МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ШОСТКИНСЬКИЙ ІНСТИТУТ

Кафедра процесів та обладнання хімічних виробництв

Методичні вказівки

до лабораторної роботи «Визначення конструктивних і технологічних параметрів двохвалкових вальців змішувачів »

з дисципліни «Машини і апарати хімічних виробництв»

для студентів напряму підготовки 6.050503 «Машинобудування»

за фаховим спрямуванням “Обладнання хім. виробництв і підприємств будматеріалів”

3 Курсу денної форми навчання

Викладач Комаров В.В.

ЗАТВЕРДЖЕНО на засіданні кафедри процесів та обладнання хімічних виробництв Протокол № __ від «___»_________ 200__ р Зав. кафедри ___________ В.В. Банишевський

Цель работы – определение распорного усилия между валками, возникающего при переработке полимерного материала, построение кривой течения материала в зазоре между валками.

Валковые машины (вальцы) широко применяются при переработке полимерных материалов. Это машины, рабочим органом которых является два полых валка цилиндрической формы с параллельными осями. Валки вращаются, как правило, с неодинаковыми окружными скоростями навстречу друг другу. Обработка материала на вальцах заключается в пропускании его через задание установлений зазор между вращающимися валками, где происходит деформация, перемешивание, гомогенизация перерабатываемого материала. Вальцы могут использоваться для пластикации и пластификации полимерных материалов.

Полимерные материалы при переработке обычно ведут себя как неньютоновские жидкости. Их течение между валками характеризуется зависимостью, которую можно выразить в форме закона Ньютона

,

где τ – напряжение сдвига; µ_э – эффективная вязкость; dW/dу – градиент скорости течения.

Вязкость неньютоновской жидкости зависит от скорости сдвига, поэтому численное значение коэффициента эффективной вязкости µ_э должно сопровождать указанием диапазона скоростей сдвига, в котором он определялся.

Реакция деформации материала, проходящего через зазор между валками, представляет собой значительное распорное усилие, действующее на валки, определяемое следующим образом

_р = 2,22 µ_э R (1)

где R – радиус валика, м; – длина рабочей части валика, м; R – окружная скорость рабочего валка, м/с; – угловая скорость рабочего валка, рад/с; n – частота вращения валка, об/мин, – минимальный зазор между валками, м; Ф = – фракция (отношение скорости быстроходного валка к скорости тихоходного валка – рабочего).

Момент сопротивления вращению валков

М = М_р + М_х, (2)

где М_р – момент от действия на валки распорной силы; М_х – момент холостого хода (без материала).

При этом

М_р = Р_р 2R · sin , (3)

где – угол захвата, определяемый из вращения

cos = 1 – (4)

где – расстояние между валками в точках соприкосновения с материалом.

Если пренебречь потерями на трение, то момент сопротивления можно связать с затрачиваемой мощностью зависимостью

(5)

где – средняя угловая скорость валков, рад/с.

Тогда мощность, затрачиваемая приводом вальцов, равна

N = Np + Nx, (6)

где Np – мощность соответствующая моменту от действия распорной силы; Nx – мощность затрачиваемая при холостом ходе.