Усовершенствованная модель прессования порошковой смеси в валковом прессе

Разработана математическая модель прессования минерального удобрения на валковом прессе. Данная модель основана на переходе к усредненным по площади поперечного сечения потока порошковой смеси значениям компонент тензора напряжений. Для определения этих напряжений составляются уравнения равновесия элементарного слоя, выделяемого в смеси двумя плоскостями, перпендикулярными к направлению потока. Для обеспечения возможности получения относительно простых аналитических соотношений при расчетах использована принятая в рамках модели Йохансена гипотеза о степенной зависимости гидростатического давления от плотности смеси. Для учета изменения механических характеристик смеси (угла внутреннего трения, коэффициента внешнего трения, коэффициента поперечной деформации) в процессе прессования производилась аппроксимация известных экспериментальных зависимостей соответствующих характеристик от плотности. Параметр межчастичного сцепления принимался пропорциональным гидростатическому давлению. Модель позволяет вычислить значение зазора между поверхностями валов при заданных значениях исходной насыпной плотности смеси и требуемой плотности плитки. При известном значении зазора устанавливаются распределения осевых усредненных напряжений в порошковой смеси, нормального и сдвигового напряжений на поверхности валов. Результаты расчетов зазора между поверхностями валов и эпюры нормального давления на вал сопоставлены с приведенными в литературных источниках экспериментальными данными для процесса прессования мочевины.

1. Osokin A. V., Sevostyanov M. V. Analysis of existing methods and technological means for compacting the technogenic materials. Aktual’nye problemy gumanitarnykh i estestvennykh nauk [Current Issues in the Humanities and Sciences], 2013, no. 5, pp. 89-93 (in Russian).

2. Johanson J. R. A rolling theory for granular solids. Journal of Applied Mechanics, 1965, vol. 32, no. 4, pp. 842-848. https://doi.org/10.1115/1.3627325

3. Johanson J. R. Redusing air entrainment problems in your roll press. Powder and Bulk Engineering, 1989, pp. 43.

4. Peciar P., Macho O., Eckert M., Fekete R., Kotora P., Juriga M., Kabát J., Gabrišová Ľ., Peciar M. Design of particulate material compactor rolls diameter. Acta Polytechnica, 2017, vol. 57, iss. 4, pp. 263-271. https://doi.org/10.14311/ap.2017.57.0263

5. Generalov M. B., Klassen P. V., Stepanova A. R., Shomin I. P. Calculation of Equipment for Granulating the Mineral Fertilizers. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1984. 192 p. (in Russian).

6. Katashinsky V. P. Stress-strain state of powder during rolling in the sealing area. I. Mathematical model of rolling in the sealing area. Poroshkovaya metallurgiya= Powder Metallurgy, 1983, no. 11 (251), pp. 17-21 (in Russian).

7. Kondratchik N. Yu. Equipment load assessment for compacting the granular fertilizers. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modelling], 2017, no. 1 (53), pp. 20-25 (in Russian).