Ұсақтаудың физикалы-механикалық негіздері

¥сақтау процесі материал бөлшектерінің арасындағы ілінісу күшін жеңетін сыртқы күштердің әсерінен іске асырылады. Бұл кезде белгілі бір жұмыс атқарылады. ¥сақтау теориясындағы ең негізгі проблемалардың бірі -осы атқарылатын жұмыстың шамасын анықтау- ¥сақтауға жұмсалатын жұмыс мына шамалардан құралады:

1) Материалдың ұсақталатын бөлшектерінің көлемдік деформациясына жұмсалған жұмыс;

2) Бөлшектердің өлшемі кішірею салдарынан пайда болатын жаңа беттерді құруға жұмсалған жұмыс;

3) ¥сақтау машиналары жұмыс істеу нәтижесінде пайда болатын және қоршаған ортаға пайдасына шығындалатын жылуға жұмсалған жұмыс.

Мүндағы алғашқы екеуі ұсақтаудағы пайдалы жұмсалатын жұмыс болып табылады.

Үсақталатын бөлшек көлемінің серпінді деформациясына жұмсалған жұмыс (Ад) көлемнің өзгеруіне пропорционал:

(6.2)

мұнда К - қатты дене көлем бірлігінің деформациясына жұмсалған жұмысқа тең пропорционалды коәффициент; ¥сақтағанда ∆V-ұсақталған бөлшек көлемінің өзгеруі деформацияланған көлем. Серпімді теориясынан деформация жұмысының абсолют мәні :

мүнда a - кернеу; Е - серпімді модулі;

Жаңа беттің пайда болуына жұмсалған жұмыс (Аб) оның өзгеруіне пропорционал:

(6.3)

мұнда a - пайда болған жаңа беттің бірлігіне жұмсалған жұмысқа тең пропорционалдық коәффициент; ∆V - жаңадан пайда болған бет.

Ірі материалдарды i - дің аз мәндерінде ұсақағанда жаңа пайда болуға жұмсалған жұмыстың аз болуына байланысты оны есепке алмауға болады. Сонымен бірге, бөлшектің көлемінің өзгеруі оның алғашқы көлеміне пропорционал, ал көлем бөлшек өлшемінің (сР) үшінші дәрежесіне пропорционал екендігін есепке алсаң (6.4) -теңдеуді былай жазуға болады:

мұнда К₁ - пропорционалдық коэффициент.

(6.5)-теңдеу Кик-Кирпичевтің ұсақтау гипотезасын өрнектейді: Үсақтауға жүмсалған жұмыс ұсақталатын бөлшектің көлеміне немесе массасына пропорционал. Бұл кездегі толық жұмыс ұсақтау дәрежесі аз болған, ірі ұсақтау жағдайына сәйкес анықталады.

Егер материал жоғары үлкен үсақтау дәрежесімен ұсақталса, онда (6.4) -теңдеуіндегі көлем деформациясына жұмсалған жұмысты, аз болуына байланысты есепке алмауға болады. Онда, бөлшек бетінің өзгеруі оның алғашқы бетіне пропорционал, ал ол бөлшек өлшемінің (D) квадратына пропорционал болады:

мұнда a; - пропорционалдық коэффициент.

(6.6)-теңдеу Ритгингер гипотезасын өрнектейді: ¥сақтауға жұмсалған жұмыс жаңадан пайда болған бетке пропорционал. Риттингер гипотезасы ұсақтау дәрежесі жоғары болған (майда ұсақтау) ұсақтауда жұмсалған жұмысты шамалап анықтауда қолданылады.

Егер (6.4) -теңдеудің екі қосындысында есепке алу керек болса (ұсақтау дәрежесі орташа), онда Бонд мына теңдеуді ұсынады:

Яғни ұсақтауға жұмсалган жұмыс бөлшектің көлемі мен геометриялық орташа мәніне пропорционал.

(6.5) - (6.7) - теңдеулері ұсақтауға жұмсалған жұмыстың абсолют мәнін есептеуге мүмкіндік бермейді, себебі Кі,(5),К2 коэффициенттер белгісіз. Сондықтан бүл теңдеулерді ұсақтау процестерін салыстыру үшін қолданылады.

Тамақ өнеркәсібінде ұсақталатын материалдардың түрлері өте әртүрлі, сондықтан оларды ұсақтайтын машиналардың түрлері де әртүрлі. Дегенмен, машиналар мынадай жалпы талаптарға жауап берулері керек:

1) Машиналардың істен шығатын үсақтағыш әлементтерін алмастыру тез және оңай болу керек;

2) Ұсатылған материалдың бөлшектерінің өлшемдері бірдей және үсақтағыштың құрылымы ұсақтау дәрежесін мүмкіндігінше тез және рңай өзгертетін болу керек.

3) Құрғақ материалдарды ұсақтағанда шаң аз шығу керек,

4) Белгілі дәрежеге дейін үсақталған материал ұсатқыштан тез шығарылуы керек;

5) Ұсақтағыштың массасы мүмкіндігінше аз болуы керек.

Физико-механические основы измельчения.

В процессе дробления куски твёрдого материала сначала подвергаются объёмной деформации по действием внешних сил, а затем разрушаются по ослабленным дефектами сечениям с абразованием новых поверхностей. Куски продукта дробления ослаблены трещинами значительно меньше, чем исходные. Поэтому с увеличением степени измельчения возрастает расход энергии на процесс.