AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

LABORATORIUM

Podstaw mechaniki i konstrukcji maszyn

ĆWICZENIE nr 2

TEMAT: Badanie obciążeń elementów roboczych w laboratoryjnej prasie walcowej

Prowadzący laboratorium: dr inż. Paweł Gara

GRUPA: 2

Data realizacji ćwiczenia: 09.10.2009r. Rok akademicki: 2009/2010

Wykonawcy: Katarzyna Gomuła

Andrzej Charchut

Jacek Grabski

Marek Grabowski

W wielu przypadkach właściwe wykorzystanie materiałów drobnoziarnistych, odpadów przemysłowych wymaga ich zagęszczenia i nadania trwałej formy kawałkowej. Właściwą metodą do tego procesu jest proces scalania w prasach walcowych.

1. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z:

• -metodami ciśnieniowego scalania materiałów drobnoziarnistych

• -metodami pomiaru momentu skręcającego, szerokości szczeliny i nacisku jednostkowego

• -procedurą obliczania zapotrzebowania mocy na realizację tego procesu.

Powody, dla których stosuje się proces scalania:

A) Możliwość wykorzystania w określonym procesie technologicznym

B) Zagospodarowywanie odpadów przemysłowych:

• Przedłuża się okres eksploatacji wysypisk

• Zmniejszają się koszty transportu surowców składowanych na wysypiska

• Zmniejsza się zużycie surowców pierwotnych

C) Poprawienie efektywności ekonomicznej procesu

np.: scalanie kompozytu szklarskiego aby zapobiec rozwarstwianiu, segregacji komponentów transportowanych na przenośniku taśmowym; zapobiega się również pyleniu

D) Możliwość składowania i transportu tych materiałów(materiałów szkodliwych w postaci pylistej lub drobnych ziaren)

E) Poprawienie walorów użytkowych tych materiałów

Proces scalania to proces nadawania postaci kawałkowej materiałowi, którego ziarna wyjściowe są większe, niż ziarna na wejściu.

Temu procesowi poddawane są m.in.:

- koncentraty miedzi

-zendra(zawiera 90-95% żelaza) stosowana jest najczęściej, jako dodatek do wsadu w procesach technologicznych

-sorbenty wapniowe

-materiały pochodzenia roślinnego,np. mieszanka trocin iglastych i liściastych

-popioły

-leki

Główne sposoby scalania:

a) ciśnieniowe:

-spiekanie

-brykietowanie

b) nieciśnieniowe:

-grudkowanie

-granulacja

Podział urządzeń do scalania materiałów:

Urządzenia do brykietowania:

• prasy stemplowe

Prasy te mają zastosowanie w małych zakładach produkcyjnych, gdzie nie występuje konieczność ciągłego przetwarzania odpadów w brykiety.

Przykładami pras stemplowych są:

1. zgniatacz odpadów

2. laboratoryjna brykieciarka stemplowa

• prasy hydrauliczne

• prasy ślimakowe

• prasy walcowe

Wykorzystywane w formowaniu wielu materiałów drobnoziarnistych. Zaletą tych pras jest ciągła praca oraz możliwość stosowania różnych układów formujących.

Urządzenia do granulowania:

• granulatory talerzowe

• granulatory bębnowe

• granulatory odśrodkowe

• granulatory łopatkowe

Zastosowanie brykieciarek w różnych gałęziach przemysłu.

• przemysł hutniczy (scalanie pyłu ołowianego , gąbka kadmowa)

• przemysł farmaceutyczny (scalanie proszku na tabletki)

• przemysł wydobywczy (scalanie miału węgla brunatnego)

• przemysł metalurgiczny (scalanie proszków metalicznych)

• przemysł obróbki metali (scalanie wiórów metalowych)

• przemysł materiałów budowlanych

• przemysł nawozów dla rolnictwa i środków do odkwaszania gleb

• odzysk metali nieżelaznych i licznych substancji chemicznych

• przemysł spożywczy ( pasza dla zwierząt)

2. Schemat stanowiska badawczego.

1. Określenie obiektu badań- wybór zmiennych zależnych i niezależnych.

Schemat jakościowego modelu obiektu badań:

Materiał jest dostarczany do mieszarki zetowej i następuje proces mieszania przez okres 30 minut.

Jako zmienną niezależną (sterowalną) wytypowano:

n_w - prędkość obrotowa prasy

Jako zmienne zależne wybrano:

δ- szerokość szczeliny między walcami

M_w- moment skręcający na wale nieprzesuwnym

P_n- nacisk jednostkowy na zgłębieniu formującym

2. Opis instalacji doświadczalnej do badań procesu scalania materiałów drobnoziarnistych w prasie walcowej.

Ćwiczenie laboratoryjne wykonano w prasie walcowej oznaczonej symbolem LPW 450 wyposażonej w zasilacz grawitacyjny oraz pierścienie formujące w kształcie kropli z płaszczyzną podziału i siodła bez płaszczyzny podziału oraz płaskie pierścienie tzw. kompaktowe.

W skład stanowiska badawczego wchodzą następujące zespoły:

A) Układ napędowy:

-silnik wraz z przekładniami, to tzw. motoreduktor

-3 sprzęgła (dwa są takie same)

B) Elektroniczny układ regulacji prędkości obrotowej silnika

C) Układ roboczy:

-klatka walców formujących wraz z zasilaczem

-łożyska

-tarcze przesuwne i nieprzesuwne

-pierścienie ze stali(szczelina między nimi)

D) Układ hydrauliczny docisku walca przesuwnego:

-siłowniki nurnikowe

-zasilacz grawitacyjny(np. zasilacz ślimakowy odpowiada za równomierny przepływ materiału i wstępne zagęszczenie)

Ten układ ma wpływ na bezpieczeństwo pracy.

E) Układ pomiarowy:

Element układu:	Mierzony parametr:
		Indukcyjny czujnik przemieszczeń	Szerokość szczeliny między walcami
		Zestaw telemetryczny	Moment skręcający na wale nieprzesuwnym
		Czujnik i wzmacniacz tensometryczny	Nacisk jednostkowy we wgłębieniu formującym

Elementy te schodzą się do wewnętrznego bloku karty pomiarowej, która analizowana jest na komputerze w środowisku Lab View.

Opis przebiegu przeprowadzonego eksperymentu:

Główne etapy ćwiczenia:

1. Ustawienie prędkości obwodowej prasy i szerokości szczeliny między walcami

2. Przygotowanie próbki materiału modelowego:

-koncentrat miedzi: próbka 3,5 kg i ok.160 g wody(4,5 % wody w stosunku do suchej masy)

3. Włączenie aparatury pomiarowej

4. Dostarczenie materiału do zasobnika

5. Uruchomienie prasy walcowej

6. Zapis wyników pomiaru

7. Przeprowadzenie obliczeń

3. Zestawienie wyników pomiarów.

Lp.	Wielkość	Jednostka	Wartość
				1	Średnica walców D	[m]	0,45
				2	Prędkość obwodowa v w	[m/s]	0,13
				3	Prędkość obrotowa nw	[Obr/min]	5,53
				4	Szerokość szczeliny między walcami δ	[m]	0,00278
				5	Moc Nc	[kW]	10,71
				6	Max. moment skręcający Mw	[kNm]	9,25
				7	Max. nacisk jednostkowy Pn	[MPa]	25,71
				8	Szerokość walców B	[m]	0,076

4. Procedura obliczeniowa:

a) Obliczamy zapotrzebowanie mocy ze wzoru:

N_c=[2(n_w*M_w)/9,55] [kW]

b) Obliczamy prędkość obrotową ze wzoru:

n_w=[(60*v_w)/(π*D)] [obr/min]

5. Charakterystyki czasowe mierzonych wielkości.

6. Wnioski:

Badanie obciążeń elementów roboczych w laboratoryjnej prasie walcowej znajduje zastosowanie podczas dostosowywania ustawień do materiału. Jest to szczególnie ważne i znacznie ułatwia pracę w czasie projektowania lub modernizacji elementów konstrukcji.

7

---