czwartek, 15 grudnia 2011

Literatura


Literatura

„Mechanika” Bydgoskie Towarzystwo Naukowe. Prace wydziału nauk technicznych. PWN Warszawa-Poznań 1986

„Procesy mechaniczne i urządzenia do ich realizacji” Andrzej Hejm Politechnika Łódzka 1996

„Ekologia rozdrabniaczy i maszyn rozdrabniających” Wydział Mechaniczny ATR w Bydgoszczy

„Rozdrabnianie tworzyw wielkocząsteczkowych w procesie recyklingu” Józef Flizikowski

„Polimery-Tworzywa wielkocząsteczkowe” Warszawa VI 1988 nr 6

„Rozprawy ATR nr 6” Konieczka R.

„Rozdrabnianie  tworzyw sztucznych” Józef Flizikowski














Załączniki

Płyta CD zawierająca:
- części i złożenie rozdrabniacza w programie SolidWorks
- badania wykonane w programie COSMOSWorks

Analiza badań i wnioski


5.5 Krytyczna analiza wyników

         Przeprowadzone badania pozwoliły sprawdzić czy maszyna może być poddawana procesowi rozdrabniania. Analizując rozkład odkształceń i naprężeń w próbkach wywołany zadaną siłą wywnioskować można że noże rozdrabniające spełniają swoją funkcje. Wywołane naprężenia pozwoliły na rozdrobnienie różnych próbek z tworzywa sztucznego. Podczas rozdrabniania większych próbek A i C zauważono zwiększone naprężenia wywołane w nożach rozdrabniających stałych i ruchomych.








Nie powodują one odkształceń elementów rozdrabniających ale podczas dłuższej pracy maszyny może dojść do zniszczenia elementów. Aby zapobiec temu należy nieznacznie zmienić konstrukcje noży rozdrabniających i zwiększyć kąt pomiędzy czołowymi powierzchniami noży.









Zwiększenie kąta pozwoli na uzyskanie większej wytrzymałości noży i zmniejszenie naprężeń powstających podczas rozdrabniania

6. Zakończenie i wnioski

         Powyższa praca magisterska została poświęcona tematyce tworzyw sztucznych. Autor zainteresowany problemem recyklingu opracował maszynę rozdrabniającą
o oryginalnej konstrukcji pozwalającą na powtórne wykorzystanie w przemyśle drobnych odpadków z tworzyw sztucznych, które często stanowią duży problem podczas produkcji. Rozdrabniacz został poddany badaniom których wyniki pozwoliły na wychwycenie drobnych niedomagań konstrukcyjnych i na ewentualną ich korektą przed wdrożeniem maszyny do produkcji. Badania te mogą być przydatne w przyszłości dla konstruktorów maszyn rozdrabniających.

Wyniki Badań


Rozkład odkształceń

2. Nóż stały i ruchomy

Rozkład naprężeń


Rozkład odkształceń






3. Nóż ruchomy

Rozkład naprężeń

Rozkład odkształceń



Próbka B

1.Wstępne rozdrabnianie

Rozkład naprężeń


Rozkład odkształceń


2. Nóż stały i ruchomy

Rozkład naprężeń

Rozkład odkształceń





3. Nóż ruchomy

Rozkład naprężeń




Rozkład odkształceń
Próbka C

1.Wstępne rozdrabnianie

Rozkład naprężeń

Rozkład odkształceń

Próbka D

1. Nóż stały i ruchomy

Rozkład naprężeń

Rozkład odkształceń





3. Nóż ruchomy

Rozkład naprężeń
Rozkład odkształceń





Próbka E

1. Po między nożem ruchomym a otworami sita

Rozkład naprężeń


Rozkład odkształceń
Próbka F

Po między nożem ruchomym a otworami sita

Rozkład naprężeń




Rozkład odkształceń



Opis oprogramowania komputerowego Solidworks


5.3 Opis oprogramowania komputerowego

Rozdrabniacz hiperboloidalny został zaprojektowany za pomocą oprogramowania SoldWorks, wszelkie badania przeprowadzono przy użyciu programu COSMOSWorks. Oba programy zostały zainstalowane na komputerze o następującej konfiguracji:
karta graficzna:NVIDIA GeForce4 MX 440 64 MB
procesor: AMD Athlon XP 2000+
pamięć RAM: 256 MB
HDD: 40GB


SolidWorks - oprogramowanie służące do modelowania 3D. W systemie SolidWorks użyto wiele znanych  funkcji typu drag-and-drop, point-and-click oraz cut-and-paste, zaczerpniętych z systemu Windows®. Dzięki nim elementy modelowane w SolidWorks mogą być dowolnie edytowalne a sam proces tworzenia projektu staje się o wiele prostszy. SolidWorks posiada przyjazny interfejs i i pełna gamę narzędzi dzięki którym stworzenie projektu staje się proste.


COSMOSWorks – jest to program komputerowy pozwalający na wirtualne testowanie oraz analizowanie skomplikowanych części
i podzespołów. Oparty na solveże COSMOSWorks rozwiązuje problemy napięć liniowych, naprężeń, dyslokacji, termiki, optymalizacji projektu, nieliniowych i wielu innych. Używany w przemyśle mechanicznym, elektromechanicznym, lotniczym, transportowym, medycznym czy budowlanym, COSMOSWorks skraca czas tworzenia projektu, redukuje koszty testów, poprawia jakość produktu, zwiększa dochodowość oraz przyspieszya wprowadzenie produktu na rynek.




5.4 Wyniki badań

Każdą zaprojektowaną maszynę przed wdrożeniem do produkcji należy poddać różnorodnym badaniom, tak aby sprawdzić czy spełnia wcześniej narzucone wymagania. Jest to bardzo ważny moment dla konstruktorów pozwalający na wychwycenie różnych niedomagań konstrukcyjnych i na korektę zauważonych błędów.
            Rozdrabniacz hiperboloidalny został testowany na rozdrabnianiu próbek
z tworzywa sztucznego typu PVC i PE o następującym kształcie:
                                   
                  A                                          B                                                     C










D                                                     E                                                     F










Próbki zostały  poddane badaniom w czterech miejscach maszyny w których następuje proces rozdrabniania:
a) u dołu zsypu gdzie następuje wstępne rozdrabnianie:






 b) po między nożem stałym a ruchomym:                    c) podczas obrotu noża ruchomego:
                                                                                           













 d) po między nożem ruchomym a otworami sita:















Metodyka Badań


5. Metodyka badań
      
         W metodyce zaproponowano wykorzystanie modeli wirtualnych do wstępnych symulacji kinematycznych i wytrzymałościowych.

5.1 Model obiektu badań

Obiektem badań jest prototyp rozdrabniacza hiperboloidalnego. Cechą charakterystyczną tej maszyny są noże rozdrabniające. Występują trzy pary noży ruchomych, i trzy noże stałe. Jest to niespotykane dotąd w przemyśle ułożenie, które może przyczynić się do zwiększenia sprawności rozdrabniaczy hiperboloidalnych.

5.2 Charakterystyka konstrukcji maszyny

Maszyna rozdrabniająca składa się z następujących elementów:

Noże rozdrabniające
- ruchome




- stałe




Wał, na którym osadzone są noże ruchome


















Sito                                                 Domknięcie bębna                          Łożysko wału









Pierścień mocujący                   Płyta od regulacji szczeliny                 Pokrywa bębna








Bęben rozdrabniacza  na którym osadzony jest wał z nożami i pierścieniem mocującym, łożysko, noże stałe, domknięcie bębna, sito, płyta regulacyjna i pokrywa bębna










  




















Rys14 Rozdrabniacz Hiperboloidalny


Wsyp doprowadza się do zsypu A, następnie przemieszcz się do komory rozdrabniającej poprzez szczelinę regulowaną za pomocą płyty B, gdzie poddany jest wstępnemu rozdrobnieniu przy użyciu noża ruchomego D i stałego H. W zależności od wielkości materiału zwiększa bądź zmniejsza się szczelinę, aby zapobiec zbyt szybkiemu przedostaniu się materiału do komory rozdrabniającej, uzyskania odpowiedniej wielkości granulatu wewnątrz rozdrabniacza i zapewnić kontakt pomiędzy materiałem a nożami D H. Dla zapewnienia bezpieczeństwa komora A zamykana jest pokrywą C podczas pracy. Materiał rozdrobniony wydostaje się otworami sita F. Cały element obrotowy wewnątrz komory osadzony jest na łożysku G.


Rys15 Rozdrabnianie wstępne.
1 nóż stały, 2-nóż ruchomy, 3materiał do rozdrobnienia, 4-korpus rozdrabniacza, 5-ruchoma płyta do regulacji szczeliny


Następnie materiał dostaje się do komory rozdrabniającej, gdzie poddawany jest dalszemu rozdrobnieniu. Zostaje on uderzany poprzez wirujące noże. Ponieważ istnieje przestrzeń pomiędzy nożem ruchomym a korpusem rozdrabniacza i może dojść do takiej sytuacji, że materiał rozdrabniany osiągnie taką wielkość, która pozwoli mu na osadzenie się na ścianach korpusu i nie będzie możliwe jego dalsze rozdrabnianie. W celu wyeliminowania takiego zjawiska zastosowano dwa noże stałe usytuowane na korpusie. Zatrzymają one materiał i skierują go na nóż ruchomy.

Rys 16. Zastosowanie noży stałych na korpusie rozdrabniacza
A-nóż ruchomy, B-materiał rozdrabniany, C-nóż stały, D-korpus rozdrabniacza



W maszynie tej występują trzy pary noży ruchomych. Jeżeli materiał rozdrabniany byłby za duży mógłby utknąć po między dwoma nożami, jednak do takiego zjawiska nie dojdzie. Materiał w zsypie poddawany jest wstępnemu rozdrobnieniu,
i dzięki temu granulat w komorze rozdrabniającej jest mniejszy niż przestrzeń po między dwoma nożami ruchomymi i dzięki temu elementy znajdujące się w środkowej części komory poddawane są dodatkowemu rozdrobnieniu. Bez zastosowania wstępnego rozdrabniania materiał wirujący byłby zbyt duży i utknąłby pomiędzy dwoma nożami.  
                                                                                                       



                                                                                   






Rys17 Rozdrabnianie w środkowej części komory.

            W dolnej części bębna istnieje mała odległość pomiędzy nożem a korpusem
 i sitem. Takie rozwiązanie konstrukcyjne zapobiega osadzaniu się granulatu pod wpływam siły ciężkości. Nóż obracając się w dolnej części wyrzuca materiał ku górze dzięki swojemu ukształtowaniu. Pozwala to na dalszy kontakt z innymi nożami do czasu osiągnięcia wymaganej wielkości. Gdy materiał dostanie się w okolice sita część utkwi
w otworze wylotowym. Obracający nóż utnie element znajdujący się wewnątrz otworu
 a pozostała część poddawana będzie dalszemu rozdrobnieniu. Oczywiście, gdy granulat osiągnie wymaganą wielkość samoistnie wydostanie się poprzez sito.