СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ РАЗМОЛЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАРНИТУРЫ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ФОРМОЙ НОЖЕЙ

COMPARATIVE ANALYSIS OF PHYSICAL AND MECHANICAL INDICATORS WHEN MILLING DIFFERENT KINDS OF RAW MATERIALS USING A HEADSET WITH A CURVOLINEAR SHAPE OF KNIVES

Egor Batrakevich

undergraduate, Department of Machines and Devices of Industrial Technologies, Siberian State University of Science and Technology. ac. M.F. Reshetneva,

Russia, Krasnoyarsk

Natalia Shumarina

undergraduate, Department of Machines and Devices of Industrial Technologies, Siberian State University of Science and Technology. ac. M.F. Reshetneva,

Russia, Krasnoyarsk

Valentina Shurkina

scientific supervisor, candidate of technical sciences, Department of Machines and Apparatus of Industrial Technologies, Siberian State University of Science and Technology. ac. M.F. Reshetneva,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

В статье был произведён сравнительный анализ физико-механических показателей бумажных образцов, полученных в результате помола различного сырья с использованием гарнитуры с криволинейной формой ножей.

ABSTRACT

The article contains a comparative analysis of the physical and mechanical parameters of paper samples obtained as a result of grinding various raw materials using a set with a curved shape of knives.

Ключевые слова: целлюлоза, гарнитура, разрывная длина, степень помола.

Keywords: cellulose, grinding, breaking length, grinding degree.

Во многом благодаря физико-механическим свойствам бумага, картон и изделия из них получили широкое применение во многих отраслях промышленности. Основными свойствами, определяющими механическое поведение материалов являются деформация и разрушение материалов под действием приложенных сил.

Испытание на растяжение является важным испытанием при оценке качества целлюлозно-бумажных материалов. Государственный стандарт устанавливает определение прочности про трём основным характеристикам: разрывной длине L, разрушающему усилию P и пределу прочности при растяжении (точнее, разрушающему напряжению) σ_р [1].

Исследования проводились на полупромышленной мельнице с использованием размалывающей ножевой гарнитуры с криволинейной формой ножей [2], при зазоре между ротором и статором дисковой мельницы 0,1 мм.

В качестве материала использовались два вида беленой сульфатной целлюлозы лиственная и хвойная РОП ОАО «Группа «Илим» в г. Братске с начальным градусом помола 15 °ШР со следующими концентрациями: 1 %; 1,75 %; 2,44 % - лиственная и 1 %; 2 %; 3 % - хвойная.

Рассмотрим зависимость разрывной длины образцов от степени помола (рис. 1, 2). В результате воздействия растягивающей нагрузки в бумажном образце возникают несколько стадий развития деформаций, предшествующих окончательному разрушению: упругая, замедленно-упругая и деформация в области предразрушения, происходящая в условиях усиления процессов разрушения и заканчивающаяся разрывом образца на части [3]. Как видно из рисунка 1, показатель разрывной длины бумажного образца, полученного из лиственного сырья, увеличивается до 45 ^oШР, а потом идет спад этого показателя. Аналогичное явление можно увидеть на рисунке 2, где показатель разрывной длины бумажного образца, полученного из хвойного сырья, увеличивается до 55 ^oШР, а затем также падает. Это обусловлено тем, что в волокне после 45 ^oШР содержится большое количество мелкой фракции, что снижает качественный показатель готовой отливки. Использование зависимости разрывная длина - степень помола даёт возможность качественной оценки деформации в испытуемом образце. Исследование соотношения данных значений является важным для изучения закономерностей деформирования, а также для оптимизации технологий производства материалов с заданной деформативностью, что внесет большой вклад в получение новых материалов с улучшенными свойствами [4].

Рисунок 1. Зависимость разрывной длины от степени помола размола: 1 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 1 %; 1,7 5% - лиственная целлюлоза с концентрацией 1,75 %; 2,44 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 2,44 %

Рисунок 2. Зависимость разрывной длины от степени помола: 1 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 1 %; 2 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 2 %; 3 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 3 %

Далее рассмотрим зависимость сопротивления продавливания от степени помола (рис. 3, 4). Сопротивление продавливанию – сложная функция сопротивления разрыву и удлинения бумаги до разрыва. Экспериментально доказано, что данный показатель прочности бумаги увеличивается с повышением значений разрывной длины, эти показатели напрямую связаны друг с другом [5]. Как видно из рисунков 2; 3, сопротивление продавливанию в бумажном образце растет с увеличением степени помола сырья. Однако если у сырья чрезмерно высокая степень помола, то сопротивление продавливанию значительно снижается, это связано со значительным укорачиванием волокон и снижением степени удлинения бумаги до разрыва.

Рисунок 3. Зависимость сопротивления продавливания от степени помола: 1 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 1 %; 1,7 5% - лиственная целлюлоза с концентрацией 1,75 %; 2,44 % - лиственная целлюлоза с концентрацией 2,44 %

Рисунок 4. Зависимость сопротивления продавливания от степени помола: 1 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 1 %; 2 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 2 %; 3 % - хвойная целлюлоза с концентрацией 3 %

Выводы:

1. Сопротивление продавливанию и разрывная длина две взаимосвязанные и важные характеристики целлюлозно-бумажной продукции.

2. Исследование соотношений разрывная длина – степень помола, сопротивление продавливания – степень помола является важным для изучения закономерностей деформирования, помогает дать оценку качества целлюлозно-бумажной продукции, а также способствует получению новой продукции с лучшими физическими свойствами.

3. Качественные показатели физико-механических свойств бумажных образцов в ходе эксперимента продемонстрировали одинаковые результаты, количественные же показатели образцов из хвойного сырья оказались в разы выше показателей образцов из лиственного сырья.

4. Разработанную на кафедре машины и аппараты промышленных технологий ножевую гарнитуру с криволинейной формой ножей целесообразнее использовать для обработки массы из хвойной целлюлозы.

Список литературы:

1. ГОСТ 135525.1-79. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения прочности на разрыв и удлинения при растяжении. Взамен ГОСТ 13525.1-68. Введ. 01.01.80 – М.: 1986.
2. Батракевич Е.М., Шумарина Н.Е., Шуркина В.И. Ножевая гарнитура с криволинейной формой ножей // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XCIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(93). -C. 33-37.
3. Комаров В.И. Анализ зависимости напряжение-деформация при испытании на растяжение целлюлозно-бумажных материалов // ИВУЗ. Лесн. журн. — 1993. — № 2-3. -С. 123-131.
4. Комаров В.И. Механизм разрушения целлюлозно-бумажных материалов // ИВУЗ. Лесн. журн. — 1999. -№4.-С.96-103.
5. Мусина Л.Р. Условия достижения высоких показателей механической прочности целлюлозно-бумажных материалов / ЛР. Мусина, М.Ф. Галиханов // Вестник Каз. технол. ун-та. — 2011.- № 5. - С. 44-46.