Теория прессования и расчет прессов кормов .

Конструкторский расчет.

Основной показатель, характеризующий процесс прессования кормов, – плотность получаемых гранул и брикетов. Различными исследованиями было предложено много эмпирических уравнений, связывающих давление прессование с деформацией или плотностью прессуемых кормов.

В.И. Особов, предложил считать производную давления Р по плотности ρ непрерывной функцией приложенного давления, т.е.

;

Проведенные исследования процесса прессования показывают, что функцию f(P) можно считать линейное, т.е.

;

Разделяя переменные и интегрируя правую и левую части уравнения в пределах от ρ ₀ до ρ и от 0 до Р, получим:

где с – постоянный параметр; (с=0, 36 для травяной муки);

(МПа)

Определение силы трения возникающей в канале при движении монолита:

;

где f – коэффициент трения покоя;

ξ – коэффициент бокового распора (ξ =0, 4-0, 5)

П_К – поперечная площадь сечения канала, м²;

Р_УК – давление на упоре, Па;

L – длина канала, м.

(Н);

Установлено, что остаточное бо ковое давление, особенно для пластичных прессуемых материалов, почти на порядок меньше бокового давления, возникающего от действия осевого давления. В связи с этим, пренебрегая остаточным боковым давлением, длина L прессовального канала с достаточной точностью может быть определена из формулы:

;

где d – диаметр канала, м;

(м)

Определяют суммарную площадь S_м рабочей поверхности матрицы, обусловленной заданной производительностью:

;

где t_обр – время пребывание монолита в канале прессования (по опытным данным, при гранулировании травяной муки t_обр =15-18с).

k_П – коэффициент перфорации матрицы (для грануляторов k_П =0, 4-0, 5).

с – коэффициент, учитывающий расширение монолитов после выхода из канала(с =1, 1).

(м²)

Определяют угол захвата материала вальцом α:

;

где γ – угол защемления материала между вальцом и матрицей, рад;

r – радиус вальца, м;

R – радиус матрицы, м.

(рад).

При увеличении зазора снижается производител ьность пресса и увеличивается энергоёмкость прессования. Зазор Δ крайне мал по сравнению с высотой захватываемого слоя и для брикетных прессов и грануляторов равен0, 1…0, 8 мм. С учетом этого высота захватываемого слоя корма вальцом равна:

;

Входящий в это уравнение угол защемления γ должен быть равен или меньше угла трения φ корма о поверхности вальца.

(м);

Часовую производительность пресса с кольцевой матрицей находят из выражения:

Q=mHBvρ ₀ φ ₃·3600;

где m – число вальцов;

B – ширина рабочей поверхности матрицы, м/с;

v – окружная скорость вальца или матрицы, м/с;

ρ ₀ – объёмная масса корма, кг/м³;

φ ₃ – коэффициент заполнения.

Q= 2·0, 12·90·0, 98·0, 03·0, 656·3600=1500(кг/ч);

Производительность пресса, рассчитанная по формуле, для получения качественных гранул или брикетов не должна превышать производительности, рассчитываемой по формуле с учетом времени релаксации напряжений в спрессованном корме:

;

где d – диаметр прессовальных каналов, м;

l – длина прессовальных каналов, м;

ρ – плотность спрессованных монолитов, кг/м³;

z – число прессовальных каналов в матрице;

t_р – время релаксации напряжений, ч.

кг/ч.

Качество прессованных кормов и затраты энергии на их получение зависит от скоростного режима работы пресса. Минимальная частота вращения кольцевой матрицы должна обеспечивать наилучший захват материала и его бесперебойное поступление к вальцам пресса. Учитывая данное условие, было предложено выбрать минимальную частоту вращения матрицы по формуле:

;

где g – ускорение силы тяжести, м/с²;

R_B – внутренний радиус матрицы, м;

φ – угол трения корма о поверхность матрицы, рад.

(с^-1).

Максимальная частота вращения ограничивается прочностью гранул, выходящих из выражения (при условии l_r=2d_r):

;

где l_r и d_r – соответственно длина и диаметр гранулы, м;

σ – напряжение растяжения гранулы центробежной силой, Па;

ρ – плотность гранулы, кг/м³;

R_H – наружный радиус матрицы, м.

(с^-1).

При частоте вращения матрицы больше n_max гранулы будут отрываться под действием центробежных сил и разбивается о кожух пресса, образуя крошку.

Определяют среднюю скорость перемещения монолита по каналу прессования:

;

м/с.

Определяют мощность N_ПР (кВт), потребную для процесса прессования, по формуле:

N_ПР=10^-3·F_ТР V_СР Z_Ц;

где Z_Ц – число каналов, в которых производится прессование одновременно,

N_ПР= 10^-3·3929, 86 · 0, 07 · 7=1, 925(кВт);

Энергоёмкость процесса гранулирования или брикетирования кормов, кВт·т/ч;

где N_n – мощность, кВт (N_n =51, 75 кВт).

Q – производительность пресса, т/ч;

кВт·т/ч;

Установлено, что энергоёмкость процесса гранулирования травяной муки – 30…40 кВт·т/ч.

4.2 Расчет диаметра сечения оси.

При расчете изгибаемых элементов на прочность считают, сто наиболее опасной является одна из точек волокон балки, в которой имеет место линейное напряженное состояние. Условие прочности по нормальным напряжениям для этой точки записывается в виде:

Определяем максимальный изгибающий момент:

Подбор сечений выполняют по наиболее напряженному сечению, в котором изгибающий момент достигает наибольшей величины. С этой целью на основании формулы (у) определяют момент сопротивления:

;

;

По этому моменту выбираются размеры поперечных сечений балки, таким образом, чтобы действительный момент сопротивления примерно равнялся бы требуемому. Подбор сечения производится следующим образом, в данном случае в формулу (х) подставляют значение момента сопротивления для этого сечения и, преобразуя указанную формулу, находят диаметр сечения:

(см).