Каток смесителя формовочных материалов

ПИСАН ИЗОБРЕТЕ ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Московский автомеханический институт(73) Московская государственная академия автомобильного и тракторного машиностроения(54) КАТОК СМЕСИТЕЛЯ ФОРМОВОЧНЫХМАТЕРИАЛОВ(57) Использование; в смесителях формовочныхматериалов, в особенности при приготовлении смесей на основе жидкого стекла и синтетических смолдля лучшего самоочищения торцовых поверхностей от налипающей смеси. Сущность изобретения: торцовые диски катка выполнены из эластичного материала с переменной толщиной стенки, с уменьшением ее от ступицырабочему цилиндру, сред - няя часть рабочего цилиндра выполнена с центральным диском, имеющим осевое отверстие, в ступице выполнен паз под осевую часть центрального диска. Толщина каждого торцового диска со стороны ступицы и со стороны рабочего цилиндра составляет соответственно 0017 0043 и 0,0110,014 величины наружного диаметра рабочего цилиндра. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.,1 зг."ратение относится к литейному ,;р;изведет ву и может быть использовано в .л.сителях формовочных материалов, вособенности для приготовления смесей на основе жидкого стекла и синтетических сзол,Извесген каток смесителя формовочньх материалов, включающий расположенные соосно ведущую ось, подшипникикачения, ступицу, полый рабочий цилиндр, торцовые диски, соединяющиеторцы ступицы и рабочего цилиндра, Каток крепится кгравегсе смеси 1 сля с помощью водила, со :;диня;о .;его ось катка и траверсу, и являетглавным рабочим органом, , .1 дай с.ащим на смесь в процессе ее".р, .:; вяления,Г,.бой цилиндр такого катка не деется, как зто имеет место у шин,;,г ";:;,:.; -,дается одним существенц.:;. та 1 ком, проявляющимся в обран:.;. оссоь формовочной смеси на.ыают увеличение сопротивления про,д; ьан.к станка, в результате чего возрастает потребляемая на приводе смесителялощнос ь, Образование наростов наблюдатся для всех типов смесей, особенно жидкостекольных и песчано-смоляных,удаление наростов производят путем их откал ь 1 в ан ия и невмоударн ыми инструментами или при помощи зубила и кувалды.Трудозатраты на очистку катков смесителя модели 1 А, работающего на жидкостекольной смеси, составляют от 400 до 500человекочасов в год,Целью изобретения является лучшее самоочищение торцовых поверхностей каткаот налипающей смеси,На фиг,1 показан продольный разрезкатка;.на фиг,2 - схема опыта по испытанию 10 20 25 30 35 40 смеси на растрескивание и отслоение; на фиг,З - результаты опытов по отслоению 45 смеси при отнулевом растяжении с различной относительной деформацией; на фиг.4 - номограмма для определения относительной деформации растяжения эластичного диска при заданном числе оборотов катка; 50 на иг,5 - профил эаси дисов,Каток (см, фиг,1) состоит иэ рабочего цилиндра 1, выполненного из чугуна или стали. Средняя часть рабочего цилиндра изнутри выполнена с центральным диском 2, 55 имеющим осевое отверстие, Ступица 3 катка имеет паз, образованный выступом ступицы и втулкой 4. Боковая поверхность внутренней части центрального диска сопряжена с пазом по скользящей посадке, а между осевым отверстием и ступицей образован зазор Н, Торцы рабочего цилиндра и ступицы соединены торцовыми дисками 5 из эластичного материала, имеющими различную толщину п 1 и й 2, причем п 1 меньше Ь 2 В ступице размещены подшипники 6, установленные на оси 7 и закрытые крышками 8 и 9, в последней установлена манжета 10. По внутренним кольцам подшипники стянуты винтом 11 через втулку 12.Каток работает следующим образом.При помощи оси и водила каток крепится к траверсе смесителя, вращаемой вокруг вертикального вала. Во время работы сме- сителя каток осуществляет сложное движение: обкатывается вокруг приводного вала и вращается вокруг оси, расположенной горизонтально, В процессе смесепригг. говлекия осуществляется поочередное сминание смеси катками и рыхление плужками. Сначала осуществляю перемешивание компонентов смеси в сухом состоянии, затем добавляют жидкие, В момент введения жидких добавок в смеси существуют конгломераты с повышенным содержанием жидкой композиции, обладающие хорошей прилипаемостью. При соприкосновении с катком конгломерат или его часть прилипает к боковой поверхности катка и с течением времени отверждается, переходит из вязкого в хрупкое состояние, Эластичная боковая поверхность катка при качении постоянно деформируется - верхняя часть растягивается, нижняя сжимается или из ибается (гофрируется), В результате этой деформации прилипшая смесь растрескивается и отслаивается от боковой поверхности. Таким образом при качении происходит само- очистка боковых поверхностей катка. Явление самоочистки подтверждено экспериментально, Для этого на эластичную ленту 13 (см, фиг,2) наносили слой 14 формовочной смеси с повышенным содержанием связующего. Смесь отверждали на воздухе или в присутствии отвердителя, после чего эластичной ленте задавали деформацию растяжения или сжатия (для предварительно растянутой ленты), В результате деформирования наклеенного налентуслоя смеси на нем сначала появлялись трещины, а затем происходило отслоение растрескавшихся кусочков, Фиксировали значения относительной деформации растрескивания и отслоения. Для смеси с содержанием жидкого стекла 1012% при растяжении относительная деформация начала растрескивания составляет 6,6, а начала отслоения - 26,5%, при сжатии 6,5 и 34,5% соответственно.Однако при однократном деформировании отслоение всей прилипшей к ленте смеси достигается при относительной деформации 5080%. Получение таких деформаций в самоочищающемся катке затруднительно, а главное приводит к ускорению износа торцовых дисков, Вместе с тем е катке реализуется циклическая деформация. В связи с этим определили процент отслоившейся смеси 0 в зависимости от числа циклов нагружения К. Результаты экспериментов для различных значений относительной деформации растяжения 1- 6,5% 2 - 13,2%, 3 - 19,9 % 4-26,61 ) приведены на фиг,3. Предельные значения деформаций соответствуют началу образования трещин ьт и отслоения смеси я Видно, что с увеличением деформации возрастает интенсивность отслоения смеси. Для наибольшей (в опытах) деформации отслоение всей смеси происходит за 15 циклов для наименьшей за 100120 циклов, Величина М имеет принципиальное значение для оценки самоочистки катка за один цикл смесеприготовления при заданной относительной деформации эластичного диска, Если число оборотов катка за этот период будет меньше числа циклов, при котором происходит отслоение всей смеси, то на эластичных дисках останется налипшая смесь. Расчеты показывают, что на реальных смесителях за цикл каток осуществляет до 400 оборотов, что превышает значение числа циклов полного отслоения смеси в 4 раза. Однако могут иметь место короткие циклы смесеприготовления и большие размеры катка, приводящие к малому числу оборотов катка за цикл смесеприготавления.В заявленной конструкции самоочищение катка эа цикл смесеприготовления достигается подбором величины зазора Н, которая рассчитывается из соотношенияН = еи(О-б)/200,где О - наружный диаметр катка;д - диаметр ступицы в месте соединения с эластичным диском;ем - относительная деформация эластичного диска, соответствующая половине числа оборотов катка Ик за цикл смесеприготовления,На фиг,4 приведена зависимость ек для жидкостекольной смеси, для других смесей зависимость может быть получена экспериментально по описанной выше методике, При М 18 более 50 В принимается равным относительной деформации образования трещин ет, с другой стороны йч не превышает значения относительной деформации от 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 слоения смеси ко, В реальных катках б .= 0,20 либо 0,7 Г см,фиг,1), Подставляя заданные пределы в приведенное выше выражение, получаем Н =- (0,0015 ъ 0,004 ен)Э,Деформация эластичных дисков была бы неравномерной и нестабильной в отсутствии диска 2 (фиг,1), качение катка оопровождалось бы влиянием рабочего цилиндра, что снизило эффекгивность смесеприготовления, Диск позволяет сохранить параллельность образующих рабочего цилиндра к оси катка, Накатываясь на смесь, каток деформирует сминает) ее, при этом со стороны смеси на каток действуют силы реакции, равнодействующая которых проходит через середину рабочего цилиндра. При этом на диск действует только радиальная сила, проходящая через его середину, реакции со стороны ступицы нет, Вместе с тем возникают ситуации, когда равнодействующая смещается от середины, например, при наматывании на твердьчй ком смеси, расположенной не по центру катка, или при неравномерной укладке смеси под катком. В этих условиях равнодействуащая стремится отклонить рабочий цилиндр от его реальной оси,Однако установка боковых поверхностей диска по скользящей посадке в ступице вызывает появление реакции со стороны ступицы и втулки, что сохраняет исходную ориентацию рабочего цилиндра. Таким образом наличие диска с осевым отверстием, жестко связанного с серединой рабочего цилиндра и устаноьленного па скользящей посадке в ступице, обеспечивает параллельность рабочего цилиндра к оси катка, сохраняя выполнение тем самым рабочей функции катка в процессе смесеприготовления, каток мажет размалывать комья смеси, производить ее сминание и перетираие.Явление равномерной самоочистки боковой поверхности катка достигается за счет применения торцовых дисков из эластичного материала различной толщины, уменьшающейся от ступицы к рабочему цилиндру. Такое конструктивное решение обеспечивает равномерную на всей длине дефармаци:о диска, либо преимущественную в месте налипания смеси. Задача о распределении относительной деформации диска в радиальном направлении от радиальной нагоузки оасчетнцми методами не оешается. Поэтому экспериментально подбиралась изменение профиля эластичных дисков, дающее равномерное распределение деформацииля этого на модели эластичного диска с нанесенньми на нее рисками производили измерение деформа2002546 ции при заданной нагрузке, Подбором профиля сечения диска добивались равномерной его деформации в радиальном направлении,На фиг.5 приведены профили дисков, обеспечивающих названное условие, где а,б - ступенчатое изменение толщины дисков, в - равномерное, г - по кривой второго порядка, Коэффициент неравномерности деформации, определяемый как отношение наименьшей и наибольшей деформаций, на участках для дисков а и б лежит в пределах о 1 1 до 0,85, для дисков в и г не определялся.Из опыта работы установлено, что смесь л 1 г,аег на каток по кольцевой поверхно и д;1 ска с наружным диаметром О и внутн.1, 1.6,0,70. Именно в этой зоне :, ;Г;вольо в основном очищать каток. По.:., озь:ажно выполнение профиля эла.1 х дисков с изменением их толщины о 1 диаметра 0,6,0,70 (фиг,1).Используемые в экспериментах диски имели соотношения толщин со стороны стуФормула изобретения КАТОК СМЕСИТЕЛЯ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий расположенные соосно ведущую ось, подшипники качения, ступицу, полый рабочий щглиндр, торцеьые диски, соединяющие торцы ступицы и рабочего цилиндра, отличающийся тем, что, с целью лучшего самоочищения торцевых поверхностей от налипающей смеси, торцевые диски выполнены из эластичного материала с переменной толщиной стенки, с уменьшением ее от ступицы к рабочему цилиндру, средняя часть рабочего цилиндра изнутри вьгполнена с центральным диском, имеющим осевое отверстие, при этом в ступице выпицы и рабочего цилиндра соответственноп 2 = 1.5,3,0 п 1, наружный диаметр диска,равный диаметру рабочего цилиндра, составлял 7090 М, Диски с таким соотноше 5 нием размеров обладают оптимальной дляработы катка жесткостью. Из конструкторских соображений размеры дисков удобносоотносить с основным параметром катка,его наружным диаметром, поэтому п 1 =10 0,0110.0140, Ь 2 = 0,0170,0430.Увеличение названных параметров приводит к повышению радиальной жесткостикатка и ухудшению эффекта самоочистки,уменьшение - к снижению прочности эла 15 стичного диска,Использование предлагаемого катка всмесителях позволит полностью устранитьоперацию очистки боковых поверхностейкатка и высвободить на обслуживание одно 20 го смесителя 400500 человекочасов в год,(56) Аксенов П,НОрлов Г.М., БлагонравовБ,П. Литейные машины, Атлас конструкций,М.; Машиностроение, 1972, с.14,полнен паз, в котором размещена внутренняя часть центрального диска, примыкающая к его осевому отверстию, с образованием зазора между осевым отверстием и цилиндрической поверхностью паза ступицы и с сопряжением боковых поверхностей внутренней части централь-ного диска с боковыми поверхностями па за ступицы по скользящей посадке.2. Каток по п,1, отличающийся тем, чтотолщина каждого торцевого диска со стороны ступицы и со стороны рабочего цилиндра составляет соответственно 0,017- 40 0,043 и 0,011 - 0,014 величины наружногодиаметра рабочего цилиндра.