Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время для размола волокнистой суспензии в основном используются традиционные ножевые машины, в которых неизбежна рубка волокна, что сказывается на прочностных показателях готовой продукции при обработке полуфабрикатов из хвойных и особенно лиственных пород древесины. Кроме того, существуют противоречия среди исследователей во взглядах на механизм ножевого размола. Если одни считают решающим силовое воздействие на волокно, то другие указывают на значительное влияние гидродинамических факторов на процесс размола.
Таким образом, для решения проблемы повышения качества обработки волокнистой суспензии и снижения энергозатрат, представляет интерес изучение нетрадиционных способов обработки волокнистой массы, а именно инерционного воздействия на волокно при размоле.
При изучении механизма воздействия на волокно в аппаратах с инерционным движением рабочих тел в работах исследователей не изучен или мало изучен ряд факторов, влияющих на интенсивность обработки: скорость вращения инерционных тел, концентрация волокнистой массы, геометрия размольных тел. Не найдены оптимальные параметры работы аппаратов данного типа, которые должны привести к значительному снижению энергозатрат на размол. Варьируя этими параметрами, можно значительно улучшить работу установки. При анализе факторов, влияющих на разработку волокна в установке, можно предположить, что определяющим является фактор геометрия размольных тел, а так же силы, действующие на волокно со стороны рабочих органов. К сожалению, до настоящего времени не в полной мере изучены процессы, протекающие в зоне размола установки при контакте поверхности инерционного тела с поверхностью барабана, не выяснены конструктивные и технологические особенности размольной установки. Иначе говоря, до настоящего времени не в полной мере изучен механизм инерционного воздействия на волокно со стороны рабочих органов.
Цели и задачи исследований. Совершенствование процесса размола волокнистых материалов с использованием инерционных тел с учетом конструктивных, технологических и энергосиловых параметров работы установки.
Для достижения цели нужно решить следующие задачи:
– выявить влияние силового характера воздействия на волокнистый материал рабочих органов установки с инерционными телами;
– определить основные технологические параметры процесса размола в размольной установке;
– разработать математическую модель процесса размола в размольной установке;
– определить влияние на процесс размола следующих факторов: концентрации волокнистой суспензии; скорости вращения инерционных тел; углов установки ножей инерционного тела;
– определить зависимость бумагообразующих свойств обрабатываемой волокнистой массы и качественных характеристик готовых отливок от технологических, конструктивных и энергосиловых параметров размольной установки;
– обеспечить оптимальные условия процесса размола установки с инерционными телами.
Научная новизна работы. Изучен механизм воздействия инерционных тел на волокнистый материал. Рассчитано силовое воздействие на волокно рабочих органов в размольной установке с инерционным движением рабочих тел: определено усилие, приходящееся в месте контакта инерционного тела с внутренней поверхностью барабана; определены касательные силы сдвига при контакте ножей инерционного тела с ножами барабана.
Теоретически обосновано влияние углов скрещивания ножей инерционного тела и барабана на качество разработки волокна при размоле на установке с инерционным движением рабочих тел.
Впервые определены основные технологические параметры процесса размола в размольной установке с инерционным движением рабочих тел, такие как циклическая элементарная длина и секундная режущая длина.
Разработана математическая модель процесса размола в установке с инерционным движением рабочих тел.
Практическая значимость.
Результаты исследования механизма размола в установке с инерционным движением рабочих тел позволяют:
– при известных значениях конструктивных и технологических параметров размольной установки прогнозировать определение физико-механических показателей готовой продукции;
– варьируя технологическими и конструктивными параметрами размольной установки, получать готовую продукцию с необходимыми характеристиками, уменьшая при этом удельный расход электроэнергии, что, в конечном итоге, повлияет на себестоимость продукции.
Апробация работы: Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях: «Лесной и химический комплексы – проблемы и решения» (Красноярск, 2008-2011), «Молодые учёные в решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 2009-2011), «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2009), «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2010), общегородской ассамблее «Красноярск. Технологии будущего»; международной специализированной выставке «Технодрев. Сибирь-2011. Лесное хозяйство. Мебельные технологии и фурнитура».
Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 работ, в том числе 3 статьи в журналах перечня ВАК, патент на изобретение Российской Федерации.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, теоретической и экспериментальной частей, практической реализации, выводов, библиографии, состоящей из 111 наименований. Работа изложена на 156 страницах, содержит 9 таблиц и 61 рисунок.
