автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Вальцевый пресс с протяженной зоной уплотнения материала и съемными формующими элементами

кандидата технических наук
Зубаков, Андрей Павлович
город
Белгород
год
2004
специальность ВАК РФ
05.02.13
цена
450 рублей
Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Вальцевый пресс с протяженной зоной уплотнения материала и съемными формующими элементами»

Автореферат диссертации по теме "Вальцевый пресс с протяженной зоной уплотнения материала и съемными формующими элементами"

На правах рукописи

Зубаков Андрей Павлович

ВАЛЬЦЕВЫЙ ПРЕСС С ПРОТЯЖЕННОЙ ЗОНОЙ УПЛОТНЕНИЯ МАТЕРИАЛА И СЪЕМНЫМИ ФОРМУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород - 2004 г.

Работа выполнена на кафедре механического оборудования Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор,

заслуженный изобретатель РФ B.C. Севостьянов Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А. В. Туренко

кандидат технических наук, доцент М.Д. Герасимов Ведущая организация: ОАО «Осколцемент»

Защита диссертации состоится << /2Г » ¿г^^^^7 2004 г. в ^И^тГчасов на заседании диссертационного Совета Д 212.014.04 при Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова (308012, г.Белгород, ул.Костюкова, 46, главный корпус, ауд.242).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

Автореферат диссертации разослан « » _ 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук, доцент

М.Ю.Ельцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.- На современном этапе развития экономики и производства перспективным направлением является разработка энергосберегающей техники и технологий для полусухого прессования порошкообразных материалов, в частности - для реализации возврата техногенных порошкообразных отходов в технологический передел или их переработки. Это требует решения технологических задач, обусловленных необходимостью формования порошкообразных материалов в спрессованные тела с заданными химическим и физико-механическими свойствами, геометрической формой и размерами.

Для полусухого прессования порошкообразных материалов наиболее целесообразно использовать валковые агрегаты, в которых простота конструкции и высокая эксплуатационная надежность сочетаются с высокой производительностью и низкими удельными энергозатратами.

Актуальность данной диссертационной работы определяется необходимостью конструктивно-технологического совершенствования вальцевых прессов, обусловленной недостаточно полным удалением газообразной фазы из прессуемого материала; незначительной выдержкой материала под давлением; ограниченной возможностью регулирования степени предварительного уплотнения шихты; сложностью восстановления изношенных формующих элементов.

Цель работы: Разработка и исследование вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения и съемными формующими элементами для формования. материалов с различными физико-механическими свойствами; расчет его кинематических, конструктивно-технологических и энерго-силовых параметров; опытно-промышленная апробация результатов научных исследований и конструкторских разработок.

Научная новизна работы представлена аналитическими выражения -ми, определяющими влияние скорости фильтрации газообразной фазы смеси на процесс ее прессования; графоаналитическим методом исследования кинетики процесса прессования порошкообразных материалов в вальцевом прессе с протяженной зоной уплотнения; методикой расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров пресса.

Автор защищает следующие основные положения ;

- Разработанный способ увеличения плотности и прочности спрессованных тел за счет повышения эффективности процесса предварительного уплотнения порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами;

- Новую конструкцию вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения материала и съемными формующими элементами;

- Результаты теоретических и установ-

лению рациональных режимов работы вальцевого пресса разработанной конструкции;

- Методику расчета кинематических и энер го-силовых параметров вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения материала;

- Новую конструкцию съемных формующих элементов, технологию их изготовления и сборки;

- Результаты промышленных испытаний и внедрения технологического комплекса для переработки техногенных материалов различных производств с использованием вальцевого пресса новой конструкции.

Практическая ценность работы заключается в разработке новой конструкции вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения материала (ПЗУ) и съемными формующими элементами (СФЭ) для прессования порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами, методики расчета его конструктивно-технологических параметров при повышенной на 10-15% прочности спрессованных тел и на 15-20% производительности агрегата по сравнению с существующей конструкцией вальцевого пресса.

Реализация работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований, представленных в работе, разработан вальцевый пресс с ПЗУ для технологической линии по производству теплоизоляционных пено-стекольных блоков УНПК «Технолог» и утилизации техногенных материалов различных производств. Использование разработок обеспечивает повышение производительности технологической линии на 15 %. Экономический эффект от использования разработок составляет 198,4 тыс. руб. (в ценах 2000 г.).

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, получен патент РФ на изобретение. Основные научные положения диссертационной работы докладывались на Международных научно-практических конференциях, проводившихся в БелГТАСМ в 1998-2001 гг.; на Международной научно-технической конференции «Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве», г. Старый Оскол, 1999 г; на XXXI Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства», г. Пенза, 2001 г., а также на студенческих научных конференциях. Результаты исследований использовались в ходе дипломного проектирования студентов 1999-2001 гг. выпуска.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе. Общий объем работы - 236 страниц, в том числе 196 страниц основной части, 56 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 136 наименований и приложения на 40 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, указана научная новизна, практическая значимость и изложены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований.

Рассмотрены способы получения сформованных тел из порошкообразных материалов. При двустороннем прессовании в пресс-матрице процесс уплотнения материала можно условно разделить на следующие стадии (рис. 1):

1. стадию структурного уплотнения (участок I);

2. стадию прессования (участок II);

3. стадию упругих деформаций (участок III).

гис.1. Схема к расчету усилий прессования

Доминирующее влияние на качество получаемых спрессованных тел оказывает стадия структурного уплотнения, на которой происходит вытеснение газообразной фазы из порошкообразного материала. Недостаточно эффективное предварительное уплотнение материала на первой стадии приводит к запрессовке газообразной фазы в прессуемые тела, появлению внутренних напряжений, и как следствие, к снижению их прочности. Анализ научных трудов Р.Я. Попильского, М.Б. Генералова, ЮЛ. Голода, Б.М. Равича, И.К. Белого, Р.Т. Дека, Г.М. Ждановича, B.C. Севостьянова, А.С. Ильина, К.Р. Комарека, А.Н. Николаева, И.Д. Ремесникова, М.И. Сарматова и др., посвященных изучению процесса полусухого прессования порошкообразных материалов, позволил провести систематизацию факторов, влияющих на физико-механические характеристики спрессованных брикетов.

Представлен анализ существующих конструкций вальцевых прессов и определены требования, которым должна соответствовать разрабатываемая конструкция агрегата: непрерывная и равномерная подача материала в зону прессования; эффективное предварительное уплотнение материала перед его прессованием; возврат просыпи в зону прессования; высокая эксплуатационная надежность и долговечность рабочих органов и др. Рассмотрены основные

направления конструктивно-технологического совершенствования вальцевых прессов.

С учетом анализа теоретических основ процесса прессования порошкообразных материалов, одним из основных направлений совершенствования конструкций вальцевых прессов является разработка эффективных способов удаления газообразной фазы из порошкообразного материала перед его прессованием.

Анализ условий эксплуатации вальцевых прессов свидетельствует о возможности повышения эксплуатационной надежности и долговечности оборудования за счет разработки съемных износостойких формующих элементов.

Задачи настоящей работы:

1. Исследовать влияние продолжительности процесса фильтрации газообразной фазы на физико-механические характеристики спрессованных тел.

2. Установить рациональные значения параметров процесса прессования порошкообразных материалов с различными физико - механическими свойствами.

3. Разработать способ повышения плотности и прочности спрессованных тел за счет увеличения периода предварительного уплотнения порошкообразного материала.

4. Разработать конструкцию вальцевого пресса с устройством для предварительного уплотнения материала, обеспечивающего получение брикетов, удовлетворяющих требованиям производства, из порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами.

5. Произвести расчет кинематических, конструктивно-технологических и энергосиловых параметров разработанной конструкции вальцевого пресса с целью установления рациональных режимов его работы и подтвердить полученные данные результатами соответствующих экспериментальных исследований.

6. Исследовать способы повышения эксплуатационной надежности и долговечности рабочих органов и разработать новые конструкции съемных формующих элементов, технологию их изготовления и сборки.

7. Провести опытно - промышленные испытания вальцевого пресса разработанной конструкции для брикетирования техногенных порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами.

Глава 2. Теоретические исследования процесса полусухого прессования порошкообразных материалов в вальцевом прессе с протяженной зоной уплотнения.

В данной главе рассмотрен процесс уплотнения материала в вальцевом прессе с ПЗУ (Патент РФ № 2204486 от 20.05.2003 г.) (рис. 2).

7 1

Рис. 2. Конструкция вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения: 1 - загрузочный бункер; 2 - дугообразная пластина протяженной зоны уплотнения; 3,4 - вальцы; 5 - бесконечная лента; 6 - виброуплотняющее устройство; 7 - очистная гребенка; 8 - устройство возврата просыпи и удаления брикетов; 9 - бункеры готовой продукции; 10 - съемные формующие элементы зубчатого типа; 11 - съемные формующие элементы желобкового типа.

Рис. 3. Геометрические параметры рабочих зон вальцевого пресса с ПЗУ.

Процесс прессования порошкообразных материалов в вальцевом прессе с ПЗУ рассматривается по отдельным стадиям (рис.3):

I. - захвата и предварительного уплотнения материала;

II. - стабилизации уплотненного материала;

III. - виброподпрессовки уплотненного материала;

IV. - прессования уплотненного материала;

V. - упругого расширения спрессованных тел;

VI. - удаления спрессованных тел из желобов вальцов.

С учетом того, что дугообразная пластина ПЗУ, образующая с рабочей поверхностью валка сужающийся канал, имеет радиус кривизны, определяемый уравнением логарифмической спирали в полярных координатах:

г' = гпек*,

О)

где Го - полярный радиус, соответствующий начальной точке спирали; - полярный радиус, соответствующий точке спирали после поворота на угол

ф; к =

1п <7 ~2к

, q- коэффициент роста спирали.

Для протяженной зоны предварительного уплотнения материала: Текущее значение толщины слоя материала, м

А..

= г0-е'а-Л,

,1упяПЗУа ~'0"ь (2)

R - радиус вальцов по внутреннему контуру ячеек, Л = Язуб —Ьяч» К-зуб - радиус окружности выступов валка, - глубина ячейки; Текущее значение уплотнения материала, м

-ка -К)

ПЗУ, ~ Н<> ^упл ПЗУ,

, =Н0-(г0-е"

(3)

Текущее значение объемной массы материала, кг/м

Угол протяженной зоны уплотнения материала,

I

Длина протяженной зоны уплотнения, м : 1пзу = ^ ^^

Длительность процесса уплотнения материала, с: Тпзу =

где У,,!,, - окружная скорость вращения валков, м/с.

(5)

(6)

(7)

Представлена методика расчета основных характеристик, влияющих на эффективность предварительного уплотнения материала. Общий коэффициент уплотнения материала в вальцевом прессе разработанной конструкции определяется, как:

где кутпзу - коэффициент уплотнения материала в протяженной зоне уплотнения, к^ = 1,2 ...1,4; ку,„Ву - коэффициент уплотнения материала в виброу-

К™ву 1'2 ... 1,4; кут[]р

плотняющем устройстве, материала в межвальцевом пространстве, к

коэффициент уплотнения = 1,6 ... 1,8; куПр - коэффи-

ПР.

циент упругого расширения брикетов, куцр= 1,1... 1,2.

Проведенный нами сравнительный анализ кинетики процесса прессования материалов в разработанной и существующей конструкциях вальцовых прессов позволяет установить характерные особенности процессов и показать эффективность использования данного технологического приема.

Наглядное представление о режимах работы вальцевых прессов существующей и предлагаемой конструкций дают результаты графоаналитического исследования основных параметров процесса прессования в функции угловых характеристик зон уплотнения: высоты слоя прессуемого материала Ьуш1 а; величины уплотнения материала НуШ1 „; величины объемной массы материала ра; давления прессования (рис. 4).

Конструктивной особенностью вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения является то, что протяженность участка уплотнения материала более чем в 3 раза превышает аналогичный показатель у вальцевого пресса существующей конструкции и, при равной скорости вращения вальцов, продолжительность процесса уплотнения в вальцевом прессе разработанной конструкции соответственно выше. Это благоприятно сказывается на удалении газообразной фазы и получении качественных брикетов.

Более пологие характеристики скорости изменения объемной массы, характерные для пресса новой конструкции, свидетельствуют о более равно -мерном и протяженном во времени приложении нагрузки к уплотняемому объему материала. При этом на участке сопряжения зон стабилизации и виброуплотнения происходит локальное снятие нагрузки с уплотненного слоя, сопровождающееся релаксацией напряжений в объеме уплотненного материала.

Объемная масса материала при уплотнении возрастает от начальной до максимальной, достигаемой при соответствии угла уплотнения углу максимального приложения нагрузки к прессуемому материалу (йн). После прохождения данного угла объемная масса уменьшается вследствие упругого расширения спрессованных тел.

ССуп;

Опр а I

Рис. 4. Кинетика процесса прессования материала в вальцевых прессах

известной (1) и разработанной (2) конструкций. угол уплотнения материала; а 2 - угол стабилизации материала; угол прессования материала; а ,,„ - угол виброуплотнения;

угол обжатия материала;

а

■ ву упр

- угол упругого расширения;

Мощность привода вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения определяется по формуле:

= +^ТАВ+Лг№тах+Итр)+2(ЛГет + ЫП,АН)+Мву ^ (Ю)

где Л^дд— мощность привода вальцевого пресса, расходуемая на предварительное уплотнение шихты, включая расход мощности на преодоление сил трения уплотняемого материала о неподвижную поверхность дугообразной направляющей пластины:

^УПЛ = Рх ' В ВАЛ ' К ВАЛ ' а1 ' ™ВАЛ ' №уПЛ ~ ^ПЛ ) ' /тР

(И)

—от

где рх - среднее значение давления прессования, создаваемого в зоне предварительного уплотнения материала, Н/м2; В - ширина вальца, м; а - угол предварительного уплотнения материала, рад; \Увал - угловая скорость вращения вальцов, рад/с; - коэффициент трения уплотненного материала о поверхности зоны стабилизации; - к.п.д. привода..

NCTAB - мощность привода вальцевого пресса, расходуемая на продвижение уплотненного материала в зоне стабилизации:

у _ (Рупг ПЗУ "СТАВ ~

■К™ПЗУ-В-<*2-К-% + Рх )•/„, -ГВАЛ СТАВ ' "ВАЛ

п

(12)

где руля - объемная масса уплотненного материала, кг/м ; Ьуплпзу — толщина слоя уплотненного в ПЗУ материала, м; а2 - угол стабилизации уплотненного

материала, рад; g - ускорение силы тяжести, g = 9,8 м/с2; Р°п - среднее значение усилия прессования, действующего в зоне стабилизации, материала, Н;

-радиус валиков, расположенных в зоне стабилизации и огибаемых бесконечной лентой.

- мощность привода вальцевого пресса, расходуемая на прессование материала:

N

ВАЛ

КР.

(13)

7

где - максимальное усилие прессования, соответствующее нейтрально-

ом шах

мууглу ан

(14)

где - нейтральный угол, - толщина слоя между поверхностя-

ми валков в зоне нейтрального угла а н , м .

N7р - мощность привода ПВА, расходуемая на преодоление трения в подшип-

никах опоры валка; - мощность привода, расходуемая на отбор просыпи; Ыпмя - мощность привода ПВА, расходуемая на транспортировку брикетов; - мощность привода виброуплотняющего устройства.

Глава 3. Разработка стендовых установок и методики экспериментальных исследований.

В главе представлены методики экспериментальных исследований и используемое для их проведения оборудование. Изучены физико-механические характеристики исследуемых материалов. Представлена программа исследований, включающая следующие этапы:

1. Установление рациональных значений параметров процесса прессования порошкообразных материалов с использованием гидравлического пресса и пресс-матрицы с целью выявления общих и специфических закономерностей, а также неиспользуемых технологических резервов.

2. Проведение серии экспериментальных исследований по прессованию порошкообразных материалов в вальцевом прессе с ПЗУ с целью установления рациональных режимов прессования (давления прессования Р, влажности смеси W, удельной поверхности S, содержания связующего компонента D, частоты вращения валков Пвал и др.) и исследованию кинематических и конструктивно-технологических параметров пресса (углов захвата (Р), обжатия (а[) и виброуплотнения при которых физико-механические характеристики сформованных брикетов соответствуют требованиям производства.

3. Исследование энерго-силовых параметров процесса прессования порошкообразных шихт с различными физико-механическими свойствами в вальцевом прессе с ПЗУ.

4. Проведение исследований, связанных с разработкой конструкций съемных формующих элементов и повышением их эксплуатационной надежности и долговечности.

Экспериментальные исследования общих и специфических закономерностей процесса прессования материалов проводились с использованием гидравлического пресса ПСУ - 50 и пресс-матрицы диаметром 20х10"3м, оснащенной индикаторным устройством.

Изучение процесса брикетирования порошкообразных материалов проводилось на опытно-экспериментальном вальцевом прессе с ПЗУ (рис. 5).

Рабочий диапазон регулирования скорости вращения валков при их диаметре Ов=0,8м и частоте вращения п = (6... 14) мин"1 составлял Увал =(0,25...0,59) м/с. Зазор между вальцами регулировался в пределах Д = (0,5...2,0)х10'3 м.

В качестве исследуемых материалов использовались: пылеунос известкового производства ОАО ОЭМК (насыпная масса ро=950 кг/м3, истинная плотность железорудный концентрат Яковлевского рудника

(Ро=1450 кг/м3, уист=3600 кг/м3), пеностекольная шихта на основе тонко-измельченного стекла (ро=1100 кг/м3, уИС1=2800 кг/м3), мелкофракционная пеностекольная крошка (р0=680 кг/м3, уист=1600 кг/м3).

Рис. 5. Опытно-экспериментальный вальцевый пресс с ПЗУ. 1 - рама пресса; 2 - валок подвижный; 3 - валок неподвижный; 4 - устройство для возврата просыпи и удаления брикетов; 5 - привод валков; 6 - демпферное устройство.

Глава 4. Экспериментальные исследования процесса - прессования порошкообразных материалов в вальцевом прессе.

В главе представлены результаты экспериментальных исследований процесса прессования порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами: 1 - пылеунос известкового производства; 2 -шихты на основе железорудного концентрата; 3 - пеностекольная шихта на основе тонкоизмельченного стекла; 5 - шихта на основе мелкофракционной пеностекольной крошки.

Исследование влияния скорости приложения усилий прессования на качество брикетов и производительность вальцевого пресса показывает (рис. 6), что при равной частоте оборотов валков значения прочности брикетов, полученных в разработанной конструкции вальцевого пресса выше, чем у получен-иых в традиционной конструкции вальцевого пресса. При частоте вращения валков п = 14 разница составляет: для пылеуноса известкового производства - 15%; для шихты на основе железорудного концентрата - 8%; для пено-стекольной шихты -12%; для шихты на основе пеностекольной крошки -10%.

С учетом того, что производительность вальцевого пресса прямо пропорциональна частоте вращения валков, на основе представленных данных видно, что производительность прессования (по сравнению с вальцевым прессом традиционной конструкции) при использовании предлагаемой конструкции вальцевого пресса возрастает: при прессовании пылеуноса известкового производства - на 20%; при прессовании шихты на основе железорудного концентрата-

на 12%; при прессовании пеностекольной шихты - на 15%; при прессовании шихты на основе пеностекольной крошки- на 10%.

_ 120 о« о

а

и' но Ь

V

|юо

о я

& 90 о

5 в п.

С 80

6 8 10 12 14

Частота вращения валков Ихоь, мин"

0,25 0,34. 0,42 0,50 0,59 Скорость вращения валковУ»™., м/с

Рис. 6. Зависимость прочности брикетов от частоты оборотов валков при брикетировании в вальцевых прессах известной (I) и разработанной (II) конструкций: 1 - пылеуноса известкового производства; 2 - шихты на основе железорудного концентрата; 3 - пеностекольной шихты; 4 - шихты на основе пено-стекольной крошки.

Экспериментально установлены зависимости физико-механических характеристик спрессованных тел от основных параметров протяженной зоны уплотнения вальцевого пресса разработанной конструкции, в частности - угла захвата р. Анализ экспериментально установленных зависимостей позволил выявить рациональные значения углов захвата соответствующие каждому из исследуемых материалов (рис. 7, а-г). При прессовании пылеуноса известкового производства угол захвата р равен 10°. При этом производительность р составила 3,2 т/ч, потребляемой мощности привода N -8,3 кВт, удельные энергозатраты я - 2,6 кВт*ч/т. При прессовании шихты на основе железорудного концентрата соответствующие показатели составили: р=6°, С2=5,2 т/ч, N=23,5 кВт, я = 4,5 кВт*ч/т; при прессовании пеностекольной шихты: Р=6°, (} = 4,1 т/ч, N = 16 кВт, я = 3,9 кВт*ч/т; при прессовании шихты на основе пеностекольной крошки Р= 8°, () = 3 т/ч, N = 6,6 кВт, Ч = 2,2 кВт*ч/т.

Рис. 7. Графики зависимости производительности оборудования потребляемой мощности (^ и удельных энергозатрат от угла захвата материала р, при брикетировании в вальцевом прессе разработанной конструкции: а - пылеуноса известкового производства; б - шихты на основе железорудного концентрата; в - пеностекольной шихты; г - шихты на основе пеностекольной крошки.

В главе также представлены результаты конструктивно-технологических исследований по совершенствованию формующих элементов. Для обеспечения требуемой точности изготовления съемных формующих элементов и их сборки произведен расчет их геометрических параметров и конструкции сборных сегментных бандажей в целом (рис.8, а).

Представлена технология изготовления съемных формующих элементов (рис. 8, б-в), а также результаты опытно-конструкторских разработок по совершенствованию конструкций съемных формующих элементов, повышению их эксплуатационной надежности и долговечности.

Рис. 8. а - сборный бандаж со съемными формующими элементами; б - съемный формующий элемент зубчатого типа; в - съемный формующий элемент желобкового типа.

Глава 5. Промышленные испытания вальцевого пресса разработанной конструкции.

С использованием результатов теоретических и экспериментальных исследований был разработан и создан опытно-промышленный вальцевый пресс, оснащенный протяженной зоной уплотнения и съемными формующими элементами. Промышленные испытания были проведены в условиях опытно -экспериментальной технологической линии для производства пеностекла АНО «НИИ пеностекла».

Технологический процесс производства пеностекольных блоков включал в себя следующие стадии (рис. 9): подготовки стекольной шихты к обжигу (поз. 1-14); обжига (поз. 15-18); механической обработки блоков пеностекла (поз. 19); производства мелкокускового пеностекла (поз. 21-23); переработки сыпучих отходов производства пеностекольных блоков и мелкокускового пеностекла (теплоизоляционного щебня); контроля и хранения готовой продукции (поз. 20).

Технологический процесс производства пеностекла на стадии подготовки пеностекольной шихты к обжигу предусматривает предварительное тонкое измельчение стекла, его смешивание со вспенивающим и стабилизирующим компонентами, последующую гомогенизацию полученной шихты и заполнение шихтой форм перед загрузкой в печь.

В разработанной технологической линии пеностекольная шихта перед загрузкой в формы прессовалась в вальцевом прессе с ПЗУ, что позволило снизить повысить эффективность процесса обжига и снизить пылевыделение.

Рис. 9. Технологическая линия производства пеностекла с использованием вальцевого пресса с ПЗУ.

1- склад стеклобоя; 2- транспортер ленточный; 3- дробилка молотковая; 4— бункер передвижной; 5- кран-балка; 6 - бункер загрузочный; 7 — бункеры добавок; 8 — питатель шнековый; 9 — мельница шаровая; 10,24 — бункер связующего компонента; 11, 25 - смеситель; 12, 26 - вальцевый пресс с протяженной зоной уплотнения материала; 13,27 - приемные бункеры; 14 - бункер брикетов; 15 - толкатель гидравлический; 16 - тележка с кассетами; 17 - электропечь туннельная; 18 - тележка с блоками пеностекла; 19 - агрегат для торцовки блоков; 20 - склад готовой продукции; 21 - вальцевый агрегат для переработки отходов производства пеностекольных блоков; 22 — приемные бункеры дробленого пеностекла; 23 — бункеры просыпи.

Предварительное брикетирование пеностекольной шихты перед ее обжигом, при непрерывном режиме производства и одновременной работе двух каналов печи, позволило повысить ее производительность с 576 блоков/сутки (14,4 м3/сутки) до 662 блоков/сутки (16,6 М3/сутки) (на 15 %). Физико-механические характеристики (асж-Ю0±5 Н/брикет), а также геометрическая форма и размеры брикетов, спрессованных из пеносте-

кольной шихты (рис. 9, поз. 1), соответствовали требованиям производства. Производительность вальцевого пресса составляла (2=3,0 т/ч, потребляемая мощность привода N=9,6 кВт, удельные энергозатраты Явп+пзу=3,2 кВтхч/т.

Рис.10. Брикеты, спрессованные из пеностекольной шихты (1) и мелкофракционной пеностекольной крошки (2).

Использование вальцевого пресса для прессования мелкофракционной крошки, образующейся при механической обработке пеностекольных блоков показало, что спрессованные брикеты требуемой геометрической формы и размеров (45х42хЗО)х10"3м (рис 10, поз. 2) отвечали требованиям производства Производительность вальцевого пресса составляла 9 = 2,0 т/ч, потребляемая мощность привода N=7,6 кВт, удельные энергозатраты Явп+пзу=3,8 кВтхч/т. Экономический эффект от использования вальцевого пресса с ПЗУ в технологической линии по производству пеностекольных блоков составил 198,4 тыс. руб. (в ценах 2000 г.).

На базе вальцевого пресса разработанной конструкции создан вальцевый агрегат с устройством для переработки отходов производства пеностекла в мелкокусковой теплоизоляционный щебень. Использование данного агрегата (см. рис. 9, поз. 21) позволяет не только утилизировать отходы производства, но и значительно уменьшить объем образующейся просыпи.

Проведена промышленная апробация выполненных разработок в технологических процессах известкового и горнорудного производств. Разработан технологический регламент на процесс формования шихт на основе отходов известкового производства.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ основных направлений развития и совершенствования вальцевых прессов и устройств для предварительного динамического уплотнения шихты. Определены направления конструктивно-технологического совершенствования вальцевых прессов для формования порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами.

2. На основе полученных аналитических выражений, описывающих процесс удаления газообразной фазы, разработан способ повышения плотности и прочности спрессованных тел за счет увеличения периода предварительного уплотнения порошкообразного материала. Получены аналитические выражения для расчета параметров предварительного уплотнения шихты: коэффициента уплотнения (купл), продолжительности уплотнения (т упл)! физико-механических характеристик спрессованных тел: прочности плотности (РСПРТ)-

3. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований процесса прессования порошкообразных шихт в вальцевых агрегатах на уровне изобретения разработана конструкция вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения (Патент РФ № 2204486), обеспечивающая повышение эффективности процесса предварительного уплотнения порошкообразных материалов, плотности и прочности спрессованных тел.

4. Разработана методика расчета основных конструктивно-технологических и энергосиловых параметров вальцевого пресса с ПЗУ: радиуса кривизны дугообразной пластины ПЗУ (г'), ширины зоны загрузки материала (Н^), коэффициента уплотнения материала в протяженной зоне уплотнения величин, определяющих требуемую мощность привода вальцевого пресса

АГСТАБ .Nkpmox, NTP , N/ai, NTPAH, NBy.

5. Произведено графоаналитическое исследование динамики изменения основных параметров процесса прессования материала в вальцевых прессах известной и разработанной конструкций в функции угловых характеристик зон уплотнения: высоты слоя прессуемого материала Но; объема вытесняемой газообразной фазы объемной массы материала р; давления прессования Р.

6. Установлены рациональные значения режима прессования материалов в вальцевом прессе с ПЗУ при давлении прессования Р = 40 МПа (ст,р =y(nayUI,W,S)): скорость вращения вальцов Увал- (0,25...0,59) м/с, зазор между валками Д = (0,5...2,0)х 10"Зм; влажность W-6... 12%, удельная поверхность S- (300...600) м2/кг, а также параметров устройства ПЗУ(купл пзу> =

угол захвата обеспечивающие получение

брикетов с заданными характеристиками (осж > 95 Н/бр., степень разрушения при сбрасывании с высоты Н=2 м истираемость

7. Проведены комплексные экспериментальные исследования процесса прессования порошкообразных материалов в вальцевом прессе разработанной конструкции. Установлено, что:

- при равной частоте вращения валков значения прочности брикетов, полученных в разработанной конструкции вальцевого пресса выше, чем у полученных в традиционной конструкции вальцевого пресса. При частоте вращения валков п = 14 мин"1 разница составляет: для пылеуноса известкового производства - 15%; для шихты на основе железорудного концентрата - 8%; для пено-стекольной шихты-12%; для шихты на основе пеностекол ьной крошки-10%.

- рост производительности вальцевого пресса (по сравнению с вальцевым прессом традиционной конструкции) при использовании предлагаемой конструкции агрегата составил: при прессовании пылеуноса известкового производства - на 20,5%; при прессовании шихты на основе железорудного концентрата - на 12,4%; при прессовании пеностекольной шихты - на 15,5%; при прессовании шихты на основе пеностекольной крошки - на 10,3%.

8. Экспериментально установлены зависимости физико-механических характеристик спрессованных тел от параметров протяженной зоны уплотнения вальцевого пресса разработанной конструкции. Определены рациональные значения угла захвата Р: при прессовании пылеуноса известкового производства Р= 9°; при прессовании шихты на основе железорудного концентрата Р= 6°; при прессовании пеностекольной шихты Р = 7°; при прессовании шихты на основе пеностекольной крошки

9. Разработан и испытан опытно-промышленный вальцевый пресс с ПЗУ для брикетирования техногенных порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами. При брикетировании пылеуноса известкового производства производительность пресса составила = 3,2 т/ч при удельных энергозатратах Явп+пзу = 2,6 кВтхч/т. Соответствующие показатели при брикетировании других порошкообразных шихт составили: для шихты на основе железорудного концентрата - = для пеностекольной шихты - = для шихты на основе мелкофракционной пеностекольной крошки - = 3,0 т/ч, чвп+пзу 2,2 кВтхч/т.

10. Разработаны конструкции, технология изготовления и сборки съемных формующих элементов желобково-зубчатого типа, способы повышения эксплуатационной надежности и долговечности рабочих органов.

11. Проведена промышленная апробация выполненных разработок для технологических процессов производства извести, железорудного концентрата и пеностекольных блоков. Экономический эффект от использования разработок составил 198,4 тыс. руб. (в ценах 2000 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Севостьянов И.В., Зубаков АЛ. Энергосберегающая техника и технология формования порошкообразных шихт для малотоннажных производств // Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI века: Сб. докл. Междунар. конф.-шк.-сем. молод, учен, и асп. - Белгород: изд-во БелГТАСМ, 1998-Ч.2.-С. 550 - 555.

2. Зубаков А. П. Энергосберегающее оборудование и технология брикетирования железорудного концентрата // Сооружения, конструкции, технологии и строительные материалы XXI века: Сб. докл. Междунар. конф.-шк.-сем. молод, учен., асп. и докт. - Белгород: изд-во БелГТАСМ, 1999-Ч.З.-С.39-43.

3. Зубаков А.П., Севостьянов И.В., Бондаренко В.Н. Энергосберегающее оборудование для формования порошкообразных шихт // Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве: Труды Междунар. науч.-тех. конф. - Старый Оскол: изд-во МИСиС, 1999 - ч.1. - С. 170 - 172.

4. Зубаков А.П., Стадольский М.И. Ресурсосберегающее оборудование для переработки отходов производств теплоизоляционных материалов // Сооружения, конструкции, технологии и строительные материалы XXI века: Сб. докл. Междунар. конф.-шк.-сем. молод, учен., асп. и докт. -Белгород: изд-во БелГТАСМ, 1999-Ч.З.-С. 44-47.

5. Зубаков А.П., Бондаренко В.Н. Разработка технологического оборудования для производства мелкокусковых материалов на основе пеностекла // Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века: Сб. докл. Междунар. науч.-практич. конф. - Белгород: изд-во БелГТАСМ, 2000.-ч.4.-С. 63-68.

6. Севостьянов B.C., Кононыхин B.C., Зубаков А.П. Техника и безотходная технология производства пеностекла. //Известия вузов. Строительство, 2000 г.-№10.-С. 74-79.

7. Севостьянов B.C., Зубаков А.П., Михайличенко С.А. и др. Технологический комплекс для утилизации отходов производства извести // Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века: Сб. докл. Меж-дунар. науч.-практич. конф.-Белгород: изд-во БелГТАСМ, 2001.- ч.2. -С.227-232.

8. Зубаков А.П., Михайличенко СА Ресурсо- и энергосберегающий комплекс для переработки отходов производства теплоизоляционных материалов // Актуальные проблемы современного строительства. Ч. 1 - Экология, инженерные системы, сооружения и технологии: Материалы Всероссийской XXXI науч.-технич. конф. - Пенза, 2001. - С. 113.

9. Севостьянов B.C., Зубаков А.П. Расчет энерго-силовых параметров пресс-валкового агрегата// Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге XXI века: Сб. докл. Междунар. науч.-практич. конф. - Белгород: изд-во БелГТАСМ, 2001.- 4.2 . - С.233-239.

10. Патент РФ на изобретение №2204486. Вальцевый пресс для брикетирования порошкообразных материалов./Севостьянов B.C., Зубаков А.П., Бондаренко В.Н. и др. - Опубл в Б.И. - 20.05.2003- № 14.

Подписано в печать Формат 60x84/16

Усл. п. л.: 1,0 Тираж: 100 Заказ № /J^

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В Г. Шухова. 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

Pli 287

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Зубаков, Андрей Павлович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Проблемные задачи переработки и утилизации техногенных материалов методом брикетирования

1.2 Технологические факторы, влияющие на процесс формования порошкообразных материалов

1.3 Изучение основных закономерностей процесса прессования порошкообразных материалов

1.4 Теоретические исследования процесса вытеснения газообразной фазы из прессуемого материала

1.5 Анализ существующего оборудования для полусухого прессования материалов

1.6 Теоретические и конструктивно-технологические предпосылки создания вальцевых агрегатов с продолжительным периодом уплотнения

1.6.1 Способы удаления газообразной фазы из порошкообразных материалов

1.6.2 Исследования направлений совершенствования конструкций вальцевых прессов

1.7 Цель и задачи исследований

1.8 Выводы

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ПОЛУСУХОГО ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ

МАТЕРИАЛОВ В ВАЛЬЦЕВОМ ПРЕССЕ С

ПРОТЯЖЕННОЙ ЗОНОЙ УПЛОТНЕНИЯ

2.1 Теоретические предпосылки создания протяженной зоны уплотнения порошкообразных материалов

2.2 Исследование условий прессования порошкообразных материалов в вальцевом прессе с протяженной зоной уплотнения

2.2.1 Конструктивно-технологические параметры протяженной зоны уплотнения

2.2.2 Исследование процесса постадийного уплотнения шихты в вальцевом прессе с протяженной зоной уплотнения

2.2.3 Графоаналитический расчет кинематических параметров вальцевого пресса

2.2.4 Исследование процесса фильтрации газообразной фазы в вальцевом прессе с протяженной зоной уплотнения

2.3 Расчет энерго-силовых параметров процесса прессования шихты в вальцевом прессе с протяженной зоной уплотнения

2.3.1 Исследование напряженного состояния слоя в зоне прессования

2.3.2 Расчет мощности привода и удельных энергозатрат вальцевого пресса

2.4 Аналитические исследования конструктивно-технологических параметров съемных формующих элементов

2.5 Выводы

3. РАЗРАБОТКА СТЕНДОВЫХ УСТАНОВОК И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методики экспериментальных исследований вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения материала

3.3 Физико-механические характеристики исследуемых материалов

3.4 Стендовая экспериментальная установка и технические средства контроля исследуемых параметров

3.5 Точность измерений и обработка результатов экспериментальных исследований

3.6 Методика изучения эффективности использования протяженной зоны уплотнения в вальцевом прессе разработанной конструкции

3.7 Разработка конструкций съемных формующих элементов

3.8 Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1 Определение диапазонов варьирования технологических параметров прессования

4.2 Исследование зависимости физико-механических характеристик спрессованных тел от технологических параметров прессования

4.2.1 Изучение влияния режимов прессования на физикомеханические характеристики спрессованных тел

4.2 Изучение режимов работы вальцевого пресса при формовании порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами

4.3 Изучение зависимости физико-механических характеристик спрессованных тел от параметров протяженной зоны уплотнения вальцевого пресса разработанной конструкции

4.4 Выводы

5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ВАЛЬЦЕВОГО

ПРЕССА С ПРОТЯЖЕННОЙ ЗОНОЙ УПЛОТНЕНИЯ

5.1 Технологический комплекс для технологической линии по производству пеностекла

5.1.1 Промышленные испытания вальцевого пресса для брикетирования пеностекольной шихты

5.1.2 Валковый агрегат для переработки кусковых отходов пеностекла

5.2 Разработка технологического регламента на процесс брикетирования и переработки отходов при производстве пеностекла

5.3 Технологический комплекс для утилизации техногенных материалов известкового производства

5.4 Разработка технологического регламента на процесс брикетирования и утилизации порошкообразных отходов при производстве извести

5.5 Технико-экономическая эффективность использования выполненных разработок

5.6 Выводы 179 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 181 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 184 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение 2004 год, диссертация по машиностроению и машиноведению, Зубаков, Андрей Павлович

На современном этапе развития экономики и производства перспективным направлением является разработка энергосберегающей техники и технологий для утилизации порошкообразных техногенных материалов. Это предполагает решение как экологических задач, связанных с уменьшением пыления при хранении, транспортировке и переработке сыпучих и кусковых материалов, так и технологических, обусловленных необходимостью формования порошкообразных техногенных материалов в спрессованные тела заданной геометрической формы и размеров. Требования, предъявляемые при этом к химическим и физико-механическим свойствам, геометрической форме и размерам спрессованных тел различны и определяются конкретным технологическим процессом.

Для полусухого прессования порошкообразных материалов наиболее целесообразно использовать валковые агрегаты, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами прессовых агрегатов: простотой конструкции и необходимой эксплуатационной надежностью, высокой производительностью при низких удельных энергозатратах, возможностью получения спрессованных тел с заданными физико-механическими характеристиками.

Актуальность данной диссертационной работы определяется необходимостью конструктивно-технологического совершенствования вальцевых прессов, обусловленной недостаточно полным удалением газообразной фазы из прессуемого материала; незначительной выдержкой материала под давлением; ограниченной возможностью регулирования степени предварительного уплотнения шихты; сложностью восстановления изношенных формующих элементов.

Цель работы: Разработка и исследование вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения и съемными формующими элементами для формования материалов с различными физико-механическими свойствами; расчет его кинематических, конструктивно-технологических и энергосиловых параметров; опытно-промышленная апробация результатов научных исследований и конструкторских разработок.

Научная новизна работы представлена аналитическими выражениями, определяющими влияние скорости фильтрации газообразной фазы смеси на процесс ее прессования; графоаналитическим методом исследования кинетики процесса прессования порошкообразных материалов в вальцовом прессе с протяженной зоной уплотнения; методикой расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров пресса; технологией изготовления и сборки его формующих элементов.

Практическая ценность работы заключается в разработке новой конструкции вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения материала (ПЗУ) и съемными формующими элементами (СФЭ) для прессования порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами, методики расчета его конструктивно-технологических параметров при повышенной на 10-15% прочности спрессованных тел и на 15-20% производительности агрегата по сравнению с существующей конструкцией вальцевого пресса.

Реализация работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований, представленных в работе, разработан вальцевый пресс с ПЗУ для технологической линии по производству теплоизоляционных пеностекольных блоков УНПК «Технолог». В результате внедрения разработок производительность технологической линии возросла на 15 %. Экономический эффект составил 198369 руб. (в ценах 2000 г.).

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, получен патент на изобретение. Основные научные положения диссертационной работы докладывались на Международных научно-практических конференциях, проводившихся в БелГТАСМ в 1998-2001 гг.; на Международной научно-технической конференции «Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве», филиал МИСиС, г. Старый Оскол, 1999 г; на XXXI Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства», г. Пенза, 2001 г., а также на студенческих научных конференциях. Результаты исследований использовались в ходе дипломного проектирования студентов 1999-2001 гг. выпуска.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе. Общий объем работы - 236 страниц, в том числе 196 страниц основной части, 56 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 136 наименований и приложения на 40 страницах.

Заключение диссертация на тему "Вальцевый пресс с протяженной зоной уплотнения материала и съемными формующими элементами"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ основных направлений развития и совершенствования вальцевых прессов и устройств для предварительного динамического уплотнения шихты. Определены направления конструктивно-технологического совершенствования вальцевых прессов для формования порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами.

2. На основе полученных аналитических выражений, описывающих процесс удаления газообразной фазы, разработан способ повышения плотности и прочности спрессованных тел за счет увеличения периода предварительного уплотнения порошкообразного материала. Получены аналитические выражения для расчета параметров предварительного уплотнения шихты: коэффициента уплотнения (купл), продолжительности уплотнения (т у пл.); физико-механических характеристик спрессованных тел: прочности (асж.), плотности (рспр.т.)

3. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований процесса прессования порошкообразных шихт в вальцевых агрегатах на уровне изобретения разработана конструкция вальцевого пресса с протяженной зоной уплотнения (Патент РФ № 2204486), обеспечивающая повышение эффективности процесса предварительного уплотнения порошкообразных материалов, плотности и прочности спрессованных тел.

4. Разработана методика расчета основных конструктивно-технологических и энергосиловых параметров вальцевого пресса с ПЗУ: радиуса кривизны дугообразной пластины ПЗУ (г'), ширины зоны загрузки материала (Нзагр.), коэффициента уплотнения материала в протяженной зоне уплотнения (кту), величин, определяющих требуемую мощность привода вальцевого пресса А^: ыуплнстаб, nкр.мах> нгр, n^1, ятран, яВу.

5. Произведено графоаналитическое исследование динамики изменения основных параметров процесса прессования материала в вальцевых прессах известной и разработанной конструкций в функции угловых характеристик зон уплотнения: высоты слоя прессуемого материала Н0; объема вытесняемой газообразной фазы 0„; объемной массы материала р; давления прессования Р.

6. Установлены рациональные значения режима прессования материалов в вальцевом прессе с ПЗУ при давлении прессования Р = 40 МПа (ст,р = Дпвал^З)): скорость вращения вальцов УВдл- (0,25.0,59) м/с, влажность 6. 12%, зазор между валками А = (0,5.2,0)х10 "3 м; удельная поверхность 8- (300.600) м /кг, а также параметров устройства ПЗУ(купл. пзу> Ьпл=ХР,уву): р= 6. 12°, уву = (2. 10) с'1, обеспечивающие получение брикетов с заданными характеристиками (стсж > 95 Н/бр., степень разрушения при сбрасывании с высоты Н=2 м Туд < 8. 10%, истираемость Тф < 10%).

7. Проведены комплексные экспериментальные исследования процесса прессования порошкообразных материалов в вальцевом прессе разработанной конструкции. Установлено, что:

- при равной частоте вращения валков значения прочности брикетов, полученных в разработанной конструкции вальцевого пресса выше, чем у полученных в традиционной конструкции вальцевого пресса. При частоте вращения валков п=14мин'1 разница составляет: для пылеуноса известкового производства - 15%; для шихты на основе железорудного концентрата - 8%; для пеностекольной шихты-12%; для шихты на основе пеностекольной крошки -10%.

- рост производительности вальцевого пресса (по сравнению с вальцевым прессом традиционной конструкции) при использовании предлагаемой конструкции агрегата составил: при прессовании пылеуноса известкового производства - на 20,5%; при прессовании шихты на основе железорудного концентрата - на 12,4%; при прессовании пеностекольной шихты - на 15,5%; при прессовании шихты на основе пеностекольной крошки - на 10,3%.

8. Экспериментально установлены зависимости физико-механических характеристик спрессованных тел от параметров протяженной зоны уплотнения вальцевого пресса разработанной конструкции. Определены рациональные значения угла захвата |3: при прессовании пылеуноса известкового производства (3 = 9°; при прессовании шихты на основе железорудного концентрата (3 = 6°; при прессовании пеностекольной шихты (3 = 7°; при прессовании шихты на основе пеностекольной крошки (3=10°.

9. Разработан и испытан опытно-промышленный вальцевый пресс с ПЗУ для брикетирования техногенных порошкообразных материалов с различными физико-механическими свойствами. При брикетировании пылеуноса известкового производства производительность пресса составила О = 3,2 т/ч при удельных энергозатратах Явп+пзу = 2,6 кВтхч/т. Соответствующие показатели при брикетировании других порошкообразных шихт составили: для шихты на основе железорудного концентрата: 0=5,4 т/ч, Явп+пзу = 4,7 кВтхч/т; для пеностекольной шихты: 0= 4,1 т/ч, Чвп+пзу = 3,9 кВтхч/т; для шихты на основе мелкофракционной пеностекольной крошки: 0 = 3,0 т/ч, Явп+пзу = 2,2 кВтхч/т.

Ю.Разработаны конструкции, технология изготовления и сборки съемных формующих элементов желобково-зубчатого типа, способы повышения эксплуатационной надежности и долговечности рабочих органов.

11. Проведена промышленная апробация выполненных разработок для технологических процессов производства извести, железорудного концентрата и пеностекольных блоков. Экономический эффект от использования разработок составил 198,4 тыс. руб. (в ценах 2000 г.).

Библиография Зубаков, Андрей Павлович, диссертация по теме Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)

1. Азимов Ф.И. Теоретическое и экспериментальное исследование вибрационного прессования / Теория и расчет машин химических производств. Сб. трудов МИХМ, т. XXIV. М.: Машгиз, 1962. - С. 85.

2. Аксенов Г.И. Исследование прокатки металлических порошков по различным вариантам. Сб. трудов ЛПИ № 296, 1969.- С. 101-103.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. -М.: Машиностроение, 1979. 559 с.

4. Бальшин Ю.М., Кипарисов С.С. Основы порошковой металлургии. -М.: Металлургия, 1978. 184 с.

5. Бауман В. А., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высшая школа, 1977. - 256 с.

6. Башилов Н.М., Богомазова Л.М., Константинов Г.А. Роторная машина для брикетирования твердых отходов // Экология и промышленность России. 1999.-№6.

7. Белый И.К. и др. Исследование движения шихты в зону прессования // Обогащение полезных ископаемых. — 1970. №10.

8. Белый И.К. и др. Ячейки с кольцевыми выступами для вальцовых прессов// Обогащение и брикетирование угля. 1970. - №7-8.

9. Белый И.К., Шилов П.М. Повышение износостойкости и улучшение технологичности ремонта вальцовых брикетных прессов // Обогащение полезных ископаемых. 1969. - №4.

10. Белый И.К. и др. Сборные бандажи вальцовых прессов // Обогащение и брикетирование угля. 1968. - № 9.

11. Белый И.К. и др. Исследование геометрических параметров формующих элементов вальцовых брикетных прессов // Обогащение полезных ископаемых. 1971. - №12.

12. Белый И.К. Теоретические и экспериментальные исследования, разработка и внедрение высокоэффективных конструкций машин для брикетирования мелкозернистых материалов: Автореф. дисс. док. техн. наук: 05.05.06. -М.,1974. 39 с.

13. Березовой В.Ф., Большое В.В., Севостьянов B.C., Шиманская М.С.

14. Исследование оптимальных условий брикетирования портландцементных смесей / Синтез и исследование материалов на основе силикатов и других тугоплавких соединений : Тр. МХТИ. М., 1982.- Вып. 123. - С.79-85.

15. Боград А.Я. Рациональные технические решения теплоэффективных наружных стен жилых домов различных конструктивных систем //Строительные материалы. 1999. - №2. - С. 2-3.

16. Бойнтон P.C. Химия и технология извести (Robert S. Boynton. Chemistry and Technology of Lime and Limestone): Пер. с англ. M.: Стройиздат, 1972. - 240 с.

17. Болдырев В.А., Ремесников И.Д. Прессы для брикетирования бурых и каменных углей. Харьков: Углетехиздат, 1951. - 108 с.

18. Борщевский A.A., Ильин A.C. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. М: Высшая школа, 1987.-С. 30-33.

19. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов.- М.: Высшая школа, 1980.- 472 с.

20. Некоторые термические свойства прессованных брикетов. / Бутт Ю.М., Тимашев В.В., Куценко JI.A. и др. Науч. тр. МХТИ им. Менделеева, 1971.-№68.-С. 185-188.

21. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1969. - 363 с.

22. Вибрация в технике: Справочник. В 6 ти т. / Ред. совет: В. Н. Челомей (пред). — М.: Машиностроение, 1978. — Т. 1. Колебания линейных систем / Под ред. В. В. Болотина. 1978. - 352 с.

23. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. 2"е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1981. - 263 с.

24. Волженский A.B., Буров Ю.С., Колокольников B.C. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1973. - С. 168-208.

25. Виноградов Г.А., Радомысельский И.Д. Прессование и прокатка металлокерамических материалов. М.: Машгиз, 1963. - 196 с.

26. Виноградов Г.А. Федорченко И.М. Влияние газовой фазы на спрессовывание порошка при прокатке. // Порошковая металлургия. -1963.-№ 1.-С. 61-67.

27. Виноградов Г.А., Картуш O.A., Каташинский В.П. Прокатка металлических порошков. М.: Металлургия, 1969.

28. Генералов М.Б., Степанова А.Р. Исследование процесса уплотнения порошкообразных материалов в глухой матрице. // Изв. вузов. Машиностроение, 1978. № 11. - С. 110 - 114.

29. Герсиванов Н. М., Польшин Д. £. Теоретические основы механики грунтов и их практические применения: Гостройиздат. М., 1948. - 264 с.

30. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник Л.: Машиностроение, Ленингр.отд., 1984. - 464 с.

31. Гнурман В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятности и математической статистики. -М.: Высшая школа, 1975. 206 с.

32. Голод ЮЛ. Расчет параметров прессования огнеупорных масс на пресс-вальцах. // Огнеупоры. 1967.- №8. - С. 25-29.

33. Голод Ю.Л. Брикетирование огнеупорных материалов на желобково-зубчатых пресс-вальцах // Огнеупоры. 1971. - №4. - С. 14-18.

34. Горбунов Н.С. и др. О вибрационном методе уплотнения в порошковой металлургии. //Порошковая металлургия. 1961. - № 6. - С. 10.

35. Горяйнов К.Э., Горяйнова С.К. Технология теплоизоляционных материалов и изделий. М.: Стройиздат, 1982. - 374 с.

36. Граник Ю.Г. Теплоэффективные ограждающие конструкции жилых и гражданских зданий //Строительные материалы. 1999 - №2- С. 4-6.

37. Грузглина С.С., И.К. Белый, В.С.Севостьянов. Разработка валкового подпрессовщика к валковому брикетному комплексу // Обогащение полезных ископаемых. Киев, 1978. Вып.23. - С. 85-86.

38. Дворниченко И.Ф. и др. Использование металлизованного возврата и извести при получении окатышей // Теория и технология подготовки металлургического сырья к доменной плавке: Материалы Всесоюзной научно-технической конференции. Днепропетровск, 1985.

39. Демидович В.К. Пеностекло. Минск: Наука и техника, 1975. - 248 с.

40. Дроздов Ю.Н. Трибологические проблемы в надежности машин. // «Вестник машиностроения», 1985. № 5

41. Дубинин H.H., Севостьянов И.В. Исследование напряженного состояния спрессованных тел // Математическое моделирование технологических процессов в производстве строительных материалов и конструкций: Сб. науч. тр. Белгород: Изд. БелГТАСМ, 1998. - 3 с.

42. Елишевич А.Т. Брикетирование угля со связующим. М.: Недра, 1972, -216 с.

43. Жданович Г. М. Теория прессования металлических порошков. М.: Металлургия, 1969. - 264 с.

44. Жужиков В.А. Фильтрование, теория и практика разделения суспензий, Госхимиздат, M., 1961.

45. Инвестиционное проектирование. Практическое руководство по обоснованию инвестиционных проектов. М.: Финстатинформ, 1995.

46. Козакевич С.С. О зависимости уплотнения шамотных масс от давлениялпри полусухом прессовании // Огнеупоры, 1957. №7.

47. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы: Пер. с англ. -М.: Мир, 1964.

48. Королев А.А. Новые исследования деформации металла при прокатке. М.: Машгиз, 1965. 268 с.

49. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станков. М.: Металлургия, 1985. 372 с.

50. Крохин В.Н. Брикетирование углей. М.: Недра, 1974. - 215 с.

51. Кулаков М.В. Технология измерения и приборы для химических производств.- М.: Машиностроение, 1974.- 464с.

52. Куценко Л.А., Бутт Ю.М., Тимашев В.В., Альбац Б.С. Технология формования лортландцементных сырьевых смесей в брикеты. // Науч. тр. МХТИ им Менделеева, 1971. № 68. - С. 182-184.

53. Куценко Л.А., Березовой В.Ф., Фоменко М.С. Структура и свойства брикетов, полученных прессованием пыли вращающихся печей. // Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1973. № 76. - С. 128-131.

54. Лецкий Э.К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977. - 552 с.

55. Лихтман В.И. и др. О вибрационном уплотнении в порошковой металлургии. / Доклады АН СССР, 1960. - Т.5. - С. 150.

56. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. М.: Энергия, 1976. - 104 с.

57. Лоскутьев Ю.А., Максимов В.М., Веселовский В.В. Механическое оборудование предприятий по производству вяжущих строительных материалов. М.: Машиностроение, 1986. - 378 с.

58. Лотош В.Е. Процессы структурообразования и упрочнения в комкуемых металлургических шихтах с минеральными вяжущими: Автореф. дисс. док. техн. наук. УПИ, 1991. - 35 с.

59. Лурье Л.А. Брикетирование в черной и цветной металлургии. М.: Металлургиздат, 1963. - С. 89 - 120.

60. Мурин Г.А. Технологические измерения. М.: Энергия, 1968. - 784 с.

61. Назаров В.И., Мелконян Р.Г. Техника уплотнения стекольных шихт. -М.: Легпромбытиздат, 1985. 124 с.

62. Нечипоренко С.П. Основные вопросы теории процессов обработки и формования керамических масс. Киев: АН УССР, 1960. - С. 27-37.

63. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, София. Техника, 1980. - 304 с.

64. Николаев А.Н. Давление на валки и угол захвата при прокатке железорудного порошка //Труды ГПИ Горький, 1958. - Т.Н. - № 2. -С.30-36.

65. Оценка эффективности инвестиционных проектов. М.: Экспертное бюро, 1997.

66. Попильский Р.Я., Кондрашев Ф.В. Прессование керамических порошков. М.: Металлургиздат, 1968. - 265 с.

67. Пьяных Е.Г., Антонов Г.И., Гончаров В.И. и др. Влияние зернового состава масс и давления прессования на свойства магнезиальных образцов // Огнеупоры, 1973. №10. - С. 46-53.

68. Равич Б.М. Брикетирование в цветной и черной металлургии. М.: Углетехиздат, 1975. - 230 с.

69. Ребиндер П.А. Физико-химические исследования процессов деформации твердых тел. /Юбилейный сборник АН СССР.- М.: Наука, 1974. С. 28-36.

70. Решетов Д. Н. Надежность машин. М.: Высшая школа, 1988. - 237 с.

71. Ремесников И.Д. Брикетирование угля.- М.: Углетехиздат, 1957, С. 46-50.

72. Сапожников М.Я., Булавин И.А. Машины и аппараты силикатной промышленности. М.: Промстройиздат, 1955. - 424 с.

73. Сарматов М.И. Элементы теории и расчета прессов для брикетирования угля. М.: Углетехиздат, 1954. - С. 203-219.

74. Севостьянов B.C. Исследование и разработка условий полусухого формования брикетов для обжига портландцементного клинкера: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1980. - 216 с.

75. Севостьянов B.C. Валковые машины и агрегаты в промышленности строительных материалов: Учебное пособие. М., 1986. 162 с.

76. Севостьянов B.C., Дубинин H.H., Севостьянов И.В. Пресс-валковые агрегаты в промышленности строительных материалов. Учебное пособие. М., 2000 г. - 220 с.

77. Севостьянов B.C., Кононыхин B.C., Зубаков А.П. Техника и безотходная технология производства пеностекла. //Известия вузов. Строительство, 2000 г. №10. - С. 74-79.

78. Севостьянов B.C., Зубаков А.П., Михайличенко С.А. и др.

79. Смирнов B.C., Павлов Н.И., Целесин H.H. Исследование соотношения, отражающего переход от структурной к упруго-пластической деформации зернистой среды. Тр. ЛПИ., 1969. № 296. - С. 96-100.

80. Степаненко A.B., Исаевич JI.A. Хорман В. £. Обработка давлением порошковых сред/ АН Белоруссии. Физ.-техн. ин-т. - Минск: Наука и техника, 1993. - 168 с.

81. Строительные материалы: Справочник / Под ред. A.C. Болдырева М.: Стройиздат, 1989.- 567 с.

82. Суворов И.К. Обработка металлов давлением. М.: Высшая школа, 1980.-369 с.

83. Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1961.

84. Тимашев В.В., Сулименко JI.M., Альбац Б.С. Агломерация порошкообразных силикатных материалов.- М.: Стройиздат, 1978. -С.26-30.

85. Утилизация пыли вращающихся печей способом брикетирования. /Тимашев В.В., Байчурин Ю.А., Березовой В.Ф. и др. Цемент, 1978. -№6.- С. 11-12.

86. Уманский А.М. Прессование порошковых материалов. М.: Металлургия, 1981.-81 с.

87. Фук Н. X. Исследование уплотнения огнеупорных пресс-порошков с введением поверхностно-активных веществ при полусухом прессовании и при вибрации большой частоты. Автореферат дисс . канд. техн. наук. -М., 1968. 17 с.

88. Хотунцев Л.Л. Физико-химические явления в процессах брикетирования твердого топлива. Изд. АН СССР, 1960.

89. Цапков Н.Т. Брикетирование угольной мелочи на прессе с желобково-зубчатыми бандажами/Юбогащение и брикетирование угля, 1963. № 5.

90. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980. 320 с.

91. Чесноков П.Н. Формование цементных сырьевых шихт перед обжигом. -Науч. тр. УПИ им. С.М. Кирова. Свердловск, 1969. - №174. - С. 35 - 40.

92. Шаталова И.Г. и др. Физико-химические основы вибрационного уплотнения порошкообразных материалов. М.: Наука, 1965.

93. Шехтман Б.Г. Фильтрация малоконцентрированных суспензий. / Изд. АН СССР. М., 1961.

94. Эйдельман Л.П., Канфер В.Д. Брикетирование известковой мелочи. М.: Черметинформация, 1976. - С. 31-32.

95. Bowden F.P., Tabor D. The friction and lubrication of solids, Part I and II; Oxford Univ. Press, London, 1964.

96. Dec R.T. Study of compaction process in roll press// IBA Proceedings, Vol. 22, November 1991,22nd Biennial Conference, San Antonio, TX

97. Dec R.T. Experimental investigations of roll press compaction // Powder Handling and Processing, Vol. 4, No. 1, March, 1992.

98. Dec R.T. Problems with processing of fine powders in roll press // IB A Proceedings, Vol. 24, October, 1995, 24th Biennial Conference, Philadelphia.

99. DecR.T. Theoretical and experimental study of compaction process in roll press / SME'2000 Annual Meeting and Exhibit, Salt Lake City, UT.

100. Dec R.T. Roll press agglomeration of industrial wastes for treatment and recycle / Second International Symposium on Extraction and Processing for the Treatment and Minimization of Wastes, Proceedings in print October, 1996, Phoenix, AZ

101. Dec R.T, Komarek K.R. Computer aided design of roll type briquetters and compactors //IBA Proceedings, Vol. 21, November, 1989, 21st. Biennial Conference, New Orleans, LA

102. Dec R.T, Komarek K.R. Experimental study of new type roll presses for granular solids / ACHEMA91, International Meeting on Chemical Engineering and Biotechnology, Frankfurt am Main.

103. Dec R.T, Komarek K.R. Roll press design for powder and bulk solids //Powder and Bulk Solids Conference/Exhibition, Proceedings of the Technical Program, June, 1990, O'Hare Exposition Center, Rosemont, IL

104. Drzymala Z., Dec R.T. Development of the theory of briquetting process in roll presses//Proc. Inst. Briquetting and Agglomeration,#20, 1987, pp. 181-189.

105. Johanson J.R. A rolling theory for granular solids /ASME, Journal of Applied Mechanics, Vol.32, Ser. E, Dec. 1965. # 4 - pp.842-848.

106. Komarek K.R. Selecting a roll-press briquetter to improve material handling // Powder and Bulk Engineering Magazine, February, 1994.

107. Komarek K.R. Binderless briquetting of peat, lignite, sub-bituminous and bituminous coals in roll press // IBA Proceedings, Vol. 22, November, 1991, 22nd Biennial Conference, San Antonio, TX

108. Komarek K.R., Dec R.T. Research for wider application of roll presses // IBA Proceedings, Volume 21, November 1989, 21st Biennial Conference, New Orleans, LA

109. Komarek K.R. Selecting binders and lubricants for agglomeration processes // Chemical Engineering Magazine, December, 1967.

110. Lee E.H. Some comment on elastic-plastic analysis; Int. J. Solids Structures -1981. #17. - pp.859-872.

111. Making dense briquettes from fine dust, case study at General Electric's Lighting Division //Powder and Bulk Engineering, September 1998.

112. Moore J.E., Marlin D.H. Hot Briquetting of Partially Reduced Iron Oxide and Dusts// Agglomeration. John Wiley. 1961.

113. Pietch W. Roll pressing. Heyden & Son. 1976.

114. Roll-press briquetters for recycling waste sludge, case study //Powder Handling and Processing, The International Journal of Storing, Handling and Processing Powder, Volume 9, Number 1, January/March 1997 issue.

115. Stein E.M., Orsdel R.V., Schneider P.V. High velocity compaction of iron powder, Metal Progress, April, 1964. p. 83-87.

116. Электронное издание: www.komarek.com

117. Электронное издание: www.koeppern.com

118. Электронное издание: www.teneco.com.ua

119. Электронное издание: www.ohiobriquetting.com

120. Электронное издание: www.hrl.com.au

121. A.C. № 209997 (СССР). Ячейка бандажа вальцового брикетного пресса /Белый И.К., Шилов П.М., Набоков К.Ф. 1968, Бюл. № 5.

122. A.C. № 301223 (СССР). Вальцовый брикетный пресс /Белый И.К., Рева A.C., Рыбин В.П. 1971, Бюл. № 14.

123. A.C. № 361899 (СССР). Валковый пресс для брикетирования порошкообразных материалов / Шилов П.М., Белый И.К., Грузлина С.С.1972, Бюл. № 2.

124. A.C. № 399391 (СССР). Вальцовый пресс для брикетирования порошкообразных материалов /Белый И.К., Грузлина С.С., Шилов П.М.1973, Бюл. № 39.

125. A.C. № 742133 (СССР). Валковый пресс для брикетирования порошкообразных материалов / Тимашев В.В., Березовой В.Ф., Севостьянов B.C. и др. 1991., Бюл. №38.

126. US4337023. Roller press for compacting and briquetting of bulk materials / Koeppern H., Bergendahl H.-G., Rieschel H., Koch F. 29.06. 1982.

127. Патент РФ №2133673. Пресс-валковый агрегат / Севостьянов B.C., Барбанягрэ В.Д., Севостьянов И.В. и др.- Опубл. 27.07.99, Бюл. № 21.

128. Патент РФ № 2204486. Вальцевый пресс для брикетирования порошкообразных материалов / Севостьянов B.C., Зубаков А.П., Бондаренко В.Н. и др. Опубл. 20.05.03, Бюл. № 14.