2020-07-12
133
3.1 Теоретичні основи процесу пресування
Дослідження багатьох вчених в області процесів пресування (В.П. Горячкін, М.Н. Летошнєв, В.И. Особов, И.А. Долгов и др.) дають підставу вважати, що похідна тиску по щільності є неперервною функцією прикладеного тиску
(3.1)
Проведені дослідження також показують, що функцію f(p) процесу пресування можна вважати лінійною, тобто
(3.2)
Після розділення змінних і інтегрування правої і лівої частини рівняння (3.2) в межах від ρ0 до ρ та від 0 до ρ, отримаємо
(3.3)
де ρ – необхідний тиск пресування (МПа), щоб отримати брикет з густиною ρ (кг/м3);
ρ0 і ρ – відповідно початкова і кінцева щільність брикету ρ (кг/м3);
с – експериментальні коефіцієнти.
Отримане рівняння 3.3 називається основним рівнянням пресування зернистих і волокнистих капілярно-пористих колоїдних матеріалів, визначальними однозначну залежність нормального тиску пресування від щільності одержуваного брикету.
|
|
|
Параметри а і с залежать від структурно-механічних властивостей матеріалу (міцність, вологість, крупність частинок і визначають собою опірність матеріалу стиску.
В сучасних поршневих пресах ущільнення виробляються у відкритих камерах з рухомим упором, яким є раніше сформований брикет початку пресування. Для здійснення такого способу потрібно виробляти багатоциклічне пресування, тобто формувати один брикет з декількох порцій (рис. 3.1).
Матриця 1 довжиною L на ділянці L – H заповнена формується монолітом 2, що складається з ряду 3 порцій, кожна з яких утворюється за один цикл пресування. Таким чином камера пресування складається з двох частин першої (ділянка n), де проходить первинний цикл стиснення сипучого матеріалу 4, і другий (ділянка L – H), де відбувається проштовхування раніше ущільнених порцій і одночасно триває обтиснення моноліту.
Рис. 3.1 – Схема процесу пресування у відкритій камері з рухомим упором.
З аналізу розглянутого процесу випливає, що у відкритій камері з рухомим упором при пресуванні відбувається ущільнення з зміцненням матеріалу і проштовхування брикету вздовж камери. На проштовхування витрачається додаткова енергія, що витрачається на подолання опору зовнішнього тертя брикету об стінки камери.
У зв'язку з цим важливе значення має правильне вирішення питання про вибір довжини каналу пресування. Щоб отримати брикети заданої щільності ρ (кг/м3), необхідно створити тиск в каналі згідно рівняння (3.3). Але для цього необхідно створити в камері проштовхування протитиск, достатній для утримання спресованого брикету в каналі при досягненні тиску ρmax.
|
|
|
Протитиск в камері проштовхування створюється силами тертя брикету об стінки каналу. Сумарна сила тертя Fтр дорівнює:
= 
(3.4)
де fст – статичний коефіцієнттертя;
N – нормальна реакція;
τ – дотичне напруження, що виникає від бокової напруги в камері,
Па (τ = ξ· руп);
руп – нормальна напруга на упорі, Па;
Sкан – площина бокової поверхні каналу, м;
L – довжини камери проштовхування, м.
З формули 3.4 видно, що при середніх значеннях fст і τ, які визначаються фізико-механічними властивостями контактуючих матеріалів, і постійної площі поперечного перерізу камери сумарна сила тертя Fтр залежить тільки від довжини каналу L камери проштовхування. Таким чином для отримання брикету заданої щільності ρ має бути виконана умова:
(3.5)
де Sпс – площа поперечного перетину каналу, м2.
З урахуванням виразу (3.4) і (3.5) довжина каналу камери проштовхування повинна бути
(3.6)
Вирішення питання в тому, скільки порцій доцільно розмістити на довжині L, визначається продуктивністю поршневого преса і кінематичним режимом його роботи.
3D схема ударного преса
1 
2 
3 
4
5
1) ударний прес в розрізі 2) циліндр з мінливими насадками 3) ударний прес
4) головка зовнішній вигляд 5) головка внутрішній вигляд6) три відео, огляд роботи преса в розрізі
