Введение
Легковые и грузовые шины поступают на линию переработки в виде эластичных композитных материалов, армированных сталью. Перед гранулированием им необходимо пройти несколько этапов предварительного крупного измельчения. Поэтому двухвальный шредер, выбранный для первой стадии, следует оценивать по его способности разрезать целые шины, высвобождать стальную проволоку и обеспечивать стабильную подачу полосообразного материала даже при повторяющихся пиках крутящего момента.
Предприятия по переработке шин часто в первую очередь интересуются производительностью. Однако более важный вопрос заключается в том, способен ли шредер продолжать резание при переходе с легковых шин на грузовые. Шина представляет собой не однородную резину, а сложную конструкцию, включающую стальные брекерные слои, гибкие боковины и плотное кольцо высокопрочной проволоки в бортовой зоне. Если такая конструкция сразу поступает в гранулятор, резина деформируется вместо разрушения, режущие кромки перегреваются, а проволока может наматываться на вращающиеся детали. Поэтому крупное измельчение является необходимым первым этапом, превращающим упругий стальной армированный каркас шины в открытые полосы, которые затем можно разделить и измельчить до меньшей фракции.
Шины проектируются с учетом многократного изгиба и износа, а не для удобства уменьшения размера. Протектор содержит стальные брекерные слои, боковина рассчитана на миллионы циклов деформации, а борт представляет собой компактное кольцо из высокопрочной проволоки. Если гранулятор получает всю эту конструкцию слишком рано, резина поглощает ударную нагрузку, режущие кромки перегреваются, а открытая сталь может повредить зону резания.
Гранулятор лучше подходит для обработки однородных частиц резины или пластика, а не круглого каркаса шины, армированного сталью. Поэтому в линиях производства резиновой крошки или резинового порошка перед гранулятором обычно устанавливают двухвальный шредер. Он вскрывает шину, разрезает ее на полосы, высвобождает проволоку из резиновой матрицы и формирует фрагменты подходящего размера для последующего оборудования.
Крупное измельчение также служит первой мерой защиты экономической эффективности всей линии. После того как стальные корды становятся доступными для отделения, магнитный сепаратор может удалить их до поступления резины в гранулятор. Благодаря этому гранулятор перерабатывает более чистый и мягкий материал, что снижает тепловыделение, износ ножей и количество остановок, связанных с проволокой.
Если пытаться сразу перерабатывать целые шины в мелкую резиновую крошку, проблемы быстро накапливаются: резина разрушается под воздействием тепла, проволока затупляет режущие кромки, а волокнистые корды забивают сита. Таким образом, поэтапная переработка необходима для надежной работы гранулятора и не является лишней операцией перемещения материала.
Легковые и грузовые шины создают разные нагрузки в зоне резания. Легковые шины меньше, легче и проще захватываются ножами, поэтому поток только легковых шин обычно создает более равномерный непрерывный крутящий момент. Грузовые шины имеют больший диаметр, более жесткие боковины и более тяжелый бортовой пакет. Поэтому при попадании целой грузовой шины в камеру измельчения может возникнуть резкий пик крутящего момента.
В промышленных условиях состав сырья редко остается постоянным. Предприятие может перерабатывать легковые шины утром, грузовые шины днем, а между партиями — полосы боковин или каркасы с удаленными бортовыми проволочными кольцами. Следовательно, шредер необходимо рассчитывать на самую тяжелую шину, которая может поступить на переработку, а не только на среднюю производительность.
Стальной армированный каучук легче контролируемо перерабатывать сдвиговым резанием, чем ударным воздействием или сдавливанием. В двухвальном шредере на двух валах, вращающихся в противоположных направлениях, установлены взаимно входящие режущие диски. Ножи захватывают материал, втягивают его в зону резания и срезают относительно соседнего диска.
Низкая скорость вращения валов дает стальной проволоке время для деформации и отделения, не позволяя ей легко наматываться на высокоскоростной ротор. Каждый рез выполняется контролируемо. Это особенно важно, поскольку целую грузовую шину невозможно качественно разрезать одним ударом: борт, брекерный пакет и боковину необходимо последовательно прорезать на нескольких этапах.
Наибольшую механическую нагрузку создает бортовой пакет. Когда борт целой грузовой шины достигает ножей, передаваемый крутящий момент резко возрастает. Соединение валов должно выдерживать этот пик без проскальзывания и образования трещин. Шлицевые валы по стандарту DIN 5480 передают крутящий момент через несколько зубьев, а не за счет одной шпонки. Поэтому такое соединение применяется в промышленных шредерах, перерабатывающих материалы со стальной проволокой.
В общем случае напряжение кручения вращающегося вала увеличивается с ростом передаваемого крутящего момента. Следовательно, диаметр и профиль соединения вала являются важнейшими факторами надежности при измельчении шин.
Стальная проволока также повышает абразивность процесса. Каждый проходящий через машину фрагмент стали изнашивает режущие кромки и внутреннюю футеровку камеры. Вакуумно-закаленная легированная сталь CrMoV обеспечивает высокую твердость и износостойкость при многократном контакте с проволокой. Износостойкие стальные плиты HARDOX дополнительно защищают камеру от абразивного воздействия.
Толщина режущих дисков выбирается с учетом требований процесса: более толстые диски формируют широкие полосы, а более тонкие обеспечивают узкий поток материала для грануляторов, не рассчитанных на крупные фрагменты.
Для предварительного измельчения шин выгрузка без сита часто предпочтительнее системы с ситом. Резиновые полосы с открытыми стальными проволоками плохо проходят через сито, а его отверстия могут задерживать проволоку и замедлять цикл резания. В двухвальном шредере без сита режущие диски определяют ширину полос, а материал выгружается под действием силы тяжести.
Если особенно прочная полоса все же вызывает перегрузку валов, система управления Siemens PLC обнаруживает увеличение крутящего момента, меняет направление вращения для освобождения материала и затем возобновляет нормальное резание. Автоматический реверс при перегрузке особенно важен, когда на линию поступают целые шины разных размеров и с различным содержанием стали.
Тип привода следует выбирать в соответствии с характером подачи сырья. При равномерной подаче шин в течение восьмичасовой смены эффективным решением может быть электропривод. Если же сырье поступает короткими тяжелыми партиями, например целые грузовые шины загружаются нерегулярно, может быть предпочтителен мощный гидравлический привод, способный выдерживать пики крутящего момента.
Компания SOYU предлагает для двухвальных шредеров как электрические, так и мощные гидравлические приводы. Общий диапазон производительности составляет 1–30 т/ч. В качестве подходящего сырья указаны шины легковых автомобилей, грузовых автомобилей и внедорожная резина OTR. Фактическая производительность зависит от состояния шин и требуемой ширины полос на выходе, поэтому эти параметры необходимо проверять отдельно для каждого предприятия.
Поскольку проволока и тяжелая резина создают переменные нагрузки на все компоненты, при выборе оборудования необходимо учитывать его пригодность для конкретного процесса и требования к техническому обслуживанию. Это также связано с рекомендациями по безопасности производственного оборудования, включая британские Правила обеспечения и использования рабочего оборудования PUWER, опубликованные британским Управлением по охране труда и технике безопасности HSE.
В качественном запросе коммерческого предложения необходимо описать реальные характеристики поступающего сырья, а не только общий тоннаж. Поставщик сможет правильно подобрать усилие резания, толщину ножей, тип привода и систему защиты от перегрузки только при наличии следующих данных.
Укажите, поступают ли легковые шины, грузовые шины или их смесь, и уточните, сохранены ли бортовые проволочные кольца. Целые шины с неповрежденными бортовыми пакетами создают максимальную нагрузку на крутящий момент, поскольку борт представляет собой плотную стальную конструкцию. Полосы боковин или каркасы с удаленными бортовыми проволоками снижают механическую нагрузку. Если в партии легковых шин могут встречаться целые грузовые шины, шредер необходимо рассчитывать на самую тяжелую шину, а не на типичную.
Уточните, работает ли линия непрерывно в течение смен по 8–10 часов или получает периодические пиковые нагрузки. Равномерная подача позволяет редуктору, приводу и системе PLC работать в более предсказуемом режиме. Автоматический реверс при перегрузке необходим для поддержания непрерывного производства. Короткие, но тяжелые партии целых шин создают повторяющиеся пики крутящего момента, что может сделать гидравлический привод более подходящим решением. В RFQ следует отдельно указать среднюю производительность в тоннах в час и условия пиковой подачи.
Подтвердите требуемую ширину полос, которую может принимать следующий гранулятор или магнитный сепаратор. Этот параметр влияет на толщину ножей, поскольку ширина полос в основном определяется расстоянием между режущими дисками, тогда как длина при выгрузке без сита остается нерегулярной. Также укажите, будет ли магнитный сепаратор установлен между шредером и гранулятором. Раннее удаление стали снижает загрязнение и абразивный износ последующего оборудования.
После уточнения этих параметров производитель сможет подобрать шлицевое соединение вала, профиль ножей, футеровку камеры, привод и настройки системы управления с учетом фактически ожидаемых наиболее тяжелых условий переработки шин.
Предприятия, перерабатывающие только легковые шины, могут использовать менее мощную конфигурацию. Однако линии со смешанным сырьем теряют производительность каждый раз, когда грузовая шина останавливает недостаточно мощный шредер. Поэтому в первом RFQ необходимо объединить в одном полном описании тип шин, состояние бортов, плановую производительность, продолжительность смены и требуемую ширину выходного материала.
Переработка шин наиболее эффективна при использовании нескольких последовательных этапов, поскольку целая шина сочетает эластичность резины со стальным армированием, которое препятствует тонкому измельчению за одну операцию. Двухвальный шредер является первым оборудованием линии: он вскрывает шину, высвобождает сталь и обеспечивает стабильный поток полос для магнитной сепарации и гранулирования.
При сравнении оборудования следует обращать внимание на компоненты, испытывающие повторные нагрузки при измельчении шин: шлицевые валы DIN 5480, ножи из стали CrMoV, футеровку HARDOX, выгрузку без сита, автоматический реверс при перегрузке под управлением PLC, тип привода и толщину режущих дисков.
Затем необходимо предоставить поставщику ключевые сведения о сырье: соотношение легковых и грузовых шин, состояние бортовых проволок, производительность в тоннах в час, продолжительность смены и требуемую ширину выходного материала. В линейке двухвальных шредеров SOYU предусмотрена переработка резины из легковых, грузовых шин и шин OTR, а также выбор электрического или мощного гидравлического привода. Поэтому следующим логичным шагом для проекта по переработке шин будет запрос предложения с учетом конкретных условий применения.
О: Укажите, перерабатываются ли только легковые шины, только грузовые шины или их смесь. Уточните, поступают ли шины целиком или бортовая проволока уже удалена, и укажите плановую производительность в тоннах в час или за смену. Целые грузовые шины с неповрежденными бортовыми пакетами требуют наибольшего крутящего момента, тогда как полосы боковин и шины с удаленными бортовыми проволоками создают меньшую механическую нагрузку.
О: Крупное измельчение на двухвальном шредере разрезает целые шины на полосы, обнажает стальные брекерные слои и уменьшает размер фрагментов до поступления в гранулятор. Гранулятор не может эффективно перерабатывать круглую, гибкую шину со стальным армированием, поскольку резина деформируется, режущие кромки перегреваются, а проволока может наматываться на сита или роторы.
О: Необходимы достаточно толстые режущие диски, способные выдерживать многократный контакт с бортовым пакетом проволоки, а также соединение валов, которое передает высокий крутящий момент без проскальзывания. Шлицевые валы по стандарту DIN 5480 предназначены для решения этой задачи.
