Реализация гидравлического метода транспортировки металлической стружки на предприятиях машиностроительной отрасли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт Судостроения и морской Арктической Техники (Севмашвтуз)

К вопросу реализации гидравлического метода транспортировки металлической стружки на предприятиях машиностроительной отрасли

Лебедев Николай Николаевич

Научный руководитель: Лебедева Елена Геннадьевна

к. т. н., доцент

Северный Арктический Федеральный Университет

Аннотация

В статье рассмотрен вопрос применения гидравлической транспортной системы для перемещения отходов в виде металлической стружки, полученной в результате механической обработки изделий машиностроительных производств, для последующей её переработки.

Ключевые слова: гидравлический, гидротранспорт, металлическая стружка, пропускная способность, насос.

Abstract

To the question of the implementation of the hydraulic method of transporting metal chips at the enterprises of the engineering industry

Lebedev Nikolai Nikolaevich

Scientific adviser: Lebedeva Elena Gennadievna

The article considers the issue of using a hydraulic transport system for moving waste in the form of metal chips obtained as a result of mechanical processing of products of machine-building industries for its subsequent processing.

Key words: hydraulic, hydraulic transport, metal shavings, throughput, pump.

В цехах механической металлообработки уборку от отходов в виде металлической стружки можно производить с помощью гидравлического трубопроводного транспорта [1]. Гидротранспорт металлической стружки отличается такими преимуществами, как низкие потери энергии при транспортировке отходов; отсутствием образования пыли и выделения токсичных веществ; возможностью автоматизации процесса удаления стружки; вероятностью пространственного разветвленного размещения систем гидротранспорта; низкими постоянными издержками; сниженными издержками на содержание систем гидротранспорта и сниженные эксплуатационные затраты [2].

Гидротранспорт металлической стружки является эффективным при применении в пределах машиностроительного цеха и при транспортировании за пределами предприятия твердых отходов применяется редко. Перемещение металлической стружки по гидравлическим трубопроводам осуществляется потоком жидкости за счет толкания стружки энергией несущего потока жидкости. В качестве несущей жидкости используется вода. Гидротранспорт может переносить практически все количество отходов металлической стружки в цехах холодной обработки металлов. При этом может обеспечиваться непрерывная подача смеси стружки и воды на большие расстояния с большими перепадами по высоте, обеспечиваемая гидравлическим уклоном. Процесс гидротранспорта стружки может быть механизирован и автоматизирован. Процесс гидротранспортировки может сопровождаться технологическими операциями по очистке, удалению технологического масла и заканчиваться просушкой и брикетированием стружки путем прессования.

Установка гидравлического транспорта металлической стружки имеет устройство для ввода в транспортирующий несущий поток стружки, в виде трубопроводного раструба со специальной арматурой, отсекающей подачу или желоба, а также устройства для просачивания несущей воды и ее отделения от частиц стружки в виде сеток. Данные трубопроводные системы можно назвать аналогом стоковой канализации, для которых важны конфигурация и материал, минимизирующие гидравлические сопротивления и исключающие заторы. Поэтому форма каналов должна иметь плавные изгибы и арматуру (предпочтительнее в виде дисковых затворов), не препятствующую прохождению потока со стружкой.

По классификации данные трубопроводы можно отнести к безнапорным, то есть с наличием имеющейся свободной поверхности в канале [3]. Полный гидравлический расчет гидротранспорта стружки с целью уборки отходов для их последующей утилизации, основан на законах гидравлики. В процессе гидравлического расчета производится определение площади сечения канала и подбор насоса. Отдельным вопросом остается определение достаточной секундной массы воды, требуемой для осуществления гидротранспорта металлической стружки. Что требует отдельного исследования данного вопроса.

Выбор внутреннего диаметра основного канала и трубопроводной арматуры определяется исходя из скорости несущего потока и общего количества массы стружки, удаляемой в единицу времени, то есть исходя из предполагаемой пропускной способности гидросети Mт (кг/с):

,

где- масса удаляемой стружки, в единицу времени, которая определяется в зависимости от количества работающих станков, массы и обрабатываемого металла (кг/с); - масса несущей среды (воды), в единицу времени, которая зависит также от массы удаляемой стружки (кг/с).

Далее площадь поперечного сечения канала можно определить, зная плотность жидкой среды и скорость v транспортировки жидкости в открытых, безнапорных каналах, используя уравнение расхода [4]:

, (м2)

Основным перекачивающим средством является гидравлический насос. После отделения металлической стружки путем процеживания через механические фильтры и решетки, собранную воду можно отправить на рециркуляцию при помощи насоса, подача которого определяется из расчета массового баланса и равна . Благодаря рециркуляции, достигается значительный экономический эффект, так как одна и та же жидкость может использоваться многократно. Восполнение потерь жидкости на испарение и проливы можно производить по мере надобности.

Необходимый напор Нн (м.вод.ст.) циркуляционного насоса определяется исходя из условия энергетического баланса, то есть подбирается по располагаемому напору исходя из суммы общих потерь энергии и имеющегося геометрического напора тракта:

,

где - удельные потери энергии на трение, определяемые в зависимости от коэффициента гидравлического трения и учитывающие длину l, гидравлический радиус канала r, среднюю скорость движения потока; гидравлический металлический стружка механический

- удельные потери энергии на все местные сопротивления (арматуру, отводы, раструбы, повороты канала), которые определяются в зависимости от суммарного коэффициента местных потерь и скорости потока в канале;

- геометрический напор определяется, в зависимости от имеющегося расположения гидравлического тракта в пространстве по оси z.

Таким образом, подбор насоса, осуществляющего подачу жидкости для обеспечения гидротранспорта металлической стружки, определим из условия материального и энергетического баланса:

,

Энергетические затраты можно определить исходя из мощности насоса, использующего электроэнергию. Теоретическую мощность насоса определим, зная его подачу и напор, с учетом внутренних потерь энергии (которые определяются кпд насоса :

,

С учетом КПД передачи от электродвигателя затрачиваемая мощность:

,

Таким образом, данный способ транспортировки металлической стружки применим для современных машиностроительных производств, использующих автоматические линии обработки. Использование гидравлической системы перемещения металлической стружки позволяет увеличить технико-экономические показатели за счёт снижения количества обслуживающего персонала и автоматизации процесса транспортировки металлической стружки. Так же позволяет задействовать экологичный способ транспортировки отходов с последующей рециркуляцией жидкости и утилизацией металлических отходов металлообрабатывающего производства.

Список литературы

1. Тихонцов А.М., Танцура А.И. Расчёт параметров гидротранспорта стружки// Научные труды Днепродзержинского государственного технического университета (ДГТУ), - 1980, №4, с. 86-91.

2. Тихонцов А.М. Научные основы создания специальных видов транспорта для механических цехов машиностроительных заводов/ дис. доктор технических наук: 22.05.12 - Промышленный транспорт. Днепродзержинск.1981. 441 с.

3. Классификатор гидротехнических сооружений.

4. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов /Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. 4-е изд., стереотипное, перепечатка со второго издания 1982 г. - М: «Издательский дом Альянс», 2010 - 423 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru