автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Пресс-валковый агрегат для формования порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов

На правах рукописи

Шинкарев Леонид Иванович

ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

05.02.13 — Машины, агрегаты и процессы (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород - 2014

005557776

005557776

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова»

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Севостьянов Владимир Семенович

Официальные оппоненты: - Сиваченко Леонид Александрович,

доктор технических наук, профессор, «Белорусско-Российский университет», профессор кафедры строительных, дорожных, подъемно-транспортных машин и оборудования. Назаров Вячеслав Иванович, кандидат технических наук, доцент, «Московский государственный

машиностроительный университет»,

доцент кафедры инженерной экологии и альтернативной энергетики.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Государственный

университет - учебно - научно производственный комплекс», г. Орел.

Защита диссертации состоится «10» декабря 2014 года в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.014.04 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова» (308012. Россия, г.Белгород, ул.Костюкова, 46, главный корпус, ауд.242).

С диссертационной работой можно ознакомиться в научной библиотеке и на сайте www.gos-att.bstu.ru федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова»

Автореферат диссертации разослан « 20 » октября 2014 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета

И.А.Семикопенко

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Постоянно возрастающий рост промышленного производства в государственном и частном секторах экономики увеличивает экологическую нагрузку на окружающую среду и условия жизни человека. При этом возрастающие объемы переработки неорганических и органических материалов существенно опережают объемы вторичной переработки техногенного сырья.

При производстве различных строительных материалов и изделий широко используются техногенные материалы с различными физико-механическими характеристиками и минералогическим составом: истинной плотностью и исходной насыпной массой, гранулометрическим составом и дисперсностью, текстурой и влагопотребностью, пластическими свойствами и др. К ним относятся: пылеунос сушильных и обжиговых агрегатов, золо-шлаковые отходы, фосфогипс, отходы деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, техногенные материалы перлитового и вермикулитового производства и др.

Используемые для утилизации данных техногенных материалов техника и технологии компактирования (гранулирование, экструдирование, прокатка, брикетирование и др.) частично решают вышеуказанную проблему, однако не являются универсальными, особенно при использовании малосыпучих и влагопотребных техногенных материалов, характеризующихся малой пластичностью и низкой насыпной массой (р0 < 300 -г- 400 кг/м3).

Распространенные за рубежом вальцевые брикетные пресса охватывают широкий спектр техногенных материалов, однако характеризуются высокой материалоемкостью и удельными энергозатратами, значительной стоимостью и узкой отраслевой направленностью для данного типа оборудования.

Конструктивные особенности вальцевых брикетных прессов: неравномерное распределение шихты по ширине валков, незначительный коэффициент уплотнения прессуемого материала, малый угол обжатия шихты в вальцах и непродолжительное время ее формования (менее 40 с), отсутствие возможности варьирования давления прессования и др. значительно сужают область использования данного прессового оборудования, особенно для малосыпучих, с низкой насыпной массой, техногенных материалов.

Устранение вышеуказанных недостатков предопределяет актуальность настоящей диссертационной работы.

Цель работы. Разработка пресс-валкового агрегата и способа реализации в нем процесса брикетирования порошкообразных и вязкопластичных материалов с малой насыпной массой и различными физико-механическими характеристиками, методики расчета его кинематических, конструктивно-технологических и энергосиловых параметров.

Ч

Задачи исследования:

1. Изучить отечественный и зарубежный опыт использования пресс-валковых агрегатов (ПВА) для формования порошкообразных и вязкопластиных техногенных материалов, нерешенные проблемы и направления конструктивно-технологического совершенствования прессового оборудования;

2. Исследовать кинематические параметры вальцевого пресса, условия формования в нем сыпучих материалов;

3. Изучить условия движения скоростных потоков шихты из питающих устройств и ее распределения по высоте и ширине вальцов с желобково-зубчатыми формующими элементами;

4. Исследовать общие и специфические закономерности процесса формования техногенных материалов с различными физико-механическими характеристиками, разработать технические способы для их реализации;

5. Разработать на уровне изобретения способ формования порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов с различными физико-механическими характеристиками и специальную конструкцию ПВА для его осуществления;

6. Исследовать процесс постадийного уплотнения техногенных материалов в валковом и вибро-щековом предуплотнителях;

7. Разработать методику расчета основных конструктивно-технологических и энергосиловых параметров ПВА с предуплотнителями;

8. Разработать технологические комплексы, оснащенные ПВА специальной конструкции, для формования техногенных материалов с малой насыпной массой и установить их технико-экономическую эффективность.

Научная новизна.

- Получены аналитические выражения для расчета кинематических параметров вальцевого пресса с желобково-зубчатыми формующими элементами;

- Исследован процесс движения скоростных потоков шихты из питающих устройств и ее распределения по высоте и ширине валков;

- Изучен механизм постадийного уплотнения техногенных материалов с низкой насыпной массой в валковом и вибро-щековом предуплотнителях;

- Получены адекватные регрессионные зависимости, описывающие процессы формования техногенных материалов с малой насыпной массой и различными физико-механическими характеристиками;

- Разработана методика расчета основных конструктивно-технологических и энергосиловых параметров патентно-защищенной конструкции ПВА. Практическая ценность работы. Разработан пресс—валковый агрегат и способ реализации в нем процесса брикетирования техногенных порошкообразных материалов с малой насыпной массой и различными физико-механическими характеристиками (патент РФ на изобретение №2473421): перлитосодержащих

композиционных смесей, целлюлозно-бумажных отходов с пластифицирующими добавками, топливосодержащих шихт с нефте-шламовым связующим и др. Разработана методика его проектирования, расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров. Проведена опытно-промышленная апробация выполненных научно-технических разработок, выработаны рекомендации для использования ПВА при утилизации способом брикетирования техногенных материалов строительной, топливной, нефтедобывающей и других отраслей промышленности.

Реализация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований реализованы при разработке и опытно-промышленном освоении ПВА для производства сбрикетированных теплоизоляционных заполнителей (ОАО «Белгородстройдеталь») при производстве мелкоячеистых конструкционно-теплоизоляционных блоков, топливосодержащих брикетов из целлюлозно-бумажных отходов и отходов деревообрабатывающего производства (ООО ТК «Экотранс»). Научно-технические разработки приняты к внедрению при утилизации нефтешламовых отходов с наполнителями («Газпром трансгаз Сургут»).

Результаты научных исследований используются в учебном процессе при проведении УНиРС в БГТУ им.В.Г.Шухова, Белорусско-Российском университете (г.Могилев) и Харьковском национальном техническом университете. Экономический эффект от внедрения разработок составляет 1,098 млн. рублей в год.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на VII Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов», Украина, г.Харьков, 2010 г.; научно-технической конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии», Беларусь, г.Минск, 2010 г.; на Международных научно-технических конференциях (г.Могилев 2011 г., г.Харьков 2012 г.), Всероссийских научно-практических конференциях (г.Белгород 2010 г., 2011 г., 2013 г., 2014 г.; г.Казань, 2012 г.). Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 научных работ; в том числе 3 научные статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, одна монография, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержащего основные результаты и выводы. Работа включает 179 страниц, 6 таблиц, 50 рисунков, список литературы из 198 наименований и 6 приложений, состоящих из 39 страниц.

Автор защищает:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по изучению общих закономерностей процесса формования порошкообразных

и вязкопластичных техногенных материалов с различными физико-механическими свойствами;

2. Патентно защищенную конструкцию пресс-валкового агрегата с постадийным предуплотнением техногенных материалов низкой насыпной массы;

3. Аналитические выражения для расчета кинематических параметров вальцевого пресса, скоростных потоков материала по высоте и ширине питающих устройств;

4. Аналитические зависимости, описывающие механизм постадийного уплотнения техногенных материалов с низкой насыпной массой в валковом и вибро-щековом предуплотнителях;

5. Регрессионные математические модели, описывающие рациональные условия формования техногенных материалов в вальцевом прессе;

6. Методику расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров пресс-валкового агрегата для формования техногенных порошкообразных и вязкопластичных материалов;

7. Результаты опытно-промышленных испытаний пресс-валкового агрегата разработанной конструкции в составе технологического комплекса для утилизации техногенных материалов с различными физико-механическими характеристиками.

Содержание работы

Введение. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и задачи исследований, указана научная новизна, практическая значимость и представлены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Посвящена анализу состояния техники и технологии для комплексной утилизации техногенных материалов различных отраслей промышленности, указаны основные направления их развития и решения экологических проблем. Подтверждена актуальность решения комплексных задач по утилизации порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов, характеризующихся малой насыпной массой и низкой сыпучестью, повышенной влагопотребностью, развитой удельной поверхностью и текстурой: техногенных материалов перлитового, вермикулитового производств, целлюлозно-бумажных отходов, волокнистых материалов с органическими связующими и др., используемых для производства различных строительных материалов и изделий, а также дорожных покрытий, теплоизоляционных заполнителей и топливосодержащих продуктов.

Проведен анализ отечественного и зарубежного оборудования для компактирования (гранулирования, экструдирования, прокатки, брикетирования

и др.) порошкообразных и вязкопластичных материалов, составлена классификационная схема основных технических средств для его реализации.

Изучены результаты теоретических, экспериментальных исследований и патентных разработок различных ученых: М.Б.Генералова, П.В.Классен, И.Г.Гришаева, П.И.Горбунова, В.И.Назарова, В.С.Севостьянова, З.А.Михалева, О.И.Ручниковой, А.П.Зубакова, Б.М.Равич, В.Н.Крохина, Н.Ришель, С.Баллхаузен, В.Джонс, В.Цегельски и др. в области брикетирования природных и техногенных материалов. Определены нерешенные задачи и перспективы конструктивно - технологического совершенствования оборудования.

По результатам проведенного анализа научно — технических разработок в диссертационной работе были поставлены цель и задачи исследований.

Глава 2. Теоретически исследованы кинематические параметры вальцевого пресса, оснащенного формующими элементами желобково-зубчатого типа (рис.1).

Н»поВ

А'

X \XN MX щ S. \

\ К %

V, 7/ / / /, У/ / у S| Н в) а

3 // 4// А /л//

Рис. 1. Схемы к расчету вальцевого пресса а) угловые параметры формующих элементов; б) сопряжение формующих элементов.

Получены аналитические выражения для расчета исходной толщины уплотняемого слоя шихты

«о = 2[й3.„ар.(1 - cosa0) - h3], (1)

угла начала уплотнения и деформации шихты

/,Ку1твп.х(Л6р'+Лэ.Л (. РбрХр.+'Ь.РовпД

а0 = arc cos I —---1 = arc cos 1---—-1, (2)

\ 1~2ЛЭцар_ / \ 2йз нар xp0 вп. /

текущего угла уплотнения и деформации материала

1-Купл.вп.Лбр.+2(й6р -ó)

«уплд = arc cos-7——(3)

где р0вп> Рбр " соответственно, исходная плотность шихты и плотность брикета толщиной /igp после его выхода из ячейки, кг/м3; Купл.вп.' К0ЭФФиЦиент уплотнения шихты в вальцевом прессе. Скорость уплотнения и деформации шихты

14.упл.д. = 2VB х sin аупр.д. = 2nD3BH х пвп х sin аупл.д., (4)

Текущее значение плотности шихты по углу поворота a¡

_ <*Рупл.д _ „ ti /" 1 Л _ „ "а'ушц.

Рой Z - Ро "ОТ— ( — I - -Ро —> (5)

аа ЧНоа/ Ноа

Анализ полученных выражений свидетельствует о целесообразности увеличения значений исходной плотности техногенных материалов перед их прессованием в вальцевом прессе.

Рассматривая движение потока уплотняемой шихты в зоне ее загрузки из питающих устройств, как движение несжимаемой жидкости с постоянной плотностью и вязкостью в виде уравнений Навье-Стокса при граничных условиях: скорость движения вальцов постоянна Vai = const; движение шихты по ширине и вдоль радиуса вальцов отсутствует, Vz =0, VR =0 и др., получено аналитическое выражение для расчета скорости движения потока шихты:

[/ —7/1 IYP I -7<-„0Л2 (Rmin+ZtgP)2+(Rmax-ZtgfílR „ .

vai-¿a)m^Kmin+¿tgp) [г1_(Ят.п+^)2]д ig-cnmta+ив«* XKJ'

(6)

где <мвп- угловая скорость вращения вальцов, рад/с; /?-угол подъема выступающих поверхностей формующих элементов, град.; Z-текущая координата вдоль оси Z (по ширине вальцов), м; lR -геометрический параметр формующих элементов, м.

Выполненные численные расчеты при исходных данных: a) Rmin=0,17M; Ятах=0.2м; гяч=15х10"3м; /? =45°; 5=1х103м; пВп=6мин"'; ш =0,63рад/с. б) Rmin=0.37M; Rmax=0.4M; гяч=ЗОхЮ"3м; /? =45°; S =1х10"3м; пвп =12мин"'; О) =1,26 рад/с. позволили установить убывающий характер движения потоков шихты на различном расстоянии от поверхности вальцов. Для вальцов с 0нар=0,8м при удалении от поверхности вальцов на расстоянии Rimax=0,36 м. V^=0, а при Rimin=0 УаЯ=Дв=0,502 м/с. Это свидетельствует о необходимости разработки технических решений, обеспечивающих равномерное питание шихтой вальцевых прессов. Особое значение это имеет для малосыпучих материалов с низкой насыпной массой.

Аналогичные закономерности о неравномерном распределении шихты по ширине вальцов получены при определении значений скорости VaB (рис.2)

Рис. 2. Схема распределения скоростных потоков шихты по ширине валков, а - левого; б - правого; 1,1' — Оср=Вв=сопз1:; 2, 2' -синусоидальный профиль формующих элементов; 3,3'- скоростные потоки шихты в формующих элементах.

= [(1 + ехр В/ ) - (ехр 2/ + ехр ±

± гзу6.8т(<р2+<рлВ), (7)

где (ръ- угол подъема синусоидальной кривой, град.; <рдв - начальная фаза смещения волн синусоидальной кривой, град., В - ширина вальцов, м; Оср-средний диаметр вальцов, м.

Проведенные теоретические исследования, а также изучение опыта эксплуатации вальцевых прессов с различными материалами позволили разработать способ формования порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов с малой насыпной массой и пресс-валковый агрегат для его осуществления (патент РФ №2473421), рис.3.

Рис.3. Конструктивно-технологическое исполнение ПВА для брикетирования техногенных материалов. 1 -электродвигатель;

2-клиноременная передача;

3-шкив клиноременной передачи; 4,6-приводные валы; 5-вибро-щековой уплотнитель; 7,8-уплотняющие щеки; 9-зубчатая пара; 10, 11-корпуса эксцентриков; 12, 13 - регулируемые серьги;

14, 15-ременные передачи; 16, 17-червячные редукторы; 18, 19-уплотняющие валики; 20, 21-ленточные питатели; 22, 23 - нагнетательные валики; 24, 25 -прессующие вальцы.

Разработанный ПВА состоит из двух блоков: I - содержащий валковые устройства для предварительного уплотнения шихты и стабилизации скоростных потоков, II - содержащий вибро-щековой уплотнитель, обеспечивающий дальнейшее уплотнение шихты и равномерное ее нагнетание в межвалковое пространство. Для дополнительного уплотнения техногенной шихты служат специальные валики, нагнетающие уплотняемый материал в ячейки. Под блоками I и II предуплотнения шихты установлен вальцевый пресс с желобково-зубчатыми формующими элементами.

Проведены теоретические исследования по изучению процессов предуплотнения шихты в валковом (В У, рис.4а) и вибро-щековом (В-ЩУ, рис.4б) уплотнителях. Получены аналитические выражения для расчета давления предуплотнения в валковом уплотнителе

гупл.ВУ — Рву к?

р„Рг

2ппвц(1+ехрВву/ 0,5сгв у ) (1-ехрВв.у.Дгву)

Ввуйв ВУ^упл.тах

где рву - плотность шихты, уплотненной в валковом уплотнителе, кг/м3" Уаву - скорость движения материала в зоне угла уплотнения ауплву, м/с; ~ усилие прижатия валка к материалу, Н;

/л - сопротивление сдвиговому деформированию слоя материала, Н • с/м2

(8)

а) (I)

I- NN

0.1

\Vp-Vcp чшВ

б) (II)

уф

\

НоI

\'ср"™ Уср сохВ

Цп

Рис. 4 Схема к расчету валкового (а) и вибро-щекового (б) уплотнителей. ■ Необходимым условием работы предуплотнителей является:

Qm.Isy~Qml¡-u^y~Qmlsп > (9)

где (¿тау, <2тв-щУ> (?твп, - соответственно, массовая производительность валкового, вибро-щекового уплотнителей и вальцевого пресса, кг/с.

(<1тву = 2-Нр -Вву-Упллу-р„и-К,

<2

'т вщу ^пл.щ

К, П III " Р-

ву ■1Упр. в-щу

(10)

кпл.щ

V Qm вп ~~ ГГ1 • Zяч • Пвп

Из условия ВщУ=()т вп находим скорость движения уплотненной пластины в В-ЩУ

Т Г __ РВ'т'ПВП'^ИСП /Л | \

*плщ— h R / .Л -f . ' V1

"пл.1д яч гвщу УЩ

Полагая VnJ¡m=Vcp, где Vcp находим частоту вращения

эксцентрикового вала:

^ __1Г-Овт-Пвп^испКупл.ВЩУ (12)

эксц- _ Вщ-(яЧ-РЕЩу е-со5Рщ[Кз„ар(1-со^а0)-Лз] ' где т - масса брикета, кг;

Кисп>Куплвщу _ соответственно, коэффициенты использования поверхности

вальцов и уплотнения шихты в В-ЩУ;

рВЩу - плотность пластины, уплотненной в В-ЩУ, кг/мэ;

е - эксцентриситет, м; /?щ - угол вибровоздействия, град; 1ЯЧ - длина ячейки формующих элементов вальцевого пресса, м.

Мощность привода ПВА, оснащенного устройствами для предварительного уплотнения шихты, определяется по формуле:

WnBA = — + — + —, (13)

1ВУ 1ВЩУ 1ВП

где NBу, Л/вщу, NBn - соответственно, мощность, потребляемая валковым, вибро-

щековым уплотнителями и вальцевым прессом, Вт;

Лву• ЧвщУ' Vnn ~ соответственно, К.П.Д. приводов ВУ, В-ЩУ и ВП.

nby = м1ву «>ву =(Мкр.1 + Мкр.2 + Мкр.3 + Мкр.4 + Мкр.5) • й)ву , (14) где Мкр 1( Мкр з - крутящие моменты, затрачиваемые на уплотнение шихты и ее транспортирование ленточным питателем, соответственно, Н-м; Мкр2.Мкр4,Мкр 5 - крутящие моменты, затрачиваемые на преодоление трения в подшипниках ВПУ, транспортирующих роликов и при пробуксовке ленты питателя, соответственно, Н-м;

Мкр1=Рву(Вву • НР1)ЙВУ; Мкр 2=Рву • гц • /;

Мкр.з = спл ' гр ■ Л; Мкр4 = (Спл+Ср)гц • цпр; Мкр5=Спл • гр • Д , (15)

40 71 Рупл.щ-Вщ-Лш1.щ-1-рвщуе2-со1/?-/щ-пэксц.

Nmy = Аупл.-пэксц. =-—-, (16)

где Рупл.щ - давление уплотнения шихты в В-ЩУ, Рупл щ=(2ч-3)МПа; пэксц - частота вращения эксцентриковых валов, с"1.

NB. П. = N6 р .м. ^тр. ^упл.яч.»

(17)

где N6p„, NTp, Л/упл яч- мощность, расходуемая на брикетирование материала, преодоление трения в подшипниковых опорах и на уплотнение шихты в ячейках, соответственно, Вт;

^бр.м = 2 Рактах ' В • Яср Яср • SÍn2UH ■ WBn -

NTp = Срез • /V • ^ • wB„ = J(PaHcosaHy + Gl ■ цпр ■ гц • о>вп , (18) ^упл.яч. = 2(Мкр в1 + мкр в 2) • <ив яч,

где Ра н тах — максимальное давление прессования в вальцах, Н/м2;

Ран _ усилие прессования в зоне нейтрального угла аи, Н;

Мкр.в.и МКр.в.2 — крутящие моменты, затрачиваемые при уплотнении шихты в

ячейках и преодолении сил трения, Н-м;

Глава 3. Представлены разработанные стендовые установки для моделирования процесса брикетирования техногенных материалов в вальцевом прессе, оснащенном устройствами для предварительного уплотнения шихты. Подтверждена технологическая целесообразность организации постадийного уплотнения техногенных материалов с малой насыпной массой и последующего брикетирования уплотненного материала в вальцевом прессе с желобково— зубчатыми формующими элементами.

Разработанный способ формования техногенных материалов и ПВА, оснащенный валковым и вибро-щековым уплотнителями (патент РФ №2473421) создает следующие преимущества по сравнению с известными техническими решениями:

- обеспечивается удаление газообразной фазы из рыхлых малосыпучих материалов с низкой насыпной массой на стадии их предподготовки, что исключает запрессовку воздуха в прессуемые тела и появление микротрещин;

- предварительно уплотненный в ВУ и В-ЩУ материал обладает большей сыпучестью и равномерно распределяется по всей ширине формующих элементов вальцевого пресса;

- достигается необходимый коэффициент предварительного уплотнения шихты с малой насыпной массой

— V- V V V 9 _ *>ВУ ., РВ-ЩУ 7 РН.В. _ 2рн.в.хрв-щу

Лпр.упл. - Купл.ВУ X «упл.В-ЩУ X ¿«упл.н.в. ~ ~ х х ^ ~ ~ рвухро >

где КуплВУ, Купл.в-щу* Купл.н.в. ~ соответственно, коэффициенты уплотнения шихты в валковом , вибро-щековом уплотнителях и нагнетающих валиках; Рву> Рв-щу> Рн.в. - соответствующие плотности материала в уплотняющих устройствах, кг/м\

Общий коэффициент уплотнения

^ш,. ПВД = ^ш^л X к.

_ 2рн.в.хРВ-ЩУхРВП

упл.ПВА — пр.упл. л пупл.ВП — " ' г' ' РВУхРохРпр.упл.

где Рпр.упл.> Рвп - плотность предварительно уплотненной шихты и брикетов,

спрессованных в вальцевом прессе, кг/м3;

^упл.вп ■ коэффициент уплотнения шихты в вальцевом прессе;

создаются технологические возможности для брикетирования влагонасыщенных техногенных материалов за счет удаления избыточной влаги и топливосодержащих термошихт с органическими связующими; - обеспечивается большая на 15-20% производительность ПВА за счет большей плотности и выхода качественных брикетов и др.

Изучены физико-механические свойства теплоизоляционной композиционной смеси (пылевидные отходы перлитового производства: й0 <140 мкм, ро=(50-80) кг/м3, В>(200-И00)%, стсж<6МПа, П=(70-85)%, Я=(0,14-^-0,28)Вт/м-К; целлюлозно-бумажные отходы (ЦБО): ¿ср=(1,5-КЗ,0)-10"3м; р0=(60-Ч00) кг/м3, 5уд=1700м2/кг, Ц,д=3,5-103м3/кг и жидкое стекло в качестве связующего); целлюлозно-бумажных отходов — фибронаполнителей для щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЦБО, водный раствор битумной эмульсии - эмульгатор, ПАВ); топливосодержащей смеси (отходы деревообрабатывающего производства — наполнитель (опилки): (1 < (0,2-Ю,5) -10"3м, р0=( 150-^200)кг/м3, В>200% и нефтешламовое связующее (НШС) Рншс=980 кг/м3.

Представлена методика и разработана программа экспериментальных исследований. При изучении общих закономерностей и специфических особенностей процесса прессования ТМ с различными физико-механическими свойствами использован центральный композиционный рототабельный план полнофакторного эксперимента (ПФЭ) ЦКРП-24.

Глава 4. При изучении функциональных зависимостей для вышеуказанных композиционных смесей: асж, р=/(Р, К3„, материал - целлюлозно-

бумажный фибронаполнитель (ЦБН) и асж, р=/(Р, Ксв, йнап, Т), материал -наполнитель деревообрабатывающего производства (НДП) были приняты следующие диапазоны варьируемых параметров:

давление прессования - Р=(5-32)МПа, содержание эмульсии - А"эм=5-85%, содержание ПАВ - Л'плг5=( 1 -5)%, влажность шихты - \\^=5-45%, содержание НШС - Ксв=(7-ь47)%, средний диаметр частиц наполнителя йнап=(0,2-^2,8)-10"3м, температура шихты - Т=(20^80)°С. В качестве функций отклика на воздействие факторов были приняты механическая прочность спрессованных брикетов ((¿=20-10"3м) на сжатие - (Стсж) и их плотность (р).

После обработки экспериментальных данных, получения адекватных уравнений регрессии, построения графических зависимостей и их анализа были установлены основные и специфические закономерности процесса прессования техногенных материалов.

Установлено, что рациональным диапазоном давления прессования является диапазон (Р=20-25)МПа.

Для ЦБН зависимость асж= /(УУ) имеет экстремальный характер, наибольшие значения прочности (сгсж=1,68МПа) и плотности (р=550кг/м ) достигаются при Р=25МПа, \¥=40%, К,м=65%, Кшъ=Ъ%. Плотность же брикетов с увеличением влагосодержания при Р =сопз1 возрастает до состояния «насыщения», при превышении максимального значения которого наблюдается фильтрация жидкой фазы.

Рис.5. Трехмерные графические зависимости парного взаимодействия факторов: <тсж, р=/(Р,ш),Кэм=45%, КПАВ=3% (материал - ЦБН); а^, р=/(Р,К'св), ^нап=1>2-н10"3 м, Т= 45°С.

Для НДП с увеличением содержания НШС в диапазоне (7-42)% наблюдается рост прочности и плотности брикетов. Наиболее рациональным является сочетание заданного давления прессования и содержания связующего: при Р =20МПа и Кншс=40%, сгнап=1,2-10"3м, Т=50°С, - <7сж=0,98МПа и р=870кг/м3.

С уменьшением размера частиц наполнителя с йнап=2,2-10~3м до йнап=0,2-10"3м, спрессованных при различных Р, значения сгсж и р возрастают. Так, при Р=25МПа, Кшс=28%, Т=46°С, йнап=2,2-10"3м -сгсж=0,6МПа и р=680кг/м3, а при сгнап=0,2-10"3м - сгсж=0,98МПа и р=800кг/м3.

С повышением дисперсности частиц наполнителя (до йнап=0,2-10"3м) для достижения сгсжтах и ртах необходимы большие значения НШС (СНшс^40%) и температуры шихты (Т>70°С).

Полученные экспериментальные данные позволили более всесторонне подходить к выбору режимов работы ПВА, оснащенного валковым и вибро-щековым уплотнителями (рис.3, рис.6). Брикеты, сформованные в ПВА, представлены на рис.7:

Рис. 6. ПВА с устройствами для предварительного уплотнения шихты.

0в=0,4м, Вв=0,2м, 5=1-10~3м, г=240шт, ппл=(2-12)м"\ Н0в-щу=76-10"3м, Нпл.в_щу=60-10"3м, е=8-10"3м, пэксц=(3-7)м"1, £ву=0,1м.

Рис. 7. Брикеты, спрессованные в ПВА. (1хЬ х Л=(32х30х18)-10"3м, У6р=10-10"бм3, 8сеч=6-10"4м2 а- брикетированные теплоизоляционные заполнители;

б- топливосодержащие брикеты; в- брикетированные фибронаполнители.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что при использовании валкового уплотнителя достигаются коэффициенты уплотнения: для ЦБН - Кущ, ву=Купл1= £2=1,7+1,9; для НДП - Купл ву=Купл1= £1=1,2+1,3. При

р о р о

использовании В-ЩУ на второй стадии уплотнения: для ЦБН - К^л. в-щу=Купл2=

= £2=1,4+1,5; для НДП -Кталв.щу=Купл2= £2=1,5+1,6. Р1 Р1 з

При параметрах В-ЩУ: В=0,2м; е=8-10"м, 3=(2-Н0)кол/с. стабильные значения плотности (рЦБН=(390-И20)кг/м3, рндп=(660-^700)кг/м3) достигаются при десятикратном вибровоздействии на уплотняемый материал.

При изменении частоты виброуплотнения материалов (д=(2-И0)кол/с) плотность шихты существенно не изменяется, а производительность В-ЩУ возрастает: для ЦБН - с 230 кг/ч до 1150 кг/ч, для НДП - с 390кг/ч до 1960кг/ч.

При изучении технологических режимов работы ПВА (рис.6), оснащенного ВУ и В-ЩУ, установлено: - при повышении К^ в диапазоне Купл > 1-^2,4 прочность брикетов возрастает с (Тсж=90Н/бр до сгсж=170Н/бр (на 88,9%, материал -ЦБН) и с сг^ЗОН/бр до 0^=38,бН/бр (на 25,3%, материал -НДП), а плотность брикетов, соответственно, с р=460кг/м3 до р=580кг/м3 (на 26,1%, ЦБН) и с р=630кг/м3 до р=850кг/м3 (на 34.9%, НДП).

а) б)

Рис.8. Зависимость а^, р=[(Купл) при п=6 м"1, 5=1-Юм"3, Ссв=40% - (а) и 0сж, Р. (¿т=/(п) при Купл=1,8, 5= 1-1 Ом"3, Ссв=40% - (б) Материалы: 1 - ЦБН, 2 - НДП.

При увеличении содержания органического связующего с 20% до 45% наблюдается прирост прочности и плотности брикетов: для ЦБН - с (тсж=170Н/бр до стсж=185Н/бр (на 8,8%) и с р=670кг/м3 до р=770кг/м3 (на 14,9%), для НДП, соответственно, - с с7сж=28Н/бр до а-,.ж=42Н/бр (на 14,3%) и с р=650кг/м3 до р=870кг/м3 (на 33,8%).

Для обеспечения стабильных значений прочности и плотности брикетов зазор между формующими элементами вальцов должен составлять 5=(1-2)-10м"3.

При увеличении частоты вращения вальцов в диапазоне п=(2-И2)м"' существенных изменений значений <хсж и р не наблюдалось, а производительность ПВА увеличилась: для ЦБН с (?т=173кг/ч до (?т~1037кг/ч; для НДП с <2т=130кг/ч до <2т=778кг/ч.

Глава 5. В данной главе представлены результаты опытно-промышленных испытаний разработанного ПВА с устройствами для предварительного уплотнения ВУ и В-ЩУ шихты с малой насыпной массой. Для получения сформованных тел различного функционального назначения (теплоизоляционных заполнителей, фибронаполнителей и топливных брикетов) разработаны технологические комплексы по переработке перлитсодержащих композиционных смесей, целлюлозно-бумажных отходов с пластифицирующими добавками и топливосодержащих шихт с нефте-шламовым связующим.

На рис. 9 представлен технологический комплекс для брикетирования целлюлозно-бумажных и перлитсодержащих композиционных смесей.

Рис.9 Технологический комплекс для брикетирования ЦБО и перлитсодержащих композиционных смесей.

1 -бункер вяжущего; 2- ячейковые питатели; 3- шнековые конвейеры; 4-приемный бункер перлитсодержащих отходов; 5- пневмотранспортирующее устройство; 6- бункера перлитсодержащих отходов; 7- ёмкости водного раствора жидкого стекла; 8-емкость ПАВ; 9-лопастной смеситель; 10- ПВА с устройством для предварительного уплотнения шихты; 11 - виброгрохот; 12- элеватор возврата просыпи; 13- ленточный транспортер; 14- барабанно-винтовой сушильный агрегат; 15- вентилятор; 16 - ленточный конвейер; 17- весы; 18 - биг-бэг.

Сформованные из перлитсодержащих компонентов и ЦБО (ООО «Эко-Тех») брикеты не уступают по физико-механическим характеристикам известным заполнителям и рекомендуются к использованию в качестве теплоизоляционных и звукоизоляционных засыпок внешних стен, потолочных перекрытий и крыш, для производства адсорбционных компонентов фильтрующих элементов, при гидрофибизирующей обработке - в качестве наполнителей легких бетонов или конструкционно-теплоизоляционных изделий и др.

Сбрикетированный теплоизоляционный заполнитель (БТЗ) имел следующие характеристики: р=(350+370)кг/м\ асж=(3,7-3,8)МПа (цилиндрические образцы), Х.=0,08-Ю,09Вт/м-К, водопоглощение - 6,4% (при гидрофобизации), соответственно, для керамзита марки М450: р=(450-500)кг/м3, <тсж=(1,0-И,5)МПа, А.=0,1Вт/м-К, водопоглощение -15%.

Брикетированные фибронаполнители, использование компонента которых- ЦБО в качестве наполнителя щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА, ГОСТ 31015 -2002), имели плотность р=570-590кг/м3 и прочность ^сж=1 Ю-М70Н/бр.

Стабилизирующие фибронаполнители по своим физико-механическим характеристикам соответствовали требованиям ГОСТ 31015-2002: стекание вяжущего по массе-<0,2%; остаточная пористость-(1,5^4,5%); водонасыщение - (1.0-4,0%), коэффициент внутреннего трения - 0,93, сцепление при сдвиге (Т=50°С) - >0,18МПа, трещиностойкость - предел прочности на растяжение при расколе (t=0°C) - (2,6-6,0)МПа и др.

Качество топливосодержащих брикетов оценивалось по теплотехническим показателям топлива, а также экологической безопасности сформованных тел. Испытания проводились в специализированной лаборатории Всероссийского теплотехнического НИИ ОАО «ВТИ» согласно ГОСТ 2408.1-95 (Топливо твердое. Методы определения углерода и водорода), ГОСТ 21261-91 (Нефтепродукты).

Испытания показали, что теплотворная способность топливных брикетов на 12,9% ниже чем у мазутного топлива марки 100 и на 20,6% выше чем у бурого угля.

Зольность соответственно, в 7,9 раз выше зольности нефтяного топлива и в 6,3 раза меньше зольности при сжигании бурого угля.

Удельные выбросы S03 на кг сгораемого брикетированного топлива составляют 17.4 г, что в 14,5 раз больше по сравнению с мазутом, но в 3,1 раза меньше по сравнению с каменным углем. Выбросы NO для топливных брикетов (8,0 г на 1 кг сгораемого топлива) в 5 раз меньше по сравнению с мазутом.

Результаты выполненных научно-технических разработок приняты к внедрению в ООО «Газпром трансгаз Сургут» (г.Сургут, Тюменская обл.) при реконструкции комплексных очистных сооружений на компрессорных станциях предприятия, для организации переработки и использования нефтешламов в качестве связующего при брикетировании отходов деревообрабатывающих производств (ОДП).

Опытно-промышленные испытания, проведенные в ООО «Экотранс» (г.Белгород) по брикетированию измельченных целлюлозно-бумажных и древесных отходов, подтвердили эффективность использования топливных брикетов для получения тепловой и электрической энергии в теплогенераторах марки КЭЭГ-500. Брикеты имели характеристики: рЦБ0= 580 - 840 кг/м ; Родп= 730 - 750 кг/м3; стсжЦБо= 170 Н/бр; (тсж0Дп= 95 Н/бр;.

Сравнительные теплотехнические испытания по термоутилизации сформованных из техногенного сырья брикетов DxL=(60><120)-10" м; (Ixbx h=(32x30x18)-10"3м) и экспедированных гранул ¿/х/=(5><(10-Ч5))-10 Зм показали, что при сжигании 1 т топливных брикетов было получено: тепловой энергии Этепл э=2 499,8 кВт-час; электрической энергии Эш э=1 413,68 кВт-час.

По результатам опытно-промышленных испытаний был разработан технологический регламент на процесс брикетироввания техногенных материалов с различными физико-механическими свойствами. Для

исследуемых ТМ с низкой насыпной массой коэффициент уплотнения в вальцевом прессе с желобко-зубчатыми формующими элементами составлял Купл.вп=и^1,5, а в ПВА с уплотнительными устройствами:

Кцбн=3,5-3,7Лндп=2.3*2,4.

Общие выводы.

1. Изучен отечественный и зарубежный опыт использования пресс-валковых агрегатов для формования порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов , установлены существующие проблемы и направления конструктивно-технологического совершенствования прессового оборудования.

2. Получены аналитические выражения, описывающие кинематические параметры вальцевого пресса с формующими элементами желобково-зубчатого типа, условия движения скоростных потоков шихты из питающих устройств и ее распределения по высоте и ширине вальцов.

3. Исследованы общие и специфические закономерности процесса формования техногенных материалов с низкой насыпной массой с органическими связующими: целлюлозно-бумажного наполнителя (ЦБН) и наполнителя деревообрабатывающего производства (НДП):

- зависимость (Jcк=f{w) для ЦБН имеет экстремальный характер, наибольшие значения прочности ( о-сж=1,68МПа) и плотности (р=550 кг/м3) достигаются при Р= 25МПа, ¥/=40%, Кзм=65%, Кшв=3%;

- для НДП с увеличением содержания НШС в диапазоне (7+42)% наблюдается рост прочности и плотности брикетов, максимальные значения которых (о^О^вМПа, р=870 кг/м3) достигаются при Р= 20МПа, ¿нап=1,2-10'3м и Т=50°С, ^ншс=40%;

- с уменьшением размера частиц наполнителя от йнап=2,2-10*3м до ^Нап=0,2-10" м, спрессованных при различных давлениях, значения асж и р возрастают с одновременным увеличением расхода связующего (Сншс>40%) и температуры шихты (Т > 70°С).

4. На уровне изобретения (патент РФ №2473421) разработан способ формования порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов с низкой насыпной массой и ПВА для его осуществления.

5. Исследованы условия предварительного уплотнения шихты в валковом и вибро-щековом уплотнителях, получены аналитические зависимости для расчета давления предуплотнения материала в ВУ и угловой скорости вращения эксцентриковых валов В-ЩУ.

6. Изучен механизм предуплотнения материалов в предуплотнителях и рациональные режимы их работы: для материала ЦБН - /СпяНУ=1,7-!,9,

Куш1.в-щу=1.4-1,5; для НДП - КуШ1.ву=1,2-И,3, Купл В_щУ=1,5-1,6; стабильные значения плотности (рц6н=(390-420)кг/м3, рндп=(66(Н700)кг/м3) уплотняемого материала достигаются при десятикратном вибровоздействии рабочих органов В-ЩУ.

7. Разработана методика расчета конструктивно-технологических и энергосиловых параметров ПВА для брикетирования техногенных шихт, оснащенного валковым и вибро-щековым уплотнителями.

8. Исследованы технологические режимы работы ПВА с ВУ и В-ЩУ, установлено:

при повышении Купп в диапазоне АГупл>1,0-2,4 прочность брикетов возрастает с сгсж=90Н/бр до ст^ПОН/бр (на 88,9%), а плотность - с р=460кг/м3 до р=580кг/м3 (на 26,1%), материал - ЦБН и соответственно, с ffoK=30H/6p до <7^=38,бН/бр (на 25,3%), с р=630кг/м3 до р=850кг/м3 (на 34,9%) - материал НДП.

- использование в ПВА предуплотнителей ВУ и В-ЩУ обеспечивает достижение максимальных значений КуПЛ, для ЦБН - КуШ1 пвд=3,5-3,7, а для НДП - КуПЛ пвд=2,3-2,4.

9. Разработаны технологические комплексы, оснащенные ПВА с устройствами предуплотнения, для производства из техногенных композиционных смесей теплоизоляционных заполнителей, брикетированных фибронаполнителей и топливных брикетов.

Научно-технические разработки использованы в ООО «Газпром трансгаз Сургут» (г.Сургут, Тюменской обл.) при брикетировании отходов деревообрабатывающих производств с нефтешламовым связующим. Экономический эффект от использования сбрикетированных в ПВА целлюлозно-бумажных и древесных отходов в ООО ТК «Экотранс» составляет 515,6 тыс.руб. в год. При производстве и переработке 2496 тонн сбрикетированной продукции в теплоэлектрогенераторе КЭЭГ-500 достигается выпуск 3,36 млн.кВт-час электроэнергии в год.

При использовании брикетированных теплоизоляционных заполнителей (ОАО «Белгородстройдеталь») при производстве мелкоячеистых конструкционно-теплоизоляционных блоков СКЦ-1Р75 экономический эффект составляет 582,7 тыс.руб. в год. Общий экономический эффект 1,098 млн. руб. в год.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Севостьянов B.C. Техника и технология брикетирования порошкообразных и вязкопластичных техногенных материалов./В.С.Севостьянов,

С.В.Свергузова, М.В.Севостьянов, Л.И.Шинкарев, М.Н.Спирин, Д.Д.Фетисов// Вестник БГТУ им.В.Г.Шухова, 2012. - С. 87-90.

2. Глаголев С.Н. Технологические комплексы и оборудование для переработки техногенных материалов /С.Н.Глаголев, В.С.Севостьянов, С.В.Свергузова, И.Г.Шайхиев, В.И.Уральский, М.В.Севостьянов, Д.Д.Фетисов, Л.И.Шинкарев// Вестник Казанского технич. ун-та. №10, г.Казань, 2012 - С.198-200.

3. Глаголев С.Н. Технические средства и технологии для комплексной утилизации изотропных и анизотропных техногенных материалов /С.Н.Глаголев, В.С.Севостьянов, С.В.Свергузова, В.И.Уральский, М.В.Севостьянов, Д.Д.Фетисов, Ж.А.Свергузова, Л.И.Шинкарев// Экология и промышленность России.-2012-№12.-С.6-10.

4. Свергузова C.B. Утилизация нефтешламов при производстве топливосодержащих брикетов /С.В.Свергузова, В.С.Севостьянов, Д.Д.Фетисов, Л.И.Шинкарев// Монография. - г.Белгород: Изд-во БГТУ им.В.Г.Шухова, 2012- 151 с.

5. Патент №2473421 РФ. Способ формования техногенных материалов и пресс - валковый агрегат для его осуществления. Глаголев С.Н., Севостьянов B.C., Свергузова, C.B., Шинкарев Л.И., Спирин М.Н. Фетисов Д.Д., Севостьянов М.В., Свергузова Ж.А. Опубл. 27.01.2013. Бюл.№3.

6. Шинкарев Л.И. Классификационные принципы создания агрегатов для формования природных и техногенных материалов./Шинкарев Л.И.// Экология-образование, наука, промышленность и здоровье: Сб. докл. IV Международной научно-практической конференции, часть I г.Белгород: Издательство БГТУ им.В.Г.Шухова, 2011. - С. 215-220.

7. Севостьянов B.C. Пресс—валковый агрегат для формования техногенных материалов с малой насыпной массой./В.С.Севостьянов, С.В.Свергузова, М.В.Севостьянов, М.Н.Спирин, Л.И.Шинкарев, Д.Д.Фетисов// Экология-образование, наука, промышленность и здоровье: Сб. докл. IV Международной научно - практической конференции, часть I г.Белгород: Издательство БГТУ им.В.Г.Шухова, 2011. - С. 125-130.

8. Севостьянов B.C. Исследование условий формования топливосодержащих отходов с нефтешламовыми связующим./В.С.Севостьянов, С.В.Свергузова, М.В.Севостьянов, Л.И.Шинкарев, В.А.Бабуков, Д.Д.Фетисов // Экология-образование, наука, промышленность и здоровье: Сб. докл. IV Международной научно - практической конференции, часть I г.Белгород: Издательство БГТУ им.В.Г.Шухова, 2011. - С. 130-136.

9. Севостьянов B.C. Брикетирование топливосодержащих шихт в пресс-валковом агрегате с предварительным уплотнением материала./В.С.Севостьянов, С.В.Свергузова, М.В.Севостьянов, Л.И.Шинкарев, Д.Д.Фетисов // Экология-образование, наука,

промышленность и здоровье: Сб. докл. IV Международной научно -практической конференции, часть I г.Белгород: Издательство БГТУ им.В.Г.Шухова, 2011.-С. 136-144.

10. Спирин М.Н. Технологические комплексы и агрегаты для утилизации техногенных материалов различных отраслей промышленности. /М.Н.Спирин, В.С.Севостьянов, С.В.Свергузова, М.В.Севостьянов, Е.А.Шкарпеткин, Л.И.Шинкарев//Сб. докладов Междунар.конф. «Экологические проблемы горнопромышленных регионов». Казань. Изд. КНИТУ, 2012- С.125-128.

11. Севостьянов М.В. Изучение процесса движения скоростных потоков шихты из питающих устройств вальцевого пресса/М.В.Севостьянов,

B.С.Севостьянов, Л.И.Шинкарев, А.В.Мальков//Межвуз.сб.науч.статей ИТОМ БГТУ им В.Г.Шухова «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» -Белгород: Изд-во БГТУ им.В.Г.Шухова, 2012-С.322-328.

12. Севостьянов B.C. Исследование условий распределения шихты по ширине вальцов/В.С.Севостьянов, Л.И.Шинкарев, Е.А.Шкарпеткин// Межвуз.сб.науч.статей ИТОМ БГТУ им В.Г.Шухова «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» - Белгород: Изд-во БГТУ им.В.Г.Шухова, 2012

C.328-333.

13. Севостьянов B.C. Расчет кинематических параметров вальцевого пресса с желобково-зубчатыми формующими элементами/В.С.Севостьянов, Л.И.Шинкарев, М.В.Севостьянов, М.Н.Спирин, Д.Д.Фетисов// Межвуз.сб.науч.статей ИТОМ БГТУ им В.Г.Шухова «Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов» - Белгород: Изд-во БГТУ им.В.Г.Шухова, 2012-С.334-344.

14. Спирин М.Н. Исследование условий прессования техногенных волокнистых материалов/М.Н.Спирин, М.В.Севостьянов, В.А.Бабуков, Л.И.Шинкарев// Сб.докл. «Инновационные материалы, технологии и оборудование для строительства современных транспортных сооружений», Т.2.-Белгород: Изд-во БГТУ им В.Г.Шухова, 2013-С.249-256.

15. Севостьянов М.В. Опыт промышленного освоения техники и технологии брикетирования техногенных материалов /М.В. Севостьянов, Т.Н. Ильина, Л.И. Шинкарев, В.А. Бабуков// Сб. докл. Международной научно -практической конференции «Экология и рациональное природопользование как фактор устойчивого развития», Белгород, 8-9 октября 2014 г. -Белгород: Изд-во БГТУ им В.Г. Шухова, 2014.-С.52-58.

Основные обозначения параметров:

Но, Л3(гяч), /г6р- толщина уплотняемого слоя шихты, высота зуба формующих элементов и толщина брикета, соответственно, м; 0знар(2Р1тах), 0ЗВН(2ИЗВИ), Оср - наружный, внутренний и средний диаметры зубчатой поверхности вальцов, соответственно, м; р0вп> Рбр " исходная плотность шихты и плотность брикета толщиной к'бр после его выхода из ячейки, соответственно, кг/м3; А:уплВП -коэффициент уплотнения шихты в вальцевом прессе; Уауплл, Уа1 - скорость уплотнения и деформации шихты, вращения вальцов и движения потока шихты, соответственно, м/с; а0, йуплд - угол начала уплотнения и деформации шихты, текущий угол уплотнения и деформации материала, град; п¡¡ц - частота вращения вальцов, с"1; шв - угловая скорость вращения вальцов, рад/с; /? - угол подъема выступающих поверхностей формующих элементов, град; Ъ — текущая координата вдоль оси Ъ (по ширине вальцов В радиуса К), м; ев -геометрический параметр формующих элементов, м; <рг, (рАВ - угол подъема и начала фазы смещения волн синусоидальной кривой, соответственно, град; РуплЕУ, Рупл.в-щу ■ давления предуплотнения шихты в ВУ и В-ЩУ, н/м2; Рпр -усилия прижатия валка к материалу, Н; рвп, рву, рВ-щу - плотность материала, обработанного в вальцевом прессе, валковом и вибро-щековом уплотнителях, соответственно, кг/м3; УаВУ - скорость движения материала в зоне угла уплотнения ауплву валкового уплотнителя, м/с; с1ву, Вву- диаметр и ширина валка валкового уплотнителя, соответственно, м; рсдв-сопротивление сдвиговому деформированию слоя шихты, Н-с/м2; 1^лву, Уплщ - скорость движения уплотненных пластин в валковом и вибро-щековом уплотнителях, соответственно, м/с; т — масса брикета, кг; £яч-число ячеек, шт.; Кпр, К„сп -коэффициенты проскальзывания валка ВУ относительно уплотняемого слоя шихты, использования поверхности вальцов, соответственно; Куплеу, Л'упл.в-щу* ^упл.пвл - коэффициенты уплотнения материала в валковом и вибро-щековом уплотнителях и ПВА; е-эксцентриситет приводного вала В-ЩУ, м; /?щ - угол вибровоздействия в В-ЩУ, град; /, цпр - коэффициент трения скольжения и приведенный коэффициент трения; гц- радиус цапфы валка ВУ, м; гр-радиус роликов, м; q -ускорение силы тяжести, м/с2; пэксц-частота вращения эксцентрикового вала, с"'; шэксц - угловая скорость вращения эксцентрикового вала, рад/с; Раи.тах ~ максимальное давление прессования в вальцах, Н/м2; Ран-усилие прессования в зоне нейтрального угла ан, Н.

Научное издание

Шинкарев Леонид Иванович

ПРЕСС-ВАЛКОВЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 23.09.2014. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,3 Тираж 100 экз. Заказ №253

Отпечатано в БГТУ им. В.Г.Шухова, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова,46.