Dobór siły łupania - czyli jaka powinna być siła łupiarki bramowej

Niniejszy artykuł jest streszczeniem referatu wygłoszonego przez Krzysztofa Nowakowskiego (WRKB-Granit Sp. z o.o.) i Michała Firleja (Laboratorium Badania Kamienia i Kruszyw) na konferencji „Využívání zdrojů nerostných surovin” w czeskim Ołomuńcu 11 maja 2016 r.

Firma WRKB-Granit Sp. z o.o. znana jest w Polsce z produkcji wyrobów z kamienia naturalnego pochodzącego ze Szwecji. Duża część wyrobów to elementy łupane z płyt – kostka płomieniowana i groszkowana, palisady i oporniki. Wyroby wykonuje się głównie ze skał magmowych: Granit Bohus, Granit Flaming, Granit Flivik Mahogany, Granit Vanga i Noryt Szwed, czyli skał o wysokich parametrach wytrzymałościowych.
Przy planowaniu rozszerzenia parku maszynowego w firmie postanowiono zasymulować zachowanie łupiarki bramowej na materiałach wykorzystywanych do wyrobu, ponieważ dotychczasowa praktyka wskazuje na przyjęcie zbyt małych sił nacisku widiowych noży na półprodukt z twardych materiałów.

W omawianym przypadku przyjęto, iż w ciągu technologicznym zostaną ustawione dwie łupiarki bramowe zaopatrzone w noże o prostej widii i prześwicie roboczym 180 x 20 cm i 40 x 20 cm.
W tym celu dla laboratoryjnej prasy wytrzymałościowej przygotowano dwie płyty z wlutowanymi widiami, które zostały następnie zainstalowane pomiędzy płytami dociskowymi maszyny.

Do badania przyjęto następujące założenia:
•  maszyna wytrzymałościowa ma być zgodna z EN 12390,
•  próbki do badania to 20 szt. wyciętych sześciennych kostek o rozmiarach 100 x 100 x 100 mm, wysuszonych do stałej masy w 70oC,
•  tempo obciążenia 0,20 MPa/s,
•  mierzymy siłę niszczącą F [N],
•  obliczamy wytrzymałość na rozłupanie R=F/A [MPa].

Dla każdego z kamieni przeprowadzono badanie wytrzymałości na rozłupanie przeprowadzone na dwudziestu próbkach pobieranych systematycznie przez 6 miesięcy.
Wyniki przedstawiono w tabeli 2, która zawiera zestawienie spodziewanych wartości wyższych dla poszczególnych materiałów. Jak widać z prezentowanych wyników, nie ma bezpośredniej korelacji pomiędzy wytrzymałością na ściskanie a wytrzymałością na rozłupywanie.

W trakcie doboru samej siły nacisku łupiarki bierzemy pod uwagę najtrudniejszy do przełupania materiał, czyli Szwed. Dodatkowo wprowadzimy współczynnik bezpieczeństwa w wysokości 1,2. Siła potrzebna do przełupania elementu F będzie zatem wyliczona ze wzoru: F = 1,2 * R * A, gdzie:

R – wytrzymałość na rozłupywanie [MPa]
A – powierz. przekroju łupanej płyty [mm²]

Przyjmując określoną wcześniej wytrzymałość na rozłupywanie Szweda (13,1 MPa) dla wstępnych założeń wielkości przekroju i rodzaju surowca – wyliczenie siły roboczej łupiarki będzie prezentować się następująco:

– dla przekroju 180 x 20 cm:
13,1 x 1800 x 200 x 1,2 = 5659 kN
– dla przekroju 40 x 20 cm:
13,1 x 400 x 200 x 1,2 = 1258 kN

#michalfirlej