Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
28
Добавлен:
12.02.2016
Размер:
593.41 Кб
Скачать

116

8.4 Розрахунок вальців для переробки глини

8.4.1 Вихідні дані

  1. Схема вальців –ВР, ГВ та ФВ.

Практично в усіх комплексах по виробництву керамічної цегли для підготовки шихти або порошку (далі – глини) до формування використовують вальці.

У вітчизняних комплексах широко застосовують вальці попереднього подрібнення з швидкохідним ребристим валком (вальці ВР), конструктивна схема яких приведена на рис.2.10, параметри – у табл.2.6.

Найбільш популярними є вальці з обома гладкими валками (ГВ), конструктивна схема яких приведена на рис.2.11, розміри – на рис.2.14, параметри – у табл.2.7 та 2.8. Поряд із традиційними вальцями з двома приводами використовуються одно приводні ГВ та ФВ. На рис.8.25 приведені кінематичні схеми типового варіанту одноприводних ГВ, які встановлені у комплексі один за одним (тобто подрібнюють однакову глину й мають однакову продуктивність - близько 40 т/год), але відрізняються зазором а між валками – відповідно а=5÷6 і а=1,5÷2,5 мм. Переваги й недоліки таких вальців проаналізовані у розділі 2.2.2.3.

Фінішні вальці ФВ із зазором ≤1 мм, описані у тому ж розділі, є основною машиною для якісної переробки глини при підготовці до пластичного формування.

2. Потрібна годинна продуктивність вальців Qп у м3/год ущільненої глини (із умовною густиною ρ=1,5÷1,8 т/м3), або у т/год.

3. Максимальний розмір кусків глини, що потрапляє у вальці d, м. Для вальців ВР d=0,1÷0,15 м; для інших – дорівнює зазору а між тими вальцями, з яких поступає глина, d=а. Характерною особливістю процесу тонкого подрібнення глини за допомогою гладких вальців є те, що раціональна ступінь подрібнення складає iп=d/a=2÷3, тобто зазор у наступних вальцях усього вдвічі-утричі менший, ніж у попередніх. Ця особливість й спонукає до використання каскаду з трьох - п’яти вальців. Ступінь подрібнення вальців ВР значно вище - iп=6  10. Слід мати на увазі можливість утворення грудок глини після вальців при чищенні глини з валка ножем. З урахуванням цього для вальців ГВ і ФВ можна приймати dмах=0,04÷0,06 м.

4. Розрахунковий відхід рухомого валка при попаданні твердого включення, що не подрібнюється, δмах, мм. Для вальців ВР δмах=25÷50 мм; ГВ - δмах=15÷35 мм; ФВ - δмах=10÷20 мм.

      1. Вибір розмірів та частоти обертання валків. Продуктивність

Розміри валків (діаметр D × довжину L) сягають широкого діапазону: від 500×450 мм до 1400×900 мм. Продуктивність вальців, крім розміру валків і частоти їх обертання, пропорційна зазору між валками, який можна регулювати на кожних вальцях від мінімального до максимального у широких межах, наприклад, для вальців із гладкими валками – від 2÷3 до 5÷8 мм.

Попередньо для орієнтовного вибору діаметра валків можна скористатись рекомендаціями, приведеними у табл.8.3.

Таблиця 8.3 - До орієнтовного вибору діаметра валка

Продуктивність Q, м3/год

2÷5

5÷12

12÷25

>25

Діаметр валка, м

0,5÷0,6

0,6÷0,8

0,8÷1,0

1,0÷1,4

Вибраний діаметр треба перевірити на можливість затягування максимального куска. Особливо це стосується вальців ВР.

Кусок буде втягуватися між валками (рис.8.26), якщо 2Рfcosα ≥ 2Psinα ,

або ƒ > tgα ( P - сила тиску куска на валок, Н;  - кут захвату; a- зазор між валками, м; f - коефіцієнт тертя глини по поверхні валка). Оскільки ƒ = tgφ (φ – кут тертя), то α ≤ φ . При f = 0,4; α = 220.

З урахуванням цієї умови при переробці глини рекомендовані такі співвідношення розміру куска й діаметра валка:

для гладких вальців - dмах ≤ (0,04  0,05)·D,

для ребристих: dмахamax + 0,2 Dреб (8.84)

Якщо умова (8.84) не виконується, треба збільшити діаметр валка.

Довжина валка звичайно знаходиться у межах

L=(0,5÷1,0)∙ D. (8.85)

Вибір частоти обертання валків. Вальці відносяться до швидкохідних машин. Нарощування частоти обертання валків корисне, бо збільшує продуктивність, але обмежується підвищенням рівня вібрації до недопустимого. Валки при виготовленні проходять ретельне динамічне балансування. Але вібрація пов’язана ще й з наявністю шару глини на дузі валка. Це джерело вібрації органічно притаманне вальцям для переробки глини й обмежує частоту. Максимально допустима для валків частота обертання може бути визначеною по відомій формулі Л.Б.Левенсона, приведеній в усіх підручниках. Але фактична частота валків (крім ребристого валка вальців ВР) у декілька разів менша за ту, що знайдена по згаданій формулі.

Мінімальна частота обумовлюється такими конструктивними міркуваннями. Частота двигунів складає 750÷1000 об/хв., мінімальний діаметр малого шківа клинопасової передачі Дш1≈200 мм. Діаметр великого шківа Дш2 не повинний бути більшим діаметра валка, тобто передаточне число клинопасової передачі повинно не перевершувати uп=3÷5.

Виходячи з цих міркувань, частота вальків ГВ звичайно знаходиться у діапазоні n = 110÷250 об/хв. Для ФВ характерні підвищені частоти – n = 250÷320 об/хв.

У вальців ГВ частоти обертання валків різні. Співвідношення частоти швидкохідного nш до частоти тихохідного nт валка дорівнює коефіцієнту проковзування Кn=nш/nт. Вибрати мінімальну частоту ГВ із діапазону nт=110÷180 об/хв. можна з урахуванням даних табл.2.7, частота швидкохідного валка:

nш=nтКn. (8.86)

Більші значення Кn=1,6÷1,9 характерні для одноприводного варіанту ГВ, менші - Кn=1,2÷1,4, - для двоприводного. У деяких ФВ Кn=1.

У вальців ВР частота ребристого валка становить nреб =500600 об/хв., а частота гладкого – знаходиться у діапазоні nгл = 50150 об/хв.

Визначення продуктивності. Використовується універсальна для машин безперервної дії формула:

Q=3600×F×V, м3/год. (8.87)

Площа стрічки матеріалу F = L с , м2. (8.88)

Товщина стрічки с дорівнює зазору між валками а (м) для ГВ і ФВ. Для вальців ВР цю товщину можна визначити, як середнє між максимальним і мінімальним зазорами: с = (аmax+ аmin) / 2.

Коефіцієнт розпушення матеріалу, що поступає у вальці на подрібнення, враховує нерівномірність його розподілення по ширині валків, тобто те, що стрічка глини не суцільна. Звичайно, для глин приймають у залежності від способу живлення валків =0,30,8, причому більші значення характерні для вальців ФВ та ГВ із відносно малим зазором.

Швидкість стрічки V визначається коловою швидкістю валків:

V=сR K, м/с, (8.89)

де: с – середня кутова швидкість валків, с-1; R- радіус валка, м;

К - коефіцієнт продуктивності, що враховує відміну швидкості стрічки від середньої колової через проковзування глини по валках. Можна приймати К = 0,40,8, менші значення характерні для варіантів із великою різницею у частоті валків.

Середня кутова швидкість с =(ш +т )/2, де: ш=π∙ nш/30; т=π∙ nт/30. Для вальців ВР можна приймати с=т.

Розрахована по (8.87) продуктивність повинна бути більшою, ніж задана:

Q Qп. (8.90)

Якщо умова не виконується, треба нарощувати швидкість або діаметр.

Приклад: Визначити необхідні розміри й частоту обертання валків двоприводних ГВ продуктивністю Qп=25 м3/год., призначені для переробки глини з мінімальним зазором а=2 мм, при максимальному розмірі кусків глини, що може потрапити у вальці, d=40 мм.

Попередньо по табл. 8.3 виберемо діаметр валків D=1,0 м. Перевіряємо на можливість затягування максимального куска по умові (8.84):

dмах = (0,04  0,05)·1=(0,04  0,05) м. Умова виконується. У відповідності до рекомендацій (8.85) довжина валків L=(0,5÷1,0) м. Приймаємо L=0,8 м.

Частоту тихохідного nт приймаємо 180 об/хв., тоді при Кn=1,3 по (8.86) nш=180∙1,3=234 ≈240 об/хв.

Для визначення продуктивності розраховуємо:

  • площу F стрічки матеріалу при с=а=2 мм та =0,7 по (8.88) F = 0,8 0,002 0,7 = 1,12∙10 –3 , м2 ;

  • кутову швидкість валків: ш=π∙nш/30=3,14∙240/30≈25 с-1; т=3,14∙180/30 ≈19с-1;

  • середню кутову швидкість валків с =(ш +т )/2=(25+19)/2=22 с-1;

  • швидкість V стрічки при радіусі валка R=0,5 м і коефіцієнті продуктивності К=0,7 по (8.89): V=22  0,5 0,7= 7,7 м/с.

Продуктивність по (8.87): Q=3600∙1,12∙10 –3 ∙ 7,7= 31,0 м3/год>Qп = = 25 м3/год., тобто умова (8.90) виконується.