LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка голкофрезових подрібнювачів для переробки текстильних відходів легкої промисловості

Особистий внесок здобувача полягає в постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач. За безпосередньою участю автора розроблено методики досліджень, наукові положення, планування й проведення експерименту, комп'ютерна обробка отриманих даних та розробка програм адаптації методик конструювання. Автору належать основні ідеї, узагальнення та висновки. Конкретний персональний внесок здобувача в опублікованих наукових працях у співавторстві з науковим керівником полягає у вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, висновків по роботі, списку використаних літературних джерел, додатків. Загальний обсяг роботи - 149 сторінок, у тому числі 42 рисунки, 12 таблиць, список літератури з 106 найменувань, 4 додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ


У вступі обгрунтовано актуальність теми, сформульована мета і визначені основні задачі дослідження, наведено відомості про наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі проведено огляд обладнання та досліджень в галузі подрібнення відходів. Дана класифікація пристроїв для подрібнення. Встановлено, що найбільше розповсюдження отримали механічні способи подрібнення текстильних матеріалів, які базуються на різанні, стиранні, плющенні, ударі, роздиранні.

На основі аналізу існуючих способів та пристроїв для подрібнення встановлено, що отримання окремих волокон з текстильних відходів найбільш ефективне на обладнанні, яке дозволяє виконувати тріпально-чесальні операції, удар, роздирання. Дані вимоги з різним ступенем виконуються в молоткових, роторних, відцентрових машинах, дезінтеграторах та дисмембраторах.

Проведений аналіз показав, що подрібнення текстильних відходів в голкофрезових подрібнювачах є найбільш ефективним як з точки зору енергомісткості процесу, так і до продуктів подрібнення. Також в результаті аналізу було встановлено, що промислове використання цього способу обмежене відсутністю глибоких аналітичних і експериментальних досліджень процесу взаємодії робочих органів пристроїв і матеріалу.

У другому розділі проведено аналіз процесів транспортування матеріалу в зону руйнування та його подрібнення голкофрезою.

Об'єкт дослідження (рис. 1) розглядається в загальному вигляді і складається з: 1-бункера завантаження; 2-верхнього рухомого валка; 3-нижнього нерухомого валка; 4-каналу транспортування; 5-голкофрези.

При розгляді процесу транспортування матеріалу необхідно зазначити, що в голкофрезових подрібнювачах поряд з валковими механізмами можуть використовуватись і інші. Всі ці механізми транспортування є достатньо вивченими і для повного опису процесу транспортування матеріалу необхідно проаналізувати лише процеси, які відбуваються в каналі транспортування.

Для отримання основних залежностей, що визначають процес руху матеріалу, були прийняті наступні припущення:

- потік матеріалу в каналі ламінарний;

- матеріал ізотропний;

- рух матеріалу - сталий;

- масові та інерційні сили внаслідок їх малої величини і сталого характеру руху не враховуємо;

- зміну швидкості руху матеріалу при транспортуванні не враховуємо, внаслідок малої довжини каналу.

Враховуючи те, що відходи текстильних матеріалів є нелінійно пружними тілами, їх властивості описуються залежністю, яка має вигляд:

, (1)

де - інтенсивність напруження;

- інтенсивність деформації;

і - постійні коефіцієнти матеріалу.

Для аналітичного дослідження процесу транспортування матеріалу розглянуто процес руху матеріалу в каналі (рис. 2).

Було визначено, що приріст відносної деформації відбувається тільки в напрямку руху матеріалу.

Це дозволило аналітично описати процес руху матеріалу в каналі транспортування і визначити величину мінімального напірного тиску, що потрібен для забезпечення сталого руху матеріалу:



де - відстань від входу в канал до елемента шару матеріалу;

- коефіцієнт тертя;

- коефіцієнт Пуансона;

- кут звуження каналу;

- початкова висота каналу.


З метою визначення факторів, що суттєво впливають на процес транспортування, проведено дослідження математичної моделі (2), в ході якого отримано показники процесу в залежності від зміни конструктивних параметрів та властивостей матеріалу. В результаті дослідження визначено характер залежностей зміни напірного тиску від конструктивних параметрів. Дослідження дозволило встановити, що найбільше деформування матеріалу відбувається в напрямку осі Y, яке обумовлено зменшенням поперечного перерізу (залежить від кута звуження ). Тобто основним фактором, що впливає на інтенсивність напруженого і деформаційного стану, є деформація (рис. 3).

Для повного аналітичного опису процесу подрібнення прийняті наступні припущення:

- окремі голки при взаємодії з волокнистим матеріалом руйнують волокна (руйнування відбувається за рахунок розтягу волокна), у яких обидва кінці защемлені або звільняють один кінець від зв'язків з іншими волокнами. Руйнування матеріалу за рахунок подачі, напірної сили та ущільнення матеріалу в каналі (рис.4) не відбувається тому, що інтенсивність напруженого стану, який виникає, значно менша, ніж потрібна для руйнування різноманітних волокон при стисканні від 5 до 300 МПа. Внаслідок цього в зоні контакту матеріалу з голкофрезою залишається велика кількість волокон, які закріплені з одного кінця. Ці волокна взаємодіють з голкофрезою (їх взаємодію можна розглядати як процес тріпання згідно зі схемою на рис. 5), і за рахунок сил, які перевищують граничні значення міцності матеріалу, вони руйнуються;

- деформування голки не враховується, внаслідок щільного притискання їх одна до одної в голкофрезі;

- напружений стан матеріалу розглядаємо, не враховуючи деформування у часі;

- процес подрібнення волокнистих матеріалів в сталому режимі рахуємо ізотермічним.

При аналітичному дослідженні процесу руйнування волокон використано міцностний підхід для одновісного напруженого стану.

Натяг волокна складається з двох складових: натягу на кромці та натягу від взаємодії вільного кінця з голкою. Сила натягу волокна визначається за допомогою видозміненого рівняння Ейлера:

, (3)

де - сила інерції;

- коефіцієнт тертя;

- сила натягу, що виникає при взаємодії вільного кінця волокна з голкою;

- кут обхвату кромки голки.

В результаті аналітичного дослідження поведінки матеріалу в зоні подрібнення отримано систему рівнянь, що являє собою математичну модель процесу подрібнення текстильних матеріалів в голкофрезовому подрібнювачі:

(4)

де ,- проекції прискорення на осі X, Y;

- час взаємодії голки з волокном;

- відстань від защемлення до місця зосередження маси вільного кінця голки;

- відстань від кінця голки до вільного кінця волокна;

- радіус голкофрезового робочого барабану;

- радіус округлення кромки голки;

- відстань від осі голкофрезового барабану до вихідного отвору каналу транспортування подрібнювача;

- частота обертання голкофрезового барабану;

- коефіцієнт тертя;

- густина волокна;

- діаметр волокна;

- допустиме значення натягу