AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Przedmiot:

Maszyny I Urządzenia Technologiczne

Ćwiczenie laboratoryjne jest wykonywane

w

KATEDRze systemów wytwarzania

LABORATORIUM

Badania obciążeń elementów roboczych maszyny technologicznej

Autor opracowania i prowadzący ćwiczenie: dr inż. Bogdan Kosturkiewicz

Kraków, 2011

1. Charakterystyka obiektu badań - wybór zmiennych niezależnych i zależnych

Badania realizowane są w laboratoryjnej prasie walcowej LPW 450 wyposażonej w zasilacz grawitacyjny. Schemat jakościowego modelu obiektu badań przedstawiono na rys.1.

Rys.1. Schemat jakościowego modelu obiektu badań

Jako zmienną niezależną sterowalną wytypowano:

n_w - prędkość obrotową walców prasy.

Jako zmienne zależne wybrano:

• - szczelinę między walcami,

M_w - moment skręcający na wale prasy,

p_n - nacisk jednostkowy we wgłębieniu formującym.

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z :

1. metodami pomiaru momentu skręcającego, szczeliny i nacisku jednostkowego,

2. procedurą obliczania wydajności oraz jednostkowego zapotrzebowania energii na realizację procesu scalania,

3. procedurą modelowania obciążeń wału prasy walcowej.

3. Wymagany zakres wiadomości

1. Pojęcia podstawowe z zakresu teorii zagęszczania materiałów drobnoziarnistych w prasach walcowych.

2. Model matematyczny procesu zagęszczania materiałów ziarnistych w prasie walcowej.

3. Podstawy tensometrii oporowej.

4. Zadania do wykonania

W czasie ćwiczeń należy wykonać następujące czynności:

1. Ustawić prędkość obwodową prasy walcowej v_w i szczelinę między walcami δ - wykonuje prowadzący ćwiczenie.

2. Przygotować próbkę materiału drobnoziarnistego

3. Włączyć aparaturę pomiarową - wykonuje prowadzący ćwiczenie.

4. Wsypać przygotowany materiał drobnoziarnisty do zasobnika.

5. Uruchomić prasę walcową - wykonuje prowadzący ćwiczenie.

6. Włączyć aparaturę pomiarową.

7. Przegrać na nośniki danych wyniki pomiarów.

5. Opracowanie wyników pomiarów:

1. Strona tytułowa.

2. Cel ćwiczenia.

3. Schemat stanowiska badawczego.

4. Opis przebiegu przeprowadzonego eksperymentu

5. Zestawienie wyników pomiarów (w tym wykresy charakterystyk czasowych mierzonych wielkości)

6. Wnioski

Załącznik nr 1

Wykaz procedur obliczeniowych

1. Obliczenie mocy pobieranej w czasie realizacji procesu brykietowania N_c

[kW]

gdzie:

M_w - moment na wale prasy walcowej [kNm],

n_w - prędkość obrotowa walców prasy [obr/min].

2. Obliczenie wydajności objętościowej prasy walcowej wyposażonej w pierścienie formujące o „siodłowym” kształcie wgłębień W_o

[m³/h],

gdzie:

V_b - objętość brykietu [m³],

i_b - ilość wgłębień formujących [-], i=90,

n_w - prędkość obrotowa prasy walcowej [obr/min].

3. Obliczenie wartości jednostkowego zapotrzebowania energii w czasie realizacji procesu brykietowania Z_c

[kWh/m³]

4. Modelowanie obciążeń wału

Rys.2. Schemat ideowy wału

Dane:

Średnica walca formującego: D_w = 0,45 [m]

Wymiary: a = 0,13 [m]

b = 0,062 [m]

c = 0,099 [m]

e = 0,25 [m]

Rys.3. Schemat obciążenia wału

1. Wyznaczenie obciążenia ciągłego pochodzącego od siły obwodowej P_o

[kN/m]

gdzie:

b - szerokość walca [m].

1.1. Obliczenie maksymalnej siły obwodowej P_o

[kN]

2. Wyznaczenie obciążenia ciągłego pochodzącego od siły promieniowej P_r

[kN/m]

2.1. Obliczenie siły promieniowej obciążającej walec P_r

[kN]

2.1.1. Obliczenie pola powierzchni obciążenia walców A

A = τ ⋅b [m²]

2.1.1.1. Obliczenie długości łuku τ

τ = ((α+β)/360°) ⋅ π ⋅ D_w [m]

3. Obliczenie wartości składowych reakcji w podporach

Płaszczyzna X0Z

[kN]

[kN]

Płaszczyzna Y0Z

[kN]

[kN]

9.2.7. Obliczenie reakcji całkowitych w podporach

[kN]

[kN]

Tabela 1. Wyniki badań i obliczeń

L.p.	Wielkość	Jednostka	Wartość
1	Średnica walców Dw	[m]	0,45
2	Prędkość obwodowa vw	[m/s]
3	Prędkość obrotowa prasy walcowej nw	[obr/min]
4	Moment skręcający Mw	[kNm]
5	Moc Nc	[kW]
6	Szczelina między walcami δ	[m]
7	Objętość brykietu Vb	[m^3]	6,5 10^-6
8	Ilość wgłębień formujących ib	[-]	90
9	Wydajność objętościowa prasy walcowej Wo	[m^3/h]
10	Jednostkowe zapotrzebowanie energii na realizację procesu brykietowania Zc	[kWh/m^3]
11	Maksymalny nacisk jednostkowy we wgłębieniu formującym pn	[MPa]
12	Suma kąta chwytu i kąta sprężystego rozszerzenia brykietu 	[^0]
13	Szerokość walców b	[m]	0,062
14	Długość łuku 	[m]
15	Pole powierzchni A	[m^2]
16	Siła promieniowa obciążająca walec Pr	[kN]
17	Siła obwodowa obciążająca walec Po	[kN]
18	Reakcja w podporze A - RA	[kN]
19	Reakcja w podporze B - - RB	[kN]

Załącznik nr 2

Przykłady charakterystyk czasowych mierzonych wielkości

---