- •Теоретична продуктивність роторного преса (м/с) визначається по залежності:
- •Визначення потужності роторного преса
- •3.4.3. Розрахунок безшнекового преса з чотирма рухливими стінками
- •З огляду на, що
- •Витрата енергії на процес формування в безшнекових пресах і розрахунок потужності приводу.
- •Робота на довжині формування визначитися:
- •Витрата потужності на переміщення і формування глиномаси складе
ЛЕКЦІЯ № 5
Розрахунок роторного преса
У зв'язку з пошуками ефективного устаткування для формування керамічних виробів останнім часом виявляється інтерес до роторних пресів, конструктивні особливості яких дозволяють до деякої міри позбавлятися від недоліків, властивих традиційним шнековим пресам. Теоретичні основи розрахунку роторних пресів досить повно приведені А.В. Николаевым [56].
Рис. 3.38. Схема до розрахунку роторного преса.
Запишемо умову рівноваги сил:
Q+T1+2S1=Q+dQ+T2 (3.22)
Звідси
DQ+2S1+T1-T2 (3.23)
Замінивши в (3.23) сили через добутки тисків на відповідні площі і коефіцієнт тертя fs, одержимо
dPab = 2fsqpaRcpd+fsqbRBd - fsqpbRHd , (3.24)
де а - глибина каналу; b - ширина каналу; RB; Rср; RH - внутрішній середній і зовнішній радіуси жолоба відповідно; f s - ефективний эффициент тертя; q - коефіцієнт бічного тиску, рівний відношенню тиску на бічні грані Р6 до лобового тиску Р:
d - елементарний кут дуги ротора, рад
Поділивши члени рівняння (3.24) на р, а, Ь і зробивши перетворення,
одержимо:
(3.25)
Враховуючи, що RВ - RН = -а, маємо
(3.26)
Проінтегрувавши (3.26) у межах від =0 (Р = Р0) до (Р = Рі), отримаємо залежність, що зв'язує зміну тиску з геометричними розмірами каналу і властивостями маси:
(3.27)
Якщо коефіцієнт тертя на стінках жолоба fs буде більше, ніж на нерухомій кришці fz, а це можливо при рифленні стінок ребер ротора, то залежність для розрахунку тиску в цьому випадку запишемо у вигляді
(3.28)
Визначення продуктивності роторного преса
Теоретична продуктивність роторного преса (м/с) визначається по залежності:
QТ=FV (3.29)
де F - сумарна площа поперечного переріза каналів ротора, м ; V – відцентрова швидкість ротора, м/с.
Однак, у реальних умовах, через наявність додаткових опорів у зоні установки знімних ножів, перехідній голівці і мундштуці а також через прослизання глиномаси в роторі, експлуатаційна продуктивність буде нижче теоретичної на величину коефіцієнта подачі Kn=QЭ/QT. Для глин середньої пластичності W=20...24 % КП=0,35...0,5.
Визначення потужності роторного преса
У загальному випадку потужність, що підводиться до ротора, затрачається на подачу глиняної маси під тиском у формуючі елементи преса і на подолання опорів її переміщенню в нагнітальних елементах ротора [56].
Потужність на подачу глиняної маси в перехідник
N1 = Poc-Q (3.30)
де РОС- тиск на вході в перехідник (у зоні гребінчатого ножа); Q= VS - продуктивність преса (тут S і V - площа поперечного переріза потоку глиняної маси і швидкість її руху в даному місці відповідно).
Необхідне на вході в перехідник тиск PОС - визначається так само, як для шнекових пресів, у залежності від геометричних параметрів головки і мундштука преса і властивостей формуемої маси.
Потужність затрачувана на подолання сил тертя глиняної маси, що знаходиться в кільцевих жолобах ротора, об внутрішню поверхню корпуса преса, визначається добутком:
N = FK.V0, (3.31)
де FK - ефективна сила тертя глиняної маси об корпус преса;
V0 - окружна швидкість ротора.
При цьому
FK=fsPБЭSK,
де fs - коефіцієнт зовнішнього тертя глиняної маси об корпус преса; Рб.о- ефективний бічний тиск глиняної маси на стінки каналів ротора і корпус; SK - площа внутрішньої поверхні корпуса преса, контактуючої із глиняною масою, що знаходиться в жолобі ротора.
Ефективне значення бічного тиску глиняної маси на стінки PБЭ і тиск глиняної маси в напрямку її руху PОС.Э зв'язані співвідношенням
PБЭ=qPОС.Э, (3.32)
де q - коефіцієнт бічного тиску (за даними [45] q =0,35...0,47 для глиняних мас вологістю 20...24% у діапазоні тисків 0,3...0,8 Мпа).
Ефективний тиск глиняної маси в напрямку її руху може бути розрахований по формулі
(3.33)
де Р0 - початковий тиск глиняної маси в зоні її завантаження в жолоби ротора, що створюється силами ваги і впливом живильного валка (при такій схемі завантаження Р0 =0,0 15-0, 02 МПа); е - основа натуральних логарифмів; fs - коефіцієнт тертя глиняної маси об стінки жолобів ротора (при гладких стінках-fs а при рифлених стінках fs =fz - коефіцієнту тертя між шарами глини) ; Rср,- радіус окружності середньої лінії стінки жолобів ротора; b - ширина жолоба ротора; - обмірюваний у радіанах центральний кут , що відповідає дузі жолобів ротора, заповнений глиняною масою.
Площа Sk = aRH1 , де RН - зовнішній радіус ротора;
1 - довжина ротора (відстань між зовнішніми стінками крайніх желобів ротора).
Виразивши окружну швидкість ротора як V0=2RHn, де n - частота обертання ротора (n , про/с), і виконавши відповідні підстановки і (3.3 1); одержимо в остаточному виді
(3.34)
При роботі роторного преса спостерігається прослизання глиняної маси щодо ротора, викликане її усадкою і передеформуванням. Цим обумовлена додаткова витрата потужності
N3 = FpVС.K (3.35)
де Fp - ефективна сила тертя глиняної маси об стінки жолобів ротора; VCK – швидкість ковзання глиняної маси по стінках жолобів ротора.
При цьому Fp = fsPB3Sp, де SP =Rcpam - бічна поверхня всіх жолобів ротора (тут а- глибина жолоба; m - число жолобів). Швидкість ковзання VCK = Vcp - Vд , де Vcp – лінійна швидкість ротора на радіусі R; Vд - дійсна швидкість руху глиняної маси. Можна представити Vд = VСР Кп , де Кп = коефіцієнт подачі (тут SЖ – cумарна площа поперечного переріза жолобів ротора); тоді VCK = Vcp –(1-КП).
По експериментальним даним, при формуванні на дослідному зразку роторного преса повнотілої цегли з глин середньої пластичності вологістю 20...22% (ложком уперед) Кп= 0,4...0,45.
Підставивши в (3.35) значення знайдених величин, одержимо з урахуванням (3.32) і (3.33) в остаточному виді
. (3.36)
Формулою (3.36) не враховані втрати потужності на тертя глиняної маси о днище жолобів, оскільки вони оцінені формулою (3.34), тому що при визначенні N2 у розрахунок була прийнята окружна швидкість ротора, а не швидкість ковзання глиняної маси по корпусі ротора.
У зоні установки гребінчатого ножа потік глиняної маси змінює напрямок руху. При спрощеному розгляді схеми руху глиняної маси в зоні контакту зі стінками жолобів ротора можна представити, що потік стопориться ножем і глиняна маса сковзає по стінці жолобів ротора зі швидкістю, рівною окружної швидкості на середньому його радіусі.
Потужність, затрачувана на подолання виникаючих при цьому опорів,
N4=FHVcp, (3.37)
де Fh - сила тертя глиняної маси об стінки жолобів ротора на ділянці її витягу з жолобів. У цьому випадку
FH=fsqPocSH,
де SH - площа стінок жолобів ротора, у межах якої відбувається зміна напряму руху глиняної маси (при установці ножа під кутом 45°, SH=a2).
Підставивши в (3.27) значення відповідних величин, одержимо
N4=2fsqPoca2mRcPn (3.38)
Потужність двигуна привода ротора (без урахування потужності, що витрачається на привід живильного валка)
(3.39)
де η - КПД привода.