LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

бути описана математично при наявності рівнянь, які відображають геометричні і кінематичні характеристики робочих органів, геометричні властивості і фізичний стан матеріалу в залежності від технологічних умов подрібнення.

Проведено аналіз енергетичної ефективності обладнання з різними структурними схемами, який показав, що найбільш економічними є подрібнювачі типу 1, 2, 3, в яких матеріал після акту руйнування негайно видаляється з їх робочої зони.

Показано, що зниження енерговитрат на подрібнення полімерів можливе за рахунок зменшення межі міцності і величини деформації матеріалу до початку руйнування шляхом цілеспрямованого впливу на його фізико-механічні властивості.

Розроблено узагальнену математичну модель процесу механічного подрібнення полімерних матеріалів, яка може бути застосована для аналітичного опису подрібнюючого обладнання і фізичні моделі для кількісного та якісного відображення процесу руйнування крихких, пластичних і високоеластичних полімерних матеріалів при подрібненні.

В загальному випадку це повинна бути система рівнянь наступного вигляду:

Таблиця 1.

Характеристики кінетики процесів подрібнення при різних структурних схемах матеріальних потоків


























































































(4)

де - площі вільної поверхні матеріалу; - інтенсивність механічної дії на матеріал; - робота подрібнення; - температура; - параметр механічних властивостей матеріалу; - тепловий потік; - узагальнена координата положення.

Розроблено алгоритм пошуку найбільш ефективного способу і обладнання для реалізації процесу подрібнення відходів полімерних матеріалів з відомими властивостями, при заданих вимогах до технологічного результату. Проведено аналіз чинників, що впливають на механізм руйнування полімерних матеріалів при подрібненні, який дав можливість намітити області подальшого дослідження та зрозуміти, що механізм локальної зміни фізичного стану матеріалу в зоні руйнування повинен мати своє пояснення з фізичних позицій.

Третій розділ присвячено розвитку теоретичних методів розкриття механізмів руйнування полімерних матеріалів. При вирішенні поставлених задач використовуються різні теорії деформації і руйнування полімерів.

Вирішено питання про граничні значення питомих енергій деформацій, при яких починається процес руйнування. Для прогнозування їх чисельних значень, що залежать від технологічних умов процесів подрібнення, за основу взято молекулярно-кінетичну теорію граничного стану твердих тіл. В результаті отримані рівняння, які виражають сило-температурно-часову аналогію граничного стану полімера при крихкому , високоеластичному механізмах руйнування і пластичній деформації. Рівняння мають наступний загальний вигляд:

, (8)

де - коефіцієнт, що залежить від виду напруженого стану матеріалу при деформуванні; , , - відповідно енергії активації процесів крихкого, високо еластичного і пластичного механізмів руйнування полімерного матеріалу; , - постійні, що залежать від виду полімерного матеріалу; - швидкість деформації. Критичний стан полімерів, що слідує з рівнянь виду (8) представлено схематичною діаграмою, яка показана на рис. 2.











Рис. 2. Схематична діаграма, критичного стану полімерного матеріалу в залежності від температури


На діаграмі (рис. 2), нижче температури, що відповідає положенню точки 1 полімерний матеріал може руйнуватись тільки за крихким механізмом (температура крихкості). На проміжку температур 1-3 полімер руйнується за високоеластичним механізмом.На проміжку температур 3-4 матеріал руйнуються за пластичним механізмом, який монотонно переходить в процес в'язкої течії. Точці 4 відповідає температура плавлення полімеру. В інтервалі температур, що визначаються положеннями точок 4-5 може відбуватись руйнування макромолекул полімеру, що знаходиться в розплавленому стані. Точка 5 відповідає температурі термічної деструкції молекул полімеру. В температурному інтервалі 5-6 матеріал ( вже не полімерний) представляє рідину, що здатна пружно опиратись тільки силам всебічного стиснення. Точка 6 температура термічного руйнування хімічних зв'язків. Нижче температури, що відповідає точці 2, можливе зміцнення високоеластичних полімерів при значних деформаціях і руйнування за крихким механізмом, а при вищих температурах відбувається їх пластичне деформування. Температури точок перетину 1, 2, 3 гіпербол будуть зміщуватись від початкового значення (при , ) при зростанні діючих напружень і швидкості деформації.

На основі принципу підсумовування пошкоджень і рівнянь виду (8) отримано рівняння для визначення приросту площі вільної поверхні при руйнуванні полімерного матеріалу в полі дії механічних сил, тиску і теплової дії:

, (9)

де - час руйнування; - напруження; - площа вільної поверхні елементу матеріалу до руйнування; - передбачуване (максимально можливе) прирощення питомої поверхні в об'ємі матеріалу , що підлягає термомеханічному впливу.

Представлено аналітичні дослідження процесу деформування і руйнування матеріалу, при різанні двома ножами