Механизм воздействия на волокна в зазоре между ножами ротора статора мельницы. Принципы выбора основных параметров ножевой гарнитуры.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 12Следующая ⇒

Распределение давлений по ширине ножа. Размол массы в современных машинах производится при концентрации 2-30 % в результате силового воздействия (смятия и сдвига) на волокна в узком зазоре
между взаимно перемещающимися поверхностями ножей. Зная характер этого воздействия и относительное участие каждой зоны поверхности ножа в процессе размола, можно сознательно подходить к выбору и расчету конструктивных параметров размалывающих машин.

Рассмотрим взаимодействие ножа ротора единичной длины с ножом статора (рис. 4.5). При встрече ножей в межножевом зазоре возникают нормальное сжимающее усилие R и тангенциальное сдвигающее усилие Т, Н/м. Сила R обуславливает возникновение давления сжатия р, Па, средняя величина которого определяется соотношением

P = R/x

где х - ширина взаимного перекрытия ножей, м.

Точно так же среднее тангенциальное напряжение τ определится соотношением

τ = Т/х.

До последнего времени наиболее распространенным было мнение о том, что давление р между ножами (рис. 4.5) - величина постоянная, не зависящая от степени перекрытия ножа статора ножом ротора. В соответствии с этим общее усилие R между ножами изменяется пропорционально величине перекрытия ножей и достигает своего максимума в момент, когда нож ротора полностью перекрывает нож статора. Исходя из этих представлений можно прийти к выводу: чем шире ножи, тем меньшее

давление существует между ними, тем мягче условия размола. Поэтому в свое время Майлн предложил оценивать гарнитуру коэффициентом ужирения

Считалось, что уменьшение К_м и соответственное увеличение ширины ножей б_р и б_с приводит к изменению характера помола от садкого к жирному. Эти представления закладывались и в практику
конструирования мельниц: широкие ножи - для жирнящего помола, узкие - для воздействия рубящего

Экспериментальная эпюра изменения усилия R, полученная В.Н. Гончаровымв ЛТИ ЦБП представлена на рис. 4.6 и существенно отличается от гипотетической на рис. 4.5. При встрече ножей
усилия резко возрастают в пределах зоны максимальных давлений с, протяженность которой в экспериментах с хвойной сульфитной целлюлозой составляла 2-3 мм. Измеренная величина давлений в зоне а достигала 10, 7 МПа (раньше считалось, что давление между ножами не превышает-1, 0-1, 5 МПа). Затем усилия быстро уменьшаются в пределах зоны падающих давлений b, протяженность которой составляет 2-3 мм. В зоне низких давлений с усилия незначительны или вообще
отсутствуют.

вариант А и Б - лекции

Рис. 4.6. Экспериментальная эпюра изменения усилии (I) и соответствующие стадии взаимодействия ножей (II); диаграмма распределения усилий при взаимодействии ножей (III), толщина которых равна ширине зоны а.

Экспериментальная кривая хорошо объясняется образованием волокнистых наслоек на передних кромках ножей ротора и статора. Наличие наслоек зафиксировано визуальными наблюдениями через
прозрачную гарнитуру. При подходе ножей друг к другу прослойки начинают сжиматься, вода выдавливается, концентрация еще больше повышается. Общее давление р со стороны ножей уравновешивается нейтральным р_н и структурным р_с давлениями в прослойке, т.е. Р = Рн ⁺ Рс. Нейтральное давление (давление жидкости в межволоконном пространстве) обуславливает фильтрацию воды из прослойки. Структурное давление, передаваемое через площадки контакта волокон друг с другом, вызывает деформацию скелета волокон. При этом величина действующих деформаций может превысить упругую область, в результате чего появляется необратимая пластическая деформация, обуславливающая процесс размола волокон. Максимальной величины усилие достигает в момент полного перекрытия наслоек на ножах ротора и статора (рис. 4.6, II, схема 1). В зоне а наряду с раздавливанием волокон под действием нормальной силы происходит также
их продольное расщепление, расчесывание и фибриллирование, обусловленное действием касательной силы Т. По измеренным значениям сил Т и R определен коэффициент трения при размоле f.

f =T/R Средняя величина f =0, 10- 0, 11.

В зоне b (на рис. 4.6, II, схема 2) происходит разъединение сжатых прослоек. Общее усилие падает вследствие уменьшения суммарного количества одновременно сжимаемых волокон в зазоре. В зоне с
прослойки разъединены. Происходит упруго-вязкое восстановление толщины нависших наслоек. При этом возможны два случая: начальная толщина одинарного слоя перед сжатием в зоне а меньше зазора, в этом случае при восстановлении сжатых слоев они не достигают поверхности противолежащего ножа и усилия в зоне с не возникают; начальная, толщина слоев больше зазора; при восстановлении толщины сжатых прослоек возможно возникновение и некоторый рост усилия в зоне с.

Диаграмма распределения усилий для ножей, толщина которых равна ширине зоны максимальных давлений (δ _р = δ _с = а ), показана на рис. 4.6, IIIи отличается от общей диаграммы на рис. 4.6, / полным
отсутствием зоны с.

Рассмотренная картина взаимодействия ножей ротора и статора показывает, что основное взаимодействие на волокна имеет место на узком по ширине ножей участке а, прилегающем к передней кромке.

Это позволяет сделать вывод о том, что ширина ножей практически не влияет на результаты размола. Для повышения эффективности работы мельниц желательно уменьшать ширину ножей до размера зоны максимальных давлений, т.е. δ _с = а =2-3 мм, и с технологической точки зрения при размоле древесной целлюлозы нет необходимости применять ножи более 3 мм. Увеличение ширины ножей более этого значения оправдано лишь с точки зрения повышения их прочности или обусловлено технологией их изготовления. Таким образом, современная теория, в отличие от старых чисто умозрительных представлений Майлна, дает возможность обеспечить существенное увеличение эффективности, технологического КПД и производительности размалывающих машин, для чего необходимо стремиться к размещению максимально возможного числа ножей на поверхности гарнитуры. Это может быть достигнуто в основном только за счет уменьшения ширины ножей и расстояния между ними.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒