ПРЕСС ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН
AUTOMOTIVE TIRE RECYCLING PRESS

Изобретение относится к оборудованию для утилизации отходов производства и потребления резинотехнических изделий, например изношенных автомобильных шин.
6
Известно оборудование для утилизации автомобильных шин и других резинотехнических изделий, которые применяются в способах термической (пиролизной) переработки шин [пат. 2367567, МПК B29B 17/00. Устройство для переработки изношенных шин [Текст] / А.Н.Ульянов, Ю.Н.Шаповалов, В.П.Комаров, Э.Н.Куфа, С.Ю.Панов - №2008121351/12; заявл. 27.05.2008; опубл. 20.09.2009 и др.].
Недостатком данных устройств являются высокие энергозатраты процесса, сложность конструкции и присутствие выбросов вредных веществ в атмосферу.
7
Известно оборудование для утилизации автомобильных шин, которое применяется в способах электромеханического измельчения с использованием режущего инструмента (с охлаждением или в эластичном состоянии) с последующей переработкой резиновой крошки [пат. 2194616, МПК B29B 17/00, B29K 21:00. Способ переработки изношенных покрышек и технологическая линия для его реализации [Текст] / Ю.И.Бабенко (RU), В.Н.Власов, А.Е.Кулаков. - №2001115757/12; заявл. 13.06.2001; опубл. 20.12.2002 и др.].
Недостатком данных устройств являются сложность конструкции и низкая производительность.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по принципу работы является пресс [пат. 2238846, МПК7 B30B 1/26; Штамповочный пресс - №2003108551; заявл. 27.03.2003; опубл. 27.10.2004, Бюл. №30. - 5 с.: ил.], содержащий неподвижную нижнюю плиту с плоской рабочей поверхностью и подвижную верхнюю плиту с выпуклой в поперечном сечении рабочей поверхностью, соединенную с приводом ее перемещения, причем привод верхней плиты выполнен в виде кривошипно-ползунного механизма, шатун которого жестко соединен с верхней, а центр кривизны выпуклой рабочей поверхности подвижной плиты расположен на продолжении оси шатуна со стороны кривошипа.
В устройстве пресса, выбранном в качестве прототипа, выпуклая в поперечном сечении верхняя плита, закрепленная на шатуне приводного кривошипно-ползунного механизма, совершает сложное движение: огибание относительно поверхности неподвижной нижней плиты из условия наилучшего приближения, когда скольжение между взаимоогибаемыми плитами равно нулю. Это достигалось при равенстве ширины рабочей поверхности нижней плиты и длине прямолинейного участка шатунной кривой или траектории движения направляемого центра кривизны дуги, образующей рабочую поверхность верхней плиты.
Недостатком такого схемного решения является отсутствие скольжения между взаимоогибаемыми верхней и нижней плитами, которое обеспечивало бы возникновение силы трения между плитами и истирание резины (отделение резины от корда автомобильной шины) при прессовании.
Задачей изобретения является обеспечение скольжения между взаимоогибаемыми плитами пресса и процесса истирания резины при прессовании.
Поставленная задача решается тем, что в прессе для утилизации автомобильных шин, содержащем неподвижную нижнюю плиту с плоской рабочей поверхностью и подвижную верхнюю плиту с выпуклой в поперечном сечении рабочей поверхностью, соединенную с приводом ее перемещения, причем привод перемещения верхней плиты выполнен в виде кривошипно-ползунного механизма, шатун которого жестко соединен с верхней плитой, а центр кривизны выпуклой рабочей поверхности верхней плиты расположен на продолжении оси шатуна со стороны кривошипа, радиус дуги окружности, образующей выпуклую поверхность верхней подвижной плиты, определен соотношением
1
1
2
1
1
R=(rsinφ(1+r/b)+ε)/arcsin(rsinφ/b),
1
где: r - длина кривошипа;
2
r - расстояние между точкой сочленения кривошипа и шатуна и центром кривизны выпуклой рабочей поверхности верхней плиты, при этом
;
1
φ - угол поворота кривошипа;
b - длина шатуна;
ε - значение скольжения между верхней и нижней плитами, равное разности между длиной дуги выпуклой рабочей поверхности верхней плиты и шириной плоской рабочей поверхности нижней плиты, заданное из условия его превышения величины упругой деформации резины автомобильной шины.
Схема пресса для утилизации автомобильных шин показана на чертеже.
Устройство состоит из рамы 1, на которой жестко закреплена неподвижная плита 2 с плоской рабочей поверхностью и приводной механизм, состоящий из ведущего кривошипа 3, ползуна 4 и шатуна 5, на котором жестко закреплена верхняя подвижная плита 6 с выпуклой рабочей поверхностью, образованной дугой окружности радиуса R, проведенной из точки М, расположенной на продолжении оси шатуна 5 со стороны кривошипа. Положение этой точки, имеющей шатунную кривую с нижним прямолинейным участком и верхним криволинейным участком, определяется одним из методов синтеза симметричного эллиптического прямолинейно-направляющего механизма, известных в теории механизмов. Качение верхней плиты 6 по нижней плите 2 в случае параллельности рабочей поверхности нижней плиты 2 прямолинейному участку траектории точки М обеспечено при любом R, но из условия обеспечения скольжения плиты 6 относительно поверхности плиты 2 радиус R выбирается таким, чтобы длина дуги рабочей поверхности верхней плиты 6 была больше ширины рабочей поверхности нижней плиты 2. Скольжение между взаимоогибаемыми плитами определяется уравнением
,
где l - длина дуги рабочей поверхности верхней плиты 6,
L - ширина рабочей поверхности плиты 2.
При L<l верхняя плита 6 движется относительно нижней плиты 2 со скольжением назад, истирая помещенную между ними автомобильную шину.
Ширина рабочей поверхности плиты 2 определяется выражением
1
1
2
L=2rsinφ(1+r/b),
Длина дуги рабочей поверхности верхней плиты
1
1
l=2Rarcsin(rsinφ/b).
Тогда скольжение примет вид
.
Задавшись значением скольжения ε, которое превышает величину упругой деформации резины, можно определить радиус дуги окружности, которая образует выпуклую поверхность подвижной плиты 6
1
1
2
1
1
R=(rsinφ(1+r/b)+ε)/arcsin(rsinφ/b),
где .
1
1
Например, при заданных входных параметрах синтеза φ=45°, r=5 мм, b=60 мм, ε=10 мм имеет:
,
.
Сравним с прототипом - штамповочным прессом, который проектируется из условия наилучшего приближения, ε=0. При тех же входных параметрах синтеза, кроме скольжения
Длину дуги рабочей поверхности верхней плиты уточняют с учетом полученного радиуса окружности. Такое решение позволяет обеспечить движение огибания верхней подвижной плиты пресса относительно нижней неподвижной со скольжением, за счет которого возникающая сила трения во время взаимоогибания истирает (отделяет от корда) резину автомобильной шины. Предлагаемый пресс обладает простой конструкцией (три подвижных звена), а за счет высокой передаточной функции механизма и применения способа локального нагружения заготовки (когда площадь контакта в каждый момент времени меньше площади всей заготовки) обеспечивается снижение требуемого усилия на приводе в 5-6 раз, что снижает энергозатраты.
Пресс для утилизации автомобильных шин работает следующим образом.
Шину укладывают на нижнюю плиту 2 и включают привод пресса (не показан). При вращающемся кривошипе 3 шатун 5 перемещает верхнюю плиту так, что при рабочем ходе, соответствующем движению точки М по прямолинейному участку шатунной кривой (слево-направо), плита 6 огибает (обкатывает) со скольжением назад своей рабочей поверхностью плоскую рабочую поверхность нижней плиты 2, создавая при этом как нормальную нагрузку, которая прессует шину по принципу пресс-папье, так и касательное к выпуклой поверхности плиты 6 усилие, которое вызывает силу трения, необходимую для истирания резины. При холостом ходе, соответствующем движению точки М по верхнему криволинейному участку шатунной кривой, происходит перенос плиты в исходное положение, показанное пунктиром. Привод останавливают, после требуемого отделения резины от корда.
Технический результат: обеспечено движение огибания верхней подвижной плиты пресса относительно нижней неподвижной со скольжением, за счет которого возникающая сила трения во время взаимоогибания истирает (отделяет от корда) резину автомобильной шины.