Штамповка на ковочных вальцах (вальцовка). Применение вальцев различного назначения Определение вальцев

Вы здесь: На растения

Определение распорных усилий и полезно потребляемой мощности.

При вальцевании в рабочем зазоре возникают силы, которые стараются раздвинуть валки. Эти силы называются распорными. Их необходимо учитывать при расчете, иначе при чрезмерно больших усилиях возможна поломка вальцев.

Сложность явления вальцевания и недостаточная теоретическая изученность затрудняют расчет распорных усилий и потребляемой мощности. Данные величины можно определить двумя методами:

1. Обработкой опытных данных на основе теории подобии

2. Математическими анализом процесса при введении определенных допущений.

Для первого метода проводят опыты на модельной машине, получают распорные усилия и потребляемую мощность.

где: - диаметр валков; - величина зазора; - величина фрикции; - удельный вес смеси; L - длина валка; - угловая скорость быстроходного валка; - конечная пластичность материала - опытные коэффициенты, которые для некоторых материалов приведены в справочниках.

По второму методу простые математические зависимости получаются при введении следующих допущений:

1. Эффективная вязкость (средняя) смеси не изменяется

2. Режим течения смеси в зазоре минимальный – ламинарный

3. Материал прилипает к поверхности валков и скорость слоев у поверхности равна скорости движении валка (U=V)

4. Инерционные силы малы

5. Течение материала одномерно (в зазор)

6. Скорость смеси не меняется по вертикали

7. Давление на входе и выходе материала в валки равно нулю

8. Давление в плоскостях, параллельных осям валков, не меняется.

Тогда уравнение движения вязкой жидкости (Навье-Стокса) имеет вид:

, (6.3)

При интегрировании данного уравнения и учитывая допущения получено выражения для распорного усилия :

, (6.4)

где: - величина фрикции; - эффективная вязкость; - скорость переднего валка; - радиус валка; - длина валка; - зазор между валками.

Момент потребляемый валками равен сумме крутящих моментов:

, (6.5)

- крутящие моменты быстроходного и тихоходного валков.

Полная мощность потребляемая валками.

Она рассчитывается по формуле:

(6.8)

где: - необходимый полный крутящий момент.

где: - момент холостого хода; - момент дополнительных сил трения.

, (6.10)

где: - радиальная нагрузка на цапфу; - коэффициент трения подшипника; - диаметр цапфы; - передаточное число трансмиссии и фрикционной пары; - общий К.П.Д. трансмиссии и фрикционной пары;

Момент дополнительных сил равен:

, (6.11)

где: - распорное усилие на валки.

Расчет производительности .

Валковые машины работают по схемам однократного и многократного пропуска перерабатываемого материала через зазор. Для однократного прохождения материала через вальцы производительность определяется по формуле:

, (6.12)

где: - единовременной загрузки; - коэффициент использования машины (0.85 - 0.9). - удельный вес материла; - продолжительность цикла;

где: - диаметр переднего валка; - длина бочки валка.

Время цикла определяется по формуле:

, (6.14)

где: - время загрузки и выгрузки; - технологическое время работы. Это время определяется экспериментально.

Необходимо отметить, что существует и другие расчета зависимости при определении производительности вальцев.

Тепловой расчет вальцев.

При переработке материала в зазоре валков выделяется большое количество тепла и в результате этого повышается температура как рабочей поверхности валков, так и перерабатываемой смеси. Для предотвращения нежелательных температурных изменений (подвулканизация и т.п.) предусматривается специальное охлаждение валков. Количество тепла выделяемого при переработке можно определить по мощности потребляемой вальцами, с учетом КПД всех передач и цапф.

Это тепло расходуется на нагревание обрабатываемой смеси Q 1 , на потери в окружающую среду Q 2 и на нагрев охлаждающей водой Q 3 .

, (6.16)

где: G- производительность валка; c- удельная теплоемкость; t k , t n - конечная и начальная температура смеси.

Потери тепла в окружающую среду , складывается из потерь тепла конвекцией и лучеиспусканием .

, (6.18)

где: - температура валка и окружающего воздуха, ° С; - абсолютная температура валка и воздуха, ° К; - общий коэффициент излучения (зависит от излучения валка, окружающей среды и абсолютно черного тела); - поверхность теплоотдачи и излучения; - коэффициент теплоотдачи (для неподвижного воздуха).

, (6.19)

Аварийное устройство

Механизм регулировки зазора

Перемещение переднего валка осуществляется при передвижении корпуса подшипников в проемах станин машины. Механизм регулировки зазора представляет винтовую пару: гайка закреплена неподвижно в станине, а винт вращается электродвигателем через червячные передачи.

Винт упирается в предохранительную шайбу, которая находится в корпусе подшипника. Эта шайба разрушается в случае перегрузки вальцев распорным усилием.

Вальцевые машины относятся к оборудованию с повышенной опасностью обслуживания. Аварийное устройство вальцев включает в себя тросики, расположенные над валками. Один конец, троса жестко соединен с траверсой левой станины, а второй с рычагом выключателя. При нажиме на трос рычаг выключает электродвигатель.

Определение распорных усилий и полезно потребляемой мощности

Полная мощность потребляемая валками

Расчет производительности

Определение распорных усилий и полезно потребляемой мощности.

1. Обработкой опытных данных на основе теории подобии

2. Математическими анализом процесса при введении определенных допущений.

Для первого метода проводят опыты на модельной машине, получают распорные усилия и потребляемую мощность.

где: - диаметр валков; - величина зазора; - величина фрикции; - удельный вес смеси; L - длина валка; - угловая скорость быстроходного валка; - конечная пластичность материала- опытные коэффициенты, которые для некоторых материалов приведены в справочниках.

По второму методу простые математические зависимости получаются при введении следующих допущений:

1. Эффективная вязкость (средняя) смеси не изменяется

2. Режим течения смеси в зазоре минимальный – ламинарный

3. Материал прилипает к поверхности валков и скорость слоев у поверхности равна скорости движении валка (U=V)

4. Инерционные силы малы

5. Течение материала одномерно (в зазор)

6. Скорость смеси не меняется по вертикали

7. Давление на входе и выходе материала в валки равно нулю

8. Давление в плоскостях, параллельных осям валков, не меняется.

Тогда уравнение движения вязкой жидкости (Навье-Стокса) имеет вид:

, (6.3)

При интегрировании данного уравнения и учитывая допущения получено выражения для распорного усилия :

, (6.4)

Момент потребляемый валками равен сумме крутящих моментов:

, (6.5)

- крутящие моменты быстроходного и тихоходного валков.

Полная мощность потребляемая валками.

Она рассчитывается по формуле:

(6.8)

где: - необходимый полный крутящий момент.

где: - момент холостого хода; - момент дополнительных сил трения.

, (6.10)

Момент дополнительных сил равен:

, (6.11)

где: - распорное усилие на валки.

Расчет производительности.

, (6.12)

где: - диаметр переднего валка; - длина бочки валка.

Время цикла определяется по формуле:

, (6.14)

где: - время загрузки и выгрузки; - технологическое время работы. Это время определяется экспериментально.

Тепловой расчет вальцев.

Это тепло расходуется на нагревание обрабатываемой смеси , на потери в окружающую среду и на нагрев охлаждающей водой .

, (6.16)

где: - производительность валка; - удельная теплоемкость; - конечная и начальная температура смеси.

Потери тепла в окружающую среду , складывается из потерь тепла конвекцией и лучеиспусканием .

, (6.18)

, (6.19)

где: - диаметр валка.

Количество тепла уносимого охлаждающей водой:

, (6.20)

Вальцы резинообрабатывающие. Описание общее.

Алгоритм выбора вальцев (внизу страницы).

Назначение вальцев.

Вальцы резинообрабатывающие предназначены для :

· Приготовления резиновых, силиконовых и пластических смесей открытым методом. (К закрытому методу приготовления смесей относятся закрытые резиносмесители );

· Разогрева смесей при питании экструдеров, каландров, прессов;

· Введения дополнительных ингредиентов в смеси, таких как сера, для подготовки смеси непосредственно перед процессом вулканизации;

· Очищения от примесей невулканизированной резины – это рифайнер, или рафинировочные вальцы РФ;

· Дроблении вулканизированной резины – это дробильные вальцы ДР ;

· Перетирание крупной крошки 2…5мм. в более мелкую 1,7…0,55мм.

Типы вальцев.

Вальцы выпускаются следующих типов: ПД – подогревательные (фрикция 1,27), СМ – смесительные (фрикция 1,08), СМ-ПД - смесительно-подогревательные (фрикция 1,17), РФ – рафинировочные (фрикция 2,55), ДР – дробильные (фрикция 2,55), РЗ – размалывающие (фрикция 4), ПР – промывные (фрикция 1,39), ЛБ - лабораторные(обычно фрикция 1,27).

Размеры вальцев.

Мыизготавливаем и поставляет вальцы из Китая начиная с диаметра валков d=150мм. и длины валков L =320мм.до диаметра валков d= 760мм. и длины валков L =2800мм. Поверхность валков может быть гладкая для смешения, подогрева, тонкого перетирания (измельчения) и регенерации (рафинирования) смесей, или рифлёная для дробления. С меньшим размером валков вальцы есть только в разделе Б /У вальцы .

ГОСТы и ИСО ( ISO ) на вальцы.

Для приготовления , получения технологии и сертификации резины в лабораторных условиях по мы рекомендуем использовать вальцыПД 320 160/160 с доп. опциями, если в них есть, конечно, необходимость (см.н иже). Они могут обозначаться как ЛБ, а в соответствии с требованиями ISO 2393 , оговорённых в возможно использовать вальцы СМ 350150/150 www. polgroup . ru / tex _ cm350. html .

Опции.

Для лаборатории возможно укомплектование вальцев дополнительными опциями : регулирование скорости вращения валков, укомплектовании дополнительной парой шестерён для изменения фрикции, цифровыми и стрелочными показывающими, записывающими и регистрирующими приборами потребляемой мощности, распорных усилий, величины зазора между валками, температуры валков, температуры перерабатываемого материала, времени вальцевания, возможность архивирования тех.п роцесса, возможность подключения к ПК по RS 485, или установка панели оператора с любыми заказываемыми функциями.

Стоимость и состав комплекта автоматики: показывающие и транслирующие на Панель оператора Weintek с тач-скрин 10" приборы, устанавливаемые на вальцах: потребляемой мощности, температуры двух валков, величины зазора между валками с двух сторон, времени вальцевания. Построение на экране графиков технологического процесса и потребляемой мощности от заданного времени вальцевания, при желании пуск и останов гл.д вигателя с панели, звуковой сигнал по окончании установленного времени вальцевания. Сохранения графиков в памяти с датой, временем, ФИО вальцовщика, номером мешки по порядку и номером мешки данного вальцовщика за этот день. С возможностью записи архива на флеш-носитель и просмотром архива и распечатки сохранённых графиков на любом ПК.

Цена автоматики 225.000-00 (Двести двадцать пять тысяч) рублей 00 копеек, в т.ч. НДС 18% рублей.

Регулирование фрикции на вальцах не целесообразно по трём причинам. Во-первых, потому, что фрикция определяет назначение (тип) вальцев – смесительные, подогревательные, или смесительно-подогревательные. Во-вторых, промышленные вальцы работают на одной фрикции, посему нет необходимости лаборатории выдавать нереальную технологию для производства. В третьих, уже давно научно изучено и доказано, что использование вальцев с индивидуальным приводом на каждый валок с частотным регулированием оборотов каждого валка, приводит к плавающей фрикции, что крайне плохо для технологического процесса, потому, что происходит затягивания под нагрузкой одного валка другим, нагрузка на быстроходный валок резко возрастает и эл.двигатель быстро выходит из строя - перегревается и сгорает.

Производительность вальцев, объём загрузки.

Производительность вальцев понятие относительное, поэтому в технических характеристиках этого параметранет, т.к. в зависимости от назначения вальцев, от типа резин, от мощности эл.двигателя, от времени смешения одной загрузки производительность может быть различна. Методика расчёта производительности (выписка из литературы) описана . Среднестатистические данные по загрузке материала на вальцы приведены в таблице. Для определения производительности вальцев необходимо знать время цикла смешения (обычно 8…12 минут). Умножая объём загрузки на количество циклов за 1 час и умножив затем на удельную плотность материала, получим производительность кг. /ч ас.

Вальцы СМ, ПД, ЛБ, ДР , РФ				Объем загрузки, литров(дм 3) за цикл		Истирание в среднем, кг /час
	Длина валка	Диаметр валков	Длина раб.ч асти валков	Мин.	Мах.
ПД 300 150/150					3
ПД(ЛБ) 320 160/160	320	160	290		4
ПД 350 150/150					4
ПД 450 225/225					8
ПД 600 400/400					17
ПД 630 315/31522 кВт	630	315	540		9
ПД 630 315/31530 кВт	630	315	540		12
ПД 700 300/300					15
ПД 800 315/315					18
ПД 800 550/550					32
ДР 800 550/550
ДР 800 490/610		490/610
ПД 900 360/360					24
ПД 1000 400/400	1000				29
ПД(ХК) 1200 450/450	1200		1000		50
ПД 1500 550/550	1500	550	1350		63
ПД 1500 650/650	1500		1350		75
ПД 1500 660/660	1500	650	1350		80…120
ПД 2100 660/660	2100	660	1940		109
ПД 2800 760/760	2800		2630		170

При увеличении мощности двигателя в некоторых моделях возможно увеличение объёма загрузки.

Валки и их нагрев.

Валки изготавливаются из чугуна с твёрдостью валков HRC э 46…54, или стальные с HRC э 50…55 с шероховатостью поверхности √0,63 «из под шлифовки» и имеют внутри полость для разогрева/охлаждения. Полость может быть получена методом центробежного литья (чугун), методом сварки трубы и цапф, методом периферийного сверления для улучшения теплопередачи. В полость валка может быть подан теплоноситель через краны и вращающиеся муфты в зависимости от необходимой технологической температуры валков:

· вода горячая до температуры 80°С.;

· вода холодная для охлаждения валков;

· пар до температуры 150°С.;

· масло до температуры 220°С.

· и другие теплоносители.

Вальцы в стандартной поставке не укомплектованы системой нагрева теплоносителя. Станции терморегулирования заказываются отдельно , или изготавливаются и монтируются самостоятельно на месте при отсутствии магистрального паропровода.

Для пластических масс целесообразно применять вальцы с эл.обогревом валков , трубчатые электронагреватели (ТЭН) установлены непосредственно в валках. Снятие температуры производится бесконтактным датчиком температуры с поверхности валка. Регулировка температуры каждого валка производится с помощью цифрового ПИД - регулятора. Учитывая, что охлаждение на таких вальцах отсутствует, применя ются они в основном для приготовления композиционных материалов. Использование масла в качестве теплоносителя крайне затруднительно т.к. сложно найти насос, который будет стабильно работать при таких больших температурах (обычно все останавливаются уже на 150°С.и более экономически затратное, т.к. при косвенном нагреве теплоноситель должен быть нагрет на 15°С. больше из-за потерь в трубопроводах. Вальцы с эл.обогревом не рекомендуем использовать для резиновых смесей по несколькимпричинам. Во первых имеется небольшая неравномерность нагрева поверхности валка, во-вторых более дорогие, в третьих сложность ремонта эл.нагревателей, в четвёртых - невозможность охлаждения валков.

Расчёт мощности парогенератора, или станции ерморегулирования для нагрева валков резинообрабатывающих вальцев.

Длина валков,

мм .

Диаметр валков, мм .

Изготовитель

Установленная мощность эл.нагревателей на 2-х валках

Площадь пов-ти 2-х валков, кв.см.

Мощность, Вт .

на 1 кв.см.

Расчётная мощность на два валка, кВт.

Где расположены эл.н агреватели

Скорость вращения заднего валка, мах, м /мин

Китай

3 297

1,64

5,4

внутри валков

Китай

3 297

3,03

10,0

в термостанции

Россия

3 215

2,24

7,2

внутри валков

Россия

12 463

2,24

27,9

Китай

12 463

2,24

27,9

22,68

Китай

20 347

0,98

20,0

внутри валков

20,53

1000

Китай

25 120

2,24

56,3

1200

33 912

2,24

75,9

1500

Россия

51 810

2,24

116,0

1500

Китай

51 810

2,24

116,0

1500

62 172

2,24

139,2

2100

87 041

За последнее время ко мне было несколько обращений от читателей блога за помощью в решении одной и той же задачи: как при работе на трехвалковых листогибочных вальцах и профилегибах определить окончательное местоположение среднего ролика (валка)...

Относительно положения крайних роликов (валков), которое обеспечит гибку (вальцовку) заготовки с определенным заданным необходимым радиусом? Ответ на этот вопрос позволит повысить производительность труда при гибке металла за счет уменьшения количества прогонов заготовки до момента получения годной детали.

В этой статье вы найдете теоретическое решение поставленной задачи. Сразу оговорюсь – на практике я этот расчет не применял и, соответственно, не проверял результативность предлагаемого метода. Однако я уверен, что в определенных случаях гибка металла может быть выполнена гораздо быстрее при использовании этой методики, чем обычно.

Чаще всего в обычной практике окончательное местоположение подвижного центрального ролика (валка) и количество проходов до получения годной детали определяется «методом тыка». После длительной (или не очень) отработки технологического процесса на пробной детали определяют координату положения центрального ролика (валка), которую и используют при дальнейших перенастройках вальцев, изготавливая партию этих деталей.

Метод удобен, прост и хорош при значительном количестве одинаковых деталей – то есть при серийном производстве. При единичном или «очень мелкосерийном» производстве, когда необходимо гнуть разные профили или листы разной толщины разными радиусами, потери времени на настройку «методом тыка» становятся катастрофически огромными. Особенно эти потери заметны при гибке длинных (8…11м) заготовок! Пока сделаешь проход…, пока проведешь замеры…, пока перестроишь положение ролика (валка)… — и все сначала! И так десяток раз.

Расчет в Excel местоположения подвижного среднего ролика.

Запускаем программу MS Excel или программу OOo Calc, и начинаем работу!

С общими правилами форматирования электронных таблиц, которые применяются в статьях блога, можно ознакомиться .

Прежде всего, хочу заметить, что листогибочные вальцы и профилегибы разных моделей могут иметь подвижные крайние ролики (валки), а могут — подвижный средний ролик (валок). Однако для нашей задачи это не имеет принципиального значения.

На рисунке, расположенном ниже изображена расчетная схема к задаче.

Вальцуемая деталь в начале процесса лежит на двух крайних роликах (валках), имеющих диаметр D . Средний ролик (валок) диаметром d подводится до касания с верхом заготовки . Далее средний ролик (валок) опускается вниз на расстояние равное расчетному размеру H , включается привод вращения роликов, заготовка прокатывается, производится гибка металла, и на выходе получается деталь с заданным радиусом изгиба R ! Осталось дело за малым – правильно, быстро и точно научиться рассчитывать размерH . Этим и займемся.

Исходные данные:

1. Диаметр подвижного верхнего ролика (валка) /справочно/ d в мм записываем

в ячейку D3: 120

2. Диаметр опорных с приводом вращения крайних роликов (валков) D в мм пишем

в ячейку D4: 150

3. Расстояние между осями опорных крайних роликов (валков) A в мм вводим

в ячейку D5: 500

4. Высоту сечения детали h в мм заносим

в ячейку D6: 36

5. Внутренний радиус изгиба детали по чертежу R в мм заносим

в ячейку D7: 600

Расчеты и действия:

6. Вычисляем расчетную вертикальную подачу верхнего ролика (валка)H расч в мм без учета пружинения

в ячейке D9: =D4/2+D6+D7- ((D4/2+D6+D7)^2- (D5/2)^2)^(½) =45,4

H расч =D /2+h +R — ((D /2+h +R )^2- (A /2)^2)^(½)

7. Настраиваем вальцы на этот размер H расч и делаем первый прогон заготовки. Измеряем или высчитываем по хорде и высоте сегмента получившийся в результате внутренний радиус, который обозначим R 0 и записываем полученное значение в мм

в ячейку D10: 655

8. Вычисляем какой должна была бы быть расчетная теоретическая вертикальная подача верхнего ролика (валка)H 0расч в мм для изготовления детали с радиусом R 0 без учета пружинения

в ячейке D11: =D4/2+D6+D10- ((D4/2+D6+D10)^2- (D5/2)^2)^(½) =41,9

H 0расч =D /2+h + R 0 — ((D /2+h + R 0 )^2- (A /2)^2)^(½)

9. Но деталь с внутренним радиусом изгиба R 0 получилась при опущенном верхнем валке на размер H расч , а не H 0расч !!! Считаем поправку на обратное пружинение x в мм

в ячейке D12: =D9-D11 =3,5

x = H расч — H 0расч

10. Так как радиусы R и R 0 имеют близкие размеры, то можно с достаточной степенью точности принять эту же величину поправки x для определения окончательного фактического расстояния H , на которое необходимо подать вниз верхний ролик (валок) для получения на вальцованной детали внутреннего радиуса R .

Вычисляем окончательную расчетную вертикальную подачу верхнего ролика (валка)H в мм c учетом пружинения

в ячейке D13: =D9+D12 =48,9

H = H расч + x

Задача решена! Первая деталь из партии изготовлена за 2 прохода! Найдено местоположение среднего ролика (валка).

Особенности и проблемы гибки металла на вальцах.

Да, как было бы всё красиво и просто – надавил, прогнал – деталь готова, но есть несколько «но»…

1. При вальцовке деталей с малыми радиусами в целом ряде случаев нельзя получить необходимый радиус R за один проход по причине возможности возникновения деформаций, гофр и надрывов в верхних (сжимаемых) и нижних (растягиваемых) слоях сечения заготовки. В таких случаях назначение технологом нескольких проходов обусловлено технологической особенностью конкретной детали. И это не исключительные случаи, а весьма распространенные!

2. Одномоментная без прокаток подача среднего ролика (валка) на большое расстояние H может быть недопустимой из-за возникновения значительных усилий, перегружающих сверх допустимой нормы механизм вертикального перемещения вальцев. Это может вызвать поломку станка. В аналогичной ситуации перегрузки при этом оказаться может и привод вращения роликов (валков)!

3. Концы заготовки, если их предварительно не подогнуть, например, на прессе, останутся прямолинейными участками при гибке на трехвалковых вальцах! Длина прямолинейных участков L чуть больше половины расстояния между нижними роликами А /2.

4. При движении среднего ролика (валка) вниз в сечении заготовки, подверженном изгибу, постепенно нарастают нормальные напряжения, которые вызывают вначале пружинную деформацию. Как только напряжения в крайних верхних и нижних волокнах сечения достигнут предела текучести материала детали σт , начнется пластическая деформация – то есть начнется процесс гибки. Если средний ролик (валок) отвести обратно вверх до начала возникновения пластической деформации, то заготовка отпружинит следом и сохранит свое первоначальное прямолинейное состояние! Именно эффект обратного пружинения вынуждает увеличить размер вертикальной подачи H расч на величину x , так как участки заготовки отпружинивают и частично распрямляются, выходя из зоны гибки, расположенной между роликами (валками).

Мы нашли эту поправку x опытным путем. Обратное пружинение или остаточную кривизну детали можно рассчитать, но это непростая задача. Кроме величины предела текучести материала σт значимую роль при решении этого вопроса играет момент сопротивления изгибу поперечного сечения вальцуемого элемента Wx . А так как часто профили особенно из алюминиевых сплавов имеют весьма замысловатое поперечное сечение, то расчет момента сопротивления Wx выливается в отдельную непростую задачу. К тому же и фактическое значение предела текучести σт часто значительно колеблется даже у образцов, вырезанных для испытаний из одного и того же листа или одного и того же куска профиля.

В предложенной методике сделана попытка уйти от определения обратного пружинения «методом научного тыка». Для пластичных материалов, например алюминиевых сплавов, значение

Не забывайте подтвердить подписку кликом по ссылке в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту (может прийти в папку « Спам» )!!!

С интересом прочту Ваши замечания и отвечу на Ваши вопросы, уважаемые читатели!!! Поделитесь результатами практических испытаний методики со мной и коллегами в комментариях к статье!

Прошу уважающих труд автора скачивать файл с расчетом после подписки на анонсы статей!

Цель работы: приобретение практических навыков расчёта и проектирования вальцового станка.

Задание: определить основные параметры рабочих органов вальцового станка, установленного в системе для измельчения пшеницы, производительностью Q , кг/ч.

Из приложения 1 определяем геометрические размеры зерен пшеницы. Диаметр частицы составляет d , мм. Межвальцовый зазор b , мм выбираем из задания.

Производительность станка, степень измельчения и расход энергии взаимосвязаны и определяются отношением окружных скоростей вальцов, диаметром и правильностью геометрической формы вальцов, профилем и характеристикой рифлей. Увеличение окружных скоростей вальцов существенно повышает производительность при незначительном увеличении расхода энергии.

Диаметр вальца определяют из условия затягивания частицы материала в зазор между вальцами. Частица (рис.3.1), находящаяся между гладкими вальцами, вращающимися с одинаковыми угловыми скоростями, будет увлекаться силами трения F в зазор (диаметры вальцов одинаковые). Однако войти в зазор, не деформировавшись, частица не может. Оказывая сопротивление, частица воспринимает со стороны вальцов нормальные усилия P .

Если при этом разность вертикальных составляющих будет направлена к зазору (вниз), то частица, разрушаясь, попадает в зазор, если эта разность направлена от зазора (вверх), то вальцы не смогут захватить частицу и увлечь ее в зазор.

Рис.3.1 – Схема к определению диаметра вальца

Определяем минимальный диаметр вальцов D min , мм из условия захвата частицы вальцами из формулы:

(3.1)

где α – угол острия (α =20…30°).

Применяемый на практике минимальный диаметр вальцов равен 150 мм, а наиболее широко распространенный – 250 мм, что вызвано требованиями высокой жесткости вальцов.

Вальцовый станок имеет две пары вальцов, следовательно, одна пара вальцов имеет производительность Q B = Q /2.

Длину вальцов L р, м ориентировочно определяем по формуле (3.2), при этом удельную нагрузку для первой драной системы определяем по приложению 2, q , кг/(м ч). Отсюда:

По приложению 2 выбираем вальцы с параметрами: количество рифлей на 1 см; уклон рифлей, %.

Проверяем правильность расчета рабочей длины вальцов L р, м из формулы (3.5), предварительно определив скорость обработки зерна V з, м/с по формуле (3.4), при этом принимаем скорость быстровращающегося вальца V б, м/с. В настоящее время при размоле зерна в сортовую муку принимают V б =5,5...6,5 м/с, при размоле зерна в обойную муку V б = 8...12 м/с. В первом случае соотношение скоростей выбирают: для драных систем К = 2,5 и для размольных систем К = 1,1...1,6 (Приложение 1).

Тогда V м, м/c равно:

V м = V б /K (3.3)

(3.4)

(3.5)

где b – зазор между вальцами, м;

Q B – производительность станка, кг/ч;

ρ – объемная масса измельчаемого продукта, кг/м 3 ;

V З – скорость обработки зерна в зазоре между вальцами, м/с;

k 1 – коэффициент полезного использования зоны измельчения, который всегда меньше единицы (k 1 =0,2...0,3).

Определяем величину рабочего прогиба по формуле (3.7).

Предварительно определяем момент инерции сечения вальца J , м 4 по формуле (3.6):

где D – диаметр вальца, м.

Отсюда прогиб y , м равен:

1 = 3000 кгс/м;

L – расстояние между опорами, м; L = L p + 2 ΔL ;

ΔL – расстояние от торца вальца до середины подшипникового узла, ΔL = 0,06м;

Е – модуль упругости материала вальца, Е = 1,6 10 10 кгс/м 2 ;

J – момент инерции сечения вальцов, м

Проверяем условие y < [y ] = 1·10 -5 м

Частоту вращения вальцов n (с -1) определяем по формуле:

где V б – скорость быстровращающегося вальца, м/с;

D – диаметр вальца, м.

Мощность, потребную для привода одной пары вальцов
N (кВт) определяем по формуле:

(3.9)

где L р – рабочая длина вальцов, м;

D – диаметр вальца, м;

d – диаметр частицы исходного материала, м.

Для обеспечения вращения быстровращающегося вальца с частотой n , мин -1 разработаем кинематическую схему привода. Кинематическая схема представлена на рис. 3.2.

Для разработки кинематической схемы привода вальцов необходимо рассчитать общее передаточное число, которое определяем по формуле:

Для рассчитанного передаточного отношения достаточно установить ременную передачу, которая обеспечит точную частоту вращения ротора.

Общий коэффициент полезного действия является произведением всех КПД передач привода и определяется по формуле:

Ременная передача рассчитывается по стандартной методике.

ƞ рп. – КПД ременной передачи, ƞ рп = 0,95;

ƞ зп – КПД зубчатой передачи, ƞ зп = 0,95.

Установленную мощность привода N np (кВт) определяем по формуле:

По приложению 3 для привода шнека выбираем электродвигатель с N эд, кВт, n эд =1500 мин -1 . Циркуляционную мощность N ц, кВт определяем по формуле:

(3.13)

Крутящий момент на валу вальцов М к (Н м) определяем по формуле:

где n – частота вращения вальцов, с -1 ;

Силы Т и R (H) определяются из технологического расчета по формулам:

, (3.15)

, (3.16)

где q – равномерно распределенная нагрузка в межвальцовом зазоре (при измельчении q = 3·10 4 Н/м, при плющении
q =2,5·10 5 Н/м);

L p – рабочая длина вальцов, м;

β – угол наклона оси вальцов, β =45º.

Рис. 3.2. Кинематическая схема привода вальцовой пары:

1- быстровращающийся валок; 2 - медленновращающийся валок;
3 - первая зубчатая передача; 4 - вторая ременная передача;
5- первая ременная передача; 6 - электродвигатель; 7 - распределительный валок; 8 - дозировочный валок; 9 - вторая зубчатая передача

Вальцовые устройства снабжают механизмами питания и очистки поверхности вальцов. Механизм питания должен обеспечивать регулируемую равномерную по всей длине вальца подачу заданного количества продукта. В настоящее время чаще всего применяют двухвалковый питающий механизм (рис.3.3), верхний питающий валик называют дозировочным, а нижний – распределительным. Дозировочный валик имеет продольные рифли, а распределительный валик имеет поперечные рифли.

Механизм питания должен подавать продукт в зону измельчения со скоростью, равной или близкой к скорости медленновращающегося вальца.

Диаметром питающего валка D п = 2r задаемся конструктивно, D п = 80 мм.

Рис.3.3. Питающий механизм вальцового станка:

1 – быстровращающийся валок; 2 – медленновращающийся валок;

3 – распределительный валок; 4 – дозировочный валок.

М – точка отрыва частицы от распределительного валка; А – расстояние, отделяющее точку отрыва частицы от горизонтального диаметра валка; В – высота падения частицы; r – радиус распределительного валка;
b – точка касания частицы медленновращающегося валка; Q – сила тяжести частицы

Максимальную окружную скорость распределительного питающего валка V рв, м/с определяем по формуле (3.17), при этом А = r , где А – расстояние от точки падения частицы до оси вращения распределительного валка.

Высоту падения частицы В (м) определяем из формулы (3.18), зная конечную скорость падения частицы V k = V м.

(3.18)

Частоту вращения питающего валка n рв, мин -1 определяем по формуле:

(3.19)

Вращение питающего валка производится через ременную передачу от быстровращающегося вальца, а вращение дозировочного валка производится от питающего через зубчатую передачу в том же направлении со скоростью 1,5…2 раза меньше, чем скорость питающего валка. Отсюда скорость дозировочного валка n доз.в. , мин -1 составляет:

где n рв – частота вращения питающего валка, мин -1 .

Частоту вращения быстровращающегося валка n бв, мин -1 определяем по формуле:

Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-практической работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в , и включает в себя следующие разделы:

– цель работы;

– расчетную часть, в которой приводится расчет вальцового станка согласно предлагаемому варианту (прил. 1);

– графическую часть, в которой даются чертеж схемы определения диаметра вальца и кинематическая схема вальцового станка с указанием рассчитанных параметров передач.

Приложение 1

Таблица 3.1– Исходные данные для расчета вальцовых устройств

Номер варианта	Производительность Q , кг/ч	Система	Окружная скорость быстровращающегося вальца V б, м/с	Коэффициент соотношения скоростей, К	Диаметр частицы d , мм	Межвальцовый зазор b , мм
		1 -я размольная	6,5	1,5
		2-я шлифовочная	6,5	2,5		1,5
		10-я размольная	5,5	1,5
		2-я сходовая	5,5	1,6		1,5
		VI драная	6,5	2,5
		III драная	6,5	2,5		2,5
		V драная	6,5	2,5
		6-я размольная	6,5	1,1		2,5
		1-я сходовая		2,5
		I драная	6,5	2,5		1,5
		9-я размольная		2,5		1,5
		II драная крупная	6,5	2,5
		V драная	6,5	1,5
		10-я размольная	5,5	1,8		2,5
		2-я сходовая	5,5	1,4		2,5

Приложение 2

Таблица 3.2– Некоторые параметры вальцовых станков

Системы	Удельная потребная мощность, кВт/см	Количество рифлей на 1 см длины окружности вальцов	Уклон рифлей. %
I драная	800-1200	0.185-1.200	3.5-4.5	4-6
II драная крупная	600-900	0.225-0.240	4.0-5.5	4-6
II драная мелкая	600-900	0.135-0.155	4.0-5.5	4-6
III драная	400-600	0.205-0.225	5.0-6.5	4-6
IV драная крупная	250-300	0.175-0.210	5.5-6.5	6-8
IV драная мелкая	300-400	0.145-0.160	5.5-6.5	6-8
V драная	200-300	0,140-0,155	6.5-8.0	7-8
VI драная	120-150	0.115-0.125	7.5-8.5	7-8
VII драная	-	0.135-0.155	7.5-8.5	8-9
1-я шлифовочная	300-400	0.070-0.080	9.0	6-8
2-я шлифовочная	300-350	0.070-0.080	9.0	6-8
3-я шлифовочная	300-350	0.080-0.085	9.5	6-8
4-я шлифовочная	200-300	0.080-0.095	10.0	6-8
5 и 6-я шлифовочные	-	0.080-0.095	9.5-10.0	7-10
Вымольные	-	0.080-0.090	10.0	8-10
1.2.3.4 и 5-я размольные	180-300	0,105-0,115	10-11	6-8
6.7 и 8-я размольные	125-200	0.105-0.115	10-11	8-10
9 и 10-я размольные	125-150	0.105-0.115	10-11	8-10
1-я сходовая	180-250	0.100-0.110		8-10
2-я сходовая	140-200	0.100-0.110		8-10

Выбор редакции

Штрафы гибдд: бухгалтерский и налоговый учет Бухгалтерия как закрывать в 1с штрафы гибдд

В зависимости от вида штрафа, в 1С 8.3 применяется различный порядок отражения в учете. Рассмотрим наиболее распространённые ситуации. На...

Как консервировать кукурузу зернами и початками в банках в домашних условиях на зиму

1. Для начала необходимо отобрать початки кукурузы. Они должны быть одинакового размера и не очень крупные. Именно поэтому лучше отдать...

Скумбрия на сковороде, тушеная с морковью и луком Как потушить скумбрию с луком и морковью

Скумбрия тушеная — общие принципы приготовления Тушеная скумбрия – простое в приготовлении, вкусное и очень полезное блюдо. Для него не...

Звезда Руси: значение символа

Древние символы обладают огромной мощью. Особенно, если их правильно использовать. Так, тому, кто хочет найти гармонию с самим собой,...

Значение оберега звезда руси

Лазарева суббота - приметы и обычаи, что можно и что нельзя делать в Лазареву субботу?

С наступлением поста многие из нас задаются вполне обоснованными вопросами. Например, таким: «Можно ли есть в пост морепродукты?» Здесь...

К чему снится карп. Что значит карп во сне. Приснился карп по Нострадамусу

Карп – один из символов водной стихии. Кроме того, эта рыба во многих культурах наделяется особыми свойствами. К примеру, на востоке...

Сергей Мамедов, Член Совета Федерации Федерального Собрания РФ от Самарской области: биография, личная жизнь

Две недели назад 36-летняя Анастасия Мыскина объявила о расставании с гражданским мужем, политиком и бизнесменом Сергеем Мамедовым....

Как надо учить грамматику?

Почти у всех людей, изучающих английский язык, возникают трудности при изучении грамматики. И речь идет не только о понимании правил...

Новое