CC BY
6
МРНТИ 55.19.13; 87.53.13
https://doi.org//10.48081/UIZS5215
*О. Т. Каирбай1, А. В. Маздубай2, С. И. Деревягин3
1,2,3Торайгыров университет, Республика Казахстан, г. Павлодар *e-mail: oljaskairbaev@mail.ru
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ТВЁРДЫХ ОТХОДОВ
После сравнительного анализа различных оборудований переработки твёрдых отходов, конструкций инструментов, наблюдение за их рабочими процессами привело к выводу о том, что они имеют низкий уровень ресурсосбережения и изнашиваются не рационально. В процессе литературного обзора был выявлен достаточно высокий спрос на разборный инструмент для оборудования по переработке твёрдых отходов. Разработан рабочий проект разборного инструмента для оборудования по переработке твёрдых отходов. Затем была разработана методика экспериментальных исследований по определению оптимальных конструктивных параметров инструмента для оборудования по переработке твёрдых отходов, изготовлены и испытаны 3д модели инструментов для оборудования по переработке твёрдых отходов в различных вариациях. Испытания показали устойчивую работу разборного инструмента при переработке металлической стружки стали 45. В данной статьепредставленрабочий проектразборного инструмента дляоборудования по переработке твёрдых отходов и разработанный алгоритм расчета конструктивных параметров инструмента, который внесён в программу проектирования инструмента для оборудования по переработке твёрдых отходов в Microsoft Office Excel. Эта программа позволяет сконструировать модель инструмента в соответствии с конструктивными параметрами, техническими характеристиками оборудования, потребностями и возможностями деятельности.
Ключевые слова: переработка ТБО, утилизация, ТБО, твёрдые отходы, инструмент.
Введение
В мире предлагаются и разрабатываются всевозможные стратегии вторичной переработки. В реальное время большой прогресс достигнут в механической и химической переработке, но они отличаются по степени распространенности, по собственным плюсам и дефектам. Механическая переработка с поддержкой надлежащих установок гарантирует несложное вторичное внедрение тех же самых материалов с учетом кое-каких утрат в их свойствах.
В Казахстане скопилось столько ТБО, что с 2019 года власти не разрешили захоронение на мусорных полигонах пластмассы, бумаги и стекла без подготовительной сортировки. Данной мерой министерство энергетики пробует
увеличить степень переработки отходов и ввести раздельный сбор мусора населения.
Каждый год в Казахстане появляется 5-6 млн. тонн ТБО. В ближайшие годы стоит ждать наращивания размеров образования ТБО за счет увеличения номенклатуры продовольственных и непродовольственных продуктов, ассортимента и обликов упаковки для них, подъема уровня жизни населения.
По итогам проведенных исследований ТОО «Оператор РОП» определен морфологический состав ТБО [1]:
1) Пищевые отходы - 31.1 %;
2) Макулатура - 25.2 %;
3) Полимер (пластмасса) - 11.2 %;
4) Стекло - 6.1 %;
5) Металлы - 3.4 %;
6) Прочие - 23 %.
В работе [2] проанализированы применяемые устройства, оборудования для дробления твёрдых отходов и существующие конструкций инструментов для переработки ТБО.
В качестве основной для исследования была выбрана конструкция двухвального шредера серии DB производства ООО «ИНФЕЛКО» [3].
а) б)
Рисунок 1 - Двухвальный шредер DB-5: а - вид спереди; б - вид сзади Материалы и методы
Так как, принцип резки осуществляется под углом 90°, углы между поверхностями лезвий и горизонталью, вертикалью - прямые (рисунок 2, а) [4].
а) б)
Рисунок 2 - Крюкообразный нож для шредера
а - принцип резки; б - распространенный крюкообразный
Для разработки ножа был взят за основу крюкообразный нож с 6-ти угольным посадочным отверстием (рисунок 2, б).
Лезвия имеют твёрдость 58HRC, высокую износоустойчивость кромок.
в)
Рисунок 3 - 3D модели ножа
а - нож со сменными лезвиями; б - кольцо; в - ножи и кольца на роторе;
Между ножами устанавливаются дистанционные кольца меньшего диаметра, которые при сборке двух роторов создают определенное перекрытие между ножами ротора (рисунок 3, б).
Благодаря многогранному сердечнику ротора ножи крепятся в определенном порядке, который позволяет каждому последующему ножу в наборе иметь радиальное угловое смещение относительно предыдущего. Что обеспечивает более надежную фиксацию и необходимый размер дробления (рисунок 3, в).
Результаты и обсуждение
Программа проектирования инструмента для оборудования по переработке твёрдых отходов представлена на рисунке 4, где числовые ячейки с толстыми внешними границами - вводные данные; прочие числовые ячейки имеют функцию
Исходные данные
Расстояние между центрами валов 81,95 мм
Диаметр вписанного круга 32 мм
Длина грани 6-угольника 18,47521 мм
Расчет параметров инструмента:
| Наружный диаметр корпуса ножа 106,0 мм |
Внутренний диаметр корпуса ножа 76,4 мм |
| Мин. Ширина корпуса ножа 5.D мм |
Ширина корпуса ножа мм
| Остаточная длина после винта 4,618803 мм |
Длина ребра крепления (гипотенуза) 16 мм
Ребро крепления (катет) » мм
|Длина крепления 13,85641 мм |
Высота лезвия 14,8 мм
Ширина лезвия 5,0 мм
Толщина лезвия 8,000235 мм
Диаметр дистанционного кольца 55,9 мм
Ширина дистанционного кольца 6,0 мм
Максимальный диаметр головки винта 3,0 мм
Диаметр головки винта з| мм
Максимальная высота головки винта 0,9б|мм
Диаметр винта М1.б| мм
Длина резьбы винта 9| мм
Максимальная длина винта 17,00023 мм
Длина винта 14|мм
Глубина резьбового отверстия корпуса 7,999765 мм
Рисунок 4 - Программа проектирования инструмента для оборудования по
переработке твёрдых отходов
Исходные данные:
- расстояние между центрами валов а;
- посадочное отверстие ножа и кольца (диаметр вписанного круга)
- длина грани 6-гранника (посадочного отверстия) .
а) б)
Рисунок 5 - Расчет наружного диаметра корпуса ножа а - расстояние между центрами валов; б - наружный диаметр корпуса ножа Расчет наружного диаметра корпуса ножа А
Отсюда
— и 0,773 Д.
а) б)
Рисунок 6 - Расчет внутреннего диаметра корпуса ножа
а - диаметр вписанного круга; б - внутренний диаметр корпуса ножа
Расчет внутреннего диаметра корпуса ножа А
¡в 0.4186
А
Отсюда
Расчет минимальной ширины корпуса ножа
® 0.047
Д.
Отсюда
А™. «А х0.047
ШШ1 Н
Ширина корпуса ножа подбирается с учетом минимальной ширины корпуса ножа.
а) б)
Рисунок 7 - Расчет остаточной длины после винта а - расчет; б - треугольник расчета остаточной длины после винта Расчет остаточной длины после винта
'™=Лф2+ф2
Рисунок 8 - Треугольник расчета длины крепления Расчет длины крепления /.
-1
реб
где / . - длина ребра крепления (гипотенуза);
- ребро крепления (катет).
а) б)
Рисунок 9 - Расчет высоты лезвия
а - габаритные размеры лезвия; б - расчетные
Расчет высоты лезвия h
Расчет ширины лезвия ъ;
где Ьш - ширина ножа.
Расчет толщины лезвия
Отсюда
где - длина крепления.
2 2
ъ=к
Рисунок 10 - Расчет диаметра дистанционного кольца Расчет диаметра дистанционного кольца д
D 1)х2
2
Расчет ширины дистанционного кольца 6ж
Диаметр головки винта подбирается с учетом максимального диаметра головки винта и ГОСТ 17475-80 (Винты с потайной головкой классов точности А и В). Максимальная высота головки винта подбирается из ГОСТ 1747580 (Винты с потайной головкой классов точности А и В) в соответствии с выбранным диаметром винта. Диаметр винта подбирается из ГОСТ 17475-80 (Винты с потайной головкой классов точности А и В) в соответствии с выбранной максимальной высотой головки винта. Длина резьбы винта подбирается из ГОСТ 17475-80 (Винты с потайной головкой классов точности А и В) в соответствии с выбранным диаметром винта.
Расчет максимальной длины винта
где 1 - длина резьбы винта.
Длина винта подбирается с учетом максимальной длины винта и из ГОСТ 17475-80 (Винты с потайной головкой классов точности А и В) в соответствии с выбранным диаметром винта.
Длина винтпи
Рисунок 11 - Расчет глубины резьбового отверстия корпуса
Расчет глубины резьбового отверстия корпуса Ь
К=К-*м + 2
где ] - длина винта.
€
Выводы
После разработки модели инструмента, появилась проблема проектирования инструментов в зависимости от конструктивных параметров и технических характеристик оборудований. Для решения этой проблемы была создана
программа проектирования инструмента для оборудования по переработке твёрдых отходов в Microsoft Office Excel. Перед расчетом в программе необходимо знать следующие исходные данные оборудования:
- расстояние между центрами валов;
- посадочное отверстие ножа и кольца (диаметр вписанного круга);
- длина грани 6-гранника (посадочного отверстия).
Далее система рассчитывает все конструктивные параметры и выдает оптимальные конструктивные характеристики. Определенные параметры пользователю необходимо указать с учетом данных, предоставленных системой, они - числовые ячейки с толстыми внешними границами. А прочие числовые ячейки - функций.
Таким образом, программа позволяет сконструировать оптимальные модели инструментов для разных размеров оборудований по переработке отходов, подстраивая свои параметры под любые потребности и возможности.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 [Электронный ресурс]. - Сбор и переработка отходов упаковки // АО «Жасыл даму»: [сайт]. - 2021. - URL: https://recycle.kz/ru/sbori (дата обращения: 08.02.2023).
2 Каирбай, О. Т. Анализ конструкций инструментов для переработки ТБО / О. Т. Каирбай // Международная научно-практическая конференция «XIV Торайгыровские чтения». - Павлодар, 2022. - C. 306-313.
3 ООО «ИНФЕЛКО»: официальный сайт. - Челябинск. - Обновляется в течение суток. - [Электронный ресурс]. - https://infelko.ru/ (дата обращения: 08.02.2023).
4 Ф. Ла Мантия (ред.); пер. с англ. под. ред. Заиков Г. Е. Вторичная переработка пластмасс / Ф. Ла Мантия (ред.); пер. с англ. под. ред. Г. Е. Заикова ; Профессия. - Санкт-Петербург : Изд-во Профессия, 2006. - 400 с. - ISBN 5-93913116-6.
5 Информация о сокращении, переработке и вторичном использовании отходов // Электронное правительство Республики Казахстан [сайт]. - 2023. -[Электронный ресурс]. - https://egov.kz/cms/ru/articles/ecology/waste_reduction_ recycling_and_reuse (дата обращения: 08.02.2023).
6 Ножи для роторных шредеров и дробилок // Samaks : [сайт]. - 2021. -[Электронный ресурс]. - https://samaks.ru/nozhi-dlya-rotornyh-shrederov-i-drobilok. html (дата обращения: 08.02.2023).
7 Design of a Plastic Shredding Machine to Obtain Small Plastic Waste / A. D. Witman, C. M. Jason, M. C. Brian, N. T. Luis // International Journal of Advanced Computer Science and Applications. - 2021. - Vol. 12, № 6. - P. 478-483.
8 Дьяконов, О. М. Исследование физико-химических и механических свойств стальной и чугунной стружки / О. М. Дьяконов // Литье и металлургия. - 2009. №4 (53). - С. 161-173.
9 Под ред. Косиловой А. Г. и Мещерякова Р. К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2. / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. -М. : Машиностроение, 1986. - 496 с.
10 Виды стружек // ООО «ВТ-МЕТАЛЛ»: [сайт]. - 2022. - [Электронный ресурс]. - https://vt-metall.ru/articles/882-vidy-struzhek (дата обращения: 08.02.2023).
REFERENCES
1 Sbor i pererabotka othodov upakovki [Collection and recycling of packaging waste] // JSC «Jasil damu»: [website]. - 2021. - [Electronic resource]. - https://recycle. kz/ru/sbori (date of application: 08.02.2023).
2 Kairbay, O. T. Analiz konstrukcii instrumentov dlya pererabotki TBO [Analysis of tool designs for MSW recycling] / O. T. Kairbay // Mejdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferenciya «XIV Toraigirovskie chteniya». - Pavlodar, 2022. - P. 306-313.
3 «INFELKO» LLC: official website. - Chelyabinsk. - Updated during the day. -[Electronic resource]. - https://infelko.ru/ (date of application: 08.02.2023).
4 F. La Mantiya (red.); per. s angl. pod. red. Zaikov G. E. Vtorichnaya pererabotka plastmass [Recycling of plastics] / F. La Mantiya (red.); per. s angl. pod. red. G. E. Zaikova ; Professiya. - Saint-Petersburg : Professiya publisher, 2006. - 400 p. -ISBN 5-93913-116-6.
5 Information on waste reduction, recycling and reuse // Electronic government of the Republic of Kazakhstan [website]. - 2023. - [Electronic resource]. - https://egov. kz/cms/ru/articles/ecology/waste_reduction_recycling_and_reuse (date of application: 08.02.2023).
6 Noji dlya rotornih shrederov i drobilok [Knives for rotary shredders and crushers] // Samaks : [website]. - 2021. - [Electronic resource]. - https://samaks.ru/nozhi-dlya-rotornyh-shrederov-i-drobilok.html (date of application: 08.02.2023).
7 Design of a Plastic Shredding Machine to Obtain Small Plastic Waste / A. D. Witman, C. M. Jason, M. C. Brian, N. T. Luis // International Journal of Advanced Computer Science and Applications. - 2021. - Vol. 12, № 6. - P. 478-483.
8 Dyakonov, O. M. Issledovanie fiziko-himicheskih i mehanicheskih svoistv stalnoi i chugunnoi strujki [Investigation of physico-chemical and mechanical properties of steel and cast iron shavings] / O. M. Dyakonov // Casting and metallurgy. - 2009. № 4 (53). - P. 161-173.
9 Pod red. Kosilovoi A. G. i Mescheryakova R. K. Spravochnik tehnologa-mashinostroitelya [Handbook of a machine-building technologist]. In 2 t. T. 2. / Pod red. A. G. Kosilovoi i R. K. Mescheryakova. - M. : Mashinostroenie, 1986. - 496 p.
10 Vidi strujek [Types of shavings] // «VT-METALL» LLC: [website]. - 2022. -URL: https://vt-metall.ru/articles/882-vidy-struzhek (date of application: 08.02.2023).
Материал поступил в редакцию 06.02.23
*О. Т. Каирбай1, А. В. Маздубай2, С. И. Деревягин3
Торайгыров университет^ Казахстан Республикасы, Павлодар Материал 6acnaFa TYCTi 06.02.23.
ЦАТТЫ ЦАЛДЫЦТАРДЫ ЦАЙТА ЭЦДЕУ ЖАБДЬНЫНА АРНАЛFАН Ц¥РАЛДЬЩ Ц¥РЫЛЫМЫН ЭЗ1РЛЕУ
Цатты цалдыцтарды цайта ецдеудщ эртyрлi жабдъщтарын, цурал-саймандардыц конструкцияларын салыстырмалы талдаудан кешн олардыц жумыс процестерт бацылау олардыц ресурс унемдеу децгеш темен жэне утымды тозбайды деген цорытындыга келдi. Эдеби шолу барысында цатты турмыстыц цалдыцтарды цайта ецдеу жабдыцтарына арналган жиналмалы цуралга сураныс айтарлыцтай жогары болды. Цатты цалдыцтарды цайта ецдеу жабдыгына арналган жиналмалы цуралдыц жумыс жобасы эзiрлендi. Содан кешн цатты турмыстыц цалдыцтарды цайта ецдеу жабдыцтары ушт цуралдыц оцтайлы цурылымдыц параметрлерт аныцтау ушт эксперименттт зерттеу эдктемеа жасалды, эр тyрлi вариацияларда цатты турмыстыц цалдыцтардыцайтаецдеужабдыцтарынаарналганцуралдардыц3Dмодельдерi жасалды жэне сыналды. Сынацтар 45 болаттан жасалган металл жоццасын цайта ецдеу кезтде жиналмалы цуралдыц турацты жумысын керсетть Бул мацалада цатты цалдыцтарды цайта ецдеуге арналган жабдыцца арналган жиналмалы цуралдыц жумыс жобасы жэне Microsoft Office Excel-де цатты цалдыцтарды цайта ецдеуге арналган жабдыцты жобалау багдарламасына енгiзiлген цуралдыц дизайн параметрлерт есептеу алгоритмi усынылган. Бул багдарлама цуралдыц моделт дизайн параметрлерте, жабдыцтыц техникалыц сипаттамаларына, цызметтщ цажеттiлiктерi мен мумктджтерте сэйкес жасауга мумктдж бередi.
Кiлттi сездер: ЦТЦ ецдеу, кэдеге жарату, ЦТЦ, цатты цалдыцтар, цурал.
*O. T. Kairbay1, A. V. Mazdubay2, S. I. Derevyagin3
1,2,3Toraighyrov university, Republic of Kazakhstan, Pavlodar Material received on 06.02.23.
DESIGN DEVELOPMENT OF A TOOL FOR SOLID WASTE PROCESSING EQUIPMENT
After a comparative analysis of various solid waste processing equipment, tool designs, monitoring of their work processes led to the conclusion that they have a low level of resource conservation and do not wear out rationally. In the course of the literature review, a sufficiently high demand for a collapsible toolfor solid waste processing equipment was revealed. A working draft of a collapsible tool for solid waste processing equipment has been developed. Then a method of experimental research was developed to determine the optimal design parameters of a tool for solid waste processing equipment, 3D models of tools for solid waste processing equipment in various variations were manufactured and tested. Tests have shown the stable operation of the collapsible tool during the processing of metal shavings of steel 45. This article presents a working draft of a collapsible tool for solid waste processing equipment and a developed algorithm for calculating the design parameters of the tool, which is included in the tool design program for solid waste processing equipment in Microsoft Office Excel. This program allows you to design a tool model in accordance with the design parameters, technical characteristics of the equipment, needs and capabilities of the activity.
Keywords: MSW recycling, utilization, MSW, solid waste, tool.
