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

I

Пи правах рукошип

Разработка форм)мщеН част шнекового пресса и повышение зффестнвнос! н штсткчпою формования и мелки строительной сераиикн.

05.02.11. - машины и агрегаты (промышленность строи¡ельпых материалов н изделий)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

1>е,нород • 1997

Работа выполнена на кафедре "Механического оборудования" Московского Государственного строительною униш-решега.

Научный руководигель -доктор технических наук, профессор Л.В. 'I уренко

Официальные оппоненты: поктор технических наук, профессор М.Л.Верлиян

кандидат технических наук, директор

1ГГЦ строительных материалов I '.И. Лапшин

Ведущая организация: АООТ "ВНИНстром им. И.П. Ьулнпкова

Зашита состоится " 12."__июня_____1997г. в .9"° часов на часеданин

ииссертанионного совета К 064.06.03 при Белгородской Государстиснт гсхнолоппеской академии строительных материалов (308012. г. Ьелю-род, ул. Костюкова 46, главный корпус, аул. 242)

Г диссертацией можно ошакомшься в научной ОиГшютске Ьелюродск-' 1 осударствснной технологической академии стропильных магериалоп.

Лвюрефсра! разослан — > " 0 '(1 1997г

Ученый секретарь

диссертационного совета п

к...н. доцент ПдЩУ''^

М.Ю. Ельцов

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. В отечественной и зарубежной практике 85-95% керамического кирпича формуется шпековыми прессам». Тенденции к росту единичной производительности и мощности привода, требуют более совершенны* конструкции рабочих органов тисковых прессов, методов их расчета и проектирования.

Среди различных методов повышения эффективности работы шнеко-йыч прессов все большее значение приобретают методики расчета и проектирования использующие реологические сьойсша конкретных керамических масс.

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

Целью работы является разработка меюдики расчета рациональных параметров рабочих органов и режимов работы шнекового вакуумного пресса, а также повышение эффективности его работы на основе теоретических и экспериментальных нсследова/шй.

Научная новизна работы:

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

- решена задача о выявлении взаимосвязи параметров геометрическо» формы образующих прессовой головки на участке деформации гдино-массы с шергошрзтмн на процесс формования;

- разработана методика расчет зеомезрических параметров формующею ор<аиа на учас1ке деформации и основних техиико-экономических хараюериаик пресса с использованием реологических характеристик перераба шваемых глиномасс;

- усишовленм'огиимальные режимы работы промышленного шнеково-[о вакуумного пресса, работающего на малопластичных глиномлссах и получены аналитические зависимости производительности, позребляе-мон мощносш, давления прессования н плогносш отформованных изделий в зависимости ог у[.111110(1 скорости прашення шнека;

- зеоретичсски обоснованы и зкеперимензалыю реализованы патеппю чисиие решения способа и конирукшш узла перфорированной решетки ¡ни повышения тффс1.тивносгн вакуумнронання обрабатываемых ьти-номасс.

л

Методы исследования. В работе нспользован 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 гляномасс 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;

- раечнгать 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 пагентно-чистых конструкций формующих органов и перевода пресса на оптимальные режимы работы;

- улучшить качество формуемых изделии за счет более совершенной конструкции формующего органа и повышения эффективное™ пакуумнро-вания керамической массы;

- использовать разработанные автором конструкции реометров и мек>-дику исследования на них реологических епойав керамических масс различных месторождений в условиях производства.

Внедрение резульзатов работы. Основные результат работы внедрены:

- на Усгь-Камсногорском КСМ, путем оснащения тискового пресса СМ-443 переходной вставкой формуюшей головки рассчитанной и изготовленной по разработанной соискателем методике и перевода пресса па оптимальную частоту вращения шнека, что позволило получить годовой экономический эффект на один пресс в размере 34,4 тыс.руб. (в Ценах 1980г.); - на Куваеа иском фарфоровом заводе, путем оснащения

• вакуум-мялки второю промина ЛШВМ-250 новой формующей сеткой, что позволило снизить количество брака на последующих операциях сушки к обжига на 37%; - в учебной процессе Ферганского политехнического института н Московского Государственного строительного унн-вереи rcta п курсе "Механическое оборудование предприятий строительных ма1српалсв", путей включения отдельных результатов работы в учебник для ВУЗов и в рабочие программы курса.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались автором на: • XXXIX научно-технической конференции в VIПСИ им. Куйбышева В.В., г.Москва 1980; • 16 научно-технической «знференции в ФерПИ, г.Фергана 1983г. (2 доклада); - 42 научно» технической конференции в МИСИ им. Куйбышева В.В., г.Москва 1983; • респубтиканской научно-практической конференции, г.Ташкент 1983г;

на международной конференции в БелГТАСМ, г.Белгород, 1995г. (2 токлада).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы нзложе-И) в шест печатных работах и шести изобретениях.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пята глав.с основными выводами, списка литературы и приложений. Работа ¡.■одержит 125 сгр. машинописного текста, 16 таблиц, 56 рисунков, список литературы из 149 наименований и 6 приложений на 33 стр.

Содержание работы.

Введение. Обоснована актуальность темы и направления научных исследований, посвяшенных совершенствованию конструкций узлов шне-кового вакуумного пресса. Раскрыта роль и место шнековых прессов в современном производстве изделий строительной керамики методом пласшчного формования (прессования). Определены основные пути дальнейшего конструктивно-технологического совершенствования прессов, а также сформулированы цели и задачи исследований.

Глава 1. С целью анализа конструктивных особенностей шнековых вакуумных прессов в работе, наряду с обзором научно-технической лн-гера 1\ ры, проведены тучепие и анализ патентной ситуации по наиболее разшиым арапам. Динамика патентования изобретений показала, что выбранные направления исследований находят широкий интерес у многих авторов и фирм патентовазелей.

В отечественной и зарубежной практике накопилось большое количество технических решений по отдельным элементам формующей части, Что позволило соискателю составить классификацию шнековых прессов по конструктивным признакам элементов формующей части.

Конструкция формующей части определяет основные технико-экономические параметры пресса, поэтому в работе выполнен анализ методов расчета производительности, потребляемой мощности н давлений прессования. Из анализа методов расчета шнековых прессов видно, что они составляют три направления.

Первое направление базируется на использовании конструктивных параметров шнекового нагнетателя, а методика расчета бриентирована па более точный учет степени отставания глиномассы сй шнека за'хаж-

f,

дый оборот последнего, в зонах загрузки, транспортирования и прес ваимя.

Второе направление базируется на представлении, что глииомасса ляется упруго-вязко-пластичной средой и процесс формования оцени ется параметрами течения ее в каналах формующего органа.

Третье направление основано на совместном использовании обе методов, путем построения характеристик нагнетательного орп (шнека) м формующего звена (прессовой головки) в координатах: д ленне прессования - производительность.

Использование этого метода расчета требует знания и примени ряда реологических характеристик конкретных керамических масс: фектнвной вязкости, скорости Деформации ( градиента скорости), п дельного напряжения сдвига и лр.

Исходя из вышеизложенного и в соответствии с поставленной ucjh в диссертационной работе сформулированы следующие задачи:

- определение реологических свойств керамических масс и получи значений эффективной вязкости для глнн выбранных месторождение диапазоне формовочных скоростей, влажности и температуры. Устат ление диапазонов изменения величин, характеризующих рео.тогичсо свойства керамических масс и используемых для расчета геомегрпческ параметров рабочих органов и режимов работы шнековых прессов;

- разработка рациональной конструкции прессовой головки и форм) щей части в целом, повышающих технико-экономические поката к прессов;

- разработка инженерных методов расчета рациональных teoMcipir скнх параметров прессовой головки в зоне деформации и режимов ра( ты шпекошх прессов с использованием pco.ioi нческнх свойств пере) багываемых t лнмоМасс;

- оценка возможности улучшения качества формуемых изделий за с« повышения эффективности работы учла перфорированной решетки вакуумной камеры шпекового пресса;

- внедрение в производство основных результатов работы.

Глава 2, Для использования теоретических моделей реологаческ свойств керамических Масс, 8 работе рассмотрены особенности течем глиномассы в формующем канале шнекового пресса.

Несмотря на то, что движение керамической массы й каналах фс Mvioiueio органа представляет собой движение слоев с изменяющими полями скоростей, многими исследователями установлено, что это да жение согласуется с принципами неразрывности потока.

Расход материала через канал записывается в йиде:

где к • коэффициент геометрической формы канала, и1;

АР - общее паление давления о канале, числено равное падению давления на отдельных участках (Па):

ДР,+ АР, +•••+ ДЛ (2).

Коэффициент "к" для каналов простой геометрической формы: цилиндра, конуса, шелн и клина определяется по аналитическим зависимостям исходя из размеров входного, выходного отверстий и длины.

Эффективная вязкость глиномассы зависит от скорости сдвига в соответствующем канале и может быть выбрана для расчетов из графиков, построенных в координатах

Иэф =гф=г(у), (3),

для конкретного месторождения глиномассы при ее формовочной температуре и влажности.

Интенсивность изменения вязкости целесообразно оценивать с помощью степенного уравнения состояния-

= Я У* ' <4),

где ч>, ц - константы, характеризующие реологические свойства керамических масс конкретных месторождений.

С целью определения реолог ических характеристик исследуемых керамических масс соискателем были спроектированы и изготовлены поршневые реометры вертикального ц горизонтального типа.

Реометр представляет собой полый шшиндр с поршнем и фланцем, к которому крепятся формующие насадки различной геометрической формы (конический, клиновой, цилиндрический п др.). Виугрн цилиндра помешаемся исследуемая керамическая масса. Работа реометра основана на измерений, с помощью тензодатчиков и регистрирующей аппаратуры, давления на стенки цилиндра, поршень и стенки формующей насадки.

Для использованных в исследованиях керамических масс: Усть-Каменогорского, Софрннского, Голицинско! о заводов, в диапазоне формовочной влажности и температуры, построены трафики зависимости эффективной вязкости ц,ф от градиента скорости у, а также получены аналитические зависимости вида.(4).

В результате исследований установлено, что для низкопластичных глин (Защитинское месторождение - Усть-Каменогорского КС'М) значение ц,( значение ц^ф при у = 1.0 с'1) в зависимости от формовочных

влажности и температуры колеблется в широком диапазоне: 6,5/10' Нс/м'- 2,0х105 Нс/м\

Значения эффективной вязкости, для влажности W=2I.7% и температуры 1= 12-14° С, в коническом формующем канале определяю ich зависимостью: ц^ = 8.2х|04 у""-*1; в клиновом - ц^ф1 = 5.6x10'у

для t=23-26'C: и*, = 4.75x10' ур™ = 3.37x10'у "«";

для 1=34-35"С: ц!^ = 2.5x10' у""-, * 1.62x10' у

Значения эффективной вязкости глиномассы Голицинского завода (\V= 16,9% ) определяюся из выражения: = 9,2x104уа Софринского

(W ~ 19,4%): = 8.6x10* у-*"3;

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

Полученные значения реологических характеристик предназначены для использования в дальнейших проектных или поверочных расчетах параметров шнековых прессов и их рабочих органов, на cooruei с ноющих заводах.

Глава 3, Эффекгивность работы шиекового пресса определяйся в значительной степени конструкцией формующего органа, включающего следующие функциональные участки:

• перехода глиномассы из межвиткового пространства выпорной лопасти в прессовую головку;

-деформации глиномассы из круглого сечения в прямоугольное, соСкч-венно - прессовой головки;

• выхода глиномассы из участка деформации н входа в мундшгук для калибрования бруса.

Конструкция формующего органа должна обладать универсальными свойствами и удовлетворять требованиям,1 которые диктую ня paooioii пресса, а именно:

на >>i.tciко выгюрнон лопасти - предотвращение циркуляции глнномас-лп; обеспечение продвижения ее в сторону прессовой головки бе» обра-?ования лотка у ¡емки; поддержание минимального зазора между выборной лопааью и рубашкой корпуса в течение длительной работы;

н,| учаоке деформации - обеспечение наименьшей работы сил трепич чло л, ciелок прессовой головчи;

• на учаелке калибрующею мундштука - обеспечение равномерного ноля < коросгей слое» глнномассм по Bceviy сечению.

Гак как внутренняя поверхность прессовой головки на учаетхе деформации представляет собой семейство образующих, то представляв ui ье-лес1и»бра«1ым поиск таких форм образующих, миорие «(ксти-инъамз наименьшую работу сил трения глиномйсш на стенках формующез о ка-и,зла.

1м iaw;i n iroM случае изодшея к определению уравнения образующие,

У-Их)

Данная задача является задачей оптимизации, для решения которой использован классический метод - порияционное исчисление.

Функционал работы для данной зя.чзчи имеет вид:

1(А)" f< l f v yfx <S?.

'1 l.

i (<• Р, ■ боковое лап renne глнномассм на входе п головку, МНл: I - .пина головки, м; Г- козффипнент ipemm; х,у iCKyume коортшаш. (Ч'пмх (5) с ноиопи.м уравненш 'Зйлеоя:

Ф <х, v ) " С, <(>*.

получено уравнение образующей;

- »- и , К

у =-----пгЫп.!— (/1.

я VI

>ле U - диамеф входного отверстия )ot<v>Kit. м;

Н - высота выходного прямоут ольхою шперстя ю мркн. м

Очевидно, чзхз техническая реализация решения - допатчно сложная конструктивная и технологически задача.

С помощью ПЭВМ были просчитаны значения функционала (>) с уравнениями образующих сягдуютих ямлоя:

у, * а sinOt); y, = as; у,»«*'; y,'=a*; у,-ах» <>П

Kl

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

1(А), =1.0; 1(А),=1.09; 1(А),=1.12; 1(А),=1.63; 1(А),=1.56; 1(А), =1.46 Таким образом, наиболее простой функцией, доставляющей шншму.м функционалу, подобно функции П), является:

у = х 14).

Длина участка деформации формующего органа при лом соааып;

Ь=(0-Н)/2 (10)

Конструкция прессовой головки, удовлетворяющая условию (9) проставляет собой поверхность, образованную четырьмя чередующимися коническими поверхностями с четырьмя поверхностями косото ¡еликои-да с углом образующих, равным 45", А.с. N1131650 (СССР) (Рис. I.).

Рис. I. Схема прессовой тодовкц по A.c. 1131650 (СССР; I- корпус, 2- переходная вставка, 3- мунднмук, S- переходное сечение.

Конструктивной особенностью полученной формы прессовой головки является ю, что формующий канал преда au лип собой соединение

m\ каналов практически простои геометрической формы: конического с vi лом образующих 45* , плавно переходящего по сечению S в клиновой с 2-мя параллельными боковыми стенкамн и 2-мя наклонными стенками, расположенными под углом 45* к переходному сечению S. Длина конического участка зоны деформации составляет:

L,= (D -Н)/2 (И).

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

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

D,, (м)' (|2)'

л приведенная высота прямоугольника А„г,-,:

А , , = |(м), . (13).

Для определения плошадиГ переходного сечения в работе раэрабо-ian f рафоаналнтнчсскнй метод:

Г = В - |н + [(/[Т^- н)- (VD' - Н' - В)]}.* 2FM • НГ,1 (14),

I дс F«s - площадь ссгмеша единичного радиуса, (м1);

R л - радн>с дуги окружности сегмента • абс, (м)- (Рнс.2.).

Конструкция формующего органа, обладающего универсальными свойствами и обеспечивающего выполнение требований, предъявляемых к различным участкам, приведена на Рнс.З, (A.c. N1129076 СССР).

Мундштучная плита с мундштуком устанавливается в плоскости равномерного поля скоростей глиномассы. Переходная вставка на участке деформации, по А.с N 1131650, обеспечивает снижение расхода мощности привода пресса, а средства перемещения переходной вставки - тяги, позволяют периодически перемешать вставку к выпорной лопасти и перекрывать своей конической кромкой зазор между выпорной лопастью и корпусом пресса, предотвращая образование потока утечки.

Проведенные аналитические исследования и их результаты позволили разработать методику расчета прессовой головки с рациональными параметрами на участке деформации и методику проектирования формующей части в целом.

Рис.2. Схема к определению площади fs перехилно) о сечения S прессовой головки с рациональными параметрами.

Рис.З. Схема универсальной конструкции форм>ютс1 о opi ¡шу по A.C. N1129076 (СССР). I- корпус пресса, 2- ныпориая лопаа ь, Ч- кор пус формующей части, 4- му'шишучнам плит, 5- мунднмук, 6- коническая кромка переходник вставки, 7- ши, 8- стпорное кольцо.

Сравнительные расчеты пресса с сутсс1н>ющен (традиционной) и pi коиендуемой (рациональной) прессовыми головками с нсиолыованис

реологических характеристик тлиномассы пока шли, чю при одной и loií же производительности пресса ( 7 тмс.ш г/час), давление прессования может быть снижено с 1.02 МПа до 0.79 МПа, т.е. на 22%, что влечет за собой и снижение мощности привода.

LliSM-í__Представлены результаты стендовых и промышленных не

следований по совершенствованию конструкции формующего органа шнекового пресса.

Стендовые исследования проводились на лаборазорном шнековом прессе (физическая модель 1: 5 ), с помощью которого отработана мею-дикн построения совместных характеристик шнека <?ш~ Í(P) » прессовых тловок Q,.= f(P), изучено влияние формы канала прессовой головки на положение ее характеристики и влияния угловой скорости вращения шнека на производительность.

Установлено, чю с помощью изменения конструкции прессовой головки, изменяя положение ее характеристики, можно существенно повы сить зффекшвность работы пресса путем повышения производительности н снижения давления прессования.

Рое г угловой скорости вращения шнека лабораторного пресса, начиная с некоторых значений, примерно с 7,3 с ', приводит к замедлению роста производительности и даже к ее снижению, что позволяет предполагав о наличии диапазона наивыгоднейших угловых скоростей враше-ния шнека.

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

Шнековын пресс был оснашен пятью сменными шкивами привода н повои прессовой головкой (переходной вставкой), изготовленной по ме-юдике расчста рациональных геометрических параметров.

Результаты исследования под|верднли существование для промышленного пресса наивыгоднейшей угловой скорости вращения шнека (-3.14 с ').а закже преимущество предложенной прессовой головки ц сравнении с традиционной (Рнс.4 ).

Мощность, потребляемая электродвигателем пресса, составила: с традиционной прессовой з оловкой и прежних режимах работы - 135 кВт; с puipaooiaiiiioH для пресса СМ-443 ноной прессовой головкой и оптимальной частою» вращения шнека - 102 кВт.

В условиях фарфорового производства использование формующей сежи для получении ва.ткннек на вакуумной мялке второю промина, изготовленной с использованием разработанной методики позволило

существенно повысить качество отформованных изделии (гарелок) i выход готовых изделий (Рис.5).

Рис.4. Зависимость производительности (Рш,шт/час) oí утовои ско рости вращения шнека(г», с ' ) пресса СМ-443 с традиционной (I) и р;и paOoraiinotl (2) прессовыми головками. о=3.77с ' - частом прашсмпя шнека до испытаний конструкции прессовой головки и режимом paooiw.

Nt

US

i»,

т я»

т

<

i ~ т т * *

i

<Ьб/>*овка tсутяг Qiyurfí) itfaaa Soffmt/t ivméut

избтп

ftie.5. Соопюшение выхода годных Прелок 0200 мм. (N^.mt) после ниопсраиионного контроля, отформованных вакууммялкой второго прочима ЛШВМ-25Ос4ушеСЛуюшеЙ0)и разработанной (2) сетками.

Таким образом, использование для получения валюшек в вакуумной милке второго промина позой формующей сетки, разработанной на основе А.с. N 1131650 (СССР), позволило увеличить выход годных и далий с 45% до 70%.

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

Установлены зависимости основных техннко - экономических пара мефов тискового пресса; производительности, потребляемой мощности, давления прессования и плотности кирпича - сырца, от угловой скорости вращения шнека (м, с '), в исследованном диапазоне - 2.09 с' -4.19 с"'. Для пресса СМ-443 с прессовой головкой с рациональными 1сомстр!1чсскнми параметрами, работающего на глиномассе Зашитнц-ского месторождения, эти зависимости имеют вид;

0= -0,215м' +0,785(/)' + 1.842ы + 0,5 тыс. штук в час. (15);

£лава_5._Эффективнос1Ь цакуумирования керамической массы в шнеко ном прессе оценивается зависимостью, полученной П.П.Буднкковым и И.А.Альперовнчем:

(дс Рр - разрывное усилие для растянутой пленки пластичной массы, Г-р = 34кПа;

АР - перепад давлений в воздушном включении и в вакуумкамере, кПа;

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

Расчеты, согласно зависимости (19) показывают, что воздух в виде пушрька диамсфоч 1мм може1 хорошо удаляться лишь при толщине прорываемой пленке 6=1 мм .

Если толщина пленки б>1мм и диаметр воздушного включении ]<1мм, Н) оно не в состоянии прорвать пленку керамической массы и юладас! в готовое ииелие. .

17,29(0'-73,35м + 163,77 кВт. Р= (2,443 ы-0,07) • Ю"1 МПа. р =-0,563 м+ 4,555 кг/м'.

(16). (П); (18)

(19),

к-

П| (19) очевидно, чго нытнна прорываемой пленки •чсрамнчеисой массы тем больше, чем больше перепал давления в плкуумкамсрс и во>-лушном включении, а также чем больше размер самого ынлушною включения.

Геомефнческая ¡¡¡перерезания выражения (19) предаавлена на Рис.6.

Голшина прорываемой пленкн определяется толшннон I линяныч ж!>-108, выходящих из отверстий перфорированной решежи, г.е. кот фикцией узла перфорированной решетки, и колеблегеи у различных прессов о интервале от 10 до 20 мм. Таким образом, внутренние глои жп-юп остаюкя практически необрчбог шшыс ва;<)уыоы.

8, мм 10 9 8 7 б

i 5 1 i 0

I г 3 4 5 & В d, мм

Рис. 6. Зависимость толщины прорываемой пленки (Й) ot днамгфд

воздушного включения (d) н разности давлсiini't (ЛР„) в тндмшюч включении и в вакуумной камсре.ДР„ = 2 МПа(1): 3,5 МПа(2), Ь МНа(Л).

Теоретические предпосылки процесса вакуумнрования ¡i шнекопых прессах позволили соискателю с соавюрамн pajpaGoiaib пагению-чисше решения: A.C. СССР Лу893536 - Шнекояын пресс с наклонной перфорированной pemeiKoil п стропу вакуумной камеры к A.C. СССР №1071602 - "Способ обработки пншомассы для изготовления керамических ппелин".

Предложенный способ обработки глиномассы основан иа том, что с цстью > НС1ИЧС11НЯ глубины вакуумированкя жгутов, выхоляших из с мест едя. i почошыо специально разработанной конструкции узла перфорированной решет» (Рис.7.), в массу, перед поступлением ее и вакуум íh к» к» vcp>. пол давлением нагнетается сжатый воздух.

Потная в вакуумную камеру, пузырьки воздуха, запрессованные i керамическую массу разрывают пленку глкном&ссы, обнажая дополни t с и,н> ю поверхность дня Вакуумирования.

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

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

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

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

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

I- составная перфорированная решетка, 2- патрубок для подвода сжато г<1 воздуха, 3- отверстия для течения глиномассы, 4- отверстия для нагнетания сжатого воздуха.

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

НО та 90 &0 го (о

0.3 а< 0,5 0,6 0.7 0Л 0,9 £

Рис.8. Зависимость прочности образцов на сжатие (о) ог глубины вакуумирования (е). ¡-традиционный режим вакуумирования, без нагнетания; 2, 3,4 - режим вакуумирования с нагнетанием сжатого воздуха с Р=0,25 МПа; 0,335 МПа;0,4 МЛа, соответственно.

Основные результаты работы, а именно прессовая головка с рациональными геометрическими параметрами, внедрены в произвола во на Усть-Каменогорском КСМ в шнековом Прессе СМ-443; что позволило за счет повышения производительности и снижения мощности привода подучить экономический эффект в размере 34,4 тыс.руб. (а ценах 1980г.)

рсцовцые выводы.

1. Дальнейшее совершенствование методов расчета шнековыч прессов и их рабочих органов связано с изучением и использованием реологически* свойств перерабатываемых керамических масс, козарие необходимо предварительно определять для каждого конкршюго месторождения.

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

У ■У 3 1

/ 2 4

г —г у

5" / л -—

/ /

Для глиномасс Защитннского, Софринского к 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 геометрических параметров прессовой головки с энергозатратами на участке деформации глпномассы, определена математическая модель, у = f(x), образую* пни в продольных сечениях.

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

у = ÜTÜ aresin ^ или у - -i—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 ito критерию оптимизации к модели (+12"',) и технически реализуемой в конструкций прессовой головки с рациональными геометрическими параметрами.

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

5. Разработаны методика расчета прессовой головки с рациональными геометрическими параметрами в зоне деформации, графоаналитический метод определении размеров промежуточного сечения между конической п клиновой частями зоны деформации, а также методика проектирования формуюшей части шнекового пресса в целом.

6. Теоретически и экспериментально обоснована возможность повышения эффективности процесса вакуумирования глкноМаесы и улучшения качества формуемых изделий за счет реализации предложенного соискателем способа обработки глииомассы в шиековоч вакуумном прессе (A.c. NI07I602).

Для реализации способа обработки гатомассы в шнековом вакуумном прессе предложена я экспериментально апробирована конструкция узла перфорированной решети cuecttrtwt, позволяющая повысить прочность образцов на сжатие na IS V« • 17 в сравнении с традиционным способом.

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

Публикации автора по диссертационной рабоге.

1. Туренко A.B., Королев В.А., Герасимов М.Д., Усманов А,К., Спо соб определения реологических свойств пластических глиномасс в за водских \словиях. В науч. реф. сб. Промышленность строительных ма териалов. Сер. 4. М., ВНИИЭСМ, 1979, с.25-28.

2. Туренко A.B., Герасимов М.Д., Родименков A.B. Повышение про изводителыюсти шнековою пресса СМ-443. В науч. тех. реф. сб. Про мышлениость строительных материалов. Серия 4, М., ВНИИЭСМ 1980, вып. 4., ■ с. 15-18.

3. Туренко A.B., Герасимов М.Д., Малогабаритный экструзионньи кирпнчеделатсльный агрегат для формования безобжиговых керамиче ских неновых материалов. Тезисы локл. Международной конферен инн "Ресурсо- н энергосберегающие технологии стротемных материя лов, изделий н конструкций". 4acib 4., БелГТАСМ. Белюрод, 1995, с. 12.

4. Герасимов М.Д., Исранлов А., Влияние геометрических параметре/ формующей головки ленточного шнекового пресса на качество глиня кого кирпича. - Тезисы лол. респ. научно-практ. конфер. молоды' ученых., Ташкент, 1983. - е.5б.

5. Герасимов М.Д., Влияние конструкции сетки вакуумной мялки н; качество формуемых Изделий., Тезисы докл. Международной конферен пни "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных маю риалов, изделий и конструкций", Часть 4., БелГТЛСМ. Вспорол 1995. - с.42.

6. Герасимов М.Д. Способ обработки глиномассы для нзготовЛснш керамических Изделий. I Инф. листок о науч.-зехн. достижениях №87 01 Ферганский ЦНТИ, г.Фергана, 1987.-с.5. пл.

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

8. A.C. № 910418 (СССР) Глиномешалка для очистки глины от твер дых включений I TvpenKo A.B., Силенох С. Г. Герасимов МД. и др

/ опубл. в Б.И., 1982,№9.

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

Ш. A.C. Jvö107/602 <СССР) Способ обработеи глиномассы для изго Iowichmä / Герасимов.М.Д., Туренко A.B. и др