автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.16, диссертация на тему:Разработка дискового глинопереработчика с дуговой камерой прессования переменного сечения для технологических линий стройкерамики

М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРА1НИ ХАРКГВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТБХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

БУД1ВНИЦТВА ТА АРХ1ТЕКТУРИ

На правах рукопису

КРОТ Олександр Юл1Йович

РОЗРОБКЛ ДИСКОВОГО ГЛИИОПЕРЕРОБНИКЛ 3 ДУГОВОГО КАМЕРОЮ ПРЕСУВЛННЯ ЗМШНОГО ПЕРЕРВУ ДЛЯ ТЕХИОЛОГ1ЧНИХ Л1Н1Й БУДКЕРЛ.М1КП

Спец1альн1сть. 05.02 16 - Машини та агрегати виробництва

буд1вельних мзтер!ал1в

Автореферат

дисертаци на здобуття наукового ступеня кандидата техн1чних наук

Харюв 1996

Дисертацгйну роботу виконано у Харк1вському державному техн1чному унгверситетх будхвництва та арх±тектури на кафедр! механгзац!! бyдiвeльниx процес!в

кандидат техн1чних наук, доцент САВЧЕНКО О.Г.

доктор технхчних наук, професор ТКАЧ Г.А. ,

кандидат технхчних наук, доцент ПОЛИВЕЦЬ Ю.Г.

Акц1онерне товариство закритого типу иХарк1вський ыашинобуд1вний завод "Червоний Ковтет»" •

Захист дисертац1х вхдбудеться " /3 " листопада 1996 року о 12 годин!

на зас1даннх спецхал1з0ван01 Ради Д 02.07.03 у Харк1вському державному техн1чному ун1верситет1 буд1вництва та арх!тектури за адресов: ЗЮ002 , Хар^в, вул. Сумська, 40.

3 дисертщ1ев можна ознайомитись у б!блхотец1 унхверситету Автореферат роз±еланий и 4 " жовтня 1996 р.

Учений секретар спе^ал1зовано1 Ради доктор технхчних наук, професор

Науковий кер!вник -

0ф1ц1й^ опоненти :

Пров1дна установа -

бМЕЛЬЯНОВА I.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность теми. Капхтальне буд1вництво I пов'язана з ним промисловхсть будхвельних матерхалгв, незважаючи на загальну тенденц1ю зниження темп1в гндустрхального розвитку в нашхй крат-нт, продовжують залигаатись прхоритетними галуэями господарства. До числа найб1льш широко використовуваних будхвельних матер1ал1в належить керам1чна цегла, що энайшла особливо велике застосуван-ня для с1льського та 1ндив1дуального будхвництва. Кр1м цегли, в 1ндив1дуальному буд1вництвх все бхлыпох популярное« набувае ке-рамхчна черепиця.

Основним при виробленн1 глиняно? Цегли та черепицх (як у нашхй кра'1нх, так I за кордоном) е спос1б пластичного формування на шнекових екструз1йних пресах з наступним суш1нням та випалоу. Якхсть цегли, що одержуеться цим методом з низькосортних глин, не-достатньо висока. Важливим фактором, що впливае на якхсть виробхв, е ефективнгсть глинопереробки на стадхг п1дготовки глини до формування. Ця обставина зумовила ¿нтенсивний пошук таких методхв пере-робки глини, якх б забезпечували якхсно ноеий р1вень переробки.

Серед багатьох конструкц1й нових глинопереробних машин мо-кна видхлити напрям конструювання, що базуеться на використаннх п,угово1 камери пресування змхнного перерхзу (ДКПЗП) - робочого органа, що сполучае функц!1 нагмтача та фхльтруючого елемента. Цим глинопереробник э ДКПЗП виг1дно вхдрхзняеться в1д 1нших г.ереро-Йникхв.

Для створення переробника з новим робочим органом та впро-задження його у виробництво необххдне обгрунтування принциповог трацездатностх такох машини та 11 переваг, а також виявлення ос-ювних законом1рностей взаемодх? робочого органа з типовими гли-¡омасаыи для визначення рацхональних робочих параыетр1в.

Наукова новизна :

вивчен1 законом1рностх взаемодХ1 нового робочого органа [искового глинопереробника з глиною;

створено математичну модель, що дозволила вивчати нарощу-1ання тиску в ДКПЗП та вплив параметрхв глинопереробника х харак-'еристик глини на тиск та продуктивнхсть машини;

розроблен1 залежност1 для визначення рацхональних параметрхв ового робочого органа, та створено методику розрахунку дискового динопереробника з ДКПЗП .

Мета роботи - вибхр та обгрунтування конструктивних параметров дискового глинопереробника з ДКПЗП, а також пхдтвердаення переваг по окремих показниках нового глинопереробника у пор1внян-но з хснуючими.

Для дооягнення цхе? мети були поставлен! й розв'язанх там задач! досл1дження :

розробити математичну модель, що дозволяе досл1джувати за-кономхрност1 взаемод11 керам1чно1 маси з робочим органом у виг-лядх ДКПЗП I базуеться на даних про геометричнх I К1ненатичнх па-раметри глинопереробника та параметри глини;

виконати поровняльну сцхнку якостг переробки глини в розних глинопереробниках;

визначити характер руху глини у перер1зах ДКПЗП та дослхдити вплив на нього параметров ДКПЗП; оц1нити ефективнхсть роботи рхз-них долянок ДКПЗП з метою визначення шляхIв подвищення ефективно-стх роботи камери;

розробити методику розрахунку дискового глинопереробника з ДКПЗП.

Автор захищав:

нов! конструкцхг глинопереробних машин з ДКПЗП; регионально параметри дискового глинопереробника, визначено експериментально та з эастосуванням математичнот моделх;

хнженерну методику розрахунку дискового глинопереробника з

ДКПЗП.

Практична цíннicть роботи. Створено I впроваджено у вироб-ництво больш досконалий у поровнянно з тими, що вже використо-вувались, глинопереробник, експлуатацоя якого подтвердила очхкува-но переваги (зниження енергоемностх; можливость лкхсноЗЕ переробки жорстких мае; можлив1сть використання машини як гранулятора);

створено методику розрахунку дискового глинопереробника з ДКПЗП;

створено спрощену методику визначення реологхчних характеристик глини.

Впровадження результатов. Результати данох роботи використа-н! при доробцо конструкцхх промислового зразка глинопереробника КРОК-Ю.

Економочна ефективнхсть. В1д впровадження у виробництво одного глинопереробника очокуеться економочний ефект 16 млрд.крб./рхк ,

цхнах травня 1996 року Теркин окупност1 складе I рхк.

Апробацтя роботи. Основн1 положения дисертац1йно:г роботи до-овхдались та обговорювались на ш1стьох науково-технхчних конфере-Ц1ях щиба (в минулому - Х1б1): 46-1 (1991р.); 47-1 (1992 р.) ; 8-5? (1993 р.); 49-1 (1994 р.); 50-1 (1995 р.) х 51-х (1996р.), також на республ1канськхй науково-техн1чн1й конференцй" "Ресур -озберхгаюч! технолог^' I матергали в будхвництвх та буд1вельнхй ндустрХ1", Харк1в, 1992 р.

Публ1кацхг. За результатами доел1джень опубликовано 6 роб1т одна з них депонована в ДНТБ Украхни), I робота перебувае в проест друку; одержанг ршення про видачу 3-х патенмв Украхни на (инаходи, а також подана I заявка на одержання патенту Росгйськог

'едерацй*.

Структура та обсяг дисертац!!. Дисертацхйна робота склада-ться з вступу, 4-х роздхлхв, бисноек1в, списку лхтератури з 43-х айменувань, II додатк1в I викладена на 218 сторгнках машинопису, еред яких 24 таблиц I 46 рисунк1в.

ЗМ1СТ РОБОТИ

У першоыу роздхлх обгрунтовано вибхр об'екта дослхджень, ви-

:онано оц1нку можливостх використання результатов дослтдження гс-[уючих нагн1тачхв для розрахунку глинопереробника з новим робочим рганом, а також сформульовано мету й задач1 дослхджень.

Анал1з тенденций розвитку глинопереробного устаткування, що мкористовуеться при пластичному методх вироблення цегли, дозво-[яе вид1лити як головн1 такх: зниження питомих металоемност1 та :нергоемност1 I переход на переробку жорстких глиноыас (волог1стю 4 - 16% ).

У переробцх та глиноп1дготовц1 вих1дног сировини важливе м1с-е посхдають так званг фгльтруючг машини, що здхйенюють продавлв-1ання глини через реш1тки I вхдокремлення вхд сумхш1 твердих вклю-[ень, що не пройшли через отвори решгток. Типовое машиною такого 'ипу е шнековий нагмтач з решетками для ф1льтрацх1, розташованими 160 радгально кавколо шнека, або в його торц1. Ыаючи високу ефек-'ивнхсть глинопереробки, цх машини мають х 1етотнх конструктив« [едол1ки, пов'язан1 перш за все з використанням шнека як нагнхтача : з низькою надхйнхств пристрогв для очищання решхток.

Схема дискового глинопереробника з ДКПЗП 9 ТО 610^

4

Рис Л.

Одним з напрямив удосконалення нагн1тач1в стало викори-стання дуг0в01 камери пресування зм1нного перер1зу як робочого органа. Дослхдасенню однхеИ з конструкций пресу з ДКПЗП ("Прес", а.с. №1609652 з приоритетом в1д 13.04.1984р., зареестр. у держ.реестр1 винаходгв СРСР 1.08.1990р.) була присвячена дисерта-Ц1йна робота I.Г.Бондарчука. Дя конструкция стала прототипом при створенн1 конструкцхх "Пристр1й для переробки глиня" (а.с. »1606339 з приоритетом вхд 17.06.1988р., зареестр. 15.07.1990р.). Надал1 у. текст1 ця машина, як об'ект дослхджень у дан1й роботг, ф1-гуруе як дисковий глинопереробник з ДКПЗП.

Отвори у ф1льтруючих репатках, що е тягнучими поверхнями на-гнхтача, роблять його менш вимогливим щодо однор1дност1 глиносу-

м1ш1.

Дисковий глинопереробник з ДКПЗП, створений в АТ закритого типу "Харк1вський машинобудхвний завод "Червоний Жовтень" и за патентом "Пристрхй для переробки глини" (рис.1),м1стить два бхчнх диски 3, закр1плен1 у пхдошпниках I рами 2; ос1 дискгв перетинаються. Кожен диск пов'язаний з приводом. На рам! 2 за!фХплено скобу 4. На кожному бхчному диску коаксгально закргпленг зрхзанх сферичнг сег-менти 5, як1 контактують з цил1ццричним барабаном 6, форма торц1в якого повторюе форму сферичних сегмент!в. У р1зних варгантах вико-

нання барабан або коротко закр1плюють на рам! (рис.1), або пов'я-зують з валом, ¡цо може приводитись у рух окремим приводом чи вхль-но обертатись, епонукуваний до цього глиною. Bei Ц1 вар1анти було реалхзовано в модел1 глинопереробника.

У бхчних дисках 3 зроблено отвори 7 для виведення глиномаси. На кожному диску закреплено рещ1?ку 8. Поверхнх решхток 8, скоби 4 i барабана 6 утворюють ДКПЗП. На рам1 2 змонтовано бункер 9, з'еднаний з ДКПЗП и призначений для завантаження перероблювано! глиномаси. До бункера прилягае закрхплений у пхдиипниках рами 2 нагнхтальний валик 10, який або мае окремий прив1д, або оберта-еться силами тертя його поверхнх об поверхню диск1в.

Для очюцання поверхнг реш1ток 8 призначений нхж И, один ki-нець якого закрхплений на рамх 2, а другий - на поверхн1 барабана б (у випадку, якщо барабан нерухомий), або ж закрхплений на рамх 2 консольно (у конструкцхях з рухомим барабаном). Кришка 12, шарн1рно прикр1плена до рами 2, обмежуе ДКПЗП i служить для виван-таження сторонн1х включень.

Глинопереробник працюе таким чином. Бхчнх диски 3 приводятся в обертання приводами. Вихгдну (початкову) сировину (глину з включениями) засипають у бункер 9, де вона попередньо уицльнюе-ться нагнхтальним валиком 10. Ущ1льнена глина потрапляе до ДКПЗП i просуваеться вздовж камери, спонукувана рухомими поверхнями ре-ш1ток 8 i сферичних сегмент1в 5 (а у вархант1 конструкцхз: з рухомим барабаном - ще й поверхнео барабана 6). Звуження ДКПЗП приз -водить до подальшого ущхльнення глини. Б мхру просування вздовж ДКПЗП тиск у глин1 нарощуеться до значения, достатнього для початку плину глини. При цьому починаеться вит1кання глини через отвори у решхтках 8, а сформован! гранули виводяться через отвори 7.

Сторонн1 включения, що не вийшли через отвори у реш1тквх , зчищаються ножем II i накопичутаться в д1лянц1 ДКПЗП п1д ножем. Для вивантаження вюшчень з ДКПЗП кришка 12 вхдкриваеться, i включения, спонукуванх рухомими поверхнями pemiTOK i глиною, що знаходиться у ДКПЗП, розвантажуються, п1сля чого кришка 12 зак-риваеться.

Иетоди розрахунку хенуючих ф1льтруючих машин та ix нагнхта-41в базуються на результатах численних доелгджень взаемодй* глини з формуточою системою екструзхйного типу. Анал1з методик розрахунку 1снуючих машин дозволив в!д1брати ti елементи, на баз1 яких можуть 5ути створен! залежноетт для розрахунку нового робочого органа.

Другий роздхл присвячено розробцг методики оцхнки здатностх ДКПЗП нарощувати тиск (нагнхтальнох спроможност1) I розробЦ1 ма-тематичног модел1 процесу нагнхтаняя глиномаси в ДКПЗП.

У вхдповхдност1 з вхдомими залежностями, що описують зм1ну тиску глини в канал1, тиск пропорцхйний значению ефективного Г1-

дравл1чного рад1уса перер1зу (#ефв )» визначаеться формулою: ** ■ Р г"°*р - ' «>

Гг яг2 - Ггял.2

де ^пер " площа пеРеР*3У» ртяг 2: 1 ргал £ " СУ1111 Дов" жин стор1н перер1зу, що вхдпов1дають тягнучим елементам робочо-го органа I його гальмуючим елементам (тягнучий I гальмуючий периметри).

При незм1нн1й ^ а отж© * продуктивное*^) збхльшення

М И вр ,

Ртяг2: порхвняно з деяким його значениям призводить до шдвищен-ня металоемностх машини, а збхлыпення Ргал ~ Д° зниження нагн1-тально! спроможностх ДКПЗП.

На цих фактах базуеться дхаграма, запропонована для вибору сп1вв1дношення м1ж висотою й шириною перер1зу ДНПЗП.

Брахбвуючи складнхсть процес1в, що в1дбуваються у ДНПЗП П1д час робота глинопереробника, вир1шили розробити математичну модель процесу нагнхтання глиномаси у ДКПЗП. У цхй моделх визнача-ються тиск по довжин1 ДКПЗП, об'еми II елементарних частин, а та-кож йлощ1 перер1з1в ДКПЗП, обчислюван1 через крок аЧ*, що в1дповх-дае елементарн1й частин1. Значения тиску по довжинх ДКПЗП (д1агра-ма тиск1в) лежать в основ1 розрахункхв глинопереробника.

Для визначення тиску по довжин1 ДКПЗП вона д1литься на еле-ментарнх д1лянки з дуговим кроком ¿Ч'. Тиск на кожн1й д1лянЦ1 камери до початку вит1кання розраховуеться за допомогою р1вняння

......, (2>

де: Р I Р. - тиск у глин1 в к1нцх I на початку роэглядувано1 дхлянки камери;

- площх поверхонь окремих дхлянок камери;

//... /п - коеф1Ц1енти тертя цих поверхонь об глину.

Знаки " -<- " чи " - " у дужках - в1дпов1дно для тягнучих чи га-льмуючих поверхонь.

У вХдпов1дност1 з (2) одержано вираз для знаходження Р (в Па) у ДКПЗП до початку витткання:

Р = Po + Çf^p 1 * Skp2 - skpö - skp 4) •Po/FnepJ s Kpoh Mp 1 *Z(% - y) ■ fpeuJ.fr

skp 3 = ' У)' "z-1 ' -Kr

де : éi t- ширина i радхус барабана, мм;

Vj i координата початку i мнця дхлянки, рад;^-^=дУ-крок; H - висота реахтки (висота м1Н1мального перерхзу ДКПЗП), мм; Я - рад1ус диска, км;

fia- ширина середини максимального i м1н1мального nepepi-fpem > ' Aap i fcк " коефхцхенти тертя об 31Б'

глину поверхонь: решхтки, сферичних сегментхв, барабана й скоби; Kg - коефщхент б1чного тиску;

К — коеф1Цхент,р1вний 0 або I(в залежност1 вхд того,розпушена

Р03 чи ущхльнена глина у даному nepepÏ3i).

Тиск у кхнцх елементарно1 дхлянки, обчислений за допомогои р1внякня (3), служить початковим тиском PQ для визначення тиску в KÏHqi наступно! елементарнох д1лянки.

П1сля початку вит1кання темп нарощування тиску знижуеться. Тиск у зон1, де в1дбуваеться вит1кання, визначаеться за залежн1с-тю тиску Р В1д швидкост1 У вит1кання глини через канал:

Р- -, _ (4)

J4f - "показник консистенц11", Н-с/м (за змхстом це ефективна в'яэкхсть при град1ентх швидкостх, р1вному одиницЗ:); П-ctgot - котангенс кута нахилу до горизонталх прямо?, одержано!' внасл1док побудови граф1ка залежност1 у1/еф градхента швид-KocTÎ У (граф1ка, що мае назву реолог1чно1 криво'г плину глини) у логарифмхчних координатах; } п. - реологхчнх характеристики глини; у - швидк!сть витхкання глини, м/с •

Залежшсть швидкостх вит:гкання вхд таску

Швицкхсть витхкання визначалась на дглянцх звужування ДКПЗП, виходячи з змхни об'ему, а на д1лянц1 розширення - на гпдетавх характеру розподхлу швидкост1, дослхдженого експериментально.

Дхаграма тискхв (рис.2), побудована за значениями тиску, роз-рахованими за рхвняннями (3) I (4), е вих1дною для визначення на-вантажень на конструктивнх елементи I розрахунку потужност1 привода. Дхаграма мае :

-д1лянку незм1нного тиску (близького до нуля), яка в1дпов1дае зо-Н1 ущ1льнення глини, що у вюйдному стан1 розпушена;

-дхлянку "а" експоненцхального зростання тиску до значения тиску початку плину;

-д1лянку "б" пов1льного зростання тиску (до мхнхмального перерх-зу ДКПЗП);

-дхлянку "в" фхльтрац1г при швидкому зростанн1 тиску (де витхкання не встигае компенсувати зростання тиску).

Кр1м тиску, в математичнхй модел1 визначаються значения об'емхв елементярних дхлянок ДКПЗП (V), а також значения площ перерхзтв ДКПЗП, обчислюванх через крок а допомогою формули:

Г = _

'пеР {?+*)• ип(ц-ч) '

Значения Уг Гпер мсжуть бути використан1 для оцхнки ефек-тивност1 роботи ДКПЗП. Наприклад, пропонуеться "коефхцхент ефек-

тивност1" використання об'ему ДКПЗП.

Математичну модель реал1зовано на ЕОМ, фрагмент« программ I деяк1 результата розрахункхв наведено в робот!. Адекватн1сть мо-дел1 об'екту було пхдтверджено порхвнянням побудованих за допомогою модел1 д1аграм тиск1в з фактичними д1аграмами, одержаними при розшифровц1 осцилограм, записаних з використанням тензоапаратури при переробцх у промисловому эразку глинопереробника глин Харкхв-ських цегельних заводхв (рис.2). Виявлено, що модель добре в1дпо-В1дае об'екту, що дозволяв використовувати хх для досл!дження глинопереробника I для вибору рацхональних параметрIв при проектуван-Н1 глинопереробникхв. Дослхдження показали :

- псшук шляххв штучного нарощування тиску на початков и х д1лянках ДКПЗП недоцхльний;

- значне пхдвищення нагихтально? спроможност1 переробника мож-ливе за рахунок перетворення хоча б одн1е1 поверхн1 камери з га -льмуючо! у тягнучу; цей результат використано в новхй конструкцг!

"Пристр1й для переробки глини" (заявка до ДДЦПЕ У1фа5гни ,

» 95020687);

- продуктивнгсть глинопереробника лхн1йно залежить вхд радхуса диск1в (в хнтерв&га продуктивностей використовуваних глинопереро-бних машин);

- найбхльша ефективнхсть ДКПЗП вхдпов1дае куту нахилу диска 6 - 10°.

У третьому розд!лх наведено результат« експериментальних до-сл1джень експериментального та промислового зразкхв дискового глинопереробника, а також дослхджень процесу вит1кання глини через отвори решхтки (досл1дження реологхчних властивостей глини).

Для гидтвердження залежностх (4) I визначення реологхчних властивостей деяких глин, контрастних за якхстю, були проведен! експерименти на специальному стендх, що являв собою поршневий наги тач (0поршня = 125мм) з г1дрогтриводом. Тис к у глин1 визначався за значениями тиску у робоч1й порожнин1 идроцилхндра, як1 вим1-рввались манометром. Використовувадась зелена глина Дергач1вського родовища (умовне позначення високопластична керам1чна шихта

Старооскольського комбхнату буд1вельних матер1ал1в (умовне позначення ИЧ" - червона). Волог1сть зм1нввали в 1нтервалх 16-22% .

В процес1 експериментхв визначали швидкхсть вит1кання глини, змхнюючи так1 фактори: к1льк1сть отвор1в ; довжину каналу" та його дгаметр; вологхсть глини; вхдстань вхд поршня до ф1ль-тругчог решхтки (в1д 320мм до 0) I тиск у глим (вхд 0,5 Ша до 2,2МПа). Спроба реалхэацхс плану багатофакторного експерименту не мала усп1ху через дискретнгсть поверхн1 вхдгуку.

0держан1 первиннх крив1 -р (Р) перебудовувались у крив1 1Г= ' {" (Р) , приклад - на рис.3. На педставх останнхх будувались залежност1 1Гвхд й , а також залежност1 Рпоц ^ вхд вхдстан1 м1ж поршнем (елементом, що нагн1тае глиномасу) I решхткою.

Виявлено :

I. Криву !/= (Р) можна умовно под1лити на двг характера д1-лянки: а - положисту (у зон1 малих швидкостей), яка починаеться з Р

поч.пл. ' ^ ~ КРУТУ» близьку до експоненти (у зон1 великих

швидкостей), рис.3. Дисковий глинопереробник з ДКПЗП дозволяв эа-безпечити ст!йку роботу на великих (бхлыае 120мм/с) швидкостях ви-

тгкання, тобто на крутгй дглянцг криво? У* ( (Р), що зумовлюе мялу металоемнгсть машини.

2. Значения Рпоч-пл# б1льше для високопластичних глин, тому енергоемн1сть хх переробки бхлыпа, I машина повинна розраховува-тись на переробку саме таких пин.

3. Храктер криво? для глин одного типу залишаеться незмхнним при зм1.ч1 вологостг глини, причому крив! практично "паралельно" переносяться вздовж осх Р .

4. ГИдтверджено малу енергоемнхсть дискового глинопереробни-ка, пов'язану з тим, що вся перероблювана глина знаходиться побли-зу ф1льтруючих елементхв (зменшенх втрати потужност1 на тертя).

5. Основними факторами, якх впливають на швидмсть вит1кання х на тиск, е геометричнг парметри каналу. ^

Тиск у глинг лтнтйно залежкть В1Д величини ^г , що пхдтверд-жуе вхдому теоретичну залежн1сть. Параметри -¿г с/можуть бути ви-користанх для адалтац11 фхльтруючо! машини до конкретних характеристик глини.

Експериментальний зразок глинопереробника був розрахований на переробку глини вологхств не менше 14% з тиском у глинг не больше 2,5МПа. Вгн вхдзначався можливхстю обертання барабана б (рис.1) вхд окремого привода,або ж обертання барабана пхд впливом рухомо? глиномаси (незалежно в1д привода), а тахож мозыптстю закрепления барабана нерухомо. Крхм того, зразок дозволяв змтнпвати варханти виконання деяких Його частин: ножа II (рис.1), скоби 4, нагнхтального валка 10 та хнших.

У процесх дослхджень було виконано :

- оцхнку працездатност1 рхзних вархантхв конструктивного виконання ДКПЗП та виб1р рационального вар1анта;

- перевхрку ефективностх конетрукц11 окремих вузлхв машини з метою вироблення рекомендац1й для проектування досл1дного зразка;

- оцхнку ефективност1 процесу глинопереробки у робочому орган1;

- визначення енергоемностх глинопереробника.

Дослхдження експериментального зразка довели принципову пра-цездатн1сть конструкЦ1х I дозволили виробити рекомендацх? щодо розробки ДКПЗП промислового зразка глинопереробника :

- барабан повинен бута нерухомим, жорстко закрхпленим на рам1, внасл1док чого конструкция глинопереробника хстотно спрощуеться, а енергоемнхсть зростае незначно;

- поверхН1 скоби, барабана I ножа повиннх бути футеровав ан-тифрикц1йним матерхалом, що зменшуе енергоемн1сть машини;

- нагн1тальний валик повинен мати прив1д , а поверхня валика -перфорацию, що идвитцуе коефщхент тертя валика об глину;

- отвхр для завантаження повинен забезпечувати недхйне (без зависания) гтостачання машини глиною.

Ефективн1сть глинопереробки, зг1дно э рекомендациями фхрми "Ажемак ТЕКНОСЕБЕКО, А.0."(1спан1я), 0Ц1нювалась за такими крите-р1ями :

- м1цнхсть на згин цегли-сирцю;

- усадка сирцю при суш1НН1,'

- енергсемн1сть процесу формування.

Експерименти проводились на глинх ХЦЗ №1 (Дергачхвського ро-довища) 1 глин1 Шестам вського родовища без додаткхв, а також на глиномас1,одержанхй зм1шуванням зеленог глини Шестакхвського родовища з глиною поверхневог розробки ("вскришх") Артем1вського родовища.

Биявилось, що переробка у дисковому глинопереробнику перевер-шуе за як1стю переробку на будь-як1Й з машин технолог1чно1 Л1Н11 цегельного заводу х сумхрна з ефективнхстю переробки зо допомо-гою шнекового преса.

Переробка у дисковому глинопереробнику :

- П1двищуе марочн1сть виробхв до 40% у випадку переробки ши-хти х до 15% у випадку переробки однокомпонентних глин;

- знижуе навантаження на прес на 8-10% ;

- мае енергоемнхсть, що не перевищуе енергоеыност1 вхдомих ф±-льтруючих машин; крхм того, е резерви подальшого зниження енерго-емностх;

- особливо дсщльна в лпиях, де як формуючий агрегат викорис-товуеться безганековий прес.

Браховуючи рекомецдац11 щодо розробки ДКПЗП, в об'еднаннх "Червоний Жовтень" за техн1чним завданням, розробленим за участю ХДТУВА, було створено промисловий зразок дискового глиноперероб-ника, в1домий як КРОК-Ю.. Його конструкция (рис.1) вхдзначаеться тнм, що барабан - нерухомий, жорстко закр1плений на рам1. Поверхня барабана, як I поверхня скоби, футерована антифрикц1йним матерхалом ПЕНТ. Напитальний валик у Ц1й конструкц!! мае прнвхд, що

:ладаеться мотор-редуктора i ланцюгово¥ передач1. Прив1:д ди-:а (окремий для кожного з днемв) здхйснтоеться в1д двигуна по-жшетю 7,5кВт через ланцюгову передачу, двоступ1нчастий цилхн-ичний редуктор i пол1клинопасову передачу. Кут нахилу диекгв (рисЛ) доргвнгое 9,78°.

Випробування проводились на машинобупдвному завод! "Червоний втень". Для переробки використовувалась глина Харкхвських це-льних завод1в №1, №13 i "Комсомолець".

Аналгз недол!К1в, виявлених у процесх заводських випробувань, зволив виробити рекомендацхт щодо вдосконалення данот конструкц1т.

Для зм1ни нагн1тально1 спроможност1 ДКПЗП пропонуеться метод, користаний при доводц1 експериментального зразка - змхна зазора " mir диском i його решхткою. Дей метод викладено у заявцх 94128251 на винаххд "Пристрхй для глинопереробки", зареестрова-й 27.12.1994р. (рис.4а). Регулювання зазора "¿>" може зд1йснюватись

0 за допомогою дистанЦ1йних прокладок (що було зроблено на експе-ментальному зразку), або за допомогою дистанц1йних бодт1в 13 та гулювальних болт1в 14 (нумеращя позиЦ1й вхд I до 12 на рис.4а ггаеться з нумерацгею на рисЛ).

У npoueci налагоджування пристрою знаходять оптимальну в!дстань " (рис.4а) м1ж реш1тками 8, регулюючи зазор "ô" мхж б1чним диском

1 пpoмiжним кхльцем 15 за депомогею болт1в 13 i 14.

Проведен1 досл1дження впливу вологост1 глини на техн1ко-еконо-чнх показники глинопереробки, а також зв'язку продуктивност1 маши-3Ï швидк1стю обертання диск1В. Kpiw цього, для виявлення недолх-а процесу переробки у дисковому глинопереробнику, було досл1джено эцес накопичення включень у накопичувачх. 3 викориетанняы глин двох IIb, контрастних за кольором, але однаковох вологост1, досл1джено зактер руху глини по ДКПЗП та сц1нено ефективн:гсть роботи р1зних 1Янок ДКПЗП. Для пхдтвердаення адекватностх математично'х модел1 'екту була одержана фактична дхаграма thckïb у ДКПЗП.

В експериментах використовувалась глина Харк1вських цегельних зод1в М, №13 i "Комсомолець" формувальнох вологост1 В1д 16 до 21%. »ультати експериментхв по визначенню продуктивное^ й енергоемностх . >еробки глин одного типу, але р1знох вологост1, засв1дчили 1снуван-певного значения вологостх, для якого продуктивн1сть глиноперероб-ta i питома енергоемн1сть глинопереробки поеднуються оптимально. [ промислового зразка KP0K-I0 при переробцг згаданих глин оптималь-> виявилась вологхсть 21 % .

Доведено, що залежметь продуктивное« глинопереробника втд

Яовх конструкц1'х гликспер ер об кина Пристрхй для 9 . i глинопепрпобки

А-А

Пристр1й для переробки глини

/

Глинопереробник

Рис.4.

частота обертання диск1в лхн1йна.

За допомогою двох контрастних за кольором глин одержано картину розпод1лу швидкостей руху потоку глини вздовж ДКПЗП. Вияви -лось, що найб1лыц активне перемхщення глини здхйснюеться у шарах, прилягаючих до поверхонь дискхв, а центральнх шари помгтно вхд-стають. Причиною цього в1дставання е велик1 сили тертя об поверх-ню скоби I, ще бхльше, барабана, що пояснюеться великою силою нормально? реакц!1, що дхе на глиняний брус з боку барабана вна-сл1док ексцентриситету. Для усунення цього недолхку запропоновано дв1 нов! конструкцЙ' машин з ДКПЗП, в яких привзсд барабана зд1йс-нюсться безпосередньо В1Д диск1в. Д1 конструкц11 оформлено заявками на винаходи: I) "Пристр1й для переробки глини" (рис.46) ; 2) "Глинопереробник" (рис.4в) . Номери цих заявок в1дпов1дно : 95020687 I 95020686, прхоритет вхд 16.02.1992р.

Пристрхй для переробки глини (рис.46) мае два з'еднаних з приводами б1чних диски 112, ос1 яких перетинагться, барабан 3 I скобу 4. Новим е те, що барабан закреплено на одному з бхчних дискгв коаксёально. В1сь цього диска може бути розталована горизонтально, що дае змогу горизонтального розталування г його привода. В окремих випадках барабан 3 меже бути наделений хоча б одним закрхпленим на ньому коакс1ально к1льцем 5 , у якому ыожуть бути зробленх отвори для перетз:кання глиномаси.

Глинопереробник (рис.4в) також мае два з'еднаних з приводами бхчних диски I, ос1 яких перетинаються, барабан 2 х скобу 3 . Новим е те, що кожна з площин торЦ1в барабана паралельна площинх в1дповхдного бхчного диска, I до кожного торця барабана 2 приля-гае сво1М торцем елемент 4, що коакс1ально закрхплюеться на втд-повхдному б!чному диску I являе собою т1ло обертання. Цей елемент може мати цилёндричну форму I надхлятись хоча б одним закрхпленим на ньому коакс1ально кхльцем 5. В обох конструкцхях К1льце 5 П1д-вищуе нагнхтальну спроможн1сть глинопереробника за рахунок знижен-ня ефективного г1дравл1чного радгуса перерхз1в (у вхдповхдностх з. залежнхстю (I) ).

Пгд час експеримент1в виявлено значне п1двищення нагн1тально1 спроможност1 I продуктивное« ДКПЗП, викликане футеруючов здатн1-стю глини, налипаючою на решётки, у випадку, коли зазор мёж решёткою х ножем перевищуе Змм.

Дгаграма тискхв у ДКПЗП, одержана в ёнтервалт частот обертання дискхв В1д 3 до 9 об/хв на глинё формувально! вологостё 18% э

Дергачхвського родовища х эафхксована за допомогою тензосистеми з тензопхдсидшвачем УТ4-1 та осцилоррафа К-12-22, пхдтверджуе адек-ватн1сть розроблено'1 математично? моделг об'екту дослхдження(рис.2).

У четвертому роздт викладено рекомендац1'1 щодо розробки кон-струкцхх дискового глинопереробника з ДКПЗП. Розрахунок розм1рхв Ц1в1 камери базуеться на внкористанн1 и основного геометричного параметра - рад1уса диска к , значения якого визначапть у залеж-ностх В1д потр1бно1 продуктивное^ з використанням побудованого експериментально графика. Для визначення розмхрхв, знания яких не-обх!дне для побудови основного робочого органа глинопереробника , тобто ДКПЗП, використовуються емпхричнх формули, що м1стять ра-дхус диска Я I ■

рад1ус барабана =(0,3 т 0,55)*/? ,*

ексцентриситет 6 =(0,05 * О,^/? ;

середня лхн1я трапецй' / = /Ь 65 - О 8)-Р -максимального пепемяу ' • а.

кут нахилу диска агсоо* ( (0,55 -г 0,65)^ ) .

е + -г

середня лхн1я трапец11 а = -Ясегы)' :

м1Н1мального перер1зу '

ширина барабана $ =/'- (*/? + Ясегм + 2'?) >

рад1ус основи сферич- л _ г \ ,

ного сегмента К сегм ~ \ 6 + 1)' соя ос ,

П1сля цього виконуеться перев1рка за в1дповхдними нер1вно-

стями достатност1 роэм1р1в "в" (рис.1), тобто ширини заванта-

жувальнох щхлини, I "а" , тобто мхн1мально1 В1дстан1 м1ж дисками

( "а" повинно бути не меншим розм1ру неподр1бнюваного включения у глинх ).

Правильность вибору параметров оцхнюеться за допомогов математично? модед1 на ЕОМ. За результатами роздруковування визна-чаеться ор1ентовна продуктивность за формулою

П • Гпоч.пл/ 1о6' 3>6 • 1/еер,мУгод , (6 )

Де: 1Срп " середня л1н1йна швидкхсть точки, що л ежить ^^ на середин1 висоти решхтки, м/с ;

Лгоч.пл. " плои,а того перер1эу, де тиск дор1внюе Рпоч.пл. Яйцо продуктивмсть значно В±Др13НЯСТЬСЯ ВХД П0ТрХбН01, ВИК0' нуеться виб!р хнших значень:?, в, о(, а, "6, #Сегм (чи Деяких

» них). Незначне (до 20%) вхдхклення може лхквхдуватиоь коректу-занням частоти обертання диск1в.

3 використанням вибраних геометричних параметр!в згхдно з за-шопонованою в робот1 методикою будуеться проф!ль перерхзу ДКПЗП.

Для визначення загальнот потрхбно! потужност1 пропонуеться змп1рична залежнхсть: = - 4) ./¡/тт .п , (7)

г,е: уЧ,-"показтк консистенцхг" ;

/2 - котангенс кута нахилу линеаризовано? реологхчно? залеж-' ност1 до ос1 абсцис ;

П - очхкувана продуктивнхсть машини ; 1/пит " питома енергоемнхсть переробки глини формувальног вологостг.

Необххднх в математичн1й моделх реологхчн1 характеристики /У/1 1 вит1кання глини через канал визначаються за допомогою спрощенот

ютодики з використанням лабораторного г1дравлхчного преса (наванта-:ення, що створюеться ним, може змхнюватись вхд 5кН до 1МН) та цюпн-ричнот пресформи (з поршнем дхаметром 200-300мм х довжиною ходу не :енше 250мм) зх змднними решхтками.

ЗАГАЛЬН! БИСНОВНИ

1. Показано, що дисковий глинопереробник,який мае принципово овий робочий орган - дугову камеру пресування зм1нного перер1зу ДКПЗП), е однхею з перспективних машин для переробки глини.

2. Розроблено математичну модель процесу нагнхтання глинома-и, включедчу визначення дхаграми тискхв у ДКПЗП, а також площ гг обочих перерхзхв та об'емхв, що мхстяться мхж ними. Модель, коре-тнхсть яког доведено поргвнянням теоретичних т фактичних дхяграм, кладаеться з двох взаемопов'язаних частин.

В основг перпгот з них, що описуе тиск у ДКПЗП до початку ви-хкання, лежать визначенх гнтегруванням у полярних координатах лощ1 нерухомих 1 рухомих поверхонь робочого органа та сили зчеп-ення з ними глини; в основ! другог - реологхчнх характеристики лини. На математичнхй модел1 базуеться визначення розм1рхв ообо-ого органа, навантажень на конструктив« елементи х потрхбно? отужностх привода дискового глинопереробника.

3. Доведено, що якхсть переробки глини у дисковому глинопере-эбнику висока завдяки малим розмхрам отвор!в вит!кання ( 010 -

12мм земхсть 018-30мм в I сную чих машинах). В результат! переробки п1двищуеться марочнхсть виробхв шихти на 40% (що особливо актуально для Хармвських цегельних завод1в, б1льш1сть яких вико-ристовуе керамхчну шихту), а з однокомпонентних глин - на 1Ь% , I знижуеться енергоемнхсть пресування на 8 -10/о .

4. Виявлено, що низька енергоемнхсть переробки глини у дисковому глинопереробнику, зумовлена поеднанням у одному елементх (диску) функц1й нагнхтання i ф1льтрацх¥ глиномаси г зниженням у зв'язку з цим втрат енергхх на тертя, дозволяв використовувати цю машину при переробц! коротких керамхчних мес. Для глин форму-вальнох вологост1 питома енергоемнхсть становить I - 1,8кВт/м3, що вдр.хчх менше, нхж у шнекових переробникхв.

5. Виявлено, що при розробц! конструкцхх' дискового глинопе-реробника необх4дно враховувати розташування ф1льтруючих елемент1в дискхв, зон завантаження глини та вивантаження включень у нхй, можлив1сть встановлення технологичного зазора мйк дисками х ножем.

6. Обгрунтовано методи адаптац11 машини до умов конкретних фхзико-ххмхчних властивоетей глини, що полягають у коректуваннх тиску в зонх витхкання за рахунок змтни геометричних параметр1в канал!в витхкання х регулювання кхнематики машини.

7. На пхдстав1 анализу процеехв, що вхдбуваються в ДКПЗП, залролоновано конетрукцй' Ц одержано рхшення про видачу патент!в У крат ни) трьох глинопереробник!в. Вони дозволяють за рахунок швид-кого наростання тиску в ДКПЗП энизити на 40% питому металоемн1сть глинопереробки, а отже:

-по-перше - знизити питому енергоемн1сть (внаслхдок зниження втрат енерГ1! на тертя);

- по-друге - розробляти машини мало"1 продуктивное^ для и1нхл1н1я буд!вельн01 керамхки.

8. Розроблено методику оценки нагнз:тально1 спроможност1 робочо-го органа машини за значениями Г1дравл1чних рад!ус1в його перерх-з1в, методику визначення розм!р1в робочого органа глинопереробни-ка та спрощену методику визначення реолог1чних властивоетей глин.

9. Розрахунковий економ1чний ефект вхд упровадження одного дискового глинопереробника може становити 1бмлрд.крб. р1к у Ц1нах трав.чя 1996 року при окупностг впровадження I рхк.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛХКОВАНИХ ЗА МАТЕР1МАШ

ДИСЕРТАЦП

1. Крот А.В., Федоров Г.Д., Савченко А.Г. Оценка эффективности новых машин для глинопереработки в производстве керамического кирпича. Тез.докл. 47-й научно-технической конференции Харьковского инж.-строит.ии-тгк- 1992, 0,1печ.л.,- с.89-91.

2. Савченко А.Г., Крот А.Ю. Применение новых глиноперераба-тывающих машин на линии прессования жестких смесей. Тез .докл. республиканской научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии и материалы в строительстве и строительной индустрии".- 1992, Харьков, 0,1печ.л.,- с.24-26.

3. Савченко А.Г., Федоров Г.Д., Крот А.Ю. К ролросу создания дискового фильтрующего глиноочиетителя. Тез.докл. 48-й научно-технической конференции. Харьковского инж.-строит.ин-та.- 1993, 0,05печ.л.с.213.

4. Савченко А.Г., Крот А.Ю. Экспериментальные исследования глиноочу.стигеля. Тез.докл. 49-й научно-технической конференции Харьковского инж.-строит.ин-та.- 1994, 0,03печ.л.,-с.132.

5. Федоров Г.Д., Савченко А.Г., Крот А.Ю. Аналитическое исследование процесса нагнетания дискового глиноочиетителя.

Тез.докл. 50-й научно-технической конференции Харьковского госуд. техн.ун-та строит, и архитектуры.- 1995, 0,03печ.л.,-с.5о.

6. Федоров Г.Д., Савченко О.Г., Крот О.Ю. та хн. Пристр1й для глинопереробки. Ранения ЦЦЦПЕ про видачу патенту Украгни на винаххд за заявкою № 94128251, 1996.

7. Бхлан В.Д., Ковтун О.П., Крот О.Ю. ть хн. Глиноперероб-ник. Рхшення НДЦПЕ про видачу патенту Украгни на винаххд за заявкою № 95020686, 1966.

8. Б1лан В.Д., Ковтун О.П., Крот О.Ю. та хн. Пристр1й для переробки глини. Рхшення НДЦЛЕ про видачу патенту Украх'ни на винах^ за заявкой № 95020687, 1996.

9. Крот А.Ю. Исследование процесса глинопереработки в дисковом глиноочиститеде.- Харьков: ХГГУСА, 1996, 0,5печ.л.

Деп. в ГНТБ Украины 22.07.1996, № 1586 - Ук. 96.

- 22 -

АННОТАЦИЙ

Крот А.Ю. Разработка дискового глинопереработчика с дуговой камерой прессования переменного сечения для технологических линий строй-керамики.

Диссертация на соискание ученой степени кавдидата технических наук по специальности 05.02.16 - машины и агрегаты производства строительных материалов, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 1996.

Разработана конструкция гх.инофильтрующей машины, которая использует прогрессивный роторный нагнетатель с дуговой камерой прессования переменного сечения (ДКППС). Установлено, что эффективность переработки и рабочие характеристики этой машины не хуже аналогичных характеристик машин со шнеком. Изучен характер движения глины вдоль ДКППС, предложены конструкции новых глинопереработчиков. Разработана математическая модель процессов в ДКППС, адекватная объекту.

Даны рекомендации по совершенствованию конструкции ДКППС и предложены методы адаптации машины к характеристикам конкретной глины. Раз-работаш методики определения размеров ДКППС и требуемой мощности ее привода, а также упрощенная методика построения реологических 1фивых.

Ключевые слова: глинопереработчик, нагнетатель, камера прессования переменного сечения, реологическая кривая.

ABSTRACT

Krot A.Ju. Designing of disks clay recycler including arc pressing-chumber with variable section for the production of lines clay products.

The thesis is presented for a candidate's degree of technical sciences on speciality 05.02.16 - machines and aggregates production of building materials^Kharkov State Tecnical University of Construction and Architecture.

The construction of clay-filtering machine using progressive rotors pump with arc pressing-churaber with variable section ( APCVS ) is developed. It is found that efficiancy of recycling and perfomances is not worse than similar characteristics of the shneck-machines. The mode of movament of the clay along the APCVS is studied. The mathematical model of the process in the APCVS adequate to object has been developed.

The instructions for improving the construction of the APCVS are presented and the methods for adaptation of machine to characneristics of concrete clay are proposed. The techniques which alloweds to determines the sizes of APCVS and require power drive as well fwell as simpler technique to draw the reological curves are developed.

Key words; clay recycler, purop , pressing-chumber with variable section, reological curve.