Детальная информация

Объект исследования – давление футеровочного элемента помольной камеры цилиндрической струйной мельницы. Современные производства, связанные с тонким и сверхтонким измельчением материалов, предъявляют высокие требования к надежности и долговечности оборудования. Одним из ключевых агрегатов в этом процессе являются струйные мельницы, эффективность которых во многом определяется конструктивными особенностями помольного отсека. В данной работе рассматривается инновационный подход к повышению ресурса цилиндрической струйной мельницы за счет модернизации системы футеровки, что актуально для развития технологий измельчения и снижения эксплуатационных затрат. Целью работы является определение давления в полостях футеровки камеры помола струйной мельницы, обеспечивающее оптимальную геометрию для эффективного измельчения. Задачи: 1. Комплексный анализ оборудования для тонкого и сверхтонкого измельчения; 2. Рассмотрение теоретических основ МКЭ и определение модели материала эластомера; 3. Конструкторско-расчетная модернизация мельницы футеровкой Методология исследований включала: Методология исследования базировалась на комплексном подходе, сочетающем расчетно-конструкторское моделирование помольной камеры в CAE-системе ANSYS Workbench с экспериментальной верификацией результатов, что позволило не только разработать модернизированную конструкцию цилиндрической струйной мельницы с футеровкой, обладающей улучшенными эксплуатационными характеристиками и повышенным ресурсом, но и  создать инженерную методику расчета оптимальных конструктивных параметров, готовую к тестам на реальной модели. Научная новизна работы подтверждается разработкой и математическим обоснованием инновационной конструкции резиновой футеровки с воздушными полостями, обеспечивающей эффективную защиту рабочих поверхностей и значительное повышение ресурса помольной камеры. Получены следующие результаты: Проведен анализ струйных мельниц для тонкого и сверхтонкого помола, выявлены их недостатки: износ футеровки, энергозатратность и неоднородность измельчения. Наибольший потенциал модернизации обнаружен у цилиндрических мельниц, где ключевое направление – повышение эффективности помольной камеры. Метод конечных элементов (МКЭ) подтвердил эффективность для моделирования напряженно-деформированного состояния конструкций, включая резиновые элементы. Для полиуретановой резины (СКУ-ПФЛ-100) оптимальной признана модель Муни-Ривлина, обеспечивающая баланс точности и простоты. Разработана конструкция футеровки с воздушными полостями, регулируемыми давлением (0,100 МПа 0,640 МПа, 0,970 МПа и 1,234 МПа), что позволило оптимизировать геометрию камеры и снизить износ. Введение разделительных пластин повысило устойчивость, но ограничило гибкость. Результаты показали, что модернизация футеровки с пневмоэлементами и полиуретаном значительно увеличивает ресурс мельницы и снижает энергопотребление. Перспективные направления – изучение влияния разделительных пластин и поведения материала в новой футеровке.

The object of research is the pressure of the liner element in the grinding chamber of a cylindrical jet mill. Modern industries involved in fine and ultrafine grinding of materials impose stringent requirements on equipment reliability and durability. One of the key units in this process is jet mills, whose efficiency largely depends on the design features of the grinding compartment. This paper examines an innovative approach to increasing the service life of a cylindrical jet mill through modernization of the lining system, which is relevant for advancing grinding technologies and reducing operational costs. The aim of the work is to determine the pressure in the cavities of the grinding chamber liner in a jet mill, ensuring optimal geometry for efficient grinding. Tasks: 1. Comprehensive analysis of equipment for fine and ultrafine grinding; 2. Review of theoretical foundations of FEM and determination of the elastomer material model; 3. Design and computational modernization of the mill lining. Research methodology included: The research methodology was based on an integrated approach combining computational and design modeling of the grinding chamber in the CAE system ANSYS Workbench with experimental verification of results. This approach not only enabled the development of an upgraded cylindrical jet mill design with a lining featuring improved operational characteristics and extended service life but also created an engineering methodology for calculating optimal design parame-ters, ready for testing on a physical model. The scientific novelty of the work is confirmed by the development and mathematical justification of an innovative rubber lining design with air cavities, ensuring effective protection of working surfaces and significantly increasing the grinding chambers durability. The following results were obtained: An analysis of jet mills for fine and ultrafine grinding was conducted, re-vealing their drawbacks: liner wear, high energy consumption, and non-uniform grinding. The greatest modernization potential was found in cylindrical mills, where the key direction is improving the efficiency of the grinding chamber. The Finite Element Method (FEM) confirmed its effectiveness for model-ing the stress-strain state of structures, including rubber elements. For polyure-thane rubber (SKU-PFL-100), the Mooney-Rivlin model was identified as opti-mal, providing a balance between accuracy and simplicity. A liner design with air cavities adjustable in pressure (,100 MPa 0,640 MPa, 0,970 MPa и 1,234 MPa) was developed, optimizing chamber geometry and reducing wear. The introduction of separator plates increased stability but limited flexibility. The results showed that upgrading the lining with pneumatic elements and polyurethane significantly increases the mills service life and reduces energy con-sumption. Promising directions include studying the influence of separator plates and material behavior in the new lining.