Оборудование куделеприготовления. 
Оборудование куделеприготовления

Оборудование куделеприготовления

Вопрос 1. Трясильная машина ТГ-135-Л (рис.1) служит для обогащения отходов трепания. Необработанные отходы трепания из-под секций трепальной машины подаются на трясильную машину пневматическим транспортом. трясильный игла тангенциальный При удалении костры из-под машины пневматическим транспортом внутри рабочего пространства машины создается разрежение воздуха, вследствие чего происходит и отсос запыленного воздуха.

Рис. 1. Трясильная машина ТГ-135-Л: 1 — остов; 2 — пастель; 3 — гребенное поле; 4 — система пыле — и сороудаления; 5 — система костроудаления; 6 — механизм загрузки машины отходами трепания.

Станина машины ТГ-135-Л состоит из двух продольных чугунных рам, связанных в поперечном направлении связями.

Рабочими органами машины ТГ-135-Л являются 14 игольчатых валиков, в сквозных отверстиях которых закреплены стальные конусные иглы. Рабочая длина игл 280 мм, диаметр у основания 11 мм, а у вершины 2 мм. Иглы расположены в шахматном порядке (поочередно по 16 и 17 игл на каждом валике). Валики вращаются в подшипниках, укрепленных на поверхности продольных рам станины с расстоянием между осями 150 мм.

Эффективность работы трясильной машины зависит от скорости продвижения материала в гребенном поле, числа качании игл гребенных планок в единицу времени, плотности загрузки отходов трепания, размаха игл, положения решетки относительно игл и установки угла опережения игл.

Материал продвигается по неподвижной решетке в результате того, что трясильные иглы качаются относительно перпендикуляра к решетке несимметрично.

Наладка трясильной машины сводится в основном к установке оптимального значения углов опережения и размаха игл и нахождении правильного положения решетки по высоте.

Угол опережения игл регулируют путем изменения длины шатуна: чем длиннее шатун, тем больше угол опережения.

Решетку путем ее подъема или опускания следует устанавливать таким образом, чтобы при крайнем переднем положении игл концы их находились на уровне решетки, не заходя в промежуток между планками.

Процесс трясения отходов играет важную роль в технологии получения короткого лубяного волокна. На долю трясильных машин приходится 60 … 65% общего объема удаленной костры. Трясение необходимо и как подготовительная операция по выравниванию слоя перед мятьем и трепанием.

При обработке отходов трепания применяются трясильные машины (рис. 2) с нижним (а) и верхним (б) гребенными полями.

Рис. 2. Схемы трясильных машин с нижним (а) и верхним (б) гребенными полями

В обоих случаях основными рабочими органами являются игольчатые валики, совершающие качательное движение. В машинах с нижним гребенным полем иглы направлены вверх, а с верхним гребенным полем — вниз. В первом случае материал перемещается по специальной решетке (постели), брусья которой направлены вдоль качания игл. Во втором случае решетка состоит из брусьев, расположенных поперек движения игл, или роль решетки выполняет движущийся игольный конвейер. Взаимодействуя с материалом, иглы шевелят и разрыхляют его, в образовавшиеся пустоты костра проваливается под решетку.

Для обеих схем трясения основными факторами процесса, влияющими на его эффективность, являются угол размаха игл ц, угол опережения б, заключенный между биссектрисой угла размаха и вертикалью, вылет игл над постелью в крайнем переднем положении для машин с нижним гребенным полем h и зазор, а между иглами конвейера и иглами гребенных валиков для машин с верхним гребенным полем.

При качательном движении скорость и ускорение игл, а следовательно, и слоя, взаимодействующего с ними, меняют направление и изменяются по величине от нуля до максимума. Наличие ускорения вызывает силы инерции, действующие на протрясываемый материал.

Рассмотрим перемещение элемента слоя, связанного с одной из игл гребенного поля (рис. 3).

Рис. 3. Перемещение материала в гребенном поле

Полагаем, что игла движется из крайнего левого положения и вместе с ней перемещается выделенная часть слоя. Линейное перемещение элемента слоя с иглой х по решетке для схемы привода трясильной машины ТГ-135Л можно приближенно определить зависимостью х =xl L / l,.

где x1- линейна перемещение точки В кривошипа ВС в месте соединения с шатуном, м; L — расстояние от центра качания иглы до середины элемента слоя, м; l — длина кривошипа иглы, м.

Так как длина шатуна АВ в трясильной машине ТГ-135Л примерно в 20 раз больше длины кривошипов ОА и ВС, можно принять условие х1 = х2. В свою очередь Х2 = R (1 — cos ц) ,.

где х2 — линейное перемещение в горизонтальном направлении точки, А шатуна АВ, м; R — радиус кривошипа ОА, м; ц — угол поворота кривошипа, рад.

Подставляя значение х2 в принятое условие, получим Х =LR (1-cosц)/l.

Приближенная величина скорости перемещения слоя вдоль постели, равная производной пути по времени.

V = L/l *Rщsinц При качательном движении иглы на элемент слоя, перемещающийся вместе с ней, действуют нормальное и тангенциальное ускорения, которые определяются уравнениями.

Wn = L/l2 *(Rщsinц)2.

Wф = L/l *Rщ2 cjsц Графики изменения пути, скорости и ускорения элемента слоя, взаимодействующего с иглой, для машины ТГ-135Л представлены на рис. 4 .

Для расчета приняты R — 0,045 м, щ— 24,6 с-1, l= 0,1 м. Крайнее левое положение иглы от перпендикуляра к решетке постели отклонено на 16°. Расстояние от центра качания иглы до материала на решетке L ири различных положениях игольчатых валиков изменяется от 0,23 до 0,29 м, для расчета принято 0,26 м.

Скорость элемента слоя всегда направлена в сторону движения иглы и изменяется от нуля при ее крайних положениях до наибольшего значения в середине угла размаха, которое равно примерно 2,6 м/с.

Нормальное ускорение элемента слоя, соприкасающегося с иглой, при движении гребенного валика вперед и назад не изменяет своего направления и всегда направлено к центру качания. Его значение минимально (равно нулю) при крайних положениях игл и максимально (примерно 35 м/с2) в середине угла размаха.

Рис. 4. Графики изменения пути, скорости, нормального и тангенциального ускорения слоя.

Тангенциальное ускорение равно нулю при среднем положении иглы, и является наибольшим (80 м/с2) при крайних положениях. В сравнении с нормальным максимальное значение тангенциального ускорения почти в 2,5 раза выше.

Пропорционально ускорению изменяются силы инерции, действующие на материал и направленные в сторону, противоположную ускорению. При ускоренном движении игла давит на материал, при этом сила давления равна силе сопротивления движению, а основой последней являются силы инерции. За одно полное качание иглы направление силы давления на материал меняется на противоположное, достигая максимального в крайних положениях.

Поскольку отходы трепания являются тяглистым материалом, то под действием сил давления иглы и сил инерции они растаскиваются и в зоне действия иглы образуются пустоты, в которые и проваливается свободная костра.

Слой отходов трепания неоднороден и состоит из отдельных прядей и пучков волокон. Сцепленность между пучками всегда меньше, чем между волокнами внутри слоя. Поэтому при трясении отдельные пучки слоя под действием сил инерции и сил давления игл постоянно смещаются один относительно другого.

Такое относительное смещение разрыхляет слой и способствует удалению из него свободной костры. Условия относительного смещения отдельных пучков волокна и структура слоя взаимно связаны, поэтому оптимальные шаг гребенных валиков и частота их качания зависят от свойств отходов трепания.

В процессе обработки отходы трепания должны перемещаться вдоль машины с определенной скоростью. Силами, движущими слой вдоль машины, являются также силы инерции. При положениях игл, близких к крайним, они стремятся сорвать материал с игл и переместить в направлении их движения. Условия схода и перемещения материала зависят от угла опережения и вылета иглы в крайнем переднем положении (рис. 5).

Рис. 5. Условия схода материала с игл при различном угле опережения.

При симметричном относительно вертикали расположении игл в крайних положениях (рис. 5а) условия для сброса с иглы и перемещения клочка волокон в обоих случаях одинаковые, и вдоль машины материал перемещаться не будет.

При несимметричном расположении условия сброса волокна с игл различные. Для машин с верхним гребенным полем при неподвижной постели основными параметрами, влияющими на перемещение материала, являются угол опережения, а и угол размаха ц. Для машин с нижним гребенным полем параметром, определяющим условия движения материала, является не угол опережения, а вылет игл из-под решетки в крайнем переднем положении рис. 5б. Если игла полностью уходит под решетку, то она сбрасывает с себя материал, помогая силам инерции. В этом случае и сопротивление движению материала будет наименьшее. По мере увеличения вылета игл из-под постели в крайнем переднем положении условия схода волокна с игл и его дальнейшего движения резко ухудшаются.

Опыты показали, что при различных углах опережения, но при одинаковом вылете игл из-под постели изменения скорости движения материала практически не происходит. В то же время при уменьшении вылета, но одинаковом угле опережения наблюдается значительное возрастание скорости. Таким образом, основным параметром, определяющим скорость перемещения материала в машинах с нижним гребенным полем, является вылет иглы в крайнем переднем положении. Его можно регулировать изменением угла опережения и перемещением решетки, поднимая или опуская ее. Изменяя наклон решетки в машине, можно добиться разной скорости перемещения материала на ее различных участках. Технологически целесообразно, например, чтобы скорость продвижения отходов трепания в трясильнрй машине уменьшалась. Для этого устанавливают решетку так, чтобы вылет игл увеличивался по ходу перемещения материала. При взаимодействии игл с решеткой важно исключить условия, при которых волокно будет затаскиваться иглами под постель.

Определим угол и между иглой в крайнем переднем положении и постелью, при котором затаскивание материала под решетку иглой исключается. Рассмотрим элемент слоя материала, находящегося во взаимодействии с иглой и решеткой (рис. 6).

Рис. 6. Взаимодействие элемента слоя с иглой и решеткой.

На него действуют сила давления иглы F, сила нормальной реакции постели N и силы трения по решетке Т1 и по игле Т2. Отсюда получаем:

N? Fcosи + м2 Fsinи и.

tgи? м1 + м2 / 1 — м1 м2.

Полученное уравнение является известным уравнением механики и связывает угол, образованный иглой в крайнем переднем положении с постелью, с коэффициентами трения. При соблюдении этого условия затаскивания материала под решетку не произойдет. При деревянной решетке, приняв м1= 0,5 и м2= 0,3, получим наименьший угол, при котором не будет затаскивания, равный 43°. При металлической решетке этот угол равен 33°.

В процессе трясения материал получает определенное количество встряхиваний от гребенных валиков. За единичное воздействие примем каждое встряхивание слоя, производимое иглами гребенного валика за одно качание, Общее число воздействий, которое получит материал при трясении, определится зависимостью.

K = can/v.

где, а — расстояние между гребенными валиками, м; с — число валиков в машине; n — частота их качания, мин'1; v — скорость движения материала, м/мин.

Количество воздействий зависит как от конструкции, так и от техно-логических факторов.

Влияние числа игольчатых валиков на изменение закостренности отходов трепания показано на рис. 6. Как видно из графиков, эакостренность отходов трепания снижается независимо от плотности слоя в машине по гиперболическому закону. При этом костра значительно легче удаляется из тонких слоев. Для постижения одинаковой закостренности с увеличением плотности от 0,4 до 0,8 кг/м требуется увеличить число игольчатых валиков более чем в 2 раза или во столько же раз увеличить продолжительность обработки. Поэтому целесообразно при данной производительности обрабатывать отходы трепания в слое меньшей толщины при большей скорости движения.

Как показывают результаты исследований, трясильная машина обладает высокой выравнивающей способностью. С увеличением игольчатых валиков до 24 коэффициент вариации в сравнении с исходным снижается с 20−25 до 2−4% при замере толщины слоя на десятисантиметровых отрезках. Поэтому установка двух трясильных машин перед куделеприготовительным агрегатом является полезной и с точки зрения снижения неровно ты слоя. Учитывая, что неровнота слоя по массе приводит в процессе сушки к неровноте по влажности, следовало бы перед сушильной машиной объединить вторую трясильную машину с первой. В этом случае в сушильную машину будет поступать более равномерный и меньший по массе слой отходов трепания. Последнее обстоятельство положительно скажется на равномерности отходов по влажности и снизит затраты тепла на сушку.

Анализ процесса трясения при увеличении числа качаний игольчатых валиков показал, что при частоте качаний от 180 до 340 мин-1 закостренность отходов снижается. Однако при частоте качаний, большей 230−240 мин-1, структура слоя нарушается, образуется большое число разрывов, происходит сволакивание отходов и образование волокнистых жгутов. Слой разделяется на отдельные большие порции волокна, которые плохо протрясываются и содержат внутри себя много костры. Все это приводит к повышению неровноты слоя. Следовательно, число качаний игольчатых валиков свыше 240 мин" 1 применять не рекомендуется.

Исследования влияния угла размаха игл на эффективность обескостривания и неровноту слоя показали, что при увеличении угла размаха закостренность отходов снижается. Однако так же, как и при увеличении числа качаний, при угле размаха больше 55° нарушается равномерность слоя, возникают разрывы и происходит частичное сволакивание волокна. По этим причинам угол размаха больше 55° в трясильных машинах с нижним и верхним гребенными полями не применяется.

Таким образом, существует оптимальная величина сил инерции, зависимая от сочетания частоты качания и угла размаха игл (радиуса кривошипа), при которой нарушение структуры слоя не происходит, и при трясении он становится более равномерным. С увеличением сил инерции свыше этого значения за счет угла размаха или частоты качаний происходит разрушение структуры слоя и повышение его неровноты.

Вопрос 2. Колковый питатель. Транспортер колкового питателя передает слой обрабатываемого сырья паре расположенных один над другим мощных колковых барабанов, после которых установлены две пары вытяжных вальцов, осуществляющих первое вытягивание слоя. Затем предварительно утоненный слой сырья вытяжными вальцами передается к одиночному колковому барабану, между которым и вальцами мяльной машины происходит окончательное вытягивание слоя.

Технологическая схема колкового питателя приведена на рис. 7.

Рис. 7. Технологическая схема колкового питателя куделеприготовительной машины КПМЛ-2М.

Основными частями колкового питателя являются: питающий транспортер 1, пара колковых барабанов 2, одиночный колковый барабан 3, две пары вытяжных вальцов 4, привод 5, система шестеренных передач 6 и нажимные устройства 7. Эти части смонтированы на остове питателя 8.

Питающий транспортер имеет два барабана—ведомый и приводной, на которые натянута транспортерная лента. Лента состоит из двух бесконечных прорезиненных ремней, соединенных между планками, прикрепленными к ним заклепками.

За колковыми барабанами установлены последовательно две пары вытяжных вальцов, а за ними — третий колковый барабан.

Трепальная часть. Трепальная часть куделеприготовительной машины предназначена для очистки сырья от костры и состоит из следующих основных звеньев: шести пар питающих вальцов, трех пар трепальных барабанов, двух пар отбойных барабанов, привода к рабочим органам, остова и ограждений. На рис. 8 приведена технологическая схема трепальной части куделеприготовительной машины КПМЛ-2М.

Рис. 8. Технологическая схема трепальной части куделеприготовительной машины КПМЛ-2М

Питающие вальцы представляют собой цилиндры с рифленой поверхностью. Первые две пары питающих вальцов установлены непосредственно за мяльной частью машины. Длина рабочей части питающих вальцов 1020 мм, наружный диаметр 60 мм, число рифлей 20.

Трепальные барабаны (рис. 9) расположены по одной паре за каждыми двумя парами питающих вальцов. Рабочая ширина всех барабанов 925 мм.

Рис. 9 Трепальные барабаны.

Радиально по окружности барабанов расположено 16 бильных планок толщиной 5 мм; планки вставлены в прорези трех стальных колец, которые надеты на трубу и приварены к ней, а планки приварены к кольцам. Планки имеют прямоугольное сечение со срезом с одной стороны для создания рабочей кромки нужного профиля, поверхность их отполирована. Барабаны третьей пары, так же как и первых двух, имеют по 16 бильных планок. Планки вставлены в прорези трех колец под углом 30° к радиусу в сторону, противоположную вращению.

Отбойные барабаны (рис. 10) диаметром 116 мм каждый имеют по двенадцать бильных планок, расположенных радиально. Стальные планки толщиной 5 мм имеют прямоугольное сечение со срезанными 1,5-мм фасками, создающими рабочую кромку. Конструкция отбойных барабанов аналогична конструкции трепальных барабанов. Длина рабочей части барабанов 940 мм.

Рис. 10. Отбойные барабаны куделеприготовительной машины КПМЛ-2М

Движение, подобно питающим вальцам, отбойные барабаны получают от привода мяльной части машины через промежуточные шестерни.

Один из них предназначен для автоблокировки ограждения, другой — первой пары питающих вальцов. С левой стороны машины приводы трепальной и трясильной частей защищены ограждением, которое состоит из шести щитов. Четыре из них на петлях подвешены к стойкам, установленным на полу, а два боковых щита прикреплены неподвижно к остову и стойкам.