автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка формующей части шискового пресса и повышение эффективности пластичного формования изделий строительной керамики

На правах кипит

Герасимов Михаил Дмшриевич

Р<прабогка формующей част ишздгогого куесеа н повышение >ффек*п:инос1 н шшстнч.чого фовчоаяк!!«]

05.02.13. - машины н шрегаты (промышленное^ строи ¡ельных ма1ериалов и изделий)

Автореферат

лнссертании на снискание ученой степени кандидат технических наук.

Ье.нород - !')'(I

Рлбога выполнена на кафедре "Механического оборудования" Московскою Государственного сгронтелмюто ушшеришпа.

. Научный руководитель -

локтор технических наук, профессор

Д.Н. 1 уренко

Официальные оппоненты:

локтор технических наук, профессор

М.А.Всрциян

кандидат технических наук, директор

И ГЦ строительных материалов

Г.Н. Лашиин

Пелумая организация: АООТ "ВШШстром им. П.П. Ьудникоиа

!1ащи1а состоится " 19."__июня___1997 I. в 9""1 часок на заседании

диссертационного совета К 064.66 03 при [)СЛ1 ородской Государственно технологической академии строительных млкриалои (30801 2.1. Ьслю-род, ул. Коепокоыа 46. тайный корпус, аул. 242)

диссертиией можно ошакомнп.ся в научной ОиЬлишскс Ьслюролск-' I псудэрстпспной технологической академии строшсльных материалов.

Лвюрсферат разослан " \991Г

Ученый секретарь днессрт иконном совета

к. 1 .И.. Л'чиит

М.Ю. Ельцов

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. В отечественной п зарубежной практике 85-95% керамического кирпича формуется шнсковыми прессами. Тенденции х росту единичной производительности и мощности привода, требуют более совершенных конструкций рабочих сртанои шнековых прессов, методов их расчета и проектирования.

Среди различных методов повышения эффективности работы шнековых прессов все большее значение приобретают методики расчета и проектирования использующие реологические свойства конкретных керамических масс.

Однако, данное направление совершенствования шнековых прессой изучено и реализовано не в полной мере.

Целью работы является разработка меюдики расчета рациональных парамефов рабочих органов и режимов работы шнскового вакуумного пресса, а также повышение эффективности его работы на основе теоретических н экспериментальных исследований.

Научная новизна работы:

- установлены зависимости эффективной вязкости от градиента скорости деформации для глиномасс Зашигинскою, Софрннского и Голицынско-го месторождений в диапазоне формовочной влажности, температуры и скорости деформации, представленные аналитическими уравнениями;

- решена задача о выявлении взаимосвязи параметров геометрической формы образующих прессовой головки на участке деформации глино-массы с знергошрашми на процесс формования;

- рафабомна методика расчета теометрических параметров формующего ор(ана на участке деформации и основных технико-экономических чаракюристнк пресса с использованием реологических характеристик перерабашнаемыч I линочасс;

■ устниовлены'опшмальные режимы работы промышленного шнеково-:о вакуумного пресса, работающего на малопластичных глиномассах и то.тучеиы аналитические зависимости лрошволигелыюсти, потребляе-ион мощности, давления прессования и плотности о!формоваиных тп-телий в зависимости 01 угловой скорости вращении шнека;

теоретически обоснованы и экспериментально реализованы патентно ¡истые решения способа и конструкции узла перфорированной решетки пя повышения эффективности вакуумирования обрабатываемых гли-томасч.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий системный анализ, физическое моделирование, тензометрирование, использование математической статистики, электронно-вычислительной техники и САПР.

Экспериментальные исследования проводились с использованием комплекса стендовых установок, а также в условиях промышленного производства.

Практическое значение работы заключается в том, что проведенные исследования и полученные результаты позволяют:

- для глиномасс исследованных месторождений по графикам или с помощью полученных аналитических зависимостей определять значения эффективной вязкости в зависимости от градиента скорости сдвига в диапазоне формовочной влажности и температуры;

- расчитать и спроектировать переходную вставку прессовой головки с рациональными геометрическими параметрами в зоне деформации с использованием реологических свойств прессуемых керамических масс;

- на стадии эксплуатации, повысить производительность и снизить потребляемую мощность привода за счет предложенных патентно-чистых конструкций формующих органов и перевода пресса на оптимальные режимы работы;

- улучшить качество формуемых шделий за с,чет более совершенной конструкции формующего органа и повышения эффективности пакуумиро-вания керамической массы;

- использовать разработанные автором конарукшш реоморов и метлику исследования на них реологических спомсш керамических масс различных месторождении в условиях проишодства.

Внедрение результатов работы. Основные роультамл работы внедрены: • на Усть-Каменогорском КСМ, пук'м оснащения шнекошно пресса СМ-443 переходной вставкой формующей юловки рассчитанной и изготовленной по разработанной соискателем метлике и перевода пресса на оптимальную частоту вращения шнека, что позволило получить го« довой экономический эффек! на один пресс в размере 34,4 тыс.руб. (в Ценах 1980г.); - на Кувасайском фарфоровом заводе, путем оснащения вакуум-мялки второго промина ЛШВМ-250 новой формующей сеткой, что позволило снизить количество брака на последующих операциях сушки н обжига на 37%; - в учебном процессе Ферганского политехнического инештута и Московского Государственного строительного универсиада п курсе "Механическое оборудование предприятий строительных ма1сриалов\ путем включения отдельных' результатов работы в учебник для ВУЗов н в рабочие программы курса.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докидывались автором на: - XXXIX научно-технической конференции в ИИСИ им. Куйбышева В.В., г.Москва 1980; - 16 научно-технической сонфсрсшши в ФсрПИ, г.Фергана J983г. (2 доклада); - 42 научно• технической конференции в МИСИ им. Куйбышева В.В., г.Москва 1983; респубшканской научно-практической конференции, г.Ташкент 1983г; на международной конференции в БелГТАСМ, г.Белгород, 1995г. (2 шклада).

Публикации, Основное содержание диссертационной работы нзложе-ю в шести печатных работах и шести изобретениях.

Структура и обьём работы. Диссертация состоит из введения, пяти ■дав с основными выводами, списка литературы и приложений. Работа одержит 125 стр. машинописного текста, 16 таблиц, 56 рисунков, спи-ок литературы из 149 наименований н б приложении на 33 стр.

Содержание работы.

Введение. Обоснована актуальность темы н направления научных ис-лелованнй, посвяшснных совершенствованию конструкций узлов шне-сового вакуумного пресса. Раскрыта роль и место шнековых прессов в «временном производстве изделий строительной керамики методом 1лас1ичного формования (прессования). Определены основные пути шльнейшего конструктивно-технологического совершенствования прес-оп, а также сформулированы пели и задачи исследований,

Глава 1, С целью анализа конструктивных особенностей шнековых ткуумпых прессов в работе, наряду с обзором научно-технической ли-ерапры, проведены изучение и анализ патентном ситуации по наиболее >азшиым оранам. Динамика патентования изобретений показала, что набранные направления исследопаннй находят широкий интерес у мно-нх авторов и фирм патснтовазелеЙ.

В отечественной и зарубежной практике накопилось большое количе-:тво технических решений по отдельным элементам формуюшей части, 1то позволило соискателю составить классификацию шнековых прессов ю конструктивным признакам элементов формующей части.

Конструкция формующей част определяет основные технико-кономическне параметры пресса, поэтому в работе выполнен анализ «етодов расчета производительности, потребляемой мощности и да плетя прессования. Из анализа методов расчета шнековых прессов пнлно, 1то они составляют три направления.

Первое направление базируется на использовании конструктивных шраметроэ шнекового нагнетателя, а методика расчета ориентирована 1а более точный учет степени отставаиияглииомассы (й ишека за хаж-

дый оборот последнего, в зонах загрузки, транспортирования и прессо вания.

Второе направление базируется на представлении, что глиномасса яв ляется упруго-вязко-пластичной средой и процесс формования оиенива ется параметрами течения се в каналах формующего органа.

Третье направление основано на совместном использовании обои методов, путем построения характеристик нагнетательного орган; (шнека) и формующего звена (прессовой головки) в координатах: дав ленне прессования - производительность.

Использование этого Метода расчета требует знания и прнмененп: ряда реологических характеристик конкретных керамических масс: )ф фектнвной вязкости, скорости деформации ( градиента скорости), прс дельного напряжения сдвига и др.

Исходя из вышеизложенного и в соответствии с поставленной цель«! в диссертационной работе сформулированы следующие задачи:

- определение реологических свойств керамических масс и полученн значений эффективной вязкости для глин выбранных месторождений диапазоне формовочных скоростей, влажности и температуры. Устаноя ленне диапазонов изменения величин, характеризующих реологически свойства керамических масс и используемых для расчет геометрически параметров рабочих органов и режимов работы шнековых прессов;

- разработка рациональной конструкции прессовой головки и форм\ю щей части в целом, повышающих гс.хнйко-жономичсскпе покатим прессов;

- разработка инженерных методов расчета рациональных геомсфИ'К ских параметров прессовой головки в зоне деформации и режимов раГн ты шнековых прессов с использованием рсо.юшческих свонав перерг багыяаемых глммомасс;

- оценка возможности улучшения качества формуемых изделий за сче повышения эффективности работы учла перфорированной решетки вакуумной камеры шлекового пресса;

- внедрение в производство основных результатов работы.

Гласа 2. Для использования -теоретических моделей реологически свойств керамических масс, в работе рассмотрены особенности течени глиномассы и формующем канале шнекового пресса.

Несмотря на то, что движение керамической массы в каналах фо| мующего органа представляет собой движение сдоев с изменяющимйс полями скоростей, многими исследователями установлено, что это дат жемие согласуется с принципами неразрывности потока.

Расход материала через кандо записывается в виде:

<} = к^- (I),

де к - коэффициент геометрической формы канала, м1;

ЛР - обшее падение давления в канале, числено равное падению явления на отдельных участках (Па):

ДЯ,+ ДЛ +».+ АР. (2).

Коэффициент "к" для каналов простой геометрической формы: ци-индра, конуса, шелн и клина определяется по аналитическим зависнмо-гям исходя из размеров входного, выходного отверстий н длины.

Эффективная вязкость глииомассы зависит от скорости сдвига в со-1ветствуюшем канале и может быть выбрана для расчетов из графиков, остроеиных в координатах

,1Я конкретного месторождения глнномассы при ее формовочной тем-ературе и влажности.

Интенсивность изменения вязкости целесообразно оценивать с по-ощью степенного уравнения состояния-

Ы = * г*" <4)'

1е ч>, ц - константы, характеризующие реологические свойства керами-;ских масс конкретных месторождений.

С целью определения реологических характеристик исследуемых ке-1мическнх масс соискателем были спроектированы и изготовлены эршпевые реометры вертикального и горизонтального типа.

Реомегр представляет собой полый цилиндр с поршнем и фланцем, к лорому крепятся формующие насадки различной геометрической лрмы (конический, клиновой, цилиндрический и др.). Внутри цилиндра щетаекя исследуемая керамическая масса. Работа реометра основана 1 измерений, с помощью тепзодатчиков и регистрирующей аппарату-,1, давления на стенки цилиндра, порщень и стенки формующей насад-

I.

1ля использованных в исследованиях керамических масс: Усть-амеиогорского, Софрипского, Голишиккого заводов, в диапазоне )рмоночнои влажности и температуры, построены графики завнеимо-н эффективной вязкости ц^ от градиента скорости у, а также полу-■ны аналитические зависимости вида.(4).

и

В результате исследований установлено, что для иизкопластичных глин (Защитинское месторождение - Усть-Каменогорскою КСМ) значение ц,( значение при у = 1,0 с'1) в зависимости от формовочных

влажности и температуры колеблется в широком диапазоне: 6,5x10' Нс/м1- 2,0x10' Нс/м1.

Значения эффективной вязкости, для влажности №^21.7% и ампера-туры 1= 12-14° С, в коническом формующем канале определяются зависимостью: ц^ = 8.2x10* у41"; в клиновом - = 5.6x104 у

для 1=23-26 *С;

для 1=34-35'С:

Значения эффективной вязкости глиномассы Голицинского завода (\У= 16,9% ) определяюся из выражения: р.,ф = 9,2x10*у *■", а Софринского

(W= 19,4%): р^ =8.6x10* у-»;

Изменение значения индекса течения керамической массы -лого месторождения в исследованном диапазоне градиешов скоростей колеблется в интервале [-0.1; 0.3].

Полученные значения реологических характеристик преднатначень для использования в дальнейших проектных или поверочных расчет? параметров шнековых прессов и их рабочих органов, на соогиеичную ших заводах.

Глава 3. Эффективность работы шнекового пресса определяйся | значительной степени конструкцией формующего органа, включающем следующие функциональные участки:

• перехода глиномассы из межвиткового пространства иыпорной .топи сти в прессовую головку;

-' деформации глиномассы из круглого сечения в прямоугольное, собст венно • прессовой головки;

• выхода глиномассы из участка деформации и входа в мундштук для к а либрования бруса.

Конструкция формующего органа должна обладать универсальным свойствами и удовлетворять требованиям,-которые диктуются рабою пресса, а именно:

^ =4.75x10* у^"; = 3.37x10* у

=2.5x10* у-""; = 1.62x10'у "";

на \час1кс выпарной лопасти - предотвращение циркуляции глнномас-ы; обеспечение продвижения ее в сторону прессовой головки бет обращения потока утечки; поддержание минимального зазора между вы-юрнои лопастью н р> оаткой корпуса п течение длительной работы;

на учаакс деформации - обеспечение наименьшей работы сил тренич то и. cieiioK прессовой головки;

на учапке калибрующего мундштука • обеспечение равномерного поля Kopocieii слоев глииомассы по всему сечению.

ак как внутренняя поверхность прессовой головки на учаикс дефор-lainm прслсшвлиет собой семейство образующих, то представляется цс-¡ссообращыч поиск таких форм образующих, когорте обеспечивают ишменьшую работу сил грения глииомассы на стенках формукжимо каи и.

1алача в ном случае сполится к определению уравнения образующие

V = fix).

Данная »адача является задачей опшммзашш, для решения которой итючмован классический метод - вариационное исчисление.

Функционал работы для данной задачи имеет вил;

НА)- ¡l°{-L:Jl/(lt y >tf <S).

к- I' - боковое давление глииомассы на входе в головку, МПа; - i urn,! Ю.10ВКИ, м; Г-ко )фф|шиент |рения; х,у- текущие коор/ншни!. Решая (5) с помощью уравнения Чйлеря:

Ф (X. V )~С. <6>,

V

кнучено уравнение oopatyioiiicii;

Й-II , fx

у, =-----tucvln.i. \' I.

' ч V !

<ie D - flnaMeq} входного отверстия головки. м;

Н - высота выходного прямоуюлыюго тперыия т юпки. м

Очевидно, чю техническая реализация решения (/) - досточнч ложная конструктивная и технологическая задача.

С помощью ПЭВМ были проепшшм значения функционала (?) ( равнениями образующих следующих вилов:

у, afin(x); у, = ах; уп ч*: у,'=а*; у^ах1 («)

Если значение функционала (5) при (7), как минимальное значение принять за единицу, т.е. 1(А),=1.0 то функшш из ряда (8) доепппякн функционалу (5) следующие соотношения:

1(А), =1.0; 1(А), = 1.09; 1(А), = 1.12; 1(А>4 =1.63; 1(А), = 1.56; 1(А), = 1.46 Таким образом, наиболее простой функцией, доставляющей минимум функционалу, подобно функции (7), яидяекя:

Длина участка деформации формующего органа при лом cociauni;

Конструкция прессовой головки, удовлетворяющая условию (9) представляет собой поверхность, образованную четырьмя чередующимися коническими поверхностями с четырьмя поверхностями косого 1е.шкои-да с углом образующих, равным 45", A.c. N1131650 (СССР) (Рпс.1).

Рис.I. Схема прессовой головки по A.c. 1131650 (СССР) I- корпус, 2- переходная вставка, 3- муидипук, S- переходное сечение.

у = х

(У).

L = (D -Н)/2

(Ю).

Конструктивной особенностью полученной формы прессовой головки явлиекя in, чш формующий канал представляем собой соединение

inw каналов практически простой геометрической формы: конического с углом образующих 45* , плавно переходящего по сечению S в клиновой с 2-мя параллельными боковыми стенками и 2-мя наклонными стенками, расположенными под утлом 45" к переходному сечению S. Длина конического участка зоны деформации составляет:

L, = (D -Н)/2 (И).

Переходное сечение (S) достаточно легко апрокснмнруется в окружной,. для расчета параметров течения в конической части зоны деформации прессовой головки и в прямоугольник, для расчета тех же параметров в клиновой.

Если плошадь переходного сечения обозначить через F , то диаметр приведенной окружности Dr, ,,,, равной ему по площади составляет:

= (м). (12),

л приведенная высота прямоугольника А„,,,,:

А (13).

Для определения плошали F переходного сечения в работе разработан графоаналитический метод:

В - |н + [(Vi)' - В' - н) - (ч/D1 - И1 - В)]} + 2Fa, • К,1 (14),

ле Г.« - плошпль сегмента единичного радиуса, (м1);

R,.v - радиус дуги окружности сегмента - абс, (м)- (Рис.2.).

Конструкция формующего opialia, обладающею универсальными свой-:тва.мн и обеспечивающего выполнение Требований, предъявляемых к Различным участкам, приведена на Рис.3. (A.c. N1129076 СССР).

Мундштучная плита с мундштуком устанавливается в плоскости рав-юмерного поля скоростей глиномассы. Переходная вставка на участке «формации, П" А.с N 1131650, обеспечивает снижение расхода мошпо-ти привода пресса, а средства перемещения переходной вставки - тяги, озволяют периодически перемещать вставку к пыпорной лопасти и пе-екрывать своей конической кромкой зазор между выпорной лопастью и орпусом пресса, предотвращая образование потока утечки.

Проведенные аналитические исследования и их результаты потволилн заработать методику расчета прессовой головки с рациональными па-эметрами на участке деформации и методику проектирования фор-ующей части в целом.

сечения S прессовой головки с рациональными параметрами.

Рис.3. Схема универсальной конарукцин формующею opi .111 (in A.C. N1129076 (СССР). I- корпус пресса, 2- ныпорная лопааь, 3- ы: п>с формующей части, 4- мундштучная пдша, 5- мунднп^к, 6- к<шнч< ская кромка переходной «ставки, 7- im и, 8- сюпориое кольцо.

Сравнительные расчеп.1 пресса с сушссшующей (традиционной) и комендуемой (рациональной) прессовыми головками с Hcnoju.joiiaiit

реологических характеристик глииомассы покатлн, ню при одной и той же производительности пресса ( 7 тыс.шг/час), давление прессовании может быть снижено с 1.02 МПа до 0.79 МПа, т.е. на 22%, что влечет )а собой и снижение мощности привода.

ЕлаМ-А__Предаавлены результаты стендовых п промышленных ис

следований по совершенствованию конструкции формующего органа шнекового пресса.

Стендовые исследования проводились на лабораторном шнековом прессе (физическая модель I: 5 ), с помощью которого отработана мею-днка построения совместных характеристик шпека (2ш = '"(Р) » прессовых I о,юнок = Г(Р), изучено влияние формы канала прессовой голов ки на положение ее характеристики и влияния угловоП скорости враше ння шнека на производительность.

Установлено, что с помощью изменения конструкции прессовой головки, изменяя положение ее характеристики, можно существенно пош сить )(|>ф(_-кIивнос 1 ь работы пресса путем повышения производительности и снижения давления прессования.

Рост угловой скорости вращения шнека лабораторного пресса, начиная с некоюрых значении, примерно с 7,3 с4, приводит к замедлению роста производительности и даже к се снижению, что позволяет предполагав о наличии диапазона наивыгоднейших угловых схороаей вращения шнека.

Промышленные исследования проводились в условиях кирпичного пропшолстна, па Усть-Каменогорском КСМ на шнековом прессе СМ-443, н в условиях фарфорового производства, на Кувасайском фарфоровом заводе на вакуумной мялке второго промина-ЛШВМ-250.

Шнековын пресс был оснашен пятью сменными шкивами привода и новой прессовой головкой (переходной истиной), изготовленной по метлике расчета рациональных геометрических параметров.

Роудыаш исследования подтвердили существование для примышленною пресса наивыгоднейшей угловой скорости вращения шнека (-3.14 с ').а 1акже преимущество предложенной прессовой головки ц сравнении с фадинионнон (Рис.4 ).

Мощность, пофебляемая злектродвигателем пресса, составила: с традиционной прессовой головкой и прежних режимах работы - 135 кВт; с разрабо1аннон для пресса СМ-443 новой прессовой головкой и оптимальной чаеююн вращения шнека - 102 кВ|.

В условиях фнрфоровою производства использование формующей сет! для получения валюшек на вакуумной мялке второго промина,

и (готовленной с использованием ра фэботанной методики позволило

существенно повысить качество отформованных изделий (шрелок) и пмтод ютовых изделий (Рнс.5).

Рис.4. Зависимость производительности (Ри,,пп/час) 01 >1 ттт скорости вращения шнека(<», с 1 ) пресса СМ-443 с традиционной (I) и р;и-рабоганной (2) прессовыми головками. о=3.77с ' - часкна прашсння •писка до испытаний конструкции прессовой юлопкн и режимов работ.

ш

еи

ш

ы

•лпрмовка {(рот Щи/ат {вйта йобязп гипо€ые

олдена)

Рис.5. Соошошение выхода годных тарелок 0200 ым. (М*,,шг) после пооперационного контроля, отформованных вакууммялкой второго промнна Л ШВМ-250 с«ушесгёующей (1)н разработанной (2) сетами.

Таким образом, использование для получения валюшек в вакуумной милке вюрого промина новой формующей сегки, разработанной на основе A.c. N 1131650 (СССР), позволило увеличить выход годных итде дни с 45';;, до 70%.

Испытания пресса СМ-443 с разработанной соискателем переходной неганкой прессовой головки и наивыгоднейшей угловой скоростью «ращения шнека позволили достичь: повышения производительности, (-25%); снижения расхода мощности привода, (~24%У, повышения плотности формуемого бруса, (~4,6 %).

Установ лены зависимое!и основных гехнико - экономических пара метров шнекового пресса: производительности, потребляемой мощности, давления прессования и плотности кирпича - сырца, от угловой скорости вращения шнека («, с'1), в исследованном диапазоне - 2.09 с"1 -4.19 с"1. Для пресса СМ-443 с прессовой головкой с рациональными геометрическими параметрами, работающего на глиномассе Эащнтпп-ского месторождения, эш зависимости имеют вид:

Q= -0,2150)' + 0,785(1)' + 1,842ш + 0,5 тыс. ¡тук в час. (15); N= 17,29м'- 73,35м + 163,77 кВт. (16),

Р= (2,443 щ- 0,07)- 10 ' МПа. (17);

р =-0,563 м+ 4,555 кг/м1. (18)

f'.iana 5, Эффективность вакуумированин керамической массы в цшеко-цом прессе оценивается зависимостью, полученной П.П.Будциковым ц И.А.Альперовичем:

ЛР-г

2Fp

(мм) (19),

где Рр - разрывное усилие для растянутой пленки пластичной массы, Рр = 34 кПа;

ЛР - перепад давлений в воздушном включении и в вакууыкамере, кШ;

г - внутренний радиус поверхности пленки, отделяющей воздушное включение от окружающей среды, мм.

Расчеты, со!.таено зависимости (19) показывают, что воздух в виде пузырька диаме1ром 1 мм можем хорошо удаляться лишь при толщине прорываемой пленке 6= 1мм .

Если толщина пленки 6>1мм и диаметр воздушного включении (1<1мм, ю оно не в состоянии прорвать пленку керамической массы и попадает в готовое итделне. ■ .

If-

Ич (19) очевидно, что толщина прорываемой пленки керамическом массы тем больше, чем больше перепад давления в вакуумкамсрс и noi-дуппюм пключенин, а также чем больше размер самого пишушнош включения.

Гсомефическая интерпретация выражения (19) представлена на Рис.6.

Голшина прорываемой пленки определяется толщиной ипшяныч лту-юв, выходящих из отверстии перфорированной решетки, i.e. коне фикцией узла перфорированной решетки, и колеблется у раьтнчных прессов в интервале от 10 до 20 мм. Таким образом, внутренние глон жи ■ топ остаются практически необработанные вакуумом.

8. мм 10 9

5 7

6 5 4 3 2 1 О

Рис. 6. Зависимость тол типы прорываемой пленки (Й)ог ;шам<чр,ч воздушного включения (d) и разносит давлении (АР.) в поиушиоч включении и в вакуумной камсре.ДР.^ 2 МПа(1): .4,5 МГ1а(2). 5 MHa(.i).

Теоретические предпосылки процесса вакуумнровання н шиекоиыч прессах позволили соискателю с соавторами разработать патентно-чистые решения: A.C. СССР №893536 - Шнсковмй пресс с наклонной перфорированной решеткой в сторону вакуумной камеры и A.C. СССР №1071602 - "Способ обработки тлиномассы для изготовления керамических и мелий".

Предложенный способ обработки глиномассы основан на том, что с не к,ю > пс лнчення глубины вакуумирования жгутов, выходящих из ске-СН1С.ТЯ, с помощью специально разработанной конструкции узла перфорированной решетки (Рис.7.), в массу, перед поступлением ее в вакуум-ну ю кнмср>. под давлением нагнетается сжатый воздух.

Поступая в вакуумную камеру, пузырьки воздуха, запрессованные в керамическую массу разрывают пленку глиномассы, обнажая дополни-к п.пут поверхность для вакуумирования.

Экспериментальные исследования проводились на лабораторной вакуумной мялке А - 200 (диаметр верхнего и нижнего шнеков - 200 мм) экспериментального цеха Кувасайского фарфорового завода

Результаты исследований способа и устройства для нагнетания сжатого воздуха в керамическую массу перед ее поступлением в вакуумную камеру представлены на Рис. 8.

Результаты исследований показали, что при давлении нагнетания меньшем давления керамической массы перед вакуумкамерои (кривая I), процесс наполнения практически отсутствует и прочность образцов остается в тех же границах, что и без нагнетания.

При больших значениях давления нагнетания (кривая 4) наблюдается избыток вочдуха в вакуумной камере. Подводимый воздух разрезает жгуты поступающие из первой решетки во вторую, не давая им образовать единый жгут керамической массы.

Рис.7. Схема узла перфорированной решетки по A.C. №1071602

I- составная перфорированная решетка, 2- патрубок для подвода сжато то воздуха, 3- отверстия для течения глнномассы, 4- отверстия для нагнетания сжат от о воздуха.

При давлении нагнетания сжатого воздуха близком к давлению глп-номассы в смесителе перед решеткой при глубине вакуумнропания больше 0,65 -0,7 происходит запрессовка пузырьков воздуха в жгуч 1,1 и разрыв их в вакуумкамере, что отражается на графике (кривая 3) повышением прочности образцов на сжатие.

но юв 90 90 70

ео

<и м 0.5 0.6 о.т ол 0,9 е

Рис.8. Зависимость прочности образцов на сжатие (о) от глубины ва-куумирования (е). I- традиционный режим вакуумироиания, без нагнетания; 2,3,4 - режим вакуумирования с нагнетанием сжатого воздуха с Р=0,25 МПа; 0,335 МПа; 0.4 МПа,соответственно.

Основные результаты работы, а именно прессовая головка с рациональными геометрическими параметрами, внедрены в производство на Усть-Камиквдрском КСМ в шнековоы прессе СМ-443, чн> позволило за счет повышения производительности и снижения мощности привода получить .экономический эффект в размере 34,4 тыс.руб. (в ценах 19801.)

¡Основные ричодн,

1. Дальнейшее совершенствование методов расчета тисковых причин и их рабочих органов связано с изучением и использованием реологических свойств перерабатываемых керамических масс, которые необходимо предварительно определять дли каждого конкрешого месюро^де-

(1ИЯ,

2. С целью определения реологических характеристик использованных керамических масс, соискателем были разработаны и изгоювлены Поршневые реометры вертикального н горизонтальною типа, с помощью которых проведены исследования по определению зависимости эффективной вязкости от формовочных скорости* деформации, температуры и влажности.

Для глнномасс Защитннского, Софринского и Голицинского месторождений установлены аналитические зависимости эффективной вязкости от градиента скорости деформации в диапазонах формовочных температур и влажности.

3. На основе решения задачи о выявлении взаимосвязи геометрически* параметров прессовой головки с энергозатратами на участке деформации глипомассы, определена математическая модель, у = f(x), образующих в продольных сечениях.

Для прессовой головки с круглым входным (D), прямоугольным выходным (ВхН) отверстиями и длиной (L) уравнения образующих имеют вид:

у = !Цн

aresin или у = В aresin

в соответствующих взаимно перпендикулярных продольных сечениях.

Проверка с помощью программы, реализованной На ПЭВМ, ряда элементарных функций, позволила метоДоМ апроксимации получить уравнение образующей: у - х, близкой по критерию оптимизации к модели (+I2"v) и технически реализуемой в конструкции прессовой головки : рациональными геометрическими параметрами.

4. Прессовая головка с рациональными геометрическими параметрами з зоне деформации и образующими: у = х, представляет собой четыре чередующиеся конические поверхности С четырьмя поверхностями косо-о геликоида, у которых наклон образующих к плоскости входного отверстия составляет 45" (A.c. N1131650).

5. Ра ¡работ аны методика расчета прессовой головки с рациональны--in геометрическими параметрами В зоне Деформации, графоаналитически метод определения размеров промежуточного сечения между конн-iccKoH н клиновой частями зоны деформации, а также методика проектирования формующей части шнекового пресса в целом.

6. Теоретически и экспериментально обоснована возможность повы-иения эффективности процесса вакуумирования глнномассы и улучше-шя качества формуемых изделий за счет реализации предложенного со-!скателем способа обработки глнномассы в шиековом вакуумном прессе A.c. N1071602).

Для реализации способа обработки глнномассы в шнековом вакуум-юм прессе предложена н экспериментально ¿пробирована конструкция -зла перфорированной решетки смесителя, позволяющая повысить |рочностъ образцов на сжатие нй 15 % • 17 %, в сравнении с традиционном способом.

7. Внедрение результатов работы в производство позволило в условиях кирпичного завода получить экономический эффект в размере 34,4 тыс. руб. (в пенах 1980г.) в расчете на один пресс СМ - 443; а в условиях фарфорового производства • повысить выход годных изделий, при производстве тарелок 0 200 мм, с 45% до 70%.

Публикации автора по диссертационной работе.

1. Туренко A.B., Королев В.А., Герасимов М.Д., Усманов А.К., Способ определения реологических свойств пластических глиномасс в заводских условиях. В науч. реф. сб. Промышленность строительных материалов. Сер. 4. М., ВНИНЭСМ, 1979, с.25-28.

2. Туренко A.B., Герасимов М.Д., Роднменков A.B. Повышение производительности шнековою пресса СМ-443. В науч. тех. реф. сб. Промышленность строительных материалов. Серия 4, М„ ВНИИЭСМ. 1980, вып. 4.,-с. 15*18.

3. Туренко A.B., Герасимов М.Д., Малогабаритный экструзионнын кирпичеделательный агрегат для формования безобжиговых керамических стеновых материалов. Тезисы докл. Международной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций". Часть 4„ БслГТАСМ. Белгород, 1995, -с. 12.

4. Герасимов М.Д., Исранлов А., Влияние геометрических параметров формующей головки ленточного шнекового пресса на качество глиняного кирпича. - Тезисы дол. респ. научно-практ. конфер. молодых ученых., Ташкент, 1983. - с.56.

5. Герасимов М.Д., Влияние конструкции сетки вакуумной мялки на качество формуемых изделии., Тезисы докл. Международной конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных ман:-риатов, изделий и Конструкций", Часть 4., Бе.тГТДСМ, Вспорол, 1995, - С,42.

6. Герасимов М.Д. Способ обработки глиномассы для изготовления керамических изделий. / Инф. листок о науч.-техн. достижениях №87 01. Ферганский ЦНТИ, г.Фергана, 1987.» с,5. ил.

7. A.C. № 893536 (СССР) Ленточный шнековы/l пресс / Туренко A.B., Герасимов М.Д. и др./ опубл. в Б.И., 1981, Ж8,

8. A.C. Мэ 910418 (СССР) Глиномешалка для очистки глины от твердых включений / Туренко A.B., Силенок С. Г. Герасимов МЛ и др. I опубл. в Б.И., 1982, №9,

9. A.C. №996190 (СССР) Головка ленточного шнекового пресса для формования керамических изделий / Туренко A.B., Герасимов М.Д., Малиновский Г.-Н, I опубл. в Б.И., 1983, №6.. .

К), A.C. jVI97I602 (CCCP) Способ.обработки глиномассы для изго-• 1 «мою* ^ I Герасимов. MA, Туренко A.B. И др /