LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

має екстремальний характер з максимальним значенням в області 273 -293 оК.

Приведено результати аналітичного дослідження процесу подрібнення високоеластичних полімерів в екструдерах, які згідно розробленої класифікаційної схеми відносяться до подрібнювачів третього типу з структурною схемою потоку матеріалу з ідеальним витисненням і кратністю механічної дії . Для них характерно монотонне, безперервне збільшення інтенсивності механічної дії на матеріал в функції координати переміщення матеріалу. При моделюванні технологічного процесу подрібнення полімерів в екструдері розглянуто вид напруженого стану матеріалу (рис. 14) і сили що діють в каналі черв'яка (рис. 15).













Рис. 14. Вид напруженого стану елементу матеріалу в каналі екструдера

Рис.15. Схема сил, що діють на матеріал в каналі зони живлення екструдера


Отримано рівняння для розрахунку зміни тиску по довжині гвинтового каналу черв'яка

, (27)

де; ;

;

; ;

Рівняння (27)справедливе у разі прискореного руху матеріалу, який виникає або при зменшенні глибини каналу, або при ущільненні матеріалу. На основі (27) отримано рівняння для визначення крутного моменту черв'яка

. (28)

Потужність подрібнення гуми на основі бутілкаучуку визначали використовуючи рівняння (19) і (28) при відомій постійній швидкості обертання черв'яка.

Для можливості врахування залежності сили тертя полімерів від температури проведено дослідження зміни температури циліндра, черв'яка і матеріалу по довжині каналу екструдера. Були зроблені наступні припущення: нагрівання матеріалу в каналі екструдера відбувається за рахунок теплоти, що підводиться від нагрівачів, і в результаті дисипації механічної енергії руху матеріалу через наявність сил тертя; температура на певному рівні циліндра незмінна; передача теплоти здійснюється тільки у напрямку радіусу черв'яка і лише за рахунок теплопровідності.

Для вирішення рівнянь (27), (28) було складено програму на мові програмування Бейсік, яка дозволяє отримувати значення тиску в каналі екструдера, температури матеріалу і потужності, що витрачається в напірній зоні. Рішення моделі, що визначає роботу напірної зони сумісно з моделлю процесу руйнування матеріалу (19) дає можливість отримувати значення збільшення вільної поверхні матеріалу (розмір часток кінцевого продукту) в залежності від геометричних розмірів черв'яка і головки екструдера, швидкості обертання черв'яка, температури матеріального циліндру і матеріалу при завантаженні, а також властивостей полімерного матеріалу.

За допомогою програми було проведено обчислюваний експеримент для визначення залежності ступеня подрібнення гуми, і потужності, що витрачається в залежності від частоти обертання черв'яка, кінцевого зазору між головкою і циліндром і об'ємною продуктивністю, що є незалежним параметром (визначається продуктивністю зони завантаження матеріалу). На рис. 16а представлено залежності потужності подрібнення від швидкості обертання черв'яка при різних значеннях ступеня стискання матеріалу в головці, які отримані за математичною моделлю. На рис.16б представлено графіки залежності потужності подрібнення від температури матеріального циліндра, при різних значеннях ступеню стискання матеріалу в головці. З графіків видно, що потужність зростає пропорційно збільшенню швидкості обертання і знижується зі зростанням температури. На рис. 17 представлено отриману залежність збільшення питомої поверхні матеріалу після подрібнення від ступеня стискання матеріалу в головці при різних температурах матеріального циліндра. З графіків видно, що для кожної температури циліндра існує граничне значення ступеня стискання матеріалу в головці, нижче якого руйнування матеріалу не відбувається. Також видно, що при значних , питома площа вільної поверхні різко зростає, тобто теоретично матеріал можна зруйнувати до дуже дрібної фракції. На рис.18 представлено отриману залежність питомих енерговитрат на утворення поверхні матеріалу після подрібнення від ступеню стискання матеріалу в головці при різних температурах матеріального циліндра. Ця залежність дає змогу зробити висновок про існування для певного матеріалу такого ступеня його стиснення в головці, при якому питомі витрати енергії на подрібнення будуть мінімальними.






















а

б

Рис. 16. Залежність потужності подрібнення гуми при різних значеннях ступеню стискання матеріалу в головці:

а - від швидкості обертання черв'яка; б - від температури циліндра













Рис. 17. Залежність збільшення питомої поверхні матеріалу після подрібнення від ступеню стискання матеріалу в головці при різних температурах циліндра

Рис. 18. Залежність питомих енерговитрат на утворення поверхні матеріалу після подрібнення від ступеню стискання матеріалу в головці


Шостийрозділ присвячено експериментальним дослідженням процесів, що відбуваються при подрібненні полімерних матеріалів.

Представлено результати експериментальних досліджень процесу подрібнення матеріалів в роторних дробарках. Для проведення досліджень була виготовлена експериментальна роторна дробарка, з наступними характеристиками: діаметр ротору - 0.2 м; кількість ножів ротору - 3; кількість ножів корпусу - 2; потужність електродвигуна - 4,5 кВт. В результаті досліджень отримано підтвердження адекватності розробленої математичної моделі процесу подрібнення полімерів в роторних дробарках реальному процесу. А саме залежності потужності подрібнення (рис. 19, 20) і розподілу часток матеріалу за розмірами від технологічних і конструктивних чинників.
























Рис.19. Зміна в часі потужності, що витрачається при подрібненні ПВХ пластикату:

3 шматка розміром 100х100х10 мм

Рис. 20. Залежність потужності, що витрачається на тертя від маси завантаження ПВХ з середнім розміром часток 10 мм

Встановлено, що при подрібненні відходів гум і