книги из ГПНТБ / Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие

Фильеры исполнения V имеют только одну щель (рис. 170, г). Сферические фильеры имеют два исполнения (рис. 171, 172), различающиеся формой и размерами. По форме отверстий в дне

сферические фильеры аналогичны чашеобразной фильере исполне­ ния I.

Фильеру устанавливают в филь­ ерную головку (рис. 173) и за­ жимают по всей плоскости бур­ тика специальной гайкой. Нали­ чие упругих прокладок обеспечи­ вает плотное соединение колпачка фильеры с головкой червяка.

Фильеры для формования химических волокон из расплавов

Фильеры (ГОСТ 16954—71) при­ меняют для формования нитей из расплавов полиамидных (типа ка­ прон, анид), полиэфирных, (типа лавсан), полиолефиновых (типа полиэтилен, полипропилен) смол. В настоящее время фильеры для расплавов изготовляют трех ти­ пов: круглые, сегментные, пря­ моугольные.

Фильеры круглые изготовляют в пяти исполнениях:

I — гладкие (рис. 174), II — с кольцевой проточкой (рис. 175), III — с наружной и внутренней проточками (рис. 176), IV — с внутренней проточкой, V ■— с отверстиями для фиксации.

В фильерах исполнения V имеются два отверстия для фиксации при установке в фильерной головке.

Основные размеры одного из видов профилированного капил­ ляра указаны на рис. 177. Капилляры и направляющие пазы для них в фильерах исполнений III—V расположены по концентри­ ческим окружностям.

Сегментные фильеры изготовляют в семи исполнениях в зави­

ляющие отверстия которых расположены в одном вертикальном пазу. В фильерах исполнений III, IV и VI направляющие пазы (углубления) расположены параллельно оси симметрии пластины, а в фильере исполнения V — перпендикулярно. На рис. 179 по­ казана сегментная фильера исполнения ѴП, а на рис. 180— пря­ моугольная фильера.

Фильеры для расплавов изготовляют из коррозионностойкой стали 1Х21Н5Т (ГОСТ 5632—61).

251

Рис. 174. Фильера круглая глад­ кая — исполнение I

Рис. 175. Фильера круглая с кольцевой проточкой — испол­ нение II

Рис. 177. Профилирован­ ный капилляр

Рис. 179. Фильера сегмент­ ная — исполнение VII

Рис. 180. Фильера прямоугольная

К фильерам предъявляются высокие технические требования: края капилляров не должны иметь зазубрин и завалов; неплоскост­ ность зеркала фильеры не должна быть более IX степени точности (ГОСТ 10356—63), фильеры с диаметром капилляра 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6 мм не должны иметь поле допуска этого диаметра более указанного в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Поле допуска диаметра отверстия капилляра

Шероховатость поверхности круглых капилляров при диа­ метре до 0,4 мм должна быть не ниже 9-го класса чистоты, а при диаметре свыше 0,4 мм — не ниже 8-го класса. Шероховатость по­ верхности переходного конуса и профилированных капилляров должна соответствовать классу чистоты не ниже 8-го, шерохова­ тость рабочей плоскости (зеркала) фильеры — не ниже 10-го, а верхней плоскости — не ниже 7-го класса чистоты.

Срок службы фильеры должен быть не менее четырех месяцев. Каждую фильеру при ее изготовлении маркируют. На рабочей поверхности, свободной от капилляров, или на боковой поверх­ ности пластины штампуют порядковый номер фильеры. Кроме того, на боковой поверхности указывают число отверстий, диа­ метр капилляра, год и месяц выпуска, товарный знак предприя­

тия-изготовителя.

Расчет круглых фильер на прочность и деформацию

Наличие в фильере отверстий различных форм усложняет и без того исключительно трудную задачу прочностного расчета тонких пластин и оболочек. Толщина донышка фильер (s) при формовании волокон из раствора колеблется в пределах 0,5— 1,2 мм, а при фор­ мовании нити из расплава — в пределах 5—25 мм. Диаметр от­ верстий капилляра составляет 0,04—0,80 мм. Фильеры для рас­ плавов представляют собой пластины одинаковой толщины.

В практических расчетах фильер на прочность и деформацию следует пользоваться приближенными методами, дающими наи­ более точные результаты при расчете тонких и средней толщины пластин, когда максимальная толщина s фильеры не превышает Ѵ5 ее диаметра. Для фильер характерно меньшее соотношение этих величин.

254

Если максимальный прогиб фильеры не превышает 0,1 ее тол­ щины s, то такие фильеры называют жесткими.

Рабочее давление раствора полимера на донышко фильеры

255

Относительная деформация пластины в окружном направлении для точки Сх

Так как аг = 0, то зависимость между деформациями и напря­ жениями для двухосного напряженного состояния имеет вид:

что в радиальных сечениях abb1a1 и ессхех вследствие геометриче­ ской и силовой симметрии действуют только нормальные напря­

256

Пренебрегая некоторыми слагаемыми как малыми высшего порядка, получим:

где Mr = ar ~ - , Mt = at ~ .

Чтобы воспользоваться уравнением (236), необходимо найти зависимость Q от г.

Так как фильерная пластина нагружена равномерно распре­

Для определения аэкв необходимо найти главные напряжения для крайних точек верхней плоскости фильерной пластины, т. е.

Кроме прочностного расчета, фильерные пластины следует проверять и на жесткость.

Если известен угол ѵ поворота цилиндрического сечения, уда­

= с - —

При г = R прогиб пластины f — 0, а постоянная интегриро­ вания

Следовательно, прогиб пластины

258

Полученные формулы и зависимости пригодны для расчета пластин одинаковой толщины и жесткости, нагруженных равно­ мерно распределенной нагрузкой.

Фильерные пластины имеют отверстия, следовательно, и расчет их несколько отличается от изложенного.

Однако учитывая, что сумма площадей сечений всех отверстий в подавляющем большинстве случаев очень мала по сравнению с рабочей площадью пластины (площадь, на которую давит рас­ твор или расплав), а главное, что эти отверстия равномерно рас­ средоточены по площади пластины, в практических расчетах таких фильер можно пользоваться выведенными формулами.

Расчет сегментных и прямоугольных фильер

Расчет сегментных и прямоугольных фильер значительно сложнее расчета круглых осесимметричных пластин, так как деформации и напряжения являются функциями двух независимых перемен­ ных (ширины и длины пластины).

Рис. 183. Схема к расчету прямоугольных фильер

При расчете этих пластин по-прежнему полагаем, что прогибы малы по сравнению с толщиной и допускаем справедливость ги­ потезы неизменности нормали и гипотезы ненадавливания слоев пластины вдоль оси г.

Рассматривая сечение пластины плоскостью г = const до и после деформации (рис. 183) с учетом закона Гука, получим для плоского двухосного напряженного состояния: