книги / Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

ON

сит от числа оборотов винта в пределах от 1 до 3, что, по всей вероятности, объясняется хорошей сыпучестью полуфаб­ риката.

Данные по производительности напорной части винта по­ казывают, что сумма расхода противотока и утечек составляет 10...15% от расхода прямого потока. Причем, на составах типа РСТ-4К потери производительности незначительно изменяют­ ся с оборотами винта, на составах типа ВИК-2Д удельные по­ тери производительности с ее увеличением возрастают. Расчет­ ные потери по пороху РСТ-4К (35...50 кг/час) близки к экспе­ риментальным.

По результатам проведенных исследований коэффициент сжатия, рассчитанный по уравнению (4.117), находится в пре­ делах 1,7...2,2 и является, следовательно, величиной непосто­ янной и зависящей от условий работы. Колебание производи­ тельности загрузочной зоны пресса создает условия недостатка или избытка питания напорной зоны пресса и, тем самым, существенно ухудшает ее работу.

Стабилизация качества порохового полуфабриката по на­ сыпному весу и сыпучести достигается усовершенствованием аппаратов предыдущих фаз (особенно ПКТ).

При проектировании пресса для новых составов была вы­ брана степень сжатия по верхнему пределу полученных экспе­ риментальных данных (2,0...2,1) с тем, чтобы исключить «недопитку» пресса и снизить скорости деформаций в прессую­ щей зоне. Правда, в случае высокой насыпной плотности это приводит к некоторой потере напорности за счет избытка пи­ тания в прессующей зоне винта. Однако это не приведет к дополнительным тепловыделениям вплоть до достижения критических условий работы пресса (до момента влияния прессующей зоны на загрузочную).

Таким образом, были теоретически и экспериментально обоснованы геометрические параметры винта пресса, чертеж которого представлен на рис. 173.

Коротко остановимся на некоторых конструктивных осо­ бенностях пресса ПСВ, имеющего расчетную производитель­ ность 650 кг/час, выполненного из стальных корпуса и винта. Винт цилиндрический диаметром 249,3 мм имеет спираль­ но-винтовую нарезку в зоне переходных плотностей и спи­ рально-винтовую головку, предназначенную для создания по­

362

Таблица 33

Сравнительные характеристики прессов

Рис. 174. Зависимость напориости от длины прессующей зоны различных прессов:

1 — ПСВ; 2 — ШС-34 (№ 1); 3 — ШС-34 (№ 2); 4 — ШС-34 (№ 3); 5 — ШП-4; 6 — П-600 (3-х зах.); 7 - П-600 (4-х зах.)

ходным винтом, имеющим угол подъема винтовой линии 12°, постоянную глубину канала 16,6 мм на длине напорной зоны 1250 мм по оси канала.

д Р

Градиент давления —— составляет при этом 2,8 кгс/см2-см, oZ

а максимальное давление, развиваемое прессом — 350 кгс/см2. У прессов ШС-34 и ШП-4 напорности по длине канала пада­ ют, особенно они низкие для винта № 3 ШС-34 и пресса ШП-4. Поэтому эти пресса развивают существенно меньшее давление даже на длине 200 см. Только винт № 1 способен дать на выходе давление 350 кгс/см2, правда, в критических условиях (запрессовка всего винта до бункера) при высокой мощности прессования.

Пресс П-600 с 4-х заходным винтом на начальном участке имеет высокую напорность, резко падающую на длинах канала

36 5

Рис. 175. Зависимость давления на выходе от длины напорной зоны:

более 40 см вследствие излома винта по углу а2. Кроме того, длина прессующей зоны винта ограничена. Поэтому пресс П-600 при Z = 100 см не может развивать давление в головке более 190 кгс/см2 с 4-х заходным винтом и более 140 кгс/см2 с 3-х заходным (на составе БП-10).

Пресс ПСВ с 3-х заходным винтом на этом составе также имеет низкую напорность (2,1 кгс/см2-см) и может преодоле­ вать сопротивление пресс-инструмента, равное давлению во входном конусе не более 180 кгс/см2.

Пресса ШС-34 с винтом ВК и ПСВ с 3-х заходным и 2-х заходным винтами были широко испытаны при прессовании состава БП-10, имеющего в сравнении с другими составами низкую технологичность. Результаты испытаний представлены в табл. 34.

Пресс ШС-34 с винтом ВК и пресс ПСВ с 3-х заходным винтом на составе БП-10 дают низкую удельную производи-

366

Условная производительность при отсутствии обратного потока и утечек

тельность: коэффициент производительности составляет всего 0,43...0,5. Вследствие этого велики энергозатраты, достигаю­ щие 40 кВт-час/т, и температуры на выходе из пресса.

Значительно лучше работает ПСВ с 2-х заходным винтом

удельную производительность и самые низкие энергозатраты. Винт был запроектирован с использованием вышеприведенных методов расчета и учетом недостатков винтов ВК и 3-х заходного. Большая длина напорной зоны позволила устранить влияние прессующей зоны на работу загрузочной зоны винта, что имело место в 3-х заходном винте. Уменьшенная напорность в сравнении с винтом ВК существенно снизила потери производительности за счет противотока и утечек.

При этом качество изделий резко улучшилось: процент брака снизился с 70 до 15 %.

Пресс ПСВ в течение длительного времени эксплуатирует­ ся на заводах промышленности при изготовлении валовых партий ракетных зарядов. Существенным преимуществом пресса в сравнении с ранее применяемыми является возмож­ ность изготовления на нем зарядов из высокоэнергетических порохов с ухудшенными реологическими свойствами.

Критические условия работы пресса ПСВ

Градиент давления в канале винта пресса может колебать­ ся в определенных пределах, вне которых находится критиче­ ская область работы. Нижний предел ограничен максималь­ ным давлением, зависящим от сопротивления пресс-инстру­ мента, верхний предел — скоростью сдвига в слоях пороха, граничащих с поверхностью втулки пресса. Возрастание ско­ рости сдвига приводит к увеличению тепловыделения в поро­ хе. Одновременно возрастает расход противотока и утечек.

"“ находится графическим построением функций

Вточке перегиба кривых определяется напорность пресса, ниже которой он работает в докритических условиях.

нижнему пределу напорности. Кстати сказать, именно этот

368

Тсртгпу КГС/СМ

Рис. 176. Граничные условия по нижнему пределу напорности (ПСВ):

предел является наиболее важным, так как при температуре переработки в прессе баллиститные пороха не имеют высоких значений предельного напряжения сдвига. На графике можно легко определить максимальное значение удельного внешнего трения или минимальное значение напряжения среза хср. Как видно из рисунка, винты пресса значительно отличаются по предельным значениям хср и тц порохов: разница по тцтах со­ ставляет для 1 и 3 винтов 1,5...2,5 кгс/см2.

Критические условия работы всех трех винтов по верхнему пределу приведены на рис. 177. Для более высоконапорных винтов эти пределы лежат ниже, поскольку именно от гради­ ента давлений зависят и скорости деформаций и расходы об­ ратного потока и утечек. Чем больше напорность винта, тем ниже находится уровень и верхнего, и нижнего пределов.

Таким образом, каждый винт может работать в определен­ ной области градиентов давлений, на границе которой нахо­ дятся критические условия, могущие привести к загоранию пороха в прессе или пресс-инструменте. Рабочие области для

369

Тсртах, КГС/СМ2

Рис. 177. Граничные условия по верхнему пределу напорности (ПСВ):

трех исследованных винтов представлены графически на рис. 178.

Хорошо видно, что повышение напорности пресса приво­ дит к снижению допустимых напряжений среза и повышению значений удельного внешнего трения. Спектр допустимых зна­ чений этих характеристик довольно широк для всех винтов. Так, на винте № 1 (ср = 12°) при тц = 6 —хср лежит в пределах 17...27 кгс/см2, при хср = 16 —тм находится в пределах 1...5,6 кгс/см2.

Интересно, чем меньшей напорностыо обладает винт, тем шире его рабочий спектр по физико-механическим характери­ стикам пороха. Однако верхняя часть этого спектра лежит в области, которая для реальных порохов не является рабочей, особенно для новых высоконаполненных составов. Поэтому сужение допустимых рабочих пределов для высоконапорных прессов не приводит к ограничению области их применения, а, напротив, к ее расширению.

370