CC BY
90
Плахотникова Елена Владимировна, канд техн. наук, доц, e plahotnikova@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE ANALYSIS OF WEIGHT INFLUENCE OF FACTORS OF SYSTEMS "THE ELECTRIC DRIVE-STOP VALVES"DEFINING COHERENCE
E. V. Plahotnikova
The analysis of the major factors influencing mismatches of power characteristics of systems is provided in article "the electric drive - stop valves, from the point of view of from the importance and further optimization that will allow to minimize influence of electrodynamic loadings at functional combination of the electric drive and shutoff valves.
Key words: electrodriving, stop valves, coherence of electrodynamic systems, compatibility, quality.
Plahotnikova Elena Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, e_plahotnikova@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.922: 621.921.34
КЛАССИФИКАЦИЯ НОНМИКСИНГОВЫХ СМЕСЕВЫХ ПРОДУКТОВ И УСТРОЙСТВ
А.В. Евсеев
Предлагается в качестве одной из классификаций смесевых продуктов использовать структуру, построенную на взаимозависимости фракций и состояний смешиваемых компонентов и соответственно используемых технологий смешения и оборудования.
Ключевые слова: классификация смесевых продуктов, технологии смешения, оборудование смешения.
Современная наука о смешении сыпучих компонентов объединяет в себе множество наработок ученых из различных стран и направлений исследований. Все они отмечают высокую степень сложности описания физико-химических процессов, происходящих при этом. Особенно это касается динамического процесса между диффузией и сегрегацией компонентов. Поэтому, как правило, в качестве критериев оценки качества смесей, независимо от конструкции смесительного устройства, используют статистические методы, оптимизируемые по параметру времени [1]. Предполагалось, что качество определяется в основном в зависимости от интенсивности и времени смешения. Однако опыт последних исследований показал, что это не всегда так [2]. Современные запросы потребителей смесевых
продуктов значительно опережают возможности существующих смесительных технологий, хотя зачастую производители продукции и обещают заданное качество. Но на самом деле данное качество обеспечивается в выборке значительно большей, чем это необходимо потребителю.
В этой связи предлагается новая классификация смесительных технологий, позволяющая их позиционировать как более передовые, которые могут решать современные задачи не только традиционными, но и альтернативными и инвертными способами. Для этого предлагается ввести новый термин «нонмиксинг», определяющий принцип решения данных задач. В основу предлагаемой классификации положено разделение всех смесительных устройств и конечных смесевых продуктов на три большие группы (ветви) (рисунок).
Первые - традиционные [1].
Вторые реализуют принцип детерминированного формирования качества смесей, но, как правило, при помощи традиционных или модернизированных устройств [3].
Третьи - нонмиксеры, современные смесительные установки, синтезирующие смеси заданного качества преимущественно без использования традиционных технологий под конкретного потребителя.
помость, качество продукции, управление качеством, экономичность прстотц универсальность, срок службы
п - ключевой компонент, т - наполнитель Функциональная классификация смесевых продуктов и устройств
1. Ветвь т < п.
Применение в горнорудной промышленности, строительстве, металлургии и т.п. Оборудование обеспечивает уровень отклонения содержания ключевого компонента не более 10.. .14 %, что в целом вполне соответствует отраслевым нормативным документам.
Конструкции смесителей, как правило, традиционны. Ручное замещение достаточно для получения нужного качества смеси. Наполнитель может иногда выступать в роли ненужного отхода, от которого необходимо избавляться. Ключевой компонент может составлять даже большую часть смесевого продукта, так как зачастую его необходимо просто разба-
вить для конечного использования, например простейшие премиксы или строительные смеси. Качество продукции зачастую зависит от времени перемешивания или смешения не корреляционно, а по некой синусоиде, установление характеристик которой весьма длительный и трудоемкий процесс. При этом выявление показателей качества продукции требует, как правило, весьма дорогостоящего разрушаещего контроля, не соответствующего уровню применяемой технологии. Очевидна малоописуемая динамическая связь процессов диффузии и сегрегации.
2. Ветвь т « п.
Применение в пищевой, химической, сельскохозяйственной и др. отраслях. Оборудование обеспечивает уровень отклонения содержания ключевого компонента не более 1. 10 %, что соответствует основным требованиям стандартов данных отраслей.
Конструкции смесителей, как правило, традиционны, но требуют необходимой модернизации: по механике перемещений микродоз фракций, перемешивающих элементов и плоскостей; систем управления и автоматики, а также конструкции в целом, для достижении первой цели при осуществлении второй. При использовании данных технологий понятие ключевого компонента может иногда даже потерять своё вербальное или этимологическое значение по отношению к наполнителю, особенно в случае с усреднителями. Возможно использование нескольких ключевых компонентов. С точки зрения механики синтеза смеси получается близкое к идеальному ручное замещение механизации и автоматизации. Техническая реализация, как правило, либо в линейном (конвейерном) варианте, либо в роторном, либо в роторно-конвейерном [3]. При данных технических решениях на достаточно приемлемом уровне обеспечивается функция фасовки-упаковки, что немаловажно для решения маркетинговых задач. В любом случае принцип управляемого ориентирования потоков компонентов позволил осуществлять задачи, которые в первой ветви были, в принципе, не решаемы. Но и это было только первым шагом отступления от классических технологий смешения.
3. Ветвь т >> п.
Применение в космических технологиях, при изготовлении высококачественных химических и лекарственных препаратов, электротехнических приборов, высокоточного и алмазного инструмента и т.п. Оборудование обеспечивает уровень отклонения содержания ключевого компонента не более 0,1.2 %, что сегодня востребовано только по нижнему пределу и имеет жесткие отраслевые ограничения в соответствии с соответствующими стандартами. Самое главное - это обеспечение выборки (дозы) эффективного использования, когда в определенном объеме смеси выдержана необходимая рецептура с необходимой вероятностью. Это самое сложное, так как зачастую от этого зависит результат использования смесевого продукта и не только в технике.
Конструкции смесителей, как правило, сугубо оригинальные, обладают относительно низкой производительностью и высокой стоимостью при соответствующем высоком гарантированном уровне качества выпускаемой продукции. Зачастую смесь рассматривается не как промежуточный продукт, а как предмет обработки, синтезируемый в области обработки до получения уже готового изделия. Оборудование характеризуется высокой патентной защитой [4].
Ключевой компонент приобретает своё исключительное значение из-за высокого уровня качества смеси, которое он и определяет. Ключевых компонентов также может быть несколько, поскольку общий эффект от использования смеси может зависеть не от 1-2, а от десятка и более компонентов. Это веяния времени и не учитывать их нелогично, хотя возможно и минимизировать. Небольшой размер фракций смешиваемых компонентов делает невозможным ручное замещение технологий.
Развитие данной классификации может пойти по пути создания ветви наносинтеза с автоматизировано-роботизированным замещением.
В целом классификация должна позволить в некотором корреляционном понимании соединить (комбинировать, синтезировать) функциональные классификации «оборудование» - «технология» - «смесь» для создания плоской или объёмной матрицы разработки наиболее оптимального по функциональным характеристикам, нового технологического процесса приготовления существующих или вновь проектируемых смесевых продуктов.
Очевидно, подобным образом необходимо подходить и к проектированию нонмиксеров.
Исходя из предлагаемой схемы, можно рассматривать подобную (функциональную) классификацию и для самих миксеров. Тогда появляются некоторые свойства смесителей, которые ранее не рассматривались как предъявляемые по определению.
Примером может быть первый вариант. Здесь в общем понимании смеситель выполняет не только основные, первичные, но и обратные (вторичные) функции, т.е. при больших объёмах смешиваемых компонентов и относительно низком уровне качества смешения миксер должен обеспечивать не только смешивание (усреднение) полезных составляющих, но и сегрегацию - вывод, в данном случае ненужного ключевого компонента. Это могут быть вредные примеси, пыль, мусор, металлические или органические включения и т.п.
В данной интерпретации смеситель должен быть оснащён устройствами, выполняющими вторичные функции. При этом повышается не только качество смеси по обеспечению необходимой пропорции ключевого компонента и наполнителя, но и по её функциональному использованию, что приближает такие миксеры к более современным. Это позволит на уже существующем оборудовании получать более конкурентоспособ-
ную продукцию, а иногда упрощать технологический процесс из-за совмещения выполнения первичных и вторичных функций в одном смесительном агрегате.
Что касается второй ветви классификации, то здесь упор делается именно на соблюдение пропорции смешиваемых компонентов, при жёстком условии сохранения её в эффективной выборке использования. Это может быть порция пищевого продукта или добавки, относительная масса внесённого удобрения, масса электрического элемента и т.п.
В данном понимании все компоненты выступают как равные по значению, однако эффективная выборка (доза) может колебаться в широком диапазоне от нескольких миллиграмм до нескольких килограмм. Это обстоятельство позиционирует данную ветвь как наиболее развивающуюся, которая охватывает значительный спектр выпускаемой смесевой продукции.
Третья ветвь является логическим продолжением второй. Только теперь из-за значительной разницы в соотношениях и возможности использования нескольких ключевых компонентов конструкцию нонмиксера приходится либо значительно усложнять, либо разрабатывать совершенно новую. Обеспечить соотношение 1:100 и выше существующие конструкции миксеров не в состоянии. Поэтому при переходе на принципы нон-миксинга существующие стереотипы традиционного миксинга размываются. Нонмиксинг не разрушает общие формулировки традиционного миксинга, но развивает их. Теперь предлагается (предполагается) смешивание компонентов различной субстанции и состояния при разных условиях производства и использования. Необходимо рассматривать особенности технологий и оборудования, которые ранее к классическому смешению не имели никакого отношения. Это и смешивание жидких сред или с их помощью, направленная диффузия, упорядоченное расположение компонентов относительно друг друга, управляемое смешение слоев и многое другое. Тогда как ранее подразумевалось лишь наличие пространства для смешения и перемешивающего механизма, как правило, сугубо механического. Это вынужденный отход, связанный с невозможностью получения современных смесевых продуктов на существующем типизированном оборудовании, т.е. необходимо разрабатывать конструкцию миксера под конкретный продукт или его подобную номенклатуру.
Таким образом, в классификации органично и функционально объединены существующие традиционные смесители, современные относительные нонмиксеры и прогрессивные, ещё малоиспользуемые абсолютные нонмиксеры.
Показаны зависимости по производительности и качеству выпускаемой продукции, расшифровываются применение и предназначение технологий и оборудования для определённых смесевых продуктов, используемых на различных видах производств.
Классификация не содержит жёстких связей, что обусловлено широким диапазоном выпускаемой продукции, а также невозможностью однозначного выбора типа смесительного устройства под конкретный смесе-вой продукт, который даже в гамме себе подобных может обладать отличительно разновыраженными свойствами. Предлагается использовать классификацию как рекомендательную при выборе того или иного технологического процесса и соответственно вновь проектируемого смесительного устройства.
Гибкость классификации позволяет уходить от необоснованного усложнения или упрощения технологии в целом, что позволит сделать её наиболее оптимальной и рентабельной. Последнее наиболее актуально для миксеров с небольшой производительностью и высоким уровнем качества выпускаемой продукции. Можно частично отказаться от анализа взаимосвязи процессов диффузии и сегрегации, хотя это наиболее важная научня проблема, о которой нельзя забывать.
В определённых ситуациях универсальность, долговечность и надёжность также могут стать одними из важнейших факторов при создании новых технологий и оборудования.
Очень часто принято принципиально разделять периодическое и непрерывное смешение, часто даже на одинаковых по конструции смесителях. В нонмиксерах это свойство предлагается рассматривать как одну из характеристик. Главное - конечный результат производства продукции и эффект его использования. Можно предположить (предложить) массу других параметров и свойств смесителей, которые в той или иной степени обеспечивают качество продукции и не являются определяющими при любой классификации.
Отдельно необходимо отнести к предлагаемой классификации систему управления и контроля качества выпускаемой продукции. Это принципиально важно, так как здесь тоже сложилась система классических подходов. Однако, как показала практика, уже появились новые подходы в данном направлении и в них есть необходимость для обслуживания нон-миксинговых технологий. Математические и статистические инструменты используются те же, но методы применения могут разительно отличаться, например, использование методов дедукции и т.п.
Список литературы
1. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. 211 с.
2. Лукаш А.Н. Эволюция смесительной техники: /сб. кратких докладов межд. семинара «АПИР-6». Тула: ТулГу, 2002, C. 45-47.
3. Патент РФ № 2129911 МКИ ВО1Б 3/18. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш,
И.А. Клусов, А.В. Евсеев. Опубл. 10.05.99. Бюл. № 13.
4. Патент РФ № 2271243 МКИ ВО1Б 3/18. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш, А.В. Евсеев, Т.А. Овчинникова, К.В. Власов, О.В. Карпухина. Опубл. 10.03.06. Бюл. № 7.
Евсеев Алексей Владимирович, канд. техн. наук, доц., ews1972@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE FUNCTIONAL CLASSIFICATION OF NONMIXTURE PRODUCTS
AND DEVICES.
A.V. Yevseev
The authors suggest using a structure constructed on the mutual dependence of fractions and states of the components being mixed and the mixing technologies and mixing equipment being used respectively as one of the classifications of mixture products.
Key words: the classification of mixture products, mixing technologies, mixing equipment.
Yevseev Alexey Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, ews1972@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.922: 621.921.34
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СМЕСИ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИНТЕЗА
А.В. Евсеев, А.В. Лобанов
Специфика технологии изготовления алмазного абразивного инструмента методом порошковой металлургии накладывает существенные ограничения на использование традиционного подхода оценки качества смеси по ключевому компоненту. Авторы предлагают новый критерий оценки качества смеси, базирующийся на информационной энтропии системы и позволяющий учесть распределение всех компонентов смесевого продукта.
Ключевые слова: абразивный инструмент, порошковая металлургия, критерий оценки качества смеси, ключевой компонент.
Для приготовления алмазосодержащих и безалмазных смесей, применяемых при изготовлении алмазного абразивного инструмента методом порошковой металлургии, используются те же методы смешивания, общие для всех смесей порошкообразных материалов. Однако специфика метода
