1.3 Характеристика технологического оборудования

В производственных условиях процесс обрезинивания корда осуществляется на современных поточных каландровых линиях или разбивается на отдельные участки (соответственно операциям пропитки, сушки, термообработки и собственно процесса обрезинивания на каландровых агрегатах).

Оборудование линии КЛК-4-170 участка каландрования состоит из :

- раскаточного устройства, состоящего из двух стоек

- пресса для стыковки концов рулонов прпитанного корда

- тянульного устройства перед компенсатором стыковки

- компенсатора стыковки

- малой сушильной камеры

- четырехвалкового каландра с Z-образным расположением валков

- барабанного охладительного устройства

- компенсатора закатки

- тянульного устройства перед закаткой

- закаточного устройств, состоящего из двух стоек

- грузоподъемного устройства на закатке и раскатке корда

- ширительно-центрирующих приспособлений

- аварийно-блокировочных устройств.

Раскаточное устройство предназначено для установки и раскатки рулонов корда. Рулон кордной ткани на металлической штанге квадратного сечения устанавливается в пазы шпинделей и запирается замками. Шпиндели имеют тормозное устройство, обеспечивающее максимальное натяжение 0,88 кН на полотно корда. Максимально допустимый диаметр рулона на раскаточной стойке - 1070мм.

Стыковочный пресс предназначен для соединения концов рулонов пропитанного корда. Стыковка осуществляется наложением и запрессовкой кордной ткани в резиновую ленточку с одновременной вулканизацией.

Пресс состоит из станины и двух горизонтальных плит. Верхняя плита неподвижна, нижняя приводится в движение с помощью гидравлических цилиндров, работающих от маслонасоса, создающего давление между плитами 2,74-4,9 Мпа. В плитах пресса вмонтированы электронагревательные элементы, поддерживающие температуру на плитах до 160-170? С. Максимально допустимая ширина стыкуемой ткани -1700мм. Время стыковки 60±10сек. Рабочий ход плиты 250мм. Рабочая длина нагревательных плит 200±1,4 мм. Мощность электродвигателя гидропривода 10 кВт. Суммарная мощность нагревательных элементов 28 кВт. По обеим сторонам пресса установлены направляющие ролики, по которым пропускается корд между разведенными плитами. Собранный стык фиксируется в зазоре между плитами двумя вращающимися падающими роликами с ручным приводом.

Компенсатор стыковки предназначен для создания необходимого запаса кордной ткани для непрерывной работы линии во время стыковки концов рулонов пропитанного корда на стыковочном прессе.

Максимальная емкость компенсатора, м 170

Количество роликов, шт 36

Количество петель, шт 17

Рабочая длина роликов, мм 1700

Диаметр роликов, мм 110

Натяжение создается собственным весом каретки. В компенсаторе находится ширительно- центрирующее устройство, обеспечивающее одновременное ширение и центрирования корда.

Перед входом в компенсатор стыковки установлена тянульная пара с одним гладким и одним обрезиненным металлическими валками для раскатки рулонов корда с раскаточной стойки. Нижний валок приводной. Верхний валок прижимается к нижнему двумя пневмоцилиндрами. При стыковке концов рулонов тянульная пара зажимает и удерживает конец предыдущего рулона.

Диаметр валков, мм 146

Рабочая ширина валков, мм 1700

Максимальное натяжение на полотно 0,88кН (90кгс)

Ширительно-центрирующее устройство (ШЦУ) предназначено для центрирования кордного полотна относительно главной оси линии и равномерного ширения его кромок.Фотодатчики ФД1 и ФД2, расположенные с обеих сторон кордного полотна 1 (рисунок 2), выдают сигнал на электронный блок управления, в случае отклонения полотна от центральной оси. Сигнал с электронного блока поступает на распределитель П-РЭ 3/2.5-1126, который приводит в действие исполнительный мембранный механизм ИМ2, ИМ1.Данный исполнительный механизм соединён с усечённым роликом 2 и, в момент подачи давления на ту или иную мембрану, происходит вдавливание усечённого ролика в полотно 1. Полотно наползает на этот ролик и тем самым происходит его выравнивание относительно оси.

Рисунок 2-Ширительно-ценрирующее устройство

Малая сушильная камера (МСК) роликового ( фестонного) типа предназначена для сушки и подогрева корда перед обрезиниванием.

Емкость МСК , п/м ( заправочная длина) 80

Диаметр роликов, мм 178

Рабочая длина роликов , мм 1750

Температура в МСК создается подачей в камеру горячего воздуха через паровой калорифер и автоматически поддерживается в пределах (50-100) ?С и записывается с помощью регистрирующего термографа. Давление не более 1,2 МПа. Начальная влажность 10%, конечная 1 %.

Четырехвалковый каландр с Z-образным расположением валков предназначен для одновременной обкладки кордной ткани резиновой смесью. Привод валков осуществляется электродвигателем постоянного тока мощностью 350 кВт. Число оборотов двигателя каландра регулируется в пределах 120-1200 об/мин, что соответствует рабочей скорости валков каландра 6-60м/мин. Резиновая смесь подается в зазор между 1-2 и 3-4 валками. Корд, подлежащий обкладке, проходит в зазор между 2 и 3 валками.

Для ограничения растекания резины вдоль валков и получения необходимой ширины накладки имеются ограничетельные стрелы. Для непрерывного и равномерного питания каландра установлено специальное устройство, которое состоит из ленточного транспортера и экцентрикового механизма, сообщающего транспортеру колебательное движение для равномерной раскладки ленты вдоль рабочего зазора. Валы изготовлены из упрочненного чугуна и обработаны с большой точностью. Для подвода теплоносителя к вращающимся валкам предусмотрено специальное сальниковое устройство. Для обрезки резины с кромок корда на каландре установлены ножи. Нормальная остановка и пуск каландра осуществляется с помощью кнопок «Пуск» и «Останов». Каландр и привод могут работать в реверсивном ходе с предварительной остановкой. При нажиме на аварийный трос каландр останавливается за ? оборота.

Техническая характеристика.

Габаритные размеры:

Длина, мм 8900

Ширина, мм 4955

Высота, мм 3715

Длина валков каландра, мм 1800

Диаметр, мм 710

Бомбировка выносных валков, мм 0,127

Максимальная ширина обработанного корда, мм 1500

Рабочая скорость каландра, м/мин 12-80

Средние валки цилиндрические

Выносные бомбированные

Фрикция между валками :

верхний выносной - верхний 1:1.5

нижний выносной - нижний 1:1.5

Расход охлаждающей воды для

охлаждения маслоредуктора, л/час 1000

Максимальная величина раздвижки валков, мм 25

Температура поверхности валков,?С 90-115

Электродвигатель главного привода

Мощность, кВт 350

Напряжение, В 440

Частота вращения, об/мин 120-1200

Валки каландра вращаются в подшипниках качения. Регулировка величины зазора между валками осуществляется индивидуальными электродвигателями. Неподвижно закреплен только нижний валок. Управление каждым электродвигателем осуществляется самостоятельной кнопкой. В случае, когда бомбировка валков не обеспечивает равномерности калибра по ширине полотна, настройка калибра ведется посредством перекрещивания осей валков, что осуществляется также индивидуальным приводом. Валки каландров имеют полости для охлаждения или обогрева.

Барабанное охладительное устройство предназначено для охлаждения обрезиненного корда перед закаткой его в рулоны. Установка состоит из 20 барабанов, которые смонтированы на вертикальной раме в два ряда по 10 барабанов в каждом.

Диаметр барабана, мм 584

Рабочая длина барабана, мм 1700

Барабаны выполнены из нержавеющей стали. Для охлаждения используется система подвода и отвода холодной воды. Давление охлаждающей воды 0,29 МПа.

Компенсатор закатки обрезиненного корда предназначен для создания запаса корда при перезарядке рулонов обрезиненного корда с прокладкой.

Максимальная емкость компенсатора, м 62

Количество петель, шт 9

Количество роликов, шт 19

Диаметр ролика, мм 110

Рабочая длина ролика, мм 1700

Тянульное устройство служит для протягивания полотна корда через компенсатор закатки и предотвращения ''выдергивания'' конца закатываемого полотна корда при перезарядке закаточных устройств. Состоит из двух валков - один над другим. Нижний валок приводной. Верхний валок обрезиненный, прижимается к нижнему двумя пневмоцилиндрами. Валок приводной снабжен электромагнитным тормозом: затормаживает валки в момент отключения электродвигателя( для исключения возможности обратного движения полотна корда под действием веса каретки компенсатора закатки в момент перезарядки закаточных стоек). Управляются валки - привод и пневмоцилиндр - с местного пульта управления, расположенного на закатке.

Диаметр валков-148 мм.

Рабочая длина валков-1700 мм.

Закаточное устройство предназначено для закатки обрезиненного корда в прокладку. Для обеспечения бесперебойной работы каландра установлены два закаточных устройства: в то время, когда обрезиненный корд закатывается на одном устройстве, второе подготавливается к работе. Привод осуществляется от двигателя постоянного тока через редуктор. Натяжение полотна прокладки обеспечивается ленточным тормозом.

Автомат контроля выпуска предназначен для осуществления автоматического учета продукции, вырабатываемой каландровой линией в п/м и м2. АКВ обеспечивает измерение ширины кордного полотна в пределах 1,1-1,7 м. Относительная погрешность измерения по параметру “ длина ” не более ±0,5 %. Относительная погрешность измерения площади не более ±0,5 %.

Пуск и останов линии

Пуск каландровой линии осуществляет машинист каландра.

При нажатии кнопки «Пуск» на главном пульте управления звонит предупреждающий звонок, включается звуковая сигнализация.

Перед пуском каландра машинист включает транспортеры для подачи резиновой смеси в зазор каландра и обеспечивает равномерный разогрев валков. Разогрев валков после длительного останова производится путем подачи пара в валки при непрерывном вращении валков на заправочной скорости. При этом валки должны быть разведены.

Скорость каландра может быть изменена при помощи кнопок: «Ускорение», «Замедление», расположенных на главном пульте управления. Величина действительной скорости каландра указывается на специальном приборе (градуировка в м/мин). Регулировка скоростей тянульных устройств компенсаторов стыковки и закатки, закаточных стоек производится автоматически в зависимости от скорости каландра и степени заполнения кордом обоих компенсаторов.

Помимо основного режима работы каландра с плавной регулировкой скорости от 6 до 60 м/мин весь агрегат или любой отдельный узел, имеющий привод, могут быть включены на заправочную скорость «Вперед»или «Назад». При включении заправочных скоростей машины агрегата работают с малыми предупредительными скоростями (0-6 м/мин).

На главном пульте управления имеется кнопка «Стоп» (такая же кнопка имеется на пульте управления участка раскатки), при нажатии на которую отключаются приводы:

- тянульных станций,

- каландров,

- холодильных барабанов.

Тянульные валки компенсатора раскатки ( расположены на входе корда в компенсатор) остановятся, когда компенсатор заполнится кордом и подвижная рама займет крайнее нижнее положение.

Тянульные валки перед закаткой остановятся и закаточное устройство тоже, когда весь корд с компенсатора закатки будет выбран и подвижная рама займет верхнее положение.

В случае запуска агрегата в работу после останова тянульные валы компенсатора стыковки и закатки включаются автоматически после того, как начнет освобождаться от корда компенсатор стыковки и заполняться кордом компенсатор закатки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

1

1.4 Анализ существующей схемы автоматизации

В автоматическую линию КЛК-4-170 входят ряд машин, установленных друг за другом в определенной последовательности.

Пресс стыковочный.

Схемой предусмотрено дистанционное управление гидроприводом пресса, контроль и автоматическое регулирование температуры верхней и нижней плит пресса, выдержка необходимого времени стыковки корда. Для контроля температуры плит пресса в них вмонтированы термопары. Регулирование осуществляется включением и выключением электронагревательных элементов. Пресс обслуживают два человека. Для того, чтобы поднять плиту пресса, необходимо одновременно нажать четыре кнопки с надписью “ пресс поднять “. При этом замыкается электромагнит золотникового распределителя и выпускает масло в гидроцилиндр. Нижняя плита поднимается вверх и, дойдя до верхней плиты, нажимает на конечный выключатель. Включается реле времени и начинается выдержка времени стыковки корда. По истечении заданного времени срабатывает контакт реле времени и прекращается подача масла в гидроцилиндры, которые соединены со сливным баком и нижняя плита пресса под собственным весом опускается. В крайнем положении срабатывает конечный выключатель и обесточивает сеть питания. Схема готова к повторной работе. В случае необходимости предусмотрено опускание нижней плиты пресса в любой момент при нажатии любой из четырех кнопок с надписью “пресс опустить “.

Компенсатор раскатки.

Схемой предусмотрено регулирование давления в жале входных и выходных валков тянульных пар. Тянульные установки имеют пневматические прижимы, в которых при помощи редукторов давления и контрольных манометров задается и поддерживается необходимое давление сжатого воздуха.

Для того, чтобы ликвидировать перекосы кордной ткани, имеются ширительно-центрирующие устройства с датчиком положения кордной ткани и пневматическим приводом.

Малая сушильная камера.

Предусмотрен контроль и регулирование температуры воздуха в сушильной камере. Температура регулируется изменением расхода пара, поступающего в калорифер для нагрева воздуха, подаваемого в камеру.

Холодильный барабан.

Предусмотрен контроль температуры воды, выходящей из охладительных барабанов.

Закаточное устройство.

Над закаточным устройством находится тянульная пара. Схемой предусмотрено регулирование давления в жале входного и выходного валков. Тянульная установка имеет пневматический прижим, в котором при помощи регулятора давления и контрольного манометра задается и поддерживается необходимое давление сжатого воздуха.

Четырехвалковый Z-образный каландр.

На каландре регулировка температуры валов производится вручную. Машинист каландра следит за тем, чтобы резина не “горела” или не была “холодной”. Для этого либо он открывает, либо закрывает кран с холодной водой. Перед началом работы машинист также вручную открывает кран на трубопроводе для обогрева валов каландра паром. Регулировка зазора между валами производится вручную с пульта управления. Для измерения калибра машинист каландра вырезает образцы обрезиненного полотна и замеряет его ручным микрометром. После этого он нажатием кнопки увеличивает или уменьшает величину зазора между валами.

Недостаток ручного регулирования температуры валов каландра заключается в том, что нарушается режим обрезинивания кордного полотна, то есть резиновая смесь на валах “ подгорает ” или становится “ холодной”. Так как регулирование производится на рабочей скорости линии, то продукция не соответствует требуемому качеству.

Недостатком ручного регулирования зазора между валами каландра является то, что необходимо периодически вырезать из обрезиненного полотна куски для замера калибра. После этого получается брак. Регулировка производится на рабочей скорости каландровой линии. Это приводит к большому перерасходу резиновой смеси, калибр не соответствует спецификации, происходит недопрессовка или запрессовка кордного полотна. Значительное влияние на зазор оказывает температура валов. При ее изменении вал расширяется ( при росте температуры ) или ( при уменьшении температуры ). Изменение это не значительно, но достаточное, чтобы изменилась величина зазора между валами каландра. Это также влияет на толщину слоя, который накладывается на полотно.

2. Разработка системы автоматического регулирования температуры поверхности валков каландра

2.1 Выбор и обоснование точек контроля и регулирования

Одним из важнейших факторов, влияющих на качество обрезиненного корда, является температурный режим валов каландра. Перегрев на 5 ?С выше установленных норм ведет к подвулканизации резиновой смеси в зазоре. Охлаждение вала на 5 ?С ниже нормы приводит к снижению пластичности смеси и далее к ухудшению качества прессовки полотна корда в зазоре каландра. Это приводит к появлению брака ( о котором было сказано выше). Поэтому, создание системы регулирования температуры валка каландра - один из путей улучшения качества кордного полотна.

Процесс обрезинивания кордных материалов каландровым методом является сложным многопараметрическим процессом. На качественные показатели обрезиненного корда оказывает влияние множество самых разнородных по своей физической природе факторов. На качественные показатели обрезиненного корда безусловно влияют параметры оборудования, сырья и материалов, а также технологические параметры процесса обрезинивания. Основными факторами, определяющими прочностные характеристики резинокордной системы, являются адгезионные свойства резиновых смесей, зависящие от рецептуры. Наряду с рецептурными факторами, технологические параметры процесса обрезинивания также влияют на прочность связи резинокордной системы. Качество обрезиненного корда зависит от таких факторов как

пластичность резиновой смеси,

температурный режим процесса,

равномерность питания каландра,

температура и состояние поверхности валков,

натяжение корда,

влажность корда перед обкладкой,

форма валков,

величина зазора в подшипниках,

соотношение окружных скоростей валков,

длина валков,

скорость каландрования,

температура обкладочной резиновой смеси,

зазоры между валками,

ширение корда,

распорные усилия, величина которых определяет прогиб валков и

зависит от запаса смеси, ее пластичности, величины зазора и

температурного режима,

способ подачи материала в зазоры валков,

способ обогрева валков, определяющий толщину резиновых накладок,

наносимых на корд и др..

Такое обилие факторов значительно затрудняет решение задачи управления процессом и сводит ее к изучению влияния отдельных факторов на некоторые произвольно выбранные показатели качества.

Наибольший интерес, с точки зрения влияния на качество процесса обрезинивания, представляют такие технологические параметры как температура валков каландра, величина прессующего зазора, натяжение корда и скорость каландрования. Зависимости показателей качества (толщина обрезиненного корда, прочность связи резинокордной системы, усилие выдергивания единичной нити ) от скорости каландрования неоднозначны. Известно, что скорость проведения процесса оказывает косвенное влияние на величины межвалковых зазоров из-за нежесткости конструкции рабочих органов каландра. Масса единицы площади с увеличением скорости каландрования увеличивается. Влияние изменения натяжения кордного полотна (0,7-3,5 Н/нить) на качество обрезинивания не существенно. Влияние изменений температуры валков и величины прессующих зазоров на качественные параметры считаются наиболее существенными, что и определяет направление по совершенствованию системы автоматизации процесса обрезинивания кордного полотна.

2.2 Характеристика влияния температуры валков на процесс каландрования

Пластоэластические свойства резиновых смесей играют значительную роль в процессе обрезинивания корда. Когда резиновая смесь характеризуется наибольшей пластической деформацией и наименьшим эластичным восстановлением, создаются наиболее благоприятные условия обрезинивания корда. С повышением температуры резиновой смеси уменьшается ее эластическое восстановление и увеличивается прочность связи с кордом до определенного значения, после чего повышение температуры смеси приводит к увеличению ее эластического восстановления и снижению прочности связи. Влияние температурного режима процесса, определяющего пластоэластические свойства резиновой смеси, на прочностные характеристики обрезиненного корда носит экстремальный характер. Это объясняется увеличением ее эластического восстановления с началом процесса подвулканизации при повышенных температурах. Для резиновых смесей на основе НК этот экстремум находится в районе 95С, на основе СКИ-3 +БСК в районе 110С.

Описанное выше свойство резиновых смесей предопределяет поддержание температуры валков равной экстремальной для каждой смеси. Это и отражено в технологическом регламенте процесса обрезинивания.

На валках каландра поддерживается температура, при которой прочность данной резины с данным кордом максимальна. Данная температура поддерживается с точностью ± 5 ?С. Это может быть достигнуто благодаря конструкции валка.

2.3 Описание конструкции валов каландра

Валок - рабочий орган каландра. Действующие на валок распорные усилия изгибают его. Чтобы конструкция валка была максимально жесткой и он не испытывал деформаций в процессе эксплуатации, диаметр его выбирают наибольшим с учетом конструктивных и экономических соображений. Это массивная конструкция с центральным каналом для подвода теплоносителя и периферийными каналами для обеспечения равномерного обогрева поверхности валка. Температура поверхности валков и смеси на каландре достаточно велика, что приводит к повышенной теплоотдаче в окружающую среду. Поэтому каландрование требует подвода теплоты к рабочим поверхностям валков.

Теплоноситель поступает в канал по центральной трубе, заполняет часть центрального канала, расположенного за уплотнительной шайбой, по наклонным сверлениям подается в периферийные каналы, возвращается в другую часть центрального канала и выводится из валка через сверление в шайбе.

Такое строение валка позволяет получить равномерную температуру по поверхности рабочей части валка. Теплообмен осуществляется посредством подачи теплоносителя через периферийно расположенный ряд отверстий ( 16-20 мм) параллельно образующей валка в непосредственной близости ( 50 мм) к рабочей поверхности.

Каждый валок имеет индивидуальную систему кондиционированной воды, нагретой или охлажденной до определенной температуры. Если требуется подогреть валок, то включается подогреватель, при охлаждении включается холодильник. В этом случае легко достигается высокая точность и однородность температуры валков каландра и возможность автоматического регулирования температуры валков.

2.4 Разработка математической модели нагрева валков каландра

2.4.1 Допущения для вывода математической модели

Валок - объект с распределенными параметрами по температуре. Время выравнивания температур по массе составляет 1,2 минуты, что много меньше времени разогрева ( 30 мин). Поэтому при выводе математической модели считаем вал сосредоточенной емкостью. Внутри полости вала принимаем модель полного смешения.

При выводе модели принимаем следующие допущения: