Оборудование предприятий по переработке полимеров

Расчет технологических параметров вальцев

Расчет производительности.

Производительность вальцев периодического действия:

60-У • р

Час

Ц

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—

[ час

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.

Р = ъ-к-аПфУ г-( 1 +/ уя-ьв1

1 8'%'А0

Где Р1 - составляющая распорного усилия, направленная против вектора скорости вращения
валков (горизонтальная составляющая), Н;

П

■ с

К, —^ , п - реологические константы материала;

М

^ - минимальный зазор между валками, м;

VI - окружная скорость валка медленного (переднего), м/с; R, L - радиус, длина валка, соответственно; м; аэф - коэффициент, 1/м;

£■ фрикция;

В - коэффициент, зависящий от А и С.

. 1,2■ R, л >

Л = 1 + —— (1 — cos а)

К

Где а - эффективный угол захвата.

Таблица 2. 2. Зависимость коэффициентов С и 51 от А

3 ■ (1 +/) ■ Т и, ! аэф= 2 ■ к 0 ■ 4Л—1 •'11 м|

Где Т - коэффициент, зависящий от А (см. таблицу 2. 4). Таблица 2. 4. Зависимость Т от А

Равнодействующая распорного усилия:

Р=1,015РЬ [Н]

Расчет мощности привода. Определение потребляемой энергии вальцами очень важно при выборе привода и расчете на прочность узлов и деталей машины. Из-за многообразия факторов, влияющих на крутящий момент и, следовательно, мощность, в настоящее время трудно рекомен­довать законченную и надежную методику расчета расхода энергии. На затраты энергии при валь­цевании влияют - свойства и температура обрабатываемого материала, окружные скорости валков, величина фрикции и др. Существует несколько методик расчета мощности.

Методика, основанная на теории пластической или упругой деформации. При использовании этой методики момент, необходимый для преодоления сопротивления материала деформации, можно рассчитать либо по работе пластической или упругой деформации между валками, либо по силам давления перерабатываемого материала на валки. В первом случае не учитывается работа сил трения между поверхностью валков и обрабатываемым материалом. Поэтому результаты по сравнению со вторым случаем бывают значительно занижены. Вследствие этого для расчета мо­ментов и мощности следует отдавать предпочтение второму методу.

Момент сопротивления вращению валков определяется:

М=МР +М

Р тр

Где МР - момент, необходимый для преодоления сопротивления деформации материала, ко­торый определяется по силам давления (распорным усилиям);

Мтр - момент сопротивления трения в подшипниках с учетом силы тяжести валков и распор­ных усилий.

МР = Р • D • %та, [ Н • м ]

Где Р - распорное усилие,

Н; D - диаметр валков, м;

А - эффективный угол захвата.

Мтр = >' • (Р +°,) 'Л - [ Н • М ]

Где ц - коэффициент трения в подшипниках;

Gв-вec валка, Н;

D - диаметр цапфы валка, м.

Мощность привода определяется:

Л (Мр + Мтр) •т ^

N = ------------ — ,кВт I

0, 16 • п

Где п - средняя скорость вращения валков, об/мин;

П - коэффициент полезного действия зубчатой пары.

Данная методика расчета мощности привода может быть рекомендована при переработке ма­териалов, обладающих явно выраженным пределом текучести или упругих свойств.

Расчет мощности привода вальцев по методике, основанной на гидродинамической теории вальцевания.

Случай, когда фрикция f = 1:

Где Е - коэффициент, зависящий от А и f (см. таблицу 2. 5).

Таблица 2.5. Зависимость Е от А и f

Случай, когда фрикция f > 1:

Для медленного валка (переднего):

1+I) • Т1

А’ф1 К • - Д-Г

Для быстрого валка (заднего):

(1 + I) • Т 2

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

Где V: - окружная скорость медленного валка, м/с; 81 - коэффициент зависящий от А (см. таблицу 2. 2). Мощность

V1 • (М1+М 2 Я

Где R - радиус валка, м.

Методика рекомендуется для расчета валковых машин для переработки псевдопластичных материалов.

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 КАЛАНДРЫ

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.

На рисунке 2.12 показан внешний вид четырехвалкового каландра.

В России каландры обозначаются, например, 3-710-1800, где 3 - количество валков; 710 - диаметр валков, мм; 1800 - длина рабочей части валков, мм.