Лекція № 3. 4.11.2 циліндри.

Конструкція циліндра залежить перш за все від способу цього обігріву і в меншій степені від діаметра і довжини черв’яка.

Циліндри машин для термопластів виконуються із круглого прокату або циліндричних поковок. Товщина стінки циліндра повинна бути достатньою, щоб витримати тиск розплаву до 60 МПа. В циліндрах ливарних машин на стадії вприскування розвивається тиск до120 – 150 МПа. Робоча поверхня циліндра швидко зношується, особливо при переробці матеріалів із абразивними наповнювачами. Тому на робочу поверхню вставляють тонкостінну втулку із високоякісної сталі 38Х2МЮА. Висока стійкість проти зношування досягається досягаються азотуванням, що забезпечує твердість поверхні до HRA 82 – 86, тобто на 8 – 10 одиниць більше, ніж у черв’яків, що запобігає їх взаємний задир і попадання стружки у розплав.

Внутрішня поверхня втулки ретельно шліфується. Зовнішня поверхня повинна надійно прилягати до поверхні циліндра, інакше загальний опір теплопередачі циліндра різко зростає. Тонкостінну втулку перед посадкою у циліндр охолоджують в рідкому азоті і тоді запресовують. Зношену втулку видаляють розточуванням.

На зовнішній поверхні циліндра встановлюють електронагрівачі.

Для охолодження циліндра на зовнішній поверхні циліндра нарізають гвинтову канавку і закладають в них мідні трубки, провальцьовують за під лице із зовнішньою поверхнею циліндра.

Циліндр має ряд радіальних свердлень під термопару, число яких відповідає числу секцій обігріву – охолодження. Навколо завантажувального вікна циліндр має інтенсивне охолодження Канали для циркуляції води можуть бути виконані у вигляді сорочки, привареної до тіла циліндра. Якщо частина циліндра біля завантажувального вікна виконується як окрема деталь, то вона відливається разом із порожниною для циркуляції води. Виготовляти її як окрему деталь рекомендується також виходячи із міркувань, щоб зменшити теплообмін між основною частиною циліндра, що нагрівається і завантажувальною, що охолоджується. Кінець циліндра біля завантажувального вікна має фланець для кріплення його до вузла упорного підшипника.

Великі екструдери з відкатними циліндрами (див рис. 4.3, поз. д ) замість фланцевого з’єднання мають швидко знімальне байонетне з’єднання.

Протилежний кінець циліндра закінчується фланцем із відкидними болтами для кріплення головки. Інколи ця частина циліндра закінчується різьбою для накручування фланця спеціальної конструкції.

Циліндри машин для гумових сумішей, як правило , мають сорочку для рідинного термостатування і виконуються литвом, зварюванням або комбіновано. Приклад зварної конструкції приведений на рис. 4.30. Втулка-гільза 2 і приварений до неї фланець 1 є змінними деталями і по мірі зношування поверхні заміняються новими. Охолоджуюча рідина або нагріваюча пара подаються в сорочку 9 і відводяться з неї через штуцер 7а і 7б. Безпосередній контакт рідини з тілом втулки – одна із суттєвих переваг даної конструкції.

З метою забезпечення зміни втулок при їх зношуванні з’єднання втулка-корпус виконано по посадці з зазором. Для запобігання повороту втулки в корпусі під дією крутного моменту, що передається на неї з черв’яка через гумову суміш, у з’єднання втулка-корпус введена шпонка 6.

Лекція № 4. Фільтри.

Між циліндром екструдера 1 і головкою 2 (рис. 4.31) часто встановлюють решітку 3 з однією або декількома сітками 4 перед нею. Основне призначення цих елементів – очищування розплаву від випадкових включень. Це особливо необхідно при переробці відходів (обрізки, браковані вироби, повторна сировина і ін.), в які випадково можуть попадати інородні матеріали.

Для формування ряду виробів ( в першу чергу, тонких плівок) необхідна підготовка розплаву з підвищеною температурною однорідністю. В цих випадках решітки з пакетами сіток встановлюють навіть тоді коли матеріал не має інородних включень. Вони потрібні для утримування не проплавлених частин матеріалу на виході із черв’яка. Такі частинки розплавляються уже на сітці.

Тверді інородні частинки постійно забивають сітки, що збільшує їх опір протікання матеріалу і зниженню продуктивності. Як тільки продуктивність знизиться до 70% від початкового рівня проводять заміну сіток. Якщо конструкція решітки із пакетом сіток така як показана на рис. 4.31, то необхідно зупиняти екструдер. Після чого знімають головку , очищують канал від розплаву і тільки після того виймають решітку з пакетом сіток.

Операція заміни сіток значно спрощується, якщо на екструдері використовується фільтр шиберної конструкції (рис. 4.32). Прямокутна пластина 1 шибера має можливість переміщуватись вправо у прямокутному пазу, який утворюється корпусом фільтра 6 і обмежувальною плитою12. Фільтр кріпиться до циліндра екструдера шпильками 5, а шпильками 11 до фільтра кріпиться інструментальна головка. Переміщення шибера вправо (або назад у положення , яке показаного на рисунку) здійснюється вручну за допомогою гвинта 16. Шибер має гнізда 3 і 4 для встановлення двох комплектів решіток 14 з сітками 2, які кріпляться пружинними розрізними кільцями 15. Поки один комплект працює, інший виймають і встановлюють новий комплекс сіток.

Особливо відповідальними місцями цієї конструкції -є ущільнення пластини шибера 1 з корпусом 6 і плитою 12. Значні контактні напруження між пластиною шибера 1 і плитою 12 зумовлені тим, що площа контакту зменшена шляхом введення у плиту кільця 17. Шибер притискається до кільця тиском розплаву. З другої сторони ущільнення досягається шляхом притискання до нього втулки 9. Притискання втулки 9 до шибера здійснюється силою прокладки 7 і дотичною силою при течінні розплаву. Введення обтічного сердечника 8 приводить до збільшення дотичної сили притискання втулки 9.

Як правило, екструдер працює у єдиному агрегаті з декількома машинами (протяжні і відрізні пристрої, каландри і ін.), швидкість яких строго узгоджується із продуктивністю екструдера. При зменшенні продуктивності екструдера необхідно постійно слідкувати за продуктивністю інших агрегатів. При використанні шиберного фільтра , замість корекції продуктивності при зменшенні продуктивності екструдера проводять заміну сіток.

Ручна заміна сіток шибером займає біля 10 сек., що потребує тимчасової зупинки екструдера. При встановленні привідного гідро циліндра заміна триває десяті долі секунди і при цьому відпадає потреба в зупинці екструдера. Цей метод знаходить використовується в одиничному і дрібносерійному виробництвах, основний його недолік, що обмежує цього використання в крупно серійному виробництві трудомісткість заміни сіток. Цей недолік привів до розробки само промивних фільтрів.

Приклад такої конструкції приведений на рис. 4.33. Напрямок потоку розплаву показано потовщеною лінією із стрілками. В позиції (рис.4.33, а) працює правий фільтруючий елемент. При засміченні цього фільтра підвищується тиск перед фільтром , що фіксується давачем , сигнал від якого служить для переключення крану у положення, як показано на рис. 4.33, б. При цьому починає працювати лівий фільтр, а частина потоку направляється для промивання попереднього фільтра зворотнім потоком, який направляється у дренажний канал. Після завершення промивання крани переводяться в положення показане на рис.4.33, в. Недоліком такого роду фільтрів є пульсація продуктивності при постепенному засміченні фільтра, що недопустимо при виробництві відповідальних виробів , наприклад виробництво тонких плівок електротехнічної промисловості. Пульсації повністю зникають , якщо екструдер працює з фільтром , в якому відбувається без перервне промивання фільтруючих елементів (рис.4.34). Кожний із елементів 1 і2 обертаються від привідного вала 3.У зоні б кожний із дискових елементів працює на фільтрацію, а в зоні а не переривно відбувається промивання засміченої сатини фільтруючого елемента. Частина розплаву, що використана при промиванні, зливається у дренажний канал Б. Частота обертання елементів не перевищує 1 об/хв.

Лекція № 5. 4.11.4 Упорний підшипник.

При роботі екструдерів з головками які мають великий гідравлічний опір, осьове зусилля на черв’яку може досягати значних значень. Так для черв’яків діаметром 160 мм воно часто перевищує1 МН. І тому упорний підшипник, є одним із найбільш відповідальних вузлом черв’ячної машини.

На рис. 1 приведено приклад конструкції вузла упорного підшипника машини середньої потужності (діаметр черв’яка 160мм). Підшипник конічний роликовий важкої серії. У машинах з діаметром черв’яка менше використовують кулькові упорні підшипники. У більш важких машинах _двох-рядні роликові циліндричні упорні підшипники. При підборі підшипників мінімально допустимий термін їх служби приймають не меншим , ніж період роботи машини між капітальними ремонтами.

У приведеній конструкції крутний момент передається із вихідного вала редуктора 1 через шпонку 6 до привідної втулки 10 і дальше через шліцьове з’єднання 9 черв’яку 7. Осьове зусилля передається до поверхні втулки через торцеву поверхнею 8 хвостовика черв’яка; із втулки , обминаючи вал редуктора , це зусилля передається упорному підшипнику 17 і дальше до корпуса підшипника 3.

Пластикаційний циліндр 11 кріпиться до корпуса упорного підшипника 3 за допомогою накидної гайки 12 ( можливе також кріплення за допомогою фланцевого з’єднання або байонетного затвору). Всі ці деталі також входять у ланцюг передачі крутного моменту і осьового зусилля (див. розд. лекцію № 4.2). Розрахунок на їх міцність повинен виконуватись із врахуванням цих силових факторів.

Якщо пластикаційний циліндр закріплений тільки до упорного підшипника, то шпильковим з’єднанням 16 корпуса підшипника з корпусом редуктора 2 повинно створюватись таке зусилля затяжки, яке би. по-перше, запобігало повороту деталей 3 і 2 під дією крутного моменту, і по-друге, протидіяло б розстикуванню з’єднанню цих деталей під дією перекидаючого моменту від сили сумарної ваги циліндра, черв’яка і бункера з матеріалом.

Не дивлячись на високий К. К. Д. упорного підшипника втрати потужності на ньому є достатніми для значного його розігріву. При цьому розігрів є тим більшим чим більша частота обертання черв’яка і більший його діаметр. По цій причині тільки в тихохідних машинах з малим діаметром допускається змащування упорного підшипника консистентною змазкою. В інших випадках упорний підшипник змащується рідким маслом, що подається під тиском (введення її і виведення – через штуцери 4 і 15 на рис. 4.35 відповідно), і виконує одночасно функцію охолоджуючого середовища. Підшипник, як правило, підключається до вимушуючої системи охолодження редуктора.

Відсутність витікання масла із порожнини упорного підшипника, де рівень масла при нормальній роботі не буває вищим ніж , як показано на рис. 4.35) пунктирною лінією, забезпечується шайбою 13, яка закріплена в корпусі 3 і має кільцеве нерухоме 14 і сальникове рухоме 5 ущільнення.

Центральний осьовий отвір у вихідному валу редуктора призначений для подачі у черв’як і відводу охолоджуючої рідини.