LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Наукові основи ресурсозберігаючих технологій переробки відходів натуральних шкір у матеріали та вироби взуттєвого виробництва

потенційної енергії деформації розволокнення структури , визначені напруження однорідної взаємодії через діюче середнє технологічне напруження s1, що викликає розволокнення структури шкіри при розтягу, у вигляді:

. (18)

Задаючи ступінь розволокнення шкіри x, визначаємо значення найбільш раціональних напружень su і suv, переміщень uu і uv, що призводять до порушення неперервності полів напружень і переміщень (16) на границі "волокно – міжволоконний простір" і сприяють розволокненню структури при відомих фізико-механічних властивостях шкіри і заданому статистичному розподілу довжин і діаметрів волокон. Знайшовши значення необхідних напружень розволокнення, встановимо значення технологічних, найбільш раціональних деформацій , що приводять до розволокнення структури шкіри. Для цього скористаємося другим представленням потенційної енергії деформації розволокнення у вигляді:

.(19)

Підставляючи в рівняння (19) значення однорідних напружень і з (8), значення переміщень і з (9), інтегруючи отриманий вираз за від 0 до , і за від 0 до , використовуючи вирази для сталих і , записуючи у символьній формі для в'язкопружного середовища взаємозв'язок середніх напружень і ефективних деформацій розволокнення , розв'язуючи отриману систему рівнянь відносно , одержимо явний вираз для ефективної технологічної деформації, що, при відомих фізико-механічних властивостях шкіри (, , , ) і необхідних геометричних характеристиках одержуваних волокон (), викликає мінімальні значення технологічних деформацій розтягу матеріалу e1, які необхідно створити в технологічному устаткуванні, щоб почався керований процес розволокнення волокнистої структури шкіри:

(20)

Тут і – сталі, що визначають рівень структурних напружень в залежності від розмірів і форми волокон, ступеня витягання їх при розволокненні .

Визначення технологічних параметрів розволокнення структури шкіри шляхом двовісного деформування здійснено за запропонованою моделлю для послідовного деформування волокнистої структури шкіри в два етапи. На першому етапі шкіра розтягується до деформації, яка визначається з рівняння (20), а потім, для фіксації досягнутої структури шкіри, матеріал піддається деформаціям стиснення.

Повторюючи вищевикладену процедуру розв'язання задачі, одержано явний вираз для ефективної технологічної деформації, що, при відомих фізико-механічних властивостях шкіри (, , , ) і необхідних геометричних характеристиках одержуваних волокон (), викликає мінімальні значення технологічних деформацій стиску матеріалу e2, які необхідно створити в технологічному устаткуванні, щоб почався процес розволокнення волокнистої структури шкіри:

, (21)

де – коефіцієнт Пуассона шкіри при стисненні в напрямку ; і – функції, що визначають залежність розмірів і форми волокон від ступеня їх стиснення h.

При цьому встановлено, що у процесі попереднього витягування шкіри у напрямку осі , волокна орієнтуються в напрямку розтягу, в них формується трансверсально ізотропний тип анізотропії із площиною поперечної ізотропії (рис. 4).

Найбільш повно процес розволокнення структури шкіри реалізується на валковому устаткуванні прохідного типу, де здійснюється послідовне деформування матеріалу напруженнями розтягу і зсуву.

Таке деформування матеріалу дозволяє здійснювати розволокнення структури шкіри, використовуючи ефект зменшення зсувної міцності волокнистих композицій при виникненні напружень зсуву у площині, перпендикулярній осі пучків. При цьому матеріал піддається розтягу до величини граничної відносної деформації (20), що викликає розпрямлення й орієнтування пучків волокон за напрямком технологічних навантажень. Для інтенсифікації процесу розволокнення структури шкіри матеріал піддається впливу напружень зсуву. Вплив зсувних напружень на пучки волокон приводить не тільки до їх взаємного зсуву, але і до повороту навколо осей пучків, що сприяє розриву спайок і склейок, які ще залишились між окремими волокнами і пучками. Внаслідок впливу на волокнистий матеріал комплексом напружень розтягу і зсуву структура шкіри ніби перетирається між бічними поверхнями профільованих валків. При цьому шкіряний матеріал з волокнисто-сітчастого перетворюється у структурований матеріал малої міцності, що складається з практично випрямлених пучків волокон, майже не зв'язаних між собою. Через те, що міцність структурованого матеріалу набагато менша від міцності самих пучків волокон, процес розволокнення триває з меншими енерговитратами, швидше і з кращою якістю одержуваної волокнистої маси.

Використовуючи гіпотези і модель детермінованої волокнистої структури шкіри, ослабленої в результаті попереднього розтягу в напрямку осі , що піддається деформаціям поперечного зсуву під дією напружень , одержано значення ефективної технологічної деформації зсуву , яка викликає найбільш раціональне розволокнення попередньо розтягнутої структури шкіри:

(22)

Рівняння (22) дозволяє, при відомих фізико-механічних властивостях шкіри (, , , ) і необхідних показниках якості волокнистої маси ( і ), встановити мінімальні значення технологічних деформацій зсуву, які необхідно створити технологічним обладнанням при обробці попередньо розтягнутої шкіряної сировини, щоб почався процес розволокнення волокнистої структури шкіри.

Четвертий розділ присвячений розгляду основної концепції гідродинамічного розволокнення відходів шкіряних матеріалів. Розглянуті у другому і третьому розділах механічні методи розволокнення структури шкіряних матеріалів виявляються малоефективними, коли розволокненню піддаються відходи шкіри площею, меншою за 1 ... 2 см2. У дисертації набула подальшого розвитку модель гідродинамічного розволокнення шкіряних матеріалів, яка враховує, що при впливі кавітаційної струминки на частинку шкіряного матеріалу, що знаходиться в завислому стані в суспензії, виникає ударний тиск, який долає не тільки когезійну міцність шкіри, але й енергію її руху. У рамках гіпотези кавітаційного впливу на суспензію прийнято два основних припущення: розволокнення волокнистої структури шкіри здійснюється за рахунок механічного ударного впливу гідродинамічних хвиль, які виникають при схлопуванні кавітаційних бульбашок; розволокнення і ніби "розплутування" волокон здійснюється за рахунок проникнення кумулятивних струминок рідинної фази у міжволоконний простір шкіри.

Використовуючи припущення, що вплив кумулятивного струменя на шкіряну частинку подібний до впливу рідинного клина на в'язкопружний напівпростір, а також те, що кумулятивний струмінь, при схлопуванні кавітаційної бульбашки, проникаючи в середовище, зменшує свій радіус і збільшує свою довжину (рівняння Л.Ф. Немчина та І.М. Федоткіна), отримано рівняння, яке дозволяє визначити глибину проникнення кавітаційної струминки у в'язкопружне середовище за час контакту струменя з частинкою шкіри:

, (23)

де R та r – відповідно початковий та кінцевий радіуси кавітаційного струменя, м; ; , м2/с2; де – густина рідини кумулятивнюї струминки, кг/м3; – швидкість кумулятивної струминки, м/с; – ефективна густина суспензії, кг/м3; – границя пластичності шкіри, МПа.

Місцеве руйнування частинки за один удар струминки відбудеться в тому випадку, якщо глибина проникнення lв