Розрахунок шнекового преса

Незважаючи на багаторічний досвід експлуатації шнекових пресів і аналітичних досліджень їхньої роботи, методики розрахунку основних параметрів, повною мірою описывающей процеси, що відбуваються при формуванні глиняної маси, у даний час не існує. Тому значна кількість пресових агрегатів на підприємствах галузі працюють у режимах, що не відповідають оптимальним умовам експлуатації. Спроби експериментальних рішень поліпшення роботи шнекових пресів не завжди приводять до позитивних результатів.

Рішення проблеми повинне складатися в комплексному дослідженні залежності параметрів процесу від геометричних і кінематичних даних шнека в сполученні з геометричними характеристиками формуючих елементів - голівки і мундштука - і з урахуванням фізико-механічних властивостей глиномасс. Такий комплексний підхід до проблеми розрахунку шнекових пресів розроблений кафедрою механічного устаткування МГСУ ім. В.В. Куйбишева. Сутність цієї методики полягає в наступному:

1. Визначається характеристика формуючих елементів преса, тобто залежність тиску від продуктивності і властивостей маси.

2. Визначається оптимальна геометрія шнека і його характеристика, тобто розраховується продуктивність при різних потрібних для процесу пресування тисках, обумовлених формуючими елементами і властивостями мас.

3. Визначаються потужність привода і навантаження на робочі органи преса.

Визначення характеристик формуючих елементів

Картина руху глиномаси в голівці і мундштуці має свої особливості. Випорна лопата шнека створює на вході в голівку різні швидкості руху глиномаси: максимальну - у стінок голівки і мінімальну в її осі. В міру просування глини до мундштука картина плину міняється на зворотну. Швидкість стає максимальної на осі і мінімальної в стінок голівки. Профіль швидкостей часток у поздовжньому перетині голівки стає параболічним, а загальна картина руху глини відбиває картину руху грузлих рідин. Плин відбувається за рахунок зрушення тонких шарів друг по другу.

Визначення характеристик формуючих елементів преса рекомендується вести в наступній послідовності:

1. Формуючі елементи преса розбиваються на ділянки з таким розрахунком, щоб одержати канали простої геометричної форми (конус, кліп, циліндр і т.д.).

2. Для кожної ділянки визначаються коефіцієнти геометричної форми і градієнти швидкостей по формулах, приведеним у табл. 1.1.

3. Для цих ділянок знаходяться значення ефективної в'язкості по реологічній кривій плину глини (рис. 3.1).

4 Визначається падіння тиску на кожній ділянці по формулі

де m - ефективне значення в'язкості, Нс/м²; Q - продуктивність, cм³/с; k - константа геометричної форми каналу, м.

5. Сумується загальне падіння тиску в розглянутих каналах.

Розрахунок геометричних параметрів шнека

Розміри і співвідношення зовнішнього діаметра шнека D, діаметра маточини d, кроку t і кутів підйому гвинтової лінії лопат шнека істотно впливають на продуктивність і нагнітальну здатність преса. Маємо оптимальні співвідношення між цими параметрами, і вихід з цих границь може привести до значних погіршень характеристики шнека тобто він може виявитися або замкненим звуженням самого каналу, або, навпроти, не буде здатний стискати масу. Докладний аналіз впливу геометричних параметрів шнека на його характеристику приведений у [35]. На основі цього аналізу рекомендуються наступні співвідношення параметрів шнека.

Зовнішній діаметр кінцевої ланки шнека (м) визначається зі співвідношення

, (3.1)