Розрахунок роторного преса

 

 

У зв'язку з пошуками ефективного устаткування для формування керамічних виробів останнім часом виявляється інтерес до роторних пресів, конструктивні особливості яких дозволяють до деякої міри позбавлятися від недоліків, властивих традиційним шнековим пресам. Теоретичні основи розрахунку роторних пресів досить повно приведені А. В. Николаевым [56].

Розглянемо спрощену схему процесу руху глиняної маси в каналах роторних пресів (див. мал. 3. 29.). Виділимо з потоку глини в желобі ротора елементарний об’єм з розмірами ах-bх-ах (мал. 3. 38). Відкинуті зв'язки замінимо відповідними силами, що є наслідком тиску. Нормальні сили  ,  , N2 і N1, що діють на бокові грані, взаємно врівноважуються. Апарат при обертанні ротора просуває масу, у результаті створюється збільшення тиску dр. Дотичні сили тертя S1, на бічних гранях жолоба і на його днищі Т1 а також сила бокового тиску Q, що діє на правий торець, забезпечують рух обсягу глини. Цьому руху чинять опір сила тертя о кришку Т2 і сили лобового тискуQ+dр, що діють на правий торець.

 

 

Запишемо умову рівноваги сил:

Q+T1+2S1=Q+dQ+T2 (3. 22)

Звідси

DQ+2S1+T1-T2 (3. 23)

Замінивши в (3. 23) сили через добутки тисків на відповідні площі і коефіцієнт тертя fs, одержимо

dPab = 2fsqpaRcpd+fsqbRBd – fsqpbRHd, (3. 24)

де а – глибина каналу; b – ширина каналу; RB; Rср; RH – внутрішній середній і зовнішній радіуси жолоба відповідно; f s – ефективний эффициент тертя; q – коефіцієнт бічного тиску, рівний відношенню тиску на бічні грані Р6 до лобового тиску Р:

d – елементарний кут дуги ротора, рад

Поділивши члени рівняння (3. 24) на р, а,  Ь і зробивши перетворення,

одержимо:

Враховуючи, що RВ – RН = -а, маємо

Проінтегрувавши (3. 26) у межах від  =0 (Р = Р0) до  (Р = Рі), отримаємо залежність, що зв'язує зміну тиску з геометричними розмірами каналу і властивостями маси:

Якщо коефіцієнт тертя на стінках жолоба fs буде більше, ніж на нерухомій кришці fz, а це можливо при рифленні стінок ребер ротора, то залежність для розрахунку тиску в цьому випадку запишемо у вигляді

Визначення продуктивності роторного преса

Теоретична продуктивність роторного преса (м/с) визначається по залежності:

QТ=FV (3. 29)

де F – сумарна площа поперечного переріза каналів ротора, м; V – відцентрова швидкість ротора, м/с.

Однак, у реальних умовах, через наявність додаткових опорів у зоні установки знімних ножів, перехідній голівці і мундштуці а також через прослизання глиномаси в роторі, експлуатаційна продуктивність буде нижче теоретичної на величину коефіцієнта подачі Kn=QЭ/QT. Для глин середньої пластичності W=20... 24% КП=0, 35... 0, 5.

Визначення потужності роторного преса

У загальному випадку потужність, що підводиться до ротора, затрачається на подачу глиняної маси під тиском у формуючі елементи преса і на подолання опорів її переміщенню в нагнітальних елементах ротора [56].

Потужність на подачу глиняної маси в перехідник

N1 = Poc-Q (3. 30)

де РОС- тиск на вході в перехідник (у зоні гребінчатого ножа) ; Q= VS – продуктивність преса (тут S і V – площа поперечного переріза потоку глиняної маси і швидкість її руху в даному місці відповідно).

Необхідне на вході в перехідник тиск PОС – визначається так само, як для шнекових пресів, у залежності від геометричних параметрів головки і мундштука преса і властивостей формуемої маси.

Потужність затрачувана на подолання сил тертя глиняної маси, що знаходиться в кільцевих жолобах ротора, об внутрішню поверхню корпуса преса, визначається добутком:

N = FK. V0, (3. 31)

де FK – ефективна сила тертя глиняної маси об корпус преса;

V0 – окружна швидкість ротора.

При цьому

FK=fsPБЭSK,

де fs – коефіцієнт зовнішнього тертя глиняної маси об корпус преса; Рб. о- ефективний бічний тиск глиняної маси на стінки каналів ротора і корпус; SK – площа внутрішньої поверхні корпуса преса, контактуючої із глиняною масою, що знаходиться в жолобі ротора.

Ефективне значення бічного тиску глиняної маси на стінки PБЭ і тиск глиняної маси в напрямку її руху PОС. Э зв'язані співвідношенням

PБЭ=qPОС. Э, (3. 32)

де q – коефіцієнт бічного тиску (за даними [45] q =0, 35... 0, 47 для глиняних мас вологістю 20... 24% у діапазоні тисків 0, 3... 0, 8 Мпа).

Ефективний тиск глиняної маси в напрямку її руху може бути розрахований по формулі

  (3. 33)

де Р0 – початковий тиск глиняної маси в зоні її завантаження в жолоби ротора, що створюється силами ваги і впливом живильного валка (при такій схемі завантаження Р0 =0, 0 15-0, 02 МПа) ; е – основа натуральних логарифмів; fs – коефіцієнт тертя глиняної маси об стінки жолобів ротора (при гладких стінках-fs а при рифлених стінках fs =fz – коефіцієнту тертя між шарами глини) ; Rср, – радіус окружності середньої лінії стінки жолобів ротора; b – ширина