Лекція № 3

ТЕОРЕТИЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ПРОЦЕСУ РУХУ ГЛИНЯНИХ МАС У ФОРМУЮЧИХ ЕЛЕМЕНТАХ ПРЕСОВОГО УСТАТКУВАННЯ

Теоретичний опис руху глиняних мас при пластичному формуванні має велике значення для вибору раціональних параметрів формуючих і глинопереробних машин. При розра­хунку і конструюван­ні машин необхідно розглядати деформа­цію глиняних мас з урахуванням фізико-механічних і реоло­гічних властивостей мас, а також їхньої взаємодії в процесі обробки (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Гра­фік залежності в'яз­кості глини різних родовищ від градієн­та швидкості:

1 - Хабарське (W = 19,21%); 2 – Бескуд­ніковське W = 24%); 3 - Кембрійське (W= 21,25%)

Глиняні маси являють собою трикомпонентну, дисперсну систему, що містить у собі тверду, рідку і газоподібну складові. Дисперсним середовищем у цій системі є вода, а дисперсною речовиною - тверді частки і пухирці повітря. Механічні властивості дисперсної маси обумовлюються тим, що частки глини по ділянках розділені прошарком води і через ці прошарки діють сили молекулярного притягання. Ці сили і визначають міцність глиняної дисперсної маси, тому що вона сильно знижена в порівнянні з міцністю зчеплення самих часток. У залежності від концентрації дисперсної речовини змінюються і механічні властивості дисперсної маси. Так, при зміні дисперсної речовини, наприклад його зменшенні прошарку водяного середовища збільшуються, що веде до ослаблення молекулярних сил зчеплення по ділянках, а виходить, і до зменшення енергії при деформації.

Енергія деформації витрачається не тільки на подолання молекулярних сил зчеплення по ділянках, але і на орієнтацію часток по поверхнях дії максимальних напруг зрушення. Крім того, при пластичній деформації глиняних мас, паралельно процесам руйнування окремих видів зв'язку системи, йде процес виникнення нових зв'язків, що, у свою чергу, теж руйнуються розділити ці сили на сили тертя і сили зчеплення не уявляється можливим.

При деформації глиняної маси можна виділити наступні моменти. При додатку навантаження в глиняній масі виникають напруги, що приводять до деформації маси причому приріст деформації не пропорційний приросту напруги, що говорить про нелінійне! і даної системи. При знятті навантаження в деякому діапазоні спостерігається відновлення деформацій. Подальше збільшення навантаження приводить до такої критичної комбінації напруг, при якій встановлюється гранична рівновага між внутрішніми силами опору глиняної маси і зовнішнім навантаженням, що називається граничним напруженим станом. Подальше незначне збільшення навантаження приводить до розвитку пластичних деформацій.

Різний підхід дослідників до питання руху глиняних мас при формуванні привів до появи декількох методик розрахунку параметрів процесу пресування. Дані методики розрахунку ґрунтуються на:

- гідродинамічній теорії руху рідин;

- силовій взаємодії з робочими елементами формуючої машини;

- теорії подоби.

Методика, заснована на гідродинамічній теорії руху рідин, у даний час одержала подальший розвиток. В даній методиці передбачається, що процес руху пластичної глини аналогічний процесу руху в'язкої рідини, що незтискається і в якості вихідного розглядається рівняння плоскопаралельної течії в’язкої рідини Навье-Стокса, яке після прийнятих допущень має вид

; .

В процесі рішення в рівняння підставляється значення ефективної в'язкості , в залежності від швидкості зсуву, що зв'язано з труднощями вибору фіксованої величини  для рішення визначених задач.

Відповідно до методики, заснованої на силовій взаємодії з робочими елементами формуючих машин розглядається рух глиномаси як тіла, що нестискається, на яке діють визначені сили з боку формуючого органа.

Методика, заснована на теорії подоби, припускає подається експериментального і теоретичного методів дослідження, що дозволяють робити узагальнення і встановлювати загальні закономірності. Приведені приклади теорії подоби при розрахунку глиноформуючих машин, однак прийняті допущення і виключення, а також неуважність до фізико-механічних властивостей мас, що переробляються, вносять істотні перекручування в дійсну картину руху глиняних мас.

Розрахунок конструктивно-технологічних і енергосилових параметрів пресових агрегатів