LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Розвиток наукових основ проектування обладнання для подрібнення відходів термопластичних і гумових матеріалів легкої промисловості

розрубування великогабаритних шматків на пресах, або розрізання дисковими ножами шматків з великим відношенням довжини і товщини. Критерієм вибору стадійності процесу подрібнення полімерних відходів в екструдерах є умова

, (26)

де - середній розмір часток матеріалу, що завантажується в екструдер; глибина впадин черв'яка в зоні завантаження матеріалу.

Представлено алгоритм розрахунку параметрів процесу подрібнення відходів в роторних дробарках (рис. 26) і перелік конструкторських розрахунків, що необхідно виконати при їх проектуванні.






























Рис.26. Алгоритм розрахунку параметрів процесу подрібнення полімерних відходів в роторних дробарках


Визначені раціональні конструктивні параметри роторних дробарок і технологічні режими процесів подрібнення відходів термопластичних полімерів і гуми. При подрібненні матеріалів гуми і ПВХ пластикату мінімальні енерговитрати досягаються при добутку кількості ножів ротору і корпусу 5...6, тобто для них раціонально використовувати дробарки з конструктивною схемою в яких три ножі на роторі і два на корпусі. При подрібненні поліетилену мінімум енерговитрат буде при використанні дробарок з конструктивною схемою 2х2. Якщо подрібненню підлягають відходи матеріалів з крихким механізмом руйнування (термореактивні матеріали, органічне скло і т.п.), то слід використовувати дробарки з більшою кількістю ножів. В результаті аналітичних і експериментальних досліджень встановлено, що подрібнення високоеластичних матеріалів (гум, ПВХ пластикату) і поліетилену при температурі від 0 до 20 оС є енергетично невигідним. Тому рекомендовано попередній нагрів відходів цих матеріалів до 50...80 оС перед подрібненням, якщо питання енерговитрат домінує над ускладненням технологічного процесу. Підвищення швидкості руху робочих органів при подрібненні високоеластичних і пластичних матеріалів призводить до зниження енерговитрат але збільшення зусиль руйнування. При збільшенні швидкості обертання існує певна межа вище якої градієнт зниження питомих енерговитрат несуттєвий. Встановлено, що лінійна швидкість ножів роторних дробарок повинна становити: для гум 12...15 м/с; для ПВХ пластикату 17...20 м/с; для поліетилену 23...26 м/с. Високі швидкості обертання ротору призводять до підвищення динамічних навантажень, інтенсивного зносу ножів і підшипникових вузлів, що нівелює зниження енерговитрат, порівняно з витратами на ремонт.

Показано, що при проектуванні екструдерів для подрібнення слід вирішувати двоєдину задачу: отримання якісного продукту (подрібненого порошку) при мінімальних енерговитратах технологічного процесу. Поставлена задача вирішується шляхом розрахунку цільової функції питомих енерговитрат при заданій продуктивності і ступені подрібнення матеріалу, з подальшою реалізацією алгоритму пошуку екстремальних її значень.

В залежності від типорозміру екструдера і виду полімерного матеріалу потрібно вибирати такі технологічні режими його роботи, щоб забезпечити необхідну продуктивність, ступінь подрібнення при мінімальних витратах електроенергії і з врахуванням обмежень, які обумовлені температурною стійкістю матеріалу, а також характеристиками міцності черв'яка.

Основна мета розрахунку полягає в тому, щоб на підставі розрахункових формул знайти такі оптимальні геометричні параметри робочих органів, які разом з характеристиками їх міцності і ефективним відведенням тепла забезпечували б мінімальні енерговитрати при заданій якості продукту подрібнення (розмір часток і температуру матеріалу на виході з екструдера). Після попереднього вибору геометричних розмірів черв'яка і розрахунку технологічних параметрів виконуються розрахунки на міцність робочих органів екструдера, з урахуванням виду силового навантаження і режиму роботи. Метою розрахунків на міцність є визначення розмірів основних деталей машини (товщина стінки циліндра, розмірів сполучних елементів, максимального прогинання черв'яка), вибір і розрахунок опорних елементів і ін. Розрахунки на міцність проводяться при максимально можливих значеннях зусиль, що виникають в екструдері.

На основі математичної моделі подрібнення гум в екструдері розроблено програму на мові програмування Бейсік для розрахунку його раціональних конструктивних і технологічних параметрів. При складанні програми було використано метод ковзаючого допуску для мінімізації цільової функції.

При подрібненні гум в екструдерах на енерговитрати суттєво впливає температура матеріалу, матеріального циліндра і черв'яка. Мінімальні енерговитрати і максимальна ступінь подрібнення мають місце при певних співвідношеннях ступеню обтискання матеріалу в головці подрібнення (відношення початкової висоти каналу до кінцевої). При подрібненні гуми на основі бутілкаучуку мінімум енерговитрат буде при наступних параметрах: =12, 300оК; =10, 330оК; =8, 350оК; =6, 390оК.

Представлено результати впровадження проведених досліджень в виробництво. При використанні розроблених роторної дробарки і екструдера для подрібнення відходів гуми на ПП "Ольга" (м. Біла Церква) здійснюється переробка відходів гуми з подальшим виготовленням гумовотехнічних виробів. На Хмельницькій взуттєвій фабриці "Взутекс" виконано модернізацію роторної дробарки для подрібнення відходів підошовного ПВХ пластикату шляхом оснащення пристроєм для завантаження матеріалу. В результаті чого підвищено продуктивність дробарки і отримувана при подрібненні крихта має вужчий розподіл часток за розмірами, що дозволило підвищити її вміст в суміші з первинним матеріалом для лиття підошов.


ВИСНОВКИ


1. Розвинуто наукові основи вирішення важливої науково-технічної проблеми легкої промисловості – проектування обладнання для подрібнення термопластичних і гумових відходів з урахуванням конструктивних, технологічних параметрів, залежності фізико-механічних властивостей полімерів від температури, швидкості і умов деформування, що підвищує енергетичну ефективність процесу їх переробки і дозволяє цілеспрямовано отримувати крихту необхідного розміру для виготовлення виробів легкої промисловості. Результати досліджень можуть бути використані в хімічній, машинобудівельній і інших галузях промисловості.

2. Розроблено узагальнену систему класифікації обладнання для механічного подрібнення відходів полімерних матеріалів, що охоплює всі можливі структурні схеми потоків матеріалу і відображає кінетику перетворення його дисперсного складу. Аналіз структурних схем обладнання для подрібнення за розробленою системою класифікації дозволяє здійснювати синтез механічних пристроїв для подрібнення матеріалів і проводити