Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Автокамерное производство занимает одно из основных мест в изготовлении пневматических шин. Процесс изготовления автокамер включает ряд операций. К основным операциям относится: шприцевание резинового рукава, подготовка и установка вентилей, стыковка заготовок камер, вулканизация сырой камеры, укомплектование вентилей.

За последние годы технология и оборудование автокамерного производства мало изменилось, что объясняется главным образом общей тенденцией к переходу на выпуск бескамерных шин.

В качестве основных направлений совершенствования технологии и оборудования для производства ездовых камер можно отметить следующие:

- Повышение прецезионности агрегатов для выпуска камерных заготовок, оснащение агрегатов системами автоматизированного контроля и управления;

- Массовая замена индивидуальных камерных вулканизаторов многопозиционными вулканизаторами типа ЛВК-330, ЛВА-1, ЛВА-2;

- Автоматизация заключительных операции, в частности сборки вентилей.

Основной продукцией проектируемого цеха являются автокамеры типоразмеров 165R13 и 175R14 , которые идут на укомплектацию легковых покрышек соответственно. Они широко используются в народном хозяйстве: легковые автомобили различных моделей, общественный транспорт и т.д.

Задачей проекта является создание нового, более совершенного цеха по производству автокамер. В котором используется высокопроизводственные методы труда и совершенные машины и приборы. Одновременно решаются задачи облегчения, оздоровления и безопасности труда работающих.



1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И КОНСТРУКЦИИ ВАЛЬЦЕВ

1.1 Выбор и обоснование технологической схемы

За последние годы технология производства автомобильных камер мало изменилась, что объясняется, главным образом, общей тенденцией к переходу на выпуск бескамерных шин.

В автокамерном цехе сконцентрированы все операции производства автокамер, за исключением приготовления резиновых смесей. К основным операциям изготовления автокамер относятся:

- подготовка резиновых смесей;

- шприцевание резинового рукава;

- подготовка и установка вентилей;

- стыковка заготовок камер;

- вулканизация сырой камеры;

- укомплектование вентилей;

Резиновая смесь, поступающая из подготовительного цеха, разогревается на подогревательных вальцах и листуется на смесительных вальцах.

С вальцев лента резиновой смеси поступает на шприцевание в червячную машину теплового питания. Выходящий из головки шприц-машины рукав поступает на автокамерный агрегат, где осуществляется непрерывное взвешивание, охлаждение и усадка, промазка клеем (в месте установки вентиля), пробивка отверстия под вентиль, установка и прикатка вентиля, отрезка камерной заготовки и ее взвешивание.

Далее камерная заготовка подается на стыковку на стыковочных станках. Использование современных моделей стыковочных станков позволяет исключить из технологического процесса операции по усилению стыка авто-камеры. Далее автокамеры отправляются на вулканизацию.

Поступающие на участок вулканизации камеры подвергаются подмораживанию стыка и поддуваются воздухом. Вулканизация камер может осуществляться на индивидуальных камерных вулканизаторах или на линиях вулканизации камер.

Далее вулканизованные камеры поступают на участок контроля и заключительных операций, где подвергаются наружному осмотру и испытываются на герметичность. Дефектные камеры направляются на ремонт, а сортовые на участок комплектации. На участке обработки вентилей вентили подвергаются ультразвуковой подготовке, обезжириванию и сушке. Резиновая смесь для пятки вентиля со склада поступает в червячную машину холодного питания. Выходящая из головки шприц-машины трубчатая заготовка охлаждается, режется и подается на участок вулканизации, где резиновая пятка, на вулканизационных прессах, подвулканизовывается к вентилю. Далее пятка вентилей шерохуется, промазывается клеем и после сушки, поступает к станку для установки вентиля. Индивидуальные вулканизаторы - прессы периодического действия. Во время вулканизации камер механизмы, осуществляющие перезарядку пресса, простаивают, то есть имеют низкий коэффициент использования. Основной недостаток этого традиционного оборудования заключается в том, что операции по перезарядке пресс-форм (закладка заготовок, подсоединение и отсоединение вентиля к линии сжатого воздуха, выгрузка готовой камеры) осуществляются вручную. При этом они выполняются в зоне повышенных температур и газовыделений. Кроме того, индивидуальные вулканизаторы металлоемки и требуют больших производственных площадей.

Замена индивидуальных вулканизаторов, на участке вулканизации, на многопозиционные вулканизаторы автокамер позволит устранить недостатки индивидуальных прессов.

Сравнивая эти варианты, видно, что наиболее рациональным и экономически целесообразным вариантом является вариант технологической схемы автокамерного производства с заменой индивидуальных вулканизаторов автокамер на многопозиционные вулканизаторы, на участке вулканизации. Этот вариант технологической схемы и принимается к исполнению.

1.2 Обоснование и выбор конструкции вальцев

1.2.1 Назначение вальцев

При переработке полимерных материалов и, в частности, резиновых смесей используется большое количество машин, у которых основными рабочими узлами являются валки. Такие машины принято называть валковыми. Валковые машины для переработки резиновых смесей можно разделить на три группы:

1) резинообрабатывающие вальцы (ГОСТ 14333-73);

2) резинообрабатывающие каландры (ГОСТ 11993-70);

3) прикатывающие и дублирующие машины и устройства. [2].

В производстве резиновых изделий применяются различные типы вальцев для листования, подогрева и пластикации резиновых смесей, а также для дробления, размола, очистки старой резины и резиновых отходов и регенераторном производстве.

Резинообрабатывающие вальцы можно разделить на следующие группы (ГОСТ 14333-73):

1) лабораторные вальцы (Лб);

2) подогревательные вальцы (Пд);

3) смесительные вальцы (См);

4) дробильные вальцы (Др);

5) промывные вальцы (Пр);

6) размалывающие вальцы (Рз);

7) рафинирующие вальцы (Рф);

8) смесительно-подогревательные вальцы (См-Пд).

Лабораторные вальцы предназначены для лабораторных исследований.

Подогревательные вальцы используются для подогрева резиновых смесей перед их загрузкой на каландры, червячные и другие машины. Эти вальцы имеют различную скорость вращения валков (фрикция 1,22-1,27). Подогревательные вальцы для подогрева жестких резиновых смесей могут быть снабжены задним валком с рифленой поверхностью.

Смесительные вальцы служат для введения в резиновую смесь отельных компонентов, а также для гомогенизации (домешивания) и охлаждения резиновых смесей после выгрузки из резиносмесителя. Смесительные вальцы имеют фрикцию до 1,08.

Дробильные вальцы (крекер-вальцы) предназначены для дробления старой резины в производстве регенерата и для переработки прорезиненных тканевых отходов. Поверхность обоих валков вальцев рифленая. Вальцы имеют повышенную фрикцию (2,42-2,55).

Размалывающие вальцы применяются для более тонкого дробления (размалывания) старой резины, прорезиненных тканей, прочих резиновых отходов и эбонита. Поверхность валков размалывающих вальцев может быть как гладкой, так и рифленой; фрикция составляет 2,55-4,0.

Рафинирующие вальцы служат для очистки регенерата и синтетического каучука от твердых хрящевидных включений. Удаление твердых частиц из обрабатываемого материала происходит благодаря наличию бомбировки (бочкообразной формы) валков. При работе вальцев за счет клинообразной формы зазора, твердые частицы выдавливаются от середины к краям рабочей части (бочки) валков и собираются на краях (кромках) листа. Затем кромка листа обрезается и твердые включения удаляются.

В ГОСТ 14333-73 сформулированы основные параметры и технические требования к вальцам приведены в таблицах 1.1. и 1.2.



Таблица 1.1

Длина бочки валков	Диаметр бочки, мм	Распорное усилие на 1 см длины рабочей части валков, кН/см (не менее)
	переднего валка	заднего валка
100	50	50	2
200	100	100	4
320	160	160	6
450	225	225	9
630	315	315	11
800	490	610	12,5
800	560	560	18
1500	660	660	15
1500	800	800	28
2130	660	660	13
2130	950	950	28

Пример условного обозначения (по ГОСТ 14333-73) рафинирующих вальцев с длиной бочек валков 800 мм, диаметром бочки переднего валка 490 мм, диаметром бочки заднего валка 610 мм и правым приводом: Вальцы

РФ800П ГОСТ14333-73. [2]

1.2.2 Кинематические схемы привода вальцев

Для осуществления технологического процесса переработки полимерных материалов на вальцах необходимо их валки привести во вращательное движение вокруг горизонтальных осей. При этом рабочие валки должны вращаться навстречу друг другу и с различной частотой. Если передний валок делает z₁ об/мин, а задний - z₂ об/мин, то фрикция f = z₂ /z₁. Для уменьшения опасности при обслуживании передний валок имеет меньшую частоту вращения. Для различных типов вальцев фрикция имеет различные значения от 1,08 до 4 (см. табл. 1.1).

Привод вальцев для переработки каучуков и резиновых смесей осуществляется в основном по следующим кинематическим схемам:

1) групповой привод (рис. 1.1);

2) привод двух вальцев (сдвоенный привод, рис. 1.2);

3) индивидуальный привод (1.3); 4) единичный привод каждого валка вальцев непосредственно от блока редуктора.

Рис. 1.3 Кинематическая схема индивидуального привода вальцев:

1 - передний валок вальцев; 2 - задний валок вальцев; 3 - передаточные (фрикционные) шестерни; 4 - нож для срезания ленты перерабатываемого материала; 5 - намоточный барабан; 6 - приводные шестерни; 7 - редуктор; 5 - тормозное устройство; 9 - элекродвигатель; 10 - механизм регулировки зазора между валками; 11 - подшипники

Рис. 1.4 Кинематическая схема привода одной секции вальцев: 1 - передний валок; 2 - задний валок; 3 - трансмиссионный вал; 4 - подшипники трансмиссионного вала; 5 - соединительные муфты; 6, 7 - малая и большая приводные шестерни; 8, 9 - передаточные шестерни

Для вальцев с групповым приводом в качестве электродвигателей могут быть использованы синхронный или асинхронный электродвигатели.

При групповом приводе крутящий момент от электродвигателя передается по схеме (рис. 1.16) через редуктор, а по схеме (рис. 1.1 а) без редуктора через жесткую муфту 5 (рис. 1.4) на участок трансмиссионного вала, расположенного непосредственно под вальцами.

На рис. 1.1 изображена секция кинематической схемы привода одних вальцев от группового привода (см. рис. 1.1). Здесь передача крутящего момента осуществляется от трансмиссионного вала 3 к переднему и заднему валкам через ряд зубчатых передач.

Вальцы могут быть сконструированы с левым и с правым расположением привода в зависимости от того, с какой стороны по отношению к рабочему месту у переднего валка расположена большая приводная шестерня 7 (рис. 1.4). Если она расположена с правой стороны от рабочего места, то вальцы имеют правый привод, если с левой стороны, левый привод. Бывают случаи, когда при групповом приводе (при ремонте) необходимо средние вальцы отключить от привода, тогда малую приводную шестерню: выводят из зацепления с шестерней 7. Для уменьшения износа все шестерни (передаточные и приводные) вальцев изготавливаются, как правило, из качественной углеродистой стали.

Индивидуальный привод вальцев Пд 2130 ПГОСТ-14333-69 имеет электродвигатель мощностью 125 кВт (985 об/мин, 220/380 В); частота вращения заднего валка 17,18 об/мин, переднего 14,68 об/мин. Редуктор имеет передаточное отношение 57. Привод агрегата из двух вальцев имеет электродвигатель мощностью 300 кВт. Привод агрегата из трех вальцев осуществляется от синхронного электродвигателя мощностью 375 кВт (94 об/мин, 6000 В) без редуктора или от асинхронного электродвигателя мощностью 400 кВт (985 об/мин) через редуктор. Приводные шестерни этих вальцев имеют модуль m = 23, а передаточные (фрикционные) шестерни m = 26.

Привод вальцев, как правило, включает в себя электродвигатель и ряд устройств (шестерни, валы, муфты и др.), обеспечивающих передачу крутящего момента от электродвигателя к валкам вальцев.

При индивидуальном приводе (см. рис. 1.3) каждая отдельная машина приводится в движение от асинхронного электродвигателя трехфазного тока через редуктор. Установочная мощность электродвигателя выбирается с учетом пиковых нагрузок при обработке жестких материалов. Для обеспечения нормальной работы мощность электродвигателя индивидуального привода вальцев выбирается в 1,5-2,0 раза выше средней потребляемой мощности. Такая завышенная установочная мощность электродвигателя используется только незначительное время, в период пиковых нагрузок, в остальное же время работы вальцев электродвигатель недогружен и работает с понижением соs .

Привод сдвоенных вальцев (рис. 1.2) осуществляется от электродвигателя 1 через редуктор 2, который имеет два выходных вала. В некоторых случаях привод двух последовательно расположенных вальцев осуществляется от синхронного электродвигателя .

Групповой привод вальцев от одного электродвигателя обеспечивает более равномерную нагрузку на двигатель, так как пиковые нагрузки отдельных вальцев не совпадают, а растянуты по времени, и график потребляемой агрегатом электрической мощности получается более или менее плавным, без болыпих пиковых нагрузок, при этом соs повышается. В связи с несовпадением пиковых нагрузок всех вальцев установочная мощность электродвигателя группового привода может быть выбрана несколько меньшей величины, чем сумма пиковых нагрузок всех вальцев при обработке наиболее жестких резиновых смесей.

Единичный привод каждого валка вальцев осуществляется от электродвигателя через блок-редуктор, в котором смонтированы все приводные и передаточные (фрикционные) шестерни. При единичном приводе каждый валок вальцев соединяется со своим выходным валом блок-редуктора через специальные шарнирные муфты. Шарнирные муфты обеспечивают возможность перемещения валков при изменении зазора между валками без изменения зацепления передаточных шестерен. Использование единичного привода с блок-редуктором, позволяющего улучшить условия работы зубчатых зацеплений, требует технико-экономического обоснования в связи с его высокой стоимостью.

Таким образом, в результате краткого анализа существующих конструкций вальцев для переработки резиновых смесей, были выбраны вальцы с индивидуальным приводом на каждый валок через блок-редуктор и гидравлическим предохранительным устройством.

1.2.3 Устройство и принцип работы вальцов

На фундаментальной плите установлены две стальные литые станины страверсами. На горизонтальных поперечинах станин расположены по два корпуса для валковых подшипников. В корпусах установлены четырехрядные конические роликоподшипники. В подшипниках навстречу друг другу вращаются два валка из кокильного чугуна отбеленной поверхностью бочек, являющиеся рабочими органами вальцов.

Задняя пара корпусов подшипников неподвижная, передняя может перемещаться в направляющих станин посредством механизмов регулировки зазора.

Укрепленные на корпусах подшипников ограничительные стрелы препятствуют попаданию обрабатываемого материала в подшипники.

Привод вращения валков индивидуальный для каждого валка, осуществляется от электродвигателей переменного тока через блок-редуктор. Валы блок-редуктора соединены с валками вальцев универсальными шпинделями шарнирного типа, позволяющими осуществлять раздвижку валков. Электро-двигатели с блок-редуктором соединены посредством упругих втулочно-пальцевых муфт. Питание на электродвигатели подается от частотных преобразователей, позволяющих регулировать скорость вращения валков и осуществлять аварийное торможение. Значения скоростей валков и фрикции индицируются на пульте управления. Механизмы регулировки зазора вальцев гидравлические, представляют собой гидроцилиндры двойного действия с двухконтурной системой управления. При нормальной работе вальцев гидроцилиндр управляется клапаном с Д_у = 6 мм в зависимости от сигнала датчика межвалкового зазора и значения зазора, установленного на пульте управления. При перегрузке вследствие возрастания давления в полости гидроцилиндра срабатывает реле давления, от его сигнала открываются клапаны с большой пропускной способностью (Д_у = 32 мм) и рабочая жидкость перетекает в нерабочую полость цилиндра и частично а бак гидростанции, обеспечивая быстрый отвод переднего валка.

Для поддержания определенного температурного режима предусмотрена замкнутая система охлаждения валков. Для прохода охлаждающей воды по периферии бочек валков расположен ряд отверстий, выполненных на всю длину бочек валков. Вода циркулирует по замкнутому контуру валокциркуляционный насос - теплообменник. В теплообменнике происходит охлаждение воды, находящейся в замкнутом контуре водой из водопроводной сети. В системе предусмотрен ряд вентилей, позволяющих регулировать соотношение расходов циркулирующей воды между передним и задним валками, расход водопроводной воды, сливать и доливать воду в замкнутый контур, контролировать заполнение полостей валков. Температура воды на сливе из валков индицируется на пульте управления.

Для повышения безопасности работы вальцы снабжены аварийным устройством штангового типа. Штанги установлены спереди и сзади вальцев и связаны с конечными выключателями. При нажатии на штангу аварийного устройства электрический сигнал от конечных выключателей размыкает цепь главного привода. Вальцы с торможением останавливаются.

Для интенсификации перемешивания и охлаждения резиновой смеси вальцы оснащены установкой ПРВ 2100, закрепленной на траверсах вальцев. Основным рабочим органом является охлаждаемый изнутри водой барабан, вращающийся в подшипниковых опорах правой и левой стоек от регулируемого мотор-редуктора.

Вдоль барабана возвратно-поступательно от реверсивного винта пере-мещается каретка с роликами. В крайних положениях происходит срабаты-вание конечных переключателей изменения направления перемещения. Для перемещения каретки могут использоваться следующие режимы:

- наладочный,

- автоматический без остановок,

- автоматический с регулируемыми остановками.

Резиновая смесь с переднего валка вальцев, сворачиваясь в жгут между роликами каретки, попадает на охлаждающий барабан и далее, в зазор между валками вальцев.

Для лучшего протягивания жгута через установку имеется прижимной ролик, свободно вращающийся в подшипниках качения, под действием пружин прижимающий резиновую смесь к охлаждающему барабану.

Для более равномерного распределения в зазоре между валками вальцев сходящей с охлаждающего барабана резиновой смеси предусмотрен направляющий столик. Опускание и подъем столика производится пневмоцилиндром со встроенной пружиной.

Для очистки охлаждающего барабана и прижимного ролика от налипшей резиновой смеси установлены скребки.

1.2.4 Описание схемы гидравлической принципиальной

Принципиальная гидравлическая схема имеет два гидроцилиндра регулирующих зазор. Питание гидросистемы производится от станции гидропривода, предназначенной для подачи одного потока рабочей жидкости в цикле, требующем кратковременного расхода превышающего подачу насоса и дли-тельного поддержания давления в гидросистеме. От гидростанции рабочая жидкость по линии нагнетания Р₂ подводится к гидрораспределителям Р < Р₂, которые управляют работой гидроцилиндров. В комплекте с распределителями установлены гидрозамки Г31, Г32 позволяющие запирать полости цилиндров при отсутствии управляющего сигнала на распределителях. При повышении давления в поршневых полостях цилиндров выше допускаемого срабатывают реле давления РД1, РД2, которые выдают сигнал на открытие гидроклапанов РК1, РК2. При этом давление рабочей жидкости сбрасывается в штоковые полости через обратные клапана КО1, КО2 и в линию слива через клапаны ОК1, ОК2 - цилиндры разгружаются. Контроль давления в гидроцилиндрах производится по манометрам МН1, МН2.

Гидрораспределители с пропорциональным управлением Р1, Р2 позволяют регулировать скорость перемещения поршней гидроцилиндров.



2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И ЕЕ АВТОМАТИЗАЦИЯ

Резиновая смесь, изготовленная на основе СКМС-30 и на основе бутил-каучука; поступает из подготовительного цеха. Подача резиновой смеси на вальцы осуществляется из бункера.

На вальцах смесь разогревается, листуется, дорабатывается путем подрезания три-четыре раза. Вырезается образец на экспресс-анализ (определяются модуль, твердость).

Технологический режим обработки резиновой смеси на вальцах:

- время разогрева 8 мин;

- температура переднего валка 65°С;

- температура заднего валка 75°С;

- зазор между валками 9 мм.

Лента резиновой смеси ленточным транспортером направляется в загрузочную воронку червячной машины теплого питания.

Технологический режим шприцевания:

- температура головки 50-60°С;

- температура корпуса 30-40°С;

- температура охлаждающей воды не более 25°С;

Скорость шприцевания:

- типоразмер 165 13 10,5 м/мин;

- типоразмер 175 14 11,5м/мин.

Выходящий из головки червячной машины рукав поступает на автокамерный агрегат. На приемочном транспортере настраивается ширина рукава, далее камерный рукав проходит автоматические весы непрерывного действия, ванну мокрого охлаждения, где камерный рукав охлаждается до температуры окружающей среды (15-20С), и поэтому меньше подвергается повреждениям. После охлаждения рукав проходит по усадочному рольгангу с весами, заготовка уменьшается по длине и увеличивается по ширине и толщине. Далее через центрирующий шар рукав выходит на рабочий транспортер, на котором обдувается воздухом для удаления влаги (с целью повышения прочности связи вентиля с автокамерной заготовкой).

Затем автоматическим приспособлением пробиваются отверстия под вентиль, вакуумом отбирается отбитый пятачок резины, автоматически промазывается клеем место соприкосновения камерной заготовки с пяткой вентиля, рукав проходит под лампами высокого накала, где просушивается промазанное клеем место с отверстием, на отверстие приклеивается заранее подготовленный вентиль, при этом совмещается отверстие вентиля с отверстием на камерном рукаве механическим прикатчиком маятникого типа. Далее камерная трубка поступает на опудривание. Опудривание наружной поверхности автокамерного рукава осуществляется тальковой суспензией, концентрацией 16-19%, для предупреждения прилипания рукава к полкам конвейера. Затем рукав обрезается по длине, заданной спецификацией. Обрезанная камерная заготовка с помощью автоматического складывающего устройства, складывается и укладывается на люльки подвесного конвейера и отправляется на стыковку.

Если камерная трубка имеет дефекты (узкая, широкая, присутствуют посторонние включения и т.д.) на нее не накладывают вентиль. В этом случае сложенные рукава не отключают путевой выключатель и они сбрасываются на рольганг и с помощью ленточного транспортера отправляются на повторную переработку.

Стыковка камерных рукавов осуществляется на стыковочных станках.

Цикл стыковки:

- типоразмер 165К13 12-15 секунд;

- типоразмер 175Я14 14-18 секунд;

- температура резания 250°-300°С;

Далее подвесными конвейерами автокамеры отправляются на участок вулканизации.

На участке обработки вентилей вентили подвергаются ультразвуковой обработке. Латунные вентили (до 100 штук) размещаются в противнях, закладываются в сетчатых контейнерах в ультразвуковую ванну с 2-х процентным водным раствором едкого натра. Вентили обрабатываются при 60°С в течение 3 мин.

Отработанный раствор едкого натра пропускают через капроновый фильтр, затем используют повторно.

Вентили промываются в ванне с проточной холодной водой, обдуваются струей сжатого воздуха и сушатся на противне, в сушильном шкафу при температуре 65°-85°С в течение 20-30 минут до полного удаления следов воды.

Резиновая смесь для пятки вентиля поступает на участок в катушках и питателем направляется в червячную машину холодного питания. Выходящая из головки червячной машины трубчатая заготовка охлаждается в ванне, режется на специальном станке на заготовки и в ящиках подается на участок вулканизации. На гидравлических вулканизационных прессах пятка привулканизовывается к вентилю.

Режим вулканизации:

- температура 173 ± 3°С;

- давление пара 0,74 ± 0,05 МПа;

- давление рабочей жидкости не менее 7,84 МПа;

- время вулканизации 10 мин.

После вулканизации вентили подвергаются шероховке на шероховальном станке. После шероховки резиновую пятку промазывают клеем дважды.

Время сушки после промазки клеем первый раз не менее 10 мин.

После полного высыхания клея вентили подаются в ящиках, к станку для установки вентилей, входящему в состав автокамерного агрегата.

После стыковки камерная заготовка идет на вулканизацию. Перед вулканизацией стык камерной заготовки беговой частью укладывается на морозильную трубку. Подморозка стыка осуществляется в течение одного цикла вулканизации при температуре: (-5),(-6)°С.

После подморозки камерная заготовка навешивается на шаблон питателя, входящего в линию вулканизации автокамер. Затем производится автоматическое формование заготовки: первый раз камерную заготовку поддувают на 70-80% объема, дается время для равномерного распределения резины по периметру, далее второй поддувкой заготовка надувается до ограничителя на шаблоне. Закрывается вентиль легкоплавкой массой, заготовка передается на механизм загрузки многопозиционного вулканизатора.

Механизм загрузки доставляет заготовку к пресс-форме и осуществляет загрузку, пресс-форма закрывается и начинается процесс вулканизации.

Режим вулканизации:

- давление воздуха при вулканизации 0,8 МПа;

- температура воздуха 170°С;

- продолжительность вулканизации 8 мин.

Вулканизованные камеры ленточными транспортерами отправляются на участок заключительных операций, где в вентили вставляются золотники и камера накачивается. Операция выполняется на соответственном станке. Затем камеры проверяются на герметичность в ванне с водой, разбраковываются ОТК.

Дефектные, брачные камеры направляются на участок ремонта, а сортовые с помощью конвейера отправляются на участок комплектации.



3. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЦЕХА

Мощность проектируемого автокамерного цеха составляет 2000000 автокамер в год, из них 50% автокамеры размера 165R13 и 50% размера 175R14.

Учитывая специфику производства и основные требования при выборе графика сменности (он должен обеспечивать максимальную загрузку оборудования во время, фонд рабочего времени должен соответствовать 40 часам в неделю) организуется работа цеха по периодическому циклу в три смены с остановом в выходные и праздничные дни. Число рабочих дней в неделю пять, продолжительность смены восемь часов.

Определяется номинальный фонд времени работы оборудования:

Т_н = [365 - (а + в)]с, (3.1)

где а, в - число выходных и праздничных дней в году;

с - количество часов работы оборудования в сутки.

Т_н = [365 - (103 + 10)] - 24 = 6048 ч

Определяется эффективный фонд времени работы оборудования:

Т_эф = Т_н (1 - П_т - П_р) (3.2)

где П_т, П_р - коэффициенты простоя оборудования по технически

неизбежным причинам и причинам простоя в ремонте соответственно.

Т_эф = 6048(1 - 0,1 - 0,03) - 5261,8 ч (3.3)

Расчет производственной программы представлен в таблице 3.1



Таблица 3.1

Расчет производственной программы

Наименование продукции	Мощность производства А, шт/год Аг	Изделия на анализ и испытания	Валовый выпуск (производственная программа)
		а,%	К, шт.	шт/год, ХГ=АК+К	шт/сут.,
165R13	1000000	0,2	2000	1002000	3317,8
175R14	1000000	0,2	2000	1002000	3317,8

Согласно спецификации автокамера состоит из трех составляющих, а именно резины для рукава, резины для вентиля и самого вентиля. Расчет расхода сырья и материалов, требующихся на выполнение производственной программы, представлен в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Расчёт материального баланса (расчёт расхода сырья и материалов на производственную программу)

№	Назначение материала	Расход на Е штук	Потребность в материалах
		Ам, Кг; шт.	а, %	Бм кг, шт,	Годовая	Суточная
	Резиновая смесь:	на автокамеру 165R13
1	камерная резиновая	940	1,35	952,69	954,69	3,16
2	смесь вентильная вентиль	13 1000	1,35 2,0	13,18 1020	13,2 1022	0,0033 3,384
3	Резиновая смесь:	На автокамеру 175R14
1	камерная резиновая	1381	1,35	1399	1401,7	4,65
2 3	смесь вентильная вентиль	14 1000	1,35 2,0	14,189 1020	14,2 1022	0,047 3,384



где Е - утверждённая расчётная единица, на которую имеются нормативы расхода сырья и материалов, в том числе и потеря этих материалов при их переработке, она равна 1000;

А_м - расход сырья или материалов на одну расчётную единицу и с учётом потерь;

Б_м - норма расхода сырья и материалов на одну расчётную единицу с учётом потерь этого материала;

а - норматив потерь сырья или материалов при его переработке, выраженный в %.

вальцы автокамера подшипник шпиндель



4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ ВАЛЬЦЕВ

4.1 Назначение и техническая характеристика вальцев

Вальцы 2100 с регулируемой скоростью вращения вальцев и фрикцей предназначены для пластикации и гомогенизации резиновых смесей и для подогрева резиновых смесей перед дальнейшей их обработкой.

Техническая характеристика вальцев представлена в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Техническая характеристика вальцев 2100

№	Наименование параметра	Ед. изм. параметра	Величина
1	2	3	4
1	Диаметр бочки валков	мм	660
2	Длина бочки валков	мм	2100
3	Окружная скорость вращения валков,в пределах	м/мин	1...33
4	Фрикция в пределах	-	0,65. ..1,35
5	Угловой перекос валков, не более	град	0,5
6	Производительность	л/цикл	140... 200
7	Рабочий зазор	мм	1...15
8	Величина раздвига валков при аварийной остановке	мм	35. ..50
9	Усилие срабатывания предохранительного устройства	Кн	1600
10	Тормозной путь валков, не более	оборотов	0,25
11	Охлаждение валков	-	вода
	система охлаждения		закрытая
	расход воды	м3/час	20
	давления воды	МПа	0,2... 0,3
12	Поверхность бочки валков		Цилиндрическая гладкая
13	Твёрдость поверхности бочки валков	НRС	43,5. ..56
14	Толщина отбеленного слоя бочки валков	мм	10..20
15	Окружная скорость охлаждающего барабана	м/мин	1...33,5
16	Линейная скорость каретки	м/мин	0,1...4,5
17	Установленная мощность	КВт	160
18	Габаритные размеры:
	длина	мм	6275
	ширина		2770
	высота		2550
19	Масса, не более	кг	35000

4.2 Устройство и принцип работы вальцев

На фундаментной плите установлены две стальные станины с траверсами. На горизонтальных поперечинах станин расположены по два корпуса для валковых подшипников. В корпусах установлены четырёхрядные конические роликоподшипники. В подшипниках навстречу друг другу вращаются два валка из кокильного чугуна с отбеленной поверхностью бочек, являющиеся рабочими органами вальцев.

Задняя пара корпусов подшипников неподвижна, передняя может перемещаться в направляющих станин посредством механизмов регулировки зазора.

Укреплённые на корпусах подшипников ограничительные стрелы препятствуют попаданию обрабатываемого материала в подшипники. Привод вращения валков индивидуальный для каждого валка, осуществляется от электродвигателей переменного тока через блок-редуктор. Валы блок-редуктора соединены с валками вальцов универсальными шпинделями шарнирного типа, позволяющими осуществлять раздвижку валков. Электродвигатели с блок-редуктором соединены посредством упругих втулочнопальцевых муфт.

Питание на электродвигатели подаётся от частотных преобразователей, позволяющих регулировать скорость вращения валков и фрикции индуцируются на пульте управления.

Механизмы регулировки зазора вальцев гидравлические, они представляют собой гидроцилиндры двойного действия с двухконтурной системой управления. При нормальной работе вальцев гидроцилиндр управляется клапаном с D_у=6 мм, в зависимости от сигнала датчика межвалкового зазора и значения зазора, установленного на пульте управления. При перегрузке вследствие возрастания давления в полости гидроцилиндра срабатывает реле давления, от его сигнала открывается клапан с большой пропускной способностью (D_у=32 мм) и рабочая жидкость перетекает в нерабочую полость цилиндра и частично в бак гидростанции, обеспечивая быстрый отвод переднего валка.

Для поддержания определённого температурного режима предусмотрена система охлаждения валков. Вода циркулирует по замкнутому контуру валок циркуляционный насос-теплообменник. В теплообменнике происходит охлаждение воды, находящейся в замкнутом контуре водой из водопроводной сети.

Для интенсификации перемешивания и охлаждения резиновой смеси вальцы оснащены установкой ПРВ 2100, закреплённой на траверсах вальцев. Основным рабочим органом её является, охлаждаемый изнутри водой, барабан. Он вращается на подшипниковых опорах правой и левой стойках, от регулируемого мотор-редуктора. Вдоль барабана возвратно-поступательно от реверсивного винта перемещается каретка с роликами. В крайних положениях происходить срабатывание конечных переключателей изменения направления перемещения. Для перемещения каретки могут использоваться следующие режимы:

* наладочный;

* автоматический без остановок;

* автоматический с регулируемыми остановками.

Резиновая смесь с переднего валка вальцев, сворачиваясь в жгут между роликами каретки, попадает на охлаждающий барабан и, далее, в зазор между валками вальцев.

Для лучшего протягивания жгута через установку имеется прижимной ролик, свободно вращающийся на подшипниках качения, под действием пружин прижимающий резиновую смесь к охлаждающему барабану.

Для более равномерного распределения в зазоре между валками вальцев сходящей с охлаждающего барабана резиновой смеси предусмотрен направляющий столик. Опускание и подъём столика производится пневмоцилиндром.

Для очистки охлаждающего барабана и прижимного ролика, от налипшей резиновой смеси, установлены скребки. Для повышения безопасности работы вальцы снабжены аварийным устройством штангового типа. Штанги установлены спереди и сзади вальцев и связаны с конечными выключателями. При нажатии на штангу аварийного устройства электрический сигнал размыкает цепь главного привода. Вальцы с торможением останавливаются.

4.3 Расчёт технологической мощности и распорного усилия

Мощность вальцев и распорное усилие из ГОСТа, по справочнику

См2100	длина	переднего	заднего	Доп. распорное усилие на 1см длины раб. части ,Н	Мощность эл. двигателя, КВт	Масса, т
	2100	660	660	15000	160	52

4.4 Расчёт валков на прочность

Данные для расчёта:

- мощность электродвигателя N =80 кВт;

- скорости валков:

переднего: V =24,4 м/мин; заднего: V =33 м/мин;

- диаметры валков:

переднего: D = 660 мм;

заднего: D = 660 мм;

- длина рабочей части валков L = 2100 мм;

- распорное усилие Р = 3150 1сН.

При расчёте валка пренебрегаем его весом и считаем, что распорные усилия направлены в горизонтальной плоскости и распределены равномерно по длине валка.

Число оборотов валков определяем по формуле:

Переднего

об/мин; (4.1)

заднего

об/мин (4.2)

Остальные необходимые для расчёта данные приведены на рис. 4.1.

Крутящие моменты соответственно на переднем и заднем валках, определяются по формулам:

;

Где угловая скорость валка равна:



Рис. 4.1 Конструкция валка

Тогда

Кнм

Кнм

Расчёт валка производится на совместную деформацию от изгиба и кручения. Опасными сечениями являются сечения I-I, П-П, Ш-Ш.

Реакции опор равны:

Кн

Изгибающие моменты в сечениях равны:

Сечение I-I

; (4.3)

где Кн/м

Кнм

Сечение II-II

Кнм

Сечение III-III

Кнм

Расчетная схема валка и эпюры крутящих и изгибающих моментов приведены на рис. 4.2.

Рис. 4.2 Расчетная схема валка и эпюры крутящих и изгибающих моментов

В сечении I-I

МПа;

В сечении II-II

МПа;

В сечении III-III

МПа;

Крутящий момент в сечении I-I равен:

Кнм

Крутящие моменты в остальных сечениях равны:

Кнм

Полярные моменты сопротивления:

В сечении I-I

м³;

В сечении II-II

м³;

В сечении III-III

м³.

Напряжения кручения равны:

В сечении I-I

МПа;

В сечении II-II

МПа;

В сечении III-III

МПа.

Приведенные напряжения в сечениях определяем по формуле:

(4.4)

В сечении I-I

МПа;

В сечении II-II

МПа;

В сечении III-III

МПа

Допускаемые напряжения для стали 45 = 150 МПа, то есть возникающие в опасных сечениях напряжения не превышают допускаемых.



4.4.1 Расчёт подшипников качения

Расчёт подшипников по динамической нагрузке:

,(4.5)

Где х = 1,0 - коэффициент радиальной нагрузки;

v - коэффициент вращения; v= 0,1;

(Кн ) - радиальная нагрузка;

у = 1,47 - коэффициент осевой нагрузки;

F_а = 0 - осевая нагрузка;

k_б = 1,1 - коэффициент безопасности;

k_т = 1,0 - температурный коэффициент;

Кн

Посадочный диаметр под подшипники:

d = (0,5 0,6) D

d = 0,6660 = 396 мм

Принимаем диаметр шейки d = 400мм.

Условное обозначение подшипника 77880 по ГОСТ 8419-75.

Рассчитываем подшипники на долговечность

Так как мы брали для расчёта максимальное распорное усилие, а оно при работе вальцев очень кратковременно, поэтому долговечность подшипников при работе вальцев примерно больше в 10 раз.



4.4.2 Расчёт шпоночного соединения валка со шпинделем

Крутящий момент оси шпинделя передаётся валку при помощи призматической шпонки 80*70*350. Возникающие напряжения смятия рассчитывается по формуле:

(4.7)

где Т - крутящий момент, равный 65 Кнм;

l_Р - расчётная длина шпонки, равная 300 мм;

d - диаметр вала, равный 340мм;

h - высота шпонки, равная 70мм;

Допускаемые напряжения смятия для стали 45 = 150 МПа, то есть напряжения смятия, возникающие в шпоночном соединении, не превышают допускаемых.

Напряжения среза, возникающие в шпоночном соединении, определяются по формуле:

, (4.8)

где b - ширина шпонки, равная 80мм.

Тогда

Допускаемые напряжения среза для стали 45 [_ср] = 60 МПа, то есть напряжения среза возникающие в шпоночном соединении не превышают допускаемых. Прочность шпоночного соединения обеспечена.

4.5 Расчёт универсального шпинделя

Для передачи вращения от блок-редуктора к валкам применяются универсальные шпиндели (рис. 4.3)

Рис. 4.3 Расчетная схема шпинделя

Максимальная раздвижка валков, необходимая для проведения ремонтных работ, равна h = 50мм. Принимаем ориентировочно угол поворота шпинделя при этой раздвижке равным = 4°.

Тогда длина шпинделя рассчитывается по формуле:

мм

Конструктивно принимается длина шпинделя равная L = 800мм. Тогда действительный угол поворота определяется из соотношения:

(4.9.)

Лопасть шарнира воспринимает давление вкладыша, распределённое примерно по закону треугольника. В наиболее опасном сечении 1-1 возникают напряжения изгиба и вследствие того, что сила Р приложена не в центре ветви лопасти, также и напряжения кручения (крутящий момент равен Р1). Усилие Р находится по формуле:

(4.10)

где

мм,

Мкр - крутящий момент передаваемый шпинделем, равный 65 Кнн;

Тогда:

Кн

Изгибающий момент в наиболее опасном сечении I-I определяется по формуле:

,

где - угол перекоса шпинделя.

При обеспечении максимального зазора между валками (15 мм) шпиндель будет работать с углом перекоса равным:

,

Тогда изгибающий момент равняется:

Возникающие в сечении I-I напряжения изгиба определяются по формуле:

где S - толщина шпинделя в сечении I-I, равная 75 мм

Крутящий момент в сечении I-I определяется по формуле:

Тогда напряжения кручения определяются по формуле:

;

где - коэффициент, зависящий от отношения и равный

Получается:

;

Расчетные напряжения:

(4.11)

Допускаемые напряжения для стали 45 , то есть возникающие в опасном сечении напряжения не превышают допустимых.

Расчетные напряжения, возникающие в наиболее опасном сечении I-I

Рис. 4.4 Вилка щеки

щеки вилки, изображенной на рис.4.4., определяются по формуле:

(4.12)

где - крутящий момент передаваемый

шпинделем и равный 65 Кнм;

- диаметр расточки, равный 155мм;

- диаметр головки шпинделя, равный 430 мм;

- коэффициент, учитывающий угол наклона шпинделя;

, где

Тогда

Допускаемые напряжения для стали 45Л [о-]=120МПа, то есть возникающие напряжения не превышают допускаемых.

Рис. 4.5 Вкладыш

Среднее удельное усилие на поверхности контакта вкладыша (рис.4.5) равно:

где Р = 322 Кн

F - поверхность контакта

Тогда

допускаемое удельное усилие , то есть, усилие, возникающее во вкладышах, не превышает допускаемого.

4.6 Расчет охлаждающего барабана

Данные для расчета:

- мощность электродвигателя N = 5,5кВт;

- окружная скорость барабана V = 35м/мин;

- диаметр барабана D = 410 мм;

- длина барабана L = 2100мм.

Остальные необходимые для расчета данные приведены на рис. 4.6.

Сила тяжести, действующая на опоры, будет складываться из веса барабана, резинового листа, расположенного на поверхности барабана.

Сила тяжести воды находится по формуле:

(4.12.)

где R ₁ - внутренний радиус барабана, равный 185 мм;

L₁ - внутренняя длина барабана, равная 2020 мм;

- плотность воды, равная 1000 кг/м³.

Тогда

Сила тяжести резинового листа, расположенного на поверхности барабана, рассчитывается по формуле:

где D - наружный диаметр барабана, равный 410мм;

L - длина барабана, равная 2100мм;

h - толщина листа, равная 10мм;

- плотность резиновой смеси, равная 1 120кг/м³/

Тогда

Общая сила тяжести определяется по формуле:

(4.13)

Число оборотов барабана определяется по формуле:

(4.14)

Угловая скорость барабана определяется по формуле:

(4.15)

Тогда крутящий момент находиться по формуле:

(4.16)

Расчет барабана производиться на совместную деформацию то изгиба и кручения. Опасными сечениями барабана являются сечения I-I, II-II, III-III.

Реакции опор:

,

где l₁ и l₂ - расстояние от соответствующей опоры до центра барабана.

Тогда:

Изгибающие моменты в сечениях равны:

В сечении I-I

,

Где

В сечении II-II

В сечении III-III

Эпюры напряжений изображены на рис 4.7.



Рис. 4.7 Эпюры напряжений барабана

Осевые моменты сопротивления определяем по формуле:

(4.17)

где D - наружный диаметр сечения;

d - внутренний диаметр сечения;

В сечении I-I

В сечении II-II

В сечении III-III

Напряжение изгиба в соответствующих сечениях равны:

В сечении I-I



В сечении II-II

В сечении III-III

Крутящий момент сечении I-I равен:

;

Крутящий момент в остальных сечениях равны:

Полярные моменты сопротивления:

В сечениях I-I, II-II, III-III соответственно:

Напряжения кручения в сечениях равны:

В сечении I-I

В сечении II-II,

Рис. 4.6 Схема к расчету охлаждающего барабана

В сечении III-III

Тогда приведенные напряжения в сечениях определяются по формуле:

В сечении I-I

В сечении II-II

В сечении III-III

Допускаемые напряжения для стали 45 то есть возникающие в опасных сечениях напряжения не превышают допустимых.

4.6.1 Расчет подшипников качения

Эквивалентная нагрузка на подшипники качения радиального типа определяется по формуле:

где V - коэффициент, учитывающий влияние вращения внутреннего или наружного кольца на долговечность подшипника. Для вращающегося внутреннего кольца он равен 1.

R - реакция одной опоры, равная 0,763Кн;

К_Б - коэффициент безопасности, равный 1,25;

К_Т - коэффициент, учитывающий температурный режим работы подшипника равный 1.

Тогда:

Выбираются подшипники особо лёгкой серии № 124 ГОСТ8338-75.

Их грузоподъёмность С = 85 Кн.

Тогда теоретическая долговечность подшипников рассчитывается по формуле:

(4.19)

где n - частота вращения, равная 27 об/мин;



4.7 Расчёт механизма регулировки зазора

Толщина стенки корпуса гидроцилиндра рассчитывается по формуле:

(4.20)

где D - внутренний диаметр гидроцилиндра, равный 300мм;

[] - допускаемое напряжение, равное 140 МПа;

Р - гидравлическое давление, равное 20 МПа;

С - конструктивная прибавка, равная 10 мм

Принимается толщина стенки гидроцилиндра, равная 40мм. Толщина стенки крышки гидроцилиндра рассчитывается по формуле:

, (4.21)

где допускаемое напряжение для стали 45 [] = 150 МПа.

Тогда

Принимается толщина крышки гидроцилиндра, равная 60мм. Сегментное кольцо, служащее для крепления крышки гидроцилиндра рассчитывается на смятие и срез. Усилие приходящееся на крышку гидроцилиндра, находится по формуле:

где Р - давление в гидроцилиндре, равное 20МПа;

S - площадь внутренней поверхности крышки гидроцилиндра, которая находится по формуле:

Тогда

Тогда напряжения смятия, возникающие в сегментном кольце, находятся по формуле:

где S_к - площадь части кольца, в которой возникают напряжения смятия.

Рис. 4.8 Расчетная схема кольца

Тогда



Допускаемое напряжение смятия для стали 45 равняется [_см] = 150 МПа, то есть напряжение смятия, возникающие в кольце, не превышает допускаемого.

4.8 Тепловой баланс вальцев

При переработке резиновой смеси на вальцах имеет место значительное обжатие материала. Как правило, в связи с большим выделением теплоты вальцы необходимо охлаждать, особенно при периодическом цикле работы. Необходимость охлаждения или нагрева определяется тепловым балансом вальцев, который можно записать в виде:

где - количество теплоты выделяемой за счёт работы деформации материала, ...