4.1.4 Вальцы

Вальцы являются одним из самых распространенных видов оборудования, их применяют на всех шинных заводах и заводах РТЙ, а также на многих заводах других отраслей промышленности. фальцы представляют собой машину с двумя горизонтальными валками, вращающимися навстречу друг другу. Они предназначены для обработки вязкоупругих или пластичных материалов путем их многократного пропускания через зазор между валками, где они подвергаются интенсивным деформациям сдвигового характера. Машина может работать как в периодическом, так и в непрерывном режиме.

Вальцы используют: для смешения, когда требуются мягкие условия проведения этого процесса; для подогрева смесей перед их дальнейшей переработкой; для получения листов смеси; для размола регенерата; для очистки смесей от посторонних включений (рафинирования).

Основанием вальцов служит массивная фундаментная плита 11, на которую монтируют детали станины 8 и 12. В станине расположены мощные подшипники, в которых вращаются валки 1 и 2. Для увеличения прочности и жесткости станины на правую и левую ее части устанавливают траверсы 5 и 17. Задний валок приводится во вращение от приводной шестерни 4. Передний валок вращается от пары шестерен 16, одна из которых укреплена на заднем, а другая на переднем валке. Разность частот вращения валков зависит от соотношения чисел зубьев этих шестерен. Зазор между валками регулируется перемещением переднего валка винтами 7, величина перемещения фиксируется с помощью делительных дисков 6. Устройства регулирования зазора расположены со стороны рабочего места вальцовщика. Ближайший к рабочему месту вальцовщика валок называют передним. Для того чтобы смесь в процессе вальцевания не выдавливалась за пределы валков и не забивала подшипники, на вальцах устанавливают ограничительные стрелки 3, представляющие собой металлические щитки, нижняя часть которых тщательно пригнана к поверхности валков. Стрелки крепятся к подшипникам валков. Подшипники несут большую нагрузку и требуют обильной смазки. Подшипники скольжения смазывают с помощью масленок 18. На современных вальцах установлены подшипники качения, смазываемые централизованной системой смазки. Вальцы относятся к машинам повышенной опасности, так как их рабочие органы (валки) открыты. Для аварийного останова машины предусмотрена специальная система. При нажатии на балансир 20 производится переключение выключателей в коробке 19, которые выключают двигатель и приводят в действие тормоз Приводные и фрикционные шестерни на вальцах закрыты металлическими кожухами (на рисунке не показаны)

Обработка смеси на вальцах происходит следующим образом. Смесь загружают в пространство между вращающимися валками, которые захватывают ее и затягивают в зазор; величина зазора может изменяться от нескольких долей миллиметра до 10—12 мм. В зазоре смесь подвергается сжатию и постепенно равномерно распределяется по всей длине валка. Кроме того, в зазоре на резиновую смесь действуют значительные усилия сдвига, вызывающие ее перетирание. Сдвиговые усилия возникают также вследствие различия частот вращения переднего и заднего валков, т. е. за счет фрикции, которая может быть значительной. Фрикция — отношение линейных скоростей поверхностей заднего и переднего валков; так как задний валок вращается быстрее, чем передний, то значение , фрикции больше единицы. После прохода через зазор смесь прилипает к одному из валков, обычно к переднему, и образует на нем сплошной слой. При этом часть смеси перед зазором за счет фрикции также вращается. Такую бесформенную вращающуюся массу называют «вращающимся запасом». При дальнейшей обработке все новые и новые порции резиновой смеси из вращающегося запаса будут затягиваться в зазор и равномерно распределяться по поверхности валка. Обработка смеси происходит в зоне зазора между валками; интенсивность обработки зависит от величины зазора. Смесь можно многократно пропускать через зазор и после достаточной ее проработки снять с вальцов в виде листа. Такой режим работы машины называется периодическим.

При непрерывном режиме работы смесь загружается в пространство между валками и после равномерного ее распределения по всей длине валка срезается в виде узкой ленты и непрерывно отбирается транспортером. Вращающийся запас перед зазором расходуется на возобновление слоя массы на валке и пополняется питающим устройством. Вальцы — тяжелая машина, масса ее может достигать 50 т; мощность двигателя привода 300 кВт.

Загруженная в межвалковое пространство смесь за счет трения о поверхности вращающихся валков и адгезии к этим поверхностям втягивается в зазор между валками и попадает в область деформации. Областью деформации считается пространство между поверхностями валков она расположена между сечениями В этом пространстве образуется клин из резиновой смеси. По мере движения смеси вместе с валками в межвалковое пространство ширина его уменьшается, и под давлением валков материал частично продавливается вниз через зазор, а частично выдавливается в обратном направлении. Это движение вызывает интенсивные деформации сдвига и сжатия смеси. Деформации сдвига возникают также вследствие разности окружных скоростей валков, так как грань клина, касающаяся поверхности валка, движется быстрее противоположной грани. Часть смеси, выдавленная в сторону, противоположную движению валков, вследствие разности их скоростей начинает вращаться, образуя вращающийся запас. Содержание смеси в запасе постоянно обновляется, в него включается часть смеси, которая прошла зазор и совершила полный оборот с валком, а смесь из запаса постоянно втягивается в зазор и образует слой на валке.

При движении смеси к сечению минимального зазора давление в массе возрастает. Скорость массы в этой части клина меньше скорости движения поверхности валков. После того как смесь пройдет минимальное сечение, давление в ней резко падает, а скорость возрастает, и смесь опережает рабочую поверхность валков.

Слой смеси обычно остается на поверхности переднего валка. Но в зависимости от состава смеси и температуры поверхности она может оставаться и на заднем валке. В процессе деформации смесь интенсивно нагревается и передает часть тепла валку. Во избежание перегрева материала валки охлаждают водой. При обработке резиновой смеси на вальцах в зоне деформации протекает ряд физико-химических и механических процессов (совмещение полимера с добавками, пластикация, изменение вязкости системы и конформации молекул, деструкция и др.).

Вальцы старых конструкций снабжены подшипниками скольжения. Они представляют собой массивный корпус с проточкой для шейки валка. Проточка имеет вставку (гильзу) из антифрикционного материала. Слой такого материала, например баббита, может наноситься на внутреннюю поверхность подшипника методом наплавления.. В таких подшипниках выделяется значительное количество тепла, поэтому корпус подшипника имеет каналы и снабжен устройством для подвода охлаждающей воды.

Современные вальцы оборудованы системой централизованной смазки. Насос-лубрикатор непрерывно подает смазочный материал к подшипникам. У подшипников скольжения окна для подачи смазки и канавки для равномерного ее распределения расположены с ненагруженной стороны подшипника. Отработанная смазка стекает по специальным отверстиям в сборник, фильтруется и опять подается насосом к подшипникам. Машины небольшого размера могут иметь систему смазки с подачей от ручного насоса или масленки с вращающимися крышками. В крышки закладывается консистентная смазка, при их вращении она подается в трубку, ведущую к поверхности трения. К вальцам прикладывается карта смазки, в которой указывается вид применяемого смазочного материала, порядок проверки и обслуживания системы, точки смазки, ее периодичность.