Физические процессы, используемые в технологии 4.2.1. Механические процессы

Механические процессы связаны с преобразованием исходных веществ, находящихся в твердом агрегатном состоянии, которое сопряжено с изменением положения, формы, размеров, соотношения твердых тел в смесях.

Исходя из этого, выделяют следующие разновидности механических процессов:

• транспортные процессы;

• процессы формообразования и формоизменения твердых тел;

• процессы соединения твердых тел;

• процессы изменения размеров твердых тел;

• процессы сортировки, смешивания, дозирования.

Общим для всех этих разновидностей Является механический способ воздействия средств труда на предмет труда в процессе получения продукции.

Транспортные процессы предназначены для перемещения насыпных и штучных грузов по заданной трассе без остановок для загрузки и разгрузки. Транспортные процессы являются неотъемлемой частью технологического процесса и делятся на две большие группы:

• процессы непрерывного транспорта (ленточные, пластинчатые, винтовые транспортеры, элеваторы и т.д.);

• процессы дискретного транспорта (вагоны, вагонетки и т.д.).

Процессы формообразования и формоизменения твердых тел подразделяются на две большие группы:

• процессы, основанные на использовании методов пласти
ческой деформации (обработка давлением)'

• процессы, основанные на механическом изменении формы, размеров твердых тел путем снятия поверхностного слоя с обрабатываемого материала (обработка резанием).

Обработка материалов давлением заготовок деталей машин — один из наиболее распространенных и прогрессивных методов обработки, так как но сравнению с другими способами обеспечивает меньшие потери металла и увеличение его прочности, высокую производительность, относительно малую трудоемкость, дает широкие возможности механизации и автоматизации технологических процессов. Методами пластической деформации получают заготовки и детали из стали, цветных металлов и их сплавов, пластмасс, резины, керамических материалов, стекла, химических волокон, пластиков и др. Подробнее сущность процессов обработки металлов давлением будет рассмотрена в параграфе 7.2.

Высокой точности и малой шероховатости поверхности деталей можно достичь с помощью механической обработки резанием, т.е. обработки со снятием слоя материала и образованием стружки.

Процесс резания осуществляется рабочими движениями. Главным рабочим движением называется то, при котором образуется стружка, вспомогательным (движением подачи) — то, которое обеспечивает процесс резания на всей обрабатываемой поверхности.

Количественной характеристикой главного рабочего движения является скорость резания U, а вспомогательного — подача S. Эти две величины, а также глубина резания t, равная толщине слоя материала, снимаемого с заготовки, входят в состав режимных параметров, т.е. определяют производительность и себестоимость обработки.

Подробнее сущность процессов обработки материалов резанием будет рассмотрена в параграфе 7.3.

Процессы, соединения твердых тел широко применяются в современном производстве. Строго говоря, по своей сути они не являются чистыми представителями механических процессов, так как в ходе их осуществления происходят более сложные физические (тепловые и диффузионные) и физико-химические явления, и в эту группу отнесены условно — с точки зрения получаемого результата в сопоставлении с такими механическими процессами, как формообразование и формоизменение твердых тел.

В различных конструкциях изделий и сооружений используют подвижные и неподвижные соединения отдельных их частей и деталей, а также разъемные и неразъемные соединения.

К разъемным (демонтируемым) соединениям относят такие, которые могут быть полностью разобраны без повреждения составляющих их частей и крепежных деталей. Остальные относят к неразъемным соединениям, которые, в свою очередь, можно разделить на две группы. К первой относят соединения с гарантированным натягом, получаемым без дополнительных средств крепления. Они используются, как правило, при сборке готовых деталей. Ко второй группе относят соединения, осуществляемые с помощью сварки, пайки, склеивания, клепки. Их широко используют как при сборке, так и в заготовительном производстве.

Подробнее сущность процессов получения разъемных и неразъемных соединений будет рассмотрена в параграфе 7.4.

Процессы изменения размеров твердых тел условно подразделяют на дробление (крупное, среднее, мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое).

В зависимости от физико-механических свойств и размеров кусков измельчаемого материала выбирают тот или иной вид воздействия. Так, дробление твердых и хрупких материалов производят раздавливанием, раскалыванием и ударом, твердых и вязких — раздавливанием и истиранием.

Дробление материалов обычно осуществляется сухим способом (без применения воды), тонкое измельчение часто проводят мокрым способом (с использованием воды). При мокром измельчении не наблюдается пылеобразование и облегчается транспортирование измельченных продуктов.

По своему назначению измельчающие машины условно делятся на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления и мельницы тонкого и сверхтонкого измельчения.

Процессы сортировки, смешивания и дозирования.

Сортировка (разделение) твердых зернистых материалов на классы по крупности кусков или зерен называется классификацией. Существуют два основных способа классификации: 1) ситовая (грохочение) — механическое разделение на ситах; 2) гидравлическая — разделение смеси на классы зерен, обладающих одинаковой скоростью осаждения в воде или воздухе. Разделение смеси зерен на классы в воздушной среде называется воздушной сепарацией. Процессы гидравлической классификации и воздушной сепарации будут рассмотрены в группе гидромеханических процессов.

Классификация может иметь самостоятельное значение — для приготовления готовых продуктов определенных сортов (сортировка) или быть вспомогательной операцией для предварительной подготовки материала к последующей обработке.

Наиболее широко классификация используется совместно с процессами измельчения.

Основная часть аппаратов для грохочения (грохотов) — рабочая поверхность, изготовляемая в виде проволочных сеток (сит), стальных перфорированных листов (решет) или параллельных стержней (колосников).

Под эффективностью классификации понимается отношение массы материала, прошедшего через сито (подрешетного продукта), к массе материала данной крупности, содержащегося в исходном продукте.

Эффективность классификации зависит от большого числа факторов, в том числе конструкции машины и свойств материала.

Смешивание — это процесс образования однородных систем из сыпучих материалов. Механизм действия процесса смешивания весьма сложен и зависит от большого количества факторов (главным образом — от конструкции смесителя и режима его работы).

Теоретически в результате смешивания должна получиться такая смесь материала, что в любой ее точке (пробе) к каждой частичке одного из компонентов примыкают частицы другого компонента в количествах, определяемых заданными соотношениями. Однако такое идеальное расположение частиц в смеси в реальных условиях не наблюдается.

Смешивание осуществляют механическим, гидравлическим, пневматическим и некоторыми другими способами. Машины, применяемые для смешивания, называются смесителями.

К пневмосмесителям относятся аппараты, в которых смешивание осуществляется в слое псевдоожиженного газом (воздухом) зернистого материала. Такие аппараты отличаются высокой эффективностью, малым временем смешения, отсутствием вращающихся частей, но требуют установки пылеулавливающих устройств.

Широко применяются вибросмесители, в которых необходимая циркуляция сыпучего материала достигается с помощью вибрации.

Процессы дозирования твердых материалов применяются в химической, пищевой промышленности, производстве строительных материалов и во многих других отраслях и осуществляются дозаторами. От точности дозирования во многом зависят качество продукции и рациональное расходование материала.

Дозирование материалов можно производить по объему и массе. Оборудование для объемного дозирования проще по устройству, чем весовые дозаторы, но точность его работы ниже, так как в этом случае сказывается влияние изменения плотности материала.

По режиму работы различают дозаторы циклического и непрерывного действия.

Весовые автоматические дозаторы являются наиболее совершенными, в результате их применения устраняется ручной труд, сокращается время дозирования, появляется возможность автоматизировать работу смежного технологического оборудования. Главным рабочим органом всех весовых дозаторов являются весовые механизмы, которые можно разделить на поворотные ирычажные.