Производительность штемпельного пресса

Производительность (т/ч) штемпельного пресса

, (2.119)

где ω_бр – площадь сечения брикета, м²; H ₂ – высота брикета в сжатом состоянии, м; ρ_бр.с – плотность брикета всжатом состоянии, кг/м³; n _кол.в – частота вращения коленчатого вала, с^-1; т – число штемпелей.

Предполагая, что при уплотнении торфа в матричном канале не происходит потерь материала и уменьшения площади поперечного сече­ния брикета, а также считая, что вся загрузочная камера заполнена ма­териалом, можно записать (рис. 69)

,

где ω_шт= ω_бр – площадь поперечного сечения штемпеля, м²; h _з – размер загрузочной камеры, м; b – высота матричного канала, м; = 45° – угол естественного откоса торфа; – плотность сушенки, кг/м³.

Размеры камеры прессования при n _кол.в ≤ 1,25 с^-1 h ₁ = (0,4 ÷ 0,45) h _шт, при п_кол.в = 1,25 ÷1,51 с^-1 h₁ = (0,35 ÷0,4) h _щт, где h _щт - ход штемпеля, м.

Считая, что в существующих торфобрикетных прессах час­тота вращения коленчатого вала близка к 1,25 с^-1, h₁ = 0,4 h_шт и соот­ветственно h_з = 0,6 h _шт.

При принятых допущениях производительность пресса

(2.120)

В процессе работы штемпельного пресса загрузочная камера торфом полностью не заполняется. Степень заполнения камеры будет тем меньше, чем ниже сыпучие свойства торфа и больше скорость прес­сования, и учитывается при определении производительности штемпель­ных прессов коэффициентом заполнения к_зап (рис. 97).

Сыпучие свойст­ва торфа, как видно из графика, зависят от размеров частиц.

Тогда

(2.121)

На торфобрикетных заводах производительность прессов опреде­ляется с помощью показаний счетчика по формуле

где - разность показаний счетчиков длины брикетной лен­ты; t - время наблюдения, с; – коэффициент показаний счетчика, равный обратной величине количества делений счетчика, соответствую­щих продвижению 1 м брикетной ленты; q - средняя масса 1 м ленты, кг/м.

Рис. 97. Зависимость коэффициента k _запзапол­нения загрузочной камеры штемпельного прес­са от частоты вращения коленчатого вала и размеров частиц r (мм) материала:

r = 0,3 ÷ 0,5 (1); 0,7 ÷0,9 (2); 1,2 ÷ 1,5 (3)

Формула (2.121) производительности штемпельного пресса получена из условия заполнения торфом загрузочной камеры на высоту Н₁ (по оси матричного канала) H₁= h_з + 0,5 b = 0,6 + 0,5 b, где h_з – размер загрузочной камеры, м; b – высота брикета, м; – ход штемпеля, м.

Фактически в связи с малым временем открытия загрузочной каме­ры движение сушенки в загрузочном рукаве имеет пульсирующий харак­тер и ограниченную скорость, что ухудшает возможность заполнения загрузочной камеры. Кроме этого, камера прессования матричного кана­ла по размерам меньше загрузочной h₁ = 0,4 . Поэтому при рабочем ходе штемпеля часть сушенки выдавливается вверх в загрузочный ру­кав и не попадает в камеру прессования.

Уплотнение сушенки связано с вытеснением воздуха из материала, в связи с чем, часть сушенки выду­вается из канала, что в свою очередь снижает производительность пресса. Эти отрицательные явления особенно проявляются при переработке торфа малой насыпной плотности. Так, для пресса Б8232 при уплотнении слоя торфа высотой h_з номинальная производительность =4,2 т/ч была бы обеспечена при плотности сушенки = 210 кг/м³. В действи­тельности при переработке такого сырья производительность пресса мень­ше номинальной более чем в 2 раза ( = 1,87 т/ч - табл. 10 - по В.И. Васильеву и С.Д. Максименко).

Таблица 10 -Производительность пресса

Характеристика брикетируемого торфа	Производительность штемпельного пресса при прессовании тор­фа, т/ч
степень разложения, %	влажность, %	плотность, кг/м3	обычным способом	с предварительным уплотнением
20-25 25-30 30-35 35-40 40-45	11-13 12,4-17,2 11,2-17,7 14,6-16,6 16,2-17,9	200-222 247-292 301-333 372-382 403-434	1,87/1,7 3,1/2,73 3,95/4,1 4,6/4,66 4,7/4,8	4,82/5,27 6/6,5 7,1/7,7 7,56/9,35 8,8/9,6

Примечание. В числителе приведена производительность пресса при ча­стоте вращения коленчатого вала 1,25 с^-1,в знаменателе - 1,66 с^-1.

Следовательно, для повышения производительности штемпельных прессов следует, прежде всего, обеспечить загрузку пресса, а также предотвратить выдувание сушенки из матричного канала. Эти задачи могут быть решены при использовании подпрессователей различных конст­рукций.

Так, установка на прессе Б8232 шнекового подпрессователя позво­лила повысить его производительность с 1,87 до 4,82 т/ч при переработ­ке сушенки низкой насыпной плотности (ρ₁=210 кг/м³). При этом рост производитель-ности пресса обеспечен главным образом за счет обес­печения загрузки, так как предварительное уплотнение сушенки подпрессователем составило всего 15% (4,82/4,2 = 1,15).

Использование подпрессователей целесообразно при насыпной плотности сушенки до 250 - 300 кг/м³, так как при более высоких значениях ρ₁ их установка настолько повышает производительность прессов, а следовательно, толщину брикетов, что снижает качество (механическая прочность) продукции. Например, для пресса Б8232 при производительности 8,8 т/ч толщина брикета составляет 100-120 мм, в то время, как для получения качественных брикетов их толщина не должна превы­шать - 50 мм.

Из анализа формулы (2.121) следует, что производительность штем­пельных прессов прямо пропорциональна плотности су­шенки.

Значительное увеличение производительности штемпельных прессов при переработке торфа повышенной насыпной плотности (высотой степени разложения) является причиной того, что именно такое сырье стремятся использовать на ТБЗ. Однако следует иметь в виду, что с повышением степени разложения торфа уменьшается механическая прочность брикетов.

Это связано с тем, что при уплотнении частиц такого торфа происходит многократное их упругое сжатие и разрушение без сохранения связности обломков частиц между собой, на что расходуется часть работы прессования. Тем самым уменьшается доля полезной работы, затрачиваемой на пластическую деформацию частиц и образова­ние контактов между ними. Поэтому при использовании для брикети­рования торфа высокой степени разложения для увеличения механичес­кой прочности брикетов такое сырье следует тщательно измельчать.

Увеличение числа штемпелеваний в единицу времени (частоты вращения коленчатого вала) согласно формуле (2.119) также должно выз­вать рост производительности прессов. Однако, согласно экспериментальным данным (табл. 9) простое увеличение частоты вращения коленчатого вала не только не влечет пропорционального роста производительности прессов, но при переработке сушенки низкой насыпной плотности даже способствует уменьшению выпуска брикетов. Это объясняется тем, что с ростом увеличивается выдувание торфа из канала пресса, а также ухудшаются условия загрузки сушенки (рис. 97).

Только совместное увеличение n _кол.в с применением подпрессователей дает возможность повысить производительность прессов.