Քանի որ կենսազանգվածում վնասակար նյութերի՝ մոխրի, ազոտի և ծծմբի նման ցածր պարունակություն կա հանքային էներգիայի համեմատ, այն ունի մեծ պաշարների, լավ ածխածնային ակտիվության, հեշտ բռնկման և բարձր ցնդող բաղադրիչների բնութագրեր: Հետևաբար, կենսազանգվածը շատ իդեալական էներգետիկ վառելիք է և շատ հարմար է այրման փոխակերպման և օգտագործման համար: Կենսազանգվածի այրումից հետո մնացորդային մոխիրը հարուստ է բույսերի կողմից անհրաժեշտ սննդանյութերով, ինչպիսիք են ֆոսֆորը, կալցիումը, կալիումը և մագնեզիումը, ուստի այն կարող է օգտագործվել որպես պարարտանյութ՝ դաշտ վերադառնալու համար: Հաշվի առնելով կենսազանգվածի էներգիայի հսկայական ռեսուրսների պաշարները և եզակի վերականգնվող առավելությունները, այն ներկայումս աշխարհի երկրների կողմից համարվում է ազգային նոր էներգիայի զարգացման կարևոր ընտրություն: Չինաստանի ազգային զարգացման և բարեփոխումների հանձնաժողովը «12-րդ հնգամյա ծրագրի ընթացքում բերքի ծղոտի համապարփակ օգտագործման իրականացման ծրագրում» հստակ նշել է, որ ծղոտի համապարփակ օգտագործման մակարդակը մինչև 2013 թվականը կհասնի 75%-ի և կձգտի գերազանցել 80%-ը մինչև 2015 թվականը:
Կենսազանգվածի էներգիան բարձրորակ, մաքուր և հարմար էներգիայի վերածելու եղանակը դարձել է լուծման կարիք ունեցող հրատապ խնդիր: Կենսազանգվածի խտացման տեխնոլոգիան կենսազանգվածի էներգիայի այրման արդյունավետությունը բարելավելու և տեղափոխումը հեշտացնելու արդյունավետ միջոցներից մեկն է: Ներկայումս ներքին և արտաքին շուկաներում կան խիտ ձևավորման սարքավորումների չորս տարածված տեսակներ՝ պարուրաձև էքստրուզիոն մասնիկների մեքենա, մխոցային դրոշմման մասնիկների մեքենա, հարթ կաղապարի մասնիկների մեքենա և օղակաձև կաղապարի մասնիկների մեքենա: Դրանց թվում օղակաձև կաղապարի գնդիկավոր մեքենան լայնորեն կիրառվում է իր այնպիսի բնութագրերի շնորհիվ, ինչպիսիք են շահագործման ընթացքում տաքացման անհրաժեշտության բացակայությունը, հումքի խոնավության պարունակության լայն պահանջները (10%-ից 30%), մեկ մեքենայի մեծ արտադրողականությունը, բարձր սեղմման խտությունը և լավ ձևավորման ազդեցությունը: Այնուամենայնիվ, այս տեսակի գնդիկավոր մեքենաները ընդհանուր առմամբ ունեն թերություններ, ինչպիսիք են կաղապարի հեշտ մաշվածությունը, կարճ ծառայության ժամկետը, բարձր սպասարկման ծախսերը և փոխարինման անհարմարությունը: Օղակաձև կաղապարի գնդիկավոր մեքենայի վերը նշված թերություններին ի պատասխան՝ հեղինակը կատարել է ձևավորման կաղապարի կառուցվածքի բոլորովին նոր բարելավման նախագծում և նախագծել է երկար ծառայության ժամկետով, ցածր սպասարկման արժեքով և հարմար սպասարկմամբ սահմանված տիպի ձևավորման կաղապար: Միևնույն ժամանակ, այս հոդվածում իրականացվել է ձևավորման կաղապարի մեխանիկական վերլուծություն դրա աշխատանքային գործընթացում:
1. Օղակաձև գրանուլյատորի համար ձևավորող կաղապարի կառուցվածքի բարելավման նախագծում
1.1 Ներածություն էքստրուզիայի ձևավորման գործընթացին.Օղակաձև կաղապարի գնդիկավոր մեքենան կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ ուղղահայաց և հորիզոնական, կախված օղակաձև կաղապարի դիրքից։ Շարժման ձևի համաձայն, այն կարելի է բաժանել շարժման երկու տարբեր ձևերի՝ ակտիվ սեղմող գլան՝ ֆիքսված օղակաձև կաղապարով և ակտիվ սեղմող գլան՝ շարժվող օղակաձև կաղապարով։ Այս բարելավված դիզայնը հիմնականում ուղղված է օղակաձև կաղապարի մասնիկային մեքենային՝ ակտիվ ճնշման գլանով և ֆիքսված օղակաձև կաղապարով՝ որպես շարժման ձև։ Այն հիմնականում բաղկացած է երկու մասից՝ փոխադրող մեխանիզմ և օղակաձև կաղապարի մասնիկային մեխանիզմ։ Օղակաձև կաղապարը և ճնշման գլանը օղակաձև կաղապարի գնդիկավոր մեքենայի երկու հիմնական բաղադրիչներն են, որոնք օղակաձև կաղապարի շուրջը տարածված են բազմաթիվ ձևավորող կաղապարի անցքեր, և ճնշման գլանը տեղադրված է օղակաձև կաղապարի ներսում։ Ճնշման գլանը միացված է փոխանցման իլիկին, իսկ օղակաձև կաղապարը տեղադրված է ֆիքսված հենարանի վրա։ Երբ իլիկը պտտվում է, այն մղում է ճնշման գլանը պտտվելու։ Աշխատանքային սկզբունքը. Նախ, փոխադրող մեխանիզմը մանրացված կենսազանգվածի նյութը տեղափոխում է որոշակի մասնիկի չափի (3-5 մմ) սեղմման խցիկ։ Այնուհետև շարժիչը շարժում է գլխավոր լիսեռը՝ ճնշման գլանը պտտելու համար, և ճնշման գլանը շարժվում է հաստատուն արագությամբ՝ նյութը հավասարաչափ բաշխելու ճնշման գլանակի և օղակաձև ձուլվածքի միջև, ինչը հանգեցնում է օղակաձև ձուլվածքի սեղմմանը և շփմանը նյութի, ճնշման գլանակի՝ նյութի և նյութի հետ։ Շփման սեղմման ընթացքում նյութում ցելյուլոզը և կիսցելյուլոզը միանում են միմյանց։ Միաժամանակ, սեղմման շփումից առաջացող ջերմությունը մեղմացնում է լիգնինը և վերածում այն բնական կապակցանյութի, որը ցելյուլոզը, կիսցելյուլոզը և այլ բաղադրիչները դարձնում է ավելի ամուր կապված միմյանց հետ։ Կենսազանգվածի նյութերի անընդհատ լցման դեպքում, ձևավորող ձուլվածքի անցքերում սեղմման և շփման ենթարկվող նյութի քանակը շարունակում է աճել։ Միաժամանակ, կենսազանգվածի միջև սեղմման ուժը շարունակում է աճել, և այն անընդհատ խտանում է և ձևավորվում ձուլվածքի անցքում։ Երբ արտամղման ճնշումը մեծ է շփման ուժից, կենսազանգվածը անընդհատ արտամղվում է օղակաձև ձուլվածքի շուրջը գտնվող ձուլվածքի անցքերից՝ ձևավորելով կենսազանգվածի ձուլվածքի վառելիք՝ մոտ 1 գ/սմ3 ձևավորման խտությամբ։
1.2 Ձևավորող կաղապարների մաշվածություն.Պելետային մեքենայի մեկ մեքենայի արտադրողականությունը մեծ է, ունի համեմատաբար բարձր աստիճանի ավտոմատացում և հումքի նկատմամբ ուժեղ հարմարվողականություն: Այն կարող է լայնորեն օգտագործվել տարբեր կենսազանգվածային հումքի վերամշակման համար, հարմար է կենսազանգվածային խիտ ձևավորող վառելիքների լայնածավալ արտադրության համար և բավարարում է կենսազանգվածային խիտ ձևավորող վառելիքի արդյունաբերականացման զարգացման պահանջները ապագայում: Հետևաբար, օղակաձև կաղապարային պելետային մեքենան լայնորեն օգտագործվում է: Մշակված կենսազանգվածային նյութում ավազի և այլ ոչ կենսազանգվածային խառնուրդների փոքր քանակության հնարավոր առկայության պատճառով, մեծ հավանականություն կա, որ պելետային մեքենայի օղակաձև կաղապարը զգալի մաշվածություն առաջացնի: Օղակաձև կաղապարի ծառայության ժամկետը հաշվարկվում է արտադրական հզորության հիման վրա: Ներկայումս օղակաձև կաղապարի ծառայության ժամկետը Չինաստանում ընդամենը 100-1000 տոննա է:
Օղակաձև կաղապարի խափանումը հիմնականում տեղի է ունենում հետևյալ չորս երևույթների դեպքում՝ ① Օղակաձև կաղապարի որոշ ժամանակ աշխատելուց հետո ձևավորող կաղապարի անցքի ներքին պատը մաշվում է, և բացվածքը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է ձևավորված վառելիքի զգալի դեֆորմացիայի։ ② Օղակաձև կաղապարի ձևավորող մատրիցային անցքի սնուցման թեքությունը մաշվում է, ինչը հանգեցնում է մատրիցային անցքի մեջ սեղմված բիոմասսայի նյութի քանակի նվազմանը, էքստրուզիոն ճնշման նվազմանը և ձևավորող մատրիցային անցքի հեշտ խցանմանը, ինչը հանգեցնում է օղակաձև կաղապարի խափանմանը (Նկար 2)։ ③ Ներքին պատի նյութերից հետո արտանետման քանակը կտրուկ նվազում է (Նկար 3)։
④ Օղակաձև ձուլվածքի ներքին անցքի մաշվելուց հետո, հարակից ձուլվածքի կտորների միջև պատի հաստությունը L դառնում է ավելի բարակ, ինչը հանգեցնում է օղակաձև ձուլվածքի կառուցվածքային ամրության նվազմանը: Ճաքերը հակված են առաջանալու ամենավտանգավոր հատվածներում, և ճաքերի շարունակական ընդարձակմանը զուգընթաց տեղի է ունենում օղակաձև ձուլվածքի կոտրման երևույթը: Օղակաձև ձուլվածքի հեշտ մաշվելու և կարճ ծառայության ժամկետի հիմնական պատճառը ձևավորող օղակաձև ձուլվածքի անհիմն կառուցվածքն է (օղակաձև ձուլվածքը ինտեգրված է ձևավորող ձուլվածքի անցքերի հետ): Երկուսի ինտեգրված կառուցվածքը հակված է այսպիսի արդյունքների. երբեմն, երբ օղակաձև ձուլվածքի միայն մի քանի ձևավորող ձուլվածքի անցքեր են մաշվում և չեն կարողանում աշխատել, ամբողջ օղակաձև ձուլվածքը պետք է փոխարինվի, ինչը ոչ միայն անհարմարություններ է առաջացնում փոխարինման աշխատանքների համար, այլև մեծ տնտեսական կորուստներ է առաջացնում և մեծացնում է սպասարկման ծախսերը:
1.3 Ձևավորող կաղապարի կառուցվածքային բարելավման նախագծումՊելետային մեքենայի օղակաձև կաղապարի ծառայության ժամկետը երկարացնելու, մաշվածությունը նվազեցնելու, փոխարինումը հեշտացնելու և սպասարկման ծախսերը կրճատելու համար անհրաժեշտ է իրականացնել օղակաձև կաղապարի կառուցվածքի նոր բարելավման նախագծում: Նախագծման մեջ օգտագործվել է ներկառուցված ձուլվածքային կաղապար, իսկ սեղմման խցիկի բարելավված կառուցվածքը ցույց է տրված նկար 4-ում: Նկար 5-ը ցույց է տալիս բարելավված ձուլվածքային կաղապարի լայնական հատույթը:
Այս բարելավված դիզայնը հիմնականում նախատեսված է օղակաձև մասնիկների մեքենայական մշակման համար, որն ունի ակտիվ ճնշման գլանակի և ֆիքսված օղակաձև կաղապարի շարժման ձև։ Ստորին օղակաձև կաղապարը ամրացված է մարմնին, իսկ երկու ճնշման գլանները միացված են գլխավոր լիսեռին միացնող թիթեղի միջոցով։ Ձևավորող կաղապարը ներդրված է ստորին օղակաձև կաղապարի վրա (միջամտության միջոցով), իսկ վերին օղակաձև կաղապարը ամրացված է ստորին օղակաձև կաղապարի վրա պտուտակների միջոցով և ամրացված է ձևավորող կաղապարին։ Միևնույն ժամանակ, ճնշման գլանակի շրջվելուց և օղակաձև կաղապարի երկայնքով ճառագայթաձև շարժվելուց հետո ձևավորող կաղապարի ուժի պատճառով ետ թռչելը կանխելու համար, օգտագործվում են խորանարդ պտուտակներ՝ ձևավորող կաղապարը համապատասխանաբար վերին և ստորին օղակաձև կաղապարներին ամրացնելու համար։ Անցքի մեջ մտնող նյութի դիմադրությունը նվազեցնելու և կաղապարի անցքի մեջ մտնելն ավելի հարմար դարձնելու համար։ Նախագծված ձևավորող կաղապարի սնուցող անցքի կոնաձև անկյունը 60°-ից մինչև 120° է։
Ձևավորող կաղապարի բարելավված կառուցվածքային դիզայնն ունի բազմակի ցիկլի և երկար ծառայության ժամկետի բնութագրեր: Երբ մասնիկային մեքենան աշխատում է որոշակի ժամանակահատվածում, շփման կորուստը հանգեցնում է ձևավորող կաղապարի անցքի մեծացմանը և պասիվացմանը: Երբ մաշված ձևավորող կաղապարը հանվում և լայնանում է, այն կարող է օգտագործվել ձևավորող մասնիկների այլ բնութագրերի արտադրության համար: Սա կարող է ապահովել կաղապարների վերօգտագործումը և խնայել սպասարկման և փոխարինման ծախսերը:
Գրանուլյատորի ծառայության ժամկետը երկարացնելու և արտադրական ծախսերը կրճատելու համար ճնշման գլանը օգտագործում է բարձր ածխածնային բարձր մանգանային պողպատ՝ լավ մաշվածության դիմադրողականությամբ, ինչպիսին է 65Mn-ը: Ձևավորման կաղապարը պետք է պատրաստված լինի համաձուլվածքային կարբուրացված պողպատից կամ ցածր ածխածնային նիկել-քրոմի համաձուլվածքից, ինչպիսին է Cr, Mn, Ti և այլն պարունակողը: Սեղմման խցիկի բարելավման շնորհիվ վերին և ստորին օղակաձև կաղապարների կողմից շահագործման ընթացքում զգացվող շփման ուժը համեմատաբար փոքր է ձևավորման կաղապարի համեմատ: Հետևաբար, սովորական ածխածնային պողպատը, ինչպիսին է 45 պողպատը, կարող է օգտագործվել որպես սեղմման խցիկի նյութ: Համեմատած ավանդական ինտեգրված ձևավորման օղակաձև կաղապարների հետ, այն կարող է նվազեցնել թանկարժեք համաձուլվածքային պողպատի օգտագործումը, դրանով իսկ նվազեցնելով արտադրական ծախսերը:
2. Օղակաձև կաղապարի գնդիկավոր մեքենայի ձևավորող կաղապարի մեխանիկական վերլուծություն ձևավորող կաղապարի աշխատանքային գործընթացի ընթացքում:
Ձուլման գործընթացի ընթացքում նյութում պարունակվող լիգնինը լիովին մեղմանում է ձուլման կաղապարում առաջացող բարձր ճնշման և բարձր ջերմաստիճանի միջավայրի պատճառով: Երբ էքստրուզիայի ճնշումը չի աճում, նյութը ենթարկվում է պլաստիկացման: Պլաստիկացումից հետո նյութը լավ է հոսում, ուստի երկարությունը կարող է սահմանվել d-ի վրա: Ձևավորող կաղապարը համարվում է ճնշման տակ գտնվող տարա, և ձևավորող կաղապարի վրա ճնշումը պարզեցվում է:
Վերոնշյալ մեխանիկական հաշվարկային վերլուծության միջոցով կարելի է եզրակացնել, որ ձևավորող կաղապարի ներսում ցանկացած կետում ճնշումը ստանալու համար անհրաժեշտ է որոշել ձևավորող կաղապարի ներսում այդ կետում շրջագծային լարվածությունը: Այնուհետև կարելի է հաշվարկել շփման ուժը և ճնշումը այդ տեղում:
3. Եզրակացություն
Այս հոդվածում առաջարկվում է օղակաձև կաղապարի գնդիկավորիչի ձևավորող կաղապարի նոր կառուցվածքային բարելավման նախագիծ: Ներկառուցված ձևավորող կաղապարների օգտագործումը կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել կաղապարի մաշվածությունը, երկարացնել կաղապարի ցիկլի կյանքը, հեշտացնել փոխարինումն ու սպասարկումը, ինչպես նաև նվազեցնել արտադրական ծախսերը: Միևնույն ժամանակ, ձևավորող կաղապարի վրա իրականացվել է մեխանիկական վերլուծություն իր աշխատանքային գործընթացի ընթացքում, որը տեսական հիմք է հանդիսանում ապագա հետագա հետազոտությունների համար:
Հրապարակման ժամանակը. Փետրվարի 22-2024