Улучшение качества керамического кирпича путём модернизации шнековых прессов

        
         4 комментария

г. Киев,

04 августа 2010 года

Кирпиченко Владимир Борисович.

Инженер – технолог.

Мышко Василий Николаевич.

Заместитель директора по технологии ТзОВ «ЭВРОТОН». 

Шкарлинский Олег Феликсович.

Заведующий сектором керамики при Львовском

Институте «ЛьвовбудмНДИпроект».

В статье раскрывается и обосновывается  возможность улучшения качества керамического кирпича за счет модернизации шнековых прессов путем изготовления рабочих органов оптимальной конструкции. Приводятся сравнительные технические характеристики разных марок прессов до, и после модернизации и указываются пути их модернизации

Ключевые слова:  свилеобразование,  шнек, мундштук, качество формирования, производительность формирования, кирпич, пресс.

Демократические изменения происшедшие за время независимости Украины способствовали  интенсивному развитию кирпичного производства с построением современных высоко механизированных и автоматизированных заводов по производству керамического кирпича, блоков и поротерма. За короткий строк были построены заводы по производству лицевого кирпича и поротерма мощностью от 60 до 100 млн.  условного кирпича в год. В основном, почти все заводы, оснащены импортным оборудованием. На кирпичных заводах Украины задействованы  пресса изготовлены в Болгарии, Германии, Португалии, США, России, Белоруссии, Чехословакии, Франции  Италии и Турции

На сегодняшний день кирпичными заводами  Украины, для производства керамического кирпича, применяется больше чем 26 видов прессов различных конструкций. Все они имеют разные шнековые группы, головки и мундштуки. Сравнивая конструктивное выполнение  рабочих органов прессов мы пришли к заключению, что все они рассчитывались для работы с условным сырьем без учета физико-механических свойств сырья конкретного производства. В связи с этим, для улучшения качества и снижения энергоемкости производства, на действующих заводах  постоянно работают над усовершенствованием рабочих органов прессов.  Работы в основном сводится к изменению конструкции мундштуков и головок. В большинстве случаев мундштуки изготовляются   специалистами заводов с учетом физико-механических свойств сырья, конструкции рабочих органов пресса и конструкций мундштуков соседей. Методика расчета конструкции мундштуков под конкретное сырье ведущими производителями не рекламируется, поэтому мундштуки изготовляют,  руководствуясь рекомендациями общего характера методом проб и ошибок.

С разработкой оригинального способа производства шнеков в условиях действующего производства у нас появилась возможность изменять их конструкцию к параметрам сырья, которое использует завод, с учетом его технологических свойств и угла внутреннего трения, что в свою очередь дало возможность измерить и сравнить эффективность нововведений.

От конструкции формирующих органов зависит  качество формирования, время сушки, прочность, морозостойкость и внешний вид изделий. Правильно рассчитанные и изготовленные рабочие органы пресса могут существенно снизить себестоимость, а также повысить качество и производительность производства. Это не только уменьшение энергоемкости формования, это и уменьшение затрат электроэнергии и теплоносителя на сушку за счет ее ускорения, а также увеличение пустотности кирпича за счет увеличения прочности и морозостойкости. В современном производстве около 40...60% топлива мы используем на принудительную сушку.  Применение рабочих органов пресса оптимальной конструкции может уменьшить затраты топлива на обжиг и сушку  в пределах 8...10%.

Согласно научным данным до 95% брака, выявленного при сушке и обжиге, мы получаем за счет неправильной конструкции рабочих органов пресса, (шнеков, головки, рубашек цилиндра и мундштука). (1).

Шнековые пресса задействованные в Украине для формования керамического кирпича имеют диаметры конечных шнеков от 350 до 650 мм. Большинство из них имеют Ø 450 мм. Серия вакуумных прессов типа «СМК» которые изготовлено заводами, Могилевским «Строммаш» и Харьковским  «Красный Октябрь» до 1995 года, имеют один тип двухшпоночного приводного вала Ø 130 мм., одинаковые конечные шнеки, одинаковые шаги главных и подпорных шнеков. Отличаются они диаметрами главных и подпорных шнеков. Такую же шнековую группу Могилевского завода «Строммаш» и приводной вал имеет серия вакуумных прессов УСМ-50, которые производит Харьковский завод «Красный Октябрь».

По конструктивному назначению шнековые прессы можно разделить; по расположению шнекового  вала  - на горизонтальные и вертикальные; по конструкции шнекового вала - на прессы с  безразрывным  винтом и прессы с винтом,  который имеет разрывы; по форме корпуса пресса - на прессы с цилиндрическим, коническим, ступенчатым или комбинированным корпусами (2).  В данное время пресса со ступенчатой формой корпуса для изготовления керамического кирпича не применяются. Наиболее распространенные в данное время прессы с цилиндрическим и комбинированным типом корпусов. Для сравнения, технических данных нами взятые наиболее распространенные пресса с цилиндрическим и комбинированным типом корпуса. Пресса с цилиндрическим типом корпуса сжимают смесь глины -  шихту, за счет уменьшения шага спирали шнеков, и сопротивления головки с мундштуком. В основном такие пресса компонуются  длинными конусными головками и мундштуками от 100 мм. и более. Прессы с комбинированным типом корпуса  сжимают шихту подпорным шнеком, при переходе от большего диаметра к меньшему, и в дальнейшем она подается конечным шнеком в головку и мундштук сжатой. В сжатом состоянии шихта ведет себя как жидкость. Многие из специалистов считают, что шихта сжимается не шнековой группой, а только за счет сопротивления в головке и мундштуке.

Целью написания этой статьи является:

  •  Публикация результатов практической работы по модернизации и изготовлению рабочих органов прессов для работы с конкретным сырьем в различных производственных условиях. 
  •  Ознакомление специалистов кирпичной промышленности  с методикой определения эффективности использования  пресса по технической характеристике. 
  •  Желание довести к сведению специалистов рекомендации по модернизации рабочих органов пресса с целью улучшения качества и снижения себестоимости изготовления керамического кирпича.

Чтобы определить и сравнить эффективность работы прессов разных конструкции, до и после модернизации, нами был введен в расчеты коэффициент использование пресса. Коэффициент определяется, как отношение фактической производительности, к расчетной выраженный в %. Так же введено в расчет понятие степень сжатия, величина которой определяется, как отношение  диаметра главных шнеков к диаметру конечного шнека. Расчетная производительность пресса определяется, как производительность конечного шнека без учета коэффициентов сопротивления на трение и сопротивления головки с мундштуком. При расчетах в обязательном порядке учитываются  зоны свилеобразования. Для сравнения рабочие характеристики прессов и расчетные  данные внесенные в Таб. 1. Все числовые значения  вписанные  в Таб. 1. взятые из технических характеристик прессов, или полученные при испытании прессов после модификации.

Прежде чем рассмотреть результаты испытаний, определимся, что мы подразумеваем под термином «зоны свилеобразования», и как они способствуют концентрации напряжений в формуемом брусе. Это - зоны, которые находятся на рабочей поверхности шнека, в месте соединения ступицы и витка шнека, разделенные границей раздела, ниже которой шихта не передвигается по витку опирали, а вращается вместе со ступицей.

Непременным условием пластического формования изделий является использование достаточно вязких масс, в которых сумма сил внутреннего сцепления (когезия) больше сил сцепления с рабочей поверхностью формующего оборудования (адгезия), а коэффициент внутреннего трения больше коэффициента внешнего трения. При таком условии масса передвигается  винтовой  поверхностью шнека с разрывом ее связанности по границе раздела с массой, которая вращается вместе со ступицей шнека. При этом пылеватые и глинистые частицы ориентируются в потоке и образуют плоскости скольжения с ослабленным сцеплением в местах сдвига, придавая ей неодинаковые химико-физические свойства, то есть возникает концентрация напряжений в формуемой массе (3).

Анализируя данные таблицы можно отметить, что коэффициент использования прессов возрастает при увеличении степени сжатия при переходе с большего диаметра шнеков к малому. На производительность пресса в значительной мере влияет вид сырья, тип изделия, конструкция мундштука, длина и тип головки пресса, шаг спирали шнеков, конструкция рубашек цилиндра пресса и величина зон свилеобразования  шнеков. (4)

Проанализируем значения результатов вынесенных в Таб. 1, строчка 3 и 4.

Так при переходе от шнека Ø 550 к шнеку Ø 450 пресс УСМ-50, имеет степень сжатия 1,22, при этом коэффициент использования составляет 21,8 и 43,6 %. В тот же время пресс СМК-325 при переходе от шнека Ø 500 к шнеку Ø 450 имеет степень сжатия  1,11. При этом коэффициент использование составляет 26 %. Сразу надо обратить Ваше внимание на то, что прессы имеют одинаковые конечные шнеки и одинаковые обороты шнекового вала, но при одинаковых условиях имеют разную производительность. В данном случае за производительность отвечает величина степени сжатия. Зоны свилеобразования у них равные.

Увеличить коэффициент использования  шнековой группы пресса СМК-325 можно увеличив степень сжатия пресса  путем  изготовления  конечного шнека  Ø 400 мм,  и перекрытием зон свилеобразования наклонным витком. При этом степень сжатия возрастет к  показателю 1,25, а коэффициент использования возрастает до 56  %. При таких показателях улучшается качество и производительность  формирования и уменьшается  энергоемкость и себестоимость изготовления кирпича. В данном случае повышению производительности способствуют увеличение степени сжатия и уменьшение  зон свилеобразования. См. Таб. 2.

Экспериментальные прессы переоборудованные по такой схеме находятся на Барановском ЗСМ, Дубечненском ЗСМ, Воротынском КБМ  (Россия) и Керченском ЗСМ, строчка 3,

Таб. 1.    Пресса, переоборудованные по такой схеме также работали  на Харьковском кирпичном заводе №15 (ЗАО  «СБК») -  пресс МЖ – 4, на  Магдалиновском ЗСМ «Керамик» - модификация пресса ПВШ-500, и на Алмалыкском КСМ, Узбекистан – пресс СМК-506. При этом, после модернизации значительно улучшилось качество кирпича, снизилась энергоемкость формования и увеличилась производительность прессов.

Анализируя показания Таб. 1 можно отметить. что коэффициент использования прессов с цилиндрическим типом корпуса во всех случаях ниже чем в прессов с комбинированным типом корпуса. Сравнительные характеристики этих прессов отображенные в Таб. 1, строка. 6, 7.   Внимательно ознакомившись с Таб. 1 можно отметить, что не всегда с увеличением  шага и диаметра шнеков возрастает производительность пресса. В качестве примера пресс СМК.435 (21) и пресс СМК-325. Имея одинаковые диаметры конечных шнеков Ø 450, но разные шаги 340 мм и 240 мм они имеют производительность  5 тыс./ч и 8 тыс./ч.  Согласно расчета, с увеличением шага,  расчетная производительность пресса СМК-435(21) выше, а фактическая ниже. Давайте определимся в чем причина снижения  фактической производительности пресса СМК-435 (21) который имеет шнек с большим шагом, и в то же время малую фактическую производительность. При одинаковых значениях степени сжатия прессов равной 1,11, зоны свилеобразования  конечного шнека пресса СМК-435 (21)  завышенные и составляют 48,6 %. Шнек перемещает шихту вершиной спирали, имея на ступице  до 48,6 % налипшей глины, что и снижает производительность. При модернизации безвакуумного пресса СМК.435 (21) с переходом к размеру конечного шнека Ø 380 мм. степень сжатия возрастает с 1,11  до 1,32, коэффициент  использование с 19,28 % до 60 %, а производительность до 7.5 тыс./час. Запрессовка отформованного кирпича при этом увеличивается на 0,35...0,4 кг, давление в головке возрастает до 30 кг./см², что можно сравнить с формованием  кирпича на вакуумном прессе. В данном случае за увеличение  производительности и улучшение качества запрессовки отвечает увеличение степени сжатия и отсутствие зон свилеобразования. По энергозатратам на тысячу отформованного полнотелого кирпича этот пресс имеет наилучшие показатели. Обращаем Ваше внимание на то, что при изготовлении шнеков без зон свилеобразования производительность и качество формирования возрастают при уменьшении шага и уменьшении диаметра шнека до определенных размеров. При завышенных показателях происходит нагрев массы за счет повышенного проворачивания ее в цилиндре пресса.

Таблица 1. Основные технологические показатели шнековых прессов до и после модернизации.

п.п.

 

 

 

 

 Марка пресса.

                                           Показатели

            Ø  головного

             шнека. /мм./.

            Ø концевого

             шнека. /мм./.

Шаг

шнека.

/мм./

Фактическая

производительность.

/ тис./час./

Расчетная

Производительность

/тис./ час./.

Степень сжатия.

Коэффициент

использования

    / %./.

Зоны свилеобразования концевого шнека.

   / %/.

1.

        2.

   3.

  4.

   5.

         6.

     7.

      8.

     9.

   10.

1.

УСМ.50.

550.

450.

240.

5,000.

10, 000.

(полнотелый)

22 927.

22 927.

1,22.

1,22.

21,8.

43,6

15.

15.

2.

СМК.325.

500.

450.

240.

8, 000.

(полнотелый)

22 927.

1,11.

39,2.

15.

3.

СМК.325. после

модернизации.

500.

400.

240.

8, 500.

(полнотелый)

12 509.

1,25.

56,0.

0.

4.

СМК.435 (21)

500.

450.

340.

5, 000.

(полнотелый)

25 922.

1.11.

19,3.

48,7

5.

СМК.435 (21)

после модернизации

500.

380

270.

 

7, 500.

(полнотелый)

12 560.

1,32.

60,0.

0.

6.

RIETER/ 650|600//

При формовании одного бруса.

650.

600

420.

10, 000.

Пустотелый.

90 041.

1,08.

11,1.

42,5.

7.

СМК-727

350.

350.

220.

2, 500.

(полнотелый)

15 117.

1.

16.5.

.40.

8.

«Хендле PZVAG 50/50a Compacta»

500.

500.

360.

6, 000.

(полнотелый)

32 690.

1.

18.3.

43,2.

Выводы.  Предложенный анализ работы прессов, до и после модернизации, позволяет определить недостатки, ухудшающие качество кирпича и производительность формования по значению коэффициента использования пресса. При заниженных значениях коэффициента использования пресса нужно обязательно выполнить работы по доводке конструкции рабочих органов пресса до оптимальных параметров, что значительно улучшить качество керамического кирпича  и снизит энергоемкость его изготовления. Для этого следует повести ряд работ в следующем порядке:

  •  Произвести качественный и количественный анализ шихты под изготовление конкретной продукции. 
  •  При наличии  зон свилеобразования шнековой группы устранить их, или изготовить новые шнеки. 
  •  Уменьшить сопротивление головки и мундштука путем оптимизации их конструкции.

Подытоживая изложенное можно сказать, что при модернизации прессов с изготовлением шнеков без зон свилеобразования и установкой конечного шнека уменьшенного диаметра уменьшается энергоемкость формования, и время сушки в то же время увеличивается производительность и улучшается качество и прочность кирпича. Таб. 2.

Работы по модернизации рабочих органов прессов для формования керамического кирпича обязательно следует проводить в следующих  случаях:

  • Когда нужно уменьшить  расход топлива на обжиг и сушку.
  • С целью уменьшения брака после формирования, сушки и обжига.
  • Когда нужно ускорить сушку отформованного кирпича.
  • С целью уменьшения свилеобразования и снижения количества брака.
  • Когда нужно увеличить  производительность формования.
  • При изготовлении керамического кирпича и поротерма повышенной пустотности. 

Таблица 2.  Результаты сравнительных испытаний заводских шнеков и шнеков изготовленных согласно расчета.

пп.

          Показатели.

                             Результаты испытаний.

Суглинок жолто-бурый,пластичность

П (5…7), пресс

СМК-435.

Запесоченные суглинки П (4…6), пресс

 СМК-325.

Суглинок жолто-палевый, пластичность П (6…8),

 пресс СМК-21.

Шнеки завода.

Шнеки изготовленные.

Шнеки завода.

Шнеки изготовленные.

Шнеки завода.

Шнеки изготовленные.

1.

Производительность – шт./час.

5 800.

6 500.

6 240.

8 200.

6 000.

7 500.

2.

Нагрузка на электродвигатель привода пресса – А.

90.

68.

160.

150.

95.

70.

3.

Пустотность кирпича - %.

  0.

Полнотел

0.

Полнотел

0.

Полнотел

0.

Полнотел

0.

Полнотел

7. Три отверств.

4.

Прочность черепка кирпича после обжига – МПа.

9,8.

14,5.

13,0.

24,0.

7,5.

16,5.

5.

Угол внутреннего трения- 0º

17.

17.

18.

18.

17.

17.

6.

Сокращение  времени сушки- %.

100.

78. (22%).  

100.

89. (11%).

100.

82. (18%).

The article discloses and justifies possibility to increase the quality of ceramic brick at the expense of modernization of expellers by production of operating elements with optimal construction.  It also gives comparative technical characteristics of different brands of expellers before and after modernization and specifies the ways of their modernization.

Использованная литература

  1. П.П.Будников и другие.  Химическая технология керамики и огнеупоров. Стройиздат. Москва, 1972. - 552 с.
  2. Н.Э. Дроздов, «Механическое оборудование керамических предприятий». Учебник для вузов. Г. «Машиностроение» 1975 ч, 248 стр.
  3. Круглицкий Н.Н., Третинник В.В., Овчаренко Ф.Д., Ничипоренко С.П.. Структурообразование в водных дисперсиях глин в связи с особенностями кристаллического строения  глинистых материалов / Физико-химическая механика дисперсных структур / Отв. ред. акад. Ребиндер П.А. - М., Наука, 1966 - с. 175-179.
  4. Михайлов В.И., Кирпиченко В.Б. «Влияние зон свилеобразования шнеков ленточных прессов на время сушки керамических изделий. УДК. 621.979.37.

От редакции

Для возможности более удобного прочтения текста и таблиц, публикуем исходный DOC файл, любезно предоставленный нам авторами настоящей статьи: скачать исходный DOC файл.

Адрес электронной почты для связи с авторами: thesect (сбк) ukr (тчк) net

Реклама

Комментарии

Руслан Нурмедов

Михайлов В.И., Кирпиченко В.Б. «Влияние зон свилеобразования шнеков ленточных прессов на время сушки керамических изделий. УДК. 621.979.37. ГДЕ НАЙТИ ТАКУЮ ВОТ КНИГУ?

22 августа 2011

Екатерина Персиянова

Спасибо за статью! Помогла в написании курсовой работы.

24 ноября 2012

Фердинант Нурлыгаянов

пока ничего сказать не могу. но после реконструкции сообщу

10 января 2013

Valentina Taborovets

продал еврей машинку которая деньги печатает..........

1 апреля 2013

 

Вам будет также интересно

Керамические тормозные колодки

На европейских прилавках появился новый зверь — керамические тормозные колодки. Технология, которой на самом деле уже более десятка лет наконец-то, шаг за шагом получает признание и среди украинских автовладельцев. Тем не менее, дать какое-то внятное описание технологии сможет один из десяти автолюбителей. Сегодня мы разберемся в тонкостях технологии, её преимуществах и недостатках.

Читать далее...

Керамзит – безопасный, экологически чистый теплоизолятор

Слово «керамзит» довольно часто встречается на строительных форумах и сайтах. Керамзит представляет собой достаточно легкий поризованный материал с ярко выраженным ячеистым строением в виде неправильной формы шариков, щебня и реже в виде гранул.

Читать далее...

Современная украинская майолика

Статья об украинской майолике советского периода(1974 г.). Автор - известный специалист по украинсой керамике Василий Щербак.

Читать далее...

Керамические ножи — новые фавориты кухни

Реклама керамических ножей обещает годы безупречной работы, фантастическую остроту, гигиеничность и невероятную эстетику. А скептики ворчат, что попросту неразумно выбрасывать немалые деньги за хрупкий девайс, который не то, что уронить — неаккуратно положить в ящик кухонного стола опасно, и что гораздо выгоднее и надёжнее купить хороший металлический нож или даже целый набор с подставкой. Что ж, отличный повод разобраться!

Читать далее...

Теплая керамика или крупноформатные керамические блоки

Керамические крупноформатные поризованные блоки приходят на смену трехслойной кладке.

Читать далее...

Пресснастил

пресснастил от производителя

rosnastil.ru

Добавить статью

Приглашаем вас добавить статью и стать нашим автором

Поделитесь с друзьями

Статистика

©  Интернет-журнал «Серый Волк» 2010-2016

Перепечатка материалов приветствуется при обязательном указании имени автора и активной,
индексируемой гиперссылки на страницу материала или на главную страницу журнала.