Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Дипломный проект - Термоувлажнитель проходного типа - файл РПЗ.docx


Загрузка...
Дипломный проект - Термоувлажнитель проходного типа
скачать (2822.1 kb.)

Доступные файлы (14):

A1 - Рама.frw
А1 - Деталировка.frw
А1 - ОВ.frw
А1 - Пневмокинематическая схема.frw
А1 - Пневмоцилиндр.frw
А1 - транспортер.cdw
Маршрут обраб-ки.doc45kb.31.05.2010 01:32скачать
Операционные карты.doc518kb.31.05.2010 01:32скачать
ОЭ1.frw
ОЭ2.frw
РПЗ.docx2771kb.31.05.2010 12:37скачать
Спецификация.DOC86kb.31.05.2010 01:32скачать
~$схема.fr~
схема.frw

РПЗ.docx

  1   2   3   4
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство образования Республики Беларусь

УО “Витебский государственный технологический университет”

Кафедра «Машины и аппараты легкой промышленности»


Расчетно-пояснительная записка

к дипломному проекту

Тема: Термоувлажнитель проходного типа




Заочный факультет

спец. 1-36 08 01,

группа ЗМл-51

Исполнитель студент гр. ЗМл-51

Шевчук Д. В.

Руководитель к.т.н., доц. Амирханов Д.Р.

Консультанты: к.т.н., доц. Белов Е. В.

доц. Горюшкина Н.И.

ст.пр. Ушаков В. В.


Проект рассмотрен и допущен к защите

« » 2010 г.

Зав. Кафедрой проф. Сункуев Б. С.


Витебск, 2010 г.



Содержание


Введение и обоснование темы дипломного проекта

1 Обзор часть

1.1 Обзор технологии термоувлажнения обувных материалов

1.3 Анализ отечественного и зарубежного оборудования для термоувлажнения обувных материалов

2 Проектная часть

2.1 Проектирование пневмокинематической схемы термоувлажнителя проходного типа

2.2 Технические характеристики термоувлажнителя проходного типа

3 Расчетная часть

3.1 Расчет тягового усилия транспортера

3.2 Расчет параметров пневмопривода

3.3 Расчет времени срабатывания пневмоцилиндра

3.4 Расчет обгонной муфты

3.5 Расчет на изгиб вала приводного барабана

4 Технология машиностроения

5 Технико-экономический расчет

6 Охрана труда и промышленная экология

7 Ресурсоэнергосбережение

Заключение

Литература

Приложение







Введение и обоснование темы дипломного проекта
Эффективность реконструкции народного хозяйства на основе научно-технического прогресса и темпы экономического роста в решающей мере зависят от машиностроения. Именно в нем материализуются научно-технические идеи, создаются новые орудия труда и системы машин, определяющие прогресс в других отраслях народного хозяйства. Здесь закладываются основы широкого выхода на принципиально новые, ресурсосберегающие и безотходные технологии, повышения производительности труда и качества продукции. Таким образом, одним из главных звеньев экономической и социальной стратегии является приоритетное развитие машиностроения.

По статистическим данным износ оборудования на промышленных предприятиях страны составляет 70-75%. В легкой промышленности технологическое оборудование устарело не только морально, но и физически. Общепризнанный порог экономической безопасности любого предприятия возникает при степени износа оборудования в 50%. Эти цифры говорят о необходимости развития производственно-технической базы и только на этой основе выпуск конкурентно-способной продукции и снижения издержек производства. Первоочередными задачами в обувной промышленности должны быть обновление выпускаемой продукции, повышение уровня технологии и организации производства, наращивание производственного потенциала.

Увеличение выпуска обуви при улучшении ее качества и расширении ассортимента возможно только при условии реконструкции значительной части обувных предприятий, строительства новых фабрик, в том числе и с участием иностранных фирм, обновления оборудования, перехода на прогрессивные формы работы, роста производительности труда, применения передовой технологии, освоения передового опыта и неукоснительного соблюдения технологической дисциплины.

Созданием и совершенствованием оборудования для производства обуви занимаются многие зарубежные фирмы: «Шен»; «Пфафф»; «Фортуна» (Германия); «Сидеко» (Италия); «УСМ» (Австрия); «Анвер» (Франция); «Свит» (Чехия); «Сатра» (Великобритания) и другие.

Большая часть обувных предприятий в Республике оснащены оборудованием производства зарубежных фирм. Те же, кто продолжает производство обуви на отечественных машинах, испытывают сложности с реализацией продукции из-за ее неконкурентноспособности на рынке, высокой себестоимости продукции. Все перечисленные недостатки возникают из-за износа оборудования, несовершенства его технологии, трудности для возможности его перехода на частые обновления ассортимента продукции. Сложности испытывают, и предприятия, основной парк которых строится на оборудовании зарубежных фирм. Высокая стоимость машин, а также их запасных частей не всегда делает возможным закупку таких машин предприятиями в наших экономических условиях.

Термоувлажнение обуви одна из важных операций изготовления обуви, поскольку воздействие на материалы для обуви теплом и паром обеспечивает 

более качественное их формование и формоустойчивость, а это напрямую влияет на эксплуатационные и эргономические свойства обуви.

В настоящем дипломном проекте рассматривается возможность модернизации термоувлажнителя проходного типа УУЗ-2. Суть модернизации состоит в следующем: в механизме транспортирования заготовок конвейерного типа проводится замена электромеханического привода на пневмомеханический, что обеспечивает экономию затрат на электроэнергию и ремонт механической части привода.


1 Обзорная часть
1.1 Обзор технологии термоувлажнения обувных материалов

Одной из самых ответственных технологических операций является формование заготовки верха обуви на колодке. От выполнения этого процесса зависит, как долго обувь будет сохранять хороший внешний вид и форму. Для заготовки верха обуви формование является самым опасным испытанием, которое предстоит ей на потоке. При затяжке она подвергается значительным напряжениям, особенно ее носочная часть и затяжная кромка. Эти напряжения может не выдержать заготовка как из натуральной кожи, так и из синтетической или искусственной. Чем прочнее материал, тем лучше для обуви. Но чем он прочнее, тем большие усилия необходимы для его растяжения, а значит, и реальнее опасность, что он лопнет, порвется. Чтобы тратить меньше усилий, заготовку увлажняют, и она становится эластичной, послушной, т.е. увеличивается деформационная способность материала. Таким образом, увлажнение заготовок верха обуви перед формованием

  • уменьшает вероятность разрыва кожи и прежде всего ее лицевого слоя во время обтяжно-затяжных операций;

  • позволяет больше деформировать материал, что является одним из основных условий хорошей формоустойчивости обуви;

  • дает возможность уменьшать размеры заготовок и снизить расход материала






Кроме того, после увлажнения материалы обладают лучшей релаксационной способностью по сравнению с неувлажненными. В результате этого при формовании быстрее протекают процессы релаксации напряжений, уменьшается величина остаточных напряжений, и увеличиваются остаточные удлинения. Все это способствует облегчению выполнения операций формования верха обуви и одновременно достижению наилучшей формоустойчивости.

Релаксация - это спад напряжения в вытянутом волокне во времени.

Формы связи влаги с материалом и влияние ее на показатели физико-механических свойств

Все влажные материалы в зависимости от их основных коллоидно-физических свойств можно разделить на три вида: 1) коллоидные, 2)капиллярно-пористые, 3) коллоидные капиллярна-пористые. Кожа относится к третьему виду. Стенки коллоидных капиллярно-пористых тел эластичны и при поглощении влаги видоизменяются и меняют свои размеры. При удалении влаги в процессе сушки разрушаются связи влаги с материалом, на что затрачивается определенная энергия. По принципу интенсивности энергии связи влаги с материалом построена схема академика Ребиндера П.А., согласно которой связи делятся на химические, физико-химические и физико-механические.



Таблица 1.1 – Влияние влаги на связи в материале


Химические связи

Физико-химические

связи

Физико-механические связи

Очень

прочные и

разрушаются

только при

химическом

воздействий

или при

прокаливании

Адсорбционная

или влага

гидратации

Осмотическая

Структурная

Капиллярная или

связь в

микрокапиллярах

Влага

смачивания

или связь в

макрокапил

лярах


Адсорбционная связь влаги с материалом возникает при адсорбции молекул воды функциональными группами коллагена или полимеров. Влага заполняет самые мелкие пространства между основными цепями белка и раздвигает их в одном направлении, выпрямляя изогнутые боковые цепи. Адсорбционная влага поглощается с выделением большого количества тепла, что свидетельствует о значительной энергии связи ее с материалом. Поэтому адсорбционную влагу часто называют влагой гидратации. Энергия связи влаги гидратации настолько значительна, что влага перестает обладать свойствами жидкой фазы: не участвует в растворении веществ, не замерзает, меняет свои электрические свойства. В следующей стадии происходит проникание молекул воды в материал вследствие их молекулярно-кинетического движения, обусловленного явлением осмоса (или избирательной диффузии).

Коллоидное тело представляет собой скелет из замкнутых клеток, стенки которых состоят из фракций высокомолекулярной массы, нерастворимых в воде (рисунок 1.1). В этих клетках находится низкомолекулярная (растворимая в воде) фракция, не способная проходить через стенку клетки. Она попадает внутрь клетки в процессе формирования геля. Но через стенки клетки может проникать вода, т.е. они представляют собой полупроницаемую оболочку. Растворимая фракция вещества геля находится не только внутри клетки, но и вне нее. Концентрация растворимой фракции внутри больше, чем вне клетки, в результате чего вода проникает внутрь клетки путем избирательной диффузии (осмоса) через ее стенку. Таким образом, замкнутая клетка является как бы осмотической ячейкой, и движение воды условной образностью осмотических давлений растворимых фракций. Такая влага называется осмотической. Поглощение жидкости в этом случае вызывает значительное увеличение объема и изменение давления набухания. По классификации Ребиндера жидкость, находящаяся внутри клетки и захваченная ею при образовании геля, называется структурной влагой.

Влага, имеющая физико-механическую связь, делится на капиллярную и влагу смачивания. Капиллярная влага благодаря силам поверхностного натяжения и капиллярному давлению заполняет свободное пространство между структурными единицами, из которых складываются волокна кожи, т.е. 

капилляры, радиус которых меньше или равен 10"5 см (0,1 мкм). Капиллярная влага поглощается кожей как из воздуха путем конденсации, так и при непосредственном соприкосновении с водой.
Рисунок 1.1 – Структура коллоидного тела

Если кожу, предельно насыщенную капиллярной влагой, опустить в воду, то часть воды будет ею впитана. Впитанная кожей вода, называется влагой смачивания. Она заполняет капилляры, радиус которых больше 10~5 см (10 mkm<R<0,1мкм). Если размер пор больше 10 мкм, они не являются капиллярами, так как на влагу, заполняющую их, оказывает влияние сила тяжести).

Физико-механическая связь влаги, особенно влаги смачивания с материалом очень непрочная. Такая влага легко удаляется из кожи простым отжатием.

Итак, для процесса увлажнения и сушки обувных материалов и обуви имеют значение адсорбционная, осмотическая, структурная связи, а также связь в микро- и макрокапиллярах. Адсорбционная влага (влага гидратации) значительно изменяет размеры кожи благодаря увеличению) расстояния между основными полипептидными цепями. Из-за расклинивающего действия тонких слоев капиллярной влаги площадь и толщина образцов кожи становятся больше. Влага намокания почти не изменяет размеров кожи. Капиллярная влага и влага гидратации увеличивают удлинение кожи при растяжении. Влага смачивания почти не изменяет эффект, достигаемый поглощением капиллярной влаги.

Увлажнение снижает прочность кожи при сжатии (существенную роль при этом играет влага гидратации). Так как влага намокания обладает свойствами свободной жидкости, она может вымывать из кожи водорастворимые вещества, дубители, красители, а кроме того, замедляет процесс сушки, поэтому называется балластной. Введение влаги намокания в кожу нежелательно. Влажность одного и того же материала может изменяться в значительных пределах. Однако после продолжительного пребывания материала с произвольной начальной влажностью в данных метеорологических условиях влажность его стремится к известному пределу, по достижении которого остается постоянной. Эту устойчивую влажность материала называют равновесной. Равновесная влажность зависит от характера материала, относительной влажности окружающего 

воздуха (чем она больше, тем выше равновесная влажность) и температуры воздуха (при одинаковой относительной влажности воздуха с повышением его температуры равновесная влажность снижается). Кривая, изображающая Зависимость степени влажности материала от относительной влажности воздуха при Определенной температуре, называется изотермой или кривой равновесной влажности. Если известна кривая равновесной влажности, можно установить заранее, как будет изменяться влажность материала в конкретных условиях и, следовательно, режимы увлажнения и хранения.

Из рисунка видно, что при изменении относительной влажности воздуха от 0 до 40%влажность материала быстро возрастает, а от 40 до 70 %—почти не меняется. Это значит, что в данных условиях физико-механические свойства кожи постоянны. С ростом относительной влажности воздуха от 70 до 100 % влажность

материала резко увеличивается в связи с наступлением массовой капиллярной конденсации.

Равновесная влажность материала при полном насыщении воздуха влагой, т.е. при относительной влажности воздуха 100 %, называется гигроскопической влажностью.

Влага поглощается материалом сверх максимального гигроскопического влагосодержания лишь при непосредственном соприкосновении его с жидкостью.

В обувном производстве применяют несколько методов увлажнения: в жидкой фазе, сорбционный, термодиффузионный (контактный).

Увлажнение в жидкой фазе может выполняться при атмосферном давлении, в вакууме и под давлением.

Увлажнение в жидкой фазе при атмосферном давлении выполняется намоканием или Кратковременным погружением в воду с последующей пролежкой. При намокании детали, погруженные в воду, увлажняются в течение определенного времени. Вначале кожа поглощает только влагу намокания. Затем из крупных капилляров кожи влага начинает перемещаться 

в более мелкие. Однако объем крупных капилляров в 10 раз превышает объем мелких, поэтому значительная часть воды остается в крупных капиллярах, т.е. в коже накапливается большое количество влаги намокания, которая не изменяет механические свойства кожи, является балластной и требует в дальнейшем дополнительных расходов энергии на сушку.

При таком способе увлажнения не происходит равномерное распределение влаги по топографическим участкам кожи вследствие неравномерного распределения крупных капилляров по площади кожи: полы и вороток поглощают влаги больше, чем чепрак и огузок. Кроме того, происходит вымывание из кожи растворимых веществ и жира, появляются пятна, подтеки.

Для увлажнения заготовок из юфти и кожаных деталей низа обуви перед их формованием используют метод окунания с последующей пролежкой. При этом заготовка на короткое время погружается в слегка нагретую воду и затем подвергается длительной пролежке Для! равномерного послойного распределения влаги, или провяливанию в течение 1,5-2 часов во влажной мешковине, полиэтиленовых мешках или закрытых шкафах.

Метод не удовлетворяет требованиям современной обувной технологии по тем же причинам, что и метод намокания.

В вакууме и под давлением увлажняют детали низа перед их прикреплением. Вода, находящаяся под давлением поршня 300 МПа, сжимает воздух в капиллярах кожи, быстро заполняет их на значительную глубину и адсорбируется поверхностью капилляров. После снятия внешнего давления сжатый воздух расширяется и выбрасывает излишки воды. Таким образом, увлажненные детали не содержат балластной влаги, увлажняются равномерно по площади и толщине, но вымывание растворимых веществ не устраняется.

Увлажнение в вакууме. Детали загружают в герметичную камеру, из которой воздух откачивается до необходимого разрежения. В вакууме детали выдерживают 1-2 минуты. Затем камеру заполняют водой комнатной температуры и восстанавливают атмосферное давление. Вода быстро проникает в капилляры кожи, давление в которых ниже атмосферного. Время выдержки деталей в воде 1-2 минуты. Недостатком, кроме сложности создания и эксплуатации вакуумных установок, является значительное количество балластной влаги, которая остается в крупных шарах и увеличивает продолжительность сушки.

Увлажнение сорбцией влаги из насыщенного влажного воздуха.

Сорбционный метод увлажнения обеспечивает равномерное обводнение капиллярной структуры, поскольку мелкие и средние капилляры, в которых конденсируется капиллярная влага, распределены равномерно и почти независимо от топографии кожи и, кроме того, позволяют полностью увлажнить заготовку в целом, что улучшает условия формования всех ее деталей, повышает формоустойчивость обуви.

Для правильного построения процесса увлажнения сорбцией влаги из воздуха необходимо соблюдать следующие условия:

  • Увлажняющий воздух должен иметь высокую насыщенность (не ниже 97%). Для этого увлажнительная камера должна быть достаточно 

  • герметичной. Это трудно обеспечить, так как необходима непрерывная загрузка и выгрузка увлажняемых деталей. Одно из рациональных решений задачи—конструктивное выполнение камеры в виде Г-образного каркаса, в котором загрузочное отверстие размещается в вертикальной части, а рабочая зона—в горизонтальной, расположенной под потолком. Тогда подогретый влажный воздух который легче атмосферного, не будет опускаться к загрузочному отверстию, благодаря чему рабочая зона будет достаточно гермецичной;

  • Для ускорения процесса увлажнения необходимо создать движение паровоздушной смеси в камере 0,5 м/с, это способствует диффузии молекул пара через слой воздуха, прилегающий к поверхности кожи;

  • Воздух должен насыщаться не примешиванием к влаге готового пара, а испарением влаги, в противном случае произойдет конденсация пара на увлажняемых деталях, вызывающая подтеки и изменяющая окраску кожи;

  • В увлажнительную установку камеры должна подаваться паровоздушная смесь, подогретая до температуры 35-45°С. При более высокой температуре наблюдается перепад температуры заготовки, вынутой из увлажнительной камеры, и атмосферного воздуха (18-20°С): влага начнет перемещаться путем термодиффузии из внутренних слоев на поверхность
    материала, с которой будет быстро испаряться.

Достоинством способа является то, что в отличие от увлажнения в жидкой фазе не происходит растворения и миграции водорастворимых веществ. Поэтому сорбционный метод наиболее рационален для кожаных заготовок верха, особенно цветных. Существенной интенсификации процесса можно достичь путем использования сорбционного метода увлажнения при переменных параметрах режима (установки типа УУЗ-0 или КУ-О).

На первом этапе заготовки увлажняют в течение 40 минут при 45-50 °С и относительной влажности смеси 97-98%. Увлажнение происходит в микрокапиллярах кожи.

На втором этапе заготовки увлажняются в течение 45 минут при температуре смеси, равной температуре окружающей среды. Происходит конденсация паров влаги в более крупных капиллярах. Процесс конденсации влаги на поверхности заготовок исключается, т.к. температура их после увлажнения в смеси повышенной температуры значительно превышает точку росы, при которой происходит конденсация влаги на поверхности. На втором этапе происходит также постепенное охлаждение заготовок до температуры окружающей среды, что позволяет в дальнейшем после выгрузки их из установки снизить влагопотери перед формованием.

Сорбционному методу присущи и некоторые недостатки: а) процесс увлажнения характеризуется значительной продолжительностью во времени; б) увлажняются не только кожаные детали, но и текстильная подкладка; в) наблюдается неравномерность привеса влаги между отдельными заготовками, т.к. в большинстве конструкций установок заготовки верха увлажняются пачками.

Установки для сорбционного метода увлажнения.



Все установки делятся на пять типов:

  1. установки, в которых воздух увлажняется испарением подогретой воды со свободной поверхности;

  2. распыленная форсунками вода испаряется струей движущегося воздуха;

  3. подача пара, пропущенного через воду в рабочее пространство;

  4. распыление воды форсунками и образование тумана в рабочей камере;

  5. предварительное вакуумирование заготовок верха обуви.

Все увлажнительные установки работают при различных режимах:

  • при высокой температуре влажного воздуха или при температуре влажного воздуха, равной температуре окружающей среды;

  • с принудительным движением воздуха (0,5-1,5 м/с) или с чрезвычайно малой скоростью воздуха, обусловленной разной плотностью воздуха в различных частях установки;

  • с транспортирующим устройством для увлажняемых деталей, т.е. установки непрерывного действия; и без транспортирующего устройства, т.е. установки периодического действия.

Заготовки с верхом из текстильных материалов, из синтетических и искусственных материалов, а также из натуральных кож с легко повреждаемым лицевым слоем рекомендуется увлажнять не в увлажнительных камерах, а непосредственно перед формованием в термостатах. Температура пара 60-70°С, время увлажнения заготовок из кожи 15-20 с, из текстиля—45-60 с. Качество формования заготовок на колодке после увлажнения в термостатах-увлажнителях улучшается. ТУВ-0 предназначен также для размягчения подносков и термоактивации затяжной кромки на заготовке и стельке непосредственно перед выполнением обтяжно-затяжных операций.

Установка 331С фирмы "Шен" по внешнему виду напоминает термодиффузионный увлажнитель и состоит из двух смыкающихся плит, съемного бака с водой, привода пневматического вида, системы электронагревания плит. В отличие от термодиффузионных увлажнительных установок, имеющих "голодную" и "горячую" плиты, в установке 331 С обе плиты выполнены нагреваемыми (верхняя плита 160°С, нижняя—180°С). Верхняя плита имеют перфорироварнную поверхность, через которую поступает пар к лицевой поверхности заготовки. При отключении подачи воды установка 331С может работать как аппарат для тепловой пластификации материалов носочной части заготовки. Использование подобных пластикационных устройств особенно целесообразно для заготовок с подносками из термопластичных материалов. Время, необходимое для размягчения подноска составляет от 5 до 10 с.

К типичным установкам, основанным на сорбционном методе увлажнения при постоянных параметрах режима, следует отнести установку элеваторного типа с двухцепным транспортирующим устройством, несущим прутковые люльки для размещения заготовок, которое перемещается в внутри герметичной камеры с теплоизолированными стенками (для 

предотвращения конденсации паров на внутренних стенках ограждения). Для получения насыщенной паровоздушной смеси имеется смесеприготовительный узел. В рециркуляционную трубу подается пар низкого давления и через форсунки смесь сжатого воздуха с распыленной холодной водой. Температура регулируется изменением количества подаваемого пара, а относительная влажность - изменением давления сжатого воздуха. Производительность камеры за смену достигает 2000 пар заготовок. Чтобы исключить появление конденсата на деталях заготовки, оптимальная температура смеси устанавливается обычно в пределах 35-40°С. Это позволяет увлажнять в таких установках даже заготовки с казеиновым покрытие. Продолжительность увлажнения 1-2,5 часа. Недостатками элеваторных установок являются громоздкость и продолжительность процесса увлажнения.

Как уже было сказано ранее, интенсификация увлажнения заготовок верха Сорбционным методом достигается при переменных параметрах режима в два этапа. Для этого применяют циклические установки роторного типа, например КУ-0 или УУЗ-О. Установки работают в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Допускается применение этих установок для обработки заготовок из всех видов кож хромового дубления, в т.ч. лаковых и отделанных под велюр и нубук, за исключением шеврета и кож с казеиновым покрытием.

Установки имеют ротор, расположенный на вертикальном валу внутри барабана с теплоизоляцией и паровым отсеком. Ротор разделен вертикальными перегородками на четыре изолированные камеры с полками (КУ-О) или на две полости, в которых консольно расположены многоярусные вешалки для заготовок обуви (УУЗ-О). В нижней части камеры расположен бак с нагревательными элементами. Образующийся в баке пар поднимается по отсеку и через отверстия в барабане поступает в камеры. Механизм распыления воды установлен вне барабана и состоит из форсунок и распылительных дисков. На распылительные диски поступает вода, а воздух, проходя через форсунки, распыляет ее и посылает в увлажнительную камеру. Заготовки, расположенные поштучно на полках вращающегося ротора (КУ-О), последовательно проходят зону распыления холодной воды (при этом влага орошает поверхность заготовки), затем зону, насыщенную водяными парами, нагретыми до 60-65°C, после чего обдуваются воздухом для удаления капельной жидкости на поверхности материален охлаждения. Продолжительность увлажнения 3,5-8 минут на один цикл.

В установке УУЗ-О температура воздуха в горячей зоне 50°С, в холодной—22-27°С. Загрузка и выгрузка заготовок обуви из установки производится через дверной проем в холодной зоне. После загрузки заготовок проем герметически закрывается и ротор поворачивается на 180°С, перемещая заготовки в горячую зону. Одновременно заготовки из горячей зоны поступают в холодную. В каждой зоне заготовки увлажняются в течение 30 минут.

Для ускорения процесса увлажнения заготовки верха обуви предварительно вакуумируют, в результате чего из пор кожи удаляется 

воздух, препятствующий прониканию влаги. С этой точки зрения вакуумно-сорбционный метод является достаточно перспективным, особенно для кож повышенных толщин, для которых реализация сорбционного механизма увлажнения до нормируемого значения влажности материала потребовала бы значительного времени. В вакуумной увлажнительной установке длительность увлажнения не превышает 2-4 минут. Основные характеристики увлажнительных установок приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Оборудование для увлажнения заготовок обуви

Метод увлажнения;

Тип установки

Назначение

Завод-изготовитель

Производительность

Габариты, установленная мощность, кВт

Технологические режимы

1. Увлажнение в жидкой фазе




















а) кратковременное

погружение с

пролежкой

Установка

элеваторного

типа

конструк-ции

ЛПКТБ

легпром

Увлажнение

заготовок из

юфти и кожаных деталей низа перед их формованием

Серийно не

выпускается

1800 пар/ч

1500×2170×3900

Установлена на

запуске

вместимость: 90 пар, время увлажнения 2 мин, время провяливания 22 мин

1 б) в вакууме и под

давлением

Специализированные

установки

для

увлажне-ния

в вакууме и

под

давлением

Увлажнение

деталей низа

обуви перед

их

прикреплени

ем

ниточными

методами

Серийно не

выпускается

-

-

Р = 300 МПа

D =50П60с

D увлажнения в вакууме = 5 Обмин

С-Петербург

Увлажнение

кожаных

подошв,

стелек,

задников

перед

формованием

Серийно не выпускается







Т = 30П35°С W = 98D1% V = 0,5D1m/c

П=2П2,5ч

2. Увлажнение

сорбцией влаги из

воздуха


Элеваторная

установка г.

С-Петербург:

распыляемая

вода

испаряется в

струе

движущегося

воздуха

Увлажнение

заготовок из всех видов кож (в т.ч. шеврета и кож с казеиновым покрытием)

Серийно не

выпускается

2000 пар/ч

1400×1100×2500

Привес влаги 68 %

Устанавливается

на запуске W = 98%

Т = 30-60°С

Увозд = 1,0-1,5

м/с

331-Е

Увлажнение

заготовки

особо

модной

обуви с

верхом из

текстильных

материалов,

синтетически

х и

искусственн

ых кож, а

также

«ISM» Германия




550П550П

1500

1,2 кВт

Тв = 150°С

Тн = 140°С

от5до35c П=35с

331-D


натуральных кож с легко173245/Р1 проходного гипа (для RINK системы)

«Шён»

Германия

"Свит" Чехия




645x2485x1700х 26,12 кВт


для обуви с 1

высотой голенищ до 30 мм



Продолжение таблицы 1.1

1

2

3

4

5

6

7

З.Термодиффузионн ый метод

УДВ-0

Для

увлажнения

носочно-

пучковой

части

заготовок

женской и

детской обуви,

бесподкладоч

ной обуви из

эластичных

кож

повышенных

толщин,

особенно при

предварительн

ом

формовании

пяточной

части,

заготовок из

термоустойчи

вой юфти

Грибановски й машзавод

100 пар/ч

400 × 500 ×

700

1,2 кВт

Устанавливаете я рядом с машиной для затяжки носочно-пучковой части

горячей плиты

Т=75-105°С

Пувл. = 5-30с



Термодиффузионный (контактный) способ увлажнения.

Термодиффузионный метод увлажнения позволяет существенно ускорить процесс введения влаги по сравнению с сорбционным путем использования иного механизма влагопереноса в капиллярно-пористой структуре материала. В основу метода положено использование термодиффузионных явлений, возникающих в материале при наличии искусственно создаваемого градиента температуры, например, посредством контактирования с плитами, имеющими высокую и низкую температуру. В зависимости от конструкции установки, параметров режима увлажнения, толщины и плотности обувного материала продолжительность процесса колеблется от 0,5 до 25 секунд. Можно отметить следующие особенности метода:

  • степень увлажнения зависит от плотности структуры материала, его покрытия, разности температур, создаваемых в материале, и от продолжительности увлажнения;

  • ускорение процесса увлажнения позволяет создавать компактные конструкции, которые могут быть расположены непосредственно у рабочего места затяжчика;

  • поскольку при термодиффузионном увлажнении температурный перепад создается обычно контактным способом, можно увлажнять только те участки или детали заготовки, которые могут принимать плоскую или близкую к ней, удобную для контакта материала с "горячей" и "холодной" плитами форму.

Таким образом, существенным недостатком контактного метода является невозможность увлажнения всей заготовки, что препятствует 

оптимальному повышению формовочных свойств всех частей заготовки. Кроме того, интенсивные тепловые воздействия в той или иной мере затрагивают бвязи на уровне микроструктуры кожи, чтЪ приводит к изменению свойств материала. Необходимо отметить такой факт для всех методов увлажнения. На скорость поглощений влаги кожей большое влияние оказывает направление ее потока. Движение влаги от лицевой поверхности к бахтармяной происходит медленнее, чем в противоположном направлении. Особенно резко скорость поглощения влаги повышается при движении ее со стороны бокового реза к центру кожи. Более быстрое перемещение влаги от бахтармяной к лицевой поверхности кожи объясняется двумя причинами. Во-первых, более тесное переплетение волокон лицевого слоя сужает капилляры. При хорошей смачиваемости стенок капилляров это вызывает дополнительное движение влаги в сторону суженной части, т.е. к лицевой поверхности. И, во-вторых, бахтармяный слой больше набухает, чем лицевой, и в нем задерживаемся больше воды. Различная скорость движения влаги сквозь толщу кожи и вдоль ее поверхности через боковой срез обусловлена тем, что степень переплетения волокон в горизонтальном направлении выше, чем в вертикальном.

Установки для термодиффузионного метода увлажнения изготовляют двух типов: с влагопередающей подушкой и без нее.

Установки первого типа (рисунок 1.3) состоят из влагоносителя — влажной ткани и двух плит: горячей (1), которая нагревается электронагревателем (2) и холодной (3), которая охлаждаетая или имеет температуру помещения. Заготовки верха (4) носочно-пучковой частью кладут на влажную ткань-влагоноситель (5). Холодная щита прижимает заготовку верха к ткани и горячей плите.
Рисунок 1.3 - Состав установки для термодиффузионного метода увлажнения



При контактном способе градиент температуры имеет решающее значение. Жидкость в направлении теплового потока перемещается за счет всех трех видов термовлагопроводности (термодиффузии, капиллярной термовлагопроводности и относительной термодиффузии пара и воздуха), в результате чего скорость увлажнения повышается. Градиент влажности в этом случае также играет положительную роль. Ускоряет увлажнение и совпадение направлений влажностного и температурного градиентов.

Большой перепад температур по слоям кожи выбывает диффузию влаги от горячей поверхности к холодной, что приводит к ее равномерному и быстрому увлажнению. Кроме того, скорость увлажнения повышается в результате того, что часть воды, находящаяся на поверхности кожи, переходит в парообразное состояние. Пар, стремясь выйти наружу, ускоряет диффузию влаги и, проходя по капиллярам внутрь кожи, конденсируется в более холодных ее слоях в микрокапиллярах, что способствует ускорению процесса увлажнения и равномерному распределению влаги по толщине.

Температура горячей плиты в зависимости от метода дубления и температуры сваривания кожи колеблется от 75 до 105°С, время увлажнения в установках первого типа - от 10 до 30 с, в установках второго типа 0,5-5 с.

К преимуществу установок с влагопередающей подушкой относится возможность дозирования количества влаги, передаваемой подушке, и регулирования температуры "горячей" плиты, что, позволяет более гибко управлять процессом увлажнения. К недостатку этих установок относится их конструктивная сложность, а также необходимость сравнительно частой замены материалов подушки, поскольку современные капиллярно-пористые материалы ре выдерживают интенсивных гигротермических воздействий.

Достоинством установок без влагопередающей подушки является то, что питание установки паром позволяет избежать отложения солей в пористом покрытии распределителя пара. При увлажнении положительно сказывается и избыточное давление пара, поскольку градиент давления способствует перемещению влаги в капиллярах кожи.

К установкам данного вида относятся термодиффузионная установка УДВ-О, установка модели "Марк III" фирмы КИК (Англия). УДВ-0 предназначена для использования в цехах предприятий, имеющих паросеть для технологических целей, но может питаться паром и от отдельного парогенератора. При питании установки от паросети необходимо исключить попадание по трубопроводу вместе с паром конденсата (например, путем устройства конденсатоотводчика). Установка эта настольного типа, ставится непосредственно у обтяжно-затяжных машин, так как предварительно увлажненные заготовки верха быстро охлаждаются, теряют влагу, и эффект термодиффузионного увлажнения резко снижается.

Термодиффузионный метод увлажнения предпочтительно применять для увлажнения носочно-пучковой части заготовок женской и детской обуви, бесподкладочной обуви из эластичных кож повышенных толщин, особенно при предварительном формовании пяточной части, а также заготовок из термоустойчивой юфти и юфти хромтаннидного дубления.

Влажно-тепловая обработка обуви.



Важным условием хорошей формоустойчивости является продолжительная выдержка изделия в деформированном состоянии, что технологически и экономически невыгодно. Продолжительность выдержки в деформированном состоянии можно сократить путем воздействий интенсифицирующих релаксацию напряжений в материале. В последние годы широко внедряется влажно-тепловая обработка и тепловая обработка заготовки верха обуви. Цель операций состоит в фиксации формы обуви для повышения формоустойчивости, снижения уровня внутренних напряжений в деформированных при затяжке деталях. При влажно-тепловой Обработки сначала вводится незначительное количество влаги (2%) в поверхностный слой материала заготовки верха во влажной зоне установки (температура воздуха 60-70°С, время обработки 1,5 мин). Затем в тепловой зоне заготовки верха нагреваются (из кожи при тем

пературе 120-130°С в течение 3,5 мин, из искусственных и синтетических кож при температуре 90-100°С около 5,5 мин). Из заготовки верха удаляется 2 % влаги. Интенсивное тепловое воздействие в присутствии влаги материал пластифицирует, наблюдаются и некоторые структурные изменения. Так, снижаются температура сваривания кожи и различия между показателями механических свойств при появлении трещин лицевой поверхности кожи и при ее разрыве. Если правильно выбрана температура процесса, то пластифицируется и заготовка верха обуви из искусственных и синтетических материалов, которые переводятся при влажно-тепловой обработке из застеклованного состояния в высокоэластичное. При этом уменьшается напряжение необходимое для растяжения заготовки верха, увеличиваются скорость релаксации напряжении и формоустойчивость изделия. В обуви широко применяют эластичные и термопластичные формованные подноски и задники, быстросохнущие клеи. В результате изменяется роль основной сушки, так как нет больших количеств влаги и растворителей во внутренним слоях. Появились предпосылки широкого применения влажно-тепловой и тепловой обработки. Последовательность обработки обуви после затяжки показана на рисунке 1.4.

При влажно-тепловой обработке (кривая I) от начальной точки Я до точки Г заготовки верха обрабатывают теплым влажным воздухом (ТВВ), напряжение в материале снижается из-за увеличения размеров заготовки верха. Затем от точки Г до точки 2' подают горячий сухой воздух (ГСВ), который высушивает материал. При этом напряжения несколько возрастают. Охлаждают изделие на участке кривой ot 2' до 5'холодным сухим воздухом (ХСВ), напряжение падает, так как происходит некоторое увлажнение. После снятия с колодки обувь сохраняет принятую ей форму. При тепловой обработке заготовку верха обуви обрабатывают горячим воздухом воздухом, а на последнем этапе на нее воздействуют холодным воздухом. Напряжение дёформаций снижается из-за сорбции влаги из воздуха. Исследования показали, что последовательные циклические воздействия теплом и холодом повышают формоустойчивость изделий. Разработаны установки для влажно-тепловой обработки разных типов: ротационные (карусельные) - ВТО-О, проходные (туннельные) - УТФ-0, БУСМК, "Сатра", элеваторные (с 

вертикальные коробом) — УСГ США, камерные - "Римольди" (Италия).

Рисунок 1.4 – Изменения формоустойчивости обуви при ВТО
В ротационной установке ВТО-О в полой трубе вращаются этажерки с 12 секциями, имеющие по три полки в каждой для обрабатываемых заготовок верха обуви. Заготовки из искусственных кож с поливинилхлоридным покрытием обрабатывают при температуре 80-90°С, с полиуретановым — при 100-120°С в течение 5-20 мин.

Применяется и карусельная установка УТОИК с регулируемой от 70 до 130ºС температурой. Известен метод тепловой обработки в зоне глубокого охлаждения (температура до минус 30°С) затянутой заготовки верха после нагревания ее до температуры 60—70°С с последующим нагреванием до комнатной температуры, что позволяет повысить формоустойчивость обуви.


Таблица 1.2 – Оборудование для влажно – тепловой обработки



Таблица 1.3 – Оборудование для ВТО обуви


1

2

3

4

5

6

7




ВТО-0 роторного 1 типа




Россия







Т = 80D120 ОС I П=5П20мин




ER 90/45

проходного

типа

Для ВТО

затянутой

обуви в

вакууме

«Ринальди» Италия

75-90 пар/ч

5300×1200×1800

П = 12П15мйн




HVA№6

серия 3

приходного

типа

Для ВТО

затянутой

обуви с

целью

фиксации ее

формы

«УСМ» Австрия


240 - 310 пар/ч

1020×3050×1800

□ =5П7мин

Тепловая фиксация обуви


УТОИК-О

барабанного

типа

Для

тепловой

обработки

обуви из

искусствен. и синтетически х кож после формования

Грибановский машзавод




1550×1660×2465

Вместимость 24 пары

Т = 70×1300С




1.2 Анализ отечественного и зарубежного оборудования для термоувлажнения обувных материалов
^ Установка УТФ-О. Установка УТФ-О предназначена для влажно-тепловой обработки заготовок обуви, затянутых на ко

лодки, и повышения формоустойчивости обуви.

На установке УТФ-О обрабатываются затянутые на колодку клеевым, гвоздевым, скобочным и рантовым методами креп

ления заготовки обуви из верхних лицевых кож хромового дуб

ления или лаковой кожи с эластичным подноском и формован

ным или термопластичным задником.

Открыв крышку кожуха ^ 1 (рис. 1.5), колодки с заготов

ками верха обуви укладывают на платформы 2 конвейера 3, на которых они последовательно проходят через увлажнитель

ную 8 и сушильную 10 камеры, где заготовки обуви соответ

ственно увлажняются и высушиваются, в результате чего сни

маются внутренние напряжения и повышается формоустойчи-вость обуви.

После выхода из сушильной камеры колодки с заготов

ками снимаются с конвейера и попадают в приемный бункер ^ 18. Конструкция установки состоит из увлажнительной и су

шильной камер, конвейера и электрооборудования.

Увлажнительная камера 8 представляет собой пустотелую коробку, боковые стенки и крышка которой теплоизолируют внутреннюю полость камеры. Входное окно камеры закрыто шторой 6, которая препятствует выходу наружу паровоздушной смеси. В штору по трубе 7 подается теплый воздух. Темпера

тура внутри камеры автоматически поддерживается датчи

ком 26. В нижней части камеры установлен парогенератор, состоя

щий из бака 27 для воды и парообразователя 25. Бак 27 слу

жит для питания водой парообразователя 25. Уровень воды в баке поддерживается поплавковым клапаном. Второй поплавковый клапан (поплавковые клапаны на схеме не показаны) через конечный выключатель дает команду на отключение ус

тановки при падении уровня воды в баке ниже минимального.

Парообразователь 25 предназначен для образования паро

воздушной смеси с регулируемой влажностью. Внутри паро

образователя установлены два блока нагревателей (на схеме не показаны). Один из блоков (главные нагреватели) вклю

чен в цепь автоматики, второй (дополнительные нагреватели) включается на период подготовки установки к работе для фор

сирования парообразования. Количество поступающего в паро

образователь воздуха и, следовательно, влажность паровоз

душной смеси регулируют заслонкой 24, для чего ее необхо

димо повернуть в ту или другую сторону, а затем затянуть винт. Паровоздушная смесь попадает в камеру по трубопро

воду.

Сушильная камера ^ 10 состоит из теплоизоляционного ко

роба. В верхней части камеры установлен вентилятор 11 с воздухораспределителем 12, создающим циркуляцию воздуха внутри камеры. Воздух нагревается электронагревателями 13, которые разбиты на блоки аналогично нагревателям парообра

зователя. В отличие от парообразователя блок дополнительных нагревателей разбит на две самостоятельные группы.




Датчик ^ 14 служит для установки и автоматического поддержания тем

пературы в камере. Выходное окно камеры закрыто полиуретановой шторой 15.

Конвейер 3 служит для перемещения заготовок обуви че

рез увлажнительную и сушильную камеры и приводится в дви

жение от электродвигателя ^ 23 через два последовательно сое

диненных червячных редуктора 20 и 22 и цепную передачу 19. Привод конвейера вместе с рамой 21 выполнен отдельным уз

лом. На звездочки ведущего 17 и ведомого 4 валов натянуты цепи 16 с закрепленными на них платформами 2. Натяжение цепей регулируется винтами 5. На входе конвейер огражден кожухом 1, на выходе имеет приемный бункер 18. Электрообо

рудование установки состоит из пульта управления 9, электро

приводов, электронагревателей, датчиков и др.

^ Установка УТОИК-О. Установка УТОИК-0 предназначена для влажно-тепловой обработки обуви с верхом из искусствен

ных кож после затяжно-формовочных операций на сборочных потоках обувного производства. Обработке может быть под

вергнута обувь различных фасонов и назначения: ботинки, по

луботинки и сапожки с голенищами высотой до 300 мм.

После включения установки (рис. 1.6) при достижении в рабочей камере заданной температуры обрабатываемую обувь загружают через загрузочное окно 27 в секцию рабочей камеры, причем при клеевой затяжке заготовки след обуви закрывают пластинами с эластичной подушкой 28. При повороте оси ра

бочей камеры 3 на одну секцию 24 направление движения воздуха меняется. Таким образом, за полный оборот оси направ

ление воздуха многократно меняется, воздушный поток воз

действует на обувь со всех сторон. В процессе поворота оси установленная в секциях обувь проходит по зонам загрузки-выгрузки, термообработки и охлаждения. Привод механизма поворота рабочей камеры работает в циклическом режиме. Время выстоя рабочей камеры регулируется установкой реле времени.
Рисунок 1.6 – Конструкция устройства УТОИК



Установка УТОИК-0 карусельного типа для влажно-тепло

вой обработки обуви с верхом из искусственных кож разрабо

тана и изготовлена Ленинградским проектно-конструкторским и технологическим бюро легкой промышленности (ЛПКТБлегпром). Установка состоит из следующих механизмов и узлов: рабочей камеры 3, привода и устройства для подачи теплого и охлажденного воздуха.

Рабочая камера ^ 3 состоит из цилиндра 26, смонтированного на оси 25 с 24 перегородками, которые образуют секции 24, и имеет окно 27 для загрузки и выгрузки обуви. В каждой секции закреплены два штуцера (держатели обуви), состоящие из подпружиненных наконечников с пластинчатой пружиной. Шту

цер имеет возможность перемещаться вверх и вниз в пазу кронштейна, закрепленного на цилиндре ^ 26. Каждая секция имеет дверцу с эластичной подушкой 28 для прижатия следа обуви.

Механизм привода состоит из электродвигателя 12 с элект

ромагнитным тормозом 13, ременной передачи 11, редуктора 10, коленчатого вала 9, на конце которого находится кулачок 8, взаимодействующий с конечным выключателем. Коленчатый вал 9 шарнирно связан с толкателем 14, который в свою оче

редь шарнирно связан с рычагом 7, свободно сидящим на оси. На этом же рычаге шарнирно посажена собачка 15, которая, входя в зацепление с зубом храпового колеса 6, и поворачивает его вместе с валом барабана. Поворот рычага происходит до упора в регулировочный винт 16.

Для предотвращения обратного поворота храпового колеса установлена стопорная собачка 5. Сила инерции выбега бара

бана гасится двумя постоянно действующими тормозами, уси

лия которых регулируются винтами (на рис. 6.11 не показаны).

Устройство для подачи теплового и охлажденного воздуха состоит из вентиляционных установок 23 и 20, калорифера 21, шибера 22 и системы подводного 1 и отводного 19 патрубков. Нижний воздуховод 2 по конструкции аналогичен верхнему 4, но не имеет нагревательных элементов. Для измерения темпе

ратуры воздуха в отверстия воздуховодов вставляют термо

метры сопротивления.

Воздуховоды выполнены в виде отсеков ^ 18. Каждый отсек сообщается с двумя смежными рабочими камерами 3 через окна 17.

Верхний и нижний воздуховоды и цилиндр с загрузочным окном вместе с секциями барабана образуют воздуховодный канал змеевидной формы. Вся установка закрыта теплозащит

ными щитами. Воздух, проходящий через зону термообработки, в смеси с воздухом из атмосферы засасывается центробежным вентилятором 23, одна часть этого воздуха выбрасывается цен

тробежным вентилятором 20 наружу, другая направляется че

рез калорифер 21 по воздуховодам с установленными в них на

гревателями до заданной температуры. Эта температура в установке поддерживается автоматически. Охлаждается обувь воздухом цеха, который засасывается через загрузочное окно центробежным вентилятором 20, проходит по воздуховодам зоны охлаждения и выбрасывается наружу.

^ Установки УУЗ-О и УУЗ-2-О.

Установка УУЗ-О предназначена для увлажнения деталей верха обуви 

перед обтяжно-затяжными операциями и рассчитана на увлажнение заготовок всех видов, конструкций и ассортимента, различных как по материалам верха, так и по подкладочным материалам. Применяется в кожевенно-обувной и кожгалантерейной промышленности. В комплект установки входят: увлажнительная камера, пульт управления, бункер-тележка. Для увлажнения заготовок в установке предусмотрен способ увлажнения с применением переменных температурных параметров в цикле увлажнения, при котором обеспечивается привес влаги в размере 6-7%. В качестве влагоносителя используется хозяйственно-питьевая вода. В зависимости от сменной программы обслуживаемого потока на пульте управления может быть установлена различная выдержка времени увлажнения (цикл увлажнения) и соответствующая сигнализация об окончании цикла. В установке предусмотрена возможность регулирования и контролирования параметров температуры и насыщенности влагой зоны увлажнения камеры согласно заданным технологическим режимам. Бункер-тележка служит для хранения и доставки к месту дальнейшей обработки выгруженной из камеры партии заготовок. Верхняя крышка тележки служит одновременно столом, на котором производится предварительная раскладка пачки увлажненных заготовок перед их запуском на поток. Установка поставляется с электрооборудованием на напряжение питающей сети 380/220 В частотой 50 Гц.
Техническая характеристика

Производительность при продолжительности увлажнения 1 ч, пар/ч, не менее:
заготовка с берцами до 200 мм

400

заготовка с берцами более

200

Вместимость увлажнительной камеры, пар

200-400

Температура увлажнения, °С:
"горячей зоны"

50

"холодной зоны"

22-27

Влажность в зонах увлажнения, %

97-99

Установленная мощность, кВт

7,6

Номинальное давление воздуха в

0,3

пневмосети, МПа
Расход сжатого воздуха, м3/мин

0,5

Расход воды, л/ч

10

Габаритные размеры увлажнительной камеры,.мм:
ширина

1750



высота

2300

диаметр

1500

Габаритные размеры пульта управления, мм:
длина

600

ширина

300

высота

1170

габаритные размеры бункер-тележки, мм:
длина

1000

ширина

565

высота

775

Масса, кг
увлажнительной камеры

1131

пульпа управления

84

бункер-тележки

65
Установка УУЗ-2-О имеет схожие конструкции камер, но при этом если в установке транспортирование обуви осуществляется карусельным способом, то в установке УУЗ-2-О транспортирование осуществляется лентой из сетки, которую приводит во вращение барабан.
^ Установки зарубежных фирм.

Фирма «Ринальди» (Италия) выпускает установки с ленточным конвейером для влажно-тепловой обработки обуви в вакууме. Производительность уста

новок от 150 до 2000 нар обуви в смену (рис. 1.7).

При выстое конвейера ^ 14 рабочий устанавливает на ленту партию обуви, которая при перемещении конвейера на один шаг оказывается под колоколом 5. Последний, опускаясь, уплотнительным кольцом через ленту конвейера плотно при

жимается к жесткой плите и создает герметичность внутренней полости колокола. После прижатия под колоколом создается пониженное давление. Одновременно или включаются нагре вательные элементы, или подается пар для увлажнения. Через установленное время давление под колоколом выравнивается и он поднимается. Затем конвейер перемещается на один шаг и обувь оказывается в туннеле под нагревательными элементами. Происходит сушка обуви горячим воздухом, нагнетаемым вен

тилятором. При следующих перемещениях конвейера обувь последовательно оказывается в зонах: промежуточной, сушки, охлаждения и, наконец, выходит из туннеля в зону выгрузки. Весь цикл движения конвейера, а также технологические ре

жимы в каждой зоне осуществляются автоматически.

Установка состоит из основания ^ 1, внутри которого смонти

рованы ленточный конвейер 14 с приводом 15, вакуумный на

сос 13 и резервуар 12 с водой для питания парогенератора. Над передней частью основания под 

грузонесущей лентой кон

вейера размещена жесткая плита ^ 4, над которой смонтирован колокол 5 с двумя пневмоцилиндрами 6 для его подъема и опускания. В этой же части основания находится парогенера

тор 7, соединенный с колоколом ^ 5 трубопроводом. Далее на станине над конвейером установлен туннель 8, в верхней части которого расположены нагревательные 9 и вентиляционные 10 устройства. В торцовой части туннеля 8 имеется гибкая шторка 11, закрывающая его проем. Передняя часть установки закрыта кожухом 3, внутри которого размещен пульт управления 2.


Рисунок 1.7 - Схема проходной вакуумной установки фирмы «Ринальди» для влажно-тепловой обработки обуви
В США для тепловой обработки обуви типа мокасин после ее увлажнения эксплуатируют туннельную установку. Уста

новка состоит из ленточного конвейера ^ 1 (рис. 1.8а), тун

нельной камеры, разделенной на несколько продольных кана

лов 2 из нержавеющей листовой стали повышенной отражательной способности. В верхней части каналов смонтированы керамические инфракрасные излучатели 3 (рис. 1.8б). Тем

пература нагревателей регулируется. В указанной установке используется прямое А и отраженное Б излучение, что обеспе

чивает равномерное обогревание боковой и верхней частей за

готовки. Отраженное излучение обеспечивается продольными элементами 4 треугольной формы, расположенными в нижней части каналов. Время обработки обуви примерно 6 мин, оно зависит от вида и цвета материала и регулируется изменением скорости конвейера. Производительность установки 700 пар обуви в час.

В Англии разработана проходная установка, особенностью которой является использование газа вместо электроэнергии. По данным фирмы «Сэлиент инжиниринг», расходы на обра

ботку женской обуви сократились втрое по сравнению с ее обработкой в проходных установках с электрообогревом. Кроме теплового излучения от газовых нагревателей образуется го

рячий воздух, циркулирующий но всей установке. Длительность обработки одной пары составляет около 2,5 мин.
Рисунок 1.8 – Конструкция установки для влажно-тепловой обработки туннельного типа


2 Проектная часть
2.1 Проектирование пневмокинематической схемы термоувлажнителя проходного типа
Кинематическая схема установки для термоувлажнения заготовок верха обуви представлена на рисунке 2.1. Установка УУЗ-3-0 представляет собой камеру проходного типа. Заготовки транспортируются конвейерной лентой из металлической сетки. Длина увлажнительного канала составляет 2,5 метра. Заготовки увлажняются распыляемой водой подающейся через влагораспылитель 19 при подогревании среды в камере трубчатыми электронагревателями 13 и перемешиванием воздуха нагнетателем 2. Для привода ротора нагнетателя 2 используется электродвигатель 1.

Установка УУЗ-3-0 состоит из станины и камеры для увлажнения 15. На станине смонтированы два барабана, приводной 10 и натяжной 9, связанные между собой конвейерной лентой 8. Натяжение конвейерной ленты 8 осуществляется натяжным винтом 12, воздействующим на натяжное устройство 7. Натяжное устройство 7, перемещаясь в пазах станины, изменяет расстояние между барабанами, что в свою очередь приводит к натяжению транспортирующей ленты и к устранению отклонений от параллельности между валами. В нижней части станины смонтирована плита 13 с трубчатыми электронагревателями. Циркуляция воздуха осуществляется посредством воздуховода 14 и нагнетателя 2 непосредственно, получающего движение от электродвигателя 1.

Циклическое движение конвейерной ленты 8 и приводного барабана 10, находящегося на приводном валу 5, обеспечивается посредством обгонной муфты 4, получающей поворотное движение от пневмоцилиндра 3 через рычаг 6. Сжатый воздух по трубопроводу через трехпозиционный четырехходовой золотник 17 с магнитным включением и возвратом подается переменно в штоковую и бесштоковую полость пневмоцилиндра, что обеспечивает возвратно-поступательное движение штока, качательное движение рычага 6, поворотное движение приводного вала 5 и находящегося на нем барабана 10.

Для регулирования движения ленты в пневматическую схему управления введены два концевых переключателя: регулируемый 20 и нерегулируемый 21. Второй предназначен для обеспечения разного хода штока пневмоцилиндра.

Рисунок 2.1 – Пневмокинематическая схема установки для термоувлажнения заготовок верха обуви


2.2 Технические характеристики термоувлажнителя проходного типа
Установка УУЗ-3-О предназначена для увлажнения деталей верха обуви перед обтяжно-затяжными операциями и рассчитана на увлажнение заготовок всех видов, конструкций и ассортимента, различных как по материалам верха, так и по подкладочным материалам. Применяется в кожевенно-обувной и кожгалантерейной промышленности. В комплект установки входят: увлажнительная камера, пульт управления, бункер-тележка. Для увлажнения заготовок в установке предусмотрен способ увлажнения с применением переменных температурных параметров в цикле увлажнения, при котором обеспечивается привес влаги в размере 6-7%. В качестве влагоносителя используется хозяйственно-питьевая вода. В зависимости от сменной программы обслуживаемого потока на пульте управления может быть установлена различная выдержка времени увлажнения (цикл увлажнения) и соответствующая сигнализация об окончании цикла. В установке предусмотрена возможность регулирования и контролирования параметров температуры и насыщенности влагой зоны увлажнения камеры согласно заданным технологическим режимам. Установка поставляется с электрооборудованием на напряжение питающей сети 380/220 В частотой 50 Гц.

Размеры сушильной камеры, м: 1,80.0,42.0,26(0,62)

Живое проходное камеры для прохода обуви, м2: 0,085 (0,113)

Масса конструкции установки, 100 кг.

Объем сушильной камеры V=0,15 м3.(0,20 м3)

Максимальная масса одной колодки обуви, кг: Мк=1,25.

Максимальная масса одной заготовки обуви, кг: Мз=0,225.

Одновременная емкость сушильной камеры по количеству полупар загружаемой обуви: 10 пар.

Продолжительность процесса термоувлажнения обуви паром: 3-10 мин.

Часовая производительность сушильной камеры:100 пар/час.

Максимальная масса всей обуви в сушильной камере Моб=(1,25+0,25).*10=14,8 кг/час.

Масса колодок обуви, кг:Мк=100х1,25=125.

Начальная влажность заготовок обуви, %: W1=10.

Конечная влажность заготовок, %: W2=30

Температура воздуха в камере, С: t2=120 - 1500

Коэффициент использования проходного сечения сушильной камеры: К=0,55.

Полезная площадь поперечного сечения сушильной камеры, м2: 0,048

Требуемая скорость продвижения транспортирующей ленты VТР=0,1…0,5 м/с.




3 Расчетная часть

3.1 Расчет тягового усилия транспортера
Для наших исходных данных определим тяговую силу для нашего прямолинейного транспортера (приведенный расчет берем из Справочника «По расчетам механизмов подъемно – транспортных машин»А.В. Кузьмина, Ф.Л. Марона).

(Н)

где - коэффициент сопротивления (табл. 6.19); - длина проекции транспортера на горизонтальную ось, м; - погонная масса движущихся частей конвейера, кг/м; - погонная масса груза, кг/м; Н – высота подъема (+) или опускания (-) груза, м; g – 9.81 м/с2 ; Кк – коэффициент учитывающий конструктивные особенности транспортера: Кк1К2К3К4К5 (табл. 6.20);

- сопротивление плужкового разгрузчика, (Н).

=2800мм; =0,04; для нашего случая без отклоняющих роликов, где - погонная масса транспортируемой ленты, кг/м.

где Q – часовая производительность транспортера, т/час;

g – ускорение свободного падения (9,81), м/с2; - требуемая скорость транспортирования, м/с.

кг/м. где - плотность материала ленты транспортера, кг/м3; - ширина ленты транспортера, м; - толщина ленты транспортера, м; g – ускорение свободного падения (9,81), м/с2 .

кг/м2

Кк1К2К3К4К5 где К1 - К5 – отличительные признаки транспортера.


Зная тяговую силу транспортера, определим максимальное статическое натяжение ленты .

где - коэффициент зависящий от сцепления барабана с конвейерной лентой и угла обхвата лентой барабана.

где f - коэффициент сцепления барабана c лентой, α - угол 

обхвата лентой барабана.

Определим мощность на приводном валу транспортера

где ≈для нашего случая с прямолинейным транспортером, Н;

- скорость ленты, м/с;

- КПД приводного барабана (учитывается только, если принимается приближенное значение тяговой силы для прямолинейного транспортера).

где - коэффициент сопротивления барабана =0,03…0,05

Мощность привода конвейера (с учетом коэффициента запаса)

где к - коэффициента запаса; - КПД передачи к приводному валу.
Определим частоту вращения вала приводного барабана транспортера

n= 60v/ πDпб где Dпб – диаметр приводного барабана

n=60*0.5/π*0.2=47.7 мин-1

Зная все необходимые характеристики, можем перейти к проектированию пневмопривода для приведения в движение транспортера машины для транспортирования заготовок верха обуви.



3.2 Расчет параметров пневмоцилиндра
Для предварительного термоувлажнения нам необходимо, чтобы скорость транспортирования лентой заготовок и величина перемещений соответствовали исходным значениям. Перемещение принимаем за ход равное 100мм. Зная из стандартного ряда наибольшее значение длин штоков, для нашего диаметра равного 63мм можем из теоремы синусов определить необходимый ход штока пневмоцилиндра (рисунок 3.1). Зная диаметр приводного барабана и длину рычага толкателя мы можем определить угол, на который необходимо повернуть барабан, чтобы заготовка с конвейерной лентой прошла путь в 100мм.

L = 2πR где L – длина окружности барабана, мм; R – радиус барабана, мм.

L = 2*π*100 =628мм.

Следовательно, 100мм лента пройдет с заготовками при повороте ее на угол равный:

Следовательно,

Х=1рад =57.3º.

Из треугольника АБС определим сторону АС по теореме синусов.
Проверяем расчеты графическим способом (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Определение необходимого хода штока
Пневмопривод широко применяется в технологических машинах легкой промышленности: в прессах для ВТО швейных изделий, в швейных полуавтоматах для выполнения длинных швов, в многочисленных обувных 

машинах.

Пневмопривод имеет следующие преимущества по отношению к гидроприводу:

- более высокая скорость перемещения поршня (0.2…0.5м/с);

- отсутствуют утечки масла, которое способно загрязнить рабочее место;

- более низкая стоимость из – за отсутствия индивидуальной насосной станции и менее высоких требований к качеству аппаратуры;

- пожаро- и взрывобезопасность;

Основными недостатками пневмопривода по сравнению с гидроприводом:

- Небольшие усилия на штоке (20…60Н/см2);

- Неравномерное движение поршня при изменяющейся на штоке нагрузке за счет сжимаемости воздуха;

- Более низкий КПД за счет утечек сжатого воздуха.

Структура пневмопривода.

Носителем механической энергии в пневмоприводе является сжатый воздух. На промышленных предприятиях имеются компрессорные станции, которые осуществляют централизованное снабжение всех технологических устройств и оборудования. Разводка воздуха осуществляется по магистральным трубопроводам, связывающим емкость, наполненную сжатым воздухом (ресивер), с потребителями сжатого воздуха.

Пневмопривод машины обычно содержит следующие элементы: устройства подготовки воздуха, распределительные устройства, регулирующие устройства, исполнительные устройства, трубопроводы.

Порядок проектирования пневмопривода

  1. Выбираем давление воздуха в рабочей полости пневмоцилиндра Рм(20, 30, 40, 50, 60)Н/см2 принимаем Рм =50Н/см.

  2. Определяем диаметр D пневмоцилиндра по формуле

где к – коэффициент запаса равный 1.5…2, и учитывающий потери трения на уплотнениях, падение давления за счет утечек воздуха.

Рпол – максимальное усилие на штоке, Н

Ра – 9.81 Н/см2 – давление атмосферное
Полученное по формуле значение диаметра в (мм) округляют до ближайшего из ряда стандартных по ГОСТ 6540 – 64. В этом ряду имеем 

следующие значения 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80…

Из имеющихся значений берем 63 мм.

Из конструкторских соображений выбираем диаметр d = (0.2…0.3)D, полученное значение округляем до приведенного выше ряда.

d = 0.25 *63=16мм

Определяем параметры трубопроводов dтр, исходя из уравнения неразрывности потока сжатого воздуха

где V – рекомендуемая скорость течения воздуха в трубах, м/с; Vp – средняя скорость движения поршня в течении такта, м/с,

Vp = 40-(Рм-10)*24/90=29,3м/с.

V = L/t где L – ход поршня, а t – необходимое время

V=0.1/0,5=0,2м/с.
Принимаем dтр=5мм.

Определяем расход воздуха в цепи, приведенной к атмосферному давлению


3.3 Расчет времени срабатывания пневмоцилиндра
Определение времени подготовительного периода. Построение графика Pl = Р1(t).

В начальной фазе работы пневматического устройства двухстороннего действия происходит заполнение полости Б сжатым воздухом, поступающим из магистрали. Обозначим через Рм, Тм давление и абсолютную температуру воздуха в магистрали. График изменения Р1(t) при  < кр- имеет вид прямой.

Абсцисса крайней верхней точки прямой имеет значение tкр, ордината-Р1кр=0,528 Рм; (где Рм - давление в магистрали). Так как Р1кp = Р1, то из формулы

(3.1)

Можно определить значение

(3.2)

где Ра = 0,1 МПа = 9,81 Н/см2 – атмосферное давление;

n = 1,4 – показатель адиабаты;

м – массовое количество воздуха, поступающего в полость 5 из магистрали за единицу времени;

Р1кр= 0,528Рм – критическое давление полости Б;

R = 287 Дж/кгК – газовая постоянная;

Т1 – абсолютная температура в полости цилиндра Б;

Тм = 273К+20=293К.

При истечении воздуха из магистрали (области высокого давления) в полость Б (полость низкого давления) отношение давления

, тогда ;

где Вкр=В (кр)=0,1560,259=0,04 сК1/2/м;

РМ – давление в магистрали;

f – эффективная площадь сечения трубопровода d1;

fЭ = f; =0,2…0,5 – коэффициент расхода, определяемый экспериментально;

- площадь сечения трубопровода;

При значении dтр =0,006 м имеем:

При значении РМ = 0,6 МПа массовый расход воздуха определяется:
Объем левой полости Б пневмоцилиндра определим из

; (3.3)

При значениях:

D = 0,063 м – расчетное значение диаметра пневмоцилиндра;

dР1 = 0,006 м – диаметр трубопровода;

lтр1 = 0,6 м – длина трубопровода;

h1 = 0,01 м – технологический зазор между крайним левым положением поршня и крышкой.

Имеем:
Таким образом, при Р11кр = 0,528 РМ и t = tкр; tкр определим

На графике Р1 = Р2(t) имеем 2 точки с координатами:

Точка № 1: t1 = 0; Р=РА=0,1106 Па;

Точка № 2: t2 = tкр = 0,0045 с; Р=Р1кр=0,528РМ = 0,32 МПа.

Соединим эти точки прямой.

Дальнейшее построение графика Р1(t) для подкритической зоны при кр.

Массовое количество воздуха, поступающего при этом в левую полость пневмоцилиндра, определяется
(3.4)
где функция () определяется формулой
(3.5)

Тогда время t определяется :

, (3.6)

где

(3.7)



При значениях:

V10 = 48,11·10-6 м3, f = 14,13·10-6 м2

имеем:
Таким образом, задаваясь значениями кр = 0,528 по формуле (3.5) определяем значения () и подставляем в формулу (3.6). Определяем значение t.
Соответствующее значение давления определяется по формуле
Рассчитанные значения сводим в таблицу 3.1 и отражаем на графике Р1(t) в подготовительный период
Таблица 3.1 – Координаты для построения графика р1(t)




0,7

0,8

0,9

1,0

()

0,097

0,16

0,236

0,409

t(c)

0,0066

0,008

0,0097

0,0135

Р1(МПа)

0,42

0,48

0,54

0,6


Построение графика Рэкв(t)

Давление определяется формулой

; (3.8)

где .

Объем второй полости цилиндра

.

При значениях:

h2 = 510-3 – технологический зазор между крайним правым положением поршня и крышкой.

L = 0,05 м - ход поршня;

dтр1 = dтр2 = 0,006 м – диаметр трубопровода;

lтр2 = 0,7 м - длина трубопровода

имеем:


.

Тогда


Площадь сечения левой полости F1:
.

Площадь сечения правой полости F2

.

Рпол = 800 Н - полезное давление (по заданию).

Сила трения в уплотнениях штока и поршня Ртр.определяется:

где f = 0,13 – коэффициент трения скольжения;

b1 и b2 ширина резиновых колец по ГОСТ 9833-73 (зависит от D и d);

при D = 63 мм b1 = 2,0 мм;

при d = 16 мм b2 = 1,5 мм

Тогда:
Подставляя полученные значения в формулу (3.8) имеем:
Задаваясь значениями t, определяем Рэкв.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 – Координаты для построения графика рэкв(t)


t(с)

0

0,0045

0,0066

0,008

0,0097

0,0135

0,014

0,015

Рэкв [МПа]

0,743

0,69

0,667

0,653

0,636

0,6

0,595

0,586




По результатам данной таблицы строим график Рэкв(t).

Точка пересечения графиков Р1(t) и Рэкв(t) определяет момент трогания поршня

Т1 = 0,0135 [c].
  1   2   3   4



Скачать файл (2822.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru