LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


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

(рис.3).





а

б

Рис. 3. Схема розрахунку параметрів процесу різання матеріалу ножами:

а- початковий, б - проміжний стани процесу різання















В результаті проведених аналітичних досліджень отримано рівняння для визначення залежності зусилля деформування матеріалу до початку процесса його руйнування

.(10)


За допомогою рівняння (10) проведено аналіз залежності зміни зусилля різання від конструктивних параметрів процесу руйнування полімерних матеріалів з різними фізико-механічними властивостями (рис. 4).

Отримано математичні моделі деформування елементів матеріалів з крихкими, високоеластичними і пластичними властивостями кінцевих розмірів при руйнуванні, які можуть бути використані при математичному відображенні процесів руйнування полімерів при різанні між двома ножами і при деформуванні робочими органами обладнання, що створюють об'ємно напружений стан матеріалу (валкові машини, екструдери і інші).


а

















б


Рис.4. Графіки залежності зміни зусилля при різанні умовного ідеально пластичного матеріалу з характеристиками =100 МПа; =0.2:

а –від кута заточування ножів; б – від радіусу притуплення ріжучої кромки


Четвертийрозділ присвячено експериментальним дослідженням залежності механічних властивостей полімерних матеріалів від технологічних параметрів процесів подрібнення. В якості об'єкту експериментальних досліджень вибрано наступні полімерні матеріали: ПВХ пластикат підошовний; суміш первинного і вторинного поліетилену високого тиску (взуттєві колодки) і відходи шинного виробництва у вигляді зношених вулканізаційних діафрагм з гуми на основі бутілкаучуку.

Експериментальні дослідження руйнування полімерних матеріалів при зрізі проводились за допомогою виготовленого пристрою для різання матеріалу, який встановлювався на розривній машині ИР 5057-50 для випробування полімерних матеріалів. Технологічні зусилля, що виникали при різанні вимірювали за допомогою системи, яка складається з тензометричного датчика, підсилювача, аналого-цифрового перетворювача сигналу і персонального комп'ютера.

В результаті проведення випробувань на зріз полімерних матеріалів легкої промисловості при різних значеннях температури (оК) і швидкостей руху ножа (м/с) отримано рівняння регресії руйнуючих напружень та відносних деформацій :

для гуми: ; (11)

; (12)

для ПВХ: ; (13)

; (14)

для ПЕ: ; (15)

. (16)

На основі аналізу рівняння (10) отримано вирази для визначення питомої енергії , що витрачається на деформування полімерних матеріалів до початку процесу руйнування при зрізі:

для гуми і ПВХ: ; (17)

для поліетилену: , (18)

де - параметрична функція подібності, що визначається на основі рівняння (10), - коефіцієнт тертя полімеру; -тиск.

Отримано рівняння утворення нової поверхні в досліджуваних матеріалах при дії змінних в часі напруження, температури і тиску:

для гуми: ; (19)

для ПВХ: ; (20)

для ПЕ: . (21)

Приведено регресійні рівняння залежності коефіцієнта тертя полімерів по сталі від температури і тиску, які отримані в результаті експериментальних досліджень на спеціально розробленій експериментальні установці:

для гуми: ; (22)

для ПВХ: ; (23)

для ПЕ: . (24)

На рис. 5, 6 представлено залежності коефіцієнта тертя гуми і ПВХ пластикату від тиску і температури, які побудовані за рівняннями регресії (22), (23).

На основі виразів (17), (18) з врахуванням (11-16), (22), (23), (24) показано, що характер залежності питомої енергії деформації гуми, поліетилену і ПВХ пластикату від умов руйнування різний. Питома енергія деформації до руйнування гуми зменшується з ростом температури (від 273оК до 393оК) в усіх діапазонах швидкості. При збільшенні швидкості деформування гуми в інтервалі температур від 273оК до 325...335оК відбувається зменшення питомої енергії руйнування, а вище 335оК – збільшення. Мінімум енергетичних витрат на руйнування гум різанням може бути досягнутий при підвищених температурах (максимально наближених до критичних) і низьких швидкостях деформування. При руйнуванні ПВХ пластикату залежність питомої енергії руйнування від температури має екстремальний характер з областю максимальних значень при Т= 330...350оК (рис. 7а), яка зміщується в сторону більших температур зі збільшенням швидкості руйнування. Мінімум енерговитрат на деформування до руйнування ПВХ також буде при підвищених температурах (вище 350оК) і низьких швидкостях механічної дії. Залежність питомої енергії деформації поліетилену від температури і швидкості деформування (рис.7б) має область мінімальних значень при температурах 280...290оК і при цьому енергія зменшується при зростанні швидкості деформування. Таким чином встановлено, що цілеспрямоване руйнування поліетилену раціонально здійснювати при температурі 280...290оК і високих швидкостях робочих органів. Мінімальні ж енерговитрати на руйнування поліетилену будуть в області температур близьких до температури його плавлення і низьких швидкостях механічної дії.











Рис. 5. Залежність коефіцієнта тертя гуми від температури і тиску


Рис. 6. Залежність коефіцієнта тертя ПВХ від температури і тиску



















а

б

Рис. 7. Графіки залежності питомої енергій деформації до початку руйнування:

а - ПВХ пластикату б - поліетилену

П'ятий розділ присвячено аналітичним дослідженням процесу подрібнення матеріалів в роторних дробарках і екструдерах. Отримано математичні моделі роботи роторних дробарок і екструдерів, які описують кінетику і динаміку процесів подрібнення.

Роторні дробарки відносяться до подрібнювачів типу 4 (табл. 1), тому для них розглянуто баланс продуктивності утворення часток матеріалу критичного розміру і продуктивності їх видалення скрізь отвори колосникової решітки. В результаті розгляду процесу руху матеріалу скрізь отвори