Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование и основы проектирования предприятий по переработке пластмасс. Учебное пособие
.pdf
81
Зажимные устройства
Как правило, подвергаемый термоформованию лист должен быть
закреплен в зажимном устройстве. К зажимным устройствам предъявляются следующие требования:
обеспечение возможности зажима листов разных размеров (для
универсальных машин);
обеспечение возможности зажима листов различной толщины;
быстрота зажима листа и съема готового изделия;
равномерность и герметичность зажима по пер
иметру листа.
По конструкции и принципу действия все зажимные устройства
делятся на два типа: рамные и лепестковые.
Устройства рамного типа состоят из двух частей – верхней и
нижней рам, между которыми закрепляется лист заготовки. Как правило, нижняя часть рамы при ее раскрытии остается неподвижной. В
частности, на однопозиционных машинах многих типов нижняя рама
закреплена н
епосредственно на формовочной камере. Верхняя рама
при закладке заготовки и съеме изделия или откидывается на шарнирах, или приподнимается, оставаясь параллельной нижней раме.
На машинах с ручным или полуавтоматическим циклом, когда
загрузка листа и съём изделий производятся вручную, при больших габаритах рамы предусмотрены специальные устройства, обеспечивающие безопасность работы фор
мовщика в зоне открытой рамы [10, 11].
При ручном приводе для закрепления листа в раме обычно
используют кулачковые зажимы. Пневматический или гидравлический привод для зажимного устройства целесообразно применять
только в тех случаях, когда он используется в машине для выполне-
82
ния и других задач. В зависимости от габаритов рамы применяют
цилиндры, обеспечивающие как раскрытие рамы, так и зажим заготовки, либо цилиндры двух видов: одни обеспечивают раскрытие
рамы, а другие – зажим заготовки.
Лепестковые зажимные устройства менее распространены (по
сравнению с рамными), хотя и имеют более прогрессивную конструкцию. Они легче, удобнее и безо
паснее в работе [11].
При изготовлении мелкой тары из рулонного материала применяют метод формования с проскальзыванием заготовки в зажимном
устройстве. Для обеспечения проскальзывания материала в зажимах
эти зажимы обычно изготавливают в виде двух гуммированных валков, свободно вращающихся на своих осях и прижимаемых друг к
другу пружинами, снабженными устройствами для регулирования их
усилия.
Вак
уумные и пневматические системы
Системы создания вакуума и избыточного давления имеются на
большинстве вакуум- и пневмоформовочных машин и на машинах
для комбинированного формования. Вакуум-системы используют,
как правило, для создания перепадов давления, необходимых для
формования изделий. Пневмосистемы часто используют не только
для создания давления формования, но и для вспомогательных целей.
К последним относятся подача сжатого воздуха в пневмоцилиндры
привода различ
ных узлов машин, питание пистолетов воздушного
охлаждения и т. п.
Вакуум-система включает в себя вакуум-насос, ресивер, клапаны,
трубопроводы и вакуумметр. Для вакуум-формования используют так
83
называемые насосы низкого вакуума, т. е. насосы, создающие при нулевой подаче минимальное давление во всасывающем патрубке:
4·10
-3
–1,3·10-5 МПа (30–0,1 мм рт. ст.).
Ресиверы вакуум-систем представляют собой сварные оболочки
из листовой стали, состоящие из цилиндрической обечайки и эллиптических днищ. Для упрочнения стенок ресивера рекомендуется
выполнять внутреннее оребрение. В качестве запорной арматуры в
вакуум-системах на машинах с полуавтоматическим и автоматическим управлением применяются вакуумные клапаны с электромагнитным уп
равлением, а на машинах с ручным управлением – одноходовые и многоходовые краны. Вакуумные коммуникации внутри
машины выполняют из бесшовных стальных труб, резиновых вакуумных шлангов и медных трубок.
В вакуум-формовочных машинах целесообразно устанавливать
вакуум-насос такой производительности, чтобы при непрерывной
работе он в период вспомогательных операций создавал необходимое
разрежение в ресив
ере, а в завершающий период формования, отключаясь от ресивера, отсасывал бы воздух из формы. В таком случае
часовая подача насоса должна быть лишь немного больше воздушного объема формы, помноженного на число циклов формования в час.
При таком режиме работы вакуум-насоса его производительность и
металлоемкость могут быть в 50–100 раз меньше, чем при неп
осред-
ственном соединении насоса с формой (не через ресивер) [10].
При вакуум-формовании движущая сила процесса – это разность
между величинами атмосферного давления (р
о
) и остаточного давле-
ния в оформляющей полости формы (р
ф
): Δр = ро – рф. Понятно, что
84
чем больше величина Δр в конце стадии формования, т. е. когда формуемый лист контактирует практически со всей поверхностью матрицы, тем больше прижим листа к форме и лучше воспроизведение
листом всех деталей ее конфигурации. Таким образом, наилучший
режим формования обеспечивается, если движущая сила процесса Δр
имеет максимально возможное значение в течение всей стади
и формования. Однако практически этот режим может быть соблюден
лишь приближенно и при условии правильного выбора объема
вакуум-ресивера.
Соотношение объема ресивера (V
р
) и объема формы (Vф) оказыва-
ется важным фактором процесса вакуум-формования: К = V
р/Vф
. Расчеты показали, что наименьшее остаточное давление в форме можно
получить при К = 6–8. При дальнейшем увеличении К приращение
давления формования (Δр) невелико и увеличение объема ресивера
будет приводить к неоправданному росту габаритов и массы вакуумформовочной машины.
В зависимости от вида пневмосистем машины подразделяются на
два вида: машины, имеющие собственный компрессор и ресив
ер, и
машины, рассчитанные на питание сжатым воздухом от цеховой
магистрали. Как правило, все формовочные машины потребляют
сжатый воздух с давлением 0,4–2,5 МПа. Наиболее часто в формовочных машинах применяются винтовые компрессоры. Ресиверы
сжатого воздуха по конструкции мало отличаются от вакуумных, но
они рассчитываются на работу под внутренним давлением. Для внутренних пнев
мопроводов используются сварные стальные трубы,
напорные резиновые шланги и медные трубки. В машинах-автоматах
85
и полуавтоматах используются электромагнитные клапаны, в машинах с ручным управлением – краны.
В одной машине может использоваться сжатый воздух различного давления (например, на формование и на привод); в этих
случаях на каждой из магистралей пневмосистемы устанавливается
редуктор давления. Установка компрессоров различного давления не
практикуется.
Привод формовочных машин
Привод обеспечивает движение рабочих органов формующих
машин и создание ими н
еобходимых рабочих усилий.
В формовочных машинах широко применяются пневмо- и гидропривод, обеспечивающие возвратно-поступательное движение
отдельных органов машины: перемещение нагревателей, подъем и
опускание рам, создание рабочего усилия вытяжного пуансона и т. д.
Преимуществами гидроцилиндров являются малые масса и
объем, приходящиеся на единицу передаваемой мо
щности, простота
бесступенчатого регулирования скоростей и высокий коэффициент
полезного действия. Их недостаток – потребность в индивидуальном
насосном гидроагрегате.
Применение приводных пневмоцилиндров увеличивает габариты
привода, однако в машинах, имеющих пневмосистемы для обслуживания технологического процесса, предпочтение отдается пневмоприводу.
В некоторых моделях формовочных машин возвратно-поступательное движение отдельных механизмов осуществляется с по
мощью
86
пары «винт-гайка», получающей привод от электродвигателя. Положительными признаками пары «винт-гайка» являются:
высокая точность производимых ею перемещений;
большое передаточное отношение;
плавность и бесшумность работы;
легкость обеспечения самоторможения;
возможность передачи больших усилий.
Наиболее сложными являются приводы, обеспечивающие перемещение рам в многопозиционных машинах ротационного типа.
В механизмах поворота роторов с приводом от ги
дро- или пневмоцилиндра передающими устройствами могут быть пары «шестернязубчатая рейка» и храповые механизмы [10, 11].
В пособии [11] описано большое число вариантов привода к
формовочным машинам различного типа.
2.2.6. Оборудование и технология формования
полуфабрикатов и изделий из стеклопластиков
Стеклопластики – полимерные композиционные материалы
(ПКМ), содержащие в своем составе два основных компонента:
стеклянный наполнитель и полимерное связующее (полимерную матрицу). С учетом того что применяемые в промышленности стекловолокнистые наполнители оказывают на пластик упрочняющее
действие, стеклопластики входят в очень важную группу арми
рован-
ных пластиков.
Наличие большого количества различных видов наполнителей и
целого ряда связующих на основе органических полимеров (олигоме-
87
ров) создает возможности производства большого числа стеклонаполненных композитов, различающихся по эксплуатационным (техническим) свойствам и, следовательно, по областям применения.
2.2.6.1. Краткая характеристика стекловолокнистых
армирующих наполнителей
Элементарное стеклянное волокно и первичная стеклонить
Непрерывное стеклянное волокно (НСВ) получают преимущественно механическим вытягиванием из расплавленной стекломассы,
вытекающей через отверстия фильер стеклоплавильного агрегата.
Вытекающая из каждого отверстия фильеры непрерывная тонкая
струя расплава застывает и образует непрерывное элементарное
(одиночное) стеклянное волокно.
В результате объединения элементарных волокон, получающихся
после вых
ода из формующего устройства, образуется первичная
стеклянная нить (первичная стеклонить).
Стеклянное волокно сохраняет все положительные качества, присущие массивному силикатному стеклу: негорючесть, высокую теплостойкость, хорошие диэлектрические свойства, прозрачность.
Плотность, коэффициент преломления, коэффициент термического
линейного расширения и удельная теплоемкость стеклянных волокон
весьма близки к показателям указанных свойств для масси
вного
стекла.
Вместе с тем переход от массивного стекла к непрерывному волокну сопровождается появлением новых качеств, из которых особое
значение имеют гибкость и прочность при растяжении. Стеклянные
волокна имеют гладкую поверхность и строго цилиндрическую
форму, в связи с чем их тонину можно характеризовать диаметром
88
поперечного сечения. Стеклянные волокна диаметром 12 мкм
настолько гибки, что могут быть переработаны в любое текстильное
изделие вплоть до трикотажа.
Прочность при растяжении волокон, вырабатываемых в обычных
производственных условиях из алюмоборосиликатного стекла,
превышает прочность стекла более чем в 40 раз, достигая величины
2500 МПа.
В результате специального исследования влияния диаметра волокна на прочность стеклопластика было устан
овлено, что из стекловолокнистых материалов на основе волокон диаметром от 4 до 14 мкм
получаются стеклопластики практически одинаковой прочности.
Прочность стеклянных волокон зависит от состава стекла.
Волокна, получаемые из щелочного стекла (до 15 % оксидов щелочных металлов), имеют пониженную прочность по сравнению с волокнами из бесщелочного стекла, превосходя последние по химической
стой
кости.
Стекловолокнистые армирующие наполнители принято подразделять на два больших класса: нетканые и тканые материалы.
Нетканые наполнители
Первичные стеклянные нити
Для получения пресс-материалов они применяются в тех случаях,
когда производство пресс-материалов организуется на предприятии,
производящем стеклянное волокно. На основе первичных нитей производятся материалы типа АГ, стеклонаполненные полиамиды и
пресс-материалы типа СВАМ. В последнем случае выработка первичной нити совмещается с получением композиционного материала.
89
Первичные нити служат исходным сырьем в производстве крученых нитей и стекложгутов.
Крученые стеклонити
Производство крученых стеклонитей начинается с размотки и
кручения первичной стеклонити; затем производится трощение и
одновременно скручивание этих нитей в несколько переходов до
достижения нужного результата. Степень скрученности нитей обычно не превышает 100–150 кручений на 1 м длины.
Крученые нити, вырабатываемые в широком ассортименте, применяются для получения изоляции проводов и кабелей (при одновременном нанесении связующего), намоточных из
делий из стеклопла-
стиков и стеклянных тканей.
Стекложгуты (ровинги)
Их получают трощением нескольких первичных нитей, сматываемых одновременно с бобин и формуемых в бухты на специальных
жгутовых установках.
Применяются для изготовления изделий из стеклопластиков методами намотки, напыления и протяжки, а также для получения холстов из рубленных нитей и жгутовых тканей.
Стеклохолсты (стекломаты)
Стеклохолсты – рулонные материалы с хаотической укладкой
первичных нитей или их отрезков в плоскости листа и скрепленных
между собой либо клеящим веществом (жесткие холсты), либо механически с помощью иглопрошивочной машины и с использованием
подложки (марля, холсты ВВ и т. д.).
90
Жесткие холсты применяют преимущественно для контактного
формования изделий, мягкие – для получения изделий методом прессования.
На основе холстов производят также рулонные пресс-материалы
(препреги) с применением различных связующих.
Тканые наполнители
Тканые стекловолокнистые материалы широко применяются в
производстве изделий из стеклопластиков благодаря их хорошим
технологическим свойствам.
На основе стеклотканых материалов с кажущейся плотностью
1800–2000 кг/м
3
можно получать стеклопластики довольно высокой
прочности.
Стеклоткани применяют для изготовления листовых стеклотекстолитов, намоточных изделий и крупногабаритных изделий различной формы.
В зависимости от ширины рулона и плотности нитей по основе и
утку стеклотканые материалы условно делят на собственно стеклоткани, стеклоленты и стеклосетки.
В завершение раздела, посвященного стекловолокнистым наполнителям, отм
етим, что по армирующей способности и возможности
получить максимальную прочность стеклопластика (при растяжении
вдоль расположения волокон) стекловолокнистые наполнители
различных видов предложено размещать в следующий ряд: штапельные стекловолокнистые материалы < холсты из непрерывных
нитей < холсты из рубленных нитей < стеклоткани с полотняным и
сатиновым переплетением нитей < кордные стеклонити и стекложгуты < первичные стекл
онити < элементарные волокна.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]