Дисертація присвячена розробленню методів дослідження закономірностей процесів формоутворення деталей обладнання харчових виробництв з порошкових та пористих матеріалів. Метою роботи є наукове обґрунтування ресурсозберігаючих технологій виготовлення конструктивних елементів обладнання харчових виробництв з використанням методів математичного моделювання процесів деформування дисперсних матеріалів.
У першому розділі роботи була проведена класифікація деталей машин і апаратів харчових виробництв, встановлені умови та особливості їх експлуатації. Обґрунтована доцільність застосування ресурсозберігаючих технологій, до числа яких відносяться методи порошкової металургії, запропонований ряд типових деталей, що доцільно отримувати цими методами. Проведений аналіз методів моделювання процесів деформування порошкових і пористих середовищ та існуючих програмних систем, що дозволило обґрунтувати основні напрями досліджень.
У другому розділі розроблена математична модель процесів формоутворення структурно-неоднорідних пористих матеріалів. Проведено наукове обґрунтування вибору моделі пластичного деформування порошкових матеріалів. На основі узагальненої моделі пластичного деформування порошкових і пористих матеріалів та методу скінчених елементів розроблено методику визначення раціональних конструктивно-технологічних параметрів ресурсозберігаючих технологій виготовлення деталей обладнання харчових виробництв. Порівняння результатів обчислень з результатами, отриманими іншими авторами, підтвердило адекватність розробленої методики моделювання.
У третьому розділі проведені дослідження процесів одержання деталей конструкційного призначення машин і апаратів харчових виробництв з пористих спечених заготовок. Розглянуті процеси отримання втулок циліндричної форми методом штампування, штампування деталей, що мають внутрішню конусоподібну поверхню та процеси отримання втулок із внутрішнім фланцем методом радіального видавлювання, а також процес зворотного видавлювання.
Встановлено, що:
- наявність радіальної течії при штампуванні виробів типу "втулка" призводить до підвищення рівня накопичених пластичних деформацій матеріалу;
- при штампуванні біметалевих заготовок, що мають внутрішню конусоподібну поверхню, уникнути явища видавлювання менш міцного шару з під більш міцного можна за рахунок відмінності початкових пористостей шарів;
- на заключному етапі радіального видавлювання втулки із внутрішнім фланцем розподіл щільності за об`ємом виробу вирівнюється, при цьому розподіл величини накопиченої пластичної деформації істотно нерівномірний;
- при зворотному видавлюванні наявність недосконалих контактів у матеріалі пористих заготовок призводить до появи зон розущільнення порошкового матеріалу та зменшення величини накопиченої пластичної деформації в цих зонах.
Моделювання процесів одержання фільтруючих елементів для технологічного обладнання спиртового виробництва проведено в четвертому розділі. Розглянуті процеси пресування фільтруючих елементів циліндричної форми та фільтруючих елементів складної форми у вигляді колби.
Встановлено, що:
- розподіл величини пористості при радіально-ізостатичному пресуванні порошкового фільтруючого елемента циліндричної форми нерівномірний, зі збільшенням радіуса величина пористості зростає;
- при виготовленні багатошарових фільтруючих елементів доцільно застосовувати схему ущільнення на оправку, а не на матрицю;
- величина пористості при пресуванні порошкових фільтрів у вигляді колби розподілена за об`ємом виробу нерівномірно, її розподіл залежить від схеми ущільнення - застосування комбінованої схеми дозволяє отримати більш рівномірний розподіл пористості.
П'ятий розділ присвячений результатам практичного застосування дисертаційної роботи. Результати комп'ютерного моделювання і встановлені закономірності деформування порошків і пористих матеріалів були використані при одержанні багатошарових фільтрів та тонкостінних втулок.
Основні результати роботи впроваджено у виробництво на Луцькому МПД ДП «Укрспирт» (м. Луцьк) для очищення технічних рідин від механічних забруднень та на підприємстві ТОВ “ГРАНТЕХ ІНЖИНІРИНГ”.
Ключові слова: деталі машин і апаратів, ресурсозберігаючі технології, порошкова металургія, дисперсні системи, порошкові матеріали, пористі заготовки, пластичність, метод скінчених елементів, пресування, штампування, видавлювання, фільтруючі елементи
