Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Maszyny i Urządzenia Technologiczne

Laboratorium nr I

„Analiza konstrukcji prasy walcowej oraz przepływu materiału w układzie zagęszczania”

MiBM Rok 3B Grupa I2

Nowak Jan

Nycz Marcin
Pałczyńska Wioletta
Piecha Kamil

Polański Sławomir

Popiołek Krzysztof

Prus Wojciech
Pysz Artur
Stefaniuk Joanna

Suder Natalia
Surowiec Katarzyna
Wojtunik Monika
Zasada Sławomir
Ziobrowski Marcin

Zygmunt Łukasz

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było poznanie metody ciśnieniowego scalania materiałów drobnoziarnistych oraz konstrukcji prasy walcowej LPW 450, jak również przeanalizowanie jej schematu kinematycznego i sposobu przepływu materiału w układzie zagęszczania.

1. Schemat laboratoryjnej prasy walcowej LPW 450.

Całą maszynę można podzielić na trzy zespoły: zespół napędowy, zespół klatek walców formujących oraz zespół hydrauliczny.

Zespół napędowy składa się z motoreduktora na wyjściu którego uzyskano moc N = 22 kW
i prędkość obrotową $\mathbf{n}_{\mathbf{s}}\mathbf{= 1440}\frac{\mathbf{\text{obr}}}{\mathbf{\min}}$. W celu zmniejszenia obrotów na wale oraz zwiększenia momentu obrotowego zastosowano przekładnię cykloidalną o przełożeniu i_pc=15. Kolejno moment przekazywany jest na sprzęgło podatne tulejkowe. Za sprzęgłem moment jest przeniesiony do dwustopniowej klatki kół zębatych, w której na pierwszym stopniu przełożenia następuje wzrost momentu (i_I=6, 43), a na drugim stopniu zmienia się kierunek obrotów (i_II=1). Pierwszy wał wychodzący z przekładni jest połączony z klatką walców roboczych, za pomocą sprzęgła Oldhama (kompensacja niewspółosiowości wałów) oraz sprzęgła ciernego. Na drugim wale zamontowane jest tylko sprzęgło Oldhama.

W klatce walców roboczych znajdują się dwa gładkie walce robocze. Jeden walec jest nieprzesuwny, a drugi przesuwny.

Z walcem przesuwnym współpracują siłowniki hydrauliczne, które tworzą układ hydraulicznego podparcia walca.

Między walcami roboczymi następuje zagęszczenie materiału drobnoziarnistego.

1. Część obliczeniowa.

Parametry podstawowe prasy walcowej:

• nominalna moc motoreduktora N  =  22 kW

• obroty nominalne motoreduktora $n\ = \ 1440\frac{\text{obr}}{\min}$

• przełożenie przekładni cykloidalnej i_pc  =  15

• przełożenie na pierwszym stopniu przekładni i_I  =  6, 43

• przełożenie na drugim stopniu przekładni i_II  =  1

1. Prędkość obrotowa po przejściu przez przekładnie cykloidalną:

$$n_{1} = \frac{n}{i_{\text{pc}}} = \frac{1440}{15} = 96\frac{\text{obr}}{\min}$$

1. Przełożenie całkowite przekładni:

i_C = i_I ⋅ i_II = 6, 43 ⋅ 1 = 6, 43

1. Prędkość obrotowa walców formujących:

$$n_{w} = \frac{n_{1}}{i_{C}} = \frac{96}{6,43} = 14,93\frac{\text{obr}}{\min}$$

1. Sprawność układu napędowego:

η_c = η₁ ⋅ η₂ ⋅ η₃ ⋅ η₄

gdzie:

• sprawność przekładni cykloidalnej η₁ = 0, 96

• sprawność na jednym stopniu przekładni η₂ = 0, 99

• sprawność sprzęgła Oldhama η₃ = 0, 99

• sprawność sprzęgła ciernego η₄ = 1

η_c = 0, 96 ⋅ 0, 99² ⋅ 0, 99 ⋅ 1 = 0, 93

1. Moc użyteczna:

N_u = N ⋅ η_c = 22 ⋅ 0, 93 = 20, 46

1. Moment obrotowy na jednym walcu roboczym:

$$M = \frac{1}{2} \cdot 9550 \cdot \frac{N_{u}}{n_{w}} = \frac{1}{2} \cdot 9550 \cdot \frac{20,46}{14,93} = 6543,64\ Nm$$

1. Wnioski.

Prasę walcową stosuje się do uzyskanie materiału o większej gęstości właściwej niż materiał wsadowy. Takie zagęszczenie jest wykorzystywane w transporcie lub składowaniu w celu zmniejszenia zajmowanej przez niego powierzchni. Scalenie materiałów sypkich w brykiety pozwala również na lepszy dostęp tlenu podczas procesów spalania w piecach hutniczych, a nawet piecach domowego zastosowania.

Stopień scalenia brykietu jest uzależniony od wartości siły docisku walców roboczych, która jest ustawiana przez siłownik hydrauliczny. Ponadto zwarta i sztywna konstrukcja prasy pozwala na duże wartości sił scalających. Zredukowanie prędkości obrotowej poprzez motoreduktor, przekładnie cylkoidalną i przekładnię zębatą pozwala na uzyskanie dużego momentu obrotowego walców,
a to z kolei korzystnie wpływa na proces zagęszczania, zmniejszając możliwość występowania ewentualnych zatorów ściskanego proszku. Sprzęgło podatne, które zostało zamontowane na wale silnika zapobiega nagłym przeciążeniom, łagodzi zmianę momentu i obciążenia dynamiczne – dzięki takiemu zabiegowi zwiększono żywotność układu napędowego prasy walcowej.