Главная страница
Навигация по странице:

  • Полимерные композиционные материалы

  • Измельчающее оборудование Щёковые дробилки

  • Конусная дробилка с навесным валом и головкой в облике крутого конуса

  • Конусная дробилка с консольным валом и головкой в облике полого конуса (грибовидная дробилка)

  • Вращающаяся барабанная мельница

  • Степень измельчения, прочность и хрупкость

    		•

    АвиациЯ. КУРСОВАЯ. Курсовая работа способы измельчения сырья для производства полимерных композиционных материалов


    Скачать 0.66 Mb.
    НазваниеКурсовая работа способы измельчения сырья для производства полимерных композиционных материалов
    АнкорАвиациЯ
    Дата14.03.2023
    Размер0.66 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаКУРСОВАЯ.docx
    ТипКурсовая
    #988149


    Курсовая работа

    «СПОСОБЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

    СОДЕРЖАНИЕ


    Введение 2

    1Полимерные композиционные материалы 3

    2Измельчение 5

    2.1Дробление 5

    2.2Помол 6

    2.3Резка 7

    2.4Пилы 7

    3Измельчающее оборудование 8

    3.1Щёковые дробилки 8

    3.2Конусные дробилки 10

    3.3Валковая дробилка 12

    3.4Молотковые дробилки 12

    3.5Дезинтегратор 13

    3.6Барабанные мельницы 14

    3.7Коллоидные измельчители 16

    3.8Бегуны 16

    4.9Криогенное измельчение 17

    4Степень измельчения, прочность и хрупкость 19

    Заключение 20

    В настоящее время ПКМ широко используется. Для них подбирают агрегаты для измельчения. Выбор оборудования огромный: дробилки разных видов, бегуны, мельницы, измельчители, так как у них разный принцип действия и объем. Чтобы выбрать, нужно учитывать главные качества ПКМ – это прочность, хрупкость и степень измельчения. 20

    Список использованной литературы 21



    Введение



    В настоящее время полимерные композиционные материалы (ПКМ) находят широкое использование. ПКМ – это гетерогенные системы, которые состоят из двух или более элементов, кроме того одни из элементов выступают армирующими составляющими, а другие – связующими их полимерными матрицами.

    Для хорошей реализации всего комплекса свойств ПКМ надо сделать крепкое взаимодействие матрицы и волокна по всей площади их контакта. Добиться такового абсолютно непросто, например как это взаимодействие находится в зависимости от большого количества моментов и, в частности, от состава связывающего, строения волокна, технологии изготовления композиционного материала.

    Для ПКМ подбирают оборудование для измельчения. Это довольно сложно, ведь его не мало. Это и измельчители, и дробилки, и бегуны, и мельницы.

    Самое главное, что важно для ПКМ – это степень измельчения, хрупкость материала, а также прочность. От прочности материала зависит, какое будет изделие.


    1. Полимерные композиционные материалы


    ПКМ называются подобные материалы, у каких матрицей является полимер, образованный на базе какого-либо связывающего (смолы и т. п.).

    Механические, физические и химические характеристики полимеров зависят от их внутреннего строения и физического состояния. При разработке полимерных композиционных материалов начальные полимерные материа¬лы могут употребляться в чистом виде (порошки, гранулы, листы, пленки) либо в качестве связывающих, армированных композиционных материалов.

    Полимер­ное связующее представляет собой двух- или же многокомпонентную систему, состоящую из синтетической смолы и отвердителей или же организаторов, катализаторов, ускорителей отверждения. От полимерной матрицы находятся в зависимости теплостойкость и гидростойкость, стойкость к агрессивным средам, прочностные, диэлектрические и другие свойства ПКМ [1].

    По типу матриц композиционные материалы разделяют на три класса:

    1. Полимерные;

    2. Металлические;

    3. Керамические.

    Наполнитель как один из компонент играет ведомую роль в формировании ведущих данных композиционных материалов. Наполнение – это сочетание полимеров с жесткими, водянистыми или же газообразными препаратами, которые сравнительно размеренно распределяются в размере возникающей композиции и имеют точно воплощенную границу раздела с нескончаемой полимерной фазой (матрицей).

    Наполнители пользуют для улучшения эксплуатационных качеств композиционных материалов (прочности, жесткости, теплостойкости), придания им различных своеобразных качеств и понижения цены. От наполнителя в большой степени находятся в зависимости технологические качества композитов и способности их переработки в изделия. К безупречному наполнителю предъявляются особенные требования, которые в одном наполнители соединять довольно непросто:

    1. Высокая прочность;

    2. Высокая степень физико-механических свойств;

    3. Низкое водопоглощение;

    4. Хорошая смачиваемость;

    5. Отсутствие вредоносных примесей;

    6. Низкая стоимость;

    7. Высокая химическая выносливость и термостойкость;

    8. Негорючесть;

    9. Доступность предания конкретных формы и величин частиц;

    10. Хорошая диспергируемость.

    Наполнители обязаны отлично сочетаться с полимером или же диспергироваться в нем с образованием однородной композиции. Они не обязаны менять собственные свойства при хранении, переработке и использования. Когда один наполнитель не соответствует всем требованиям, то в композиционный материал вводят немного наполнителей. Нередко вводятся наполнители различных видов и составов. Подбором которые соответствуют наполнителей можно регулировать химическую выносливость, теплостойкость, тепло- и электропроводность, плотность и другие параметры композиционных материалов [2].


    1. Измельчение


    Под измельчением подразумевается механизм разрушения кусков твердого материала до заданных величин, которые необходимы для промышленного использования продукта измельчения.


      1. Дробление


    Дробление полимерных отходов — это измельчение и сокращение формы и размера материала, а также гомогенизация струи сырья; в то же время — это шаг переработки для дальнейшего применения материала. От разновидности форм, величин и своеобразных особых качеств пластмасс, которые поступают на размельчение (пленки, контейнеры, бутылки, канистры и т. д.), зависит и разновидность дробилок. Принципиально верно выбрать оснащение для резки конкретных материалов. Частицы раздробленной массы классифицируются по величине следующим образом измельчения:

    1. Грубое: > 20 мм;

    2. Среднее: от 1 мм до 20 мм;

    3. Тонкое: от 20 мкм до 1 мм;

    4. Самое тонкое: < 20 мкм.

    Измельчение происходит механическим способом на режущих, ударных и прессовальных машинах. Измельчительная техника зависит от качества пластмасс, которые нужно переработать. Чтобы добиться нужного объёма частиц, важно учитывать:

    1. Твердость;

    2. Аффектацию к теплу;

    3. Упругость [4].




      1. Помол


    При «помоле» начальным материалом считается продукт, возникающий при дроблении. В итоге помола величина частиц конечного изделия оформляет 0,1-0,3мм. Нужно обозначить, собственно что помол применяется гораздо пореже, чем дробление и используется в ведущем в процессах получения композиционных материалов, к примеру ПВХ-композиций, порошка вулканизованной резины, а еще в процессах получения различных полимерных консистенций, в которых потребуется не плохое распределение разнородных составляющих в процессе смешения. Помол по сравнению с дроблением представляет собой гораздо намного затратный процесс, как  капитальных, так и эксплуатационных расходов. Для помола используют мельницы. По системе и принципу действия различают следующие главные типы мельниц:

    1. Барабанные;

    2. Ролико-маятниковые;

    3. Молотковые;

    4. Мельницы на подобии «Аэрофол»;

    5. Вибрационные;

    6. Струйные[5].




      1. Резка


    Основную часть полимерных отходов составляют термопласты – это довольно эластичные материалы, и потому сдвиговая резка, ударное воздействие, давление здесь не эффективны. В то время как резка справляется с этим великолепно. Для резки профилей, пленок и других полимерных отходов используются мельницы, измельчители, гильотинные резаки и пилы. А для жесткой резки тюков, пленочных рулонов и других больших объектов используется гильотинный резак. Часто эти машины используются для подготовительной резки перед обработкой с поддержкой иной резательно-измельчительной техники. Режущее напряжение может достигать 200-300кН. Измельчитель с режущими роликами (резаки и измельчители с дисковыми холодным оружием, резаки с 2-мя режущими роликами) – это машины, которые имеют параллельно находящиеся ролики с наточенными зубьями для разрыва. Ролики вертятся нерасторопно, но имеют большой вращающий момент. В машине может находиться, в зависимости от системы, до 6 параллельных валов с роликами. Величина частиц измельченного материала зависит от количества острых зубьев, их высоты и ширины роликов.


      1. Пилы


    Для резки пластмасс используются дисковые полотна из быстрорежущей стали или полотен с концевыми вставками из жестких металлов. Из-за маленькой теплопроводимости ПМ нужно обязательно при механической обработке обеспечить отвод тепла вместе со щепками или опилками. Термопласты недопустимо нагревать выше 60°С, а реактопласты — выше 150°С. Охладительные системы обязательно должны быть инертными по отношению к обрабатываемому материалу. Наилучшим способом для измельчения больших отходов являются пилы. Они используются для подготовительного измельчения любого вторсырья до переработки. С предоставленной задачей успешно справляется измельчитель или же например именуемые молотилки для пластика. Полимерные отходы неоднородны: это и полимерная пленка, ПЭТ бутылки, корпусные детали. Они различаются по механическим качествам и способы измельчения их разные. Пленку, к примеру, легко разрезать, но ударной методикой ее не размельчить. А вот ABS пластик, который чаще всего встречается в корпусных деталях, дробят ударным способом. От толщины сырья зависит выбор метода измельчения. В соответствии с этим, и молотилки для ПВХ отходов и ПЭ имеют ряд конструктивных индивидуальностей в зависимости от предназначения [5].


    1. Измельчающее оборудование




      1. Щёковые дробилки


    Используется для измельчения крупных кусков материала. Дробилка состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 щек, шарнирно подвешенной на оси 3. При качании она то близится к недвижимой щеке, то отдаляется от нее. Перемещения эти происходят при вращение вала 4, сообщающего возвратно-поступательное перемещение шатуну 11, соединенному с распорными плитами 10. Плиты шарнирно объединены с подвижной щекой 2 и распорными клиньями 6 и 7, допускающими менять ширину выпускной щели, а значит, и степень измельчения материала.

    Измельчение твердого материала, подаваемого сверху, происходит во время сближения подвижной и неподвижной щек. При прохождении между ними внизу размер частиц измельченного продукта уменьшается. Движение подвижной щеки в момент холостого хода происходит под воздействием собственного веса и тяги 9 с пружиной 8 [6].




    Рисунок 1 – Схема щековой дробилки
    1,2-неподвижная и подвижная щеки; 3-ось; 4-вал; 5-маховик; 6,7-распорные клинья; 8-пружина; 9-тяга; 10-распорная плита; 11-шатун

    Так как цикл работы щековой дробилки состоит из периодов измельчения (с расходом энергии) и холостого хода (без расходов энергии), нагрузка на приводной двигатель является неравномерной. И с целью выравнивания нагрузки вал 4 снабжен 2-мя маховиками 5, аккумулирующими энергию при холостом ходе и отдающими ее при рабочем ходе.

    Плюсы щековых дробилок – простота и надежность конструкции, широкая область применения, компактность и легкость обслуживания.

    Недостатки – периодический характер воздействия дробящего механизма и неуравновешенность передвигающегося материала, вызывают грохот и вибрацию.


      1. Конусные дробилки


    Используется для большого, среднего и маленького измельчения, они выделяются постоянным воздействием на дробимый материал дробящей поверхностью. Чаще всего используются 2 конусные дробилки [6].



    Рисунок 2 – Схемы конусных дробилок
    а-с подвешенным валом и головкой в виде крутого конуса: 1-наружный конус; 2-подвижный конус; 3-воронка; 4-сферическая опора; 5-эксцентриковый стакан; 6-шкив; 7-зубчатая передача; 8-желоб; 9-вал;
    б-с консольным валом и головкой в виде полого конуса: 1-тарелка; 2-корпус; 3-пологий конус; 4-пружина; 5-станина; 6-шаровой подпятник

    Конусная дробилка с навесным валом и головкой в облике крутого конуса – состоит из внешнего конуса 1, внутри которого расположен подвижный дробящий конус 2, поставленный на валу 9, подвешенном на сферической опоре 4. Нижний конец вала 9 бегло вмонтирован в эксцентриковый стакан 5, который получает вращение от шкива 6 сквозь зубчатую передачу 7. Благодаря наличию стакана геометрические оси внешнего и внутреннего конусов не совпадают, а имеют только совместную точку соприкосновения в пространстве подвеса. В результате этого при вращении стакана 5 ось вала 9 совершает радиальное, или гирационное качание. Совместно с валом радиальные качания совершает и дробящий конус. Он не вертится принудительно от приводного механизма машины, а лишь только катится по внутренней плоскости внешнего конуса; при приближении к нему материал измельчается, а при отдалении от него – опускается вниз к разгрузочному отверстию. Материал загружается в дробилку через воронку 3, а размельченный продукт выходит либо по наклонному желобу 8 с боковой стороны, либо под дробилку, понижая ее высоту при этом предотвращается забивание ее материалом [6].

    Конусная дробилка с консольным валом и головкой в облике полого конуса (грибовидная дробилка) – отличается от описанной раньше формой головки и корпуса. Корпус 2 в виде конуса, расширяющийся в сторону, что и пологий конус 3 дробящей головки, при этом их стенки на конкретной длине параллельны и образуют узкую щель (зону параллельности). Корпус 2 связан, и станина 5 амортизируется пружинами 4, расположенными по периметру корпуса. Ведущий вал дробилки установлен консольно и опирается на шаровидный подпятник 6; на верхнем конце вала установлена тарелка 1, с которой кусочки материала равномерно сбрасываются в дробилку при качаниях вала. Степень измельчения регулируется подъемом или опусканием корпуса.

    Коротко конусные дробилки с большей зоной параллельности и большим углом наклона конуса применяют для мелкого измельчения.

    Плюсы конусных дробилок: высочайшая производительность непрерывности измельчения материала в одно и тоже время раздавливанием и изгибом; размеренная, уравновешенная работа; высокий уровень измельчения.


      1. Валковая дробилка


    Из двух параллельно находящихся гладких или же зубчатых цилиндрических валков 1 и 2,состоит валковая дробилка. Они расположены в станине 3 машины и крутятся навстречу друг другу. При вращении они захватывают поступающий сверху материал и дробят его раздавливанием.




    Рисунок 3 – Схема валковой дробилки
    1,2-цилиндрические валки; 3-станина; 4-пружина
    Чтобы предохранить валки от аварии в случае попадания в них кусков более жестких материалов валок 1 устанавливается в подвижных подшипниках и удерживается в данном положении мощью пружин 4, которые при увеличении давления дают возможность валку отступать налево. Степень измельчения валковой дробилки не больше 10 и регулируется изменением расстояния между валками. В зависимости от качеств начального материала степень измельчения составляет i = 10...15 для зубчатых и i = 3...8 для гладких валков [6].


      1. Молотковые дробилки


    Машины ударного воздействия применяются для измельчения малоабразивных материалов. В корпусе 1 дробилки, футерованном броневыми зубчатыми плитами 2, на горизонтальном вращающемся валу 3 надеты диски 4 с шарнирно закрепленными на них ударными молотками 5. Материал подающий через загрузочное отверстие 7, подхватывается молотками, частично разбивается ими на лету и измельчается ударом о плиты корпуса. Размельченный материал высыпается из машины через колосниковую решетку 6. Конечный размер измельчаемого материала ориентируется размером отверстий разгрузочной решетки.

    Молотковые дробилки различают по количеству, по месторасположению молотков в одной или нескольких плоскостях.


    Рисунок 4 – Схема молотковой дробилки
    1-корпус; 2-зубчатые плиты; 3-вал; 4-диск; 5-молоток; 6-колоснковая решетка; 7-загрузочное отверстие



      1. Дезинтегратор


    Состоит из 2-ух дисков 1 и 2, закрепленных на соосных валах 5 и 9. Диски вращаются в обратных направлениях от шкивов 6 и 8. На дисках по концентрическим окружностям находятся пальцы (била) 3. Каждый ряд пальцев 1-ого диска находится с маленьким зазором между 2-мя рядами пальцев другого диска [6].

    В дезинтегратор материал поступает с боковой стороны через питатель 4 и дробится ударами быстровращающихся пальцев. Размельченный материал выходит через разгрузочный конус 7.

    Плюсы дезинтеграторов – это простота и компактность прибора, высокая производительность и степень измельчения материала, надежность в работе.

    Недостатки – быстро изнашиваются закрепленные пальцы; много пыли;большие затраты энергии.


    Рисунок 5 – Схема дезинтегратора
    1,2-диски; 3-пальцы;4-питатель; 5,9-соосные валы; 6,8-шкивы; 7-разгрузочный конус


      1. Барабанные мельницы


    Самые известные машины это- барабанные мельницы, которые применяются для грубого, среднего, тонкого и сверхтонкого измельчения. Они относятся к машинам ударно-истирающего процесса и разделяются на мельницы с вращающимся барабаном, вибрационные и центро6ежныe [6].

    Вращающаяся барабанная мельница – представляет собой крутящийся барабан 1, в который помещены дробящие тела, т. е. шары 2 и измельчаемый материал. При вращении барабана шары и материал под воздействием трения и центробежной силы поднимаются до определенной высоты, а за тем падают и скатываются вниз. От этого происходит измельчение материала.

    Крутящиеся барабанные мельницы работают как периодически, так и беспрерывно.

    Эти мельницы работают только если влажность измельчаемого материала меньше 5 %. Если влага измельчаемого материала 8...15 % мельница перестает работать так как материал будет налипать на шары. Но если будет 20 ... 30 % и выше, мельница возобновит работу, даже еще лучше, чем когда вещества сухие.


    Рисунок 6 – Барабанная мельница
    1-барабан; 2-шары
    Шаровые мельницы универсальны. У них равномерная степень измельчения. Долговременный период работы. Надежность, защищенность и простота в обслуживании [6].

    Недостатки шаровых мельниц – очень большие и тяжелые; невысокий КПД; изнашивание шаров и загрязнение материала продуктами изнашивания, шум во время работы.


      1. Коллоидные измельчители


    Измельчают изделия размером менее микрона и обязательно влажным способом.

    Коллоидный измельчитель состоит из корпуса с коническим гнездом и ротор. Между конической поверхностью корпуса и поверхностью ротора обязательно есть зазор для подачи суспензии, который равен долям мм, в нем твердые частички стираются [6].

      1. Бегуны


    Используют для маленького и тонкого дробления материалов податливых пород средней твердости. Бегуны разделяются по главным признакам:

    По способу действия: периодического и непрерывного.

    По технологическому назначению:

    1. Для измельчения и смешивания и только перемешивания;

    2. Для брикетирования сырьевой смеси;

    3. Бегуны с металлическими катками и чашей;

    4. Бегуны с каменными катками и чашей.

    По конструктивному оформлению:

    1. Неподвижная чаша;

    2. Вращающаяся чаша;

    3. С верхним приводом;

    4. С нижним приводом.

    При нижнем приводе дольше разборка и больше времени занимает починка, но масса не загрязняется. Катки опираются на материал собственной массой с добавочным гидравлическим, пневматическим или же с пружинным нажатием[7].

    По способу разгрузки:

    1. Ручная разгрузка;

    2. Продавливание через решетку;

    3. Центробежная разгрузка;

    4. Разгрузка по опускающемуся в чашу отвалу.

    В бегунах с вращающимися катками вокруг вертикальной оси центробежные силы пытаются сорвать катки, и если центральный вал не уравновешен то он может согнуться.

    Плюсы бегунов:

    можно разгружать сразу большие куски материала;

    легко регулировать тонкость измельчения;

    становятся более пластичными глинистые материалы.

    Недостатки бегунов:

    большой размер;

    сложный ремонт;

    большой расход энергии.


      1. Криогенное измельчение


    Размольный стакан постоянно охлаждается жидким азотом при поддержке интегрированной системы замараживания как до и во время измельчения. Благодаря этому образец делается хрупким и летучие составляющие сберегаются. Жидкий азот перемещается в системе охлаждения и постоянно восполняется при помощи системы самодействующего заполнения в числе строго подходящем для поддержания температуры -196°С [7].

    Мощное действие удара и трения ведет к отличной эффективности измельчения. Система автоматического заполнения исключает прямой контакт с жидким азотом и делает работу с мельницей очень безопасной. Ее универсальность (криогенное, а также сухое и мокрое измельчение при комнатной температуре) делает CryoMill безупречной мельницей для проб объемом до 20 мл.

    Достоинства:

    1. Мощное криогенное измельчение при помощи сил удара и трения, скорость до 30 Гц;

    2. Три различных типа измельчения (криогенное, а также сухое и мокрое при комнатной температуре);

    3. Закрытая система автоматического заполнения исключает любой контакт пользователя с жидким азотом для абсолютной безопасности работы;

    4. Размольные стаканы с завинчивающейся крышкой для измельчения без потери вещества;

    5. Широкий выбор добавочных принадлежностей, в том числе разные системы подачи жидкого азота, размольные стаканы и шары различного размера, которые выполнены из разных материалов, адаптеры для пробирок;

    6. Малое потребление жидкого азота;

    7.Ясно структурированный интерфейс встроенного программного обеспечения, встроенная память для хранения до девяти вариантов параметров измельчения;

    8. Программируемые циклы охлаждения и измельчения (от 10 с до 99 мин);

    9. Возможно измельчение в керамических размольных стаканах [7].

    Рисунок 7 – Схема криогенного дробления изношенных покрышек
    1-универсальная борторезка; 2-охлаждающая камера; 3-молот; 4-железоотделитель шкивной; 5-обжиговая печь; 6-пресс пакетирования металла; 7-роторный измельчитель; 8-пресс пакетирования текстиля


    1. Степень измельчения, прочность и хрупкость


    Степень измельчения – отношение среднего объема частиц начального материала к средней величине размельченного материала. По объемам (дисперсности) возникающих частиц отличаются 5 классов измельчения от большого до коллоидного. По объему (крупности) размельченного продукта различают: грубое (300-100 мм); среднее (100-25 мм); мелкое (25-1 мм).

    «Чем меньше степень измельчения, тем выше прочность»

    Прочность – свойство твердого материала сопротивляться разрушению под воздействием внешних нагрузок. Обычно прочность твердых материалов оценивается пределом прочности при сжатии[6].

    Хрупкость – свойство твердого материала рушиться без заметных пластических деструкций. По количеству ударов, выдерживаемых образцами, твердые материалы разделят на: очень хрупкие (до 2); хрупкие (2…5); вязкие (5…10); очень вязкие (более 10).

    Заключение

    В настоящее время ПКМ широко используется. Для них подбирают агрегаты для измельчения. Выбор оборудования огромный: дробилки разных видов, бегуны, мельницы, измельчители, так как у них разный принцип действия и объем. Чтобы выбрать, нужно учитывать главные качества ПКМ – это прочность, хрупкость и степень измельчения.

    Список использованной литературы





    1. https://helpiks.org/4-8182.html

    2. https://pandia.ru/text/78/456/32643.php

    3. http://www.detalmach.ru/composit1.htm

    4. https://helpiks.org/4-91359.html

    5. https://studopedia.ru/28_31988_izmelchenie-stepen-izmelcheniya-ee-zavisimost-ot-prochnosti-tverdosti-uprugosti-i-hrupkosti-materiala-poverhnostnaya-i-ob-emnaya-teoriya-izmelcheniya-sposobi-izmelcheniya.html

    6. https://helpiks.org/4-91358.html

    7. https://eltemiks-lab.ru/wp-content/uploads/2019/08/tr_whitepaper-cryogenic-grinding_0216_ru.pdf

    написать администратору сайта