Разработка катальной машины для механизации малых производств

В процессе производства валяных изделий одной из важнейших операций является окончательная валка изделий. Данную валку на предприятиях валяльно-войлочных изделий производят на катальных и молотовых машинах. Имеющиеся на предприятиях машины предназначены в основном для переработки грубой и полугрубой шерсти. В настоящее время ремесленники изготавливают свои изделия в основном из тонкой шерсти, получаемой в виде топса с предприятий первичной обработки шерсти, таких как ТОО «Тараз ПОШ» и ТОО «Шымкент-кашемир».

Объекты и методы исследования

Объектами исследования являются технология изготовления войлочных изделий и оборудование для его осуществления. В процессе проведения работ авторами была спроектирована и изготовлена линия по механизации ручных операций при валке. Исполь- зование разработанного комплекта машин позволяет механизировать технологические процессы и значительно повысить производительность труда и оборудования.

Для разработки технологической линии по производству войлочных изделий была использована сравнительная методика процесса ручной и механизированной валки изделий из натуральной шерсти.

Результаты и их обсуждение

Наиболее подходящей машиной для уплотнения изделий из тонкой шерсти является катальная машина. Схема катальной машины представлена на рисунке 1. Машина состоит из следующих узлов: остова 1, привода нижних барабанов 2, пульта управления 3 с регулятором скорости вращения барабанов, системы вывода излишней жидкости 4. Шерстяной материал 5, завернутый в рулон, закладывается между барабанами.

Рисунок 1 - Схема катальной машины

1 - остов; 2 - привод нижних барабанов; 3 - пульт управления с регулятором скорости вращения барабанов;

4 - система вывода излишней жидкости; 5 - шерстяной материал.

Рисунок 2 – Катальная машина

Основные характеристики машины:

• 1.    Рабочая ширина - 1600 мм

• 2.    Скорость вращения барабанов - от 20 до 200 об/мин

• 3.    Масса - 70 кг

• 4.    Диаметр барабанов - 160 мм

• 5.    Установленная мощность - 1,1 кВт

• 6.    Габаритные размеры- 1800 х 800 х 800 мм

Остов состоит из двух сварных боковин, соединенных тремя связками. Нижние и верхний барабаны на поверхности имеют рифли, позволяющие ускорить процесс валки. Верхний барабан установлен на раме, соединенной с остовом на шарнирном механизме и может поворачиваться по горизонтальной оси. Нижние барабаны установлены жестко и соединены ременной передачей с двигателем. Питание двигателя осуществляется через частотный инвертор, что позволяет плавно регулировать скорость вращения барабанов. Направление вращения может изменяться на противоположное. Машина оборудована таймером для установки времени валяния. На рисунке 2 представлен внешний вид изготовленной катальной машины.

Работа осуществляется следующим образом. Шерстяной материал наматывается на валик диаметром 70-100 мм, покрывается сверху полиэтиленовой пленкой и обвязывается резиновым жгутом. Полученный рулон укладывается на нижние барабаны и придавливается верхним. После этого включается привод барабанов. Рулон оказывается зажатым между нижними и верхним барабанами и вследствие трения он начинается вращаться. Отдельные участки поверхности вращающегося рулона испытывают переменные механические воздействия в виде чередующихся сжатий при контакте с барабанами. В результате этого происходит уплотнение материала. Интенсивность воздействия на полуфабрикат зависит от силы давления верхнего барабана и скорости вращения. Сила давления и скорость вращения могут плавно регулироваться.

Продолжительность уплотнения основы устанавливается с помощью реле времени от 1 до 60 минут. Плотность материала после уплотнения на катальной машине составляет 0,15 – 0,17 г/куб.см. В результате уплотнения на катальной машине размеры полуфабриката уменьшаются, что создает лучшую связь волокон в массе. Следует отметить, что усадка основы в различных направлениях при обработке ее на катальной машине неодинакова и зависит от способа завертывания основы в рулон. Наибольшая усадка всегда происходит в том направлении основы, которое совпадает с направлением завертывания рулона. В направлении же, перпендикулярном этому, уменьшение размеров основы не происходит.

а

Рисунок 3 – Образцы войлоков, полученные на катальной машине (а,б)

б

Некоторым недостатком катальной машины является то, что основы, находящиеся в различных частях рулона, уплотняются неравномерно: наибольшее уплотнение получат части, расположенные ближе к поверхности рулона. Для получения одинаковой интенсивности уплотнения всех частей основы, заключенных в рулон, необходимо уплотнение производить в несколько этапов с переупаковкой рулонов. На рисунке 3 показаны образцы полученных шерстяных войлоков.

Заключение, выводы

• 1.    Разработанная и изготовленная авторами катальная машина показала высокую эффективность работы.

• 2.    Катальная машина позволяет в 10-15 раз повысить производительность труда ремесленников.

• 3.    Окупаемость инвестиций в процесс механизации окончательной валки составляет максимум 1 год.