п 9 б Л-72- / л л ох
Рц = т^г = — (142)
где Рц — центробежная сила инерции; т — масса частицы;
ы — угловая скорость;
г — расстояние от центра тяжести частицы до центра вращения барабана в м;
G — вес частицы, равный по условию Рц;
п — число оборотов частицы в минуту вокруг центра вращения;
g — ускорение силы тяжести в м/сек2.
По формуле (142), учитывая, что = G, находим
пкрит — у Л2г г \7~ D ' (I43)
Опыт эксплуатации центрифуг показывает, что в период распределения бетонной смеси окружная скорость должна быть минимально необходимой с тем, чтобы предупредить расслоение бетона на составляющие его части (песок, щебень или гравий, цемент, вода), имеющие разную массу, и, следовательно, разную величину центробежной силы. Практически с учетом свойств бетонной смеси минимально необходимое число оборотов формы должно быть несколько больше критического. Это учитывается
| j 2 Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Г
г
введе маете
Ф;
равно
где D трубы Да
точке
имеет м и, наоб
Веле, сечения давление непреры
Упло центробе робежно! 1 кг/см*.
Исход при КОТО] силы, вы элемента] ной I, р<
Велич будет ра
* О. А. издат, 1951
8 Сапож
Центрифуги
113
введением в формулу (143) коэффициента к, величина которого принимается равной 1,4—1,5 *.
Фактическое число оборотов в период распределения бетонной массы будет равно
60,5
Пфакт • (144)
где D рекомендуется принимать равным внутреннему диаметру формуемой трубы.
Давление внутри бетонной смеси имеет переменную величину. В нижней точке формуемой трубы давление максимальное, поскольку в данном случае
Фиг. 69. Схемы к расчету центрифуг.
имеет место суммирование величин центробежной силы и силы тяжести, и, наоборот, в верхней точке — минимальное:
Рпы = Рц+ G = тагг + mg = tn (a2r + g); (145)
Pmm = Рц- G = tn (rff - g). (146)
Вследствие неравномерности давления в различных точках поперечного сечения формуемой трубы происходит перемещение бетона из зон с большим давлением в зоны, где давление внутри массы меньшее. Этим обеспечивается непрерывное перераспределение бетона по окружности.
Уплотнение бетона при центрифугировании осуществляется за счет центробежных сил. Практически установлено, что удельная величина центробежной силы на внутренней поверхности формы должна быть не менее 1 кг!см2.
Исходя из изложенного, с целью определения числа оборотов формы, при котором будет достигнута необходимая величина удельной центробежной силы, выполним соответствующие расчеты, для чего выделим в массе бетона элементарное кольцо (фиг. 69, а) шириной dp с радиусом, равным р, и длиной /, равной единице.
Величина центробежных сил, приложенных к элементарному кольцу, будет равна
S’dP4 = dtn<ti2Q. (147)
* О. А. Г е р ш б е р г, В. И. С о р о к е р, Заводы железобетонных изделий, Госстрой-издат, 1951.
8 Сапожников
114
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Масса элементарного кольца dm = ^ = 148
g g v 7
где у — удельный вес бетона (усредненный).
Подставляя полученное значение dm в формулу (147), найдем = (U9)
Поскольку по условию I = 1, то в дальнейшем его не учитываем. Интегрируя в пределах от г до R, получим
н
2p, = ),2”“—Т-'* «*/* (150)
где 7? — внутренний радиус формы в м; г — внутренний радиус трубы в м\ у — усредненный удельный вес бетона в кг/м?.
Величина удельной центробежной силы, приходящейся на единицу наружной поверхности трубы, будет
Р - У2лс°1 2 R3~r3 кг'яр И 511
Инар— 2nR — g2it 3R Кг/М ' <151'
После преобразования и подстановки выражения угловой скорости через число оборотов получим
= УЯ2700^ГЗ) Кг/М2- (152)
Отсюда число оборотов, необходимое для уплотнения массы, п = 52 V P™pR об/мин. (153)
г у (R3 — г3)
При Рца? = 10 000 кг/м2 и у = 2400 кг/м3 получим п = 106 У об/мин, (154)
где R и г в м.
Определение мощности потребного двигателя проводим по скорректированной и видоизмененной нами схеме, предложенной П. А. Макаровым Ч Мощность, расходуемая на вращение формы, может быть определена по формуле
N = —£?? кет, (155)
У/о х 7
где Мкр — суммарный момент сопротивлений вращению формы в кг см, приведенный к валу двигателя;
Мкр = Мтр + Мв, здесь Мтр — момент трения в опорах;
Мв — момент трения о воздух.
1 П. А. Ма к а р о в, Основы расчетов при конструировании станков для центробежного
формования железобетонных труб, «Строительное дорожное машиностроение» № 2, 1959.
Центрифуги
115
Момент трения в опорах Мтр определяется по одной из следующих формул в зависимости от типа центрифуги.
Для осевых центрифуг
Мтр = 2 "Г KSM’ (156)
где 2 G — суммарное давление на опорные подшипники, равное весу формы, бетона, шпинделя, планшайб и хомутов, в кг;
р. — приведенный коэффициент трения качения (р = 0,003);
d — диаметр опорного кольца подшипника в м.
Для роликовых центрифуг, полагая, что вся нагрузка передается на ролики
М,пр — Мтр -р Мтр,
где Мтр — момент трения качения бандажей по роликам;
м'тр = V(/?1 + г) кгм-
Мтр —- момент трения качения в цапфах опорных роликов;
Мтр = Дозу кгм’ 058)
Gj — вес формы с бетоном в кг;
у — половина центрального угла между линиями, соединяющими центр бандажа с центрами роликов (у = 60°);
k — коэффициент трения качения; (k = 0,0005 м);
г — радиус опорного ролика в м\
Ri — радиус бандажа в л;
f — приведенный коэффициент трения в цапфах (/ = 0,08);
Q — радиус цапф роликов в м.
Момент трения формы о воздух равен
Мв = kFv^R кгм, (159)
где k — коэффициент обтекания (k = 0,07-4-0,1);
F — суммарная площадь продольных ребер формы и ребер фланцев в л2;
v — окружная скорость вращения центра тяжести площади ребер в м/сек-,
R — радиус центра тяжести площади ребер в м.
В тех случаях, когда бетон загружается в форму не в процессе ее вращения, а заранее (в одну из половин разъемной формы), в начальный момент поворота формы приходится преодолевать еще и статический момент Мст массы бетона (см. фиг. 69, б).
Мст = G6y sin р кгм, (160)
где G6 — вес бетона в кг;
у — расстояние от оси трубы до центра тяжести сегмента, площадь которого равна 1,3 поперечной площади формуемой трубы (с учетом уплотнения бетона);
Р — угол, на который сместится центр тяжести бетона, зависящий от угла естественного откоса бетона. Величину угла Р рекомендуется принимать равной 60°.
8*
116
Оборудование для уплотнения бетонной смеси
Расстояние от оси трубы до центра тяжести по известной формуле для кругового сегмента
___ 4 R sin3 а
У ~~ 3 2а — sin 2а М’
сегмента определяется
(161)
где R — наружный диаметр трубы в лг,
2 а — центральный угол сегмента. Величина 2 а принимается в радианах.
Мощность двигателя для центрифуги с предварительной загрузкой бетона в форму определяется по пусковому моменту
= Мтр + Мст. (162)
Мощность пускового двигателя будет равна
/V _ Мпуск-Пср
пуск — 102
где пср равно половине числа оборотов п.факт.
Так как пусковой момент при формовании труб большого диаметра получается весьма большим, то поэтому для разгона формы приходится предусматривать вспомогательный двигатель с редуктором, понижающим число оборотов, который отключается после разгона формы до скорости распределения бетона.
При переходе от режима распределения бетона к режиму его уплотнения мощность расходуется главным образом на преодоление сил инерции вращающихся масс.
Работа А вращательного движения определяется по формуле
А = J^- кгм, (163)
где J — момент инерции вращающихся масс;
J ~ Jф тр’
здесь — момент инерции формы; Jmp — момент инерции трубы;
= тф (fl* + 4) = (я2 + -£) ; (164)
j _т Gmp^ + ^
d тр "1тр 2 g 2 *
где — вес формы в кг;
Gmp — вес трубы в кг;
R — средний радиус формы (^.нар в
b — толщина стенки формы (RHap — ReH);
g — ускорение сил тяжести в м/сек2-, Ri — наружный радиус трубы в м\ Г1 — внутренний радиус трубы в м.
Работа А живой силы при ускоренном вращении будет равна
<^)2 ^2 2
71 = J 2 ~ 2-900 Мраспр) ~ 0,0055/ (пурл Праспр
Мощность, потребная для разгона, будет равна
71
Nразг 102/
(165)
(166)
(167)
где t — время разгона (60—100 сек.).
Установка для изготовления железобетонных труб гидропрессованием 117
§ 11. УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ТРУБ ГИДРОПРЕССОВАНИЕМ
Институтом Гипростройиндустрия спроектирована установка для изготовления напорных железобетонных труб методом гидропрессования.
Основной частью установки является форма, показанная на фиг. 70
Фнг. 70. Ферма для изготовления труб гидропрессованием.
Форма состоит из двух основных узлов — формы наружной 1 и внутренней 2. Обе формы соединяются между собой торцовыми кольцами 3 и 4.
Внутренняя форма состоит из двух сваренных между собой цилиндров 5 и 6. Между цилиндрами образуется замкнутая полость. На наружный цилиндр 6 надевается резиновый чехол 7. В наружном цилиндре просверлены многочисленные отверстия, через которые вода, нагнетаемая в полость между цилиндрами, попадает под резиновый чехол.
Работа по изготовлению труб производится в следующей последовательности. В пространство между наружной и внутренней формами закладывается арматура. Для натяжения продольной арматуры на торцовых кольцах пре
118
Машины для укладки бетона в формы
дусмотрены специальные гнезда. Далее в форму подается бетон, после чего включают гидроустановку, подающую воду в полость между цилиндрами 5 и 6. Под действием напора воды резиновый чехол расширяется, производя при этом уплотнение бетона.
Наружная форма состоит из двух (для труб 500 и 700 мм) или из четырех (для труб 900, 1000 и 1200 мм) секторов, соединяемых между собой подпружиненными болтами, которые дают возможность бетону расширяться при опрессовке.
Для лучшей укладки бетона на наружную форму навешиваются вибраторы.
Длина изготовляемых труб 5195 мм.
Давление опрессовки колеблется в пределах 28—37 кг/см2.
ГЛАВА V
МАШИНЫ ДЛЯ УКЛАДКИ БЕТОНА В ФОРМЫ
Современные конструкции машин для укладки бетона в формы — бетоноукладчиков— в зависимости от их назначения можно подразделить натри основных типа: а) бетоноукладчики с ленточными питателями для конвейерного метода производства; б) бетоноукладчики с поворотным ленточным питателем для стендового метода производства; в) бетоноукладчики с ленточными питателями и устройствами для распределения и заглаживания бетона для агрегатно-поточного метода производства.
Бетоноукладчик с ленточным питателем предназначен для укладки и распределения бетонной смеси при конвейерном методе производства железобетонных изделий длиной до 6800 мм, шириной до 4400 мм и высотой до300 жж.
Такой бетоноукладчик (фиг. 71) состоит из самоходной рамы 1, привода рамы 2, ленточного питателя 3, привода питателя 4, заслонки 5 для регулирования размера выходной щели копильника, ручного механизма управления заслонкой 6, бункера 7, узла подвески кабеля 8, гидропривода 9 и пульта управления 10.
Самоходная рама представляет собой сварную металлоконструкцию на четырех колесах, два из которых (11) приводные. Привод передвижения рамы состоит из трехскоростного электродвигателя-редуктора, вала и двух цепных передач. Ленточный питатель состоит из приводного и натяжного барабанов, бесконечной резиновой ленты 12 и опорного листа 13.
Привод питателя аналогичен приводу самоходной рамы. Заслонка выполнена в виде секторного щита, перекрывающего выходное отверстие копильника. Механизм управления заслонки состоит из ручной червячной передачи 14, карданного вала 15, шестерен и рейки 16.
Копильник имеет регулируемые боковые стенки 17, чем обеспечивается формование изделий различной ширины. Регулировка положений боковых стенок бункера производится поршнями гидроцилиндров 18 от гидропривода. Производительность бетоноукладчика 20—50 м3/ч. Скорость передвижения от 4 до 10 м!мин. Мощность двигателя от 6 до 10 кет.
Расчет бетоноукладчика. Мощность, потребная для передвижения бетоноукладчика, может быть определена по формуле
квт’ (168)
где W = (G + Q) 2|1--д |1<7 Р — сопротивление перекатыванию;
v — скорость передвижения в м/сек-,
Т| — к. п. д. привода (т] = 0,8-ь0,85);
8 7 Ь
Фиг. 71. Бетоноукладчик с ленточным питателем для конвейерных установок.
Машины для укладки бетона в формы
120
Машины для укладки бетона в формы
G — вес бетоноукладчика в кг;
Q — вес бетона в бункерах в кг;
р,! — коэффициент трения перекатывания колес по рельсам (pj = 0,08сж); р — приведенный коэффициенттрения в подшипниках качения (р=0,003); d — внутренний диаметр подшипников в см\
D — диаметр колеса в см\
0 — коэффициент, учитывающий трение реборд (р = 2,5).
Производительность ленточного питателя
Q = 3600 Bvhy, (169)
где В — ширина выходного отверстия бункера в м\ v — скорость ленты в м/сек-, h — высота выходного отверстия, регулируемого заслонкой, в лг; у — объемный вес разрыхленной массы в т/м3 (у = 2).
Мощность двигателя питателя определяется по формуле
Ы = (170)
где Nc — суммарная мощность на валу приводного барабана;
k —- коэффициент запаса; k = 1,15ч 1,20;
г] — к. п. д. привода;
Мс = Л/1 + N2 + М3; (171)
здесь Nj — мощность, расходуемая на преодоление всех сопротивлений, кроме мощности М2, потребной для преодоления сопротивления бортов движению бетона, и мощности N3, потребной для преодоления сопротивления в зоне активного давления бетона на ленту (в зоне бункера и копильника).
Величина определяется по формуле
N! =Ш) Квт’ (172)
где L — расстояние между осями барабанов питателя в м.
Величина N2 вычисляется по формуле
М2 = 10 /г2/у/6ц кет-, (173)
здесь/г — высота щели бункера в м;
I — расчетная длина бортов в мг,
/ = 0,84 — коэффициент трения бетона о стенки бункера;
v — скорость ленты в м/сек-,
6 — коэффициент бокового давления, равный 0,75—0,76;
у — объемный вес бетона в т/м3.
Величина М3 определяется по формуле
Р/1
= (174)
где / — коэффициент трения ленты о поддерживающий лист (/ = 0,5); Р — 'ZqF — суммарная сила активного давления бетона на ленту в кг; F — площадь активного давления бетона в лг;
q — удельное давление бетона на ленту в кг/м2-,
Я — <7б + Як-
Машины для укладки бетона в формы
121
Удельное давление бетона на ленту в бункере q6 определяется по формуле % = W0£_R кг/м^ (175)
где т = 06 0,66 — коэффициент подвижности материала;
f —коэффициент внутреннего трения бетона (/ = 1);
г) аЬ >,
к -2^+Ь)----гидравлический радиус для прямоугольного сечения
бункера в м\
а и b — стороны нижнего отверстия бункера;
у — объемный вес бетона в т/м3.
Условная высота Н слоя бетона в бункере определяется по формуле
Удельное давление бетона на ленту в копильнике определяется по формуле
qK = 1000 Нку кг/м2, (177)
где Нк — высота копильника, равная высоте слоя бетона в копильнике, в м.
Площадь активного давления бетона на ленту в копильнике вычисляется по выражению
FK = В (/ - а),
где I — расстояние от оси приводного барабана до задней стенки бункера; а — длина бункера в см\
В — ширина выходного отверстия копильника.
Суммарная сила активного давления бетона определяется по формуле
Р = ZqF q6F6 + qKFK, (178)
где F6 — площадь активного давления бетона на ленту в бункере в м2;
FK — то же, в копильнике в м2.
При изготовлении однослойных панелей из керамзитобетона, а также трехслойных панелей с утеплителями применяются бетоноукладчики с трехсекционным ленточным питателем. При изготовлении трехслойных панелей с утеплителями бетоноукладчик используется только для укладки конструктивных слоев бетона.
По конструкции данный укладчик в основном отличается от рассмотренного выше тем, что у него вместо одного — три ленточных питателя. В верхней части самоходной рамы закреплен бункер с присоединенными к нему ленточными питателями.
В нижней части бункера имеются съемные разделители, обеспечивающие перекрытие пространства между питателями, а также заслонки для регулирования количества выдаваемого бетона.
Привод всех питателей общий с системой включения и отключения двух из них (с помощью кулачковых муфт). Средний питатель, отключение которого необходимо при проходе над оконными проемами, управляется с помощью педали, а один из крайних, отключение которого производится при формовании узких панелей, выключается с помощью рукоятки.
Скорость лент питателей 6 м/мин при формовании трехслойных панелей и 12 м/мин при формовании керамзитобетонных панелей.
Скорость передвижения бетоноукладчика 6 и 9 м/мин.
Загрузка бункера производится из бадьи, подаваемой краном. Для побудительной выгрузки бетона из бадьи на вей предусмотрен вибратор. Для
122
Машины для укладки бетона в формы
включения вибратора оператор подсоединяет провод вибратора (через штепсельную розетку) к электросистеме бетоноукладчика.
Максимальная ширина формуемой панели 2720 мм.
Объем бункера бетона 2,4 м3.
Бетоноукладчик с поворотным ленточным питателем предназначается для выдачи и укладки бетона в формы, установленные на протяжном стенде. Бетоноукладчик может обслуживать два стенда.
Бетоноукладчик (фиг. 72) состоит из сварной опорной тележки /, установленной на колесах, из которых два являются ведущими. На тележке смонтированы привод передвижения бетоноукладчика 2, привод 3 поворота платформы и трек 4, являющийся опорной поверхностью для колес поворотной платформы 5. На раме поворотной платформы установлены приемный бункер 6, привод 7 ленточного питателя, привод 8 подъема стрелы питателя и пульт управления.
На фиг. 73 показаны кинематические схемы механизмов: а — привода ленточного питателя; б — подъема ленточного питателя; в — вращения платформы.
Ленточный питатель снабжен (фиг. 72) загрузочной воронкой 9, имеющей шибер 10, с помощью которого регулируется высота слоя бетона на ленте, а следовательно, и производительность бетоноукладчика.
Производительность бетоноукладчика 10 м3/час, скорость ленты питателя 0,1 м/сек, ширина ленты 0,5 м, скорость передвижения бетоноукладчика 6 и 12 м/мин, установочная мощность электродвигателей 6,5 кет.
Расчет бетоноукладчика. Мощность, потребная для передвижения бетоноукладчика, определяется по ранее приведенной формуле (168).
Мощность электродвигателя привода поворота платформы рассчитывается по формуле
N = кет, (179)
975т] ’ ' ’
где Мобщ — общий момент сопротивления повороту в кгм',
мобщ = + Л42 кгм; (180)
здесь Мг — момент сопротивления от сил трения относительно оси поворота в кгм;
М 2 — момент сопротивления, возникающий в центральной цапфе от сил трения, вызываемых конусностью катков, а также радиальным усилием канатной передачи, в кгм;
п — число оборотов поворотной платформы в минуту;
П = -fj-; (181)
*1*2
П1 — число оборотов электродвигателя (щ = 950 об/мин}', — передаточное число редуктора (i\ — 51);
г2 — передаточное число канатной передачи (ia = 12).
Момент сопротивления от сил трения относительно оси поворота определяется по формуле
кгсм, (182)
где Go6ui — общий вес поворотной части с ленточным питателем, контргрузом, бетоном и механизмами, установленными на поворотной платформе;
Фиг. 72. Бетоноукладчик с поворотным ленточным питателем для стендовых установок.
Машины для укладки бетона в формы
124
Машины для укладки бетона в формы
р — коэффициент трения качения катков по кольцевому пути ([ = 0,08 см);
p.j — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения катков (рл = 0,003);
d — диаметр внутреннего кольца подшипника катка в см;
D — диаметр катка в см;
R — средний радиус кольцевого пути в см;
Р — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от трения о реборды.
Фиг. 73. Кинематические схемы механизмов бетоноукладчика с поворотным ленточным питателем:
а — механизма привода ленточного питателя; б — механизма подъема ленточного питателя; в — механизма вращения платформы.
Момент сопротивлений, возникающих в центральной цапфе от сил трения, вызываемых конусностью катков, а также радиальным усилием от канатной передачи, можно принять равным
М2 = 0,1 кгсм.
(183)
Машины для укладки бетона е формы.
125
Мощность электродвигателя привода поворота платформы будет равна
<184>
где п— число оборотов платформы в минуту [см. формулу (181)1;
т] — к. п. д. передачи (червячный редуктор), равный 0,6.
Мощность электродвигателя привода подъема ленточного питателя определится исходя из следующего.
Сумма моментов относительно точки А поворота питателя будет, согласно схеме на фиг. 74, равна
G-a — Р-Ъ -cos 60° = 0, (185) где G — вес питателя с бетоном на ленте в кг;
Р — натяжение каната в кг.
Откуда
Р = ..Ga _ кг. (186) cos 60 Ь ' ’
Скорость движения подъемного каната определится по формуле
м/сек, (187)
Фиг. 74. Схема к расчету бетоноукладчика.
где D — диаметр барабана лебедки в м\
п — число оборотов вала электродвигателя в минуту;
i — передаточное число червячного редуктора.
Потребная мощность электродвигателя будет равна
М = тЙ- кет, (188)
где т) — к. п. д. привода, равный 0,6.
Мощность электродвигателя питателя подсчитывается по ранее приведенным формулам (172)—(174).
РАЗДЕЛ II
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС
ГЛАВА 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Основной машиной в производстве керамических строительных материалов является пресс, назначение которого — придание изделиям требуемой формы, размеров и плотности.
Работа каждого завода в значительной мере определяется производительностью прессов и качеством выпускаемой ими продукции.
Все существующие типы прессов можно в основном разделить на две группы: а) прессы для формования изделий из пластических масс; б) прессы для изготовления изделий из порошкообразных масс.
Среди машин первой группы больше всего распространены так называемые ленточные винтовые (шнековые) прессы и отчасти штамповочные.
Ленточные шнековые прессы предназначены для пластического формования керамических изделий из масс влажностью от 17—18% и выше, при этом глиняная масса выжимается из мундштука пресса в виде непрерывной ленты заданных размеров и формы. Лента, выходящая из мундштука пресса, разрезается затем на отрезки (изделия) определенных размеров.
Размеры изделий, формуемых на ленточных прессах, до последних лет в большинстве случаев определялись размерами стандартного кирпича. За последние годы, в целях обеспечения индустриализации процессов строительства, заводы керамических изделий приступили к выпуску крупноразмерных пустотелых изделий сборных армированных вибропанелей из кирпича.
Штамповочные прессы пластического формования находят применение при изготовлении глиняной черепицы.
Ко второй группе прессов относятся машины, предназначенные для производства изделий из сыпучих порошкообразных масс влажностью 3—5% — при изготовлении огнеупорных изделий и 7—8% — при изготовлении строительных изделий.
Машины второго типа получили название прессов полусухого прессования. На этих прессах масса штампуется в формах. Также, как и при пластическом формовании изделий, на предприятиях с полусухим способом производства начали применять выпускаемую продукцию (кирпич) для изготовления виброкерамических панелей.
ГЛАВА II
ПРЕССЫ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИХ КЕРАМИЧЕСКИХ масс
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Прессы пластического формования предназначаются для изготовления изделий из пластичной глиняной массы. По определению акад. П. П. Будникова под пластичностью следует понимать способность глиняного теста под влиянием внешнего воздействия принимать требуемую форму без разрыва
Общие сведения
127
название ленточных.
Фиг. 75. Схема ленточного пресса с винтовыми лопастями.
и трещин и после прекращения этого воздействия сохранять полученную форму. Пластические свойства проявляются при определенной влажности глиняной массы. Например, для так называемых кирпичных глин влажность глиняной массы, при которой она начинает становиться пластичной, равна 15—18% (абсолютная). Для огнеупорных глин указанная величина повышается.
Назначение прессов пластического формования — придавать глиняной массе требуемую форму, размеры и плотность.
В соответствии с конструкцией прессующего устройства прессы пластического прессования разделяются на две основные группы:
1) ленточные прессы с винтовыми лопастями;
2) прессы штамповочного действия.
В ленточных прессах с винтовыми лопастями или без них глиняная масса выжимается из пресса в виде непрерывной ленты определенного сечения. Поэтому прессы данного типа получили
В прессах штамповочного действия каждое изделие формуется в отдельной форме, при этом одновременно можно прессовать от одного до 10 изделий.
Наиболее распространены из перечисленных типов прессов ленточные с винтовыми лопастями.
Производительность прессов для пластического формования достигает 40 т изделий в час и более.
Принцип действия ленточных прессов с винтовыми лопастями (фиг. 75) основан на том, что влажная глиняная масса, поступающая в виде комьев в приемную коробку 1, захватывается лопастями 2, смонтированными на валу 3, и при их вращении продвигается вперед к прессовой головке 4 и мундштуку 5. При продвижении глиняной массы в полости корпуса 6 пресса она частично уплотняется. В основном уплотнение массы происходит в прессовой головке. Назначение мундштука — придать формуемому изделию требуемую форму и размеры.
Ленточные прессы с лопастями могут быть подразделены по следующим признакам:
1) по технологическому признаку — на ленточные прессы с вакууммирова-нием глиняной массы и на ленточные прессы без вакууммирования;
2) по конструктивному оформлению — на прессы с непрерывными винтовыми лопастями; на прессы с прерывными винтовыми или прямыми лопастями и на прессы с цилиндрическими, коническими или ступенчатыми корпусами.
Как отмечалось выше, лопастной винт транспортирует, прессует и проталкивает глиняную массу через мундштук пресса. Если образующей винтовой поверхности является прямая Б, перпендикулярная к оси цилиндра 1 (фиг. 76, а) и движущаяся равномерно вдоль оси цилиндра при равномерном его вращении, то в результате этих движений отрезка А Б и цилиндра образуется винтовая поверхность. Винтовые поверхности получаются также и в том случае, если отрезок, движущийся вдоль оси цилиндра, не прямой или не перпендикулярный к оси его, или одновременно и не прямой и не перпендикулярный (фиг. 76, б).
Допустим, что на винтовой поверхности (фиг. 76, а) находится бесконечно малая частица материала В, расстояние которой от оси вращения равно г, и предположим, что данная частица движется в плоскости винтовой поверхности, совершая при этом два относительных движения: а) вращательное со скоростью Vi, б) поступательное, параллельное оси, со скоростью v2.
128
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Результирующая скорость будет равна геометрической сумме относительных скоростей, т. е.
vp = + vi
Скорость вращения частицы будет равна
V], = 2лг-п = а>г,
(189)
(190)
где п — число оборотов винта;
— угловая скорость.
Поступательная скорость определится из уравнения
= hn, (191) h — шаг винта.
Из уравнения (190) имеем
°) V а> ha
. „„ „ П = 77—, И тогда V., — —-.
Фиг. 76. Винтовые поверхности. 2л 2 2л
Подставляя значения и v2 в уравнение (189), получим
1 Г . Л2<о2 1 Г о , /г2
Vn = I/ = СО [/ Г2 4- -т-г..
р 1 1 4л2 Г 1 4л2
(192)
Из уравнений (190) и (191) легко установить, что вращательная скорость частицы возрастает с увеличением г — расстояния ее от оси вращения. Скорость поступательного движения частицы для данной винтовой поверхности остается неизменной.
Допустим, что пластическая масса, испытывающая воздействие винтовой поверхности, удерживается от вращения силами трения, возникающими между массой и внутренней поверхностью корпуса пресса. При этом условии вращение винта вызовет поступательное движение массы и возникнет движение, подобное перемещению гайки по винту. При этом будет иметь место относительное скольжение массы по винтовой поверхности — максимальное по периферии и минимальное у оси пресса. При отсутствии относительного скольжения каждая частица массы будет двигаться по концентрическим окружностям, не совершая поступательного движения. Практически в ленточных прессах с винтовыми лопастями имеем промежуточное положение, т. е. движение бывает частично поступательным и частично вращательным. Момент трения между массой и внутренней поверхностью корпуса, удерживающий массу от проворачивания, обычно меньше момента трения между массой и винтовыми лопастями, вследствие чего масса совершает некоторое вращательное движение, уменьшающее ее поступательное перемещение.
Назначение винтовых лопастей пресса — транспортировать глиняную массу вдоль корпуса и проталкивать ее через прессовую головку и мундштук. Следует считать, что все витки, кроме последнего, будут в основном транспортирующими. Прессует массу последний виток, остальные участвуют в прессовании материала в ограниченной мере. Их задача — подавать материал к последнему витку, чтобы обеспечить непрерывность потока. Естественно, что материал несколько уплотняется и в зоне транспортирующих витков, особенно, если шаг винта переменный, уменьшающийся й выходной части корпуса, или если корпус конический.
Общие сведения
129
Собственно прессование массы происходит между последним (выжимным) витком и материалом, запрессованным в прессовую головку за предыдущий оборот винта; при этом масса наслаивается по спирали.
Чтобы установить характер истечения глиняной массы при прохождении ее через головку и мундштук пресса, рассмотрим движение некоторого ее объема.
При движении массы периферийные слои ее, соприкасающиеся с внутренними поверхностями головки и мундштука, тормозятся под действием сил трения и сопротивлений, вызываемых наклоном стенок головки и мундштука.
Фиг. 77. Характер истечения глиняной массы.
До прессования
Б)
Торможение, постепенно ослабевая, передается соседним слоям. Таким образом, скорость движения слоев в прессовой головке постепенно уменьшается по направлению от оси потока к периферии. При этом отдельные слои не скользят относительно друг друга, так как частицы массы противодействуют плоскостному сдвигу. Происходит вращение частиц массы, они как бы перекатываются; часть из них при этом отжимается по направлению к центру потока.
Слои массы, перпендикулярные к оси потока, при движении деформируются, приобретая параболоидальную форму (фиг. 77, а).
Картину истечения глиняной массы, продавливаемой через головку и мундштук ленточного пресса, можно представить в следующем виде.
Элементарный объем глиняной массы, выделенный двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными к оси потока, при движении деформируется, принимая при выходе из мундштука форму полого параболоида (или близкого к нему по форме тела, фиг. 77, б). При этом в центре потока
9 Сапожников
130
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
масса движется как бы компактным стержнем, постепенно увеличиваясь в объеме за счет притока частиц из периферийных слоев.
Периферийная часть элементарного объема, выделенного двумя параллельными плоскостями, по мере прохождения через головку сжимается; при прохождении через мундштук имеет место растяжение периферийной части. Сжатие периферийных слоев массы в зоне прессовой головки возникает главным образом за счет сопротивлений, вызываемых наклоном стенок головки. В результате часть массы переходит из периферийных слоев к центру потока.
Таким образом, нельзя считать поток глиняной массы полностью струйчатым. Происходящие в данным случае явления значительно сложнее, если учесть к тому же, что выжимной виток лопасти частично проворачивает прессуемую массу.
§ 2. КОНСТРУКЦИЯ ЛЕНТОЧНОГО ПРЕССА И ОСНОВНЫХ ЕГО ДЕТАЛЕЙ
Ленточные прессы, получившие свое название по форме выходящего из мундштука бруса, широко применяются в керамической промышленности для формования полнотелого и пустотелого кирпича, блоков, ленточной черепицы, канализационных и дренажных труб и т. д.
Ленточный пресс с винтовыми лопастями (фиг. 78) состоит из следующих „основных частей: приемной коробки 1, служащей для приема подаваемой в пресс глиняной массы; в приемной коробке расположен питательный валок 2, назначение которого — обеспечивать надежный захват массы витками лопастного вала. К приемной коробке крепится на болтах корпус 3, внутри которого проходит вал 4 с винтовыми лопастями 5. Глиняная масса, захватываемая лопастями, при их вращении перемещается по направлению к прессовой головке 6, где происходит основное уплотнение массы. Уплотненная глиняная масса проталкивается затем через мундштук пресса, приобретая при этом требуемые форму и размеры. Лопастной вал приводится во вращение от электродвигателя через редуктор 7, питательный валок — от лопастного вала через зубчатую передачу. Включают пресс в работу при помощи фрикционной муфты 8.
Приемная коробка. Глиняная масса, поступающая в приемную чугунную коробку пресса, втягивается в зазор между питающим валком и винтом. Валок и винт вращаются навстречу друг другу. Совместную работу валка и винта можно сравнить с работой вальцов, и здесь угол трения должен быть больше угла захвата. Зазор между валком и винтом не должен превышать 2—3 мм; если зазор увеличивается, захватывающая способность валка и винта уменьшается.
Диаметр валка принимается равным 0,7—0,75 диаметра винта, длина его соответствует ширине приемной части.
Число оборотов питающего валка обычно в 2—3 раза превышает число оборотов винта. При уменьшении числа оборотов валка уменьшается подача глины; к такому же результату приводит и увеличение числа оборотов валка (из-за возникающего относительного скольжения).
Корпус пресса служит промежуточным звеном между приемной коробкой и прессовой головкой. В полости корпуса масса транспортируется и несколько уплотняется.
Существующие конструкции корпусов можно разбить на три основные группы — конические, цилиндрические, ступенчатые. Однако, как отмечается ниже, создание комбинированного типа корпуса позволяет сочетать в нем перечисленные выше типы.
Так как различные по своим свойствам глины требуют неодинаковых условий прессования, становится очевидной необходимость применения корпусов различной формы и размеров. Глины, обладающие высокой
Конструкция ленточного пресса и его деталей
131
9*
132
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
пластичностью, естественно, более подвижны и обладают более высокой текучестью, чем тощие глины. Следовательно, в корпусе пресса возможно некоторое уплотнение пластических глин, облегчающее условия прессования в прессовой головке, и, наоборот, при прессовании тощих, мало подвижных глин,
уплотнять их в корпусе следует незначительно.
Второй серьезный фактор, определяющий форму и размеры корпуса пресса, — требуемая производительность. Всякое увеличение диаметра
Фиг. 79. Комбинированный корпус ленточного пресса:
а — корпус со сменной конической вставкой; б — корпус со сменной цилиндрической вставкой.
ниям. Глиняная масса подается в пресс
корпуса пресса вызывает соответствующее увеличение диаметра лопастного винта и повышает производительность пресса. Однако чрезмерное увеличение диаметра корпуса в месте соединения его с прессовой головкой приводит к резкому перепаду входного и выходного сечений прессовой головки, а следовательно, увеличивает неравномерность скоростей потока и связанную с этим опасность возникновения структурных трещин.
Исходя из учета этих положений, советские конструкторы создали пресс, корпус которого имеет цилиндрическую форму с чугунными вставными сменными рубашками. Таким образом, представляется возможным, применительно к свойствам той или иной глины, выбрать наиболее рациональную форму внутренней части корпуса.
На фиг. 79, а показан корпус 1, у которого внутренняя поверхность имеет коническую форму, при этом сам корпус — цилиндрический. Таким образом, выбирая ту или иную сменную рубашку 2, можно получить желательную форму внутренней части корпуса. Между приемной коробкой и корпусом устанавливается промежу7 точное кольцо 3 со сменной конической вставкой 4. Вставка необходима по следующим соображе-в виде отдельных рыхлых комьев со
значительным содержанием воздуха, который мешает прочному сцеплению частиц глины. При уплотнении массы с самого начала поступления ее в корпус сжимаемый воздух сможет выходить в сторону приемной коробки. При отсутствии же конической вставки 4 масса начнет уплотняться во второй половине корпуса, при этом, естественно, воздух в глине будет запрессовываться. С другой стороны, относительно большое проходное сечение позволяет винтовым лопастям захватить из приемной коробки достаточное количество рыхлой массы с тем, чтобы обеспечить должное питание по-
следующих витков.
Конструкпия ленточного пресса и его деталей
133
В отдельных конструкциях прессов конической вставки 4 нет, однако при этом шаг винта в полости приемной коробки делается значительно большим, чем в остальной части.
В тех случаях, когда прессуемая масса недостаточно текуча (низкопластичны глины), корпус рекомендуется делать цилиндрическим, чтобы не было некоторой запрессовки массы в прессе и связанного с этим проворачивания глины. На фиг. 79, б показан корпус со вставной цилиндрической рубашкой (из отдельных колец). Сравнение фиг. 79, а и б показывает, что размеры и форма корпуса 1 в обоих случаях одинаковы. Меняя вставки 4 и рубашки 2, можно получить любую форму внутренней поверхности корпуса.
Чтобы масса под действием вращающегося винта не проворачивалась, внутренняя поверхность корпуса (рубашек) пресса делается рифленой, в виде шашек, или с продольно расположенными накладными полосами. В отдельных конструкциях в корпус вставляется рубашка из листовой стали с просверленными в ее стенках отверстиями. На фиг. 79, а и б внутренняя поверхность конической вставки 4 имеет продольные, а поверхность рубашки 2 — прямоугольные впадины. Во время работы пресса впадины на внутренней поверхности корпуса забиваются глиной, и создается повышенное сопротивление ее проворачиванию, поскольку коэффициент внутреннего трения прессуемой глиняной массы больше коэффициента трения между массой и металлической поверхностью рубашки.
В отдельных конструкциях прессов, чтобы масса не проворачивалась и с целью разрушения структуры, ориентированной винтовыми лопастями, в корпусе пресса устанавливаются неподвижно закрепляемые контрножи. Контрножи с двух противоположных сторон пересекают поперек все рабочее пространство корпуса до вала. Обычно устанавливаются два, реже четыре контрножа. В тех местах, где устанавливаются ножи, лопасти имеют соответствующие разрывы. Недостатком контрножей является то, что они создают дополнительное сопротивление передвижению глиняной массы.
Лопастной винт. Основной рабочей частью пресса является лопастной винт, траспортирующий и прессующий глиняную массу. От конструкции лопастного винта в основном зависят производительность пресса и расход мощности на единицу продукции. Производительность лопастного винта находится в прямой зависимости от диаметра лопастей, их шага и числа оборотов винта.
Существуют две принципиальные конструкции лопастных винтов: а) прерывный лопастной винт и б) непрерывный — с винтовой поверхностью.
Исходя из неправильного представления, что пресс является машиной не только формовочной, но и перерабатывающей массу, лопастной винт изготовляли раньше из отдельных лопастей с разрывами между ними. Это приводило к перелопачиванию массы. В настоящее время подготавливают массу в глиномешалках, бегунах, вальцах и т. д., а в прессе ее только формуют.
Прерывный лопастной винт создает неравномерное давление в поперечном сечении. В местах, где имеются разрывы, давление пониженное, а в тех местах, мимо которых проходит лопасть,—повышенное. Часть массы, расположенная против лопасти, перемещается вперед, в то время как масса, находящаяся в зоне просвета, или остается на месте или незначительно продвигается вперед за счет трения между частицами. При значительном сопротивлении продвижению массы часть ее может возвращаться обратно в просветы между лопастями. Таким образом, очевидны безусловные преимущества лопастей с непрерывной винтовой поверхностью.
На фиг. 80 показаны различные конструкции лопастных винтов, при этом форма их и размеры зависят от конструкции корпуса пресса.
134 Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Прерывные лопастные винты а и б (фиг. 80), как правило, изготовлялись из широких плоских полукруглых лопаток; из-за этого не удавалось создавать винтовую поверхность.
Лопастной винт в применяется в прессах со ступенчатым корпусом, поэтому у него есть соответствующие разрывы, там, где имеются ступени.
Лопастные винты г, д, е, ж из применяются в прессах современных конструкций. В зависимости от конструкции корпуса лопасти изготовляются
или с переменным диаметром, уменьшающимся по направлению к прессовой головке (винт г), или с постоянным — при этом шаг винта может быть постоянным (винт д) или переменным (винт е). Если в корпусе пресса устанавливают контрножи, то предусматривается соответствующий разрыв между лопастям (винты д и ж). Последняя лопасть винта, называемая выжимной, может быть одно-, двух-или трехзаходной (винты з, и и к).
Однозаходная выжимная лопасть в сравнении с двухзаходной создает меньшие препятствия проходу глиняной массы, однако толчкообразное продвижение глины в головке при работе с одно-заходной лопастью вынуждает в большинстве случаев от нее отказываться. Трехзаходные лопасти обе
спечивают относительно плавное продвижение массы в головке, однако значительное уменьшение проходного сечения и появление поэтому дополнительных сопротивлений снижает производительность пресса. Трехзаходные лопасти целесообразно применять только для обработки масс, обладающих весьма большой подвижностью (текучестью). Наиболее распространенным типом выжимной лопасти является двухзаходная, обеспечивающая равномерное продвижение массы в головке при достаточной величине проходного сечения.
В отдельных конструкциях прессов лопасти винта изготовляются с накладками (фиг. 80, ж) с тем, чтобы по мере износа лопасти можно было менять только часть ее — накладку. Наличие накладок естественно увеличивает общую толщину лопасти, уменьшая тем самым величину рабочего пространства. Целесообразней всего изготовлять лопасти без накладок, отливая их из износоустойчивых сортов стали, вместо ранее применявшихся литых чугунных лопастей.
Зазор между наружной кромкой лопасти и внутренней поверхностью корпуса находится в пределах 1,5—3 мм. Всякое его увеличение вызывает
Конструкция ленточного пресса и его деталей
135
опасность возврата массы, поскольку уплотнение ее перед лопастью всегда больше, чем позади лопасти.
Большое влияние на производительность пресса оказывает шаг винта и связанный с ним угол подъема винтовой линии. Лопасти, продвигающие и прессующие массу, можно рассматривать как винт, массу — как гайку. Вследствие трения о стенки корпуса масса удерживается от проворачивания и при вращении винта перемещается вдоль его оси по направлению к головке.
На практике угол подъема винтовой линии иногда принимается равным 17—18°. Некоторые соображения теоретического порядка, приводимые ниже, позволяют считать, что величина этого угла может быть несколько увеличена.
Наивыгоднейший угол подъема винтовой линии определяем по тому же принципу, как и для винта с гайкой. Отношение шага винта к длине средней окружности его дает величину тангенса угла подъема винтовой линии
tga = H^?
где а — угол подъема винтовой линии;
h — шаг винта;
Оср — средний диаметр, равный полусумме наружного диаметра лопасти и диаметра ступицы.
Коэффициент полезного действия винта (принимая во внимание только трение массы о лопасти)
_-tg? (193)
1 tg (а + <р) ' '
где <р — угол трения;
tg Ф — f — коэффициент трения;
а — угол, которому соответствует наибольшее значение т], получается из условия, что ц — функция °, равна максимуму:
Ч = f (а) = = tgactg(а + <р) = max.
Приравнивая первую производную нулю ~ — 0, после дифференцирования получаем
di] _ tg а . ctg (a + ф) _ q da sin2 (q 4- ф) cos2 a
Заменяя tg a через ~n-^- и ctg (a + <p) через после пРеобРа-
зования получаем
cos (a <p) • sin (a Д q>) = — sin a • cos a
или
sin2 (a + <p) = — sin 2 a;
отсюда т]тах будет соответствовать значению угла
a = 4-----(194)
Считая максимальный коэффициент трения массы о металл равным 0,6, получаем <р = ЗГ. Таким образом, a = 29°30'. Практически величину угла a приходится уменьшать, чтобы предотвратить проскальзывание массы. Для этого требуется соблюдать следующие условия: угол подъема винтовой линии а не должен превышать величины угла трения <р. Коэффициент трения глиняной массы о металл лежит в пределах 0,4—0,6, откуда угол <р =
136
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
=22-4-31°. Естественно, что в рассматриваемых условиях необходимо принять меньшее значение <р, т. е. 22°.
Исследователь Гудсон \ проводивший опыты с ленточными шнековыми прессами, приходит в результате своих исследований к выводу, что наиболее эффективным с точки зрения производительности пресса является угол наклона лопастей 23°.
Прессовая головка. Прессовая головка, отливаемая из чугуна, является связующим звеном между корпусом пресса и мундштуком и служит для уплотнения глиняной массы, проталкиваемой винтом.
Выжимная лопасть выдавливает массу в виде одной, двух или трех спиральных лент в зависимости от количества заходов. Эти ленты представляют
Фиг. 81. Прессовая головка:
а — со вставкой; б — с кернами для образования пустот.
выхода или удлиняя головку. Однако
собой спиральные потоки, которые при отсутствии головки и мундштука сохранили бы свое строение.
Поперечное сечение прессовой головки постепенно уменьшается. Площадь поперечного сечения головки у выхода (у мундштука) в 2— 2,5 раза меньше, чем в ее начале. Внутренние стенки головки имеют уклон в направлении движения массы. Угол уклона тем больше, чем короче головка и чем больше диаметр винта.
Наклон внутренних стенок прессовой головки вызывает дополнительное сопротивление проталкиванию глиняной массы, возрастающее с увеличением угла наклона. Наклон стенок головки можно уменьшить, снижая величину диаметра корпуса у при этом необходимо учитывать, что
снижение диаметра корпуса уменьшает производительность, а чрезмерное удлинение головки значительно увеличивает сопротивление проталкиванию
массы.
Чтобы обеспечить надлежащую пригонку выходных размеров головки и входных размеров мундштука, учитывая, что размеры мундштука меняются в зависимости от формы и размеров прессуемых изделий, в ряде прессов устанавливают головку со сменной вставкой (фиг. 81, а), меняя которую легко осуществляют пригонку мундштука.
Сменная вставка применяется и для того, чтобы в случае изготовления пустотелых изделий имелось бы свободное место для установки кернодержа-телей, которое получают, удаляя вставку (фиг. 81, б).
Возведение стен из стандартного кирпича приводит к значительному расходу рабочей силы, при этом резко затрудняется механизация процессов кладки. С целью индустриализации процессов строительства в последние годы нашло применение возведение стен из кирпичных блоков, сложенных на заводе из обычного кирпича, изготовление виброкирпичных панелей и, наконец, проводятся работы по организации изготовления крупных пустотелых керамических блоков.
В 1958 г. завод «Красный Октябрь» в Харькове по проекту ЦКБ Госстроя УССР изготовил установку для пластического формования крупных пустотелых керамических блоков размером 900X890 X 500 мм. Для формо-
1 Coodson F. I.—Experiments in extrusion Trans Brit Ceram. Soc, 1959, N 3, 158—187.
Конструкция ленточного пресса и его деталей
137
вания блоков используется существующий комбинированный ленточный вакуум-пресс с заменой прессовой головки и мундштука.
На фиг. 82, а показана конструкция прессовой головки и мундштука для изготовления крупных пустотелых блоков.
Прессовая головка выполнена расширяющейся по направлению движения глиняного потока с тем, чтобы была обеспечена возможность установки мундштука, размеры которого соответствовали бы размерам блока.
На фиг. 82, б показана переходная прессовая головка для формования двухслойных керамических камней (конструкция НИИСтроммаша).
Двухслойное формование основано на подаче двух пластичных керамических масс (облицовочной и основной).
Установка для изготовления двухслойных камней состоит из двух ленточных прессов, из которых первый (вакуум-пресс) служит для подачи основной массы, а второй — для подачи облицовочного слоя.
Конструкция и работа переходной головки в основном сводится к следующему. От основного пресса масса поступает в корпус 1 головки в виде уплотненного бруса, размеры которого в поперечном сечении меньше выходного отверстия головки на величину, соответствующую толщине облицовочного слоя. Пройдя формующую рамку 2, брус смыкается с лицевой массой, поступающей через горловину 3 вспомогательного пресса, при этом лицевая масса несколько диффундирует в брус по двум смежным взаимно-перпендикулярным поверхностям.
Дальнейшее совместное прохождение двухслойного бруса через мундштук ^обеспечивает должное соединение обоих слоев глиняной массы. Образование пустот в камне обеспечивается кернами 5. Регулирование равномерности распределения облицовочной массы на офактуриваемой поверхности производится посредством шиберов 6 и 7.
Мундштуки предназначаются для придания прессуемой массе по выходе ее из пресса необходимой формы.
На фиг. 83, а показана наиболее распространенная конструкция мундштука. Металлическая колодка 1 мундштука имеет каналы 2 для подвода и отвода воды, предназначенной для смазки, с тем, чтобы было снижено сопротивление проходу массы через мундштук. С указанной целью внутренняя поверхность мундштука облицовывается латунными или стальными полосами 3, набранными с таким расчетом, чтобы последующие (считая от выходного конца мундштука) полосы перекрывали предыдущие, т. е. чтобы на пути глины не было выступающих кромок. Подводимая сверху вода поступает по вертикальным и горизонтальным каналам в зазоры между полосами, создавая антифрикционную пленку, которая обеспечивает резкое снижение сопротивления трения и получение вместе с этим гладких (не задранных) поверхностей глиняного бруса.
Па фиг. 83, б показаны мундштуки для изготовления глиняной ленточной черепицы.
Мундштуки для производства пустотелых изделий конструируются так же, как и для производства полнотелых изделий с тем, однако, отличием, что к ним добавляются один или -несколько внутренних стержней-кернов, форма и расположение которых соответствуют пустотам изготовляемых изделий.
Поступающая глина обтекает керны и на выходе бруса из мундштука в нем остаются пустоты, отформованные концами кернов.
Керны крепятся различными способами.
На фиг. 84, а показан способ крепления кернов 1 к'стержням 2 диаметром 3—5 мм, приваренным к поперечным стержням 3 рамки 4. Под напором массы стержни могут отклоняться в поперечном направлении и занимать положение, при котором давление на боковые грани кернов становится
138
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Фиг. 82. Прессовые головки: для блоков; б — для формования двухслойных камней.
Конструкция ленточного пресса и его деталей
139
°)
D)
Фиг. 83. Мундштуки.
Фиг. 84. Способы крепления кернов.
140
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
равномерным. Недостаток этого способа крепления в том, что могут получиться изделия со стенками различной толщины.
На фиг. 84, б показано крепление при помощи скобы, а на фиг. 84, в — крепление к прямой планке, которая колонками соединена с плитой мундштука. Последний способ крепления получил наибольшее распространение, поскольку в этом случае глина свободно поступает в мундштук с боков и масса, разрезаемая скобой, успевает сомкнуться до поступления в мундштук.
В результате устраняется опасность появления трещин в местах разреза.
§ 3. КОНСТРУКЦИЯ ЛЕНТОЧНЫХ ВАКУУМ-ПРЕССОВ
Вакуум-прессы предназначаются для прессования изделий из предварительно обезвоздушенной глиняной массы. Процесс обезвоздушивания заключается в том, что глина перед ее прессованием проходит через специальную камеру, находящуюся под разрежением. Разрежение в вакуум-камере, в зависимости от свойств обрабатываемой глины, может меняться в значительных пределах — от 60 до 95% абсолютного вакуума (от 450 до 750 мм рт. ст.).
Изучение процесса показало, что глиняная масса после обезвоздушивания приобретает новые, более высокие свойства. Материал при обезвозду-шивании дополнительно уплотняется, а пластичность его значительно повышается. Так например, опытами и практикой доказано, что тощие глины после обезвоздушивания приобретают столь высокие пластические свойства, что их можно применять для изготовления тонкостенных керамических изделий (дырчатые и пустотелые кирпичи, блоки, канализационные трубы, черепица и т. д.).
Удаление воздуха из глиняной массы способствует более прочному сцеплению глиняных частиц, так как при этом отсасывается воздух, размещавшийся в порах, и воздушные оболочки частиц интенсивно замещаются водяными молекулярными пленками.
Ленточные вакуум-прессы по конструктивным признакам могут быть подразделены на два типа: а) комбинированные вакуум-прессы, сочетающие в одном агрегате две машины, — глиномешалку и пресс; б) машины, в которых производится только формование изделий.
Первые конструкции вакуум-прессов представляли собой сдвоенный ленточный пресс, у которого в средней части размешается вакуум-камера. Устройство пресса в основном сводится к следующему (фиг. 85).
В центре двух последовательно расположенных корпусов 1 и 2 помещается вал 3 с набором винтовых лопастей 4 и 7. Лопасть 5, установленная в конце первого корпуса, предназначается для проталкивания глиняной массы через отверстия перфорированной решетки 6. Непосредственно за решеткой на валу закреплена первая приемная лопасть второго корпуса. Глиняные прутки далее продвигаются лопастями, помещенными во втором корпусе. Для предотвращения проворачивания глины установлены контрножи 8.
Принцип действия рассматриваемого пресса в основном сводится к следующему. Глиняная масса подается в приемную коробку, захватывается питательным валком 9, продавливается вниз и лопастями 4 продвигается вперед. Далее глина продавливается через отверстия в решетке 6, при этом количество отверстий и их размер подбираются с таким расчетом, чтобы масса, проталкиваемая лопастью 5, полностью закрывала отверстия в решетке (тогда исключается подсос воздуха со стороны первого корпуса). В зоне действия вакуум-камеры 10 глиняные прутки обезвоздушиваются и затем продвигаются лопастями по направлению к выходному отверстию.
Конструкция ленточных вакуум-прессов
141
Фиг. 85. Вакуум-пресс типа «Кема».
142
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Отсос воздуха из корпуса пресса производится через специальный канал, образованный вращающимся валком 11 и гипсовой плитой, закрепленной на боковой стенке камеры. Назначение валка — препятствовать глине заходить в зону вакуум-камеры. Чтобы создать необходимый вакуум, камеру подключают к вакуум-насосу.
Основной недостаток прессов рассмотренной выше конструкции тот, что в них обезвоздушивание массы по всему ее сечению неравномерное. Глина проходит через отверстия в перфорированной решетке в виде тонких стержней, которые под действием собственного веса отгибаются книзу и накладываются при этом друг на друга. Поскольку воздух удаляется сверху и частично по периферии, обезвоздушиванию подвергается только часть глиняной массы. Таким образом, воздух из массы удаляется недостаточно равномерно (более интенсивно из верхних слоев).
Принцип обезвоздушивания массы, положенный в основу конструкций комбинированных вакуум-прессов, более совершенен. Другие модели прессов рассматриваемой конструкции не приводятся, так как принципиальная разница между ними незначительна.
Комбинированные вакуум-прессы представляют собой сочетание в одном агрегате двух машин: глиномешалки и собственно пресса. Так как глиняная масса перед прессом перерабатывается в глиномешалке, то объединение этих двух машин целесообразно. Это позволяет сократить установочные размеры агрегата и получить компактную машину, работающую от одного привода. С другой стороны, сочетание в одном агрегате двух машин позволяет создать рациональную конструкцию устройства для обезвоздушивания глиняной массы.
На фиг. 86, а показан комбинированный ленточный вакуум-пресс. Глина подается в короб 1 глиномешалки и захватывается ножами 2, закрепленными на валу 3. Ножи глиномешалки могут устанавливаться по винтовой линии под любым углом (обычно в пределах 7—30°) по отношению к вертикальной плоскости, перпендикулярной оси вала. При вращении вала лопасти интенсивно перелопачивают и проминают глиняную массу, продвигая ее при этом к выходному концу. В конце короба глиномешалки устанавливается чугунный конический корпус 4, по центру которого располагается винтовая лопасть 5. Глиняная масса, подаваемая ножами глиномешалки, захватывается винтовой лопастью 5, уплотняется, так как корпус 4 имеет коническую форму, и проталкивается через кольцевое отверстие, образованное выходной частью корпуса 4 и конусом 6, закрепленным на валу глиномешалки. Из-за того, что сечение кольцевого отверстия значительно меньше свободного сечения в конце лопасти, глиняная масса плотно заполняет кольцевое отверстие, создавая своеобразную пробку, предупреждающую подсос воздуха в вакуум-камеру 7. Глиняная масса поступает в вакуум-камеру в виде полой трубы, которая немедленно разрезается на отдельные кусочки ножами 8. Вакуум-камера 7 объединена в одно целое с приемным корпусом 9 собственно пресса. В отличие от рассмотренной выше конструкции пресса с перфорированной решеткой, глиняная масса попадает в главный пресс лишь после того, как произойдет ее интенсивное обезвоздушивание за время свободного падения кусочков глины.
Вал глиномешалки установлен на подшипниках качения. Для воспринятая осевых усилий, возникающих при продвижении массы вдоль мешалки и при ее уплотнении в коническом корпусе (осевые усилия направлены к приемному концу мешалки), служит упорный шарикоподшипник, установленный у переднего конца вала.
Вакуум-камера 7 подключена к вакуум-насосу, создающему требуемое разрежение в вакуум-камере (до 720 мм рт. ст.). Для наблюдения за работой камеры в крышке ее есть смотровое окно и электрическая лампочка.
Конструкция ленточных вакуум-прессов
144
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Наблюдать за работой вакуум-камеры необходимо потому, что в процессе работы камера может переполняться глиняной массой, поступающей из мешалки, или, наоборот, подача будет недостаточной. Регулируют количество массы, подаваемой глиномешалкой, увеличивая или уменьшая сечение кольцевого отверстия, создаваемое корпусом 4 и конусом 6, а также периодическим выключением мешалки при помощи муфты 10 и рычага 11 (первоначальное регулирование количества подаваемой массы осуществляется установкой ножей под соответствующим углом).
Обезвоздушенные глиняные комочки собираются в нижней части вакуум-камеры и совместным действием питательного валка 12 и приемных винтовых лопастей 13 захватываются и продвигаются в корпус 14 пресса. Питательный валок приводится во вращение через зубчатую передачу 15 от главного вала 16 пресса.
Осевые усилия, возникающие при работе главного вала, воспринимаются упорным шарикоподшипником 17.
Привод пресса в действие осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу и две пары зубчатых колес. Включают пресс в работу при помощи фрикционной муфты 18.
На фиг. 86, б приведена кинематическая схема комбинированного вакуум-пресса (рычаг 11 на схеме не показан).
Комбинированные вакуум-прессы, изготовляемые отечественными заводами, имеют различную производительность: от 2,5 до 25 ж3 плотной массы в час. Малые модели в основном предназначаются для изготовления ленточной черепицы (реже кирпича). Диаметр выжимной лопасти 250 мм. Высокопроизводительные прессы предназначаются для изготовления полнотелых, дырчатых и пустотелых изделий при производительности до 10 000 шт. условного кирпича (25 м3 плотной массы) в час. Диаметр выжимной лопасти 400—550 мм. Расход мощности, потребляемой комбинированными вакуум-прессами, с учетом глиномешалки, колеблется в пределах от 15 до 25 л. с. на 1000 шт. условного кирпича.
§ 4. РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНЫХ ВИНТОВЫХ (ШНЕКОВЫХ) ПРЕССОВ
В процессе прессования глиняной массы в ленточных прессах глина уплотняется и проталкивается с определенной скоростью через прессовую головку и мундштук. Работа А, затрачиваемая на прессование данного объема глиняной массы, без учета потерь на трение выжимной лопасти о глиняную массу, расходуется на преодоление сил трения массы о стенки головки и мундштука, на преодоление трения частиц, на собственно прессование (уплотнение) глины.
Сила Р, которую необходимо затратить для выполнения указанной работы, по величине должна равняться общему усилию прессования. Таким образом, общее давление на массу, развиваемое выжимной лопастью, по своей величине должно равняться силе Р.
Принимая величину давления лопасти на массу равной Р, находим среднее значение удельного давления прессования из уравнения
_ Р _ 4Р Р-р ~ n(D* — d2) ’
где р — удельное давление прессования;
F — поперечное сечение концевого витка выжимной лопасти за вычетом сечения ступицы лопасти;
D — концевой диаметр выжимной лопасти;
d — диаметр ступицы.
Расчет ленточных винтовых прессов
145
Удельное давление прессования изменяется в зависимости от физических свойств массы и в первую очередь в зависимости от пластичности. С повышением влажности и пластичности глиняной массы удельное давление прессования снижается. Величина р изменяется также в зависимости от диаметра корпуса пресса, длины прессовой головки и мундштука. С увеличением размеров этих частей пресса удельное давление возрастает.
Изменение величины среднего удельного давления прессования в зависимости от изменения диаметра (сечения) корпуса пресса при постоянном выходном сечении мундштука характеризуется следующей эмпирической формулой:
Р = Ро + а^ = /9о + а^4ДГ’ О95)
где р0 — величина удельного давления без учета влияния размеров корпуса;
а — коэффициент пропорциональности; опыты показывают, что давление изменяется пропорционально отношению Fr к F для Черемушкинской! и аналогичных ей глин в пределах опытов (D =
= 400-и 500 мм) величина а ^0,5; при более высоких значениях D величина а возрастает и, наоборот, при меньших — уменьшается; поскольку применяемые в промышленности диаметры корпуса находятся в указанных пределах, принимаем в дальнейшем а=0,5; F t — сечение корпуса на выходе в м2;
F2 — сечение мундштука на выходе в ж2; Рг = 0,13 X X 0,27 = 0,035 м2;
D — диаметр корпуса на выходе в м.
Преобразуя формулу (195), получаем
о ------------------------------------
/7 18 !9 20 2! 22 23 vj%
Фиг. 87. Зависимость величины удельного давления от влажности.
р = р0 + 0,5 • 0,785 = р0 + 11,8О2.
(196)
Изменение величины удельного давления р прессования в зависимости от влажности w массы при диаметре корпуса на выходе 0,4 м, при головке длиной 275 мм и мундштуке длиной 150 мм, как показывают опыты, характеризуется кривой, показанной на фиг. 87.
Выражение р через квадратный полином получим, взяв на кривой три точки. Имеем: для первой точки р = 10,45, w — 18%; для второй точки р = 5,1, w — 20%; для третьей точки р = 1,4, w = 23%.
Применяя формулу Лагранжа, после вычислений получим
р = 0,176 w2 — 8,71 w + 108,6. (197)
Удельное давление прессования с учетом изменения длины головки и мундштука определяется формулой [на основе формулы (196) 1
Р = kvk2 (р0 + 11,8D2), (198)
где kx — коэффициент, учитывающий изменение длины головки (см. табл. 3); k2 — коэффициент, учитывающий изменение длины мундштука (табл. 3).
10 Сапожников
146
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Для определения значения р0 приравняем формулы (197) и (198), при этом значения klt k2 и D примем соответственно размерам головки, мундштука и корпуса, при которых получена кривая на фиг. 87 и на основе ее формула (197):
0,82-1 (р0 + 11,8-0,42) = 0,176 w2 — 8,71 w + 108,6; (199)
р0 = 0,215ш2 — 10,62ш + 130,5. (200)
Заменяя в формуле (198) значение р0 выражением (200), получаем окончательно
р = kr-k% (0,215ш2 — 10,62ш -f- 130,5 + 11,8Z?2) кг/см2. (201)
При изготовлении пустотелых изделий величина удельного давления прессования повышается вследствие возникновения дополнительных сопротивлений трения, вызываемых наличием керн. При пустотности в 20—25% величина удельного давления прессования для глин средней пластичности (II класс) возрастает на 15—16%. Это необходимо .учитывать введением в формулу (201) коэффициента k3 = 1,15-е-1,16.
Таблица 3
Значения коэффициентов kx и k2
Величина Длина головки в мм Величина kz Длина мундштука в мм
0,878 150 0,82 150
0,988 200 0,91 200
1,00 250 1,0 250
Из табл. 3 видно, что при увеличении длины головки на 25—30% удельное давление прессования возрастает на 6,5—7%, в то время как при увеличении длины мундштука на 25—30 % удельное давление возрастает на 10—10,5%. Следовательно, изменение длины мундштука значительно больше влияет на величину среднего удельного давления, чем изменение длины головки.
Формула применима для определения величины удельного давления при прессовании так называемых кирпичных глин средней пластичности (II класс). При определении велйчины р для низкопластичных глин (III класс) необходимо увеличивать значение р, полученное по формуле (201), на 15%, а при работе с высокопластичными глинами (I класс), наоборот,— уменьшать его на 12,5%.
Процесс прессования глиняной массы характеризуется уменьшением ее объема и появлением напряжений о в спрессованном глиняном брусе.
При поступлении в прессовую головку объема V глиняной массы по выходе из мундштука получается объем VK.
Относительное уменьшение объема составит
а = V~V* ; V — VK = aV. (202)
Значения а в зависимости от р приводятся в табл. 4.
Как известно, работа прессования Апр выражается произведением величины уменьшения объема на объемное напряжение сжатия:
Апр = оаК (203)
Расчет ленточных винтовых прессов
147
Значения а
Таблица 4
р в кг/см* 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
а 0,105 0,131 0,152 0,174 0,185 0,208 0,231 0,250 0,273 0,304 0,328 0,346 0,363
Для определения значения ст выделим в глиняной массе бесконечно малый элемент деформируемого материала (фиг. 88) и рассмотрим его в состоянии равновесия при статическом воздействии сил.
В процессе прессования имеет место всестороннее сжатие. Так как возможность бокового расширения отсутствует, то можно записать
СТХ CTj.
(204)
Напряжение в направлении прилагаемого усилия
о,, = р. (205)
Напряжение о* и ог можно выразить через напряжение следующей зависимостью:
ох = oz = gap (206)
где g — коэффициент бокового давления (распора);
g = -^ = -^_ (207)
Оу v ’
Фиг. 88. Схема напряженного состояния элементарного объема массы.
Опыты показывают, что для глиняной массы £ = 0,704-0,74.
Сумма главных напряжений ох + + <тг = р (1 + 2g). (208)
Величина напряжений во влажной глиняной массе, а отсюда и степень ее уплотнения неразрывно связаны с влажностью массы и тем самым с гидра влическим давлением.
Следовательно, напряженное состояние глиняной массы с практически достаточной степенью точности можно выразить объемным напряжением, которое подчиняется закону гидростатического давления:
о=°- + °« + »- = »_<!.+.ЭД. (209)
О О
Подставляя цифровое значение g = 0,704-0,74, окончательно получаем ст = (0,804-0,825) р ж 0,81 р. (210)
Таким образом, формула (203) принимает вид
Апр = 0,81 paV. (211)
Следовательно, пользуясь формулой (211), можно определить ту часть работы, которая затрачивается на уплотнение глиняной массы в прессовой головке.
Работа прессования и проталкивания глиняной массы через головку и мундштук пресса может быть представлена как сумма работ, затрачиваемых 10*
148
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
на преодоление трения между торцовой поверхностью выжимной лопасти и массой, на проталкивание массы через прессовую головку и мундштук и на уплотнение массы.
Разложим среднее удельное давление р, приложенное по окружности среднего диаметра (——1, на две составляющие силы: Рн — нормальную силу и т — касательную.
По фиг. 89, а имеем:
Рн= Р cos а; т = р - sin а, (212)
где а — средний угол подъема винтовой поверхности.
Общее давление, развиваемое лопастью, будет равно
Робщ ~ Рн'Рц' (213)
где FH — общая площадь
вертикальную
наклонной поверхности на длине шага.
Докажем, что PHFH равняется pF, где F— проекция площади на плоскость.
Имеем
Фиг. 89. Схемы к расчету мощности, потребляемой прессом.
Рн — р cos а;
F = _ _______
н cos а
(214)
PHFH = Р С05ад^ТГ= PF- (215)
Таким образом, можно подсчитать момент, развиваемый силами трения между массой и наклонной поверхностью лопасти, исходя из действия среднего удельного давления прессования массы на площадь вертикальной проекции лопасти.
Выделим на поверхности лопасти элементарное кольцо шириной dq (фиг. 89, б) с радиусом, равным р. Давление dP, оказываемое массой на это кольцо, составит
dP = p-2npdp. (216)
Элементарная сила трения dT будет равна
dT = dPf = pf-2nQdQ, (217)
где f — коэффициент трения массы о поверхность лопасти.
Тогда элементарный момент трения
dMmp = dTQ = 2npfQz-dQ. (218)
Интегрируя в пределах от г до R, получим
к
Мтр=2лр[$ p8dp; (219)
Г
Mmp=2xpf-**^-. (220)
Мощность, расходуемая на преодоление сил трения, определяется по формуле
МтрП 2npf(^-^n (22п
97 500 97 500-3 Квт' '
где п — число оборотов винта в минуту; все размеры в кг и см.
Расчет ленточных винтовых прессов
149
Работа А, затрачиваемая на проталкивание данного объема массы через головку и мундштук, за один оборот лопасти будет равна
А = pFs = pVt
(222)
(поскольку F-s =
где s — путь, проходимый глиняной массой за один оборот лопасти;
У1 — объем массы, подаваемый за один оборот лопасти.
Теоретически этот путь s (при отсутствии проворачивания массы и ее возврата) равен шагу выжимной лопасти. Практически, поскольку масса продвигается на величину пути, соответствующую количеству массы, вышедшей из мундштука за один оборот винта, необходимо длину этого пути определять, исходя из расчетной производительности пресса. Мощность Л\, затрачиваемая на проталкивание, определится по формуле (223), где А принимается по формуле (222):
Л/ - Ап - рУгП = pV к пт /2231
1 ~' 60-102 60-102 3600-102 ' '
(так как Vr-n 60 = V, т. е. производительности пресса в м'Ччас), где все размеры в кг и м; V в м'Ччас.
Кроме указанных выше работ, затрачиваемых при прессовании глиняной массы, в ленточном шнековом прессе расходуется дополнительная мощность на транспортирование массы от приемной части до выжимной лопасти. Расход мощности на транспортирование массы определяется по тем же формулам, что и для винтовых конвейеров:
м2 = квт> (224)
z 307 ’ \ /
где V — производительность пресса в м?1час\ у— объемный вес массы; у = 1,6 т/м3', L — длина лопастного винта (без выжимной лопасти) в м; w — коэффициент сопротивления продвижению массы (для глины w = 4,0-4-5,5).
Расход мощности, затрачиваемой на уплотнение глиняной массы, будет, в соответствии с формулой (211), равен
&прп 0,81paVi/i
— 60-102 — 60-102 Квт'
(225)
где Vr —- объем массы, проталкиваемой за один оборот винта, в ж3;
п — число оборотов винта в минуту.
Таким образом, общий расход мощности для ленточных винтовых прессов будет равен
,. Мир + -A/s
N =------------------------ квт,
(226)
1]
где г] — к. п. д. установки, учитывающий потери на трение в деталях привода и мощность, расходуемую на вращение питательного валка (т) = 0,85).
Мощность, расходуемая в комбинированных вакуум-прессах, по сравнению с обычными ленточными прессами возрастает на величину, потребную для приведения в действие глиномешалки.
В глиномешалке мощность затрачивается на:
а) преодоление сопротивлений трения глиняной массы о стенки корыта;
б) транспортирование массы и ее перелопачивание;
в) разрезание глиняной массы в процессе перемешивания;
г) преодоление сопротивлений в приводном устройстве.
150
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Сопротивления я и б определяются по формулам для расчета винтовых конвейеров (шнеков)
= —W— квт' (227)
где V — производительность глиномешалки в м3/час; у — объемный вес глиняной массы в т/м3', L — длина корыта глиномешалки в м;
w — общий коэффициент сопротивления (для глиняной влажной массы равен 4—5,5).
Мощность, расходуемая на разрезание глиняной массы, определяется, исходя из следующего: в процессе работы глиномешалки каждый из ножей
разрезает глиняную массу по периметру, соответствующему проекции ножа на горизонтальную плоскость. При угле поворота а ножа, равном в среднем 20° (по отношению к вертикальной плоскости), проекция F ножа на горизонтальную плоскость будет равна
F = lb sin а = 0,342 lb, (228)
где / — длина рабочей части ножа;
b — ширина ножа.
Сопротивление, возникающее при погружении ножа в глиняную массу, по мере углубления будет возрастать, пока не достигнет величины, при которой начнется процесс резания глины. Начало этого процесса наступит в момент, когда глиняная масса будет уплотнена усилием, при массу будет равна величине к — удельного
Фиг. 90. Схема к расчету глиномешалки вакуум-пресса.
котором удельная нагрузка на сопротивления глины резанию.
Величина к для грунтов III и IV категорий при влажности их в пределах 17—20% составляет 2—3 кг/см2.
Таким образом, наибольшее усилие, необходимое для разрезания глиняной массы при работе одной лопасти, будет равно
Р = F.K = 0,342 1Ьк.
(229)
Для i лопастей соответственно получим
Рсбщ = F-k-1 = 0,342-l-b-K-i. (230)
Работа резания за один оборот вала будет равна
^общ '
где s — путь резания за один оборот вала.
Длина этого пути определится, исходя из следующего. Заполнение глиняной массы корыта глиномешалки обычно равно 50%. Таким образом, каждый из ножей в процессе работы разрезает глиняную массу на длине пути, равной полуокружности.
Выделим на ноже площадку длиной dq и шириной, соответствующей проекции ширины b ножа на горизонтальную плоскость на расстоянии q от центра вращения, найдем (фиг. 90)
dF = 0,342 bdq. (231)
Расчет ленточных винтовых прессов
151
Рабочий путь s, проходимый ножом за один оборот вала, будет равен s = пр. (232)
Усилие, необходимое для разрезания глиняной массы одним ножом,
dP — dF -к = 0,342- b- dq-к. (233)
Для i ножей
dPo6li( = 0,342-6-dp-к-i. (234)
Работа резания определится из условия
dA = dPo6ui • s = 0,342 • bdq King. (235)
Интегрируя в пределах от г до 7?, где г — расстояние от центра вращения до начала лопасти; R —радиус окружности, описываемой концом лопасти, получим
А = 0,342-6-к-г-л j Qdg, (236)
Г откуда
А = 0,342-6-к-г-л . (237)
Мощность, расходуемая на разрезание глины, будет равна:
^2 = 1РТо2квт' (238)
где п — число оборотов вала лопастей в минуту;
л, 0,342-7>-к-1-Л (J?2 — г2)п /ооП\
М 2 =--------1Д24Д------— Квт' (239)
В формуле (239) величины b, R и г даны в м; к — в кг/mF.
Величина мощности, потребной для работы глиномешалки без учета мощности, расходуемой в верхнем конусном шнеке, состоит
М' = + кет, (240)
где ц — к. п. д. привода (т) = 0,85).
Пример. Определить мощность, потребляемую мешалкой комбинированного вакуум пресса СМ 443. Расчетные данные: длина рабочей части корыта мешалки 2,44 м; средняя ширина лопасти 0,08 м, удельное сопротивление резанию 2,5-104 кг/м2; число лопастей 30; расстояние от центра вращения до начала рабочей части лопасти г = 0,065 м; радиус окружности, описываемой концом лопасти, R — 0,3 м; число оборотов вала лопастей в минуту 30; производительность глиномешалки 15 мР/час; объемный вес глиняной массы 1,6 т/м9.
Пользуясь формулами (227), (238) и (240), находим
д, V yLw 15-1,6-2,44-5,5 ПО7С
/V, = — =-------ост--------= 0,876 квт;
1 367 367
0,342-г>-к-1-л(7?2 — Р)п 0,342-0,08-2,5-104-30л (0,32 — 0,0652) 30 -
=---------12246------- =----------------12240----------— = 13’7 Квт’
дц — 0,876-|-13,7
----= 17,15 квт.
152
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Работа, затрачиваемая на уплотнение глиняной массы и проталкивание ее через кольцевой зазор конусного шнека глиномешалки комбинированного вакуум-пресса, может быть представлена как сумма работ, расходуемых на преодоление сопротивлений трения между торцом шнека и глиняной массой, на проталкивание массы через кольцевой зазор и, наконец, на ее уплотнение.
Мощность, расходуемая на преодоление сопротивлений трения, определяется по формуле (221):
2npf (R3 — г3) п ^тр — 3.975 квт-
Величина удельного давления, возникающего при уплотнении и проталкивании глиняной массы через кольцевой зазор при влажности глиняной массы 18—19%, колеблется в пределах от 5 до 6 кг/см2 (для глин II класса пластичности).
Мощность, затрачиваемая на проталкивание глиняной массы через кольцевой зазор, определяется по формуле (223):
_ pFsn _ Ру1П Ру
1 60-102 60-102 3600-102 ’
фор-
фор-
(241)
где р — удельное давление в кг/м2-,
— объем глины, проталкиваемый за один оборот шнека, в м3;
п — число оборотов шнека в минуту.
Расход мощности на транспортирование массы подсчитываем по муле (224):
VyLW квт. i 367
Расход мощности на уплотнение глиняной массы определяем по муле (225):
0,81-paVjn 0,81-paV Л* = ~ 60-102 = -3600 402 Квт'
где V — производительность пресса в м3/час-, Nmp + + N3
псбщ =------------------- квт.
Пример. Определить мощность, расходуемую верхнем шнеком комбинированного вакуум-пресса СМ-443. Расчетные данные: диаметр выжимной лопасти 0,4 м\ производительность по массе 15 м3/час-, диаметр ступицы 0,18 м\ число оборотов шнека в минуту 30; f = 0,4; длина шнека 0,6 м, ниже в формулах все размеры в кг, м, кг/м2,
д, _ 2npf(R3— г3)п __ гл-Б.б-Ю’-ОЛф.г3 — 0,093)30 . 9
птр— 3.975 — 3,975 — 1U,2 Квт,
N — P1V — 5’5'104'15 — 9 25 квт-
1 3600-102 3600-102 Z’ ° вт’
Уу£Ц7 15-1,6-0,6-5,5 no,v
АС — —--------------------------=0,217 квт-,
ОО« оо(
,, 0,81-pjdV 0,81-5,5-10«-0,163-15 п опс
М3 — 3600-102 ’ зрпп.1П9 0,296 квт,
3600-102
величина а принимается по табл. 4 при р = 5,5 кг/см2
.... 10,2 + 2,25 + 0,217 0,296 . „ сс
^оби( = ——— = 16>55 квт-
0,8
Расчет ленточных винтовых прессов
153
Коэффициент полезного действия принят с учетом затрат энергии, расходуемой на разрезание глины, выходящей из кольцевого зазора.
Определение мощности, расходуемой основным прессом. Мощность, расходуемая основным прессом, как и в случае с обычным ленточным прессом, подсчитывается по формулам (221), (223), (224), (225):
д.™ ^’тр + 4- N3
pi общ =----------------кет.
(242)
4
Пример. Определить мощность, расходуемую основной прессующей частью ленточного вакуум-пресса СМ-443. Расчетные данные: влажность формуемой массы 18%; диаметр выжимной лопасти 450 мм\ средний диаметр ступицы выжимной лопасти 100 мм\ число оборотов лопастного вала 30 в минуту; производительность 5500 шт. пустотелого кирпича в час; коэффициент трения 0,4.
Определим по формуле (201) величину удельного давления прессования:
р = k-kt (0,215-182 — 10,62-18 + 130,5 + 11,8-0,452) = 11 кг/см*.
При учете, что на прессе изготовляются пустотелые изделия, величина удельного давления прессования должна быть повышена на 15%. Таким образом, получим
Ррасч = Р’1Д5 = 12,6 кг/см°\
__ InppacJ (R3 — г3) n 2л-12,6-0,4 (22,5s — 53) 30 = 36,5 Квт;
NmP ~ 3-97500 ~ ’
3-97500
N - pV - 12-6'10М5 - 5 15 квт-/V'2 3600-102 3600-102 S’1S
л, VyLW 15-1,6-1,05-5,5 n Q7O ЛС = —----------------------------— = 0,378 кет-,
367
367
д. 0,81paV 0,81 -12,6-104-0,318-15 ,
= 366b-tof =-----------З600Л02---------= 1 >35 Kem:
» _ Mnp + W1 + Mi + Mj _ 36,5 + 5,15 + 0,378 ф 1,35 = 54,2 квт.
P! Общ— — 0,80
Величина к. п. д. принята с учетом затраты мощности на работу питательного валка.
Суммарная мощность, потребляемая всеми частями комбинированного вакуум-пресса СМ-443, будет равна
Nсумм — Nобщ Nобщ -ф Мобщ — 17,15 ф 16,15 -j- 54,2 — 87,5 квт.
Установочная мощность электродвигателя пресса СМ-443 по паспорту равна 95 квт.
К- М. Королев 1 рекомендует для определения удельного расхода мощности на 1000 шт., отформованного сырца при влажности массы 19,5% пользоваться формулой
q = — 0.96Q + 20,7 ф ф 0,6.
1 К. М. Королев, Исследование ленточных шнековых прессов пластического формования керамических изделий, ЦИНТИ, 1960.
154
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
В зависимости от вида изделия и влажности массы удельный расход мощ: ности составляет:
а) при четырехпустотном камне
q = 141,6 — 10,8 Г + 0,29 Г2 ± 0,12;
б) при семипустотном камне
q = 105,7 — 5,25 Г + 0,0836 W72 ± 1,6,
где q — удельный расход мощности в квт-ч/1000 шт.;
Q — производительность пресса в тысячах (число тысяч);
W — влажность массы в %.
Определение производительности ленточных шнековых прессов производится по формуле
Q = V (1 — а) п-/г-60 м3/час, (243)
где V — теоретический объем массы, продвигаемой выжимной лопастью за один оборот шнека;
а — относительное уменьшение объема массы в результате уплотнения (значение а см. в табл. 4);
п — число оборотов шнека в минуту;
k — коэффициент, учитывающий проворачивание массы, возврат ее в зазоры между наружной кромкой лопасти и внутренней поверхностью корпуса, а также недостаточность подачи массы к выжимной лопасти предыдущими лопастями.
Теоретический объем массы, подаваемый за один оборот выжимной лопасти, равен
V = 2L (£)2 _ (S _ 6) л«3, (244)
где D — наружный диаметр лопасти в м;
d — средний диаметр ступицы выжимной лопасти в м;
s — шаг лопасти в лг,
б — толщина лопасти в м.
Подставляя значение V в формулу (243), получим
Q = -j- (D2 — d2)(s — б) (1 — a) nk -60 м3!час. (245)
Коэффициент k рекомендуется принимать равным 0,2—0,35.
Пример. Определить производительность вакуум-пресса СМ-443. Расчетные данные: диаметр выжимной лопасти 0,45 м\ средний диаметр ступицы выжимной лопасти 0,1 м; число оборотов лопастного вала 30 в минуту; шаг лопасти 0,35 м, толщина лопасти 0,03 м; р = 12,6 кг/см2.
Пользуясь формулой (245), находим
К = 4- (0,452 — 0,12) (0,35 — 0,03) (1 —0,318) 30-0,275-60 =
= 17 м3!час (по паспорту 16,5 м3/час).
§ 5. вертикальные трубные прессы
Вертикальные трубные прессы предназначаются в основном для изготовления керамических канализационных и кислотоупорных труб. На прессах этого типа можно также изготовлять пустотелые блоки для подземных телефонных и силовых коммуникаций.
Вертикальные трубные прессы
155
Вакуум-пресс (фиг. 91) состоит из двух основных частей: собственно пресса, обеспечивающего формование труб, и устройства для отрезки и приема сформованных изделий.
Корпус 1 пресса усановлен на раме 2, смонтированной на полу второго этажа. В центре корпуса установлен вертикальный вал 3 с закрепленными на нем винтовыми лопастями. В верхней части корпуса пресса смонтированы подающие шнеки 4, из которых верхний — однозаходный, а нижний — четы-рехзаходный. Верхняя лопасть захватывает глиняную массу, а нижняя — продавливает ее через перфорированную плиту 5 в вакуум-камеру 6. Далее глина обезвоздушивается, затем захватывается лопастями 7 и проталкивается в прессовую головку 8.
Для предотвращения проворачивания глины предусматривается установка двух пар контрножей 9.
К прессовой головке 8 крепятся сменные мундштуки 10 с колпаками 11.
Под давлением выжимаемой трубы подвижный стол 12 начинает опускаться до тех пор, пока не будет отформован ствол трубы. Для формовки раструба подвижную платформу поджимают к горловине мундштука, при этом глина заполняет кольцевую полость, имеющую форму раструба.
После образования раструба подвижный стол начинает опускаться. Затем происходит отрезка трубы.
Устройство для приема и отрезки сформованных изделий состоит из подвижного стола 12, неподвижного стола 13 и отрезного устройства 14. Направляющими для подвижного стола служат вертикальные колонны 15.
Подвижный стол во время формования изделий уравновешивается при помощи противовесов 16 и балансирного устройства 17, противовесы уравновешивают одну половину веса стола, а балансирное устройство — вторую.
На валу балансирного устройства закреплена улитка 18 (см. кинематическую схему на фиг. 92, номера позиций на фиг. 91 и 92 идентичны), компенсирующая нарастающий вес формуемой трубы. Пресс приводится в действие от электродвигателя 19 через фрикционную муфту 20, редуктор 21, коническую зубчатую передачу 22 и цилиндрическую зубчатую передачу 23, зубчатое колесо которой укреплено на вертикальном валу 3.
Когда из мундштука пресса выйдет труба заданного размера, подвижный стол автоматически останавливается (нажимая на конечный выключатель), после чего включается в работу отрезное устройство 14. Отрезное устройство состоит из каретки, в которой закреплена режущая струна. Резка происходит при поступательном движении каретки.
Далее отрезанная труба снимается, а подвижный стол под действием балансировочных грузов возвращается в исходное положение, поднимаясь вверх.
Работа пресса автоматизирована. Автоматическая часть управления пресса состоит из трех путевых и двух конечных выключателей (фиг. 92). Назначение первого путевого выключателя — включение при помощи электромагнитов фрикционной муфты 20 привода пресса. Второй путевой выключатель обеспечивает остановку пресса путем выключения фрикционной муфты с одновременным включением электродвигателя отрезного устройства. Третий путевой выключатель обеспечивает привод в действие кольцевого отборочного конвейера пресса (на фиг. 92 не показан).
Пресс работает периодически. В периоды отрезки трубы, откатки каретки с отформованной трубой, установки порожней каретки и подъема подвижного стола формование трубы не производится.
Расчет мощности, потребляемой прессом, производится по тем же формулам, что и для ленточных шнековых прессов с тем, однако, отличием, что мощность, затрачиваемая на транспортирование глины лопастным винтом, не учитывается.
156
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Фиг. 91. Вертикальный вакуумный трубный пресс.
Вертикальные трубные прессы
157
158
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Производительность пресса также подсчитывается по формулам для ленточных шнековых прессов, однако при этом необходимо учитывать время простоя пресса.
Для этого необходимо определить время, затрачиваемое на формование трубы, и вычесть из него время простоя пресса.
Обозначив объем одной трубы с учетом объема части раструба, подлежащей отрезке через Vlt а часовую производительность пресса в мй!час через Q, найдем теоретическое количество труб, формуемых за 1 час:
щ = тт- шт/час. (246)
к 1
Время формования одной трубы будет равно ^ = ^7МИН- (247)
Время tn простоя пресса, как показывает опыт работы, составляет 1—1,25 мин. (на каждую трубу).
Таким образом, общее время, затрачиваемое на изготовление одной трубы, составит
= *ф + 4 мин- (248)
Подсчитав производительность пресса по формуле (245)
Q = -2- (D2 — d2) (s — б) (1 — a) nk&J м3!час
и зная объем трубы найдем теоретическое количество труб, формуемых за 1 час, по формуле (246), а затем по формуле (247) и время, затрачиваемое на изготовление одной трубы.
Далее определим отношение вспомогательного времени (простоя) к общему времени, затрачиваемому на формование одной трубы, tn tn —-------------------------------------.
(249)
Введя коэффициент т в формулу для определения производительности пресса, тем самым учтем и вспомогательное время (простой) для пресса.
Таким образом, фактическая производительность пресса подсчитывается по формуле
Q=-^-(D2— d2) (s — б)(1—a) n-k-m-60 м3/час. (250)
§ 6. ШТАМПОВОЧНЫЕ ПРЕССЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЛИНЯНОЙ ЧЕРЕПИЦЫ
Наряду с ленточными винтовыми прессами, применяемыми для производства ленточной черепицы, в промышленности находят применение прессы штамповочного действия, предназначенные для изготовления фальцевой и коньковой черепицы.
Штамповочные прессы разделяются на два типа: а) салазочные и б) револьверные.
Производительность салазочных прессов 200—300 шт. черепицы в час (при двух формах) при расходе мощности от 2,65 до 3,75 кет на 1000 шт. черепицы.
Производительность штамповочных прессов на 1000 шт. черепицы в час при расходе мощности до 4,2 квт на тысячу изделий.
Штамповочные прессы для изготовления глиняной черепицы
159
На фиг. 93 показан салазочный пресс. В верхней части литой чугунной станины 1 в подшипниках 2 устанавливается горизонтальный вал 3. Кон-
. Рабочие плоскости верхних
сольно на валу 3 закрепляется эксцентрик 4 с хомутом 5. Хомут 5 связан с ползуном 6, на нижнем конце которого крепится верхний штамп 7. В нижней части станины на столе 8 крепятся салазки 9. На салазках устанавливаются ползуны 10 и 11 с нижними штам и нижних штампов профилированы по форме черепицы.
Рабочий процесс. Рабочий, обслуживающий пресс, накладывает ранее заготовленный брусок глины (валюшку) на нижний штамп-форму и передвигает один из ползунов с формой под штамп пресса. Отштамповав черепицу, рабочий возвращает ползун с формой обратно и, перевернув его, перекладывает изделие на рамку. В это время второй рабочий продвигает под штамп второй ползун с формой и уложенной на нее валюшкой и после прессовки возвращает его обратно. Таким образом, в работе находятся поочередно два ползуна. Привод пресса может быть как ручным, так и механическим; во втором случае к спицам ручного маховика крепится приводной шкив.
Более совершенной является конструкция револьверного эксцентрикового пресса штамповочного действия, показанного на фиг. 94.
Конструкция пресса в основном сводится к следующему. На чугунной плите 1 на болтах закрепляются две боковые стойки 2. В верхней части стоек в подшипниках монтируется приводной вал 3, приводимый во вращение от электродвигателя через ременную передачу. Консольно на приводном валу закрепляется шестерня 4, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 5, которое посажено на вал 6. На валу закрепляются два эксцентрика (профилированные кулаки) 7, которые, обкатываясь по роликам 8 и 9, заставляют подниматься или опускаться ползун 10 с верхним штампом И. На гори
зонтальном валу 12 на шпонках закрепляется пятигранный барабан 13, на котором устанавливаются формы 14. На том же валу консольно крепится диск 15 с пятью прорезями («мальтийский крест»). На зубчатом колесе 5 закрепляется палец с роликом 16. При вращении зубчатого колеса ролик 16 заходит в прорезь диска 15, периодически поворачивая пятигранный барабан на *75 оборота. Остановку барабана фиксирует защелка 17, которая заходит в прорези диска 18. Обрезает заусенцы рамка 19, которая приводится в дей-вие от системы рычагов 20.
Предварительное прессование производится штампом 21, который приводится в действие шатуном 22 (фиг. 95). Номера позиций на фиг. 94 и 95
Фиг. 93. Салазочный пресс для черепицы.
идентичны.
160
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Фиг. 94. Штамповочный револьверный эксцен
трикс
11 Са
Штамповочные прессы для изготовления глиняной черепицы
161
триковый пресс для изготовления черепицы.
11 Сапожников
162
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Фиг. 95. Кинематическая схема штамповочного револьверного эксцентрикового пресса.
Штамповочные прессы для изготовления глиняной черепицы
163
Определение мощности, потребляемой прессом. Крутящий момент 7Икр, возникающий от давления на эксцентрики, равен сумме моментов: М± — от нормального давления на кулак и М2— от касательного усилия:
Мкр = мг + М2, (251)
где
Мг = Pi(r\ — r2) = Р (гг — r2) sin ₽ (252)
(поскольку Р} = Р sin Р);
Р — нормальная сила, действующая на эксцентрик (фиг. 96, tz);
гг — расстояние между осями эксцентрика и ролика;
г2'— радиус ролика;
Р — угол давления (угол между линией, соединяющей центр эксцентрика с центром ролика, и направлением нормальной силы Р).
Фиг. 96. Схема к расчету штамповочного револьверного пресса
Момент, возникающий от касательного усилия F, будет равен
ТИ2 = F (гг cos р — г2), (253)
где F = Рр — сила трения, возникающая между эксцентриком и роликом; р — приведенный коэффициент трения качения;
здесь f — коэффициент трения скольжения (/ = 0,06);
г2, г3 — радиус оси ролика в см;
k — коэффициент трения качения (k = 0,005 czi).
Обозначая через Q среднее давление прессования и учитывая, что Q = = Р cos р, получим по формуле (252):
= Q tg Р (rj — г2). (255)
Заменяя в формуле (253) F через Рр, а Р через -j-, получим
ТИ2 = Р (г, cos Р — r2) = Рр (q cos Р — r2) = (rL cos р — г2). (256)
11
164
Прессы для формования изделий из пластических керамических масс
Величину Q — среднее давление прессования — можем определить, исходя из следующего. Площадь прессуемой стандартной черепицы с учетом усадки равна 36,3 X 25,2 = 915 см2. Величина максимального удельного давления прессования при влажности массы в 20% составит 6 кг!см2. Учитывая, что давление изменяется от нуля до максимума, можем приближенно принять величину среднего удельного давления равной 3 кг/см2.
Таким образом, Q = 915-3 = 2745 кг.
Величина угла р может быть определена по приближенной формуле: «[» (®)
где R — наибольший радиус дуги эксцентрика, соответствующий наибольшему уплотнению массы (при этом угол 6Х — 50°);
2?! — радиус дуги эксцентрика, соответствующий началу уплотнения массы (угол д2 = 40°).
Пример. Определить затрату мощности на окончательное прессование для пресса СМ-34, у которого гх = 31 см, г2 = 6 см, г3 = 3 см, R = 28 см, = 27,2 см.
По формуле (257) находим величину угла Р:
= агс‘е 0.164; ₽ - 9’20-;
М j = Qtg Р(г1 — г2) = 2745 -0,164-25 = 11 300 кгсм =113 кгм;
,, QM , а . , 2745-0,031 (31-0,987 — 6) O1Q„ „
2Иг = (Г1 cos р — r2) Н------—----------- = 2130 кгсм = 21,3 кгм;
МКр — Л4 j -Г Л4 з = 134,3 кгм.
Мощность, затрачиваемая на окончательное прессование, будет равна
где n — число прессований в минуту; п = 16,7 (производительность пресса * 1000 шт черепицы в час).
Мощность N2, затрачиваемая на предварительное прессование, определим исходя из следующего.
Из параллелограмма сил, представленного на фиг. 96, б, находим по теореме синусов
sin 70° = sin 65° ’ <258>
откуда
р=Лйй-= 1’035(?- <259)
где Р — усилие по шатуну;
Q — среднее усилие, развиваемое при предварительном прессовании, принимаемое при Рср = 1 кг!см2 равным 915 кг.
Радиус кривошипа привода штемпеля предварительного прессования равен 0,09 м. Приближенно крутящий момент будет равен
Мкр = Р г = 1,035-Q г;
Мкр = 1,035 915 0,09 = 82,2 кгм.
Общие сведения
165
Мощность, затрачиваемая на предварительное прессование, будет равна д/ _ Мкрп ___________________ 82,2-16,7 _ J „g
/v2 975 д75 — 1.JO квт.
Потребная мощность электродвигателя пресса определится по формуле
N = Щ = g-gl -H.3^ = 4 32 Квт, 1] 0,85
где т] — к. п. д. установки, принят с учетом затраты мощности на обрезку облоя и привод отборочного конвейера.
По паспорту мощность электродвигателя пресса СМ-34 равна 4,5 квт.
ГЛАВА III
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕЗКИ СЫРЦА И УКЛАДКИ ЕГО НА ПОЛКИ (РАМКИ)
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Разрезание глиняного бруса, выходящего из мундштука пресса, на кирпичи (блоки, черепицу, плиты и т. д.) необходимой толщины (или длины) производится на различных резательных станках. Резательные станки, при-
меняемые в настоящее время на заводах, выпускающих изделия пластического формования, можно подразделить на три группы: 1) ручные резательные станки для отрезки 1—2 и более кирпичей; 2) автоматические резательные
аппараты, отрезающие по одному изделию; 3) резательные станки для одно-
временной отрезки 10 кирпичей и больше.
В дальнейшем рассматриваются только резательные станки автоматического действия, поскольку ручные станки явно неприемлемы в условиях резко возросшей технической вооруженности предприятий промышленности строительных материа-
njnduimjK
____Брис
лов- и Фиг. 97. Схема к определению крутя-
Действие всех существующих конструк- щего момента на валу барабана реза-ций автоматических резательных станков тельного автомата,
основано на том, что глиняный брус, выходящий из мундштука пресса, при своем дальнейшем движении заставляет действовать механизмы, отрезающие от бруса изделия строго определенной толщины (длины).
Как правило, глиняный брус по выходе из мундштука пресса поступает на конвейер (или ролики) и приводит его в движение за счет трения, возникающего между брусом и конвейером (или роликами), от которого, в свою очередь, получают движение рабочие механизмы резательного станка.
Рассмотрим схему к определению Мкр на валу барабана, показанную нафиг. 97. Глиняный брус по выходе из мундштука пресса поступает на короткий ленточный конвейер и приводит его в движение. Если каким-либо образом затормозить конвейер, то брус начнет скользить по его поверхности.
Определим минимальную величину усилия, которое необходимо приложить по окружности барабана конвейера для того, чтобы затормозить барабан и вызвать скольжение бруса по ленте. Сила Р (отнесенния к одному из барабанов), с которой двигающийся поступательно брус стремится привести в движение конвейер, равна
р = Qf = yFtf,
(260)
166
Оборудование для резки сырца и укладки его на полки (рамки)
где Q -— вес бруса, находящегося на конвейере;
f — коэффициент трения между брусом и лентой конвейера;
у — объемный вес бруса;
F — поперечное сечение бруса;
I — расстояние между осями барабанов конвейера.
По уравнению (260) устанавливаем, что для данного сечения бруса величина силы Р пропорциональна длине конвейера и коэффициенту трения /.
Сила сцепления Р движущегося бруса с лентой конвейера действует в направлении движения бруса. Очевидно, для того, чтобы не было вредного скольжения (буксования) бруса, противоположно направленная тормозящая сила Т (сопротивление движению конвейера), приложенная по ободу барабана, должна быть меньше силы Р сцепления бруса с конвейером, т. е.
7< Р.
Принимая в пределе Т = Р, найдем максимальный крутящий момент на валу рабочего барабана
Мкр = Tr = Qfr = yflFr, (261)
где г—радиус барабана.
Определив величину Мкр и введя коэффициент надежности работы k= 1,2->1,3, найдем расчетный крутящий момент
Мрасч = kMKp = kyflFr. (262)
Во всех конструкциях автоматических резательных станков от вала барабана (или ролика) приводятся в действие только те части механизма, назначение которых — синхронизация действия механизма отрезки с движением бруса.
Все остальные механизмы автомата приводятся в действие от самостоятельного привода.
§ 2. ОДНОСТРУННЫЙ РЕЗАТЕЛЬНЫЙ АВТОМАТ ДЛЯ КИРПИЧА
Однострунный резательный автомат является наиболее распространенной машиной для резки кирпича-сырца.
Конструкция и принцип действия станка таковы (фиг. 98). На раме 1 установлен ленточный конвейер 2. К раме прикреплен ящик 3, в который заключен рабочий механизм. Конвейер снабжен измерительным роликом 4, состоящим из отдельных сегментов. Конвейер перемещается глиняным брусом, выходящим из мундштука.
На удлиненный вал измерительного ролика насажена шестерня 5, сцепленная с зубчатым колесом 6, от которого приводится во вращение кулачковая шайба 7, качающая кулису 8. От вала этой же шайбы через кривошип 9 (эксцентрик) и тягу 10 приводится в действие механизм отсечки И, включающий и выключающий вал 12 при помощи тяги 13 и рычага 14. Этот механизм состоит из двух эксцентриков 15 (фиг. 99), сидящих на промежуточном валу 16. При вращении вала 16 эксцентрики 15 попеременно поднимают скобу отсечки и соединенную с ней тягу 13. При подъеме тяги рычаг 14, качающийся на оси 17, передвигает вал 12 влево, разъединяя тем самым фрикционный шкив 18 и зубчатое колесо 19, которое свободно посажено на вал 12. Зубчатое колесо 19 находится в зацеплении с шестерней 20, закрепленной на приводном валу 21, который приводится во вращение от электродвигателя посредством ременной передачи.
От вала 21 через шестерню 20 приводится во вращение зубчатое колесо 19, свободно сидящее на валу 12. Тяга 10 при своем поступательном движении заставляет скобу отсечки 11 передвинуться влево и соскочить с правого
Однострунный резательный автомат для кирпича
167
эксцентрика /5 (фиг. 99). Скоба и тяга 13 под действием пружины 22 опустятся, отчего верхняя часть рычага 14 переместится вправо, вместе с ней передвинется вправо и вал 12, включая тем самым и фрикцион. С этого момента вал 12 начинает вращаться. Посредством кривошипно-шатунного механизма 23 от вала 12 получает качательное движение смычковый вал 24, а от него смычок 25, который, опускаясь, .отрезает один кирпич. При враще-
Фиг. 98. Общий вид однострунного резательного автомата для кирпича СМ-678.
нии вала 12 посредством зубчатой пары 26 приводится во вращение промежуточный вал 16 механизма отсечки. При вращении вала 16 эксцентрик 15 заставляет скобу отсечки 11 подняться. Вследствие этого рычаг 14 передвигает вал 12 влево, разъединяя при этом зубчатое колесо 19 и фрикционный шкив 18.
Брус должен быть разрезан по вертикали, поэтому необходимо, чтобы смычок 25 при разрезании перемещался в сторону движения бруса с такой же скоростью, что и сам брус. Это обеспечивает кулиса 8, на одном из концов которой закреплен ролик, обкатывающийся по пазу кулачковой шайбы 7. Кулиса, качаясь, перемещает через тягу 27 и поводок 28 гильзу 29 (фиг. 99), посаженную на смычковый вал 24, со скоростью, равной скорости движения
168
Оборудование для резки сырца и укладки его на полки (рамки)
бруса. Выходящий из мундштука глиняный брус силой трения, создаваемой его весом, приводит в движение ленту конвейера и измерительный ролик 4. Окружная скорость измерительного ролика равна скорости движения бруса. От измерительного ролика приводятся в действие механизмы, синхронизирующие работы автомата. Таким образом, всякое изменение скорости движения глиняного бруса немедленно отражается на работе синхронизирующих механизмов.
Номера позиций на фиг. 98 и 99 идентичны.
Производительность резательного автомата должна быть весьма высокой и соответствовать скорости выхода глиняного бруса из мундштука пресса.
Фиг. 99. Кинематическая схема одностороннего резательного автомата.
Практически, как показал опыт работы, эти станки вполне удовлетворительно работают при скоростях движения бруса, не превышающих 0,63—0,75 м!мин. При большей скорости движения глиняного бруса струна смычка во время подъема (после отрезки кирпича) подрезает верхнюю грань бруса.
§ 3. ОДНОСТРУННЫЙ РЕЗАТЕЛЬНЫЙ АВТОМАТ С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УКЛАДКИ КИРПИЧА НА ПОЛКИ (РЕЙКИ) И НА ПОДЪЕМНИК
Резательный автомат (фиг. 100, а, б) состоит из приводного 1 и резательного 2 механизмов, приводимых в движение от электродвигателя 3. Приводной механизм предназначен для синхронизации движения глиняного бруса и деревянных реек, подаваемых промежуточным рольгангом 4, и управления резательным механизмом.
Выходящий из мундштука пресса брус поступает на приемный ленточный конвейер 5 и затем на рольганг 6, который поддерживает движущийся глиняный брус, способствуя плавному переходу его на неподвижный направляющий стол 7 промежуточного рольганга 4. Под действием силы трения лента конвейера приобретает скорость, равную скорости выходящего бруса.
Резательный механизм автомата, как видно из кинематической схемы (фиг. 100, б), аналогичен по конструкции рассмотренному ранее резательному станку.
Однострунный резательный автомат с устройствам для укладки кирпича
169
Фиг. 100. Однострунный резательный автомат для кирпича с устройством для укладки кирпича на полки (рейки):
а — общий вид; б — кинематическая схема.
170
Оборудование для резки сырца и укладки его на полки (рамки)
Вращение регулировочного барабана через пару зубчатых колес 8, регулировочный вал 9, червячную передачу 10, зубчатые колеса 11, вал 12 привода промежуточного рольганга, конические зубчатые колеса 13 передается валу отбора мощности 14, шарнирно соединенному с валом 15 промежуточного рольганга.
Промежуточный рольганг одновременно приводится в движение от главного привода через трансмиссионный вал 16 и ременные передачи 17 и 18, вращающие шкив 19, жестко насаженный на полый вал 20. Вращение от полого вала 20 передается через конические зубчатые колеса 21 валу отбора мощности 14 и затем шарнирному валу 15.
При замедлении или ускорении движения глиняного бруса по ленте конвейера 5 соответственно замедляется или ускоряется движение механизмов, приводимых в действие от глиняного бруса, и ремень 18 (натяжение которого регулируется натяжным роликом 22) проскальзывает по шкиву 19.
Промежуточный рольганг 4 предназначен для автоматической подачи деревянных реек к резательному автомату, а после загрузки их кирпичом-сырцом — к укладчику на подъемник. Он состоит из металлической сварной рамы, на которой смонтированы магазин для реек, цепной толкатель 23 и поддерживающие ролики 24.
Магазин для реек представляет собой металлическую коробку, расположенную над цепным толкателем 23, в которую горизонтально в два ряда закладывают деревянные рейки.
Цепной толкатель состоит из двух звездочек и пластинчатой цепи, на звеньях которой на расстоянии, равном длине деревянной рейки, укреплены толкатели 25. Каждый толкатель захватывает нижние рейки из магазина и выталкивает их из-под ряда вышележащих. Для того чтобы между кирпичами на рейках был некоторый интервал, требуемый условиями сушки, рейки движутся со скоростью, несколько большей, чем глиняный брус.
Рейки проходят под направляющим столом 7 промежуточного рольганга, т. е. под глиняным брусом. Отрезанные от бруса кирпичи плавно опускаются на движущиеся рейки.
После заполнения реек кирпичом-сырцом они передаются на укладчик реек с сырцом на подъемник.
Укладчик реек с сырцом представляет собой шагающий транспортирующий механизм, состоящий из подающего промежуточного рольганга 1 (фиг. 101), рам неподвижной 2 и подвижной 3, педали 4 для включения в работу транспортирующего механизма и приводного устройства — электродвигателя 5, редуктора 6 и кривошипно-шатунного механизма 7.
Работает укладчик следующим образом (фиг. 102). Рейки с установленным на них сырцом, двигаясь по рольгангу, в конце своего пути ударяются торцом в педаль 1 включающего устройства (поз. 4 на фиг. 101). Педаль закреплена на рычаге 2, который при этом отклоняется вправо. Вследствие этого через систему рычагов, связанных с основным рычагом 2, обеспечивается перемещение штанги 3, которая, двигаясь вперед, отклоняет рычаг 4 с закрепленным на нем роликом 5. Благодаря этому ролик 5 сходит с профилированного кулачка 6. В этот момент пружина 7 поворачивает вилку 8, обеспечивая тем самым включение кулачковой муфты 9, насаженной на валу 10. Вал 10 приводится во вращение от электродвигателя 11 через цилиндрическую зубчатую передачу. При включении кулачковой муфты 9 через зубчатую передачу 12, вал 13 и вторую зубчатую передачу 14 поворачивается вал 15 с насаженными на нем кулачками 6 и 16. Кулачки 16, обкатываясь по роликам 8 (фиг. 101), поднимают с помощью рычагов 9 передний конец подвижной рамы 3. Задний конец рамы опирается на ролики 10. В этот
Однострунный резательный автомат с устройством для укладки кирпича 171
Фиг, 101. Укладчик реек с сырцом на подъемник.
172
Оборудование для резки сырца и укладки его на полки (рамки)
момент поднимаемая вверх (одним концом) подвижная рама 3 с помощью кривошипно-шатунного механизма 7 продвигается вперед, поднимая при этом рейки с кирпичом. При опускании рамы 3 рейки с кирпичом устанавливаются на ступенях неподвижной рамы, делая при этом один шаг вперед по направлению к подъемнику.
В момент подъема подвижной рамы педаль / (фиг. 102) освобождается и под действием пружины 17 возвращается в исходное положение, при этом
Фиг. 102. Кинематическая схема укладчика.
ролик 5 становится против профилированного кулачка 6 (со стороны дуги меньшего радиуса). При дальнейшем вращении вала 15 кулачком 6 отжимается ролик 5, вследствие чего рычаг 4 поворачивается относительно штанги 3. Своим нижним концом рычаг 4 через тягу 18 и кривошип 19 поворачивает ось 20 и закрепленную на ней вилку 8, обеспечивая тем самым выключение кулачковой муфты 9. Сделав один шаг, укладчик останавливается. При этом передние по ходу рейки с сырцом устанавливаются на цепной подъемник.
Цепной подъемник, работающий в комплекте с укладчиком, состоит из вертикальной рамы, несущей роликопластинчатые цепи с закрепленными на них угольниками, на которые укладчиком устанавливаются рейки с сырцом. После установки реек рабочая ветвь цепей поднимается, перемещаясь на один шаг, равный 240 мм. После установки десяти рядов реек по высоте они снимаются с подъемника специальной тележкой, на которой рейки с сырцом отвозятся в сушильные камеры.
§ 4. РЕЗАТЕЛЬНЫЙ АВТОМАТ ДЛЯ ЧЕРЕПИЦЫ
При изготовлении ленточной черепицы применяются резательные автоматы, назначение которых — резать черепицу по двум торцам, а также подрезать шип.
Нафиг. 103, а представлен общий вид резательного автомата для черепицы.
Резательный автомат для черепицы
173
На станине 1 смонтированы: приемные ролики 2, синхронизирующие работу автомата, подвижная каретка 3 с лучками 4, обрезающими торцы
Фиг. 103. Резательный автомат для черепицы:
а — общий вид; б — кинематическая схема.
черепицы, и вилкой для подрезки шипа, а также электродвигатель 5, от которого через ременную передачу 6 приводятся в действие рабочие механизмы автомата.
Принцип действия станка и его рабочих механизмов рассмотрим по кинематической схеме (фиг. 103, б). От электродвигателя 1 через ременную передачу 2 получает вращение вал 3, от которого через фрикционную пере
174
Оборудование для резки сырца и укладки его на полки (рамки)
дачу 4 приводится в действие вал 5. На валу 5 закреплена зубчатая цилиндрическая шестерня 6, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 7, изготовленным в виде пазового кулака. Зубчатое колесо-кулак насажено на главный вал 8. При вращении зубчатого колеса-кулака при посредстве рычага 9, тяги 10, промежуточного рычага 11, вала 12, кривошипа 13 и шатуна 14 получает поступательно-возвратное движение каретка 15. На конце вала 8 закрепляется кулак 16, который при вращении отжимает книзу рычаг 17 и связанные с ним тяги 18, рычаг 19 и вилку 20 со струной, которая подрезает шип черепицы. Возвращает вилку в исходное положение пружина 21. От конической шестерни 22, сидящей на главном валу, через коническую шестерню 23, вал 24 и цепную передачу 25 вращение передается валу 26 пазовых кулаков 27; последние приводят в движение через рычаг 28 тягу 29 и кривошип 30, а также горизонтальный вал 31, на котором закреплен лучок 32 для обрезки переднего конца черепицы. Задний конец черепицы обрезает струна рамки 33. Передача движения рамок производится от вала 31 через кривошип 34, тягу 35, рычаг 36, вертикальный вал 37, рычаг 38 и тягу 39.
Приемные синхронизирующие ролики 40 приводятся во вращение движущимся брусом за счет сил трения. От роликов, синхронизирующих работу автомата, через цепные передачи 41 и 42 вращение передается звездочке 43, свободно посаженной на главный вал. В ступице 44 звездочки имеется скошенная прорезь, в которую заходит палец 45 втулки 46. Когда число оборотов главного вала 8 не совпадает с числом звездочки 43, последняя или опережает главный вал, или отстает от него. При этом палец 45 втулки 46 скользит по прорези, перемещая тем самым втулку. Втулка 46 при своем перемещении воздействует на рычаг 47, переключающий фрикционную передачу 4, вследствие чего угловая скорость вращения главного вала приводится в соответствие с угловой скоростью звездочки 43, а следовательно, и скоростью движения глиняного бруса.
Работа автомата. Лента черепицы, выходящая из мундштука ленточного пресса, поступает на синхронизирующие ролики автомата и заставляет их вращаться с окружной скоростью, равной скорости прямолинейного движения ленты. С синхронизирующих роликов лента поступает на роликовый конвейер подвижной каретки, при этом шип черепицы набегает на струну вилки 20 подреза шипа и подрезается. Подвижная каретка имеет возвратно-поступательное движение, скорость которого в момент резки равна скорости ленты. Во время движения каретки лучок 32 и рамка 33 обрезают концы черепицы. Это происходит во время хода каретки вперед, когда нет относительного перемещения ленты и каретки, поэтому обрез получается перпендикулярным к продольной оси черепицы. Регулируют длину обреза перестановкой рамки 33 вдоль оси каретки. Вилка 20 подреза шипа черепицы перед началом хода каретки вперед отклоняется вниз, поэтому в переднем конце черепицы часть шипа остается неподрезанной.
§ 5. РЕЗАТЕЛЬНЫЙ АВТОМАТ СМ-569
В комплект оборудования автомата СМ-569 (фиг. 104), предназначенного для резки и последующей укладки сырца керамических камней на полочные туннельные сушильные вагонетки, входят: однострунный резательный автоматический станок 1, описание которого приведено в § 2 гл. III данного раздела, передаточный металлический лист 2, укладчик <3, промежуточный рольганг 4, ускоряющий рольганг 5, подъемник 6.
Укладчик 3 представляет собой ленточный конвейер, подающий деревянные рамки для укладки на них отрезанных от бруса камней. Укладчик расположен ниже конвейера резательного станка.
Ротационный резательный автомат
175
Скорость движения транспортерной ленты укладчика синхронизирована со скоростью ленты конвейера резательного станка, однако для обеспечения требуемого разрыва между камнями, укладываемыми на рамку, скорость ленты укладчика несколько выше, чем у ленты резательного станка.
Приводные промежуточный и ускоряющий рольганги предназначены для подачи рамок к подъемнику.
Подъемник 6 служит для набора пакета из пяти рамок с сырцом и перегрузки их на сушильную вагонетку.
Отрезанные от бруса камни по наклонному передаточному металлическому листу 2 поступают на рамки, подаваемые укладчиком 3. Рамки с уложенными на них камнями перемещаются промежуточным, а затем ускоряющим рольгангом к подъемнику. Когда рамка зайдет в подъемник, она включает механизм подъема цепей 7 и рамка, удерживаемая двумя захватами на цепи, поднимется вверх на один шаг, величина которого равна расстоянию между полками сушильной вагонетки. После накопления на подъемнике пяти рамок с камнями подается сушильная вагонетка 8.
Каждая вагонетка загружается четырьмя пакетами рамок с камнями (20 рамок).
§ 6. РОТАЦИОННЫЙ РЕЗАТЕЛЬНЫЙ АВТОМАТ
Ротационные резательные автоматы (фиг. 105) предназначаются для одновременной отрезки 10—20 изделий (считая по кирпичу стандартного размера).
От электродвигателя 1 через шестеренчатый редуктор 2 вращение передается главному валу 3. От последнего через пару цилиндрических шестерен 4
176
Оборудование для резки сырца и укладки его на полки (рамки)
К Водной магистрали
1
С f 7 с
IV л ц о
Hl CI
CI
Mt и pc па из в св< пе[ Пр pai чае в п
кир с ко кир вых
прод лиза!
ства
пане.
12
Агрегат для изготовления виброкерамических панелей
177
получает вращение вал 5, расположенный параллельно первому. На второй вал насажен эксцентрик 6, заставляющий периодически подниматься и опускаться рейку 7, которая, находясь в зацеплении с шестерней 8, вращает попеременно в разные стороны вал 9, лежащий в подшипниках 10. На вал 9 насажена муфта 11, которая при вращении вала в одну сторону включается, а при вращении в другую — выключается.
Шарнирным устройством 12 вал 9 соединяется с валом 13. Шарнирное устройство может удлиняться и укорачиваться, это дает возможность резательному механизму (ротору) свободно двигаться взад и вперед. От вала 13 посредством шестерен 14 движение передается зубчатым ободам 15, которые, вращаясь, катятся по роликам 16, прикрепленным к ограждениям зубчатой передачи. Ободы связаны между собой тремя тягами 17, на которых укреплены пальцы-захваты для струн 18. Центрально по отношению к ободам 15 проходит ось 19, на которой из Г-образных деталей составлен стол 20 для бруса. Глиняный брус, входящий из мундштука пресса, приводит в движение конвейер 21. Длина окружности переднего барабана 22 конвейера равна длине стола ротора. Поэтому, когда конец бруса достигает крайней точки стола, включается особый механизм, соединенный с осью барабана. Этот механизм прижимает брус к столу, который начинает двигаться со скоростью ленты; вместе с ним движется и ротор. Таким образом, брус в течение процесса резки не совершает движения относительно стола и, следовательно, относительно резательного механизма. Благодаря этому отрезанные изделия не имеют скоса. Зажимной механизм состоит из профильного кулака 23, сидящего на валу 13, рычага 24 и прижимных колодок 25 (см. кинематическую схему).
В самом начале поступательного движения ротора в работу включаются механизм и детали, обеспечивающие вращение ротора, а следовательно, и разрезание бруса струнами, закрепленными на роторе. Для сообщения ротору периодического вращательного и прямолинейного возвратно-поступательного движения служит распределительное устройство, состоящее из муфты распределения 26, вилки управления 27, винта 28 возврата ротора в исходное положение. Работа распределительного устройства в основном сводится к следующему. Палец 29, закрепленный эксцентрично в торце вала переднего барабана 22 конвейера 21, входит в прорезь вилки управления 27. При каждом полном обороте барабана, длина которого, как отмечалось, равна длине разрезаемого бруса, перемещается вилка 27 и в работу включается зубчатое колесо 30, свободно сидящее на валу 5, но находящееся в постоянном зацеплении с шестерней 4 приводного вала 3.
Глиняный брус, выходящий из мундштука, сталкивает разрезанные кирпичи на конвейер 31, который, двигаясь со скоростью, превосходящей скорость бруса, уносит эти кирпичи. Производительность станка 8—10 тыс. кирпичей в час. Эту производительность можно повысить, увеличив скорость выхода глиняного бруса из мундштука.
ГЛАВА IV
АГРЕГАТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИБРОКЕРАМИЧЕСКИХ ПАНЕЛЕЙ
Глиняный кирпич, так же как и пустотелые камни, являясь штучной продукцией небольших размеров, не удовлетворяет требованиям индустриализации строительства. Институт строительной физики Академии строительства и архитектуры СССР разработал конструкцию вибрированных стеновых панелей из керамических изделий.
12 Сапожников
178
Агрегат для изготовления вибропанелей из керамики
Вибрированные керамические панели позволяют наиболее эффективно использовать в строительстве кирпич и керамические пустотелые камни и позволяют перейти к монтажу элементов зданий и сооружений из элементов заводского изготовления. Применение виброкерамических панелей позволяет снизить вес здания в 2 раза и уменьшить стоимость строительства на 15—20 %.
Агрегат для изготовления виброкерамических панелей (фиг. 106) состоит из следующих основных узлов и механизмов: портала 1, бункера для раствора 2, уплотняющего вибровалка 3, каретки с манипулятором 4, устройства программного управления 5, бункера 6 для облицовочного слоя, затирочной рейки 7, вибротележки 8 с формой, рольганга 9 с толкателем, поддона с керамическими блоками 10.
6 5
Фиг. 106. Агрегат для изготовления виброкерамических панелей.
Агрегат предназначен для изготовления стеновых панелей размером до 2680 X 4380 X 340 мм с проемами и без проемов.
Агрегат спроектирован коллективом института Ростромпроект и предназначен для установки на поточных линиях или стендах.
Рабочий процесс. Керамические пустотелые камни (так же как и кирпич) укладываются на поддоны, которые электропогрузчиком устанавливаются на рольганг 9.
Вибротележка 8 с установленной на ней разъемной формой начинает перемещаться слева направо, при этом происходит расстилка нижнего слоя раствора. Далее включается в работу манипулятор 4, который захватывает из стопы, установленной на рольганге 9, верхний ряд керамических камней, после чего каретка передвигается в зону вибротележки. При последующем шаговом передвижении вибротележки справа налево производится раскладка камней. Камни могут раскладываться группами по 16 шт. или по количеству и в местах соответственно конструкции панели. Управление шаговым движением вибротележки обеспечивается устройством программного управления передвижением тележки. Управление передвижением каретки и манипулятором осуществляется механизмом программного управления передвижением каретки.
После раскладки камней вибротележка вновь перемещается слева направо, при этом производится расстилка раствора для верхнего слоя и промежуточных швов (для лучшего распределения раствора включаются вибраторы тележки). В процессе передвижения вибротележки производится укатка
Общие сведения
179
верхнего слоя уплотняющим вибровалком 3. При обратном ходе вибротележки происходит затирка лицевого слоя при помощи рейки 7.
Окончательной операцией по изготовлению панелей является тепловая обработка их в камерах твердения.
Производительность установки 5,5 панелей в час (22 м21час) без проемов и 7,5 в час (30,8 л2) с учетом проемов.
Установленная мощность электродвигателей 9,5 квт, электромагнитов 2,2 квт.
ГЛАВА V
ПРЕССЫ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Прессы для полусухого прессования предназначаются для изготовления изделий из сыпучих порошковых масс влажностью от 3—5% при изготовлении огнеупорных изделий и от 7—8% при изготовлении строительных изделий.
Порошок, свободно засыпанный в форму, представляет собой смесь различных по форме и величине твердых частиц, прижатых друг к другу под действием собственного веса. После приложения прессовой нагрузки порошок сжимается, при этом происходит как смещение самих частиц, так и их деформация. Силы, приложенные по какой-либо плоскости засыпки, немедленно передаются от частицы к частице через места их контактов и распределяются по различным направлениям, образуя весьма сложную решетку, изменяясь при этом как по величине, так и по направлению. При этом, однако, сумма всех сил, приложенных, например, по верхней плоскости порошка, засыпанного в форму, полностью без потерь передается на дно формы в том случае, если отсутствует воздействие внешних сил (например, сил трения массы о стенки формы).
Под действием нагрузки, приложенной, например, к верхней плоскости порошка, засыпанного в форму, вся масса деформируется, при этом изменяется ее структура и одновременно уплотняется порошок. Изменение структуры обусловливается: а) перемещением частиц, б) деформацией частиц и в) уменьшением объема пор при условии, что поры между частицами и внутри частиц не заполнены водой или заполнены лишь частично. Основную деформацию порошок получает вследствие перемещения частиц, которые стремятся занять устойчивое положение. Частицы будут находиться в равновесии до тех пор, пока внешние силы будут уравновешиваться взаимным трением и сцеплением между частицами. В противном случае начнется перемещение частиц, которое будет продолжаться до момента, соответствующего новым условиям равновесия.
Деформация частиц порошка может быть упругой, пластичной и хрупкой. Пластичная деформация, так же как и упругая, выражается в увеличении с повышением нагрузки размеров площадок, по которым осуществляется контакт между частицами. Хрупкая деформация возникает в результате значительных местных нагрузок и проявляется в срезе неровностей и выступов частиц в местах контактов.
Деформация свободных от воды пор сопровождается сжатием воздуха, заключенного в этих порах, при этом воздух может быть частично вытеснен.
Увлажненный глиняный порошок после засыпки его в форму имеет рыхлую, неустойчивую отдельнозернистую структуру второго порядка. После приложения нагрузки первоначальная структура порошка разрушается, при этом частицы интенсивно перемещаются как в вертикальном, так 12*
180
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс.
и ограниченно в поперечном к нему направлениях. После того как по мере возрастания давления, вызываемого сопротивлением частиц перемещению, большинство частиц займет устойчивое положение, начнется вторая стадия прессования. Во второй стадии прессования основным видом деформации будет пластическое, хрупкое и упругое изменение формы частиц. В этой стадии сопротивление уплотнению будет возрастать значительно быстрее, чем в первой, при этом вначале будут уплотняться верхние слои, а затем последовательно нижележащие, чему в основном будут способствовать сопротивления трения частиц о стенки формы.
В третьей стадии прессования пластическая или хрупкая деформация постепенно затухает, и резко возрастает упругая деформация. После достижения определенной величины прессового давления (критическое давление) и минимально возможной пористости уплотненный глиняный порошок ведет себя как упругое тело.
При уплотнении глиняного порошка по мере увеличения нагрузки возрастает величина контактной поверхности. Пусть два тела, находящиеся под давлением Р, нормальным к поверхности их раздела, соприкасаются через опорные контактные площадки. Если площадь этих опорных площадок незначительна, а сила Р велика, то фактическое удельное давление на кон-Р
тактные участки Р = ~р превысит критическое напряжение оЛ.р, при кото ром начнется пластическая или хрупкая деформация. Увеличение контактной поверхности будет продолжаться до тех пор, пока напряжение в контактных участках не понизится до критического значения окр:
= (263)
где Рн — проекция контактной поверхности на плоскость раздела, нормальную к приложенному давлению.
§ 2. ДАВЛЕНИЕ ПРЕССОВАНИЯ
При пластическом (мокром) формовании глиняных масс удельное давление прессования, в зависимости от влажности массы, колеблется в пределах от 2—3 до 15—17 кг!см?, и поскольку при влажности глины в 18—25% сгкр меньше указанных значений, имеет место интенсивное пластическое течение массы.
При полусухом способе прессования, когда формуется порошок с влажностью в среднем 8—10%, о,.р материала, при котором происходит пластическая или хрупкая деформация, имеет более высокие значения, что, в свою очередь, вызывает необходимость приложить усилия порядка 150—200 кг! см? и более, чтобы получить необходимое уплотнение порошка.
Характер изменения кривых, выражающих зависимость между давлением и осадкой глиняного порошка при его прессовании в форме, представлен на фиг. 107. Характерной особенностью кривых прессования является то, что угол, составляемый конечной ветвью диаграммы с осью ординат, уменьшается с увеличением влажности массы. По диаграмме находим, что при W = 5% угол равен 6с30', в то время как при W = 11,15% значение его снижается до 3°05'. При влажности порошка 13,2%, начиная с давления около 80 кг!см?, конечная ветвь диаграммы параллельна оси ординат. Отмеченные изменения кривых «удельное давление — осадка» имеют строгую закономерность, показывающую, что предельная величина удельного 'давления прессования, при котором наступает полное уплотнение порошка, снижается с увеличением его влажности. Вторая особенность та, что по достижении определенной критической величины удельного давления прессования
Давление прессования
181
прекращается осадка порошка, и всякое дальнейшее увеличение давления вызывает бесполезную затрату энергии.
Как видно из фиг. 107, кривые зависимости р = f (h) типичны, вследствие этого полагаем, что зависимость между pah для данного случая можно
в общем виде представить выраже-
нием
у = аепх\ р = aenh, (264) где р — удельное давление прессования в кг/см2-,
а и п - постоянные коэффициенты;
е — основание натуральных логарифмов;
h — осадка массы в см.
Логарифмируя уравнение (264), находим
1g у = 1g а + пх 1g е.
Подставляя в это уравнение значения у и х (р и К) (по кривым, представленным на фиг. 107) для начальной и конечной точек (например, для кривой W = 8,1 % точки А и Б), найдем значения а и п.
В табл. 5 приводятся значения
Фиг. 107. Кривые прессования удельное давление р — осадка h в зависимости от влажности порошка W.
коэффициентов а и п.
Давление, необходимое для прессования порошков, складывается из следующих основных частей:
1) давления р15
требующегося для уплотнения порошка до заданной
пористости (плотности) изделия, при равномерном распределении давления
во всех частях изделия (по высоте) и при отсутствии потерь на трение
Фиг. 108. Схема к определению зависимости между деформацией и давлением.
частиц о стенки формы;
2) давления р 2 на трение частиц порошка о стенки пресс-формы;
3) избыточного давления р3, вызываемого неодинаковым распределением давления в отдельных участках прессуемого изделия вследствие неравномерной влажности массы, неоднородности зернового состава и неравномерности засыпки формы массой.
Таким образом, общее давление прессо-
вания равно
Робщ = Pi + Р2 + Рз- (265)
Для определения зависимости между деформацией и давлением заполним пресс-форму (фиг. 108) глиняным порошком влажностью W%. Введем следующие обозначения: h0 — начальная высота засыпки; /гиэй — высота спрессованного порошка при наименьшем возможном коэффициенте пористости (g = 0 при W = 0%), увеличивающаяся затем с повышением влажности прессуемого порошка; h — осадка порошка при удельном давлении, равном р; hM — максимально возможная осадка прессуемого порошка:
hM = hQ — hU3d.
(266)
182
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Таблица 5
Значения коэффициентов а и п
Прессуемая масса а п
При прессовании огнеупорной шамотной массы (влажность 5%) 3,32 0,923
При прессовании глиняного порошка (влажность 8,1%) .... 3,56 0,776
При прессовании порошка, идущего на изготовление метлахских плит (влажность массы 8%) 3,08 2,22
При прессовании известково-песчаной (силикатной) массы . . . 1,98 1,54
Закон пропорциональности между давлением и осадкой в пределах упругой деформации для твердых тел в дифференциальной форме выражается, как известно,
dy = - J, (267)
где у — относительное сжатие;
р — удельное давление;
Е — модуль упругости.
Зависимость между давлением и необратимой деформацией при прессовании глиняных порошков подобна зависимости между относительным сжатием и нагрузкой в твердых телах, с тем, однако, существенным различием, что прямой пропорциональности между нагрузкой и деформацией нет.
По аналогии с формулой (267) можем записать
dh=~, (268)
где величина Б, называемая нами модулем прессования, является переменной, зависящей от величины прилагаемой нагрузки, влажности прессуемого порошка и его осадки. Модуль прессования характеризуется углом наклона касательной в какой-либо точке кривой прессования к оси абсцисс. Как показывают приведенные на фиг. 107 кривые прессования, модуль прессования увеличивается с повышением нагрузки или, что то же самое, с увеличением осадки и уменьшается с повышением влажности прессуемого порошка. Указанную зависимость можно представить следующим уравнением:
Б --- (269)
hM — h 7
где с — постоянный коэффициент;
U7 — влажность;
п — показатель степени;
hM — h — величина, характеризующая осадку порошка.
Заменяя в уравнении (269) выражение cW~п через К и подставляя значение Б в формулу (268), будем иметь
dh = ; dp ='dh -г - т- (270)
К hM~ h 7
Интегрируя выражение (270), получаем для данной влажности
р + с = — К In (h н— й). (272)
Давление прессования
183
Величину с определяем из условия, что h = 0 при р = О, с = —KlnhM\
р = _ — Kln(hM — h) = —
пм
__ Р — 1ц h* • g к —
Д км км
и окончательно
h = hM(l
(273)
(274)
Формула (274) выражает закон изменения кривой прессования. Зная величины hM и К, можно определить осадку порошка при принятом давлении прессования.
По приведенному ранее определению hM — максимально возможная осадка прессуемого порошка. При влажности массы, равной нулю, hM равна разности между высотой засыпки и высотой спрессованного изделия при коэффициенте пористости £ = 0.
При прессовании влажного порошка нельзя достичь положения, при котором £ = 0, поскольку находящаяся в массе вода (практически несжимаемая) будет занимать определенный объем. Таким образом, наименьший возможный объем пор влажной массы будет соответствовать объему воды, содержащейся в массе.
Коэффициент пористости £ равен
g = (275)
У тв ^-твР hme
где Vn — объем пор;
Vme — объем твердого вещества;
F — сечение формы в плоскости, перпендикулярной к прилагаемому давлению;
/гт9 — высота твердого тела;
। j kn ~Ь кщв ____hU3g (276)
hme hmg
При
hn + ^тв — ^0
(где h0 — глубина формы) получим, что
ё = Неоткуда
1+ё0 = -#!--1 (277)
птв
Согласно фиг. 108 h0 — hM + hU3d\ подставляя в уравнение (277), получим
1 . Е Ки + hung hM + hme + ЙдоДы
1 + So =---ft---=--------ft--------• (278)
• hne nme
откуда
^м — ^О^тв ^еоЗы- (279)
184 Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Определив по формуле (283) £ и зная высоту Ло засыпки, найдем по формуле (277) значение hme. Высота слоя воц,ы в массе будет равна объему воды (вес, деленный на весовую плотность воды), поделенному на сечение формы.
Величина /< фактора прессования может быть определена по диаграмме, представленной на фиг. 109.
Формулу (274) можно представить в виде
Фиг. 109. Диаграмма для определения фактора прессования.
р_
е'=1^Й- <28°)
При h, приближающемуся к h„, получим максимальное уплотнение. Полагая, например, /гм — h — 0,005 hM, будем иметь
р ек = 200,
-^lge = lg200, откуда получим значение максимального (критического) давления прессования, при котором достигается максимально возможное уплотнение
Рнаи5 = ^- (281)
Величину К принимают по максимальным значениям (фиг. 109).
Рабочее давление прессования, естественно, должно быть значительно
ниже максимального. Чтобы установить величину рабочего давления при желаемом коэффициенте пористости, определим сначала высоту прессовки.
По формуле (276) и (277) можем записать
hme (1 В) — hugdi hme (1 4“ Во) ~ h
откуда
hU3d= (282)
1 г So
Учитываем, что величина h осадки равна
h = Hq hygd .
I
Высота засыпки формы Ло изменяется в зависимости от влажности глиняного порошка и его зернового состава. При влажности глиняного порошка 8—10% и зернах величиной до 3 мм насыпной вес порошка у3 находится соответственно в пределах 1,12—0,98, увеличиваясь с понижением влажности и увеличением крупности зерен. Зная насыпной вес, сечение формы и вес засыпки (по весу готового изделия), легко определить h.
Величина £0 определяется по формуле 283
(283)
Давление прессования
185
Определив по формуле (279) hM и по формуле (282) h, подставим их значения в формулу (280):
р
<284> •
и найдем значение — . Фактор прессования /< изменяется с повышением давления прессования (фиг. 109). Для расчетов по определению рабочего давления рекомендуется принимать среднее значение К по диаграмме.
В. А. Полюх 1 рекомендует определять зависимость между осадкой массы и давлением прессования по формуле
£ = (285)
где Е — осадка массы в конце прессования;
п — безразмерная величина, характеризующая свойства глиняной массы;
р0 — параметр, характеризующий отношение свойства массы к давлению;
р — давление прессования.
П. П. Баландин 2 зависимость между осадкой массы и давлением прессования рекомендует определять по формуле
б = — (1 — , (286)
где б — полная осадка массы;
И — глубина засыпки массы в пресс-форму;
е — основание натуральных логарифмов;
о — давление под подвижным штампом;
атр — параметры уравнения.
В процессе уплотнения глиняного порошка в зонах, прилегающих к стенкам пресс-формы, возникает торможение частиц массы вследствие сопротивления трения. Силами внутреннего трения частиц тормозящее действие стенок передается от частицы к частице, постепенно затухая по направлению к центру формы. Потеря давления от трения изменяет уплотнение массы по высоте, следовательно, соответственно изменяются и внутренние напряжения. Пористость спрессованного изделия увеличивается по мере удаления от нагружаемой плоскости.
При прессовании порошка часть давления расходуется на преодоление трения порошка о стенки пресс-формы. Если нагрузить силой Р прессовый штамп, то при уплотнении порошка эта сила Р (фиг. НО) будет полностью без потерь воспринята опорной площадкой, однако при этом часть нагрузки, равная потере давления на преодоление внешних сил трения, будет передана стенкам пресс-формы, а другая часть, расходуемая на уплотнение порошка,— через уплотняемый порошок непосредственно опорной площадке.
Сила трения частиц о стенки пресс-формы равна произведению силы, создаваемой боковым распором массы, на коэффициент трения:
Т = Qf, (287)
где Т — сила трения;
Q — боковой распор массы, вызываемый силой Р;
f — коэффициент трения массы о стенки формы.
1 В. А. Полюх, К расчету прессов полусухого прессования керамических изделий, «Строительное и дорожное машиностроение» № 3, 1958.
2 П. П. Б а л а н д и и, К вопросу о расчете процесса прессования, «Огнеупоры» We 3, 1938.
185 Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Если обозначать через q удельное давление на боковые стенки формы, то коэффициент бокового распора g в дифференциальном виде будет равен
1 = (288)
Фиг. ПО. Схема к определению потери давления на трение.
Интегрируя уравнение (288), получим
q = pl + С, (289)
где с — постоянная интегрирования, зависящая от начальных условий прессования. Если порошок засыпан в форму в рыхлом состоянии без предварительного уплотнения, то р — 0 и, следовательно, q = 0, откуда с также равно 0. Таким образом, при прессовании порошка, свободно (без уплотнения) засыпанного в форму, имеем окончательную зависимость
q = Pl- (290)
Давление, оказываемое на стенки пресс-формы за счет бокового распора, будет равно
Q = qh-2 (а + Ь) = рУг2 (а + Ь), (291)
где h — высота уплотненного порошка;
а и Ъ — стороны формы.
Для определения величины Т — потерь на трение, рассмотрим действие сил на участке высотой А/г, отстоящем от верхней плоскости спрессованного изделия на величину h (фиг. ПО).
По формулам (287) и (291) имеем
Т = Qf = plhfl (а + b). (292)
р
Заменяя р его выражением через ~р~, где F— площадь прессуемого изделия, получим
T = ^hf.2(a + b). (293)
Давление Ph на глубине h равно давлению на глубине h + А/г плюс АТ:
Ph = P<h+bh) + AT;
Ph — AT = P(h+&h)‘,
AT по аналогии с формулой (293) будет равна
дт = р,
(294)
(295)
Подставляя значение АТ в формулу (294), найдем
Pft - = Р(й+Дй); (296)
Ph ~ P<h+W = РнЦ^а + Ь). (297)
Величину потерь давления на участке высотой А/г обозначим через ДР, тогда согласно формулы (297)
AP = Pt-P,WM = ^Wf2(° + t)
(298)
Давление прессования
187
При А/г, стремящемся к нулю, получим dP == # (299)
Интегрируя, получим
= (300)
рн 0
In Р — In Рп = ft. (301)
In Ph — InP = — -g/2-^+-) /i; (302)
In h- (303)
№ (o+Ь) h = e F (304)
и, наконец, Ef2 (a+b) h Ph=Pe F . (305)
Величина АР (потери давления) может быть определена исходя из следующего:
_ V2 (а+Ь) h / _ 6f2 (о+ь) ft\
АР —Р — Ph=P — Ре F =PV- е F ). (306)
Величина коэффициента бокового распора в зависимости от влажности глиняного порошка изменяется в следующих пределах: при W = 8% | = 0,57; при W = 11,0% g = 0,63; при Г = 13% g = 0,66; при W = 16% | = 0,725.
Коэффициент трения частиц о стенки пресс-формы зависит от влажности порошка, снижаясь с повышением влажности. Средние значения коэффициента трения рекомендуется принимать равными: при W — 7% f = 0,5; при W = 8% f = 0,435; при W = 9% f = 0,357; при W = 10% f = 0,31; при W = 11% f = 0,246; при W — 12,5% f = 0,155. При влажности порядка 12,5% во время прессования поры полностью насыщаются водой; с этого момента появляется полностью жидкостное трение и поэтому коэффициент трения остается постоянным. Необходимо отметить, что приведенные выше значения величин бокового распора и коэффициентов трения относятся к так называемым кирпичным глинам (II класс пластичности).
При одностороннем прессовании из-за потерь от трения частиц о стенки формы плотность прессуемого изделия с удалением от нагружаемой плоскости будет уменьшаться, что отрицательно сказывается на качестве изделий. Таким образом, при прочих равных условиях двустороннее прессование обеспечивает, во-первых, меньшие потери от трения и, во-вторых, плотность получаемого изделия более равномерна. Необходимо отметить, что определять величину потерь давления от трения частиц о стенки пресс-формы по усилию, потребному для выталкивания из формы спрессованного изделия, неправильно, поскольку после того, как нагрузка снята, боковое давление немедленно уменьшится, так как после снятия нагрузки происходит упругое расширение прессовки по ее высоте.
188
Преем для прессования изделий из порошковых керамических масс
Усилие выталкивания N для глиняных масс изменяется в следующих пределах: при W = 8% N составляет 7% от давления прессования, при V7 = 10% N = 5%, при IF = 12% N = 3%. В процессе уплотнения порошка масса может запрессоваться в форме и тогда усилие выталкивания резко возрастает.
§ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕССОВ
Для производства изделий из порошкообразной массы применяют прессы одностороннего и двустороннего, одноступенчатого и многоступенчатого прессования.
Прессы одностороннего прессования используются преимущественно в производстве изделий тонкой керамики, например плиток, в процессе прессования которых сопротивление трению массы о стенки пресс-формы не оказывает влияния на степень уплотнения нижних слоев массы. При одностороннем прессовании плиток в прессах с подвижной формой с перемещающимся контрштампом масса перемещается вдоль боковых стенок пресс-формы. В этом случае верхние и нижние слои массы прессуются почти в одинаковых условиях.
По конструкции прессы подразделяются на четыре основные группы: колено-рычажные, фрикционные, ротационные и гидравлические.
Колено-рычажные прессы-автоматы могут быть двустороннего одноступенчатого прессования, двухступенчатого прессования с регулируемым гидравлическим противодавлением, с предварительным прессованием без регулирования давления и с регулируемым давлением вторичного прессования и комбинированные гидромеханические прессы.
Фрикционные прессы подразделяются на фрикционные полуавтоматы с ручным управлением и фрикционные автоматы с электромагнитным и механическим управлением.
Ротационные прессы бывают двустороннего двухступенчатого прессования, двухступенчатого прессования с подвижными формами, одностороннего прессования с гидравлическим регулятором давления и двустороннего и двухступенчатого прессования с гидравлическим регулированием давления.
Гидравлические прессы-автоматы выпускают с приводом от насосных установок и с индивидуальными гидроприводами, вмонтированными в станины прессов.
§ 4. КОЛЕНО-РЫЧАЖНЫЕ ПРЕССЫ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ
Колено-рычажный пресс с гидравлическим противодавлением применяется для производства керамических облицовочных и метлахских плиток. Принцип работы пресса сводится в основном к следующему. От коленчатого вала 1 (фиг. 111) через шатун 2 приводятся в движение прессовые рычаги 3 и 4, шарнирно связанные между собой и шатуном 2.
При переходе шарнира 5 из положения А в положение Б осуществляется первое прессование. Далее при перемещении шарнира 5 в точку В происходит подъем верхнего штемпеля 6, вследствие чего обеспечивается возможность выравнивания напряжений в прессуемой массе, а также удаление защемленного воздуха. При обратном движении из точки В в точку Б происходит второе прессование.
Для достижения постоянных по величине усилий прессования в конструкции пресса предусмотрена гидравлическая система регулирования прессового давления. Нижний штемпель 7 через шток и поршень 8 опирается на гидравлический буфер. Жидкость в гидравлическом цилиндре 9 нахо
К.олено-рычажные прессы с гидравлическим противодавлением
189
дится под давлением (около 15 кг/см2) воздуха, заключенного в баллоне 10. Как только давление при первом прессовании превзойдет величину противодавления в цилиндре, нижний штемпель начнет опускаться, выдавливая жидкость (масло) из цилиндра через клапан 11 в баллон 10. Давление воздуха в баллоне устанавливается с учетом заданной величины первого прессового давления и отношения площади прессования к площади поршня 8.
После окончания первого прессования при переходе шарнира из точки Б в точку В верхний штемпель поднимается, при этом масло из баллопа под давлением воздуха возвращается в цилиндр 9, а клапан 11 автоматически перекрывается.
Окончательное прессование при высоком давлении осуществляется при переходе шарнира 5 из точки В в точку Б, при этом масло, выжимаемое
Фиг. 111. Схема колено-рычажного пресса.
нижним штемпелем из цилиндра 9, по каналу 12 перетекает в цилиндр 13, поршень 14 которого прижат пружиной 15. Давление пружины, а следовательно, и давление прессования регулируется винтовым нажимным устройством 16. Сила нажатия пружины подбирается с таким расчетом, чтобы давление масла в цилиндре 9 соответствовало бы требуемому давлению прессования (200—400 кг!см2) с учетом отношения площади прессования к площади поршня 8.
Конструкция пресса (фиг. 112 и 113) в основном сводится к следующему. В чугунной станине 1 смонтированы все механизмы пресса. На верхней плите 2 установлен электродвигатель 3. Привод пресса состоит из электродвигателя, установленного на верхней плите клиноременной передачи 4, шестеренчатого редуктора 5 и расположенных с двух сторон пресса двух пар зубчатых колес 6 и 7. Зубчатые колеса 7 насажены на коленчатый вал 8, который соединен двумя шатунами 9 с коленчатым валом 10. Режим прессования регулируют изменением длины шатунов 9 при помощи специальных прокладок под вкладыши подшипника. С уменьшением числа прокладок увеличиваются высота подъема верхнего штемпеля и продолжительность паузы, во время которой напряжения в массе перераспределяются и из нее удаляется воздух. Коленчатый вал 10 связан с шатуном 11, который через шаровой шарнир 12 сообщает возвратно-поступательное движение ползуну 13 и прикрепленному к нему верхнему штемпелю 14.
В верхней части шпинделя 15 нарезана резьба, которая служит для соединения с разрезной гайкой шатуна 11. Ползун 13 перемещается в направляющих 16. Глубину погружения верхнего штемпеля 14 в пресс-форму 17
190 Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Р1 з: в; м
н;
ЩК ры ну по, ОП] из
В I в
пег
Колено-рычажные прессы с гидравлическим противодавлением
191
регулируют поворотом шпинделя 15 в гайке шатуна 11. Нижний штемпель 18 закреплен на стержне 19, опирающемся на траверсу 20. Оба штемпеля нагреваются электрическим током до 80—90° для предотвращения прилипания массы к их поверхности.
Наполнение матрицы массой происходит по схеме, показанной на фиг. 114, а. Во время подъема нижнего штемпеля ролики /, перемещаю-
Фиг. 113. Колено-рычажный пресс.
щиеся в пазах 2 зубчатых колес 3, приближаясь к центру, поворачивают рычаг 4 относительно оси 5 и приводят в движение связанную с ним загрузочную каретку 6. Загрузочная каретка, находящаяся во время прессования под бункером-питателем, продвигаясь вперед, сдвигает с нижнего штемпеля опрессованную плитку. После этого нижний штемпель 7 опускается, масса из загрузочной каретки поступает в пресс-форму и каретка возвращается в исходное положение, выравнивая при движении поверхность засыпанной в форму массы.
Толщину плиток регулируют изменением глубины опускания нижнего штемпеля и, следовательно, количества засыпаемой массы. При этом
192
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
необходимо изменить толщину пластинок, прокладываемых между стержнем 19 (фиг. 112) и траверсой 20.
Выталкивание плиток из пресс-формы происходит по схеме, показанной на фиг. 114, б. После окончательного прессования ролики 8 накатываются на расположенные на больших зубчатых колесах 3 кулачки 9, вследствие чего поворачиваются рычаги 10, а за ними и зубчатые секторы 11, связанные цепями 12 с ползуном 13. При подъеме ползуна 13 нижний штемпель 7 также поднимается и выталкивает плитку на уровень стола пресса. Когда ролики 8 скатываются с выступов 9, нижний штемпель 7, не удерживаемый цепью 12 и ползуном 13, опускается.
Фиг. 114. Схемы загрузки массы и выталкивания плиток в колено-рычажном прессе.
При очистке верхнего штемпеля, смене пресс-формы или регулировании штемпелей загрузочную каретку можно остановить под бункером-питателем. Для этого рукояткой поднимают защелку 21 (фиг. 112 и 113), разъединяя каретку с тягой 22. Каретка остается неподвижной под бункером и не препятствует регулированию штемпелей или их очистке.
Автоматическое регулирование давления при прессовании осуществляется в результате следующего взаимодействия деталей пресса. Траверса 20 (фиг. 112) опирается на поршень 23, перемещаемый в цилиндре 24, соединенном трубкой через коробку 25 с воздушным баллоном 26, который заполнен воздухом под давлением около 15 ат.
Во время предварительного прессования при малом давлении ролик 27 набегает на кулак (выступ) 28 колеса 7. Тяга 29 поднимается и открывает помощью рычага 30 клапан между гидравлическим цилиндром и баллоном 26. Поршень 23 в цилиндре 24 в это время находится под давлением 15 кг/см2. При предварительном прессовании по достижении заданного давления нижний штемпель с поршнем опускается, выдавливая масло из цилиндра 24 в баллон 26. После прессования ролик 27 скатывается с выступа 28, и под действием пружин клапан между гидравлическим цилиндром и баллоном 26 закрывается.
Во время окончательного прессования давление через поршень 23 передается маслу в цилиндре 24 при закрытом клапане. Масло не может перейти в воздушный баллон 26 и вытесняется в полость пружинного регулятора под поршень, нагруженный пружиной 31. Желаемая величина окончатель
Колено-рычажные прессы с гидравлическим противодавлением
193
ного давления устанавливается сжатием пружины 31 при повороте маховичка 32. Давление прессования контролируется манометрами низкого и высокого давления.При площади прессования, равной 225 см2,
----Б
IIZ 30'
!9
8
Фиг. 115. Схема к расчету колено-рычажного пресса.
й Подъем после первой ступени прессования
удельное давление прессования достигает 400 кг/см2.
При прессовании плиток размером 15 X 15 см первая ступень прессования обычно принимается равной 40—50 кг!см2, при этом давление воздуха в баллоне 15 ати, при плитке размером 20 X 20 см давление в баллоне равно 27 ати.
Пресс рассчитан на выпуск 22 плиток в минуту размером 150 X X 150 мм при одноматричной пресс-форме и 44 плиток размером 100 X X 100 мм при двухматричной пресс-форме. При изготовлении метлахских плиток размером 20 X 20 см производительность — 22 плитки в минуту. Наибольшее усилие прессования Рабочий ход н 90 т, мощность установленного электродвигателя 5,5 квт.
Расчет колено-рычажного пресса производим из условия, что на прессе изготовляются плитки для полов размером 20 X 20 X 1,6 см, т. е. по наиболее нагруженному режиму. Площадь прессуемой плитки F — 434 см2 (с учетом последующей усадки). В колено-рычажных, как и во всех кривошипных прессах, Основное значение для расчета имеет положение штемпеля в период прессования.
Обозначим величину пути ползуна (штемпеля) через х. Найдем путь ползуна (считая от нижней мертвой точки) в зависимости от угла поворота кривошипа а. Пользуясь схемой, показанной на фиг. 115, из треугольников АБВ и АВГ найдем
ЛБ + АГ — /j -р 12 — Нр. х,
(307)
13 Сапожников
194
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
где 1г — верхний прессовой рычаг; 1г = 135 мм\ 12 — нижний прессовой рычаг; Z2 = 487 мм\
АБ = 1г cos <р т; АГ = Z2 cos <Рг>
(308)
где <Pi и <р2 — углы между рычагами и вертикальной осью пресса.
Из тех же треугольников находим
АВ = lx sin <рт = Z2 sin <р2, (309)
откуда
sin <pt _ /2 _ 487 __ з 6j sin <р2 Д 135 ’
(310)
Далее, подставляя в формулу (307) значения А Б и АГ из формулы (308), получаем
Zx cos <рj + Z2 cos <p2 = Zj + Z2 — Hp, x. (311)
Выразив косинусы углов через синусы, получим
Zjj/1 — sin1 2 *^! + 12У1 — sin2<p2 = G + h — Нр. х. (312)
Поскольку отношение -sin ф - = 3,61, то можно записать J sin <р2
ZLГ l-sin2^ + 12 V 1 -= l1 + l2-Hp.x. (313)
Чтобы избавиться от радикала, разложим подкоренное выражение в ряд по биному Ньютона
1 • 2 1 1 2 1-4 (314)
У 1 — sin2tp1= 1-----g-sin2^!--g Sill4 Ср, - - -
Так как этот ряд весьма быстро сходится, то для практического применения ограничимся лишь первыми двумя членами и получим
У 1 — sin2 <рх = 1-sin2 ср,; У 1 — sin2<p2=l-^-sin2<p2. (315)
Далее по аналогии получим 1/7 sin2 <р, _ . 1 sin2<p, sin2 ср,
V 3,6P — 2 3,61« — 26 •
Подставим полученные значения в формулу (313)
z1(l-^)+/2 (1-^) =^ + 4-^р.х;
1 _ I Sin2 <Р1 I I _ I SinS Ф1 _ / I / _ М • *1 2 *2 26 — 4Т4 п р. х ,
1 sin- , sin2 epi £» **-2 тт
2 26 Нр. х’ slfl у~2 I 2(Г/ ^Р- х >
так как 1г = 135, a Z2 = 487, получим
Нп г
s5n 4’1 =(317>
Окончательно будем иметь
«п2<Р1 = 1/Г ^Г = 0,1071/7777. (318)
Колено-рычажные прессы с гидравлическим противодавлением
195
При прессовании плиток для полов толщиной 16 мм высота засыпки массы в форму принимается равной 35 мм. Таким образом, осадка массы составит 19 мм; этой величине и должен равняться рабочий ход штемпеля.
По формуле (318) определим величину угла в начале прессования, приняв Нр.х = 19 мм:
sin ср, = 0,107/19 0,466;
откуда <pj = 27с50'.
Пользуясь формулой (264):
р = aenh
и найдя по табл. 5, что а — 3,08 и п = 2,22, а также задаваясь различными значениями h в пределах от 0 до 1,9 см, определим величины р в различные рабочие моменты.
Величину угла а поворота кривошипа находим графически, для чего на дуге окружности (см. фиг. 115), радиус которой равен длине верхнего рычага, откладываем величину АВ — 1г sin <рг. Из точки В пересечения дуги с концом отрезка АВ радиусом, равным длине шатуна (360 мм), делаем засечки на окружности, радиус которой равен эксцентрицитету коленчатого вала, после чего определим графически величину угла а. Принимая различные значения угла найдем все текущие значения угла а.
Для определения усилия Р, действующего по шатуну, найдем отношение £ величины Р к Q, где Q — усилие прессования:
(319>
С этой целью выполним соответствующие графические построения.
Вычерчиваем для цапфы верхнего рычага сочленения верхнего и нижнего рычагов, опоры ползуна и цапфы коленчатого вала круги трения (фиг. 115).
Радиусы о кругов трения определяются по выражению
q = рг, (320)
где р — коэффициент трения (р = 0,08);
г — радиус цапфы в мм.
После этого проводим попарно касательные к кругам трения. Из точки D пересечения касательных проведем перпендикуляр, на котором откладываем величину ДЕ, соответствующую силе прессования в данный момент.
Величину силы Q выбираем произвольно, например, равной 10 см. Через точку Е проводим линию, параллельную линии, которая касательна к кругам трения шатуна. Отрезок КЕ и будет искомая величина Р в масштабе, принятом для Q. Измерив отрезки ДЕ и ДЕ по их отношению, найдем величину £:
£ = х = (321)
Задаваясь различными значениями Нр х, определим величину р удельного давления прессования и угол <рь далее графически найдем величины угла а и g. Полученные значения сведем в табл. 6.
Примечание. При первой стадии прессования, начиная с осадки величиной 11,5 мм, происходит опускание нижнего штемпеля и выжимание масла из гидроцилиндра в воздушный баллон. Поскольку при этом воздух в баллоне несколько сжимается, имеет место некоторое увеличение прессового давления (с 40 до 41,4 кг/см2), что и отражено в приведенной табл. 6.
13*
196
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Таблица 6
Расчетные данные колено-рычажного пресса
Осадка прессуемой массы h в мм р в ке/см.г Расстояние от нижней мертвой точки до штемпеля в мм Sin <jp! Ч>1 АВ = Zj sin qpj (мм) а° Ф II е С О Ф2 11
0 0 19 Пе 0,466 р вое 27°50' прессе 63 в а н и 68°30' 0,129 7°25' 0,56
5 9,24 14 0,401 24°25' 54 74°30' 0,111 6°30' 0,50
10 28,3 9 0,321 18°45' 44 81°30' 0,089 5°15' 0,46
11 35,4 8 0,302 17°30' 41 83°30' 0,084 5° 0,43
11,5 40 7,5 0,292 17° 40 84° 0,081 4°45' 0,42
11,5 40,2 7 0,282 16°15' 38 85°30' 0,079 4°25' 0,41
11,5 40,4 6 0,262 15°30' 35 87°30' 0,071 4° 0,39
11,5 40,5 5 0,238 13°45' 32 90° 0,066 3°30' 0,37
11,5 40,6 4 0,214 12°30' 29 92° 0,059 3°15' 0,36
11,5 40,8 3 0,185 10°45' 25 94°30' 0,051 3° 0,33
11,5 41,0 2 0,150 8°30' 20 97°30' 0,041 2°30' 0,28
11,5 41,2 1 0,107 6°45' 14 102°30' 0,029 1°30' 0,24
11,5 41,3 0,5 0,074 4°14' 10 105° 0,021 1° 0,20
11,5 41,4 0 0 0 0 112°30' 0 0 0,08
11,5 0 8 Вт 0,302 о р о е 17Q30' прессе 41 звание 180° 0,084 5° 0,43
12 44,5 7,5 0,292 17° 40 185° 0,081 4°45' 0,42
13 54,4 6,5 0,273 16° 37 188°30' 0,076 4°30' 0,40
14 69,0 5,5 0,245 14° 34 196°30' 0,064 3°45' 0,38
15 86,4 4,5 0,222 13°30' 30 202° 0,061 3°25' 0,37
16 107 3,5 0,199 11°30' 29 204°30' 0,055 3°15' 0,34
17 134,5 2,5 0,169 9°45' 23 212°30' 0,047 2°45' 0,29
18 167,5 1,5 0,129 7°30' 17 219° 0,036 2° 0,25
19 208 0,5 0,074 4°15' 10 228° 0,021 1° 0,20
19 208 0 0 0 0 236° 0 0 0,08
Колено-рычажные прессы с гидравлическим противодавлением
197
На фиг. 116 представлена кривая прессования, построенная по данным табл. 6.
Определим величину крутящего момента Мкр, создаваемого силой Р, с учетом моментов трения в опорах. Крутящий момент будет равен произведению силы Р, действующей по шатуну, на приведенное плечо /общ.
Фиг. 116. Кривая прессования колено-рычажного пресса.
Приведенное плечо крутящего момента определяется по формулам:
/ - = /“ 4- lf • 'пр г
1%р — г ( sin а ф- 2^- sin 2а
(322)
(323)
1пР = Iх [(1-----г) га + гв + • (324)
где г — радиус коленчатого вала; г = 9 см;
L — длина шатуна; £ = 36 см;
р — коэффициент трения; р = 0,08;
гА — радиус цапфы верхней головки шатуна;
гв — радиус нижней головки;
г0 — радиус коленчатого вала в опорах.
Используя данные табл. 6 и произведя вычисления по формулам (322)— (324), находим приведенное плечо и крутящий момент.
Полученные результаты для первого и второго прессования сводим в табл. 7, после чего строим графики крутящих моментов.
198
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Таблица 7
Значения Мкр
сх° р в кг/смя Q =p-f (F = 434 cmz) 5 Р= QI 1а 4- d = i - пр 1 пр оощ Мкр = Р1общ в кгм
Для п е р в о г о прес сования
68°30' 0 0 0,56 0 9,13+1,08=10,21 0
74°30' 9,24 3 900 0,50 1950 9,26+1,08=10,34 202
8Г30' 28,3 12 300 0,46 5400 9,22+1,08=10,30 558
83'30' 35,4 15 340 0,43 6600 9,19+1,08=10,27 677
84° 40 17 350 0,42 7300 9,18+1,08=10,26 747
85е 30' 40,2 17 400 0,41 7150 9,14+1,08=10.22 730
87°30' 40,4 17 500 0,39 6840 9,07+1,08=10,15 685
90° 40,5 17 600 0,38 6700 9,00+1 08=10,08 670
92° 40,6 17 650 0,36 6350 9,06+1,08=10,14 644
94°30' 40,8 17 700 0,33 5850 9,14+1,08=10,22 598
97'30' 41,0 17 800 0,28 5000 9,20+1,08=10,28 514
102с30' 41,2 17 850 0,24 4300 9,25+1,08=10,33 445
105' 41,3 17 900 0,20 3600 9,24+1,08=10,32 372
112е 30' 41,4 17 950 0,08 1400 9,10+1,08=10,18 142
Для в т о р О Г о прес сования
180° 0 0 .—. 0 1,08
185° 44,5 19 300 0,42 8 106 0,972+1,08=2,052 166
188°30' 54,4 23 600 0,40 9 440 1,656+1,08= 2,736 257
196 30' 69,0 30 000 0,38 11 400 3,168+1,08=4,248 484
202° 86,4 37 400 0,37 13 838 4,158 1-1,08=5,238 625
210° 107 46 500 0,34 15 810 4,581+1,08=5,661 885
212°30' 135,5 58 400 0,29 16 936 5,886 1-1,08= 6,966 1185
219° 167,5 72 700 0,25 18 175 6,759+1,08=7,839 1417
228° 208 90 300 0,20 18 600 6,804+1,08=7,884 1470
236° 208 90 300 0,08 10 840 7,875+1,08=8,955 975
На основании данных, изложенных в табл. 7, строим графики крутящих моментов для первого прессования (график 1, фиг. 117) и для второго прессования (график 2). Графики крутящих моментов строим в функции времени Шкр = Н01-|
Номинальный момент Мн электродвигателя определяется по формуле
где Мг— максимальный момент на коленчатом валу для первого прессования (по табл. 7 Mj = 747 кгм);
t\ — фиктивное время рабочей операции для первого прессования в сек;
/И2 — максимальный момент на коленчатом валу для второго прессования (по табл. 7 М2 — 1470 кгм);
t'2 — фиктивное время рабочей операции для второго прессования в сек;
— продолжительность всего цикла;
, 60 60 о
— -22 — 2>73 сеК’
здесь п — число ходов ползуна в минуту; п = 22.
Колено-рычажные прессы с гидравлическим противодавлением
199
Для вычисления фиктивного времени рабочих операций вместо криволинейной части графиков (см. фиг. 117) берем равновеликие им по площади прямоугольники: /1252В2Д2 и А3БзВ31\. Вычисляем их основные элементы.
Высота первого прямоугольного графика будет равна
Л2Д 2 = М.^.
Основание его будет равно
Л2Г2 = /J = t,A, (326)
где — продолжительность первой стадии прессования; tr = 0,386 сек;
А — коэффициент полноты графика крутящих моментов на коленчатом валу (график 3)
А = pAL -= = °>503> (327)
с ОБВГ
где F0Ar — площадь криволинейной части графика; FOAr = 14,5 см2;
Гобвг — площадь прямоугольной части графика; Робвг = 28,8 см2. Таким образом,
t = 0,386-0,503 = 0,194 сек.
Соответственно получим для второй стадии прессования
t2 — f2A = 0,5-0,503 = 0,254 сек,
где t2— продолжительность второй стадии прессования; t2 = 0,5 сек-,
А — коэффициент полноты графика (см. график 4),
А = ^=- = 0,503. /о,о
200
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Подставляя полученные значения в формулу (325), найдем величину номинального момента на коленчатом валу
। о M/i+M2(2 747-0,194 + 1470-0,254
/И„ = 1,2-----------=-------------------— = 190 кгм.
1ц
Потребную мощность электродвигателя определим по формуле
1,2-ggJ- (квт), (328)
где п — число оборотов электродвигателя в минуту; п = 1440 об/мин\
i — передаточное число от вала электродвигателя к коленчатому валу; i = 65,5;
1] — к. п. д. привода на участке двигатель — коленчатый вал;
118. Схема пресса КПП-20.
Фиг.
190-1440 _
N 2975-65,5-0,93 ~5,57 Квт~
Предприятие ФЕБ — Тюрингия (ГДР) изготовляет колено-рычажные прессы модели КПП-20, работающие по той же принципиальной схеме, что и рассмотренный выше колено-рычажный пресс, однако в этих прессах прессовый узел решен в ином конструктивном исполнении, что позволило увеличить величину прессового давления с 90 до 200 т, повысив тем самым производительность пресса в 2 раза.
Принцип работы пресса сводится к следующему (фиг. 118). От постоянно вращающегося кривошипа 1 через шатун 2 приводится в ка-чательное движение кривошип 3, с которым связан прессовый рычаг 4, соединен-крепится верхний штемпель 6.
ный с ползуном 5, снизу которого
При переходе нижнего шарнира прессового рычага из точки А в точку Б осуществляется первое прессование. Далее при перемещении из точки Б в точку В происходит подъем верхнего штемпеля, вследствие чего обеспечивается возможность выравнивания напряжений в прессуемой массе, а также удаление защемленного воздуха. При обратном перемещении нижнего шарнира прессового рычага из точки В в точку Б происходит второе прессование.
Для достижения постоянных по величине усилий прессования предусмотрены гидравлическая система 7, аналогичная рассмотренной выше для колено-рычажного пресса.
Конструкция пресса показана на фиг. 119. От электродвигателя / через клиноременную передачу 2 редуктор 3 приводится во вращение зубчатое колесо 4 с закрепленным на нем кривошипным пальцем 5. От зубчатого колеса 4 через систему шатун 6 — кривошип 7 — прессовой рычаг 8 приводится в возвратно-поступательное движение ползун 9 с закрепленным на нем верхним штемпелем 10, который при опускании ползуна заходит
202
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
в форму 11, заполненную пресс-порошком. Питание пресс-форм массой осуществляется загрузочной кареткой 12, перемещаемой при посредстве шатуна 13 и рычага 14. В нижней части рычага установлен ролик, который обкатывается по профилированному пазу 15 зубчатого колеса.
На прессе рассмотренной конструкции можно изготовлять керамические плитки для стен и полов. Выталкивание плитки осуществляется рычагом 16.
Максимальная величина прессового давления 200 т. Данные о производительности пресса приведены в табл. 8.
Таблица 8
Производительность пресса КПП-200
Производительность в ист/час Размер плиток в мм Прессовое давление в т Удельное давление прессования в кг]смг Форма
1200 150X150X6—8 100 416 Одинарная
960 150X150X 10—15 100 416 Одинарная
2400 150Х150Х6—8 200 416 Двойная
1920 150X150X 10—15 200 416 Двойная
Мощность электродвигателя 10 квт.
§ 5. ПРЕСС РЫЧАЖНОГО ТИПА
Пресс рычажного типа (фиг. 120 и 121) предназначается для прессования огнеупорного кирпича и различных фасонных изделий. Он может быть использован также и для изготовления строительного кирпича. Пресс приводится в действие от электродвигателя 1 (фиг. 121, б) посредством ременной передачи. При включении фрикционной муфты движение через систему зубчатых колес 2, 3, 4 и 5 передается коленчатому валу 6. От коленчатого вала через шатун 7 движение сообщается верхнему 8 и нижнему 9 прессовым рычагам. Верхний рычаг шарнирно соединен с тягами 10, связанными с нижней подвижной рамой 14. К нижним прессовым рычагам крепятся верхние штемпели 11.
После того как ячейки формы заполнены массой, начинают опускаться верхние штемпели, которые производят предварительное уплотнение массы. Нижние штемпели в этот период неподвижны (см. точки 1, 2 на диаграмме фиг. 121, а).
Верхний и нижний прессовые рычаги (фиг. 120) соединяются шарнирно посредством оси 12, при этом отверстие нижнего прессового рычага сделано овальным. Таким образом, когда опускается нижний штамп, давление на массу равно весу нижнего прессового рычага, штампов и прессовой головки. При дальнейшем распрямлении верхнего и нижнего рычагов верхние штампы в период выборки зазора в шарнирном сочленении неподвижны (фиг. 121, а, точки 2—3). Нижние штемпели в это время удерживаются от осадки пружиной 13. С того момента, как зазор в шарнирном сочленении прессовых рычагов будет ликвидирован, массе начнет передаваться принудительное давление от прессовой рычажной системы. Развиваемое при этом давление Сожмет пружину 13, а следовательно, вызовет осадку всей прессовой системы с верхними и нижними штампами (фиг. 121, а, точки 3, 4 и 8, 9). При дальнейшем вращении коленчатого вала и движении шатуна 7 тяги 10 и связанная с ними подвижная рама 14 начнут свободно перемещаться вверх до того
Пресс рычажного типа
203
204 Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Фиг. 121. Диаграмма и кинематическая схема работы пресса рычажного типа:
а — диаграмма пресса; б — кинематическая схема.
Пресс рычажного типа
205
момента, пока подвижная рама не упрется в заплечики 15. В этот период штемпели верхние 11 и нижние 16 — неподвижны (фиг. 121, а, точки 4, 5 и 9,10). С того момента, как подвижная рама соприкоснется с заплечиками 15 начнется взаимное сближение штампов, при котором будет обеспечено двустороннее прессование массы (фиг. 121, а, точки 5, 6 и 10, 11). На участке, определяемом точками 6, 7 (фиг. 121, а), прессуемое изделие выдерживается под нагрузкой.
Спрессованное изделие выталкивается из ячеек формы системой рычагов 17, 18, 19. На конце рычага 19 устаиавливается ролик 20, который обкатывается по профилиро-
ванной направляющей 21, Б
закрепленной на зубчатом колесе 5. При отжатии ролика, а вместе с ним и верхней части рычага 19 по направлению к центру коленчатого вала, изделия выталкиваются из ячеек формы.
Заполнение массой ячеек формы осуществляется следующим устройством (фиг. 121, б): к зубчатому колесу 5 крепится профилированный кулак 22, в паз которого заходит ролик рычага 23. При вращении шестерни с кулаком рычаг 23 через тягу 24 обеспечивает возвратно-поступательное движение ящика 25, в который через шланг 26 под
водится масса. Ящик, продвигаясь в сторону ячеек формы, устанавливается над ними и заполняет их массой. При движении вперед ящика фартуком 27 перекрывается выходное отверстие промежуточного бункера 28. Двигаясь вперед, ящик 25 своей передней кромкой сдвигает ранее отпрессованные изделия.
Производительность пресса 2400 шт. стандартного огнеупорного кирпича в час. Максимальное усилие прессования 425 т. Наибольшее удельное давление прессования 400 кг/см2. Мощность электродвигателя 23,5 квт.
Расчет рычажного пресса производим по тому же методу, что и для рассмотренного выше колено-рычажного пресса с гидравлическим противодавлением.
Высота заполнения форм 120 мм, осадка массы 52 мм, толщина спрессованного изделия 68 мм.
По формуле (264) определяем величины удельного давления прессования при изготовлении изделий из шамотной массы влажностью 5%.
р = a-enh,
где согласно табл. 5 а = 3,32, а п = 0,923. Величина h принимается в пределах от 0 до 5,2 см.
Пользуясь схемой (фиг. 122), определяем величину угла <р при различных положениях ползуна (верхнего штемпеля).
206
Прессы для. прессования изделий из порошковых керамических масс
Имеем в начале хода вниз
АВ = I cos <р; (329)
АБ + АД = 21 - Нпвм, (330)
где Нпвлн — полный ход ползуна,
АБ = АД; (331)
2АБ = 21- Нпвт;
21 cos <р = 21 — Нпвлн;
cos<p=l—(332)
Величина угла <р в различные моменты прессования определится по формуле (332) при принятии величины Н, равной текущему значению осадки
Фиг. 123. График крутящих моментов.
в пределах от 5,2 см до 0. Длина рычагов I пресса равна 65 см каждого.
Найдя величины угла ср, определяем длины отрезков АВ:
АВ = I sin ср. (333)
Далее графически находим величину угла а поворота коленчатого вала по методике, изложенной ранее (см. расчет коленорычажного пресса). По той же методике определяем величину g — отношение величины усилия Р, действующего по шатуну, к усилию прессования Q:
S Q
приведенное
Затем крутящего
определяем
момента по формуле
/ — /“
•'Общ —
4- lf
Л 1-пр>
(334)
плечо
(335)
= г ( sin а + ~ sin 2а j ; (336)
1пр = И Ц1 4—/"б Ч—Д‘гд ! г°)] ’ (337)
где г — радиус кривошипа коленчатого вала (г = 25 см);
L —• длина шатуна (L = 100 см);
pi — коэффициент трения (pi = 0,08);
гб — радиус оси верхнего рычага (гБ = 12,5 см);
гд — радиус головки нижнего рычага (гд = 12,5 см);
гв — радиус коленчатого вала в опорах (г0 = 12,5 см).
Наконец, определяем величину крутящего момента в различные моменты прессования.
Полученные данные сводим в табл. 9.
Примечание. На рычажном прессе одновременно' прессуется четыре изделия размером 230 X 115 мм. Суммарная площадь прессуемых изделий F = 1058 cjh2.
На основании полученных значений Мкр строим график крутящих моментов (фиг. 123) в зависимости от угла поворота коленчатого вала.
Пресс рычажного типа
207
Таблица 9
Расчетные данные рычажного пресса
Осадка прессуемой массы h в мм р в кг/смг Расстояние от нижней мертвой точки до штемпеля в мм ч>° sin ф 1 sin ф в мм а° 5 1кр в см Q = pF •Р=50 мКр в кгм
В к е
0 0 52 16°10' 0,278 180,9 97°30' 0,670 28,2 0 0 0
10 12 40 14°10' 0,245 160,5 103°30' 0,587 28,2 12 696 7 452 2 100
25 22 30 12°20' 0,214 138,8 109° 0,512 28,06 26 450 13 542 3 800
32 63 20 10°5' 0,175 114,0 115 30' 0,430 27,14 66 654 28 661 7 780
37 100 15 8°45' 0 152 98,5 120 30' 0,352 26,77 105 800 37 242 9 970
42 152 10 7°5' 0,124 80,3 127° 0,318 25,45 160 810 51 139 13 000
43 174 9 6°45' 0,118 76,4 128 30' 0,307 25,15 184 092 56 516 14 200
44 192 8 6°24' 0,112 72,5 130° 0,295 24,73 203 136 59 925 14 450
45 209 7 6° 0,105 68,0 131°30' 0,271 24,32 221 122 59 924 14 570
46 229 6 5°30' 0,096 62,3 133° 0,248 23,9 242 282 60 086 14 720
47 252 5 5° 0,088 56,7 136° 0,237 22,95 266 616 63 187 14 650
48 276 4 4°30' 0,078 51,0 138° 0,229 21,83j 292 008 66 870 14 600
49 302 3 3°50' 0,067 43,4 141° 0,216 21,29 319 516 69 015 14 500
49,5 317 2,5 3'30' 0,061 39,7 143° 0,206 20,55 335 386 69 090 14 200
50 332 2 3°10' 0,056 36,2 145° 0,175 19,77 351 252 61 470 12 100
50,5 347 1,5 2°45' 0,049 31,3 147° 0,160 18,97 367 126 58 740 11 100
51 367 1 2°15' 0,039 25,5 151° 0,142 17,27 388 286 55 136 9 520
51,5 381 0,5 1°35' 0,028 18,0 156° 0,120 14,99 403 098 48 371 7 200
51,8 391 0,2 0°50' 0,015 9,5 162°30' 0,09 11,81, 413 678 37 231 4 400
51,9 395 0,1 0°46' 0,012 7,5 165° 0,07 10,53 417 910 29 253 3 080
52 400 0 — — — 180° — 2,5 420 000 — —
Площадь графика представляет работу А, которую необходимо затратить на одно прессование:
А = K!-k2F, (338)
где д'! — масштаб крутящих моментов 1000 кгм в 1 см\
кг— масштаб углов 10° в 1 см-,
к2 — ,on' 1° = 0,175 рад/см.-, ioU
F — площадь графика (58,25 см2)-,
А = 58,25-1000-0,175 = 10 200 кгм.
Потребная мощность электродвигателя
(339)
где п — число прессований за 1 мин (число оборотов коленчатого вала); п = 10;
q — к. п. д. привода т) принимаем равным 0,75 с учетом затрат мощности на выталкивание и передвижение наполнительного ящика
10 200-10 оо о
60-102-0,75 — 22,2 Квт'
208
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
§ 6. КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ (КОЛЕНО-РЫЧАЖНЫЙ) ПРЕСС
ВНИИСтройдормашем запроектирован кривошипно-шатунный пресс СМ-301, получивший наибольшее распространение при полусухом прессовании изделий.
Пресс предназначен для прессования керамических изделий из массы влажностью 8—12%. Он имеет два прессующих механизма, каждый из которых рассчитан на одновременное изготовление четырех кирпичей.
В прессе производится двустороннее прессование, которое осуществляется при неподвижных нижних штампах за счет перемещения форм, установленных на пружинах. Двухступенчатое прессование производится при постоянном заданном давлении, контролируемом гидравлическим регулятором. Удельное давление прессования при изготовлении стандартного кирпича равно 200 кекм?.
Общий вид пресса показан на фиг. 124. На фиг. 125 показана кинематическая схема, в которой прессующие механизмы развернуты на 90° от середины, при этом правый прессующий механизм (верх фигуры) изображен в момент окончания прессования, а левый (нижняя часть фигуры) — в момент подъема штемпелей и сталкивания отформованного кирпича наполнительным ящиком.
От электродвигателя 1 мощностью 28 кет вращение передается через фрикционную муфту 2 двухступенчатому редуктору 5. Затем через зубчатые муфты 4 и шестерни 5 приводятся во вращение зубчатые колеса 6, консольно насаженные на коленчатом валу 7.
На ступицы зубчатых колес 6 посажены кулаки 20 механизма передвижения каретки. Коленчатый вал 7 соединен шатуном 8 с трехзвенным коленорычажным механизмом 9 и штемпелем 10, совершающим возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Из схемы видно, что шейки коленчатого вала 7 повернуты по отношению друг к другу на 180°.
К зубчатым колесам 6 прикреплены профильные кулаки//, периодически воздействующие при своем вращении на ролик 12 механизма выталкивания, представляющий собой систему рычагов 13—16, связанную с ползуном 17 и нижним штемпелем /S. Под ползуном выталкивателя расположен блок из гидравлических цилиндров 19, на которые при прессовании опираются концы штоков нижних штемпелей.
В» пазу кулака 20 обкатывается ролик 21, связанный рычагами 22 и 23 с наполнительным ящиком 24, который при своем перемещении сдвигает со стола пресса отпрессованные изделия и засыпает массу в форму.
Рычаг 15 механизма выталкивания соединен штоком 25 с механизмом регулирования величины засыпки глиняной массы. Механизм регулирования, состоящий из электродвигателя 26, редуктора 27 и пружинного буфера 28, обеспечивает регулирование глубины засыпки механически с пульта управления. Работа пресса происходит следующим образом: порошок по рукавам 29 (фиг. 124) поступает в промежуточный бункер и затем в каретку 24, которая затем надвигается im форму. В этот момент нижние штемпели начинают опускаться, освобождая ячейки формы для заполнения их массой. Далее начинает опускаться верхний штемпель (происходит процесс прессования). Давление прессования через массу передается на нижние штемпели, опирающиеся через штоки на поршни гидроцилиндров 19. По мере прессования массы возникают силы трения массы о стенки пресс-формы. Под действием этих сил форма, установленная на пружинах, начнет опускаться, чем обеспечивается двустороннее прессование. При достижении установленного давления начинается перепуск масла из гидроцилиндра в специальный бак, вследствие чего дальнейшего увеличения давления прессования не происходит. Конструкция кривошипно-шатунного механизма выполнена так,
Кривошипно-шатунный (колено-рычажный) пресс
209
14 Сапожников
210
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
что он работает с переходом через вертикальную ось прессующего механизма. Таким образом, за один оборот коленчатого вала верхние штемпели два раза
Фиг. 125. Кинематическая схема колено-рычажного пресса.
заглубляются в форму, обеспечивая тем самым двухступенчатое прессование. После прессования изделий происходит их выталкивание путем подъема нижних штемпелей.
Расчет пресса производим по методике, предложенной ВНИИ-Стройдормашем. Исходными параметрами для расчета пресса являются кривая прессования, выражающая зависимость удельных давлений от величины осадки массы, и суммарная площадь изделий, на которую должно передаваться прессовое давление.
Для пресса принимаем кривые прессования для порошкообразных глиняных масс с влажностью 8,1 и 11,15% (фиг. 107).
Из диаграмм видно, что максимальное удельное давление при осадке от 55 до 70 мм и соответствующих влажностях достигает 200 кг!см?.
В зависимости от движения штемпелей, обусловленного положением отдельных звеньев прессующего механизма в разных стадиях цикла, меняются осадка и соответствующие ей удельные давления прессования.
Так как прессование выполняется в две ступени, то можно
построить две кривые изменения удельного давления в зависимости от угла поворота коленчатого вала для первой и второй ступеней прессования.
Эти кривые, а также кривая удельных давлений при выталкивании сырца показаны на фиг. 126. На фиг. 127 дана цикловая диаграмма.
/ — выталкивание; 2 — первое прессование; 3 — второе прессование.
В описанном прессе предусмотрено одновременное прессование четырех кирпичей в одной секции и выталкивание четырех ранее отпрессованных кирпичей в другой секции. Суммарное давление прессования Q при макси
Кривошипно-шатунный (колено-рычажный) пресс
211
мальмом удельном давлении прессования (р = 200 кг/см2) составит соот-вественно:
Q = pFn = 200-338-4 = 270 000 кг, (340)
где F — площадь одного кирпича-сырца (F = 26 X 13 = 388 см2)-, п — количество одновременно прессуемых кирпичей (п = 4).
Определение усилия Р в нижнем прессующем рычаге. На фиг. 128, а изображена расчетная схема для определения усилий Р, действующих в нижнем прессующем рычаге.
Уравнения проекций ‘сил на осях координат X—X и Y—Y имеют следующий вид:
У X = N cos а — Pf — Q sin а — Nf sin а = 0; (341)
JYY = Р — TV sin а — Q cos a — Nf cos a = 0, (342)
где A’ — реакция направляющей крейцкопфа;
Nf — сила трения о направляющие крейцкопфа;
Pf — сила трения о шарнир от действия силы Р;
f — коэффициент трения скольжения; принимаем f — 0,08;
a — угол между вертикальной осью и нижним прессующим рычагом.
Решая эту систему уравнений, получим
Р =-------^5------Г2--- кг. (343)
cos а — 2/ sin a — f2 cos a ' '
Полученная формула справедлива для расчетных схем предварительного (от 229 до 290°) и окончательного (от 320 до 0") прессования (фиг. 127).
14*
212
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
В расчетной схеме не учитывается момент трения от силы Pf вокруг оси шарнира. Условно принимаем, что сила трения Pf приложена непосредственно к оси шарнира, так как абсолютная величина этой погрешности невелика.
Определяем величину Р при угле поворота коленчатого вала, например, 340°:
Р— 168-338-4 9ЧПЯПП
0,99847-2-0,08-0,05524 — 0,082-0,99847 —
Максимальное усилие Р будет в конце второго прессования при 0° (360°) равно 272 000 кг.
Определение усилия Р' в верхнем прессующем рычаге. На фиг. 128, б изображена расчетная схема для определения усилий Р’, действующих в верхнем прессующем рычаге.
Фиг. 128. Схемы для определения усилий:
а — действующих в нижнем прессующем рычаге; б — действующих в верхнем прессующем рычаге.
Сумма моментов сил, приложенных в верхней части шатуна, относительно точки О выражается следующим уравнением:
2 Мо = Ра — Pfb — Р'с — P’Qd = 0, (344)
где Р'с — сила трения в верхнем шарнире от силы Р';
а, Ь, с, d — плечи;
р — приведенный коэффициент трения.
Приведенный коэффициент трения можно определить из следующего уравнения:
P'qP = P'fP + P'fr, (345)
где Р — длина верхней части шатуна (Р = 37,5 см);
г — радиус шарнира (г = 10 см).
Подставив соответствующие числовые значения в уравнения, получим
P'q-37,5 = Р7-37,5 + Р7-10, (346)
откуда
Q = 1,27/ == 1,27-0,08 = 0,1016.
Из уравнения (344) получим
(347)
Кривошипно-шатунный (колено-рычажный) пресс
213
Эта формула справедлива при угле поворота коленчатого вала р = 240 — -4-290° (первое прессование).
При угле поворота коленчатого вала, соответствующего окончательному прессованию (320—0°), получим
- Р (^) <348>
Определяем величину Р', например, при положении коленчатого вала 340°:
к -230800 (nXSX)=260000 ”•
Определение окружных сил Рокр и радиальных R, действующих на шатун. На фиг. 129 изображена расчетная схема для определения окружных сил Pt и радиальных R, действующих на шатун.
Рассмотрим силы, приложенные к шатуну.
Уравнения проекций сил на оси координат X—X и Y—Y имеют следующий вид:
2 X = Р cos (ср — 90°) 4-
ф Pf sin (ср — 90°)—Р' cos X
X (90° — ш) + P'q sin х
X (9О°-(о)+Р№р = О; (349)
2 Y => — Р sin (<р — 90°) + -\-Pf cos (ср — 90°) — Р sinx
окр
альных сил, действующих на шатун.
X (90°— ш) — P'Q cos (90° — (о) + R = 0,
(350)
откуда
Рокр = Р' [cos (90° —<£>) — q sin (90° — со) ] —
—Р [cos (ср — 90°) + f sin (ср — 90°)] кг; (351)
R = Р [sin (ср — 90°) — f cos (ср — 90°) +
+ Р' [sin (90° — и) + Q cos (90° — а>) ] кг. (352)
Величины углов ср и сс определяются графически.
Выведенные формулы справедливы для угла поворота коленчатого вала ₽ = 340°.
Подставляя соответствующие значения, получаем
Рвкр = 24 500 кг и R = 49 200 кг.
Крутящий момент определяем по формуле
Мкр =- Рокр-г кгсм> (353)
где г — радиус кривошипа (г = 250 мм).
Подставив соответствующие значения величин, получим
Мкр --- 24 500 -25 ~ 612 500 кгсм.
214
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
По приведенному выше методу строят расчетные схемы для разных углов поворота коленчатого вала и соответствующих им этапов первой и второй ступеней прессования и определяют усилия в звеньях прессующего механизма, окружное усилие и крутящий момент.
Результаты расчетов приведены в табл. 10.
Таблица 10 Расчетные данные пресса СМ-301
₽ а° Р в кг!см? Q = pF -п р Р' ч> со р окр “ Рокр гп в кгел
в кг В кг
229° 26°40' 2 500 2 800 1 780 46°30' 4°30' —2 170 49 100
240° 20°45' 9,0 12 150 13 900 9 240 28°30' 7°30' —2 650 9 730 242 000
250° 15° 45' 25,0 33 800 37 000 27 400 13°30' 12°00' —8 820 22 130 552 000
260° 11°30' 45,0 60 800 64 000 53 400 1°00' 16°00' —14 350 26 150 653 000
270° 7°25' 55,0 74 200 75 400 69 000 15°00' 2ГОО' —12 500 17 500 436 000
280° 3°30' 58,0 78 300 79 000 78 000 29°00' 26°30' —5 900 9 100 227 000
290" 0°30' 60,0 81 000 81 600 86 200 41°30' 33°40' + 1 700 5 900 147 000
320° 4°00' 60,0 81 000 82 600 102 000 75°30' 60°30' + 32 200 5 300 132 500
330° 3°55' 160 0 216 000 220 800 262 000 86°00' 72"30' + 71 100 23 400 584 000
340" 3е 10' 168,0 226 800 230 800 260 000 95W 85°00' +49 200 24 500 612 500
350° 2°50' 180,0 243 000 247 000 264 400 104с20' 97°30' +36 710 21 000 524 000
0е 0°00' 200,0 1352Х Х200 = = 270 400 272 000 279 000 112°00' 112°00' +3 200 9 500 241 000
40" 13°45' — 2 500 2 578 2 445 42°30' 0°20' — 1 470 40 500
90° 40°00' — 2 500 3 262 2 820 18°30' 80°00' — 1 930 53 200
140° 55с00' — 2 500 4 370 1 590 15°30' 36°00' — —230 —5 750
180° 49°00' — 2 500 3 810 1 255 62°20' 14°00' — —3 070 —76 750
Примечания: 1. Для всех точек положения кривошипа коленчатого вала, где нет прессования, вместо Q принимают G = 2500 кг (суммарный вес крейцкопфа, нижнего прессового рычага и двух осей, умноженный на поправочный коэффициент 1,5, учитывающий влияние веса остальных частей прессующего механизма).
2. Косинусы углов <р и со, больших 90°, берут положительными.
Определение максимального крутящего момента на ведомом зубчатом колесе в момент начала выталкивания кирпичей из формы. На фиг. 130 показана расчетная схема для случая, когда выталкивание кирпичей из формы производится при работе пресса на максимальной глубине засыпки /гтах = = 160 мм.
Из уравнения моментов относительно точки А имеем
Qebima = SI, (354)
где Qebim — сила, необходимая для выталкивания спрессованного кирпича из формы;
S — усилие, приложенное к концу рычага;
а, I — плечи сил.
Из уравнения (354) определяем величину S:
S = QSbim-^-. (355)
Из уравнения моментов относительно точки В находим
Nm = Sk, (356)
где N — усилие, действующее на ролик при перемещении по кривой кулака;
т, к — плечи сил.
Кривошипно-шатунный (колено-рычажный) пресс
215
. Уровень
I стола
Положение нижних штемпелей в момент начала выталкивания при глубине засыпки hmax =(вОмм
Л1.УОО-
а=зоо
70°
Фиг. 130. Схема к определению максимального выталкивания изделий из
Финальноеусилие выталкивания
42°30'
Максимальное уд о усилие выталкивания
Положение нижних штемпелей в момент начала выталкивания при глубине засыпки
Г>тах = ю*м”
((выталкивания
крутящего момента в начале формы.
Из уравнения (356) определяем величину
JV = S—.
т
N-.
(357)
Подставляя значения S, получаем
N = О 2!L v Чвыт im •
(358)
Сумма проекций сил N, к и Ргкр на ось х — х выражается следующим уравнением:
= Рокр — N sin <р = 0, (359)
откуда
РоКр = /V sin <р. (360)
Подставляя значения N, получим
р ак sin tp
*скр Учыт
(361)
216
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Крутящий момент на валу большой шестерни от усилий выталкивания кирпичей одного прессующего механизма выражается следующим уравнением:
М = Рвкр-г-п, (362)
где г — плечо силы Рвкр‘, п — поправочный коэффициент, соответствующий к. п. д. передачи (для г] = 0,69 п = 1,45).
Сделав соответствующие преобразования, получим
> Л ак sin ф т ,ПГГ),
М = Qebim X ~— кгсм. (363)
Максимальное удельное давление выталкивания принято равным q = = 14 кг!см\ что соответствует 7% удельного давления прессования, равного 200 кг!см1.
Следовательно,
<2выт = 0,07Q„pef = 0,07-270 000 = 18 900 кг. (364)
Введя поправку на возможную запрессовку, получим
<21 = = 1.5<2выт = 28 350 кг. (365)
Величина максимального крутящего момента в начале выталкивания будет равна
ЛЛ OOQW 30-4§,8-0,3624-87-1,45 Сол пол
Л4 = 28 350---- „2 . ----— = 630 000 кгсм.
77,4-40
Определение среднего крутящего момента за одни оборот каждого из коленчатых валов. По величинам крутящих моментов на коленчатом валу, приведенным в табл. 10, и величине максимального крутящего момента в начале выталкивания кирпичей, найденной выше, строим диаграмму крутящих моментов, действующих на ведомом зубчатом колесе одного прессующего механизма, за цикл (фиг. 131, а).
По диаграмме для одного прессующего механизма строим совмещенную диаграмму (фиг. 131, 6) крутящих моментов, действующих на ведомые зубчатые колеса обоих прессующих механизмов, за один оборот коленчатых валов (циклы смещены по фазе на 180°).
На обеих диаграммах крутящих моментов ввиду малых значений не отражены моменты от перемещения каретки.
Средний крутящий момент на обоих ведомых зубчатых колесах, приходящийся за один оборот каждого из коленчатых валов, определяем по формуле
У Мсра
Мср = 18р п кгсм, (366)
где Мспр — средний крутящий момент на участке, ограниченном определенным количеством а„ град.
На диаграмме: участок 0—42,5° —
ллср / 43 800 -р 9070 \ -- « а
Mr = 1------------- I 42,5 = 1 120000 кгсм-град',
участок 42,5°—48° —
.,ср /420 000-^31 500 \ с с , лол лпп д
т2 = I-----------------1 5,5 = 1 400000 кгсм-град-,
Кривошипно-шатунный. (колено-рычажный) пресс
217
участок 340 — 350° —
..ср ( 612 500 + 524 000 \ 1п оСп ,
Л412 = (-------—g--------I 10 = 5о8 250 кгсм-град\
участок 350 — 360° —
..ср ( 524 000 + 241 000 \ о еог пол л
/И 1з = 1----------------I Ю = 3 825000 кгсм-град-,
= 50 270 000 кгсм-град-,
... 50 270 000 О7ПЛЛП
Мгп = —1Сй ~ = 279 000 кгсм. сг ioU
Учитывая при определении среднего крутящего момента действия отрицательных крутящих моментов, способствующих вращению коленчатых валов
а — одного прессующего механизма за цикл; б — обоих прессующих механизмов за один оборот коленчатого вала.
под влиянием собственного веса подвижных частей прессующих механизмов, принимаем
Мс„ = 270 000 кгсм.
Определение мощности электродвигателя. Средний крутящий момент Мср = 270 000 кгсм. Момент, приведенный к валу двигателя,
М. = 4^, (367)
в ГТ] v '
218
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
где i — передаточное отношение привода i = 98;
т) — к. п. д. привода; принимаем т] = 0,93;
,. 270 000
М®- 98-0,93 —кгсм.
Средняя мощность на валу электродвигателя
Nep = 97 500 * (368)
где п — число оборотов электродвигателя, принимаемое обычно равным 960 в минуту;
3000-960 пп с Nep ~ 97 500 ~ 2^’6 Квт.
Принимаем стандартный электродвигатель мощностью 28 квт с учетом 5% кратковременной перегрузки.
§ 7. ФРИКЦИОННЫЙ ПРЕСС ДЛЯ КАПСУЛЕЙ
Фрикционные прессы в промышленности строительных материалов применялись для изготовления облицовочных плиток, фасонных деталей (карнизы, плинтусы, углы и т. п.) и, наконец, капсулей.
В настоящее время для изготовления облицовочных плиток и фасонных деталей применяются рассмотренные выше колено-рычажные прессы в то время, как фрикционные прессы используются для изготовления капсулей.
Ниже рассматривается фрикционный пресс-полуавтомат для прессования капсюлей овальной и прямоугольной формы из фаянсовой массы влажностью 16—20%.
Фрикционный пресс-автомат имеет чугунную станину 1 (фиг. 132), в которой закреплены две колонны 2, являющиеся одновременно направляющими для ползуна 3. Сверху колонны 2 соединены массивной траверсой 4, к которой прикреплены кронштейны 5 с подшипниками 6. В подшипниках 6 смонтирован вал 7, на котором жестко посажены два фрикционных диска 8. Вал 7 вместе с фрикционными дисками <8 имеет возможность перемещения в осевом направлении.
Вращение дисков 8, осуществляемое от электродвигателя или от трансмиссии через рабочий шкив 9, поочередно передается маховику 10 с винтом 11. Маховик 10 установлен между фрикционными дисками 8 с некоторым зазором. Вал 7 с дисками 8 через отводку 12 и систему рычагов 13, 14, 15 соединен с пусковой рукояткой 16. На рычаге 15 закреплен упор 17.
Своей нижней частью (пятой) винт 11 связан с ползуном 3, скользящим по колоннам 2.
Снизу ползуна 3 крепится штамп 18. В ползуне 3 закреплены две штанги 19, которые в нижней части соединены траверсой 20, имеющей цилиндрическое отверстие, перекрываемое двумя ползунами 21, находящимися под воздействием пружин 22. Ползуны 21 снабжены осями, на которых вращаются ролики 23, раздвигаемые дугообразным клином 24, посаженным на оси 25, поворот которой производится рукояткой 26.
Передвижение формы (матрицы) 27 по направляющим 28 осуществляется при помощи зубчатой рейки 29, шестерни 30 и рукоятки 31. Фиксация формы (матрицы) 27 на столе пресса производится кулаком 32 с помощью рычага 33.
Фрикционный пресс-полуавтомат работает следующим образом. Пусковой рукояткой 16 поднимают рычаг 15, в результате чего через рычаги 14 и 13 отводка 12 перемещает вал 7 и связанные с ним фрикционные диски 8 вправо.
Фрикционный пресс для капсулей
219
220
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Левый фрикционный диск 8 при этом прижимается к маховику 10 и приводит его и связанный с ним винт И во вращение. Скорость опускания штампа 18 непрерывно возрастает, так как при верхнем положении маховика 10 (в начале движения) с ним в контакте находится центральная часть фрикционного диска 8, имеющая сравнительно небольшую скорость, а по мере опускания винта 11 в контакт вступает периферийная часть фрикционного диска, сообщающая маховику нарастающую скорость.
При опускании ползун 3 своим выступом нажимает на упор 17, закрепленный на рычаге 15, тем самым отжимает вниз рычаг 15 и, поворачивая рычаги 14, 13, передвигает отводку 12. При этом правый фрикционный диск прижимается к маховику 10 и винт 11 начинает вращаться в обратную сторону, поднимая вверх ползун со штампом 18.
В верхнем положении ползун 3 действует на верхний упор 17 и через рычаги 15, 14, 13 и отводку 12 ставит фрикционные диски 8 в нейтральное положение.
Ползун 3 и штамп 18 остаются в верхнем положении до следующего включения пусковой рукоятки 16.
При подъеме вверх ползуна 3 и связанных с ним штанг 19 траверса 20, упираясь в шток 34, выталкивает из формы (матрицы) отпрессованное изделие. Поворотом рукоятки 26 дугообразный клин 24, преодолевая сопротивление пружины 22, разводит в стороны ролики 23 и связанные с ними ползуны 21, которые открывают отверстие в траверсе 20 для опускания штока 34 выталкивающего устройства.
Расчет пресса. Определение основных параметров пресса производим по формулам, изложенным в ГОСТе 713-49, и по методике, предложенной проф. А. М. Зиминым. Расчет ведем для пресса с усилием прессования 60 т.
Величина хода ползуна Нполз согласно ГОСТу 713-49 определяется по формуле
Нпвм = 12 + 1,9 У~р;р = 26,7 см, (369)
где Рпр — усилие прессования (60 т).
Учитывая, однако, что на прессе формуются изделия высотой до 300 мм с глубокой высадкой (до 270 мм), увеличиваем ход ползуна на половину глубины высадки с тем, чтобы было обеспечено свободное выталкивание изделия из формы. Таким образом, Нпвлз = 43,5 см.
Начальный радиус диска <8 (фиг. 132), при котором начинается ход маховика с винтом вниз, подсчитывается по формуле
гн = 14 + 0,6= 18,65 см. (370)
Конечный радиус диска в момент его выключения перед ударом будет равен
гк = гн + НпвЛЭ = 53,65 см. (371)
Обозначим отношение г„ к через а:
а = ^ = -*^ = 0-427- (372)
Допустимое число оборотов вала дисков может быть подсчитано по формуле (ГОСТ 713-49)
пд = 150 + -^L = 230 об/мин. (373)
Г *Пр
Учитывая значительный ход ползуна и то, что прессуется пластичная масса, не требующая большой энергии удара, выбираем число оборотов двигателя равным 160 в минуту, т. е. соответствующее фактическому числу оборотов, принимаемому на практике для пресса данной мощности.
Фрикционный пресс для капсулей
221
Диаметр маховика (ГОСТ 713-49) принимается равным
DM = 10 + 8^Р^р = 72 см. (374)
Необходимо отметить, что в ряде конструкций прессов диаметр маховика принимается больших размеров, что не является оправданным.
Окружная скорость диска определится, исходя из следующего.
В начале хода ползуна вниз окружная скорость диска будет равна
VSH = гн. (375)
При перемещении ползуна вниз на величину HntsJl3 окружная скорость контактной точки диска будет равна
= + = +«)^э. (376)
При работе без проскальзывания максимальная окружная скорость диска в конце хода вниз будет равна окружной скорости маховика в точке контакта:
^дк ^тах'^ло (377)
откуда
“тах = ^-^(1+а), (378)
где RM внешний радиус маховика.
Эффективная энергия L3 пресса (энергия удара) в конце хода вниз равна
L - L 4- L - 4- (379)
। — 2*2’
где Le — энергия вращательного движения;
Ln — энергия поступательного движения;
сш — скорость поступательного движения шпинделя (винта);
j — суммарный момент инерции маховика (JM) и шпинделя (/ш);
j = К + (380)
jM = (fll 4 . (381)
где тм — масса обода маховика;
RM — внешний радиус маховика;
Re — внутренний радиус маховика;
z — число спиц;
тс — масса спицы;
(382)
где тш — масса шпинделя;
г — средний радиус нарезки шпинделя (винта).
Скорость поступательного движения ползуна при винтовом движении шпинделя определяется по выражению
^ш = ®гаах^г, (383)
где й — шаг нарезки.
222
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
Таким образом, формулу (379) можно записать в виде
= Ф + (384)
Л. Z, у Z.JL у & \ TtJL /
Эффективная энергия пресса (энергия удара) в соответствии с указанным выше ГОСТом может быть также определена по формуле
L3 = 0,49/^ = 226 кгм. (385)
Согласно формуле (378) имеем
“тах = (!+«) = -'зо°з^3,5 + °’427) = 28,9шт1.
^22^2
В формуле (384) выражение 4^2 по своей величине составляет сравнительно небольшую часть от общего момента инерции, поэтому без особой погрешности им можно пренебречь. Тогда приближенно получим (считая J моментом инерции маховика)
т 2Гд 2-226 р. г*. n zooc\
J = —— = 28 92 = 0,54 кгмсек. (386)
штах
Зная величину момента инерции маховика, можно определить размеры маховика, пользуясь формулой (381):
7 = ^(« + Й) +
Масса маховика определится по выражению
q sth, (r2 — V
тм = — =---------—-----— кг сек2/м, (387)
где G — вес маховика в кг; ,
g — ускорение силы тяжести (9,81 м/сек2)-, h± — высота обода в м;
у — удельный вес (7,8 т/м2).
Высота обода маховика обычно принимается равной
= 0,09Дл(. (388)
Внутренний радиус маховика принимается равным
Яе = 0,88RM. (389)
Число спиц маховика подсчитывается по формуле
г = -» + 2. <390)
где D,, принимается в мм.
Большая а и меньшая б оси эллиптического сечения спицы принимаются по соотношению
б = 0,4а. (391)
Для подсчета момента инерции шпинделя J ш необходимо определить средний радиус и шаг винтовой нарезки.
Шаг нарезки винта определяется по следующему уравнению:
h = 0 416 ----------= 9>25 см-
-0^ + 0,318 cig а
(392)
Фрикционный пресс для капселей
223
Это значение округляем до величины, делящейся без остатка на 3, т. е. h — 9 см, где dlu — наружный диаметр шпинделя (винта):
= 1.4VР~пр = Ю,8 см-, (393)
i — число заходов резьбы винта (I = 3);
а — угол подъема винтовой линии;
а° = 19—0>25уТГр _ 17об/ (394)
Средний диаметр резьбы
dcf> = ~ = 9,55 см. (395)
На шпинделе при ходе его вниз действует результирующий крутящий момент, определяемый по формуле
м ^п^аИпоЛз н 900Д* л-1602.9-54.0,427-43,5 соо 623 кгсм.
Суммарный крутящий момент, создаваемый нажатием диска на маховик
при движении вниз, определяется по формуле
Мск = мп + Мо, (396)
где Мп — крутящий момент на маховике, создаваемый силой нажатия диска;
Мп = pPHRM, (397)
где р — коэффициент трения между диском и феродо обода; р = 0,45;
Рн — сила нажатия диска на маховик при ходе вниз;
M.Q — дополнительный активный крутящий момент от веса G системы маховик — винт;
Mo = Gd<p = G-^, (398)
где <р — угол поворота маховика;
s — перемещение маховика по вертикали;
d<p=2n-^-, (399)
таким образом,
Мо = оА. (400)
Подставляя найденные значения в формулу (396), получим
MCK = ^PHRH + G-^-. (401)
Вес движущихся частей (маховик, ползун, шпиндель) для пресса рассматриваемого типа составляет 400 кг.
Силу нажатия диска на маховик при движении вниз проф. А. И. Зимин рекомендует определять по выведенной им формуле:
н
, 2 ___р
Л1«-С-^ + цгбгср4-Р<рл + -з \in(Px-Gn) . 0.1G—
--------------------h---------------------п--2----------- =30 кг,
Р#л< — Р— НаПи К1 + р!! — р2 — Р-Гср
224
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
где Мн — результирующий крутящий момент на шпинделе (623 кгсм)-,
G — вес движущихся частей (маховик, ползун, шпиндель) (400 кг);
h — шаг нарезки шпинделя (9 см);
р2 — коэффициент трения в гайке (р = 0,1);
гср — средний радиус резьбы винта в см (гср = 4,78 см);
Рх — контактная сила между буртом винта и хомутом в кг (Рх = Gn + + 50 = 250);
pz — коэффициент трения в хомуте (рх==0,1);
гх — радиус хомута (гх 7 см);
р„ — коэффициент трения в пяте (р„ = 0,1);
G„ — вес ползуна в кг (Gn = 200 кг);
Rn — внешний радиус пяты в см (принимаем приближенно Rn = 6,5 см);
гп — внутренний радиус пяты в см (rn = 1,5 см);
р — коэффициент трения между маховиком и диском (р = 0,45); гш — наружный радиус винта в см (гш = 5,4 см);
RM — радиус маховика в см (RM = 36 см).
Подставляя найденное значение Рн в формулу (401), найдем
Мск = 0,45 • 30 36 + 400 $ = 1059 кгсм = 10,59 кгм.
Мощность электродвигателя, потребного для работы пресса, определим по формуле
где п — число оборотов вала дисков в минуту (и = 160);
Цх — к. п. д. передачи, учитывающий потери в ременной передаче и в подшипниках вала (цх — 0,93);
ц2 — к. п. д., учитывающий проскальзывание между диском и маховиком и потерю вследствие этого части мощности;
„ _ _ 3-43,5/0427 _ n
k ^гн + Нпола ~ 3-18,65 + 43,5 v,ou’
10,59-160 о 1С
N — 975-0,93-0,86 2’ 8 Квт'
По паспорту пресса рассматриваемой конструкции мощность установленного электродвигателя равна 2,2 квт.
§ 8. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ
На фиг. 133 показан гидравлический пресс, предназначенный для прессования огнеупорных изделий. Он состоит из стального литого цилиндра 1, опирающегося своими выступами на стойки 2. В цилиндре пресса установлены две круглые колонны <5, одна из которых является осью вращения стола 4. В верхней части колонны соединены между собой литой траверсой 5, служащей для восприятия усилий, развивающихся при прессовании изделий. Снизу траверсы закреплены три съемных штемпеля 6.
Внутри цилиндра 1 находится полый плунжер 7, сверху которого установлена плита 8, связанная двумя стержнями 9 с нижней траверсой 10, в центре которой закреплен шток И, входящий в отверстие стакана 12.
В столе 4 расположены четыре прессующие позиции. Каждая из них представляет собой форму (диск) 13 с двумя сегментами, которые служат направляющими при подъеме формы во время прессования. В каждой форме
15 Сапожников
ND
СЛ
Г идравлические прессы
226
Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс
расположены три матрицы, днищем которых служат подвижные штемпели 14. При прессовании плунжер 7 с плитой 8, действуя на подвижные штемпели 14 и формы 13, поднимает и надвигает их на неподвижные штемпели 6.
Стол 4 периодически вращается на V4 оборота. Во время остановок стола совершается прессование, выталкивание и съем изделий, а также засыпка матриц массой.
Периодический поворот стола осуществляется следующим образом. На колонне 3 смонтировано кольцо 15, одна из частей которого выполнена в виде зубчатого сектора 16. Зубчатый сектор 16 находится в зацеплении с рейкой, выполненной заодно с плунжером 17, внутри которого имеется отверстие, куда входит неподвижно закрепленный шток 18.
Плунжер-рейка 17 передвигается с помощью масла, подаваемого по патрубку 19 и каналу в штоке, в полость между концом штока и плунжером-рейкой.
Возвратно-поступательное вращение кольца 15 с помощью храпового устройства 20 передается столу 4, который каждый раз совершает повороты на 90°.
Для фиксации стола 4 в требуемом положении служит гидравлический упор 21.
Изделия из форм стола выталкиваются пуансонами 22 (см. сечение по ББ), укрепленными на плите 23 штока 24. Плита с помощью колонок 25 связана с траверсой 26, в центре которой закреплен шток 27, который входит в отверстие стакана 28. Такое крепление плиты с траверсой аналогично системе крепления, описанной ранее.
Во избежание подъема форм 13 с матрицами при выталкивании установлен кронштейн 29, который своим выступом входит в соответствующий паз формы. Изделия со стола пресса снимаются специальным механизмом 30.
Производительность пресса до 5500 кг изделий в час. Усилие прессования 1000 т. Прессование осуществляется в две ступени: первая ступень (под-прессовка) — при удельном давлении 440 кг!см? и вторая (прессование) — при 1260 кг] см?. Число ходов плунжера 6,7 в минуту.
На фиг. 134 показан гидравлический пресс для производства керамических облицовочных плиток.
Пресс состоит из нижних плит 1 и траверс 2, соединенных между собой колоннами 3. На колоннах в средней их части устанавливается стол 4, опирающийся на пружины 5, надетые на колонны.
Пружины опираются на нижнюю плиту 1. Над столом перемещается прессующая бабка 6, колеса 7 которой катятся по направляющим 8, подвешенным на пружинах 9.
Заполнение массой ячеек матриц производится механизмом заполнения 10. Возвратно-поступательное передвижение бабки осуществляется механизмом 11.
В траверсе 1 (фиг. 135) монтируется гидравлический цилиндр 2 с поршнем 3, имеющим снизу накладку 4. Нижняя часть гидроцилиндра закрыта крышкой 5. При подаче масла в верхнюю полость гидроцилиндра поршень опускается. При подаче масла в полость 6 происходит подъем поршня, при этом для предотвращения удара поршня в верхней части цилиндра предусмотрен гидротормоз, состоящий из пальца 7, ввернутого в верх поршня. При подъеме поршня палец входит в отверстие 8 цилиндра, тем самым тормозя истечение масла из верхней полости цилиндра. Этим создается масляная подушка, предохраняющая поршень от ударов о верх цилиндра.
Прессующая бабка 9 представляет собой коробчатую чугунную литую конструкцию, закрытую сверху и снизу плитами, в нижней плите уложена спираль 10 для нагрева бабки с целью предупреждения прилипания массы. В верхней части корпуса бабки закреплены оси с роликами 11, на которых
tvRRST
* r^S Fa g’Y Sy S Eo ?? » s W ? £ £
Гидравлические прессы
228
Прессы Оля прессования изделий из порошковых керамических масс
прессующая бабка перемещается по направляющим балкам 12, подвешенным на пружинах 13.
Механизм передвижения прессующей бабки имеет гидроцилиндр 14 и систему рычагов 15. В цилиндре помещен поршень 16, выполненный в виде рейки, находящейся в зацеплении с валом-шестерней 17. На концах вала-шестерни закреплены кривошипы, которые при помощи шатунов приводят в движение рычаг 15. Верхний конец рычага шарнирно связан поводком 18 с прессующей бабкой.
Фиг. 135. Продольный разрез гидравлического пресса для плиток.
При подаче масла в верхнюю полость цилиндра прессовая бабка подходит под прессовый поршень, а нижнюю — прессовая бабка возвращается в исходное положение.
Выталкивающий механизм состоит из гидроцилиндра с поршнем 19. В цилиндре установлена втулка 20, которая в верхней части имеет винтовую нарезку. На винтовую нарезку навертывается червячное колесо. При вращении червяка 21 получает вращение, в свою очередь, и червячное колесо, являющееся гайкой, вследствие чего происходит подъем или опускание втулки, нижняя плоскость которой является ограничителем подъема поршня выталкивателя. Таким образом обеспечивается регулирование величины хода выталкивателя.
Выталкивание спрессованных плиток производится поршнем при подаче масла в нижнюю полость цилиндра.
Механизм 10 засыпки форм (фиг. 134) состоит из наполнительной каретки 12, которая передвигается при помощи механизма 13, аналогичного рассмотренному выше механизму передвижения прессовой бабки.
Подача массы происходит через бункер 14, открытый снизу. Когда каретка находится под бункером, происходит заполнение массой ее ячеек. При перемещении каретки к ячейкам матрицы низ бункера закрывается фартуком, прикрепленным к каретке. В своем поступательном движении каретка перед
Гидравлические прессы
229
ней своей кромкой сталкивает спрессованные плитки, а масса из каретки пересыпается в ячейки матрицы.
На фиг. 136 показана кинематическая схема пресса. Регулировка высоты заполнения массой ячеек матриц осуществляется следующим устройством. На колонны 1 секции пресса надеваются втулки 2, опирающиеся на стол 3. Верхняя часть втулки выполнена в виде червячного колеса, которая навертывается на винтовую резьбу колонн.
Вращая маховик 4, надетый на вал 5, через систему валов и зубчатых конических передач 6 поворачивают червяки 7, которые, в свою очередь, вращают червячные колеса-гайки, передвигая их по высоте, чем регулируется положение стола, отжимаемого пружинами 8.
Величина заполнения форм определяется расстоянием между верхней плоскостью матрицы 22 (фиг. 135) и верхней плоскостью неподвижного штемпеля 23.
Рабочий процесс. При помощи механизма заполнения ячейки форм заполняются массой, при этом ранее спрессованные плитки сталкиваются передней кромкой каретки. Под поршень подается прессовая бабка; включается подача масла в гидроцилиндр пресса и происходит опускание поршня. Осуществляется первое прессование под давлением 30 кг/см2. Изделие выдерживается под давлением, затем поршень поднимается. За этот период происходят снятие внутренних напряжений в изделии и частичное удаление воздуха. Затем осуществляется второе прессование при давлении 200 кг/см2. После окончания прессования поршень поднимается, бабка откатывается и осуществляется выталкивание плиток.
РАЗДЕЛ III
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ
ГЛАВА I
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА
§ 1. ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПЕЧИ
В настоящее время основным агрегатом в цементной промышленности как при мокром, так и при сухом способах производства является вращающаяся печь.
Все остальное техническое оборудование (дробилки, мельницы, питатели, дозаторы и т. д.) рассматриваются в общем курсе.
Вращающаяся печь состоит из следующих основных узлов (фиг. 137): корпуса 1 с надетыми на него бандажами 2, опорных станций 3, контрольных станций 4, упорной станции 5, привода 6. В комплекте с печью работает также и холодильник (см. § 2 гл. I).
Диаметры современных конструкций печей принимаются в пределах 3— 5,8 м, длина при мокром способе производства 100—185 м; при сухом способе производства — 95—130 м. Длина печей с запечными теплообменными устройствами 40—100 м.
Ниже рассматривается конструкция печи размером 4,5x170 м.
Корпус печи представляет собой цельносварную металлическую трубу, вращающуюся на опорах. Внутренний диаметр корпуса 4,5 м, длина 170 м. Толщина листов в местах крепления бандажей 60 мм, а в пролетах от 30 до 46 мм.
Внутренняя поверхность печи футерована огнеупорными кирпичом и жароупорным бетоном. Для повышения поперечной жесткости корпуса в пролетах между опорами на корпус насажены кольца жесткости (29— 30 колец).
Бандажи на корпус печи насаживаются свободно, на регулировочных прокладках, меняя которые устанавливают требуемый зазор между бандажом и корпусом. От осевого перемещения бандаж предохраняется упорами, приваренными к корпусу.
Во внутренней части холодного конца печи на расстоянии 4 ж от обреза встроен фильтр-подогреватель. Назначение фильтра-подогревателя — обеспечение нагревания шлама до температуры 60-—70° и частичного пылеулавливания. Фильтр-подогреватель состоит из двух решетчатых перегородок, установленных друг против друга на расстоянии 600—700 мм. Пространство между перегородками на 50—60% заполняется металлическими стальными кольцами или обрезками труб.
Шлам, проходя внутри печи через отверстия в перегородке, соприкасается с телами наполнения, нагреваемыми отходящими газами, движущимися от головки печи навстречу шламу. Соприкасаясь с нагретыми телами, шлам частично обезвоживается, при этом создается завеса из шлама, через которую профильтровываются и обеспыливаются отходящие газы.
Вслед за фильтр-подогревателями па длине 40 м смонтирована цепная завеса, состоящая из отдельных пересекающихся гирлянд, навешенных под
Фиг. 137. Вращающаяся печь.
Вращающиеся печи
232
Оборудование для производства цемента
углом 45° по движению материала. Навеска цепей значительно увеличивает поверхность теплопередачи в зоне испарения. Длина цепной завесы принимается с таким расчетом, чтобы шлам по выходе из зоны цепной завесы имел влажность около 8%.
Длина цепной завесы может быть определена по формуле
Ав = 0,07л(0,1 — 1)лц (403)
где Ьц — длина цепной завесы в лг,
L — длина печи в At;
D — средний внутренний диаметр печи в м.
Опорные станции (роликоопоры). Каждая из опор состоит из двух роликов 1 (фиг. 138) с осями, установленными в подшипниках скольжения 2.
Фиг. 138. Роликоопора печи.
Ролики литые, из стали 35Л, а оси кованые. Подшипники вместе с роликами могут перемещаться по опорным плитам 3 (в поперечном направлении) до 100 мм. Подшипники опор имеют жидкую смазку, подаваемую на трущиеся поверхности специальными черпаками. Подшипники имеют водяное охлаждение.
Для наблюдения за продольным перемещением печи, устанавливаемой с уклоном в 3,5% (2е), служат контрольные ролики, которые монтируются
Вращающиеся печи
233
у четвертой опоры. При правильном положении корпуса печи ребра бандажа не должны соприкасаться ни с верхним, ни с нижним контрольным роликом. На пятой опоре устанавливаются аварийные упоры, которые предусматриваются на случай среза роликов. На станции аварийных упоров монтируются конечные выключатели, обеспечивающие выключение привода при чрезмерном осевом смещении корпуса печи. Смазка подшипников контрольных роликов — циркуляционная, от центральной станции жидкой смазки.
Температура нагрева масла в подшипниках опорных станций контролируется термосигнализаторами, настраиваемыми на предельную температуру нагрева. При чрезмерном нагреве вкладышей подшипников на специальном пульте загорается лампочка, соответствующая данному подшипнику, подается звуковой сигнал. Кроме того, на каждом подшипнике установлены термометры (для визуального наблюдения), а для контроля уровня масла — маслоуказатели.
Привод печи состоит из главного и вспомогательного. Главный привод предназначен для вращения корпуса печи во время работы, а вспомогательный применяется во время ремонтных, футеровочных или аварийных работ.
На фиг. 139 показана конструкция привода печи 4,5 X 170 м с двумя электродвигателями. Основной привод печи состоит из двух электродвигателей 1, двух трехступенчатых редукторов 2 и зубчатой передачи, состоящей из шестерен и зубчатого венца 3. Подвенцовые шестерни соединяются с редукторами шарнирными шпинделями 4, допускающими некоторое смещение осей с тем, чтобы подвенцовые шестерни для удобства настройки зацепления можно было вместе с подшипниками перемещать по опорной плите. Зубчатый венец крепится к корпусу на рессорах 5, параллельных оси печи. Вспомогательный привод состоит из электродвигателя 6 с редуктором 7, электромагнитной муфты 8, генератора 9 и тахогенератора 10, указывающего число оборотов печи.
Регулируемая рабочая скорость печи составляет 1—1,5 об/мин, ремонтная — 4 об/час.
При сухом способе производства применяются вращающиеся печи, по конструкции аналогичные вращающимся печам мокрого способа с той лишь разницей, что по длине они более короткие. Наибольшая длина таких печей в настоящее время не превышает 130 м.
Широкое распространение в последнее время, особенно в ФРГ, получили при сухом способе производства печи типа Леполь, состоящие из двух отдельных агрегатов.
В первом агрегате — конвейерном кальцинаторе, сырьевая смесь обезвоживается, дегидратируется и частично декарбонизируется, а во втором — коротком вращающемся барабане длиной 60 м — полностью декарбонизируется и спекается.
Кальцинатор представляет собой бесконечный колосниковый конвейер шириной 3—4 м и длиной 12—25 м, движущийся со скоростью 0,4—0,8 м/мин. Конвейерный кальцинатор заключен в кожух, отфутерованный огнеупорным кирпичом.
Колосниковый кальцинатор составлен из пластин, в которых имеются щели величиной 8 мм. Общее сечение щелей составляет не менее 12% от площади всей решетки. Съем с 1 лг2 составляет около 300—350 кг клинкера в час.
Рабочий процесс сводится к следующему. Тарельчатый или барабанный питатель (гранулятор) подает сырьевую муку на кальцинатор, при этом мука смачивается водой, вследствие чего образуются гранулы размером 5— 20 мм. Гранулы по течке поступают на кальцинатор. Через слой гранул просачиваются горячие газы с температурой 950—1000°. Под воздействием
234 Оборудование для производства цемента
горячих газов гранулы высушиваются, подогреваются и частично декарбонизируются.
Из кальцинатора гранулы направляются во вращающуюся печь, в которой
6 7 8
Фиг. 139. Привод печи.
В последние годы начали внедряться при сухом способе производства вращающиеся печи с запечными теплообменниками.
Наибольшее распространение получили печи с циклонными теплообменниками типа Гумбольт.
Циклонный теплообменник состоит обычно из четырех отдельных циклонов, установленных последовательно друг над другом и соединенных патруб
Холодильники вращающихся печей
235
ками для пересыпания сырьевой смеси. Нижний циклон соединен с загрузочным концом печи. Циклоны футерованы огнеупорным кирпичом.
Работа на указанных печах происходит в следующей последовательности. Сырьевая смесь подается в верхний циклон и движется вниз последовательно, переходя из одного циклона в другой. На своем пути сырьевая смесь нагревается движущимися ей навстречу отходящими печными газами. Температура газов при входе в первый циклон составляет около 1000—1050° С, а при выходе из последнего циклона — 200—250° С. Сырьевая смесь за время прохождения циклонов нагревается до 700—800° С, при этом высушивается, дегидратируется и частично декарбонизируется.
Применение запечных циклонных теплообменников на действующих коротких печах (40—60 м) позволило повысить их производительность на 30—40% при одновременном снижении расхода тепла на обжиг на 20— 30%.
§ 2. ХОЛОДИЛЬНИКИ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧЕЙ
Клинкер, полученный во вращающихся печах, охлаждается воздухом в холодильниках различных конструкций. Наиболее распространенными типами холодильников являются барабанные, рекуператорные и колосниковые.
Открытый барабанный холодильник представляет собой цельносварной барабан диаметром 2,5—5 м и длиной 15—30 м, опирающийся двумя своими
Фиг. 140. Схема устройства загрузочной части рекуператорного'холодильника вращающейся печи 3,6 X 3,3 X 3,6 X 150 мм.
бандажами на опорные ролики. Привод барабана состоит из электродвигателя, редуктора подвенцовой шестерни и венцового зубчатого колеса. Скорость вращения — 3—6 об1мин. Барабан обычно устанавливается под вращающейся печью с углом наклона в 5—6°.
Открытые барабанные холодильники удобны в эксплуатации, но требуют установки вращающейся печи на высоких фундаментах.
Рекуператорные холодильники состоят из нескольких отдельных сварных барабанов (рекуператоров), расположенных по окружности горячего конца печи и закрепленных на концевой обечайке. В рекуператорах встроены направляющие и пересыпающие устройства, а также навешены цепи. Рекуператоры соединены с печью патрубками из жароупорной стали, через которые в барабаны рекуператора просыпается обожженный клинкер. У загрузочного конца рекуператорных барабанов имеются отверстия, через
236
Оборудование для производства цемента
которые с новлены отбору те дается до
Обычн и надежн 600 tnlcy необходи! что чрезм например длиной п щиной К рованы я
На ф! холодиль приемньп рания) 3.
Наибе чивают I печами, i
Колос шириной составлеь чередуюп ДРУГ ДРУ
Рама . НО-ПОСТу! того, эта
Колос углом 15
КЛИН! продуйае
Перед тельном кивают I движени! упираясь вперед.
В кон отражате
Произ лена по
где Q — Н-k — д/ —
q —
Расчет вращающейся печи
237
которые отводится охлажденный клинкер. В средней части барабанов установлены пересыпающие лопасти, способствующие более интенсивному отбору тепла от охлаждаемого клинкера. В рекуператорах клинкер охлаждается до 100е.
Обычно рекуператорные холодильники, которые просты по конструкции и надежны в работе, применяют для печей производительностью до 500— 600 т/сутки. При применении их у печей большей производительности необходима установка подрекуператорных обечаек большой толщины, что чрезмерно утяжеляет конструкцию печи. Рекуператорные холодильники, например печи размером 3,6 X 3,3 X 3,6 X 150 м, имеют 10 барабанов длиной по 6 Л! и диаметром 1,3 м, изготовленных из стальных листов толщиной 10 мм. На длине 2,3 м от загрузочного конца барабана они футерованы жаростойкими чугунными плитами.
На фиг. 140 показана одна секция загрузочной части рекуператорного холодильника печи 3,6 X 3,3 X 3,6 X 150 м. Основные детали секции: приемный патрубок 1, приемный карман 2, защитные кольца (от истирания) 3.
Наиболее высокую скорость и степень охлаждения клинкера обеспечивают колосниковые холодильники, которые или устанавливаются под печами, или служат продолжением их.
Колосниковый холодильник (фиг. 141) состоит из колосниковой решетки шириной 3,2 м и длиной 16,2 м (для печи производительностью 50 т/час), составленной из комплекта подвижных 1 и неподвижных 2 колосников, чередующихся между собой. Колосники последовательно перекрываются друг другом.
Рама 3, на которой укреплены подвижные колосники, совершает возвратно-поступательное перемещение по роликам с общим ходом 100 мм. Кроме того, эта рама перемещается по вертикали с ходом 25 мм.
Колосники имеют Г-образную форму и устанавливаются наклонно под углом 15° к горизонту.
Клинкер, находящийся на колосниковой решетке, охлаждается воздухом, продуваемым сквозь слой его.
Передвижение клинкера происходит следующим образом. При поступательном перемещении подвижных колосников они своими торцами проталкивают клинкер, надвигая на неподвижные колосники. При возвратном движении подвижных колосников слой клинкера, находящийся на них, упираясь в торец неподвижных колосников, также получает перемещение вперед.
В конце колосникового холодильника устанавливаются дробилки ударноотражательного действия, производящие дробление клинкера.
§ 3. РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ
Производительность печи как теплового агрегата может быть определена по формуле
Q = кг/час, (404)
где Q — производительность печи в кг/час,
Н — поверхность теплопередачи в печи в л2;
k — средний коэффициент теплопередачи в ккал/м\ас град',
М — средняя разность температур газового потока и обжигаемого материала в град.;
q — удельный расход тепла в ккал на обжиг 1 кг клинкера.
238
Оборудование для производства цемента
Величина k — коэффициента теплопередачи принимается в среднем равной 30—32 ккал! м2час-град. Производительность современных конструкций вращающихся печей доходит до 1800 т/сутки при мокром способе производства и до 850—1000 т!сутки при сухом.
Эффективность работы вращающейся печи характеризуется удельным съемом с 1 ж2 внутренней поверхности корпуса печи. Удельный съем (удельная производительность) в современных вращающихся печах колеблется в пределах от 16 до 50 кг!м?час.
Длина печи может быть определена по формуле
Т _ 1000Q
L ~ nDcp(k + \)q М'
(405)
где L — общая длина печи в м;
Q — производительность печи в т/час,
k — отношение поверхности теплообменных устройств к внутренней поверхности футеровки. Для печей, оборудованных цепными завесами и ячейковыми теплообменниками, k ~ 1,1;
q — удельный съем с 1 м2 поверхности корпуса (16—50 кг1м2час)\
Dcp — средний внутренний диаметр корпуса печи, определяемый по формуле
ос₽- i.i/о:
Общая длина печи, может быть также подсчитана по формуле
L= 11,5-у^-ж. (406)
^Ср
Производительность печи как транспортирующего устройства Е. И. Ходоров (Печи цементной промышленности, Промстройиздат, 1950 г.) рекомендует определять по формуле
Q = 60 л • R2cp(pvy ml час, (407)
где 7? — средний внутренний радиус печи в ж;
Ф — коэффициент заполнения сечения печи материалом; при угле наклона печи в 3,5% ф = 0,1;
v — скорость движения материала в печи в м!мин.\
у — насыпной вес материала в т/м3;
nDin ,
V = —77ST- MJMUH-,
здесь i —- уклон печи в %;
п — число оборотов печи в минуту;
D — диаметр печи в свету в м.
Мощность, потребная для вращения печи, расходуется на преодоление трения качения бандажей по роликам, трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках и, наконец, на подъем материала.
Суммарный момент будет равен
Мсум = Мх + М2 + М9, (408)
где Мг — момент трения качения бандажей по роликам;
М-. = -^\+Л) „ кгМг (409)
1 Г ‘ cos ф ' ’
У в в ч в
где —радиус бандажа в ж; г — радиус ролика в м;
Расчет вращающейся печи
239
р — коэффициент трения качения (ц = 0,0005 лг);
Собщ — вес корпуса печи и материала в кг;
ф — угол между вертикальной осью корпуса и линией центров корпуса и ролика (фиг. 142, а).
Отношение диаметра опорных роликов к диаметру бандажа обычно принимается в пределах
= 0,25--0,27; г = 0,26/?!. (410)
Угол ф обычно равен 30°. Таким образом,
7Wi=^2^r-°’0005-^-=2’8G^-10~3 КгМ- <4Н>
Момент трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках ТИ2 равен
м (412)
2 ' cos ф г '
где Соби! — вес вращающихся частей корпуса и материала;
f — коэффициент трения скольжения (/ = 0,02^-0,03);
q — радиус цапфы.
Учитывая формулу (410) и подставляя значения f и cos ф, получим
Л42 = 0,025
Фиг. 142. Схема к расчету печи.
(413)
0,866-0,26 кгм-
Момент, возникающий при подъеме материала, равен (фиг. 142, б)
(414)
где хц — расстояние от вертикальной оси до центра тяжести поднятого материала;
GH — вес материала, находящегося в печи.
Координата центра тяжести кругового сегмента определяется по формуле
(415>
где s — хорда кругового сегмента в м; центральный угол, опирающийся на хорду кругового сегмента, обычно принимается для вращающихся печей в пределах от 80 до 90°;
FM — площадь сегмента материала в м2.
Площадь сечения материала, продвигающегося в печи, изменяется, уменьшаясь к разгрузочному концу (потеря влаги, выгорание органических веществ, выделение СО2 и т. д.). Это в равной мере относится и к объемному весу материала, находящегося в печи. А. И. Боганов на основании практических данных рекомендует принимать среднюю площадь сечения материала в печи, равной 0,1 всей площади сечения корпуса печи в свету.
Средний объемный вес материала принимается равным 1200 кгАм3.
Таким образом, получаем
S3
г4 “ 12-0,1 F
(416)
240
Оборудование для производства цемента
Величина s для центрального угла 85е равна 1,35/?ср. Таким образом.
Согласно фиг. 142, б имеем
= гц sin р, (418)
где Р — угол, характеризующий перемещение центра тяжести (угол сползания материала). Величина угла р принимается равной 45°.
Таким образом,
хр = 0,707 0,653Яср = 0,462/?ср. (419)
Подставляя найденное значение хц в формулу (414), получим
М3 = 0,462 Rcp-GM. (420)
Вес материала, находящегося в печи, корпус которой имеет одинаковый диаметр по всей длине, будет равен
= FmNL = O.ln^Ly = 311R?ceL кг, (421)
у — усредненный по длине печи объемный вес материала, равный 1200 кг/м3',
L — длина печи в м\
Rce — радиус корпуса печи в свету в м.
Для печи размером 4,5 х 170 м при Rce 2,05 м получаем
GM = 377 -2,052 -170 ж 270 000 кг.
Для печи переменного диаметра расчет проводится по участкам.
При подсчете веса корпуса, в связи с различными толщинами обечаек, расчет рекомендуется вести по участкам, пользуясь формулой
& = лОсрбу1/ кг, (422)
где ёк — вес корпуса на пролете длиной I в кг',
Dcp — средний диаметр корпуса в м;
ё — толщина листа в м;
Yi — объемный вес металла, равный 7850 кг/м3',
I — длина пролета в м\
gK = 24600Пср-6/ кг. (423)
Вес корпуса печи размером 4,5 X 170 м, толщина обечаек которого колеблется от 30 до 60 мм, подсчитанный по формуле (422), составляет 792 000 кг.
Далее определяется нагрузка от колец жесткости. Всего на печи длиной 170 м установлено 29 колец; вес кольца 3,3 т. Общий вес колец 96 200 кг.
Нагрузка от веса футеровки определяется по формуле
ёФ = я (Я* - Ъг кг, (424)
где RK — внутренний радиус корпуса в ж;
Rtf, — внутренний радиус футеровки в м (равен Дср);
I — длина пролета в м;
у2 — объемный вес футеровки в кг/м3.
Объемный вес футеровки кг/м3 принимается равным:
клинкеро-цементной................. 2200 хромомагнезитовой ... 2300
шамотного кирпича..................2100
талькового » .............. 2200 жароупорного чугуна ............... 7800
Расчет вращающейся печи
241
Для печи размером 4,5 X 170 м общий вес футеровки, подсчитанный по формуле (424) по участкам, составляет 920 000 кг:
Вес цепной завесы............................................ ... 103 980
» теплообменника ................................................. 42 000
» бандажа с установочными приспособлениями ....................... 30 500
Общий вес бандажей.............................................. 213 500
Вес зубчатого венцового колеса с крепежными деталями............... 60 000
» фильтра-подогревателя принимаем равным.......................... 50 000
Таким образом, общий вес печи составит
Собщ = GK + GM = 2 276 700 + 270 000 = 2 546 700 кг. (425)
Мощность электродвигателя определится по формуле
л/ ____ + ^2 + N3 /досх
Аобщ — квт, (426)
где Nх — мощность, затрачиваемая на преодоление трения качения бандажей по роликам;
М2 — мощность, затрачиваемая на преодоление трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках;
N3 — мощности, расходуемая на подъем материала.
Пользуясь формулами (411), (413) и (420), находим
Д7 ___ МгП _____ 2,8вобщ- 10 3-1,2 __ о о к-пт
Ni g75 975 — 8,8 квт
здесь п — число оборотов корпуса печи в минуту; п = 1,2 об!мин\
N2 = = 90,5 квт,
и/и У/О
где q — радиус цапфы равен 0,26 м;
иг Л13п
2V3 “ 975
0,462-RcpGKn
975
= 314
квт-,
.. 8,8 + 90,5 + 314
N°6“i =--------адТз------= 452 квт-
Коэффициент полезного действия принят равным П = т)3 = 0,973 = 0,913.
Завод Сибтяжмаш для печей размером 4,5 X 170 м принимает два электродвигателя мощностью по 250 квт. В ГДР для аналогичных печей принят один электродвигатель мощностью 450 квт.
Американская фирма Аллис Чалмерс предлагает производить определение мощности по эмпирической формуле
N = Nmp + Nnep, (427)
гДе Nmp — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения;
NneP — мощность, расходуемая на передвижение материала;
Nmp = k -0,92-с , (428)
где Go6uf — общая нагрузка на все опоры в фунтах;
d, — диаметр цапф осей в дюймах;
D± — диаметр бандажа в дюймах; п — число оборотов печи в минуту;
16 Сапожников
242
Оборудование для производства гипса
f — коэффициент трения при жидкой смазке; f = 0,015;
— диаметр роликов в дюймах; k — коэффициент запаса; k = 1,2.
Принимая по аналогии с приведенным выше расчетом 60бщ—2 546 700 кг (5600 000 фунтов), = 0,26, d = 0,52 м (20,5 дюймов), п = 1,2 об/мин, Vi получим
Nmp — 95 л. с.-, (429)
Nnep — k (Dcp sin О)3 nLkr л. с., где k — коэффициент запаса; k = 1,2;
D р — средний диаметр печи в свету в футах;
sin 0 — принимается в зависимости от степени заполнения печи (см. приводимые ниже данные); при загрузке 0,1 sin 0 = 0,73;
п — число оборотов печи в минуту;
L — длина корпуса печи в футах;
kx — коэффициент, зависящий от назначения печи. При обжиге цементного клинкера по сухому или мокрому способу kx = = 0,76-10-з.
При Dcp = 4,1 м (13,45 фута), п = 1,2, L = 170 м (567 футов) и sin 6 = = 0,73 (при коэффициенте заполнения 0,1) получим
Л^пер = 530 л. с.;
N = Nmp + Nnep = 95 + 530 = 625 л. с. = 460 квт.
Значения sin 0 в зависимости от загрузки печи
% за-грузки 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
sin 0 0,59 0,62 0,65 0,68 0,71 0,73 0,75 0,77 0,786 0,8 0,815 0,83 0,84 0,852 0,861 0,87
ГЛАВА II
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для производства гипса применяется гипсовый камень, добываемый в карьерах, который в процессе производства проходит стадии дробления, помола и сушки в шахтных или ролико-маятниковых мельницах. Далее измельченный и подсушенный двуводный гипсовый порошок, пройдя сепарацию, поступает в так называемые гипсоварочные котлы, в которых частично дегидратируется, превращаясь в готовый (полуводный) гипс.
Для варки гипсового порошка применяются два типа гипсоварочных котлов: периодического или непрерывного действия.
§ 2. ГИПСОВАРОЧНЫЕ КОТЛЫ
На фиг. 143 показан гипсоварочный котел периодического действия. Гипсоварочный котел состоит из сварного цилиндрического корпуса 1 со сферическим днищем 2. Котел омывается снаружи потоком горячих газов. Для увеличения поверхности нагрева через корпус котла пропущены четыре жаровые трубы 3. Для перемешивания гипса в процессе его варки служит мешалка, состоящая из вертикального вала 4 и перемешивающих лопастей 5.
Гипсоварочные котлы
243
244
Оборудование для производства гипса
Одна лопасть установлена между жаровыми трубами, а другая закреплена на нижнем конце вертикального вала. К нижней лопасти подвешены цепи (волокуши), которые, наряду с перемешиванием материала, обеспечивают также и очистку днища. Мешалка приводится в действие от электродвигателя 6, через редуктор 7 и коническую зубчатую передачу 8. Сырой гипс загружается в котел при помощи двух шнеков 9 с индивидуальными приводами 10. Для отвода водяных паров служит патрубок И, предусмотренный в верхней крышке котла. Готовый гипс выпускается из котла через патрубок, снабженный шибером 12. Котел опирается на три чугунные стойки 13.
Гипсоварочный котел обмуровывается кирпичной кладкой, нижняя часть которой образует камеру — топку, а верхняя — систему газоходов. Обмуровка снаружи защищена сварным стальным кожухом 14.
Гипсоварочные котлы периодического действия изготовляются емкостью 4 и 15,2 л«3 при рабочей емкости соответственно 3 и 14 м3. Температура варки гипса 120—170°. Продолжительность цикла варки от 60 до 120 мин. Мощность электродвигателя: для котла рабочей емкостью 3 № — 4,5 квт, а для котла емкостью 14 № — 20 квт.
Институтом Гипростройматериалы сконструирован гипсоварочный котел непрерывного действия, представленный на фиг. 144. Котел в настоящее время проходит доводку. Емкость котла 4,4 № (рабочая). Производительность 5—6 т!час.
Гипсоварочный котел состоит из цилиндрического корпуса / со сферическим днищем 2, собранным из чугунных элементов, уплотненных асбестовой массой. Основной обогрев производится через дно и боковую поверхность котла. Для увеличения поверхности обогрева внутри котла подвешивается на металлической раме рубашка 3, являющаяся одновременно кожухом-трубой для шнека 4.
Перемешивание гипса в процессе варки осуществляется четырьмя лопастями 5, насаженными на нижнем конце вертикального вала 6. Вертикальный вал 6 проходит внутри пустотелого вала 7, на котором закреплен двух-заходный перемешивающий шнек 4. Вращение вала 6 лопастной мешалки осуществляется от электродвигателя 8 мощностью 7 квт через редуктор 9 и коническую зубчатую передачу, заключенную в корпусе редуктора 10. Привод во вращение шнека 4 обеспечивается от электродвигателя 11 мощностью 10 квт через коническую зубчатую передачу, находящуюся в нижней части редуктора 10.
Рабочий процесс в основном сводится к следующему. Сырой гипсовый порошок из бункера подается шнеком-дозатором 12 в котел. Питание котла регулируется в зависимости от температуры гипса, выходящего из котла. Регулирование осуществляется следующим образом. Привод шнека во вращение обеспечивается от электродвигателя через цепной вариатор, снабженный исполнительным механизмом типа ПР1, который включается в работу автоматически от термопары, установленной на выходе гипса из котла. Если температура выходящего гипса понижается, то подача сырого гипса в котел автоматически уменьшается.
В процессе варки гипсовая масса интенсивно перемешивается как четырехлопастной мешалкой, так и вертикальным шнеком. Лопасти 5 в средней своей части снабжены направляющими лопатками, которые обеспечивают направление массы в нижнюю коническую часть трубы шнека 4 и создание подпора, необходимого для захвата шнеком массы и подъема ее. Поднятая шнеком гипсовая масса пересыпается через верхний обрез трубы и вновь поступает в котел.
Вследствие указанного обеспечивается интенсивная циркуляция порошка и его перемешивание.
Фиг 144 Гипсоварочный котел непрерывного действия.
246
Оборудование для производства гипса
В процессе варки сырого гипсового порошка происходит частичная дегидратация его; при этом обезвоженный гипс, как имеющий меньший удельный вес, вытесняется из нижней зоны поступающим в котел сырым гипсовым порошком, непрерывно подаваемым шнеком-дозатором 12. При установившемся процессе сваренный гипсовый порошок, поднимаясь, доходит до окна, имеющегося в боковой стенке котла, и самотеком поступает сначала в отводную течку 13, а затем в бункер томления гипса.
Если температура гипса в верхней части котла будет ниже 150° С, то шнек-дозатор автоматически уменьшит количество подаваемого сырого гипса.
Производительность вертикального шнека определяется по формуле
Q = бОТЛрпу mJ час, (430)
где V — объем массы, необходимый для заполнения одного витка шнека, в м3;
<р — коэффициент фактического заполнения; ф = 0,5=0,8;
п — число оборотов в минуту вала шнека; п = 180 об/мин;
у—насыпной вес транспортируемого порошка (у0 = 1,15 m/л*3; учитывая, что в процессе транспортирования происходит уплотнение массы примерно на 20%, принимаем у = 1,38 т/м3);
V = Fs, (431)
где F — полезное сечение витка шнека в м2;
s — расстояние между двумя соседними витками (шаг витка); s = = 0,15 м;
F = -Я^24~А , (432)
где D — наружный диаметр лопастей шнека; D = 0,48 м;
d — наружный диаметр трубы лопастей шнека (ступица); d — 0,14 м. Окончательно получаем
Q = 60 = 249 т/час. (433)
Мощность электродвигателя вертикального шнека расходуется на подъем груза, преодоление сопротивлений трения гипса о лопасти и трубу, преодоление сопротивлений в передаче.
Мощность, расходуемая на подъем гипсового порошка, определится по формуле
Ay = квт> (434)
х оо/ ' '
где Q — вес порошка, перемещаемого за 1 час; Q — 249 т/час;
Н — высота подъема; Н — 1,55 м;
249-1,55 , пс
М, = —— = 1,05 квт. х 0О1
Мощность, расходуемая на преодоление сопротивлений трения гипсового порошка о стенки трубы, определится исходя из следующего.
При вращении шнека под действием центробежных сил гипсовый порошок прижимается к внутренней поверхности трубы с силой, равной
Р = т<л2Рср, (435)
Гипсоварочные котлы
247
где т — масса порошка, находящегося в трубе; со — угловая скорость;
— средний радиус шнека;
G Vcpy ,
т = — = —iJ-A; g g
здесь G — вес порошка, находящегося в трубе; g —- ускорение силы тяжести;
h — высота трубы; А = 1,55 м;
_ л (D2 — а2) у/г 4g
При принятых выше значениях D, d, <р и у получим tn = 0,0234 кг секЧм-, и = = 18,7 сек~1-,
oU
= 0,155 м.
Подставляя полученные значения т, со и Rcp в формулу (435), получим
Р = 0,0234 -18,72-0,155 = 1,268 т. (439)
Примечание. При подсчете объема порошка, находящегося в трубе, объемом лопастей пренебрегаем из-за его малой величины.
Сила трения Т, препятствующая подъему гипсового порошка, будет равна
Т = Pf, (440)
где f — коэффициент трения сырого гипсового порошка о трубу. Приближенно величину f можно принять равной 0,25.
Тогда
Т = 1,268-0,25 = 0,317 m = 317 кг.
Мощность, потребная для преодоления сопротивлений трения, будет равна
ЛС = квт, (441)
где v — скорость вертикального перемещения порошка в м/сек-,
(436)
(437)
(438)
Таким образом,
М2
317-0,45 , .
102 =1>4 Квт
Суммарная мощность на валу шнека будет равна
N
14 СуМ
; Ml + ЛГ2 .
»1ын ’
(442)
248
Оборудование для производства извести
здесь т]шн — коэффициент полезного действия шнека;
‘Пшн = tg(a + e)' (443)
где a -— угол подъема винтовой линии; q — угол трения;
tga = —------^— = 0,298; п~16°30';
ь nDcp л-0,32 ’ ’ ’
здесь h — шаг шнека, равный 0,3 м.
Величина угла трения определится из условия
tg Q = А (444)
При f = 0,25, получим q — 14°.
Следовательно, 0,298 л с ^н— 0589 ''-'°’5-
Подставляя значение в формулу (442), получим
NcyM = —= 4,9 квт.
Мощность на валу электродвигателя будет равна
Nde = = 9,35 квт, (445)
где k — коэффициент запаса мощности, учитывающий перегрузку двигателя в момент пуска; поскольку работа при этом производится в неблагоприятных условиях, принимаем величину k = 1,7;
г] — к. п. д. передачи, равный 0,9.
Мощность установленного электродвигателя равна 10 квт.
ГЛАВА III
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗВЕСТИ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Негашеная известь получается путем обжига известняков в шахтных или вращающихся печах.
Наиболее распространенным типом является шахтная печь.
Печь представляет собой шахту кольцевого сечения, заключенную в металлический кожух. Известняк и топливо подаются в печь из двух бункеров 1 (фиг. 145), расположенных над приямком скипового подъемника 2. Материал взвешивается автоматическим весовым дозатором 3.
В верхней части скипового подъемника известняк и топливо сбрасываются из ковша в загрузочное устройство 4. Ковш скипового подъемника поднимается лебедкой 5.
Печь оборудована автоматическим указателем 6 уровня загрузки. В нижней части печи монтируется выгрузочное устройство со шлюзовым затво
Загрузочное устройство шахтной печи
249
ром 7. Обожженная известь поступает на пластинчатый конвейер 8. Изменяя с помощью вариатора число оборотов вала привода 9 выгрузочного устройства, можно регулировать производительность печи.
Фиг. 145. Оборудование шахтной печи.
§ 2. ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ШАХТНОЙ ПЕЧИ
Загрузочное устррйство состоит из чаши 1 (фиг. 146), в верхней части которой расположены радиальные спицы 2, на которых подвешен конусный колпак 3, являющийся одновременно направляющим подшипником трубы 4.
Чашу охватывает зубчатый венец 5. Зубчатый венец, а вместе с ним и чаша приводятся во вращение (периодически в зависимости от поступления шихты) от привода через шестерню.
Своей торцовой поверхностью венец опирается на конические ролики 6, установленные на станине загрузочного устройства.
Нижняя, открытая часть чаши, перекрывается конусом 7, закрепленным на трубе 4. К нижней части станины выгрузочного устройства прикреплена неподвижная чаша 8, перекрываемая конусом 9, сидящим на выдвижном штоке 10. Конусы 7 и 9 служат затворами для герметизации загрузочного устройства. Во избежание прорыва газов между станиной и подвижной чашей 1 установлен песочный затвор 11.
При выгрузке шихты из ковша скипового подъемника, вследствие неоднородности ее гранулометрического состава, происходят сепарация материала
Оборудование для производства извести
Фиг. 146. Загрузочное устройство шахтной печи.
Выгрузочное устройство шахтной печи
251
и неравномерное распределение его по поперечному сечению шахты. Это ведет к перекосам огня в печи, преждевременной порче футеровки и т. д. Во избежание этого чаша 1 перед впуском шихты в печь поворачивается на некоторый угол, вследствие чего гранулометрический состав шихты несколько усредняется по всему поперечному сечению шахты. Кроме того, подача шихты через два конуса также способствует усреднению гранулометрического состава.
Открывание конусов (подъем верхнего 7 и опускание нижнего 9) производится поочередно автоматически, во время движения ковша скипового подъемника.
Верхний конус закрывается под действием собственного веса, а нижний — противовесом 12. Печь имеет автоматический указатель 13 уровня штангового типа, который кинематически связан с механизмом подъема нижнего конуса Указатель уровня электрически связан также с пусковым устройством и автоматическим весовым дозатором, который электрически сблокирован с лебедкой скипового подъемника. Таким образом, печь загружается шихтой автоматически от импульса, подаваемого указателем уровня загрузки.
Помимо автоматического управления, предусматривается возможность кнопочного запуска всей системы загрузки, а также управления по отдельным звеньям.
Мощность электродвигателя привода чаши загрузочного устройства 2,8 кет. Скорость вращения чаши 2,42 об/мин.
Описанное загрузочное устройство благодаря наличию песочного затвора и перекрывающих конусов, обеспечивающих герметизацию системы, и равномерному питанию шихтой печи наиболее полно отвечает требованиям техники безопасности и технологии обжига известняков. Из всех известных загрузочных устройств это устройство наиболее полно механизирует процесс загрузки шахтных печей.
§ 3. ВЫГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ШАХТНОЙ ПЕЧИ
Выгрузочное устройство состоит из разгрузочного механизма и шлюзового затвора. В свою очередь, разгрузочный механизм включает в себя решетку, вертикальный вал, бункер-воронку, подпятник и привод.
Решетка 1 (фиг. 147) имеет зубья, расположенные под углом 30°, с помощью которых опускающиеся куски извести направляются в окна, расположенные между спицами решетки.
Разгрузочная решетка приводится во вращение электродвигателем мощностью 4,5 кет через зубчатую передачу, вариатор, два цилиндрических редуктора и пару конических шестерен. Число оборотов решетки от 0,61 до 4,84 в час.
Провалившиеся через окна решетки куски обожженной извести поступают в бункер-воронку 2, в которую подводится под давлением воздух, необходимый для сгорания топлива в печи. Этот воздух подогревается за счет тепла выгружаемой извести, которая при этом охлаждается.
Для осмотра разгрузочного устройства в стенке бункера-воронки предусмотрен специальный герметически закрывающийся люк 3. Вертикальный вал 4 опирается на подпятник 5. Весь разгрузочный механизм помещается на опорной раме 6, которая своими концами заделывается в колонны, поддерживающие печь.
Из бункера-воронки обожженная известь поступает через промежуточный патрубок 7 в герметический двухкамерный шлюзовый затвор, препятствующий выбиванию воздуха при выгрузке извести.
Люки для прохода извести из одной камеры в другую закрываются клапанами 8 с помощью противовеса 9. Клапаны открываются через систему
252
Оборудование для производства извести
рычагов 10 и 11 кулачковым валом 12, получающим движение от отдельного электродвигателя мощностью 1,7 квт (через редуктор). Кулачки вала 12 смещены относительно друг друга на 120°, благодаря чему следующий кла
Lp ~ 48,57 п =0,61 -4,84 оВ/час
Фиг. 147. Выгрузочное устройство шахтной печи.
пан открывается только в тот момент, когда совершенно закрывается предыдущий клапан.
Для осмотра и ремонта клапанов в каждой камере имеются специальные герметически закрывающиеся люки 13.
Благодаря интенсивному охлаждению воздухом и порционной подаче материала описанное устройство является наиболее совершенным по сравнению с другими конструкциями.
РАЗДЕЛ IV
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ
ГЛАВА 1
ПРЕССЫ И СТАНКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА, БЛОКОВ И КАМНЕЙ
§ 1. ПРЕСС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Для производства одинарного и полуторного силикатного кирпича применяется револьверный кривошипно-рычажный пресс с поворотным столом. Пресс представляет собой трехпозиционный револьверный полуавтомат. В одной из позиций производится наполнение известково-песчаной массой двух форм, во второй — прессование двух изделий и в третьей — выталкивание спрессованных кирпичей.
Конструкция пресса (фиг. 148) в основном сводится к следующему. В фундаментной раме 1 закрепляется центральная колонна 2, являющаяся осью для вращающегося стола <3. В столе размещены 16 радиально расположенных форм со вставленными в них штампами 4. В нижней части штампа имеется ролик 5. К раме 1 на кронштейнах крепится шинный путь 6, назначение которого — удерживать штампы на необходимой высоте после выталкивания спрессованного кирпича. Стол 3 охватывается кольцом 7, лежащим на шариках. Кольцо может свободно перемещаться вокруг стола. Рама 1 двумя стяжными болтами 8 соединяется в одно целое с траверсой 9 и колонной 2. В подшипниках коробки 10 устанавливается вал металлической щетки 11. Под траверсой закрепляется (на клиньях) контрштамп 12. В коренных подшипниках рамы устанавливается коленчатый вал 13. На его шейке подвешивается дифференциальный рычаг (шатун) 14, второй конец которого соединен с прессовым рычагом 15. Другим концом рычаг 15 подвешен на эксцентриковой оси 16. Прессовый рычаг 15 при помощи колена 17 передает давление поршню 18, с закрепленной на нем прессовой плитой.
Привод пресса осуществляется от электродвигателя, соединенного эластичной муфтой с шестеренчатым редуктором 19, который, в свою очередь, с помощью эластичной муфты 20 соединяется с приводным валом 21. На приводном валу 21 (фиг. 149) неподвижно насажена фрикционная муфта 22 и свободно — букса с шестерней 23. При включении муфты посредством рычага 24 приводится во вращение букса, а вместе с ней и шестерня.
Шестерня 23 находится в зацеплении с зубчатым колесом 25, посаженным на коленчатый вал 26. При вращении коленчатого вала приводится в действие прессовый механизм.
Привод стола пресса (фиг. 150) осуществляется от цилиндрического зубчатого колеса 25 (фиг. 148). Стол вращается периодически. На зубчатом колесе 25 закреплен кривошипный палец 27. Кривошипный палец при посредстве шатуна 28 соединен шарнирно с кольцом 8, охватывающим стол 3. В специальном приливе кольца установлен палец 29, отжатый пружиной 30 кверху. Снизу стола в кольцевой проточке имеются восемь вставок, которые в собранном виде образуют храповик. При поступательном
254
Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича
Пресс для изготовления силикатного кирпича
255
256
Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича
движ< ние ф жени! храпе стола
Bi рыча! жен» на од BbiTaj BblTOJ Mexai под и
П пресс 200 л
М меша тельк с пу<
Н к pat щина
П К СЛ(
Н рыча KOTOJ коле! рыча втор( роли поди соед! Таки из ф
Г рота ноет и со погр
Г а) н; б) 01 пуав ДО в
F песч сова буде
1 кри) = 1
17
Пресс для изготовления силикатного кирпича
257
движении шатуна 28 стол неподвижен. В этот период происходит заполнение форм массой, прессование и выталкивание изделий. При возвратном движении шатуна палец, прижатый пружиной к храповику, упирается в выступ храповика и поворачивает стол на 1/8 оборота. Для фиксации остановки стола пресс снабжен тормозом.
Выталкивающий механизм пресса (фиг. 151) состоит из двуплечего рычага 1, выталкивающего поршня 2 и профилированного кулака 3, насаженного консольно на коленчатый вал. При вращении вала кулак нажимает на один конецдвуплечего рычага, который, опускаясь, поднимает при помощи выталкивающего поршня 2 два штампа до уровня стола. Когда два кирпича вытолкнуты, штампы продолжают удерживаться в поднятом положении механизмом переноса штампов, который при подъеме последних подходит под их ножки.
Производительность пресса равна 3410 кирпичей в час. Наибольшее прессовое давление 120 т. Наибольшее удельное давление прессования 200 кг/см2. Количество одновременно прессуемых кирпичей 2.
Мощность электродвигателя пресса 20 квт. Мощность электродвигателя мешалки 10 квт. На прессе рассмотренного типа можно изготовлять пустотелые кирпичи, для чего устанавливаются дополнительные устройства с пустотообразователями.
На фиг. 152 представлено предложенное инж. И. Я- Голуб устройство к рассмотренному выше прессу для образования пустот в модульном (толщина 88 мм) или полуторном (толщина 103 мм) кирпиче.
Принцип действия устройства и его конструкция в основном сводятся к следующему.
На хвостовик коленчатого вала 1 рядом с кулаком 2 выталкивающего рычага 3 консольно насаживается второй кулак 4, по наружной поверхности которого обкатывается ролик 5, установленный в рычаге 6. При вращении коленчатого вала с насаженным на нем кулаком 4 происходит отжатие рычага 6, закрепленного на валу 7. На этот же вал на шпонке насаживается второй рычаг 8 с роликом 9 на его конце. При отжатии вправо рычага 6 ролик 9, упираясь в хвостовик 10 пробки 11, ввернутой в полый шток 12, поднимает его, сжимая при этом пружину 13. Пятка 14 штока 12 жестко соединена с плитой 15, к которой присоединены двадцать два пуансона 16. Таким образом, при 'подъеме штока пуансоны, поднимаясь, выходят из формы 17.
После заполнения формы известково-песчаной массой и очередного поворота стола (перед началом прессования) ролик 5 сбегает с наружной поверхности кулака 4, вследствие чего под действием ранее сжатой пружины 13 и собственного веса штока и присоединенных к нему деталей происходит погружение пуансонов 16 в массу и образование при этом в сырце пустот.
Профиль кулака 4 подобран с таким расчетом, чтобы было обеспечено: а) начало ввода пуансонов в форму только после остановки стола пресса; б) окончание ввода пуансонов — до начала прессования; в) начало выхода пуансонов — после окончания прессования; г) конец выхода пуансонов до начала поворота стола.
Расчет пресса. Расчетное удельное давление прессования для известковопесчаной массы принимается равным 20CJ кг/см?. При одновременном прессовании двух кирпичей стандартного размера общее давление прессования будет равно
Q = 2р. F = 2-200-300 = 120 000 кг. (446)
Максимальную величину нагрузка Q будет иметь в момент, когда ось кривошипа займет крайнее верхнее положение (фиг. 153, а), т. е. при а = = 180°.
17 Сапожников
258
Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича
Фиг. 152. Пустотообразователь.
Пресс для изготовления силикатного кирпича
259
Наибольшая величина усилия Р, действующего на прессовой рычаг в точке его сочленения с шатуном, определится из условия •
р____ &
1Р
(447)
где / — расстояние от оси подвеса прессующего рычага до прессового колена (/ = 275 мм);
1р — длина прессующего рычага (/р = 1055 мм);
-- 31 300 кг.
120 000-275
1055
Фиг. 153. Схема к определению усилий в частях прессового механизма.
Тангенциальное усилие Т, действующее на шейку коленчатого вала, будет равно
Т — Ру sin ₽ = Ру sin [180 — (а + <р) 1 — Ру sin (а ф- <р), (448)
где Ру — усилие по шатуну
Ру = -^_. (449)
1 cos <р
С учетом же моментов трения в цапфах шатуна получим
Ру =-----г ’ (450)
1 cos (<₽ + у)
где угол у учитывает отклонение усилия, действующего по шатуну ввиду наличия моментов трения в цапфах шатуна. Усилие это направлено по
17* /
260
Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича
касательной к кругам трения, построенным из центров верхней и нижней головки шатуна (фиг. 153, б).
Радиус круга трения в цапфе верхней головки шатуна будет равен
= рГ1 = 0,08-11 = 0,88 см, (451)
где р — коэффициент трения, равный 0,08;
г у — радиус цапфы (у пресса СМ-481 Гу
Фиг. 154. Графики крутящих моментов и удельного давления прессования.
= 11 см).
Радиус круга трения в нижней опорной головке (при г2 = 9 см) составит
р2 = рг2 = 0,72 см.
Согласно фиг. 153, б можем записать
А Б + Б В = 1Ш; (452)
АБ
БВ
62 sin у
(453)
61 + {?2 _ .
sin у ~
• Q1 " (?2
Sin у = .
(454)
По длине 1Ш шатуна, равной 55 см, получим
sin у = 44 =0,029;
1 □□
у=1°40'. (455)
Qi . sin у ’
Подставляя в формулу (448) значение Ру
Т = р sin (а + <р) cos (а + у)
по формуле (450), получим
(456)
Величина Р2 наибольшей нагрузки на ось прессующего рычага будет равна
Р2 = Q — Р = 120 000 — 31 300 = 88 700 кг. (457)
Общий ход 5 поршня определится из условия (фиг. 153, а)
<458>
где г — радиус кривошипа коленчатого вала (200 мм);
8 = ^ = 104 мм. (459)
Рабочая высота заполнения формы доходит до 95 мм. при толщине готового изделия 65 мм. Таким образом, наибольшая осадка массы (рабочий ход поршня) составит 30 мм. Холостой ход будет равен 74 мм.
Пресс для изготовления силикатного кирпича
261
Определим величину а угла поворота коленчатого вала к началу прессования.
Расстояние х от опорной головки шатуна до нижней мертвой точки К в начале прессования (фиг. 153, а) можно определить следующим образом:
х = КС = = О^Е + EDt-, (460)
ОХЕ = г + ОЕ = г + г cos (180 — а) = г (1 — cos а); (461)
ED t = CD х — СЕ = 1Ш — 1Ш cos <р = 1Ш (1 — cos <р); (462)
х = г (1 — cos а) + 1Ш (1 — cos <р). (463)
Формула (463) применима при прямолинейном перемещении нижней точки шатуна. В рассматриваемом случае ее движение не прямолинейное (перемещение происходит по дуге радиусом, равным длине прессующего рычага). Однако, учитывая, что стрела дуги, как показывают соответствующие подсчеты, не превышает 2,53 мм и имеющая при этом погрешность составляет 0,6% от величины полного хода, можно приближенно путь движения нижней точки шатуна принять прямолинейным.
Выразим угол <р через угол а. По фиг. 153, а имеем
ED = ZIU-sin q> = г sin а, (464)
откуда
sin <р = sin а = |^ sin а = 0,364 sin а. (465)
I [ц ээи
Имеем
cos <р — 1—sin2 <р = 1 — ^-^sinal , (466)
Подставляя полученное значение cos <р в формулу (463), находим
х = г (1 —- cos а) + /„J 1 — C^rsinct)a]- (467)
Чтобы исключить радикал, разлагаем подкоренное выражение по биному Ньютона и получаем
/1-(isina)2 =1-4(£sina)2~4-(^rsina)4- <468>
В нашем случае отношение = 0,364. При a = 90 и sin а = 1 полу-чаем
1 — 0,066 — 0,0022
Так как этот ряд весьма быстро сходится, то для практического применения ограничимся лишь первыми двумя членами формулы, отбросив остальные. Таким образом, получаем приближенную формулу для определения расстояния х нижней головки шатуна от мертвой точки:
х = г (1 —- cos a) + 1Ш11 — Г1---sin al 11. (469)
После преобразования получаем
х = г(1— cos a) 4- sin2 а. (470)
262
Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича
Величина х к моменту окончания холостого хода поршня будет равна
х
2rSx 2-200- 74
— S ~ 104 ~
28,6 см,
где 5Л. — холостой ход поршня, равный, как определено выше, 74 мм\ S — полный ход поршня, равный 104 мм.
После подстановки найденных значений в формулу (470) получим
х = 28,6 — 20 (I — cos а) -ф sin2а.
Учитывая, что sin2 а = 1 — cos2 а, получаем
28,6 = 20 — 20cos а -ф 3,64 — 3,64cos2 а; cos2 а -ф 5,5cos а -ф 1,36 = 0.
Решая данное квадратное уравнение, находим
-—cos а = cos (180 — а) = 0,26;
180 — а = 74°10'; а = 105°50'.
Аналогично определим величины х и а для различных положений поршня и сведем их в табл. 11.
Таблица 11
Расчетные данные пресса для изготовления силикатного кирпича
Ход поршня Осадка пресс-порош-ка Л х Удельное давление в кг/см? <? в т а° <р° sin (а + ср) р 7 = Р X sin(g-t ф) cos(cH v) Мкр = Тг в кгм
cos (ср + Y)
в мм в кг
74 0 286 0 0 105°50' 20°40' 0,885 0 0 0
80 6 308 4,95 3,87 113°40' 19°40' 0,790 1 010 800 160
85 11 328 12,4 7,45 121°20' 18°30' 0,698 1 930 1350 270
90 16 346 23,3 14 131° 16° 0,577 3 640 2100 420
95 21 367 49,7 29,7 140°40' 13°30' 0,459 7 220 3310 662
98 24 378 79,0 47 4 148° 11°10' 0,371 12 300 4440 888
100 26 385 106 63,6 153°40' 9°20' 0,306 16 600 5100 1020
102 28 393 144 86,5 162°30' 6°20' 0,197 22 500 4470 894
104 30 400 200 120 180° 0° 0 31 300 0 0
Величину удельного давления прессования для различных осадок массы находим, пользуясь формулой (264) и данными табл. 5:
р = aenh = 1,98е1-Б4Л.
По графику крутящих моментов (фиг. 154, а) определяем среднее значение Мср = 535 кгм.
Мощность, потребляемая прессом, отнесенная к валу электродвигателя, будет равна
Мсоп
Н = (471)
где п — число оборотов вала электродвигателя в минуту (1460);
i — передаточное число от вала электродвигателя к коленчатому валу (i = 51,4);
Автоматическая линия выбропроката для изготовления силикатных изделий 263
г; — к. п. д. передачи (т| = 0,8);
л 7 535 • 1460 1 п с
N ~ 975 - 51,4 Л\8~ ~ 19,5 Квт"
По паспорту мощность электродвигателя пресса равна 20 квт.
В тех случаях, когда на прессе рассмотренного типа производится изготовление кирпича модульного (высота 88 мм) или полуторного (высота 103 мм), мощность электродвигателя должна быть повышена на 20—30%.
§ 2. АВТОМАТИЧЕСКАЯ линия вибропроката для изготовления СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Институтом Росстромпроект разработана автоматическая линия для изготовления силикатных панелей методом вибропроката. При проектировании было использовано предложение В. Н. Рябченко и Л. А. Непомнящего, а также учтены результаты испытания прокатных станов Н. Я- Козлова и института НИИСтроммаш.
Автоматическая линия вибропроката состоит из трех параллельно расположенных участков, связанных между собой передаточными путями.
На первом участке происходит формование изделий, на втором — запарка и затем съем готовых изделий; третий участок — обгонный путь.
Основным агрегатом автоматической линии является вибропрокатная машина (фиг. 155), которая состоит из трех основных узлов: а) наполнения формы, б) предварительного уплотнения и в) окончательного уплотнения.
Узел наполнения формы состоит из бункера 1 с передвижными боковыми стенками, ленточного питателя 2 и раздвижных бортов 3. Расстояние между передвижными стенками бункера, бортами, а также высота открывания шибера, бункера устанавливаются оператором в зависимости от размеров изготовляемых изделий.
Узел предварительного уплотнения формуемых изделий состоит из рамы 4, в которой смонтирован наклонно установленный ленточный конвейер 5 с тремя вибровалками 6, которые нажимают на нижнюю ветвь ленты конвейера.
Окончательное уплотнение массы происходит в прокатном стане при помощи четырех валков 7, внутри которых размещаются вибраторы, сообщающие валкам ненаправленные (круговые) колебания. Валки смонтированы на раме 8, один конец которой закреплен шарнирно, а второй может перемещаться по высоте посредством гидроцилиндров 9. Между валками размещены виброрейки 10. Привод вибраторов валков обеспечивается от индивидуальных электродвигателей. Число колебаний вибраторов 3000— 4500 в минуту. Изменение числа колебаний осуществляется путем смены шкивов клиноременной передачи.
Работа на автоматической линии происходит в следующей последовательности. Форма, в которой формуются изделия, пройдя чистку и смазку на операционном рольганге, краном снимается с него и устанавливается на передвижную вибро площадку. Далее в форму закладывается арматура, после чего виброплощадка с формой при помощи толкателя электропередаточной тележки сталкивается на рельсовый путь 11 вибропрокатной машины. Дальнейшее продвижение виброплощадки с формой производится толкателем-кареткой, передвигающейся в направляющих швеллерах 12. В середине каретки расположен упор, который, упираясь в раму передвижной виброплощадки, проталкивает ее через вибропрокатную установку. При обратном ходе каретки упор может отклоняться.
Толкатель, захватив передвижную виброплощадку, подает ее под бункер с ленточным питателем, где происходит заполнение формы известково-
264 Прессы и станки для изготовления сзликатного кирпича
Станок для изготовления пустотелых стеновых камней
265
песчаной массой. После этого виброплощадка с формой проталкивается под механизмом предварительной прессовки. Одновременно с началом проталкивания автоматически включаются вибраторы, установленные на виброплощадке, а также вибраторы вибровалков 6.
Высота засыпки массы в форму 150—210 мм (в зависимости от толщины изготовляемого изделия). В процессе подпрессовки масса уплотняется на 25—40 мм.
При дальнейшем движении виброплощадка с установленной на ней формой поступает в вибропрокатную часть машины, в которой происходит окончательное уплотнение изделия вибровалками 7 и виброрейками 10.
Виброрейки 10 снабжены резонансными (неприводными) вибраторами, колебания которых возбуждаются под действием колебаний виброплощадки.
Вибровалки и рейки расположены по наклонной плоскости, вследствие чего каждый последующий валок и рейка обеспечивают увеличение степени уплотнения.
После окончания формования изделия виброплощадка с установленной на ней формой сталкивается на электропередаточную тележку. Далее происходит съем с виброплощадки краном формы с изделием.
Освобожденная виброплощадка по передаточному и обгонному путям возвращается в исходное положение. Всего на линии имеются четыре передвижные виброплощадки.
Форма с изделием далее направляется на запарку в автоклав, затем (после запарки) — на операционный рольганг, где происходят распалубка формы, съем изделия, очистка и смазка формы.
§ 3. СТАНОК ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ СТЕНОВЫХ КАМНЕЙ
Станок предназначен для формования пустотелых стеновых камней из известково-песчаных, известково-щебеночно-песчаных и известково-шлаковых масс на основе негашеной извести, тонкоизмельченной в вибрационной мельнице. Этот станок может быть также применен при изготовлении цементно-щебеночно-песчаных камней.
Уплотнение массы при формовании камней в этом станке достигается при помощи вертикально направленной вибрации пуансонов (пустотообразова-телей), вызываемой вибратором дебалансного типа, а также подпрессовки массы в конце пресса вибрирования.
Подпрессовка массы и выталкивание отформованных камней из форм осуществляются с помощью гидравлического устройства.
На сварной станине станка (фиг. 156) смонтированы основные узлы: формовочный стол, подвеска, каретка для съема камней, вибратор, два гидравлических цилиндра, привод насоса, распределитель, бак для масла и ограждение. Подвижной бункер 1 с плитой 2 передвигается по направляющим станины с помощью штурвала 3 и реечного зацепления 4. Б станине станка смонтированы две формы 5. На подвеске 6, представляющей собой сварную раму, закреплен дебалансный вибратор 7, вал которого вращается в двух подшипниках качения 8. С помощью резинового шланга вал соединен с электродвигателем 9 мощностью 1,7 квт и с числом оборотов 2850 в минуту. По краям подвески закреплены керны 10, образующие при формовании овальные пустоты в камне. Подвеска с вибратором с помощью болтов с резиновыми амортизаторами крепится к станине станка.
Каретка 11 для съема со станка камней, передвигающаяся по швеллерам станины, состоит из двух сблокированных между собой захватов, которые имеют нижние вилки 12, служащие для приема металлического поддона с отформованным камнем, и верхние вилки 13, которые при повороте захвата на 180° (при опрокидывании) принимают на себя деревянную прокладку
266
Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича
и камень. Деревянная прокладка предварительно укладывается на верх камня. Гидравлические цилиндры 14 предназначены для подпрессовки и выталкивания отформованных камней. Последние операции совершаются движением поршня цилиндра вверх, на штоке 15 которого закреплена траверса 16 со штырями 17. Поршень приводится в движение и останавливается с помощью распределителя 18.
Гидросистема состоит из электродвигателя 19 мощностью 2,8 квт, насоса 20 и бака 21 для масла.
Фиг. 156. Станок для изготовления пустотелых стеновых камней.
Камни на станке формуются следующим образом. В формы укладываются металлические поддоны, имеющие вырезы соответственно кернам 10, далее поворотом штурвалов 3 перемещают бункеры 1 в сторону форм, засыпая при этом в них массу. После засыпки форм подвижной бункер отодвигают обратно, но с таким расчетом, чтобы плиты 2 перекрывали формы. Одновременно с загрузкой форм массой включают электродвигатель 9 вибратора и электродвигатель 19 гидронасосов. Не прекращая работы вибратора, включают гидросистему. Поршни гидроцилиндров при своем подъеме подпрессовы-вают массу в формах.
По окончании формования останавливают вибратор, бункеры с перекрывающими плитами 2 сдвигают в крайнее положение и при посредстве гидросистемы штырями 17, укрепленными на траверсах 16 штоков 15, выталкивают из форм свежеотформовэнные камни вместе с поддонами.
Для съема камней с металлическими поддонами со штырей 17 каретку 11 сдвигают в сторону форм до упора, при этом нижние вилки 12 каретки заходят под поддон с камнем. При опускании штоков 15 гидроцилиндров под
Вибрационный пресс для изготовления шлакобетонных камней
267
доны с камнями остаются на вилках 12. После этого каретку сдвигают в крайнее положение, сверху на камни накладывают деревянные поддоны и, придерживая камни, поворачивают каретку с камнями и поддонами вокруг роликов 22 на 180°. При этом камни оказываются перекантованными и уложенными на деревянные поддоны, вместе с которыми их отправляют к месту укладки для вылеживания. Металлические поддоны после протирки и смазки возвращают для укладки в формы.
Производительность станка 100—120 камней в час.
§ 4. ВИБРАЦИОННЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРЕСС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШЛАКОБЕТОННЫХ КАМНЕЙ
Вибрационный автоматический пресс предназначен для формования шлакобетонных камней. Пресс состоит из следующих основных узлов: станины, привода, распределительного вала, траверсы, листовых стоек, мерного ящика, бункера, рычага подачи пуансона, траверсы пуансонов, вибрационного вала, магазина поддонов и цепного конвейера.
Станина пресса состоит из двух вертикальных щек 1 (фиг. 157, а, б, в, г), смонтированных на фундаментной плите 2 и скрепленных между собой поперечными связями.
Привод пресса осуществляется по следующей схеме (фиг. 157, б). От электродвигателя 3 мощностью 4,5 квт с помощью клиноременной передачи движение передается шкиву контрпривода. Контрпривод и электродвигатель смонтированы на отдельных шарнирно установленных плитах, качающихся на одной общей оси 4. Со шкива 5 контрпривода вращение с помощью клиноременной передачи передается на шкив, закрепленный на валу 6.
На другом конце вала 6 (фиг. 157, а) закреплена шестерня 7, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом, насаженным на распределительном валу 8 (фиг. 157, б).
На распределительном валу 8 посажены два кулака: кулак 9 (фиг. 157, а, г, д) для включения электродвигателей вибраторов и кулак 10, управляющий движением мерного ящика. Кулак 9 состоит из двух частей — внешней и внутренней. Изменением положения внешней части относительно внутренней регулируется время вибрации.
Справа на распределительном валу (фиг. 157, б, г, д) посажены три кулака: кулак 11 перемещения листовых стоек, кулак 12 подъема и освобождения пуансона и кулак 13 выталкивания отформованных блоков из формы.
Траверса листовых стоек представляет собой сварную раму (фиг. 157, в и г), на которой приварены четыре Т-образные стойки 14. Сверху стоек закреплены резиновые буферные подушки 15, предотвращающие передачу колебаний на станину, и другие механизмы вибропресса. Траверса листовых стоек передвигается вертикально по двум направляющим 16.
Стойки 14 в нижнем положении находятся ниже верхней ветви цепного конвейера. Назначение траверсы листовых стоек — снимать поддоны 17 с цепи 18 конвейера, поднимать и прижимать их ко дну формы. Траверса листовых стоек тягой 19 соединена с двуплечим рычагом 20. Второй конец двуплечего рычага 20 снабжен роликом 21, все время находящимся в контакте с кулаком перемещения листовых стоек. Между тягой 19 и траверсой листовых стоек имеется буферная пружина 22, назначение которой — смягчать возможные удары при прижатии поддона ко дну формы, а также обеспечивать упругий контакт траверсы листовых стоек с траверсой пуансона (см. ниже).
Мерный ящик, предназначенный для отмеривания определенных порций массы и подачи их в форму, представляет собой сварную коробку, состоящую
268
Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича
б)
Фиг. 157. Вибрационный автоматический
Вибрационный пресс для изготовления шлакобетонных камней
269
шлакобетонных камней.
пресс для изготовления
270
Прессы и станки для, изготовления силикатного кирпича
из двух боковин 23 (фиг. 157, е), фартука 24, задней стенки 25 и переднего щитка 30. Мерный ящик дна не имеет. На конце мерного ящика установлен электродвигатель 26 мощностью 1 квт, от которого с помощью клиноременной передачи 27 движение передается валу. На валу укреплен эксцентрик 28, передающий с помощью шатунно-кривошипного механизма 29 и системы рычагов 31 движение разрыхлителю 32. Мерный ящик передвигается на роликах с помощью системы рычагов 33, 34 и 35 (фиг. 157, а, б, в, г и ё).
Один конец двуплечего рычага 35 соединен с набором цилиндрических пружин, а другой имеет ролик, находящийся в контакте с кулаком 10, управляющим движением мерного ящика.
Масса из бункера вибропресса поступает на металлический лист 36 (фиг. 157, виг). При движении вперед мерный ящик своим фартуком 24 перекрывает бункер, вследствие чего прекращается дальнейшая подача массы; задняя стенка 25 мерного ящика передвигает массу, накопленную на листе 36, вперед в форму. На половине хода мерного ящика включается электродвигатель 26 специального разрыхлителя 32, который способствует лучшему заполнению формы массой.
После заполнения формы мерный ящик через систему рычагов 33, 34, 35 и кулак 10 возвращается в исходное положение под бункер. Масса, оставшаяся на фартуке 24 мерного ящика, при обратном его движении (фиг. 157, в) сбрасывается щитком 37 в мерный ящик.
Бункер 38 представляет собой сварной короб (воронку), закрепленный на станине вибропресса. Передвигая щиток 39, можно регулировать щель бункера, а тем самым и количество подаваемой массы.
Профилированный кулак 12, по которому обкатывается ролик 41 рычага 42, приводит в движение пуансон 40, предназначенный для уплотнения формуемой массы и последующего выталкивания из формы готового блока.
Ролик рычага 42, обкатываясь по кулаку 13 через систему рычагов, выталкивает блок из формы.
Вибрационный механизм состоит из вала 43 (фиг. 157, г) и двух дебалансов 44. Вал приводится во вращение от электродвигателя 45 через клиноременную передачу. Мощность электродвигателя 4,5 квт, частота колебаний вибратора 2700 в минуту.
Вибрационных валов два, приводятся они в действие от индивидуальных электродвигателей. Колебания имеют строго направленный характер по вертикали. Это обеспечивается тем, что валы электродвигателей вращаются в разные стороны с одинаковым числом оборотов, а дебалансы вибровалов все время находятся в одинаковой фазе, т. е. если дебалансы на одном валу направлены вниз, то дебалансы на другом валу должны иметь точно такое же направление.
При сдвиге фаз изменяется нагрузка асинхронных двигателей, а следовательно, и числа их оборотов, что приводит почти мгновенно к уравнению чисел оборотов обоих электродвигателей и к установке дебалансов в одинаковые фазы. Исключение возможного появления ненаправленных колебаний в период остановки электродвигателей обеспечивается электромагнитными тормозами.
Цепной конвейер 18 предназначен для подачи поддона из магазина под форму и выдачи отформованных камней с поддоном на ролики 46 мостика. Конвейер снабжен двумя параллельными цепями, каждая из которых имеет по два кулака 47, предназначенных для захвата поддона. Приводится конвейер в движение цепной передачей 48 (фиг. 157, г) от звездочки 49, сидящей на приводном валу 6. Цепная передача сообщает вращение валу 50 конвейера через специальный сектор, регулировкой которого обеспечивается точная установка поддона в требуемом положении под формой. Цепи 18 натянуты
Оборудование для производства цементно-песчаной черепицы. 271
на гладкие диски 51 (фиг. 157, в) и приводятся в движение звездочками 52, закрепленными на валу 50.
Два дополнительных вала с гладкими дисками. 53 поддерживают холостую ветвь цепи.
Вибрационный пресс-автомат работает следующим образом: непрерывно движущимися цепями 18 конвейера поддон 17 подается под форму. В момент нахождения поддона под формой кулак 11, действуя через ролик 21 на систему рычагов 19 и 20, поднимает вверх листовые стойки 14, которые при своем движении снимают с цепного конвейера поддон, прижимают его ко дну формы и одновременно поднимают форму на 13 мм над боковыми опорами станины. При подъеме листовых стоек под действием кулака 12 через ролик 41, трехплечий рычаг 42 и тягу поднимается траверса пуансона 40\ кулак 10, воздействуя на ролик и двуплечий рычаг 35, освобождает от натяжения пружины. Под действием пружин рычаги 35, 34 и 33 надвигают мерный ящик на форму.
В конце движения мерного ящика копир 54, укрепленный на рычаге 34, включает конечный выключатель 55, установленный на станине вибропресса, в результате чего включается электродвигатель 26, смонтированный на мерном ящике и приводящий в движение разрыхлитель 32.
По окончании засыпки массы в форму кулак 9 замыкает конечный выключатель 56, в результате чего включаются электродвигатели 45 и связанные с ним вибрационные валы 43. С этого момента начинается виброуплотнение.
Продолжительность вибрации регулируется изменением положения внешней части кулака 9 относительно внутренней (фиг. 157, д).
Приблизительно на 11 сек рабочего цикла вибропрессования, ближайший из двух кулаков 47 захватывает очередной поддон и начинает перемещать его по направлению к форме. Одновременно с этим кулак 10 своим выступом находит на ролик и через систему рычагов 35, 34 и 33 возвращает мерный ящик в исходное положение (под засыпку массой).
На 12 сек цикла впадина кулака 12 устанавливается против ролика, вследствие чего траверса пуансона 40 падает на поверхность массы, находящейся в форме, и таким образом дополнительно уплотняет массу.
Примерно за 1 сек до окончания цикла выступ кулака 13, действуя на ролик через трехплечий рычаг 42 и тягу, опускает траверсу пуансона 40, дожимает изделие, ставит форму в исходное положение (на боковые упоры станины) и, наконец, выталкивает готовые камни из формы на цепной конвейер.
Отформованный камень вместе с поддоном передается цепным конвейером на ролики 46 мостика разгрузки камней, которые снимаются пневматическим съемником. Продолжительность рабочего цикла 18 сек.
ГЛАВА II
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОЙ ЧЕРЕПИЦЫ
Для изготовления цементно-песчаной черепицы применяются ручные и механизированные станки, работающие по принципу прокатки, вибрации или штампования.
Ниже рассматривается механизированный станок английской фирмы Пег-сон, изготовляющий черепицу методом прокатки.
Изготовление черепицы производится на литых алюминиевых или штампованных стальных поддонах.
Предварительно смазанные поддоны подаются на ленту питающего конвейера 1 (фиг. 158).
Оборудование для производства цементно-песчаной черепицы
273
По пути движения поддонов на питающем конвейере установлен выключатель, ролик которого постоянно обкатываетсядто поддону. В случае перебоя в подаче поддонов ролик, соскакивая с последнего проходящего под ним поддона, выключает электродвигатель привода. Для того чтобы под формующую часть станка не могли попасть неправильно установленные поддоны, перед выключателем монтируется специальный останов, который задерживает эти поддоны.
Далее поддоны проходят внутри короба 2, где две форсунки опрыскивают поддоны маслом, которое подается насосом 3, приводимым в движение от привода станка.
С питающего конвейера смазанные поддоны поступают на направляющие 4, по которым они движутся по всей длине станка. В связи с увеличением сопротивления движению поддонов в формующей части станка дальнейшее их проталкивание осуществляется подающим диском 5, шарнирно подвешенные кулаки 6 которого упираются в торец поддона и толкают его по направлению к бункеру 7.
Чтобы поддоны при проталкивании не приподнимались при входе в бункер 7, перед ним устанавливают направляющую рамку 8.
При дальнейшем движении поддон увлекает свободно лежащую в бункере 7 цементно-песчаную массу. Когда поддон попадает под вращающийся формующий ролик 9, находящаяся на нем масса, прокатываясь между роликом и поддоном, уплотняется.
Формующий ролик по краям снабжен буртами, обеспечивающими равномерное уплотнение черепицы по всей ее ширине и достаточное уплотнение ее краев.
Далее поддон с предварительно уплотненной массой попадает под неподвижную ленту-гладилку 10, которая окончательно уплотняет и калибрует черепицу. Для того чтобы лента гладилки уплотняла, а не срезала массу, формующий ролик движется со скоростью, превышающей скорость поддонов на 40—85 %, вследствие чего ролик, посылая массу вперед, как бы продавливает ее сквозь отверстие между поддоном и гладилкой.
Во избежание попадания под формующий ролик чрезмерного количества массы установлен рыхлитель 11. Зависание массы на задней стенке бункера предотвращает вибратор 12.
Выходящая из-под формующего ролика гладилки лента черепицы попадает под качающийся нож 13 гильотинного типа, который разрезает ее на отдельные черепицы по месту стыка поддонов, поскольку движение ножа строго синхронизировано с движением подающего диска 5. Нож 13 движется между двумя промасленными войлочными полосками, постоянно очищающими и смазывающими его поверхность. Вместе с ножом движется и пробойник, образующий в черепице отверстие для крепления ее к перекрытию.
Разрезанная черепица попадает под качающееся сито 14, с помощью которого ее лицевая поверхность покрывается песком, цементом или смесью песка с цементом в зависимости от принятого технологического процесса. Чтобы получить равномерное покрытие, сито разделяют на четыре отсека, что мешает находящейся в нем массе сбиваться на одну сторону.
При дальнейшем движении черепицы алюминиевый ролик 15 вдавливает в тело черепицы припудренный слой песка, цемента или смеси песка с цементом. После заглаживающего ролика поддон с черепицей проходит между двумя свободно вращающимися дисками 16, подрезающими и заглаживающими боковые стороны черепицы. Далее готовая черепица вместе с поддоном сталкивается со станка на тросовый конвейер, который проходит между двумя рядами стеллажей, на полки которых перекладываются поддоны с черепицей для ее вызревания в течение 1—2 суток. Далее черепица специальным 18 Сапожников
274
Оборудование для производства цементно песчаной черепицы
ударным механизмом отделяется от поддона, после чего укладывается в люльки вращающегося колеса, установленного вертикально.
Люльки с черепицей при вращении колеса последовательно погружаются в ванну, заполненную специальным раствором (закрепителем) для предупреждения появления выцветов на черепице.
Производительность станка 2000—2500 шт. черепицы в час. Средняя скорость поддонов 212 мм1сек при производительности 2000 шт/час. Мощность электродвигателя станка 4,Бквт.
Институтом Росстромпроект спроектирован станок-автомат, предназначенный для формования цементно-песчаной черепицы методом прокатки.
Автоматический станок (фиг. 159) состоит из следующих основных узлов и механизмов: кассеты 1 для поддонов, механизма смазки 2 поддонов, механизма 3 подачи поддонов, механизма формовки 4, механизма резки 5, механизма окраски 6, привода 7, масляного бака 8.
Привод станка в действие осуществляется от электродвигателя мощностью 4,5 квт, через редуктор и клиноременную передачу. В зависимости от производительности (1000—2000 шт. черепицы в час) передаточное число привода может изменяться путем смены шкивов.
Механизмы смазки и подачи поддонов, профилированных по форме черепицы, состоят из кассеты 1, куда закладываются поддоны. В кассету при помощи захвата загружаются одновременно 60 поддонов. Поддоны удерживаются на двух рядах упоров, расположенных внизу кассеты. Упоры при помощи рычагов связаны с эксцентриками. При повороте на некоторый угол эксцентриков верх
Оборудование для изготовления сухой гипсовой штукатурки
275
ние упоры раздвигаются, при этом поддоны опускаются на нижние упоры. Затем верхние упоры смыкаются, поддерживая при этом весь пакет поддонов, за исключением поддона, находящегося на нижних упорах. Далее при раздвигании нижних упоров лежащий на них поддон освобождается и опускается на конвейер. Конвейером поддон подается в камеру механизма смазки 2, где опрыскивается маслом из пульверизатора. Излишки масла стекают в бак 8, фильтруются и затем при помощи насоса масло вновь направляется к пульверизатору.
Смазанные маслом поддоны подаются далее на цепной конвейер, снабженный упорами, отстоящими друг от друга на расстоянии, равном длине поддона (400 мм). При помощи упоров поддоны проталкиваются в нижнюю часть бункера, заполненного цементно-песчаной массой.
Для придания поддону горизонтального положения на него сверху нажимают несколько рядов роликов, профиль которых повторяет профиль поддона. С целью обеспечения равномерного распределения массы на поддоне в бункере смонтирован распределительный валик со штырями, производящими ворошение массы. Далее поддон с массой попадает под формующий ролик и затем под гладилку. Формующий ролик и гладилка имеют профиль, соответствующий профилю черепицы, производя при прохождении под ними поддона с массой уплотнение ее.
После формовки поддоны с сырцом-черепицей поступают под обрезной механизм 5, где происходит поперечная, продольная и косая обрезка черепицы. Обрезной механизм гильотинного типа приводится в действие кулиснорычажным механизмом 9, сблокированным с механизмом подачи при посредстве зубчатой и цепной передач.
После обрезки поддоны с черепицей поступают к месту окраски. В бункере механизма окраски находится краситель (порошок). Передняя стенка бункера снизу имеет профиль черепицы. Кромка стенки отстоит от поверхности, проходящей под ней черепицы, на расстоянии 1 мм. Для лучшего прилипания порошка красителя поверхность черепицы смачивается. После нанесения порошка производят увлажнение его. Для закрепления красителя на поверхности черепицы его вдавливают в сформованную массу при помощи гладилки 10, имеющей форму черепицы. Гладилка прижимается к поверхности черепицы грузовым рычагом.
После станка поддоны с черепицей передаются на канатный конвейер, а с него укладываются на этажерку и отправляются на запарку.
ГЛАВА Ill
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГИПСОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУХОЙ ГИПСОВОЙ ШТУКАТУРКИ
Общие сведения
Сухая гипсовая штукатурка, служащая для внутренней отделки стен и потолков зданий, изготовляется в виде листов (шириной 1,2 м, длиной до 3 м и толщиной 8 и 10 мм), состоящих из гипсового сердечника, заключенного в картонную оболочку.
Основными операциями в производстве сухой гипсовой штукатурки является приготовление формовочной массы, формование листов и их последующая сушка.
Приготовление формовочной массы, состоящей из гипса, замедлителей или ускорителей схватывания и сухих добавок, производится в центробежной гипсомешалке непрерывного действия.
276
Оборудование для производства гипсовых строительных изделий
После перемешивания формовочная масса из гипсомешалки поступает на формовочный стол, где формуется валками между листами оклеенного картона в непрерывную ленту.
Сформованная лента гипсовой сухой штукатурки поступает затем на конвейер схватывания, на котором происходит затвердевание сердечника и прочное схватывание его с картоном. Далее лента сухой штукатурки разрезается на отрезки заданной длины при помощи автоматического отрезного ножа, после чего листы направляются на сушку в тоннельное сушило.
Специальным оборудованием для производства сухой гипсовой штукатурки являются: формовочный стол, автоматический отрезной нож, передаточный стол и сушило с загрузным мостиком.
Формовочный стол
Формовочный стол состоит из ряда последовательно установленных механизмов, осуществляющих подготовку верхнего и нижнего листов картона и обеспечивающих образование непрерывной ленты гипсовой штукатурки.
Верхний 1 (фиг. 160) и нижний 2 рулоны картона устанавливаются на раме 3 в суппортах 4. Картон, сматываемый с рулонов, поступает в направляющие станки — нижний 5 и верхний 6.
Далее верхний лист поступает в станок 7 для резки картона.
Станок для продольной резки картона состоит из двух вращающихся валков. На верхнем валке закреплены дисковые ножи, производящие продольную резку картона; нижний валок обтянут слоем войлока для облегчения резки.
Верхний лист картона далее поступает во второй направляющий станок 8 и затем в тормозной станок 9. Тормозной станок служит для натяжения листа картона и отличается от станка для резки только тем, что он не имеет дисковых ножей.
Нижний лист картона поступает с направляющего станка 5 в тормозной станок 10 и затем на стан 11 для надрезки и подсечки листа с тем, чтобы была обеспечена требуемая загибка кромок нижнего листа картона.
Первый станок производит надрезку листа, а второй — подсечку, выдавливая продольные канавки.
Верхний лист картона после тормозного станка поступает в приспособление 12 для шлифовки кромок и затем в устройство 13 для нанесения слоя клея на кромки картона. Клеевое устройство состоит из ванны с клеем и двух шарнирно закрепленных дисков, которые при своем вращении переносят клей из ванны на кромки листа. Для загибки кромок нижнего листа картона служит приспособление 14.
Формование листов штукатурки осуществляется в станке 15 между формующими валками 16.
Отформованная лепта поступает на конвейер схватывания 17.
Конвейер схватывания, предназначенный для выдержки формуемой ленты до ее затвердения, состоит из двух ленточных конвейеров и трех рольгангов общей длиной около 62 м.
Первый ленточный конвейер установлен непосредственно после формовочного стола, при этом формовочный станок 15 приводится в действие от звездочки конвейера схватывания.
Скорость движения гипсовой ленты — 10—15 м/мин.
На фиг. 161 даны разрезы по формовочному столу (на фигуре: 1 — тормозной станок, 2 — формующие валки), а на фиг. 162 показан станок для надрезки картона, состоящий из станины 1 с суппортами 2, на которых установлены электродвигатели 3. На валах электродвигателей укреплены
Оборудование для изготовления сухой гипсовой штукатурки
Оборудование для изготовления сухой гипсовой штукатурки
279
попарно наждачные диски (фрезы) 4, предназначенные для образования канавок в местах сгиба картона. В станке для подсечки вместо дисков устанавливаются ступенчатые шкивы, обеспечивающие подсечку.
Фиг. 162. Станок для надрезки картона.
Автоматический отрезной станок
Автоматический отрезной станок, предназначенный для резки непрерывно движущейся гипсовой ленты на отдельные плиты, состоит из следующих основных узлов: приводного вала с муфтой 1 свободного хода (фиг. 163), нижнего ножа 2, верхнего ножа 3, станины 4 и вала с эксцентриками 5. Станок приводится в движение от электродвигателя 6 постоянного тока мощностью 2,5 квт через редуктор 7 и цепную передачу 8. Периодичность действия ножей зависит от заданной длины отрезаемых плит.
Особенностью станка является то, что он используется не только для резки гипсовой ленты, но и для выполнения в случае необходимости надрезов на ней.
Вал верхнего ножа 3 установлен в подшипниках, перемещающихся в направляющих станины 4 и опирающихся на пружины 9. За один оборот вала с эксцентриком 5 верхний нож 3 делает два оборота; при этом за первый оборот верхнего ножа лента надрезается, а за следующий —- разрезается.
Непрерывно вращающаяся муфта 1 свободного хода связана цепной передачей с фрикционной муфтой 10, сидящей на валу верхнего ножа 3. Вал нижнего ножа 2 соединен зубчатой парой с валом верхнего ножа, а цепными передачами — с валом эксцентриков 5. Муфта 1 свободного хода включается собачкой 11, соединенной рычагами 12 с электромагнитом 13. Последний сблокирован с конечными выключателями, смонтированными на ускоряющем рольганге, установленном после отрезного станка.
Назначение ускоряющего рольганга — отделение друг от друга отрезанных досок гипсовой штукатурки и создание интервала между ними.
Разрезка гипсовой ленты осуществляется периодическим поворотом верхнего и нижнего ножей. При этом линейная скорость движения кромок ножей совпадает по величине и направлению со скоростью движения ленты. Ножи включаются автоматически, как только кромка движущейся ленты гипсовой штукатурки соприкасается с конечным выключателем, расположенным на ускоряющем рольганге. При этом срабатывает электромагнит 13 и рычаги 12 механизма выключения освобождают муфту 1 свободного хода; происходит заклинивание роликов в муфте, и режущие ножи поворачиваются. Затем зуб шайбы муфты свободного хода вновь упирается в рычаг механизма выключения, ролики в муфте освобождаются и муфта свободно вращается,
280 Оборудование для производства гипсовых строительных изделий
не передавая крутящего момента. После заклинивания разница в скоростях компенсируется за счет проскальзывания дисков фрикционной муфты.
Автоматический нож не только режет листы определенной длины, но и может надрезать их, что необходимо при изготовлении коротких листов.
Фиг. 163. Автоматический отрезной станок.
При этом за один прием происходит полный рез, а за второй — частичный надрез листа. Имеющийся для этой цели эксцентриковый механизм то сближает ножи, то разводит их. Полученные таким образом листы просушиваются как обычные, а затем разламываются по сделанному надрезу.
При резке обычных листов привод эксцентриков отключается муфтой.
Передаточный стол
Передаточный стол (фиг. 164) предназначен для передачи гипсовых плит (листов) с ускоряющего рольганга на загрузочный мостик сушила. Все узлы передаточного стола монтируются на раме 1 сварной конструкции из угольников. Трансмиссия представляет собой два параллельно расположенных вала 2, на которых укреплены шкивы 3 для ремней 4. Ремни получают движение от электродвигателя 5 переменного тока мощностью 2,8 кет через редуктор 6 и цепную передачу 7.
Приемный неприводной рольганг состоит из отдельных роликов 8, на оси которых насажены кольца 9.
Приводной рольганг состоит из роликов 10 со звездочками 11. Звездочки, из которых одна — крайняя — является ведущей, связаны бесконечной
Оборудование для изготовления сухсй гипсовой штукатурки
281
282
Оборудование для производства гипсовых строительных изделий
цепью. На удлиненной цапфе 12 крайнего ролика закреплен шкив 13, приводимый во вращение электродвигателем 14 переменного тока через клиноременную передачу.
Механизм подъема состоит из металлических шин 15, по которым скользят ремни 4. Шины соединены с вилками 16, насаженными на ось 17, которая системой рычагов 18 связана со штоком воздушного подъемника 19. Управление подъемником осуществляется соленоидом золотникового распределителя.
Плита, поступающая с ускоряющего рольганга на приемный рольганг передаточного стола, упираясь в конечный выключатель 20, приводит в действие соленоид воздушного подъемника, включая электродвигатель 5 трансмиссии ремней. Шины 15 механизма подъема ремней поднимаются при этом на 26 мм, и движущиеся ремни трансмиссии переносят гипсовую плиту в поперечном направлении. Как только на конце передаточного стола против загрузочного мостика сосредоточиваются две широкие или три узкие плиты, включается приводной рольганг и доски поступают на загрузочный мостик сушила.
Загрузочный мостик тоннельного сушила
Загрузочной мостик (фиг. 165, а), состоящий из площадки и подъемника, предназначен для транспортирования гипсовых плит (листов) с передаточного стола в шестиярусное конвейерное сушило.
Площадка представляет собой сварную раму 1, поворачивающуюся на некоторый угол вокруг оси 2. Приводной вал 3 установлен в трех подшипниках 4 и приводится в движение от электродвигателя 5 переменного тока мощностью 1 квт через клиноременную и цепную передачи 6.
На приводном валу 3 и оси 2 закреплены шкивы 7, между которыми натянуты ремни 8, движущиеся со скоростью 58 м!мин. На раме установлены поддерживающие ролики 9, которые находятся в раме 10, предотвращающие провисание ремней. На площадке 11 монтируется привод ремней.
Подъемник представляет собой П-образную станину, на верхней балке которой смонтирован электродвигатель 12 переменного тока мощностью 2,8 квт и редуктор 13. На муфте, находящейся между электродвигателем 12 и редуктором 13, установлен электромагнитный тормоз 14. На конце горизонтального вала 15 насажены звездочки 16, на которые надеты грузовые цепи 17, каждая из цепей поддерживает одним концом площадку 11, а вторым — грузы 18, уравновешивающие подвижную часть мостика.
Двойная звездочка 19 одним рядом зубьев находится в зацеплении с грузовой цепью, на второй ряд зубьев надета цепь 20 с контактами 21, которые включают и выключают электродвигатель 12, а также переключают его на обратный ход.
Скорость подъема площадки 13,2 м/мин.
Как только гипсовые плиты сходят с загрузочного мостика на верхний ярус рольгангов сушила, включается электродвигатель 12 и площадка начинает опускаться до уровня следующего яруса. При подходе к следующему ярусу электродвигатель выключается и площадка останавливается. После загрузки нижнего яруса сушила электродвигатель 12 переключается на обратный ход, площадка поднимается в верхнее исходное положение (до уровня верхнего яруса) и цикл работы повторяется.
Конвейерное сушило
Конвейерное шести ярусное сушило (фиг. 165, б) предназначено для сушки поступающих с формовочного конвейера плит гипсовой штукатурки.
Основой сушила служит каркас с теплоизоляционной обшивкой, составленной из металлических панелей с заполнителем из минеральной ваты.
ND 00
Оборудование для изготовления сухой, гипсовой штукатурки
284
Оборудование для производства гипсовых строительных изделий
Внутри сушила на специальном каркасе расположено шесть ярусов приводных рольгангов 1, каждый из которых приводится в действие отдельной цепью 2. Цепи натягиваются при помощи грузовых станций 3.
Движение рольгангов осуществляется через привод, состоящий из электродвигателя 4, редуктора 5, цепной передачи 6 и специального редуктора 7.
Циркуляция воздуха, нагреваемого в калориферах и радиаторах, осуществляется центробежными вентиляторами.
В приемной секции сушила ролики рольгангов имеют обгонные муфты. Муфты предотвращают задиры картона при поступлении плит с загрузочного мостика со скоростью, превышающей скорость рольгангов.
В качестве сушильного агента служит воздух, нагретый до температуры 130—160°.
Высушенные плиты поступают в разгрузочное отделение, состоящее из шести расположенных один над другим неприводных рольгангов, сходящихся к выходному концу. Плиты скатываются по рольгангам под действием собственного веса.
Производительность сушила 565—720 мЧчас (считая по плитам). Продолжительность сушки 46—80 мин.
§ 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРУПНОРАЗМЕРНЫХ ПЕРЕГОРОДОК ИЗ ГИПСОБЕТОНА
Общие сведения
Крупноразмерные перегородочные плиты изготовляются из гипсопесчаноопилочной массы (обычно состав 1:1:1, гипс : песок : опилки). С целью повышения прочности и транспортабельности гипсобетонных перегородок их армируют деревянными рейками сечением 20 X 10 мм. Прочность плиты при влажности ее в 10% достигает 40 кг/см^. Объемный вес 900—1500 кг (в зависимости от соотношения песка и опилок).
Крупноразмерные перегородочные плиты изготовляются методом прокатки на установке системы инж. Козлова и Большакова, состоящей из бункеров 1 (фиг. 166), заполнителей, ленточных питателей-дозаторов 2 и непрерывно действующей растворомешалки 3.
Процесс изготовления прокатных панелей сводится к следующему. Заранее заготовленные деревянные каркасы панелей с закладными элементами непрерывно, один за другим, подаются в приемную часть 4 формующего ленточного конвейера 5 прокатного стана. Для отделения одной плиты от другой между каркасами укладываются поперечные брусья. Двигаясь по конвейеру, каркас попадает сначала под валок 6, который плотно прижимает его к ленте, а затем в зону бетоноукладчика 7 шнекового типа. Бетоноукладчик равномерно распределяет по каркасу поступающую из растворомешалки 3 гипсобетонную массу. Дополнительно для лучшего распределения массы и ее уплотнения в зоне действия бетоноукладчика предусмотрена установка вибробалки.
Далее заформованная плита проходит между блоком обжимных (калибрующих) прокатных валков 8, покрытых резиной. На этом участке плита окончательно уплотняется и калибруется. Скорость движения ленты конвейера равна 30 пог. м в час., что обеспечивает схватывание гипсобетона к моменту, когда очередная плита поступает на обгонный рольганг 9. Здесь посредством захватно-проталкивающего устройства 10 очередная плита отделяется от предшествующей и затем передается на опрокидыватель 11. Опрокидыватель, поворачиваясь в вертикальной плоскости, устанавливает панель вертикально. Затем с помощью тельфера панель переносится на кассетную сушильную вагонетку, которая по ее заполнении (шесть панелей) электропередаточной тележкой подается к сушильным камерам.
Фиг. 166. Установка для производства крупноразмерных
перегородок из гипсобетона.
Фиг. 167. Прокатный стан.
Оборудование для производства крупноразмерных перегородок из гипсобетона 285
286
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Наибольшие размеры изготовляемой панели: длина 6000 мм, ширина 2450 и 3050 мм, толщина 120 мм.
Установленная мощность электродвигателей 48,8 кет. Габариты уста* новки в мм: длина 31 675, ширина 9400, высота 5216.
Прокатный стан
Прокатный стан (фиг. 167) предназначается для формования и калибровки перегородок. Стан состоит из рамы 1, на которой смонтированы: нижний формующий конвейер 2 с натяжным устройством 3, верхний конвейер 4 с натяжным устройством 5, очистительный шнек 6 с приводом 7. Очистительный шнек предназначается для очистки внутренней поверхности ленты нижнего конвейера.
Для прижатия деревянного каркаса к ленте нижнего конвейера служит валок 8. Заполнение каркасов гипсобетонной массой осуществляется шнеком-укладчиком 9, имеющим самостоятельный привод от электродвигателя 10. Под шнеком-укладчиком смонтирована вибробалка 11, на которую опирается лента нижнего конвейера. Вибробалка включается оператором периодически, способствуя лучшему распределению и укладке гипсобетона.
Профилирование панели обеспечивается при ее прохождении между верхним 12 и нижним 13 блоками калибрующих валков. Калибрующие валки с гипсобетоном не соприкасаются, так как расположены одна группа под нижней, а вторая — над верхними транспортерными лентами.
За время прохождения после калибрующих валков гипсобетонная масса схватывается и панель приобретает необходимую механическую прочность.
Привод стана состоит из четырехскоростного электродвигателя 14, клиноременной передачи, двух редукторов 15 и цепной передачи 16.
Для очистки наружной поверхности транспортерных лент предусмотрены очистительные щетки 17.
Электродвигатель главного привода развивает мощность в 476/7/9 кет яри числах оборотов соответственно 475/720/940/1440.
ГЛАВА IV
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Технологический процесс производства асбестоцементных изделий предусматривает проведение нижеследующих основных процессов: распушки асбеста и приготовления асбестоцементной массы, формования изделий, твердения изделий и их механической обработки.
Распушка асбеста при мокром способе производства начинается на бегунах (обминание асбеста) и завершается в голлендере, где происходит разделение пучков асбеста на отдельные волокна и приготовление асбестоцементной массы.
Формование изделий производится на листоформовочных или трубоформовочных машинах. Подаваемая в сеточную часть листоформовочной или трубоформовочной машины жидкая асбестоцементная масса (концентрация 86—94%) фильтруется и на поверхности сетчатых цилиндров образуются слои, состоящие из цемента, асбеста и воды (концентрация — 67%). В дальнейшем на этих же машинах слои массы частично обезвоживаются и уплотняются, образуя полуфабрикат влажностью 22—30%. В зависимости от вида выпускаемых изделий в дальнейшем осуществляются дополнительные one-
Голлендер
287
рации. При изготовлении листовых материалов производят раскрой на форматы полученного асбестоцементного листа (наката), его волнировку с последующим твердением; при изготовлении же асбестоцементных труб концы их подвергают дополнительной механической обработке (после твердения) на станках, сходных по устройству с токарными станками, применяемыми при обработке металла.
Ниже рассматривается конструкция специального оборудования, применяемого при изготовлении асбестоцементных изделий.
§ 2. ГОЛЛЕНДЕР
Голлендер предназначается для окончательной распушки асбеста (при мокром способе производства) и последующего тщательного смешивания его с цементом.
Голлендер (фиг. 168, а) состоит из чугунного овального резервуара (ванны) /, разделенного по продольной оси перегородкой 2 на два канала, по которым совершает круговое движение обрабатываемая асбестоцементная масса. В одном из каналов вращается ножевой барабан 3 с закрепленными в нем по образующей ножами 4. Вал 5 ножевого барабана устанавливается в подшипниках 6, смонтированных в ползунах 7. Под барабаном установлена гребенка (планка) 8 в виде пакета стальных пластин (ножей).
При вращении ножевого барабана возникает турбулентное движение загруженных в ванну асбеста, цемента и воды, в результате чего асбест дополнительно распушивается и затем тщательно смешивается с цементом.
Распушивание асбеста происходит при прохождении асбестоцементной массы в зазоре между ножами барабана и гребенки, а также вследствие ударов волокон асбеста о кожух.
Дно ванны выполняется или из чугуна или из бетона. В самой низкой части днища ванны монтируются спускные патрубки 9. От спускных патрубков дно ванны постепенно повышается по направлению к гребенке 8, а за ножевым барабаном круто поднимается, создавая горку 10. При вращении барабана асбестоцементная масса перебрасывается через горку, при этом создается разность уровней в каналах голлендера, чем обеспечивается интенсивная циркуляция смеси.
Изменение зазора между ножами барабана и гребенкой осуществляется при помощи подъемного механизма, который обеспечивает подъем или опускание подшипников 6, смонтированных в ползунах 7. Подъем ползунов с подшипниками вала ножевого барабана осуществляется винтами 11. Гайками винтов 11 служат червячные колеса 12, приводимые во вращение червячными винтами 13 от электродвигателя 14. Червячные передачи соединены общим валом 15, поэтому оба подшипника поднимаются (или опускаются) одновременно, чем исключается перекос барабана.
Ножевой барабан состоит из двух дисков 16, закрепленных на шпонках на валу 5. В пазах дисков с помощью колец 17 закреплены ножи 4. Ножи расклинены дубовыми клиновидными прокладками 18 (фиг. 168, б).
Ножевая гребенка представляет собой чугунную коробку 19, в которой размещены стальные ножи 20, с дубовыми планками между ними. Планки соединены болтами 21. Коробка закреплена в гнезде ванны при посредстве клина 22. Во избежание вибрации барабана ножи гребенки установлены под углом 1,5—2,5° по отношению к ножам барабана.
Голлендер (фиг. 168) имеет емкость ванны, равную 4 jw3, при диаметре ножевого барабана 1200 мм; мощность электродвигателя 20 квт. Режим работы — автоматический.
Началом цикла работы голлендера является момент открывания выгрузной заслонки бегунов, в которых производится предварительная распушка
288
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Б-Б
Фиг. 168. Голлендер.
Ковшовая мешалка
289
асбеста. В этот же момент срабатывает электромагнит дозатора воды; при этом в голлендер подается 50% потребной для смеси воды (^1570 л). Из бегунов поступает порция асбеста (136 кг). Полученная смесь начинает циркулировать в ванне при зазоре между ножами и гребенкой в пределах 0,5—1,5 мм. По истечении 3,5 мин подается команда на подачу второй порции воды. Далее, через 6 мин включается электродвигатель подъема барабана, который поднимается на 20 мм Одновременно с подъемом барабана срабатывает электромагнит заслонки дозатора цемента, подающий цемент в ванну. Через 10,5 мин с начала цикла срабатывает электромагнит механизма слива. За 30 сек до конца цикла (через 11,5 мин с начала цикла) срабатывает электромагнит дозатора воды смыва. Вода в количестве около 400 л интенсивно промывает ванну. В период подачи смывной воды происходит автоматическое опускание барабана в исходное положение. Далее цикл повторяется.
§ з. ковшовая мешалка
Голлендеры выдают приготовленную асбестоцементную массу периодически, а для бесперебойной работы последующих машин необходима непрерывная подача массы. С этой целью в общей цепи машин предусматривается установка так называемой ковшовой мешалки, которая предназначена для
Фиг. 169. Ковшовая мешалка.
непрерывного перемешивания и поддержания во взвешенном состоянии асбестоцементных частиц, а также для последующей непрерывной подачи асбестоцементной массы в приемные устройства формовочных машин.
Ковшовая мешалка состоит из металлического резервуара 1 (фиг. 169), рабочий объем которого равен 1,8—2 рабочим емкостям голлендера.
Перемешивающий механизм состоит из вала 2, смонтированного в подшипниках 3. На валу насажены ступицы 4 с крестовинами 5, на которых закреплены перемешивающие лопасти 6. Для уплотнения места прохода вала через стенки резервуара предусмотрены сальники 7.
Перемешивающее устройство приводится во вращение от электродвигателя 8 через редуктор 9 и зубчатую передачу 10.
19 Сапожников
290
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
На валу 2 установлено также колесо 11с закрепленными по его окружности ковшами 12.
При вращении колеса ковши захватывают асбестоцементную массу и затем, переходя крайнее верхнее положение, сливают содержимое в лоток 13, из которого по трубе 14 масса отводится к формующим машинам.
При необходимости опорожнения резервуара мешалки его содержимое может быть выпущено через люк 15, закрываемый при работе заглушкой.
Объемная производительность V ковшовой мешалки рассчитывается по формуле
V = 6O-q-n-i(p мУчас, (472)
где q — емкость одного ковша в л«3;
п — число оборотов вала мешалки в минуту;
i — число ковшей;
<р — коэффициент заполнения ковша, обычно равный 0,8.
§ 4. ЛИСТОФОРМОВОЧНАЯ МАШИНА
Асбестоцементные листы изготовляются на листоформовочных машинах. В промышленности находят применение машины двух типов: широкие, с рабочей шириной сукна 1600 мм, и узкие, с рабочей шириной сукна 1200 мм.
Фиг. 170. Принципиальная схема листоформовочной машины.
Широкие листоформовочные машины бывают одно-, двух-, трех- и четырехцилиндровые и предназначаются для формования: на одноцилиндровых — заготовок для электроизоляционных досок (типа АЦЭИД), а на остальных — заготовок для листовых изделий: шестиволновых листов типа ВО, листов типа АП, плоских прессованных и непрессованных листов и плиток. Четырехцилиндровая машина предназначается для производства окрашенного шифера (накладывается дополнительная окрашенная пленка).
На узких листоформовочных машинах изготовляются заготовки большеразмерных листов типов ВУ-1, ВУ-5, ВПС, ВП и ВО.
Наибольшее распространение получила трехцилиндровая листоформовочная машина.
Принцип работы листоформовочной машины в основном сводится к следующему (фиг. 170).
Водная суспензия асбестоцементной массы, непрерывно поступающая от ковшовой мешалки, подается по желобу в ванну 1. Для предупреждения осаждения асбеста и цемента в нижней части ванны установлены две лопает-
Листоформовочная машина
291
ные мешалочки 2. В ванне вращается полый цилиндр 3, обтянутый металлической сеткой 4. Вода, находящаяся в асбестоцементной суспензии, отфильтровывается через ячейки сетки цилиндра и поступает во внутреннюю полость последнего. Торцы сетчатого цилиндра открыты и примыкают к стенкам ванны; места примыкания уплотнены. В боковых стенках ванны имеются специальные окна, сообщающиеся со сливными патрубками. Вследствие этого уровень суспензии в ванне значительно выше уровня воды внутри сетчатого цилиндра, чем и обеспечивается процесс фильтрации.
Отфильтрованная вода, как отмечалось, отводится из внутренней полости сетчатого цилиндра через специальные сливные окна и патрубки, в то время как частицы асбеста с обволакивающими их частицами цемента осаждаются на сетке в виде сметанообразного слоя с содержанием воды 65—70%. Этот слой снимается с сетчатого цилиндра бесконечным сукном 5 и в виде тонкой пленки располагается на его поверхности. Для частичного обезвоживания пленки и ее уплотнения предназначается отжимной вал (гауч-вал) 6. В связи с тем, что отжатая и уплотненная отжимным валом асбестоцементная пленка содержит 48—52% воды, она при дальнейшем движении сукна поступает в зону вакуумной коробки 7 для дальнейшего обезвоживания до 42— 45%.
Поскольку в вакуум-коробке путем отсоса из пее воздуха создается разрежение до 400 мм рт. ст., наружный воздух проходит через сукно, перекрывающее коробку сверху, и поступает во внутреннюю полость коробки, увлекая при этом часть воды из асбестоцементной пленки.
После вакуумной коробки сукно с пленкой поступает в зону форматного барабана 8, при этом пленка с сукна переходит на поверхность форматного барабана, навиваясь на нем слоями. В процессе навивания происходит уплотнение асбестоцементного слоя (наката), а также отжатие воды из слоя и сукна. Отжатие воды и уплотнение слоя осуществляются вследствие того, что сукно с пленкой проходит между форматным барабаном и опорным пресс-валом 9. Уплотнение происходит как за счет собственного веса форматного барабана, так и за счет специальных механизмов нагружения его. В результате отжатия содержание воды в пленке снижается до 22—30%.
После того как на форматном барабане навьется слой требуемой толщины, его разрезают и снимают с барабана в виде асбестоцементного наката.
Для очистки сукна от приставших к нему частиц асбестоцемента предназначается сукнобойка 10 и спринклерное орошение 11. Натяжение сукна обеспечивается устройством 12.
Движение сукна обеспечивается от пресс-вала, приводимого во вращение от электродвигателя через систему передач. Вращение сетчатого цилиндра осуществляется движущимся сукном.
На фиг. 171 представлена трехцилипдровая листоформовочная машина. Листоформовочная машина состоит из двух частей: сеточной и прессовой. В сеточную часть входят: ванны 1 с мешалочками 2, сетчатые цилиндры 3 с отжимными валами 4, промежуточная стойка 5 с вакуумной коробкой 6, сукнобойкой 7, механизм регулирования положения сукна 8 и механизм натяжения сукна 9.
Прессовая часть состоит из станины 10, форматного барабана 11, пресс-вала 12, механизма нагружения форматного барабана 13 и подпрессовочного (отжимного) валика 14.
Привод форматного барабана осуществляется от пресс-вала 12, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. От пресс-вала получает также свое движение сукно, зажатое между пресс-валом и форматным барабаном. От сукна приводятся во вращение сетчатые цилиндры. Сукнобойка приводится в действие посредством цепной передачи от выходного вала редуктора. Мешалочки 2 имеют самостоятельный привод.
19*
292
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Ванны сетчатых цилиндров состоят из двух торцовых литых чугунных стоек (боковин) 1 (фиг. 172) и корыта 2 из листовой стали. В торцовых стенках установлены патрубки 3 для стока отфильтрованной воды. К внутренней поверхности торцовых стенок ванны крепятся угольники, на которые
Фиг. 171. Трехцилиндровая листоформовочная машина.
натягивается резиновый пояс 4, уплотняющий торцы
сетчатых цилиндров.
Сетчатый цилиндр состоит из оси 5, на которой смонтированы фва основных диска 6 и три промежуточных 7. Между дисками при помощи стяжных болтов 8 и распорных втулок 9 закреплены кольца 10. В прорезях колец закреплены продольные стальные полосы, служащие опорой для латунных сеток 11 (подкладочной № 5 и более мелкой — фильтрующей № 60). В отдельных конструкциях сетчатые цилиндры представляют собой два диска, обтянутые перфорированной стальной рубашкой, поверх которой натягиваются сетки.
Отжимные (гауч) валы 4, покрытые слоем резины (фиг. 171), под-
Фиг. 172. Разрез по ванне сетчатого цилиндра.
вешиваются на рычагах
15, установленных на раме 16, которая шарнирно укреплена на кронштейнах 17. Отжимные валы прижимают сукно к сетчатым цилиндрам под действием собствен-
ного веса и дополнительных грузов. Шарнирная установка рамы позволяет
после ее подъема вынуть из ванны любой цилиндр.
Сукнобойка 7 состоит из двух дисков, закрепленных на валу. Между дисками параллельно валу установлены четыре стержня, служащие билами.
Механизм 8 регулирования положения сукна предназначается для предупреждения возможных боковых отклонений его. В механизме предусмотрен регулировочный валик 18, подшипники которого установлены на салаз-
Листоформовочная машина
293
ках, скользящих по направляющим. Передвижение салазок с подшипниками валика осуществляется при помощи винтов с маховичками. Изменяя положения валика, подтягивают ту или иную кромку сукна и этим обеспечи
вают правильность хода сукна.
Форматный барабан 11 опирается своими цапфами на шарикоподшипники, корпуса которых скользят по направляющим станины 10. Уплотне
ние листа, накатываемого на форматный барабан, осуществляется главным образом давлением форматного барабана, создаваемым его весом и весом грузов 19, передаваемым на подшипники форматного барабана через систему рычагов, а также посредством подпрессовочного валика 14, прижимаемого к форматному барабану грузом через систему рычагов.
Форматный барабан снабжен механизмом подъема 20, который состоит из двух винтов, шарнирно связанных с корпусами подшипников цапф форматного барабана, двух червячных пар и звездочек с цепью для вращения. Вращение звездочек передается через червяки червячным колесам-гайкам, благодаря чему осуществляется подъем (опускание) винтов.
Для предупреждения сморщивания сукна по его ширине служит так называемый разгонный ролик 21. На поверхности разгонного ролика от его середины к краям спирально навита толстая проволока, которая при вращении ролика обеспечивает натягивание сукна по его ширине.
В последнее время для обеспечения лучшего уплотнения
Фиг. 173. Дополнительный пресс-вал.
пленки и отжатия воды из нее вместо подпрессовочного валика 14 (фиг. 171) предусматривается установка на его месте второго пресс-вала. Цапфы оси дополнительного вала 1 (фиг. 173) устанавливаются в подшипниках, которые смонтированы в специальных держателях 2, шарнирно присоединенных к штангам 3. Верхние концы штанг присоединены к рамке 4, в которой свободно установлены подшипники 5, опирающиеся на шейки оси форматного барабана. Завертывая винты 6 и сжимая при этом пружину 7, заставляют рамку 4 переместиться несколько вверх, чем и обеспечивают прижатие дополнительного пресс-вала к форматному барабану.
Производительность листоформовочной машины в условных плитках определяется по формуле
Q = 60 • — z 7,34 условных плиток в час, К
(473)
294
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
где пб — число оборотов форматного барабана в минуту;
к — число пленок в накате;
z — число листов типа ВО в одном накате (при форматном барабане диаметром 1,6 м z = 8);
7,34 — переводной коэффициент, учитывающий число условных плиток в одном листе типа ВО.
Выразим число оборотов форматного барабана через окружную скорость п6 — об/мин-, (474)
здесь v — окружная скорость барабана (или линейная скорость сукна) в м/мин;
D — диаметр форматного барабана в м.
Подставим в формулу (473) вместо п6 ее значение по формуле (474), получим
Q = 60-^^z • 7,34 условных плиток в час. (475)
Число пленок к в накате равно s к - ,
где s — толщина наката; по стандарту для листов типа ВО s = 5,5 мм; 6—толщина пленки принимается в пределах 0,9—1,1 мм.
Таким образом, формулу (475) можно записать в виде
Q — 60 z • 7,34 условных плиток в час. (476)
Формула (476) позволяет определить теоретическую производительность листоформовочной машины. При учете же, что при работе имеют место технологические простои, при которых на лучших заводах коэффициент использования (среднегодовой) составляет 0,9, получим, что фактическая (среднегодовая) производительность будет равна
0_ф = 0,9 Q условных плиток в час. (477)
Пример. Определить производительность листоформовочной машины, имеющей следующие параметры: диаметр форматного барабана 1,58 м, скорость сукна 40 м/мин, толщина пленки 1 мм, толщина наката 5,5 мм;
40 • 1
Q = 60——=-==—=-=• • 8 • 7,34 — 5175 условных плиток в час;
ЗТ " 1,00 • 0,0
<2фаКт — 0,9 Q ~ 4650 условных плиток в час.
Проф. П. Н. Соколов рекомендует определять производительность по весу асбестоцемента, отфильтрованного сетчатым цилиндром в единицу времени:
(]а,ц юоо кс/чис, (478)
где L — длина фильтрующей части цилиндра в см;
b — окружная скорость цилиндра в см/сек;
А — толщина слоя (уплотненного) в см;
у — объемный вес уплотненного и высушенного первичного слоя в г/см\
Листоформовочная машина
295
Расчет мощности. Мощность, потребляемая листоформовочной машиной, расходуется на преодоление сопротивлений движению сукна, вызываемых силами трения в подшипниках валов, роликов, барабанов, сетчатых цилиндров и других элементов машины, а также силами трения качения тех же элементов о сукно.
Момент трения в подшипниках определяется по формуле
A'U=Q-p4- (479)
где Мт£ — момент трения;
Q — общая нагрузка на подшипники, включающая вес вала (барабана, цилиндра, ролика и т. д.), равнодействующую натяжения сукна, вес асбестоцементной массы на сукне, нагрузку вышележащего вала и т. д.;
р. — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения.
Величина р, принимается равной 0,02 с учетом потерь в сальниковых и лабиринтных уплотнениях; d — диаметр цапфы.
Величина потребного тягового усилия Т, приложенного цо наружному диаметру вала (барабана, цилиндра и т. д.), определится, исходя из нижеследующего.
Момент, создаваемый тяговым усилием Т, будет равен
Мгв^Т-~, (480)
где D — диаметр вала (барабана, цилиндра и т. д.).
Поскольку
Мтр = Мдв, (481)
получаем
T = Qp4. (482)
Тяговое усилие, необходимое для преодоления трения качения между валами (барабанами, цилиндрами, отжимными валами и т. д.), определяется, исходя из равенства моментов трения и движущих моментов для верхнего и нижнего валов.
Так, например, для системы сетчатый цилиндр — отжимной вал имеем м'тр = И М"тр = Qdh, (483)
где М'тр — момент трения для сетчатого цилиндра в кгсм;
Ql{ — суммарная нагрузка на сетчатый цилиндр и отжимной вал в кг; р, — коэффициент трения качения в см;
Мтр — момент трения для отжимного вала в кгсм.
Величина движущих моментов будет равна
М' = 1 1 2
Но так как ^тр ^дв'
М",пр = М'дв;
получаем
для указанной системы соответственно
и М" = Т2^-. ов л 2
(484)
(485)
и
(486)
296
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
где 7\ и Т2 — тяговые усилия, которые должны быть приложены к сетчатому цилиндру и отжимному валу для преодоления сопротивлений трения качения между ними.
Величина коэффициента трения качения в рассматриваемой системе (при учете, что отжимной вал обрезиненный) принимается по аналогии с бумагоделательными машинами равной 0,16.
Для примера рассчитаем систему сетчатый цилиндр — отжимной -вал.
Сначала определим нагрузку на подшипники сетчатого цилиндра. Эта нагрузка складывается из активного веса сетчатого цилиндра, веса ленты с асбестоцементной массой, нагрузки на сетчатый цилиндр от отжимного вала.
Суммарная нагрузка от отжимного вала с грузами в кг..............510
Активный вес сетчатого цилиндра в сборе в кг.....................565
Вес погонного метра ленты в кг.................................... 8
Объемный вес пленки............................................... 2
Активный вес сетчатого цилиндра равен его весу за вычетом гидростатического давления, действующего снизу вверх.
Сетчатый цилиндр погружается в ванну на величину, равную примерно 0,7 его диаметра. Уровень же жидкости в сетчатом цилиндре равен обычно 0,2 диаметра сетчатого цилиндра. Таким образом, при сетчатом цилиндре диаметром 850 мм наибольшая величина гидростатического давления будет равна (0,7—0,2) 850-1,06 = 450 мм вод. ст. (где. 1,06 — коэффициент, учитывающий объемный вес среды). При этом гидростатическое давление на участке АБ (фиг. 170), определяемом углом « = 60°, будет изменяться от 0 до 450 мм вод. ст.; на участке БВ, определяемом углом Р = 110°, оно будет постоянным (450 мм вод. ст.) и, наконец, на участке ВГ (у = 60°) оно будет уменьшаться до 0.
Соответствующие подсчеты показывают, что суммарное гидростатическое давление, действующее на сетчатый цилиндр снизу вверх, будет равно (при D = 850 мм и L = 1700 мм) 535 кг. Таким образом, при общем весе сетчатого цилиндра (в сборе) 1100 кг активный его вес будет равен 565 кг.
Вес ленты, приходящийся на один сетчатый цилиндр при расстоянии между цилиндрами 1875 мм, приближенно будет равен 15 кг. Вес асбестоцементной массы, приходящийся, например, на средний цилиндр при ширине пленки 1700 мм, толщине слоя 1,8 мм (две пленки), будет равен 10,8 кг.
По формуле (482) определим величины тяговых усилий для преодоления сопротивлений трения в подшипниках сетчатого цилиндра и отжимного вала.
Для сетчатого цилиндра
Tc.4=Qp4’ (487)
где Q — нагрузка на подшипники;
Q = 510 + 565 + 15 + 10,8 = 1100,8 кг;
р — приведенный коэффициент трения качения (р = 0,02);
d — диаметр цапфы (а = 7 см);
D — диаметр сетчатого цилиндра (D = 100 см)
Тс и = 1100,8 • 0,02 = 1,55 кг.
Для отжимного вала
T0.e=Q^<
(488)
Листоформовочная машина
297
где Qi — нагрузка на подшипники отжимного вала равна суммарной нагрузке на сетчатый цилиндр за вычетом веса отжимного вала (330 кг) при среднем удельном давлении между отжимным валом и сетчатым цилиндром, равном 3,0 кг на 1 пог. см\
dj — диаметр цапфы (dx = 5 см)-,
D± — диаметр отжимного вала (D1 = 35 см)
Т в = 330 • 0,02 4- = 0,94 кг. ° OD
По формуле (486) для определения величины тягового усилия, потребного для преодоления трения качения между сетчатым цилиндром и отжимным валом, получаем
так как Q4 = Qe может записать:
(489)
(490)
Величина Q4 суммарной нагрузки при среднем удельном давлении между отжимным валом и сетчатым цилиндром, равном 3 кг на 1 пог. см, составит 510 кг, Оц = 100 см, Dg = 35 см ,
Л + Т2 = 2 • 510 • 0,16 (2° +JL) =6,26 кг.
Мощность, необходимая для преодоления сопротивления трения сетчатого цилиндра об асбестоцементную массу, может быть определена на основе формулы (499):
^Р = ₽ое®3о5(1 + 5А),
где L — длина цилиндра, равная 1,7 м-,
D — диаметр цилиндра, равный 0,85 м.
При окружной скорости сетчатого цилиндра 40 mJmuh число оборотов его будет равно
п — = 4°я _ 15 об!мин,
nD л-0,85 ’
откуда угловая скорость составит
<в = tS- = 1,57 сек-1
Ои
[цифровые значения остальных величин см. в формуле (499)];
Nmp = 2-10~6-109-1,573-0,85®. 11 = 0,0041 л. с.
Тяговое (окружное) усилие определим по известной формуле
716,2Nm„ 716,2 - 0,0041
Tmp = п R = 15 0,425 = 0,45 Кг'
Суммарное тяговое усилие будет равно
Тщм = ?с. ц + Тв.в + 7\ + У 2 + Тр = 9,2 кг.
298
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Аналогично проводится поэлементный расчет мощности в местах ее потребления. Схема расчета при этом принимается следующей (фиг. 174). На схеме приведены: пресс-вал 1, форматный барабан 2, натяжной ролик <?, отжимные ролики 4, вакуум-коробка 5, поддерживающий ролик 6, сетчатый цилиндр 7, мешалки 5, разгонный ролик 9, сукнобойка 10, отклоняющий ролик 11, редукторы 12 и 13, электродвигатели 14 и 15.
и сукнобоики Схема приВода мешалок
Фиг. 174. Схема к расчету листоформовочиой машины.
Задаемся величиной предварительного натяжения сукна в месте его сбегания с прессового вала (точка а на фиг. 174). Принимаем эту величину равной 350 кг. Тогда в точке б эта цифра возрастет на величину тягового усилия, необходимого для преодоления сопротивления трения в этой точке. Продолжая последовательно определение величин тяговых усилий по каждой из последующих позиций (в, г, д, . . ., н, о), находим суммарное тяговое усилие в точке о с учетом предварительного натяжения сукна.
Расчетное окружное усилие на прессовом валу будет равно разности натяжений между набегающей ветвью Ти и сбегающей Тъ где7\—величина предварительного натяжения сукна.
Потребная мощность на валу прессового вала будет равна
с., (491)
где v — скорость движения сукна в м!сек.
Потребная мощность электродвигателя при к. п. д. т) = 0,9 будет равна
.. Л'<>
N’ кет.
06 щ1,ЗЬ
(492)
При расчете системы прессовый вал — форматный барабан принимаются данные: диаметр пресс-вала 300 мм, диаметр цапфы пресс-вала 90 мм, диа
Листоформовочная машина
299
метр форматного барабана 1600 мм, диаметр цапфы форматного барабана 95 мм, вес форматного барабана 3500 кг, дополнительное нажатие на форматный барабан до 2000 кг. Величина коэффициента трения качения между валом и барабаном принимается равной 0,07 см.
Тяговое усилие, необходимое для преодоления трения сукна о поверхность вакуумной коробки, определяется по формуле
Т„. к = fcFp кг, (493)
где Тв. к — тяговое усилие;
fc — коэффициент трения между сукном и плоскими бортами вакуум-коробки;
F — живое сечение вакуум-коробки (40 X 160 = 6400 см2);
р — величина разрежения в вакуумной коробке (0,4 кг/см2).
Определение мощности, потребной для работы мешалок. Расчет проводим сначала для одной мешалки, а затем суммируем для всех мешалок, пользуясь формулами, приведенными в книге Г. М. Клюева К
Исходные данные: длина лопасти 1900 мм, радиус круга, описываемого концом лопастей, 137,5 мм.
1. Мощность, расходуемая на преодоление сопротивления жидкой среды _ k-2r-b(2nrnf
ci — 4-75-603 ’ ' ’
I
где b — длина лопасти (1900 мм);
г — радиус лопасти (137,5 мм);
п — число оборотов в минуту мешалки (140);
k — коэффициент, определяемый по формуле
= (495)
где у — удельный вес перемешиваемой среды; в нашем случае при 92% воды и 8% асбестоцементной смеси с объемным весом 1,7 получаем (приближенно)
у = 0,92-1 + 0,08-1,7 _ j >06 = 1060 кг/л3. (496)
здесь ф — коэффициент, учитывающий соотношение b : 2г, т. е. ширины лопасти к диаметру ее.
При
2/ Л™^7; <497>
ф = 1,25;
g— ускорение силы тяжести (9,81 mJcck2).
Следовательно, k = -g- = 1(^г ~ 67,5. (498)
Подставляя эти значения в приведенную выше формулу, получаем мощность, расходуемую на преодоление сопротивления среды:
Л7 _ 67,5-2-0,1375-1,9 (6,28 0,1375-140)3 п по
I'tг ~ —:-------—---------------— = 0.98 л. с.
Г. М. Клюев, Теория и расчет турбинных мешалок, 1940.
300
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
В каждой ванне установлены две мешалки: одна с п = 140 об/мин, вторая с п — 125 об/мин.
Так как величина п входит в формулу в кубе, то мощность, потребляемая „ “л / и, \3 / 140 \3 , .
второй мешалкой, будет в 125 j ~ 1,4 раза меньше.
Следовательно, для второй мешалки мощность будет равна
1 0,93 л г,
— °»7 л. с.
Суммарная мощность, потребная для мешалок трех ванн,
Nc = з [NCi + NCJ = 3 (0,98 + 0,7) = 5,03 л. с.
2 Мощность, необходимая для преодоления сопротивления трения ротора мешалки о жидкость, определяется по формуле
м;р = ₽0е«3о5(1 + ^-)л.с., (499)
где Ро — коэффициент (2-Ю-6);
Q — масса единицы объема жидкости в кг сек2/м;
g = = 4j°g° = 109 кг -сек2/м; (500)
ш — угловая скорость мешалки в сек-1;
пп л-140 . . _ 1 /mil
“ = ^(Г = -1о-^14’7^Г: <501>
D — диаметр круга, описываемого лопастями (275 мм);
b — длина лопасти (1,9 м).
Следовательно,
N' = 2-10-6-109 -14,73-0,275s ( 1 + = 0,039 л. с.
тр \ 0,2/5 )
Так как вторая мешалка имеет угловую скорость в 1,11 раза меньше, чем первая, то потребная мощность в 1,113 меньше:
N’mp = ~П?-~0-028 л. с. (502)
Следовательно, полная потребная мощность на преодоление трения
Nmp = 3 (0,039 + 0,028) = 0,2 л. с.
3. Мощность N'u, расходуемая на преодоление сил инерции мешалки и жидкости, определяется по формуле
___ 0,0046^ ! 0,006бж и~ 100/ ит^л-с-’
где GM — вес перемешивающего устройства мешалки в кг (~60 кг);
Ож—вес жидкости, приводимой во вращение мешалкой;
G^~ l,25yV;
здесь у — удельный вес жидкости (1,06);
V — объем цилиндра с диаметром D = 0,275 м и длиной I — 1,9 ж.
Так как во вращение практически приводится масса, имеющая объем больше объем'а цилиндра, то вводится коэффициент 1,25.
Ротационные ножницы
301
Тогда
Сж= 1,25-1,06-0,785-0,2752-1,9^0,15т = 150 кг;
итах — максимальная окружная скорость при п= 140 об/мин-,
со = 14,7 —— и птах -- rm = 0,137 14,7 = 2 м/сек-, сек. тах
t — пусковой период в сек (принимаем t = 10 сек).
Подставляя все эти значения, получаем 0,004-60 + 0,006-150 о пппоо Nu =----------------------ОТ---------2~°,0022 л. с.
Считая все мешалки одинаково загруженными, получаем
= 6ЛГ. = 6-0,0022 ~ 0,013 л. с.
Суммарная потребная мощность составит
= Nc+ NT + Nu = 5,03 + 0,2 + 0,013 5,24 л. с.
Мощность электродвигателя при к. п. д. передачи т] = 0,8 будет равна м _ Ncw _ 5,24 _ 4 о „т
™3-д р-1,36 0,8-1,36 +»квт.
§ 5. РОТАЦИОННЫЕ НОЖНИЦЫ
От листоформовочной машины срезанный накат поступает на конвейер 1
(фиг. 175), подающий этот накат к
ротационным ножницам.
8 6 2 1 6
С конвейера 1 накат поступает на транспортирующий барабан 2, на котором осуществляется продольное и поперечное раз-
ин liiMijm
Ч)
Фиг. 175. Ротационные ножницы.
резание наката. Разрезанный на листы накат поступает на отводящий конвейер 3. Все механизмы ножниц смонтированы на станине 4. В средней части станины установлен транспортирующий барабан 2, получающий вращение от общего привода через промежуточный вал 5 (см. кинематическую схему на фиг. 175, б).
302
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
От транспортирующего барабана через зубчатые передачи вращение передается двум обрезиненным прижимным валикам 6, ножевому устройству продольной резки 7 и ножевому устройству поперечной резки 8.
На валу ножевого устройства для продольной резки установлены дисковые ножи, которые непрерывно вращаются в направлении, противоположном вращению транспортирующего барабана. Лезвия дисковых ножей заглублены в кольцевые канавки, имеющиеся на транспортирующем барабане, чем обеспечивается полное прорезание наката.
Ножевое устройство для поперечной резки 8 состоит йз вала 9, ступиц 10 и балок 11, к которым крепятся ножи 12. Ножи установлены под углом 120° и вращаются с той же окружной скоростью, что и транспортирующий барабан. Длина отрезаемого листа при трех ножах составляет 400 мм. Если убрать два ножа, оставив только один, то получим лист длиной 1200 мм. Заменив ступицы 10 и установив два ножа (диаметрально), получим листы длиной по 600 мм.
Для обеспечения совпадения первого поперечного реза с передним краем (вблизи от него) движущегося асбестоцементного наката и отключения ножевого устройства при постоянно включенном приводе ножниц служит муфта включения, представленная на фиг. 176.
Когда на транспортирующем барабане резательного станка нет асбесто
цементного листа, второй (по ходу) прижимной ролик 1 находится в нижнем положении и рычаг 2, шарнирно связанный со штоком 3, упирается в собачку 4 муфты, при этом собачка поворачивается по часовой стрелке и выводит из зацепления с храповым колесом 5 поворотный сухарь 6. В этом положении приводная шестерня муфты вращается вхолостую. Для того чтобы под действием пружины 7, соединенной с собачкой 4, муфта не повернулась в обратном направлении (что вызывает включение муфты и поломку), служит обратный рычаг 8, упирающийся в сегмент 9 муфты. При прохождении асбестоцементного листа прижимной ролик 1 приподнимается и поднимает рычаг 2. При этом освобождается собачка 4, которая под действием пружины 7 поворачивается и вводит сухарь 6 в зацепление с храповым колесом 5.
Корпус муфты и ножевое устройство поперечной резки начинают при этом вращаться вместе с приводной шестерней муфты как одно целое. Вращение, а следовательно, и разрезание асбестоцементного наката продолжается до тех пор, пока под вторым прижимным роликом 1 находится асбестоцементный лист. Когда асбестоцементный лист пройдет, ролик опустится и собачка 4 муфты при дальнейшем вращении упрется в рычаг 2. При этом
Ротационные ножницы
303
сухарь 6 выйдет из зацепления с храповым колесом 5, и ножевое устройство поперечной резки остановится в исходном положении.
Определение мощности электродвигателя. Мощность при работе ротационных ножниц затрачивается на разрезание листа в продольном и поперечном направлениях и на транспортирование его.
Мощность, необходимая для поперечной резки наката, определяется исходя из следующего. В процессе разрезания, по мере углубления ножа в толщу листа, сопротивление, встречаемое ножом, постепенно возрастает, несколько уменьшаясь в конце реза. <
По данным института НИИСтроммаш, удельное усилие резания р = 35 кг на 1 пог. см. Принимая максимальную ширину листа L равной 170 см, получим наибольшее значение усилия резания
Pwu6 = р. L = 35 • 170 = 5950 кг. (503)
Определим величину работы поперечного резания, приняв с запасом усилие резания равным Рнаиб'
Л = рнаибЬ = 5950-0,01 = 59,5 кгм, (504)
где 6 — толщина разрезаемого листа (для плит ЦНИПС 6=10 мм).
Мощность, затрачиваемая на поперечное резание листа, будет равна
= (505)
где t — продолжительность процесса резания в сек;
т] — к. п. д. передачи (0,85).
Время t, затрачиваемое на процесс резания, определится исходя из следующего:
из треугольника АБВ и ОБВ (фиг. 177, а) получаем
АВ -cosа = АБ-, )
OB-COS р = 05. | (506)
304
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Суммируя, получим
АВ cos а 4- OB cos ₽ = АБ + ОБ. (507)
Обозначая радиус окружности ножей через г, радиус транспортирующего барабана через R, толщину листа через б, получим
г cos а 4- (7? 4- б) cos ₽ = г + /?; (508)
из тех же треугольников, находим
БВ — г sfti « = (В 4* б) sin Р, (509)
откуда
51П ₽ = "K + ft- • (51°)
Подставляя цифровые значения в формулы (508) и (510), получим
197 cos а 4- 390 cos Р = 577; (511)
sin Р = 0,506 sin а. (512)
Выразив косинусы углов через синусы, получим
197 /1 — sin2а 4- 3901 — sin2P = 577. (513)
Чтобы исключить радикалы, разложим подкоренные выражения в ряд по биному Ньютона и получим
У 1 — sin2 а = 1---sin2a-----sin4а ...; (514)
У 1 — sin2 р = 1---sin2 р----sin4 р ... (515)
Так как этот ряд весьма быстро сходится, то практически ограничимся лишь первыми двумя членами.
Подставив полученные значения в формулу (513), получим
197(1----|-sin2a) 4- 390(1 —-^-sin2p) =577. (516)
Заменив sin Р через sin и по формуле (512), найдем
197 — 98,5 sin2 a 4- 390 — 195-0,5062 sin2 a = 577 (517)
sin2 a — 0,0676; sin a = 0,26, (518)
откуда a = 15°5'.
Время t. затрачиваемое на резание при числе оборотов вала ножевого устройства 26,2 в минуту, будет равно , 60a 60-15°5' л лпсо /С1л\
# — п-360 ~ 26,2-360 “ 0,0953 сек. (519)
Подставляя найденное значение t в формулу (505), получим 59 5
N1 = 0,0953-102-0,85 = 7,2 Квт‘
Мощность, потребная для продольного резания, определится исходя из следующего.
Ротационные ножницы
305
Величина усилия резания равна
Р = рбг, (520)
где р — удельное усилие резания (35 кг/см);
б — толщина разрезаемого листа (1 см);
I — число режущих ножей (5).
Мощность, затрачиваемая на продольное резание,
р . Г)
N^=102^Kem’ (521)
где v — скорость резания, равная скорости подачи листа транспортирующим барабаном. При диаметре барабана 760 мм и числе его оборотов 13,07 в минуту получим
v = —=н- =-----------= 0,52 м/сек. (522)
60 ьи ' 7
Окончательно будем иметь
лт p&iv 35-1-5-0,52 , /Сооч
Ni = 1021] = 102-0,85 = 1,05 Квт" (523)
Необходимо отметить, что формулы (520)—(523) применимы при окружных скоростях резания до 1 м/сек. При резании же быстроходными дисковыми ножами, при окружных скоростях порядка 45—50 м/сек, потребная мощность возрастает до 1 квт на один режущий нож (примерно в 5 раз). Происходит это вследствие появляющегося значительного трения боковых поверхностей лезвия ножа о материал. Это сопротивление трения может быть значительно снижено при условии применения ножей так называемого сабельного типа.
• Подача асбестоцементного наката от листоформовочной машины к ротационным ножницам производится ленточным конвейером длиной 5,55 м при ширине ленты 1,8 м. Поддерживающим устройством для ленты является металлический лист, по которому скользит лента. Принимая удельный вес у сырого листа равным 2,5 т/м3 при толщине его h = 1 см, ширине b = 1,7 м и длине L, равной длине конвейера, найдем вес транспортируемого листа
Q = bhLy = 1,7.0,01-5,55.2,5 = 0,236 т. (524)
Вес верхней ветви ленты будет равен (при весе погонного метра, равном 22 кг) 122 кг.
Общая нагрузка Qo6ui на металлический лист, поддерживающий ленту, будет равна 358 кг.
Мощность, потребная для транспортирования,
М с.,
л 1021] ’
(525)
где f — коэффициент трения между лентой конвейера и металлическим листом (/ = 0,2);
v — скорость транспортирования (v = 0,5 м/сек);
т] — к. л. д. конвейера (П = 0,8);
358-0,2-0,5 п ..
= 102-0,8 - = ^квт.
Соответственно получим для отводящего конвейера при его длине, равной 7,2 м,
TV4 = 0,57 квт.
20 Сапожников
306
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Суммарная мощность Nсум будет равна 9,26 кет.
В связи с тем, что процесс поперечной резки асбестоцементного листа является периодическим, а процессы продольной резки и транспортирования листа непрерывны, нагрузка электродвигателя пульсирующая (фиг. 177, б). Исходя из изложенного, принимаем отношение максимальной пиковой мощности к номинальной, равной 1,4, при учете, что средняя мощность за цикл, -как показывают подсчеты, составит 3,6 кет-.
л 7 9.26 f. f.
= - гг = , л - = 6,6 квпг. помин 1 л 14 1
§ 6. ПРОКЛАДОЧНЫЙ ВОЛНИРОВОЧНО-СТОПИРУЮЩИЙ АГРЕГАТ
Прокладочный волнировочно-стопирующий агрегат предназначается для укладки асбестоцементных листов на металлические волнистые прокладки, волнировки листов на прокладках, стопирования прокладок с листами.
На фиг. 178 показан прокладочный волнировочно-стопирующий агрегат. Агрегат состоит из следующих основных узлов: конвейера 1, подающего листы от ротационных ножниц 2, электромагнитов 3 для захвата металлических прокладок, механизма 4 подачи прокладок и укладки на них листов, волнировщика 5, тележек 6, подъемника 7, снижателя 8 и доводочного механизма 9.
Устройство и принцип действия волнировочно-стопирующего агрегата сводится к следующему.
Асбестоцементные листы от ротационных ножниц поступают на конвейер 1 (фиг. 179). Приводной барабан конвейера смонтирован на станине ротационных ножниц. Барабан приводится во вращение как от ротационных ножниц, так и от вспомогательного привода доводочного механизма (фиг. 178, поз. 9). Впереди головного барабана 2 (фиг. 179) установлен подающий валик 3, обеспечивающий укладку асбестоцементного листа на металлическую прокладку. Рабочий процесс начинается с того, что на тележку 6 (фиг. 178) устанавливаются две стопы прокладок. Тележка с прокладками затем подается под электромагниты 4 (фиг. 179). Далее гидравлическим подъемником 5 поднимают стопы прокладок до соприкосновения с электромагнитами; электромагниты притягивают две прокладки, после чего подъемник опускается каждый раз до отказа вниз, а затем поднимается так, чтобы расстояние от верха стопы до электромагнитов было бы всегда постоянным. Это обеспечивается фотоэлектрическим управлением.
Подача прокладок к волнировщику производится специальной кареткой 6, которая получает возвратно-поступательное движение через реечную передачу 7 от самостоятельного привода. В момент поднятия стоп прокладок к электромагнитам каретка находится в зоне волнировщика. После того как электромагниты притянули две прокладки, а стопы опустились, каретка перемещается под электромагниты, принимает от них прокладки и возвращается на исходную позицию перед волнировщиком.
Зазор между электромагнитами и верхней прокладкой стопы гидроподъемника должен обеспечить свободный проход каретки.
Асбестоцементные листы поступают на конвейер 1 с разрывом по длине в 450 мм. Это обеспечивается тем, что скорость ленты конвейера больше окружной скорости транспортирующего барабана ротационных ножниц. Привод барабана конвейера 1, как отмечалось, осуществляется от ротационных ножниц. После того как закончилась разрезка очередного наката, режущее устройство ножниц выключается, а вместе с этим выключается и конвейер /. В этот период передние кромки первой пары листов отстоят в 150— 200 мм от подающего валика 3. Далее включается привод доводочного
Фиг. 178. Волнировочно-стопирующий агрегат.
Фиг. 179. Продольный разрез волнировочно-стопирующего агрегата.
Прокладочный волнировочно-стопирующий агрегат
308
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
механизма 9 (фиг. 178). Для обеспечения вращения барабана конвейера от двух приводов предусмотрены обгонные муфты. При включении доводочного механизма лента конвейера движется со скоростью 0,1 м/сек до тех пор, пока передние кромки асбестоцементных листов не подойдут к конечному выключателю 8, обеспечивающему остановку листов в исходном положении на подающем валике 3.
Далее в процессе совместного и синхронного движения прокладок и ленты конвейера происходит укладка на прокладки асбестоцементных листов и их
Фиг. 180. Волнировочно-стопирующий агрегат (разрез ио снижателю).
подача под волнировщик. Привод реечного механизма 7 стола подачи прокладок под волнировщик осуществляется от отдельного электродвигателя. Между реечным приводом, подающим валиком и получающим от него вращение головным барабаном существует постоянная кинематическая связь, чем и обеспечивается синхронность их работы.
Волнировщик (фиг. 180) имеет литую сборную станину 1, на поперечинах которой смонтированы два стола 2. В каждом столе имеются по два паза, в которых помещаются вилы 3, толкающие прокладки с листами.
На рейках вил имеются упоры: задние, которые, упираясь в торцы прокладок, перемещают их при укладке на них шифера, и передние, передвигающие прокладки с отволнированными листами на стопировку.
Беспрокладочный волнировочно-стопирующий агрегат
309
Волнирование асбестоцементных листов осуществляется при помощи скалок 4, пирамидально подвешенных на швеллерных балках 5, которые крепятся к раме.
Пирамидальная подвеска скалок позволяет постепенно волнировать листы, предохраняя их тем самым от разрывов.
Подъем и опускание скалок осуществляется от привода 6 через кривошипно-шатунный механизм 7 (нижние концы шатунов шарнирно крепятся к раме).
После того как произойдет вблнировка очередной пары асбестоцементных листов при следующем ходе реек 9 (фиг. 179), прокладки с листами перемещаются передними шарнирными упорами и передаются на вилы 10. При обратном ходе реек с прикрепленными к ним вилами прокладки с листами удерживаются неподвижными откидными упорами, закрепленными на краю стола волнировщика, и плавно опускаются на стол снижателя.
В процессе работы агрегата на столе подъемника постепенно уменьшается количество прокладок, а на столе снижателя накапливается стопа прокладок с асбестоцементными листами.
Управление работой снижателя (также и подъемника) осуществляется следующим образом.
На стойках станины волнировщика монтируются фотоосветитель 8 (фиг. 180) и фотореле 9. При попадании светового луча на фотореле электросопротивление его возрастает, при этом посредством промежуточного реле отключается золотник, управляющий работой снижателя 10', при этом стол снижателя остается неподвижным.
Как только последующая прокладка с листом перекроет световой луч, снижатель начнет опускаться до того момента, пока не будет открыт доступ световому лучу к фотоэлементу.
Аналогично происходит работа подъемника.
Другие типы волнировщиков не рассматриваются, поскольку различие между ними сводится к особенностям конструктивного оформления.
§ 7. БЕСПРОКЛАДОЧНЫЙ ВОЛНИРОВОЧНО-СТОПИРУЮЩИЙ АГРЕГАТ
Рассмотренный выше технологический процесс производства волнистых асбестоцементных листов предусматривает применение металлических прокладок, укладку их в стопы и последующую разборку. Потребность в металлических прокладках только для одной технологической линии составляет 10—15 тыс. шт.
Не говоря уже о сравнительно большой стоимости прокладок, необходимо отметить, что работа с использованием прокладок усложняется при этом; например, такой процесс, как разборка стоп, до сих пор не механизирован.
Исходя из изложенного, становится очевидным преимущество беспро-кладочного способа волнирования асбестоцементных листов.
На фиг. 181 показана схема конвейера для беспрокладочного волнирования и последующего твердения асбестоцементных листов (предложение И. А. Чернето).
Агрегат состоит из трех основных секций: I — приемной секции с механизмами для волнирования листов, II — камеры твердения и III — секции съема листов.
Агрегат представляет собой многоэтажный цепной конвейер 1 с тележками 2. Агрегат заключен в камеру пропаривания (за исключением головной и хвостовой частей). В приемной секции смонтирован волнировщик 3.
Принцип действия и конструкция агрегата в основном сводятся к следующему.
310
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
От ротационных ножниц нарезанные асбестоцементные листы (фиг 182) подаются к цепному конвейеру. В привод транспортирующего барабана ротационных ножниц вмонтирована обгонная муфта, благодаря которой дополнительный привод обеспечивает синхронность движения ленты конвейера 1 и перемещения тележки 2, чем обеспечивается точная укладка асбестоцементного „листа на тележку.
Приемная секция предназначается для укладки на тележки асбестоцементных листов, их волнирования и подпрессовки.
Тележка состоит из двух поперечин, к которым приварены двенадцать продольных скалок 3 для двух шестиволновых листов. На передней (по ходу)
хвостовая часть
Головная часть
Фиг. 181. Принципиальная схема конвейера для волнистого шифера по предложению И. А. Чернето.
поперечине закреплены два ушка, при помощи которых тележка присоединяется к цепи конвейера. На задней поперечине имеются два катка, которыми тележка опирается, перемещаясь в направляющих.
Тележки с выстланными на них листами поступают в зону действия вол-нировщика.
Волнировка осуществляется с помощью устройства, похожего с рассмотренным выше.
Волнировщик состоит из рамы 4, на которой смонтированы два кривошипно-шатунных механизма 5. К нижним концам шатунов подвешена рама 6, в которой пирамидально установлены скалки 7. В процессе волнировки тележка с листом движется синхронно со скалками волнировщика, поскольку радиус дуги А—Б, по которой перемещается точка А кривошипа, подобран с таким расчетом, чтобы скорость перемещения точки А была равна скорости движения тележки; при этом время полного оборота кривошипов равно времени перемещения конвейера на длину, равную длине тележки.
После волнировки тележка с листами проходит между подпрессовочными профилированными валками 8, набранными из отдельных дисков, которые обеспечивают дополнительное уплотнение листа; при этом первая по ходу пара валков производит уплотнение впадин волн, а вторая пара уплотнение гребней. Указанный способ уплотнения гребней волн принят с целью исключения появления разрывов в листах, вследствие разности окружных скоростей валков на гребнях и впадинах.
Беспрокладочный волнировочно-стопирующий агрегат
312
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
В дисках всех валках (кроме нижнего второй пары) предусмотрены специальные продольные пазы, в которые заходят поперечины тележек. С указанной целью время одного оборота валков подобрано с таким расчетом, чтобы оно равнялось времени перемещения тележки на один шаг, при этом длина средней окружности валков равна шагу тележки, чем, в свою очередь, обеспечивается равенство линейной скорости перемещения тележки и окружной скорости валков.
Привод осуществляется от электродвигателя 9 через клиноременную передачу 10, вариатор 11, редуктор 12 и цепную передачу 13.
Привод подпрессовочных валков и волнировщика осуществляется от заднего вала цепной передачей 14 последовательно на первую пару валков, затем на вторую пару. Привод кривошипов волнировщика осуществляется цепной передачей 15 от первой пары валков.
Переход тележек с этажа на этаж в камере пропаривания происходит по схемам (фиг. 181).
При выходе тележек из пропарочной камеры механический съемник 1 (фиг. 183) снимает с тележки затвердевшие листы и укладывает их на стол 2 (на испытываемом агрегате съемник не установлен).
Другая конструкция беспрокладочного волнировочно-стопирующего агрегата предложена инж. Н. И. Ершовым.
Агрегат (фиг. 184) состоит из трех основных частей: волнировщика 1, укладчика листов в стопы 2 и конвейера твердения 3.
Волнировщик предназначен для придания волнистой формы сырым асбестоцементным листам, поступающим от ротационных ножниц. Волни-ровка листов осуществляется протяжкой их между цепями 4 и 5, расположенными двумя рядами один над другим. В верхнем ряду установлено двенадцать, а в нижнем — тринадцать цепей. Цепи натянуты на звездочках — приводных 6 и натяжных 7. К цепям крепятся короткие металлические сегменты 8, радиус закругления которых равен внутреннему радиусу гребня волны. Таким образом, каждое полотно цепей представляет собой движущуюся скалку.
Расстояние между звездочками цепей в месте поступления листов на волнировщик равно развернутой волне (135 мм). Это же расстояние в месте выхода листов из волнировщика равно шагу волны (115 мм). В связи с этим цепи в направлении движения волнируемого листа сходятся, при этом одновременно сегменты цепей сближаются между собой (по высоте) с тем, чтобы профиль волны образовывался бы постепенно.
Цепи приводятся в движение от электродвигателя 9 через редуктор 10, при этом в первую очередь приводится во вращение вал звездочек нижних цепей, а от него через зубчатую передачу 11 — вал звездочек верхних цепей.
К стойкам волнировщика крепятся направляющие 12 и 13 для цепей.
После волнировки асбестоцементные листы поступают к транспортирующим роликам 14. Ролики устанавливаются на разрезных конических втулках для того, чтобы облегчить и ускорить установку роликов по формующим цепям.
Верхние ряды транспортирующих роликов подвешены на подпружиненных тягах. Пружины частично уравновешивают вес валика с роликами, обеспечивая тем самым возможность создания любого необходимого минимального давления на асбестоцементный лист.
Между первой и второй парами транспортирующих роликов установлены дисковые ножи 15 сабельного типа. Разрезка листа вдоль и обрезка кромок производится, таким образом, после волнировки.
Для уборки отрезанных частей кромок и асбестоцементной крошки (от среднего разреза) под ножами установлен конвейер 16.
Беспрокладтный волнировочно-стспирующий агрегат
313
Поскольку в дальнейшем листы, прошедшие волнировку, укладываются в стопы на тележки конвейера твердения, предусматривается для предупреждения слипания их смазка нижней поверхности минеральным маслом. Смазка производится роликами 17, установленными на валу, приводимом во вращение от транспортирующих валиков. Ролики частично погружены
Фиг. 183. Секция съема листов конвейера И. А. Чернето для волнистого шифера.
в ванну с маслом и при вращении набирают на себя масло и смазывают им прямые участки профиля нижней стороны листов.
После смазки листы поступают на стол укладчика, на котором транспортируются профилированными роликами.
Съем листов со стола и укладка их в тележки 1 (фиг. 185) цепного конвейера твердения производится при помощи вакуум-укладчика 2.
Вакуум-укладчик состоит из двух вакуум-коробок 3, подвешенных на траверсе 4, концы которой соединены со штангами 5. Штанги на шпонках
314
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
a W Si H 9
Фиг. 184. Беспрокладочный волнировочно-стопирующий агрегат Н. И Ершова.
Агрегаты, для непрерывного формования асбестоцементных листов
315
закрепляются на валу 6, приводимом во вращение от электродвигателя через кривошипно-шатунный механизм и цепную передачу.
Работа укладчика осуществляется путем включения однооборотной муфты кривошипно-шатунного механизма. За один оборот муфты вакуум-
Фиг. 185. Беспрокладочный волнировочно-стопирующий агрегат Н. И. Ершова. Укладчик.
коробки опускаются, присасывают листы, переносят их к месту укладки и возвращаются в исходное положение. Разрежение в вакуум-коробках не превышает 100 мм рт. ст.
Днище вакуум-коробки выполнено профильным (соответственно профилю асбестоцементного листа) и имеет 750 отверстий диаметром по 6 мм.
Для обеспечения плотного прилегания вакуум-коробок к листам в момент присасывания ролики рольганга 7 опускаются.
Конвейер твердения заключен в камеру (за исключением загрузочной и выгрузочной частей). В камере поддерживается температура 40—50°. Длина конвейера принята с расчетом пребывания стоп-шифера в камере в течение 2,5—3 час. Тележки конвейера перемещаются периодически на один шаг. После выхода тележки из камеры твердения стопы шифера сталкиваются
с тележки.
§ 8. НОВЕЙШИЕ ТИПЫ АГРЕГАТОВ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ФОРМОВАНИЯ АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ЛИСТОВ
На фиг. 186, а показана схема агрегата Маньяни (по патенту А) для непрерывного формования плоской или волнистой асбестоцементной ленты. Агрегат выполнен в виде цепного конвейера 1, звеньями которого
316
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
являются вакуум-коробки 2. Верхняя поверхность вакуум-коробок перфорирована и имеет профиль, соответствующий профилю изготовляемых листов (фиг. 186, б).
Рабочая поверхность вакуум-коробок перекрыта бесконечным сукном 3, которое охватывает цепной конвейер.
Скорости движения сукна и вакуум-коробок одинаковы.
Рабочий процесс в основном сводится к следующему. Асбестоцементная масса влажностью 45— 50% по трубе 4, прикрепленной к тележке с валиками 5, подается на сукно 3. Этой тележке с валиками, имеющими профиль, соответствующий профилю изготовляемой асбестоцементной ленты, сооб
Фиг. 186. Листоформовочный агрегат непрерывного действия фирмы Маньяни.
щается возвратно-поступательное движение, со скоростью, значительно превышающей скорость движения сукна. Во время движения асбестоцементная масса укладывается несколькими слоями.
Толщина слоя массы на ленте определяется скоростью движения сукна и вакуум-коробок конвейера, а также объемом массы, подаваемой в единицу времени.
В процессе движения конвейера из вакуум-коробок верхней ветви производится отсос воздуха. В результате отсоса создается разрежение, обеспечивающее удаление из формуемой ленты избыточной
воды, а также плотное прилегание ленты с массой к поверхности вакуум-коробок, необходимое для получения заданного профиля формуемой ленты.
При дальнейшем перемещении сукно поступает в зону профили
рованного уплотняющего валка 6. С целью предупреждения образования трещин (вследствие разности окружных скоростей) валок изготовляется составным из отдельных колец J и 2 (фиг. 186, в).
После уплотнения валком 6 (фиг. 186, а) сформованная асбестоцементная лента отделяется в точке 7 от сукна и поступает далее на стол 8,на котором разрезается на листы требуемой длины; сукно же в этой точке огибает
отклоняющее устройство 9 и опускается вниз.
На участке между отклоняющим устройством 9 и отклоняющим валиком 10 сукно распрямляется и движется далее расправленным по валикам И и 12.
По пути движения сукна в точке 13 происходит промывка его водой, подаваемой шприцами. После огибающего валика 12 сукно подходит к профилирующим валкам 14 (фиг. 186, г), которые придают сукну необходимый
профиль.
На фиг. 187 показана принципиальная схема листоформовочной машины непрерывного действия фирмы Revisione Construzione Maccine (RCM), a на фиг. 188 •— общий вид установки.
Агрегаты для непрерывного формования асбестоцементных листов
317
Принцип действия листоформовочной машины сводится к следующему.
Водная суспензия асбестоцементной массы непрерывно поступает по желобам 1 в мешалки 2, а затем по трубопроводам 3 подается в ванны 4 сетчатых цилиндров 5. Всего в машине восемь ванн с сетчатыми цилиндрами, разбитых на две группы по четыре в каждой.
Каждая из групп является по существу самостоятельной четырехцилиндровой листоформовочной машиной. Слои асбестоцементной пленки снимаются с сетчатых цилиндров бесконечными сукнами 6 и 7.
В зоне А сукно 6, несущее на нижней стороне слой массы от одной группы цилиндров, сближается с сукном 7, несущим слой массы на верхней стороне — от второй группы. Путем накладывания друг на друга указанных двух слоев получается общий слой асбестоцементного полотна.
Для обезвоживания асбестоцементной пленки служат отжимные валы 8 и вакуум-коробки 9 и 14. Вакуум-коробки 14 служат для удержания на сукне пленки, находящейся снизу сукна.
Фиг. 187. Принципиальная схема листоформовочного агрегата непрерывного действия фирмы RCM.
В дальнейшем асбестоцементный лист поступает в зону профилирующих валков 10. По пути к профилирующим валкам верхнее и нижнее сукна постепенно гофрируются, а вместе с ними получает волнообразный профиль и асбестоцементная лента. Далее уплотненная и отпрофилированная асбестоцементная лента поступает в подпрессовочные валки 11, которые дополнительно профилируют и уплотняют ее.
По выходе из подпрессовочных валков дисковыми ножами 12 (фиг. 188) осуществляется продольная обрезка краев ленты. Поперечная резка ленты на листы требуемой длины обеспечивается режущим устройством 13, которое в процессе резки совершает перемещение в двух направлениях: в поперечном и в продольном, при этом скорость перемещения в продольном направлении точно соответствует скорости движения ленты с тем, чтобы был исключен косой срез. Для подсушки сукон после промывки служат вакуум-коробки 15.
В дальнейшем асбестоцементные листы при посредстве вакуумприсосных кранов снимаются с конвейера и укладываются на металлические волнистые прокладки, которые устанавливаются на вагонетки. На этих вагонетах асбестоцементные листы поступают в пропарочные камеры для твердения.
Институтом НИИСтроммаш разработана конструкция плоскосеточной машины для непрерывного формования асбестоцементной ленты сразу на заданную толщину. Формование осуществляется методом фильтрации асбестоцементной суспензии на непрерывно движущейся плоской сетке.
Плоскосеточная машина (фиг. 189) состоит из следующих основных узлов: напускного устройства, сеточной части, вакуумного устройства и подпрессовочного устройства.
Узел напускного устройства 1 обеспечивает непрерывную подачу асбестоцементной суспензии ровным слоем на сетку машины Для предупреждения расслоения суспензии в корыте 2 напускного устройства установлены
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Т рубоформовочные машины
319
три лопастных вала 3, вращающихся навстречу друг к другу. Равномерность выдачи суспензии на сетку регулируется при помощи валика 4, передвигаемого по высоте.
Сеточная часть машины состоит из двух конвейеров, рабочие ветви которого расположены одна над другой. Ветвь нижнего конвейера набрана из перфорированных пластин 5 и является поддерживающей для латунной сетки 6 верхнего конвейера.
Регистровые ролики 7, поддерживающие латунную сетку, смонтированы вместе с натяжным барабаном 8, установлены на шарнирно закрепленной раме 9. Один конец рамы опирается на пружины 10. Это обеспечивает воз-
можность встряхивания регистровых роликов и сетки, необходимое для равномерного распределения асбестоцементной суспензии по ширине сетки.
Латунная сетка по бокам ограничена резиновыми ремнями (декеля) 11, которые обеспечивают получение асбестоцементной ленты требуемой ширины. Декели движутся в одном направлении с латунной сеткой и с той же скоростью.
В зоне регистровых роликов происходит частичное обезвоживание массы. Далее латунная сетка и поддерживающая ее перфорированная ветвь нижнего конвейера поступают в зону вакуум-коробок 12, которые через коллектор и ресивер связаны с вакуумным насосом. Требуемое разрежение в вакуум-коробках поддерживается автоматически регулятором вакуума.
Вакуум-коробки осуществляют дальнейшее обезвоживание асбестоцементной массы. В этой зоне происходит формование асбестоцементной ленты, при этом в конце зоны происходит окончательное уплотнение ленты двумя барабанами 13, свободно посаженными на своих осях. Давление барабанов на ленту создается при помощи пружин. Барабаны производят в процессе уплотнения ленты также и отжим воды.
Проектная производительность машины — 9000 условных плиток в час, при толщине листа 6 мм. Скорость движения сетки 15 м/мин. Общая мощность установленных электродвигателей 80 квт.
§ 9. ТРУБОФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ
Процесс формования асбестоцементных труб аналогичен процессу изготовления изделий на листоформовочных машинах.
В связи с повышенными требованиями, предъявляемыми к механической прочности асбестоцементных труб, их формуют из асбеста более высоких сортов, при этом формование проходит на относительно тонкой пленке и обычно при одном сетчатом цилиндре.
На фиг. 190 показана принципиальная схема трубоформовочной машины.
Масса из ковшовой мешалки через распределительную коробку подается в ванну 1 предварительного перемешивания. Переливаясь через порог,
320
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
асбестоцементная масса поступает в ванну 2 сетчатого цилиндра 3. Для предупреждения расслаивания суспензии в ванне предусмотрены мешалочки 4. Асбестоцементная пленка снимается с сетчатого цилиндра рабочим сукном 5. Уплотнение пленки и ее частичное обезвоживание производится отжимным валом 6. Сукно после перехода на нее пленки проходит над вакуум-короб-кой 7, которая обеспечивает частичный отсос воды из пленки и сукна. Для предупреждения отклонения хода сукна служит регулировочный валик 8 (подробнее см. в описании листоформовочной машины). Далее сукно подходит к форматной скалке 9, вращающейся на опорном валу 10 и удерживаемой на нем валиками И. Пленка переходит с сукна на скалку, навиваясь на ней. Форматная скалка представляет собой цилиндр, диаметр которого
Фиг. 190. Принципиальная
схема трубоформовочной машины.
соответствует внутреннему диаметру формуемой трубы. Пленка, навиваемая на скалку, уплотняется давлением прессующих валиков// (так называемый «экипаж давления»), прижимающих скалку к опорному валу. Для предотвращения перехода асбестоцементной пленки с форматной скалки на прес сующие валики служит верхнее сукно 12.
После перехода пленки на форматную скалку рабочее сукно 5 проходит натяжной валик 13, сукнобойку 14, промывные трубки 15 и поступает затем к отжимным валикам 16, которые служат для отжатия воды из сукна и одновременно являются вспомогательным тяговым устройством (подробнее см. ниже). Далее сукно, пройдя вакуум-коробку 17, отклоняющие валики 18 и натяжной (качающийся) валик 19, направляется к сетчатому цилиндру.
Трубоформовочная машина состоит из двух основных частей — сеточной и устройства для формования труб (прессовой части). На фиг. 191 показана трубоформовочная машина для изготовления труб длиной 4 м.
Асбестоцементная масса из ковшовой! мешалки поступает через распределительную коробку 1 в желоб 2. Вода, потребная для частичного разжижения массы, поступает из второй распределительной коробки 3. Подача массы и воды регулируется автоматически. Отверстия в днищах распределительных коробок перекрываются клапанами, которые подвешены к концам двуплечих рычагов 4. Вторые концы двуплечих рычагов соединены тросами с третьим двуплечим рычагом 5, ко второму концу которого подвешен поплавок, погруженный в бак 6, сообщающийся с ванной сетчатого цилиндра. При увеличении расхода массы уровень ее в ванне сетчатого цилиндра понижается. Это вызывает также снижение уровня в баке, вследствие чего попла
Трубоформовочные машины
321
вок, опускаясь, поворачивает рычаг 5, тросы натягиваются, поворачивают рычаги 4, поднимая при этом клапаны распределительных коробок 1 и 3. Проходные отверстия в днище распределительных коробок увеличиваются, питание массой и водой повышается.
При подъеме же уровня массы в ванне поплавок в баке 6 всплывает, обеспечивая через систему рычагов и тросов перекрытие клапанами выходных отверстий распределительных коробок, что вызывает снижение количества подаваемой асбестоцементной массы и воды.
Ванна 7 сетчатого цилиндра трубоформовочной машины, в отличие от ванн листоформовочной машины, имеет дополнительную мешалку 8, которая обеспечивает равномерное распределение массы в ванне. Из мешалки через порог масса переливается в ванну, при этом во избежание смыва пленки, отфильтрованной на сетчатом цилиндре, по длине ванны устанавливается перегородка (не доходящая до дна), которая направляет поступающую массу в нижнюю часть ванны, где смонтированы две мешалочки 9.
Сетчатый цилиндр 10 конструктивно мало чем отличается от цилиндров листоформовочных машин.
Обрезиненный отжимной вал И трубоформовочной машины выполняет те же функции, что и у листоформовочнои машины.
Подшипники отжимного вала подвешиваются на рычагах 12, шарнирно закрепленных на станине машины. Регулирование силы прижатия прижимного вала осуществляется при помощи грузов 13. Подъем прижимного вала для смены сетчатого цилиндра обеспечивается механизмом, состоящим из электродвигателя 14, который через редуктор 15 приводит во вращение два вала с насаженными на концах барабанами лебедки 16. Барабаны лебедки, вращаясь, наматывают на себя трос 17, чем обеспечивается подъем рычагов с прижимным валом.
Привод мешалочек осуществляется от электродвигателя 18 через клиноременную передачу, промежуточный вал и цепные передачи 19. Сетчатый цилиндр приводится во вращение движущимся рабочим сукном 20.
Отсасывание влаги из асбестоцементной пленки и из сукна осуществляется при помощи вакуум-коробок 21, 22 и 23. Разрежение в вакуум-коробках для рабочей ветви принимается в 250 мм рт. ст., а для холостой — 200 мм рт. ст.
Пройдя вакуум-коробку и регулировочный валик 24, рабочее сукно с асбестоцементной пленкой подходит к форматной скалке 25.
Рассматриваемая трубоформовочная машина (модель АТМ-4) предназначается для изготовления труб на давление до 10 кг/см2, диаметром от 125 до 1000 мм, при толщине стенок от 10 до 50 мм и длине до 4 м. Для навивки труб различных диаметров требуется соответствующий набор форматных скалок.
Форматная скалка вращается на опорном валу 26, который приводится от электродвигателя через систему передач (подробнее см. ниже).
Передав пленку на форматную скалку, рабочее сукно затем последовательно обходит натяжные валки 27, вакуум-коробку 23, сукнобойку и отжимные валки 28. Отжимные валки обеспечивают отжатие воды из сукна вместе с этим служат вспомогательным тяговым устройством для рабочего сукна, приводимого в движение от опорного вала 26. Далее сукно, пройдя направляющие валки, поступает к сетчатому цилиндру.
Асбестоцементная пленка, навиваемая на скалку, уплотняется прессующими валиками «экипажа давления»29. Верхнее сукно 30, проходя между прессующими валиками экипажа давления и форматной скалкой, на своем пути далее проходит систему отклоняющих п натяжных роликов, отжимные валки 31, натяжной ролик 32 и вновь возвращается к прессующим валикам.
21 Сапожников
322
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
8 61
Трубоформовочные машины
323
324
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
После окончания процесса навивки трубы происходит съем скалки с трубой. Для этого сначала при помощи механизма 33 поднимают экипаж давления, освобождая скалку, а затем, используя механизм 34 подъема и поворота скалок, выводят скалку из машины и укладывают на одну из двух съемных тележек 35, расположенных сбоку и впереди машины. Съемные тележки служат для стягивания навитых труб с форматных скалок. Тележки передвигаются по рельсовым путям и имеют домкраты 36 для регулирования установки тележек по высоте.
Машина работает попеременно на двух скалках, которые устанавливаются на осях, закрепляемых одним концом в буксе механизма поворота. Во время вывода одной скалки с другой стороны заводится вторая скалка. Во время снятия трубы с одной скалки на второй происходит навивка трубы.
«Экипаж давления» (фиг. 192) имеет раму из швеллеров 1, к концам которых прикреплены ползуны 2, перемещающиеся по вертикальным направляющим 3, являющимся хвостовиками винтов 13. Между швеллерами монтируются гидравлические цилиндры 4. К штокам 5 поршней гидравлических цилиндров крепятся обоймы 6. Все обоймы связаны общей траверсой 7. Каждая обойма имеет по три ролика 8, которые опираются на прессующие валики 9. Подъем и опускание экипажа давления осуществляются от двух масляных ротаторов 10, через соединительный вал 11, конические зубчатые передачи 12 и винты 13, представляющие одно целое с направляющими 3. Конические колеса, сидящие на винтах, являются одновременно и гайками.
Как отмечалось, для исключения перехода асбестоцементной пленки с форматной скалки на прессующие валики 9 давление на стенку трубы передается через верхнее сукно.
Сила нажатия прессующих валиков регулируется путем изменения давления масла в гидроцилиндрах 4. Сила нажатия складывается из веса деталей «экипажа давления» и давления, создаваемого гидроцилиндрами.
Давление масла в гидроцилиндрах, в зависимости от диаметра изготовляемой трубы и толщины слоя, навитого на форматную скалку, изменяется в пределах от 0 до 9 кг/см2. При максимальном давлении масла в цилиндрах (9 кг/см2) сила нажатия составляет 10 950 кг, при отсутствии давления в гидроцилиндрах — 3000 кг, т. е. равна весу деталей «экипажа давления». Давление на опорный вал, а следовательно, и на низ трубы равно сумме усилий, создаваемых «экипажем давления» и весом форматной скалки.
Давление масла в гидроцилиндрах изменяется автоматически под действием специального регулятора давления, по мере увеличения толщины стенки формуемой трубы.
Машина имеет указатель толщины стенки навиваемой трубы, состоящий из циферблата 14 и двух стрелок, показывающих толщину стенок по концам труб. Оси стрелок (одна из осей полая) связаны цепными передачами 15 с валами 16. Валы 16, в свою очередь, при помощи цепных передач и тросов связаны с грузами 17 и с концами прессующего валика. По мере увеличения толщины стенки трубы прессующий валик поднимается, вследствие чего грузы 17 опускаются, поворачивая при этом валы 16. Вместе с этим при помощи цепных передач 15 обеспечивается соответствующий поворот стрелок указателя толщины стенок навиваемых труб.
Привод машины осуществляется от электродвигателя 37 (фиг. 191) через редуктор 38, многодисковую фрикционную муфту 39, которая позволяет, не выключая электродвигателя, периодически останавливать машину для снятия навитой трубы. Включение и выключение муфты производится при помощи гидравлического цилиндра 40. Опорный вал 26 приводится во вращение от приводного вала через зубчатую цилиндрическую передачу 41. Рабочее сукно приводится в движение от опорного вала. От приводного вала
Фиг. 192 «Экипаж давления».
Трубоформовочные машины 325
326
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
через вторую зубчатую пару приводится во вращение вал 42, от которого через зубчатую цилиндрическую передачу 45 приводится во вращение нижний отжимной валок 28. От отжимных валков рабочее сукно получает дополнительное тяговое усилие.
Верхнее сукно получает движение от звездочки 44 через цепную передачу 45 и набор зубчатых колес 46 «экипажа давления».
Для лучшего натяжения сукна прессующие валики, от которых приводится в движение верхнее сукно, имеют несколько большую окружную скорость, чем отжимные валки 28. В действительности же окружные скорости выравниваются вследствие проскальзывания фрикциона 47, сидящего на валу отжимного валка 28.
Механизм подъема и поворота скалок состоит из колонн 1 (фиг. 193), на которых наглухо закреплены массивные втулки 2 с гнездами 3 для крепления концов осей форматных скалок. Нижние концы колонн входят в гидравлические цилиндры 4. При подаче масла в гидравлический цилиндр колонны вместе со скалкой поднимаются. Для снятия со скалки навитой трубы скалку необходимо отвести в сторону. Это необходимо также и для того, чтобы было освобождено место для установки в машину другой скалки, закрепленной во втулке второй колонны. Отвод скалки осуществляется поворотом колонны на 90° при помощи гидравлического сервомотора 5. После поворота форматная скалка с трубой опускается на съемную тележку 35 (фиг. 191), на которой установлен полукруглый деревянный желоб с внутренним диаметром, равным наружному диаметру трубы. Тележка приводится в движение от реверсивного гидродвигателя через цепную передачу. При движении тележки происходит стягивание с форматной скалки навитой на нее асбестоцементной трубы.
Могилевским заводом «Строммашина» запроектирована машина для изготовления труб длиной до 4 м.
По принципу действия эта машина не отличается от рассмотренной выше, однако в ее конструкцию внесен ряд существенных изменений. Вместо одного сетчатого цилиндра с целью повышения производительности машины предусмотрена установка двух сетчатых цилиндров. Существенному изменению подвергся узел съема трубы и установки скалок. Конструктивно механизм этого узла решен так: с обоих концов опорного вала устанавливаются мальтийские кресты 1 (фиг. 194), имеющие каждый по шести прорезей 2. Ширина этих прорезей принимается из расчета, чтобы концы форматных скалок могли свободно заходить в них.
Работа рассматриваемого механизма происходит в следующей последовательности.
Свободная скалка при помощи механизма подъема, состоящего из двух гидравлических цилиндров 5, на штоках 4 которых закреплен захват 5, поднимается на уровень площадки 6. Далее скалка посредством реечного толкателя 7 (имеющего на конце ролики, упирающиеся в скалку), подается к опорному валу, при этом концы скалки заходят в прорези мальтийского креста.
Затем происходит поворот мальтийских крестов на 60° в сторону опорного вала, при этом скалка, накатываясь на опорный вал, несколько приподнимается. Это обеспечивает свободное вращение скалки, поскольку концы ее не будут опираться на нижнюю часть прорези.
После навивки очередной трубы мальтийские кресты поворачиваются на 120° и скалка с трубой скатывается на площадку 8. К этому моменту происходит поворот платформы 9 тележки 10 в сторону скалки с трубой. Поворот платформы обеспечивается двумя гидравлическими цилиндрами 11 через рычаги 12. Затем посредством гидравлического цилиндра 13 и двойного реечного толкателя 14 скалка с трубой подается на платформу 9, после
Трубоформовочные машины
327
чего происходит опускание платформы. Затем тележка с платформой передвигается вперед, при этом происходит стягивание трубы со скалки.
Фиг. 193. Механизм подъема и поворота форматной скалки.
Расчет мощности, потребляемой трубоформовочной машиной. Расчет начинаем с определения потребных тяговых усилий для верхнего и нижнего сукна на отдельных участках, а именно: на направляющих устройствах, на горизонтальных, вертикальных и наклонных участках.
Кроме того, должны быть учтены местные сопротивления движению, вызванные дополнительными нагрузками на сукно.
328 Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Трубоформовочные машины
329
Сопротивление движению на направляющих устройствах подсчитываем по формуле
Рп = с'^. (526)
Сопротивление на горизонтальных участках определяется по формуле Рг~= coqL. (527)
Сопротивление на вертикальных участках подсчитывается по формуле Pe—±qH. , (528)
Сопротивление на наклонных участках определяется по формуле
Рн = ±qH + coqL, (529)
где Рп, Рг, Ре, Рн — соответствующие сопротивления;
с' — коэффициент, учитывающий разницу натяжения набегающих и сбегающих ветвей на направляющих валках « = 0,06);
— натяжение набегающей на валок ветвь сукна;
с0 — коэффициент сопротивления движению на горизонтальных участках пути (с0 = 0,05);
q — вес погонного метра сукна (q = 25 кг/м);
L — длина горизонтального участка или длина горизонтальной проекции наклонного участка;
И — высота вертикального участка или высота вертикальной проекции наклонного участка.
Фиг. 195. Схема к расчету трубоформовочной машины.
Разность между величинами натяжений ведущей ветви 8еед и ведомой ветви поглощается суммой всех сопротивлений движению сукна:
— $всд — $о — Цр
(530)
Определение тяговых усилий и потребной мощности, необходимой для движения верхнего сукна. Верхнее сукно (фиг. 195) приводится в движение в точке В, где находится вспомогательный привод, и в точке А, где расположен основной привод.
330
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Каждый из этих приводов будет потреблять мощность, необходимую для создания тягового усилия, преодолевающего сумму сопротивлений движению на участках основного (участок 7, 8 до 23, 24) и вспомогательного (1, 2 до 5, 6) приводов. Таким образом,
Росн. пр = ~~ (531)
Респ-пр = S6 -Sv (532)
Определение натяжений начинаем с участка 13, 14, где вес йгр валка с грузом создает натяжение. Вес Сгр валка с грузом равен 615 кг.
Давление отжимного валка D:
РОтж = (Ge + Gp) cos « + G„ cos 45°-cos a;
где Ge = 1320 кг (вес валка);
Gp = 220 кг (вес рамы);
Gn = 400 кг (давление пружины).
Усилие от нажима «экипажа давления» Рэ.д 16 000
Р = = 8300 кг.
2 cos у 2-cosl6
Натяжение на отдельных участках:
(?гр = S12 + 513 = 615 кг;
Gi3 = cnS 12 кг;
0гр = S12+cnS 12 кг; (533)
, _ Сгр _ 615
12 1 4- (с« 4- 1) — 1 4- (1 + 0,06) —
S13 = (сп + 1) S12 = 1,06-303 = 320 кг;
Si4 = S13+ qH + cBqL = 320 + 25-1,25 + 0,05-25-0,15 = 351,4 кг; (534)
S15 = c„S14 + FTp = C„S14 + -^- = 1,06-351,4 + -4д4-2'0,1 = 379 кг, (535)
где Ge — вес валка (250 кг);
г — радиус цапфы в м;
. р — коэффициент трения (0,1);
R — радиус валка в м;
FTp — сопротивление от трения сукна о валок;
Sie = S16 — qH + coqL = 379 -25-0,28 + 0,05-25-0,1 = 372 кг; (536)
Sit = c„-S16 + FTp = 1,06-372 + 5,3 = 400 кг. (537)
Определение величины FTp [см. формулу (535)].
Sie = Si? + coqL = 400 + 0,05-25-1,56 = 402 кг; (538)
S» = c„S18 + FTp = 1,06-402 + 5,3 = 432 кг; (539)
S 20 т 1в — ЯН + 6:oqL = 432 — 25• 1,05 0,05• 25 -0,4 = 407 кг; (540)
-$г1 ~ CpS го = 1,06-407 = 431 кг; (541)
S22 = Sai — qH + coqL = 431 -25-0,485 + 0,05-25-0,27 = 420кг; (542)
e _ с» । Ргц , рр доо । 8300-0,03-0,1 enn (543)
^23 = ^22 + = 1,06-420-1----Q|09g—-=699 кг.
Трубоформовочные машины
331
Усилие Р от нажатия «экипажа давления» равно
Р = = 8300 кг- (544)
2 cos у 2 cos 16° ’ ' '
SM = S23 + qc0L -I--J--699 4-0,05-25-0J95+ =953 кг (545)
(г и Р — соответственно радиус цапфы и радиус ролика в см);
Sn = S12 + qH = 303 + 25-1,25 = 334 кг; (546)
Slo = -%- - Fmp = - 5,3 = 309 кг; (547)
S8 = S10 — qH — coqL = 309 — 25• 1,5 — 0,05-25-0,97 = 268 кг; (548) ______________ *^9 mp mp Ss___________________(66 __
8 — C„ ~ Cn CnR CnR
268 1750-0,03-0,1 (200+ 1750) 0,03-0,1 . on ,r.n.
~ 1,06 1,06-0,142 1,06-0,142 ~ 180 K£’
где F’ — сила трения от давления Pj отжимного валка; давление валка равно 1750 кг;
F'mp— сила трения от веса отжимного валка D; вес валка 200 кг;
S, = S8 — qH —CqqL = 180 - 25-0,7 — 0,05-25-2,325 - 160 кг. (550)
Окружное усилие основного привода
Р осн. пр — — Sj',
рг = 953 — 160 = 793 кг. (551)
Определяем максимальную потребную мощность основного привода верхнего сукна:
Рга 793-0,62 „ _ /геоч
= W = “75+8- = 7’7 Л- С- <552>
Сопротивление движению на участках от 1, 2 до 5, 6 принимаем
Si = S7 = 160 кг; (553)
S2 = Sj + qH 4- coqL = 160 + 25-485 4- 0,05-25-0,267 = 172 кг; (554)
S3 = (1 + cn) S2 + Fnp = 1,06-172 + 5,3 = 187 кг; (555)
S4 = S3 + qH 4- coqL = 187 + 25-0,7 + 0,05-25-0,525 = 205 кг; (556)
S5 = (1 + c„) S4 + FTp = 1,06-205 + 5,3 = 222 кг; (557)
S6 = S5 — qH + cvqL = 222 —-25-1,5 4- 0,05-25-0,285 = 185 кг. (558) Окружное усилие вспомогательного привода
Р всп. пр = S6 - si; (559)
Р2 = 185 — 160 = 25 кг.
Определяем максимальную мощность привода
я, 25-0,62 /гдлч
= Ж = -75+85 = °’24° Л- С- <56°)
Определение тяговых усилий и потребной мощности, необходимой для движения рабочего (нижнего) сукна, производится аналогично расчету верхнего сукна.
332
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Для определения местных сопротивлений движению сукна необходимо подсчитать сопротивления движению сукна от отжимных валков, вакуумных коробок, натяжных устройств и т. д.
Усилие нажатия гауч-вала
Pi = Qib,
где q± — удельное давление гауч-вала на 1 пог. см (5,5 кг/сж);
b — длина трубы в см.
Усилие Рк, прижимающее сукно к верхней вакуум-коробке, равно
Рк = pLa, (561)
350
где р = -7g0- = 0,46 кг!см2 (величина разрежения равна 350 мм рт. ст.);
L — длина щели коробки;
а — ширина щели коробки.
Принимая коэффициент трения f сукна о направляющие вакуум-коробки равным 0,25—0,3, найдем величину сопротивления движению сукна по формуле
FK = (562)
Далее, пользуясь формулами (487) — (491), найдем остальные сопротивления движению сукна, после чего, по аналогии с верхним сукном, проводим соответствующий расчет для нижнего сукна.
Производительность трубоформовочных машин зависит от времени навивания трубы и длительности процесса съема трубы и установки новой форматной скалки.
Длительность tx процесса навивания трубы зависит от размеров трубы, толщины ее стенки, толщины слоя массы на рабочем сукне и от скорости движения сукна.
Число оборотов форматной скалки, необходимое для навивания трубы со стенкой толщиной s и при толщине асбестоцементной пленки ё, составит
(563)
Число оборотов пг в минуту форматной скалки (при окружной скорости v скалки, равной скорости движения рабочего сукна, и диаметре скалки D) будет равно
60ч П1 = n(D-l-s) •
Время /j в мин, затрачиваемое на навивание трубы, будет равно отношению п к пр.
Время t2, затрачиваемое, например, в машине АТМ-3, на отвод форматной скалки с трубой и установку новой скалки, как показывает опыт, равно 0,6—0,8 мин.
Таким образом, время, затрачиваемое на изготовление одной трубы, будет равно
, _ _S_ л (О + S) (565)
‘общ - ‘1 -г ч — е 1- ч-
Трубоформовочные машины
333
Количество k труб, формуемых в течение 1 часа, составит
(566)
Производительность трубоформовочной машины в м будет равна
Q = kLm —Lmp, (567)
1общ
где Lmp — длина формуемой трубы в м.
Как отмечалось выше, ассортимент труб, изготовляемых на трубоформовочной четырехметровой машине, весьма широк, а именно: внутренние диаметры труб колеблются от 125 до 1000 мм, толщина стенок соответственно равна 10—50 мм, длина трубы 4 м. Поэтому для сопоставления производительности машины при переходе на выработку с одного вида труб на дру-
Фиг. 196. Трубоформовочная машина фирмы RCM.
гой необходим какой-то эталонный измеритель. За эталон (условный ж) принимается труба с внутренним диаметром 200 мм, со стенкой толщиной 17,5 мм и длиной 1000 мм.
Объем эталонной трубы с допусками и припусками равен 13 200 см3. Объем же, например, трубы с внутренним диаметром 322 мм, толщиной стенки (с припуском) 29 мм и длиной 4000 мм равен 122 500 см3. Таким образом, одна труба диаметром 322 мм и длиной 4000 мм соответствует 122 500 : 13 200 = 9,3 условных труб или, что одно и то же, 9,3 условных метров труб.
На фиг. 196 показана трубоформовочная машина фирмы RCM для изготовления асбоцементных труб длиной 6 м. Сеточная и прессовая части мало чем отличаются от конструкции этих узлов в рассмотренной выше машине. Основное различие состоит в конструкции устройства для съема форматной скалки с трубой и установки на ее место новой скалки, а также устройства для выемки скалки из трубы.
Автомат для съема скалок состоит из станины, на которой смонтированы механизм для выемки, съема и установки скалок и устройство для каландрирования труб.
Механизм съема и установки скалок (фиг. 197) представляет собой цепной конвейер / с тремя каретками 2, 3 и 4, ролики которых передвигаются по направляющим 5.
Конвейер в процессе работы совершает возвратно-поступательное перемещение, предусматривающее переход каретки 2 из позиции А в позицию Б. В это же время каретка 3 переходит из позиции В в позицию Г,
334
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Пресс для изготовления прессованных плиток
335
а каретка 4 из позиции Г в позицию А. При обратном перемещении конвейера все три каретки возвращаются в исходное положение.
Возвратно-поступательное перемещение конвейера обеспечивается устройством, состоящим из гидравлического цилиндра 6, шток поршня которого соединен с рейкой 7, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом 8. На валу зубчатого колеса закреплен ведущий рычаг 9, соединенный с цепью конвейера. При поступательном движении рейки ведущий рычаг перемещает конвейер в одну сторону, а при возвратном — в другую.
Рабочий процесс проходит в следующей последовательности. В конце процесса навивания трубы каретка 4 перемещается на позицию Л, каретка 3 — на позицию Г, а каретка 2 — на позицию Б. В конце хода каретка 4 захватывает скалку с навитой трубой, каретка 3, в свою очередь, захватывает скалку с откаландрированной трубой, а каретка 2 захватывает свободную скалку, лежащую на роликах тележки 10, находящейся в это время внутри станины. При последующем передвижении конвейера каретки передвигаются на позиции: каретка 4 на позицию Г, где происходит каландрирование отформованной трубы; каретка 3 на позицию В, где происходит передача откаландрированной трубы со скалкой на ролики тележки 10. В это же время каретка 2, захватив свободную скалку, лежащую на роликах 15, подает ее в машину на позицию А.
Тележка 10 предназначается для приема скалки с трубой на позиции В, подачи ее на позицию Д к экстрактору, последующего перемещения трубы, освобожденной от скалки на позицию Е. На позиции Е происходит сбрасывание трубы на стол 11, при упоре рычага 12 через толкатель 13 в амортизатор 14.
Когда ролики 15 стола 10 находятся на позиции Д, экстрактор возвращает на них скалку. После этого, при обратном ходе тележки, скалка подается на позицию Б. Ролики 16 в это время оказываются на позиции В.
«Экипаж давления» 17 и опорные ролики 18 каландра смонтированы на станине 19. Давление на каландрируемую трубу создается при посредстве гидравлических цилиндров 20.
ПКБ асбошифера в последние годы разработало конструкцию трубоформовочной машины АТМ-5 для производства труб длиной 5 м. Система смены скалок в этой машине аналогична принятой в машине RCM. Эту машину изготовляет Могилевский завод «Строммашина».
§ 10. ПРЕСС ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ПЛИТОК
С целью повышения механической прочности и снижения водопогло-щения асбестоцементных изделий (кровельные плитки, облицовочные листы, электроизоляционные доски) их подвергают дополнительному прессованию. В результате прессования получают изделия с механической прочностью на изгиб до 200—300 кг/см2, с водопоглощением до 15—18% и высокой морозостойкостью.
Прессование асбестоцементных листов производится на гидравлическом прессе. Пресс (фиг. 198) состоит из платформы 1 и верхней плиты 2, соединенных между собой четырьмя колоннами 3. Верхняя плита 2 одновременно является гидравлическим цилиндром, в котором установлен поршень 4. Снизу поршня закрепляется подвижная прессующая плита 5, направляющими для которой служат колонны 3. Платформа 1, воспринимающая прессовое давление, неподвижно закреплена на колоннах.
Рабочий процесс осуществляется следующим образом. На специальную тележку 6 укладываются стопой прессуемые листы с металлическими прокладками между ними. Груженая тележка затем закатывается на рельсовый путь 7 гидравлического пресса. После закатывания вагонетки
336
Оборудование для производства асбестоцементных изделий
Фиг. 198. Гидравлический пресс для плиток.
Пресс для изготовления прессованных плиток
337
рельсовый путь опускается на 25 мм, при этом рама вагонетки ложится на платформу. Опускание и подъем пути обеспечиваются четырьмя гидравлическими цилиндрами 8.
После того как вагонетка/ загруженная листами, будет установлена на платформе, начинают нагнетать масло в гидравлический цилиндр, вследствие чего поршень 4 начнет опускаться, производя при этом прессование изделий. Возврат поршня в исходное положение осуществляется при посредстве двух гидравлических цилиндров 9, штоки 10 поршней которых соединены с траверсой 11, которая, в свою очередь, связана тягами 12 с подвижной плитой 5.
Общее усилие прессования, развиваемое прессом, равно 7500 т. Прессующая часть нижней плиты имеет в ширину 1,65 и в длину 2,7 м. Питание гидравлических цилиндров маслом обеспечивается двухступенчатым гидравлическим плунжерным насосом 13, смонтированным на верхней площадке <14 пресса. Мощность электродвигателя насоса 50 квт. В начале движения поршня 4 вниз гидронасос подает в цилиндр 2500 см? масла в секунду при давлении 160 кг!см?. В начале же прессования гидронасос автоматически переключается на давление 300 кг!см? при подаче 156 см?!сек масла и замедленной скорости перемещения поршня.
Наибольшее давление прессования, достигаемое при полном использовании площади прессования платформы, составляет 195 кг!см?. Продолжительность прессования в зависимости от размера прессующих изделий колеблется от 10 до 100 мин", при этом, для поддержания требуемого давления, при прессовании периодически производится подкачка масла.
Максимальное допустимое удельное давление прессования зависит от площади и толщины прессуемого листа, максимальное допустимое давление тем меньше, чем больше толщина листа и его площадь.
22 Сапожников
РАЗДЕЛ V
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО СТЕКЛА И СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА
ГЛАВА I
МАШИНЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Листовое стекло изготовляется в виде листов различной длины и ширины толщиной до 6 мм (стекло для застекления) или в виде более толстых листов толщиной до 20 мм, поверхность которых подвергается в последующем дополнительной обработке в холодном состоянии (полированное стекло). В настоящее время существует три основных метода изготовления листового стекла: посредством вертикального вытягивания, горизонтального вытягивания и прокатки.
При изготовлении по методу вертикального вытягивания с поверхности расплавленной стекломассы поднимается лента стекла необходимой толщины и ширины. Для этого в самом начале процесса до соприкосновения со стекломассой опускают «приманку», затем поднимают ее вверх. «Приманка» представляет собой металлическую раму прямоугольной формы, в нижней части которой размещены зубья длиной 50 мм, расположенные на расстоянии 10 мм один от другого. Зубья образуют гребенку, служащую для захвата стекломассы. Под действием сил сцепления между разогретым металлом и стекломассой лента стекла тянется вверх вслед за поднимаемой рамой (во всю ее ширину) и поступает в машину для вертикального вытягивания стекла (ВВС). Дальнейший подъем ленты стекла обеспечивается при помощи валиков машины ВВС.
В настоящее время существует два способа вертикального вытягивания листового стекла — лодочный и безлодочный.
При изготовлении стекла по лодочному способу в стекломассу на некоторую глубину погружается шамотный поплавок-лодочка 1 (фиг. 199, п). Она представляет собой продолговатое тело с вырезанной в средней части щелью, суживающейся кверху. Верх щели располагается на несколько сантиметров ниже верха боковых стенок лодочки. Если лодочка погружается в стекломассу немного, не доходя до уровня верхней кромки боковых стенок, то под действием гидростатического напора, создаваемого разностью уровней этой кромки и щели, стекломасса поднимается на некоторую высоту над щелью.
Силы поверхностного натяжения и повышенная вязкость (благодаря искусственному охлаждению стекломассы по выходе ее из щели) препятствуют растеканию стекломассы, поднявшейся из щели. Процесс формования стекла заключается в непрерывном и равномерном вытягивании ленты стекла из щели лодочки асбестовыми валиками машины ВВС.
Машины ВВС питаются стекломассой из подмашинных камер, сообщающихся с ванной печью, в которой производится варка стекла. Камеры располагаются последовательно на выработочном канале. Выработочный канал выделен мостами 2. Лента стекла выходит из щели лодочки в подмашинную
Общие сведения
339
камеру и далее проходит в шахту машины между холодильниками 3 — продолговатыми плоскими железными коробками, по длине соответствующими ширине ленты. В холодильники непрерывно подается и отводится из них вода.
Второй способ вытягивания — безлодочный, при котором стекло вытягивается со свободной поверхности, основан на создании необходимого для формования ленты стекла контура вязкостей при помощи теплоизолирующих экранов с вырезами (фиг. 199, б). Экраны помещаются горизонтально над зеркалом стекломассы в подмашинной камере и, препятствуя излучению
Фиг. 199. Способы формования стекла: а — лодочный: б — безлодочный.
тепла, сохраняют находящуюся под ними стекломассу в горячем и подвиж-ном состоянии. В центральной части подмашинной камеры, в щели, создаваемой экранами, стекломасса охлаждается, как и в щели лодочки, и покрывается вязкой пленкой, что необходимо для обеспечения процесса вытягивания ленты.
Машина ВВС изображена на фиг. 200. В прямоугольной шахте машины установлены одна над другой несколько пар вращающихся валиков. Лента, поднятая «приманкой» до первой пары валиков, называемой «Рубиконом», далее перемещается вверх валиками. «Рубикон» — граница, через которую лента должна перейти уже затвердевшей. Машины ВВС различаются по ширине (в зависимости от ширины вытягиваемой ленты стекла).
В настоящее время выпускают машины ВВС для вытягивания ленты стекла шириной от 1600 до 3000 мм и более. Скорость вытягивания в зависимости от толщины ленты колеблется в пределах от 8—10 до 130—140 м/час и более. С увеличением толщины ленты скорость вытягивания уменьшается.
По методу горизонтального вытягивания лента стекла сначала поднимается над поверхностью стекломассы вертикально, затем перегибается через полый горизонтальный валик и далее транспортирующими роликами оттягивается в горизонтальном направлении. Машины горизонтального вытягивания могут изготовляться для выпуска ленты шириной до 3000мм и толщиной от 1 до 15 мм. Скорость вытягивания от 10 до 250 м/час.
При изготовлении листового стекла методом прокатки степломассу пропускают между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. Толщина прокатываемой ленты колеблется от 3 до 15—20 мм при скорости прокатывания до 250 м/час.
22*
Машины для изготовления листового стекла
Машины для вертикального вытягивания листового стекла (ВВС)
341
§ 2. МАШИНЫ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА (ВВС)
Шахта машины (фиг. 200) состоит из пяти секций, соединенных между собой болтами. У каждой секции, кроме верхней (пятой), — четыре чугунные стенки, также соединенные болтами. У пятой секции — только две торцовые стенки. Две нижние секции для тепловой изоляции выложены с внутренней стороны слоем асбеста. Асбестовая изоляция закрыта листовым железом. Внутри шахты установлены одна над другой 13 пар асбестовых валиков, которые, как уже указано выше, вращаясь, вытягивают вверх ленту стекла.
В каждой паре один из валиков / устанавливается в подшипниках, неподвижно закрепленных в торцовых стенках секций, а второй валик 2 — в подвижных подшипниках, вмонтированных в грузовые рычаги 3, благодаря чему валик 2 имеет возможность отодвигаться от валика /. Это позволяет вытягивать ленту необходимой толщины и пропускать стекло с местными утолщениями или камнями.
Асбестовые валики приводятся во вращение от электродвигателя 4 постоянного тока через шестеренчатый редуктор 5, на выходной вал которого насажена коническая шестерня 6, находящаяся в зацеплении с шестерней 7 вертикального вала 8. От последнего через коническую зубчатую передачу 9 получает вращение короткий горизонтальный вал 10, а от него через шарнирный (карданный) вал 11 приводится во вращение первый асбестовый валик 1. От вала 10 через шестерню 12 получает вращение, установленный параллельно ему, второй вал, от которого также через шарнирный вал приводится во вращение второй асбестовый валик 2.
К четвертой секции шахты болтами крепятся массивные кронштейны 13, которые опираются на швеллерные балки 14, установленные на четырех колоннах. Таким образом, вся машина подвешивается на металлической раме. Для выверки и регулирования положения машины служат болты 15.
Приводное устройство монтируется на жестко закрепленных швеллерных балках 14. Отход ведомого асбестового валика компенсируется шарнирной передачей. Таким образом, исключается передача машине вибраций от вертикального вала.
К нижней плоскости первой секции шахты крепится чугунная коробка 16. Над ней смонтирован механизм для погружения шамотной лодочки в стекломассу. Штанги 17 механизма упираются нижними концами в полосы, перекинутые с борта лодочки на брус подмашинной камеры. Верхние концы стержней шарнирно закреплены в коленчатых рычагах 18. Вращая маховички 19, насаженные на винты 20, можно перемещать гайки, которые тягами 21 соединены с нижним концом коленчатого рычага 18.
В боковых стенках шахты (кроме последней — пятой секции) против каждой пары валиков имеется по два окна. Подвесные дверцы 22 окон можно открыть и установить в требуемом положении при помощи зубчатых планок. Степень открытия окон регулируется для поддерживания в шахте необходимого теплового режима. Через эти окна также удаляется бой, ведется наблюдение за лентой стекла и устраняются трещины, возникающие на ленте. По высоте шахты установлено шесть ярусов листов для удаления боя, подходящих одним краем к ленте стекла, другим — к окнам в шахте машины.
На пятой секции машины установлен механизм для подрезки и отломки стекла (конструкции механизмов описаны ниже),а также отлсмщик бортов 23.
Привод машины, представленный на фиг. 201, состоит из электродвигателя 1 постоянного тока, напряжением 220 в с переменным числом оборотов (150—900—2200 в минуту). Вал электродвигателя соединен с валом редуктора 2 эластичной муфтой 3. От редуктора через рассмотренную выше систему передач приводятся во вращение асбестовые валики. Для вращения
342
Машины для изготовления листового стекла
асбестовых валиков при возможном временном прекращении подачи электроэнергии (во избежание обрыва ленты стекла) предусмотрен также ручной привод машины, состоящий из рукоятки 4, соединенной через храпо-
Фиг. 201. Приводное устройство машины ВВС.
вик 5 с горизонтальным валом 6. При вращении рукоятки через коническую зубчатую передачу 7 приводится во вращение горизонтальный вал 8, от которого через цилиндрическую зубчатую передачу 9 приводятся в действие редуктор 2, вертикальный вал и асбестовые валики. Ручной привод
Машины для вертикального вытягивания листового стекла (ВВС) 343
выключается оттягиванием при помощи маховичка 10 горизонтального вала 8, вследствие чего зубчатые цилиндрические колеса выходят из взаимного зацепления. Для фиксации положения вала 8 предусмотрено специальное защелочное приспособление.
Асбестовые валики (фиг. 202) состоят из стержней 1, на которые туго насажены и плотно стянуты затяжными гайками 2 асбестовые диски. В рабочей части асбестовые валики имеют строго цилиндрическую форму, а концы
Фиг. 202. Асбестовые валики.
валиков обточены на конус, чтобы не препятствовать проходу утолщенных краев ленты. Как указывалось выше, один ряд валиков установлен в неподвижных подшипниках 3, второй — в подвижных подшипниках 4, которые закреплены в рычагах 5. Подвижные валики прижимаются к неподвижным (или к ленте стекла) действием грузов 6 (балансов). Рычаги 5 с асбестовыми валиками могут отодвигаться от неподвижных асбестовых валиков. Такое конструктивное оформление узла асбестовых валиков дает возможность не только вытягивать ленту стекла необходимой толщины, но и пропускать между валиками ленту с утолщениями или камнями.
Расчет мощности, потребляемой машиной ВВС. Примем для расчета, что на машине ВВС-3000 изготовляется оконное одинарное нормальное стекло толщиной 2 мм. Скорость вытягивания ленты шириной 3000 мм примем равной 120 пог. м/час.
Общая длина вытягиваемой ленты стекла равна расстоянию между осями нижней и верхней пар асбестовых валиков (4750 мм) плюс расстояние
344
Машины для изготовления листового стекла
от зеркала стекломассы до первой пары валиков (1000 мм), плюс высота листа, отрезаемого от ленты (принимаем 1500 мм). Таким образом, асбестовые валики должны поднять ленту стекла общей высотой 7250 мм. Принимая удельный вес стекла у = 2,5 г!см3, получаем вес вытягиваемой ленты:
Q = = 109 кг. (568)
Для вытягивания стекломассы через щель лодочки необходимо приложить усилия, которые должны быть достаточны для оттягивания ленты от стекломассы. По данным Проектно-конструкторского бюро (ПКБ) НИИСтекло, для этого требуется усилие до 2 кг/см2. В рассматриваемом примере поперечное сечение ленты равно 60 сл«2. Следовательно, требуемое
усилие должно составлять 120 кг.
Поднятие ленты стекла осуществляется за счет сил трения между вращающимися валиками и стеклом. Общая сила тяги Т должна быть равна весу ленты плюс усилию для оттягивания ленты: 109 + 120 = 229 кг.
Для обеспечения надежности работы машины примем, что одновременно в работе вытягивания участвуют 10 из 13 пар валиков. Таким образом каждая пара
Фиг. 203. Схема к расчету машины ВВС.
валиков должна дать подъемную силу Т, = 22,9 кг. При вращении асбестовых валиков на ленту стекла действуют следующие силы (фиг. 203): сила F = 22,9 кг, давление валиков Р, направленное перпендикулярно к поверхности стекла, и касательные силы Pf (силы трения).
Для работы машины необходимо соблюдение условия
Pf + Pf > F;
(569)
Р =
где Q — вес груза.
Из формулы (569) получаем
(570)
Принимая коэффициент трения f между стеклом и асбестовыми валиками равным 0,3, получаем
р = ^ = 38,2 кг.
0.6 ’
Крутящий момент для одного асбестового валика при диаметре его D = 18 см
MKI} = Pf-fr— ЮЗ кгсм.
(571)
Машины для вертикального вытягивания листового стесла (ВВС)
345
Для преодоления сопротивлений, возникающих при обкатывании валиков по стеклу и в цапфе, потребуется дополнительный момент
Мв = цР + И1г | Р2 + G2, (572)
где р — коэффициент трения качения (0,05 см);
г—радиус цапфы (2,25 см);
G — вес валика (240 кг);
pL — приведенный коэффициент трения для роликоподшипников (0,01). Следовател ь н о,
Ме -- 0,05-38,2 + 0,01 -2,25/38,22 + 2402 =5,45 кгсм.
Суммарный момент для 20 валиков
Мсу„ = (7Икр + /И,) 20 = 2170 кгсм. (573)
В данной формуле не учитывается момент, потребный для холостого хода трех пар валиков, вследствие незначительной его величины
Мощность, необходимая для вращения валиков,
^=7Г1?Л-С- (574)
Число оборотов валика при скорости вытягивания 120 м/час и диаметре валика 0,18 л
п тп?™ - 3,52 об/мин. (575)
лЫ-3600
Таким образом, д, 2170-3,52 п 1п_ =-716211-= °’107 Л'С-
Потребная мощность электродвигателя определяется по формуле
= (576)
в которой т] — общий к. п. д. машины, вычисляемый как произведение частных коэффициентов:
г] = т)1г)2т]зТ14П511в (577)
где т]1 — коэффициент, учитвающий потери на трение в шарнирной передаче (0,96);
г]„ — то же в цилиндрической передаче (передается половина мощности) между шарнирными валами (0,98);
т]3 — то же для конических пар: вертикальный вал —валики (0,96);
щ — то же в подшипниках вертикального вала (0,90);
т|5 — то же в конической зубчатой паре: редуктор — вертикальный вал (0,96);
<1в — к. п. д. редуктора (0,85).
Общий к. п. д. т] = 0,621.
Следовательно,
Ns = ~ = 0,173 л. с. = 0,127 квт. и u,bzl
Если вытягивать ленту стекла толщиной, например, 20 мм, то скорость вытягивания должна быть снижена до 8 м/час, т. е. в 15 раз В таком случае,
346
Машины для изготовления листового стекла
выполнив расчеты аналогично изложенному выше, получим мощность электродвигателя
Ng = 0,115 л. с. — 0,085 кет.
На машине рассматриваемого типа установлен электродвигатель постоянного тока (N = 1,5 кет, п = 2200—900—150 об/мин). При скорости вытягивания ленты 120 пог. м/час число оборотов электродвигателя должно быть равно 2200 в минуту; при скорости вытягивания 8 пог. м/час оно должно быть снижено в 15 раз, до 145—150 об/мин. Изменение числа оборотов двигателя в машинах ВВС осуществляется при помощи реостатов. Из курса электротехники известно, что при снижении числа оборотов электродвигателя выходная мощность на его валу уменьшается приблизительно пропорционально величине этого снижения. Таким образом, при снижении числа оборотов электродвигателя с 2200 до 150 в минуту, выходная мощность двигателя в рассматриваемом случае снизится с 1,5 до 0,1 кет. Следовательно, при установке электродвигателя с переменным числом оборотов необходимо, для обеспечения возможности работать со скоростями вытягивания в пределах 8—120 пог. м/час, принять мощность электродвигателя равной 1,3— 1,5 кет.
Производительность машины ВВС зависит от ширины вытягиваемой ленты стекла и скорости вытягивания. Производительность машины определяется по формуле
Q — kik'.vB mN час, (578)
где — коэффициент использования машины с учетом простоев и боя Р стекла (0,92—0,95);
k2 — коэффициент, учитывающий пробуксовку асбестовых валиков Р (0,98—0,99);
v — скорость вытягивания в м/час,
В — ширина ленты стекла в м.
§ 3. МАШИНЫ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ СТЕКЛА (ГВС)
Работа машины горизонтального вытягивания стекла (ГВС) основана на вытягивании ленты со свободной поверхности стекломассы с последующим перегибом из вертикального положения в горизонтальное.
Машина ГВС состоит из четырех основных узлов: 1) бортоформующего устройства, 2) устройства для перегиба ленты стекла, 3) транспортирующих валиков, 4) приводного устройства.
Бортоформующее устройство предназначается для формования бортов вытягиваемой ленты стекла. Формование осуществляется парными роликами 1 (фиг. 204 и 205), охлаждаемыми водой. Ролики на рабочей поверхности имеют накатку. Окружная скорость роликов ниже скорости оттягивания ленты, чем создается необходимое натяжение ее. Для охлаждения ленты предусматривается установка с обеих сторон ленты холодильников.
Бортоформующие ролики У с их трубчатыми валами и приводной частью монтируются на салазках 2, которые при помощи винтового устройства 3 могут передвигаться. Салазки с их опорой закрепляются на кронштейнах 4. При необходимости смены роликов их вначале выдвигают из окна камеры, а затем, поворачивая кронштейны 4 на 180°, выводят все устройство.
Привод бортоформующих роликов предусматривается от вала 5 через коническую зубчатую передачу 6, при этом вращение получает один вал бортоформующего устройства; второй вал приводится во вращение от первого через зубчатую передачу 7. Вал 5, в свою очередь, приводится от главного вала 8 машины (фиг. 205) через коническую зубчатую передачу 9, карданный вал 10 и коробку скоростей 11. Передача на другую сторону
Фиг. 204. Машина горизонтального вытягивания стекла (вид сбоку).
Машины для горизонтального вытягивания стекла (ГВС)
348
Машины для изготовления листового стекла
Фиг. 205. Машина ГВС. План
Машины для горизонтального вытягивания стекла (ГВС)
349
машины осуществляется от коробки скоростей при помощи горизонтального вала 12.
Требуемое положение бортоформующих роликов устанавливается путем перемещения их в горизонтальном направлении при помощи винтового устройства 3, в вертикальном — винтовым устройством 13 и путем некоторого поворота кронштейна 4.
Узел перегибного устройства. Перегиб ленты из вертикального в горизонтальное положение производится на перегибном валу 14. В связи с тем, что поверхность перегибного вала в процессе работы покрывается слоем окиси и его необходимо через каждые 4 —5 дней вновь шлифовать и полировать, конструкция узла перегиба предусматривает возможность смены перегибного вала на ходу машины, без обрыва ленты.
С указанной целью в машине установлены два перегибных вала, подшипники которых монтируются в поворотных барабанах (по одному барабану с каждой стороны).
При необходимости смены рабочего перегибного вала барабаны поворачивают и лента постепенно переходит на новый вал. После того как валы применяются местами, первый вал извлекают и направляют на перешли-фовку.
В тех случаях, когда перегиб осуществляется через два вала, барабаны необходимо несколько повернуть с тем, чтобы лента ложилась бы на них равномерно. Смена валов в этом случае происходит так же, как и в первом, при этом во время смены барабаны поворачивают, выводя из работы вал, требующий шлифовки и полировки.
Вращение барабанов обеспечивается ручным приводом, зубчатые колеса которого находятся в зацеплении с зубьями, нарезанными на наружной поверхности барабанов.
В процессе работы перегибной вал приводится во вращение движущейся лентой стекла. Во время же пуска машины перегибной вал получает вращение от транспортирующих валиков через систему зубчатых передач; выключение производится выводом из зацепления одной из шестерен путем выдвижения ее из плоскости зацепления.
Транспортирующие валики. После перегибного вала лента стекла поступает на поддерживающий валик 15 и далее на восемь транспортирующих валиков 16. Транспортирующие валики обеспечивают оттягивание ленты стекла и последующую передачу ее на ролики 17 печи отжига.
Транспортирующие валики изготовлены из стальных труб с отшлифованной наружной пойерхностью. Валики в процессе работы охлаждаются воздухом, продуваемым внутри их.
Приводное устройство. Привод всех частей машины осуществляется от электродвигателя 1 (фиг. 206), через зубчатую передачу 2, кулачковую муфту 3, червячный редуктор 4, зубчатую передачу 5, карданный вал 6 и коническую зубчатую передачу 7. Привод транспортирующих валиков 8 обеспечивается от главного приводного вала 9 при посредстве винтовых зубчатых передач 10.
Как указывалось выше, бортоформующие ролики приводятся также от главного вала 9.
Ролики 11 печи отжига приводятся во вращение от вала 12.
Расчет машины ГВС. Примем для расчета, что на машине ГВС изготовляется листовое стекло толщиной от 2 до 10 мм при скорости вытягивания ленты соответственно 250 и 20 м/час, при ширине ленты с бортами 2,7 м.
Мощность в машине ГВС расходуется на оттягивание ленты стекла с поверхности стекломассы, на подъем ленты до точки перегиба ее, транспортирование ленты стекла в зоне машины ГВС и в печи отжига, на работу бортоформующих роликов.
Машины для горизонтального вытягивания стекла (ГВС)
351
Величина усилия, необходимого для оттягивания ленты стекла с поверхности стекломассы, равна
Р — Вдр кг, (579)
где Р — усилие оттягивания в кг',
В — ширина ленты с бортами (270 см);
б — толщина стекла (0,2 см);
р — удельное усилие оттягивания (2 кг/см2).
Подставляя цифровые значения, получим
Р = 270-0,2-2 = 108 кг.
Все ленты на участке стекломасса — точка перегиба определится из уравнения
G = В8fry кг, (580)
где h — расстояние от поверхности стекломассы до точки перегиба (70 см); у — удельный вес стекла (0,0025 кг/см3).
Подставляя цифровые значения, получим
G =. 270-0,2-70-0,0025 = 9,45 кг.
Величина потребного тягового усилия в точке перегиба ленты стекла будет равна
T^P + G + tP + G + GJ^Ka, (581)
где Т — тяговое усилие;
G1 — вес перегибного вала (125 кг);
Pi — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения (0,004);
d — диаметр цапфы валика (13 см);
D — диаметр валика (17 см).
Подставляя цифровые значения, получим
7\ = 108 + 9,45 + (108 + 9,45-ф 125)0,004-^ = 118,19 кг.
Тяговое усилие, необходимое для транспортирования ленты стекла в зоне машины, будет равно
Т, = Gcm + -&) + Gfi кг, (582)
где Т2 — тяговое усилие в кг;
Gcm — вес стекла на участке транспортирования;
Gcm = Вб/у кг, (583)
здесь I — длина ленты стекла в зоне поддерживающего и транспортирующих валиков (260 см).
Подставляя цифровые значения, получим
G^= 270-0,2-260-0,0025 = 35 кг;
рх — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения (0,004);
d — диаметр цапфы валиков (7 см);
D — диаметр валиков (16 см);
у — коэффициент трения качения стекла по валикам (0,05 см);
Ge — вес поддерживающего и восьми транспортирующих валиков (945 кг).
Подставляя цифровые значения, получим
„ „г / 0,004-7 , 2-0,05 \ , г 0,004-7 .
Т2 == 35 —jg— + —i6“) +9451б— = 1>657 кг'
352
Машины для изготовления листового стекла
Суммарное тяговое усилие будет равно
Тс = 7\ + Т2 = 118,19 + 1,657 = 119,85 кг.
Потребная мощность определится по формуле
= 75-36001] л' с‘г
где v — скорость транспортирования ленты стекла (250 м/час);
1] — к. п. д. передачи с учетом затрат на привод бортоформующих роликов:
’1 = = 0,425; (585)
здесь iij — к. п. д. зубчатой передачи (0,96);
112 — к. п. д. червячного редуктора (0,6);
т]3 — к. п. д. винтовой передачи (0,9);
— коэффициент, учитывающий затрату мощности на привод бортоформующих роликов (0,9);
119,85-250 „ QQQ
— 75-0,425-3600 ~ 0,338 Л' С‘
Соответствующий подсчет показывает, что мощность, расходуемая при изготовлении стекла толщиной 10 мм при скорости вытягивания, равной 20 м/час, равна 0,126 л. с.
Расчет деталей машины ГВС на прочность необходимо проводить, исходя из мощности 0,338 л. с.
Из машины ГВС лента стекла поступает в печь отжига. Общее количество транспортирующих роликов равно 145, из них 55 шт., покрытые асбестом, имеют диаметр 200 мм, а остальные — из цельнотянутых труб, диаметр 150 мм. Для упрощения расчета принимаем, что все ролики покрыты асбестом.
Окружная скорость транспортирующих роликов печи отжига для создания необходимого натяжения ленты стекла принимается несколько большей, чем скорость транспортирующих валиков машины ГВС. Вследствие этого лента стекла частично пробуксовывает по роликам печи.
Тяговое усилие, необходимое для транспортирования ленты стекла в зоне печи обжига, будет равно
Т = k [g кг, (586)
где G — вес транспортируемого стекла при толщине 0,2 см (900 ка);
Pj — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения (0,004);
d — диаметр цапфы ролика (12 см);
D — диаметр ролика (20 см);
р — коэффициент трения качения стекла по роликам (0,05 см);
Gp — вес всех роликов (13 000 кг);
k — коэффициент, учитывающий потери на буксование (1,3).
Подставляя в формулу (586) цифровые значения, получим
Т = 43,8 кг.
Мощность, затрачиваемая на привод роликов печи отжига, будет равна
М2 = эД™ = 0,102 л. с., (587)
где Oj — окружная скорость транспортирующих роликов; принимаем
Vj = 260 м/час;
ц — к. п. д. привода (0,425).
Машины для прокатки листового стекла
353
При вытягивании ленты толщиной 10 мм и скорости вытягивания 20 м/час соответственно получим
N’2 = 0,037 л. с.
Общая мощность, затрачиваемая для привода машины ГВС и роликов печи отжига, будет равна:
а) при вытягивании ленты стекла толщиной 2 мм при скорости вытягивания 250 м/час
ы'общ = + М2 = 0,338 + 0,102 = 0,440 л. с.\ (588)
б) при вытягивании ленты толщиной 10 мм и скорости вытягивания 20 м/час
No6tu, = Nj + N'2 = 0,126 + 0,037 = 0,163 л. с. (589)
Мощность потребного электродвигателя необходимо принимать исходя из того, что устанавливаемый электродвигатель должен обеспечить работу всей установки как при скорости вытягивания 250 м/час, так и 20 м/час. Таким образом, расчетная мощность электродвигателя, определенная для второго случая (при 6 — 10 мм и v = 20 м/час), должна быть повышена пропорционально изменению чисел его оборотов с тем, чтобы была обеспечена его работа на большей скорости вытягивания (250 м/час):
N. = ~ = 0,163 = 2,04 л. с.-,
факт общ 20 20
^факт~ 1.5 Квт.
§ 4. МАШИНЫ ДЛЯ ПРОКАТКИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
Существует два способа изготовления листового стекла методом прокатывания: периодический, при котором выработка стекла производится отдельными листами, и непрерывный, при котором вырабатывается непрерывная лента стекла, разрезаемая в последующем (после отжига) на отдельные листы.
При периодическом способе стекло может прокатываться на столе, ограниченном по ширине бортами, определяющими ширину прокатываемого листа. Раскатывание поданной порции жидкой стекломассы производится тяжелым металлическим валом. Другой способ периодической прокатки стекла состоит в том, что порцию стекломассы пропускают через прокатные валки.
Периодический способ прокатки имеет целый ряд недостатков, к числу которых относятся: ограниченность по длине размеров получаемых листов, значительные отходы, поскольку приходится обрезать неровные кромки листа, относительно небольшая производительность установки.
Вследствие отмеченного, периодический способ прокатки стекла вытесняется более совершенным — непрерывным.
Непрерывный способ прокатывания стекла между валками обеспечивает получение стекла высокого качества, сравнительно высокую производительность установки, резкое снижение отходов и, что особенно важно, позволяет полностью механизировать и автоматизировать процесс производства.
Методом непрерывного прокатывания можно изготовлять листовое стекло толщиной от 3 до 30 мм, шириной до 3000 мм при скорости прокатывания от 30 до 250 м/час.
Прокатная машина (фиг. 207) монтируется на тележке 1, одна пара колес которой выполнена с ребордами, охватывающими головку рельса 2, что дает 23 Сапожников
Фиг 207. Прокатная машина.
Машины для прокатки листового стекла
355
возможность точно установить машину по отношению к сливному порогу ванной печи.
На верхней площадке тележки установлены две пары направляющих 3, по которым при помощи механизма передвижения могут перемещаться стойки 4 (приближаясь или удаляясь от торца сливного порога). Стойки скреплены между собой продольной балкой 5. Механизм передвижения стоек состоит из червячного редуктора 6, выходной вал 7 которого заходит в гайку 8. Передвижение стоек осуществляется вручную посредством маховичков, расположенных по сторонам машины.
Стойки 4 в верхней части имеют специальные вырезы, в которых установлены направляющие 9 для подшипников верхнего прокатного валка 10. Подшипники нижнего прокатного валка 11 смонтированы в специальных отверстиях станины и закреплены в них. К верхней крышке подшипников верхнего валка крепятся кронштейны для установки в них винтов 12. Винты предназначаются для сжатия пружин 13, создающих требуемую нагрузку на верхний валок. Подъем и опускание верхнего валка для обеспечения необходимого зазора между валками, изменяющегося в зависимости от толщины прокатываемой ленты стекла, осуществляются при помощи специального устройства, состоящего из маховичка 14, червячной передачи 15, соединенной с винтом 12.
Оба редуктора с целью обеспечения равномерности подъема подшипников верхнего валка соединены между собой валом 16.
Прокатные валки изготовляются коваными из жароупорной стали. Цапфы валков и сами валки полые. Через внутреннюю полость валков и цапф проходят перфорированные трубы, по которым подается вода для охлаждения валков.
Лента, выходящая из прокатных валков, поступает на наклонную металлическую плиту 17, охлаждаемую водой, которая подается во внутреннюю полость плиты. Далее лента переходит на асбестовые приводные валики 18 рольного стола.
Регулирование положения рольного стола по вертикали осуществляется винтовым устройством 19, а по горизонтали — 20.
При изготовлении армированного стекла закатка в стекломассу проволочной сетки производится через валок 21, положение которого по отношению к прокатным валкам регулируется при помощи винтового устройства 22.
Для охлаждения прокатных валков, наклонной металлической плиты и сеточного валика предусматривается система труб, сходящихся в коллекторе 23 с вентилями 24, регулирующими подачу воды. Контроль охлаждения осуществляется при посредстве термометров, установленных на входных и выходных трубопроводах.
На фиг. 208 показана кинематическая схема привода прокатной машины. Для привода прокатных валков, асбестовых валиков и сеточного валка принимаются электродвигатели 1 постоянного тока, включенные по схеме, позволяющей регулировать скорость прокатки в пределах 1 : 10. От электродвигателей через редукторы 2 и 3 и карданный вал 4 вращение передается ведущей звездочке 5, от которой при помощи цепной передачи 6 приводятся в движение прокатные валки 7. Сеточный валик 8 приводится от верхнего прокатного валка цепной передачей. Привод асбестовых валиков осуществляется от нижнего валка цепной передачей 9 на первый по ходу валик; остальные валики приводятся от первого через систему зубчатых цилиндрических передач 10. Окружная скорость асбестовых валиков принимается на 5—7% больше скорости прокатных валков с тем, чтобы обеспечить натяжение ленты.
Ленту стекла, выходящую из прокатного стана, в дальнейшем направляют в печь отжига. В случае необходимости, профилю ленты стекла можно 23*
356
Машины для прокатки листового стекла
придать волнистую форму. С указанной цепью после прокатной машины
устанавливают специальный рольный стол (фиг. 209).
Рольный стол состоит из рамы 1, опирающейся на колеса 2. На раме в подшипниках 3 монтируются два верхних 4 и три нижних 5 вала, на кото-
рых насажены формующие ролики 6. Расстояние между роликами фиксируется втулками 7. Прижим верхних валов с роликами обеспечивается гру-
зовыми устройствами 8.
Привод нижних валов осуществляется через карданный вал от печи отжига и далее через редуктор 9\ при этом вращение получает первый по ходу вал, а остальные от него через систему зубчатых передач.
Верхние валы приводятся от нижних через зубчатую передачу 10.
Расчет прокатной машины. При формовании ленты стекла мощность затрачивается на прокатывание ленты; преодоление сопротивлений трения в подшипниках валков и на транспортирование ленты на участке рольного стола.
Величина крутящего момента, необходимого для преодоления сопротивлений, возникающих при прокатывании стекломассы, равна
М'кр = kLSR кгсм, (590)
где к — удельное сопротивление прокатыванию. Величина удельного сопротивления зависит от ряда факторов (вязкости стекла, его температуры, состава стекла и т. д.) и точных данных об его значениях пока еще нет. Ориентировочно по данным ГСПКБ Мосгорсовнар-хоза к может быть принято равным 8,5 кг/см2 сечения прокатываемой ленты;
Машины для прокатки листового стекла 357
358
Машины для прокатки листового стекла
L — рабочая длина валков (ширина ленты) в см;
б -— толщина ленты в см;
R — радиус прокатного валка в см.
Крутящий момент, необходимый для преодоления трения в подшипниках прокатных валков,
М”кр = Prf кгсм, где Р — сила нажатия на подшипники в кг; г — радиус цапфы валка в см;
f — коэффициент трения скольжения в подшипниках. С учетом трения в уплотнениях
(591)
Фиг. 210. Схема к расчету мощности.
рекомендуется принимать / = 0,12.
Нагрузка на подшипники определяется с учетом нажатия валков на ленту стекла и веса валков.
Силы нажатия валков на ленту стекла Р должны обеспечить протягивание ленты, преодолевая сопротивления вытягиванию F.
Согласно схеме, представленной на фиг. 210, можем записать
2Р1А = F = кЛб, (592)
где Л — коэффициент трения между поверхностью валка и лентой. Приближенно А = о,з.
На основании формулы (592) можем записать р kL6
(593)
Давление на подшипники верхнего валка
Pj = Рг — G, (594)
где G — вес валка. Давление на подшипники нижнего
валка
G.
Крутящий момент, необходимый для ния в подшипниках прокатных валов,
преодоления сопротивлений тре-
м-кр = (р;+pi) rf=2рк/=rf кгсм-
(595)
Крутящий момент, необходимый для транспортирования ленты стекла на участке рольного стола,
М"'кр = Gytif?. кгсм, (596)
где — вес ленты стекла на участке рольного стола в кг;
rL — радиус роликов в см;
f2 — коэффициент трения между стеклом и асбестовыми роликами (0,3).
Крутящий момент, необходимый для преодоления трения в подшипниках транспортирующих роликов,
М"кР = (Gl + G2) г2р кгсм, (597)
где Gj — вес ленты стекла, находящейся на рольном столе, в кг;
G2 — вес роликов в кг;
г2 — радиус цапфы в см;
Общие сведения
359
р — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения (0,004); М”'" — крутящий момент, необходимый для преодоления силы трения, возникающий при пробуксовке ленты на транспортирующих роликах:
Мкр = Gj/gf1 К2,
где Gt — вес ленты стекла на участке роликов в кг;
/з — коэффициент трения между стеклом и валиком fa = 0,3;
Г1 — радиус роликов в см;
ум = М' + М" + М"' + М”” + М.............. кгсм. (598)
Мощность электродвигателя
<599>
п — число оборотов прокатного валка в минуту:
где v — скорость вытягивания в м/сек;
D — диаметр валка в м.
Принимая в формуле (599) величину п для прокатного валка, мы несколько занижаем мощность, поскольку п для роликов больше, так как диаметр ролика меньше диаметра валка. Однако, учитывая малую погрешность, пренебрегаем ею.
Величина к. п. д. т] привода принимается равной
Ч = °,48, (601)
где тй — к. п. д. червячного редуктора (0,6);
т]2 — к. п. д. цилиндрического редуктора (0,95);
т|3 — к. п. д. карданного вала (0,97);
т]4 — к. п. д. цепной передачи с учетом трения в подшипниках звездочек (0,87).
При определении мощности электродвигателей необходимо учитывать изменение мощности при снижении скорости вытягивания (см. расчет машин ВВС и ГВС).
ГЛАВА II
МАШИНЫ ДЛЯ ПОДРЕЗКИ И ОТЛОМКИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
До недавнего времени подрезка и отломка стекла, вырабатываемого на машинах вертикального вытягивания стекла, производились вручную. Подрезка производилась с применением металлической линейки, которая во время подрезки передвигалась вместе с лентой стекла; подрезка проводилась вручную по линейке.
В дальнейшем подрезка осуществлялась механическими подрезчиками, к числу которых относятся подрезчики системы Сахабутдинова и автоматический подрезчик и отломщик Титова.
В подрезчике системы Сахабутдинова подрезка производится стальным роликом, закрепленным на каретке, которая перемещается по стальной
360
Машины для прокатки листового стекла
линейке. Передвижение каретки с роликом производилось штурвалом через бесконечный тросик, закрепленный с обоих концов каретки. Штурвал поворачивался вручную.
В дальнейшем подрезчик системы Сахабутдинова заменил автомат Титова для подрезки, отломки и переноски листов на конвейер. Однако вследствие сложности конструкции этого автомата он не нашел широкого применения.
Наиболее совершенными устройствами являются рассматриваемые ниже автоматический подрезчик и отломщик конструкции ПКБ НИИСтекло.
§ 2. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОДРЕЗЧИК ЛЕНТЫ СТЕКЛА
Автоматический подрезчик ленты стекла устанавливается на пятой секции машины ВВС.
Подрезчик состоит из двух отдельных механизмов: сигнализатора и механизма подрезки стекла (фиг. 211).
Сигнализатор служит для подачи сигнала на включение в работу электродвигателя подрезающего устройства. Сигнализатор состоит из башмака /, в котором закреплена стойка 2, высота которой соответствует наибольшей высоте отрезаемого листа стекла (2100 мм). На стойке монтируется подвижная рамка, состоящая из двух колец, — верхнего 3 и нижнего 4. Кольца соединены угольником 5, на котором крепится щека 6 с коромыслом 7 и рычагом 8. Опускание рамки вниз ограничивается упором 9, положение которого на стойке 2 определяется заданной высотой листа. Рамка частично уравновешена грузом 10. который подвешен на стальном канатике, переброшенном через блок 11. Таким образом, для перемещения рамки вверх требуется небольшое усилие.
Работа сигнализатора происходит так. Движущаяся лента 12 стекла, достигнув лапки 13 коромысла 7, при своем дальнейшем движении поднимает рамку, вследствие чего упор 14, закрепленный на нижнем кольце, освобождает кнопку конечного выключателя 15, присоединенного к неподвижной опоре 9. Конечный выключатель подает сигнал на включение электродвигателя механизма подрезки стекла.
При дальнейшем подъеме рамки рычаг 8 упирается в ограничитель 16 и начинает поворачиваться вокруг оси 17, освобождая при этом коромысло 7, которое, вращаясь, в свою очередь, вокруг оси 18, пропустит ленту стекла. Поскольку с этого момента рамка ничем не поддерживается, она падает вниз до ограничителя 9, при этом упор 14 нажимает на кнопку конечного выключателя, разрывая при этом электроцепь к двигателю привода.
После отломки листа стекла коромысло 7, у которого одна сторона тяжелее другой, возвращается в исходное положение. Рычаг 8 под действием растянутой перед этим пружины 19 вторым концом опирается на головку коромысла 7, при этом защелка 20 «запирает» коромысло.
Механизм подрезки состоит из каретки 21, приводного устройства 22, тяговой цепи 23, двух буферов 24, направляющей 25 для каретки, опорного валка 26 и прижимных роликов 27.
Работа механизма подрезки происходит в следующей последовательности. После подачи сигнала сигнализатором включается электродвигатель приводного устройства 22. Каретка 21 начинает передвигаться по направляющей 25, увлекаемая тяговой цепью 23. Подрезной ролик 28 каретки подается к ленте стекла и производит надрез. Для обеспечения строгой горизонтальности надреза направляющая 25 устанавливается наклонно с таким расчетом, чтобы подъем ленты стекла и подъем каретки были бы одинаковы.
Фиг. 211. Автоматический подрезчик.
Автоматический подрезчик ленты стекла
362
Машины для подрезки и отломки листового стекла
В конце рабочего хода подрезной стальной ролик отводится от ленты стекла, обходя борт. Каретка в конце хода упирается в левый буфер 24, нажимая при этом на кнопку конечного выключателя, который дает сигнал на переключение электродвигателя на обратный ход и возвращение каретки в исходное положение. При холостом ходе каретки подрезной ролик отведен от ленты стекла. В конце холостого хода каретка, упираясь в скалку буфера, обеспечивает через конечный выключатель остановку электродвигателя. Далее цикл работы повторяется.
Мощность электродвигателя определяем, ведя подсчет тягового усилия по-элементно. Для этого разбиваем контур на участки (фиг. 212).
Подсчет начинаем от точки сбегания тяговой цепи с приводной звездочки. Предварительное натяжение принимаем равным 10 кг;
Х2 — St + q (—Н' + L' k),
(602)
где — предварительное натяжение (10 кг);
q — вес 1 пог. м цепи (0,32 кг!пог. м);
Н' — вертикальная проекция участка в м;
L' — горизонтальная проекция в м;
k — коэффициент сопротивления движению (0,022);
Фиг. 212. Кинематическая схема автоматического подрезчика.
S3 = c-S2, (603)
здесь с = 1,05;
= S3 + qL,, k; (604)
S5 = cS4 = l,05S4; (605) Se = S6 + q (H+l2k); (606) S7 = cSe = l,05Se; (607)
S8=S7+L<7&+Gtiy-|-P, (608) где G — вес каретки;
w — коэффициент сопротивления передвижению каретки:
w==kl^i.
(609)
k± — коэффициент, учитывающий трение между ребордами роликов каретки и направляющей (1,5);
р — приведенный коэффициент трения качения в подшипниках роликов (0,03);
d — диаметр цапф в см;
щ — коэффициент трения качения ходовых роликов (0,08 см);
D — диаметр ролика в см;
Р — сопротивление подрезанию стекла (5 кг).
Тяговое усилие будет равно
T = S8 — S1 кг. (610)
Мощность электродвигателя будет равна
л/ = тйгквт> (6И)
где v — скорость движения каретки (1,04 м/сек); т] — к. п. д. привода (0,95).
Автомат, для отломки подрезанного стекла
363
§ 3. АВТОМАТ ДЛЯ ОТЛОМКИ ПОДРЕЗАННОГО СТЕКЛА
Автомат для отломки подрезанного стекла (фиг. 213) состоит из каретки 1, тележки 2, захвата 3, направляющего устройства 4, открывающего устройства 5.
Каретка выполнена в виде сварной коробки, в которой смонтирован винт 6 для подъема и опускания захвата 3. В каретке закрепляется также
Фиг. 213. Автоматический отломщик.
гайка 7, которая, работая в паре с винтом 8, обеспечивает передвижение каретки по направляющим 9, смонтированным на раме каретки под углом 15°. Привод каретки обеспечивается от электродвигателя 10, вал которого соединен муфтой с винтом 8.
Тележка 2 является основой, на которой смонтированы все узлы захвата. Передвижение тележки осуществляется от электродвигателя 11 через две пары цилиндрических зубчатых передач 12.
Захват состоит из траверсы 13, к которой подвешены обрезиненные ролики 14. Один ряд роликов смонтирован в подвижной щеке 15, прижимаемой грузовым рычагом 16. Захватывающие ролики 14 могут вращаться только в направлении движения ленты стекла. Ролики снабжены храповым устройством 17, которое не позволяет им вращаться в обратную сторону, чем обеспечивается зажим стекла после его отломки и переносе на отборочный конвейер. Фиксация положения захвата обеспечивается двумя штангами 18, проходящими через каретку.
364
Машины для подрезки и отломки листового стекла
Подъем иопускание захвата осуществляются винтом 6, который получает возвратно-поступательное движение (по вертикали) от гайки 19, которая приводится во вращение от электродвигателя 20, через зубчатую передачу 21.
В отдельных конструкциях автоматических отломщиков предусматривается поворот стекла на 90°, который необходим при расположении отбо
рочного конвейера не перпендикулярно направлению перемещения тележки,
а параллельно. В этом случае в каретке автомата монтируются дополнительно червячная передача и шестерня с рейкой, которые обеспечивают поворот захвата на 90°.
Рабочий процесс. Выходящая из машины ВВС лента стекла, подходя к захватывающим роликам, нажимает на фиксирующие рычаги, освобождая при этом грузовые рычаги, чем обеспечивается зажим стекла между роликами. При дальнейшем движении лента стекла нажимает на кнопку конечного выключателя, установленного в захвате, при этом включается электродвигатель каретки. Каретка с подвешенным к ней захватом начинает передвигаться по направляющим, производя при этом
отломку листа. В конце хода
каретка нажимает на конечный выключатель, цепь размыкается и каретка останавливается. Одновременно включается магнитный пускатель электродвигателя тележки, которая, перемещаясь, переносит отломанный лист стекла к отборочному конвейеру. При подходе к конвейеру ролик рычага открывающего устройства упирается в ограничитель, рычаг поворачивается и при помощи троса подтягивает грузовой рычаг, раскрывая при этом захват,, и стекло выпадает на конвейер. Одновременно с этим тележка нажимает на конечный выключатель и через систему реле и контакторов реверсируется. Затем реверсируется и каретка. На этом цикл работы заканчивается.
Определение мощности электродвигателей. Определение мощности элект-
тродвигателя передвижения каретки начинаем с подсчета осевого усилия, действующего по продольной оси винта. Для этого сначала определим суммарную осевую нагрузку Р на винт, которая складывается из составляющей Рг по оси винта от веса G каретки с присоединенными к ней деталями и листа стекла, составляющей Р2 по оси винта от усилия, потребного для отломки стекла, и составляющей Ря по осп винта от сопротивлений перемещению каретки по направляющим:
Р = Рг + Р, + Р3.
(612)
Величина составляющей Рг по оси винта от веса каретки и стекла при угле наклона винта к горизонту а = 15° (фиг. 214)
Pj =• G sin а.
(613)
Автомат для отломки подрезанного стекла
365
Величина Р2 составляющей по оси винта от действия силы
Р2 = Pt cos а, (614)
где Pt — усилие, необходимое для отломки стекла: ^=4’ <615)
где М — момент, создаваемый усилием отломки на плече h, равном наименьшей высоте отламываемого листа:
M=o-W, (616)
где о — предел прочности листа при изгибе (100 кг/см2)-,
W — момент сопротивления изгибу:
W = ^~. (617)
где В — ширина ленты стекла в см\ 6 — толщина ленты стекла в см\
= (618)
Величина Ps составляющей по оси винта от сопротивления перемещению каретки по направляющим равна
Р3 = Gf sin а кг, (619)
где f — коэффициент трения скольжения при перемещении каретки по направляющим (0,15).
Величина потребного крутящего момента
Мкр = р tg (а + е) "4 кгсм’ (620)
где а — угол подъема винтовой линии (6°);
Q — угол трения (6°);
drp — средний диаметр нарезки винта в см.
Подставляя в формулу (620) значение Р из формул (612)—(619), получим
Мкр = Гб sin а + И + Gf sin al tg (a + p) кгсм. (621) " j_ 0/2 J £
Мощность электродвигателя
M л c (622)
71 620т) ’ v ’
где г) — к. п. д. привода (0,95); n — число оборотов вала электродвигателя в минуту.
Мощность электродвигателя подъема захвата определяется по формуле
' J623*
где п — число оборотов вала электродвигателя в минуту; — к. п. д. передачи (0,93);
366
Машины для выработки стеклянных трубок и труб
Мх — крутящий момент:
M-l = ftGjtg (а + р) кгсм,
(624)
где k — коэффициент, учитывающий потерю на трение в направляющих для штанг захвата (k = 1,2);
Gx — вес винта и захвата со штангами в кг;
а — угол подъема винтовой линии (6°);
Q — угол трения (6°);
dcP — средний радиус нарезки винта в см.
Мощность электродвигателя для перемещения тележки определяется по формуле
75п ’---Л. C.t (62S)
•
где G2 — вес тележки со смонтированными на ней узлами плюс вес отломанного стекла;
р — коэффициент трения в подшипниках колес, равный 0,1 для подшипников скольжения и 0,03 (приведенный) для подшипников скольжения;
щ — коэффициент трения качения (0,05 см};
D — диаметр колеса в см;
d — диаметр цапфы колеса в см;
kr — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление движению от трения реборд колес о рельсы (^ = 1,5).
ГЛАВА III
МАШИНЫ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СТЕКЛЯННЫХ ТРУБОК И ТРУБ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Машины для выработки стеклянных трубок и труб делятся на две группы: 1) машины для вертикального вытягивания и 2) машины для горизонтального вытягивания.
В первом случае производство осуществляется вытягиванием трубок из лодочек и труб непосредственно с поверхности стекломассы, а во втором — путем оттягивания с наклонно вращающихся цилиндров (мундштуков), на которые стекломасса поступает по лотку из выработочной части стекловаренной печи.
§ 2. МАШИНА ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ ТРУБ КОНСТРУКЦИИ С. И. КОРОЛЕВА
Конструкция машины для вертикального вытягивания стеклянных труб в основном аналогична машинам вертикального вытягивания листового стекла.
Различие, как это явствует из фиг. 215, сводится к конструкции асбестовых валиков 1 и способу установки их.
Валики имеют стальные оси, на которые напрессованы асбестовые кольца. Поверхность валиков протачивается по вогнутой дуге с тем, чтобы более
Машина для вертикального вытягивания труб
367
полно охватывалась бы вытягиваемая труба. Радиус дуги, по которой производится проточка, подбирается в соответствии с диаметром вытягиваемой грубы.
Подшипники асбестовых валиков устанавливаются в гнездах рычагов 2, которые кинематически связаны между собой при посредстве зубчатых секторов 3. Таким образом, обеспечивается возможность сближения и раздви-
Фиг. 215. Машина для вертикального вытягивания стеклянных труб конструкции С. И. Королева.
гания валиков при переходе на изготовление труб того или иного диаметра. Левый ряд валиков прижимается грузовыми рычагами 4.
Привод валиков рассматриваемой машины конструктивно выполнен таким же, как и у машины ВВС, т. е. от электродвигателя постоянного тока через редуктор, зубчатую передачу, вертикальный вал, зубчатую коническую передачу, карданные валы.
Стекломасса, идущая на изготовление трубы, выдавливается со свободной поверхности, при этом в центре снизу предусматривается установка шамотного полого стержня, через который вдувается воздух.
На машине можно вытягивать трубы диаметром от 75 до 300 мм при скорости вытягивания соответственно 40—10 м!час. Мощность электродвигателя 1,5 кет.
368
Машины для выработки стеклянных трубок и труб
§ 3. МАШИНА ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ ТРУБОК (ГВТ)
Машина ГВТ предназначена для выпуска технического стекла. Она состоит из тоек основных частей: механизма вращения мундштука, роликового конвейера и вытяжной машины. Из стекловаренной печи стекломасса подается в муфельную печь, в которой устанавливается шамотный мундштук, смонтированный на шпинделе из жароупорной стали.
Шпиндель мундштука закрепляется в механизме вращения.
Конструкция механизма для вращения мундштука показана на фиг. 216. На чугунной стойке 1 шарнирно на оси 2 закреплен стол 3, на котором смонтированы шпиндель и механизм его вращения.
Стол можно устанавливать под желаемым углом наклона при помощи устройства, состоящего из маховичка 4 и гайки 5. Угол наклона стола определяется по указателю 6.
Мундштук вращается от электродвигателя 7 мощностью 1 квт через зубчатую цилиндрическую передачу 8, редуктор 9, горизонтальный вал 10 и вторую зубчатую цилиндрическую пару 11. В случае необходимости мундштук можно вращать вручную рукояткой 12 через вал 13 и коническую зубчатую передачу 14. Число оборотов мундштука можно изменять в пределах от 3,8 до 11,9 в минуту при помощи реостата электродвигателя и сменных шестерен. Механизм вращения мундштука дает возможность точно устанавливать мундштук в требуемое положение.
Предварительное продольное перемещение мундштука осуществляется рычагом 15, а окончательное — вращением маховичка 16. Для поперечного перемещения мундштука служит рычаг 17. По высоте мундштук устанавливается вращением маховичка 18.
При установке мундштука необходимо следить за тем, чтобы расстояние от него до лотка, по которому стекает стекломасса, не превышало 5—6 см и струя стекла падала не по оси мундштука, а несколько сбоку от нее, наматываясь на вращающийся мундштук по спирали. Трубка, стянутая с мундштука, поступает на роликовый конвейер, состоящий из 12 секций длиной по 3 м каждая. Ролики покрыты асбестовым шнуром, пропитанным жидким стеклом. В первых двух секциях (считая от печи) ролики установлены на расстоянии 300 мм, в последующих двух — 500 мм и в остальных — 1000 мм один от другого. Скорость охлаждения трубки регулируется при помощи кожухов, обитых с внутренней стороны листовым асбестом.
В конце роликового конвейера установлена вытяжная машина (фиг. 217). Стеклянная трубка заправляется между роликами 1, которые служат для центрирования ее по отношению к тяговому устройству. Последнее состоит из двух ролико-пластинчатых цепей 2, на звеньях которых смонтированы металлические мостики, покрытые фибровыми пластинками. При движении цепи тянут зажатую между ними трубку. Верхняя цепь может перемещаться в вертикальной плоскости, чем обеспечивается возможность протягивания трубок различного диаметра. Верхняя цепь поднимается и опускается вручную маховичком 3, насаженным на горизонтальный вал 4. При вращении этого вала через две конические зубчатые передачи 5 осуществляется опускание или подъем звездочек верхней цепи, а вместе с ними и самой цепи. Натяжение цепей достигается перемещением правой стойки в направляющих.
Тяговое устройство приводится в движение от электродвигателя 6 через зубчатые цилиндрические передачи 7, 8 и 9. Вращение сообщается горизонтальному валу, от которого получает вращение звездочка 10 нижней цепи. Верхняя цепь приводится в движение от зубчатой цилиндрической передачи 9, зубчатое колесо которой сцепляется с зубчатым колесом, насаженным на хвостовик шарнирного вала 11.
Машина для горизонтального вытягивания трубок (ГВТ)
369
24 Сапожников
370
Машины для выработки стеклянных трубок и труб
Автоматический пресс РВМ
371
Скорость движения цепей (и, следовательно, скорость вытягивания стеклянных трубок) изменяется в пределах 10—75 м/мин. Скорость регулируется при помощи реостата и сменных шестерен. После выхода из тягового устройства трубка проходит между центрирующими роликами 12, направляющими ее на поддерживающий ролик 13, где она отрезается увлажняемым водой абразивным диском, закрепленным на вращающейся скалке. Диск-нож вращается от ведущего вала нижней цепи через систему передач. Надрезанная стеклянная трубка отламывается лопастями барабана 14, постепенно изгибающими ее. Барабан приводится во вращение от ведущего вала нижней цепи через зубчатую коническую пару 15, две пары цилиндрических зубчатых колес, водило и мальтийский крест. Отломанная трубка падает на скат 16, откуда поступает на столы для разбраковки и упаковки.
Схема вытяжной машины показана на фиг. 218.
ГЛАВА IV
МАШИНЫ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
При изготовлении полых и сплошных стеклоизделий разнообразных форм и видов наиболее экономичным и простым является способ прессования.
Прессование стеклоизделий осуществляется из расплавленной стекломассы, обладающей требуемой для процесса производства вязкостью и пластичностью.
Прессование состоит в том, что определенная порция стекломассы подается специальными питателями в форму пресса, в которой под давлением прессующего пуансона стекломасса перемещается, заполняя свободное пространство между внутренней поверхностью формы и наружной поверхностью штемпеля (пуансона).
Способом прессования можно изготовлять: стеклянные блоки, облицовочные плитки, архитектурные детали, изделия технического назначения (бензоотстойники, шахтные стекла, аккумуляторные колпачки и пр.), светотехническое стекло (линзы, фары,, колпачки и т. д.).
Наиболее распространенным прессом для изготовления стеклоизделий является автоматический пресс РВМ.
§ 2. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРЕСС РВМ
Пресс модели РВМ состоит из следующих основных узлов: станины, стола, прессующего механизма, устройства для поворота стола, форм с механизмом раскрывания и закрывания, выталкивателя изделий из форм, отста-вителя и пневматической системы с золотниками.
Устройство пресса и принцип действия его сводятся к следующему. На чугунной плите 1 (фиг. 219) закреплены центральная колонна 2 и две боковых 3. На центральной колонне смонтирован на подпятнике 4 вращающийся стол 5, на котором устанавливаются пресс-формы 6 (шесть раскрывающихся форм или двенадцать нераскрывающихся). Колонны связаны между собой поперечиной 7, на которой закреплен прессующий механизм, состоящий из пневмоцилиндра 8, поршня 9 и штока 10. На нижнем конце штока закреплены головка с пуансоном 11 и пружинное устройство с тарелкой 12 для нажима на прессовое кольцо. При работе с раскрывающимися формами для их раскрывания и закрывания используется механизм 13.
24*
372
Машины для прессования стеклоизделий
Фиг. 219. Автоматический пресс РВМ.
Автоматический пресс РВМ
373
Запирание форм обеспечивается устройством 14. Изделия выталкиваются
из формы специальным пневматическим выталкивателем. Обдувание форм производится через сопла 15.
Прессующий механизм (фиг. 220) смонтирован на поперечине 1. Пнев
матический цилиндр 2 устанавливается
ляется снизу крышкой 3. Рабочий поршень 4 имеет пустотелый шток 5, в котором закрепляется шпиндель 6. В головку 7 шпинделя ввертывается пуансон. Прессовое кольцо закрепляется на тарелке 8, подвешенной при помощи болтов к шайбе 9, положение которой на шпинделе 6 фиксируется гайками и которая может устанавливаться на любой высоте. Перемещая шпиндель в штоке 5 с помощью гаек 10, можно устанавливать его на разной высоте в зависимости от высоты формы. Для установки длины хода поршня в зависимости от высоты изделия в цилиндре 2 имеется ограничительная пробка И. Ее положение устанавливается -при помощи гаек 12, закрепляющих штуцер 13 в траверсе 14, привернутой к цилиндру. Воздух в верхнюю часть цилиндра подается через штуцер и отверстие в пробке 11, а в нижнюю — через отверстие в нижней крышке (см. разрез ВВ).
Механизм поворота стола. Поворот стола
в отверстие поперечины и закреп-
Фиг. 220. Прессующий механизм.
производится механизмом, показанным на фиг. 221. При подаче воздуха в пра-
вую полость цилиндра / поршень 2 со штоком 3 перемещаются, при этом кулиса 4 поворачивается. Кулиса связана со штоком хомутом 5 и шарнирной тягой 6. При работе на двенадцати формах, т. е. при повороте стола за один ход на 30°, в цилиндр закладывается пробка 7, ограничивающая ход поршня.
Поворот стола 8 производится при помощи пальца 9, установленного во втулке 10 кулисы 4. Палец прижимается к столу пружиной 11. Когда стол неподвижен, поршень 2 находится у правой крышки цилиндра, а палец — в гнезде стола. После загрузки капли в форму синхронизатор питателя
374
Машины для прессования стеклоизделий
переключает главный золотник и поступающий воздух толкает поршень влево, вследствие чего кулиса делает поворот по часовой стрелке. В конце поворота скоба 12 пальца подходит под шайбу 13 штока 14, соединенного с поршнем цилиндра 15 выключения пальца. При подаче воздуха в верхнюю полость цилиндра 15 палец 9 вытягивается из гнезда, после чего поршень 2 возвращает кулису 4 обратно.
В конце обратного хода палец 9 заскакивает под действием пружины 11 в следующее гнездо стола.
Фиг. 221. Механизм поворота стола.
Для погашения инерции стола и форм служит буферный цилиндр 16. Шток 3 передвигает при ходе влево поршень 17 буферного цилиндра. Сопротивление воздуха, сжимаемого в буферном цилиндре, тормозит кулису, а через нее тормозится стол с формами.
Механизм открывания и закрывания форм показан на фиг. 222, а. На вращающемся столе установлен диск 1. При помощи болтов 2 его можно зафиксировать на определенной высоте над уровнем стола в пределах от ПО до 250 мм.
Диск имеет радиальные пазы по количеству форм (6 или 12), в которых перемещаются ползуны 3. Над диском на центральной колонне крепится кулачок 4, по которому катятся ролики 5, сидящие на пальцах ползунов 6.
Закрывание форм осуществляется кулачком 4, заставляющим перемещаться в направлении от центра ползуны 3, которые нажимают наконечни
Автоматический пресс РВМ
375
ками 7 на тяги 8 закрывания форм через пружины 9. Тяги 8 соединены со створками 10 формы.
Формы открываются в момент обкатывания ролика 5 на участке расположения впадины на кулачке 4. Открывание осуществляется при помощи пневмоцилиндра И, шток которого 12 через промежуточную деталь 13 прижимает ролик к впадине. При этом ползун 3 перемещается к центру и формы открываются.
Механизм запирания форм (зажимные клещи) (фиг. 222, б) применяется при работе с раскрывающимися формами.
Давление на стекломассу: оказываемое пуансоном, передается на стенки формы, поэтому при прессовании в раскрывных формах требуется приложить к створкам формы значительное усилие, чтобы сохранить между ними надлежащую плотность. Зажимные клещи 1 действуют от цилиндра 2, отлитого заодно с кронштейном 3, приливы которого закреплены на боковых колоннах 4.
На штоке 5 поршня 6 сидит поперечина 7, соединенная поводками 8 с челюстями 9 клещей. Челюсти поворачиваются на осях 10. В прорези 11 кронштейна 3 скользит ползун 12, на которой закреплены оси 10 челюстей и угольник 13.
Стержень 14 прикреплен к угольнику 13 и пропущен через направляющую 15, служащую упором для пружины 16. Пружина стремится переместить ползун влево, удерживая клещи открытыми. При ходе поршня со штоком вправо клещи раскрываются, отходят вправо до конца паза 11, сжимая при этом пружину, которая удерживает клещи открытыми. При движении штока влево клещи остаются открытыми, пока ползун 12 не дойдет до упора 17.
Дальнейшее движение штока вызовет поворот челюстей 9 вокруг осей 10 и сжатие челюстями створок формы.
На базе автомата РВМ создан пресс для производства стеклянных блоков, для чего в него вносится ряд изменений, сводящихся в основном к следующему (фиг. 223):
1) устанавливается восемь нераскрывных форм, обеспечивающих выработку квадратных стеклоблоков размером 194 X 194 мм. Принятое количество форм позволяет обеспечить необходимое охлаждение блоков в период от прессования до съема их;
2) изменяется конструкция узла прессования для обеспечения большего давления прессования в связи с тем, что удельное давление прессования, развиваемое прессом РВМ, недостаточно;
3) вместо существующих механизмов закрывания, открывания и запирания форм вводится новый механизм подъема прессового кольца;
4) вводится переставитель для извлечения полублоков из форм и переноса блоков на отборочный конвейер.
Прессующий механизм такого пресса состоит из сдвоенных цилиндров 1 и 2, установленных на поперечины 3. Применение сдвоенных цилиндров (тандем) позволяет повысить давление прессования в 2 раза. Поршни 4 и 5 насажены на пустотелый шток 6. В нижней своей части шток проходит через отверстие в плите 7, закрепленной на колоннах пресса. К плите крепятся втулки 8, служащие направляющими для стержней 9, что позволяет фиксировать положение прессующего устройства и не допускать его поворачивания. На нижнем конце штока закрепляется башмак 10, к которому на болтах присоединяется головка 11 с пуансоном 12, который охлаждается водой, циркулирующей по его внутренним каналам. К башмаку 10 на болтах подвешивается плита 13, прижимаемая во время прессования через пружины 14 к форме, состоящей из формовочного кольца 15 и поддона 16.
Машины для прессования стеклоизделий
Автоматический пресс РВМ
377
378
Машины для прессования стеклоизделий
Фиг. 224. Механизм подъема формовочного кольца.
Автоматический пресс РВМ
379
На центральной колонне 1 пресса (фиг. 224) монтируется механизм подъема формовочного кольца 2. Подъем формовочного кольца необходим для обеспечения последующего извлечения спрессованного полублока пере-
ставителем.
Механизм подъема формовочного кольца состоит из кронштейна 3, закрепленного на колонне 1. В кронштейне монтируется пневмоцилиндр 4, шток 5 которого проходит через верхнюю и нижнюю крышки цилиндра. На верхнем конце штока крепится вилка 6. Второй конец вилки может свободно перемещаться по направляющему стержню 7 с лысками. Это предохраняет шток 5 от проворачивания. На нижнем конце штока закреплен прямоугольный захват 8.
Подъем и опускание формовочного кольца производятся автоматически с помощью пневмоцилиндра, золотника и клапана блокировки, включенных в общую пневматическую сеть пресса.
Переставитель (фиг. 225) служит для автоматического снятия с пресса отпрессованного полублока и переноса его на отборочный конвейер. На плите / переставителя монтируется основание 2. На основании установлены пневмоцилиндры поворота 3 и подъема 4, а также колонна 5 с осью 6. В нижней половине колонны закреплено зубчатое колесо 7, которое приводится во вращение от рейки 8, являющейся продолжением штока цилиндра поворота. Этим устройством обеспечивает-
ся поворот колонны 5 вокруг оси 6. В верхней части колонны установлен кронштейн 9 с захватами 10. Управление работой пневмоцилиндров обеспечивается золотниками 11, которые включены в общую пневматическую
сеть пресса.
Автоматический пресс РВМ
381
Переставитель сблокирован с механизмом подъема формовочного кольца.
Привод в действие всех механизмов пресса осуществляется пневматическими устройствами, которые управляются клапанами и золотниками. Взаимодействие всех механизмов и узлов пресса можно проследить по пневматической схеме, изображенной на фиг. 226 (/, 4, 14 — цилиндры хватков; 2, 5, 9, 10, 15, 17 — золотники; 3 — цилиндр подъема формового кольца; 6 — очистители; 7 — лубрикатор; 8 — прессующий цилиндр; 11 — цилиндр стопора; 12 — цилиндр вращения; 13 — буферный клапан; 16 — поворотный кронштейн хватков).
Для обеспечения синхронной работы пресса с питателем служит специальный крановый золотник-синхронизатор, вращение скалки которого с помощью зубчатой передачи связано с кулаком ножниц питателя.
На скалке золотника-синхронизатора установлены четыре распределительные втулки с определенным угловым смещением друг относительно Друга.
Назначение распределительных втулок — своевременная подача импульсов исполнительным пневматическим механизмом пресса.
Золотник-синхронизатор за один оборот своей скалки (соответствующий циклу выработки одного полублока) подает четыре пневматических импульса. Один — на главный золотник пресса, а остальные — на золотники пере-ставителя (один — на золотник поворота хватков и две — на золотник подъема и опускания хватков).
Пневматическая сеть пресса состоит из линии постоянного давления, линии импульсного воздуха для перемещения скалок в золотниках и линии рабочего давления.
Импульсный воздух, идущий от золотника-синхронизатора к главному золотнику, должен обеспечить очередной поворот стола, поэтому он одновременно поступает и в золотник стопорного цилиндра для освобождения стола от стопора.
Магистральный воздух из главного золотника поступает в цилиндр механизма выключения ведущего пальца для оттягивания пальца из гнезда стола, цилиндр подъема формового кольца для опускания кольца на форму, рабочий цилиндр поворота стола для очередного поворота стола на следующую позицию.
В конце очередного поворота стола регулировочный болт, закрепленный на тяге поворотной кулисы, нажимает на клапан; последний подает импульс воздуха на другой конец главного золотника и перемещает его скалку в противоположную сторону. При этом магистральный воздух поступает в те же цилиндры, но с противоположной стороны, благодаря чему совершаются подъем в исходное положение штока с оттягивающей шайбой ведущего пальца и возврат кулисы стола в исходное положение.
Одновременно импульсный воздух поступает в золотник стопорного цилиндра и стопорит стол. Через цилиндр стопора импульсный воздух поступает в золотник прессующего цилиндра и золотник подъема формовочного кольца. Последние подают воздух в прессующие цилиндры и цилиндр подъема формовочного кольца, благодаря чему соверщается прессование полублока и подъем формовочного кольца.
Во время остановки стола золотник-синхронизатор подает импульс на переставитель, благодаря чему совершается съем готового полублока и передача его на конвейер.
При возврате штока поворотного цилиндра поршень последнего нажимает на клапан, закрепленный на крышке поворотного цилиндра, вследствие чего импульсный воздух поступает в золотник прессующего механизма для перемещения его скалки в исходное положение.
382
Станки и установки для шлифования листового стекла
ГЛАВА V
СТАНКИ И КОНВЕЙЕРНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ И ПОЛИРОВАНИЯ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Технологический процесс обработки листового стекла состоит из двух основных операций — шлифовки и полировки.
Задачей шлифовки является снятие неровностей, которые обычно имеются в виде волнистости и полосности на тянутом стекле и в виде слабой или грубой шероховатости на прокатном и литом стекле.
Для того чтобы процесс устранения неровностей протекал по возможности быстрее, сначала применяют абразивные материалы крупной зернистости. Затем удаляют сколы, оставшиеся после грубой шлифовки, производят доводку до тончайшей матовости на поверхности стекла с целью подготовки его к процессу полировки.
При шлифовке применяют абразивные материалы — кварцевый песок, наждак, корунд, для полировки — крокус.
Все оборудование для шлифовки и полировки листового стекла, работающее на предприятиях стекольной промышленности, можно подразделить на три основные группы: 1) станки индивидуального действия ротационного типа с вращательным движением круглых столов; 2) станки индивидуального действия с поступательно-возвратным движением прямоугольных столов; 3) конвейерные установки.
Станки индивидуальные ротационного типа по принципиальной своей схеме аналогичны станкам, применяемым в рассматриваемых ниже конвейерных установках. Поэтому из числа индивидуальных рассмотрим станки с прямоугольными столами.
§ 2. ШЛИФОВАЛЬНО-ПОЛИРОВАЛЬНЫЙ СТАНОК с ПРЯМОУГОЛЬНЫМ столом
Станок (фиг. 227) состоит из станины 1, на которой смонтирован стол 2. На зеркале стола укладывается и закрепляется лист стекла.
Стол, совершая возвратно-поступательное движение, перемещает лист стекла под вращающимся шлифовальником или полировальником 3.
Шлифовка стекла осуществляется смесью абразивных порошков с водой (пульпой), подаваемой из питателя 4 или 5 в центральную чашу 6 вращающегося чугунного шлифовальника. При полировке из тех же питателей подается крокусная суспензия в чашу 6 полировальника.
Величина удельного давления шлифовальника или полировальника на обрабатываемое стекло регулируется изменением давления воздуха, подаваемого в пневмоцилиндр шпиндельной головки 7.
На фиг. 228 дана, кинематическая схема станка (/, 5, 8 — электродвигатели; 2 — питатель правый; 3 — полировальник; 4 — шлифовальник; 6,7 — насосы).
Основной частью станка является шпиндельная головка. Корпус головки (фиг. 229) состоит из трех чугунных отливок. Средняя часть 1 корпуса является пневматическим цилиндром, в котором перемещается поршень 2, предохраняемый от проворачивания шпонкой 3, врезанной в верхнем конце втулки 4 поршня 2. Шпонка скользит в пазе стержня 5.
В нижней части 6 корпуса установлена шлицевая втулка 7 с насаженной на ней конической шестерней 8. Втулка с шестерней приводится во вращение от индивидуального электродвигателя 9 через редуктор 10.
Шлифовально-полировальный станок с прямоугольным столом
384
Станки и установки для шлифования листового стекла
Фиг. 228. Кинематическая схема станка.
Шлифовально-полировальный станок с прямоугольным столом
385
Фиг. 229. Шпиндельная головка.
25 Сапожников 965
386
Станки и установки для шлифования листового стекла
Внутри шлицевой втулки проходит шпиндель 11, подвешенный на упорных шарикоподшипниках 12 на поршне 2. Шпиндель получает вращательное движение от шлицевой втулки, а осевое перемещение от поршня.
Подавая сжатый воздух в пневмоцилиндр, регулируют величину удельного давления шлифовальника (или полировальника) на стекло.
На нижнем конце шпинделя насажена зубчатая втулка 13 со сферической верхней поверхностью, что обеспечивает возможность самоустановки шлифовальника (полировальника) в плоскости обрабатываемого стекла.
В верхней части шлифовальной головки крепится пневматический цилиндр 14, поршень которого перемещает в горизонтальной плоскости
скобу 15. Когда поршень 2 достигает верхнего положения, в цилиндр 14 автоматически подается сжатый воздух и скоба 15 заходит в заплечик 16 втулки 4, чем обеспечивается запирание шпинделя в верхнем положении. Смазка подшипников качения, зубчатых передач, редуктора и плоскостей трения головки шпинделя осуществляется циркуляционной системой смазки. Масло от насоса поступает в коллектор 17, откуда по трубкам подается к местам смазки. Обратный слив масла в бачок насоса происходит по трубкам 18 и 19.
Шлифовальник (фиг. 230) является рабочим инструментом при шлифовке стекла. Шлифовальник состоит из шлифовальной шайбы 1, диска 2 и чаши 3.
Шлифовальная шайба выполнена в виде кольца, с нижней стороны которого четырьмя концентрическими кругами расположены 64 выступа 4 (каблука) высотой по 90 мм.
Диск 2 имеет в нижней части выступ для центрирования установки шайбы, а в верхней — выточку для установки чаши 3. Чаша служит для подвешивания шлифовальника на зубчатую обойму 5 шпинделя 6 и является емкостью для приема абразивной пульпы, которая далее поступает по каналу 7 в центральное отверстие шлифовальной шайбы. При вращении шайбы пульпа распределяется по окружности, для чего служит отражатель 8. Далее пульпа поступает под каблуки шайбы.
Резиновый сильфон 9 защищает сферическую поверхность шпинделя от попадания абразива.
Полировальник (фиг. 231) состоит из корпуса 1, трех полировальных дисков 2 и чаши 3.
Шлифовально-полировальный станок с прямоугольным столом
387
В корпусе по окружности равномерно расположено три отверстия для установки вертикальных валиков 4, на которых подвешиваются полировальные диски ?.
Каждый полировальный диск состоит из крышки 5, верхняя часть которой сферическая, корпуса 6 и нижнего диска 7, к которому приклеивается войлочный круг 8 толщиной 25 мм и диаметром 475 мм.
2 1 9 10 11 8 9 5 5 7
Конструкция полировальника обеспечивает возможность полировальным дискам совершать круговое движение по окружности диаметром 575 мм, вращаться вокруг собственной оси и самоустанавливаться в плоскости полируемого стекла (осевое давление при этом равномерно распределяется между полировальными дисками).
Крокусная суспензия, подаваемая в чашу 5, далее по трем отводам 9 направляется на стекло под полировальник.
В центре корпуса 1 укладывается зубчатая обойма 10, передающая крутящий момент от шпинделя полировальнику. Упор 11 воспринимает осевое давление, передаваемое шпинделем.
25*
Шлифовально-полироеаммый танок с прямоугольным столом
389
Фиг. 233.
Схема к расчету станка.
в специальных кронштейнах снизу стола.
Сильфон 12 предохраняет шпиндель от загрязнения.
Гидропривод служит для сообщения столу возвратно-поступательного движения, а также для циркуляционной смазки направляющих станины.
Гидропривод (фиг. 232) состоит из насосной установки 1, двух гидроцилиндров 2 и <?, панели управления 4 с реверсивной коробкой.
Насосная установка включает в себя электродвигатель 5, сдвоенный лопастной насос 6 и систему маслопроводов. Насос низкого давления обеспечивает смазку направляющих станин, а высокого — производит передвижение стола.
Насос высокого давления засасывает масло через сетчатый фильтр 7 при помощи трубы <9 из ванны в корпусе станины и передает далее масло в перепускной клапан 9. Из перепускного клапана масло, отрегулированное до требуемого давления, подается по трубе 10 в реверсивную коробку панели управления 4. Излишек масла из перепускного клапана сливается обратно в ванну по трубе 11. Из реверсивной коробки масло под давлением подается по трубе 12 в левый гидроцилиндр 2, а по трубе 13— в правый 3.
Гидроцилиндры одностороннего действия установлены на противоположных концах станины станка. Концы штоков поршней гидроцилиндров закре!
Реверсивная коробка имеет четыре золотника: пусковой, скоростной, управляющий и реверсивный. Управление работой гидропривода осуществляется через систему золотников и клапанов.
Пневматическая система работает от общей магистрали цеха и предназначена для подъема шпинделя, а также для регулирования удельного давления шлифовальника или полировальника на стекло путем соответствующей подачи сжатого воздуха в полость цилиндра шпиндельной головки над поршнем или под поршень.
Давление на стекло складывается из веса шлифовальника (полировальника), веса подвижных деталей шпиндельной головки (шпиндель, поршень и др.) с добавлением (при подаче сжатого воздуха над поршнем) или вычетом (при подаче воздуха под поршень) силы давления сжатого воздуха на поршень.
Расчет станка. Мощность электродвигателя, необходимого для работы станка в качестве шлифовального оборудования, определяется следующим образом.
Выделим на поверхности шлифовальника элементарную площадку, ограниченную центральным углом d а и шириной dq (фиг. 233, а).
Давление dP, оказываемое этой площадкой на стекло, будет равно
dP = pqda dq, (626)
где р — удельное давление на стекло при шлифовке;
qda- длина дуги, ограниченной углом da-,
q — расстояние от центра шлифовальника до элементарной площадки. Элементарная сила трения dT будет равна
dT == dPf = pfqda dq. (627)
390
Станки и установки для шлифования листового стекла
Элементарный момент трения
d&M = dTQ = p?Qzda dQ. (628)
Так как скорость поступательного движения стекла в станке рассматриваемого типа равна 1—5 м/мин, а окружная скорость при числе оборотов шпинделя 95,9 в минуту составляет около 300 м!мин, можно без особой погрешности пренебречь влиянием поступательной скорости движения стекла.
Момент трения на элементарном кольце получим, интегрируя выражение (628) в пределах от 0 до 2л:
2л
ДМ = pfQzdQ У da = 2npfqzdQ. (629)
о
Полный момент трения на шлифовальнике найдем, интегрируя выражение (629) в пределах от г до /?, где г — радиус центрального отверстия шлифо-вальника, R — радиус шлифовальника:
R
М = j ДМ = npf {R3 — г3) ktkz, (630)
Г
где fej — коэффициент, учитывающий заполнение каблуками шайбы шлифовальника (наличие каналов между каблуками) (ftr = 0,65);
k2 — коэффициент, учитывающий, что площадь стекла, перекрываемая шлифовальником, меньше площади шлифовальника.
По фиг. 233, б находим
F = 2L (р* _ J2) _ 2S, (631)
где F — перекрываемая площадь стекла;
D — диаметр шлифовальника;
d — диаметр центрального отверстия;
S — площадь сегмента.
Высота h сегмента согласно фиг. 233, б равна
h = (632)
где В — ширина стекла.
При диаметре шлифовальника D = 1 м и ширине листа стекла 0,73 м (для станка рассматриваемой конструкции модели ШПС-73) получим
, 1—0,73
h —----g---= 0,135 м.
По справочнику находим, что для R — 1 м при высоте (стрелке) сегмента, равной 0,135, площадь сегмента будет равна 0,09 ж2. В нашем случае R = = 0,5 м, следовательно, площадь одного сегмента равна 0,045 ж2, а двух 0,09 ж2, что составляет 11,45% от общей площади шлифовальника. Таким образом, k2 = 0,886.
Мощность электродвигателя будет равна
N = п квт, (633)
975-т] ’ ' 1
где М — полный момент трения в каж;
п — число оборотов шпинделя в минуту;
1] — к. п. д. передачи.
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
391
Определим мощность электродвигателя для шлифовального станка модели ШПС-73.
По формуле (630) имеем
М = —г3) ktk2. (634)
Принимаем для расчетов р = 300 г/слг2 = 3000 кг/м2 и f = 0,12. Подставив в формулу (634) цифровые величины, найдем
М = А л- 3000- 0,12 (0,53 — 0,173). 0,65- 0,886 = 53,5 кем.
Мощность электродвигателя
Мп 53,5-96 „
М = ',, ц,- • = 6,23 кет.
975т) 975 • 0,85
По паспорту станка ШПС-73 п = 96 об/мин, д принимаем равным 0,85.
Мощность электродвигателя при работе станка как полировального будет равна
7V — ~п кет, (635)
975-Т] '
где М — момент сил трения в кгм;
п — число оборотов шпинделя в минуту;
т] — к. п. д. привода.
Момент сил трения подсчитывается по формуле
М = nr2KfpR, (636)
где г — радиус полировального диска в м;
к — количество полировальных дисков;
/ — коэффициент трения;
р — удельное давление в кг/м2-
R — радиус окружности центров полировальных дисков в м. При р = 1200 кг/м2-, f = 0,65; г = 0,2375; R = 0,2875; к = 3 и п = = 96 об/мин, получим
М = л 0,23752-3-0,65• 1100*0,2875 = 108,5 кгм\
108,5-96 1ОС
N ~ 975-0,85 ~ Квт"
§ 3. КОНВЕЙЕРНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ И ПОЛИРОВАНИЯ СТЕКЛА
Технологический процесс шлифовки и полировки стекла в конвейерных установках организован по принципу непрерывного потока равномерно движущихся столов с уложенными на них листами стекла.
Существуют два основных типа конвейерных установок — цикличные и бесцикличные.
При цикличной двухпутной схеме производства обрабатываемые листы стекла сначала проходят шлифовку, затем передаются на второй путь, где проходят полировку. По окончании полировки одной стороны листа его переворачивают и передают на первый путь, где осуществляется шлифовка второй стороны и затем на втором пути полировка. Нетрудно установить, что при такой схеме производства загрузка конвейера происходит циклично, поскольку с момента, когда начинается шлифовка второй стороны листа,
392
Станки и установки для шлифования листового стекла
подача новых необработанных листов стекла прекращается (также и разгрузка конвейера). Следовательно, часть установленного оборудования, часть технологических и вспомогательных рабочих используются неполностью.
Более прогрессивным способом конвейерной шлифовки и полировки стекла является рассматриваемый ниже бесцикличный способ, при котором на двухпутном конвейере производится непрерывный выпуск готового стекла.
Технологический процесс производства на двухпутных конвейерах при бесцнкличном выпуске готовых изделий сводится к следующему.
Листы стекла, подлежащие обработке, торцовым укладчиком 1 (фиг. 234) загружаются на конвейер 2. Далее листы при помощи присосного крана 3 укладываются на столы 4, которые перемещаются по направляющим станины конвейера. Поверхность стола покрыта байкой. Для предохранения от сдвига листы, по краям заливаются гипсом.
Столы с листами стекла непрерывным потоком поступают к шлифовальным станкам 5, которые осуществляют шлифовку поверхности листа. Листы стекла после шлифовальных станков очищаются водой от абразивной пульпы и протираются резиновыми щетками, затем поступают к полировальным станкам 6. Пройдя полировальные станки, края листов освобождаются от крепления гипсом и листы подрываются дисками, после
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
393
чего цепным ускорителем 7 столы отделяются от общей линии и передаются на поперечный конвейер 8. Со стола, находящегося на поперечном конвейере, лист стекла снимается краном 9, который одновременно поворачивает лист и укладывает его на конвейер 10 необработанной поверхностью вверх. Стол в это время толкателем 11 вводится в цепь столов второй линии конвейера.
С конвейера 10 лист стекла снимается присосным краном 12 и укладывается на стол.
На второй линии конвейера происходит шлифовка и полировка второй стороны листа (аналогично первой). Пройдя процесс обработки, края листов освобождаются от крепления гипсом, листы подрываются дисками и столы вместе с лежащими на них листами поступают при помощи цепного ускорителя 13 на поперечный конвейер 14. Готовые листы стекла снимаются со столов присосным краном 15, который передает их затем на конвейер 16, где они моются и сушатся, и затем на столах 17 размечаются и режутся на заданные форматы.
Столы, освобожденные от стекла и тщательно очищенные, толкателем 18 вводятся в общую линию.
В рассмотренной схеме производства выработка полированного стекла идет непрерывно.
Производительность конвейерных установок колеблется в широких пределах от 100 тыс. до 5 млн. л2 полированного стекла в год.
Рассмотренная выше схема относится к конвейерной установке ШСР-500. Производительность этой установки 1,3 млн. м2, полированного стекла в год. Размер обрабатываемого стекла: ширина 1700 мм, длина 2500 мм и толщина (полированного) 5,5—8 мм. Конструктивная скорость конвейера 0,8— 2,5 м!мин. Количество шлифовальных станков — 40 (по 20 на каждой линии), количество полировальных станков — 70 (по 35 на каждой линии). Максимальное удельное давление при шлифовке 250 г!см\ Мощность электродвигателя шлифовального станка 25,5 квт, а полировального до 30—35 квт. Установленная мощность электродвигателей 3500 квт.
Количество шлифовальных и полировальных станков в первом приближении можно определить по формуле
i = -^, (637)
где i — количество станков;
v — скорость движения столов в mJmuh (проектная v — 2 mJ мин)', I — расстояние между станками;
t — продолжительность обработки в минутах. При шлифовании продолжительность обработки принимается равной 20 мин., а при полировании 35 мин.
Так, например, при расстоянии между станками в конвейере ШС-500, равном 2,1 м, получим для одной линии
20-2 1П
'шлиф = “2Д- = 19 станков;
35-2 on .
'полир = -2д - = 33-4 станка.
Принимая резерв в 5%, получим для двух линий: шлифовальных 40 станков, полировальных 70.
Производительность конвейера подсчитывается по формуле
= м2/год (638)
k3
394
Станки и установки для шлифования листового стекла
где Q — производительность конвейера в л<2/год;
b — ширина стекла в м;
kr — коэффициент, учитывающий бой и отходы стекла;
k2 — коэффициент, учитывающий заполнение столов стеклом по длине (0,98);
v — скорость движения столов конвейера (до 2,5 м!мин)\
k3 — коэффициент, учитывающий обработку стекла с двух сторон; величина k3 для конвейеров с цикличным выпуском продукции равна 2, а для конвейеров с непрерывным выпуском 1;
ii — число минут работы за год
1г = 60-24./2; (639)
здесь /2 — число рабочих дней в году.
Ниже приводится рассмотрение конструкций основных механизмов и машин, входящих в состав конвейера ШСР-500.
Стол конвейера. Точность обработки стекла в значительной мере определяется конструкцией столов и тщательностью их изготовления. На конвейере ШСР-500 имеется 138 столов.
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
395
Поверхность стола прострагивается для обеспечения полного прилегания листа стекла.
Стол 1 выполняется коробчатой формы и отливается из чугуна с ребрами жесткости на нижней стороне (фиг. 235). Столы, установленные на направляющих конвейера, сцеплены между собой автосцепкой 2 и образуют непрерывную линию, к которой в начале ее присоединяется очередной стол, а в конце — отделяется. По краям верхней плоскости стола имеются козырьки 3, служа
Фиг. 236. Сцепка для столов.
щие для упора краев стекла и удержания гипсового раствора, на котором устанавливается стекло.
С нижней стороны стол имеет две пары направляющих: первая пара 4 служит для перемещения стола по направляющим конвейера и вторая пара 5 для перемещения по роликам
Фиг. 237. Секция направляющего пути.
поперечного конвейера. Для точной установки столов, по отношению друг к другу, на торцах их крепятся штыри 6, которые заходят в отверстия втулок 7.
Перемещение столов осуществляется от главного привода, ведущие шестерни которого находятся в зацеплении с рейками 8 стола.
Сцепка столов производится при помощи крючков 1 (фиг. 236), которые, отжимаясь пружиной 2, заходят за выступ 3 следующего стола.
На боковых сторонах столов имеются кулачки, которые воздействуют на концевые выключатели направляющих и служат для включения или выключения механизмов по ходу стола.
На фиг. 237 показана секция направляющего пути конвейера. Каждая линия состоит из 27 литых секций, соединенных между собой болтами. Рабочие плоскости 1 направляющих имеют коробчатую форму. Смазка направляющих консистентная, поступающая по трубопроводам от центральной автоматической станции. Смазка подается на рабочие плоскости через отверстия 2, расположенные по длине с шагом 3 м, и расходится по смазочным канавкам.
Главный привод конвейера устанавливается в начале каждой линии конвейера. На фиг. 238 показана кинематическая схема привода, имеющего две пары электродвигателей, из которых одна — резервная. При работе конвейера со скоростью от 0,8 до 1,5 м/мин включается двигатель мощностью 45 кет, а при скорости до 2,5 м/мин — электродвигатель мощностью 65 кет. Электродвигатели применяются с регулируемым числом оборотов, при этом
396
Станки, и установки для шлифования листового стекла
электродвигатели для скорости конвейера до 1,5 м/мин принимаются тихоходными, а для скорости до 2,5 м/мин — быстроходными. На фиг. 238 показана кинематическая схема главного привода конвейера (па схеме: 1 — рейки стола; 2 — главный редуктор; 3 — промежуточный редуктор; 4 — электродвигатели 45 кет; 5 — электродвигатели 65 квт, 6 — моторные редукторы).
Фиг. 238. Кинематическая схема главного привода.
Мощность электродвигателя главного привода подсчитывается по формуле
N = ^rKem>
(640)
где W — суммарное тяговое усилие в кг;
v — скорость движения конвейера (0,0417 м/сек);
г] — к. п. д. привода (л = 0,954-0,72 = 0,396).
Тяговое усилие определяется по формуле
W = (Q + F)f + Ff1 кг,
(641)
где Q — общий вес столов одной линии (при весе стола 4500 кг и числе столов 65 получим Q — 292 500 кг);
F — суммарное давление от нажатия шлифовальников и полировальников на стекло (для одной линии);
f — коэффициент трения по направляющим (0,1),
/х — коэффициент трения между движущимся стеклом (шлифовальни-ками и полировальниками).
F = iiFL + i2F2; (642)
здесь i’i — число шлифовальных станков (без резерва) (19);
i2 — число полировальных станков (35);
«'ifi — общее давление, создаваемое шлифовальникамн;
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
397
i2F 2 — общее давление, создаваемое полировальниками
Fх Р1. kx • = 11 850 кг. (643)
где D — диаметр шлифовальника (2 м);
d — диаметр внутреннего отверстия шлифовальника (0,66 м);
Pi — среднее удельное давление шлифовальников (186,5 г/ои2— 1865 кг/м2)-
kr — коэффициент, учитывающий заполнение шайбы каблуками [для шлифовальников больших диаметров (2 м) = 0,3];
k2 — коэффициент, учитывающий величину площади, перекрываемой шлифовальником (k2 = 0,9).
В табл. 11 приводятся средние данные о числе оборотов шпинделя, о величинах давления и коэффициентах трения при шлифовании (по данным ПКБ Гис), а в табл. 12 — при полировании.
Таблица 11
Средние данные о числе оборотов шпинделя, о величинах давления
и коэффициентах трения при шлифовании
Номера станков Число оборотов шпинделя в минуту Удельное давление в г/см2 Коэффициент трения ft
1—2 80 100 0,2
3—11 90 250 0,07
12 (резерв) 13—18 70 150 0,10
19—20 60 100 0,15
Таблица 12
Средние данные о числе оборотов шпинделя, о величинах давления
и коэффициентах трения при полировании
Номера станков Число оборотов в минуту Удельное давление в г!см? Коэффи циент трения f2
1—24 72 100 0,5
25—29 72 80 0,65
30—31 Резерв
32—35 60 60 0,95
По данным таблицы находим величины среднего давления и среднего значения коэффициента трения:
Р1средн
100-2 + 9-250 + 6-150 + 2-100
19
= 186,5 г/см2 = 1865
кг/см2-.
_ 2-0,2 + 9-0,07 + 6-0,1 +2-0,15 .
— 19 —6,1.
Далее находим
?г.Л45г.9
F2 = —i-p2-i2 = - 7 --925-33 = 43000 кг,
где Dr — диаметр полировального диска (0,45 м);
п — число дисков полировальника;
р2 — среднее удельное давление полирования;
i2 — число полировальных станков.
100 • 24 + 80 • 5 + 60 -4 пос /«а поп /2 Pi средн =-------зз-------= 92,5 г/см2 = 925 кг/м2,
с 0,5 24 + 0,65 5 + 0,95 -4 л с_о
li ср — зз — U,57o.
398
Станки и установки для шлифования листового стекла
В формуле (641) величина Fp равна
Ffi = 2 ?“Ь 2ср'’
Ffy = 11 850-0,1 + 43 000-0,578 = 25 985 кг.
Подставляя найденные величины в формулу (641), получим с учетом формулы (642)
W = (Q + F) f + Ff± = (292 500 + 54 850) 0,1 + 25 985 = 60720 кг;
,, W-v 60 720-0,0417 с
N — 102г) “ 102-0,396 ~ 62,6 Квт'
По паспорту мощность электродвигателя 65 квт.
Присосный кран предназначается для съема листов стекла с конвейера загрузки (или с конвейера, на который укладывается перевернутый лист), транспортировки их к столам и для укладки листов на столы. Эти же краны обеспечивают передачу готовых листов стекла к моечно-сущильной машине.
Кран (фиг. 239) состоит из следующих основных частей: ходовой тележки, приводного устройства для передвижения крана, присосной рамы с механизмом подъема и опускания ее, вакуумной установки.
Ходовая тележка выполнена в виде рамы 1 с ходовыми колесами 2, передвигающимися по двухтавровому пути.
Приводное устройство для передвижения крана состоит из электродвигателя 3, электротормоза 4, редуктора 5 и зубчатой передачи 6, обеспечивающей вращение вала 7 с ходовыми колесами. В связи с тем, что в процессе работы применяются две скорости перемещения — рабочая, равная 20,6 м/мин, и замедленная, равная 1,93 м/мин, предусмотрена установка второго электродвигателя 8 с электротормозом. Электродвигатель замедленного хода включается за 200—300 мм до остановки.
К раме 1 ходовой тележки подвешен пантограф 10, конец которого присоединен к раме 11, а к ней, в свою очередь, подвешивается присосная рама 12. Пантограф служит для уравновешивания присосной рамы и обеспечивает ее строгую горизонтальность при подъеме и опускании. В специальных расточках присосной рамы присоединены на пружинах 24 трубки, несущие резиновые чаши-присоски 13, которые в момент создания вакуума плотно прилегают к поверхности стекла.
Рама И поднимается и опускается при помощи троса 14, который одним концом прикрепляется к раме, а другим через блок 15 к барабану 16, который приводится во вращение электродвигателем П через редуктор 18.
Вакуумная установка состоит из двух насосов 19 с фильтрами 20. Вакуум-насосы приводятся в действие от электродвигателей 21 через клиноременную передачу. Вакуум-насосы во избежание перегрева работают поочередно. Резиновые чаши-присоски подсоединяются к ресиверу вакуум-установки через золотниковое устройство. В случае выключения по какой-либо причине вакуум-насосов лист стекла удерживается присосками благодаря наличию ресивера, всегда находящегося под вакуумом.
На фиг. 240 показана кинематическая схема присосного крана.
От электродвигателя 1 рабочего хода через зубчатую передачу 2 приводится во вращение вал 3, на котором закреплено коническое зубчатое колесо 4 дифференциала. Зубчатое колесо 4 входит в зацепление с коническими шестернями-сателлитами 5, которые связаны между собой поводком 6. Поводок соединен с валом 7. Во время рабочего хода зубчатое коническое колесо 8 и червячное колесо 9, сидящие на валу 7 свободно, неподвижны, так как выходной вал электродвигателя 10 замедленного хода заторможен. Вследствие указанного сателлитовые шестерни обкатываются по колесу 8,
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
399
вращая при этом через поводок 6 вал 7, а от последнего через зубчатые передачи 11 и 12 приводится вал 12 ходовых колес 14.
При замедленном ходе, наоборот, затормаживается зубчатое колесо 4 и включается в работу электродвигатель 10 замедленного хода, который через червячную передачу 9 и зубчатое колесо 8 вращает сателлитовые шестерни. Передача на ходовой вал’ 13 осуществляется далее в порядке, изложенном выше.
Фиг. 239. Присосный кран.
Мощность, потребная для передвижения присосного крана, определяется исходя из сопротивления движению сил трения:
№ = G ₽ кг,
(644)
где G — вес крана (—3000 кг);
р — коэффициент трения качения (0,05 см)-,
р4 — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения (0,015); d — диаметр цапфы в мм;
400
Станки и установки для шлифования листового стекла
D — диаметр колеса в мм-,
р — коэффициент, учитывающий трение в ребордах колес (принят равным 2,5).
Потребная мощность
W-о
/V, — — л. с.,
1 75ц ’
(645)
Мощность, потребная для поднятия груза редуктором подъема присосного крана, определяется по формуле
^2 = л- с-’ (646)
где Gj — вес в кг поднимаемого груза — листа стекла, присосной рамы пантографа и пр. (принимаем G = 500 кг);
v — скорость подъема груза (6 м/сек)-,
т] — суммарный к. п. д. редуктора.
Шлифовальный станок (фиг. 241) состоит из шлифовальной (шпиндельной) головки 1, шлифовальника 2 и привода 3. Все шлифовальные станки конвейера одинаковы и управляются с главного пульта управления. Кроме того, каждый станок имеет индивидуальное пусковое устройство 4. О неисправности какого-либо из станков поступает сигнал на центральный пульт управления.
Основной частью станка является шлифовальная (шпиндельная) головка (фиг. 242, а). Корпус 1 головки состоит из трех частей, соединенных между собой болтами. В средней части корпуса, являющегося пневмоцилиндром, размещается поршень 2, снабженный направляющими 3.
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
401
26 Сапожников £65
402
Станки и установки для шлифования листового стекла
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
403
В нижней части корпуса устанавливается шлицевое червячное колесо 4, приводимое во вращение червяком 5. Внутри червячного колеса проходит шпиндель 6, подвешенный на упорном шарикоподшипнике 7 на поршне 2. Шпиндель получает вращательное движение от шлицевой втулки, а осевое — от поршня. Подавая сжатый воздух над или под поршень, регулируют величину удельного давления шлифования. На нижнем конце шпинделя закрепляется шлифовальник.
Шлифовальник (фиг. 242, б) имеет массивный круглый чугунный диск 1, к которому снизу крепится диск с каблуками 2. Сверху к диску прикреплена чугунная чаша 3 с отверстиями для подвода шлифовальной смеси (пульпы). Число оборотов шлифовальника регулируется сменными шкивами в зависи-
Фиг. 243. Схема пневматического устройства шлифовального станка.
мости от рабочей скорости конвейера. Окружные скорости на периферии каблуков шлифовальника 6,55; 7,30; 8,06 м/сек, что соответствует 62,5; 69,6 и 76,7 об/мин.
Постоянство удельного давления на стекло в процессе шлифовки обеспечивается автоматическим регулированием при помощи специального приспособления в пределах от 50 до 250 г/см2. Регулирование основано на том, что работа, производимая шлифовальником, пропорциональна мощности, потребляемой электродвигателем. Давление на стекло определяется весом шлифовальника со шпинделем за вычетом силы, которая создается давлением воздуха в цилиндре шлифовальной головки. При работе станка давление воздуха поддерживается постоянным при помощи регулятора давления 1 (фиг. 243) и регистрируется манометром 2. При увеличении сопротивления вращению шлифовальника возрастает ток, потребляемый электродвигателем.
При достижении током величины, принятой для реле максимального тока, последнее срабатывает и включает электромагнитный компенсационный клапан 3, который, открываясь, обеспечивает повышение давления в цилиндре шлифовальной головки станка, уменьшая этим давление шлифовальника на стекло. Когда давление уменьшается, снижается ток и реле закрывает электромагнитный компенсационный клапан. Для предотвращения динамических ударов, возможных в связи с большим весом шлифовальника, предусмотрен буферный клапан 4. Кроме компенсационного и буферного клапанов, в приспособлении имеется еще два игольчатых клапана 5 и 6, при помощи которых осуществляется более плавная регулировка удельного давления.
26*
404
Станки и установки для шлифования листового стекла
Полировальный станок по конструкции аналогичен шлифовальному с той лишь разницей, что взамен шлифовальника на нижнем конце шпинделя закрепляется полировальная звездочка (фиг. 244), состоящая из корпуса 1,
полировальных дисков 2 и чаши 3. В корпусе по окружности равномерно расположено девять отверстий для установки вертикальных валиков 4, на которых шарнирно подвешиваются полировальные диски, свободно вращающиеся вокруг вертикальных валиков. К корпусу 5 полировального
Фиг. 245. Схема пневматического устройства полировального ^-еганка.
диска 2 на винтах крепятся диски 6 с наклеенным на нем техническим войлоком 7. Крокусная суспензия подается в резиновую чашу 8, а из нее по трубопроводам 9 к полировальным дискам.
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
405
Для регулирования удельного давления полировальника на стекло на полировальные диски надеваются грузы 10. Удельное давление на стекло можно регулировать в пределах от 40 до 120 г/см?.
Для подъема полировальной звездочки служит автоматическое пневматическое устройство, схема которого показана на фиг. 245. Сжатый воздух подается под поршень цилиндра шпиндельной головки через клапан / при включении электромагнита 2, действующего от реле максимального тока. Опускание звездочки происходит замедленно путем регулирования выпуска воздуха из цилиндра через клапан 3.
Устройство для смывания абразива и крокусной суспензии с поверхности стекла после шлифовки и полировки его. Устройство состоит из электродвигателя 1 (фиг. 246), редуктора 2, муфты 3, ведущего барабана 4, ведомого барабана 5, подъемной рамы 6 и подъемного механизма 7.
Устройство монтируется на двух стойках, установленных по бокам линий конвейера. На барабанах 4 и 5 натягивается прорезиненный ремень, к которому прикреплены щетки 8. Лента со щетками движется в направлении, перпендикулярном движению конвейера (скорость движения ленты со щетками можно регулировать в пределах 0,18—0,55 м/сек). Число щеток, одновременно находящихся на стекле, 13 шт. Под движущиеся щетки из водопровода 9 подается вода. Сбоку щеток установлена резиновая полоса, протирающая стекло.
Устройство для подрыва стекла. Для облегчения съема стекла со стола присосным краном необходимо, чтобы между стеклом и поверхностью стекла была бы прослойка воздуха. С указанной целью под края листов стекла заводятся наклонно поставленные диски (фиг. 247), которые, действуя как клин, поднимают края стекла (примерно на 10 мм), отрывая лист ст байки и пропуская под стекло воздух.
Кран переворачивания стекла предназначается для съема со стола обработанных с одной стороны листов стекла, переворачивания их и укладки на роликовый конвейер необработанной стороной вверх.
406
Станки и установки для шлифования листового стекла
чая — 12 м!мин и замедленная — 5,82
Фиг. 247. Устройство для подрыва стекла.
Сварная рама 1 (фиг. 248) устанавливается на фундаменте. На верхней площадке рамы смонтированы две группы электродвигателей 2, из которых одна резервная. От электродвигателей через два редуктора 3 и 4 приводится во вращение барабан 5, на который наматывается трос 6. На конце троса подвешивается поперечина 7 с закрепленными на ней крыльями присосной рамы 8, снабженной чашами-присосками 9. Нижние концы крыльев шарнирно соединены с качающимися тягами 10.
Поперечина 7 снабжена по концам роликами, которые при подъеме (опускании) ее обкатываются по вертикальным направляющим 11.
Подъем и опускание поперечины производятся при двух скоростях (рабо-м/мин}. Изменение скоростей осуществляется переключением электродвигателей. Переход на замедленную скорость происходит автоматически за 200—300 мм до крайних положений рамы. Этим обеспечивается плавность съема и укладки стекла и исключение появления значительных инерционных нагрузок.
Вакуумная установка, предназначенная для создания разрежения в чашах-присосках, состоит из электродвигателей 12, на
сосов 13, фильтров 14 и ресивера 15. Одна из вакуум-установок резервная.
Рабочий процесс происходит в следующей последовательности: а) опу скают поперечину, при этом крылья присосной рамы раскрываются и ложатся одна на стол, а вторая — на конвейер; б) включают вакуумное устройство и при помощи чаш-присосов присасывают стекло, лежащее на столе; в) поднимают поперечину и крылья присосной рамы начинают складываться; г) переключая вакуумное устройство присасывают стекло ко второму крылу присосной рамы; д) опускают поперечину, при этом крылья раскрываются и укладываются одна на стол, а вторая с листом стекла на роликовый конвейер; е) отключают вакуум и стекло остается на роликовом конвейере.
В последнее время взамен крана переворачивания листов стекла начинают внедряться так называемые перекладчики.
Общий вид перекладчика представлен на фиг. 249. Перекладчик состоит из трех металлических сварных стрел 1, на которых смонтированы присосные рамы 2 с чашами-присосками 3. Стрелы в основании своем выполнены в виде массивных втулок 4, закрепленных на валу 5. При повороте вала на 180° стрелы также поворачиваются, перекладываясь с левой стороны на правую.
Поворот вала производится от электродвигателя 6 через редукторы 7, кривошипно-шатунный механизм 8 и зубчатую передачу 9.
Рабочий процесс по переворачиванию листов стекла осуществляется в следующей последовательности. Со стола конвейера лист стекла снимается при помощи присосного крана и укладывается на роликовый конвейер, установленный между линиями конвейера. Стрелы перекладчика в это время расположены между роликами конвейера присосками вверх, при этом верхняя плоскость присосок находится на уровне нижней плоскости листа стекла. При укладке лист нажимает на выключатель привода перекладчика и присоски начинают прижиматься к стеклу. В этот момент срабатывает специальный щуп, дающий команду на включение вакуума, вследствие чего лист плотно притягивается к присоскам. Далее стрелы поворачиваются на 180°, и в тот момент, когда стекло займет горизонтальное положение, над столом
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
407
408
Станки и установки для шлифования листового стекла
3
Фиг. 249. Перекладчик.
Фиг. 250. Моечно-сушильная машина.
Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла
409
конвейера последовательно отключаются привод перекладчика и вакуумная система. Как только стекло опустится на стол, вновь автоматически включается привод перекладчика и стрелы возвращаются в исходное положение.
Данный перекладчик может быть также применен при перекладке необработанных листов с конвейера подачи «сырых» листов на столы.
Моечно-сушильная машина (фиг. 250). Готовый, отполированный с двух сторон, лист стекла присосным краном подается на конвейер моечно-сушильной машины и далее при посредстве десяти пар обрезиненных роликов 1 транспортируется к протягивающим обрезиненным роликам 2, которые протягивают стекло между четырьмя парами щеточных барабанов 3. К щеткам по трубам 4 подается горячая вода и 3—5%-ный раствор соляной кислоты. По выходе из моечного отделения лист стекла протягивается между шестью парами отжимных обрезиненных роликов 5, которые удаляют воду с поверхности стекла. Сушка стекла происходит между двумя парами сушильных барабанов 6, обтянутых асбестовым листом и сверху байкой и обогреваемых паром, подаваемым внутрь барабанов.
Привод роликов, щеточных и сушильных барабанов производится от электродвигателя мощностью 3,6 квт через систему зубчатых передач. Скорость движения стекла в моечно-сушильной машине 3,2 м/мин.
Моечно-сушильное отделение имеет общий закрытый кожух, из которого влажный воздух отсасывается при помощи вытяжного вентилятора.
Конвейер ШС-1000. Для шлифовки и полировки листов стекла больших размеров (3,1 X 4,5 м) с более высокой производительностью предназначается конвейер ШС-1000.
Данный конвейер построен по той же схеме, что и ШСР-500, с той, однако, разницей, что число станков увеличено (60 шлифовальных и 90 полировальных) и главное, что конструкция станков отлична от применяемых на конвейере ШСР-500. Количество столов — 92, скорость движения столов 0,8— 2,5 м/мин. Отличие заключается также и в том, что листы стекла укладываются не на одном столе, как у конвейера ШСР-500, а на двух-трех, в зависимости от размера стекла.
Все остальные механизмы стола повторяют, с соответствующей корректировкой по размерам, конструкции механизмов конвейера ШСР-500.
Существенному изменению подверглась конструкция шлифовальных и полировальных станков.
На фиг. 251 показан шлифовальный станок конвейера ШС-1000.
Станок состоит из двух массивных стоек 1, на которых укреплена траверса 2. В траверсе установлены три шпиндельные головки 3 со шлифоваль-никами 4. Шпиндели приводятся во вращение от общего электродвигателя 5 через шестеренчатый 6 и червячные редукторы 7, при этом два крайних шпинделя вращаются в одну сторону, а средний — в противоположную.
При работе траверса получает возвратно-поступательное перемещение в направлении, перпендикулярном движению столов конвейера.
В червячном редукторе применена глобоидная передача с шестизаход-ным червяком, что обеспечивает плавный ход и уменьшает износ рабочих поверхностей червяка и червячного колеса, передающих значительные усилия.
Число оборотов шпинделей регулируется и равно 88, 103, 120 в минуту при окружных скоростях соответственно 5, 6 и 7 м/мин.
Давление шлифовальника на стекло регулируется в пределах от 50 до 250 г!см2 с помощью пневмоцилиндров, аналогично станкам конвейера ШСР-500.
Привод в движение траверс обеспечивается от кривошипно-шатунного механизма, при этом от одного механизма приводится пятнадцать траверс, из которых 50% движутся со смегцением по фазе на 180 (т. е. через одну
410
Станки и установки для шлифования листового стекла
Конвейер для двустороннего шлифования листов стекла
411
в противоположную сторону). Ход траверсы равен 370 мм. Число двойных ходов равно 6, 8, 10 и 12 в минуту в зависимости от числа оборотов кривошипного вала. Мощность электродвигателя 20 квт.
Шлифовальник станка по своей конструкции аналогичен шлифовальника конвейера ШСР-500, однако диаметр его равен 1,1 м.
Полировальный станок, так же как и шлифовальный, имеет три шпинделя с полировальными звездочками, которые, однако, не перемещаются поперек ленты стекла, как шли-фовальники.
В связи с тем, что полировальные диски одной звездочки входят в цевочное зацепление с дисками соседней звездочки, стекло полностью перекрывается полировальниками.
На фиг. 252 показана шпиндельная головка станка.
§4. КОНВЕЙЕР ДЛЯ ДВУСТОРОННЕГО ШЛИФОВАНИЯ ЛИСТОВ СТЕКЛА
Я. И. Андрусенко и М. Д. Тамарин предложили конструкцию станков для одновременного двустороннего шлифования листового стекла.
На основе этого предложения ПКБ НИИСтекла запроектирован конвейер двусторонней шлифовки. Размер листов стекла: ширина 0,73 м, длина 2 м, толщина 3—10 мм. Скорость передвижения стекла 0,83—2,3 м/мин.
Конвейер состоит из автоматического загрузчика 1 (фиг. 253) листового стекла, роликового кон-
Фиг. 252. Шпиндельная головка полировального станка.
вейера 2, пятнадцати стан-
ков 3 двусторонней шлифовки, выводного рольганга 4 и перегружателя 5.
Автоматический загрузчик представляет собой металлическую раму 1 (фиг. 254), выполненную из труб и снабженную шестью резиновыми чашами-присосками 2. Воздух из чаш отсасывается по трубам рамы. Рама 1 перио-
дически, через установленные промежутки времени, с помощью кривошипношатунного механизма 3 и привода 4 поворачивается из исходного (например, горизонтального) положения в наклонное, до соприкосновения чаш с листом
412
Станки и установки для шлифования листового стекла
Фиг. 253. Конвейер двусторонней шлифовки стёкла
Конвейер для двустороннего шлифования листов стекла
413
414
Станки и установки для шлифования листового стекла
стекла 5, находящимся на пирамиде 6. В этот момент начинается отсос воздуха из чаш и они присасывают лист стекла. Затем рама 1 поворачивается, занимая горизонтальное положение, при этом трубы рамы проходят между роликами 7, опускаясь ниже верхней плоскости роликов. Вакуум в конце опускания рамы выключается и лист ложится на ролики. После снятия с пирамиды очередного листа пирамида со стеклом (вследствие того, что она установлена на рольганге 8, расположенном наклонно) переместится в сторону перекладчика до упоров 9. Таким образом, обеспечивается захват стекла присосками всегда из одной постоянной плоскости. Для регулирования положения роликов упора служит поворотный кулачок 10. Перегружатель стекла с рольганга в пирамиду по конструкции аналогичен загрузчику.
Команда на включение перегружателя подается движущимся листом в тот момент, когда передняя кромка листа нажмет на выключатель 11 (фиг. 254, б).
В момент укладки листа на пирамиду она заторможена. При возврате рамы в сторону рольганга пирамида растормаживается. С помощью нажимных роликов 12 выдвигается пара упорных роликов 13, которые отодвигают пирамиду на один шаг, равный толщине стекла. После этого пирамида вновь затормаживается.
При очередном повороте рамы в сторону пирамиды упорные ролики 13 оттягиваются пружиной 14 для того, чтобы освободить место для очередного листа.
Станок для двусторонней шлифовки стекла состоит из двух шлифовальных головок -— верхней и нижней.
Верхняя шлифовальная головка (фиг. 255) крепится на С-образной станине 1. Внутри корпуса 2 головки монтируется втулка 3, в которой установлен шпиндель 4. Втулка опирается на упорный шарикоподшипник 5. Шпиндель 4 может свободно перемещаться по вертикали. Опорой для головки 6 шпинделя служат рычаги 7.
Привод шпинделя осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу, передающую вращение червячному валу 8, находящемуся в зацеплении с червячным колесом 9.
От червячного колеса получают вращение втулка 3 и шпиндель 4, соединенные с колесом при посредстве шпонок 10. Шпиндель имеет четыре скорости 60, 70, 80 и 90 об!мин.
На нижнем конце шпинделя крепится шлифовальник. Давление на стекло регулируется при посредстве пневмоцилиндра 11 в пределах от 50 до 300 г!см2. При подъеме штока 12 поршня гидроцилиндра рычаги 7 поворачиваются на оси 13, при этом шпиндель, опускаясь, надавливает на стекло. Давление на стекло контролируется при помощи манометра, установленного на пульте управления. Для восстановления уровня шлифовальника служит ручной механический привод, состоящий из штурвала 14, вала 15, на конце которого крепится зубчатая коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с коническим колесом-гайкой, навернутой на винт 16, который, в свою очередь, имеет гайку 17, шарнирно закрепленную в рычагах 7. При вертикальном перемещении винта 16 происходит подъем или опускание рычагов со шпинделем.
Абразивная пульпа подается к шлифовальникам через полый шпиндель.
Нижняя шлифовальная головка (фиг. 256) состоит из корпуса 1, внутри которого установлена втулка 2, опирающаяся на упорный шарикоподшипник 3.
По центру втулки проходит шпиндель 4, опирающийся на массивный упорный шарикоподшипник 5, воспринимающий всю осевую рабочую нагрузку станка.
5 st
и Ч 7 s: Y & о а .“о
Фиг. 255. Верхняя шлифовальная
Co tr H i TF
Конвейер для двустороннего шлифования листов стекла
416 Станки и установки для шлифования листового стекла
Фиг. 256. Нижняя шлифовальная головка.
Конвейер для двустороннего шлифования листов стекла
417
Вращение шпинделя с втулкой обеспечивается от электродвигателя через клиноременную передачу и червячный редуктор 6.
Стабилизация уровня верхней плоскости шлифовальника производится при помощи устройства, состоящего из двухчервячной передачи (на фиг. 256 показано только второе червячное колесо 7).
Червячное колесо 7, вращаясь, поворачивает втулку 8, верхний конец которой имеет резьбу. Поворачивая втулку в ту или другую сторону, производят ее подъем или опускание, а вместе с этим происходит соответствующее перемещение упорного подшипника 5 со шипнделем.
Абразивная пульпа подается к шли-фовальникам через полый шпиндель.
На фиг. 257 показана схема устройства для бессальникового питания пульпой нижнего шлифовальника.
Пульпа подается в приемную воронку 1 и далее по полому валу 2 поступает к шпинделю 3. Вал вращается синхронно со шпинделем. Это обеспечивается тем, что вращение валу передается от шпинделя через зубчатые составной и состоит из металлических
Фиг. 257. Схема бессальникового пита иия пульпой.
конические передачи 4. Полый вал валов 2 и гибких шлангов 5.
21 Сапожников
РАЗДЕЛ VI
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Применяемые в строительстве теплоизоляционные материалы предназначаются для тепловой и звуковой защиты зданий и сооружений и позволяют вместе с этим:
1) снизить вес стен, перекрытий и т. д. и уменьшить нагрузку на несущие конструкции (фундаменты, колонны, балки);
2) уменьшить во многих случаях потребность в таких строительных материалах, как цемент, кирпич, металлы, дерево;
3) сократить расходы топлива на отопление зданий;
4) осуществлять индустриализацию производства строительных работ за счет заводского изготовления деталей и конструкций с применением тепло-и звукоизоляционных материалов для сборного строительства.
Применение теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях панельных и каркасно-панельных жилых зданиях снижает расход металла в 1,5—3 раза и цемента в 3—4 раза по сравнению со стенами без тепловой изоляции.
Теплоизоляционные материалы находят широкое применение в промышленности и на транспорте.
Производство теплоизоляционных материалов получило свое развитие в годы индустриализации страны. Особенно значительный рост выпуска этих материалов относится к послевоенным годам.
В решениях Июньского (1959 г.) пленума ЦК КПСС особое внимание обращено на необходимость дальнейшей индустриализации строительства путем превращения строительного производства в механизированный поточный процесс монтажа зданий из крупноразмерных панелей, что требует резкого увеличения выпуска минеральной ваты и изделий из нее, автоклавных ячеистых бетонов и изделий, легких заполнителей и т. д.
В последующих главах рассматривается специальное механическое оборудование для производства теплоизоляционных материалов. В связи с тем, что при производстве ряда материалов применяется оборудование только общего назначения, рассматриваемое в общем курсе «Машины и аппараты силикатных производств», в ряде случаев будут приводиться только схемы компоновки машин и аппаратов и технологические схемы без рассмотрения конструкций машин и аппаратов.
Общие сведения
419
ГЛАВА II
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕЕ
§ I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В теплоизоляционной технике, наряду с ранее известным естественным минеральным асбестовым волокном, за последние годы получило широкое применение искусственное минеральное волокно — минеральная и стеклянная вата.
Минеральная вата изготовляется из ряда горных пород и металлургического шлака.
Для изготовления стеклянной ваты служит шихта из кварцевого песка с добавкой 20% стеклянного боя и отходов стекла.
Производство искусственного минерального волокна состоит из следующих основных процессов: 1) подготовка шихты, 2) получение расплава, 3) приготовление из расплава волокна и 4) изготовление изделий из волокна.
Для получения расплава применяются плавильные печи: вагранки, а также ванные пламенные или электрические печи. Конструкция печей рассматривается в курсе «Печи и сушила», а также в курсе «Технология теплоизоляционных материалов».
Для получения минеральной ваты применяются следующие способы: дутьевой, центробежный и центробежно-дутьевой, а для производства стеклянной ваты и волокна — дутьевой и центробежно-дутьевой с применением фильеров.
Дутьевой способ заключается в том, что непрерывная струя расплава, вытекающего из летки вагранки или из отверстия фидера ванной печи под действием водяного пара или сжатого газа, рассекается и дробится на отдельные капли. Под действием кинетической энергии паровых или газовых струй эти капли еще не затвердевшего расплава вытягиваются, приобретая постепенно удлиненную грушевидную форму, превращаясь в конце в тонкие минеральные нити. Часть капель расплава, не успевшая вытянуться в волокна, выпадает из потока. Эти капли, получившие название «корольки», являются отходами.
Дутьевой способ производства может быть осуществлен по схеме горизонтального или вертикального раздува.
Узел горизонтального раздува минерального расплава показан на фиг. 258.
Расплав из летки вагранки поступает в лоток 1 и далее, стекая, пронизывается струями пара. Пар поступает через парораспределитель 2 и затем по трубам 3 подается к дутьевой головке 4. Положение дутьевой головки регулируется по горизонтали при помощи винтового устройства 5, перемещающего трубы с головкой в продольном направлении, а по вертикали — посредством эксцентрикового валика 6. Дутьевая головка заканчивается соплом, которое устанавливается на расстоянии 2—10 см от струи расплава. Длина струи расплава от схода с лотка до места удара об нее паровой струи колеблется от 5 до 10 см.
На фиг. 259, а показаны типы применяемых сопел, а на фиг. 259, б — формы выходных отверстий сопел.
При вертикальном раздуве вытекающая струя расплава и струя пара или газа направлены вертикально вниз (фиг. 260). Расплавленная стекломасса вытекает через отверстие фидера 1 стекловаренной печи и пронизывается струями пара, поступающими через кольцевое сопло 2. Стекловолокно осаждается на конвейере 3, которым затем выводится из камеры осаждения 4.
27*
420
Специальное оборудование для производства минеральной ваты
Центробежный способ дробления расплава на отдельные волокна основан на том, что расплав подвергается воздействию центробежных сил инерции при подаче струй на быстровращающиеся диски или валки.
На фиг. 261, а показана схема центробежной установки с одним металлическим или керамическим диском, вращающимся с числом оборотов 3000— 4000 в минуту. Струя подается по центру диска, имеющего канавки, расходящиеся радиально от центра к образующей. Струя расплава поступает
Фиг. 259. Типы и формы сопел.
Фиг. 260. Схема вертикального раздува.
из ванной печи через отверстие фидера и подается на вращающийся диск 1. Под действием центробежной силы инерции расплав дробится, слетая с диска в виде волокон, оседающих в камере 2, из которой волокна отводятся потоком воздуха по лотку 3 и затем поступают на отводной конвейер.
Общие сведения
421
Рассмотренная схема является одноступенчатой. Примером многоступенчатой установки является схема, представленная на фиг. 261, б. Расплав подается на первый по ходу быстровращающийся металлический валок /,
при этом часть расплава, слетая с него, вытягивает-
ся в волокна, а другая, большая часть, попадает
на второй валок 2, вращающийся навстречу первому. Так, последовательно подвергаясь воздействию центробежных сил инерции, расплав вытягивается в волокна. Число оборотов валков: первого 6500, а последнего 8000 в минуту.
При дутьевом и центробежном способах произ-
Фиг. 261. Схемы центробежных установок для раздува.
(штапельное волокно).
водства длина получаемых
волокон колеблется в пределах от 5 до 20—30 см
В приведенных выше схемах раздув расплава производится вертикально. На фиг. 262 показана центрифуга, применяемая при горизонтальном раздуве
расплава. Эта центрифуга предназначена для получения минеральной ваты методом центробежного и парового раздува.
Центрифуга состоит из тележки /, на раме 2 которой на косынках 3 монтируется рама 4. На раме 4 крепятся электродвигатель 5, шпиндель 6
422
Специальное оборудование для производства минеральной ваты
с конусной тарелкой 7, летка 8 и паровая коробка 9 Шпиндель приводится во вращение электродвигателем через цепную передачу 10.
Рама 4 центрифуги крепится к раме тележки шарнирно и может устанавливаться под различными углами к горизонту в пределах от 0 до 15°.
Шпиндель 6 центрифуги представляет собой полый вал, опирающийся на подшипники И. К одному из концов полого вала приварен диск 12, к которому на болтах крепится конусная тарелка 7, изготовленная из меди. Применение меди диктуется необходимостью обеспечения надлежащего охлаждения тарелки (медь, как известно, имеет высокую теплопроводность).
Осаждение тарелки производится водой, поступающей в полость между диском 12 и тарелкой. Вода подается по трубке, проходящей внутри полого шпинделя 6. Отвод воды производится через зазор между трубкой и внутренней полостью шпинделя.
Пар для раздува расплава поступает из паровой коробки 9 через отверстия диаметром 3 мм, равномерно расположенные по окружности торцовой стенки коробки. Пар в коробку поступает по паропроводу 13.
Рабочий процесс. Расплав из вагранки подается через летку 8 во вращающуюся конусную тарелку 7, число оборотов которой равно примерно 1000 в минуту.
Фиг. 263. Схемы фильерного и штабикового способов получения стеклянного волокна.
Под действием центробежной силы инерции расплав равномерно выбрасывается из тарелки (по окружности), подхватывается струями пара, поступающими через отверстия паровой коробки, и направляется в камеру волокно-образования.
У вагранки устанавливаются две центрифуги, работающие попеременно.
Производительность центрифуги по расплаву 1600—1800 кг!час. Мощность электродвигателя привода 1,7 квт. Пар применяется давлением 4—6 кг/см2 при температуре до 300° С.
Стеклянное волокно можно получить как рассмотренными способами, так и при помощи так называемых фильерного и штабикового способов, дающих волокно длиной до нескольких километров.
Сущность фильерного способа (фиг. 263, а) состоит в том, что вытягивание волокон из расплавленной стекломассы производится непрерывно через небольшие отверстия фильерной пластинки. Стекломасса из ванной печи проходит через отверстия фильерной пластинки 1 и затем в виде волокон наматывается на барабан 2. Установка снабжена отражателем капель 3.
Фильерная пластинка вставляется в выработочную часть стеклоплавильной печи. В пластинке имеются от 100 до 250 отверстий диаметром от 2,5 до 6 мм. При металлической пластинке отверстия расположены рядами, а при керамической — по концентрическим окружностям.
Установка для производства минераловатных плит
423
Штабиковый способ основан на вытягивании волокна из стеклянных, постепенно расплавляемых штабиков (фиг. 263, б). Штабики 1 зажимаются между подающими валиками 2 и постепенно, по мере расплавления их концов, продвигаются вниз. Нагревание нижних концов штабиков производится газовыми горелками 3. Первая капля расплавленного стекла, падая, тянет за собой тонкое стеклянное волокно, которое затем наматывается на вращающийся барабан 4. Намотка волокна производится «в перекрест», для этого служит скалка 5, обеспечивающая отклонение волокна вдоль образующей барабана.
§ 2. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУЖЕСТКИХ МИНЕРАЛОВАТНЫХ ПЛИТ И МАТОВ
Производство изделий из минеральной ваты основано на связывании волокон с помощью вяжущих материалов. Наиболее распространенными вяжущими веществами являются битумы и синтетические смолы, обеспечивающие получение изделий с наименьшим объемным весом и коэффициентом теплопроводности.
Смешивание волокон минеральной ваты с вяжущими веществами может осуществляться двумя способами. При первом способе вяжущие вещества раздуваются паровыми соплами и покрывают волокна ваты, находящейся во взвешенном состоянии в камере волокнообразования. Во втором случае вата смешивается с вяжущими веществами в гидросмесителе при значительном количестве воды.
Первый способ применяется при изготовлении полужестких гибких изделий (войлок, маты, плиты), а второй — при изготовлении жестких плит и скорлуп; при этом в первом случае изделия изготовляются непрерывно на конвейерных установках, а во втором — формуются поштучно.
Камера волокнообразования (фиг. 264) служит для сбора минерального волокна и смешивания его с вяжущими веществами. Камера состоит из метал-
Фиг. 264. Камера волокнообразования
лического каркаса 1, обшитого листовой сталью и покрытого с внешней стороны тепловой изоляцией.
В форкамере 2, примыкающей к основной камере, размещается узел раздува. Дном камеры является сетчатый или перфорированный пластинчатый
424
Специальнее оборудование для производства минеральной ваты
конвейер 3, на котором оседают волокна, образуя ковер из ваты. Отвод из камеры паровоздушной смеси производится через отверстия в полотне конвейера, что одновременно способствует осаждению волокна ваты. С целью предупреждения выбивания волокон из камеры в ней поддерживается разрежение в 3—5 мм вод. ст.
Находящиеся в массе волокна, «корольки», имеющие большую массу, чем волокна, и, следовательно, большую живую силу, летят до конца камеры,
Фиг. 265. Схема конвейерной установки для производства матов и полужестких плит из минеральной ваты.
проходят через отверстия в сетке 4 и поступают в камеру осаждения 5, из которой отводятся шнеком 6. Выходящий из камеры ковер ваты несколько уплотняется подпрессовочными роликами 7.
Ковер минеральной ваты из камеры волокнообразования, пропитанный битумом (при производстве полужестких плит на битумной связке) или фенолформальдегидной смолой (при производстве матов на синтетической связке), поступает на конвейерную установку.
Конвейерная установка (фиг. 265) состоит из приемного конвейера 1, камеры полимеризации (термообработки) 2, камеры охлаждения 3, ножей продольной резки 4, автоматизированного ножа поперечной резки 5.
Пропитанный вяжущими веществами ковер минеральной ваты через приемный конвейер поступает в камеру полимеризации, в которой подвергается термической обработке при температуре 170—180° С, при этом происходит при битумной связке сушка ковра и обволакивание волокон расплавленным битумом, а при синтетической связке — полимеризация смолы.
После термической обработки ковер ваты подается к камере охлаждения, где подпрессовывается и охлаждается, при этом фиксируется требуемая толщина ковра (при синтетической связке подпрессовка ковра не производится).
Установка для производства минераловатных плит
425
Далее отформованный ковер разрезается при посредстве продольных и поперечных ножей на плиты требуемых размеров: по ширине от 500 до 2000 мм, а по длине от 500 до 4000 мм.
Приемный конвейер (фиг. 266) состоит из рамы 1, на которой смонтированы приводной 2 и натяжной 3 валы, с посаженными на них звездочками 4. На звездочки надеты цепи 5, к которым присоединены перфорированные пластины 6.
Привод ведущего вала обеспечивается от электродвигателя 7 через редуктор 8.
На случай ремонта оборудования предусмотрена возможность подъема конвейера при помощи механизма, состоящего из электродвигателя 9, редуктора 10, винта 11 с гайкой 12, которая закреплена в поперечине рамы 1.
Камера полимеризации и термообработки (фиг. 267) состоит из каркаса, образованного концевыми станинами, натяжной станции 1 и приводной станции 2 и стоек 3, связанных между собой продольными и поперечными связями. На каркасе устанавливаются изоляционные кожухи, образующие единый короб по всей длине камеры. Изоляционные кожухи состоят из отдельных сварных панелей, заполненных стекловолокном. Панели изолированы друг от друга асбестовыми прокладками.
Камера по высоте разделяется ковром материала 4 на две зоны: верхнюю и нижнюю. Подача теплоносителя производится в верхнюю зону, при этом для предупреждения выбивания паров фенола в камере создается разрежение 55 мм вод. ст.
Внутри камеры монтируются направляющие для цепей 5 пластинчатых конвейеров: верхнего 6 и нижнего 7.
Нижняя направляющая 8 верхнего конвейера может передвигаться по вертикали, чем обеспечивается получение требуемой толщины минеральных плит.
Для передвижения направляющей 8 служат винтовые механизмы 9, установленные на стойках 3.
Ковер ваты из камеры волокнообразования поступает на приемную часть нижнего конвейера и затем зажимается (и транспортируется) между верхним и нижним конвейерами.
Подача в камеры теплоносителя обеспечивается вентиляционной установкой 10. В качестве топлива может быть принят природный газ. В этом случае теплоносителем является газовоздушная смесь, состоящая из воздуха и горячих топочных газов. Подогрев теплоносителя производится в смешивающем подогревателе — газовоздушном эжекторе 11. Эжектирующим является отработанный теплоноситель, эжектируемым •— горячие топочные газы.
Мощность потребного электродвигателя определяется по формуле
N = кет, (647)
102-т] ' '
где П7 — сопротивление движению в кг\
v — скорость конвейера (0,06 м!сек}\
т] — к. п. д. установки.
Расчет проводится по каждому конвейеру отдельно.
Величина сопротивления движению равна
W = S„ — 5Х кг, (648)
здесь Sn — натяжение набегающей ветви цепи со стороны привода;
Si — натяжение сбегающей ветви, которое равно величине предварительного натяжения, принимаемого равным 250—300 кг.
426
Специальное оборудование для производства минеральной ваты
Установка для производства минераловатных плит 427
428
Специальное оборудование для производства минеральной ваты
Фиг. 268. Камера охлаждения.
Установка для производства минераловатных плит
429
Величина сопротивлений передвижению по каждому из участков цепи подсчитывается по формуле
^1-2 = (649)
где f — коэффициент трения скольжения в подшипнике ролика цепи (0,01); d — диаметр оси ролика в мм;
Pi — коэффициент трения качения с учетом трения реборд ролика о направляющие (0,1 мм);
q — вес 1 пог-м движущихся частей в кг!м;
L — длина участка в м;
D — диаметр ролика цепи в мм.
Определив сопротивление по каждому участку, находим затем величины натяжений 8 также по участкам (при этом, как было принято выше 8Х ~ = 250-^300 кг); тогда
8г = S, + Гх_г кг; (650)
Sn = S„_x + №„_х кг. (651)
Камера охлаждения (фиг. 268) состоит из конвейера /, трех цепей 2 с прикрепленными к ним перфорированными пластинами. Конвейер монтируется на станине 3.
Поступающий на конвейер ковер подпрессовывается при помощи роликов приводного рольганга 4. Сила нажатия регулируется винтовыми устрой-
430
Специальное оборудование для производства минеральной ваты
Фиг. 270. Нож поперечной резки.
Установка для производства жестких плит
431
ствами 5. Осаждение ковра производится путем прососа воздуха через ковер при посредстве вентиляционной установки. Толщина получаемых плит колеблется от 20 до 120 мм,
Привод конвейера осуществляется от электродвигателя 6 через редуктор 7, привод рольганга — цепной передачей 8 от основного конвейера.
Нож продольной резки (фиг. 269) устанавливается над конвейером камеры охлаждения (фиг. 265). Нож состоит из концевых стоек 1, в которых на шарикоподшипниках смонтирован вал 2 с дисковыми ножами-пилами 3.
Автоматизированный нож поперечной резки (фиг. 270) состоит из следующих основных узлов: станины 1, каретки 2 с направляющей 3 и привода перемещения каретки.
Направляющая 3 каретки 2 может поворачиваться и устанавливаться под некоторым углом (до 12°) по отношению к направлению движения ковра. Правый конец направляющей передвигается по столу 4. Положение направляющей на столе фиксируется зажимными устройствами.
Каретка с режущим диском 5 и вмонтированными в ее корпус электродвигателем и тормозом совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль направляющей. Перемещение каретки обеспечивается от электродвигателя 6 через редуктор 7 и цепную передачу 8.
Сигнал на включение приводов автоматизированного ножа подается конечным выключателем от кулачка, смонтированного на зубчатом колесе. Колесо приводится во вращение от шестерни, установленной на валу конвейера камеры охлаждения. Кулачок может настраиваться на резку плит длиной от 1,0 до. 6,0 м. Одновременно происходит включение электродвигателя режущего диска и электродвигателя перемещения каретки.
Направляющая, по которой перемещается каретка с режущим диском, устанавливается по отношению к направлению движения минераловатного ковра под углом, зависящим от скорости движения разделочного конвейера. Благодаря такой установке режущего диска получается перпендикулярный отрез кромки ковра (по отношению к направлению движения его).
В конце движения каретки вперед каретка наталкивается на специальный упор, отжимающий ролик с тягой. Тяга связана через систему рычагов с шарнирно подвешенным электродвигателем режущего диска и заставляет его откинуться на некоторый угол в положение, при котором режущий диск оказывается над минераловатным ковром.
Каретка, продолжая движение вперед, нажимает на конечный выключатель, при помощи которого электродвигатель привода каретки реверсируется, а электродвигатель режущего диска отключается, и каретка с отведенным в сторону режущим диском возвращается в исходное положение. При подходе к исходному положению каретка наталкивается на упор, открывает защелку, и электродвигатель с режущим диском под действием собственного веса возвращается в исходное вертикальное положение. При дальнейшем движении назад каретка нажимает на конечный выключатель, включающий электродвигатель перемещения.
Питание электродвигателя режущего диска осуществляется при помощи гибкого кабеля, подвешенного на кольцах, скользящих по специальной направляющей.
§ 3. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕСТКИХ ПЛИТ
На фиг. 271 представлена схема производства жестких минераловатных плит.
Ковер минеральной ваты из камеры волокнообразования 1 передается на промежуточный конвейер 2, а затем поступает в трепальную машину 3, где разбивается на хлопья.
432
Специальное оборудование для производства минеральной ваты
Фиг. 271. Схема производства жестких плит.
Установка для производства жестких плит
433
Из трепальной машины хлопья ваты наклонным конвейером 4 подаются в смеситель гидромассы 5, куда поступает также и эмульсия для связки. В смесителе гидромассы одновременно с перемешиванием происходит также частичное отделение «корольков».
Готовая гидромасса при помощи ковшового элеватора 6 поднимается и через распределительное устройство 7 направляется по трубам к дозаторам гидромассы 8, установленным над формовочными станками 9.
Сформованные плиты при помощи рольгангов переносятся на полки вагонетки 10, установленной на гидравлическом подъемнике 11, После загрузки очередной полки вагонетка поднимается на один шаг. После того как вагонетка будет загружена (12 рядов по высоте), она перекатывается на приводную передаточную тележку и подается в камеры тоннельного сушила.
Станок для формования плит (фиг. 272) состоит из следующих основных частей и механизмов: станины 1, формы 2, гидроцилиндра подъема и опускания формы 3, вакуум-щита 4.
Форма выполнена в виде чаши, которая опирается на башмак 5, закрепленный на верхнем конце штока поршня, гидроцилиндра. По бокам чаши имеются приливы, в которых закреплены скалки 6, скользящие в направляющих 7. Данное устройство предупреждает возможность перекоса формы при ее подъеме и опускании.
Внутри формы устанавливается перегородка 8 (см. схему), которая делит чашу на две части (по числу одновременно изготовляемых плит). В чаше формы размещаются две металлические решетки 9 с сеткой сверху. Решетки имеют скалки 10, которые движутся в направляющих 11. Нижнее положение формы фиксируется регулируемыми по высоте упорами 12.
Вакуум-щит выполнен в виде каретки, перемещающейся на роликах 13 по направляющим 14. Передвижение каретки обеспечивается посредством цепной передачи 15 и звездочки 16, закрепленной на валу 17. Вал 17 приводится во вращение цепной передачей 18 от электродвигателя, обеспечивающего возможность реверсирования. В нижней части каретки смонтированы две коробки (по числу формуемых плит), днища которых перфорированы.
Рабочий процесс. Гидромасса посредством автоматического дозатора подается в чашу формы. При этом вакуум-щит находится вне зоны формы (положение /). Как только закончится подача строго определенного количества гидромассы, следует команда на передвижение вакуум-щита в сторону формы (положение II). Каретка вакуум-щита при своем поступательном движении передвинет золотник, управляющий работой цилиндра переключателя вакуум-провода 19. С этого момента начнется отсос воздуха из нижней части чаши формы. По достижении кареткой вакуум-щита крайнего правого положения подается команда на включение гидроцилиндра 3 подъема формы. В процессе подъема формы происходит прессование плиты под давлением 0,4 кг!см2 и ее дальнейшее обезвоживание (положение III). По окончанию прессования форма опускается в исходное положение, однако при этом не происходит опускания решеток 9, так как скалки 10 при помощи зажимного устройства 20 эксцентрикового типа заклиниваются. Это необходимо для того, чтобы не были нарушены грани сформованных плит при опускании чаши формы.
Как только форма опустится, подается команда на раскрытие зажима скалок 10, после чего происходит опускание решеток 9.
Сформованные плиты под действием вакуума остаются прижатыми к вакуум-щиту. Далее вакуум-щит возвращается в исходное положение и передает плиты на поддоны 21, установленные на конвейере 22 (положение IV).
Часовая производительность станка 60 плит в час (размером 0,5 X 1 м при толщине плиты 5—6 см). Мощность электродвигателя передвижения вакуум-щита 1,7 квт. Величина вакуума 300 мм рт. ст.
28 Сапожников
434
Специальное оборудование для производства минеральной ваты
Оборудование, применяемое при производстве пеностекла
435
ГЛАВА III
ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕНОСТЕКЛА
Пеностекло представляет собой ячеистый высокопористый материал в виде блоков и плит, получаемый из измельченного в порошок стекла путем спекания его с газообразователем и отжига.
Впервые в СССР пеностекло было предложено в 1932 г. проф. И. И. Китайгородским.
Пеностекло в строительстве применяется как теплоизоляционной акустический и отделочный материал и используется для стен, перекрытий, утепления полов, кровель и других частей здания.
Высокий коэффициент звукопоглощения позволяет применить пеностекло как звукопоглощающий материал.
В качестве газообразователя применяются материалы, выделяющие при нагревании газы. К числу этих материалов относятся антрацит, каменноугольный кокс, торфяной полукокс, известняк, мел, карбиды кальция и кремния и др.
Состав оборудования и последовательность обработки сырья при изготовлении пеностекла из стекольного боя по схеме, принятой на Кучинском заводе керамических блоков, приводятся ниже.
Сырьем для производства пеностекла служат стекольный бой и ламповая сажа.
В молотковой дробилке стекло дробится до кусков не более 5 мм в поперечнике, промывается, а затем сушится в сушильных барабанах при температуре 150—200° С.
Дозировка материалов для составления шихты производится на бункерных весах в следующем соотношении: дробленого стекла 200 кг, сажи 2 кг.
Материалы перемешиваются в мешалке в течение 10 мин., после чего равномерными порциями подаются в двухкамерную шаровую мельницу непрерывного действия для измельчения.
Тонкость помола шихты характеризуется остатком на сите 10000 отв/см? не более 10%.
Готовая шихта подается в расходные бункеры.
Термообработка шихты пеностекла производится в металлических жароупорных формах, в которых шихта равномерно распределяется, занимая около 0,25 объема.
Каждая форма сверху закрывается чугунной крышкой. Формы с шихтой затем устанавливаются на печные вагонетки, которые поступают в тоннельную печь.
Цикл вспенивания и отжига пеностекла длится 18 час. при максимальной температуре 850° С.
Полученные блоки пеностекла обрезаются и шлифуются по размерам на шлифовальных станках.
Блоки из пеностекла имеют форму параллелепипеда с максимальным размером 450 X 120 мм и толщиной 60, 90 и 120 мм. Объемный вес 200— 350 кг!мл.
Предел прочности при сжатии не менее 10 кг/см2.
Как явствует из изложенного выше, все применяемые при производстве пеностекла машины и аппараты являются оборудованием общего назначения, конструкция которых рассматривается в общем курсе «Машины и аппараты силикатной промышленности».
28*
436
Оборудование для производства изделий из теплоизоляционных бетонов
ГЛАВА IV
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Ячеистые бетоны представляют собой искусственные каменные-материалы с равномерно распределенными в них воздушными ячейками.
По способу получения пор ячеистые бетоны подразделяются на пенобетоны и газобетоны, а по виду применяемых вяжущих материалов имеются следующие основные разновидности: на цементе — пенобетон и газобетон; на известковом вяжущем — пеносиликат и газосиликат; на гипсовом вяжущем — пеногипс и газогипс.
По содержанию крупного заполнителя ячеистые бетоны бывают простыми и ячеисто-легкими. Ячеисто-легкие бетоны имеют крупный заполнитель в виде шлаковой пемзы или других вспученных материалов.
Изделия из ячеистых бетонов делятся на теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструктивные, применяемые для несущих конструкций (стен, перекрытий) зданий.'
Технологическая схема производства изделий из автоклавного пенобетона и пеносиликата предусматривает применение следующего оборудования:
Пенобетономешалка предназначается для приготовления ячеистой пенобетонной или пеносиликатной массы при мокром измоле песка.
Пенобетономешалка (фиг. 273) состоит из следующих механизмов, смонтированных на раме Г. растворомешалки 2, пеновзбивателя 3, смесителя 4
Общие сведения
437
ячеистой массы, дозатора песчаного шлама 5, дозатора пенообразователя 6, дозатора воды 7 для пеновзбивателя.
Каждый из механизмов является самостоятельным агрегатом, выполняющим часть работы пенобетономешалки.
Фиг. 273. Пенобетономешалка.
Растворомешалка 2 представляет собой одновальный горизонтальный лопастной смеситель. Разгрузка растворомешалки производится через люк, снабженный затвором.
Пеновзбиватель 3 выполнен также в виде одновальной горизонтальной лопастной мешалки, при этом лопасти обтянуты металлической сеткой. Выгрузка пены осуществляется путем опрокидывания корпуса пеновзбивателя.
Смеситель 4 ячеистой массы представляет собой двухвальную лопастную мешалку. Приготовленная ячеистая масса выгружается через отверстие в днище мешалки, перекрываемое секторным затвором, и затем поступает в лоток 8.
Привод растворомешалки, пеновзбивателя и смесителя осуществляется от индивидуальных электродвигателей.
438
Оборудование для производства изделий из теплоизоляционных бетонов
Управление выгрузкой раствора, пены и ячеистой массы пневматическое.
Производительность пенобетономешалки рассмотренной конструкции 7,5 At3 ячеистой массы в час. Производительность за один замес 750 л. Продолжительность цикла 6 мин. Мощность установленных электродвигателей 21 квт.
Работа пенобетономешалки автоматизирована при посредстве командного электропневматического прибора типа КЭП.
Фиг. 274. Форма.
Из пенобетономешалки ячеистая масса поступает в сборный бункер, из которого производится заливка форм с предварительно уложенной в них арматурой (сетки, каркасы, монтажные петли).
Институтом Гипростройматериалы запроектирована резательная машина, предназначенная для продольной и поперечной вертикальной, а также для горизонтальной разрезки изделий из ячеистых бетонов. Изделия при этом должны формоваться в специальных формах с раздвижными бортами. Разрезка производится после того как свежесформованные изделия прошли четырехчасовую выдержку (предварительное схватывание).
Форма (фиг. 274) состоит из бортов 1, соединенных между собой на болтах. Дно формы образуется вкладышами 2, между которыми имеется зазор шириной 2 мм. Этот зазор необходим для прохода струн резательной машины. Вкладыши при помощи штырей 3 подвешиваются на продольных бортах формы.
Резательная машина
439
§ 2. РЕЗАТЕЛЬНАЯ МАШИНА
Резательная машина (фиг. 275 и 276) состоит из следующих основных узлов: опорной рамы 1, съемной рамы 2 для раздвигания и сдвигания бортов формы, каретки продольного реза 3, каретки поперечного реза 4, тридцати траверс 5 с электромагнитами 6, балок 7, поддерживающих вкладыши 8 формы при опускании траверс, копира 9 для поочередного управления золотниками тридцати гидроцилиндров подъема и опускания траверс, механизма 10 для одновременного управления золотниками подъема и опускания траверс торцовых упоров 11, гидравлической системы и электроавтоматики.
Станина машины представляет собой разборную металлоконструкцию, состоящую из опорной рамы 1, на которой закрепляется промежуточная рама 12 с смонтированными на ней тридцатью гидроцилиндрами 13 подъема и опускания траверс 5 с их направляющими 14. Гидроцилиндры с траверсами предназначаются для подъема и опускания вкладышей 8 формы. На промежуточной раме монтируются также цилиндры 15, поддерживающие балки 7 и обеспечивающие их объем и опускание и гидроцилиндры привода для раздвигания и сближения бортов формы.
Съемная рама 2 предназначается для фиксации, раздвигания и сближения бортов формы после установки последней в машину.
Раздвигание бортов осуществляется при посредстве механизма, состоящего из гидроцилиндров 16, рычагов 17, кривошипной шайбы 18 и рычагов 19.
Поддерживающие балки 7 служат для поддержания всех вкладышей 8 при поперечной разрезке изделия. В процессе поперечной разрезки все тридцать траверс 5 должны быть опущены с тем, чтобы был свободный проход для нижней балки, связывающей боковины каретки поперечного реза.
Поддерживающие траверсы 5 служат для индивидуальной поддержки вклыдышей 8, а также для поочередного или одновременного их опускания или подъема. Перемещение траверс обеспечивается гидроцилиндрами.
Вкладыши 8 притягиваются к траверсам посредством электромагнитов 6.
Копир 9 служит для подачи через четырехходовые золотники команды на поочередное опускание траверс или их подъем. Копир установлен на каретке продольного реза.
Механизм одновременного управления подъемом (опусканием) траверс состоит из вала, с закрепленными на нем тридцатью рычагами, которые воздействуют на четырех ходовые золотники одновременно. Привод осуществляется от гидроцилиндра.
Торцовый упор 11 предназначен для предотвращения возможного обрушения торцовой части разрезаемого изделия в тот момент, когда каретка продольного реза подходит к концу своего пути.
Каретки продольного и поперечного реза выполнены литыми из чугуна в виде сборных рам, на которых закреплены режущие струны.
На каретке продольного реза (фиг. 277) для струн /, разрезающих ячеистую массу в горизонтальной плоскости, установлен пневматический вибратор 2, сообщающий струне возвратно-поступательные колебания вдоль оси струны. По результатам исследований НИИЖелезобетона, такие колебания предохраняют длинную режущую струну от большого прогиба.
Второй конец струны прикреплен к пневмоцилиндру 3, поддерживающему струну в натянутом состоянии. Во избежание обрушения консольной части монолита в начальный период продольного реза, струны, режущие в вертикальной плоскости, по отношению к струнам, режущим в горизонтальной плоскости, вынесены вперед на расстояние, обеспечивающее возможность подъема первой траверсы с вкладышем до начала горизонтального реза. Каретки передвигаются по направляющим 4.
440
Оборудование для производства изделий из теплоизоляционных бетонов
Резательная машина
441
На фиг. 278 показана каретка поперечного реза.
Каретка продольного хода приводится в движение от реверсивного электродвигателя с редуктором 20 (фиг. 275) и через цепную передачу 21. Каретка поперечного хода приводится от самостоятельного привода 22 (фиг. 276) через цепную передачу.
Каждая каретка имеет две скорости передвижения: ускоренную (при холостом ходе) и замедленную (при рабочем ходе).
Разные скорости передвижения кареток достигаются применением трехскоростных электродвигателей с использованием в них первой и третьей скоростей.
Для обеспечения блокировки движения каретки продольного реза, с опусканием впереди стоящей траверсы, на ния^ней балке каретки установ-
Фиг. 276 Поперечный разрез резательной машины
лен щуп. В случае, если находящаяся на пути движения траверса не опустится по какой-либо причине, то шуп, наткнувшись на нее, отклонится в сторону, а связанный с ним конечный выключатель даст команду на выключение двигателя привода каретки.
Работа машины (фиг. 275 и 276). Форма с изделием, прошедшим четырехчасовую выдержку, подается краном сверху и устанавливается на траверсы5 так, чтобы шипы устройства для раздвигания бортов, расположенного на съемной раме 2, вошли бы в соответствующие отверстия на продольных бортах формы. После этого подается команда на включение электромагнитов 6.
Далее раскрепляют болтовые соединения бортов и включают гидроцилиндры 16, обеспечивая тем самым раздвигание бортов. Затем съемная рама 2 вместе с закрепленными на ней бортами увозится краном, а изделие остается на вкладышах 8.
После съема бортов формы подается команда на привод каретки продольного реза и последняя начинает двигаться вперед. Первые 750 мм каретка движется ускоренно, затем, не доходя 125 мм до изделия, автоматически переходит на рабочий ход; струны врезаются в изделие, разрезая его в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Перед врезанием струн в изделие копир, управляющий четырехходовыми золотниками, нажимает на первый из них, в результате чего первая поддерживающая траверса с вкладышем опускается, давая возможность пройти
442
Оборудование для производства изделий из теплоизоляционных бетонов
2.W0
Н1
BI
Т[
бг
Н1 и
до
ко
на
ли
ДЧ ПО' Кр ЭЛ1 С I во-
ко
Резательная машина
443
)
нижней балке каретки под монолитом. При дальнейшем движении каретки вперед копир обеспечивает поочередное опускание и подъем поддерживающих траверс с вкладышами, давая возможность свободного прохождения нижней балки каретки.
Когда производится продольная разрезка монолита только в горизонтальной плоскости, средняя часть нижней балки каретки снимается и движение каретки продольного реза происходит без поочередного опускания и подъема траверс, поддерживающих вкладыши.
Окончив рез, каретка через 125 мм переходит на ускоренный ход и, дойдя до своего крайнего положения, останавливается.
Одновременно с выводом струн из изделия автоматически подается команда для отвода гидроцилиндром торцового упора.
После остановки каретки продольного реза дается автоматическая команда на включение привода каретки поперечного реза.
В начале пути каретка движется ускоренно и, не доходя 115 мм до монолита, автоматически переходит на рабочий (замедленный) ход.
После того как струны врезались в монолит и каретка пройдет над поддерживающими балками, подается автоматическая команда на подъем последних. При достижении поддерживающими балками своего верхнего крайнего положения даются автоматические команды на выключение электромагнитных плит и одновременное опускание всех тридцати траверс с магнитными плитами, поддерживающих вкладыши, давая таким образом возможность нижней балке каретки пройти под монолитом.
После того как нижняя балка каретки миновала траверсы, дается команда на их подъем и, когда они достигнут своего крайнего верхнего
444
Оборудование для производства изделий из теплоизоляционных бетонов
положения, включаются электромагниты и одновременно осуществляется опускание поддерживающих балок.
После разрезки изделия каретка переходит на ускоренный ход и, дойдя до своего крайнего положения, останавливается.
После остановки каретки поперечного реза при помощи крана устанавливается съемная рама вместес с бортами формы.
Подается команда приводу устройства для сближения бортов гидроцилиндром, после чего вручную производится сбалчивание бортов. По окончании сбалчивания подается команда на выключение электромагнитных плит поддерживающих траверс, затем форма при помощи крана транспортируется для дальнейшей обработки изделия.
Перед возвратом кареток в исходное положение при помощи крана производится снятие съемной рамы и откидывание направляющих этой рамы. Затем каретки возвращаются в исходное положение.
Обратный ход кареток производится на ускоренном режиме на всей длине пути.
Первой возвращается каретка продольного реза. Одновременно с подачей команды на обратный ход подаются команды на одновременное опускание всех тридцати траверс с магнитными плитами, опускание подвижной рамы и выключение копира.
Далее подаются команды на включение копира и обратный ход каретки поперечного реза. Траверсы продолжают оставаться в нижнем положении.
Каретка поперечного реза, придя в исходное положение, останавливается.
Даются команды механизму одновременного управления четырехходовыми золотниками на подъем траверс с магнитными плитами в верхнее крайнее положение. Затем направляющие съемной рамы устанавливаются в вертикальное положение, съемная рама краном устанавливается в машину и машина готова к приему очередной формы.
Максимальные размеры разрезаемого изделия- длина 5980 мм, ширина 2400 мм, высота 600 мм. Производительность 21,5 мЧчас. Мощность электродвигателей на приводных устройствах кареток 3,4 кет. Мощность электродвигателя гидронасоса 14 кет.
§ 3. АВТОКЛАВ
Автоклав предназначается для тепловлажностной обработки (пропаривание) изделий. Для пропаривания изделий из ячеистого бетона в автоклавах применяют влажный насыщенный водяной пар, быстро конденсирующийся и создающий водную среду в порах изделий. Давление пара в период изотермического пропаривания принимается от 8 до 12 кг!см2.
По конструкции различают: автоклавы с крышками, закрепляемыми болтами, и автоклавы с быстрозакрывающимися крышками. Автоклавы бывают проходные, когда обе крышки съемные, и тупиковые, когда одна из крышек глухая. В проходных автоклавах загрузка производится с одной стороны, а выгрузка с другой. В тупиковых автоклавах загрузка и выгрузка происходят с одной стороны. Автоклавы изготовляются диаметром 2, 2,6 и 3,6 см и длиной соответственно 17; 19,1 и 21 м.
Ниже рассматривается автоклав проходного типа с быстрозапирающи-мися крышками.
Автоклав (фиг. 279 и 280) представляет собой сварной цилиндрический барабан /, закрытый с торцов съемными крышками 2. Барабан сваривается в стык из отдельных обечаек. Со стороны крышек привариваются литые стальные фланцы 3.
Для закрывания и открывания крышек служат поворотный 4 и подъемный 5 механизмы.
Фиг. 279. Общий вид автоклава.
Автоклав 445
446
Оборудование для производства изделий из теплоизоляционных бетонов
Оборудование, применяемое при изготовлении керамзита
447
Особенностью автоклава с быстрозакрывающимися крышками является так называемый байонетный затвор, состоящий из байонетного кольца 6, которое может поворачиваться вокруг оси автоклава. На байонетном кольце по его окружности равномерно расположены выступы (зубцы) 7. Крышки 2 автоклава, в свою очередь, имеют выступы 8, ширина которых несколько меньше, чем промежутки между выступами 7 байонетного кольца.
Диаметр кольцевой части крышки 2 меньше диаметра кольцевой проточки байонетного кольца. Таким образом, крышку 2 можно вставить в байонетное кольцо, при этом выступы 8 крышки пройдут в промежутки между выступами 7 кольца. Если затем повернуть байонетное кольцо на расстояние, равное половине шага между выступами, то выступы 7 кольца установятся против выступов 8 крышки автоклава и таким образом будет создан замок.
Для создания уплотнения между байонетным кольцом и крышкой служит резиновое кольцо#. После того как крышка будет установлена, через штуцер 10 пускают пар, давление которого обеспечит плотное прижатие резинового кольца как к кольцу // крышки, так и к стенкам паза, имеющегося во фланце 3. Давление пара, подаваемого к резиновому кольцу, не должно быть ниже давления пара в котле.
Для поворота байонетного кольца служит гидравлический привод 4.
Подъем крышки осуществляется механизмом, состоящим из насосной станции 12, гидроцилиндра 13, шток которого шарнирно соединен с рейкой 14. При своем движении рейка поворачивает зубчатое колесо 15, которое закреплено на валу 16. На этом же валу насажены рычаги 17, нижние концы которых присоединены к крышке автоклава. Таким образом, при поступательном движении рейки происходит подъем крышки в горизонтальное положение, а при возвратном — опускание.
Вагонетки с формами подаются в автоклав по рельсам 18.
Внешняя поверхность барабана автоклава так же, как и крышек, покрывается тепловой изоляцией.
Работа по открыванию и закрыванию крышек автоклава автоматизирована. После того как механизм поворота кольца повернет его на величину, при которой зубцы (выступы) кольца выйдут из зацепления с зубцами крышки, срабатывает конечный выключатель, байонетное кольцо останавливается и затем включается механизм подъема крышки.
ГЛАВА V
ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КЕРАМЗИТА, ПЕНОКЕРАМИЧЕСКОГО УТЕПЛИТЕЛЯ, ДИАТОМИТОВЫХ И ВУЛКАНИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 1. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КЕРАМЗИТА
Керамзитовый гравий применяется в качестве легкого заполнителя при изготовлении бетона. Керамзитовый гравий является продуктом вспучивания глин при их обжиге.
На фиг. 281 показана схема производства керамзита и применяемое при этом оборудование (две нитки).
Глина, применяемая при изготовлении керамзита, подается в ящичный подаватель /, который обеспечивает непрерывную равномерную выдачу глины на ленточные конвейеры 2, с которых она поступает в камневыделительные вальцы 3. Далее глиняная масса конвейером 4 подается в двухвальные глиномешалки 5, где интенсивно перемешивается и при необходимости
448 Оборудование, применяемое при производстве керамзита и вулканитовых изделий
Оборудование для изготовления диатомитовых и вулканитовых изделий
449
доувлажняется. Изготовление брикетов из глины производится в дырчатых вальцах 6. Брикеты затем высушиваются в сушильных барабанах 7, после чего поступают во вращающуюся печь 8, снабженную холодильником 9.
Керамзитовый гравий после вращающейся печи проходит грохочение и поступает на склад готовой продукции.
Конструкция перечисленных выше машин, за исключением вращающихся печей, рассматривается в общем курсе «Машины и аппараты силикатной промышленности». Конструкция вращающейся печи рассматривается в главе I раздела III.
§ 2. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПЕНОКЕРАМИЧЕСКОГО УТЕПЛИТЕЛЯ
Пенокерамический утеплитель (пеноглинит) применяется в настоящее время в основном для виброкирпичных панелей.
Сырьем для производства пенокерамики служат легкоплавкие глины, которые распускаются в воде, образуя шликер с добавками шамота и опилок. В качестве пенообразователя служит клееканифольная эмульсия.
Шликер с пеной перемешивается в двухвальном смесителе периодического действия в течение 40 мин, после чего вся пеномасса подается в бункер формовочной машины.
Формование изделий производится на формовочной машине, разработанной Институтом огнеупоров.
Формовочная машина (фиг. 282) состоит из следующих основных частей: формовочного узла 1, конвейера 2 с формами, установки для посыпки поддонов песком 3.
Конструкция и принцип действия машины в основном сводятся к следующему.
Пеномасса из двухвальной мешалки поступает в бункер 4, из которого направляется в приемную часть 5 формовочного устройства. Работа формования происходит следующим образом. Пеномасса, поступившая в приемную часть машины, поршнями ппеЪмоцилиндров 6 проталкивается через конический корпус 7 в камеру 8, из которой посредством пневмоцилиндров 9 происходит заполнение пеномассой форм 10, установленных на деревянных поддонах на цепи 11 конвейера 2.
Поддоны с формами и находящимися в последних изделиями д^тее направляются в камерные сушила, где изделия высушиваются. Затем изделия извлекаются из форм и передаются па обжиг.
Производительность формовочной машины 360 изделий в час. Внутренние размеры формы: длина 335, ширина 180 и высота 130 мм. Одновременно формуются два изделия. Мощность потребного электродвигателя 1 квт. Рабочее давление воздуха 4 кг/см2.
§ 3. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДИАТОМИТОВЫХ И ВУЛКАНИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
На фиг. 283 представлена технологическая схема производства диатомитовых, а на фиг. 284 — вулканитовых изделий. На фиг. 283: 1 — карьер доломита; 2 — ящичный подаватель; 3 — дробилка; 4 — сито-бурат; 5 — склад опилок; 6 — дозатор; 7 — смеситель; 8 — мешалка; 9 — вальцы; 10 — ленточный пресс; 11 — резательный станок; 12 — сушильная вагонетка; 13 — сушка сырца; 14 — кольцевая печь; 15 — склад готовой продукции.
На фиг. 284: / — склад извести; 2 — шахтная печь; 3 — дробилки; 4 — элеватор; 5 — бункер с дозатором; 6 — глиномешалка; 7 — стержневая меньница; 8 — бетонный резервуар; 9 — насосы; 10 — стол для смазки
29 Сапожников ( 65
450 Оборудование, применяемое при производстве керамзита и вулканитовых изделий
5800
Оборудование для изготовления диатомитовых и вулканитовых изделий
451
29*
452 Оборудование, применяемое при производстве керамзита и вулканитовых изделий
Фиг. 284. Технологическая схема производства вулканитовых изделий.
Общие сведения
453
форм; // — автоклав; 12 — стол для распалубки; 13 — склад готовой продукции; 14 — склад доломита; 15 — ящичный подаватель; 16 — склад асбеста.
Конструкция машин и аппаратов, применяемых при изготовлении ука занных изделий, рассматривается в общем курсе «Машины и аппараты силикатной промышленности», за исключением автоклава, конструкция которого излагается в главе IV настоящего раздела.
ГЛАВА VI
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ПЛИТ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Древесно-волокнистые плиты изготовляются из древесины путем ее измельчения, последующего формования и сушки.
Теплоизоляционные древесно-волокнистые плиты изготовляются толщиной 12,5; 20 и 26 мм при длине до 5 м, ширине до 2400 мм и при объемном весе до 400 кг!м3. Удобство применения в строительстве теплоизоляционных обшивочных материалов столь значительных размеров очевидно.
Основным сырьем для производства древесно-волокнистых плит является древесина, однако, кроме нее, могут применяться также солома, льняная и конопляная костра и другие виды растительного сырья.
Процесс производства древесно-волокнистых плит включает в себя операции:
В тех случаях, когда, наряду с теплоизоляционными волокнистыми плитами, производится также так называемые полутвердые и твердые плиты, в приведенную схему включается еще операция прессования плит на гидравлических многоэтажных прессах. В этом случае изготовление плиты
454 Оборудование для производства древесно-волокнистых теплоизоляционных плит
применяются как отделочные.
Предварительное грубое измельчение сырья состоит в распиловке дол-готья (обычно на дисковых балансирных пилах) и рубке древесины в щепу. Далее щепа поступает для сортировки на плоские двухситные или в барабанные грохоты. При грохочении получают три фракции: 1) опилки, идущие в отход; 2) щепу требуемого размера; 3) крупную щепу, направляемую на доизмельчение (обычно в молотковую дробилку).
Размол предварительно измельченного сырья производится в дисковых мельницах для пропарки и размола щепы и для размола древесной массы.
§ 2. ДИСКОВАЯ МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ПРОПАРКИ И РАЗМОЛА
ЩЕПЫ
Дисковая мельница, так называемая дефибра-тор (фиг. 285), состоит из подающего устройства, подогревательных и пропарочных камер, размольной камеры и выпускного устройства для готовой массы.
Для подачи щепы в мельницу применяются электромагнитный питатель 1, который направляет щепу в камеру 2 подающего устройства.
Подающее устройство может быть поршневого или шнекового типа. Поршневое устройство состоит из подающего щепу поршня, получающего возвратно-поступательное движение от коленчатого вала через кривошипно-шатунный механизм.
Дисковая мельница для пропарки и размола щепы
455
Более простым и более надежным в работе является шнековое устройство, которое конструктивно мало чем отличается от шнековых устройств, рассмотренных в главе II раздела II ленточных шнековых прессов.
Шнековое подающее устройство состоит из конического корпуса 3, внутри которого расположен шнек 4. Для предупреждения проворачивания щепы внутренняя поверхность корпуса выполняется с продольными пазами. Конический шнек приводится во вращение от электродвигателя 5 через редуктор 6 и зубчатую передачу 7. В процессе работы шнек, продвигая щепу, одновременно уплотняет ее, создавая своеобразную пробку, которая совместно с клапаном 8, отжимаемым рычагом с грузом, препятствует пробиванию пара в приемную часть дефибратора. Клапан размещается в горизонтальной части 9 подогревательной камеры. Из горизонтальной части щепа далее проталкивается в вертикальную подогревательную камеру 10.
В подогревательной камере щепа подвергается обработке паром с давлением 8—10 кг/см?. Под действием пара пробка из щепы разбухает,распадается на отдельные частицы, которые нагреваются до 170—190° С. Благодаря нагреванию и частичной конденсации пара происходит тепловлажностная обработка частиц щепы, в результате которой ослабевают связи между волокнами древесины, что существенно облегчает процесс размола и снижает расход энергии, затрачиваемой на измельчение.
В нижней части вертикальной подогревательной камеры 10 размещен шнек 11, назначение которого—подача щепы в размольную камеру 12. Шнек приводится во вращение электродвигателем 13 через редуктор.
Размольная камера представляет собой литой составной металлический корпус, внутри которого установлены два размольных диска. Размольный диск 14 крепится болтами к тарелке 15, в свою очередь, присоединенной на болтах к корпусу камеры. Таким образом, в процессе размола этот диск неподвижен. Второй размольный диск 16 крепится к массивному ротору 17, посаженному на вал 18, который приводится во вращение электродвигателем 19.
Размол щепы производится между неподвижным и вращающимся размольными дисками. Диаметр дисков принимается равным 800 мм. Число оборотов вращающегося диска 735 в минуту.
Вал 18 дефибратора может передвигаться в осевом направлении вместе с ротором 17 и закрепленным на нем размольным диском, чем обеспечивается возможность регулирования зазора между размольными дисками, а следовательно, регулировать и тонкость помола щепы. Минимальная величина зазора может быть доведена до 0,2 мм. Величина общего осевого перемещения диска составляет 90 мм, что обеспечивает возможность смены изношенных дисков.
Рабочие поверхности размольных дисков (фиг. 286) имеют рифления, направленные от центра к периферии под углом 30° по отношению к радиусу диска. Ширина и глубина впадин между рифлями изменяется по направлению от центра диска к его периферии. Первая от центра зона а имеет широкие бороздки, во второй зоне б бороздки более мелкие.
Щепа, поступающая в размольную камеру по ее центру, отбрасывается трехходовой лопастью 1 в размольную зону дисков. Под действием центробежной силы частицы щепы перемещаются от центра к периферии рифлей дисков.
В первой зоне дисков происходит предварительное измельчение щепы, а во второй — окончательное измельчение ее.
Выпускное устройство предназначается для выпуска волокнистой массы и одновременно служит затвором против выбивания пара из мельницы. Измельченная волокнистая масса из размольной камеры поступает в шлюзовую камеру через патрубок 2 (см. фиг. 286), который соединен с коленчатым
Фиг. 286. Дисковая мельница для пропарки и размола щепы (разрез).
Оборудование для производства древесно-волокнистых теплоизоляционных плит
Дисковая мельница для размола древесной массы (рафинатор)
457
патрубком 3, в начале и в конце которого установлены клапаны 4 и 5. Эти клапаны попеременно открываются со смещением по фазе. Открывание и закрывание клапанов осуществляются от кулачкового вала 6 при помощи кулачков 7 и 8. Кулачки при вращении вала 6 отжимают рычаги 9, которые попеременно открывают клапаны, нажимая на штоки 10 и 11. При открывании клапана 4 волокнистая масса вместе с паром поступает в шлюзовый патрубок, затем клапан 4 закрывается, а клапан 5, наоборот, открывается и масса под давлением пара выносится в циклон, где насыщается водой с таким расчетом, чтобы содержание волокна в массе не превышало 1,5—2%.
Производительность дисковых мельниц рассмотренного типа, считая по воздушно-сухой массе, равна 25 т/сутки. Установочная мощность электродвигателей 300 квт, в том числе главного 250 квт.
§ 3. ДИСКОВАЯ МЕЛЬНИЦА ДЛЯ РАЗМОЛА ДРЕВЕСНОЙ
МАССЫ (РАФИНАТОР)
Волокнистая масса, измельченная в дефибраторе, собирается в массных бассейнах, из которых затем подается на окончательный домол в рафинаторы.
Рафинатор (фиг. 287) отличается от дефибратора тем, что в нем отсутствует подогревательная камера, а также конструктивным выполнением размольной камеры.
458 Оборудование для производства древесно-волокнистых теплоизоляционных плит
Размольная камера 1 сварная (из листовой стали), в которой размещаются неподвижный размольный диск 2 и вращающийся диск 3.
Масса, подлежащая измельчению, подается к размольным дискам насосом через патрубок 4. В ряде установок гидромасса предварительно в сгустителе частично обезвоживается до концентрации в 6—8% и затем подается самотеком к шнеку, устанавливаемому в патрубке 4. Трехлопастной крыльчаткой 5 масса направляется к размольным дискам и затем после измельчения выходит через отверстие 6 внизу корпуса размольной камеры.
Производительность рафипатора по воздушно-сухой массе составляет 50 т! сутки по сухой массе. Установочная мощность электродвигателя 320 квт. Число оборотов ротора 980 в минуту. Величина зазора между дисками 0,1—0,15 мм.
§ 4. ОТЛИВОЧНЫЕ МАШИНЫ
После измельчения волокнистая масса поступает в бассейны, где осуществляется получение гидромассы необходимой концентрации, а также «проклейка» массы (обработка различными эмульсиями).
Получение плит из жидкой волокнистой массы производится путем ее обезвоживания и формования на отливочных машинах.
Принципиально процесс получения плит из волокнистой массы аналогичен рассмотренному в разделе IV процессу производства асбестоцементных листов.
Обезвоживание волокнистой массы осуществляется свободной фильтрацией ее через сетку, вакуум-фильтрацией, прессованием сформованной ленты и, наконец, высушиванием плиты.
Отливочные машины бывают двух типов — плоскосеточные и круглосеточные.
Наибольшее распространение получили плоскосеточные машины.
На фиг. 288 показана схема плоскосеточной машины. Волокнистая масса подается в напускной (распределительный) ящик /, который обеспечивает равномерное распределение массы по ширине сетки 2. Соединительным звеном между ящиком и сеткой является резиновый фартук 3.
На отливочных машинах применяются, в основном, простые крученые сетки из фосфористой бронзы. Сетка охватывает вал 4, затем опирается на регистровые валики 5, на коробки вакуум-отсосов 6, далее сетка проходит в зоне валов 7 форпресса и, наконец, огибает нижний вал 8 гауч-пресса.
Волокнистая гидромасса, поступившая па сетку, ограничивается по ширине резиновыми ремнями (декелями) 9, которые надеты на вертикально-установленные цилиндры 10.
Сетка приводится от вала 8 гауч-пресса. В свою очередь, сетка при своем движении приводит во вращение вал 4, регистровые валики 5, декеля, а также все валики, расположенные под сеточным столом.
Для натяжения сетки служат натяжные валики 11. Валики 12 являются правильными, предупреждающими сбегание сетки на какую-либо сторону.
Над сеткой 2 отливочной машины монтируется верхняя сетка 13.
Процесс формования древесно-волокнистых плит осуществляется в следующей последовательности.
Гидромасса из наполнительного ящика 1 поступает на резиновый фартук 3, с которого переходит на сетку 2 отливочной машины. В регистровой части происходит свободная фильтрация воды через сетку. Последующее обезвоживание происходит в зоне действия вакуум-отсосов 6, создающих разрежение под сеткой от 0,2 до 2 м вод. ст. Следующая стадия обезвоживания происходит в первой прессовой зоне, состоящей из четырех пар валов 7, образующих форпресс, и между валами 8 гауч-пресса.
Фиг. 288. Схема плоскосеточно!'. отливочной машины.
Отливочные машины 459
460 Оборудование для производства древесно-волокнистых термоизоляционных плит
Далее полотно волокнистой массы поступает в прессовое устройство.
Прессовое устройство состоит из нижней сетки 14 и сукна 15, огибающих прессовые валы 16 и вал 17. Для обезвоживания и промывки сукна 15 служат водяной спрыск 18 и вакуум-коробка 19.
После надлежащего обезвоживания и уплотнения сформованная плита подвергается продольной обрезке дисковыми ножами 20, а затем разрезается поперек автоматически действующим дисковым ножом 21.
Удельное давление, создаваемое прессующими устройствами, постепенно возрастает.
Удельное давление, создаваемое валами форпресса, составляет для 1—4 валов соответственно до 5, 10, 15, 20 кг на 1 пог. см длины вала. В гауч-прессе давление принимается до 30 кг/см, а в прессах до 120 кг/см.
Предварительное натяжение сетки 2 принимается 500 кг/м ширины ее.
Общий вид плоскосеточной отливочной машины представлен на фиг. 289. Основные узлы и детали машины: 1 — напускной ящик; 2 — опорные стопки регистровые; 3 — грудной вал; 4 — регистровые валики; 5 — декельный ремень; 6 — сетка отливочной машины; 7 — отсосное вакуумное устройство (сосуны); 8 — форпрессы; 9 — гауч-пресс; 10 — верхняя сетка отливочной машины; 11 — нижняя сетка пресса; 12 — верхнее сукно пресса; 13 — пресс; 14 — сетковедущие валики; 15 — сукноведущий валик; 16 — натяжные валики; 17 — натяжное приспособление; 18 — электродвигатель гауч-пресса 9 и пресса /<?; 19 — электродвигатели вакуум-насосов 20', 21 — водоотделитель.
Устройство для поперечной обрезки плит по своей принципиальной схеме подобно рассмотренному в §3 главы II настоящего раздела автоматизированному ножу поперечной разрезки минераловатных плит. По конструкции различие между этими ножами сводится к тому, что перемещение каретки обеспечивается при посредстве ходового винта, а не цепной передачей, включение ножа производится электромагнитными муфтами и тем, что подъем дискового ножа производится пневматическим (иногда рычажным) устройством.
Плоскосеточные отливочные машины могут выпускать изоляционные плиты размером: по длине до 5 м и по ширине до 2440 мм (в чистом виде). Толщина изготовляемых плит доходит до 25—32 мм. Скорость движения сетки 1—3 м!мин.
Мощность электродвигателей: для гауч-пресса 6,8 квт, для первого пресса 3 квт, второго пресса 6,3 квт, ножей продольной обрезки кромок 2X1,7 квт, ножа поперечной разрезки плит 3,2 квт. Общая мощность электродвигателей насосных установок 107,2 квт.
Производительность машины по изоляционным плитам шириной 2440 мм при 8%-ной остаточной влажности составляет 28 т/сутки.
Производительность плоскосеточной отливочной машины подсчитывается по формуле
Q = G• v • В k -60 кг/час, (652)
где G — вес 1 м? готовой плиты в кг\
v — скорость движения сетки (до 3 м1мин);
В — ширина (чистообрезная) плит в м;
k — коэффициент, учитывающий холостые пробеги и внеплановые остановки (0,96—0,98).
После отливочной машины изготовленная плита поступает в многоярусные (обычно восьмиярусные) роликовые сушилки, которые загружаются при помощи загрузочного устройства, аналогичного рассмотренному в § 1 главы II раздела IV.
Круглосеточная отливочная машина состоит из фильтрующей, формовочных и прессовой частей.
Отливочные машины
462 Оборудование для производства древесно-волокнистых теплоизоляционных плит
Круглосеточная отливочная машина во многом подобна листоформовочной машине для изготовления асбестоцементных листов, с тем, однако, существенным отличием, что в ней обезвоживание массы и ее формование происходят главным образом за счет вакуумной фильтрации.
Круглосеточная отливочная машина состоит из металлической ванны 1 (фиг. 290), в которой вращается барабан 2. На поверхности барабана смонтированы колосниковые перегородки 3, на которые наложены две сетки: нижняя поддерживающая 4 с крупными овальными отверстиями и верхняя 5 — тканая.
Перегородки 3 разделяют кольцевое пространство между барабаном с сетками на секции 6. Каждая из секций соединяется при помощи вакуум-
Фиг. 290. Схема круглосеточной отливочной машины.
трубок 7, проходящих через полую цапфу 8 с распределительным коллектором вакуум-насосной установки. Распределительный коллектор обеспечивает создание четырех зон вакуума: а — большого вакуума; б — малого вакуума; в — зону «отдува» волокнистой массы иг — зону снятия слоя волокнистой массы.
Рабочий процесс. Волокнистая масса с концентрацией волокна 0,5— 1% поступает в ванну /, в которой вращается барабан 2 с числом оборотов от 0,1 до 1,5 в минуту. Для предупреждения расслоения суспензии в нижней части ванны предусмотрена мешалочка 9.
В отсеках, располагающихся в данный момент в зоне ванны, создается вакуум величиной до 250—350 мм рт. ст. Под действием вакуума и под действием гидростатического давления вода поступает в отсеки 6, а волокно осаждается на сетке. По выходе барабана из зоны ванны происходит дополнительное обезвоживание волокнистой массы как под действием вакуума, так и прижимного вала 10. Дальнейшее обезвоживание массы осуществляется отжимными валами 11 с сукном 12. Валок 13 является натяжным и правильным.
Лента волокнистой массы поступает далее на рольганг 14 и в прессы 15. Количество прессов принимается равным 2—3.
Количество сетчатых цилиндров может быть принято равным двум и более.
Далее происходит продольная обрезка кромок ленты дисковыми ножами 16 и поперечная — автоматическим дисковым ножом 17.
Гидравлические прессы
463
Диаметры цилиндров (считая по сеткам) колеблются в пределах от 1600 до 4270 мм при поверхности фильтрации в пределах от 15 до 75 м2.
После формования на круглосеточной отливочной машине и обрезки плиты направляются на сушку.
В тех же случаях, когда осуществляется производство полужестких и жестких древесно-волокнистых плит, их подают после отливочных машин в прессовые установки, в которых обеспечивается сушка и одновременно прессовые изделия.
§ 5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ
В комплект установки для прессования полужестких и жестких плит входят загрузочное устройство, гидравлический многоэтажный пресс и разгрузочное устройство.
Загрузочное устройство пресса состоит из загрузочного конвейера 1 (типпеля) (фиг. 291), стационарной многоярусной роликовой вагонетки 2 и передвижной роликовой вагонетки- 3.
Загрузочный роликовый конвейер имеет возможность шарнирно поворачиваться около точки А так, что передний его конец может подниматься по высоте от нижнего до верхнего этажа вагонетки. Подъем производится от электродвигателя при помощи цепной передачи, при этом автоматически
Фиг. 291. Загрузочное устройство гидравлического многоэтажного пресса.
действующие пусковые устройства обеспечивают 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 плитой, когда передний ее край нажмет 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 этажи вагонетки будут загружены, включаются ролики всех ярусов стационарной и передвижной вагонеток, и все плиты одновременно переходят на ролики стационарной вагонетки, которая перемещается по рельсовым путям 4 к гидравлическому прессу..
После того как вагонетка подойдет к прессу, все плиты, уложенные в ней, одновременно передаются на металлические плиты многоэтажного гидравлического пресса в просветы между этими плитами.
На фиг. 292 показана схема механизма для загрузки плит в пресс.
На металлической плите 1 пресса с загрузочной стороны на кронштейнах устанавливается валик 2, на котором намотана сетка 3. На свободном 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 9. Во вращение вал 8 приводится от электродвигателя через вертикальный приводной вал /Ри червячную передачу И. Рассмотренное устройство имеется у каждой металлической плиты пресса.
464 Оборудование для производства древесно-волокнистых теплоизоляционных плит
При помощи вилки 12, передвигающей горизонтальный вал, осуществляется включение или выключение муфты 9. Вилки включения действуют одновре менно для всех этажей путем поворота при помощи специального рычага вертикального вала 13, на котором они закреплены.
Работа по загрузке пресса происходит следующим образом. Включая одновременно приводные ролики передвижной вагонетки, ранее поданной к прессу, передвигают волокнистые плиты в сторону пресса. Как только передний край плиты поступит на сетку, включают механизм передвижения сеток, и плиты на сетке поступают в пресс.
Сетка одновременно облегчает выход воды и пара из высушиваемых и прессуемых волокнистых плит. Равномерность натяжения тросов обеспечивается специальными гидравлическими амортизаторами. В отдельных конструкциях тяговые тросы на участке между сеткой и барабаном лебедки имеют гидравлические амортизаторы.
Фиг. 292. Схема механизма для загрузки плит в пресс.
Выгрузочное устройство. Выгрузка готовых плит из пресса происходит с загрузочной стороны при посредстве механизма, состоящего из приводного вала 14, червячной передачи 15, муфты 16, вилки 17включения Поворачивая за рычаг 18 вертикальный вал 19 при помощи вилок 17 включают муфту 16, приводя тем самым во вращение валик 2. Этим обеспечивается наматывание сетки 3 на валик и вытягивание готовых плит из пресса.
При вытягивании плит муфта 9 загрузочного устройства выключена и вал 8 вращается свободно. Плиты, вытягиваемые из пресса, поступают в разгрузочную вагонетку, у которой расстояние между этажами постепенно уменьшается по направлению к выходу, чем облегчается съем плит с ваго-нетки.
Рассмотренная выше и применяемая на ряде наших заводов система загрузки пресса и выгрузки из него волокнистых плит в последние годы заменяется более совершенной, при которой загрузка пресса происходит с одной стороны, а разгрузка — с другой, т. е. при этом не нарушается непрерывность потока и увеличивается степень использования пресса, так как сокра щается время загрузки пресса и выгрузка из него плит.
На фиг. 293 приводится план расположения механизмов и машин при поточной загрузке и разгрузке гидравлического многоэтажного пресса.
Сформованная на отливочной машине волокнистая плита роликовым конвейером подается к прессу и поступает на специальный металлический поддон. Подача плиты па поддон может производиться по методу, сходному с описанным в главе IV раздела IV («Прокладочные волнировочно-стопирую-щие агрегаты») или при помощи вакуум присосных кранов, рассмотренных в главе V раздела V («Конвейеры для шлифовки и полировки стекла»). На поддон укладывается оцинкованная или бронзовая сетка.
Гидравлические прессы
465
Поддон с плитой конвейером 1 передается на промежуточный цепной конвейер 2, который проходит внизу этажерки 3. Этажерка по высоте имеет 15—25 этажей (столько же, сколько и пресс), при этом в каждом из этажей монтируются по два консольных роликовых конвейера 4 и 5 с разрывом по середине шириной, несколько большей ширины промежуточного конвейера 2. Этажерка при помощи гидравлического подъемника может передвигаться по вертикали.
Загрузка поддонов с плитами в этажерку проводится в следующей последовательности. Этажерка опускается в приямок с таким расчетом, чтобы верхние консольные рольганги расположились бы на одном уровне с цепным конвейером 2. После этого, включая в работу конвейер 2, передают поддон с плитой на консольные рольганги. Передний конец поддона, дойдя до конца этажерки, нажмет на контакт переключения клапанов гидроподъемника двигателя подъема этажерки и она поднимется на один шаг (в конце подъема нажмет на выключатель).
Таким же порядком производится последовательная загрузка поддонами с плитами всех этажей. После загрузки всех рядов этажерки включается специальный толкатель 6, и все поддоны с волокнистыми плитами вдвигаются в пресс 7, в котором происходит высушивание и уплотнение волокнистых плит.
Фиг, 293. План расположения механизмов и машин при поточной загрузке и разгрузке пресса.
30 Сапожников S65
466 Оборудование для производства древесно-волокнистых теплоизоляционных плит
4
Фиг. 294. Гидравлический многоэтажный пресс с загрузочным и разгрузочным устройствами.
Гидравлические прессы
467
Фиг. 295. Схема захватного устройства, их в пресс и затем отводится назад.
После окончания прессования все поддоны с волокнистыми плитами при помощи вытягивающего механизма 8 извлекаются из пресса и передаются на этажерку 9, конструктивно ничем не отличающуюся от этажерки 3.
Разгрузка этажерки 9 проходит в обратной последовательности процессу загрузки. Этажерка опускается на один шаг, при этом поддон с плитой переходит на цепной конвейер 10, который передает ее на роликовый конвейер 11, где с поддона вакуум-присосным краном снимается спрессованный лист.
Дойдя до конца рольганга, поддон включает механизм подъема цепей поперечного конвейера 12. Цепи, поднимаясь, снимают поддон с роликов и передают его на обгонный конвейер 13, с которого он поступает на второй поперечный конвейер 14, подающий поддон к месту загрузки.
Загрузка в пресс поддонов с плитами обеспечивается толкателем 1 (фиг. 294), который перемещается по двутавровым балкам 2. Ширина толкателя принимается несколько меньшей, чем просвет между консольными рольгангами этажерки. Таким образом, толкатель может свободно передвигаться между указанными рольгангами.
При своем поступательном движении толкатель, упираясь в торцы поддонов, ВДВ
Выгрузка поддонов с отпрессованными плитами производится при посредстве разгрузчика 3.
Металлические поддоны с одной стороны имеют специальные выступы 1 (фиг. 295, а), за которые зацепляется захватное устройство разгрузчика. Створки 2 захватного устройства посажены на штанге 3. Свободные концы створок соединены с захватными штангами 4. Открывание и закрывание створок производится при помощи электромагнитного устройства.
Работа по разгрузке пресса производится в следующей последовательности. Снимается прессовая нагрузка, и плиты пресса опускаются на свои упоры. К прессу подводится- разгрузчик, после чего производится смыкание створок и захват ими за выступы поддонов. Затем разгрузчик движется назад, вытягивает из пресса поддоны с плитами и передает их на консольные рольганги этажерки.
Гидравлические прессы, применяемые для изготовления древесно-волокнистых плит, по своей принципиальной схеме аналогичны прессам, рассмотренным в разделах II и IV. Конструктивное же оформление прессов существенно различно.
Гидравлические прессы для изготовления древесно-волокнистых плит строятся многоэтажными для одновременного прессования 15—25 изделий 30*
468 Оборудование для производства древесно-волокнистых теплоизоляционных плит
размером 1,28 X 5,6 м при общем давлении прессования 4000 т. Между нижней подвижной рамой 1 (фиг. 296), опирающейся на плунжеры 2 гидравлических цилиндров 3, и верхней траверсой 4 размещено 15—25 металлических плит 5 толщиной около 60 мм. В плитах в продольном и поперечном направлениях просверлены каналы, в которые подается пар для нагрева плит, а вместе с этим и прессуемых изделий (в отдельных конструкциях предусматривается электронагрев). Подача пара производится от парораспределительной колонки 6 через шарнирные паропроводные трубы 7.
Фиг. 296. Схема гидравлического пресса.
Направляющими для подвижной рамы 1 служат колонны 8, связывающие между собой опорную раму 9 и траверсу 4.
Плиты пресса в нерабочем его состоянии опираются на специальные ступенчатые опоры (фиг. 295, б), установленные вертикально с боков пресса. Расстояние между ступенями опор принимается с учетом толщины плиты пресса и требуемого просвета между ними. Опорами плит являются кронштейны, приболчиваемые к продольным торцам плиты, при этом каждый последующий кронштейн, считая сверху, короче предшествующего, чем и обеспечивается возможность опирания кронштейнов на соответствующие ступени вертикальных опор.
Работа пресса происходит в следующей последовательности (фиг. 296). Жидкость в цилиндры пресса подается сначала насосами низкого давления 10, а затем, после смыкания плит пресса, насосом высокого давления 11. Подача от насосов происходит через дистрибутор 12. По окончании прессования, переключая дистрибутор, соединяют цилиндры пресса (через трубы 13 и 14) с напорным баком 15, создавая тем самым возможность перетекания жидкости из цилиндров в напорный бак. Давление в цилиндре надает, и подвижная рама 1 опускается в исходное положение.
РАЗДЕЛ VII
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Широкое применение в строительстве изделий из пластических масс позволяет значительно увеличить производительность труда, обеспечить дальнейшую индустриализацию строительства, снизить себестоимость его, повысить срок службы изделий.
Из пластических масс можно изготовлять различные строительные конструкции и изделия: навесные панели наружных стен, оконные переплеты, двери, перегородки, санитарно-технические изделия, ванны, умывальники, трубопроводы, кровельный материал, полы, плинтуса, поручни, облицовочные плитки и т. д.
Методы изготовления изделий, а также типы применяемого оборудования определяются типом пластических масс, используемых для изготовления изделий.
При применении фенопластов, аминопластов и других термореактивных пластмасс, которые под действием температуры переходят в твердое и необратимое состояние, в качестве основного оборудования используются: гидравлические прессы для формования при низком давлении, гидравлические прессы для формования при высоком давлении, установки для изготовления изделий методом напыления, установки для изготовления стеклопластиков методом непрерывного формования и др.
При производстве изделий из термопластических пластмасс, которые при нагреве не переходят в необратимое Состояние и могут быть повторно использованы, применяются: литьевые и экструзионные машины, установки для вакуумного и пневматического формования и др.
Из значительного разнообразия машин и аппаратов, применяемых для приготовления изделий из пластмасс, ниже рассматриваются только те из них, которые получили значительное применение при производстве строительных изделий.
ГЛАВА II
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
ИЗ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ПЛАСТМАСС
§ 1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ
ПРИ НИЗКОМ ДАВЛЕНИИ
Для прессования крупногабаритных изделий при низком давлении используется ряд моделей гидравлических прессов, которые, принципиально не отличаясь друг от друга, разнятся только своими размерами.
На фиг. 297 показан гидравлический пресс, предназначенный для производства крупноразмерных изделий из пластмасс на основе полиэфирных смол с различными наполнителями.
470 Оборудование для изготовления изделий из термореактивных пластмасс
Фиг. 297. Гидравлический пресс для производства крупноразмерных изделий.
Пресс состоит из рамы 1, в верхней части которой смонтирован комбинированный гидравлический привод. При подаче масла в рабочий цилиндр 2 поршень 3, к которому подвешивается подвижная прессующая плита 4, опускается, в результате чего происходит прессование изделий.
Конструкция данного пресса в основном подобна конструкциям гидравлических прессов, рассматриваемых в разделах II, IV и VI, и поэтому детально здесь не рассматривается.
Прессы для изготовления крупноразмерных изделий при низком давлении строятся на усилия прессования в 100—1000 т с возможностью регулирования усилия прессования в широких пределах. Например, для прессов с усилием прессования 150 т эту величину можно регулировать в пределах от 10 до 150 т.
Наибольшие размеры прессуемых изделий для прессов 100 т составляют 1900 X X 900 мм, а для прессов мощностью 250 т— 2440 X 1540 мм. Просвет между подвижной и неподвижной плитами равен 2000 мм. Ход подвижной плиты 1250 мм.
За рубежом выпускаются прессы мощностью 700 т, с рабочими размерами стола 2,15 X 4,25 м. Ход подвижной прессующей плиты 3,5 м.
§ 2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ
Гидравлические прессы для прессования изделий при высоком давлении применяются обычно для изготовления плит из слоистых пластиков. Общее усилие прессования колеблется от 1000 до 5000 т при удельном давлении прессования до 125—150 кг/см2 (при полном использовании площади прессующих плит).
Рассматриваемые прессы строятся, как правило, многоэтажными, с числом этажей до 25.
Конструкция прессов, применяемых для изготовления плит из слоистых пластиков, ничем не отличается от рассмотренного в разделе VI гидравлического многоэтажного гидропресса для изготовления древесно волокнистых полужестких и жестких плит.
Для производства профильных изделий из термореактивных пластических масс могут быть использованы так называемые штранг-прессы, работающие при удельном давлении до 1400 кг/см2-, однако в связи с тем, что они не нашли достаточного применения при производстве строительных изделий, здесь они не рассматриваются.
Как отмечалось в главе I настоящего раздела, при работе с термореактивными материалами в качестве основного оборудования могут быть использованы установки для изготовления изделий методом напыления или методом непрерывного формования. Однако при учете, что указанные методы применяются главным образом при изготовлении изделий из стекловолокна и связующих смол, является целесообразным рассмотреть эти конструкции в главе, посвященной изготовлению строительных изделий из стеклопластиков.
Литьевая машина поршневого типа с гидравлическим приводом
471
ГЛАВА III
МАШИНЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ТЕРМОПЛАСТОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Литье термопластических материалов основано на принципе выдавливания пластических масс под большим давлением в гнездо сомкнутой пресс-формы.
Для изготавливания изделий методом литья применяются такие материалы, как полистирол, ацетилецеллюлозный этрол, бутвар и др. в гранулированном или порошкообразном виде. Объем зерен должен быть в пределах от 0,008 до 0,125 см3. Материал разогревается и плавится в литьевой машине, после чего выдавливается в форму.
На литьевых машинах могут изготовляться как одна деталь, так и несколько одновременно, в зависимости от формы, веса и площади формуемого изделия.
Удельное давление инжекции зависит от вида применяемого материала и степени его предварительной пластикации и колеблется в пределах от 600 до 2100 кг!'см2.
Литьевые машины классифицируются по. их мощности, конструкции и типу привода.
Мощность отечественных литьевых машин определяется в г или в см3 полистирола, расходуемых на изготовление одной отливки, и колеблется в пределах от 5 до 2000 г/цикл.
По конструкции различают:
а) в зависимости от нагнетающего устройства — поршневые и шнековые машины; б) в зависимости от направления разъема форм — горизонтальные, вертикальные и угловые; в) в зависимости от количества инжекционных (материальных) цилиндров — одноцилиндровые и многоцилиндровые машины.
По типу привода литьевые машины подразделяются на механические, гидравлические, пневматические и гидромеханические.
Процесс литья под давлением состоит из операций дозирования материала, подачи его в инжекционный (материальный) цилиндр, нагревания и расплавления материала, нагнетания под давлением (инжектирования) пластициро-ванной массы в форму, охлаждения изделия в форме, размыкания формы и удаления из нее изделий.
Ниже рассматриваются конструкции литьевых машин, получивших наибольшее применение при производстве строительных изделий из пластических масс.
§ 2. ЛИТЬЕВАЯ МАШИНА ПОРШНЕВОГО ТИПА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
На фиг. 298 показана схема литьевой машины поршневого типа с гидравлическим приводом механизма инжекции и гидромеханическим приводом устройства / для смыкания форм 2. Рабочий процесс начинается с объемного дозирования и последующей подачи материалов из бункера 4 при помощи поршня питателя 5 в инжекционный цилиндр 3 (фиг. 298, а). В этот период инжекционный плунжер 7 занимает крайнее правое положение.
В положении, указанном на фиг. 298, б, половинки формы 2 сомкнуты под действием гидромеханического устройства. Далее происходит перемещение гидравлического поршня 6 с инжекционным плунжером 7. При этом сопло инжекционного цилиндра плотно прижимается к входному отверстию формы; масса выдавливается в форму 2, заполняя ее рабочую полость (фиг. 298, в).
472
Машины для литья термопластов под давлением
Фиг. 298. Схема литьевой машины поршневого типа.
Литьевая машина поршневого типа с гидравлическим приводом
473
Фиг. 299. Литьевая машина модели ЛМ-50
474
Машины для литья термопластов под давлением.
На фиг. 299 показана поршневая литьевая машина модели ЛМ-50 Одесского завода прессов.
Машина состоит из следующих основных механизмов и узлов: дозирующего устройства 1, узла инжекции материала 2, инжекционного цилиндра 3, формы 4, механизма смыкания формы 5, гидропривода 6, состоящего из электродвигателя и спаренного лопастного насоса, станины 7, электро- и гидрооборудования.
Литьевая машина ЛМ-50 является одноцилиндровой машиной поршневого типа с разъемом пресс-форм в вертикальной плоскости. Наибольший вес одной отливки 50 г.
Узел дозирующего устройства и инжекции (впрыска) материала. Все части механизма смонтированы на стойке 1 (фиг. 300), установленной в направляющих на станине машины. Стойка двумя стяжками соединена с рамой пресс-
Фиг. 300. Узел дозирующего устройства и инжекции материала.
формы. Установка стойки в требуемом положении при наладке обеспечивается при посредстве регулировочного винта 2.
С правой стороны стойки крепится гидравлический цилиндр 5, в котором установлен поршень 4 со штоком 5. Шток 5 поршня посредством муфты 6 соединен с инжекционным плунжером 7.
Муфта состоит из двух половинок, которые скрепляются посредством втулки 8. Между штоком 5 и плунжером 7 предусмотрена вставка 9, при удалении которой обеспечивается возможность выемки инжекционного плунжера через окно, имеющееся в стойке 1.
Подача материала в машину осуществляется из бункера 10 через выходное отверстие 11, величина которого регулируется при помощи задвижки 12.
Подаваемый материал поступает в камеру 13, в которой смонтирован питающий (дозирующий) поршень 14. Выходное отверстие камеры перекрывается заслонкой 15. Заслонка закреплена шарнирно и в момент подачи материала поднимается; остальное время заслонка прижата к камере, предупреждая тем самым просыпание материала в машину.
Литьевая машина поршневого типа с гидравлическим приводом
475
При поступательном движении питающего поршня 14 материал из камеры выталкивается и по рукаву 16 направляется в приемную часть 17 инжекционного цилиндра.
Количество материала, подаваемого в машину, регулируется как величиной выходного отверстия бункера, регулируемого при посредстве задвижки 12, так и изменением величины хода питающего поршня 14. Поршень 14 приводится в движение от инжекционного плунжера 7. При поступа-
Фиг. 301. Механизм смыкания формы.
тельном движении плунжера соединительная муфта 6, упираясь в выступ 18 рычага 19, перемещает его, а вместе с ним вставку 20 и прикрепленный к ней поводок 21.
Поступательное движение питающего поршня начнется в тот момент, когда гайка 22 поводка упрется в торец втулки 23. Изменяя положение гаек на поводке, осуществляют регулирование величины хода питающего поршня.
Возврат питающего поршня в исходное положение осуществляется тем же устройством, но при обратном ходе инжекционного плунжера.
Если по какой-либо причине одна из дозировок материала оказалось чрезмерно большой, то инжекционный плунжер не сможет переместиться на полную величину своего хода, следовательно, и питающий поршень переместится также на меньшую величину, подав в машину соответственно меньшее количество материала.
Механизм смыкания формы приводится в действие от гидроцилиндра 1 (фиг. 301), головка которого шарнирно посажена на оси 2, чем обеспечи
476
Машины для литья термопластов под давлением
вается возможность поворачивания гидроцилиндра относительно оси 2. Шток 5 поршня 4 гидроцилиндра имеет на переднем конце головку 5 со вставленной в нее осью 6 Ось 6 является звеном, соединяющим рычаг 7 и шатун 8
Нижний конец рычага 7 насажен на оси 9, которая закреплена в станине машины. Таким образом, верхний конец рычага 7, головка 5 и нижний конец шатуна 8 могут совершать только качательные движения по дуге АБ.
Верхний конец шатуна 8 при посредстве оси 10 соединен с вилкой 11, свободно насаженной на оси 12, которая может поворачиваться в опорах рамы 13. Следовательно, вилка //и верхний конец шатуна 8 могут совершать перемещения только по дуге окружности.
В оси 10 имеются два резьбовых отверстия, в которые ввернуты тяги 14, соединенные штифтами 15 с пальцами 16, посаженными в отверстия подвижного ползуна 17.
При подаче масла в гидроцилиндр обеспечивается через систему рычаг— шатун—вилка—тяги—ползун поступательное движение плите 18 на смыкание.
От величины усилия смыкания формы зависит площадь отливаемых изделий и удельное давление материала в оформляющей полости формы.
Усилие смыкания формы определяют по следующей формуле:
Р pF - а.р кг, (653)
где Р усилие смыкания формы в кг;
р удельное давление в инжекционном цилиндре в кг!см2;
F площадь отливаемого изделия в см2;
и- - коэффициент запаса;
Р коэффициент, учитывающий потерю давления.
В. К. Завгородный рекомендует значение а принимать равным 1,5- 2. Коэффициент р всегда меньше единицы, так как является отношением давления материала в форме к давлению в приемной (материальной) части инжекционного цилиндра. Согласно исследованиям давление в форме в 2—4 раза меньше давления в цилиндре машины (за счет потерь на трение). Для предварительных расчетов рекомендуется принимать величину р = 0,25 : 0,5.
Инжекционный цилиндр. Материал, поступающий в приемную часть инжекционного цилиндра в виде зерен, должен быть возможно быстрее нагрет до температуры, при которой он приобретает пластические свойства, обеспечивающие возможность впрыска его в форму.
В машинах небольшой мощности, к которым относится рассматриваемая конструкция, пластикация материала осуществляется в инжекционном цилиндре, представленном на фиг. 302.
В связи с тем, что термопластические пластмассы (термопласты) обладают низким коэффициентом теплопередачи и плохой теплопроводностью, необходимо для быстрого их прогрева осуществлять нагрев в тонком слое. С этой целью внутри корпуса 1 в инжекционном цилиндре устанавливается торпеда 2. Торпеда имеет осевые сверления, через которые материал приходит относительно тонким слоем, постепенно разогреваясь при этом. Далее материал поступает в коническое пространство между торпедой и мундштуком 3, где перемешивается. Материал, пластицпрованный и прогретый до требуемой температуры, далее впрыскивается в пресс-форму через литниковую втулку, к которой плотно прижимается мундштук.
Инжекционный цилиндр соединяется с приемной частью посредством двух полуколец 4 и фиксируется штифтом 5.
Обогрев инжекционного цилиндра производится с помощью электроэлементов 6 (мощностью 1400 и 700 ет) с плавной регулировкой. Торпеда прогревается за счет теплопередачи от стенок цилиндра.
Литьевая машина поршневого типа с гидравлическим приводом
477
Питание энергией осуществляется через клеммы 7 Инжекционный цилиндр снаружи закрыт кожухом 8, имеющим с внутренней стороны асбестовую теплоизоляцию 9. Регулирование температуры осуществляется терморегулятором, получающим импульс от термопары 10
Рабочий процесс на машине ЛМ-50 происходит в следующей последовательности. Происходит смыкание половинок формы и поджим мундштука к литниковой втулке. Далее автоматически подается команда на перемещение вперед гидравлического поршня с инжекционным плунжером, вследствие
Фиг. 302. Инжекционный цилиндр.
чего происходит нагнетание (впрыск) в форму разогретого пластицирован-ного материала.
В конце хода инжекционного плунжера давление в гидравлической системе возрастает, при этом реле времени получает команду на выдержку материала под давлением.
Необходимость выдер?кки под давлением объясняется тем, что при охлаждении материала в форме происходит его усадка. Для восполнения этой усадки необходимо выдерживать изделие в течение определенного периода.
После окончания периода выдержки под давлением реле времени подает команду на отвод инжекционного плунжера в исходное положение; при этом включается реле времени, обеспечивающее выдержку пресс-формы в сомкнутом положении для охлаждения изделия. После окончания выдержки подается команда на раскрытие пресс-формы. Готовое изделие выталкивается из формы и по специальному лотку, смонтированному в станине, выводится из машины.
Команда на следующий цикл подается реле времени, при этом продолжительность паузы устанавливается из расчета времени, необходимого для нагрева материала в инжекционном цилиндре до требуемой температуры
Загрузка материала в инжекционный цилиндр на следующий цикл происходит при совместном перемещении вперед инжекционного плунжера и дозирующего поршня.
478
Машины для литья термопластов под давлением
§ 3. ЛИТЬЕВАЯ МАШИНА ШНЕКОВОГО ТИПА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
Как отмечалось ранее, термопласты, обладая низким коэффициентом теплопередачи, создают затруднения при нагреве относительно больших количеств материала. В связи с этим в машинах большой мощности предусматриваются дополнительные устройства для предварительной пластикации материала, из которых материал затем поступает в инжекционный цилиндр.
Существует ряд схем предварительной (в отдельном пластикационном цилиндре) или совмещенной пластикации. Наибольшего внимания заслужи-
вает рассматриваемая ниже конструкция литьевой машины фирмы R. Н. Windsor Ltd., в которой процессы пластикации и инжекции совмещены водном устройстве.
На фиг. 303 показана конструкция данной машины. Материал подается в бункер 1, из которого поступает в приемную часть цилиндра 2.
В цилиндре 2 установлены два шнека 3, которые захватывают поступающий материал и продвигают его по направлению к мундштуку 4.
Вращение шнеков обеспечивается от гидромотора 5 через редуктор б, червячное колесо 7 которого одновременно является и цилиндрической шестерней, находящейся в зацеплении с цилиндрическими зубчатыми колесами 8, которые закреплены на валах шнеков 3.
В процессе продвижения материала происходит интенсивное перемешивание его шнеками и одновременный прогрев и плавление. Поступающий материал постепенно накапливается в инжекционной камере 9 цилиндра, при этом оба шнека под давлением вновь поступающего материала отжимаются, отходя от инжекционной камеры, после чего их вращение прекращается. Команда на прекращение вращения шнеков подается самими же
Общие сведения
479
шнеками, которые в крайнем положении нажимают на конечный выключатель.
Далее в гидроцилиндр 10 подается масло, под давлением которого система, состоящая из поршня 11, штока 12, редуктора 6, гидромотора 5 и шнеков 3, получает поступательное перемещение; при этом шнеки действуют как инжекционные плунжеры, обеспечивая впрыск пластпцированного материала в форму.
Обогрев цилиндра обеспечивается нагревательными элементами 13.
На фиг. 304 показаны схемы, определяющие взаимо-положение частей машины в различные рабочие периоды.
На фиг. 304, а показан период инжекции (впрыска) материала в форму 1. Шнеки 2, гидромотор 3, коробка передач 4, поршень 5 со штоком 6 продвигаются вперед под давлением масла, подаваемого в гидроцилиндр 7.
На фиг. 304, б показано охлаждаемое изделие в форме. В этот период происходит пластикация очередной порции материала. Шнеки перемешивают и нагнетают материал в инжекционную камеру. Вращающиеся шне
ки, коробки передач, гидромотор и поршень со штоком отходят назад в исходное положение под действием возрастающего давления материала. В конце хода шнеки выключаются.
На фиг. 304, в показано раскрытие формы и удаление отпрессованного изделия.
Инжекционное устройство рассмотренного типа, обеспечивая хорошую пластикацию материала, позволяет снизить удельное давление до 600— 700 кг/см2, при этом вес отливаемых изделий по сравнению с поршневой машиной может быть значительно увеличен.
ГЛАВА IV
МАШИНЫ ДЛЯ ЭКСТРУЗИИ ТЕРМОПЛАСТОВ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Экструзионные машины (экструдеры) предназначаются для изготовления из расплавленных термопластов различных профилированных изделий или заготовок.
Под экструзией понимают процесс непрерывного выдавливания расплавленной массы через оформляющую головку.
Экструзионные машины по принципу действия аналогичны ленточным шнековым прессам, рассмотренным в главе II раздела II, но незначительно отличаются от них в конструктивном отношении.
480
Машины для экструзии термопластов
Захват подаваемого материала, его продвижение в цилиндре, перемешивание и выдавливание через оформляющую головку осуществляется шнеком.
Нагрев и расплавление материала производится за счет теплопередачи от обогреваемых стенок цилиндра.
Вращающийся шнек, проталкивая массу вперед, одновременно стремится повернуть ее, вызывая опасность пробуксовки массы относительно внутренних стенок цилиндра. Возникающий при этом крутящий момент тем меньше, чем меньше величина коэффициента трения материала о поверхность шнека С целью уменьшения величины коэффициента трения шнек охлаждают водой, подаваемой в его внутреннюю полость.
Методом экструзии из термопластов изготовляют трубы, плинтуса, поручни, различные профили, ленту, листы, пленку. Методом экструзии, с последующей раздувкой сжатым воздухом, изготовляют полые выдувные изделия.
В настоящее время наибольшее применение получили одноцилиндровые, одношнековые экструдеры.
§ 2. ЭКСТРУЗИОННАЯ МАШИНА
Экструзионная машина (фиг. 305) состоит из станины /, на которой смонтированы приводное устройство, корпус со шнеком и оформляющей головкой, аппаратура.
Приводное устройство состоит из электродвигателей 2, 3 постоянного тока, от которых через редуктор 4 приводится во вращение шнек 5. Осевые усилия, возникающие при работе шнека, воспринимаются упорным шарикоподшипником 6. Число оборотов шнека регулируется в пределах от 15 до 85 в минуту (для машины рассматриваемой конструкции модели ШПТМ-85).
Шнек установлен в цилиндрическом корпусе 7, который обогревается при посредстве электронагревательных элементов 8. Процесс экструзии во многом зависит от температуры в различных зонах и температуры шнека. В связи с этим предусмотрен тепловой автоматический контроль и регулирование температуры по зонам. Аппаратура для теплового контроля и регулирования смонтирована в шкафу 9 тепловой автоматики.
Охлаждение шнека осуществляется водой, подаваемой через ниппель 10 по трубе 11 в пространстве между трубой и внутренней полостью шнека. Отвод воды производится через патрубок 12.
Рабочий процесс. Из бункера 13, снабженного ворошителем 14, материал поступает в приемную часть корпуса 7 и здесь захватывается шнеком 5, который транспортирует массу вперед. При прохождении вдоль корпуса материал нагревается, перемешивается, расплавляется и, наконец, проталкивается при определенном давлении через оформляющую головку 15, из которой непрерывно выходит изделие требуемого профиля. Для обогрева головки установлены электронагревательные элементы 16.
Шнек является основной частью машины, от которой зависят размеры и вид изделия и производительность. Шнек характеризуется величиной диаметра, отношением длины к диаметру, шагом нарезки, глубиной нарезки, углом подъема винтовой линии. Диаметры шнеков машин существующих типов колеблются в пределах от 9 до 400 мм.
Отношение длины шпека L к его диаметру D принимается обычно в пределах от 10 до 20.
В зависимости от экструдируемого материала и, частично, от вида изготовляемых изделий применяются одпозаходные или мпогозаходные шнеки, с постоянным пли переменным шагом, с постоянной или переменной глубиной нарезки. Для переработки полистирола обычно применяется однозаход ный шнек с постоянным шагом и постоянной глубиной нарезки. Отношение L
Фиг. 305. Экструзионная машина.
Экструзионная машина 481
482
Машины для экструзии термопластов
kD равно 15—16. Степень сжатия материала, обеспечиваемая шнеком, колеблется от 4 до 6. Угол подъема винтовой линии принимается в пределах от 16 до 25°. Шаг нарезки принимается равным 1—1,2D, а ширина гребня — 0,08— 0,Ю. Число оборотов шнека обычно регулируется в широких пределах при посредстве гидравлических или механических вариаторов или, как в рассматриваемой конструкции, посредством электродвигателя постоянного тока.
Оформляющая головка. На фиг. 306 показана оформляющая головка для производства труб. Головка состоит из корпуса /, в приемной части которого устанавливается стакан 2 с вмонтированной в него втулкой 3. Входное
Фиг. 306. Оформляющая головка для труб.
отверстие втулки перекрыто сеткой 4, вслед за которой установлена рештгка 5. Назначение сетки и решетки — обеспечение окончательной гомогенизации и пластикации материала.
Из зоны втулки материал поступает во внутреннюю,полость корпуса, обтекает кернодержатель (дорнодержатель) 6, к которому крепятся керны (дорны) 7. Экструзируемая масса, поступая в зазор между наружной поверхностью кернов и внутренней поверхностью матрицы 8, приобретает форму трубы, которая затем поступает в калибрующую трубу 9, предназначенную для калибрования изделия по диаметру и частичного охлаждения изделия.
Калибрование трубы производится при помощи воздуха, подаваемого под давлением 0,15—0,25 кг/см2 через ниппель 10 и систему каналов во внутреннюю полость трубы, внешний конец которой закрывается пробкой. Заготовка раздувается и прижимается к внутренним стенкам калибрующей трубы 9, которая охлаждается водой из ф рсунок.
Для предупреждения возможного прилипания термопласта к металлу калибрующей трубы в зазор между внешней поверхностью формуемой трубы, выходящей из головки, и внутренней поверхностью калибрующей трубы через регулируемый ниппель 11 подается воздух под давлением 0,05 — 0,1 кг!см?. Этот воздух обеспечивает также охлаждение внешних слоев формуемой трубы.
Экструзионная машина
483
Для равномерного вытягивания трубы применяют роликовый или гусеничный механизм. Последний по принципу действия аналогичен механизму для горизонтального вытягивания стеклянных труб, рассмотренному в главе III раздела V. Скорость отвода трубы регулируется в пределах от 0,25 до 6 м/мин.
Для отрезки трубы применяются ножи гильотинного типа.
Выполняя выходное отверстие оформляющей головки в виде широкой щели, можно получить листы толщиной 0,5—6 мм и шириной до 1,5 м.
Как отмечено выше, диаметры шнеков экструзионных машин колеблются от 9 до 400 мм, при этом производительность соответственно равняется 1,5— 3000 кг/час.
Для определения расчетной производительности экструзионных машин Р. М. Кругликов, С. М. Рипе предлагают следующие формулы х:
= (1 -J) sin ф-cos (ф + ФО _. sin1 2 ФДР (654)
Р cos ф, 12p.L ' '
где Vp — расчетная производительность в см3/мин;
D — диаметр шнека в см;
h — глубина нарезки в см;
п — число оборотов шнека в минуту;
, и h
k — константа шнека; k = —;
н
b — ширина гребня винта в см;
tH — нормальный шаг винтовой линии в см-, tH — nD sin <p;
<p — угол подъема винтовой линии в град.;
<р, — угол трения между материалом и шнеком;
ДР — давление материала в конце шнека в кг!см2;
р — вязкость расплава в кг• сек/см2;
L — длина гомогенизирующей части шнека (где материал находится в пластическом состоянии) в см.
В формуле (654) первый член правой части определяет производительность одношнековой экструзионной машины без учета обратного потока материала. Второй член этой части уравнения выражает величину обратного потока материала.
Производительность экструдера может быть также определена по упрощенной формуле
V = 4^. (655)
где ДР — падение давления расплава по длине головки;
R — константа сопротивления головки; р — вязкость расплава.
Константа сопротивления головки равняется для круглой головки
128(7. + 4rf) nd4
(656)
1 Р. М. К р у г л и к о в, С. М. Р и п с, Определение производительности одношнековой
экструзионной машины, «Пластические массы», № 6, 7, 8, 1960.
31*
484
Машины для вакуумного формования изделий из термопластов
для щелевой головки
J2L
Ы>**
(657)
для головки с кольцевой щелью
(658)
О _
где L — длина оформляющей части головки;
d — диаметр канала круглой головки;
В — ширина щели;
I — длина окружности кольцевого отверстия;
6 — зазор щели кольцевого отверстия.
ГЛАВА V
МАШИНЫ ДЛЯ ВАКУУМНОГО ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Вакуумное формование за последние годы получило большое применение при производстве строительных изделий и декоративных материалов.
Этот способ позволяет изготовлять изделия относительно больших раз меров и сложного профиля, получение которых, например, методом литья под давлением затруднено.
Для вакуумного формования применяется листовой материал, из которого можно изготовлять разнообразные изделия, как например, ванны, раковины и другое санитарно-техническое оборудование.
Из тонколистовых пластмасс могут изготовляться декоративные облицовочные материалы.
Метод вакуумного формования основан на том, что размягченный термопластичный материал под действием вакуума может точно и плотно облегчать ту или иную форму.
Схематично технологический процесс вакуумного формования может быть представлен так: лист термопласта закрепляется над формой и прогревается до эластичного состояния; затем из формы отсасывается воздух, вследствие чего лист пластмассы присасывается либо к внешней, либо к внутренней поверхности, при этом четко отпечатываются все особенности поверхности формы; затем изделие охлаждается и снимается.
Поскольку давление, при котором изделия изготавливаются на вакуум-формовочных машинах, не превышает атмосферного, применяются самые простые формы (из дерева, гипса, легких сплавов, пластмасс).
Различают несколько методов вакуумного формования.
1) негативный метод, при котором формование производится в вогнутой форме путем втягивания пластичного материала в углубления формы, установленной на неподвижном столе;
2) негативный метод формования с предварительной механической вытяжкой, при котором пуансон вводит нагретый материал в вогнутую матрицу, закрепленную на неподвижном столе;
3) позитивный метод формования, при котором выпуклая форма, установленная на подвижном столе, поднимаясь, производит предварительную
Общие сведения
485
механическую вытяжку нагретого материала, после чего включается вакуум и осуществляется окончательное формование изделия;
4) позитивный метод формования с предварительной пневмовытяжкой нагретого материала сжатым воздухом;
5) комбинированный (позитивно-негативный) метод формования, т. е. формование с одновременным движением пуансона и матрицы.
При выборе того или иного способа формования обычно руководствуются следующим правилом: если глубина формуемого полого изделия меньше
Фиг. 307. Схема негативного формования с предварительной вытяжкой.
половины размера наименьшего отверстия (горловины) изделия, то формование производят на негативных формах, если же глубина изделия больше размера горловины, то формование следует производить на позитивных формах.
Позитивное и негативное формование в сочетании с верхним прессовочным аппаратом позволяет осуществить предварительную механическую вытяжку, благодаря чему материал при последующем вакуумировании равномерно вытягивается по всей поверхности пластмассового листа.
Негативное формование, позитивное формование и формование с верхним прессовочным аппаратом можно комбинировать в различных сочетаниях, что дает возможность вырабатывать изделия самых разнообразных форм.
На фиг. 308, а показана схема негативного формования с предварительной механической вытяжкой.
В начале процесса формования (фиг. 307, а) лист 1 термопласта 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 вогнутой формой 6 плотно прижимается к резиновому уплотнению 7. Нагреватели 8 разведены в стороны.
486
Машины для вакуумного формования изделий из термопластов
На фиг. 307, б представлен момент прогревания материала. Лист 1 прижат рамой 3 к резиновому уплотнению 9, обеспечивая герметичность в полости всасывающего ящика 2. Нагреватели 8 устанавливаются над листом и производят нагрев его.
На фиг. 307, в нагреватели 8 разводятся в стороны, после чего осуществляется предварительная механическая вытяжка материала 1 пуансоном 4. Окончательное формование изделия производится в результате отсоса воздуха через каналы 10 формы 6, при подсоединении патрубка И к вакуумной линии.
На фиг. 307, г показан подъем рамы 3 и выталкивание отформованного изделия под действием сжатого воздуха, нагнетаемого через патрубок 11.
Фиг. 308. Схема позитивного формования.
Перед подъемом рамы изделие выдерживается в форме для его воздушного охлаждения.
На фиг. 308 показана схема формования изделия, у которого глубина вытяжки превышает 50 мм, вследствие чего принят позитивный метод.
На фиг. 308, а показано положение в начале процесса формования. Пластмассовый лист 1 наложен на всасывающий ящик 2. Прижимная рама 3 поднята. Подъемный стол 4 с закрепленной на нем выпуклой формой 5 занимает низшее положение. Нагреватели 6 разведены в стороны.
На фиг. 308, б показан момент прогревания материала. Лист 1 прижат рамой 3 к резиновому уплотнению 7 ящика 2. Нагреватели 6 устанавливаются над листом, производя нагрев его.
На фиг. 308, в показан момент, когда нагреватели 6 разводятся в стороны, после чего происходит подъем стола 4 с формой 5, при этом осуществляется предварительное механическое вытягивание листа 1. Стол в свеем крайнем верхнем положении прижимается к резиновому уплотнению 8, обеспечивая герметичность в полости всасывающего ящика 2. Далее через патрубок 9 производится отсос воздуха из ящика, вследствие чего в нем создается разрежение и под действием атмосферного воздуха происходит окончательное формование изделия.
Общие сведения
487
На фиг. 308, г изображено положение, когда после воздушного охлаждения изделия происходит подъем прижимной рамы 3. Затем через патрубок 9 нагнетают сжатый воздух и готовое изделие снимается с формы.
На фиг. 309 показана схема комбинированного метода формования (позитивно-негативного), при котором производится одновременное опускание
Фиг. 309. Схема комбинированного формования.
плунжера с закрепленным пуансоном и подъем стола с установленной на нем формой.
На фиг. 309, а дано положение начала процесса формования. Пластмассовый лист 1 прижат рамой 2 к резиновому уплотнению 3 всасывающего ящика 4. Подъемный стол 5 с закрепленной на нем комбинированной формой 6 занимает низшее положение. Нагреватели 7 установлены над листом, производя нагрев его. Пуансон 8 находится в крайнем верхнем положении.
На фиг. 309, б нагреватели 7 разводятся в стороны; пуансон 8 опускается до соприкосновения с листом 1. Стол 5 с формой 6 находится в низшем положении.
На фиг. 309, в стол 5 с формой 6 поднимается в рабочее положение, при этом осуществляется предварительное механическое вытягивание материала. Стол в крайнем верхнем положении прижимается к резиновому уплотнению 9, обеспечивая герметичность в полости ящика 4.
На фиг. 309, г указано положение отсоса воздуха из всасывающего ящика 4 через патрубок 10, вследствие чего происходит вакуумирование и изделие приобретает окончательную конфигурацию формы 6. Далее происходит охлаждение изделия и выталкивание его из формы под действием сжатого воздуха, нагнетаемого через патрубок 10.
488
Машины для вакуумного формования изделий из термопластов
При формовании изделий из полиэтилена наибольшее распространение получил комбинированный метод с предварительной пневмовытяжкой, схема которого представлена на фиг. 310.
На фиг. 310, а дано положение начала процесса формования. Лист 1 полиэтилена прижат рамой 2 к резиновому уплотнению 3 всасывающего ящика 4. Подъемный стол 5 с закрепленной на нем комбинированной формой 6 занимает низшее положение. Нагреватели 7 установлены над листом,
Фиг. 310. Схема комбинированного формования с предварительной пневмовытяжкой
нпроизводя нагрев его. Пуансон 8 находится в крайнем верхнем положении.
На фиг. 310, б нагреватели 7 разведены в стороны. Стол 5 с формой 6 поднимается в крайнее верхнее положение, при этом стол плотно прижимается к резиновому уплотнению 9. Затем во всасывающий ящик 4 через патрубок 10 нагнетается сжатый воздух, под давлением которого производится предварительная пневмовытяжка материала вверх.
На фиг. 310, в показано положение, при котором производится дополнительная механическая вытяжка, при которой пуансон 8 опускается и придает формуемому листу приближенную к изделию конфигурацию.
На фиг. 310, г — положение окончательного формования изделия в результате отсоса воздуха из ящика 4 через патрубок 10. После этого производится охлаждение отформованного изделия и выталкивание его из формы под действием сжатого воздуха, нагнетаемого через патрубок 10.
Вакуум-формоеочные машины
489
Для нагрева пластмассового листа применяются электронагревательные элементы или устройства с лампами инфракрасного излучения. Время, необходимое для нагрева материала, определяют по формуле
где с — удельная теплоемкость материала в ккал1кг °C;
у — удельный вес материала в тЛи3;
— начальная температура материала в °C;
— температура размягчения материала в °C;
6 — толщина нагреваемого листа в мм;
1 — теплопроводность материала в ккал!м час °C;
М — разность температур на противоположных поверхностях листа в °C.
Для устранения неравномерного нагрева площадь нагревателя должна превышать площадь листа, а нагреватель должен находиться на возможно более близком расстоянии от материала.
Производительность вакуум-формовочной машины зависит от продолжительности нагрева материала, а также от длительности вспомогательных операций по обслуживанию машины.
Производительность определяют по зависимости:
<2 = -таг кг1час’
где k — коэффициент использования машинного времени (0,8—0,9);
F — площадь формуемого листа в см2;
6 — толщина листа в см;
у удельный вес материала в г/см3;
Т\ — общий цикл формования в мин.
§ 2. ВАКУУМ-ФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ
Для вакуумного формования применяется большое количество разнотипных вакуум-формовочных машин с автоматическим или полуавтоматическим управлением.
Существующие конструкции вакуум-формовочных машин обеспечивают формование изделий размером от 200 X 200 до 2030 X 1270 мм, при толщине листа от 5 до 13 мм. Максимальная глубина формования колеблется в пределах 350—600 мм.
Ниже рассматривается вакуум-формовочная машина модели VPA-Super Венгерской народной республики (фиг. 312), приспособленная для формования изделий размером от 200 X 200 до 1800 X 900 мм, при глубине вытяжки до 400 мм. Максимальная мощность установленных электродвигателей 28,7 кет.
Машина позволяет формовать три изделия одновременно (общей площадью 1800 X 900 мм) всеми методами, рассмотренными выше. Конструкция машины в основном сводится к следующему (см. фиг. 311).
В станине 1 смонтированы два пневматических подъемных цилиндра 2, на штоках поршней 3 которых крепится стол 4. При подаче в пневмоцилиндры воздуха происходит подъем стола. Подача воздуха в пневмоцилиндры обеспечивается компрессорной установкой 5 производительностью 10 м31час.
Стол 4 заходит в коробку 6, верхняя часть 7 которой является всасывающим ящиком. При подъеме стол 4 с усилием 4000 кг прижимается к резиновому уплотнению 8 всасывающего ящика.
31 965
490
Мыиины для вакуумного формования изделий из термопластов
Общие сведения
491
Прижатие пластмассового листа 9 к верхнему резиновому уплотнению 10 ящика 7 производится прижимной рамой И. Прижатие рамы осуществляется тремя зажимами 12. Регулировка рамы по высоте, в зависимости от толщины материала, производится тремя установочными винтами 13.
Отсос воздуха из полости всасывающего ящика 7 производится при помощи вакуум-насосной установки 14, через три патрубка 15. Производительность вакуум-насосной установки 30 м?1час.
На колоннах 16 смонтированы два поворотных нагревателя 17. Нагреватель состоит из П-образного каркаса 18 в серии электронагревательных элементов 19. Установка нагревателей по высоте производится винтовым устройством 20. Общая мощность нагревателей 25 квт.
Пневмоцилиндр 23 верхнего прессовочного аппарата монтируется на раме 22, которая крепится к станине 1 на двух стойках 21. Снизу на штоке 24 закреплен диск 25, к которому крепится пуансон. Регулировка хода поршня 26 производится установочными кольцами 27, закрепленными на стержнях 28. Подъем и опускание пуансона осуществляются путем переключения клапанов, находящихся в коробке 29. Переключение клапанов осуществляется при помощи штанги 30. Максимальное давление плунжера 600 кг.
ГЛАВА VI
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Среди новых строительных материалов стеклопластики занимают одно из ведущих мест.
Стеклопластики изготовляются на основе тканых и нетканых стекловолокнистых материалов и различных лаков и смол. Стекловолокнистые материалы при этом являются наполнителями, а лаки и смолы — связующими. Содержание смолы в наполнителе колеблется в пределах от 25 до 60%.
Отличительной особенностью стеклопластиков являются их высокие механические показатели, хорошая водо- и морозостойкость, химическая стойкость, высокие электроизоляционные свойства, возможность окрашивания изделий стойкими пигментами в желаемый цвет.
Стеклопластики являются хорошими конструктивными материалами, они относительно легки, долговечны, не коррозируют, не гниют. Некоторые виды стеклопластиков на прозрачном вяжущем пропускают от 60 до 80% световых лучей. Предел прочности стеклопластиков при растяжении и изгибе значительно превышает аналогичные показатели большинства неметаллических материалов.
Из стеклопластиков могут изготовляться плоские и фигурные крупногабаритные изделия (кровельные материалы, изделия, применяемые в ограждающих конструкциях, сантехнические изделия и кабины, трубы, перегородки, профильные длинномерные изделия, облицовочные материалы и т. д.).
Изделия из стеклопластиков могут изготовляться различными методами, основными из которых являются:
а) метод контактного формования;
б) формование при помощи резиновых мешков и эластичных пуансонов;
в) метод формования напылением;
г) метод, непрерывного формования;
д) методы формования, применяемые при изготовлении труб.
492
Оборудование для изготовления изделий из стеклопластиков
Фиг. 312. Схема контактного формования: а — до термообработки; б — после термообработки.
Контактное формование позволяет получать плоские и фигурные крупногабаритные изделия без приложения сколь-либо значительных давлений. Формование производится в деревянных, гипсовых, металлических или пластмассовых формах.
Процесс формования состоит в поочередном накладывании на стенки формы наполнителя и смолы. Для предупреждения прилипания материала стенки формы покрываются слоем разделительного вещества или листом целлофана.
На фиг. 312 показана схема контактного формования.
При изготовлении крупногабаритных изделий методом контактного формования нередко применяются большие разъемные формы, при этом формование может производиться как с внутренней, так и с наружной стороны формы.
Укладка стекловолокнистого наполнителя производится вручную, а нанесение связующего с катализатором и ускорителем — или вручную при помощи специальных кистей или пульверизатором.
После пропитки наполнителя на изделие сверху накладывается лист целлофана и затем производится тщательная укатка нанесенного слоя при помощи резиновых валиков (для устранения пузырьков воздуха и уплотнения слоя).
Для формования изделий, пропитанных связующим горячего отверждения, применяются металлические формы с внутренним или внешним обогревом. Формование производится при температуре 80—140° С с выдержкой в течение 10—60 мин.
холодного отверждения выдержка про
изводится при комнатной температуре; продолжительностью от 15 мин. до 10 ч.
Формование при помощи резиновых мешков. Существуют три разновидности формования с помощью резиновых мешков: вакуумное формование, при котором удельное давление на формуемый материал не превышает 1 кг!см\ пневматическое формование при удельном давлении 4—5 кг/см2 и более и, наконец, пневматическое прессование с использованием эластичного пуансона.
Формование с применением вакуумного мешка (фиг. 313) производится следующим образом. На поверхность формы 1 наносятся слои наполнителя и пропитываются связующим, после чего на нанесенный слой материала накладывается резиновый мешок 2, который зажимается в клеммах 3 формы. Из пространства, образованного стенками формы и внутренней поверхностью мешка через патрубки 4, подсоединенные при помощи резиновых шлангов к вакуум-насосу, производится отсос воздуха. Благодаря создаваемому разрежению стенки мешка под давлением атмосферного воздуха плотно прижимаются к формуемому изделию.
Перед началом вакуумирования форма, а следовательно, и материал подогреваются электричеством, паром или горячей водой.
Пневматическое формование с использованием резинового мешка производится в форме 1, установленной на фундаменте (раме) (фиг. 314).
При применении связующего
Общие сведения
493
После того как в форму будет уложен и пропитан стекловолокнистый наполнитель, опускается подъемная плита 2, к которой прикреплен резиновый мешок 3. Плита закрепляется на форме при посредстве зажимов 4, затем в мешок через патрубок нагнетается воздух под давлением 4—5 кг!с гл-. Под давлением воздуха стенки мешка равномерно прижимают формуемый материал к оформляющей части формы.
Для ускорения процесса отверждения иногда в резиновый мешок подается
Фиг. 313. Схема формования с применением вакуумного мешка.
Фиг. 314. Схема пневматического формования с использованием резинового мешка.
Фиг. 315. Схема формования при помощи эластичного резинового плунжера.
Указанным способом могут изготовляться различные крупногабаритные изделия, которые затем проходят тепловую обработку.
При необходимости изготовления в больших количествах однотипных, небольших по размеру, изделий из стеклопластиков применяют метод формования посредством элабтичного резинового плунжера.
Установка для изготовления изделий данным методом состоит из пневматического пресса, к штоку поршня которого крепится резиновый плунжер 1 (фиг. 315), изготовленный из твердой резины. Технология изготовления изделий аналогична пневматическому формованию при помощи резинового мешка, однако отличается наличием электрического или парового обогрева форм.
В форму 2 закладывается стекловолокнистый наполни
тель 3 и смола 4, после чего опускается эластичный плунжер 1, внутрь которого затем через полый шток 5 нагнетается воздух. Плунжер под давлением воздуха раздувается и прижимает массу к стенкам формы.
Нафиг. 315, а представлен момент до опускания плунжера и подачи в него воздуха. Положение на фиг. 315, б показывает момент формования изделия 6.
Рассмотренные методы формования не требуют применения сложного и дорогостоящего оборудования и технологически просты. Однако применение значительного количества ручного труда резко снижает достоинства этих методов.
Более совершенным способом нанесения наполнителя и смол на поверхность формы является формовка методом напыления.
494
Оборудование для изготовления изделий из стеклопластиков
§ 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ МЕТОДОМ НАПЫЛЕНИЯ
Фиг. 316. Схема установки для напыления стекловолокна и связующих компонентов.
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 механизации процесса, обеспечивает также замену сравнительно дорогостоящих стеклянных тканей и холстов рублеными стеклянными волокнами.
Методом напыления можно изготавливать крупногабаритные плоские и фигурные изделия. Методом напыления можно наносить антикоррозионную или водозащитную изоляцию на бетонные стены, трубы больших диаметров. Этим методом можно также напылять на потолки и стены материалы, обеспечивающие улучшение акустических свойств помещений (концертных залов, звукозаписывающих студий и т. д.).
На фиг. 316 показана схема установки фирмы Coronet для напыления стекловолокна и связующих компонентов. Катушку 1 с ровницей из стекловолокна устанавливают на размоточную ось. Ровница с катушек направляется подающими валками 2 в механизм резки, состоящий из ножевого режущего диска 3 и опорного валка 4. Подающие валки и режущий диск имеют самостоятельный привод, который можно
регулировать, чем обеспечивается требуемая скорость подачи стекловолокна. Изменяя скорость вращения валков и режущего диска, можно получить длину отрезков стекловолокна от 1 до 9 см.
Нарезанное стекловолокно подхватывается потоком воздуха, нагнетаемым вентилятором 5, и по трубе 6, а затем по резиновому шлангу подается
к пистолету-напылителю.
Смола к пистолету-напылителю подается из двух баков 7 и 8. В один из баков заливают полиэфирную смолу с катализатором, а во второй бак — смолу с активатором. Смола из баков подается под давлением воздуха, который поступает от компрессора 9 через ресивер 10.
В ряде конструкций предусматривается установка в баках перемешивающих лопастей, что обеспечивает возможность вместе со смолой применять красящие пигменты.
Конструкция и принцип действия пистолета-напылителя в основном сводятся к следующему. Смола под давлением нагнетается из баков по резиновым шлангам к штуцерам 1 (фиг. 317) каждого из двух стволов пистолета и затем заполняет кольцевое пространство, образованное трубкой 2 и иглой 3. Правый заостренный конец иглы перекрывает выходное отверстие форсунки 4, препятствуя тем самым истечению смолы.
Иглы каждого из стволов посредством цанговых устройств 5, втулок 6 и тяги 7 соединены с курком 8 пистолета. Запорные иглы 3 закрывают выходное отверстие форсунки под действием пружины 9. Величина 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 ка
Оборудование для формования методом напыления 495
налу 13 через клапан 14 поступает в канал 15 и затем в кольцевое пространство между трубкой 2 и наружной трубой 16.
Клапан 14 под действием пружины 17 все время прижат к седловине, при этом стержень 18 клапана упирается в курок 8.
При нажатии на курок одновременно осуществляется:
а) оттягивание иглы 3 и открывание при этом выходного отверстия форсунки 4 и б) нажатие на стержень 18 и открывание тем самым проходного отверстия в клапанном устройстве.
Воздух, выходя из сопел, окружающих форсунку 4, разбивает струи смолы, распыляя ее. Одновременно со смолой по трубе 19 поступает рубленое стекловолокно. Стволы пистолета и труба для подачи стекловолокна устанавливаются под некоторым углом друг к другу с таким расчетом, чтобы было обеспечено перемешивание двух струй смолы и наполнителя на расстоянии 35—40 см от поверхности формы.
Дальнейшие операции сводятся к укатыванию резиновыми валиками нанесенного слоя и к последующей тепловой обработке. При применении смол горячего отверждения форма с изделием подается в камеру, в которой поддерживается температура 70—80° С, и выдерживается в течение 20— 30 мин. При использовании смолы холодного отверждения выдержка при комнатной температуре колеблется от 40 мин. до 2—3 ч.
Емкость баков в рассмотренной установке фирмы Coronet равняется 76 л. Производительность по напылению: стекловолокна 40 кг[час, полиэфирной смолы 80 кг/час.
Требуемое рабочее давление воздуха для распыления смолы 1,5—6 кг/см2, для питания пистолета смолой 2—3,5 кг/см2.
Фирма Busch Maschinenfabrik выпускает машины для напыления производительностью по стекловолокну до 75 кг/час.
При массовом формовании изделий с равномерной толщиной стенок, имеющих форму тел вращения (при этом глубина вытяжки должна быть значительной), применяется двухстадийное формование: а) предварительное (методом вихревого напыления) и б) окончательное (компрессионное).
Фирма Friedrich Busch (ФРГ) выпускает установки для вихревого напыления, состоящие из камеры 1 (фиг. 318) объемом 10 м?, изготовленной из листового дюралюминия. В нижней части камеры монтируется вращающийся стол 2, на котором закрепляется каркасовая форма 3, обтянутая металлической сеткой. Из внутренней полости формы с помощью эксгаустера отсасывается воздух. Отсос осуществляется через полый вал 4 стола 2, при этом создается разрежение как во внутренней полости формы, так и в камере 1. Под действием указанного разрежения возникает воздушный поток, который подхватывает рубленое стекловолокно и по трубопроводу 5 подает его в камеру 1.
Ровница с катушки 6 подающими валками 7 направляется к дисковому ножу 8, которым режется на отрезки длиной 2—5 см.
В связи с разностью величины разрежений во внутренней полости формы и в камере слой стекловолокна на форме уплотняется (разность разряжения равна величине сопротивлений проходу воздуха через слой материала и сетку формы).
В стенках камеры 1 смонтировано большое количество лючков, посредством которых создается вихревое движение стекловолокна и распыляется облако из взвешенных частиц напыляемого материала. Лючки открываются на необходимую величину при помощи заслонок, которыми регулируется количество поступающего воздуха.
После нанесения стекловолокна на форму в трубопровод 5 вибрационным питателем 9 подается раствор синтетических связующих веществ или
496
Оборудование для изготовления изделий из стеклопластиков
крг сет
Оборудование для формования методом напыления
497
крахмального молока, что обеспечивает склеивание волокон, осажденных на сетке формы.
Стол 2 машины может передвигаться по вертикали на 600 мм.
Когда напыленный слой волокна достигает требуемой толщины, отформованную таким способом заготовку снимают с формы, высушивают и пере
дают в прессовое отделение для окончательной обработки.
Производительность установки по стекловолокну 60 кг/час, скорость вращения стола 5 об/мин. Продолжительность цикла до 4 мин., производительность эксгаустера 400 мА/час, создаваемое разрежение 200 мм вод. ст., суммарная мощность электродвигателей 40 квт.
Окончательное оформление изделий производится методом компрессионного прессования заготовок при относительно низком удельном давлении (от 5 до 35 кг/см2) и при температуре до 140° С.
Процесс прессования начинается с укладки отформованной и высушенной заготовки на матрицу 1 (фиг. 319) гидравлического пресса, после чего на
Фиг. 318. Схема установки для вихревого напыления стекловолокна.
поверхность стекловолокна наносят слой смолы 2 для пропитки. Затем
посредством гидравлического цилиндра пресса производят опускание пуансона 3. Точность взаимоустановки матрицы и пуансона обеспечивается фиксаторами 4. На фиг. 319, а показан период перед прессованием, а на
Фиг. 319. Схема компрессорного формования.
фиг. 319, б — во время прессования.
Время выдержки прессуемого изделия под давлением зависит от толщины стенок изделия и температуры формы, которая обогревается паром, поступающим в полости формы 5.
Сочетание метода вихревого напыления и компрессионного прессования обеспечивает возможность изготовления в больших количествах малогабаритных изделий из стеклопла-
стиков.
Необходимо отменить, что методом компрессионного прессования при низком давлении могут изготовляться некоторые изделия и без предварительного формования заготовок, используя для этого стеклянные ткани и холсты. По такому методу могут изготовляться такие материалы, как облицовочные плиты, стеклочерепица, стеклошифер и другие.
32 Сапожников 965
498
Оборудование для изготовления изделий из стеклопластиков
§ 3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНОГО ФОРМОВАНИЯ
Непрерывное формование изделий из стеклопластиков осуществляется на различных конвейерных установках.
В подавляющем большинстве случаев на этих установках осуществляется выпуск плоских или волнистых листов.
За последние годы за рубежом резко повысился выпуск волнистых листов из стеклопластиков (стеклошифер). Так, например, в Англии и Франции волнистые стеклопластики составляют около 70% общего выпуска их.
Для получения плоских и волнистых листов применяются следующие стекловолокнистые материалы: жгутовая ткань, стеклянная сетка из штапельной пряжи, холст из рубленых волокон, холст из волокон воздушного вытягивания.
'/ J г /
Фиг. 320. Схема конвейера для изготовления стеклошифера с поперечной волной.
В качестве связующего используются полиэфирные и эпоксидные смолы. Готовые изделия состоят по весу из 40% стекловолокнистого наполнителя и 60% смолы.
Существуют два типа конвейерных установок:
а) для формования стеклопластиков с поперечной волной;
б) для формования стеклопластиков с продольной волной.
Fla фиг. 320 дана схема конвейера итальянской фирмы для изготовления стеклошифера с поперечной волной.
Установка состоит из формующего агрегата, смонтированного в полиме-ризационной камере 1. Формующий агрегат представляет собой два непрерывно движущихся конвейера, образованные двумя парами синхронно движущихся цепей 2, на которых закреплены валики 3.
Стекловолокнистая ткань (холст), разматываясь с рулона, поступает в пропиточную ванну, а затем, во избежание прилипания к валикам, ее закатывают между пленками целлофана, которые подаются с катушек 4.
При поступлении в камеру пропитанный наполнитель частично затвердевает, после чего валики формующего агрегата производят волнировку ленты. За время процесса волнировки происходит окончательная полимеризация ленты.
По выходе ленты из полимеризационной камеры осуществляется отмачивание пленок целлофана и намотка их на катушки 5. Кромки готового кровельного материала обрезаются дисковыми ножами 6, после чего производится его намотка в рулоны 7.
Производительность рассмотренной конвейерной установки составляет 15 пог. м волнистого кровельного материала в час.
Оборудование для изготовления изделий методом непрерывного формования 499
Американская фирма Файлн-Пластик Корпорейшн изготовляет высокопроизводительные конвейерные установки для изготовления волнистых, профилированных и плоских стеклопластиков толщиной 1—5 мм, шириной 60—1200 мм и неограниченной длины.
Производительность конвейера, в зависимости от толщины изделия, колеблется в пределах от 500 до 4500 м21сутки. Длина конвейерной линии
47,2 м.
Конвейер состоит из следующих основных частей и узлов: а) установки для изготовления холста из рубленых стеклянных нитей; б) узла пропитки
18 16
рубленых стеклянных нитей; б) узла пропитки и армирования холста нейлоновыми нитями; в) формовочной камеры; г) полимеризационной камеры; д) тягового устройства и е) механизмов продольной и поперечной резки.
. 321. Схема конвейерной установки фирмы Файлн-Пластик Корпорейшн.
Установка для изготовления стекловолокнистого холста из рубленых стеклянных нитей состоит из камеры 1 (фиг. 321), бобин 2 со стеклянной ровницей и режущими дисками 3 для рубки нитей ровницы.
Стеклянные нити режутся на куски размером 50 лои. Куски падают на быстровращающиеся диски 4 и за счет центробежной силы разбрасываются в стороны. В нижней части камеры проходит металлическая сетчатая лента 5, движущаяся со скоростью 5 м/мин, на поверхности которой оседают стеклянные волокна. Для обеспечения лучшего осаждения на сетке волокон и уплотнения слоя осевших волокон из нижней зоны камеры эксгаустером отсасывается воздух.
В момент падения на сетку конвейера отрезков волокон они смачиваются раствором связующего, образуя ориентированную структуру холста.
Образовавшийся стеклянный холст 6 подогревается лампами инфракрасного излучения до температуры 148° С.
Снизу стекловолокнистого слоя материала прокладывается целлофан, разматываемый из рулона 7.
Для упрочнения стекловолокнистый холст армируется нитями нейлона, которые подаются с бобины 8 и укладываются поверх холста на расстоянии 10 мм друг от друга. Подклейка нейлоновых нитей обеспечивается при помощи клея, поступающего из бачка 9.
Пропитка наполнителя смолой проводится из бака 10 через резиновый шланг, подающий смолу в щелевые лотки 11. Смола, поступившая на ленту материала, разравнивается затем скребками 12.
32*
500
Оборудование для изготовления изделий из стеклопластиков
Фиг. 322. Схема конвейерной установки конструкции ВНИИСтекловолокно.
Далее поверх холста накладывается целлофан, подаваемый из рулона /3.
Окончательная пропитка холста, а также подклейка нейлоновых нитей производится при прохождении через гладкие металлические валки 14.
Профилирование изделия обеспечивается устройством 15, в котором установлены три калибровочные деревянные планки, образующие щель, профиль которой соответствует требуемому профилю изделия. Указанные планки обеспечивают создание предварительной продольной волны в стеклопластике. Данные по конструкции устройства для окончательного профилирования ленты фирма не приводит.
После профилирования лента материала поступает в полимеризационную камеру 16 длиной 21,5 м. Корпус камеры'металличе-ский, внутри изолирован термоизоляционными сте-кловолоквистыми плитами. Камера разбита на семь зон, при этом каждая из зон имеет строгий температурный режим, регулируемый автоматически действующей тепловой аппаратурой.
По выходе из полиме-ризационной камеры лента материала подвергается водяному орошению (из форсунок), при этом наряду с охлаждением материала происходит отпаривание листов целлофана, которые идут в отход.
Поступательное движение ленты материала обеспечивается ~ тянущим устройством 17.
Обрезка кромок стекловолокнистого пластика
Оборудование для изготовления труб из стеклопластиков
501
производится двумя дисковыми пилами 18 с победитовыми зубьями. Поперечная резка осуществляется дисковой пилой 19. Конструкция дисковой пилы поперечной резки принципиально не отличается от соответствующих пил, применяемых при резке теплоизоляционных плит (см. раздел VI глава II).
Всесоюзным научно-исследовательским институтом стекловолокна разработана универсальная установка для непрерывного формования стеклошифера с продольной волной и листового материала.
Сырьем для изготовления листовых стеклопластиков являются стекловолокнистые наполнители и полиэфирные связующие.
Принцип действия установки следующий. Стеклянный жгут с катушек 1 (фиг. 322) поступает в механизм 2 для измельчения. Нарубленные отрезки стекловолокна направляются в камеру 3, в нижней части которой смонтирован ленточный конвейер 4. При движении полотна конвейера механизм 5 наносит связку на отрезки стекловолокна, осевшие на конвейере.
Далее полотно конвейера с образовавшимся на нем стеклянным холстом поступает в зону, где посредством ламп 6 инфракрасного излучения производится нагревание стекловолокна со связующим.
Полученный стеклянный холст накладывается затем на целлофановую ленту 7, поступающую с бобины 8. На целлофановую ленту предварительно наносится связующее из раздатчика 9, в который оно поступает из установки 10 для приготовления связующего.
После укладки стеклянного холста на целлофановую ленту он накрывается второй целлофановой лентой, подаваемой с бобины 11.
Регулирование толщины ленты материала обеспечивается при помощи валиков 12.
Затем лента материала проходит между валками 13, которые обеспечивают выжимание пузырьков воздуха, после чего она поступает в устройство для формования ленты и тепловой ее обработки.
Формовочное устройство состоит из трех пар профилированных металлических валиков 14. Для предупреждения образования складок формовка производится последовательно: вначале первая пара валиков отформовывает средние волны; затем вторая пара формует крайние волны, а третья пара фиксирует профиль всех волн. Формование проводится при температуре 120—140° С.
При формовании плоских листов профилированные валки заменяются гладкими.
В камере 15 происходит полимеризация ленты, а в камере 16 охлаждение.
Протягивание отформованной ленты обеспечивается сдвоенными резиновыми транспортерами 17, приводимыми во вращение от общего с формовочными валиками привода.
Дисковые ножи 18 предназначены для продольной обрезки кромок листов. Поперечная разрезка осуществляется механизмом 19. Отвод отрезанного листа обеспечивается ускоряющими роликами 20. Производительность установки 1500—2000 пог. м в сутки. Толщина изготовляемых изделий (плоский лист, кровельный материал); 1,5; 2; 3; 4 мм. Ширина листа до 950 мм. Длина листа 2400 мм. Установочная мощность 100 кет.
§ 4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
Процесс производства труб из стеклопластиков в общем виде состоит из операций насыщения наполнителя связующим, формования труб, их уплотнения и полимеризации.
По данным, приводимым Э. Э. Кольман-Ивановым и В. Н. Федоровым \ за границей в настоящее время для изготовления труб применяются центро-
1 См. «Методы производства труб из стеклопластиков», «Пластмассы» № 11, 1960.
502
Оборудование для изготовления изделий из стеклопластиков
бежный метод и изготовление труб методом обмотки (тканями, жгутами, лентой).
Центробежный метод формования труб — периодический. В качестве армирующего материала, являющегося одновременно и наполнителем, применяется стеклоткань, мат или ровница, которые навертываются на оправку с добавкой клеящих веществ. Далее заготовку снимают с оправки и закладывают в калибровочную трубу 1 (фиг. 323, а) с полированной внутренней поверхностью. Калибровочная труба с помещенной в ней заготовкой 2 приводится во вращение со скоростью до 2500 об/мин, при этом во внутреннюю полость трубы вводится необходимое количество связующего. Под действием центробежных сил инерции заготовка плотно прижимается к внутренней
г)
Фиг. 323. Схемы изготовления труб из стеклопластиков.
поверхности трубы 1, при этом происходит расправление, уплотнение и калибровка заготовки, распределение связующего и пропитка заготовки.
Для отверждения связующего изделие нагревается или путем подачи пара в рубашку калибрующей трубы или путем электропрогрева. Прочность труб, изготовленных центробежным способом, составляет 65% от прочности труб, изготовленных другими методами, однако сравнительная простота его заставляет в ряде случаев предпочитать этот способ другим.
Изготовление труб методом обмотки стеклотканями (матами) производится в следующей последовательности (фиг. 323, б). Стеклоткань, заранее пропитанная и свернутая в рулоны 1, наматывается затем на оправку 2, установленную на обогреваемых ведущих валиках 3 намоточного станка. Ведущие валики обеспечивают равномерное натяжение пропитанной стеклоткани, ее прогрев и привод во вращение (за счет трения) оправки.
Пропитанная стеклоткань наматывается на оправку слоями до требуемой толщины трубы, одновременно при помощи прижимного валка 4 обеспечивается уплотнение стенок формуемой трубы. При этом способе получают трубу, калиброванную по внутреннему диаметру.
Далее труба с оправкой поступает в печь, где происходит отверждение смолы.
Изготовление труб методом винтовой обмотки стеклянными жгутами (ровницей). Жгуты, предварительно или в процессе обмотки пропитанные связующими материалами, из бобин 1 (фиг. 323, е) заправляются в каретку 2,
Оборудование для изготовления труб из стеклопластиков
503
движущуюся вдоль оправки 3. При одновременном вращении оправки и перемещении каретки происходит намотка жгута на оправку по винтовой линии. Изменяя угол подъема винтовой линии, можно получить желаемое соотношение прочностных показателей в поперечном и продольном сечении
трубы.
Процесс винтовой намотки лентами из стекловолокна (фиг. 323, г) аналогичен рассмотренному выше, однако трубы, получаемые по этому способу,
отличаются высокой газонепроницаемостью.
Основным недостатком рассмотренных выше схем изготовления труб является то, что они не обеспечивают непрерывность выпуска труб.
Более совершенными являются установки для непрерывного изготовления труб из стеклопластиков.
Существуют две принципиальные схемы машин непрерывного изготовления труб — вертикальная и горизонтальная.
Машина фирмы Спирал гласе Пайп К° (США) для непрерывного вертикального производства труб предназначена для изготовления труб диаметром от 50 до 150 мм, длиной 6,1 м, при толщине стенок от 1,25 мм.
В качестве наполняющего и армирующего материала применяются ленты из стеклоткани или жгуты стекловолокна, связующим служит смола горячего отверждения.
В машине сочетаются принципы спиральной намотки лентами (жгутами) и продольной укладки жгутов стекловолокна с предварительной пропиткой их.
Конструкция и принцип действия машины в основном сводятся к следующему.
Стальная полированная и хромированная оправка 1 (фиг. 324) с нанесенным на нее разделительным покрытием при помощи приводных валков 2 передвигается в вертикальном направлении, проходя через центральные отверстия в шести столах, смонтированных
Фиг. 324. Схема машины для вертикального производства труб.
один над другим.
На каждом из столов производится нанесение очередного слоя путем обмотки лентами или продольной укладки жгутов.
На первом по ходу столе 3 установлены бобины 4
с лентами из етеклоткани. При вращении стола происходит намотка по винтовой линии лент, предварительно пропитанных смолой.
Намотка лент производится с некоторым натяжением. Уплотнение намотки производится при помощи гибкой кольцевой диафрагмы 5; одновременно
происходит также снятие излишков смолы.
В зоне следующего стола 6, вращающегося в сторону, противоположную первому столу, производится винтовая укладка жгутов, предварительно пропитанных смолой. Жгуты поступают с катушек 7 и, проходя через отклоняющие ролики, попадают предварительно в пропиточную ванну 8 со смолой.
На столе 9 так же, как и на столе 6, происходит намотка жгутов с той, однако, разницей, что этот стол вращается в сторону, противоположную столу 6.
Стол 10 неподвижен и служит для продольной укладки жгутов, пропитанных смолой.
На вращающемся столе 11 производится оплетка трубы лентой без предварительной пропитки ее смолой. Лента укладывается со значительным натя
504
Оборудование Оля изготовления изделий из стеклопластиков
жением и пропитывается за счет некоторого избытка смолы, содержащейся в предыдущих слоях.
Последний (шестой) стол 12 вращается и служит для уплотнения слоев при посредстве деревянных лопаток 13, снятия при этом излишков смолы и, наконец, оплетки полученной трубы целлофановой лентой, подаваемой с бобин 14. Ролики 15 служат для направления движения трубы.
Непрерывность процесса изготовления труб обеспечивается специальной конструкцией оправок 1, предусматривающей возможность их соединения на ходу.
Разъединение оправок производится после разрезки неотвержденной трубы в месте стыка оправок. Далее труба с оправкой помещается в поли-меризационную печь, в которой происходит отверждение смолы в течение примерно 30 мин. Печь представляет собой алюминиевую трубу диаметром 200 мм, длиной 6,7 м, с расположенной в центре паровой трубой.
Фирма Стратитюб (Франция) выпускает машины горизонтального типа для изготовления труб диаметром от 30 до 350 мм при толщине стенок от 1,5 до 5 мм. Производительность установки достигает 3 м/мин в зависимости от диаметра трубы. На машине предусмотрено ускоренное отверждение термореактивных пластмасс благодаря прогреву их токами высокой частоты, что позволяют вести процесс отверждения равномерно во всей толще материала.
Машина (фиг. 325) состоит из станины, на которой неподвижно закреплена оправка 1. Вокруг оправки вращаются два диска 2 с центральными отверстиями для прохода оправки. На каждом диске установлено по четыре катушки 3 со стеклолентами. На станине также закреплены бобины 4 с целлофановыми лентами и бобины 5 со стекольными лентами. Целлофановые ленты укладываются вдоль оправки и служат для создания разделительного слоя. Стеклянные ленты создают первый слой, на который из форсунок 6 наносится связующее.
При вращении дисков 2 стеклянные ленты, сматываясь с катушек 3, винтообразно навиваются на оправку, поскольку изготавливаемая труба непрерывно протягивается по оправке при помощи протяжных роликов 7. Ленты укладываются в восемь слоев, при этом в каждом слое обеспечивается перекрытие предыдущей ленты последующей примерно на 10 мм. Катушки имеют регулируемые тормозные приспособления для натяжения ленты.
Протяжные ролики помимо протягивания готовой трубы обеспечивают также уплотнение слоев и, являясь одновременно электродами генератора высокой частоты, осуществляют полимеризацию. Профиль ролика выполнен по дуге окружности, при этом ролик набирается из нескольких колец с тем,
Общие сведения
505
чтобы всемерно уменьшить проскальзывание по трубе различных точек профиля ролика.
Отрезка готовых труб производится дисковыми ножами без останова машины. Длина отрезаемых труб регулируется по желанию.
Фирма производит машины рассмотренной конструкции в двух исполнениях — стационарные и передвижные, устанавливаемые на специальном тягаче. Система автоматики обеспечивает синхронизацию скорости навивания трубы и скорости передвижения тягача, благодаря чему возможно получение трубы любой желаемой длины и укладки трубы в траншею.
Фирма Циммер (ФРГ) в своих установках применяет принцип протяжки. Исходными материалами являются стекложгут и полиэфирная смола. На установке изготовляют не только трубы, но и различные профильные изделия (уголки, стержни и пр.), которые используются как конструктивные материалы в строительстве. Производительность установки от 30 до 80 м/час. Наибольший диаметр формуемых труб 40 мм.
Установка работает следующим образом. Жгуты стекловолокна сматываются с бобин 1 (фиг. 326), подогреваются до температур 150° С и затем
Фиг. 326. Схема установки для изготовления труб методом протяжки.
собираются в пучок, проходя через отверстия в дисках 2. Далее жгуты направляются в ванну 3, где пропитываются смолой, и затем поступают в формовочное устройство 4. Здесь они освобождаются от избыточной смолы и распределяются с таким расчетом, чтобы было образовано из них изделие требуемого профиля. Распределение жгутов по профилю изделия обеспечивается при помощи последовательно установленных направляющих с фильерами. Число жгутов подбирается в зависимости от размера и профиля изделия с таким расчетом, чтобы была обеспечена плотная укладка их. Далее происходит окончательная калибровка изделия специальным профильным калибром и окончательный отжим избытка смолы.
Полимеризация изделий производится в печи 5, разбитой на секции с таким расчетом, чтобы после предварительного отверждения-имелась бы возможность охлаждения изделия. После отверждения осуществляется окончательная термообработка и последующее охлаждение изделия.
Передвижение изделия и его протяжка осуществляются валками 6 протяжного механизма. Отрезка изделия производится дисковым ножом 7.
ГЛАВА VII
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНОЛЕУМА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Линолеум применяется для покрытия полов в жилых и общественных зданиях. Применение линолеума позволяет ускорить и удешевить производственные процессы на строительстве.
В настоящее время выпускаются следующие виды линолеума: полихлорвиниловый, глифталевый и нитроцеллюлозный.
506
Оборудование для изготовления линолеума
В строительстве для покрытия полов особо широкое применение получил полихлорвиниловый линолеум.
В СССР и за рубежом освоен ряд способов производства полихлорвинилового линолеума. К числу их относятся:
а) промазный способ производства на тканевой основе;
б) каландровый способ производства на тканевой или других основах;
в) вальцово-каландровый безосновный способ производства одно-или многослойного линолеума;
г) экструдерный безосновной способ производства.
Полихлорвиниловый линолеум изготовляется из пластической массы. В состав массы входят пластифицированная полихлорвиниловая смола, которая наносится на ткань — основу.
Для улучшения физико-химических свойств материала и придания ему необходимого цвета, кроме смолы в состав линолеума добавляются тальк, олифа, веретенное масло, стеарат кальция и красители.
Фиг. 327. Схема производства линолеума промазным способом.
Полихлорвиниловый линолеум выпускается в виде кусков шириной 1,1—1,6 м, длиной 10 и 12 м и толщиной 2—3 мм.
Процесс производства линолеума промазным способом на тканевой основе непрерывен и состоит из следующих операций: приготовления линолеумной массы, нанесения на ткань слоя массы, термообработки и уплотнения специальными валками, с последующей обрезкой кромок и разрезкой непрерывной ленты линолеума на куски определенной длины.
Линолеумная масса приготовляется путем смешения в зетобразных мешалках компонентов шихты в следующих соотношениях: полихлорвиниловой смолы 32—34%, пластификатора (дибутилфталата) 14—16%, наполнителя (талька) 33—35%, веретенного масла, олифы 6—8%, красителей 3—6%.
Перемешивание компонентов в смесителе продолжается в течение 50 мин, после чего приготовленная масса выгружается в кюбель, который тельфером 1 (фиг. 327) переносится к бункеру 2 машины для производства линолеума. Масса из кюбеля выгружается в бункер 2, а из последнего питателем 3 подается на ткань 4, поступающую непрерывной лентой из рулона 5. На ткани масса разравнивается при помощи калибрующих ножей 6 на слои требуемой толщины.
Далее ткань с нанесенным слоем массы поступает в термокамеру 7, в которой при температуре 150—180°С осуществляется полимеризация смолы и превращение ее в упругий эластичный материал.
После полимеризации линолеумная лента проходит через горячие 8 и холодные 9 валки каландра, на которых производится уплотнение массы и ее охлаждение.
Далее лента поступает на стол 10 для обрезки кромок и отрезки куска требуемой длины. Куски линолеума свертываются в рулоны, упаковываются в бумагу и передаются затем на склад.
Установка оля изготовления линолеума промазным способом
507
Безосновный линолеум изготовляется из непастообразующих смол непрерывным вальцово-каландровым способом. Безосновный линолеум выпускается шириной 1,8 м, толщиной 1,5—2 мм, в рулонах длиной 10—12 м. В состав шихты для производства безосновного линолеума входят следующие компоненты (в %):
полихлорвиниловая смола РФ-4.............................. 35—37
дибутилфталат (пластификатор)..................................17—20
олифа-оксоль, веретенное масло....................t............7,5—10
тальк (наполнитель) ...........................................28—30
стеарат кальция (стабилизатор).................................0,5—1
красители...................................................... 5—6
При производстве рулонного безосновного линолеума перемешивание компонентов шихты производится в Z-образных мешалках при темпера-”. . . I пластификация осуществляется на вальцах.
туре 70°С. Предварительная Провальцованный полуфабрикат в виде сутунки подается в приемное устройство четырехвалкового каландра, где происходят окончательная пластикация и калибровка по толщине непрерывного полотна безосновного линолеума. На фиг. 328 представлена схема производства полихлорвинилового безосновного линолеума валь-
Фиг. 328. Схема производства линолеума вальцовокаландровым способом.
цово-каландровым способом.
Компоненты шихты поступают в Z-образный смеситель /, из которого масса затем направляется в вальцы 2. Сутунка после вальцов поступает в четырехвалковый каландр 3 и затем на стол 4 для разбраковки.
При производстве плиточного безосновного линолеума технологический процесс состоит из следующих основных операций. Взвешенные компоненты шихты в течение 2 час. перемешиваются в двухлопастных мешалках при температуре 70—80°С, а затем масса в течение 1 суток вылеживается для вызревания. Через сутки масса поступает на смесительные вальцы, где происходят ее желатинизация. В процессе вальцевания масса подре
зается и снова перевальцовывается до полной пластикации.
Вальцевание продолжается 40 мин, после чего масса в виде листов снимается с вальцов, охлаждается и подается к прессам, где вырубаются
плитки определенных размеров.
Пластикация линолеумной массы, как показывает опыт, с успехом
может производится не только на вальцах, но и в экструзионных машинах, с выпуском из экструдеров непрерывной ленты требуемой ширины и толщины. Пропуская затем полученную ленту через каландар, получают безосновный линолеум высокого качества.
При экструдерно-каландровом способе производства, в отличие от вальцово-каландрового, процесс выработки линолеума непрерывный.
§ 2. УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНОЛЕУМА ПРОМАЗНЫМ СПОСОБОМ
Установка для производства линолеума промазным способом состоит из ряда машин и механизмов, объединенных в одну поточную линию. На фиг. 329 показана установка модели ПЛ! завода им. Артема.
На станине 1 смонтирован ряд самостоятельных узлов, к числу которых относятся: желобчатый рольганг 2 для укладки рулона 3 полукардельной
508
Оборудование для изготовления линолеума
ткани 4, система валиков 5 с четырьмя электронагревательными элементами 6, обеспечивающими просушку ткани.
Разматывание ткани с бобины и привод валиков происходит за счет сил трения, создаваемых натяжением ее (ткани).
Далее ткань поступает в натяжные валки 7, из которых нижний является приводным. Верхний валок может передвигаться по высоте с помощью винтового устройства, что позволяет регулировать силу нажатия на ткань.
Для расправления ткани по ее ширине служат правильные валки 8. Нижний правильный валок имеет правую и левую винтовые нарезки, расходящиеся от центра к краям валка. Винтовой валик является приводным. Для создания необходимого нажатия на ткань служит винтовое устройство, позволяющее регулировать положение верхнего валка (по вертикали).
На станине монтируется также механизм 9 склейки ткани и ножницы 10 для обрезки концов и вырезки швов.
Пастообразная линолеумная масса загружается в бункер 11, из которого посредством валкового питателя 12 слой массы непрерывно подается на движущуюся ткань, где сглаживается и калибруется специальными ножами 13.
Подача массы валковым питателем превышает расход ее, поэтому по мере накопления массы перед первым калибрующим ножом подача ее автоматически прекращается. Для этой цели перед калибрующим ножом помещен
Установка для изготовления линолеума промазным способом
509
щуп, который при значительном накоплении массы отклоняется и через систему рычагов выключает муфту привода валкового питателя. Обратное включение муфты происходит под действием пружин.
Далее лента поступает в термокамеру 14, где производится термообработка слоя массы, нанесенного на ткань. Термообработка производится путем двустороннего подогрева ленты в течение 7—13 мин.
Подогрев обеспечивается при посредстве электронагревательных элементов, смонтированных в верхних 15 и нижних 16 плитах.
Окончательная калибровка толщины линолеума и создание глянцевой поверхности производится в каландре 17, который состоит из пары каландрирующих валков 18, нагреваемых до 100—250°С электронагревателями, и пары охлаждающих валков 19, которые охлаждаются проточной водой, подводимой внутрь их. Температура нагрева валков регулируется автоматически. Вся тепловая аппаратура и электронные регуляторы смонтированы в специальном шкафу 20.
Далее лента линолеума поступает на стол обрезки кромок и бракеража, на котором размещены тянущие валики 21 и ножи 22 продольной обрезки кромок.
Резка линолеума на куски требуемой длины осуществляется ножницами 23 гильотинного типа, которые имеют устройство для автоматического включения на отрезку в зависимости от импульса, йоданного счетчиком длины.
Стол 24 приемки и упаковки предназначается для смотки линолеума в рулоны 25 с оберткой их бумагой.
Длина всей установки 27 080 мм, высота 2195 мм, ширина 4370 мм. Установочные мощности электродвигателей 6,5 кет.
Скорость движения ленты линолеума от 0,9 до 1,7 м/мин со ступенчатым регулированием. Ширина выпускаемого линолеума 1600 мм.
Температура плит подогрева ткани до 105°С, термокамеры до 260сС, валков каландра до 250сС.
В установке предусматривается автоматизация: а) подачи сигналов о месте сшивки ткани, б) регулирования температуры всех нагревательных устройств, в) отрезки кусков линолеума заданной длины, г) учета длины выработанного линолеума и длины в рулонах, д) регулирования подачи массы питателем.
Каландр 17, как отмечалось, предназначается для окончательной калибровки толщины ленты линолеума и образования глянцевой поверхности при прохождении зоны горячей пары валков после термообработки массы в термокамере, а также для охлаждения готового полотнища линолеума при огибании цилиндров, охлаждаемых проточной водой.
Каландр фиг. 330 состоит из двух боковин 1, установленных на фундаментной плите 2 и скрепленных между собой поперечными связями.
В пазах станин установлены в подшипниках один над другим два валка 3, нагреваемых изнутри электронагревателями 4. Нагреватели одним концом смонтированы во фланце 5, который присоединен к подшипникам валков 6.
Вторые концы нагревателей собраны в обойме, опирающейся на пальцы 7, вращающиеся вместе с валками.
Температура нагрева валков 100—250гС. В центре каждого нагревателя встроена термопара, соединенная проводом с электронным регулятором, с помощью которого температура нагрева валков регулируется и автоматически поддерживается на установленном уровне.
Между корпусами подшипников верхнего и нижнего валков установлены сухари 8, высотой которых регулируется зазор между валками, а следовательно, и толщина линолеума.
510
Оборудование для изготовления линолеума
б порошке
Установка для изготовления линолеума промазным способом
512
Оборудование для изготовления линолеума
В зависимости от толщины изготавливаемого линолеума (2—5 мм) верхний валок можно перемещать по вертикали при помощи винтовых устройств 9.
Винты поворачиваются вручную с помощью маховичков 10 через червячную передачу.
Оба горячих валка вращаются навстречу друг другу и приводятся от электродвигателя 11 через ременную передачу, редуктор 12 и систему зубчатых передач.
С целью определения скорости движения полотна линолеума установлено таходинамо 13, приводимое от шкива 14 редуктора клиноременной передачей. Таходинамо установлено на плите, закрепленной на корпусе редуктора. Вольтметр, включенный в сеть таходинамо, установлен на пульте управления, при этом шкала его градуирована на скорость движения полотна линолеума от 0,9 до 1,7 м/мин.
Вслед за горячими валками установлены два полых цилиндра (валка) 15, охлаждаемых проточной водой. К торцовым стенкам цапф цилиндров подведены трубопроводы, уплотненные в месте входа в цилиндры сальниками.
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 каландрирующим горячим валкам.
На цапфе верхнего цилиндра установлена звездочка 16, служащая для привода тянущих валков стола приемки.
В процессе каландрирования горячими валками излишки массы выдавливаются и собираются в виде сухой крошки на специальном лотке.
На переднем крае лотка закреплена пластинка из фетра, прижимающаяся к нижнему валку. По мере износа фетра он может выдвигаться из паза лотка; лоток может смещаться по направлению к цилиндру для устранения зазора.
Накапливающаяся на лотке крошка пересыпается через наружный край лотка и падает в желоб шнека 17, который выводит крошку из машины.
Для предварительной протяжки ткани без массы через термокамеру при заправке машины предусмотрено специальное устройство.
Это устройство состоит из валика 18, установленного в боковых стенках станины. На валике закреплены два ролика 19 и штурвал 20.
Через ролики перекинуты (образуя две петли) бесконечные стальные канатики, проходящие через термокамеру и охватывающие на другом конце камеры подпружиненные ролики.
На канатиках напаяны трубки. К этим трубкам перед входом в термокамеры привязываются концы переднего края ткани, и затем вращением штурвала ткань протягивается через термокамеру до горячих валков каландра.
Механизм продольной резки (фиг. 331) включает в себя нижний тянущий вал, состоящий из трех частей: средней 1 и крайних 2. Крайние части вала могут перемещаться в осевом направлении, обеспечивая возможность обрезки ленты шириной от 1520 до 1600 мм.
Обрезка осуществляется дисковыми ножами 3, при этом средний нож включается в случае разрезки ленты линолеума пополам (вдоль). Ножи крепятся в держателях 4, также предусмотрено два держателя с тем, чтобы при затуплении одного комплекта ножей его быстро можно было заменить вторым — резервным, без пропуска в обрезке (путем поворота держателей на оси 5, закрепленной в стойке 6). Установка ножей для резки ленты требуемой ширины производится по шкале, нанесенной на оси 5 держателей.
Верхний тянущий валок 7 прижимается к нижнему с помощью пружин 8, нажатие которых регулируется винтами 9.
Установка для изготовления линолеума промазным способом
513
й е 'е я
ла
1Я
и-
ю-за
ИЯ
ЛИ ы. РУ
ах
ые ще
иогем юв
Ц1Й
1ла сть
юж >жи эбы ить лей нты тей. ipy-
33 Сапожников 'J65
СП
4^
Фиг. 332. Каландр, применяемый при вальцово-каландровом способе производства.
Оборудование для изготовления линолеума
Каландры для изготовления линолеума вальцово-каландровым способом
515
Нижний тянущий валок приводится во вращение цепной передачей от верхнего холодного цилиндра каландров через дисковую фрикционную муфту 10, при этом окружная скорость тянущего валка несколько больше скорости движения ленты в каландре, чем обеспечивается постоянное натяжение ленты. Выравнивание скорости происходит за счет пробуксовки в дисковой муфте.
§ 3. КАЛАНДРЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНОЛЕУМА ВАЛЬЦОВО-КАЛАНДРОВЫМ СПОСОБОМ
При безосновном способе производства пластицированную на вальцах линолеумную массу (нагретую до 140—150’С) подают на каландр, где формуют в непрерывную ленту требуемой толщины. При прохождении через каландр масса уплотняется, при этом из нее удаляется воздух. Далее полученный линолеум охлаждают, пропуская через холодильные барабаны.
Каландр представляет собой трех- или четырехвалковый агрегат с различным расположением валков.
Наибольшее распространение получил четырехвалковый каландр с Г-образным расположением валков (фиг. 332).
Конструкция и принцип действия каландра в основном сводится к следующему. Две чугунные станины 1 закрепляются на фундаментной плите 2. В верхней части станины связаны между собой поперечинами 3.
В стойках имеются вырезы для установки в них подшипников 4 валков 5. Валки отливаются из кокильного чугуна и тщательно обрабатываются со шлифовкой и полировкой их.
Подшипники среднего валка устанавливаются неподвижно, в то время как подшипники верхнего и нижнего валков, а также подшипники бокового валка 6 могут перемещаться, скользя по направляющим, чем обеспечивается возможность установки требуемого зазора между валками.
Величина зазора между валками регулируется: для верхнего валка — при помощи винтового устройства, приводимого от электродвигателей 7 через червячные редукторы S; для нижнего валка при помощи такого же устройства, приводимого в действие от электродвигателя 9 через червячные редукторы 10, и, наконец, положение бокового валка устанавливается при посредстве электродвигателей 11 через редукторы 12. Электродвигатели могут включаться или попарно, или каждый в отдельности, при этом по достижении требуемого зазора они автоматически выключаются.
Цапфы валков вращаются в бронзовых втулках подшипников. Смазка подшипников маслом — циркуляционная, под давлением, при этом предусмотрена невозможность включения главного привода до начала циркуляции масла.
Привод валков каландра рассматриваемой конструкции осуществляется от электродвигателя 13 мощностью 250 кет через редуктор и систему зубчатых передач (см. схему).
В ряде конструкций привод валков обеспечивается четырьмя электродвигателями мощностью по 50 квт, соединенных параллельно.
Окружная скорость валков каландра рассматриваемой конструкции до 80 м!мин. Длина рабочей части валков 1730 мм.
Валки каландра приспособлены для обогревания. их паром давлением до 12—16 кг/см2, при этом температура нагрева должна быть равна: для бокового валка 155—156°С; для второго и третьего валков соответственно 150 и 145° С; для нижнего валка 135—140° С.
33*
ЛИТЕРАТУРА
1. Байсоголов В. Г., Галкин П. И., Механическое оборудование заводов огнеупорной промышленности, Металлургиздат, 1952.
•2. Беркович Т. М., Боязный Л. С., Лукошкина Л А., Давыдова Ф. Д., Шнейдер В. Е., Производство асбестоцементных изделий, Госстройиздат, 1957.
3. Б о г а н о в А. И., Механическое оборудование цементных заводов, Промстрой-издат, 1955.
4. Бовин Г. П., Исследование метода формования пустотелых железобетонных изделий (автореферат), 1955.
5. Бранденбург К., Основы прессования пластических масс, Госхимиздат, 1956.
6. Будников П. П„ Бережной А. С., Б у л а в и н И. А., Г р и с и к Б. М., К у к о л е в Г. В., П о л у б о я р и н о в Д. Н., Технология керамики и огнеупоров, Пром-стройиздат, 1950.
7. Б у л а в и н И. А., Си л енол С. Г., Оборудование для производства строительных материалов, Машгиз, 1959.
- 8. Вейнберг К. Л., К о с с о й Б. С., Н о л ь к е н М. П., Резников М. И., Оборудование стекольных заводов, Промстройиздат, 1952.
9. В о л ж е н с к и й А. В., Кисляков Л. А., Производство железобетонных пустотелых балок-настилов и панелей перекрытий, Госстройиздат, 1954.
,10 . Г е р ш б е р г О. А., Технология бетонных и железобетонных изделий, Промстройиздат, 1957.
11. Горяйнов К- Э„ Технология минеральной ваты и изделий из нее, Госстройиздат, 1958.
12. Д а н ц и н М. И., Коншин Н. П., Лебедев Г. А., Розен О. Б., Линолеум, Госстройиздат, 1960.
13. Д е с о в А. Е., Вибрационные площадки, Госстройиздат, 1953.
14. Д е с о в А. Е., Вибраторы для бетона, Машгиз, 1949.
15. 3 а в г о р о д н и й В. К., Механизация и автоматизация переработки пластических масс, Машгиз, 1960.
16 Зимин А. И., Машины и автоматы кузнечяо-штамповочного производства, Машгиз, 1953.
17. 3 у б а н о в М. П., Вибрационные машины для уплотнения бетонных смесей и грунта, Машгиз, 1959.
18 Игнатов А. А., Кривошипные горячештамповочные прессы, Машгиз, 1953.
19. И л ь е в и ч А. Б., Механическое оборудование керамических и стекольных заводов, Промстройиздат, 1952.
20. К а ч а л о в Н. Н., Технология шлифовки и полировки листового стекла, Изд-во АН СССР, 1958.
21. К и т а й ц е вВ. А., Технология теплоизоляционных материалов, Госстройиздат, 1959.
22. Левин А. Н и Б е з ход а р ный Н. Ф., Оборудование заводов пластических масс, Госхимиздат, 1950.
23. Л у р ь е Ю. С., Портландцемент, Госстройиздат, 1959.
24. М а л ы ш е в Н. П., Изготовление изделий на полигонах, Госстройиздат, 1958.
25 Мариенгоф Г Д., Шур А. И., Производство сборных железобетонных конструкций и деталей, Промстройиздат, 1956.
* 26. Н о с е н к о Н. Е., Изготовление арматуры для железобетонных конструкций, Госстройиздат, 1958.
*27 Носенко Н. Е., Заготовка и натяжение арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций, Госстройиздат, 1959.
28. Н о в о с е л ь с к и й Н. Л., Кунин В. М., Дроздов И. Я., Строительные плиты из органического волокна,- Промстройиздат, 1956.
29. П у ш е в М. С., Производство древесно-волокнистых плит, Промстройиздат, 1952.
30. С а п о ж н и к о в М. Я., Булавин И. А., Машины и аппараты силикатной промышленности, ч. I и II, Промстройиздат, 1950, 1951, 1955.
31. Сапожников М. Я., С и л е н о к С. Г., Л а п и р Ф. А., Ф о л о м е е в А. А., Механическое оборудование для производства строительных изделий, Госстройиздат, 1958.
32. Сапожников М. Я-, Дроздов Н. Е., Справочник по оборудованию заводов строительных материалов, Госстройиздат, 1959.
33. Сапожников М. Я-, Машины промышленности стройматериалов, Атлас конструкций, Машгиз, 1961.
-1 34. С у с и и к о в А. А., Лапир Ф. А., Розанов Н. П., Калачев В. А., Фоломеев А. А., Оборудование заводов железобетонных изделий, Машгиз, 1960.
35. С о к о л о в П. М., Технология производства асбестоцементных изделий, Промстройиздат, 1960.
36. Т е м к и н Б. С., Производство полированного стекла, Промстройиздат, 1950.
37. Ф о л о м е е в А. А., Оборудование для напряженного армирования, Промстройиздат, 1956.
*38. Э й д л и н И. Я., Бумагоделательные и отделочные машины, Гослесбумиздат, 1958.
39. Шальнев В. Г., Механические прессы, Машгиз, 1946.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .................. 3
Раздел I
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ
Глава I. Схемы и способы производства на заводах железобетонных изделий . . 5
Глава II. Оборудование для изготовления арматуры 10
§ 1. Общие сведения ...................................................... 10
§ 2. Оборудование для обработки арматурной стали , 13
Станки для очистки ................................................... 13
Станки для упрочнения .................................................. 13
Станки для правки и резки............................................... 21
Станки д 1я гибки ....... ........ 24
Глава III. Оборудование для предварительного натяжения арматуры 28
§ 1. Общие сведения............................... . . 28
§ 2. Машины для линейной укладки и натяжения............................... 28
§ 3. Машины для непрерывной навивки и натяжения 38
§ 4. Оборудование для последующего натяжения 55
Глава IV. Оборудование для уплотнения бетонной смеси............................ 58
§ 1. Способы уплотнения ................................................... 58
§ 2. Основные сведения о процессе вибрирования 59
§ 3. Вибраторы ............................................................ 61
§ 4. Вибрационные площадки................................................ 65
Общие сведения............................................... 65
Виброплощадки с направленными гармоническими колебаниями 68
Расчет виброплощадок 74
§ 5. Виброштампующие машины и установки ... 83
Общие сведения ......................................................... 83
Стационарная виброштампующая машина 84
Переносный виброштамп .................................................. 85
Передвижная виброштампующая машина.................................... 85
§ 6. Машины для формования многопустотных панелей перекрытий и настилов 88
§ 7. Оборудование для изготовления тонкостенных панелей способом проката 95
§ 8. Оборудование для формования панелей в кассетах ...................... 101
§ 9. Оборудование для изготовления изделии прессованяем................... 106
§ 10. Центрифуги ...................................................... 109
§ 11. Установка для изготовления железобетонных труб гидропрессованием 117
Глава V. Машины для укладки бетона в формы ................................... 118
Раздел 11
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС
Глава I. Общие сведения......................... ... 126
Глава It. Прессы для формования изделий из пластических керамических масс . . 126
§ 1. Общие сведения.................................. . . 126
§ 2. Конструкция ленточного пресса и основных его деталей 130
§ 3. Конструкция ленточных вакуум-прессов ....................... 140
518
Оглавление
§ 4. Расчет ленточных винтовых (шнековых) прессов...................... 144
§ 5. Вертикальные трубные прессы....................................... 154
§ 6. Штамповочные прессы для изготовления глиняной черепицы . 158
Глава III. Оборудование для резки сырца и укладки его на полки (рамки) . . . 165
§ 1. Общие сведения ................................................... 165
§ 2. Однострунный резательный автомат для кирпича .................... 166
§ 3. Однострунный резательный автомат с устройством для укладки кирпича на полки (рейки) и на подъемник................................. .... 168
§ 4. Резательный автомат для черепицы . .............................. 172
§ 5. Резательный автомат СМ-569 ...................................... 174
§ 6. Ротационный резательный автомат ................................. 175
Глава IV. Агрегат для изготовления виброкерамических панелей . .... 177
Глава V. Прессы для прессования изделий из порошковых керамических масс . . . 179
§ 1. Общие сведения................................ ... ...... 179
§ 2. Давление прессования . ................ ... ... 180
§ 3. Классификация прессов .................................. . . 188
§ 4. Колено-рычажные прессы с гидравлическим противодавлением.......... 188
§ 5. Пресс рычажного типа ............................................. 202
§ 6. Кривошипно-шатунный (колено-рычажный) пресс ...................... 208
§ 7. Фрикционный пресс д.чя капсулей ... . 218
§ 8. Гидравлические прессы .......................................... 224
Раздел III
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ
Глава 1. Оборудование для производства цемента 230
§ 1. Вращающиеся печи ................ . 230
§ 2. Холодильники вращающихся печей . . 235
§ 3. Расчет вращающейся печи .......................................... 237
Глава II. Оборудование для производства строительного гипса ................. 242
§ 1. Общие сведения . . .... . . . . . . 242
§ 2. Гипсоварочные котлы ............................................ 242
Глава III. Оборудование для производства извести ............................ 248
§ 1. Общие сведения ................................................... 248
§ 2. Загрузочное устройство шахтной печи 249
§ 3. Выгрузочное устройство шахтной печи............................... 251
Раздел IV
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ВЯЖУЩИХ
МАТЕРИАЛОВ
Глава I. Прессы и станки для изготовления силикатного кирпича, блоков и камней 253
§ 1. Пресс для изготовления силикатного кирпича........................ 253
§ 2. Автоматическая линия вибропроката для изготовления силикатных изделий 263
§ 3. Станок для изготовления пустотелых стеновых камней................ 265
§ 4. Вибрационный автоматический пресс для изготовления шлакобетонных камней.............................................................. 267
Глава II. Оборудование для производства пементно-песчаной черепицы .... 271
Глава III. Оборудование для производства гипсовых строительных изделий . . . . 275
§ 1. Оборудование для изготовления сухой гипсовой штукатурки . . 275
Общие сведения . . . .............. 275
Формовочный стол................ . . . . 276
Автоматический отрезной станок 279
Передаточный стол ................................................... 280
Загрузочный мостик тоннельного сушила 282
Конвейерное сушило ..................... ......... 282
§ 2. Оборудование для производства крупноразмерных перегородок из гипсобетона ........................................... ... 284
Общие сведения . 284
Прокатный стан . . . 286
Оглавление 519
Глава IV. Оборудование для производства асбестоцементных изделий.............. 286
§ 1. Общие сведения ................................................. 286
§ 2. Голлендер ....................................................... 287
§ 3. Ковшовая мешалка ............................................... 289
§ 4. Листоформовочная машина.......................................... 290
§ 5. Ротационные ножницы ............................................. 301
§ 6. Прокладочный волнировочно-стопирующий агрегат ................... 306
§ 7. Беспрокладочный волнировочно-стопирующий агрегат ................ 309
§ 8. Новейшие типы агрегатов для непрерывногоФормования асбестоцементных листов .................................................... . 315
§ 9. Трубоформовочные машины................................ . 319
§ 10. Пресс для изготовления прессованных плиток .... . . . 335
Раздел V
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО СТЕКЛА И СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА
Глава I. Машины для изготовления листового стекла...................... . . 338
§ 1. Общие сведения .................................................. 338
§ 2. Машины для вертикального вытягивания листового стекла (ВВС) . . . 341
§ 3. Машины для горизонтального вытягивания стекла (ГВС) ... 346
§ 4. Машины для прокатки листового стекла .... 353
Глава II. Машины для подрезки и отломки листового стекла 359
§ 1. Общие сведения..................................................... 359
§ 2. Автоматический подрезчик ленты стекла ............................. 360
§ 3. Автомат для отломки подрезанного стекла ... ... . 363
Глава III. Машины для выработки стеклянных трубок и труб .... ... 366
§ 1. Общие сведения .................................................... 366
§2. Машина для вертикального вытягивания труб конструкции С. И. Королева 366
§ 3. Машина для горизонтального вытягивания трубок (ГВТ)................ 368
Глава IV. Машины для прессования стеклоизделий.......................... .... 371
§ 1. Общие сведения ....................................... . . . 371
§ 2. Автоматический пресс РВМ ............................. .... 371
Глава V. Станки и конвейерные установки для шлифования и полирования листового стекла................................................................. 382
§ 1. Общие сведения . ... . . . ........... . 382
§ 2. Шлифовально-полировальный станок с прямоугольным столом . . . 382
§ 3. Конвейерные установки для шлифования и полирования стекла . . 391
§4. Конвейер для двустороннего шлифования листов стекла................ 411
Раздел VI
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Глава I. Общие сведения .................................................... 418
Глава II. Специальное оборудование для производства минеральной ваты и изделий из нее....................................................................... 419
§ 1. Общие сведения .................................................... 419
§ 2. Установка для производства полужестких минераловатных плит и матов . . 423
§ 3. Установка для производства жестких плит............................ 432
Глава III. Оборудование, применяемое при производстве пеностекла.......... . 435
Глава IV. Оборудование для производства изделий из теплоизоляционных ячеистых бетонов....................................................................... 436
§ 1. Общие сведения . ... ........... 436
§ 2. Резательная машина ................................................ 439
§ 3. Автоклав.......................................................... 444
Глава V. Оборудование, применяемое при производстве керамзита, пенокерамического утеплителя, диатомитовых и вулканитовых изделий . ..... 447
§ 1. Оборудование, применяемое при изготовлении керамзита . ......... 447
§ 2. Оборудование, применяемое при изготовлении пенокерамического утеплителя 449
§ 3. Оборудование, применяемое при изготовлении диатомитовых и вулканитовых изделий ......... . . . . . . . . 449
520
Оглавление
Глава VI. Оборудование для производства древесно-волокиистых теплоизоляционных плит. ... ... 453
§ 1. Общие сведения ................................................... 453
§ 2. Дисковая мельница для пропарки и размола щепы....................... 454
§ 3. Дисковая мельница для размола древесной массы (рафинатор)........... 457
§ 4. Отливочные машины . . . . . . 458
§ 5. Гидравлические прессы ................ 463
Раздел VII
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
Глава I. Общие сведения ..................................................... 469
Глава II. Оборудование для изготовления изделий из термореактивиых пластмасс 469
§ 1. Гидравлические прессы для прессования- изделий при низком давлении 469
§ 2. Гидравлические прессы для прессования изделий при высоком давлении 470
Глава III. Машины для литья термопластов под давлением 471
§ 1. Общие сведения ............................................... 471
§ 2. Литьевая машина поршневого типа с гидравлическим приводом.......... 471
§ 3. Литьевая машина шнекового типа с гидравлическим приводом.......... 478
Глава IV. Машины для экструзии термопластов 479
§ 1. Общие сведения ............................................... 479
§ 2. Экструзионная машина 480
Глава V. Машины для вакуумного формования изделий из термопластов . . . . 484
§ 1. Общие сведения .................................................... 484
§ 2. Вакуум-формовочные машины ........................................ 489
Глава VI. Оборудование для изготовления изделий из стеклопластиков . 491
§ 1. Общие сведения ... ............................. 491
§ 2. Оборудования для формования методом напыления ...................... 494
§ 3. Оборудование для изготовления изделий методом непрерывного формования ................................................................ 498
§ 4. Оборудование для изготовления труб из стеклопластиков 501
Г лава VII. Оборудование для изготовления линолеума 505
§ 1. Общие сведения ..................................................... 505
§ 2. Установка для изготовления линолеума промазным способом............. 507
§ 3 Каландры для изготовления линолеума вальцово-каландровым способом 515
Литература.................................................................... 516
Редактор издательства Е. Я- Савельев
Технический редактор Т. Ф Соколова. Корректоры: В. А. Полонский и Л. А. Надеждина Переплет художника А. Я Михайлова
Сдано в производство 2/IV 1962 г. Подписано к печати 27/VII 1962 г. Т-09139. Тираж 12 000 экз.
Печ. л. 44,53. Уч -изд. л. 41,6. Бум. л. 16,25. Формат 70хЮ81/1в. Зак. 965. Цена 1 р. 61 к.
Тип. № 6 УПП Ленсовиархоза, Ленинград, ул. Моисеенко, 10