Пресове оюладнання / Новий курс лекцій СП / Л 15 Валкові преси. Розрахунок основних парам / Розрах. валк. преса

4.4.5. Пресові агрегати валкового типу

Продуктивність валкового брикетного преса з струмковою поверхнею формуючих елементів, кг/c,

Q = S_6pVz,

де S_6p - площа перетину брикету, м₂; V - колова швидкість обертання валків, м/с; z - кількість струмочків на поверхні валка;  - об'ємна маса брикетів, кг/м³.

Площа перетину брикету

S_6p = r² + 2r = r(r + 2),

де r - радіус струмочка, м;  - зазор між валками, м.

Колова швидкість обертання валків, м/с,

V = Dn,

де n - частота обертання валків, с^-1; D - діаметр валків, м.

Кількість струмочків на поверхні вальця

,

де В - ширина валків, м;  - коефіцієнт використання поверхні валків, у середньому  = 0,8.

Продуктивність брикетних валків з формуючими елементами очкового чи жолобково-зубчастого типу, кг/с,

Q = mі-n,

де m - маса брикету, кг; i - кількість осередків на поверхні валка:

,

де b - ширина осередку (розмір брикету по окружності валка), м; l – довжина очка (розмір брикету по утворюючої валка), м.

Для брикетів овальної форми _ов = 0,86, жолобково-зубчастої _жз = 0,92.

Результуюче зусилля пресування (сила натискання валків друг на друга) залежить від максимального тиску пресування на лінії центрів, діаметра D і ширини валків В.

По силі Р розраховують осі валків і їхні підшипники. Колове зусилля Т (рис. 4.23), необхідне для обертання валків, пропорційно силі Р.

Необхідна величина максимального тиску пресування визначається якісними характеристиками брикетів (міцністю при стиску, щільністю, термостійкістю і т.п.), що задовольняють вимогам виробництва. Непрямою характеристикою заданого тиску пресування може служити об'ємна маса брикетів р_бр, що визначає, у свою чергу, інші якісні характеристики брикетованого матеріалу. Величина Р визначається з графічної залежності р_6p = f(P), побудованої за експериментальним значенням. Причому для усунення перекручування діаграми пресування, характерної для валкового преса, використовується двостороннє пресування; для зменшення сил тертя діаметр прес-матриці d_м необхідно приймати більшим, ніж висота спресованого брикету h_бр, тобто

.

Рис. 4.23. Схема до розрахунку силових параметрів

З огляду на, що деформація матеріалу, що обжимається, пропорційно питомим тискам, можна записати так:

,

де та - відповідно поточний і максимальний тиск, МПа; і - відповідно поточне і кінцеве (на лінії центрів) значення товщини шару, м.

Підставляючи значення і у формулу (4.137), визначимо :

.

На рис. 4.23 видно, що dY = dPcos. Тому що Р = R₀B, то

.

Інтегруючи, отримаємо

з урахуванням зони розширення по осі абсцис

по осі ординат

.

Кут нахилу ₀ сили Р к лінії центрів знайдемо з рівняння

.

Можна записати, що

,

так як кут ₀ дуже малий (₀ 4°), то

.

П ідставляючи значення X з рівняння (4.142) і значення tg₀ з рівняння (4.143), після перетворення отримаємо

Рівняння (4.144) для визначення сили натискання Р отримано шляхом додавання елементарних сил d і d з врахуванням їх напрямку.

Потужність, що витрачається на брикетування матеріалу у валковому пресі, Вт

,

де М_р - результуючий момент, що виникає у валковому пресі при брикетуванні матеріалу, Нм;  - кутова швидкість обертання валків, рад/з:  - ККД приводу.

Результуючий момент

M_P=TR₀,

де Т - окружне зусилля, що діє на радіусі R₀, H.

Згідно рис. 4.23

T=2Psіn₀.

Для більш точного розрахунку потужності приводу необхідно враховувати потужність, що витрачається на подолання тертя в цапфах валків преса.

Проведемо розрахунок параметрів брикетного преса, призначеного для брике­тування керамічної маси, виходячи з максимального тиску пресування Р = 22 Мпа; _бр = 1800 кг/м³; ₀ = 830 кг/м³. Діаметр валків D = l,l м; ширина валків В = 0,3 м; ширина осередків b = 2810^-3м; довжина осередків 1=310^-2м; число обертів валків n = 0,17c^-1. В нашому випадку маса брикетів

m = р_брV = 18001010^-6 = 1,810^-3 кг.

З врахуванням тиску (Р = 22МПа) приймаємо формуючі елементи жолобково-зубчастого типу, для яких _жз = 0,92.

Кількість осередків на поверхні валка. n-D У 3,14-1,1 0,3

.

Продуктивність преса

Q = mіn = 1810^-312340,17 = 3,78 (кг/с) = 13,6 (т/год).

Використовуючи залежності

,

,

,

визначимо ущільнення і деформації матеріалу _упл і кут зони пружного розширення брикетів _упр:

,

де

,

,

,

.

С или натискання валків (розпірні зусилля)

Тоді колове зусилля

Т=2Рsin₀=27,0710⁵0,0593=83850(Н),

де

.

Потужність приводу преса, що витрачається на брикетування шихта, при М_р = ТR₀

,

де  = 2n = 6,280,17 = 1,068 рад/с.

Вузол амортизації валкового преса розраховуємо згідно [62…64], виходячи з розпірного зусилля P_max = Р = 7,0710⁵ H, що діє на підшипники (риc. 4.23). Величина розпірного зусилля дозволяє виконати вузол амортизації пружинним; приймаємо кількість здвоєних пружин рівним 8.

Величина зусилля, що діє на пружинну пару

Р`_max = Р_max /8=7,0710⁵/8=0,88410⁵(H)

Рис. 4.24. Схема до розрахунку пружини

Сила, що діє на пару пружин при максимальній деформації

,

де  - відносний інерційний зазор пружини, для пружин стиску І і ІІ класу  = 0,05...0,25; приймаємо  = 0,25;

.

Приймаємо індекс пружини (с = D₀/d)c = 5.

Діаметр зовнішньої пружини приймаємо D₀₁ = 190 мм, тоді диаметр внутрішньої пружини (рис. 4.24)

,

де [] - дотична напруга, що допускається, для сталі 50ХФА (ГОСТ 14963-69) [] = 750 Н/мм². Приймаємо D₀₂ = 110 мм.

Діаметри дротів

.

Максимальні навантаження Р₃₁ і P Р₃₂ на пружини визначаємо зі спільного рі­шення рівнянь

Для більшого і меншого діаметрів відповідно

,

.

Піддатливість одного витка

,

де G - модуль зрушення для пружинної сталі, G = 810⁴ Н/мм².

Сила пружини при номінальній деформації

Сила пружини при номінальній деформації

Р₂ = Р₃(1 - ).

Для більшого і меншого діаметрів відповідно

Сила пружини при попередній деформації

0,1P₃ < Р₁ < 0,5Р₃.

Для більшого і меншого діаметрів відповідно

Задаємося робочим ходом пружини

h₁= h₂ = 72 мм.

Найбільшу швидкість, переміщення рухливого кінця пружини приймаємо з вра­хуванням колової швидкості валків V_ср = 0,59 м/с і можливості захоплення включень, що дробляться, с d_max = 0,04 м,

V₁ = V₂ = 2 м/с.

З об’ємом циклічно-статичного навантаження пружин витривалість складає N_таб = l10⁵ циклів. Пружини відповідають ІІ класу (63, табл.2).

Критична швидкість пружини стиску

,

де  =810^-10 кгсс²/мм⁴ - щільність пружинної сталі; ₃ = 75 кгс/мм² - максимальне дотичне напруження при крученні.

Критичні швидкості стиску пружин

,

,

що вказує на відсутність зіткнень у витків пружини.

Твердість пружин, Н/мм,

.

Для більшого і меншого діаметрів відповідно

Робоче число витків пружини

.

Для більшого і меншого діаметрів відповідно

При півтора неробочих витках повне число витків

n' = n + (1,5...2).

Для більшого і меншого діаметрів відповідно

n'₁ =n₁+1,5=4,5+1,5=6(витків);

n'₂ =n₂+1,5=7,5+1,5=9 (витків).

Пружний стиск під дією сили Р₃ [10]

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Крок пружини

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Зовнішній діаметр пружини

D` = D + d.

Для більшої і меншої пружин відповідно

D`₁ = D₁ + d₁ = 190 + 38 = 228 (мм);

D`₂ = D₂ +d₂ = 110 + 22 = 132 (мм).

Внутрішній діаметр пружини

D" = D-d.

Для більшої і меншої пружин відповідно

D``₁ = D₁ - d₁ =190-38 = 152 (мм)

D``₂ = D₂ – d₂ =110 - 22 = 88 (мм).

Попередня деформація пружини

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Pобоча деформація пружини

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Максимальна робоча деформація пружини

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Довжина пружини, стиснутої до зіткнення витків

H` = (n` - 0,5)d.

Для більшої і меншої пружин відповідно

H`<sub>1</sub> = (n`₁ - 0,5)d₁ = (6 - 0,5)38 = 209 (мм),

H`<sub>2</sub> = (n`₂ - 0,5)d₂ = (9 - 0,5)22 = 187 (мм).

Довжина навантаженої пружини

H₀ = H' + n(t - d).

Для більшої і меншої пружин відповідно

H₀₁ = H'₁ + n₁(t₁ - d₁) = 209 + 4,5(70 - 38) = 353 (мм),

H₀₂ = H'₂ + n₂(t₂ - d₂) = 187 + 7,5(42 - 22) = 337 (мм).

Довжина пружини при попередній деформації

H₁ = H₀ - F₁.

Для більшої і меншої пружин відповідно

H₁₁ = H₀₁ - F₁₁ = 353 - 26,1 = 327 (мм),

H₁₂ = H₀₂ - F₁₂ = 337 - 26,2 = 310,8 (мм).

Довжина пружини при робочій деформації

H₂ = H₀ - F₂.

Для більшої і меншої пружин відповідно

H₂₁ = H₀₁ + F₂₁ = 353 – 98 = 255 (мм),

H₂₂ = H₀₂ + F₂₂ = 337 – 98 = 239 (мм).

Довжина пружини при максимальній деформації

H₃ = H₀ - F₃.

Для більшої і меншої пружин відповідно

H₃₁ = H₀₁ - F₃₁ = 353 - 1 30 = 223 (мм),

H₃₂ = H₀₂ - F₃₂ = 337 – 131 = 206 (мм).

Кут підйому середньої гвинтової лінії

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Довжина дротів для виготовлення пружини

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Перевірочні розрахунки

,

де

.

Перевірочні розрахунки ведемо по зусиллю Р, що забезпечує здрібнювання матеріалу в міжвалковому просторі

,

для більшої і меншої пружин відповідно

так як ₂₁ = ₂₂  [] = 750 H/мм², то вимога по напругах забезпечується.

Твердість пружини

.

Для більшої і меншої пружин відповідно

Необхідна твердість забезпечується обома пружинами, так як максимальна розрахункова величина твердості перевищує, що допускається всього на 3,5%.

Здвоєний блок пружин сприймає максимальну деформацію

P₂ = P₂₁ + P₂₂ = 0,66210⁵ + 0,22210⁵ = 0,884105 H.