Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Червячные машины

Выполнил: гр. ХЕБО-09-16 Пшихачева М.С.

Проверил: Зуев А.А.

Москва 2019

Введение

Червячные машины предназначены для получения заготовок из резиновых смесей различного профиля и любой длины, для очистки резиновых смесей от посторонних включений, для гранулирования каучуков и резиновых смесей, для пластикации натурального каучука, отжатия влаги из каучука и регенерата, для обкладки кабелей, шлангов и рукавов резиновой смесью.

Червячные машины используются в качестве резиносмесителей непрерывного действия, служат узлами пластикации и впрыска в червячно-плунжерных литьевых машинах.

С помощью червячных машин реализуется процесс шприцевания резиновых смесей, заключающийся в непрерывном продавливании разогретого пластичного материала через профильное отверстие инструмента, размещаемого в головке червячной машины. В результате этого продавливания формуется заготовка, поперечное сечение которой соответствует геометрической форме отверстия. Таким методом получают заготовки протекторов, камер, прокладок, шнуров, шлангов и т. д.

В промышленности пластических масс подобный метод применяется для получения готовых изделий и известен под названием экструзии. Червячные машины для переработки термопластов называют экструдерами. В резиновой промышленности червячные машины называют: шприцмашинами, шнековыми машинами, червячными прессами.

Применение червячных машин для переработки резиновых смесей началось в 1870 гг. Первый патент на шнековый пресс был получен английской фирмой "М. Грей" в 1879 г. Одновременно другой английской фирмой "Шоу и Иддон" была построена шнековая машина для резины, в которой содержались основные узлы, присущие современным червячным машинам. С этого времени червячные машины начали пользоваться большим спросом и стали выпускаться в больших количествах.

1. Назначение, устройство и принцип работы

цилиндр червячный подшипник головка

В червячных машинах основным рабочим органом является винт, вращающийся в цилиндре с минимальным зазором. Червячные машины относятся к устройствам непрерывного действия. В них непрерывно подаётся исходный материал, который пластицируется, разогревается, уплотняется через профилирующее отверстие в головке определенной формы, трубы или листа.

Червячные машины зависимости от геометрических параметров червяка имеют различное назначение. Их используют как непрерывно действующие смесительные машины (на второй стадии смешения); как машины, производящие заготовки определенной формы (листы, профили, трубы), в этом случае они называются шприц-машинами или экструдерами; как устройства для получения гранул материала (грануляторы), а также для очистки резиновых смесей от посторонних включений. Кроме того, червячные машины используют в производстве регенерата.

Помещенный в загрузочную воронку материал проталкивается к червяку силовым цилиндром для облегчения захвата его витками рабочей нарезки. При вращении червяка материал продвигается к головке, состояние его меняется по ходу движения, часть материала перетекает в соседние витки нарезки в направлении, обратном общему потоку, под действием давления, создаваемого вращением червяка. В канале между витками материал подвергается действию сдвиговых напряжений, деформируется, разогревается и уплотняется. Разогретый пластичный материал выдавливается червяком через решетку в фильтрующей головке, причем твердые включения остаются на решетке. По мере засорения решетки посторонними включениями ее сопротивление движению потока резиновой смеси увеличивается, в результате производительность машины снижается. В этом случае работу на машине прекращают, головку откидывают и устанавливают в рабочее положение вторую головку. Первую в это время очищают. Вся машина собрана на прочной станине. Червяк приводится во вращение от мощного электродвигателя через редуктор. Частота вращения червяка, как правило, регулируется. Для поддержания необходимого температурного режима в цилиндре машины имеются каналы, по которым циркулирует теплоноситель, подводимый через трубы. Внутри червяка также имеется канал, по которому циркулирует охлаждающая вода. Для отбора готовой смеси и подачи исходного материала червячные машины оборудуют вспомогательными приспособлениями.

Принципиальная схема устройства червячной машины показана на рис.1.

Червяк при вращении удерживается двумя опорными подшипниками 16. Осевое усилие воспринимается мощным упорным подшипником 8. Все подшипники необходимо с большой точностью устанавливать в корпусе машины, так как от этого зависит зазор между гребнями нарезки червяка и внутренней стенкой цилиндра. На хвостовой усилие воспринимается части 9 червяка крепится приводное зубчатое колесо (шестерня 10). Рабочая часть червяка отделена от хвостовой уплотнением. Кольцевые каналы для теплоносителя в цилиндре имеют индивидуальные штуцера для самостоятельного регулирования температуры по зонам.

Регулирование температуры цилиндра по зонам необходимо потому, что свойства материала, перемещающегося из одной зоны в другую, значительно изменяются. Таких зон можно выделить множество, так как перерабатываемый материал постепенно переходит из упругого, жесткого состояния на входе в машину до вязкого, пластического на выходе из головки.

Приближенно цилиндр по всей его длине можно разделить на три зоны: загрузки (питания), пластикации и нагнетания. В первой зоне жесткий (или упругий) материал захватывается гребнями нарезки, вдавливается в пространство между витками и поверхностью цилиндра и перемещается во вторую зону. В первой зоне червяк как бы вывинчивается из материала (как из гайки), двигая его вперед. Во второй зоне материал уплотняется под действием давления, оказываемого на него с одной стороны вращающимися витками нарезки червяка, а с другой -- встречным (обратным) потоком смеси, возникающим под действием давления в головной части цилиндра. Величина этого потока возрастает по мере продвижения материала к головке. Уплотненный материал испытывает воздействие сил трения о поверхность цилиндра и червяка. В нем развиваются сдвиговые деформации, он прогревается и пластицируется, превращаясь в вязкую легко формуемую массу. В третьей зоне происходит дополнительная пластикация смеси и нагнетание ее головки.

Кроме прямого движения обрабатываемого материала под действием витков нарезки червяка возникают, как уже было сказано, обратный поток под действием повышенного давления в головной части цилиндра. Обратный поток наблюдается в зазоре между гребнями нарезки и поверхностью цилиндра, а также между витками нарезки. Чем больше давление в головной части цилиндра, тем больше обратный поток и меньше производительность машины. Для обеспечения большей производительности машины головка должна иметь минимальное сопротивление. Но для лучшего формования профиля изделия необходимо определенное давление. Поэтому определение оптимального сопротивления головки имеет большое значение.

2. Основные параметры и типы червячных машин

В зависимости от назначения червячные машины, несмотря на общность принципа работы, в значительной степени отличаются друг от друга по конструкции. Основным параметром, характеризующим червячные машины, является диаметр червяка, от которого зависит их производительность. Для более полной характеристики машины используются такие данные, как отношение длины рабочей части червяка к его диаметру, частота вращения червяка (или пределы изменения частоты вращения), наличие вакуум-отсоса. От отношения длины червяка к диаметру L/D во многом зависит степень проработки материала в цилиндре машины, Червячные машины с коротким червяком (при отношении L/D<8) требуют питания разогретым материалом, так как за время движения по короткому червяку холодная смесь не успевает в достаточной степени разогреться и пластицироваться. Такие машины относятся к машинам теплого питания.

Для того чтобы червячная машина была способна довести до пластичного состояния холодную смесь, необходима большая длина рабочей части червяка (L/D =10-18). Такие машины относятся к машинам холодного питания. При питании холодной смесью возможно попадание в цилиндр влаги и летучих веществ, которые отрицательно влияют на качество экструдируемых изделий. Поэтому машины холодного питания оборудуют специальной системой вакуумного отсоса на одном или нескольких участках рабочей зоны. Вакуумный отсос при необходимости может применяться и на машинах теплого питания. На интенсивность переработки материала и производительность машины в значительной степени влияет частота вращения червяка. Число заходов червяка, угол подъема винтовой линии, шаг нарезки и его изменение по длине также характеризуют технологические особенности машины.

Все машины делятся на одночервячные и двухчервячные. Наибольшее распространение получили одночервячные машины для профилирования, гранулирования и очистки каучуков и резиновых смесей; в нашей стране эти машины стандартизированы. ГОСТ 11441-76 регламентирует основные параметры выпускаемых машин. Условное обозначение машины базируется на главном ее параметре - диаметре червяка и отношении его рабочей длины к диаметру.

Машина МЧХВ-160 ГОСТ 11441--76; эта запись означает: червячная машина холодного питания с вакуум- отсосом и диаметром червяка 160 мм. Машина МЧТ-200 ГОСТ 11441--76 - червячная машина теплого питания с червяком диаметром 200 мм. В ГОСТе отношение длины червяка к его диаметру определено для первой машины 8, для второй - 4.

Для переработки особо жестких смесей и обеспечения более интенсивного перемешивания машины (рис. 2) используют двухчервячные машины. Они гораздо сложнее одночервячных и поэтому менее распространены, но в некоторых случаях незаменимы.

Основная сложность устройства таких машин заключается в расположении упорных подшипников 11 и привода червяков (приводных 14 и ведомых 13 шестерен червяка). Для плавного изменения частоты вращения червяков в небольших машинах используют вариатор 6.

Червячные машины теплого питания часто применяют для доработки смесей после резиносмесителей периодического действия. Как правило, это мощные машины с червяком диаметром более 300 мм и небольшой длины. Они имеют загрузочное окно, через которое могут пройти крупные глыбы смеси, и толкатель для подачи смеси, приводимый в движение одним или двумя силовыми цилиндрами. Вместо валковой головки машина такого типа может быть снабжена гранулирующей, при этом получают гранулы диаметром 10--15 мм и длиной 15--20 мм. В червячных машинах с гранулирующей головкой иногда устанавливают червяк большей длины для обеспечения переработки в гранулы холодных смесей.

В промышленности для получения профильных изделий, труб, рукавов широко используют червячные машины с несколько меньшим диаметром червяка (63, 90, 125, 160 и 200 мм), чем в описанных ранее машинах. Отношение длины червяка к диаметру в таких машинах увеличено; более длинные червяки создают большее давление смеси, которое необходимо для формовання, а также облегчают размещение зоны вакуумирования смеси. Машины холодного питания очень удобны для профилирования и не требуют дополнительного оборудования для разогрева смеси.

3. Конструкция основных узлов червячной машины

3.1 Цилиндр червячной машины

Рабочий цилиндр червячной машины изготавливают из прочной чугунной или стальной отливки. Он должен выдерживать внутреннее давление до 30 Мпа в аварийных ситуациях; нормальное рабочее давление в цилиндре - 1-10 Мпа. Для уменьшения износа внутрь цилиндра запрессовывается гильза из износостойкого материала (обычно из легированной стали). Цилиндр имеет полости для циркуляции теплоносителя, приспособление для присоединения головки, а также окно для загрузки материала, на которое крепится загрузочная воронка. При установке системы вакуум-отсоса в цилиндре делаются отверстия для штуцеров.

На рис. 3 показаны различные типы загрузочных устройств червячной машины.

Для загрузки мощной червячной машины применяют устройство, изображенное на рисунке 3в толкатель 4 этого устройства с помощью силового пневмоцилиндра помогает червяку захватить материал, поданный в виде глыбы. Такое устройство позволяет увеличить производительность машин, способствует более равномерной их работе, дает возможность питать машины крупными кусками материала. Размер загрузочного окна по длине цилиндра обычно равен 1-1,5 виткам червяка.

3.2 Червяк

Основной рабочий орган машины - червяк изготавливается из высококачественных углеродистых или легированных хромоникелевых сталей. Поверхность червяка закаливают или азотируют. Для повышения твердости и износостойкости рабочей поверхности червяков диаметром более 250 мм поверхность витков наплавляют твердым сплавом. Иногда червяки крупных машин выполняют составными для более удобной замены нарезанной части, подвергающейся большему износу.

Для того чтобы машина работала нормально, материал при перемещении к головке должен постепенно уплотняться в каналах нарезки червяка, т. е. червяк должен сжимать материал в процессе его переработки в цилиндре машины. Степенью сжатия червяка называется отношение объема пространства, заключенного между двумя витками нарезки червяка на расстоянии в один шаг, в зоне загрузки к объему пространства, заключенного также между двумя витками, в зоне прилегающей к головке. В современных машинах степень сжатия изменяется от 1 до 2. Для обеспечения постепенного уменьшения объема межвиткового пространства червяка изготавливают с постоянным шагом и уменьшающейся глубиной нарезки (рис. 4, а) или с уменьшающимся шагом и постоянной глубиной нарезки (рис. 4, б). Как правило, червяки выполняют двухзаходными, что позволяет создать более равномерную нагрузку на головку и уменьшить пульсацию смеси на выходе по сравнению с однозаходным червяком. Однако червяк с однозаходовой нарезкой лучше работает в зоне загрузки, Поэтому иногда изготавливают комбинированные червяки (рис. 4, в) - с однозаходной на- резкой в начальных зонах и двухзаходной в конце червяка.

Хвостовая часть червяка закаливается и тщательно обрабатывается. На нее монтируются опорные и упорные подшипники и приводное зубчатое колесо. Конструкция червяка должна быть очень жесткой и обладать большим сопротивлением действию изгибающих нагрузок, возникающих при загрузке и переработке. Так как зазор между гребнями червяка и внутренней поверхностью цилиндра оставляют минимальным для повышения интенсивности работы машины, то при изгибе в случае касания вращающимся червяком внутренней поверхности цилиндра возможен задир поверхности и выход из строя машины.

Зазор в новых машинах обычно не превышает 0,002-0,005 диаметра червяка. Если зазор увеличится до 0,008 диаметра червяка, то изношенные части машины (червяк и цилиндр) ремонтируют или заменяют новыми. Некоторые машины снабжают червяками с двух- и трехзаходной резьбой; в таких машинах тепловыделение больше, чем в машинах с однозаходными червяками, но в них обеспечивается более равномерная подача материала к головке.

3.3 Головка червячной машины

На выходной части цилиндра устанавливают головку, предназначенную для обеспечения плавного перехода материала от червяка к оформляющему отверстию или к решетке при получении гранул. Головки крепят к цилиндру машины различными способами.

Головка может откидываться на шарнирной подвеске в резервное положение. В рабочем положении она крепится с помощью байонетного затвора к торцу цилиндра. Перемещение тяжелых головок в рабочее и резервное положения производится силовыми цилиндрами.

На рис. 5 показаны головки для изготовления труб и заготовок автомобильных камер. Разогретая и пластичная масса нагнетается червяком 5 в корпус 2 головки. Все переходы от одного диаметра к другому выполнены плавно. Недопустимы в головке полости, где возможно образование застойных зон. Головка должна легко разбираться и очищаться. Обтекая дорн 8, смесь проходит в кольцевую щель между ним и профилирующей шайбой или мундштуком 7 и выходит из головки в виде трубы или рукава.

Литература

1. Бекин Н.Г., Шанин Н.Г "Оборудование заводов резиновой промышленности", "ХИМИЯ" Ленинград. 1978.

2. Э.А. Спорягин, В.Н. Красовский "Оборудование заводов резиновой промышленности", "Высшая школа" Минск, 1971.

3. Под ред. Д.М. Барскова "Машины и аппараты резинового производства", "Химия". Москва, 1975.

4. Крыжановский В.К., Кербер М.А., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д. "Производство изделий из полимерных материалов", "Профессия". Санкт-Петербург, 2004 г.

Размещено на Allbest.ru