AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Przedmiot:

Maszyny I Urządzenia Technologiczne

Ćwiczenie laboratoryjne jest wykonywane

w

KATEDRze systemów wytwarzania

LABORATORIUM

Badania obciążeń elementów roboczych maszyny technologicznej

Autor opracowania i prowadzący ćwiczenie: dr inż. Bogdan Kosturkiewicz

Kraków, 2011

1.              Charakterystyka obiektu badań - wybór zmiennych niezależnych i zależnych

Badania realizowane są w laboratoryjnej prasie walcowej LPW 450 wyposażonej w zasilacz grawitacyjny. Schemat jakościowego modelu obiektu badań przedstawiono na rys.1.

Rys.1. Schemat jakościowego modelu obiektu badań

Jako zmienną niezależną sterowalną wytypowano:

                            nw              - prędkość obrotową walców prasy.

              Jako zmienne zależne wybrano:

d               - szczelinę między walcami,

Mw              - moment skręcający na wale prasy,

pn              - nacisk jednostkowy we wgłębieniu formującym.

2.              Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z :

A)      metodami pomiaru momentu skręcającego, szczeliny i nacisku jednostkowego,

B)      procedurą obliczania wydajności oraz jednostkowego zapotrzebowania energii na realizację procesu scalania,

C)      procedurą modelowania obciążeń wału prasy walcowej.

3.              Wymagany zakres wiadomości

1. Pojęcia podstawowe z zakresu teorii zagęszczania materiałów drobnoziarnistych w prasach walcowych.

2.    Model matematyczny procesu zagęszczania materiałów ziarnistych w prasie walcowej.

3.    Podstawy tensometrii oporowej.

4.              Zadania do wykonania

W czasie ćwiczeń należy wykonać następujące czynności:

A.  Ustawić prędkość obwodową prasy walcowej vw i szczelinę między walcami d - wykonuje prowadzący ćwiczenie.

B.  Przygotować próbkę materiału drobnoziarnistego

C.  Włączyć aparaturę pomiarową - wykonuje prowadzący ćwiczenie.

D.  Wsypać przygotowany materiał drobnoziarnisty do zasobnika.

E.  Uruchomić prasę walcową - wykonuje prowadzący ćwiczenie.

F.   Włączyć aparaturę pomiarową.

G. Przegrać na nośniki danych wyniki pomiarów.

5.              Opracowanie wyników pomiarów:

A.  Strona tytułowa.

B.  Cel ćwiczenia.

C.  Schemat stanowiska badawczego.

D.  Opis przebiegu przeprowadzonego eksperymentu

E.  Zestawienie wyników pomiarów (w tym wykresy charakterystyk czasowych mierzonych wielkości)

F.   Wnioski

Załącznik nr 1

Wykaz procedur obliczeniowych

1.              Obliczenie mocy pobieranej w czasie realizacji procesu brykietowania Nc

[kW]

gdzie:

Mw              - moment na wale prasy walcowej [kNm],

nw              - prędkość obrotowa walców prasy [obr/min].

2.              Obliczenie wydajności objętościowej prasy walcowej wyposażonej w pierścienie formujące o „siodłowym” kształcie wgłębień Wo

[m3/h],

gdzie:

Vb              - objętość brykietu [m3],

ib              - ilość wgłębień formujących [-], i=90,

nw              - prędkość obrotowa prasy walcowej [obr/min].

3.              Obliczenie wartości jednostkowego zapotrzebowania energii w czasie realizacji procesu brykietowania Zc

[kWh/m3]

4.              Modelowanie obciążeń wału

Rys.2. Schemat ideowy wału

Dane:

Średnica walca formującego:              Dw = 0,45 [m]

Wymiary:                                                        a = 0,13 [m]

                                                                      b = 0,062 [m]

                                                                      c = 0,099 [m]

                                                                      e = 0,25 [m]

Rys.3. Schemat obciążenia wału

1.              Wyznaczenie obciążenia ciągłego pochodzącego od siły obwodowej Po

              [kN/m]

gdzie:

b              - szerokość walca [m].

1.1.              Obliczenie maksymalnej siły obwodowej Po

              [kN]

2.              Wyznaczenie obciążenia ciągłego pochodzącego od siły promieniowej Pr

              [kN/m]

2.1.              Obliczenie siły promieniowej obciążającej walec Pr

[kN]

2.1.1.              Obliczenie pola powierzchni obciążenia walców A

              A = t ×b [m2]

2.1.1.1.              Obliczenie długości łuku t

t = ((a+b)/360°) × p × Dw [m]

3.              Obliczenie wartości składowych reakcji w podporach

Płaszczyzna X0Z

              [kN]

              [kN]

Płaszczyzna Y0Z

              [kN]

              [kN]

9.2.7. Obliczenie reakcji całkowitych w podporach

              [kN]

              [kN]

Tabela 1. Wyniki badań i obliczeń