Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich. Tylko do celów dydaktycznych.

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich Tylko do celów dydaktycznych. LABORATORIUM MASZYN BUDOWLANYCH BADANIE PROCESÓW KRUSZENIA W MODELOWEJ KRUSZARCE SZCZĘKOWEJ Autorzy: dr inż. Paweł Ciężkowski dr inż. Konstanty Chochoł Warszawa,

2 1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest zbadanie procesu kruszenia w modelowej kruszarce szczękowej: pomiar pracy, pomiar mocy kruszenia i mocy napędowej pomiar sił w rozporze, wydajności technicznej kruszarki, analiza sitowa (stopień rozdrobnienia). 2. STANOWISKO BADAWCZE W ćwiczeniu obiektem badań jest dwurozporowa kruszarka szczękowa. Badana maszyna w pełni odpowiada konstrukcyjnie i funkcjonalnie kruszarkom szczękowym dwurozporowym stosowanym w celach użytkowych, różniąc się od nich praktycznie wyłącznie gabarytami. Przedstawione na rysunku 1 stanowisko jest wyposażone w specjalistyczną aparaturę rejestrująco-sterującą. a) b) Rys. 1. Stanowisko pomiarowe a) ogólny widok, b) widok z góry: 1 - szczelina wylotowa, 2 - pojedynczy segment drobiący (szczęka stała), 3 płyta drobiąca robocza (szczęka ruchoma) W korpus maszyny może być wstawiona szczęka stała gładka lub profilowana. W badaniach istnieje możliwość zamontowania całej szczęki lub podzielonej na dziewięć segmentów. Każdy z nich jest niezależnie od pozostałych połączony ze stelażem nośnym szczęki poprzez własny dynamometr specjalnej konstrukcji. Schemat kinematyczny kruszarki pokazuje rys. 2a. Stanowi on typowy przykład wieloboku przegubowego. Człon OA oznacza korbę napędową (w rzeczywistej maszynie jest to wał mimośrodowy) człon AB- pociągacz, człony BC i BD- płyty rozporowe, człon DE-

3 szczękę ruchomą. Płyta nieruchoma, związana z ramą maszyny, znaczona została literami KL. Ruch obrotowy korby przenosi się przez pociągacz AB i płytę rozporową BD na szczękę DE. Wykonuje ona poste ruchy wahadłowe zbliżania się i oddalania w stosunku do szczęki nieruchomej KL, co odpowiada fazie obciążania i odciążania ośrodka. Bryły materiału w przestrzeni komory roboczej o przekroju DELK przechodzą złożoną historię obciążania, redukcji wymiarów, zmiany konfiguracji i przesuwania do dolnej części komory w kierunku otworu wylotowego. Powierzchnie robocze płyt DE i KL są gładkie lub odpowiednio profilowane. Rys. 2. Laboratoryjna kruszarka szczękowa Blake a; a) -schemat kinematyczny, b) przednia płyta rozporowa jako przetwornik sił z naniesionym rozmieszczeniem tensometrów Przednią płytę rozporową BD przystosowano do pełnienia funkcji pomiaru siły wzdłużnej R w każdym cyklu pracy (obciążanie -odciążanie ośrodka). Przemieszczenie płyty s zmieniające się w czasie rejestrowane jest za pomocą specjalnego przetwornika tensometrycznego. Znajomość zmian w czasie siły R i przemieszczenia s pozwala na wykreślenie tzw. pętli pola pracy, przedstawionej na rysunku 3. Pola Obd i Ob 1 d 1 oznaczają energie globalne E g w dwóch różnych cyklach w jednej z prób. Pola Obc i Ob 1 c 1 oznaczają energie efektywne to znaczy pętle pola pracy, zaś pola bdc, b 1 d 1 c 1 oznaczają energię sprężystą E s zwracaną w fazie odciążania do układu dźwigniowego kruszarki. Kształt pętli pracy dla poszczególnych cykli roboczych jest różny, ale ogólne tendencje ich powstawania są podobne. Początkowo, w czasie zbliżania się szczęki ruchomej do szczęki stałej, siła R rośnie stosunkowo wolno, gdyż w tym czasie następuje likwidowanie luzów w mechanizmie, później następuje jej wyraźny wzrost. W punktach b, b 1 siła R osiąga maksimum, ale skok s, który zapewnia konstrukcja maszyny, nie zostaje wykorzystany. W czasie powrotnego ruchu szczęki siła R nie spada gwałtownie do zera, lecz następuje to po pewnym czasie, co jest związane ze zwrotem energii sprężystej do układu kruszarki.

4 siła R (kn) b c 1 1 c d d 6 1 b max min droga s k (mm) Rys. 3. Przykładowe pętle pola pracy dla dwóch cykli roboczych. Wykresy sił R=f(s) rejestrowane w punkcie D szczęki ruchomej (patrz rys. 2a) 3. BADANIA 3.1. NADAWA Określić podstawowe wymiary badanej nadawy w poszczególnych próbach. Wyniki zapisać w tabeli 1. Tabela 1. Wymiary ziaren badanej nadawy oznaczenia ziaren w próbce Dśr masa nr próbki wymiar w 3 kierunkach średnia geom. artmetyczna próbki uwagi nr ziarna symbol (mm) (mm) (mm) (kg) a1 a a2 0 a3 1 b1 b b2 0 0 np.; dla trzech b3 c1 c c2 0 c3 ziaren 3.2. Pomiary Po sprawdzeniu aparatury i stanowiska badawczego uruchomić komputer z programem badawczym. Zapoznać się z programem i wprowadzić dane do komputera. Na rysunku 4 pokazano różne rozwiązania płyt kruszących wraz z oznaczeniami.

5 Rys. 4. Przykładowe płyty kruszące W tabeli 2 pokazano przykładowe oznaczenie pomiaru. Tabela 2. Sposób postępowania przy zapisie pomiaru Materiał Rodzaj płyty Szczelina wylotowa e r Masa próbki Oznaczenie (rys. 4) [mm] Wapień Morawica WM A kg WM_A_24_3.40kg Piaskowiec Mucharz PM G kg PM_G_24_3.50kg Wykonać badania pod nadzorem prowadzącego. sprawdzić na podglądzie poprawność wszystkich otrzymanych wyników,

6 zapisać próbę w odpowiednim katalogu komputera, wykonać niezbędną dokumentację fotograficzną (np. zawieszanie nadawy w komorze kruszenia), wszystkie zakłócenia procesu odnotować, (za krótki czas przewidzianego zapisu, w przypadku zawieszenia nadawy w komorze podać jej masę) ANALIZA SITOWA Po zakończeniu próby wykonać analizę sitową a wyniki umieścić w tabeli 3. Tabela 3. Analiza sitowa rozmiar sita (mm) ,5 0,25 0,125 0,063 masa (kg) masa (kg) masa (kg) masa (kg) materiał materiał materiał materiał nr próby nr próby nr próby nr próby pojemnik pyłu 3.4. Kształt produktu Na podstawie sit o rozmiarze 4 16 sprawdzić kształt ziaren i przedstawić na dokumentacji fotograficznej Stopień rozdrobnienia Stopień rozdrobnienia n jest miarą stopnia redukcji wymiarów bryły czy ziaren nadawy D śr w stosunku do ziaren produktu d śr.(rys. 5)

7 Ogólnie możemy zapisać: (1) Rys Krzywa odsiewu, przesiewu Przedstawić na wykresach krzywą odsiewu H=f(d p ) opisana funkcją (2) oraz krzywą przesiewów Q=f(dp) opisana funkcją (3) Przebieg ćwiczenia. Realizacja ćwiczenia będzie przebiegała według przedstawianego poniżej planu: Przypomnienie podstawowych zagadnień związanych z procesami kruszenia. Zapoznanie się konstrukcją i aparaturą pomiarową kruszarki. Przygotowanie nadawy do pomiaru -określenie D śr., masy próbki. Przeprowadzenie badań dla ustalonych parametrów kruszarki (skok, szczelina wylotowa, typ płyty).

8 Analiza wyników doświadczalnych (praca kruszenia, wydajność, stopień rozdrobnienia, sił kruszenia, kształt ziarna). Literatura 1. Zawada J. (red.), Buczyński A., Chochoł K., Rzeszot J.: Wprowadzenie do mechaniki maszynowych procesów kruszenia (na przykładzie kruszarek szczękowych), Warszawa Zawada J., Chochoł K.: Wpływ prędkości obciążania na siły i energię kruszenia (na przykładzie modelowej kruszarki dźwigniowej Blake a), XXIII Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego, Jachranka, października 2008r.