МЕХАНИЧНИ ПРОЦЕСИ
2.1. Раздробяване
Шлайфането обикновено се нарича процес на разделяне на твърдо вещество на части. Смилането се основава на действието на сили, които са склонни да преодолеят силите на сцепление между частиците, което води до образуването на нови повърхности. Механичното смилане на материала води до увеличаване на повърхността на твърдите вещества чрез раздробяване, рязане и директно смилане.
Процесът на смилане се използва широко в брашно, захарно цвекло, консервиране, нишесте, алкохол, пивоварство, вино и други индустрии. Обработката на материала в натрошен вид ви позволява да ускорите извличането на вещества, топлинната обработка на материалите.
Шлайфането може да бъде просто и селективно. При просто смилане продуктът се унищожава чрез преминаване през устройството за смилане веднъж, а при селективно смилане (като правило, многократно) се извличат частици от всяко едно вещество. При селективно смилане процесът се извършва последователно. Всеки етап от процеса на смилане е проектиран така, че да се получат частици, които се различават по определени физични свойства. Това допълнително улеснява отделянето на свободно течащата смес на фракции, всяка от които се състои от частици, повече или по-малко хомогенни по състав. Например смилането на ръж и пшеница в сортово брашно се основава на използването на разлики в структурно-механичните свойства на ендосперма и черупките. Сложната система за смилане се основава на метода за селективно смилане на зърното и неговите частици. Този метод, в комбинация с формите на шлифовъчните машини, позволява процесът да се проведе по такъв начин, че да е възможно да се сведе до минимум смачкването на черупките и да се извлече максималното количество ендосперм. След смилането материалът отива в класифициращия апарат, който избира големи частици и ги връща за повторно смилане. Производство на брашно, т.е. екстракция, нейното качество до голяма степен зависи от съвършенството на процеса на смилане на зърното. При голямо шлайфане производителността на машините намалява, разходът на енергия се увеличава, което означава, че производствените разходи се увеличават.
В зависимост от размера на парчетата (частиците) на изходния материал преди смилането и размера на частиците на смления материал, процесите се класифицират, както следва: грубо трошене, средно трошене, фино трошене, фино трошене и ултрафино трошене.
Основните критерии за оценка на ефективността на процеса на смилане на всякакви твърди тела са степента на смилане, специфичната енергийна консумация на процеса и специфичното натоварване на работното тяло на шлифовъчната машина. Степента на смилане се определя като съотношението на общата повърхност на частиците на продукта след смилането към общата повърхност на частиците на оригиналния продукт. Например в индустрията за смилане на брашно степента на смилане варира от 20 до 50 микрона, в индустрията за сушене на зеленчуци - от 300 до 400 микрона.
Смилането на материала се извършва чрез разрушаване на първоначалната му структура с различни видове деформации: смачкване, цепене, абразия, удар (Фиг. 7)
В зависимост от механичните свойства и първоначалните размери на натрошения материал се използва един от посочените методи за разделителна способност или тяхната комбинация. Грубо, средно и фино смачкване на твърди и чупливи материали е препоръчително за извършване на смачкване, удар и цепене. Твърдите и вискозни материали се унищожават главно чрез смачкване и абразия. Финото и ултрафино смилане се извършва във вода или други течности, за да се избегне образуването на прах и агломерацията на вече получените ултрафини частици. Раздробяването и смилането са енергоемки процеси.
По предназначение шлифовъчните машини обикновено се разделят на трошачки с големи, средни и фини трошачки и мелници за фино и ултрафино трошене.
За грубо трошене се използват челюстни и конусни трошачки. Основните работни тела на челюстната трошачка са неподвижни и подвижни челюсти, защитени от износване от гофрирани стоманени отливки, изработени от устойчива на износване манганова стомана. Материалът влиза за смачкване в горната част на пространството между бузите, смачква се чрез цепене и смачкване поради люлеещото се движение на подвижната буза, постепенно пада през и излиза през долната междина.
Челюстните трошачки се използват широко при приготвянето на суровини в минната, механичната, металургичната и цветната промишленост. Най-мощните машини могат да смачкат материал с размери до 1,5 м, като същевременно консумират значително количество енергия. В челюстните трошачки енергията се изразходва в почти работен ход с незабавни натоварвания.
При конусните дробилки материалът се раздробява чрез смачкване и абразия, когато повърхностите на неподвижния пресечен конус и ексцентрично въртящия се вътрешен конус се приближават една към друга. Натовареният в пространството между конусите материал се смачква между тях и навлиза в дъното на машината. Раздробяването на материала се извършва непрекъснато, което прави конусните дробилки по-ефективни от челюстните. За средно и фино раздробяване се използват ролкови, чукови дробилки, дезинтегратори. Ролковите трошачки са две ролки, въртящи се една към друга. Повърхността на ролките може да бъде гладка, набраздена или назъбена. Назъбената повърхност се използва за чупливи материали, които се смилат главно чрез цепене. За смачкване на вискозни материали се казва, че ролките имат различна скорост на въртене, за да подобрят своя абразивен ефект. При едно компресиране не се получава прекомерно смилане на материала. Ролковите трошачки са най-ефективни за смачкване на материал с умерена твърдост и малък размер.