Конструктивные особенности и принцип действия машины для производства листового стекла ВВС-ЗА.

 

Производство строительного стекла методом вытягивания осуществляется листоформовочными машинами ВВС. Эти машины устанавливают над подмашинными камерами стекловаренных печей. У одной стекловаренной печи в зависимости от производительности может быть установлено различное число листоформовочных машин. Производительность установки с девятью машинами ВВС достигает 250 т/сут спаренной стекломассы.

Производительность машин ВВС по количеству вытянутой стекломассы -зависит от химико-физических свойств стекломассы, интенсивности охлаждения луковицы и ленты стекла в подмашинной камере, глубины погружения лодочки в стекломассу, ширину щели лодочки, температуры стекломассы в машинном канале, скорости оттягивания ленты

стекла валиками машины ВВС.

При лодочном способе лента стекла вытягивается в специальных подмашинных камерах, сообщающихся с ванной печью и отделенным от нее горизонтальным мостом 2 (рис. 4) из огнеупора погруженного на 50—120 мм нижней частью в стекломассу. Основное назначение моста — воспрепятствовать прямому поступлению на выработку поверхностных, обычно более загрязненных и термически менее однородных потоков стекломассы.

В торцовой стене подмашинной камеры 9 расположены газовые каналы 11 для разогрева и поддержания заданных температур в стене, что обеспечивает возможность создания и регулирования автономного температурного режима в камере. Внутри подмашинная камера облицована шамотными плитами, в которых оставлено по два отверстия для нажимных штанг 10 механизма управления лодочкой 1.

Рис. 4. Схема устройства подмашинной камеры и машины ВВС

Состояние поверхностей стеклоформующей лодочки (рис. 5) во многом определяет качество поверхностей стекла, поэтому к качеству изготовления лодочки предъявляются повышенные требования. Размеры лодочки зависят от ширины вытягиваемой ленты стекла. Длина щели, как правило, на 300—380 мм больше полезной ширины ленты (без бортов).

Для интенсивного охлаждения луковицы и ленты стекла в процессе формования применяют специальные холодильники 3 (см. рис. 11 4), представляющие собой металлические полые экраны, через которые пропускается вода для охлаждения. Их устанавливают с обеих сторон ленты на расстоянии 40—50 мм от нее и на высоте 30—40 мм от верхней кромки щели. Поверхности холодильников охлаждаются проточной водой расход которой составляет 5—8 м³/ч.

Для отбрасывания осколков стекла, которые могут падать из шахты 5 машины ВВС в подмашинную камеру, установлены скаты 7, а в соединительном звене. разделяющем камеру и машину ВВС, установлены угольники 4.

Над подмашинной камерой строго по ее оси установлена машина вертикального вытягивания стекла, которая представляет собой вертикальную шахту-печь, в которой происходит вытягивание ленты стекла с одновременными отжигом и охлаждением. Степень охлаждения можно регулировать открытием люков 8 шахты. Чтобы лента стекла под действием сил поверхностного натяжения не сужалась по ширине, ее борта захватываются специальными приспособлениями - бортодержателями.

Поднятая с помощью валиков 6 лента стекла заходит в промежуток между парными асбестированными валиками машины ВВС, которые, сближаясь, соприкасаются с поверхностью ленты. Валики 6 смонтированы в чугунном корпусе. В шахте вертикального вытягивания лента стекла поднимается с помощью парных роликов по определенному заданному режиму — сначала медленно, затем быстро.

Шахта 5 (рис. 5) машины ВВС состоит из шести секций, соединенных одна с другой. Три нижние секции выполнены из боковых и лобовых стенок, отлитых из жаростойкого чугуна и скрепленных болтами. Верхние три секции с боковых сторон открыты. По вертикальной оси шахты расположены 13—31 пара тянущих валиков 7 для транспортирования кверху ленты стекла. Большое число пар валиков необходимо для того, чтобы при подъеме ленты стекла каждая пара оказывала меньшее давление на ленту, а также для того, чтобы при растрескивании ленты ее кон такт с валиками предотвратил ее обрыв.

В зоне ответственного отжига внутренние поверхности секций покрыты теплоизоляционными материалами боковые стенки — асбестовым картоном, а лобовые стенки — перлитно-цементными плитами. В боковых стенках нижних секций устроены люки с крышками, открывающимися на петлях кверху, а в торцовых стенках окна с задвижками. Люки и окна служат для наблюдения за ходом ленты стекла, устранения замеченных дефектов в процессе вытягивания, удаления боя стекла, а также для регулирования температурного режима отжига.

Внутри шахты под четными парами валиком укреплены скаты для стеклобоя, представляющие собой наклонные плоскости листовой стали. Скаты служат как для поддержания заданного температурного режима в шахте, так и для отвода падающих кусков стеклобоя к люкам шахты и последующего их удаления из шахты. Под шахтой 5 установлены два короба 9 из жаростойкой стали для улавливания стеклобоя при отрыве ленты По высоте шахты располагаются две-три площадки для обслуживания машины.

Машина установлена на двух балках, которые опираются на металлические колонны. Опорными деталями служат чугунные кронштейны 6. Точность установки машины по вертикали регулируется специальными приспособлениями. В нижней части машины на кронштейнах укреплен нажимной механизм 8 для регулирования глубины погружения лодочки.

Заданный температурный режим в шахте поддерживается системой 2 газового обогрева и системой 1 охлаждения ленты воздухом, подаваемым вентилятором.

 

Рис. 5. Машина вертикального вытягивания стекла

 

Асбестовые валики служат для вытягивания вверх ленты стекла. Валики (рис. 6) состоят из осей 1 и стальных груб с вваренными в концы труб «коротышами». На трубы осей плотно напрессованы и стянуты гайками 2 асбестовые диски. Обтачиванием и шлифованием на токарном станке асбестовым валикам придается правильная цилиндрическая форма и гладкая поверхность по всей рабочей длине. Отклонения диаметров, имеющих контакт о вытягиваемой лентой стекла рабочей поверхности отдельных валиков, не должны превышать 0,1 мм. С краев асбестовые валики обрабатываются на конус для пропуска утолщенных бортов ленты стекла и горячих газов из подмашинной камеры.

Рис. 6. Асбестовые валики

 

В каждой паре один из валиков вращается в подшипниках в неподвижно закрепленных корпусах 3, смонтированных в торцовых стенках секций, а второй валик — в подвижных корпусах 4 подшипников, вмонтированных в грузовые рычаги 5, благодаря чему второй валик имеет возможность отодвигаться от первого. Это позволяет вытягивать ленту необходимой толщины и пропускать стекло с местными утолщениями. Давление валиков на ленту можно регулировать перемещением грузов по рычагам.

Валики получают вращение от одного электродвигателя черёз систему карданных валов, червячных и цилиндрических или конических и цилиндрических передач (рис. 7). Исполнение передач обеспечивает зацепление и вращение каждой вары валиков даже при отключении подвижных валиков.

Рас. 7. Кинематическая схема машины ВВС-3А.

 

Привод машины осуществляется от электродвигателя 1 постоянного тока с плавным регулированием частоты вращения в широком диапазоне. Необходимость регулирования вызывается тем, что при пуске машина должна работать на очень малых скоростях. Ленту различной толщины тянут с разными скоростями и чем толще лента стекла, тем меньше должна быть скорость протяжки. Через червячный редуктор 2, шестерня которого закреплена на вертикальном валу 3, приводятся во вращение валики. Вертикальный вал состоит из отдельных частей, соединяемых муфтами 4. Каждая часть вала входит в состав отдельных червячных редукторов 5, которые состоят из червяка и двух колес. Колеса через карданные валы 6 приводят во вращение соответствующую пару тянущих валиков. Вращение первой и второй паре валиков передается от валиков третьей и четвертой пары через цепную передачу 7.

В состав подмашинной камеры входят бортовые чаши 4 (см. рис. 5), которые формуют борт ленты стекла. Они располагаются на высоте 50—80 мм над уровнем стекломассы и имеют радиальный вырез, в который входит край луковицы, образующий основание борта ленты. Чаши, срезая кромкой выреза излишний объем подтягиваемой стекломассы, подают к расположенным над ними бортоформующим роликам 3 частично уже отформованный борт. Бортоформующие ролики служат для формования бортов у ленты стекла, а также для удержания ленты от сужения.

У краев луковицы стекломасса более вязкая, поэтому лента у бортов склонна приобретать большую толщину, чем в середине. Бортоформующие ролики вращаются со скоростью, составляющей 30—40 % скорости ленты. В результате тормозящего воздействия роликов края ленты приобретают необходимое натяжение.

Расчет мощности машины ВВС. Машина ВВС работает по лодочному способу и изготовляет строительное стекло толщиной 2 мм; скорость вытягивания принимаем 120 м/ч; ширина ленты 3000 мм.

Длину ленты стекла принимаем с учетом расстояния между нижней и верхней парами асбестовых валиков (4750 мм) плюс расстояние от зеркала стекломассы до первой пары валиков (1500 мм).

Следовательно, асбестовые валики должны удержать и поднять ленту общей длиной (высотой) 7250 мм и, принимая удельный вес стекла = 25 Н/см³, получим вес вытягиваемой ленты

Для вытягивания стекломассы через щель лодочки необходимо приложить усилия, которые должны быть достаточны для оттягивания ленты от стекломассы. По опытным данным для этого при поперечном сечении ленты 60 см² требуется усилие, равное 1200 Н.

Поднятие ленты стекла осуществляется за счет сил трения между вращающимися валиками и стеклом. Общее тяговое усилие должно быть равно весу ленты плюс усилие для оттягивания ленты:

Т = 1090 + 1200 = 2290 Н.

Для обеспечения надежности работы машины примем, что одновременно в работе вытягивания участвуют 13 пар валиков. Таким образом, каждая пара валиков должна дать подъемную силу Т₁ = 229 Н. При вращении асбестовых валиков на ленту стекла действуют следующие силы (рис. 8): сила F = 229 Н, сила Р давления валиков, направленная перпендикулярно к поверхности стекла, и касательные силы Рf (силы трения).

 

Рис. 8. Схема к расчету машины ВВС

 

Для работы машины необходимо соблюдение условия

(7.1)

где Q — вес груза.

Получаем

(7.2)

Принимая коэффициент трения между стеклом и асбестовыми валиками f=0,3, получаем

Крутящий момент для одного асбестового валика при его диаметре D = 0,18 м

(7.3)

Для преодоления сопротивлений, возникающих при обкатывании валиков по стеклу и в цапфе, потребуется дополнительный момент

(7.4)

где — коэффициент трения качения, = 0,0005 м; — приведенный коэффициент трения для роликоподшипников (0,01); r — радиус цапфы, r = 0,0225 м; G - вес валика, G = 2400 Н.

Отсюда

Суммарный момент для десяти валиков

(7.5)

В данной формуле не учитывается момент, затрачиваемый на холостой ход трех пар валиков вследствие незначительной его вели чины.

Мощность, необходимая для вращения валиков:

 

(7.6)

 

Угловая скорость валика при скорости вытягивания = 120 м/ч и диаметре валика D = 0,18 м

(7.7)

Таким образом,

Необходимая мощность электродвигателя

(7.8)

Общий КПД машины

(7.9)

где — коэффициент, учитывающий потери на трение в шарнирной передаче, =0,96; - то же, в цилиндрической передаче (передается половина мощности) между шарнирными валами, = 0,98; - то же, для конических пар: вертикальный вал — валики = 0,96; - то же, в подшипниках вертикального вала, = 0,90; —то же, в конической зубчатой паре: редуктор — вертикальный вал, = 096; — КПД редуктора, = 0,85.

Общин КПД = 0,632.

Следовательно,

Если вытягивать ленту стекла толщиной, например, 20 мм, то скорость вытягивания должна быть снижена до 8 м/ч, т. е. в 15 раз. В таком случае, выполнив расчеты аналогично изложенному, получим мощность электродвигателя N_д = 0,004 кВт.