Dimenzování dvouvrstvého běhounu na vytlačovací lince Triplex. Karel Holý

Dimenzování dvouvrstvého běhounu na vytlačovací lince Triplex

Karel Holý

Bakalářská práce 2008

ABSTRAKT Tato bakalářská práce se zabývá technologií vytlačování dvouvrstvých profilů z kaučukových směsí na vytlačovací lince Triplex. V práci je popsán vliv teploty, otáček šneku, odtahové rychlosti a tvaru vytlačovací šablony na narůstání profilu za vytlačovací hlavou. V závěru práce je popsán návrh vytlačovací šablony pro jeden konkrétní běhoun s následným vyhodnocením navrženého profilu.

Klíčová slova: Kaučuková směs, běhoun, narůstání, smrštění, šablona

ABSTRACT This bachelor thesis is concerned with the extrusion technology of two-layer treads from rubber compounds at extrusion line Triplex. There is described the influence of temperature, rotation speed, speed of conveyor-belt and shape of extruding die on accreation of treads behind the extruder head. At the conclusion of this study is described the suggestion of extruding die for the concrete tread with consequential evaluation of designed profile.

Keywords: rubber compound, tread, accretion, shrinkage, extruding die

PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych poděkovat Ing. Davidovi Maňasovi, Ph.D., vedoucímu mé bakalářské práce, za metodické vedení, za cenné rady a připomínky, které mi pomohly v řešení dané problematiky. Dále děkuji zaměstnancům firmy Mitas za ochotu a spolupráci při řešení daného tématu.

Prohlašuji, že jsem na bakalářké práci pracoval samostatně a použitou literaturu jsem citoval. V případě publikace výsledků, je-li uvedeno na základě licenční smlouvy, budu uveden jako spoluautor.

Ve Zlíně, 23.5.2008

………………………………….. Podpis diplomanta

OBSAH ÚVOD ............................................................................................................. 1 I.

TEORETICKÁ ČÁST ...................................................................... 2

1

VYTLAČOVÁNÍ ............................................................................... 3 1.1

VYTLAČOVACÍ STROJE ........................................................................................... 3

1.2 ŠNEKOVÉ VYTLAČOVACÍ STROJE ............................................................................ 3 1.2.1 Šnek ............................................................................................................... 6 1.2.2 Komora (pracovní válec) ............................................................................... 8 1.2.3 Plnicí otvor, násypka a zásobník ................................................................. 10 1.2.4 Pohon šneku................................................................................................. 10 1.2.5 Vytlačovací hlavy ........................................................................................ 11 1.3 OVLÁDÁNÍ A OBSLUHA VYTLAČOVACÍCH STROJŮ ................................................ 14 1.4 SOUSTROJÍ K VYTLAČOVÁNÍ BĚHOUNŮ NA PLÁŠTĚ PNEUMATIK ........................... 15 1.4.1 Zásobování vytlačovacích strojů za studena................................................ 16 1.4.2 Sdružený vytlačovací stroj........................................................................... 17 1.4.3 Tažný stroj ................................................................................................... 17 1.4.4 Tříválec ........................................................................................................ 17 1.4.5 Dopravníky a chladicí stroj.......................................................................... 18 1.4.6 Řezací stroj .................................................................................................. 18 1.4.7 Postřikovací zařízení.................................................................................... 19 1.4.8 Odvádění běhounů ....................................................................................... 19 1.4.9 Pohon strojů................................................................................................. 19 1.5 VŠEOBECNÉ PŘIPOMÍNKY K VYTLAČOVÁNÍ .......................................................... 20 1.6

PŘIPOMÍNKY K VYTLAČOVÁNÍ RŮZNÝCH KAUČUKŮ ............................................. 23

II.

PRAKTICKÁ ČÁST ....................................................................... 25

2

EXPERIMENTÁLNÁ ČÁST ......................................................... 26 2.1

PLÁŠŤ 7,50-16 TS-08 HORSCH ......................................................................... 26

2.2

VYTLAČOVACÍ LINKA PRO ZADANÝ ROZMĚR........................................................ 28

2.3

PARAMETRY LINKY .............................................................................................. 28

2.4

POTŘEBNÉ ZDROJE ENERGIE ................................................................................. 29

2.5 PARAMETRY VYTLAČOVACÍ HLAVY, VYTLAČOVACÍCH STROJŮ ............................ 29 2.5.1 Vytlačovací hlava Triplex 120/200/150 ...................................................... 29 2.5.2 Vytlačovací stroj 120 ................................................................................... 29 2.5.3 Vytlačovací stroj 200 ................................................................................... 30 2.5.4 Vytlačovací stroj 150 ................................................................................... 30 2.5.5 Ovládání vytlačovacích strojů 120, 200, 150 .............................................. 30 2.6 NÁVRH BĚHOUNU ................................................................................................ 31 2.7

CHARAKTERISTIKA POUŽITÝCH KAUČUKOVÝCH SMĚSÍ PŘI NAVRHOVÁNÍ BĚHOUNU ............................................................................................................................ 32

2.8

EKONOMICKÉ HLEDISKO ...................................................................................... 33

2.9

AKČNÍ MEZE PRO ZADANÝ BĚHOUN ..................................................................... 33

2.10

SLEDOVÁNÍ KRITICKÝCH ZNAKŮ BĚHOUNU .......................................................... 34

2.11 NEJVÝZNAMNĚJŠÍ VLIVY PŘI NAVRHOVÁNÍ BĚHOUNU.......................................... 35 2.11.1 Vliv náběhů na šabloně pro běhoun............................................................. 35 2.11.2 Vliv otáček šneku a odtahové rychlosti dopravníku za hlavou ................... 37 2.11.3 Vliv teploty při vytlačování ......................................................................... 40 2.11.4 Vliv uniformity kaučukových směsí............................................................ 42 2.11.5 Vliv smrštění profilu.................................................................................... 43 2.12 ŠABLONA PRO BĚHOUN 7,50 – 16 T-08 HORSCH ............................................... 44 2.12.1 Stanovení podmínek vytlačovaní................................................................. 44 2.12.2 Vytlačovací šablona a přešablona................................................................ 45 2.12.3 Návrh šablony. ............................................................................................. 47 2.12.4 Návrh náběhů............................................................................................... 48 2.12.5 Návrh šablony a průběh následného navrhování ......................................... 49 2.13 ODZKOUŠENÍ VÝROBKU ....................................................................................... 51 2.14

VYHODNOCENÍ KRITICKÝCH ZNAKŮ VYDIMENZOVANÉHO BĚHOUNU ................... 53

2.15

DISKUSE VÝSLEDKŮ ............................................................................................. 54

ZÁVĚR ........................................................................................................... 55 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY:........................................................ 56 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK ................................ 57 SEZNAM OBRÁZKŮ................................................................................... 58 SEZNAM TABULEK ................................................................................... 60

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická

1

ÚVOD Pneumatika je souborný název pro plášť, popř. duši a ochrannou vložku namontovanou na ráfek kola. Plášť (u bezdušové pneumatiky) popř. duše (u dušové pneumatiky) jsou naplněny tlakovým médiem. Nejběžnějším materiálem pro výrobu pneumatik je vulkanizovaná pryž. Plášť je pružná vnější část pneumatiky, která přichází do styku s vozovkou a svou patní částí dosedá na ráfek. Skládá se z polotovarů, které mají pro funkci pneumatiky svou specifickou důležitost Běhoun je vrstva pryže na vnějším obvodu pláště, opatřená zpravidla vzorkem (dezénem), která přichází do styku s vozovkou (terénem). Hlavní funkcí běhounu je přenášet hnací sílu vozidla na vozovku, dále zlepšovat záběrový moment pneumatiky a její adhezi k vozovce a zvyšovat účinnost brzdového systému. Pneumatiky větších rozměrů mají běhoun ze dvou vrstev. Spodní vrstav je z materiálu s velmi dobrými hysterezními vlastnostmi a vrchní z materiálu mimořádně odolného proti oděru. Dvouvrstvý běhoun se velmi dobře osvědčil u některých druhů pneumatik, např. silničních, pro nákladní automobily a autobusy.[1] Úkolem praktické části bakalářské práce je úspěšně navrhnout dvouvrstvý běhoun dle zadání pro plášť 7,50 – 16 T-08 HORSCH. Dodavatelem tohoto pláště je fa Mitas Zlín. Tento plášť je určen pro zemědělský secí stroj HORSCH Pronto DC, který slouží k zpracování půdy a následnému setí osiva.


I. TEORETICKÁ ČÁST

2


1

3

VYTLAČOVÁNÍ

Vytlačování je tváření kaučukových směsí, při čemž plastický materiál procházející hubicí vytváří profil určitého průřezu a libovolné délky. Tlak lze přerušovaně vyvozovat pístem nebo kontinuálně šnekem. Vytlačování se používá buď přímo k výrobě profilovaného zboží, jako jsou hadičky, šňůry, těsnění atd., nebo k vytlačení profilů např. pro duše jízdních kol a automobilů, běhouny plášťů pneumatik, obuv, zboží vyráběné rukodělnou prací, nebo se profilů používá při přípravě součástí pro lisování. Vytlačováním se opatřují obalem nebo pláštěm vodiče nebo hadice. [2]

1.1 Vytlačovací stroje Vytlačovací stroje jsou určeny ke kontinuální nebo diskontinuální výrobě desek, folií, tyčí, profilů, trubek a jiných výrobků z plastů nebo kaučukových směsí. Princip vytlačování spočívá v převedení materiálu do plastického stavu a vytlačení taveniny profilovaným otvorem do volného prostoru. Po vytlačení následují další operace jako fixace tvaru a rozměru (kalibrace), chlazení ev. vulkanizace a chlazení. Vytlačovací stroje se dělí podle hlavní pracovní části: Vytlačovací stroje

pístové

diskové

jednošnekové

šnekové

dvoušnekové

s centrálním šnekem

1.2

speciální

vícešnekové

bez centrálního šneku

Šnekové vytlačovací stroje

Vytlačovací stroje zpracovávají kaučuk, kaučukové směsi a téměř všechny druhy plastických hmot. Hmota se při průchodu vytlačovacím strojem intenzívně hněte a jako plastikát se protlačuje hubicí do volného prostoru. Na těchto strojích se zhotovují tyče a pásy různých průřezů, běhouny na pláště pneumatik, fólie, desky a trubky. Dále se na


4

nich oplášťovávají vodiče a jiné výrobky, čistí se (pasírují) kaučukové směsi, připravují granuláty atd. Vytlačovací stroje jsou výhodné tam, kde stačí menší hladkost povrchu produktu, kde jsou přípustné větší tolerance a kde lze jejich kontinuální činnosti výhodně využít v plně mechanizovaném i automatizovaném provozu (výrobních linkách).

Obr. 1. Vytlačovací stroj na kaučukové směsi 1 – šnek, 2 – komora, 3 – kužel pro upevnění hlavy, 4 – plnicí otvor, 5 – ložisková skříň, 6 – řadicí páky čtyřrychlostní převodovky, 7 – hnací motor, 8 – vstupní hlava, 9 – komůrky chladicího systému Vytlačovací stroj nemusí být hlavním strojem soustrojí, může např. připravovat polotovar pro jiné zařízení apod. Vytlačovací stroje jsou šnekové a pístové. Převládají stroje šnekové, které pracují kontinuálně. Hmota se v komoře stroje zpracovává i dopravuje otáčením šneku, který se podobá velkému šroubu (Obr. 1). Šnek dopravuje hmotu do násypného (plnícího) otvoru směrem k ústí v hlavě stroje. Přitom ji hněte, mísí, stlačuje, homogenizuje a přivádí do plastického stavu. Šnekové stroje mohou mít dva nebo tři šneky. Nejrozšířenější jsou stroje s jedním šnekem. [3]


5

Celkem omezené použití mají pístové vytlačovací stroje, ve kterých píst přímočarým pohybem tlačí hmotu komorou až do hubice. Pracují diskontinuálně a používá se jich jen na některé hmoty, jako např. na vytlačování polytetrafluóretylénu. Šnekové vytlačovací stroje se vyrábějí v mnoha rozmanitých typech, které se však v principu příliš neliší. Pouze různou konstrukcí komory a hlavně šneku jsou přizpůsobeny vlastnostem materiálu, který mají zpracovávat. Hmota zpracovávaná ve vytlačovacím stroji se ohřívá dvojím způsobem: jednak přeměnou mechanické práce šneku v teplo, jednak teplem, které přestupuje do hmoty ze stěny vyhřívané komory nebo šneku. Kaučukové směsi se mohou zpracovávat obvykle jen při teplotách kolem 100 až 130°C, a poněvadž mají menší plasticitu, ohřívají se intenzívně teplem vznikajícím přeměnou mechanické práce šneku. Komora stroje se musí chladit, aby se teplota udržela v předepsaných mezích. Plastické hmoty potřebují ke zpracování vyšší teplotu, obvykle 120 až 250°C, která se v běžných vytlačovacích strojích, tj. strojích s obvodovou rychlostí šneku < 0,3 m/s, nezíská jen přeměnou mechanické práce šneku. Komora a popřípadě i šnek se musí vyhřívat. Uplatňují se tzv. rychloběžné vytlačovací stroje s obvodovou rychlostí šneku 0,5 až 0,7 m/s. Hmota se v nich zahřívá jen intenzívním hnětením, a teprve po dosažení určité viskozity se teplota ustálí na odpovídající výši. Tyto stroje nepotřebují nákladné topné systémy s regulátory a mají až dvakrát větší výkonnost než stejně velké stroje pomaluběžné. Jsou to však většinou stroje jednoúčelové, vhodné pro plastické hmoty s malou viskozitou taveniny, jako např. polyamidy, polykarbonáty, polyetylén aj. Musí mít plnicí otvor opatřen přesným dávkovacím ústrojím. Jejich jednoduchý topný systém se uplatňuje jen při uvádění stroje do chodu. Velikost vytlačovacího stroje bývá charakterizována průměrem šneku, někdy též jeho délkou. Výkonnost stroje se udává hmotností vytlačené hmoty v kg za hodiny. Výkonnost menších strojů činí obvykle desítky kg/h. Běžné vytlačovací stroje mají výkonnost řádově stovky kg vytlačené hmoty za hodinu. Největší stroje, používané ve spojení s hnětacími stroji, dosahují výkonností ještě o řád větších. [3]


1.2.1

6

Šnek

Šnek bývá nejčastěji válcový, může však být také kuželový. V gumárnách jsou nejvíce rozšířeny stroje se šneky průměru 120 až 200 mm a s rozvojem těžkých strojů přicházejí i průměry až 500 mm. V plastikářských závodech převládají stroje s průměrem šneku 30 až 125 mm. Objevují se i stroje se šneky průměru až 200 mm. Základní pojmy, které se vztahují k závitu na šroubu, lze aplikovat též u šneku. Šnek může mít závit jednochodý nebo dvouchodý, se stejným nebo proměnlivým stoupáním. Závitová drážka může mít stejnou nebo proměnlivou hloubku. Takové šneky, u nichž se mění stoupání nebo hloubka závitové drážky, se nazývají diferenciální a udává se u nich kompresní poměr. Kompresní poměr je poměr objemů závitové drážky na vstupu a výstupu šneku. Bývá 2 až 4, výjimečně i větší. Snadněji se vyrábějí šneky se stejným stoupáním a komprese se dosahuje proměnlivou hloubkou závitové drážky. Některé šneky mají i několik různých sekcí (pásem) odlišných provedení. Jsou to např. šneky s opakovanou kompresí, u nichž po prvém stlačení pracovávané hmoty nastává uvolnění tlaku (dekomprese) a tím i plynných složek. Plyny se z komory odsávají vývěvou. Stroje s takovými

šneky

jsou

vhodné

ke

zpracování

polyamidů,

polypropylénu,

polyetyléntereftalátu a polykarbonátů. Vedle těchto základních typů šneků se vyrábějí též stroje se zvláštními šneky, které mají vzhledem ke svému odlišnému provedení buď zvláštní jednoúčelové použití, nebo zase umožňují univerzálnější přizpůsobení stroje vlastnostem různých hmot. Na zpracování kaučukových směsí se uplatňují šneky s hlubší a užší závitovou drážkou (Obr. 2), pracující s menší frekvencí otáčení, a to 0,3 až 0,5 ot/s. [3]

Obr. 2. Šneky na zpracování kaučukových směsí a – dvouchodý, b – jednochodý, diferenciální

Plastomery vyžadují šnek se závitem mělkým a širokým (Obr. 3), který má frekvenci otáčení u běžných strojů 0,5 až 2,5 ot/s.


7

Obr. 3. Šneky na zpracovávání plastických hmot a – diferenciální šnek s nevýraznou kompresní částí (vhodný např. na polyvinylchlorid, houževnatý polystyren), b – diferenciální šnek s výraznou kompresní částí (vhodný např. na polyetylén, polyamidy), c – diferenciální šnek s dekompresní částí (vhodný např. na polyamidy, polypropylén, polyetyléntereftalát, polykarbonáty) Pro vlastní zpracování hmoty je důležitá délka šneku, která se vyjadřuje násobkem průměr D. Stroje na zpracování kaučukových směsí mají šnek o délce 5 až 6 D. Tyto stroje, kromě nejmenších typů, musí být zásobovány předem ohřátou směsí. Nové typy, které mohou zpracovávat studenou kaučukovou směs, mají šnek dlouhý 8 až 15 D. ke zpracování plastomerů se musí použít stroje s velmi dlouhými šneky, jejichž délka je 15 až 30 D. [3] Velikost vtlačovacího stroje je dána průměrem D a délkou šneku L, vztahovanou k průměru (L/D). Tyto rozměry tvoří tzv. rozměrovou řadu: D

20

25

32

45

63

90

125

160

200

250

L/D

8

10

12

15

(18)

20

(24)

25

30

35

[4]

320

400


8

Teplota šneku je rovněž důležitým činitelem a musí být nižší než teplota komory stroje. Má-li zpracování hmoty probíhat za optimálních podmínek, je nutné šnek temperovat, tj. udržovat na stálé, ale nižší teplotě. To je však možné jen u vrtaných šneků. Z výrobních a pevnostních důvodů lze vrtat šneky jen větších průměrů, zpravidla od průměru 60 mm výše. Takové šneky se udržují na vhodné teplotě cirkulací kapalného média, jako vody nebo oleje. Přívod i odpad média je proveden jako otevřeným hrdlem nebo vstupní hlavou. [3] Šnek se vyrábí z ušlechtilých velmi pevných ocelí a je hladce obrobený a leštěný. Mnohé stroje mají šnek nitridovaný nebo tvrdě chromovaný, aby měl velkou povrchovou tvrdost. Někteří výrobci navařují nejvíce exponované hrany šneku tvrdokovem (stelitem). Čep šneku je uložen ve dvou radiálních a v jednom axiálním ložisku, které u větších strojů dosahuje značných rozměrů. U největších strojů v gumárnách jsou osové síly šneku tak veliké, že k jejich zachycení jsou nutná zvláštní segmentová ložiska. Ložisková skříň šneku vyžaduje dokonalé mazání, obstarávané u mnoha strojů i samostatným mazacím agregátem, a dokonalé těsnění proti unikání maziva do pracovního prostoru. Pro každou hmotu vyhovuje jiný druh šneku, s méně nebo více výraznou kompresní částí apod. Proto výrobci upravují stroje tak, aby byly snadnou výměnou šneku způsobilé zpracovávat co nejvíce druhů hmot. Na takových stojích je čep šneku krátký a zasouvá se do dutého vřetena stroje. Vřeteno je trvalou částí stroje, je uloženo v ložiskách a tvoří výstupní člen hnací jednotky. Šnek se otáčí v komoře stroje, která je vyložena pouzdrem s nitridovaným a přesně obrobeným vnitřním povrchem. Delším používáním stroje se pouzdro vydírá, vůle mezi šnekem a pouzdrem se zvětšuje, výkon stroje se zmenšuje, namáhání šneku v důsledku jeho špatného vedení vzrůstá. Čím má zpracovávaná hmota v tavenině menší viskozitu, tím menší vůli musí mít šnek uložený v komoře. [3] 1.2.2

Komora (pracovní válec)

Komora má u ložisek šneku plnicí otvor (násypku) a na druhém konci je k ní připevněna vytlačovací hlava, kterou lze vyměňovat podle použití stroje. Zvnějšku bývá komora


9

opatřena různými systémy jsou často složitá zařízení. Některá jsou jen k chlazení, jiná jen pro ohřev. Chlazení komory se děje tak, že kanálky nebo komůrkami kolem pouzdra protéká voda. Nové stroje mají zavedeno chlazení vzduchem, dodávaným i několika ventilátory. Ohřev se děje párou, horkou vodou nebo olejem. Tato média opět procházejí kanálky nebo komůrkami kolem pouzdra. Výhodou kapalných médií je, že při překročení žádané teploty se obrátí tepelný tok a médium působí jako chladicí. Velmi je rozšířen pro svou jednoduchost ohřev elektrickými odporovými tělesy. Je prováděn také indukční ohřev normální nebo zvýšenou frekvencí střídavého proudu. Kolem komory stroje je primární vinutí, které indukuje ve stěně komory vířivé proudy značné intenzity, jimiž se komora zahřívá. Teplota komory se musí udržovat na určité, poměrně úzce vymezené teplotě, zejména při zpracování některých plastických hmot. Teplota v oblasti násypky je nejnižší, aby se granulát neslepoval a nevznikaly poruchy v zásobování stroje. Proto se část komory s násypkou dokonce chladí. Směrem k vytlačovací hlavě se teplota zvyšuje až do maxima. Z toho důvodu je zařízení, které temperuje komoru, rozděleno na pásma (sektory), z nichž každé mívá samostatnou regulaci teploty, provedenou obvykle elektrickými regulátory (Obr. 4). [3]

Obr. 4. Měření teploty 1 – šnek, 2 – pracovní válec, 3 – teplotní zdroj (topné těleso), 4 – zpracovávaný materiál, 5 – měřící termočlánky, 6 – regulační teploměr, 7 – snímací teploměr Pracovní válec je velmi namáhanou funkční částí stroje. Pokud poměr vnějšího a vnitřního průměru nepřekročí hodnotu 1,5, je možno pracovní válec dimenzovat jako tenkostěnnou nádobu.


10

Pracovní válce se běžně zhotovují z nitridačních ocelí. Materiál válců musí být snadno obrobitelný, přitom však vysoce pevný a odolný proti opotřebení i vůči chemickému působení zpracovávaného materiálu. Ke zvýšení odolnosti proti opotřebení se aktivní povrch opatřuje různými povlaky. [4] 1.2.3

Plnicí otvor, násypka a zásobník

Ve vstupní části vytlačovacího stroje je v komoře otvor směřující obvykle ve směru tečny ke šneku. Na úpravě tohoto otvoru hodně závisí plynulá činnost stroje. Otvor je zkonstruován podle toho, v jaké formě přichází hmota do stroje. Přichází-li v podobě pásku, studeného nebo teplého, postačí prostý otvor nebo otvor s volnoběžným či poháněným válečkem (Obr. 5).

Obr. 5. Provedení plnicího otvoru Velké stroje zpracovávající směs přímo z hnětacího stroje nebo kusový kaučuk mají plnicí otvor velkých rozměrů s mohutnou násypkou. V násypce se pohybuje pneumatický beran, který vtlačuje hmotu do komory stroje. Stroje zásobované granulovanou nebo práškovou hmotou mají plnicí otvor s násypkou nebo zásobníkem, někdy značně objemným a opatřeným vibrátorem nebo míchadlem. Některé stroje mívají dávkovací ústrojí, umístěné mezi zásobníkem a plnicím otvorem. Dávkování práškové hmoty nebo granulátu je váhové a je nutné u rychloběžných vytlačovacích strojů. [3] 1.2.4

Pohon šneku

Hnací jednotka vytlačovacího stroje je umístěna u menších strojů přímo v podstavci stroje. Velké stroje s příkonem nad 50 kW mají hnací jednotku jako samostatnou část stroje.


11

Většina vytlačovacích strojů má hnací jednotku způsobilou pohánět šnek různými rychlostmi. Frekvence otáčení šneku ovlivňuje zpracování hmoty a určuje množství hmoty dodávané do vytlačovací hlavy. Volba rychlosti šneku je mimo jiné podmíněna kvalitou vytlačovaného produktu, vlastnostmi hmoty a hlavně výkonem hnací jednotky, neboť s frekvencí otáčení šneku roste příkon motoru. Frekvence otáčení šneku menších strojů se reguluje převážně variátorem. Středně veliké stroje mívají dnes již jen ojediněle mechanickou několikarychlostní převodovkou, jejíž nevýhodou je stupňovitá změna rychlosti. Častěji se zato objevuje v hnací jednotce převodovka hydraulická, která umožňuje plynulé měnění rychlosti ve velkém rozsahu. Nejčastěji jsou střední a velké vytlačovací stroje poháněny regulačním elektromotorem, tj. motorem třífázovým komutátorovým nebo motorem stejnosměrným. Někteří výrobci vybavují vytlačovací stroje pro univerzálnější použití hnací jednotkou, ve které lze dosáhnout regulace frekvence otáčení šneku v širokém rozsahu jednak změnou mechanických převodů, jednak regulací frekvence otáčení motoru. [3] 1.2.5

Vytlačovací hlavy

Vytlačovací hlavy se dělí podle polohy osy šneku a osy vytlačovací hubice Vytlačovací hlavy

přímé

příčné

šikmé

přesazené 1

2

1

1

1 2

2

2

radiální

axiální

1 – osa šneku 2 – osa vytlačovací hubice

Hlava s hubicí je upevněna k výstupnímu konci komory stroje a formuje vytlačovanou termoplastickou hmotu na požadovaný tvar. Musí být konstruována tak, aby se dala snadno od stroje odpojit, když se má stroj čistit nebo když se mění druh výrobku.


12

S komorou je spojena závitovou, prstencovou nebo bajonetovou objímkou, otočnými šrouby apod. Tento spoj tvoří pevnostně nejméně dimenzovanou část stroje, která chrání stroj před vážnějším poškozením při ucpání hlavy. Vytlačovací hlava a některé její části jsou vyhřívány odporovými pásy (prstenci) nebo indukčně. Topné systémy mají automatickou regulaci teploty. Hlavy na vytlačování složitých nebo dutých průřezů, na vytlačování fólií, hlavy na oplášťování a hlavy na granulování jsou složitá zařízení, která vyžadují dokonalé konstrukční řešení, mají-li zajistit splnění funkce stroje. Záměnou některých prvků hlavy nebo úpravou jejich vzájemné polohy se mění rozměry a tvar průřezu vytlačovaného produktu. Při zpracovávání plastických hmot, zejména hmot málo viskózních, je ve vstupu do hlavy lamač (kruhová deska s otvory) a sada sít. Lamač a síta přispívají k homogenizaci hmoty, zachycují nezplastikované a neroztavené částice, popř. i nečistoty. Dále udržují v komoře stálý tlak nezávisle na odporech hlavy. Naposled uvedenou funkci plní lépe tzv. řiditelný ventil, umístěný mezi komorou a hlavou, neboť se jím dá zvnějšku nastavit optimální tlak pro zpracování hmoty v drážce šneku. Řiditelný ventil je buď samostatný orgán, nebo jeho funkci plní např. kuželový konec šneku, zasahující do kuželové dutiny v hlavě. Velkost štěrbiny se nastavuje v tomto případě posuvem celého tělesa komory nebo naopak posuvem šneku. Posuv válce nebo šneku se děje mechanicky – např. šroubem, nebo hydraulicky. Píst hydraulického válce je potom zároveň axiálním ložiskem šneku. Vytlačovací hlavy, zvláště hlavy s řiditelným ventilem, jsou vybaveny měřičem tlaku. Podle toho, jaká je vzájemná poloha osy šneku a osy ústí hlavy, označují se hlavy jako hlavy přímé, příčné a šikmé. Některé hlavy jsou určeny pro oplášťování jiných polotovarů (vodičů, kabelů, hadic apod.). Příčné a šikmé hlavy jsou výrobně složitější a obtížněji se u nich dosahuje stejnoměrného tlaku vytlačované hmoty v celém průřezu. Všude, kde je to možné, se dává přednost přímým hlavám. Přímých hlav se též může použít k oplášťování tenčích vodičů, jestliže se vodič přivádí vrtáním v ose šneku. Stejný tlak hmoty v celém průřezu vytlačovaného produktu je základním požadavkem na vlastnosti z každé hlavy. Proto musí být vnitřek hlavy hladký, proudnicově řešený, bez koutů, v nichž by vytlačovaná hmota setrvávala, navulkanizovávala nebo se tepelně rozkládala. Rovnoměrné rozložení tlaku po celém průřezu štěrbinového ústí široké hlavy je tím obtížnější, čím je štěrbina užší a delší a čím je hmota viskóznější. Rozdělení tlaku


13

u hlavy na běhouny se dosahuje tím, že válcová dutina hlavy přechází směrem k ústí v táhlou ležatou osmičku (Obr. 6). [3]

Obr. 6. Přímá hlava na běhouny plášťů pneumatik 1 – hlava, 11 – hřebenový klín, 12 – pneumatický válec, 13 – šablona U přímé hlavy na běhouny je průřez běhounu určován výměnnou šablonou 13, jež se upevňuje v hlavě pneumaticky ovládaným hřebenovým klínem 11. Přímé hlavy na vytlačování hadic, trubek a jiných dutých výrobků mají v hlavě trn nesený rozdělovačem. Trn určuje vnitřní a hubice vnější tvar a rozměru dutého produktu. Kanálkem vrtaným v trnu se přivádí stlačený vzduch nutný při přetlakovém kalibrování trubky nebo se jím přivádí rozptýlený klouzek, zabraňující slepení měkké a lepivé hadice. Stejnou funkci má příčná hlava, určená k vytlačování a vyfukování fólií. Kruhová štěrbina v ústí této hlavy má šířku jen 0,8 až 2 mm. Trnem se přivádí vzduch na rozšiřování hadicové fólie. Chladicí prstenec chladí vzduchem fólii hned po jejím výstupu z hlavy. Příčné a šikmé hlavy pro oplášťování hadic, kabelů, i vodičů (drátů) mají dutý trn , končící ještě uvnitř hlavy. Tímto trnem se přivádí k oplášťování určený polotovar. Tangenciální rozdělovač rozděluje přiváděnou po obvodu trnu. [3] Čistící hlavy, používané k čištění některých kaučukových směsí. Kuželovitě se rozšiřují, aby účinná plocha sít 18, vložených v ústí hlavy, byla co největší (Obr. 7). O děrovanou desku 17 a síto s velkými oky se opírá vlastní síto s malými oky, které je vloženo do


14

hlavy, nejblíže šneku. Síta se musí často měnit, proto je výhodný bajonetový uzávěr a otočný závěs víka hlavy. Obojí usnadňuje tuto výměnu. Některé čisticí hlavy mají řezací ústrojí, které krájí vycházející směs. Ústrojí je poháněno pneumaticky nebo elektromotorem.

Obr. 7. Čisticí hlava 1 – hlava, 9 – bajonetová objímka, 16 – víko, 17 – děrovaná deska, 18 – síta, 19 – páka s pastorkem, 20 – nůž, 21 – hnací jednotka nože Čisticím hlavám se podobají granulovací hlavy. V hlavě je děrovaná deska s otvory průměru 4 až 8 mm a těsně podle desky krouží ramena nožů. Hmotu vycházející z otvorů desky krájejí nože na krátké válečky – granule, jejichž délka závisí na vzájemné rychlosti vytlačování a rychlosti nožů. Rychlost otáčení nožů se dá zpravidla plynule regulovat. Granule se chladí a odvádějí proudem vzduchu nebo vody. Granule z kaučukových směsí se chladí vodou se suspenzí práškovala. Zařízení na chlazení a dopravu granulí je samostatné strojní zařízení, navazující na vytlačovací stroj. [3] Vyobrazené a popsané hlavy jsou jen příklady různých typů vtlačovacích hlav. V praxi se používá ještě dalších složitějších typů, jako jsou hlavy na dvouvrstvé produkty apod. Konečný tvar a rozměr průřezu je také ovlivňován smršťováním chladnoucí hmoty, rychlostí odtahu produktu, kalibrovacími přípravky atd. [3]

1.3 Ovládání a obsluha vytlačovacích strojů Činnost vytlačovacího stroje se posuzuje podle údajů otáčkoměru, ampérmetru nebo wattmetru a podle údajů teploměrů. Kontrolní přístroje, regulátory teploty a často i


15

ovládací prvky bývají umístěny na panelu stroje nebo na panelu samostatné rozvodné skříně, kde tolik netrpí vibracemi stroje a jsou snadno přístupné při údržbě a opravě. Před uvedením stroje do chodu se jednotlivá pásma komory, hlavy i hubice ohřejí na předepsanou provozní teplotu. Jakmile se tepelný stav ustálí, spustí se stroj a přivede se do něho hmota. Zajíždí se zpravidla př nižší frekvenci otáčení šneku a pomoc orgánů v hlavě se upraví tvar a rozměr průřezu vytlačovaného produktu. Když je povrch vytlačovaného produktu hladký a lesklý, zvyšuje se rychlost stroje na takovou hodnotu, při které je vytlačovaný produkt stále lesklý, hmota zůstává neporušena rozkladem a stroj není přetížený. Rychlost vytlačování může být také směrem vzhůru omezována jinými okolnostmi, např. možnostmi dalšího zpracování v celém soustrojí apod. Šnek nemá nikdy běžet naprázdno, bez hmoty, neboť se odírá pouzdro i šnek. Po skončení práce se nechá hmota vyběhnout. V některých případech se musí zcela vyčistit od zbytků hmoty nejen stroj, ale především hlava. [3]

1.4 Soustrojí k vytlačování běhounů na pláště pneumatik Zvýšené nároky na vlastnosti pneumatik si vynutily podstatné změny v příprav jejich jednotlivých dílů, tedy i běhounů. V moderních pneumatikárnách se vyrábějí běhouny několikavrstvé, zhotoven ze dvou nebo tří kaučukových směsí různého složení a různých vlastností. Také konečné rozměry hotového běhounu musí vyhovovat poměrně úzkým tolerancím, aby se při konfekci plášťů mohla uplatnit v plném rozsahu mechanizace nalepování běhounu na kostru pláště. Na Obr. 8 je znázorněno soustrojí, které může vyrábět běhouny až ze tří vrstev. Běhoun vzniká ze širokého spodního pásu, který tvoří střed běhounu i oba boční pásky. Na něj se za tepla nalepuje užší pás jako koruna běhounu. Oba pásy se vytlačují sdruženým vtlačovacím strojem 1. Pro zlepšení adheze ke kostře pláště se na spodní stranu běhounu přilepuje fólie z lepivé směsi. Ta se válcuje na tříválci 3. Takto vrstvený běhoun prochází chladicím strojem 6, v němž se nejen chladí, ale také smrští (umrtví), a je odváděn k řezacímu stroji 7. Tam se rozřezává na jednotlivé běhouny podle potřeby konfekční dílny. Kontrolní váhou 10 se ověřuje hmotnost běhounu před uložením do pojízdného zásobníku. Kromě toho jsou v soustrojí ještě pásové nebo válečkové dopravníky pro dopravu běhounů mezi jednotlivými stroji. K vytlačovacím strojům a k tříválci příslušejí zásobovací dvouválce. [3]


16

Soustrojí je vhodné jen pro velkovýrobu, neboť jeho zajíždění a seřízení na jiný rozměr a jinou směs je obtížné. Je v něm rozpracováno přes 170 m běhounu a teprve na výstupu je možno spolehlivě posoudit správnost rozměrů běhounu. [3]

Obr. 8. Soustrojí na vytlačování běhounů na pláště pneumatik 1 – sdružený vytlačovací stroj, 2 – tažný stroj, 2.1 – přítlačná pneumatika, 3 – tříválec, 3.1 – lamelový válec, 4 – dopravník, 4.1 – odvíjecí ústrojí, 5 – kontrolní úseková váha, 6 – chladicí stroj, 6.1, 6.3 a 6.5 – pásové dopravníky, 6.2 – smršťovací válečková dráha, 6.4 – nanášecí ústrojí, 6.6 – chladicí vany, 7 – řezací stroj, 7.1 a 7.2 – pásové dopravníky, 7.3 – fotorelé, 7.4 – řezací ústrojí, 7.5 – ofukovací trysky, 8 – přehýbací stroj, 9 – natírací stroj, 9.1 – štětec, 10 – kontrolní můstková váha, 11 – odváděcí válečková dráha, 11.1 – pásový dopravník Maximální šířka běhounů zhotovitelných soustrojím je 740 mm. Pracovní rychlost se může regulovat v rozmezí 33 až 330 mm/s. Větší rychlosti se uplatní při výrobě běhounů s menším průřezem. [3] 1.4.1

Zásobování vytlačovacích strojů za studena

U běžných vytlačovacích strojů je třeba směs zahřát a rozpracovat na potřebnou plasticitu; to vyžaduje příslušná zařízení, zdroj energie a obsluhu. To je jeden z důvodů, proč se v mnoha případech přechází na plnění za studena. Zamíchaná směs se ochladí na bezpečnou teplotu a pak buď nakrájí na pásy a navine se na cívky nebo se granuluje.


17

V této podobě se materiál plní do stroje, který má délku šneku 7,10D a mělký závit. Ušetří se tak ohřívání (zařízení, obsluha, energie), zlepší se možnost kontroly rozměru profilu a viskozita je pravidelnější. Směsi lze více urychlit, protože se nezvyšuje tepelná historie na ohřívacím dvouválci. Tento způsob je vhodný zejména pro průběžnou beztlakovou vulkanizace. [2] 1.4.2

Sdružený vytlačovací stroj

Tento stroj je vytvořen ze dvou strojů o průměrech šneků 250 a 200 mm. Plošina s horním strojem se dá šroubovým mechanismem naklánět v rozmezí několika stupňů. Buď má každý stroj samostatnou hlavu s výměnnou šablonou, nebo oba stroje mohou pracovat do společné hlavy. Druhý způsob je vhodný jen tehdy, jestliže se sortiment průřezů často nemění, neboť každá podstatnější změna rozměru průřezu vyžaduje výměnu celé hlavy. První způsob umožní snazší přizpůsobení hlav změněnému průřezu běhounu, a to pouhou výměnou šablon. Oba vytlačovací stroje jsou zásobovány nepřetržitě pásovými dopravníky od dvouválců. [3] 1.4.3

Tažný stroj

Tažný stroj 2 má dva samostatné pásové dopravníky, které odebírají pásy vytlačované jednotlivými vtlačovacími stroji. Nad spodním, delším dopravníkem je umístěna široká válcová pneumatika 2.1, která stlačuje obě vrstvy k sobě. [3] 1.4.4

Tříválec

Tříválec 3 má rozměry válců 350 x 900 mm. Válcuje fólii o tloušťce 0,4 mm a za tepla ji přilepuje na spodní stranu běhounu. Přídavným lamelovým válcem 3.1 stlačuje (slepuje) všechny vrstvy běhounu dohromady. Tříválec je zásobován ohřátou směsí ručně. Za tříválcem může být umístěno odvíjecí ústrojí 4.1 s balíkem tenké fólie z polyetylénu, která se přilepuje jako ochranná vrstva na lepivou spodní stranu běhounu. Tato fólie zůstává na běhounu až do konfekce, aby se lepivá strana běhounu neznečišťovala a neztrácela lepivost. [3]


1.4.5

18

Dopravníky a chladicí stroj

Dopravníky 4 a 6.1 převádějí horký běhoun přes kontrolní úsekovou váhu 5 do chladicího stroje 6. Chladicí stroj je nejrozměrnějším konstrukčním celkem celého soustrojí. Vedle pěti chladicích van má smršťovací válečkovou dráhu 6.2 a nanášecí ústrojí 6.4. Všechny válečky smršťovací dráhy jsou poháněny jedním řetězem stejně rychle, ale jejich průměry se postupně zmenšují, takže jejich obvodová rychlost směrem ke konci dráhy klesá. Tímto zpomalováním dopravy se běhoun nutí ke smrštění. Na konci dopravníku 6.3 může být umístěno nanášecí ústrojí 6.4, které v nutném případě nanáší na spodní stranu běhounu kaučukové lepidlo. V nanášecím ústrojí je přítlačný a nanášecí válec, jenž se otáčí ve vaně s lepidlem. Další kartáčový válec nános lepidla roztírá. Při nanášení lepidla funguje dopravník 6.5 jako sušicí dopravník a je nad ním instalováno odsávací zařízení. Nanášecí ústrojí je zásobováno lepidlem z přetlakového zásobníku. Jednotlivé vany 6.6 jsou 20 až 30 m dlouhé. Protéká jimi chladicí voda. V každé vaně je příčně žebrovaný pásový dopravník a dopravovaný běhoun je udržován pod hladinou pomocnými válečky. Každý dopravník ve vaně má vlastní hnací jednotku, jejíž rychlost je řízena velikostí smyčky na přechodu z vany do vany (smyčky ovládají řídicí kontakty). [3] 1.4.6

Řezací stroj

Stroj 7 řeže běhouny na požadovanou délku zcela automaticky. Tvoří ho dva pásové dopravníky 7.1 a 7.2, které běhoun přerušovaně posunují. Když se vytvoří na výstupu z poslední chladicí vany dostatečně veliká smyčka, začnou dopravníky běhoun odebírat a běží tak dlouho, až fotorelé 7.3, reagující na přísun konce běhounu z předchozího řezu, pohon dopravníku zastaví. Zároveň vyšle impuls ke spuštění činnosti řezacího ústrojí 7.4. Pracuje-li celé soustrojí rychleji a řežou-li se běhouny kratší než 1500 mm, řežou obě ústrojí současně a najednou vznikají dva běhouny. Pro větší běhouny se vystačí s činností jediného řezacího ústrojí. Ústrojí jsou posuvná po loži stroje a jejich polohou je dána délka běhounů. V každém řezacím ústrojí je příčně pojíždějící vozík s motorem a kotoučovým nožem. Kotoučový nůž se chladí a maže vodou. Přebytečná voda se z produktu sfukuje štěrbinovou tryskou 7.5. Vzájemná součinnost dopravníků a řezacích ústrojí je zajišťována elektricky. [3]


1.4.7

19

Postřikovací zařízení

Toto zařízení dokončuje běhoun nástřikem řezů polotovaru kaučukovým lepidlem. Dopravníky odebírají zrychleným posuvem nařezané běhouny, které vjíždějí do vstřikovací kabiny, kde přes optický systém dochází k nástřiku konců polotovaru. [3] 1.4.8

Odvádění běhounů

Kontrola běhounů vážením na sklonné můstkové váze 10, odebírání běhounů z válečkové dráhy 11 a jejich ukládání do pojízdných zásobníků vyžaduje součinnost pracovníků. Vadné běhouny se převádějí na spodní dopravník 11.1. Při maximální rychlosti soustrojí je ruční překládání běhounů fyzicky namáhavé a je k němu zapotřebí několika dělníků. Uskladnění běhounů lze řešit také pomocí navíjecího stroje, který navíjí běhouny na velkou cívku do zábalu (fólie z polyetylénu o tloušťce asi 1 mm). Dvojice cívek, tj. cívka se zábalem a cívka pro navíjení běhounů, jsou uloženy v závěsu, který se převáží visutou dráhou do skladu a potom ke konfekčním strojům. Na cívku lze navinout podle druhu 3 až 30 běhounů (užší běhouny se navinují vždy dva vedle sebe). Navíjením běhounů je podstatně zmechanizováno jejich odvádění. [3] 1.4.9

Pohon strojů

Všechny hnací jednotky, kterými jsou poháněny vytlačovací stroje, tříválec, tažný stroj a všechny dopravníky chladicího stroje, mají stejnosměrné motory ve Wardově – Leopardově zapojení. Frekvence otáčení šneků vtlačovacích strojů se nastavuje individuálně tak, aby se využilo alespoň u jednoho stroje maximálního výkonu. Frekvence otáčení druhého stroje se potom nastaví tak, aby vytlačovací rychlosti byly u obou strojů stejné. Základní nastavení rychlosti ostatních strojů probíhá souběžně a samočinně s nastavením rychlosti tažného stroje 2, která se seřizuje podle rychlost vytlačování. Tato základní rychlost se potom v jednotlivých úsecích samočinně koriguje podle smršťování produktu. Ostatní stroje následující za chladicím strojem mají již synchronní střídavé motory. Tyto stroje pracují přerušovaně a jejich pracovní rytmus je určován rychlostí přísunu produktu z chladicího stroje. [3]


20

1.5 Všeobecné připomínky k vytlačování Kaučukové směsi jsou výrazně nenewtonovské materiály, tj. jejich koeficient viskozity je závislý na tečném napětí, průběh deformace ve střihu není v poměru k namáhání ve střihu, s rychlostí namáhání rychle stoupá odpor. Při daném zatížení rychlost deformace s teplotou stoupá (faktor zhruba 1,3 pro 10°C). Tok závisí na čase, kaučuk jeví thixotropii, což se zvláště projevuje u směsí se ztužujícími plnivy. [2] Pohyb materiálu ve vytlačovacím stroji je výslednicí čtyř tokových pochodů (Obr. 9). Jsou to: -

-

příčný tok, probíhající v rovině kolmé k ose šneku; neovlivňuje postupný tok v plášti, ale způsobuje cirkulační vratný pohyb důležitý pro promíchávání a vyrovnávání Q4, posuvný výtlačný tok způsobený dopravou materiálu směrem k hlavě Q1 zpětný tlakový tok způsobený odporem v hlavě, působící proti výtlačnému toku Q2 zpětný tok způsobený vůlí mezi šnekem a povrchem pláště Q3; u nových strojů je tento tok malý; když se vůle opotřebením zvětší, je pro stejný výkon třeba zrychlit otáčení šneku (nebezpečí navulkanizování)

Obr. 9. Tlaky v šnekovém vytlačovacím stroji Q1 – výtlačný tok, Q2 – zpětný tlakový tok, Q3 – zpětný tok vůlí, Q4 – příčný tok Každou kaučukovou směs nelze vytlačovat, již její složení musí být k tomu zaměřeno. Za předpokladu, že elastomer byl pro daný účel vhodně zvolen, bude rozhodující: viskozita směsi, sklon k deformaci, elastický podíl, navulkanizování a průběh vulkanizace. Při vytlačování se směs poměrně usilovně mechanicky zpracovává, přičemž vzniká přeměnou teplo; čím tužší bude směs, tím větší bude vznikající teplo; příliš plastická směs klade vytlačování malý odpor, výkon je malý a profil se po opuštění hubice bude deformovat. Jak souvisí výkon stroje s viskozitou a teplotou, ukazuje Obr. 10; se stoupající teplotou klesá výkon, různým teplotám odpovídá optimální viskozita.


21

Plasticita kaučuku se pro vytlačování upravuje buď plastikací, nebo přídavkem změkčovadel do směsi; směs nesmí být však přeměkčena, musí si zachovat nerv. K vytlačování je jako změkčovadlo nejvhodnější kyselina stearová nebo parafin, tedy změkčovadla s omezenou rozpustností v elastomeru, nazývaná maziva. Dobrým přídavkem pro vytlačování je faktis a jemný regenerát, SP – rubber (super processing rubber) nebo syntetický kaučuk předsíťovaný divinylbenzenem. Účinek těchto přísad je založen na principu: regenerát, SP-rubber jako materiály nerozpustné, ale dobře mísitelné s kaučuky, zvětšují anizotropii směsí; nejsou to materiály zesíťované v celé hmotě, ale drobné fragmenty zesíťovaných podílů v plastickém médiu; navíc při volné vulkanizace zmenšují deformaci teplem, protože jsou méně termoplastické než kaučuky. Z plniv jsou nejvhodnější ta, která podporují anizotropii, tedy např. saze s vyšší sekundární strukturou, magnésia karbonika, apod.; termické saze bez sekundární struktury nejsou vhodné; směsi mají velké narůstání, povrch není hladký; s větším objemem plnění se ovšem jejich vliv zlepšuje. Volba správných plniv není tak důležitá u přírodního kaučuku jako u některých kaučuků syntetických, kde je rozhodujícím faktorem. Při hodnocení směsí pro vytlačování se posuzuje výkon (objem nebo délka profilu za stanovených podmínek), povrch, hrany, narůstání, sklon k deformaci a odolnost proti navulkanizování. Používá se k tomu převážně empirických metod, např. vytlačování Garveyovou hubicí, na vytlačeném profilu se hodnotí povrch a hrany pomocí empiricky připravené stupnice a narůstání skutečným povrchem plochy. [2]


22

Obr. 10. Vztah mezi teplotou, viskozitou a výkonem stroje Zvláště velkou pozornost nutno věnovat urychlení směsi. Teplota při vytlačování je značně vysoká a může dojít k navulkanizování v hubici nebo dokonce již ve šneku. K navulkanizování může dojít také tehdy, jestliže směs dlouho setrvává ve stroji, např. při velkých dávkách a malém odběru hubicí; materiál se v hlavě dlouho hněte, nastává zpětný tok vůlí mezi šnekem a pláštěm a popř. navulkanizování; malé profily vytlačovat je vhodnější na malém stroji. Proto se k urychlení směsí s oblibou používá urychlovačů se zpožděným účinkem. Navulkanizování a nepravidelnosti při vytlačování může také zavinit nesprávná manipulace s odpadem. Vratný odpad je třeba vždy převálcovat na plásty, ochladit a pak rovnoměrně přidávat do nové směsi; malé množství navulkanizovaného odpadu stačí jako násada (zárodek) způsobit navulkanizování celého množství. Plynulé vytlačování předpokládá dostatečný pravidelný tlak v hlavě (tlak dosahuje hodnot kolem 200 atm). To souvisí s teplotou jednotlivých částí stroje a s teplotou směsi (za předpokladu, že stroj je v pořádku a že šnek nemá opotřebením příliš velkou vůli). Plášť se udržuje jen mírně teplý a jeho teplotou lze do jisté míry kontrolovat výkon stroje. Je-li plášť příliš teplý, snižuje se viskozita směsi, klesne tlak v hlavě a tím se zhorší výkon i kvalita. [2] Důležitá je teplota hubice; studená hubice brzdí průchod směsi, způsobuje velký tlak v hlavě, zvětšuje zpětný tok, profil má špatný povrch; průchodem příliš teplou hlavou a


23

hubicí materiál změkne, výkon klesá a profil se za hubicí deformuje. Vyšší teplota hubice je nutná pro málo plněné směsi s vysokým nervem. Šnek se u větších strojů chladí, aby se zmírnilo tření a snížilo nebezpečí navulkanizování. Vytlačovací stroj lépe pracuje, využívá-li se ho v blízkosti jeho výrobní kapacity (dané šnekem); tok stačí vyplňovat přímo hubici a materiál nezůstává ve stroji déle, než je třeba, a nenastává navulkanizování. Při začátku práce se najíždí menší rychlostí a pak se počet otáček šneku zvyšuje tak dlouho, dokud je kvalita profilu vyhovující. Jsou-li rozměry poněkud větší, než je předepsáno, lze je v určitých mezích upravit tím, že se materiál nebo stroj více ohřeje, zvýší se plasticita a materiál méně narůstá; rozměry lze v malých mezích korigovat také zrychlením odběru. [2]

1.6 Připomínky k vytlačování různých kaučuků Směsi z přírodního kaučuku se vytlačují dobře; narůstání lze v rozumných mezích upravovat měkčením, přičemž mechanické měkčení snižuje elastický podíl více než měkčení tepelné. Se stoupajícím obsahem ztužujících přísad stoupá thixotropie směsí. Urychlení musí být pečlivě voleno tak, aby nedocházelo k navulkanizování (zvláště při plnění retorovými sazemi). Volba plniv není tak rozhodující jak u některých kaučuků syntetických. Výbornou přísadou pro tenkostěnné nebo složité tvarované profily, které se volně vulkanizují, je faktis. Butadienstyrenový kaučuk je třeba plnit správnými plnivy; nejvhodnější jsou saze s vysokou sekundární strukturou. Vytlačování lze zlepšit náhradou části základního kaučuku (asi 20%) kaučukem předsíťovaným nebo kaučukem s větším obsahem styrenu. Butadienstyrenové směsi jsou bezpečnější při zpracování a jejich malá lepivost dovoluje v některých případech vulkanizaci bez klouzku. Mění-li se ve směsi druhy (SBR 1000, 1500, 1700), je třeba upravovat hubici. Směsi z butadienakrylonitrilového kaučuku je třeba před vytlačováním dobře rozpracovat; se zřetelem na jeho menší bezpečnost je nutno pracovat opatrně. Teplota pláště má být 35 – 65°C, hlavy 95°C a hubice 120°C. Směsi z chloroprenového kaučuku se mají zpracovávat nejdříve za 8 hodin po zamíchání (během této doby se změkčovadla dobře absorbují). Kysličník zinečnatý a urychlovače je výhodné přidávat až při ohřívání a pak ihned vytlačovat. Výchozí teplota stroje: plášť a


24

šnek 50-60°C, hlava 70°C, hubice 95°C. Přechod na plnění za studena vyžaduje stroj se šnekem 7-10D, nejlépe diferenčním. Provádí-li se vulkanizace průběžně, postupuje se tak, že se do zamíchané směsi, která musí mít větší viskozitu, přidají urychlovače (včetně kysličníku zinečnatého), směs se nařeže na pásy, navine na cívky a nechá odležet přes noc. Druhý den se plní studená směs z cívek přímo do stroje; k plnění možno též použít granulí. Výchozí teplota: plášť 25°C, hlava 50°C a hubice 65°C. Profil se přímo průběžně vulkanizuje v taveninové nebo fluidní lázni při teplotě kolem 220°C. Lze tak bez obtíží vyrábět profily plné i mechové. Směsi z butylkaučuku se vytlačují nejlépe na strojích s délkou šneku 14D a mělkým závitem; doporučuje se plnění za studena. Pokud se používá ohřívání, jsou vhodnější stejnoběžné válce (70-80°C teplé), aby se nezachycoval ve směsi vzduch; šnek musí být v dobrém stavu a s malou vůlí a hubice leštěné. Teplota pláště 60-70°C, hlavy 100110°C a hubice 125°C. Ke snížení nervu se musí směs plnit nejméně 20dsk plniv; vhodnými plnivy jsou saze FEF, jemně mletý kysličník křemičitý nebo kaolín; křída je nevhodná. Po tepelném zpracování směsi má stroj větší výkon (směs je tužší), povrch je však horší. Směsi ze silikonového kaučuku lze zpracovávat na běžných vytlačovacích strojích. Kde je to však možné (hlavně pro plynulou vulkanizaci), je vhodné použít delšího šneku (10D) s mělkým závitem. Za šnek se doporučuje zařadit lámač, který nejen zachycuje nečistoty, ale zlepšuje i vytlačování. Celý vytlačovací stroj se udržuje chladný. Stereoregulované kaučuky: polyizopren dává lepší výsledky při zpracování, byl-li plastikován za přítomnosti peptizačních činidel: stroj má větší výkon a povrch profilů je kvalitnější. Zpracovává-li se za stejných podmínek jako přírodní nebo butadienstyrenový kaučuk, je teplota při zpracování vždy o 10-20°C nižší, protože směsi se při hnětení méně zahřívají; veškeré obtíže se řeší úpravou teploty. Polybutadien se dosud zpracovává jen ve směsích s přírodním nebo butadienstyrenovým kaučukem, které udávají základní podmínky. Etylénpropylénový kaučuk se vytlačuje dobře, povrch i hrany jsou vyhovující; doporučuje se šnek dlouhý 10-14D. [2]


II. PRAKTICKÁ ČÁST

25


2

26

EXPERIMENTÁLNÁ ČÁST

Cílem bakalářské práce je: 1. Vypracování literární studie na dané téma 2. Návrh nástroje pro vytlačování běhounu 3. Otestování navrženého řešení v praxi 4. Vyhodnocení výsledků

2.1 Plášť 7,50-16 TS-08 HORSCH Úkolem praktické části bakalářské práce je úspěšně navrhnout běhoun dle zadání pro plášť 7,50 – 16 T-08 HORSCH. Dodavatelem tohoto pláště je fa Mitas Zlín. Tento plášť je určen pro zemědělský secí stroj HORSCH Pronto DC (Obr. 11), který slouží k zpracování půdy a následnému setí osiva. Pracovní rychlost stroje je 10 - 20 km/hod. Stroj nejdříve automaticky rovná a utužuje půdu a potom do připravené zeminy seje osivo. Stroj pracuje s vysokými přítlaky stroje při vytvážení seťového lůžka v zemině a samotného pokládání osiva. Hmotnost stroje dle výbavy a velikosti zásobníku na osivo může dosáhnout až 5350 kg.

Obr. 11. Secí stroj Horsch Pronto DC Stroj je vybaven pneumatikovým pěchem se šípovým dezénem. Ten půdu přitlačuje v pásech do kompaktního profilu. Pěch současně urovnává povrch půdy, drobí a zamačkává hroudy. Tak připravuje ideální podmínky pro jednotlivé secí úseky.


27

Výsledkem je vyrovnaná a trvalá kvalita ukládání osiva. Pro zvýšení životnosti pláště je každý plášť plněn PUR pěnou zákazníkem Obr. 12. Pneumatikový pěch slouží současně i jako přepravní podvozek. Dle typu stroje má toto zařízení až 30 pneumatik v řadě vedle sebe (Obr. 13). [5]

Obr. 12. Naplněný plášť PUR pěnou

Obr. 13. Umístění pneumatik na secím stroji Popis funkčnosti pneu - plášť pro tento stroj musí být odolný velkým zátěžím (min. 560 kg na plášť), průrazům kameny v zemině, oděruvzdorný při transportu stroje po silnici (min. 40 km/hod). Jeho dezén je šípový (záběrový – Obr. 14), aby splňoval plynulost chodu stroje při práci za různých podmínek počasí. [5]

Obr. 14. Šípový dezén TS-08 HORSCH


28

Navržený polotovar (běhoun) je ta část pneumatiky, která zabezpečuje styk vozidla s terénem a podílí se na přenosu hnací síly.

2.2 Vytlačovací linka pro zadaný rozměr Navrhování polotovaru 7,50 – 16 TS-08 HORSCH bude probíhat na vytlačovací lince Triplex fa Mitas Zlín (Obr. 15).

17

Obr. 15. Popis vytlačovací linky Triplex 2-vytlačovací stroje, 3-zásobovací dopravník 1, 4-zásobovací dopravník 2, 5-zásobovací dopravník 3, 6-temperační stanice, 7-srážecí dopravník, 8-úseková váha, 9-pásový dopravník, 10-dopravník, 11-řezací stroj s dopravníkem, 12-pásový dopravník, 13dopravníková váha, 14-pásový dopravník, 15-odebírací dopravník, 16-navíječka, 17nalepovací tříválec spojovací podušky, 18-manipulátor, 19-vzduchotechnika, 20-pásový dopravník, 21-temperační pec, 22-stůl, 23-vozíky, 24-značící zařízení, 25-pásový dopravník, 26-automatické navádění profilu, 27-značení barvou, 29-znehodnocovací zařízení, 30-pásový dopravník, 31-válečkový dopravník, 32-cementovací zařízení, 33přívod vody, 34-odpad a přepad vody, 35-dopravníky chladicích van, 37-ofukování, 38ofukování na dopravníku, 40-plošina, 46-rozvod vody, 47-rozvod vzduchu, 48-el. Zařízení

2.3 Parametry linky 1) Pracovní šířka linky 700 mm 2) Pracovní výška linky 900 mm 3) Rychlost linky 3 – 35 m/min max. 650 mm 4) Šířka vytlačovaného profilu 5) Tloušťka vytlačovaného profilu max. 40 mm 6) Vytlačování běhounů mono 7) Vytlačování bočnic a sdružených profilů dvojmo 8) Výstupní teplota vytlač. profilu 110°C 9) Teplota při výstupu z chladičky max. 15°C nad teplotou chladicí vody nebo max. + 10°C než je teplota okolí max. 80 dB 10) Hlučnost linky


11) Zásobování strojů studenou směsí šířka pásu max. tloušťka – 2 pásy 12) Vyhledávání kovových nečistot citlivost detektoru 13) Značení profilů velikost písma 14) Příčné řezání - úhel nože pro všechny profily - počet řezů za 1 min 15) Navíjení souběžně s rychlostí linky

29

400 – 700 mm 24 mm + tloušťka spoje jednoho pásku ∅ 3 mm Fe kuličky 26 mm 15° - 30° max. 20 3 ÷ 35 m/min

2.4 Potřebné zdroje energie El. energie Instalovaný výkon Jmenovitý příkon Tlak vzduchu Chlad. voda

napěťová soustava 3 PEN ∼ 50 Hz 400 V/TN-C-S 860 kW 1,4 MVA 6 Bar 4 Bar, 20°C

2.5 Parametry vytlačovací hlavy, vytlačovacích strojů 2.5.1

Vytlačovací hlava Triplex 120/200/150

Max. šířka vytlačování Max. tloušťka vytlačování Max. pracovní tlak v hlavě Výhřevné a chladicí zóny Ohřev držáku šablon Snímání tlaku v hlavě teploty v hlavě teploty profilu na výstupu hlavy Počet současně vytlacovaných profilů – běhoun – bočnice

650 mm 40 mm 200 Bar 4 elektricky 3x 3x 1x 1 2

Vytlačovací hlava je ovládána pomocí hydraulického agregátu Výkon 10 dm3/min Max. pracovní tlak 32 MPa Elektromotor ∼ 6 kW 2.5.2

Vytlačovací stroj 120

Kolíkový stroj zásobovaný studenou směsí Výkon vytlačování Průměr šneku Pracovní délka šneku Počet otáček šneku Výkon motoru

max. 800 kg/hod 120 mm 16 x ∅ šneku max. 52 ot/min ∼ 88 kW


Vyhřívací zóny Chlazení nabíracího válce Odklápění nabíracího válce Mazání ozubeného převodu nabíracího válce 2.5.3

Chlazení nabíracího válce Odklápění nabíracího válce Mazání ozubeného převodu nabíracího válce

max. 3000 kg/hod 200 mm 16 x ∅ šneku 35 ot/min ∼ 300 kW 3x pouzdro 1x šnek vodou hydraulickým válcem automatické


Kolíkový stroj zásobovaný studenou směsí Výkon vytlačování Průměr šneku Pracovní délka šneku Počet otáček šneku Výkon motoru Vyhřívací zóny Chlazení nabíracího válce Odklápění nabíracího válce Mazání ozubeného převodu nabíracího válce 2.5.5

3x pouzdro 1x šnek vodou mechanické automatické


Kolíkový stroj zásobovaný studenou směsí Výkon vytlačování Průměr šneku Pracovní délka šneku Počet otáček šneku Výkon motoru Vyhřívací zóny

2.5.4

30

max. 1500 kg/hod 150 mm 16 x ∅ šneku max. 45 ot/min ∼ 180 kW 3x pouzdro 1x šnek vodou mechanické automatické

Ovládání vytlačovacích strojů 120, 200, 150

Ovládací pult Ovládací pult obsahuje následující zařízení: -

-

počítač s monitorem (+ klávesnice a myš) pro vizualizaci výrobního procesu operační panel propojení s centrálním řídícím automatem; z operačního panelu se ovládají činnosti otevírání a zavírání vytlačovací hlavy Triplex, ruční ovládání výstražné zvukové signalizace a další pomocné činnosti regulátory pro regulaci teploty šablon (2x) a regulaci teploty výhřevného zařízení šablon ovládání teplovodní stanice se zobrazením požadované a skutečné teploty vody v jednotlivých teplovodních okruzích ovládací prvky pro spínání chodu linky, nouzové zastavení atd.


-

31

řídící terminál pro rychlé nastavení jmenné hmotnosti a hraničních hodnot hmotnosti předvoleného typorozměru na úsekové a kusové váze

2.6 Návrh běhounu Navržený běhoun bude vyroben ze tří kaučukových směsí č. 1, 2, 3, z čehož dvě budou tvořit hlavní vrstvu běhounu a třetí spodní vrstvu kaučuková směs, která slouží k pevnému spojení běhounu s kostrou pláště při konfekci surového pláště (spojovací poduška). K jejímu pokládání na polotovar dochází za hlavou vytlačovacího stroje (na tříválci za úsekovou váhou v lince) a z toho důvodu na dále uvedený navrh šablony pro tento polotovar nemá vliv. Návrh šablony na vytlačování běhounu bude probíhat na sdružených vytlačovacích šnecích ∅ 200 mm a ∅ 150 mm (koextruze), přičemž šnek ∅ 120 mm bude v nečinnosti (pro navrhování tohoto typu běhounu by postačila linka duplex v případě možnosti pokládání spojovací podušky za vytlačovací hlavou). Šnek ∅ 120 na lince Triplex je pro třívrstvé typy běhounů a jeho využití závisí na šířce a množství vyráběného sortimentu. Parametry zadaného běhounu (šířky, tloušťky profilu a délka běhounu) jsou určeny typem konfekce surového pláště, hloubkou dezénu pláště a nezbytnou tloušťkou běhounové směsi pod nejhlubší drážkou dezénu po vylisování. Pro úspěšný návrh běhounu je nutné nejdříve určit ze zadaného profilu běhounu plochy jednotlivých kaučukových směsí (výpis plochy z nakresleného profilu v autocadu) a následně ze zadané délky běhounu a hustot určit hmotnosti jednotlivých kaučukových směsí a celkového běhounu. m = S .l.ρ

Profil zadaného běhoun je znázorněn na Obr. 16.


32

Obr. 16. Zadání pro běhoun 7,50 – 16 TS-08 HORSCH (zeleně je znázorněna kaučuková směs č.1, žlutě kauč. směs č.2 a červeně kaučuková směs č.3) Směs č. 1 bude vytlačována šnekem ∅ 200 mm, směs č. 2 šnekem ∅ 150 mm. Směs č. 2 vzhledem ke svému charakteru působení v plášti (plnivo běhounu, které negativně neovlivní celkovou kvalitu pláště – směs kvalitativně na nižší úrovni než hlavní běhounová směs č. 1) nesmí přesáhnou 1/3 nejnižší hodnoty tloušťky běhouny v oblasti jeho koruny (obr. 6) – nejnižší hodnota tloušťky v oblasti koruny je dle zadání 19,5 mm (1/3 z této hodnoty je 6,5 mm, v zadání je uvedena u směsi č. 2 hodnota tloušťky 6,3 mm ⇒výše uvedená podmínka je zachována). V Tab. 1 jsou uvedeny zadané hodnoty, které určují podíl jednotlivých kaučukových směsí v navrhovaném běhounu 7,50-16 TS-08 HORSCH. Tab. 1. Zastoupení jednotlivých směsi v běhoun dle zadání směs ρ směsi délka v S směsi (cm2) hmotnost směsi v 3 č. (g/cm ) (cm) (g) 1 1,141 151 47,225 8136 2 1,155 151 22,05 3845 3 1,11 151 0,42 70 ∑12051

poměr v běhounu 67,51 % 31,91 % 0,58% ∑100%

2.7 Charakteristika použitých kaučukových směsí při navrhování běhounu Směs 1 - klasická běhounová směs pro agropneu, je vhodná pro pláště na které nejsou kladeny velké nároky na rychlost, čemuž odpovídají její fyzikálně mechanické vlastnosti


33

a průměrná odolnost k oděru (kolem 100-110 mm3). Co se týká složení, jedná se o směs založenou na kombinaci SBR 1500 (cca 70 dsk) s NR a BR, plněnou ztužujícími sazemi s vysokou strukturou N 220 a poměrně vysokým obsahem změkčovadla (cca 20 dsk), jež přispívá k dobré zpracovatelnosti i nižší ceně. Směs 2 - podběhoun, směs slouží jako měkčí poduška pod běhoun agropneu o větších rozměrech, kde tlumí vibrace mezi kostrou a běhounem a zároveň nahrazuje část dražší běhounové směsi. Jedná se o směs na bázi BR a olejem nastaveného SBR 1712 v poměru 1:1, s přídavkem 33 dsk regenerovaného NR, směs je vysoce plněná sazemi N339 (108dsk), jejichž ztužující efekt je však potlačen vyšším obsahem změkčovadla (48 dsk), takže ve výsledku získáme levnou směs s průměrnou tvrdostí kolem 60ShA. Směs 3 - spojovací guma , vyznačuje se vysokou konfekční lepivostí, protože slouží jako tenká lepivá část běhounu, která má dobře přilnout ke kostře pláště. Tato vlastnost je docílena použitím více než 80dsk NR ve směsi, nízkým obsahem sazí N330 (17 dsk) a přídavkem surovin zvyšující lepivost směsi – kalafuna a pryskyřice na bázi korezinu.

2.8 Ekonomické hledisko Tyto typy běhounů se pozitivně promítají do celkové ceny pláště. Směs č. 2 je levnější než směs č. 1 a cenu celkového běhounu snižuje viz Tab. 2. Tab. 2. Vyhodnocení ekonomického přínosu dvouvrstvého běhounu Běhoun Hmotnost směsi Cena směsi (Kč/kg) Cena materiálu (kg) v běhounu (Kč) č. 1 č. 2 č. 1 č. 2 jednovrstvý 12,051 0 38,94 469,27 dvouvrstvý 8,136 3,845 38,94 31,27 437,05 rozdíl

32,22 / 1 ks

V Tab.2 se počítá se současnými cenami kaučukových směsí. Z toho plyne, že na jeden kus běhounu materiálová úspora činí 32,22 Kč. V případě, že se jedná o plášť, který je vyráběn ve velkých sériích, jde o nemalou úsporu.

2.9 Akční meze pro zadaný běhoun Akční meze musí být stanoveny s ohledem na přesnost (tolerance) vytlačovací linky, uniformitu dodávaných kaučukových směsí a typu pláště, pro který je běhoun určen.


34

Tab. 3 stanovuje akční meze pro zadaný běhoun, které zaručují stabilitu následných procesů za přípravou polotovarů ve výrobě (konfekce, vulkanizace) a jsou zárukou bezproblémové produkce. Korespondují také s celkovou tolerancí hmotnosti pláště (nesmí ji přesahovat ⇒ 3%). Tab. 3. Akční meze Parametr Předepsané běhounu akční meze tloušťka ± 0,4 mm šířka ± 3 mm délka ± 3 mm hmotnost ±3%

2.10 Sledování kritických znaků běhounu Kritické znaky běhounu se sledují měřením těch parametrů běhounu, které jsou v rámci vytlačovací linky měřitelné a mají rozhodující vliv na celkovou kvalitu běhounu. V tomto případě to jsou hmotnost, celková šířka a délka běhounu. Tyto kritické znaky se v praxi mohou vyhodnocovat statisticky. Kritické znaky jsou sledovány při samotné výrobě běhounu obsluhou linky a dle určené četnosti zapisovány do statistických karet. Po sběru dostatečného množství dat pro statistické vyhodnocení jsou tyto záznamy vyhodnoceny. Výsledkem jsou statistické ukazatele Cp, Cpk, které charakterizují průběh a způsobilost procesu vytlačovaní pro daný rozměr za dané období (vyhodnocení zpravidla probíhá jednou za měsíc). index způsobilosti Cp - variabilita procesu index způsobilosti Cpk - variabilita a nastavení procesu U nestabilních procesů: Měly by být identifikovány a vyloučeny speciální příčiny nestability. Dokud není cpk =1,33 je třeba uplatnit 100% kontrolu a rozšířený výběr vzorků pro SPC. Není-li možno dosáhnout požadované způsobilosti, musí být vypracovat plán nápravných opatření a prozatímní upravené kontroly procesu, které běžně počítají se 100% kontrolou. U stabilních procesů: cp a cpk 1,33 nebo 1,67


35

Konkrétní požadovaná hodnota může vycházet z požadavků zákazníka nebo z požadavků na akceptovatelný počet neshod. Jaký je počet neshodných jednotek v souvislosti s hodnotou indexů způsobilosti, resp. s programem kvality, ukazuje Tab.4. Tab. 4. Hodnoty indexů způsobilosti Cp, Cpk Program počet vadných na 1 kvality mil. kusů 1 2700 3σ 1,33 63 4σ 1,67 0,57 5σ 2,0 0,002 6σ Zadaný běhoun 7,50-16 TS-08 HORSCH spadá do kategorie Cp, Cpk ≥ 1,33.

2.11

Nejvýznamnější vlivy při navrhování běhounu

2.11.1 Vliv náběhů na šabloně pro běhoun Při vytlačování polotovarů dochází v okrajích profilu k trhání okrajů vytlačované kaučukové směsi což je nevyhovující jev pro následné zpracování polotovaru na konfekčním stroji. Tento jev lze odstranit vytvořením náběhů v okraji vytlačovací šablony z její zadní strany. Dochází tak k lokálnímu zvýšení rychlosti vytlačované kaučukové směsi a tím i k eliminaci tohoto negativního jevu. Velikost náběhu ovlivňuje narůstání směsi viz. Tab. 5 narůstání v závislosti na velikosti náběhu na šabloně. Vliv náběhů na vytlačování bude demonstrováno na šabloně (Obr. 17), která má konstantní profil s provedením pěti variant náběhů na šabloně.


36

Obr. 17. Varianty provedení úhlů náběhu (varianta č. 1 bez náběhu) Vytlačování ve všech verzích probíhalo při stejných otáčkách šneku, odtahové rychlosti a teploty v jednotlivých sekcích vtlačovacího stroje. Vytlačována byla kaučuková směs č. 1 vytlačovacím strojem 200 mm. Jednotlivé varianty měly následující parametry profilu viz Obr 18 a Tab.5.

A B

E C

D

Obr. 18. Profil polotovaru Tab. 5. Narůstání v závislosti na velikosti náběhu šablony Parametry profilu v mm Varianta č. A B C D E Zadání vytlačeného⇒ profilu šablona⇒

1 (0°) 2 (20°) 3(45°) 4 (60°) 5 (70°)

360

190

0,9

4,5

4,5

370 370 362 362 362 363

190 202 195 193 192 191

1,0 0,15 0,6 0,9 1,0 1,1

3,0 4,3 4,4 4,5 4,6 4,8

3,0 4,3 4,4 4,5 4,6 4,8

narůstání profil proti středu šablony (%)

poznámka

30 31 34 35 37

otrhané kraje běhounu kraje běhounu plynulé kraje běhounu plynulé kraje běhounu plynulé kraje běhounu plynulé


37

80 úhel náběhu na šabloně (°)

70 60 50 40 30 20 10 0 4,2

4,3

4,4

4,5

4,6

4,7

4,8

4,9

tloušťka uprostřed polotovaru (mm)

Obr. 19. Závislost narůstání na úhlu náběhu Průběh křivky na Obr. 19 charakterizuje závislost narůstání vytlačeného polotovaru a jednotlivých variantách úhlů náběhu. Při zachování konstantních vytlačovacích podmínek (teploty, otáčky šneku, odtahová rychlost, výstup na šabloně) úhel náběhu výrazně ovlivňuje narůstání profilu v rozsahu cca 11% u tloušťky v koruně, cca 55% u tloušťky kraje profilu a do 2% u šířkových kót, vše vztaženo k zadání profilu. Náběhů na šabloně se využívá zejména u tloušťkově nenáročných polotovarů a v krajích vyfrézovaného profilu na šabloně, aby nedocházelo k otrhávání vytlačovaného polotovaru. Otrhané okraje znehodnocují profil polotovaru a charakter samotného narůstání vytlačeného polotovaru (lze sledovat v prvním řádku Tab. 5 v sloupcích A, B, C). 2.11.2 Vliv otáček šneku a odtahové rychlosti dopravníku za hlavou Narůstání profilu polotovaru za hlavou také významně ovlivňují otáčky jednotlivých šneků a odtahová rychlost za hlavou vytlačovacího stroje viz. Tab. 6 - vliv otáček šneku a odtahové rychlosti na profil (měření bylo provedeno na profilech vytlačených na šabloně Obr. 17 – varianta č. 5).


38

Tab. 6. Vliv otáček šneku a odtahové rychlosti na profil polotovaru ZK A B C D E Tlak v hlavě VS Odtah Otáčky (ot/min) (bar) č. (m/min) Vliv odtahového dopravníku za hlavou (otáčky konstantní) 190 0,9 4,5 4,5 80 Zadání profilu⇒ 360 1 6,5 7,5 382 199 1,2 5,3 5,3 81 2 7,5 7,5 372 195 1,1 5,0 5,0 79 3 8,5 7,5 362 189 1,0 4,8 4,7 79 4 9,5 7,5 354 184 0,9 4,5 4,4 80 5 10,5 7,5 349 180 0,9 4,4 4,3 80 Vliv otáček šneku (odtah konstantní) 6 10,5 8,5 358 185 1,0 4,7 4,6 83 7 10,5 9,5 363 190 1,1 4,9 4,9 85 8 10,5 10,5 370 193 1,1 5,1 5,1 87 9 10,5 11,5 375 196 1,2 5,3 5,3 89 10 10,5 12,5 381 200 1,2 5,5 5,5 90

12

14 12 otáčky šneku (ot/min)

odtahová rychlost (m/min)

10 8 6 4 2

10 8 6 4 2

0

0 4

4,2

4,4

4,6

4,8

5

5,2

5,4


Obr. 20. Závislost narůstání na rychlosti

4,4

4,6

4,8

5

5,2

5,4


Obr. 21. Závislost narůstání na otáčkách

Průběh křivek na Obr. 20, 21 charakterizuje závislost narůstání vytlačeného polotovaru (ve všech měřených parametrech) na odtahové rychlosti polotovaru respektive otáčkách šneku. Při zachování konstantních ostatních vytlačovacích podmínek (teplot, otáček šneku respektive odtahové rychlosti, neměnné šabloně – varianta č. 5). Z Obr.20 je zřejmé, že se zvyšující se odtahovou rychlostí klesají tloušťky a šířky polotovaru. A to v rozsahu cca 23% u tloušťky v koruně, cca 33% u tloušťky kraje profilu a do 10% u šířkových kót, vše vztaženo k zadání profilu. Naopak z Obr. 21 je zřejmé, že se zvyšujícími se otáčkami šneku rostou tloušťky a šířky polotovaru. A to v rozsahu cca 20% u tloušťky v koruně, cca 22% u tloušťky kraje profilu a do 8% u šířkových kót, vše vztaženo k zadání profilu.

5,6


39

Z naměřených hodnot lze vyvodit, že změna odtahové rychlosti nepatrně více ovlivňuje narůstání profilu polotovaru než změna otáček šneku, přestože při změně otáček šneku byl zaznamenán rostoucí trend tlaku ve vytlačovací hlavě (viz Obr. 22). Zatímco při vlivu odtahové rychlosti byl tlak téměř neměnný (nepatrný rozdíl lze přisoudit vlivu nehomogenity vytlačované kaučukové směsi). 14 12

otáčky šneku (ot/min)

10 8 6 4 2 0 82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

tlak v hlavě (bar)

Obr. 22. Závislost tlaku na otáčkách Teoretické stanovení odtahové rychlosti a otáček šneku Dle garantovaných parametrů výrobcem vytlačovacího stroje lze odhadnout odtahovou rychlost u jednotlivých polotovarů. U zadaného běhounu 7,50-16 TS-08 HORSCH známe následující parametry (Tab. 7): Tab. 7 Garantovaný výkon výrobcem linky a množství kaučukové směsi v běhounu garantované výkony výrobcem směs Vytlačovací hmotnost Podíl č. stroj směsi v vytlačované linky Triplex běhounu (kg) směsi (%) max kg/hod max ot/min 1 200 mm 8,136 67,9 3000 35 2 150 mm 3,845 32,1 1500 45 Vytlačovací stroj 150 má poloviční maximální výkon než vytlačovací stroj 200. Procentuální zastoupení směsi č. 1 dodávané VS 200 je 67,9 %. Z toho plyne, že hlavní omezení při vytlačování tohoto běhounu bude právě u tohoto VS. Teoretická odtahová rychlost se tedy stanoví z vytlačovacího stroje 200 mm. - max počet ks 7,50-16 TS-08 HORSCH=

3000 = 369ks / hod (při kosící délce 1530 8,136

mm) - výpočet na metrovou délku, odtahové rychlosti a otáček šneku:


x=

40

1530.369 = 564ks / hod = 564m / hod = 9,4m / min (při maximálních otáčkách šneku 1000

35 ot/min) Při navrhování běhounu je nutné mít i prostor pro zvyšování otáček šneku a odtahové rychlosti (nelze vytlačovat polotovar na maximální výkon). Z toho důvodu se teoretický výpočet ponižuje cca o 10% ⇒ 8,4 m/min a 31,5 ot/min pro VS 200. Obdobným způsobem lze stanovit otáčky pro vytlačovací stroj 150 mm s ohledem na poměr směsí v obou šnecích, potom vyjde cca 38 ot/min pro VS 150. Tento teoretický výpočet je ovlivněn dalšími faktory, které lze jen obtížně předvídat (tvar a velikost dutin ve vytlačovacích hlavách jednotlivých VS, tvaru předšablony a šablony na výstupu z VS, vlastnostech kaučukové směsi). Přesnější stanovení otáček šneků a odtahové rychlosti lze provést až při samotném navrhování běhounu. Po přesnějším stanovení těchto parametrů vytlačování je nutné pro úspěšné navrhování je zachovávat, popřípadě nepatrně korigovat, protože jejich změna má výrazný vliv na parametry profilu.

2.11.3 Vliv teploty při vytlačování Na Obr. 23 jsou znázorněny jednotlivé teplotní sekce vtlačovacího stroje Triplex. Hodnoty teplot v těchto sekcích významně ovlivňují vlastnosti vytlačovaných kaučukových směsí a tím i narůstání kaučukové směsi za vytlačovací hlavou viz. Tab. 8.


41

8 7 5 1 7

4

2 3

9

6 7 10

Obr. 23. Sekce 1, 2, 3 temperující hlavu vtlačovacího stroje - sekce 4 plášť šneku 200 mm, sekce 5 plášť šneku 120 mm, sekce 6 plášť šneku 150 mm, sekce 7 oblast násypky všech třech vtlačovacích strojů, sekce 8 šnek ∅ 120 mm, sekce 9 šnek ∅ 200 mm, sekce 10 šnek ∅ 150 mm. Cirkulační vyhřívání tvoří uzavřené oddělené cirkulační okruhy. Vyhřívání cirkulační vody je pomocí elektrických odporových vyhřívacích těles, chlazení deskovými výměníky tepla. Automatická regulace teploty. Automatické doplňování vody Tepelný výkon vyhřívání Výkon chlazení Max. pracovní teplota Počet okruhů Počet vyhřívacích sekcí

cca 100 kW cca 450 kW 110 °C 10 3 – stroj 200 3 – stroj 150 3 – stroj 120 3 – vytlačovací hlava ± 2°C

Přesnost regulace teploty

Tab. 8. Vliv teplot jednotlivých sekcí na narůstání profilu ZK teplot č.

Teplota profilu za hlavou (°C)

T1 T2 T3

92,4 94,2 96,5

Teplota v sekcích VS200 (°C)

2 75 85 95

4 70 80 90

7 40 45 50

9 55 60 65

Narůstání profilu (mm)

A 381 381 379

B 200 200 198

C 1,1 1,1 1,1

D 5,7 5,5 5,4

E 5,6 5,5 5,4


42

V Tab. 8 je znázorněná poměrně významná změna teplot v jednotlivých teplotních sekcí (u hlavy a pláště šneku 20°C, u násypky a šneku o 10°C VS 200 – hrozí navulkanizování směsi). S rostoucí teplotou VS se zvyšuje teplota vytlačovaného profilu a tím klesá narůstání profilu viz Obr. 24 97

teplota profilu za hlavou (°)

96,5 96 95,5 95 94,5 94 93,5 93 92,5 92 5,35

5,4

5,45

5,5

5,55

5,6

5,65

tlouštka uprostřed profilu (mm)

Obr. 24. Závislost narůstání na teplotě Z Obr. 24 je zřejmé, že se zvyšující se teplotou profilu klesají tloušťky polotovaru v oblasti koruny (a to v rozsahu cca 4% vztaženo k zadání profilu). Na ostatních parametry profilu má teplota profilu za hlavou VS zanedbatelný vliv. Při navrhování polotovarů má teplotní režim VS nižší vliv na narůstání profilu než u předchozích vlivů. Proto se stanovuje na začátku navrhu polotovaru dle charakteru vytlačované kaučukové směsi. Doporučené maximum teploty kaučukové směsi (polotovaru) na výstupu z VS pro běhoun 7, 50-16 TS-08 HORSCH je 110°C. Ani v jednom případě tato teplota nebyla překročena. Pro samotné navrhování bude zvolen režim T2 z Tab. 8 (nehrozí navulkanizování směsi a směs za hlavou VS je dostatečně zhomogenizová).

2.11.4 Vliv uniformity kaučukových směsí Uniformita (jednotnost) dodávaných dávek kaučukových směsí pro vytlačovaní na vytlačovací lince, významně ovlivňuje stabilitu celého procesu a tím i vytlačovaného polotovaru. U polotovarů pro plášť 7,50-16 TS-08 HORSCH nejsou na kaučukové směsi


43

kladeny takové nároky jako na jiné kaučukové směsi, které jsou určeny např. pro vysokorychlostní pláště. Lze tedy předpokládat, že uniformita směsí 1 a 2, z kterých bude polotovar vyráběn bude v rámci přípustných tolerancí kolísat a tím i negativně ovlivňovat parametry vytlačovaného běhounu. Tento jev lze eliminovat automatickou korekcí odtahové rychlosti za hlavou vytlačovacího stroje v závislosti na úsekové hmotnosti, která je taktéž za hlavou vytlačovacího stroje (tato korekce linky probíhá v automatickém režimu linky). Z toho důvodu je nutné přesně určit úsekovou hmotnost běhounu v závislosti na jeho konečné hmotnosti (celková hmotnost nakoseného běhounu). V případě, že úseková hmotnost při vytlačování je vyšší (nižší) než zadaná hodnota úsekové hmotnosti v řídícím PC linky dojde k automatickému zrychlení (zpomalení) odtahu o 0,1 m/min a po předepsaném časovém intervalu k opětovnému vyhodnocení úsekové hmotnosti. Tato regulace probíhá do doby než dojde k vyregulování úsekové hmotnosti na zadané hodnoty v řídícím PC. Úseková váha Tato váha slouží jako kritérium pro regulaci rychlosti odtahu a posouzení profilu. Rozsah vážení Třída přesnosti Délka váženého profilu Dělení stupnice Světelná signalizace

0 – 20 kg III 1m na 2 g 4 toleranční zóny

Váha je vybavená operátorským panelem, který slouží pro uchovávání parametrů jednotlivých typorozměrů vyráběných profilů. Z celkové hmotnosti běhoun 7,50-16 TS-08 HORSCH a dle parametrů úsekové váhy (1 m) by měla být úseková hmotnost tohoto běhounu cca 7875 g.

2.11.5 Vliv smrštění profilu Vysoké zpracovatelské teploty při tváření kaučukové směsi a následná náhlá změna teploty při ochlazovaní polotovaru na výstupu z hlavy VS zapříčiňují parametrové změny profilu oproti parametrům těsně za hlavou VS (tzv. srážení kaučukové směsi). Tento proces se urychluje pomocí chlazení polotovaru ve čtyřech chladících vanách. Délka všech 4 van je 110 m s teplotou max. 25°C.


44

Veškeré parametry při návrhu běhounu musí být měřeny minimálně po 4 hodinách odležení polotovaru (zaručeno dostatečné „vysrážení“ polotovaru). Konstrukce chladícího zařízení umožňuje pro vytypované profily jejich vedení jen přes dva chladící dopravníky (tj. zkrácená chladící dráha na cca polovinu – využívá se při nižších výrobních sériích). Běhoun 7,50-16 TS-08 HORSCH se bude chladit ve dvou vanách č. 1 a 4. a řezat řezacím zařízením následujících parametrů. ± 2 mm Přesnost řezaných délek Max. tloušťka řezaného profilu 40 mm Kotoučový nůž mazaný vodou, pás po rozřezání je osušený proudem vzduchu Max. průměr řezacího nože 400 mm Rychlost dopravníků 3 – 80 m/min Výkon motoru dopravníků ∼ 3,9 kW ∼ 2,2 kW Výkon motoru řezacího nože Zařízení je vybaveno elektromagnetickým ventilem na přívodu vody do trysek mazání kotoučového nože. Po nařezání polotovaru na řezacím zařízení a uskladnění polotovaru dochází během následujících 4 hodin ke zbytkovému smrštění kaučukové směsi. Z toho důvodu se stanovuje délka na řezacím zařízení delší („kosící“ délka) než uvádí zadání délky pro konfekci (konfekční délka). Rozdíl délky mezi konfekční a kosící délkou zásadně ovlivňují parametry teploty profilu po vychlazení, teplota chladící vody, tloušťka profilu). Při jednotlivých předchozích zkouškách se při nastavené jednotné kosící délky 1525 mm pohybovaly konfekční délky polotovaru po 4 hodinách odložení od 1500 do 1520 mm. Konfekční délka běhounu 7,50-16 TS-08 HORSCH bude 1510 mm, což je mezi výše uvedeným minimem a maximem. Kosící délka tedy bude ponechána 1525 mm. Během navrhování běhounu se vliv smrštění ověřuje a případně koriguje.

2.12 Šablona pro běhoun 7,50 – 16 T-08 HORSCH 2.12.1 Stanovení podmínek vytlačovaní Dle bodu 2.11 a jeho podbodů budou pro první zkoušku při navrhování tohoto běhounu stanoveny následující podmínky (viz. Tab. 9, 10).


Tab. 9. Vytlačovací podmínky pro navrhovaný běhoun Otáčky šneku (ot/min) Odtahová Úseková rychlost (m/min) hmotnost (g) 200 150 31,5 38 8,4 7875

45

Kosící délka (mm) 1525

Tab. 10. Teploty VS 200, 150 pro navrhovaný běhoun Teploty v jednotlivých sekcích VS (°C) čísla sekcí VS 200 čísla sekcí VS 150 2 4 7 9 3 6 7 85 80 45 60 70 65 45

10 60

2.12.2 Vytlačovací šablona a přešablona Rozměry vytlačovací šablony a předšablony ovlivňují parametry polotovaru zásadním způsobem. Předšablona slouží k plynulému soutoku (koextruzi) kaučukových směsí z jednotlivých VS do vytlačovací šablony. Obecně platí, že vstupy na předšabloně musí plynule navazovat na výstup z dutiny hlavy VS. Dle typu vyráběných polotovarů jsou předšablony a dutiny v různých provedeních (změna tvaru dutiny se provádí vkládáním různých tvarů vložek do dutiny hlavy dle vytlačovaného typu polotovaru). Pro běhounu 7,50-16 TS-08 HORSCH bude použita předšablona a vložky dutin AGRO, která zajištuje vytlačování kaučukové směsi z VS 200 a 150. Vytlačovací šablona s předšablonou se před procesem vytlačování vkládají do kazety a ta se pomocí hydraulického systému uzavírá v ústí vytlačovací hlavy. Kazeta, předšablona AGRO a šablona jsou znázorněny na Obr. 25 (vše mat. 11600).


46

A1)

A2)

B1)

B2)

C1)

C2)

Obr. 25. Kazeta, předšablona, šablona - A1) kazeta – pohled zepředu, A2) kazeta – zezadu, B1) předšablona – zepředu, B2) předšablona - zezadu, C1) šablona – zepředu, C2) šablona – zezadu Předšablona se vsune do zadní části kazety a šablona do její přední části. Vzniká tak komplet těchto komponent (viz Obr. 26), který nejvýznamněji ovlivňuje tváření kaučukových směsí do konečné podoby polotovaru (běhounu). Pokud se vytlačený polotovar neshoduje s požadovaným teoretickým zadáním (polotovar mimo přípustné tolerance), provede se úprava parametrů šablony.

A)

B)

výstup kauč. směsi č. 1 z předšablony

výstup kauč. směsi č. 2 z předšablony

Dělící rovina na výstupu z předšablony


47

C) vstup kauč. směsi č. 1 do předšablony z VS

náběh na šabloně

vstup kauč. směsi č. 2 do předšablony z VS

Obr. 26. Složení kazety, předšablony, šablony - A), výstupní část při vytlačovaní - B), vstupní část při vytlačovaní - C)

2.12.3 Návrh šablony. Šablona je spojena šrouby ze dvou dílů viz. Obr. 27

horní díl šablony

Obr. 27. Dvoudílná šablona pro vytlačování

spodní díl šablony

Před samotným návrhem profilu v šabloně je nutné určit dělící rovinu šablony. Šířka spodního a horního dílu je proměnlivá v závislosti na dělící rovině příslušné předšablony. Předšablona Agro pro zadaný běhoun má dělící rovinu vzálenou od spodní části uložení šablony 46 mm (Obr. 28)

Obr. 28. Dělící rovina předšablony Běhoun dle výpočtů z odst. 2.11.2 a 2.12.1 navrhujeme na maximální výkon linky (běhounu bude především vytlačován a pouze korigován odtahovou rychlostí) a z toho


48

důvodu můžeme předpokládat vyšší narůstání profilu než u protahování profilu za hlavou způsobené vysokou rychlostí. Dle Tab. 5 lze předpokládat narůstání směsi za hlavou VS až 37% hodnoty na výstupu za šablony, s rozptylem 11%. Z toho důvodu stanovím šířku spodního dílce šablony na 42 mm, abych dosáhl tloušťky 6,3 mm podběhounu. Vrchní část šablony tedy bude mít šířku 73 (celková šířka 115 mm viz Obr. 27).

2.12.4 Návrh náběhů Aby byl běhoun po celé své šířce celistvý musí mít šablona ve svých krajích profilu náběh, aby nedocházelo k otrhávání kraje běhounu (viz. odst. č. 2.11.1). Pro zadaný běhoun zvolíme náběh 45° dle Tab. 5 (nejvíce vyhovuje tloušťce běhounu v jeho okraji – 0,8 mm) viz. Obr. 29 a 30 (zadání).

Obr. 29. Zvolený úhel náběhu na šabloně


49

Obr. 30. Profil běhounu

2.12.5 Návrh šablony a průběh následného navrhování Profil šablony se navrhuje dle jednotlivých poznatků z předchozích bodů. Lze předpokládat, že šablona bude poddimenzovaná vzhledem k větší tloušťce běhounu (až 30 mm). S vyšší tloušťkou polotovaru (běhounu) narůstání vůči profilu na šabloně klesá. Návrh šablony a průběh následného navrhování je popsán v Tab. 11. Tab. 11. Návrh šablony a průběh následného navrhování (jednotky jsou mm, g, m/min, ot/min) Zk č.

Odtah rychl.

zadání

8,4

Otáčky šneku 200 150

Úsek. hmotn.

Konfekční délka

Celk. hmotn.

31,5

7875

1510

12050

38,0

šablona

1

8,5

32,5

30,0

7570

1512

11105

Tloušťka běhounu (označení kót dle obr. č. 14) A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

370

290

190

60

0,8

10,0

30,0

19,5

24,5

6,3

350

370

270

175

60

0,8

7,0

22,0

15,0

17,0

370

285

186

57

0,8

8,9

28,7

17,9

21,1

4,2

348

Poznámka k ZK č. 1 – během ZK jsem musel korigovat otáčky šneku a to zejména u VS 150 - docházelo k lokálním separacím mezi vrstvami kauč. směsí – bubliny. (po snížení otáček šneku na VS 150 pokles tlak v dutině jeho hlavy a vyrovnal se na hodnotu znázorněnou u VS 200 – separace zmizely. Dále byla spodní část šablony upravena na šířku 40 mm a horní na 75 mm – narůstání směsi při snížení otáček VS 150 na 30 ot/min je téměř 1:1 ⇒ úprava tloušťky v kótě J. 2

8,5

32,5

30,0

7345

1508

10787

368

285

186

57

0,7

8,0

28,0

17,3

20,8

6,3

351

Poznámka k ZK č. 2 – po ověření shody s kótou J upravím šablonu v ostatních kótách kde nedošlo ke shodě v rámci přípustné tolerance (akční meze). Jelikož je běhoun poddimenzovaný budou se hodnoty v jednotlivých kótách navyšovat dle poměru narůstání v těchto kótách (viz následující řádek). šablona

3

8,5

32,5

30,0

8100

1506

11930

370

270

175

60

0,8

8,7

23,5

17,0

20,0

369

288

188

59

0,7

9,2

29,3

19,2

24,4

6,4

350

Poznámka k ZK č. 3 – v následujícím kroku jsou provedeny jemné korekce na šabloně a prodloužení kosící délky na 1530 mm. šablona

4

8,5

32,5

30,0

8200

1511

12062

370

270

175

60

0,8

9,2

24,1

17,2

20,0

371

290

189

60

0,7

9,7

29,8

19,6

24,6

6,3

Poznámka k ZK č. 4 – v této podobě běhoun vyhovuje všem zadaným požadavkům a dimenzování lze považovat za ukončené.

350


50

Konečná podoba šablony je znázorněna na Obr. 31.

Obr. 31. Konečná podoba šablony 7,50-16 TS-08 HORSCH

Po realizaci běhounu dle zadání se do řídícího PC linky Triplex a potřebné výrobní dokumentace zadají hodnoty z vyhovujícího ZK č. 4 - Tab.11 viz. Obr. 32 a 33.

Obr. 32. Panel řídícího PC linky


51

Obr. 33. Výrobní předpis pro 7,50-16 HORSCH – běhoun viz položka č. 5

2.13 Odzkoušení výrobku V případě dimenzování nových výrobků nebo významné změně dosud používané technologie je nutné každý plášť nejdříve ověřit určenou zkouškou v certifikované zkušebně (v tomto případě v IGTT). Zavedení dvouvrstvého běhounu do výrobku je význámná změna technologie a plášť se musel ověřit na zkušebně dle určené metodiky. Výsledek je na Obr. 34. Metodika ZT-A-406 (zkouška trvanlivosti, zemědělského pláště – agriculture) Kritéria:

A >150h (vývoj), A >100h (sériová výroba)

Podle: Mitas-02-05/DTP

Pneu: A-diagonální traktorové přední

Účel: Určení obecné životnosti pneu pro přední kola traktorů


52

Zkouška probíhá na bubnovém zkušebním stroji: buben 1,7m nebo 2m, 20-30°C, H=100% uzavřené (huštění), Z=120% konstantní (ztížení), R=30km/h(24h), 40km/h(do poruchy)

Obr. 34. Protokol ze zkušebny


53

2.14 Vyhodnocení kritických znaků vydimenzovaného běhounu Vyhodnocení proběhlo z SPC karty u vytlačovací linky,do které obsluha zapisovala skutečné parametry při sériové výrobě běhounu 7,50–16 TS-08 HORSCH viz Obr.35, 36.

Obr. 35. Vyplněná SPC karta

Obr. 36. Vyhodnocení Cp, Cpk na základě SPC karty Obr. 35


54

Po opakovaně kladných výsledcích v procesu výroby lze navrhování šablony běhounu považovat za ukončené.

2.15 Diskuse výsledků Z naměřených výsledků vytlačeného profilu během navrhování vytlačovací šablony plynou následující vlivy, které zásadně ovlivňují narůstání polotovaru: 1. Velikost úhlu náběhu na vytlačovací šabloně výrazně ovlivňuje narůstání profilu. 2. Se zvyšující se odtahovou rychlostí VL klesají tloušťky a šířky polotovaru 3. Se zvyšujícími se otáčkami šneku VS rostou tloušťky a šířky polotovaru 4. S rostoucí teplotou VS se zvyšuje teplota vytlačovaného profilu a tím klesá narůstání profilu. 5. Rozdíl délky mezi konfekční a „kosící“ délkou zásadně ovlivňují parametry teploty profilu po vychlazení. Dle uvedených vlivů byla navržena a otestována vytlačovací šablona pro běhoun 7,50-16 TS-08 HORSCH. Tento běhoun po ukončení návrhu (konečné parametry v povolených tolerancích) byl zaveden do sériové výroby.


55

ZÁVĚR Hlavním cílem této bakalářské práce s názvem Dimenzování dvouvrstvého běhounu na vytlačovací lince Triplex bylo navrhnout nástroj (vytlačovací šablonu) pro vytlačování běhounu včetně jeho otestování a vyhodnocení. Před samotným návrhem byla provedena studie problematiky výroby polotovarů na vytlačovacích linkách. V praktické části bakalářské práce byly odzkoušeny a vyhodnoceny vlivy, které průběh vytlačování zásadně ovlivňují. Byl vyhodnocen ekonomický přínos dvouvrstvého běhounu, proveden návrh šalbony pro konkrétní rozměr 7,50-16 TS-08 HORSCH. a jeho následné testování. Dle výsledků z jednotlivých etap navrhování šablony byly provedeny korekce (úpravy) na vytlačovací šabloně, aby výsledný běhoun odpovídal zadání. Parametry běhounu byly po zkušební době statisticky vyhodnoceny a ověřeny certifikovanou zkušebnou.


56

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY: [1] MARCÍN, Jiří.: Pneumatiky – výroba, použití, údržba, SNTL, Praha 1976 [2] FRANTA, Ivan. a kol.: Zpracování kaučukových směsí a vlastnosti pryže, SNTL, Praha 1969 [3] JAHELKA, Miroslav.: Gumárenské a plastikářské stroje, SNTL, Praha 1974 [4] MAŇAS, Miroslav., HELŠTÝN, Josef.: Výrobní stroje a zařízení: gumárenské a plastikářské stroje díl 2, VUT Brno, 1990. ISBN 80-214-0213 [5] Výrobce strojů pro zpracování půdy a setí fa Horsch Dostupný: http://www.horsch.com/


SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK PUR

Polyuretan

SBR

Butadienstyrenový kaučuk

BR

Butadienový kaučuk

NR

Přírodní kaučuk

dsk

Koncentrace přísad v kaučukové směsi

SPC

Statistická regulace procesu

Cp, Cpk

Indexy způsobilosti procesu

VS

Vytlačovací stroj

m

Hmotnost [kg]

S

Plocha [m2]

l

Délka [m]

ρ

Hustota [kg/m3]

57


58

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1. Vytlačovací stroj na kaučukové směsi................................................................. 4 Obr. 2. Šneky na zpracování kaučukových směsí............................................................ 6 Obr. 3. Šneky na zpracovávání plastických hmot ............................................................ 7 Obr. 4. Měření teploty...................................................................................................... 9 Obr. 5. Provedení plnicího otvoru ................................................................................. 10 Obr. 6. Přímá hlava na běhouny plášťů pneumatik........................................................ 13 Obr. 7. Čisticí hlava ....................................................................................................... 14 Obr. 8. Soustrojí na vytlačování běhounů na pláště pneumatik..................................... 16 Obr. 9. Tlaky v šnekovém vytlačovacím stroji .............................................................. 20 Obr. 10. Vztah mezi teplotou, viskozitou a výkonem stroje.......................................... 22 Obr. 11. Secí stroj Horsch Pronto DC ........................................................................... 26 Obr. 12. Naplněný plášť PUR pěnou ............................................................................. 27 Obr. 13. Umístění pneumatik na secím stroji ................................................................ 27 Obr. 14. Šípový dezén TS-08 HORSCH ....................................................................... 27 Obr. 15. Popis vytlačovací linky Triplex ....................................................................... 28 Obr. 16. Zadání pro běhoun 7,50 – 16 TS-08 HORSCH............................................... 32 Obr. 17. Varianty provedení úhlů náběhu...................................................................... 36 Obr. 18. Profil polotovaru.............................................................................................. 36 Obr. 19. Závislost narůstání na úhlu náběhu.................................................................. 37 Obr. 20. Závislost narůstání na rychlosti

................................................................... 38

Obr. 21. Závislost narůstání na otáčkách

................................................................... 38

Obr. 22. Závislost tlaku na otáčkách.............................................................................. 39 Obr. 23. Sekce 1, 2, 3 temperující hlavu vtlačovacího stroje ........................................ 41 Obr. 24. Závislost narůstání na teplotě .......................................................................... 42 Obr. 25. Kazeta, předšablona, šablona........................................................................... 46 Obr. 26. Složení kazety, předšablony, šablony .............................................................. 47 Obr. 27. Dvoudílná šablona pro vytlačování ................................................................. 47 Obr. 28. Dělící rovina předšablony................................................................................ 47 Obr. 29. Zvolený úhel náběhu na šabloně ...................................................................... 48 Obr. 30. Profil běhounu ................................................................................................. 49 Obr. 31. Konečná podoba šablony 7,50-16 TS-08 HORSCH ....................................... 50


59

Obr. 32. Panel řídícího PC linky.................................................................................... 50 Obr. 33. Výrobní předpis pro 7,50-16 HORSCH .......................................................... 51 Obr. 34. Protokol ze zkušebny....................................................................................... 52 Obr. 35. Vyplněná SPC karta......................................................................................... 53 Obr. 36. Vyhodnocení Cp, Cpk na základě SPC karty Obr. 35 ..................................... 53


60

SEZNAM TABULEK Tab. 1. Zastoupení jednotlivých směsi v běhoun dle zadání ......................................... 32 Tab. 2. Vyhodnocení ekonomického přínosu dvouvrstvého běhounu........................... 33 Tab. 3. Akční meze ........................................................................................................ 34 Tab. 4. Hodnoty indexů způsobilosti ............................................................................. 35 Tab. 5. Narůstání v závislosti na velikosti náběhu šablony ........................................... 36 Tab. 6. Vliv otáček šneku a odtahové rychlosti na profil polotovaru ............................ 38 Tab. 7 Garantovaný výkon výrobcem linky a množství kaučukové směsi v běhounu.......................................................................................................................... 39 Tab. 8. Vliv teplot jednotlivých sekcí na narůstání profilu............................................ 41 Tab. 9. Vytlačovací podmínky pro navrhovaný běhoun ................................................ 45 Tab. 10. Teploty VS 200, 150 pro navrhovaný běhoun ................................................. 45 Tab. 11. Návrh šablony a průběh následného navrhování ............................................. 49

Dimenzování dvouvrstvého běhounu na vytlačovací lince Triplex. Karel Holý

Recommend Documents