Механизмы для регулирования межвалкового зазора

 

Величина зазора между валками является основным фактором, определяющим степень измельчения продукта. В валковых мельницах величина зазора может доходить до 10 мкм. При этом необходимо иметь возможность изменять величину зазора в большую или меньшую сторону с целью регулирования процесса размола и получения качественного конечного продукта. Изменение зазора, производимого с большой точностью и, как правило, под нагрузкой, выполняют механизмы регулирования зазора. Регулирование зазора именно под нагрузкой необходимо по причине соизмеримости величины зазора и деформаций деталей механизма, возникающих при размоле продукта. Значительные распорные усилия, возникающие в зазоре между валками при размоле, деформируют как сами валки, так и их опоры, а также и детали регулировочных механизмов, что в свою очередь влияет на величину зазора и сказывается на качестве помола.

К механизмам регулирования зазора, кроме общих требований, предъявляются следующие специфические требования:

1) Возможность плавного изменения зазора под нагрузкой при сохранении параллельности валков.

2) Возможность быстрой и точной проверки установленного зазора с целью постоянного контроля качества помола во время работы мельницы.

3) Невозможность соприкосновения поверхности быстрого и медленного валка, для чего механизм должен иметь жесткие упоры, предотвращающие случайное соприкосновение поверхностей валкой с целью их сохранности.

4) Механизмы должны иметь предохранительные устройства, гарантирующие детали мельницы от поломок при попадании в зазор между валками постороннего твердого предмета. Так как валки осуществляют захват и затягивание в зазор всего, что туда попадает, в том числе и мелких металлических предметов. Эти предметы могут оставить на поверхности валков вмятины, приводящие к ухудшению качества помола, либо поломку деталей мельницы.

Механизмы регулирования зазора обычно бывают механические и гидравлические. Последние применяются в сложных автоматических системах, расчет которых рассматривается в специальной литературе. В настоящем пособии рассмотрены только механические механизмы, широко применяемые в промышленности.

 

Винтовые механизмы

Эти механизмы применяются в простейших конструкциях валковых мельниц, либо в других машинах, где требуется перемещение одного валка с соблюдением указанных выше требований (рис. 1.2).

 

                 

 

Рис. 1.2. Схема винтового механизма

Устроен механизм следующим образом: имеется быстрый размалывающий валок 1 вращающийся в неподвижных опорах и медленный размалывающий валок 2, подшипники которого закреплены в подвижных опорах 3 (с каждой стороны валка) и имеют возможность перемещаться поступательно в направляющих станины. Эти опоры имеют резьбовые отверстия, в которых ввернуты винты 4. Продолжение каждого винта является валик 7, который связан с винтом посредством муфты 5 и предохранительных штифтов 6, срезающихся при попадании в зазор между валками твердого постороннего предмета. С другой стороны валик болтиком упирается в стенку станины машины, а на консольном его конце, на шпонке закреплено червячное колесо 9, находящееся в зацеплении с червяком 10.

Так как таких механизмов на валке установлено два, с каждой стороны валка, то червяки обоих механизмов закреплены на одном валу с общим штурвалом 11. При вращении штурвала червяки приводят во вращение два червячных колеса, а те, в свою очередь, вращают два винта, которые перемещают сразу обе опоры валка.

Расчет винтового механизма

При проектировании механизмов регулирования зазора вообще и, в том числе, винтового механизма обычно проводятся следующие расчеты.

 

Кинематический расчет

Он заключается в определении чувствительности механизма, т.е. определении величины изменения зазора при одном обороте штурвала, на котором обычно имеется лимб со шкалой, отградуированный в значениях величины межвалкового зазора. Таким образом, при эксплуатации мельницы имеется возможность постоянного контроля установленного зазора и, при необходимости его изменения, точно на заданную величину.

Силовой расчет

Он заключается в определении усилия на штурвале при изменении межвалкового зазора под нагрузкой. При размоле продукта на валки действует распорное усилие Q (Н), величина которого может быть найдена:

                                         Q = q × L,                                          (1.8)

где q – удельная нагрузка на единицу длины зазора, Н/м. Она зависит от вида продукта, крупноты помола и скорости валков. Определяется эта величина экспериментально, либо по таблицам, составленным для большинства продуктов, подлежащих помолу.

L – рабочая длина зазора, м.

Это распорное усилие является осевой нагрузкой, действующей на винт регулировочного механизма (см. рис. 1.2). Чтобы преодолеть это усилие при уменьшении зазора, к винту необходимо приложить крутящий момент М_в

(Н × м). Величина момента определяется по известной из курса «Детали машин» формуле для винтовых передач.

                                     М_в = Q × r_ср × tg (a + r),                       (1.9)

где r_ср – средний радиус резьбы винта, м;

  a – угол подъема винтовой линии, рад (или град);

  r – угол трения в винтовой паре, рад (или град).

С учетом передаточного отношения червячной пары и общего КПД механизма h можно определить окружное усилие на штурвале Р₀, которое при ручном регулировании зазора не должно превышать 100 Н.

 

Прочностной расчет

Расчет на прочность всех элементов механизма для регулирования зазора ведется в зависимости от вида нагрузки и возникающих деформаций в опасных сечениях по методикам, подробно изученным в курсах «Сопротивление материалов» и «Детали машин». В данном случае основой для проведения расчетов на прочность являются сила Q и крутящий момент М. При этом напряжения, возникающие в элементах механизма от этих нагрузок не должны превышать допустимых значений, выбираемых по таблицам в зависимости от материала каждого элемента или рассчитываемых с учетом запасов прочности.

 

Механизмы подвесного валка

На рис. 1.3 изображена схема механизма. Быстрый размалывающий валок 1, вращается в подшипниках, корпуса которых жестко крепятся к станине мельницы. Медленный размалывающий валок 2 имеет подшипники, закрепленные на двух рычагах подвески 3. Последние имеют ось подвеса (в точке А), а другие концы опираются на пружины 4, которые в свою очередь опираются на тарелки тяг 5.

 

           

 

 

Рис. 1.3. Схема механизма подвесного валка

Тяги имеют резьбовую муфту 6 с правой и левой резьбой для регулирования длины каждой тяги и крепятся шарнирно к эксцентриковому «привально-отвальному» валику 7. На одной оси с валиком шарнирно закреплена рукоятка 9, удерживаемая от проворачивания фиксатором 10. Валик и рукоятка соединены между собой регулировочным винтом 8, с помощью которого возможно регулировать угол поворота валика и тем самым (через тяги и рычаги подвески) регулировать положение валка 2, т.е. регулировать зазор между валками.

Предохранительным устройством, защищающим детали мельницы от поломок при попадании в зазор постороннего твердого предмета, являются пружины. Упор 11 предотвращает соприкосновение поверхностей валков.

В процессе работы мельницы для осмотра и очистки рабочего зазора мельницы фиксатор 10 откидывается, и за рукоятку 9 поворачивают эксцентриковый валик 7 (против часовой стрелки) на большой угол. Зазор намного увеличивается и появляется возможность его качественного обслуживания. По окончании осмотра при помощи рукоятки вся система возвращается в исходное положение и стопорится фиксатором 10. Первоначальная регулировка механизма при этом не нарушается.