Akademia Górniczo-Hutnicza

Im. Stanisława Staszica w Krakowie

Maszyny i Urządzenia Technologiczne

Ćwiczenie nr 1

Temat: Analiza konstrukcji prasy walcowej oraz przepływu materiału w układzie zagęszczania

Piotr Adach, Tomasz Będkowski, Piotr Gajewski, Maksymilian Wardzała, Wojtek Ziętal, Błażej Turek

gr. T2 rok III A

rok akademicki: 2010/2011

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie z:

• Zasadami ciśnieniowego scalania materiałów drobnoziarnistych,

• Konstrukcją laboratoryjnej prasy walcowej LPW450,

• Przepływem materiałów w układzie zagęszczania

1. Wstęp teoretyczny:

Prasa walcowa (brykieciarka) – jest to urządzenie pozwalające na scalanie materiałów sypkich do postaci brykietów.

Prasy walcowe stosuje się w celu:

• scalania drobnoziarnistych materiałów;

• umożliwienia zastosowania danego materiału drobnoziarnistego w danej technologii;

• podniesienia efektywności ekonomicznej różnych procesów technologicznych;

• umożliwienia transportu materiałów pylistych;

Brykietowanie: polega na wywieraniu nacisku na materiał pylisty, powodując klinowanie się ziaren między sobą – powstaje wiązanie mechaniczne. W skutek dużego zbliżania małych cząstek materiału powstają również wiązania fizyczne (siły międzycząsteczkowe) oraz chemiczne.

1. Schemat prasy walcowej:

2. Schemat stanowiska - prasa walcowa LPW 450

Silnik elektryczny asynchroniczny połączony z motoreduktorem na wyjściu którego uzyskano moc N=22[kW] i prędkość obrotową n_s=144[obr/min]. Moment obrotowy przeniesiony jest na przekładnię cykloidalną o przełożeniu i=15, co ma na celu zmniejszenie obrotów na wale oraz zwiększenie momentu, który następnie przekazywany jest na sprzęgło podatne palcowe. Dalej za sprzęgłem moment jest przeniesiony do dwustopniowej klatki kół zębatych na koło napędowe. Następnie moment jest przeniesiony na dwa duże koła zębate (przełożenie i_I=6,43) o takiej samej ilości zębów, których zadaniem jest przeniesienie jednakowych momentów na wały napędowe walców roboczych o przeciwnych kierunkach obrotu. Wały napędowe walców są połączone z kołami zębatymi sprzęgłami Oldhama, których zadaniem jest kompensacja niewspółosiowości. Między walcami roboczymi następuje zagęszczenie materiału drobnoziarnistego.

1. Schemat klatki narzędzi roboczych:

I – strefa swobodnego przepływu materiału;

II,III – strefa intensywnego podawania materiału;

IV – strefa intensywnego zagęszczania i scalania materiału;

V – strefa ekspansji zwrotnej

α – kat zagęszczania i scalania

β – kąt ekspansji zwrotnej

1. Obliczenie mocy, prędkości obrotowych i momentów na poszczególnych wałach układu:

Dane:

N_s=22[kW]

n_s=1440[obr/min]

i_pc=15

i₁=6,43

i₂=1

i_r=i₁*i₂=6,43

η_pc=0,98

η_sp=0,95

η_R1=0,98

η_R2=0,98

η_so=0,95

a) Obliczenie mocy:

- wał wyjściowy silnika:

N₁ = N_s * η_pc = 22[kW] * 0, 98 = 21, 56[kW]

- wał wyjściowy sprzęgła podatnego:

N₂ = N₁ * η_sp = 21, 56[kW]*0, 95 = 20, 48[kW]

- wały wyjściowe z przekładni zębatej:

$$N_{3} = {\frac{1}{2}N}_{2}*\eta_{R1}*\eta_{R2} = \frac{1}{2}*20,48\lbrack kW\rbrack*0,98*0,98 = 9,83\lbrack kW\rbrack$$

- wały wejściowe do klatki walców roboczych:

N₄ = N₃ * η_so = 9, 83[kW]*0, 95 = 9, 34[kW]

b) Obliczenie prędkości obrotowej:

- wał wyjściowy silnika:

$$n_{1} = \frac{n_{s}}{i_{\text{pc}}} = \frac{1440\lbrack\min^{- 1}\rbrack}{15} = 96\lbrack\min^{- 1}\rbrack$$

- wał wyjściowy sprzęgła podatnego:

n₂ = n₁ = 96[min⁻¹]

- wały wyjściowe z przekładni zębatej:

$$n_{3} = \frac{n_{2}}{i_{R}} = \frac{n_{2}}{i_{R1}*i_{R2}} = \frac{96\lbrack\min^{- 1}\rbrack}{6,43*1} = 14,93\lbrack\min^{- 1}\rbrack$$

- wały wejściowe do klatki walców roboczych:

n₄ = n₃ = 14, 93[min⁻¹]

c) Obliczenie momentów:

- wał wyjściowy silnika:

$$M_{1} = 9550*\frac{N_{1}}{n_{1}} = 9550*\frac{21,56\lbrack kW\rbrack}{96{\lbrack min}^{- 1}\rbrack} = 2144,77\lbrack Nm\rbrack$$

- wał wyjściowy sprzęgła podatnego:

$$M_{2} = 9550*\frac{N_{2}}{n_{2}} = 9550*\frac{20,48\lbrack kW\rbrack}{96{\lbrack min}^{- 1}\rbrack} = 2037,33\lbrack Nm\rbrack$$

- wały wyjściowe z przekładni zębatej:

$$M_{3} = 9550*\frac{N_{3}}{n_{3}} = 9550*\frac{9,83\lbrack kW\rbrack}{14,93{\lbrack min}^{- 1}\rbrack} = 6287,78\lbrack Nm\rbrack$$

- wały wejściowe do klatki walców roboczych:

$$M_{4} = 9550*\frac{N_{4}}{n_{4}} = 9550*\frac{9,34\lbrack kW\rbrack}{14,93{\lbrack min}^{- 1}\rbrack} = 5974,35\lbrack Nm\rbrack$$

d) Obliczenie prędkości liniowej walców:

$$v_{B} = \frac{\pi*d*n_{4}}{60} = \frac{\pi*0,45\left\lbrack m \right\rbrack*14,93\lbrack\min^{- 1}\rbrack}{60\lbrack\frac{s}{\min}\rbrack} = 0,35\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$