Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Maszyny i urządzenia technologiczne

Badania obciążeń elementów roboczych maszyny technologicznej

Adamus Paulina
Bąkowski Antoni
Bieniek Mateusz
Charymski Damian
Gad Krzysztof
Irzyk Mateusz
Jasnosz Paulina
Kamiński Piotr
Kłaptocz Bartłomiej
Koczur Jakub
Mikus Dawid
Millan Arkadiusz
gr. P1

Rok III IMiR

1) Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z:

-metodami ciśnieniowego scalania materiałów drobnoziarnistych,

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

-procedury wyznaczania kąta chwytu na podstawie charakterystyki czasowej nacisku jednostkowego

W wielu przypadkach właściwe wykorzystanie materiałów drobnoziarnistych (odpadów przemysłowych) wymaga ich zagęszczenia i nadania trwałej formy kawałkowej. Właściwą do tego metodą jest scalanie w prasach walcowych. Decydują o tym zalety tych urządzeń, takie jak:

-zwartość konstrukcji,

-ciągły charakter pracy,

-możliwość uzyskania dużej wydajności,

-mniejsze zużycie energii,

-dłuższa żywotność elementów formujących w porównaniu z prasami stemplowymi.

Efektywność procesu scalania materiału realizowanego w tych urządzeniach określają wskaźniki jakościowe otrzymanych brykietów, czyli:

-wytrzymałość na ściskanie,

-wytrzymałość na zrzut,

-gęstość itp.

oraz wskaźniki techniczno-ekonomiczne urządzenia:

-zapotrzebowanie mocy na realizację procesu,

-wydajność prasy,

-zużycie energii na jednostkę produkcji finalnej,

-trwałość elementów formujących itp.

2) Charakterystyka obiektu badań

Określenie obiektu badań, wybór zmiennych zależnych i niezależnych.

Schemat jakościowego obiektu badań:

a) zmienną niezależną (sterowalną) ustalono prędkość obrotową walców: n_w [obr/min]

b) jako zmienne zależne wybrano:

-moment skręcający na wale: M_w[kNm]

-szerokość szczeliny między walcami: δ[mm]

-nacisk jednostkowy na wgłębieniu formującym: p_m[MPa]

3) Schemat stanowiska badawczego

4) Opis przeprowadzonego eksperymentu

I. Ustalenie prędkości obwodowej prasy v_w i szerokości szczeliny między walcami δ

II. Przygotowanie próbki materiału drobnoziarnistego

III. Uruchomienie aparatury pomiarowej

IV. Dostarczenie materiału do zasobnika

V. Wykonanie eksperymentu

VI. Rejestracja danych pomiarowych

5) Przygotowanie materiału do eksperymentu

Materiałem drobnoziarnistym użytym do ćwiczenia jest komponent do tworzenia nawozów sztucznych. Przygotowanie polegało na dodaniu odpowiedniej ilości wody w stosunku do suchej masy. Następnie materiał wymieszano ręcznie.

6) Zestawienie wyników pomiarów (w tym charakterystyk czasowych mierzonych wielkości)

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 α+β	[^0]
13	Szerokość walców b	[m]	0,062
14	Długość łuku τ	[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]

7) Wyznaczenie kąta chwytu α₀

8) Właściwości materiału modelowego

9)Wnioski

Celem wykonania badań tego typu jest uzyskanie niezbędnych danych pomiarowych oraz informacji służących konstruktorowi do doboru pierścieni formujących prasy walcowej, odpowiedniego dobrania poszczególnych elementów maszyny w fazie jej projektowania, określenia pierścieni formujących i innych elementów prasy na podstawie charakterystyk nacisku jednostkowego oraz odpowiednią modernizację urządzenia itp.

Na podstawie uzyskanych wyników i wykreślonych charakterystyk , można stwierdzić, że szerokość między walcami w trakcie całego badania zmieniła się nieznacznie. Świadczy to o dobrej jakości i poprawnej współpracy walców roboczych podczas procesu brykietowania.