Pobierz plik - SiMR - Politechnika Warszawska

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, 23-02-2011
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-
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 Ob1d1 oznaczają
energie globalne Eg w dwóch różnych cyklach w jednej z prób. Pola Obc i Ob1c1 oznaczają
energie efektywne to znaczy pętle pola pracy, zaś pola bdc, b1d1c1 oznaczają energię sprężystą
Es 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, b1 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.
b
siła R (kN)
300
250
200
b1
c1
150
c
100
50
0
0
1
2
3
max
4
5
d
d1
6
droga s k (mm)
min
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
nr próbki
wymiar w 3
nr ziarna
symbol
 kierunkach
(mm)
Dśr
średnia geom.
artmetyczna
(mm)
(mm)
masa
próbki
uwagi
(kg)
a1
a
a2
0
a3
1
b1
b
b2
0
0
np.; dla trzech
b3
ziaren
c1
c
c2
0
c3
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.
Rys. 4. Przykładowe płyty kruszące
W tabeli 2 pokazano przykładowe oznaczenie pomiaru.
Tabela 2. Sposób postępowania przy zapisie pomiaru
Materiał
Wapień Morawica WM
Piaskowiec Mucharz PM
Rodzaj płyty
(rys. 4)
A
G
Szczelina wylotowa er
[mm]
24
24
Masa próbki
3.40kg
3.50kg
Oznaczenie
WM_A_24_3.40kg
PM_G_24_3.50kg
Wykonać badania pod nadzorem prowadzącego.

sprawdzić na podglądzie poprawność wszystkich otrzymanych wyników,

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).
3.3. ANALIZA SITOWA
Po zakończeniu próby wykonać analizę sitową a wyniki umieścić w tabeli 3.
Tabela 3. Analiza sitowa
rozmiar sita
masa (kg)
masa (kg)
masa (kg)
masa (kg)
materiał
materiał
materiał
materiał
nr próby
nr próby
nr próby
nr próby
(mm)
63
32
16
8
4
2
1
0,5
0,25
0,125
0,063
pojemnik pyłu
3.4. Kształt produktu
Na podstawie sit o rozmiarze 4÷16 sprawdzić kształt ziaren i przedstawić na dokumentacji
fotograficznej.
3.5. Stopień rozdrobnienia
Stopień rozdrobnienia n jest miarą stopnia redukcji wymiarów bryły czy ziaren nadawy Dśr w
stosunku do ziaren produktu dśr.(rys. 5)
Ogólnie możemy zapisać:
(1)
Rys. 5.
3.6. Krzywa odsiewu, przesiewu
Przedstawić na wykresach krzywą odsiewu H=f(dp) 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 Dśr., masy próbki.

Przeprowadzenie badań dla ustalonych parametrów kruszarki (skok, szczelina
wylotowa, typ płyty).
•
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), Warszawa2005.
2. 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,
15÷18 października 2008r.