книги из ГПНТБ / Механизация процессов добычи и переработки торфа

В таблице приводятся основные технико-экономические показатели, которые изменяются в зависимости от степени разложения и объема складочной единицы изолируемого тор­ фа, а также от способа покрытия фрезерного торфа пленкой.

г) удельные капитальные затраты на 1 г годовой добычи торфа изменяется от 2,8 до 2,0 руб.;

д) годовой экономический эффект для предприятия с про­

синтетической пленкой с последующим закреплением ее кап­ роновой сеткой.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Академия наук БССР, Институт торфа. Под общей редакцией док­ тора технических наук Н. С. Панкратова. «Превращение торфа и его ком­

понентов в процессе саморазогревания при хранении».— «Наука и техни­ ка». Минск, 1972.

К. М. СЕВОСТЬЯНОВ

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ШНЕК-ФРЕЗ

В лабораторных условиях натурные испытания фрезерую­ щих рабочих органов требуют громоздких установок и боль­ ших лабораторных площадей. Поэтому исследования прово­ дятся, как правило, на моделях. С целью обоснования воз­ можности переноса результатов лабораторных исследований на рабочие органы торфяных машин рассмотрим горизон­ тальную шнек-фрезу и ее уменьшенную модель с одинаковым углом подъема режущих кромок.

70

где Нн и DH— шаг витков и диаметр шнек-фрезы;

# м и DM— шаг витков и диаметр модели шнек-фрезы. Примем одинаковые скорости вращения режущих кромок

и подачи шнек-фрезы и ее модели.

v a= v u-, ®н = ® м . ( 2 )

Если диаметр шнек-фрезы в z раз больше диаметра модели

то аналогичное соотношение будет соблюдаться и для шага расположения витков

Число оборотов и угловые скорости вращения шнек-фрезы и модели связаны между собой следующим соотношением

где hn — глубина фрезерования залежи шнек-фрезой; hM— глубина фрезерования залежи моделью.

Из равенства (6) получаем

Аналогично (7) для средних толщин срезаемых стружек тор­ фа можно записать:

При постоянной скорости вращения шнек-фрезы удельное сопротивление торфа резанию рекомендуется [1] определять по следующей формуле

71

Подставляя в формулу (9) значения средних толщин сре­ заемых стружек торфа для модели и шнек-фрезы, получаем следующее соотношение между удельными сопротивлениями торфа резанию:

Полученная зависимость (10) показывает, что с увеличе­ нием размеров шнек-фрезы и средней толщины срезанной стружки в Z раз при одинаковых скоростях резания, удель­ ное сопротивление торфа резанию уменьшается в Zm раз.

Взаимосвязь окружных усилий на режущих кромках шнекфрез можно получить на основании зависимости (10):

Мощности для разрушения верхнего слоя торфяной зале­ жи шнек-фрезой и моделью имеют соотношение, аналогичное окружным усилиям (11), т. е.

Производительности рассматриваемых рабочих органов связаны между собой следующим равенством:

Для проверки полученных соотношений воспользуемся экспериментальными данными [1], полученными для винто­ вой фрезы. Если принять, что моделью срезаются стружки 6М=2,2 и 2,9 мм, а шнек-фрезой — 6П=4,1 и 7,2 мм при по­

стоянном отношении -^-=0,75, то Z — 2,2. В этом случае соот­

ношение между экспериментальными удельными сопротив­ лениями верхового торфа резанию равно 0,75, а вычисленное по зависимости (10)— 0,74. Хорошее совпадение результатов подтверждает возможность использования предложенных за­ висимостей для переноса результатов лабораторного исследо­ вания процесса разрушения торфа на шнек-фрезы, работаю­ щие в полевых условиях.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.К о т Н. А. Удельное сопротивление резанию торфяной залежи вин товой фрезой.— «Торфяная промышленность», 1967. № 12.

72

к. м . СЕВОСТЬЯНОВ

КВОПРОСУ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ

ТОРФА РЕЗАНИЮ

Затраты энергии на резание торфа оцениваются коэффи­ циентом сопротивления резанию, величина которого зависит от физико-механических свойств торфа, от толщины срезае­ мой стружки и от скорости резания. Коэффициент сопротив­ ления торфа резанию обычно определяется по эмпирическим формулам вида [1, 2]:

ские свойства торфяной залежи; б,Ср— средняя толщина срезаемой стружки, см\ vp— скорость резания, м/с.

При скоростях резания пр<;0,1 м/с величина второго сла­ гаемого в формуле (1) во много раз меньше первого слагае­ мого. Поэтому вторым слагаемым Кр можно пренебречь. Ана­ литически установлено [3], что при малых скоростях резания коэффициент сопротивления торфа резанию можно вычислять по следующей формуле:

( 2)

а— поверхностная энергия, необходимая для образования единицы новой поверхности, кг/см2\

Е— модуль Юнга для торфа, кгс/см2.

Экспериментальное определение коэффициента сопротив­ ления торфа резанию производилось в лаборатории кафедры «Торфяные машины и комплексы» института. На лаборатор­ ной установке, представляющей собой переоборудованный го­ ризонтально-фрезерный станок, эксперименты были проведе­ ны по резанию торфа резцом с радиусом затупления режущей кромки г=0,1 мм. В ходе экспериментов осуществлялось ре­ зание торфа при толщине стружки 6=2,5 мм, ширине захва­ та В —45 мм и угле резания ур=90°, скорость резания при­ нята постоянной и равной ур=1,7 мм/с, повторность опытов равна 10.

Сила резания измерялась с помощью тензодатчиков, на­ клеенных на резец, тензометрической аппаратуры и записы­ валась на ленту осциллографа Н-700.

Для получения стабильных опытных данных исследование проводилось на однородных образцах, изготовленных из пере-

73

работанной торфяной крошки (естественный растительный каркас нарушен, и древесные включения отсутствуют) с влажностью 117=85%.

В результате обработки опытных данных по резанию об­ разцов торфа резцом установлено следующее значение коэф­ фициента сопротивления резанию £ р—0,41 кгс/см2.

Определение поверхностной энергоемкости осуществлялось резанием образцов торфа струной диаметром dc = 0,5 мм. Скорость резания сохранялась равной скорости резания рез­ цом при толщине стружки 6=2,5 мм. Поверхностная энерго­ емкость а определялась как отношение силы резания к длине линии контакта струны с торфом. Экспериментальное среднее значение поверхностной энергоемкости а = 0,04 кгс/см.

Модуль Юнга при одноосном сжатии образцов размером 50X50X70 мм определялся по максимальной величине дефор­ мации, соответствующей началу разрушения. Полученное среднее значение модуля Юнга £=0,61 кгс/см2.

= 0,2 мм). Влияние диаметра струны на величину усилия ре­ зания торфа показано в работе [4], в которой отмечается, что при увеличении диаметра струны в 2—3 раза, усилие ре­ зания увеличивается во столько же раз. В проведенных экс­ периментах диаметр струны в 2,5 раза больше диаметра ре­ жущей кромки резца. С учетом этого положения можно при­ нять а = 0,016 кгс/см. Для принятого значения поверхностной энергоемкости расчетный коэффициент сопротивления торфа резанию (2) равен £СР= 0,4 кгс/см2. Расхождение расчетного и опытного значений Kv в этом случае составляет 2,4%■ Хо­ рошее совпадение расчетного и опытного значений КР указы­

низация и автоматизация производства торфяного топлива». М., «Недра», 1971.

74

Канд. техн. наук В. Ф. СИНИЦЫН

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТОРФА

Процесс разрушения, при котором кинетическая энергия,, полученная материалом, оказывается соизмеримой с энерги­ ей, затраченной на деформирование материала, принято счи­ тать динамическим. Соответственно взаимодействие режущих элементов фрезерующих устройств с торфяной залежью в большинстве случаев нужно рассматривать как динамический процесс.

Многие задачи динамического взаимодействия твердых тел успешно решаются с применением теории удара. Представ­ ляется целесообразным использовать теорию удара и при анализе взаимодействия режущих элементов фрезерующих устройств с торфяной залежью. При анализе этого взаимодей­ ствия с позиций теории удара нужно знать деформационные свойства торфяной залежи в условиях динамического воздей­ ствия, которые изучены недостаточно подробно.

Опыт показывает, что торфяную залежь при ударе нельзя считать идеально упругой. В стереомеханической теории удара в том случае, когда удар не может рассматриваться как идеально упругий, для характеристики степени пластич­ ности тел при соударении используется коэффициент восста­ новления, представляющий собой отношение конечной и на­ чальной скорости соударяющихся тел в направлении, нормаль­ ном к поверхностям контакта.

Для определения коэффициента восстановления использо­ вался маятниковый копер (рис. 1). Образец торфа ненару­ шенной структуры (размером 40X40X70 мм) устанавливался на столике маятникового копра таким образом, чтобы маят­ ник ударял в торец образца при горизонтальном направлении скорости удара (при вертикальном положении маятника).

Для устранения трения о столик образец устанавливался на специальных цилиндрических роликах.

Масса маятника составляла примерно 17 кг, и скорость его в процессе удара практически не изменялась. В этом слу­ чае коэффициент восстановления может быть определен сле­ дующим образом:

и уд

где v — скорость образца после удара; Пуд—скорость удара.

75

Скорость удара можно вычислить по следующей формуле:

(2)

где LB—расстояние от оси вращения маятника до торца образца в момент удара;

L — расстояние от оси вращения до центра тяжести маятника;

Фт—угол отклонения маятника от вертикали перед опытом;

g —ускорение земного тяготения.

Рис. 1. Схема маятникового копра:

удар длится (5ч-7) • 10~4 с. При тех скоростях и размерах об­ разцов, которые имеют место в экспериментах, сопротивлени­ ем воздуха можно пренебречь и считать, что в горизонталь­ ном направлении образец после удара движется с постоянной скоростью V.

За время t, прошедшее с момента удара, образец пере­

76

Угол отклонения маятника от вертикали можно предста­ вить:

<р= —Ш sin■ ягГ 2.;

К

угловая скорость маятника в момент удара

круговая частота

k = V t -

Соответственно по углу отклонения маятника можно оп­ ределить время, прошедшее с момента удара:

Таким образом, если известны параметры маятника и ско­ рость удара, то для определения скорости образца достаточно знать положение образца и маятника в любой фиксирован­ ный момент времени после удара.

Для определения L, <р и скорости образца, использова­ лась скоростная фотосъемка с применением малоформатного фотоаппарата и лампы-вспышки ФИЛ-6.

Оптическая ось фотоаппарата перпендикулярна плоскости, в которой движутся образец и маятник после удара. Лампавспышка срабатывает при замыкании контактов. Устройство контактов позволяет производить их предварительную уста­ новку с таким расчетом, чтобы срабатывание лампы-вспышки и скоростное фотографирование образца и маятника проис­ ходили при заранее намеченном положении маятника.

На столике копра укреплены вертикальные стержни, ука­ зывающие положение образца и маятника при ударе. По фо­ тоснимку с учетом масштаба легко определяется перемещение L образца по горизонтали и угол отклонения маятника ср от вертикали за время, прошедшее с момента удара. Скорость образца v подсчитывается по формуле (6), а коэффициент восстановления — по формуле (1).

Эксперименты проводились на образцах низинного осоко­ вого торфа со степенью разложения R = 25—35%, влажно-

77

стью №=44,8; 68,2; 84,2% при скоростях удара оуд=1,5; 2,7; 3,7; 4,8 м/с. Экспериментальные значения коэффициента вос­ становления уменьшаются с увеличением скорости удара и влажности торфа (рис. 2). При обобщении результатов экспе­ риментов принималось во внимание, что при незначительных

Рис. 2. Зависимость коэффициента восстановления е от скорости удара ууд и влажности торфа W:

скоростях удара, торф подобно другим материалам [1] дол­ жен иметь значения коэффициента восстановления, близкие к единице. Характер полученной зависимости коэффициента восстановления от скорости удара дает основания предпола­ гать, что при скоростях удара выше 7—10 м/с торф залежи эксплуатационной влажности будет иметь коэффициент вос­ становления не более 0,1—0,05 и, следовательно, может рас­ сматриваться как идеально пластический материал.

ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ВИТЫХ ГОФРИРОВАННЫХ ТРУБ ИЗ ВИНИПЛАСТОВОЙ ПЛЕНКИ

Осушение торфяных залежей для добычи торфа связано с устройством водоотводящей системы, включающей большое число трубчатых мостов — переездов через картовые каналы. Закладываемые в мосты-переезды трубы должны быть проч­ ными, долговечными и химически стойкими в условиях тор-

78

5

о