Совершенствование валковых механизмов проходных машин для прокатки жестких кож

ХХУ1 съездом КПСС намечена грандиозная программа развития народного хозяйства в одиннадцатой пятилетке. Главная задача состоит в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы [ ].

В достижении высшей цели экономической политики КПСС одно из ведущих мест отводится легкой промышленности. В целях более полного удовлетворения потребностей советских людей в одежде, обуви и других изделиях легкой промышленности в XI пятилетке предусмотрено увеличить объем производства продукции на 18−20 своевременно обновлять и расширять ассортимент товаров, улучшать их качество и внешнее оформление, повысить производительность труда на 16−20%. Более 90% прироста объема продукции будет получено за счет повышения производительности труда[, 25].

Важное место в легкой промышленности принадлежит обувной отрасли, перед которой поставлена задача довести к 1985 году ежегодное производство кожаной обуви до 830 млн. пар/1,27.

Кожевенная промышленность является главной сырьевой базой обувной и многих других отраслей легкой промышленности. Для обеспечения их все нарастающей потребности в кожевенном материале требуется интенсивное наращивание мощностей кожевенных предприятий. Увеличение мощностей необходимо осуществлять не только за счет строительства новых заводов, а главным образом, путем ускорения научно-технического прогресса в отрасли/" !, 2, 25 7.

Задача увеличения производства кожи, улучшения ее качества и повышения производительности труда в текущей пятилетке решается за счет дальнейшего технического перевооружения предприятий на основе разработки и внедрения прогрессивной технологии, высокопроизводительного оборудования и новых методов организации производства /" 16, 22, 25, 58, 82, 857.

Актуальность темы

В настоящее время значительная часть механических операций кожевенного производства выполняются на машинах непроходного типа, в которых полуфабрикат обрабатывается по частям, за несколько приемов, требующих по крайней мере, его двухкратной подачи, ручного перемещения и ориентирования/" 15, 16, 24, 37, 56, 71, 84]. Поэтому для этих машин характерны, в основном, следующие недостатки: низкая производительностьневысокое качество обработкитяжелые условия труданебезопасность обслуживания и возможность травматизма.

Замена машин непроходного типа проходными создает необходимые предпосылки для организации автоматизированных линий /" 1⁷ > резко повысит производительность труда и облегчит его условия, улучшит качество обработки и значительно уменьшит парк машин. По-этому создание высокопроизводительного проходного оборудования является одним из важнейших направлений технического прогресса в кожевенной промышленности.

В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981;1985 годы и на период до 1990 года» указывается на необходимость повышать в оптимальных пределах единичные мощности машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости, энергопотребления и снижения стоимости на единицу конечного полезного эффекта[1].

Отсюда следует, что технологические машины, наряду с функциональным совершенством, должны быть экономичны как в производстве, так и в эксплуатации. Однако не все машины кожевенного производства полностью отвечают этому требованию. Имеются машины удовлетворительные по функциональному назначению, но обладающие далеко не лучшими технико-экономическими характеристиками. Это в большой мере объясняется отсутствием теоретической основы технологического процесса и в связи с этим методики, позволяющей производить расчет и анализ параметров рабочих органов машины. Поэтому, наряду с созданием принципиально новых машин важное значение имеет и совершенствование существующих перспективных машин.

В производстве жестких кож прокатка является конечной отделочной операцией. Целью прокатки являются уплотнение, выравнивание поверхности, улучшение внешнего вида и физико-механических свойств жесткой кожи. В результате прокатки увеличивается площадь кожи, сопротивление разрыву и истиранию, уменьшается влагоемкость, объем и толщина, а лицевая поверхность кожи приобретает блеск /*24, 84].

В настоядее время прокатку жесткой кожи в основном выполняют на непроходных катках. Эти машины имеют периодический принцип действия и, как правило, обрабатывают кожу по частям в несколько приемов. Поэтому существенными их недостатками являются низкая производительность, невысокое качество обработки, трудоемкость выполнения операции и, главное, повышенная опасность травматизма. Все это в итоге влияет на себестоимость готовой кожи.

Наибольшее распространение непроходных катков связано с тем, что существующие проходные машины, наряду с известными преимуществами, имеют существенные недостатки. Такими недостатками, в частности, являются громоздкость, большая масса и металлоемкость, значительные затраты сил и энергии для выполнения операции, недостаточная надежность. Эти недостатки увеличивают стоимость машины, эксплуатационные расходы, занимаемую площадь и создают дополнительные расходы и трудности при монтаже.

Прокатка с большими затратами сил и энергии характерна для обоих типов машин. Наметить пути их снижения пока не представляется вполне возможным из-за отсутствия расчетных зависимостей. Последнее является и причиной несовершедатва существующих машин. Знание основных закономерностей валкового способа прокатки жесткой кожи позволит определить режимы прокатки с минимальными энергосиловыми затратами, получить данные для рационального конструирования и эксплуатации проходных машин.

Цель работы — совершенствование параметров валковых механизмов, применяемых для прокатки жестких кож, как исходного материала для создания и совершенствования проходных машин.

Научная новизна. В результате проведенных аналитических и экспериментальных исследований параметров валковых механизмов, применяемых для прокатки жестких кож, получены математические модели, которые могут быть использованы при проектировании проходных машин, а также для управления процессом при их эксплуатации.

Проанализировано влияние релаксации деформации толщины жесткой кожи на энергосиловые параметры прокатки. Предложен критерий для предварительной оценки влияния релаксационного процесса.

Определены зависимости выхода жесткой кожи по площади и толщине (результатов прокатки) от радиуса валков, степени обжатия кожи и скорости прокатки.

Найден критерий для определения оптимального диаметра вал-Ёов. Установлен оптимальный диаметр для валков.

Установлены рациональные параметры валковых механизмов проходных машин для прокатки жестких кож.

Практическая ценность" Математические модели, полученные в результате проведенных исследований, позволяют: наилучшим образом формировать технико-экономические показатели машины на этапе проектированияуправлять процессом при эксплуатации машинпроводить прокатку с меньшими энергосиловыми затратами.

При установленных параметрах валковых механизмов проходных машин, по сравнению с проходным катком ПК-П, габариты машины по длине и высоте уменьшаются почти в два раза, снижаются металлоемкость, масса и соответственно стоимость машины и эксплуатационные расходы, усилие, необходимое для прокатки уменьшается на 42 улучшаются и другие показатели машины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

Значительная часть механических операций кожевенного производства в настоящее время выполняется на малопроизводительных машинах непро ходюго действия, которые требуют значительных затрат ручного труда при их эксплуатации. Поэтому создание высокопроизводительного проходного оборудования является одним из главных направлений технического прогресса в кожевенной промышленности.

Технологические машины, наряду с функциональным совершенством должны быть экономичны как в производстве, так и в эксплуатации. Не все машины кожевенного производства полностью отвечают этому требованию, в том числе и машины, применяемые дця прокатки жесткой кожи. Это в большей мере объясняется отсутствием теоретической основы технологического процесса и соответственно методики, позволяющей производить расчет и анализ параметров рабочих органов машины.

В производстве жестких кож, прокатка занимает важное место. Она вносит значительный вклад в формирование качественных показателей готовой кожи и на ее выход по площади и толщине. В настоящее время прокатку жестких кож в основном выполняют на небезопасных, малопроизводительных непроходных катках из-за несовершенства существующих проходных машин.

Анализ конструкций машин, применяемых для прокатки жестких кож, позволил выявить следующее:

1. Наиболее прогрессивным является способ прокатки жесткой кожи валковыми механизмами, которые обеспечивают непрерывный принцип обработки.

2. На базе валковых механизмов созданы различные машины проходного типа, из которых более совершенным является проходной каток ПК-П, отечественного производства.

3. Проходной каток ПК-П, наряду с преимуществами, имеет существенные недостатки. Такими недостатками являются: громоздкость, большая масса и металлоемкость, большие затраты сил и энергии для выполнения операции, недостаточная надежность. Эти недостатки увеличивают его стоимость, эксплуатационные расходы, занимаемую площадь и создают дополнительные расходы и трудности при монтаже.

4. Габариты проходных прокатных машин (кроме ширины прохода) помимо схемы расположения рабочих валков в большой степени зависят от их диаметров. Уменьшение диаметра рабочих валков позволит уменьшить габариты проходных машин и их металлоемкость и массу.

5. Технико-экономические показатели проходных машин, в частности, проходного катка ПК-П, можно значительно улучшить путем совершенствования параметров их валковых механизмов. Однако валковые механизмы проходных машин исследованы недостаточно.

В данной работе исследованы параметры валковых механизмов, применяемых для прокатки жестких кож и разработана методика их расчета.

Проведениш аналитические и экспериментальные исследования показывают, что:

1. При прокатке, валки оказывают на кожу силовые воздействия в двух зонах: до и после линии центров опорного и прижимного валков валковых механизмов. До линии центров осуществляются захват и обжатия кожи валками.

2. Силовое взаимодействие после линии центров валков происходит в результате восстановления мгновенно-упругой деформации толщины жесткой кожи. Протяженность этой зоны растет с увеличением радиуса валков, степени обжатия кожи, а от скорости вращения валков, в рассмотренных диапазонах, не зависит.

3. При расчете параметров валковых механизмов значимость силового взаимодействия после линии центров валков можно предварительно оценить разностью скоростей упругого восстановления толщины кожи и расширения зазора между валками.

4. Силовое взаимодействие после линии центров валков требует увеличить усилие, создаваемое прижимными устройствами для прокатки жесткой кожи.

5. При прокатке жесткая кожа в основном деформируется по двум направлениям — по толщине и по направлению прокатки (относительное изменение размера кожи в направлении длины валков незначительно). Увеличение площади кожи происходит за счет остаточного удлинения по направлению прокатки.

6. В результате удлинения кожи по направлению прокатки, в зоне захвата и обжатия кожи образуются участки отставания и опережения, где происходит скольжение кожи относительно поверхностей валков. В общем случае, между этими участками существует участок неподвижного контакта.

7. Протяженность участка скольжения и неподвижного контакта в большой степени зависят от радиуса валков и степени обжатия кожи, а от скорости вращения валков в меньшей мере. Наибольшую протяженность имеет участок отставания. Участок опережения с увеличением степени обжатия кожи и радиуса валков увеличивается.

8. Установлена закономерность изменения удельного давления в очаге деформации кожи. Удельное давление в зоне контакта распределяется неравномерно. С уменьшением радиуса валков уменьшается максимальное значение удельного давления и площадь эпюры распределения.

9. Энергосиловые затраты (усилие, момент и мощность) на прокатку жесткой кожи возрастают с увеличением степени обжатия кожи, радиуса и скорости вращения валков.

10. Усилие для прокатки кожи, создаваемое прижимными устройствами механизма верхнего велка и момент, необходимый для вращения валков при прокатке, в большей степени зависят от радиуса валков и степени обжатия кожи (з увеличением их нелинейно возрастают), а от скорости вращения валков в меньшей степени.

11. Остаточные деформации жесткой кожи по толщине и длине в большей степени зависят от степени обжатия кожи, а от радиуса и скорости вращения валков — значительно меньше. Уменьшение диаметра валков увеличивает остаточное удлинение кожи и соответственно выход кожи по площади.

12. Выбор диаметра и скорости вращения валков валковых механизмов можно производить без учета выхода жесткой кожи, получаемого при этом.

13. Прокатку жесткой кожи следует проводить с обжатием по толщине в пределах £л=39 + М %. Для регулировки степени обжа.

14. Математические модели, полученные в результате аналитического исследования работы валковых механизмов, применяемых для прокатки жестких кож, могут быть использованы в инженерных расчетах, как теоретические.

15. На основании полученных математических моделей определены рациональные энергосиловые и кинематические параметры валковых механизмов проходных машин для прокатки жестких кож. При рекомендованных параметрах валковых механизмов технико-экономития кожи получена диаграмма ческие показатели проходной машины намного улучшаются.

16. Выбор диаметра для валков валковых механизмов необходимо производить по затратам мощности на вращение валка. По затратам мощности оптимальным для валков является диаметр Д = 300 мм, который в два раза меньше от диаметра валков проходного катка ПК-П.

17. Уменьшение диаметра валков от 600 мм до 300 мм снижает усилие прижимных устройств машины на 42 уменьшает габариты, металлоемкость и массу машины, а также увеличивает выход жесткой кожи по площади.