Процеси у виробництві будівельних матеріалів і виробів (стр. 8 из 14)
де N - потужність електродвигуна преса; п - частота обертання електродвигуна; i - загальне передавальне відношення; η - КПД приводу; iР, r - розміри ланок пресуючого механізму преса; φ, β - кути ланок механізму преса.
Мал.6.15. Блок-схема контролю зусилля пресування: 1 - прес; 2 - електродвигун механізму пресування; 3 - трансформатор струму; 4 - перетворювач потужності; 5 - підсилювач сигналів; 6-осцилограф; 7 - пульт управління; 8 - тарировочний блок.
В даний час для контролю і управління зусиллям пресування розроблено декілька схем, заснованих на вимірюванні значень зусиль і миттєвої споживаної потужності. Наприклад, для механічних пресів з поворотним стовпом при пресуванні силікатних формувальних сумішей розроблена блок-схема, приведена на мал.6.15.
Сигнал, пропорційний потужності, поступає на вхід підсилювача 5 і осцилограф 6, шкала якого проградуйована в одиницях вимірювання зусилля (тиск) пресування. При перевищенні допустимого значення зусилля пресування, відзначеного на шкалі осцилографа, подається сигнал на зменшення висоти (глибини) засипки прес-форм і навпаки.
2.5. Випресовування
При виробництві стінних і інших матеріалів і виробів (цеглини, каменя, блоків, плит, плиток і ін) способом напівсухого пресування важливу роль в загальному циклі пресування грає процес випресовування (випресовки, виштовхування) з прес-форми напівфабрикату (виробу-сирцю). Випресовування (випресовка) - видалення пресування (напівфабрикату) з прес-форми після пресування формувальної суміші (прес-пороша) і зняття тиску. Пристрої для випресовування називаються механізмами або механізмами випресовки, що випресовують або виштовхуючими (виштовхування).
Для витягання з прес-форм спресованих напівфабрикатів (пресувань) вимагається докласти з боку механізму випресовки (виштовхування) зусилля, яке залежить від великої кількості чинників: фізико-механічних і технологічних властивостей формувальної суміші (прес-пороша); способу і величини тиску пресування; характеристики пресування; напрями і закономірності випресовки; форми, розмірів і порожнистості пресування; конструкції, жорсткості і якості прес-форм; коефіцієнта тертя між пресуванням і стінками прес-форми і ін. (мал.6.16).
Велику роль в теорії і практиці процесу випресовування (виштовхування) зіграли роботи учених: П.П. Боландіна, М.Ю. Бальшина, В.Г. Філімонова, Г.М. Ждановіча, Р.Я. Попільського.А.С. Ільіна.
Рис.6.16. Випресовування з прес-форми виробу-напівфабрикату: а - засипка прес-форми; б - пресування формувальної суміші; в - випресовування пресування
Р.Я. Попильский і Ф.В. Кондрашов рахують одну з причин розшарування пресування при випресовуванні її з прес-форми тиск запресованого в ній повітря (табл.6.2).
Після зняття зовнішнього навантаження пресування під впливом запресованого повітря прагне розширитися, чому перешкоджають стінки прес-форми. В процесі випресовування частина пресування, що вийшла з прес-форми, має нагоду розширитися, а частина, що залишилася, - ні. Тому при затримці виштовхування і великому тиску запресованого повітря виникають оперізувальні пресування горизонтальні сили, що приводять до утворення тріщин (розшарування). Таке явище спостерігається при неоптимальному зерновому складі суміші і підвищеному вмісті в ній тонкодисперсних частинок. Іншою причиною, зухвалого тріщиноутворення, є тертя пресування об стінки прес-форми і бічний тиск. Коефіцієнт зовнішнього тертя при випресовці є постійною величиною для конкретних умов пресування, а бічне зусилля змінюється по напряму пресування. Ближній до пресуючого штампу шар пресування, як самий ущільнений, якнайбільше перешкоджає випресовуванню через більше тертя об стінки прес-форми.
Таблиця 6.2.
Коефіцієнт запресовки повітря при пресуванні вогнетривких (багатошамотних) порошків
| Додаток тиску пресування | Питометиск, МПа | Вогкість прес-пороша% | Коефіцієнт запресовки повітря | Тиск повітря, МПа | Відносний об'єм повітряних пір |
| Гідравлічне | 40 | 4,15,57 | 0,3750,3480,327 | 0,350,871,5 | 0,1010,0520,024 |
| Механічне | 40 | 4,15,57 | 0,420,3650,354 | 0,350,91,7 | 0,1110,0520,024 |
Тиск, створюваний при випресовуванні, деформує пресування. Наступає такий момент, коли сили, що згинають нижній, прилеглий до штампу шар пресування, перевищують зчеплення з наступним шаром і утворюється тріщина (розшарування).
Для ліквідації розшарування пресування при випресовуванні з прес-форми може служити швидке зняття бічного тиску (розпору). Це може досягатися розширенням прес-форми у напрямі виштовхування пресування на 0,2-0,5%. Зусилля виштовхування значно зменшується при вживанні конічних прес-форм, тобто з ухилом стінок у бік випресовування 0,5%.
Зусилля виштовхування, розраховане по запропонованих формулах, для умов пресування будівельної формувальної суміші, наприклад, силікатної маси, виявилося вельми різним і коливалося від 4-х до 25% від зусилля пресування.
Зусилля виштовхування орієнтовно можна розрахувати по формулі
(6.33)де К - дослідний коефіцієнт, К = 0,03 - 0,15; РПР - зусилля пресування, або по формулі Н.П. Шанина і М.И. Дубинера
(6.34)де λ - коефіцієнт зниження бічного тиску (пружний результат),
, ξ - коефіцієнт бічного тиску; Р - тиск пресування, f - коефіцієнт тертя пресування об стінки прес-форми; S - площа бічної поверхні пресування; Рбост - залишковий бічний тиск після зняття зусилля пресування; Рб - бічний тиск.Коефіцієнт λ визначається при сумісному розгляді деформацій прес-форми і пресування як при додатку навантаження, так і після її зняття.
Подальший розвиток теорії і практики процесу випресовки і виштовхуючих механізмів одержав в роботах А.С. Ільіна, В.Г. Струкова і В.К. Мартинова [24, 52, 93].
Для вивчення процесу випресовування і визначення оптимальних значень параметрів механізмів виштовхування з прес-форми пресування розроблена і виготовлена лабораторна установка (Рис.6.17). В комплект установки входять переносна знімна прес-форма, виштовхуючий механізм, гідравлічний прес, привід і контрольно-вимірювальна і реєструюча апаратура. Установка дозволяє пресувати і виштовхувати з прес-форми виріб з розмірами, зменшеними в порівнянні з натурними зразками в 2,5 рази. Механізм виштовхування виконаний важелем по аналогії з механізмами пресів напівсухого пресування. Знімні прес-форми дозволяють пресувати вироби різної конфігурації за площею: прямокутні, квадратні, круглі і ін., а також повнотілі і порожнисті.
Мал.6.17. Установка для вивчення процесу випресовки (виштовхування): а - схема установки; б - кінематична схема приводу; 1 - рама; 2 - приводний вал; 3 - кулачок; 4 - ролик; 5 - виштовхуючий важіль; 6 - опора; 7 - пружина; 8 - фіксатор; 9 - поршень; 10 - циліндр; 11 - ходовий гвинт; 12 - контргайка; 13 - штамп; 14 - прес-форма; 15 - скоба; 16 - гвинт; 17 - пресування (нап
Випробування показали, що зусилля випресовування росте із збільшенням питомого тиску пресування. Залежність має лінійний характер. Кут нахилу досвідченої прямої до осі абсцис складає 35°. Відношення зусилля випресовки до зусилля пресування, навпаки, із зростанням питомого тиску пресування зменшується. Зменшення або збільшення швидкості виштовхування (випресовки) в порівнянні із значеннями, прийнятими для сучасних пресів напівсухого пресування, не приводить до зміни виштовхуючого зусилля.
Зусилля випресовки збільшується із зростанням густини засипки прес-форм формувальною сумішшю. При зміні відносної густини засипки з 0,96 до 1,05 зусилля випресовки зростає майже на 55%. Зміна порожнистості, тобто кількості пусток у виробі з 3-х до 21 майже не позначається на зміні зусилля випресовування. Встановлено, що при односторонньому пресуванні і додатку зусилля пресування від низу до верху зусилля випресовки має меншу величину, ніж при двосторонньому пресуванні. Частота обертання кулачка механізму випресовки майже не впливає на зусилля виштовхування в діапазоні прийнятих на практиці швидкостей. Перетин пресування істотно впливає на зусилля випресовування. Зміна закону переміщення виштовхуючого штампу не робить впливу на зусилля випресовки. Вогкість і модуль крупної формувальної суміші помітно впливають на зусилля випресовування. Наприклад, зміна вогкості силікатної формувальної суміші на 1% від прийнятого значення приводить до зміни зусилля випресовки в середньому на 25%.
2.6. Екструзійне формування
Екструзійне (пластичне) формування здійснюється шнековими пресами відомих конструкцій. Шнекові преси є основними машинами технологічних ліній по виробництву глиняної цеглини. Вогкість формованої маси більш 17...18%. Вітчизняна промисловість випускає шнекові преси з однією-двома частотами обертання шнекового валу.
Фактична частота обертання шнекового валу преса для конкретних глиномасс, забезпечуюча продуктивність при допустимій величині тиску в головці преса, часто значно відрізняється від встановленої заводом-виготівником. Для глиномасс з жорсткими властивостями реологій існує оптимальна частота обертання шнекового вала, в порівнянні з якою збільшення або зменшення частоти обертання шнека приводить до зменшення продуктивності. При формуванні матеріалу в шнековому пресі мають місце наступні основні потоки матеріалу.