SU1627320A1

SU1627320A1 - Устройство дл непрерывного формовани порошков

Info

Publication number: SU1627320A1
Application number: SU894658599A
Authority: SU
Inventors: Степан Степанович Клименков; Александр Николаевич Красновский; Андрей Михайлович Лапшин
Original assignee: Витебский технологический институт легкой промышленности
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1991-02-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл непрерывного формовани порошков. Цель - расширение технологических возможностей устройства за счет оптимизации силовых параметров процесса во врем работы устройства путем изменени конструктивных параметров внутренней поверхности корпуса. В конструкции имеетс шесть тензометрических преобразователей 9 15, 21, 23, 24, 25, измер ющих в процессе экструзии усили , действующие на шнек 3, матрицу 20, стержни 7. усилие прессовани , а также момент сил трени порошка по поверхности матрицы и крут щий момент. Стержни 7 выполнены с сечением в виде вогнутого сегмента и размещены в пазах полукруглой формы, выполненных на внутренней поверхности корпуса 2. Вогнута поверхность стержн 7 при его повороте создает сопротивление скольжению порошка относительно корпуса. При изменении положени стержней измен етс внутренн конфигураци и площадь внутренней поверхности корпуса, что позвол ет достичь оптимальных условий прессовани . 4 ил., 1 табл. Ё

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для непрерывного формования порошковых материалов с одновременным измерением силовых параметров процесса.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет оптимизации силовых параметров процесса во время работы устройства путем изменения конструктивных параметров внутренней поверхности корпуса.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - корпус устройства, поперечное сечение.

Устройство состоит из основания 1 и корпуса 2. Внутри корпуса расположен шнек 3, опирающийся на подшипник 4 и посредством зубчатых колес 5 и 6 соединенный с приводом (не показан). На внутренней поверхности корпуса выполнены пазы полукруглой формы, в которых установлены стержни 7 с сечением в виде вогнутого сегмента (фиг. 3 и 4). Стержни имеют возможность поворота вокруг своей оси и крепления в любом из положений в установленной с возможностью осевого перемещения втулке 8. которая опирается на тензометрический преобразователь 9, измеряющий величину силы трения порошка по поверхности стержня (Рст). Во втулке выполнены сквозные резьбовые отверстия, в которые ввинчиваются стержни. Фиксация стержней от поворота производится гайками 10. Втулка и тензометрический преобразователь собраны в стакане 11, который крепится к стойке 12. В стойке выполнены сквозные отверстия, обеспечивающие доступ к стержням для изменения их положения.

На валу 13 привода шнека закреплены тензодатчики 14 для измерения крутящего момента (Мкр). Усилие, действующее на шнек (Р_шн), измеряется тензометрическим преобразователем 15, установленным в отверстии стойки 16. На правом торце корпуса установлен стакан 17. В отверстии стакана с возможностью вращения заподлицо с торцовой поверхностью шнека размещена гильза 18. С целью уменьшения потерь на трение гильза опирается на угГорный подшипник 19. Внутри гильзы с возможностью вращения установлена матрица 20. Момент сил трения порошка на торце шнека (М_т) измеряется тензометрическим преобразователем 21 прямоугольного сечения, соединенным с гильзой и зафиксированным от вращения в пазу упора 22.

Усилие прессования (Рпр). развиваемое шнеком, измеряется кольцевым тензометрическим преобразователем 23. Тензорези сторы тензометрического преобразователя 23 соединены через усилитель с электромагнитным реле (не показано), размыкающим электрическую цепь двигателя устройства при достижении шнеком предельного для формируемого материала усилия прессования. На шлицевом участке матрицы установлен тензометрический преобразователь 24, удерживающий матрицу от вращения и за счет этого измеряющий момент сил трения порошка по поверхности матрицы (Мм). Консольный конец преобразователя 24, имеющий прямоугольное сечение, зафиксирован в пазу упора 22. Усилие, действующее на матрицу (Р_м), передается на тензометрический преобразователь 25, размещенный в отверстии гильзы. На корпусе установлен загрузочный бункер 26.

Устройство работает следующим образом.

От привода через зубчатые колеса 5 и 6 вращательное движение сообщается шнеку

3. Из загрузочного бункера 26 на витки шнека поступает порошок. Одновременно с заполнением межвиткового пространства шнека порошком нарезкой шнека осуществляется его перемещение в осевом направлении. Продвигаясь по нарезке шнека, порошок получает предварительное уплотнение и поступает в зону прессования,ограниченную поверхностями шнека 3, гильзы 18 и матрицы 20. Протарированные тензометрические преобразователи 9, 15. 21, 23,

24. 25 и тензометрические датчики 14 фиксируют появление и рост соответствующих силовых параметров, характерных для начальной стадии экструзии - предварительного уплотнения. При этом величина параметров регистрируется самописцами записывающего прибора на бумажной ленте. С достижением силовыми параметрами некоторой определенной величины начинается выдавливание порошка в отверстие матрицы. Спустя некоторое время процесс экструзии стабилизируется и самописцы регистрируют примерно постоянную величину силовых параметров. В конструкции устройства предусмотрено шесть тензометрических преобразователей, измеряющих непосредственно в процессе экструзии следующие силовые параметры: усилие, действующее на шнек (Р_ш), усилие прессования (Рпр). усилие, действующее на матрицу (Р_м). усилие, действующее на стержни (Рст), момент сил трения порошка по поверхности матрицы (М_м). Крутящий момент (М_Кр) измеряется тензодатчиками, закрепленными на валу привода шнека.

Для уменьшения погрешности при измерении усилия прессования (Рпр), развива емого шнеком, в отверстии стакана заподлицо с торцовой поверхностью шнека установлена гильза, передающая усилие прессования через стакан на тензометрический преобразователь 21.

Для измерения усилия, действующего на стержни, на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы полукруглой формы, в которых установлены стержни с сечением в виде вогнутого сегмента. Радиус вращения стержней равен радиальному зазору между корпусом и шнеком (фиг. 3 и 4), Выпуклая поверхность стержня соответствует форме паза в корпусе, а вогнутая поверхность стержня при его повороте создает сопротивление скольжению порошка относительно корпуса. При изменении положения стержней изменяется внутренняя конфигурация и площадь внутренней поверхности корпуса.

Зная усилие прессования (Рпр). усилие, действующее на шнек (Р_ш), и величину силы трения порошка о стержни (Рст), можно определить усилие, развиваемое шнеком на преодоление трения порошка по поверхности корпуса Р_к.

Рк = Р_ш - Рпр - Рст.

Посредством поворота стержней непосредственно во время работы устройства достигаются оптимальные условия прессования, параметры которого регистрируются тензометрическими преобразователями. Благодаря измеренным силовым параметрам появляется возможность провести анализ сил, действующих в осевом направлении, а также определить потери крутящего момента на преодоление сил трения по элементам конструкции устройства.

Проведен эксперимент на предлагаемом устройстве.

Конструктивные параметры устройства: диаметр внутренней поверхности корпуса D = 100 мм; внутренний диаметр шнека ёвн- 60 мм; диаметр изделия d = 60 мм; длина шнека L = 300 мм; количество стержней η = 8; диаметр выпуклой поверхности стержня dcr¹⁰ = 6 мм; диаметр вогнутой поверхности стержня d??^rH = 12 мм.

В качестве исходных материалов используют пластифицированные порошки марки ПЖЗМЗ и ПМС1.

Результаты экспериментальных данных приведены в таблице.

Анализ экспериментов показывает, что для получения заданной плотности для кон кретного материала существует оптимальная величина усилия прессования, достигаемая изменением площади внутренней поверхности корпуса при повороте стержней. Дальнейшее увеличение усилия прессования нецелесообразно, так как приводит к увеличению энергозатрат процесса при тех же характеристиках качества изделия.

Расширение технологических возможностей устройства производится в сторону снижения энергоемкости процесса путем совершенствования конструкции рабочих, органов устройства. Основанием для этого служит то обстоятельство, что непосредственно на прессование порошка в изделие затрачивается только часть мощности, развиваемой шнеком (полезная мощность). Другая часть мощности затрачивается вхолостую. поскольку идет на преодоление сил трения порошка по поверхности шнека. Благодаря разделению измеряемых силовых параметров по элементам конструкции появляется возможность путем совершенствования конструктивных параметров корпуса увеличить полезную часть мощности за счет уменьшения мощности, затрачиваемой вхолостую.

Claims

Формула изобретения

Устройство для непрерывного формования порошков, содержащее привод, корпус, шнек, стакан с гильзой и матрицей и тензометрические преобразователи для измерения моментов сил трения порошка по поверхностям шнека и матрицы и усилия прессования, отличающееся тем, что. с целью расширения технологических возможностей устройства за счет оптимизации силовых параметров процесса во время работы устройства путем изменения конструктивных параметров внутренней поверхности корпуса, оно снабжено втулкой, стержнями с поперечным сечением в виде вогнутых сегментов и дополнительным тензометрическим преобразователем для измерения величины силы трения порошка по поверхности стержней, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы полукруглой формы, втулка установлена в корпусе с возможностью осевого перемещения и опирается на дополнительный тензометрический преобразователь, а стержни размещены в пазах корпуса и во втулке с возможностью поворота вокруг своей оси.

Марка порошка Угол поворота стержней, град Площадь поверхности корпу- са. см² Усилие прессования, kN Плотность изделия, % 0 947 102.3 94 ПЖЗМЗ 69,5 1120 110,8 97-98 90 1173 114,5 97-98 0 947 54,4 95 ПМС1 16,5 988 55,2 97-98 90 1173 59.8 97-98

Вид А

Фиг.З