Способы дробления-измельчения, характеристики, показатели

Способ – это вид воздействия разрушающей силы на куски. Существуют различные способы дробления-измельчения (см. рис. 4.1): раздавливание (а), удар (б), истирание (в), изгиб (г), раскалывание (д), резание (е), взрывное дробление (ж).

Рис. 4.1. Способы дробления-измельчения материалов.

На процесс измельчения материалов большое влияние оказывают их физические свойства: хрупкость, вязкость, слоистость и особенно прочность.

Прочность характеризуется пределом прочности на сжатие: низкой прочности до 10 МПа, средней прочности от 10 до 50 МПа, прочные от 50 до 250 МПа и очень прочные от 250 до 450 МПа.

Наибольшую величину напряжения, превышением которого исчерпывается несущая способность материала за счет разрушения, называют прочностью. В более широком смысле прочность тела - это совокупность свойств, характеризу-ющих его способность сопротивляться внешним воздействиям (механическому, электрическому, лазерному, коррозионному и др.).

С позиций механики разрушения под прочностью твердого тела понимают его способность оказывать сопротивление пластическому деформированию и разрушению под воздействием внешних усилий. Начало науки о прочности положил Леонардо да Винчи. Основоположником теории прочности принято считать Галилео Галилея. В ХХ-м веке теория прочности развита в трудах А.Надаи, Ю. Работнова, В. Соколовского, А. Иоффе (роль трещин), Гриффитса, Орована, Ирвина, Седова, Я. Френкеля (роль дислокаций), Черепанова (хрупкое разрушение) и др.

Теоретической называют прочность тела, имеющего идеальную кристаллическую структуру. Реальная прочность тела на несколько порядков ниже теоретической вследствие наличия дефектов кристаллической структуры тела.

В таблице 4.1 результаты измерений микротвердости и предела прочности кристаллов и горных пород с использованием различных методик.

Таблица 4.1

Опытные данные микротвердости и предела прочности материалов

 

Материал sо, МПа Метод измерения
стекло кварцевое до 15 000 микротвердость по Виккерсу
полимеры до 10 000 разрыв пленки
кристаллы SiO2 до 5 000 микротвердость по Виккерсу
кристаллы МgО до 4200 микротвердость по Виккерсу
песчаник мелкозернистый до 3530 микротвердость по Шрейнеру
песчаник мелкозернистый до 4100 вдавливание плоского штампа
мрамор до 920 вдавливание плоского штампа
сланец до 2 000 микротвердость по Шрейнеру
железная руда 433-1720 статическое объемное сжатие
песчаник статическое объемное сжатие
тальк статическое объемное сжатие
уголь статическое объемное сжатие
песчаник до 680 динамическое одноосное сжатие

 

Реальные твердые тела содержат различного рода дефекты: вакансии, дислокации и субмикропоры внутри кристаллитов, микропоры между кристаллитами и зернами, макродефекты типа воздушных пузырьков и трещин.

Дефекты подразделяются на точечные (вакансии) и линейные (дислокации). Вакансии- незанятые узлы кристаллической решетки или места внедрения инородных атомов или ионов в кристаллическую решетку. Дислокации - смещения одной плоскости кристалла относительно другой. Под воздействием внешних нагрузок дислокации могут перемещаться, взаимодействовать между собой и с другими дефектами, объединяться и выходить на поверхность кристалла. Все это способствует образованию зародышевых трещин, далее развивающихся в трещины разрушения.

Горные породы состоят из нескольких минералов. Контакты между зернамиимеют свои силы сцепления и могут рассматриваться как места, в которых в первую очередь могут зарождаться дефекты и микротрещины.

Под нагрузкой на краях дефектов и на стыках элементов структуры возникает концентрация напряжений, в сотни раз превышающих по своей величине среднее напряжение по сечению. В результате возможно разрушение куска при относительно малом среднем напряжении; при этом энергия, подводимая к телу, превращается в энергию деформации и в поверхностную энергию трещины.

Энергия, затрачиваемая на измельчение, во много раз превышает прирост свободной поверхностной энергии зерен, полученных в результате уменьшения крупности кусков исходного материала. Энергетический КПД измельчения составляет доли и единицы процентов.

Энергия, подводимая к рабочим органам дробильных или измельчительных устройств, расходуется на следующие составляющие:

упругую и пластическую деформации зерен и рабочих поверхностей машины, изменения в структуре материала, механохимические реакции; кинетическую энергию обломков зерен; трение зерен между собой и о поверхности разрушения; износ рабочих частей машины; безрезультатные нагружения зерен; звук.








Дата добавления: 2016-01-26; просмотров: 1655;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.004 сек.