WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Получены уравнения для определения каждой составляющей удельной работы.

Уравнение удельной работы сжатия материала А у.сж в зависимости от угла поворота лопатки :

. (12)

Уравнение удельной работы, затрачиваемой на преодоление сил трения:

Уравнение удельной работы затрачиваемой на проталкивание брикета:

Использование криволинейной камеры прессования позволяет создать роторный пресс-брикетировщик с кольцевой камерой (рис. 5), в котором прессование материала осуществляется в камере, образованной ротором, корпусом, лопаткой и заслонкой. При вращении ротора с лопатками, исключив обратный холостой ход, реализуется принцип штемпельного действия с непрерывным процессом прессования.

В третьей главе отражена методика проведения экспериментальных исследований, состоящих из двух этапов. Основной целью первого, предварительного этапа экспериментов являлось определение зависимости давления прессования p от соотношения величины резки к диаметру прессующей камеры l/d и относительной влажности материала W (p = f (l/d, W)). Эксперимент проводили с использованием полного факторного эксперимента 32 с равномерным дублированием опытов в 3-кратной повторности.

Для расчёта давления по основному уравнению прессования необходимо определить коэффициенты с и m, которые зависят от структурно-механических свойств материала (прочности, влажности, крупности частиц и т.д.) и определяют собой сопротивляемость материала сжатию.

Для определения коэффициентов основного уравнения прессования с и m была разработана и изготовлена установка уплотнения при действии ударной нагрузки. Принципиальная схема установки приведена на рисунке 4.

Рассмотрено уплотнение материала жёстким штемпелем в камере с жёстким упором. Получена система уравнений (15), решением которой является значение коэффициентов основного уравнения прессования с и m:

где Мш – масса штемпеля; g – ускорение свободного падения;

H – высота падения штемпеля, м; L – высота неспрессованного материала, м; – относительное перемещение штемпеля.

Относительное перемещение штемпеля определяется:

, (16)

где Sк – деформация материала, м.

Для решения системы уравнений необходимо получить значения относительной деформации материала при разных массах штемпеля.

Рис. 4. Схема лабораторной установки для определения

коэффициентов уравнения прессования c и m:

1 – направляющая трубка (прессующая камера); 2 – шток; 3 ­– груз;

4 – метрическая шкала; 5 – исследуемый материал; 6 – плита

На втором этапе на базе результатов, полученных ранее, проводили исследования по изучению процесса прессования на экспериментальной установке роторного пресс-брикетировщика.

Для проведения основного блока экспериментов была разработана, изготовлена и запатентована экспериментальная установка роторного пресс-брикетировщика (рис. 5), рабочий процесс которой осуществляется следующим образом.

Прессуемый материал шнеком 2 из бункера 1 подаётся через загрузочное окно в кольцевую полость 7 между образующей корпуса 3 и ротора 5. При вращении ротора 5 лопатка 6 захватывает материал и проталкивает к запорному механизму 12. Давление, создаваемое лопаткой 6, выталкивает заслонку 9 по направляющим 8, расположенными под углом к радиусу корпуса 3, из кольцевой полости 7. Сила, выталкивающая заслон­ку, передается на гидроцилиндр 14. Создаваемое давление в гидроцилиндре 14 регулируется винтом 17. При превы­шении давления перепускной клапан 16 открывается, заслонка 9 опуска­ется и ролик 19 открывает сливной клапан 18. Лопаткой 6 брикет проталкивается к выгрузному окну 4. Заслонка 9 за лопаткой 6 возвращается в исходное положение под действием пружи­ны 23. Далее процесс повторяется с образованием нового брикета.

Рис. 5. Схема экспериментальной установки

В качестве критериев оптимизации были приняты следующие показатели рабочего процесса брикетного пресса:

- удельная работа процесса прессования Ау, кДж/кг;

- плотность брикетов, кг/м3;

- крошимость брикетов К, %.

Для проведения эксперимента были приняты следующие факторы с уровнями варьирования (табл. 1).

Таблица 1

Факторы и интервалы варьирования основного эксперимента

Обозначение

Наименование фактора

Значения

-1

0

+1

Х1

Влажность материала, W, %

11

16

21

Х2

Соотношение величины резки к ширине камеры прессования, l/h

0,5

1

1,5

Х3

Линейная скорость движения лопатки, V, м/с

0,06

0,09

0,12

Для проведения опытов данного блока экспериментальных исследований была использована методика активного эксперимента с применением симметричного квази-D-оптимального плана Песочинского для трёх факторов, позволяющая получить полиномиальные уравнения регрессии второго порядка для каждого критерия оптимизации. Опыты проводили с трехкратной повторностью, порядок их проведения определялся рандомизацией. Статистическая обработка опытных данных, анализ полученных результатов проводили с использованием прикладных компьютерных программ Statistica, Exel, MathCAD.

В качестве экспериментального материала использовался костёр безостый, люцерна, солома овсяная и пшеничная.

Четвертая глава посвящена анализу результатов проведенных исследований.

После математической обработки результатов первого этапа экспериментов были определены коэффициенты основного уравнения прессования c и m, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2

Значения коэффициентов основного уравнения прессования

Значения коэффициентов

Материал

c

m

Костёр безостый

39,345

1,775

Люцерна

47,307

1,702

Солома овсяная

29,851

1,846

Солома пшеничная

43,041

1,766

Получены уравнения регрессии функции p = f (l/d, W) в натуральном масштабе для следующих материалов:

костёр безостый:

p = 14,461-1,007W +1,802l/d +0,030W 2-0,775 (l/d )2+0,031W l/d; (17)

люцерна:

p = 16,137-0,651W-3,389l/d +0,016W 2+1,743(l/d)2+0,093W l/d; (18)

солома овсяная:

p = 10,3-0,441W-2,182l/d +0,012W 2+1,495(l/d)2+0,057W l/d; (19)

солома пшеничная:

p = 13,06-0,683W +2,722l/d +0,023W 2-0,803(l/d )2. (20)

Для наглядного представления влияния факторов на давление прессования построили сечение поверхности отклика (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость давления p прессования костра от влажности W и соотношения величины резки l/d при уплотнении

до плотности = 1000 кг/м3

Проведенный анализ по первому этапу эксперимента показал следующее:

- с увеличением соотношения резки l/d давление прессования возрастает из-за более интенсивной деформации материала;

- минимальное значение давления соответствует влажности W 15-16 %, так как при меньшей влажности материал становится более жёстким, а большей вода оказывает расклинивающее действие.

В результате обработки данных второго этапа экспериментов получены адекватные математические модели по принятым критериям оптимизации Ау, и К для всех исследуемых культур, коэффициенты уравнении регрессии которых представлены в таблице 3.

Таблица 3

Значения коэффициентов уравнений регрессии

Удельная работа процесса прессованиия,

Ау, кДж/кг

Плотность брикетов,

, кг/м3

Крошимость

брикетов, К, %

костёр безостый

люцерна

солома овсяная

солома пшеничная

костёр безостый

люцерна

солома овсяная

солома пшеничная

костёр безостый

люцерна

солома овсяная

солома пшеничная

b0

55,78

53,23

69,02

58,74

320,9

497,3

628,3

552,6

20,57

38,57

79,01

24,96

b1

-0,64

-

-1,22

-1,342

26,6

7,0

-

6,4

-1,95

-3,94

-6,27

-1,39

b2

-

-1,76

-3,78

2,93

121

114

76,2

92

-4,04

-9,51

-24,0

-11,2

b3

-281

-333

-432

-208

2204

1666

221,2

464,2

90,4

62,09

-164

26,7

b11

0,021

0,003

0,035

0,044

-0,8

-0,2

-0,04

-0,3

0,073

0,142

0,192

0,042

b22

0,75

1,36

5,21

0,88

-57,0

-51,7

-36,1

-42,5

4,83

8,2

2,35

4,62

b33

2143

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»