Rodzaje maszyn i urządzeń, ich przykłady i funkcje jakie spełniają: a

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 𝑀1 𝑛1 = 𝑀2 𝑛2 . 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=
𝑁𝑝𝑠
𝑊
𝑘𝑊ℎ
𝑀𝑔
[ 𝑀𝑔 ]; 𝑊 = 60 ∙ 𝑛 ∙ 𝜌𝑝 ∙ 𝑉𝑝 ∙ 𝑖 [ ℎ ]; 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:
123456789-
dysze zraszające (opcjonalnie)
talerz
motoreduktor
korpus
rynna zsypowa
zgarniak
przekładnia pasowa
podajnik
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:
Mieszanie (mat. drobnoziarnisty)
Lepiszcze
Mieszanie
Scalanie (kompaktowanie)
Kruszenie
Łamanie wyprawki
Przesiewanie
Granulat
Sezonowanie produktu
Zwrot
Wysoko pylisty sorbet wapniowy
Przygotowanie Pylistego 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2
Scalanie
Nadziarno
Podziarno
Kruszenie wyprask
Przesiewanie
Drobnoziarnisty sorbet
Przesiewanie: zwane także klasyfikacją mechaniczna, jedna z podstaw operacji przeróbczych polegającą na
rozdziale mieszaniny ziaren wg ich wielkości:
 Przesiewacz załadowczy
 Przesiewniki stożkowe
 Przesiewacz wałkowy
 Przesiewacze wibracyjne
 Przesiewcze rusztowe – trójkątne
 Przesiewacze rusztowe
 Przesiewniki wstrząsowe
 Przesiewniki rezonansowe
 Przesiewniki łukowe
7. Maszyny do wstępnego, średniego i drobnego kruszenia surowców skalnych, budowa oraz podstawy
eksploatacji:
Kruszarki szczękowe: (rozdrabnianie zgrubne i średnie)
Charakteryzują się dużą prostotą w budowie i niezawodnością działania. Zasadnicze części:

korpus główny

wał mimośrodowy

szczęka ruchoma i nieruchoma

korbowód

płyty rozporowe

mechanizm regulacji wielkości szczeliny wylotowej i kół zamachowych
Ze względu na charakter ruchu szczęki roboczej kruszarki dzieli się na:

kruszarki szczękowe o prostym ruchu szczęki z jedną lub dwoma płytami rozporowymi

kruszarki i złożonym ruchu szczęki
W kruszarkach o prostym ruchu szczęka jest zawieszona na osi, natomiast dolny jej koniec wykonuje ruch
wahadłowy, zbliżając się i odchylając od szczęki
nieruchomej. Ruch szczęki realizowany jest od układu
napędowego za pomocą wału mimośrodowego i płyty
rozporowej. Stosuje się przede wszystkim do wstępnego
rozdrabniania. Odznaczają się one dużymi siłami kruszenia i
dlatego są stosowane do rozdrabniania materiałów
twardych o dużej wytrzymałości na zgniatanie.
W kruszarkach o ruchu złożonym szczęka ruchoma jest zawieszona na wale
mimośrodowym i podparta w dolnej części płytą rozporową. Szczęka w
punkcie zawieszenia porusza się po kole o promieniu równym mimośrodowi,
natomiast dolny punkt podparcia po łuku o promieniu o długości płyty
rozporowej. Charakteryzują się mniejszą siłą kruszenia i są stosowane do
wstępnego rozdrabniania materiałów oraz do rozdrabniania wtórnego i drobnego.
Kruszarki stożkowe (rozdrabnianie wstępne, średnie i drobne)
Rozdrabnianie materiału zachodzi między dwoma stożkami umiejscowionymi
jeden wewnątrz, których pobocznice stanowią powierzchnie robocze. Stożek
zewnętrzny jest nieruchomy, natomiast stożek wewnętrzny porusza się
mimośrodowo, zbliżając się i oddalając się od stożka nieruchomego.
 kruszarki stożkowe z wałem podwieszonym: charakteryzują się
sztywniejszą konstrukcją dzięki dwustronnemu łożyskowaniu wału głównego.
Umożliwia to przenoszenie dużych obciążeń stożka wywołanych naciskiem
kruszonego surowca.

kruszarki stożkowe z wałem wspartym: z uwagi na jednostronne zamocowanie wału głównego
posiadają znacznie słabszą konstrukcje, stosowane do rozdrabniania średniego
Kruszarki walcowe: (rozdrabnianie zgrubne, średnie i drobne)
Składa się z dwóch walców stanowiących podstawowy zespół roboczy, napędu i ramy nośnej. Walce są
płaszczami wykonanymi z utwardzonego żeliwa, hartowanej stali węglowej lub stali manganowej,
zamocowane od piasty lub tarcz zaklinowanych na wale. Wały są ułożyskowane przeważnie na wahliwych
łożyskach osadzonych w obudowach wmontowanych w ramę maszyny. Obudowy łożysk są osadzone w
prowadnicach, co umożliwia regulację wielkości szczeliny wylotowej oraz przesunięcie walca w przypadku
dostania się materiału nieskruszanego.
Kruszarki wirnikowe:

kruszarka wirnikowa młotkowa składa się z wirnika utworzonego w ten sposób, że na wale są
osadzone dyski, między którymi znajduje się wolna przestrzeń. W przestrzeni między dyskami są
zamocowane przegubowa na wspólnym sworzniu młotki. Liczba rzędów młotków na obwodzie
wirnika wynosi 4 do 8. Liczba młotków w rzędzie (zawieszonych na wspólnym sworzniu) wynosi 3 do
5. Wirnik wraz z młotkami jest zamocowany w korpusie kruszarki. Korpus kruszarki przeważnie
spawany lub skręcany jest rozbieralny wyłożony płytami odbojowymi wykonanymi z twardego
materiału. W dolnej części przestrzeni kruszenia znajduje się ruszt, który zatrzymuje cząstki
materiału o wymiarach przekraczających wymiary otworów w ruszcie. Napęd wirnika odbywa się
bezpośrednio od silnika elektrycznego. Stosuje się je do rozdrabniania materiałów średnio twardych
i miękkich. Wydajności do 25 500 t/h. Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne, kruszarki
młotkowe dzielą się na: kruszarki młotkowe jednowirnikowe i kruszarki młotkowe dwuwirnikowe.
Kruszarka wirnikowa młotkowa:
1- wirnik
2- bijak
3- odbojnica
4- śruby regulacyjne
5- obudowa
6- lej zasypowy
7- zsyp

kruszarka wirnikowa odrzutowa: cechą charakterystyczną tych kruszarek jest sposób połączenia
bijaka z wirnikiem. Bijak połączony jest sztywno z wirnikiem. W wyniku zderzenia się bryły z
bijakiem następuje częściowe rozbicie surowca i odrzucenie go w dużą prędkością na płyty
odbojowe. Tam następuje dalszy proces rozdrobnienia oraz powtórne zawrócenie materiału do
strefy wirujących bijaków. Stosowana do rozdrabniania skał twardych we wstępnym i średnim
kruszeniu.
Kruszarka wirnikowa odrzutowa
1- wirnik
2- bijak
3- odbojnica
4- śruby regulacyjne
5- obudowa
6- lej zasypowy
7- zsyp
8. Maszyny do wstępnego oraz drobnego mielenia materiałów ziarnistych, budowa oraz podstawy
eksploatacji młynów grawitacyjnych
Proces mielenia: Wysoce energochłonny, sprawność energetyczna podstawowych urządzeń 2-4%,
pozostała część: tarcie, fala akustyczna, zużycie maszyny.




mielenie drobne – 40 mm
mielenie bardzo drobne – 0,5-3 mm
mielenie koloidalne – 0,1-0,5 mm
mielenie subkoloidalne – 0,05-0,2 mm
Młyny:
 bębnowe
 rolowo – misowe
 udarowe
 strumieniowe
Młyn grawitacyjny - - napęd realizowany w wyniku działania siły ciężkości. Liczby kryterialne: Macha.
𝑣𝑜 = 𝜔𝜌
𝛼 − 𝑘ą𝑡 𝑜𝑑𝑒𝑟𝑤𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑘ó𝑙𝑖
𝜔2 𝜌 = 𝑔 cos 𝛼
𝑔 cos 𝛼
𝜔=√
𝜌
𝜌=𝑅−𝑟
𝑟≪𝑅
𝜌≈𝑅
𝐸𝑚𝑖𝑒𝑙𝑒𝑛𝑖𝑎 = 𝑚𝑔𝐻, 𝐻 = 𝐻𝑚𝑎𝑥
Dla 𝛼 = 45° najlepsze działanie udarowe ale sprawdza się tylko dla większych brył-ziaren. Ze spadkiem
wielkości rozrabnianych ziaren rośnie jego wytrzymałość (brak naturalnych spękań).
Moc potrzeba do napędu:
𝑁=
0,45 ∙ 𝑚𝑚 𝑔𝑅𝜔
1000𝜂𝑚
Stopień napełnienia młyna:
𝑉𝑚𝑖𝑒𝑙𝑛𝑖𝑘ó𝑤
, 𝑑𝑢ż𝑦 → 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑜𝑤𝑦, 𝑚𝑎ł𝑦 → ś𝑐𝑖𝑒𝑟𝑛𝑦
𝑉𝑐𝑎łę𝑗 𝑘𝑜𝑚𝑜𝑟𝑦
𝑐𝑖ą𝑔ł𝑒 ≤ 0,32 ≤ 𝑜𝑘𝑟𝑒𝑠𝑜𝑤𝑒 ≤ 0,6; 𝑑𝑙𝑎 𝑑𝑟𝑜𝑏𝑛𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎ł𝑢 ≤ 0,18
Wykładziny:
 chroni korpus
 zmienia charakter pracy
 segreguje mielniki
wewnątrz komory, wg.
rozmiaru
9. Podstawy modelowania matematycznego procesów realizowanych w maszynach technologicznych,
przykład modelu brykietowania materiału drobnoziarnistego w prasie walcowej i jego praktyczne
zastosowanie:
Schemat idealizacji układu zagęszczania prasy walcowej i proces brykietowania na obiekcie
rzeczywistym:
Porównując sumaryczną objętość wgłębień formujących na
powierzchniach roboczych walców brykieciarki z objętością
płaskiego pasma walcowanego w układzie zastępczym,
otrzymano zależność, wyrażającą związek między promieniami
walców w układzie rzeczywistym oraz zastępczym:
𝑅𝑜 = √𝑅 2 −
𝑘𝑉𝐵
2𝜋𝐵
𝑅𝑜 − 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑖𝑒ń 𝑤𝑎𝑙𝑐ó𝑤 𝑤 𝑢𝑘ł𝑎𝑑𝑧𝑖𝑒 𝑧𝑎𝑠𝑡ę𝑝𝑐𝑧𝑦𝑚
𝑅 − 𝑟𝑧𝑒𝑐𝑧𝑦𝑤𝑖𝑠𝑡𝑦 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑖𝑒ń 𝑤𝑎𝑙𝑐ó𝑤
𝑘 − 𝑖𝑙𝑜ść 𝑤𝑔łę𝑏𝑖𝑒ń 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑗ą𝑐𝑦𝑐ℎ
𝑉𝐵 − 𝑜𝑏𝑗ę𝑡𝑜ś𝑐 𝑏𝑟𝑦𝑘𝑖𝑒𝑡𝑢
𝐵 − 𝑠𝑧𝑒𝑟𝑜𝑘𝑜ść 𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑎 𝑤𝑎𝑙𝑐ó𝑤 𝑤 𝑢𝑘ł𝑎𝑑𝑧𝑖𝑒 𝑟𝑧𝑒𝑐𝑧𝑦𝑤𝑖𝑠𝑡𝑦𝑚 𝑜𝑟𝑎𝑧 𝑧𝑎𝑠𝑡ę𝑝𝑐𝑧𝑦𝑚
Przyjęte założenia:

materiał jednorodny i izotropowy

plastyczny stan odkształcenia materiału

czynniki główne mające wpływ na przebieg brykietowania: 𝛷 = {𝑅, 𝑉𝐵 , 𝑎, 𝛼𝑜 , 𝜗(𝑠,𝑤) , 𝜇(𝑠,𝑤) }
𝑎 − 𝑠𝑧𝑒𝑟𝑜𝑘𝑜ś𝑐 𝑠𝑧𝑐𝑧𝑒𝑙𝑖𝑛𝑦 𝑚𝑖ę𝑑𝑧𝑦 𝑤𝑎𝑙𝑐𝑎𝑚𝑖 𝑤 𝑟𝑧𝑒𝑐𝑧𝑦𝑤𝑖𝑠𝑡𝑦𝑚 𝑢𝑘ł𝑎𝑑𝑧𝑖𝑒
𝛼𝑜 − 𝑘ą𝑡 𝑐ℎ𝑤𝑦𝑡𝑢
𝜗 − 𝑗𝑒𝑑𝑛𝑜𝑠𝑡𝑘𝑜𝑤𝑦 𝑜𝑝ó𝑟 𝑧𝑎𝑔ę𝑠𝑧𝑐𝑧𝑎𝑛𝑖𝑎
𝜇 − 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘 𝑡𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑧𝑒𝑤𝑛ę𝑡𝑟𝑧𝑛𝑒𝑔𝑜
𝑠 − 𝑠𝑡𝑜𝑝𝑖𝑒ń 𝑧𝑎𝑔ę𝑠𝑧𝑐𝑧𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑏𝑟𝑦𝑘𝑖𝑒𝑡𝑜𝑤𝑎𝑛𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎ł𝑢
𝑤 − 𝑤𝑖𝑙𝑔𝑜𝑡𝑛𝑜ść 𝑏𝑟𝑦𝑘𝑖𝑒𝑡𝑜𝑤𝑎𝑛𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎ł𝑢
Stosując metodę cienkich przekrojów, wydzielono w strefie zagęszczania element objętości
brykietowanego materiału ograniczonego:

powierzchniami bocznymi walców i uszczelnieniami

płaszczyznami prostopadłymi do kierunku przemieszczania się materiału
Otrzymano równanie:
ℎ𝑦 𝑑𝜎𝑦 + 𝜎𝑦 𝑑ℎ𝑦 − 𝑝𝑦 𝑑ℎ𝑦 + 𝑡𝑦
𝑑ℎ𝑦
=0
tan 𝛼𝑦
ℎ𝑦 − 𝑜𝑑𝑙𝑒𝑔ł𝑜ść 𝑚𝑖ę𝑑𝑧𝑦 𝑤𝑎𝑙𝑐𝑎𝑚𝑖 𝑛𝑎 𝑝𝑜𝑧𝑖𝑜𝑚𝑖𝑒 𝑘ą𝑡𝑎 𝛼𝑦
𝛼𝑦 − 𝑘ą𝑡 𝑧𝑎𝑔ę𝑠𝑧𝑐𝑧𝑎𝑛𝑖𝑎
𝜎𝑦 − ś𝑟𝑒𝑑𝑛𝑖𝑒 𝑛𝑎𝑝𝑟ęż𝑒𝑛𝑖𝑒 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑛𝑒
𝑡𝑦 − 𝑗𝑒𝑑𝑛𝑜𝑠𝑡𝑘𝑜𝑤𝑎 𝑠𝑖ł𝑎 𝑡𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎: 𝑡𝑦 = 𝜇(𝑠,𝑤) 𝑝𝑦
𝜎1 − 𝜎2 = 𝜗
𝜎1 , 𝜎2 − 𝑛𝑎𝑝𝑟ęż𝑒𝑛𝑖𝑎 𝑔łó𝑤𝑛𝑒
Przyjmując że 𝜎1 = 𝑝𝑦 𝑜𝑟𝑎𝑧 𝜎2 = 𝜎𝑦 , 𝑜𝑡𝑟𝑧𝑦𝑚𝑎𝑛𝑜𝑤 𝑠𝑧𝑐𝑧𝑒𝑔ó𝑙𝑛𝑎 𝑝𝑜𝑠𝑟𝑡𝑎ć 𝑤𝑎𝑟𝑢𝑛𝑘𝑢 𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑦𝑐𝑧𝑛𝑜ś𝑐𝑖:
𝑝𝑦 − 𝜎𝑦 = 𝜗
Po wprowadzeniu uproszczenia:

zastąpienie łuku chwytu cięciwą: 𝛼𝑦 = 𝛼𝑜 ⁄2
𝑑𝑝𝑦
𝜇 cot(𝛼𝑜 ⁄2)
𝜗
𝑑𝜗
+ 𝑝𝑦
=
+
𝑑ℎ𝑦
ℎ𝑦
ℎ𝑦 𝑑ℎ𝑦
𝜗 = 𝑓(𝑠, 𝑤)
} 𝑏𝑎𝑑𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑒𝑘𝑠𝑝𝑒𝑟𝑦𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑛𝑒
𝜇 = 𝑔(𝑠, 𝑤)
𝜗 = 𝐶𝑠 𝐷 𝑤 𝐸
𝐶, 𝐷, 𝐸 − 𝑤𝑠𝑝ół𝑐𝑧𝑦𝑛𝑛𝑖𝑘𝑖 𝑟ó𝑤𝑛𝑎𝑛𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑔𝑟𝑒𝑠𝑗𝑖
𝜗 = 𝑀𝑠 + 𝐽, 𝑧𝑎ł. 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑎𝑘𝑡𝑒𝑟 𝑙𝑖𝑛𝑖𝑜𝑤𝑦 → 𝑃1 = (𝑠 = 1, 𝜗 = 0) 𝑖 𝑃2 = (𝑠 = 𝑠𝑔𝑟 , 𝜗 = 𝐶𝑠𝑔𝑟 𝐷 𝑤 𝐸 )
Na podstawie analizy wyników pomiarów zmienności współczynnika tarcia zewnętrznego, uzyskano
ogólną postać formuły empirycznej:
𝜇 = 𝐹𝑠𝑎 + 𝐺𝑤 + 𝐾
10. Kształtowanie na etapie projektowania oraz wytwarzania wysokiej trwałości elementów maszyn
technologicznych narażonych na intensywne zużywanie:
Zużycie tarciowe jest najczęstszą przyczyną zużycia i niezdatności maszyny do eksploatacji:

naciski (1)

prędkość względna (2)

rodzaj materiału (3)

właściwości materiałów twardość → kruchość
Kształtowanie:

w dziedzinie konstrukcji - przez należyty dobór materiałów i ich kształtów do obciążeń,
kształtowanie nacisków jednostkowych, dobór materiałów i tworzyw na pary trące,
wyeliminowanie tarcia suchego, szerokie stosowanie odpowiednich uszczelnień , zapewnienie
odpowiedniej temperatury;

w dziedzinie technologii - przez wybór optymalnego rodzaju obróbki, kształtowanie
optymalnej warstwy wierzchniej, wybór właściwej obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,
prawidłowy montaż i regulacje;
Wzrost wymogów charakterystyk technicznych wymusza zwiększenie odporności materiałów na działanie
czynników fizycznych, chemicznych i zużyć od obciążeń. W związku z tym stosuje się lepsze materiały lub
zwiększ odporność warstwy wierzchniej.
Materiały o dużej wytrzymałości, małym przewodnictwie cieplnym, dużej zdolności do
umocnienia podczas obróbki plastycznej są materiałami trudno obrabialnymi. Z tego powodu czasami
trzeba stosować materiały gorsze o lepszej obrabialności.
Algorytm kształtowania własności powierzchni:
1. Dobór rodzajów i wartości liczbowych własności użytkowych dla znanych parametrów fizycznych,
chemicznych i przewidywanych obciążeń;
2. Dobór wartości liczbowych poszczególnych cech warstwy wierzchniej dla założonych własności
użytkowych;
3. Dobór takich sposobów obróbki zapewniających uzyskanie zakładanych cech warstwy wierzchniej oraz
dobór parametrów przewidywanych zabiegów obróbczych;
4. Wybór sposobu obróbki, zapewniającego najniższe koszty wytwarzania oraz możliwego do
zrealizowania w zakładzie przemysłowym przewidzianym do wytwarzania elementów;
5. Badania jakościowe zespołu wytwarzanego według przyjętej technologii;
6. Korygowanie wartości liczbowych własności użytkowych (rezultat badań) i projektowanie
procesu technologicznego według punktów 2-5.