Расчет вальцев. Проектирование и расчет вальцового станка
Где V - объем единовременной загрузки, м3; р - плотность резиновой смеси, кг/м3; тц - продолжительность цикла обработки материала, мин. Производительность вальцев непрерывного действия, а также каландров:
G= 60-п^-п-Ь^-р, - к-
Где D - диаметр валка, м; п - частота вращения валка, об/мин;
Ь - ширина выходящей ленты, м; h - толщина выходящей ленты, м; р - плотность перерабатываемого материала, кг/м3.
Расчет распорных усилий.
Расчет распорных усилий вальцев по методике, основанной на гидродинамической теории вальцевания.
Где Т1 и Т2 - коэффициенты, зависящие от А и f (см. таблицу 2. 6). Таблица 2. 6. Зависимость Т1 и Т2 от А и f
|
3 к а V", (1+/)-Я |
|
2 (I + 2) _ д |
|
(аг^ V 1_ 1 +agctg V д1_1) _ -2 |
|
(аг^ V 1_1 + agctg 4 д1_ 1) _ 2 |
Где V: - окружная скорость медленного валка, м/с; 81 - коэффициент зависящий от А (см. таблицу 2. 2). Мощность
V 1 (М 1+М 2 Я
Где R - радиус валка, м.
Методика, основанная на теории подобия.
Определяется зависимость потребляемой вальцами энергии от основных факторов:
N = ^ у, w, ^ D, Ц О, (1)
N = £г(М, у, w, h, D, Ц О, (2)
Где R - восстанавливаемость каучуков; у - плотность каучуков; w - угловая скорость валка; h - зазор между валками;
D - диаметр валка;
Ц - длина валка;
£■ фрикция;
Эти уравнения применимы для машины, на которой проводились эксперименты. Для применения к другим машинам вводится симплекс D1 /О, учитывающий различия диаметров исследуемой и проектируемой машин. При решении уравнений 3 и 4 относительно N имеем:
Существуют критериальные уравнения для смесей на основе бутадиеннитрильных и бутади - енстирольных каучуков.
2.2.1 Назначение и классификация
Каландры в резиновой промышленности применяются для изготовления тонких листовых заготовок из резиновых смесей, обрезинивания кордов, промазки технических тканей, нанесения рисунка и профилирования заготовок.
В зависимости от вида выполняемой работы каландры подразделяются на следующие типы:
A) Листовальные - для выпуска тонких листовых заготовок из резиновых смесей. Изготавливаются трех и четырехвалковые. Валки, как правило, имеют одинаковую окружную скорость вращения.
B) Промазочные - для промазки или втирания резиновой смеси в ткань. Скорость вращения среднего валка в 1,2^1,5 раза выше, чем у верхнего и нижнего валков. Промазочные каландры бывают обычно трехвалковыми.
C) Универсальные каландры применяются, когда необходимо на одной машине осуществлять листование резиновых смесей и промазку тканей. Могут иметь 3 или 4 валка.
D) Дублировочные каландры - имеют два валка, вращающихся с одинаковой скоростью. Используются для получения многослойных заготовок. Дублирование может осуществляться и на трехвалковом каландре, снабженном специальным дублировочным роликом.
E) Профильные - обычно имеют четыре валка, из которых выносной является профильным (имеет рисунок). Используются для создания рисунка или выпуска профильной резиновой ленты.
^ Лабораторные каландры - предназначены для проведения лабораторных исследований.
Имеют 3 или 4 валка.
Каландры могут классифицироваться по расположению осей валков: Г (Ь) - образным, S - образным, Z - образным, вертикальным, треугольным, угловым и другим расположением валков (см. рис. 2. 11).
По характеристике давления валков и изменению зазора каландры делятся:
С постоянным зазором, при этом давление в зазоре величина переменная;
С переменным зазором, при этом давление в зазоре величина постоянная.
В первом случае положение осей валков может меняться принудительно только при помощи системы регулировки величины зазора. В процессе выполнения одной операции величина зазора постоянна.
Во втором случае в паре двух валков ось одного неподвижна, а ось второго перемещается за счет использования подвижных подшипников. По этой причине зазор изменяется, а давление остается постоянным.
Вальцы резинообрабатывающие. Описание общее.
Алгоритм выбора вальцев (внизу страницы).
Назначение вальцев.
Вальцы резинообрабатывающие предназначены для :
· Приготовления резиновых, силиконовых и пластических смесей открытым методом. (К закрытому методу приготовления смесей относятся закрытые резиносмесители );
· Разогрева смесей при питании экструдеров, каландров, прессов;
· Введения дополнительных ингредиентов в смеси, таких как сера, для подготовки смеси непосредственно перед процессом вулканизации;
· Очищения от примесей невулканизированной резины – это рифайнер, или рафинировочные вальцы РФ;
· Дроблении вулканизированной резины – это дробильные вальцы ДР ;
· Перетирание крупной крошки 2…5мм. в более мелкую 1,7…0,55мм.
Типы вальцев.
Вальцы выпускаются следующих типов: ПД – подогревательные (фрикция 1,27), СМ – смесительные (фрикция 1,08), СМ-ПД - смесительно-подогревательные (фрикция 1,17), РФ – рафинировочные (фрикция 2,55), ДР – дробильные (фрикция 2,55), РЗ – размалывающие (фрикция 4), ПР – промывные (фрикция 1,39), ЛБ - лабораторные(обычно фрикция 1,27).
Размеры вальцев.
Мыизготавливаем и поставляет вальцы из Китая начиная с диаметра валков d=150мм. и длины валков L =320мм.до диаметра валков d= 760мм. и длины валков L =2800мм. Поверхность валков может быть гладкая для смешения, подогрева, тонкого перетирания (измельчения) и регенерации (рафинирования) смесей, или рифлёная для дробления. С меньшим размером валков вальцы есть только в разделе Б /У вальцы .
ГОСТы и ИСО ( ISO ) на вальцы.
Для приготовления , получения технологии и сертификации резины в лабораторных условиях по мы рекомендуем использовать вальцыПД 320 160/160 с доп. опциями, если в них есть, конечно, необходимость (см.н иже). Они могут обозначаться как ЛБ, а в соответствии с требованиями ISO 2393 , оговорённых в возможно использовать вальцы СМ 350150/150 www. polgroup . ru / tex _ cm350. html .
Опции.
Для лаборатории возможно укомплектование вальцев дополнительными опциями : регулирование скорости вращения валков, укомплектовании дополнительной парой шестерён для изменения фрикции, цифровыми и стрелочными показывающими, записывающими и регистрирующими приборами потребляемой мощности, распорных усилий, величины зазора между валками, температуры валков, температуры перерабатываемого материала, времени вальцевания, возможность архивирования тех.п роцесса, возможность подключения к ПК по RS 485, или установка панели оператора с любыми заказываемыми функциями.
Стоимость и состав комплекта автоматики: показывающие и транслирующие на Панель оператора Weintek с тач-скрин 10" приборы, устанавливаемые на вальцах: потребляемой мощности, температуры двух валков, величины зазора между валками с двух сторон, времени вальцевания. Построение на экране графиков технологического процесса и потребляемой мощности от заданного времени вальцевания, при желании пуск и останов гл.д вигателя с панели, звуковой сигнал по окончании установленного времени вальцевания. Сохранения графиков в памяти с датой, временем, ФИО вальцовщика, номером мешки по порядку и номером мешки данного вальцовщика за этот день. С возможностью записи архива на флеш-носитель и просмотром архива и распечатки сохранённых графиков на любом ПК.
Цена автоматики 225.000-00 (Двести двадцать пять тысяч) рублей 00 копеек, в т.ч. НДС 18% рублей.
Регулирование фрикции на вальцах не целесообразно по трём причинам. Во-первых, потому, что фрикция определяет назначение (тип) вальцев – смесительные, подогревательные, или смесительно-подогревательные. Во-вторых, промышленные вальцы работают на одной фрикции, посему нет необходимости лаборатории выдавать нереальную технологию для производства. В третьих, уже давно научно изучено и доказано, что использование вальцев с индивидуальным приводом на каждый валок с частотным регулированием оборотов каждого валка, приводит к плавающей фрикции, что крайне плохо для технологического процесса, потому, что происходит затягивания под нагрузкой одного валка другим, нагрузка на быстроходный валок резко возрастает и эл.двигатель быстро выходит из строя - перегревается и сгорает.
Производительность вальцев, объём загрузки.
Производительность вальцев понятие относительное, поэтому в технических характеристиках этого параметранет, т.к. в зависимости от назначения вальцев, от типа резин, от мощности эл.двигателя, от времени смешения одной загрузки производительность может быть различна. Методика расчёта производительности (выписка из литературы) описана . Среднестатистические данные по загрузке материала на вальцы приведены в таблице. Для определения производительности вальцев необходимо знать время цикла смешения (обычно 8…12 минут). Умножая объём загрузки на количество циклов за 1 час и умножив затем на удельную плотность материала, получим производительность кг. /ч ас.
|
Вальцы СМ, ПД, ЛБ, ДР , РФ |
Объем загрузки, литров(дм 3) за цикл |
Истирание в среднем, кг /час |
||||
|
Длина валка |
Диаметр валков |
Длина раб.ч асти валков |
Мин. |
Мах. |
||
|
ПД 300 150/150 |
3 |
|||||
|
ПД(ЛБ) 320 160/160 |
320 |
160 |
290 |
4 |
||
|
ПД 350 150/150 |
4 |
|||||
|
ПД 450 225/225 |
8 |
|||||
|
ПД 600 400/400 |
17 |
|||||
|
ПД 630 315/31522 кВт |
630 |
315 |
540 |
9 |
||
|
ПД 630 315/31530 кВт |
630 |
315 |
540 |
12 |
||
|
ПД 700 300/300 |
15 |
|||||
|
ПД 800 315/315 |
18 |
|||||
|
ПД 800 550/550 |
32 |
|||||
|
ДР 800 550/550 |
||||||
|
ДР 800 490/610 |
490/610 |
|||||
|
ПД 900 360/360 |
24 |
|||||
|
ПД 1000 400/400 |
1000 |
29 |
||||
|
ПД(ХК) 1200 450/450 |
1200 |
1000 |
50 |
|||
|
ПД 1500 550/550 |
1500 |
550 |
1350 |
63 |
||
|
ПД 1500 650/650 |
1500 |
1350 |
75 |
|||
|
ПД 1500 660/660 |
1500 |
650 |
1350 |
80…120 |
||
|
ПД 2100 660/660 |
2100 |
660 |
1940 |
109 |
||
|
ПД 2800 760/760 |
2800 |
2630 |
170 |
|||
При увеличении мощности двигателя в некоторых моделях возможно увеличение объёма загрузки.
Валки и их нагрев.
Валки изготавливаются из чугуна с твёрдостью валков HRC э 46…54, или стальные с HRC э 50…55 с шероховатостью поверхности √0,63 «из под шлифовки» и имеют внутри полость для разогрева/охлаждения. Полость может быть получена методом центробежного литья (чугун), методом сварки трубы и цапф, методом периферийного сверления для улучшения теплопередачи. В полость валка может быть подан теплоноситель через краны и вращающиеся муфты в зависимости от необходимой технологической температуры валков:
· вода горячая до температуры 80°С.;
· вода холодная для охлаждения валков;
· пар до температуры 150°С.;
· масло до температуры 220°С.
· и другие теплоносители.
Вальцы в стандартной поставке не укомплектованы системой нагрева теплоносителя. Станции терморегулирования заказываются отдельно , или изготавливаются и монтируются самостоятельно на месте при отсутствии магистрального паропровода.
Для пластических масс целесообразно применять вальцы с эл.обогревом валков , трубчатые электронагреватели (ТЭН) установлены непосредственно в валках. Снятие температуры производится бесконтактным датчиком температуры с поверхности валка. Регулировка температуры каждого валка производится с помощью цифрового ПИД - регулятора. Учитывая, что охлаждение на таких вальцах отсутствует, применя ются они в основном для приготовления композиционных материалов. Использование масла в качестве теплоносителя крайне затруднительно т.к. сложно найти насос, который будет стабильно работать при таких больших температурах (обычно все останавливаются уже на 150°С.и более экономически затратное, т.к. при косвенном нагреве теплоноситель должен быть нагрет на 15°С. больше из-за потерь в трубопроводах. Вальцы с эл.обогревом не рекомендуем использовать для резиновых смесей по несколькимпричинам. Во первых имеется небольшая неравномерность нагрева поверхности валка, во-вторых более дорогие, в третьих сложность ремонта эл.нагревателей, в четвёртых - невозможность охлаждения валков.
Расчёт мощности парогенератора, или станции ерморегулирования для нагрева валков резинообрабатывающих вальцев.
|
Длина валков, мм . |
Диаметр валков, мм . |
Изготовитель |
Установленная мощность эл.нагревателей на 2-х валках |
Площадь пов-ти 2-х валков, кв.см. |
Мощность, Вт . на 1 кв.см. |
Расчётная мощность на два валка, кВт. |
Где расположены эл.н агреватели |
Скорость вращения заднего валка, мах, м /мин |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Китай |
3 297 |
1,64 |
5,4 |
внутри валков |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Китай |
3 297 |
3,03 |
10,0 |
в термостанции |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Россия |
3 215 |
2,24 |
7,2 |
внутри валков |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Россия |
12 463 |
2,24 |
27,9 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Китай |
12 463 |
2,24 |
27,9 |
22,68 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Китай |
20 347 |
0,98 |
20,0 |
внутри валков |
20,53 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1000 |
Китай |
25 120 |
2,24 |
56,3 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1200 |
33 912 |
2,24 |
75,9 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1500 |
Россия |
51 810 |
2,24 |
116,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1500 |
Китай |
51 810 |
2,24 |
116,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1500 |
62 172 |
2,24 |
139,2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2100 |
87 041 |
Цель работы: приобретение практических навыков расчёта и проектирования вальцового станка. Задание: определить основные параметры рабочих органов вальцового станка, установленного в системе для измельчения пшеницы, производительностью Q , кг/ч. Из приложения 1 определяем геометрические размеры зерен пшеницы. Диаметр частицы составляет d , мм. Межвальцовый зазор b , мм выбираем из задания. Производительность станка, степень измельчения и расход энергии взаимосвязаны и определяются отношением окружных скоростей вальцов, диаметром и правильностью геометрической формы вальцов, профилем и характеристикой рифлей. Увеличение окружных скоростей вальцов существенно повышает производительность при незначительном увеличении расхода энергии. Диаметр вальца определяют из условия затягивания частицы материала в зазор между вальцами. Частица (рис.3.1), находящаяся между гладкими вальцами, вращающимися с одинаковыми угловыми скоростями, будет увлекаться силами трения F в зазор (диаметры вальцов одинаковые). Однако войти в зазор, не деформировавшись, частица не может. Оказывая сопротивление, частица воспринимает со стороны вальцов нормальные усилия P . Если при этом разность вертикальных составляющих будет направлена к зазору (вниз), то частица, разрушаясь, попадает в зазор, если эта разность направлена от зазора (вверх), то вальцы не смогут захватить частицу и увлечь ее в зазор. Рис.3.1 – Схема к определению диаметра вальца Определяем минимальный диаметр вальцов D min , мм из условия захвата частицы вальцами из формулы:
где α – угол острия (α =20…30°). Применяемый на практике минимальный диаметр вальцов равен 150 мм, а наиболее широко распространенный – 250 мм, что вызвано требованиями высокой жесткости вальцов. Вальцовый станок имеет две пары вальцов, следовательно, одна пара вальцов имеет производительность Q B = Q /2. Длину вальцов L р, м ориентировочно определяем по формуле (3.2), при этом удельную нагрузку для первой драной системы определяем по приложению 2, q , кг/(м ч). Отсюда: По приложению 2 выбираем вальцы с параметрами: количество рифлей на 1 см; уклон рифлей, %. Проверяем правильность расчета рабочей длины вальцов L р, м из формулы (3.5), предварительно определив скорость обработки зерна V з, м/с по формуле (3.4), при этом принимаем скорость быстровращающегося вальца V б, м/с. В настоящее время при размоле зерна в сортовую муку принимают V б =5,5...6,5 м/с, при размоле зерна в обойную муку V б = 8...12 м/с. В первом случае соотношение скоростей выбирают: для драных систем К = 2,5 и для размольных систем К = 1,1...1,6 (Приложение 1). Тогда V м, м/c равно: V м = V б /K (3.3)
где b – зазор между вальцами, м; Q B – производительность станка, кг/ч; ρ – объемная масса измельчаемого продукта, кг/м 3 ; V З – скорость обработки зерна в зазоре между вальцами, м/с; k 1 – коэффициент полезного использования зоны измельчения, который всегда меньше единицы (k 1 =0,2...0,3). Определяем величину рабочего прогиба по формуле (3.7). Предварительно определяем момент инерции сечения вальца J , м 4 по формуле (3.6): где D – диаметр вальца, м. Отсюда прогиб y , м равен: 1 = 3000 кгс/м;L – расстояние между опорами, м; L = L p + 2 ΔL ; ΔL – расстояние от торца вальца до середины подшипникового узла, ΔL = 0,06м; Е – модуль упругости материала вальца, Е = 1,6 10 10 кгс/м 2 ; J – момент инерции сечения вальцов, м Проверяем условие y < [y ] = 1·10 -5 м Частоту вращения вальцов n (с -1) определяем по формуле: где V б – скорость быстровращающегося вальца, м/с; D – диаметр вальца, м. Мощность, потребную для привода одной пары вальцов
где L р – рабочая длина вальцов, м; D – диаметр вальца, м; n d – диаметр частицы исходного материала, м. Для обеспечения вращения быстровращающегося вальца с частотой n , мин -1 разработаем кинематическую схему привода. Кинематическая схема представлена на рис. 3.2. Для разработки кинематической схемы привода вальцов необходимо рассчитать общее передаточное число, которое определяем по формуле: Для рассчитанного передаточного отношения достаточно установить ременную передачу, которая обеспечит точную частоту вращения ротора. Общий коэффициент полезного действия является произведением всех КПД передач привода и определяется по формуле: Ременная передача рассчитывается по стандартной методике. ƞ рп. – КПД ременной передачи, ƞ рп = 0,95; ƞ зп – КПД зубчатой передачи, ƞ зп = 0,95. Установленную мощность привода N np (кВт) определяем по формуле: По приложению 3 для привода шнека выбираем электродвигатель с N эд, кВт, n эд =1500 мин -1 . Циркуляционную мощность N ц, кВт определяем по формуле:
Крутящий момент на валу вальцов М к (Н м) определяем по формуле: где n – частота вращения вальцов, с -1 ; Силы Т и R (H) определяются из технологического расчета по формулам:
где q
– равномерно распределенная нагрузка в межвальцовом зазоре (при измельчении q
= 3·10 4 Н/м, при плющении L p – рабочая длина вальцов, м; β – угол наклона оси вальцов, β =45º.
Рис. 3.2. Кинематическая схема привода вальцовой пары: 1- быстровращающийся валок; 2 - медленновращающийся валок; Вальцовые устройства снабжают механизмами питания и очистки поверхности вальцов. Механизм питания должен обеспечивать регулируемую равномерную по всей длине вальца подачу заданного количества продукта. В настоящее время чаще всего применяют двухвалковый питающий механизм (рис.3.3), верхний питающий валик называют дозировочным, а нижний – распределительным. Дозировочный валик имеет продольные рифли, а распределительный валик имеет поперечные рифли. Механизм питания должен подавать продукт в зону измельчения со скоростью, равной или близкой к скорости медленновращающегося вальца. Диаметром питающего валка D п = 2r задаемся конструктивно, D п = 80 мм.
Рис.3.3. Питающий механизм вальцового станка: 1 – быстровращающийся валок; 2 – медленновращающийся валок; 3 – распределительный валок; 4 – дозировочный валок. М – точка отрыва частицы от распределительного валка; А – расстояние, отделяющее точку отрыва частицы от горизонтального диаметра валка; В – высота падения частицы; r – радиус распределительного валка; Максимальную окружную скорость распределительного питающего валка V рв, м/с определяем по формуле (3.17), при этом А = r , где А – расстояние от точки падения частицы до оси вращения распределительного валка. Высоту падения частицы В (м) определяем из формулы (3.18), зная конечную скорость падения частицы V k = V м.
Частоту вращения питающего валка n рв, мин -1 определяем по формуле:
Вращение питающего валка производится через ременную передачу от быстровращающегося вальца, а вращение дозировочного валка производится от питающего через зубчатую передачу в том же направлении со скоростью 1,5…2 раза меньше, чем скорость питающего валка. Отсюда скорость дозировочного валка n доз.в. , мин -1 составляет: где n рв – частота вращения питающего валка, мин -1 . Частоту вращения быстровращающегося валка n бв, мин -1 определяем по формуле: Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-практической работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в , и включает в себя следующие разделы: – цель работы; – расчетную часть, в которой приводится расчет вальцового станка согласно предлагаемому варианту (прил. 1); – графическую часть, в которой даются чертеж схемы определения диаметра вальца и кинематическая схема вальцового станка с указанием рассчитанных параметров передач. Приложение 1 Таблица 3.1– Исходные данные для расчета вальцовых устройств
Приложение 2 Таблица 3.2– Некоторые параметры вальцовых станков
4.2 Штамповка на ковочных вальцах (вальцовка). Эта штамповка напоминает продольную прокатку в одной рабочей клети, на двух валках которые закрепляют секторные штампы, имеющие соответствующие ручьи. Нагретую заготовку 1 подают до упора 2 в тот момент, когда секторные штампы 3 расходятся. При повороте валков происходит захват заготовки и обжатие ее по форме полости; одновременно с обжатием заготовка выталкивается в сторону подачи. На вальцах изготовляют поковки сравнительно несложной конфигурации, типа звеньев цепей, рычагов, гаечных ключей и т. п. Кроме того, на вальцах фасонируют заготовки для последующей штамповки, чаще всего на кривошипных горячештамповочных прессах. Профилируют и штампуют на вальцах в одном или нескольких ручьях. Исходное сечение заготовки принимают равным максимальному сечению поковки, так как при вальцовке происходит главным образом протяжка. 4.3 Устройство и принцип работы деформирующего оборудования и штамповочной оснастки.
Кинематическая схема КГШП Рисунок 1 1- Ползун; 4- Электродвигатель 5- Приёмный вал 6- Малое зубчатое колесо 7- Большое зубчатое колесо 8- Пневматическая функциональная дисковая муфта 9- Кривошипный вал 11- Стол пресса Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах КГШП изготовляют усилием 5-10 мм. Они успешно заменяют и во многих случаях по технологическим возможностям превосходят паро-воздушные штамповочные молоты с массой подающих частей до 10 тонн. КГШП характерно то, что усилие, возникающее при штамповке, воспринимается массивной станиной. На станине пресса установлен электродвигатель. На его валу закреплён шкив, от которого крутящий момент через клиноременную передачу передаётся маховику, закреплённому на приёмном валу. На другом конце этого вала насажана малое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с большим зубчатым колесом со встроенной в него пневматической муфтой включения. Большое зубчатое колесо с муфтой расположено на коленчатом валу, который при вращении приводит в движение шатун с ползуном в направляющие стороны. Для остановки вращения кривошипного вала после включения муфты служит тормоз. Стол пресса, установленный на наклонной поверхности, может перемещаться клином и тем самым в незначительных пределах регулировать высоту штамповочного пространства. Для обеспечения удаления поковки из штампа пресса имеется выключатели в столе и ползуне. Выталкиватели срабатывают при ходе ползуна вверх. Остановка моховика производится тормозом при включенном электродвигателе. В отличии от молотов прессы имеют жёсткий график движения ползуна, полный ход которого вверх и вниз одинаков и равен удвоенному радиусу кривошипа. В связи с этим при многоручьевой штамповке невозможно применить протяжной, подкатной, отрубной ручьи. Поковки, требующие использования указанных ручьёв штампуют на КГШП из заготовок периодического проката или предварительно фасонированных на ковочных пальцах. Скорость ползуна в момент соприкосновения верхней части штампа с заготовкой равна 0,3 – 0,8 м/с, то есть в несколько раз меньше скорости базы молота в момент удара. Так как деформация выполняется в каждом ручье за один ход пресса, заготовки должны быть чистыми от окалины во избежании порчи поверхности паковки. Постоянство величины хода ползуна, большая точность его движения в мощных регулируемых направляющих станины пресса, применение штампов с направляющими колонками и выталкивателями для принудительного удаления поковок обеспечивает большую точность изготовления поковок, с меньшими штамповочными уклонами, припусками, допусками и расходом металла, чем при штамповке на молотах. Выталкиватели размещают в вертикальных отверстиях ручьевых вставок штампа. Во время штамповки рабочей поверхности выталкивателей составляют часть поверхности ручьёв. При обратном ходе ползуна специальный механизм в штампе, приводимый в действие от выталкивателя пресса, поднимает ручьевые выталкиватели, которые выбрасывают поковку из ручья. Для исключения заклинивания и поломки пресса открытые штампы на КГШП не смыкаются на величину заусенца из-за отсутствия ударов служат больше молотовых. На КГШП используют штампы сборной конструкции с ручьевыми вставками, которые при износе заменяют. Наличие выталкивателей обеспечивает удобство штамповки в закрытых штампах выдавливанием и прошивкой. При выдавливании заготовку устанавливают в полость штампа и осаживают в этой полости с одновременным истечением части металла за её пределы. КПД прессов примерно в 2 раза выше КПД молотов. Прессы совершают 35-90 ходов в мин, то есть примерно столько, сколько 4 эквивалентные им по мощности молоты. Штамповка на прессе в 1,5 – 3 раза производительней, чем на молоте, и её легче механизировать и автоматизировать. При закрытой штамповке без заусенца полученная по приведённой формуле значения усилия уменьшают на 2,0 – 2,5%. P = k F, где P – площадь проекции штампованной паковки с заусеничным носочком, см кв; k – коэффициент, учитывающий сложность формы поковок (k = 6,4 / 7,3). Механизм регулировки зазора Перемещение переднего валка осуществляется при передвижении корпуса подшипников в проемах станин машины. Механизм регулировки зазора представляет винтовую пару: гайка закреплена неподвижно в станине, а винт вращается электродвигателем через червячные передачи. Винт упирается в предохранительную шайбу, которая находится в корпусе подшипника. Эта шайба разрушается в случае перегрузки вальцев распорным усилием. Вальцевые машины относятся к оборудованию с повышенной опасностью обслуживания. Аварийное устройство вальцев включает в себя тросики, расположенные над валками. Один конец, троса жестко соединен с траверсой левой станины, а второй с рычагом выключателя. При нажиме на трос рычаг выключает электродвигатель. Определение распорных усилий и полезно потребляемой мощности Полная мощность потребляемая валками Расчет производительности Определение распорных усилий и полезно потребляемой мощности. При вальцевании в рабочем зазоре возникают силы, которые стараются раздвинуть валки. Эти силы называются распорными. Их необходимо учитывать при расчете, иначе при чрезмерно больших усилиях возможна поломка вальцев. Сложность явления вальцевания и недостаточная теоретическая изученность затрудняют расчет распорных усилий и потребляемой мощности. Данные величины можно определить двумя методами: 1. Обработкой опытных данных на основе теории подобии 2. Математическими анализом процесса при введении определенных допущений. Для первого метода проводят опыты на модельной машине, получают распорные усилия и потребляемую мощность. где: - диаметр валков; - величина зазора; - величина фрикции; - удельный вес смеси; L - длина валка; - угловая скорость быстроходного валка; - конечная пластичность материала По второму методу простые математические зависимости получаются при введении следующих допущений: 1. Эффективная вязкость (средняя) смеси не изменяется 2. Режим течения смеси в зазоре минимальный – ламинарный 3. Материал прилипает к поверхности валков и скорость слоев у поверхности равна скорости движении валка (U=V) 4. Инерционные силы малы 5. Течение материала одномерно (в зазор) 6. Скорость смеси не меняется по вертикали 7. Давление на входе и выходе материала в валки равно нулю 8. Давление в плоскостях, параллельных осям валков, не меняется. Тогда уравнение движения вязкой жидкости (Навье-Стокса) имеет вид:
При интегрировании данного уравнения и учитывая допущения получено выражения для распорного усилия :
где: - величина фрикции; - эффективная вязкость; - скорость переднего валка; - радиус валка; - длина валка; - зазор между валками. Момент потребляемый валками равен сумме крутящих моментов:
Полная мощность потребляемая валками. Она рассчитывается по формуле:
где: - необходимый полный крутящий момент. где: - момент холостого хода; - момент дополнительных сил трения.
где: - радиальная нагрузка на цапфу; - коэффициент трения подшипника; - диаметр цапфы; - передаточное число трансмиссии и фрикционной пары; - общий К.П.Д. трансмиссии и фрикционной пары; Момент дополнительных сил равен:
где: - распорное усилие на валки. Расчет производительности. Валковые машины работают по схемам однократного и многократного пропуска перерабатываемого материала через зазор. Для однократного прохождения материала через вальцы производительность определяется по формуле:
где: - единовременной загрузки; - коэффициент использования машины (0.85 - 0.9). - удельный вес материла; - продолжительность цикла; где: - диаметр переднего валка; - длина бочки валка. Время цикла определяется по формуле:
где: - время загрузки и выгрузки; - технологическое время работы. Это время определяется экспериментально. Необходимо отметить, что существует и другие расчета зависимости при определении производительности вальцев. Тепловой расчет вальцев. При переработке материала в зазоре валков выделяется большое количество тепла и в результате этого повышается температура как рабочей поверхности валков, так и перерабатываемой смеси. Для предотвращения нежелательных температурных изменений (подвулканизация и т.п.) предусматривается специальное охлаждение валков. Количество тепла выделяемого при переработке можно определить по мощности потребляемой вальцами, с учетом КПД всех передач и цапф. Это тепло расходуется на нагревание обрабатываемой смеси , на потери в окружающую среду и на нагрев охлаждающей водой .
где: - производительность валка; - удельная теплоемкость; - конечная и начальная температура смеси. Потери тепла в окружающую среду , складывается из потерь тепла конвекцией и лучеиспусканием .
где: - температура валка и окружающего воздуха, ° С; - абсолютная температура валка и воздуха, ° К; - общий коэффициент излучения (зависит от излучения валка, окружающей среды и абсолютно черного тела); - поверхность теплоотдачи и излучения; - коэффициент теплоотдачи (для неподвижного воздуха).
где: - диаметр валка. Количество тепла уносимого охлаждающей водой:
Похожие статьи
|
(3.1)
(3.4)
(3.5)
(3.9)
(3.13)
, (3.15)
, (3.16)
(3.18)
(3.19)
- опытные коэффициенты, которые для некоторых материалов приведены в справочниках.
, (6.3)
, (6.4)
, (6.5)
- крутящие моменты быстроходного и тихоходного валков.
(6.8)
, (6.10)
, (6.11)
, (6.12)
, (6.14)
, (6.16)
, (6.18)
, (6.19)
, (6.20)