pytania_miut.docx

1.     Rodzaje maszyn i urządzeń, ich przykłady i funkcje jakie spełniają:

a) Technologiczne - służą do zamiany kształtu obrabianych

przedmiotów (np. obrabiarki, walcarki) lub fizycznych własności i stanów obrabianych materiałów i przedmiotów (np. maszyny budowlane, ceramiczne, hutnicze, górnicze, rolnicze, przemysłu chemicznego, spożywczego).

b) Transportowe - maszyny robocze przenoszące przedmioty lub istoty żywe bez dokonywania w nich przemian. Dzielą się na maszyny transportowe o zasięgu:

·         ograniczonym (np. przenośniki, dźwignice)

·         nieograniczonym (np. samoloty, samochody)

c) Energetyczne - służą do zamiany jednego rodzaju energii w drugi np. silniki, prądnice lub zwiększenia energii czynnika np. pompy, wentylatory, sprężarki.

2.     Układy napędowe maszyn technologicznych, transmitancja energii:

Zespoły i elementy wchodzące w skład napędu, służące do transmisji energii:

·         silnik

·         przekładnia pasowa: zmiana obrotów i momentu

·         reduktor: zmiana obrotów i momentu (motoreduktor - zintegrowane połączenie napędu elektrycznego z przekładnią mechaniczną)

·         sprzęgło

Ograniczenie możliwości zastosowania motoreduktorów: dostępne moce nie są duże ~55kW, dlatego wykorzystywane są tylko do pewnej wartości mocy nominalnej.

Moc z silnika poprzez przekładnię pasową przenoszona jest na wał szybkoobrotowy reduktora. Przekładnia pasowa zmniejsza prędkość obrotową, a tym samym zwiększa moment M1n1 =M2n2. Drugi stopień zwiększenia momentu występuje na reduktorze, gdzie następuje zmniejszenie prędkości do wartości odpowiadającej zapotrzebowaniu. Sprzęgło służy do połączenia wału wyjściowego reduktora z wałem roboczym maszyny (pełni również funkcje bezpieczeństwa).

Zapotrzebowanie mocy Nu:

Nu=ηs∙ηprz∙ηR∙ηsp∙Ns

3.     Znaczenie scalania oraz rozdrabniania materiałów ziarnistych w technice, ogólna charakterystyka maszyn stosowanych do realizacji  tych procesów:

Scalanie: materiałów drobnoziarnistych to procesy fizykochemiczne i fizykomechaniczne zapewniające formowanie cząstek określonych rozmiarach, kształcie, strukturze oraz właściwościach fizycznych. W ogólnych przypadkach scalanie składa się z następujących procesów technologicznych:

·         przygotowanie wyjściowego surowca

·         dozowanie i mieszanie składników

·         tworzenie aglomeratu

·         utrwalenie struktury aglomeratu

·         sortowanie

·         rozdrabnianie dużych frakcji i końcowe wyodrębnianie produktu

Główne powody scalania: materiałów drobnoziarnistych:

·         przygotowanie umożliwiające wykorzystanie ich w określonych procesach produkcyjnych

·         przygotowanie odpadowych materiałów drobnoziarnistych związane jest z reguły z koniecznością ich zbrylenia

·         poprawa bilansu energetycznego prowadzonego procesu technologicznego

·         efektywniejsze wykorzystywanie urządzeń transportowych, magazynowych, składowisk

·         zmniejszenie kosztów transportu

·         poprawa walorów użytkowych produktu

Przykładowe gałęzie przemysłu oraz materiałów poddawanych scalaniu:

przemysł farmaceutyczny lekarstwa tabletki

wydobywczy scalanie węgla brunatnego, miału

hutniczy osady szlamów, szlamy konwertorowe, pyły wielkopiecowe

metalurgiczny scalanie proszków metalurgicznych

chemiczny nawozy sztuczne

paliwowo-energetyczny węgiel drzewny, torf, trociny, słoma

obróbka metali wióry, szlamy poszlifierskie

Metody scalania:

·         spiekanie(metoda termiczna)

·         brykietowanie (w prasie stemplowej, walcowej),

·         grudkowanie( granulatory talerzowy, bębnowy, odśrodkowe, łopatkowe), granulacja dwustopniowa (materiał pylisty-nieregularne wypraski-kruszenie)

·         granulacja dwustopniowa (scalanie kombinowane: 1-scalanie, 2-rozdrabnianie)

Prasa stemplowa jest gorsza od walcowej, ponieważ występuje dużo ruchów jałowych, wycofywanie stempla, wyjmowanie wypraski. W prasie walcowej osiągamy większą wydajność, ciągły charakter pracy, zwartość konstrukcji, mniejsze zużycie energii, dłuższa żywotność elementów formujących.

Rozdrabnianie:  jest to proces w następstwie którego następuje zmniejszenie rozmiarów ziaren od wyjściowych wielkości do żądanych.

Kruszenie jest to rozdrabnianie grubszych brył i ziaren, na ziarna mniejsze o wymiarach większych niż 1mm. Gdy ziarna mniejsze od 1mm to mielenie.

Maszyny do rozdrabniania działają przez zgniatanie, ścinanie(ścieranie), łamanie, rozłupywanie.

Do skał twardych( skały manganowe, krzemowe) stosuje się kruszarki pracujące na zasadzie ściskania tj. szczękowe i stożkowe.

Do skał średnio twardych (wapienie, dolomity, sól kamienna) stosuje się kruszarki szczękowe, stożkowe, wirnikowe i walcowe.

Do skał miękkich (gliny, sole) kruszarki walcowe uzębione i kołognioty.

4.     Podstawy aglomeracji ciśnieniowej materiałów drobnoziarnistych, budowa pras walcowych, stemplowych, ślimakowych, pierścieniowych, oraz granulatorów z płaską matrycą i obszar ich stosowania:

Brykietowanie: aglomeracja ciśnieniowa, w wyniku działania sił następuje zbliżanie się i klinowanie ziarn, powstają wiązania mechaniczne i chemiczne. Powstaje zwarta struktura o określonej wytrzymałości mechanicznej. Innym sposobem jest brykietowanie w prasie stemplowej jednak występuję tam dużo ruchów jałowych poprzez wycofywanie stempla.

Budowa prasy: Dwa walce posiadające tą sama średnice, walce obracają sie w przeciwnych kierunkach. Jeden z walców jest zamocowany na stałe, a drugi może się przesuwać - jest elastycznie podparty. Nad walcami znajduję się podajnik surowca czyli jest to albo zwykły zbiornik lub podajniki wymuszone (ślimakowe).

Jednostkowe zapotrzebowanie energii:

Z=NpsW kWhMg; W=60∙n∙ρp∙Vp∙i Mgh; mp=ρp∙Vp- masa produktu

N=Nps+Nm

Nps-moc potrzebna na przetworzenie surowca

Nm-moc pobierana przez silnik na biegu jałowym

N - moc pobierana przez silnik w czasie pracy

W-wydajność urządzenia

W wielu przypadkach właściwe wykorzystanie materiałów drobnoziarnistych (odpadów przemysłowych) wymaga ich zagęszczania i nadania trwałej formy kawałkowej. Właściwą do tego metodą jest scalanie w prasach walcowych. Decydują o tym zalety takich urządzeń jak:

·         zwartość konstrukcji

·         ciągły charakter pracy

·         możliwość uzyskania dużej wydajności

·         mniejsze zużycie energii

·         dłuższa żywotność elementów formujących w porównaniu z prasami stemplowymi

Efektywność procesów scalania materiału realizowanego w tych urządzeniach określają wskaźniki jakościowe otrzymanych brykietów:

·         wytrzymałość na ściskanie

·         gęstość

·         wytrzymałość na zrzut

·         inne,

oraz wskaźniki techniczno-ekonomiczne urządzenia:

·         zapotrzebowanie mocy na realizacje procesu

·         wydajność prasy

·         zużycie energii na jednostkę produkcji finalnej

·         trwałość elementów formujących

Ocena jakości produktu polega m.in na:

·         określeniu wytrzymałości na ściskanie (próba jednoosiowego ściskania)

·         wytrzymałość na zrzut (próba udarowa)

·         wyznaczenie gęstości.

·         Stemplowe - materiały pochodzenia roślinnego

·         Brykietowanie osadów szlifierskich

5.     Podstawy aglomeracji nawarstwiającej materiałów pylistych. Budowa i przykłady zastosowań granulatorów talerzowych i bębnowych:

Aglomeracja nawarstwiająca: polega na utworzeniu aglomeratów z równomiernie zwilżonych cząstek lub na nanoszeniu warstw suchych cząstek na wilgotne zarodki - centra granulek. Proces ten zachodzi w wyniku działania kapilarno-absorpcyjnych sił pomiędzy cząstkami i przez następne zagęszczenie struktury wywołane siłami międzycząsteczkowymi w gęstej warstwie dynamicznej, np. granulatorze bębnowym, talerzowym i innych. Produkt po metodzie otaczania ma określony kształt, właściwości i strukturę. Przykłady materiałów scalanych: odpadowy gips, szlamy konwertorowe, szlamy poszlifierskie, surowy tlenek cynku.

Kinetyka powstawania granulek:

W granulatorach o zróżnicowanych rozmiarach i konstrukcji zachodzą w różnych warunkach otaczania procesy powstawania, wzrostu, zagęszczenia granulek.

Mechanizm tworzenia granulek:

1) zmniejszenie surowego materiału z zawrotami i środkiem wiążącym

2) tworzenie granulek z drobnych cząstek i rozdrabnianie większych bryłek

3) otaczanie i zagęszczenie granulek w wyniku ich przemieszczenia na powierzchni urządzenia

4) utrwalanie wiązań w wyniku przejścia fazy ciekłej w stałą (stabilizacja struktury granulki)

Granulatory:

1) rotacyjne (talerzowe, bębnowe, odśrodkowe, łopatkowe)

2) taśmowe

3) wibracyjne

Na prędkość i liczbę zderzeń granul mają wpływ:

1) wymiary konstrukcyjne granulatora (średnica, wysokość obrzeża, długość, kąt nachylenia)

2) parametry pracy granulatora (wsp. wypełnienia, prędkość obrotowa, czas przebywania mat. w granulatorze)

Możemy wyróżnić ruch wodospadowy oraz ruch spiralny granulatora. Granula na powierzchni prostopadłej wykonuje ruch wodospadowy, natomiast na powierzchni równoległej - spiralny.

Granulator talerzowy:

Zalety: nie ma konieczności stosowania sztywnych fundamentów, prosta budowa, dobre ustawienie parametrów (kąt pochylenia, prędkość bębna) spowoduje dokładne wymiaru granulki)

Wady: wydajność ściśle powiązana z wielkością.

Moc podawana jest z motoreduktora na wał napędzający talerz poprzez przekładnie pasową. Wskutek ruchu obrotowego talerza następuje tworzenie granulek z drobnych cząstek i rozdrabnianie większych bryłek oraz otaczanie i zagęszczanie granulek w wyniku ich przemieszczenia na powierzchni urządzenia. Materiał dostarczany jest przez podajniki, zgarniaki utrzymują stałą wysokość nalewu. Materiał granulowany podczas procesu jest zraszany za pomocą dysz zraszających.

Schemat granulatora talerzowego:

1-                 dysze zraszające (opcjonalnie)

2-                

talerz

3-                 motoreduktor

4-                 korpus

5-                 rynna zsypowa

6-                 zgarniak

7-                

przekładnia pasowa

8-                 podajnik

9-                 silnik chłodzący

Granulator bębnowy:

Zalety: bardzo duża wydajność do 600 t/h, scalanie różnych materiałów, segregacja gotowego produktu (dotyczy granulatorów typu Dela)

Wady: bardzo duża masa, wymagają mocnych fundamentów, zajmują dużą powierzchnie, potrzeba dużego silnika, produkt końcowy nie posiada jednolitego rozkładu ziaren.

Granulator bębnowy stawiany jest na równo pod względem wydajności z granulatorem talerzowym.

Materiał porusza się wewnątrz granulatora w wyniku działania ruchu obrotowego od jednej powierzchni do drugiej. Ruch w osi prostopadłej jest ruchem przesypowym (podobnym do wodospadowego), a w kierunku wzdłuż osi jest ruch spiralny. Kat pochylenia (3-12 st) w kierunku przemieszczania się materiału. Aby uzyskać produkt finalny o odpowiedniej wielkości stosuje się przyrost wewnętrzny granulatora bębnowego.

6.     Przykład linii technologicznych do scalania materiałów pylistych i drobnoziarnistych oraz charakterystyka występujących w nich maszyn i urządzeń:

...