Дәріс 7. Механикалық процестер. Престеу

Дәріс жоспары.

1. Престеу. Шикізатты және құрылыс өнімдерді қысыммен өңдеу.

2. Гранулдеу. Пішің беру. Штампілеу. Өнімдерді қысыммен өңдейтін машиналардың эмпирикалық тәуелділіктері.

3. Престеу процесіне әртүрлі факторлардың әсері.

4. Престеу аппараттардың негізгі түрлері мен жұмыс принципі.

Материалдарды қысыммен өңдеу - престеу.

Құрылыс өнеркәсібінде ең жиі қолданылатын механикалық процестердің бірі престеу болады. Бұл кезде арнаулы механикалық құрылғылар - престер жәрдемімен материалдарға сыртқы қысым әсер етеді. Престеу мынадай мақсаттарды көздейді:

1) қатты денеден сұйықты ажырату;

2) пластикалық материалдарды қалыптау (формалау);

3) сусымалы материалдарды нығыздау;

4) материалдарды тесіктердең сығып шығарып, қажетті пішінді өнім алу (экструзия).

Қатты денелерден сұйықты сығып шығару екі мақсатты көздеуі мүм-кін: біріншіден сұйық бағалы компонент ретінде (шырын, өсімдік майлары, және т.б.) қатты денеден ажыратылып алынады; екіншіден сұйық бағасыз компонент ретінде (ірімшіктен) ажыратылады. Бұл кезде біртекті сұйық және біртекті нығыздалған қалдық (брикет пішінді) алынады.

Пластикалық материалдарды қалыптау және штамптау, нан пісіру, макарон және кәмпит өндірістерінде қолданады. Бұл процестерге экструзияда жатады. Экструзия процесінде материалдар белгілі бір температурада тесіктерден сығылып шығарылады да, қажетті пішінді: қабылдайды.

Сусымалы материалдарды нығыздау, престеу немесе брикеттеу арқылы орындалып, қызылша, қант заводтарында қызылшалы қыспақтарды алуда қолданады.

Сұйықты сығып алу процесіне мына негізгі факторлар әсер етеді: қысым шамасы; материалдың құрамы мен қасиеттері, әсіресе оның беріктігі мен кеуектілігі; материалдың өлшемдері; престеу уақыты; процестің термиялық жағдайы; пресстелетін қабаттың қалыңдығы.

Жалпы жағдайда қысым өскен сайын престеу тиімділігі артады. Дегенмен, өндірістің технологиялық ерекшеліктерімен қысымның шамасы шектеледі. Сұйықты сыгып алу процесінің күрделілігіне байланысты қажетті қысым шамасын есептеп анықтайтын тиянақты формула жоқ. Дегенмен, кейбір ізденістер бар. Мысалы, өсімдік майын сығып алуда мына эмпирикалық формуланы пайдалануға болады:

(15.4)
мұнда W - шыққан май мөлшері, %; С - материалдың түріне байланысты константа; W₀ - материалдағы майдың бастапқы мөлшері, %; р - сығып алудағы қысым шамасы, Па; ? - сығып алу уақыты; ?- майдың кинематикалық тұтқырлығы, м²/с; а - майдың түріне байланысты дәреже көрсеткіш.

Сығып алынатын сұйық сығу процесінде көлденең қимасы өзгеріп тұратын капиллярлардың күрделі жүйесі бойынша сүзу процесіндегі ұзақ жол жүрүі керек. Сондықтан, капиллярлар арқылы ағатын сұйық мөлшерін Пуазейль теңдеуі арқылы анықтауға болады:

Бұл теңдеуге байланысты сығылып шығатын сұйықтың мөлшері қысымдар айырмасы және капилляр өлшеміне тура пропорционал, ал сұйықтың тұтқырлығына және капилляр ұзындығына кері пропорционал. Демек, сұйықтың толық сығылып шығуы үшін қысымды көбейтіп, тұтқырлықты азайту керек.

Дегенмен, қысым шектен тыс көбейгенде капиллярлардың қимасы тарылады, яғни престің өнімділігі азаяды. Сондықтан, тиімді қысым ша-масы материалдың структуралы-механикалық қасиетін, алынатын сұйықтың мөлшері мен сапасын есепке алып, тәжірибелік жолмен анықталады.

Сұйықтың толық шығуын қамтамасыз ету үшін материал кейбір кезде алдын-ала ұсақталады және термиялық, электрлік әдіспен өңделеді. Сұйықтың тұтқырлығын азайту үшін материалды технологиялық жағдай көтере алатын температураға дейін ысытады.

Пластикалық тұтқырлы материалға жататын өнімдер қалыпталады және штампталады.

Мұндай өнімдер белгілі бір шекке дейін ғана серпімді деформацияланады. Бұл шектен өткен соң олар кері қайтпайтындай деформацияланады және тұтқыр сұйық сияқты ағады. Мұндай тұтқыр денелердің ағысы Бингам заңына бағынады.

Пластикалық тұтқыр денелерге релаксация құбылысы тән болады. Релаксация (сорып алу) деп, тұрақты, белгілі деформацияда денедегі кернеудің азаюын айтады. Релаксация уақыт бойынша, ягни белгілі мерзімде өтеді. Релаксация мерзімі деп, тұрақты деформацияда кернеудің е (е - натураль логарифмнің негізі) есе азаю уақытын айтады.

Осыған байланысты қалыптау, штамптау уақыты релаксация мер-зімінен аз болмау керек. Тек осындай жағдайда процесс аяқталды деп есептеуге болады.

Қамыр тәрізді материалдарды штамптауда, олардың бетіне сурет салуда кернеудің қажетті мәнін мына формуламен анықтауға болады:

(15.6 )
мұнда ?_қал - қалдық деформация;

? - штамптау уақыты,с;

? - тұтқырлық, Па·с.
Қалдық деформация мәні:
(15.7)
мұнда ? - штампталған суреттің калыңдығы, м; h - штампталатын заттың бастапқы қалыңдыгы, м.

?-дің мәні тәжірибе арқылы анықталады; кәмпитті бидай қамырының түрлері үшін ? = 1,26 ? 9,9 Па·с.

Престеу процесінің тиімділігін сипаттайтын жалпы параметр нығыздау коэффициенті болып табылады:

Престеу процесін есептеуде престеу коэффициентін қолданады:

мұнда Fo_п - престеудегі Фурье ұқсастық саны; с - престеу тұрақтылығы, м/с; h - престелетін қабаттың қалыңдығы, м. Әр өнімнің престеу тұрақтылығы тәжірибелік тәсілмен анықталады.

Престеуге жұмсалған жұмыс:

(15.11)

Мұнда А_П - пресстеу жұмысы, Дж; F - престелетін материалдың (матрицаның) көлденең қимасының ауданы, м ; р - престеу қысымы, Па; Һ₀, Һ_с - материалдың (брикеттің) бастапқы және соңгы биіктігі, м.

Жұмыс істеу әрекетіне байланысты престер мерзімді және үздіксіз әрекетті, ал жұмысшы қысымды алу тәсіліне байланысты механикалық, пневматикалық және гидравликалық болады. Өнеркәсіпте үздіксіз әрекетті шнекті және білікті престер және мерзімді әрекетті пневматикалық престер жиі қолданылады.

Қалыпталатын материалдардың физикалық қасиеттерінің әртүрлігіне байланысты қалыптайтын машиналардың үш түрі болады: айдамалы, жаятын және штамптайтын.

Брикеттеу машиналары - шақпақ қант және жем өндіруде кеңінен қолданылады. Алынған брикеттер қатты және уатылмайтын болуы үшін, материалдар ылғал күйінде немесе оларға байланыстырғыш сұйықтар (өсімдік майы және т.б.) қосып престейді.

Сусымалы және пластикалық массаларды араластыру үшін қолданылатын аппараттар әртүрлі. Жұмыс істеу әрекетіне байланысты мерзімді және үздіксіз әрекетті. Айналу жиілігіне байланысты жай жүргіш және тез жүргіш. Құрылымдарының (конструкция) түріне байланысты қалақты, барабанды, шнекті, ортадан тепкіш және соққылы болады.

Пластикалық массаны араластыратын аппараттар әртүрлі ингредиенттердің (су, ұн, ашытқы, қант, туз, май және т.б.) біркелкі қоспасын ғана алып қоймай, сонымен бірге оны езеді, ауамен қанықтырады, оған белгілі механикалық қасиет береді. Мұндай аппараттар мерзімді және үздіксіз әрекетті болады.

Аппарат түрін таңдап алу араластырылатын материалдың қасиетімен анықталады. Пластикалық масса , арпа қамыры, айналатын араластырғышы бар аппаратта араластыру мүмкін. Эластикалық - серпімді массаны жоғары сортты ұннан жасалған бидай қамырын араластыру үшін күрделі траекториямен қозғалатын араластырғыштар қажет. Мұндай қамырды араластыру үшін кейбір кезде бір-біріне қарама-қарсы горизонталь осьте әртүрлі жылдамдықта айналатын екі араластырғыш органдар қолдануы мүмкін.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

1. Престеу процесі дегеніміз не? 2. Материалдарды қысыммен өңдеудің мақсаты не? 3. Материалдарды қысыммен өңдеу теориясының негіздерін қалай жазуға болады? 4. Құрылыс материалдарын қысыммен өңдеуге арналған машиналардың жіктелуі? 5. Кеңінен тараған престердің құрылымын сипаттап беріңіздер? 6. Құрылыс материалдарың қысыммен өңдейтің машиналардың жіктелуі. 7. Ең жиі қолданатың престердің құрылғысың және олардың өнімділігін анықтау.

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.3. 189 - 203 бет
Дәріс 18. Механикалық процестер. Сұрыптау.

Дәріс жоспары.

1. Құрылыс өндірісіндегі сусымалы материалдарды бөлу процесінің қолдану. Сұрыптау тәсілдерінің сипаттамасы: өлшемдеріне, пішініне, тығыздығына, магнитті және электрлі қасиеттеріне қарай.

2. Електі әдіс. Електердің түрлері. Көп еселі елеудің негізгі әдістері. Сұрыптау машиналардың түрлері.

3. Әртекті сусымалы жүйелерді бөлуге арналған аппараттардың жұмыс принципі мен қызметі: гидравликалық, ауалы, ортадан тепкіш, магнитті және электрлі сепараторлар.

Құрылыс өнеркәсібінде сусымалы материалдарды өндеуде оларды пішініне және өлшеміне, газ және сұйық орталарда тұну жылдамдығына, магнитті қасиеттеріне қарай ажырату қажет болады. Мысалы, сыра қайнату және спирт өндірісінде астықты алдын-ала басқа заттардан тазартады; ұн тартатын диірменде ұнды кебектен ажыратады, кейбір кезде сусымалы материалды металды қоспалардаң ажыратады.

Сусымалы қоспаларды әртүрлі фракцияға ажырату сұрыптау процесі деп аталады.

Ажыратылатын фракциялардың қасиеттеріне байланысты сусымалы материалдарды сұрыптаудың мынадай тәсілдері болады:

1) бөлшектердің пішіні және өлшемі (размеріне) бойынша: елек және триерлерді пайдалану арқылы;

2) тұну жылдамдығы бойынша: газды және сұйық орталарда ажырату;

3) электромагнитті қасиеттері бойынша сепараторларды пайдалану арқылы;

4) электростатикалық және флотация тәсілдерімен ажырату.

Бөлшектерді өлшемі бойынша сұрыптау електер жәрдемімен орындалады. Құрылыс өнеркәсібінде қолданатын електердің екі түрі болады: жүқа болат табақшасына штампталған тесіктер; метал сымынан немесе нейлон, капрон, жібек жіптерінен тоқылған торлар.

Тоқылган торлар квадратты немесе тік төртбұрышты пішінді, ал штампталған тесіктердің пішіндері әртүрлі болады.

6.19 - сурет. Елек. а- тоқылған торлар; б- штампталған тесіктердің пішіндері.		6.20-сурет. Електі талдаудың нәтижесі.

Електің өткізу қабілеттігі оның пайдалы қимасымен сипатталады:

Штампталған торлардың пайдалы ауданы 50%-ке, ал тоқылған торлардыкі - 70% -ке дейін болады.

Електер тесіктердің өлшеміне байланысты нөмірленеді. Квадратты тесігі бар електер, тесік қабырғаларының өлшеміне (миллиметрмен) байланысты нөмірленеді. Мысалы, №4 және № 0,4 електердің тесіктерінің өлшемдері 4 мм және 0,4 мм болады.

Сұрыптаудың әртурлі тәсілдері бар. Іс жүзінде бір және көп рет сұрыптау қолданылады. Көп рет сұрыптаудың үш түрлі тасілі болады: майдадан іріге (15.1а-сурет), іріден майдаға (15.1б-сурет) және құрастырылған (15.1в-сурет).

15.1 - сурет. Көп рет сұрыптау тәсімі: а- майдадан іріге қарай; б- іріден майдаға қарай; в- құрастырылған. 1- жүктегіш шанақтар; 2- електер; 3-қабылдағыш шанақтар.

Майдадан іріге қарай сұрыптауда аппараттарды пайдалану оңай, бірақ тиімділігі аз, себебі кіші тесікті секциялар ірі бөлшектермен бітеліп қалады. Іріден майдаға қарай сұрыптаудың тиімділігі жоғары, бірақ қондырғыны пайдалаңу қиындау. Құрастырылған әдісте жоғарыдағы кемшіліктер кем кездеседі.

Електер жазық, цилиндрлі немесе коңусты болады. Жазық електер қайтпалы - ілгерімелі немесе дірілді, ал цилиндрлі електер айналмалы қозғалыс жасайды. 15.2-суретте тербелмелі және дірілдегіш електер көрсетілген. Тербелмелі електер (15.2а-сурет) бір және көп ярусты болады. Бір ярусты електе майдадан іріге қарай, ал көп ярустыда іріден майдаға немесе құрастыралған тәсілде еленеді.

Дірілдегіш електерде 15.2б-сурет бір және көп ярусты болуы мүмкін. Мұнда електер дебалансы (3) бар арнайы дірілдеткіш жәрдемімен тербелмелі қозғалыс жасайды.

15.2-сурет. Електер: а-тербелмелі: 1-эксцентрик; 2- корпус; 3- тіреуіш; б - дірілдегіш: 1- електің торы; 2- корпус; 3- дебаланс; 4- білік; 5 - серіппе.

Дірілдегіш електің артықшылықтары: тор тесігінің аз бітелуі; өнімділігі үлкен; әмбебаптығы, яғни әртүрлі ылғал материалдарды елеу мүмкіндігі; пайдалануға икемді; энергия шығыны аз.

Цилиндрлі немесе конусты електерді бурат деп атайды. Ұнды елеуге арналган конусты бураттың тәсімі 15.3-суретте көрсетілген. Конусты барабанның (3) беті торлы болады. Бұл тесіктердің өлшемі сусымалы материалдың бағыты бойынша үлкейе береді. Бураттың өнімділігі барабанның айналу жиілігі көбейген сайын көбейеді. Дегенмен, үлкен жиілікте ортадан тепкіш күштің әсерінен материал барабанға жабысып, бірге айналуы мүмкін.

15.3-сурет. Бураттың тәсімі: 1-қоректендіргіш шнек; 2- қаптама; 3-конусты барабан; 4- шнек.		15.4-сурет. Барабанды триердің тәсімі: 1- ұзын дән; 2- қысқа дән; 3-шнек; 4- науа.

Көлденең қимасы бірдей, ал ұзындығы әртүрлі бөлшектерді електерде ажырату мүмкін емес. Мысалы, бүтін астық дәнін оның жартылай дәндерінен немесе арам шөп дәндерінен ажырату үшін триерлер (15.4-сурет) қолданылады. Триердің жұмысшы органы ішкі беті штампталған немесе бұрғыланған үяшықтары бар барабан немесе дискі болады. Астықтың дәндері барабанның ішіне салынады. Барабан айналғанда үяшықтар дәнмен толтырылады. Қысқа және арам шөп дәндері үяшыққа тереңдеу жайғасады. Сондықтан барабан айналғанда ұзын бүтін дәндер үяшықтардан бұрын барабан ішіне, ал қысқа және арамшөп дәндері жоғары көтеріліп барабанның бұрылу бұрышы үлкен болғанда барабан ішіне орналасқан науаға (4) түседіде, шнек (3) арқьлы триерден шығарылады. Барабанның ең үлкен айналу жиілігін (15.2) - формула сияқты анықталады. Жұмысшы айналу жиілігін былай қабылдауға болады:

Дискілі триердің жұмьіс істеу принципі барабанды триердікіндей. Дискінің ішкі бетіне үяшықтар штампталған болады.

Сәбіз, қызылша, картоп және астық дәндерінің ішінде әртүрлі металды қоспалар болуы мүмкін. Бұл металды қоспалар ферромагнитті қасиетке және олар оңдеу машиналарының (ұсатқыш, кескіш, үккіш және т.б.) жұмысшы бөлшектерінің жұмыстан тез шығуына немесе сынуына септігін тигізеді. Сондықтан, мұндай зиянды қоспалардан ажырату үшін магнитті сепараторлар қолданылады. Шикізаттардан ферромагнитті заттарды ажырату үшін оларды тұрақты магнит немесе электромагнит жанынан жүқа қабатта (100 мм-ден көп емес) өткізеді.

Тұрақты магниттің көтеру күшін мына формуламен шамалап анықтауға болады:

F - магниттің көлденең қима ауданы, м .

15.5-сурет. Тұрақты магнитті сепаратор: 1- тұрақты магнит; 2-науа; 3- ысырма.		15.6-сурет. Электромагнитті сепаратор: 1- полюстер; 2- ось; 3-барабан; 4- науа; 5- қабылдағыш

Электромагнитті сепараторларда (15.6-сурет) тұрақты токпен қоректенетін электромагниттер орнатылады. Мұндай сепараторлардың көтеру күші тұрақты магнитке қараганда көп болғандықтан кеңірек қолданылады. Аппаратқа қозғалмайтын магнитті жүйе (полюстер) ор-натылады да, оның сыртында латуннан жасалған барабан (3) ось бойынша айналады. Материал барабанға науа (4) арқьлы беріледі. Ортадан тепкіш күш әсерінен материал лақтырылып тасталады, ал ферромагнитті; қоспалар магниттен барабан бетінде ұсталынып қалады. Барабан айналғанда ұсталған қоспалар магнит өрісінен шығып, қабылдағышқа (5) түседі.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар.

1. Елеу мәні. 2. Електер, олардың сипаттамалары және оларды дайындау әдістері? 3. Електік анализ теориясының негіздері қандай? 4. Електердің ПӘК және електердің анализдерінің нәтижелері графиктік және математикалық түрде қалай көрсетіледі? 5. Елеуге арналған машиналар қандай белгілеріне байланысты жіктелінеді?

Ұсынылатың әдебиет: 4.1.3. 189 - 203 бет

Дәріс 9. Гидромеханикалық процестер.

Дәріс жоспары.

1. Әртекті жүйелер.

2. Құрылыс өнеркәсібінде әртекті жүйелердің пайда болуы. Гидромеханикалық процестер тобының қурылысы, олардын жалпы міндеттері.

3. Сұйық және газды әртекті жүйелерді ажырату.Сұйықты жүйелердi ажырату.

Әртектi жүйелер

9.1- кесте

Дисперсионды сыртқы) фаза	Дисперстi фаза	Дисперстi фаза бөлшектерiнiң өлшемдерi, мкм	Әртектi жүйенiң аты	Ескерту
Газ		Қатты бөлшектер	5-100 0,3-5	шаң түтiн	Механикалық газды жүйе
Газ		Сұйық бөлшектер	0,3-3	тұман	Конденсацияланған газды жүйелер, аэрозольдер
Сұйық		Қатты бөлшектер	100	Суспензия iрi
			0,5-100	Майда
			0,1-0,5	Лайлы (өте майда)
			0,1	Коллоидты ерiтiндi	Броундық қозғалыстың бар болу шартында
Сұйық		Сұйық	0,5	Эмульсия
Сұйық		Газ		Көбiк

Әртекті жүйе екі және оданда көп фазалардан құралған болады. Бұл фазалардың біреуі дисперсионды немесе сыртқы фаза болып, оның ішінде басқа фазалардың бөлшектері таралған болады. Бұл таралған бөлшектерді дисперсті немесе ішкі фаза деп атайды. Фазалардың физикалық күйіне байланысты әртекті жүйелердің келесі түрлері болады.
Әртектi жүйелердi ажыратуға арналған процестер мен аппараттар

9.2- кесте

Бұл кестеден тұну процесi негiзiнен шаң мен суспензиялады ажыратқанда қолданылатындығы көрiнiп тұр. Тұну процесi негiзiнен ауырлық, ортадан тепкiш, электростатикалық және акустикалық күштердiң әсерiнен өткiзiледi.

Сүзу процесiн суспензия және шаңдардың сұйық және газдары өткiзiп, ал қатты бөлшектерiн ұстап қалатын кеуектi бөгеттер жәрдемiмен өткiзедi. Мұнда процесс қысымдар айырмасының күшi әсерiнен өтедi.

Суспензия және эмульсияларда ортадан тепкiш күш әсерiмен ажырату процесiн центрифугалау деп атайды. Бұл процесте тұнба және сұйық фаза /фугат/ пайда болады.

Шаң, түтiн және тұмандағы қатты бөлшектердi сұйық жәрдемiмен ажырату процесiн сұйықпен ажырату деп атайды. Бұл процесте ауырлық және инерция күштерi әсер етедi.

Сұйықты және газды әртектi жүйелердi ажырату процесiнiң бiрдей екендiгiне қарамастан, кейбiр тәсiлдермен қолданылатын аппараттардың өзiндiк ерекшелiктерi болады. Содықтан, сұйықты және газды әртектi жүйелердi ажыратуды төменде жекелеп қарастырамыз.

Ажыратудың материалдық балансы.

Ажыртылатын жүйе (сыртқы фаза) және оның ішінде таралған в (дисперсті фаза) заттарынан құралған делік. Төменде берілгендерді қабылдаймыз.

G_қ, G_м, G_т – берілген қоспа, мөлдірленген сұйық және тұнба мөлшері, кг.

Х_қ, Х_м, Х_т – в затының қоспадағы мөлдірленген сұйықтағы және тұнбадағы массалық үлестері.

Егер заттардың шығыны болмаса, онда ажыратудың материалдық тепе-теңдігін былай жазуға болады:

Заттардың барлық мөлшері бойынша: