Двухвальный шредер работает на первой ступени линии по производству резиновой крошки из шин, измельчая цельные покрышки ножами из легированной стали на низкой скорости за счет сжатия и сдвига перед подачей на последующие технологические переделы.
Шина состоит из плотных резиновых слоев и массивного бортового кольца, создающих пиковое сопротивление резанию в точке захвата. Дефицит крутящего момента на валах приводит к остановке ножей о стальной корд, срабатыванию токовой защиты электродвигателя и поломке зубчатых зацеплений редуктора.
Расчет силовой схемы начинается с определения усилия резания покрышки и крутящего момента на валах. По полученным значениям и требуемой частоте вращения подбирается передаточное отношение редуктора с закаленными зубьями, после чего рассчитывается мощность электродвигателя. Мощность мотора задает производительность оборудования, тогда как перерубание корда определяется исключительно выходным крутящим моментом редуктора.
| Узел привода | Требования к подбору | Предотвращаемые отказы | Критерий соответствия условиям эксплуатации |
|---|---|---|---|
| Электродвигатель | Согласование номинальной частоты вращения валов с производительностью | Выгорание обмоток от перегрузки при заклинивании на низких оборотах | Расчет входной мощности по пиковому моменту резания и рабочей скорости вала |
| Редуктор с закаленными зубьями | Восприятие тяжелых ударных нагрузок и обеспечение высокого передаточного отношения | Выкрашивание зубьев, поломка зубчатых венцов и разрушение выходного вала | Превышение выходного крутящего момента над усилием среза проволоки бортового кольца |
| Тяжелые ножевые валы и легированные ножи | Встречное зацепление с обеспечением усилий сдвига и сжатия | Скрашивание режущих кромок, затупление и проскальзывание сырья | Радиус резания и толщина ножа определяют эффективное усилие сдвига и требуемый момент |
| Система управления | Контроль порогов тока и автоматические циклы реверса | Длительная работа механических узлов в режиме блокировки ротора | Настройка чувствительности по току перегрузки и стабильность циклов освобождения валов |
1. Анализ усилий резания шин на первичном этапе и расчет крутящего момента валов
Сопротивление резанию складывается из прочности резины на разрыв и предела текучести проволоки бортового кольца при сдвиге. Валы вращаются навстречу друг другу. Внедрение ножей в массив резины проходит плавно, но в момент контакта с пучком бортовой проволоки нагрузка резко возрастает до максимума.
Крутящий момент на валу равен произведению радиуса резания на окружное усилие. При увеличении внешнего диаметра ножа растет линейная скорость режущей кромки, однако тангенциальное усилие при том же моменте падает. Расчет крутящего момента ведут строго по пиковому усилию среза бортового корда, поскольку усредненные значения для резины дают заниженный типоразмер привода.
Достаточность крутящего момента проверяется поведением ножей в момент захвата бортового кольца. После выбора толщины ножей крутящий момент на валу должен обеспечивать перерубание высокоуглеродистой проволоки одиночным зубом без просадки рабочей частоты вращения, иначе материал начнет проскальзывать в камере измельчения с падением общей производительности.
2. Подбор редукторов с закаленными зубьями и расчет мощности электродвигателей
Кинематическая схема включает электродвигатель, муфту, редуктор и шлицевую муфту вала. Редуктор понижает обороты двигателя и пропорционально повышает крутящий момент, работая в условиях высоких контактных напряжений. На этих позициях применяются редукторы с поверхностно закаленными цементированными зубьями, способными выдерживать циклические нагрузки при измельчении резины.
Передаточное число редуктора задает скорость вращения валов и коэффициент масштабирования крутящего момента. Малое передаточное число оставляет высокую скорость вращения вала при недостаточном моменте для резки стали. Завышенное передаточное число замедляет вращение валов, цикл захвата нарушается, производительность линии падает. Передаточное отношение выбирают с учетом безопасной рабочей скорости вала так, чтобы номинальный момент двигателя преобразовывался в усилие, гарантированно разрушающее бортовое кольцо.
Мощность двигателя рассчитывается от полученного момента. Сначала фиксируют суммарный крутящий момент и рабочую скорость для разрезания корда, затем через КПД кинематической цепи вычисляют входную электрическую мощность. Схема с раздельным приводом каждого вала от собственной пары двигатель-редуктор позволяет распределить крутящий момент по валам и уменьшить габариты корпусов редукторов.
3. Алгоритмы защиты от перегрузок и расчет коэффициентов запаса прочности привода
Попадание цельных неразрезанных шин большого диаметра или случайных металлических включений вызывает скачок сопротивления выше номинальной мощности мотора. В шкафу управления устанавливаются трансформаторы тока с заданными уставками срабатывания по току перегрузки и регулируемым временем задержки.
При заклинивании валов автоматика мгновенно отключает привод, запускает реверсивное вращение для освобождения рабочей зоны от материала, после чего возвращает валы в прямое вращение. Если после заданного числа циклов реверса прокрутка не удалась, система останавливает двигатели и выдает аварийный сигнал для ручной очистки камеры, предотвращая перегрев и выгорание обмоток статора.
Стойкость привода к динамическим ударам определяется эксплуатационным сервис-фактором редуктора. Тепловая мощность и допустимый механический крутящий момент редуктора с закаленными зубьями должны иметь запас для компенсации ударных нагрузок при реверсе и повторном захвате плотной резины, чтобы исключить поломку шлицевых валов и разрушение подшипниковых узлов.
Оборудование в работе
Часто задаваемые вопросы
- Позволяет ли увеличение мощности электродвигателя устранить заклинивание двухвального шредера при переработке шин?
- Электродвигатель задает лишь скорость поступления энергии в систему, тогда как разрушение толстой проволоки корда зависит исключительно от крутящего момента на валах. Без достаточного передаточного числа редуктора увеличение мощности мотора не создаст нужного тангенциального усилия на низких оборотах. Проблема решается увеличением передаточного отношения либо установкой редуктора большего типоразмера с повышенным крутящим моментом.
- Допускается ли установка калибровочного сита под двухвальный шредер для контроля фракции в линии по производству резиновой крошки?
- Двухвальный шредер выполняет первичное грубое измельчение, и материал ссыпается вниз напрямую через зазоры между ножами. Установка сита в подножевую зону исключена. Отрезки бортовой проволоки и оголенный корд моментально забивают ячейки сита с полной блокировкой разгрузки. Требуемый размер фракции обеспечивается последующими дробилками второй ступени и виброситами.
- Какой привод предпочтителен для редукторной группы шредера, гидравлический или электромеханический с закаленными зубьями?
- Механический редуктор с поверхностной закалкой зубьев отличается высоким КПД и простой ремонтопригодностью, закрывая задачи непрерывного измельчения стандартных шин. При правильном сервис-факторе и корректно настроенных уставках реверса механическая передача стабильно переносит динамические нагрузки при первичной разделке шин.