Експериментальні дослідження процесу пресування паливних брикетів з деревинної сировини

Abstract

Запропоновано методику та комплекс обладнання для експериментального визначення характеристик процесу пресування у виробництві паливних брикетів. Розглянуто конструкцію спеціального стенда з гідравлічним приводом, до складу якого входять: оснащення типу пари «пуансон–матриця» для пресування в брикети відходів деревообробної галузі; реєстраційно-вимірювальна система на основі аналого-цифрового адаптера та комп’ютера, а також вимірювальні засоби для високоточного контролю маси та об’єму вихідної дози деревинної сировини та готового зразка брикету після процесу пресування. Під час проведення експериментальних досліджень реєструвались, в динамічному режимі: тиск в робочій порожнині мультипликаторного гідроциліндра, який визначав рівень тиску пресування, переміщення штока гідроциліндра та швидкість процесу пресування. В результаті цих досліджень отримані залежності густини, як основного показника якості, аналога паливного брикету, від тиску пресування, величини фракції та породи деревинних відходів як сировини, а також від направленості процесу пресування. Встановлено, що найвагомішим фактором у забезпеченні ефективності процесу виготовлення паливних брикетів є тиск пресування, з підвищенням якого суттєво поліпшуються показники якості ущільненого брикету.Також позитивно на густину брикету впливає послідовне застосування різних напрямків пресування. Збільшення розміру фракції вихідної сировини негативно впливає на показник ущільнення брикету. Підвищення швидкості пресування також має негативний вплив на процес ущільнення. Незначною мірою на процес ущільнення впливає порода деревини, хоча встановлено, що відходи деревообробки хвойних порід дещо краще піддаються пресуванню, ніж аналогічна сировина листяних порід. Отримані експериментальні залежності пропонується використовувати під час проектування обладнання для виробництва паливних брикетів.

З урахуванням отриманих результатів на кафедрі технологій та автоматизації машинобудування Вінницького національного технічного університету розроблений та виготовлений дослідний зразок автоматизованого гідравлічного преса для виробництва паливних брикетів з деревинної сировини.

Предложена методика и комплекс оборудования для экспериментального определения характеристик процесса прессования в производстве топливных брикетов. Рассмотрена конструкция специального стенда с гидравлическим приводом, в состав которого входят: оснащение типа пары «пуансон–матрица» для прессования в брикеты отходов деревообрабатывающей отрасли; регистрационно-измерительная система на основе аналого-цифрового адаптера и компьютера, а также измерительные средства для высокоточного контроля массы и геометрических размеров исходной дозы сырья и готового образца брикета после процесса прессования. При проведении экспериментальных исследований регистрировались, в динамическом режиме: давление в рабочей полости мультипликаторного гидроцилиндра, который определял уровень давления прессования, перемещения штока гидроцилиндра и скорость процесса прессования. В результате этих исследований получены зависимости плотности, как основного показателя качества, аналога топливного брикета, от давления прессования, величины фракции и породы древесных отходов в качестве сырья, а также от направленности процесса прессования. Установлено, что наиболее значимым фактором в обеспечении нужного уровня качества топливного брикета является давление прессования, при повышении которого существенно улучшается качество уплотняемого брикета. Также положительно на плотность брикета влияет последовательное применение различных направлений прессования. Увеличение размера дозы исходного сырья негативно влияет на показатель уплотнения брикета. Повышение скорости прессования также оказывает негативное влияние на процесс уплотнения. Незначительно на процесс уплотнения влияет порода древесины, хотя установлено, что отходы обработки хвойных пород несколько лучше поддаются прессованию, чем аналогичное сырье лиственных пород. Полученные экспериментальные зависимости предлагается использовать при проектировании оборудования для производства топливных брикетов.

С учетом полученных результатов на кафедре технологий и автоматизации машиностроения Винницкого национального технического университета разработан и изготовлен опытный образец автоматизированного гидравлического пресса для производства топливных брикетов из древесного сырья.

There has been proposed the methodology and design equipment for the determination of characteristics of the raw materials for the production of fuel briquettes. There has been considered the special stand with hydraulic actuators, which includes: equipment as a pair of "punch-matrix for pressing raw materials as waste of wood industry, briquettes; measuring and registering system based on analog-to-digital adapter and PC as well as measuring tools for precise control of weight and size of the initial dose of raw materials and the finished briquette samples after pressing. During research the following experiments were recorded in dynamic mode: multiplicatory pressure hydraulic cylinders, which defined the load level during pressing and moving the last stock that characterized speed of this process. As a result of the pilot study of density dependence was received as a leading indicator of the quality of fuel briquettes from analogue pressure, size fractions and wood waste rocks. It has been established that the influential factors in ensuring the required level of quality fuel briquette pressing, the increasing of which greatly improves the process of sealing a briquette. Also the consistent compaction in different directions affects the density of briquette positively. The increase of the size of fraction of raw materials affects the briquette industry adversely. Also the increased speed of pressing affects the sealing process adversely. The breed of wood influences insignificantly on the process of compression, it is although set that wastes of woodworking of coniferous breeds are better for pressing than the raw material of leafy breeds. The experimentally received dependencies are encouraged to be used when designing the equipment for manufacture of fuel briquettes.

Taking into account the obtained results there has been constructed the pre-production model of the automated hydrohammer for the production of fuel preforms from wood raw material on the Chair of technologies and automation of engineering of Vinnytsia National Technical University.