Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

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
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 название ленточных.

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 t>i; б) поступательное, параллельное оси, со скоростью v2.

Результирующая скорость будет равна геометрической сумме относительных скоростей, т. е.

VP = V v* + vl (189)

Скорость вращения частицы будет равна

1>х = 2 пг-п = о>г, (190)

где п — число оборотов винта; ш — угловая скорость.

Поступательная скорость определится из уравнения

їв /1 і Л дч v*= hn’ (191)

где п — шаг винта.

Из уравнения (190) имеем

0) б) со Лю

л ТС п П = 77—, И тогда V., — -77-.

Фиг. 76. Винтовые поверхности. 2я ‘ 2л

Подставляя значения и t>.2 в уравнение (189), получим

V^+ет - <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.

Фнг. 77. Характер истечения глиняной массы.

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

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.