Валковое оборудование. 
Прикладная механика: расчеты оборудования для переработки пластмасс

Вальцы и каландры для переработки пластмасс

При переработке пластмасс широко используется валковое оборудование трех типов: наиболее распространены вальцы и каландры, и, кроме того, при получении экструзионным методом листов и плоских пленок применяются так называемые калибровочные (или гладильные) каландры. Используются валковые устройства и в других вспомогательных процессах, например, в клеенамазочных, пропиточных, лакировальных машинах и т. д.

Механическому расчету вальцов и каландров в настоящей главе будет уделено основное внимание.

Вальцы используются, в основном, в подготовительных производствах. На них производится листованис, подогрев материала и питание перерабатывающего оборудования, смешение, пластикация, рафинирование, дробление и измельчение, промывка и отжим (последние три группы операций наиболее характерны при производстве и утилизации изделий на основе натурального и синтетического каучуков).

Каландры в промышленности переработки пластмасс используются, как правило, для получения листов и пленок, дублирования их ткаными и неткаными материалами, при производстве линолеума и т. д.

Вальцы имеют, как правило, два валка, вращающихся навстречу друг другу. Принципиально работа вальцов сводится к следующей схеме. В область 1 (рис. 5.1), находящуюся над межвалковым зазором 2, подается обрабатываемый материал. Этот материал может быть в виде непрерывной ленты, отдельных кусков или сухой смеси порошкообразных или волокнистых компонентов. За счет сил трения, возникающих при соприкосновении загруженного материала с вращающимися поверхностями валков, он затягивается в межвалковый зазор. Так как по мере продвижения материала в межвалковом зазоре последний непрерывно сужается, то обрабатываемый материал подвергается интенсивному деформированию и уплотнению в том случае, если он загружался в виде рыхлой массы. Именно это деформирование обеспечивает протекание всех технологических процессов, осуществляемых на вальцах. Для активизации деформирования перерабатываемого материала на многих типах вальцов обеспечивается разная линейная скорость на поверхности валков.

Рис. 5.1. Принципиальная схема вальцов.

При различных линейных скоростях на поверхности валков скорость на переднем валке У, меньше скорости на заднем валке V_r Отношение/ * V_x/V₂ называется коэффициентом фрикции.

При наличии фрикции, то есть при/? 1, выходящий из межвалкового зазора материал изгибается в сторону валка с меньшей линейной скоростью на поверхности («ложится» на передний валок).

Основные параметры вальцов для пластмасс в нашей стране не стандартизованы, в то же время действующий в настоящее время ГОСТ 14 333 определяет основные параметры вальцов, предназначенных для приготовления, листования, рафинирования и подогрева резиновых смесей; пластикации и промывки каучука; дробления и размалывания старой резины.

В соответствии с этим стандартом изготавливают вальцы следующих восьми типов: дробильные — «Др»; подогревательные — «Пд»; промывные — «Пр»; размалывающие — «Рз»; рафинирующие — «Рф»; смесительные — «См»; смесительно-подогревательные — «См-Пд»; лабораторные — «Лб». Основные параметры этих вальцов представлены в табл. 5.1.

Кроме того, по требованию потребителя стандарт допускает изготовление вальцов с параметрами и размерами, указанными в табл. 5.2.

Каландрирование — это процесс получения бесконечной ленты из полимерного материала, толщину и ширину которой можно регулировать. При каландрировании размягченный материал пропускается через зазоры между валками, расположенными в горизонтальной плоскости.

Валков в каландре бывает два, три, четыре, пять и шесть. В зависимости от взаимного расположения валков каландры делятся на Г-, L-, Z-, S-образные, а также треугольные и вертикальные (рис. 5.2). У каландров, предназначенных для листования, дублирования, тиснения и профилирования коэффициент фрикции, как правило, равен единице. В отличие от вальцов обрабатываемый на каландре материал проходит через зазор между валками в большинстве случаев однократно. Почти всегда валки каландра выполняются одинакового диаметра в пределах одной машины.

Таблица 5.2. Дополнительные параметры и размеры вальцов, допускаемые ГОСТ 14 333.

Рис. 5.2. Схемы расположения валков каландра: а — Г-образное; б — L-образное; в — вертикальное; г— треугольное; д — Z-образное; е — S-образное По характеру изменения давления в зазоре каландры делятся на каландры с постоянным зазором, с постоянным давлением и переменным зазором и давлением. В первом случае положение осей валков и, следовательно, величина зазора строго фиксирована. Во втором и третьем случаях в паре валков ось одного неподвижная, а ось другого имеет возможность поперечного перемещения за счет подвижных опор.

• [1] Буквы, стоящие вначале, обозначают: Лб — вальцы лабораторные; Пд — подогревательные;Рф — рафинировочные; Др — дробильные; Пр промывные; Рз — размалывающие; См — смесительные. За ними следует параметр L (DX/D2). Следующие за этим параметром буквы П и Л обозначают соответственно правое или левое расположение привода, стоящие после этих букв цифры 2и 3 обозначают соответственно агрегат из двух или трех вальцов.
• [2] «Фрикция регулируется бесступенчато. Для вновь разрабатываемых и модернизируемыхвальцов.2» Переключаемая фрикция.
• [3] Буквы, стоящие вначале, обозначают: Лб — вальцы лабораторные; Пд — подогревательные;Рф — рафинировочные; Др — дробильные; Пр промывные; Рз — размалывающие; См — смесительные. За ними следует параметр L (DX/D2). Следующие за этим параметром буквы П и Л обозначают соответственно правое или левое расположение привода, стоящие после этих букв цифры 2и 3 обозначают соответственно агрегат из двух или трех вальцов.