Підвищення зносостійкості шнекових екструдерів для виробництва паливних брикетів у кислотних та лужних середовищах : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.02.04 - Тертя та зношування в машинах

Abstract

Дисертаційна робота спрямована на підвищення зносостійкості шнекових екструдерів для виробництва паливних брикетів у кислотних та лужних середовищах. Розроблено математичну модель розрахунку швидкості зношування трібоелементів в трібосистемі, які працюють в умовах корозійно-абразивного зношування. Вирішено оптимізаційну задачу стосовно створення певного рівня активної кислотності. Визначено, що при додаванні до сировини луги - гідроксиду натрію, відбувається зменшення сили тертя та швидкості зношування. Застосовуючи теорію подібності та моделювання отримані критеріальні рівняння подібності та визначені масштабні коефіцієнти переходу від натури до моделі. На підставі застосування критеріальних рівнянь та лабораторних досліджень було отримано залежності сили тертя та швидкості зношування натурних трібосистем екструдерів ЕВ-350 та ЕВ-350М для виробництва паливних брикетів при використанні різних типів робочого середовища та матеріалів з яких вони виготовлені. За допомогою фізичного моделювання та критеріального підходу надано оцінку ресурсу та витратам на тертя натурних трібосистем екструдерів ЕВ-350 та ЕВ-350М та розроблено рекомендації виробникам цих машин та паливних брикетів.

Диссертационная работа направлена на повышение износостойкости шнековых экструдеров для производства топливных брикетов в кислотных и щелочных средах. Разработана математическая модель расчета скорости изнашивания трибоэлементов в трибосистеме, которые работают в условиях коррозионно-абразивного изнашивания. Решены оптимизационные задачи по созданию определенного уровня активной кислотности. Впервые получены зависимости скорости изнашивания трибосистем при одновременном действии абразивного и коррозионного износа. Установлено, в порядке убывания, рейтинг влияния факторов на процессе изнашивания, к которым относятся абразивность, активная кислотность среды и нагрузка. С учетом полученного рейтинга выполнено обоснование совместимых материалов в трибосистемах экструдеров, которые позволяют повысить их ресурс и уменьшить потери на трение. Определено, что при добавлении к сырью щёлочи - гидроксида натрия, происходит уменьшение силы трения и скорости изнашивания. Применив теорию подобия и моделирования получены критериальные уравнения подобия и определены масштабные коэффициенты перехода от натуры к модели. На основании применения критериальных уравнений и лабораторных исследований были получены зависимости силы трения и скорости изнашивания натурных трибосистем экструдеров ЕВ-350 и ЕВ-350М для производства топливных брикетов при использовании различных типов рабочей среды и материалов, из которых они изготовлены. С помощью физического моделирования и критериального подхода дана оценка ресурса и потерь на трение натурных трибосистем экструдеров ЕВ-350 и ЕВ-350М и разработаны рекомендации производителям этих машин и топливных брикетов.Выбраны наиболее совместимые материалы в зависимости от их трибологических характеристик - скорости изнашивания и силы трения, на которые влияют уровень активной кислотности, абразивность и нагрузка. Проведенными исследованиями установлено, что при использовании сырья с слабощелочной средой, близкой к нейтральной, на рабочих поверхностях наблюдается незначительные следы коррозии, что связано с образованием на поверхности металла пассивных пленок, которые замедляют диффузию кислорода к поверхности металла и каталитически снижают скорость коррозии. При слабокислой среде рН 5 и сильнощелочной среде рН 11 на поверхностях сталей и чугунов наблюдается образование коррозионных пленок и язв.

The thesis aims to develop recommendations for improving wear resistance of screw extruder for production of biomass briquettes in acidic and alkaline environments. Optimization problem was resolved concerning creation of a certain level of active acidity. Due to the physical modelling and criterion approach, we made an assessment of the resource and costs for friction of full -scale tribo-system of the extruder EB-350 and EB-350M. Recommendations for manufacturers of these cars and biomass briquettes were created The most compatible materials were chosen according to their tribology characteristics: wear rate and friction force, which are under effect of active acidity level, abrasivity and load. It was determined that if to add lye - sodium hydroxide to the raw material, frictional force and wear rate became lower.