Материал: Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

но, что площадь сечения канала при этом была увеличена на­ столько, что появилась возможность разработки малогабарит­ ного высокопроизводительного пресса.

4.5.2 Определение геометрических параметров винта на основе реологических исследований

Важнейшей характеристикой пресса является максимальное давление, которое он способен развить в докритических усло­ виях, т. е. до момента выхода запрессованной части пороха в загрузочную зону пресса. Именно при максимальном давле­ нии, которое способен развить пресс в данных условиях, про­ исходит срыв массы с рифов. Это давление определяется как конструкцией пресса, так и реологическими свойствами мас­ сы. Для винта с постоянной глубиной канала, когда напорность практически мало изменяется по длине канала, макси­ мальное давление в первом приближении равно произведению напорности на длину напорной зоны пресса (4.122).

Для конического винта с изменяющейся глубиной канала давление на выходе из пресса определяется по выражению (4.126) и зависит как от длины канала, так и интенсивности изменения глубины канала.

Для таких винтов существует определенная длина канала, характерная для каждого состава, выше которой давление, развиваемое прессом на выходе, не растет, а напротив, падает. Это критическая длина канала конусного винта, а давление, развиваемое прессом при запрессовке всей этой длины, явля­ ется для данного состава предельным. На рис. 170 представле­ ны графики зависимости максимального давления на выходе из пресса от длины напорной зоны канала. Взят винт с углом

Ф= 2,5°.

Втабл. 31 приведены характеристики составов и значения максимальных давлений для различной длины напорной зоны.

Из графиков и таблицы видно, что пресс с подобным вин­ том способен развивать большие давления на составах

356

НМФ-2, РАМ-1OK, РСТ-4К. На составах РТГ-25, БП-10 мак­ симальные давления составляют соответственно 150 кгс/см2 и 136 кгс/см2. Очевидно, винты даже с малым углом конусно­ сти не могут рассматриваться при проектировании пресса для составов типа РТГ-25 и БП-10.

Т а б л и ц а 3 1

Реологические характеристики составов и значения максимальных давлений для различной длины напорной зоны

40 80 120 160 200 Znp, см

Рис. 170. Максимальное давление, развиваемое винтом с а ( = 2,5 на различных составах:

1 - типа РАМ; 2 - РСТ-4К; 3 - НМФ-2; 4 - типа РТГ; 5 - БП-10

357

На основании полученных результатов в основу проектиро­ вания был взят цилиндрический винт с постоянной или малоизменяющейся по длине глубиной канала.

Глубина канала была определена по результатам реологиче­ ских исследований штатных и новых порохов и расчета напорности и объемного расхода противотока в соответствии с ранее приведенными выражениями.

Графики для расхода противотока Q„, кг/час и напорности

кгс/см! см в зависимое™ от глубины канала приведены

д Z

на рис. 171 и 172. Напорность винтов на штатных составах НМФ-2, РСТ-4К, РАМ-10К и пр. существенно выше, чем для порохов типа РТГ-25 и БП-10. Несмотря на быстрое падение ее с увеличением глубины, она остается достаточно высокой даже для глубины 3 см. У новых составов при увеличении глубины более 1,5...2 см она падает до уровня ниже 1,5...1,0 кгс/см2-см.

35 8

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Л, см

Рис. 172. Зависимость напорности от глубины канала для различных со­ ставов:

1 - типа РАМ; 2 - РСТ-4К; 3 - НМФ-2; 4 - типа РТГ; 5 - БП-10

При градиенте давлений 1 кгс/см2*см для преодоления со­ противления пресс-инструмента (до 300 кгс/см2) потребовалась бы длина напорной части канала 3 м. Это привело бы в свою очередь при длительном времени пребывания пороха в зоне интенсивных сдвиговых деформаций к значительным тепловы­ делениям и разогреву пороха.

Что касается противотока, то на этих порохах именно вследствие низкого градиента давлений он незначителен. Оп­ ределяющим фактором при выборе глубины канала в данном случае является напорность винта. Для штатных порохов, на­ против, достаточен запас по напорности, но с увеличением глубины возрастает значительно расход противотока. Поэтому выбор глубины канала винта должен производиться с учетом и этого важного в данном случае фактора.

Таким образом, глубина канала, определяющая важнейшие характеристики винта, должна выбираться с учетом реологиче­

ских свойств пороха. Анализ по напорности и расходу обрат-

д Р

ного потока с построением графиков функций — , Qp, Q5, к,

о Z

359

п = Ah) позволяет определить оптимальную глубину нарезки винта, который может стабильно работать при прессовании исследуемых порохов.

составляет для штатных составов — 100 см по оси канала (27,6 см — по оси пресса), для порохов типа БП-10

иРТГ-25 — 150 см (30 см по оси пресса при <р = 12°). Ширина канала винта определяется из критического сече­

ния, ниже которого обеспечиваются безопасные условия прес­ сования, дающие разрыв детонационной волны или по экс­ тенсивности, или по интенсивности.

Важнейшим параметром винта является степень сжатия, которая определяется из выражения (4.117). Входящие в это уравнение члены значительно изменяются как для различных составов, так и в процессе работы на одном и том же составе, в особенности это касается таких коэффициентов как (сте­ пень заполнения межвиткового объема) и d (насыпная плот­ ность). Если величины, входящие в числитель, расчетные (расход противотока и утечек), то знаменатель содержит пара­ метры, определяемые экспериментально.

Насыпная плотность зависит от работы практически всех предыдущих фаз переработки, начиная от вальцевания и кон­ чая таблетированием. Кроме того, она зависит от реологиче­ ских свойств пороха и удельной силы внешнего трения. Так же как и коэффициент \|/ь на нее значительно влияют и такие «мелочи» производственного процесса, как острота лезвия но­ жа таблетирующего аппарата и зазор между барабаном аппара­ та и ножом.

Поэтому расчет производительности загрузочной зоны вин­ та может быть проведен на основе экспериментальных значе­ ний у ь щ и d.

С этой целью была проведена серия экспериментов непо­ средственно на работающем в опытном производстве прессе по определению производительности пресса в различных усло­ виях. В табл. 32 приведены результаты этих экспериментов

360