CC BY
43
В настоящее время находит широкое применение перспективный способ - экструзия, обеспечивающий интенсификацию и углубленную обработку продуктов в экструдере, путем размягчения и продавливания через экструзионную головку В ходе управляемого процесса под действием скоростей сдвига, температуры и давления происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья. Характер и глубина изменений и их влияние на качество продукции зависит от режима процесса экструзии и его деятельности.
Необходимость создания перспективных конструкций экструдеров (корпус, шнек, матрица) вызвано интенсификацией процесса экструзии, стабилизации режимов обработки различного биосырья и получение готовых к употреблению продуктов.
На основе экспериментальных исследований и анализа конструкций экструдеров обозначены новые направления создания многомодульных экструдеров, которые позволяют улучшить качество готового продукта за счет применение щадящего режима обработки сырья, свести к минимуму потери питательных веществ в рабочей камере экструдера и стабилизировать давление в его предматричной зоне. В состав многомодульного экструдера входит ступенчатый шнек, витки которого по длине меняют свое направление, форму и шаг, обеспечивающие глубокую переработку сырья.
Как упоминалось выше, при переработке кедрового ореха имеются отходы. Поставлена задача о проектирование установок брикетирования отходов. Предлагается один из вариантов экструдеров. В головке экструдера расположен формирующий узел, состоящий из стальной муфты с нагревателями, формирующих втулок и прессующего шнека. Здесь происходит формирование непрерывного брикета шестигранной формы. Шнек работает при высоких нагрузках под давлением до 200 МПа и температуре до 300°С. Главный электродвигатель установки имеет мощность 45 кВт. Влажность сырья 6-12%, фракционный состав до 8 мм.
Параллельно создавалась установка для получения красителя из скорлупы и шелухи кедрового ореха. Предлагается один из вариантов установки, который состоит из вращающегося барабана и привода. В состав данной установки входит аппарат для измельчения скорлупы в порошок, размер зерна которого составляет 0,3 мм. Время затраченное на получение красителя составляет 4 суток вместо 21 суток при традиционном способе. Уменьшается расход органического растворителя. Данное направление исследования красящей способности водного экстракта, направлено на разработку технологий крашения отваром кедрового ореха, содержащего красящее вещество и оценку качества окраски.
Результаты конструкторских и технологических предложений направлены на получение новых форм продуктов питания, которые могут быть получены сельским подворьем.
Проскуряков А.В , Лаврушин Г.А.
ПРИМЕНЕНИЕ ГАБИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСА ПОЛИГОНА БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Г. ВЛАДИВОСТОКА
При оценке несущей способности откосов полигона бытовых отходов исходят из анализа внутренних активных и реактивных сил, влияющих на оползневые процессы грунта земляного сооружения. При оценке оползневых явлений расчет ведется по методу алгебраического сложения сил по круглоцилиндрической поверхности скольжения. В качестве примера рассмотрим устойчивость откоса полигона бытовых отходов.
Исходные данные. Проверить устойчивость откоса полигона (рис. 1). Средневзвешенные
характеристики по поверхности скольжения' С = 55кПа, <р = 20°, у = \ Ят /лг'1. Высота откоса Н=30м. Коэффициент запаса на устойчивость п = 1,2.
Расчет нормативных характеристик Сп и (рп производится путем введения в исходные данные коэффициента запаса устойчивости П :
с„=~ = 45 кПа; <РП = 20°
п
Глубину вертикальной стенки отрыва вычисляют по зависимости
2-С Нпп=-
90
У
< <р >
45°--—
2
= 7,14
м
Условная высота откоса
Н' =
Я
Я
: 4,2
90
По значениям расчетного угла внутреннего трения фп и условной высоты Н' можно
определить угол откоса борта ОС , который в данном случае составит а = 51,3°. Ширина призмы возможного обрушения вычисляется по формуле
2-Я
а = -
1 - ^а ■ tg
<* + <Рп
V
-2' На,
*8
45°
■ = 5,24 м
Расчет устойчивости откоса производится по методу алгебраического сложения сил по круглоцилиндрической поверхности скольжения. На расчетной схеме (см. рис. 1) блок возможного
смещения разбивается на 7 отсеков. В каждом отсеке в масштабе чертежа определяются: (О/ -площадь отсека; /г- - плотность породы; () - вес отсека; - угол наклона основания отсека; Ц -длина отсека по его основанию; - сдвигающая сила; 7]_ ^ - удерживающая сила; Ст -
нормативная характеристика сцепления; Сгя/г- - сила сцепления; /у N^ - сила трения; /V/ -нормальная сила; /щ - нормативный коэффициент трения.
п = -
п
У т
/ л 1-сдв
= 0,49
Рис. 1. К расчету габионной стены
Расчёт показывает, что устойчивость откоса полигона не удовлетворяет условиям устойчивости, так как п<1. Следовательно, для обеспечения устойчивости откоса полигона необходимо дополнительное сооружение в виде подпорной стены, сдерживающей оползневые явления земляного массива. В качестве такого сооружения принята габионная стена. Рассмотрим процесс потери устойчивости во времени.
При нарушении предельного равновесия горные породы подвержены реологическим изменениям, зависящими от высоты откоса и его влажности. Для оценки прочности на сдвиг горных пород в зависимости от влажности и уровня нормальной нагрузки по нормальным напряжениям СТ2 предлагается выражение
0Щ<в0 ( \ ( \
■51
0 к^г) о \аг )
Ядро К(1¥ — в) подбирают по кривым прочности ^с()в (№ , )
К{Ш-в) = Ге'щуу-{
гп(Ж-в)
Модель длительной прочности
где /?(/) - постоянная породы для текущего момента времени; t -
борта карьера.
Коэффициент запаса устойчивости откоса имеет вид
п
т=—-1-
t = exp— F Bl
I
/=1
ощ<0о f \ Wi-6Q> 0
J Л % K{W-0)de- J /2 0 0
A > cr.
т(в)с!в
h~
t = exp
1
6,8-38,56 1,095-
-HNit£(Pi+cili\-lLTi-d
i=1 M
^30-14^1 (1_e0,622.36)_
200
'30-14^74
(0,18-24 - 0,84- 24)
v 200
3426,26 = 11890,47 часов » 1,3 года.
В условиях муссоииого климата влажность оказывает большое влияние на прочность грунта при сдвиге. Это связано с влиянием времени. Если рассматривать современное механическое состояние полигона с исходными техническими характеристиками и при исходных механических свойствах, откос через 1,3 года должен разрушиться.
В связи с изменением проекта полигона, высота которого увеличится до 45 метров, устойчивость откоса снизится и при влажности 50 % (начальная влажность - 30 %) время потери устойчивости колеблется от нескольких часов до суток. При этих условиях могут возникнуть оползневые явления.
Для устранения оползневых явлений необходимо использование подпорной стены или габионного сооружения, которые бы исключили эти явления. Необходимы предварительные расчеты полезности габионного сооружения.
Расчет следует начинать с определения оползневого давления грунта насыпи Еп и
активного давления грунта засыпки Еа по формулам, действующих по контакту насыпи и армогрунтовой стены (системы Террамеш).
п
COS (pi
Еп = Х(Н ' Ti-cde ~ fin'Ni~ Cin • h ~ Ti-và ) i=l
где \k\ - допускаемая величина коэффициента устойчивости.
Таким образом п
= ' П-сШ ~~ fin ' — Сщ ■ lj — Tj_y(> j •
cos
{Pi-Viï
COS <Pj
(=1
(Pi-Pi)
= 1701,9 кН/м-
cos
где ка - коэффициент активного давления на подпорную стену:
к,, — -
eos
\(р-а')
I sin[(p + (Ро)- sini^cp- <?) v eos (а' + щ) • eos («' - £•)
eos2 (20+ 39)
• eos а • eos
(flD + «')
= 0,199,
1+.
«и (20+ 18)-«и 20
'cos(-39 + 18)-cos(-39)
• eos2 (-39)-cos(l 8-39)
1Я 28
Еа =——--0,199 = 1402,03 кН/м.
гцеу ~\8кН / м^ ; Н = 28м~, <р- 20°; = 0;а'=-39°. Далее необходимо сравнить
оползневое давление грунта насыпи Еп и активное давление грунта засыпки Еа между собой для выбора наибольшего. Стена системы Террамеш рассчитывается на восприятия наибольшего давления, в нашем случае Еп =1701,9 кН / м .
Рассмотрим устойчивость стены против сдвига и опрокидывания. Устойчивость стены системы Террамеш против сдвига по поверхности основания обеспечивается при выполнении
условия к > \к . Расчет устойчивости стены против сдвига выполняется по формулам
где R ~ удерживающие силы; Т - сдвигающие силы;
m m
R = sina-'^iGg¡ + c-B = Sin51° • ^ü)¡j¡ + с• В = i=1 ¿=1 30
= 0,78-^3,2-26+ 55-24 =3926, /=1
где G„¡ - вес i -габиона,
T = E,
_ ^ \Еак = • соя(а + ^) = 1402,03 •со?(-39 +18) = 1308.911 ~ШаХ{ Еп =1701,9 }'
¿ = ^- = 2,3-1701,9
Устойчивость стены системы Террамеш против опрокидывания обеспечивается при выполнении условия к > . Расчет устойчивости стены на опрокидывание выполнятся с использованием формул и выражений:
к = ■
М
уд
Моп
где Муд - момент удерживающих сил, кН • М ; Моп - момент сил, действующих на опрокидывание стены, кН • М .
где Gg - вес габионов; х() — 8 л/ - плечо равнодействующей нагрузок габионов.
т 30 30
=Ца)Г У1 3'2 •26 =2496кЯ / м,
/=1 ¿=1 Ы
Муд = Gg■x0 = 2496 • 8 = 19968 кН-м.
Моп=Еа-Уо>
где уа = — • Н = \0 м ~ плечо равнодействующей горизонтальной нагрузки Еа .
Моп =1402,03-10 = 14020 кН ■ м, ^19968^ 14020
Так как условие к > = 1,42 > 1,3 выполнено, следовательно, обеспечивается устойчивость стены системы Террамеш против опрокидывания.
Лаврушин Г.А., Лаврушина Е.Г.
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАЗДВИЖНЫХ СТОЕК МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ КМ -
87Э
Величина нагрузок на крепь от горного давления определяется на основании опыта проведения и поддержания выработок в аналогичных горно-геологических условиях, теоретических и натурных экспериментов. На данный момент на шахте ОАО «Шахта Нагорная» (Чукотский автономный округ) эксплуатируется механический комплекс КМ-87Э второго типоразмера. Максимальная выемочная мощность для комплекса составляет 1,95 м, а мощность пласта в лаве - 2,3 м. Необходимо увеличить длину стойки крепи М-87Э (рис. 1) на 350 мм, что позволит исключить потери угля из лавы. Внесение конструктивных изменений в конструкцию стоек производится из условия прочности и устойчивости, технических характеристик крепи М-87Э. Рабочее сопротивление стойки - 780 кН. Коэффициент запаса прочности принимается равным 1,5. Материал надставки -
