Для цитирования: Шишкин Е. А., Михеева А. А. Методика выбора параметров валкового пресса,
учитывающая характеристики брикетируемого материала // Известия вузов. Горный журнал. 2022.
№ 3. С. 7–15 (In Eng.). DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-7-15

Введение. Брикетирование является эффективным способом улучшения технологических, экологических и экономических показателей использования отходов различных производств. Особое место среди агрегатов для брикетирования материалов занимают валковые прессы, характеризующиеся высокой надежностью и производительностью, а также низким энергопотреблением. Известно, что от плотности исходного материала зависит усилие сжатия материала валками пресса для получения брикетов требуемого качества. Таким образом, пресс с заданными конструктивными параметрами обеспечивает требуемое качество брикетов в определенном диапазоне плотности исходного материала. Однако в настоящее время отсутствует методика выбора конструктивных параметров валкового пресса в зависимости от плотности материала, подлежащего брикетированию. Несоответствие плотности исходного материала параметрам используемого валкового пресса может привести либо к получению некачественных брикетов по причине недостаточной мощности, либо к использованию пресса с избыточной мощностью. Оба варианта являются недопустимыми, поэтому задачу разработки методики выбора конструктивных параметров валкового пресса в зависимости от плотности исходного материала можно считать актуальной.
Цель работы. Разработка методики выбора конструктивных параметров валкового пресса в зависимости от плотности исходного материала.
Методология. Рассмотрена зона прессования валкового пресса, в которой наблюдается рост плотности исходного материала. Граница зоны прессования определяется углом прессования, который зависит от плотности исходного материала и радиуса валка пресса. Для определения значения угла прессования разработана лабораторная методика, заключающаяся в прессовании порций предварительно нагретого исходного материала в специальной форме при различных значениях усилия. Показатели качества полученных брикетов сравниваются с нормативными и выбирается брикет с требуемыми значениями показателей качества, полученный при наименьшем усилии. Далее методом гидростатического взвешивания определяется плотность и коэффициент уплотнения брикета. На основе полученных результатов вычисляется угол прессования. Используя полученное значение угла прессования, конструктивные параметры заданного валкового пресса, а также физико-механические характеристики прессуемого материала, получают значения усилия прессования и момента сопротивления вращению валка. С учетом полученной величины момента сопротивления, а также заданной рабочей частоты вращения валков определяют мощность привода, требуемую для получения качественных брикетов из заданного исходного материала. Сравнение расчетной мощности с паспортной мощностью пресса позволяет судить о возможности получения качественных брикетов рассматриваемой моделью валкового пресса из исходного материала с заданной плотностью.
Выводы. Разработанная методика позволяет учитывать конкретные условия производства при выборе модели валкового пресса и, следовательно, снижать затраты на покупку прессового оборудования. Также предлагаемая методика может быть использована при проектировании новых моделей валковых прессов для определения рациональных конструктивных параметров валков.

Ключевые слова: отходы производства; брикетирование; валковый пресс; угол прессования; плотность; радиус валка; усилие прессования; мощность привода.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Назимко Е. И., Корчевский А. Н., Звягинцева Н. А., Холодов К. А. Брикетирование железосодержащих отходов металлургической промышленности как метод рационального природопользования // Мониторинг. Наука и технологии. 2019. № 4(42). С. 62–67. DOI: 10.25714/MNT.2019.42.009
2. Никишанин М. С., Загрутдинов Р. Ш., Сеначин П. К. Брикетирование местных топлив и отходов для систем энергообеспечения в сельской местности // Ползуновский вестник. 2016. № 1. С. 88–95.
3. Севостьянов М. В. Теория и практика брикетирования полидисперсных материалов и отходов производства в пресс-валковых агрегатах // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2020. № 9. С. 89–96.
4. Janewicz A. Badania porównawcze brykietowania w nowych asymetrycznych układach zagęszczania pras walcowych // Przemysł chemiczny. 2018. N. 1. S. 169–172. DOI: 10.15199/62.2018.8.25
5. Bembenek M. Badania i perspektywy nowych obszarów stosowania pras walcowych // Przemysł chemiczny. 2017. N. 1. S. 39–41. DOI: 10.15199/62.2017.9.3
6. Логинов Ю. Н., Бабайлов Н. А., Полянский Л. И. Влияние давления подпрессовки на распределение плотности металлургического брикета при валковом прессовании // Металлург. 2017. № 10. С. 22–24.
7. Bayul K. V. Effect of the geometrical parameters of roll press forming elements on the briquetting process: analytical study // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2012. Vol. 51. No. 3–4. P. 157–164. DOI: 10.1007/s11106-012-9411-8
8. Полянский Л. И., Бабайлов Н. А., Логинов Ю. Н. Распределение плотности по длине брикета, полученного валковым брикетированием // Инновационная наука. 2015. Т. 2. № 5(5). С. 128–131.
9. Wilczyński D., Berdychowski M., Talaśka K., Wojtkowiak D. Experimental and numerical analysis of the effect of compaction conditions on briquette properties // Fuel. 2020. Vol. 288. P. 119613. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119613
10. Bembenek M. Modeling of loads in the drive system of a roller press on an example of a press for briquetting brown coal // Mechanics and Advanced Technologies. 2018. Vol. 84. DOI: 10.20535/2521-1943.2018.84.150889
11. Носков В. А. Механизм формирования очага деформации при брикетировании мелкофракционных шихт в валковых прессах // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1998. № 2. С. 137–139.
12. Бабайлов Н. А., Логинов Ю. Н., Полянский Л. И. Определение приведенного угла захвата при валковом брикетировании мелкодисперсных материалов // Черные металлы. 2020. № 2. С. 52–56.
13. Баюл К. В. Синтез рациональной конструкции валкового пресса для производства композитного твердого топлива // Проблемы региональной энергетики. 2019. № 2(43). С. 103–116. DOI: 10.5281/zenodo.3367048
14. Носков В. А., Баюл К. В. Исследование напряженно-деформированного состояния мелкофракционных шихт при их брикетировании // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. науч. тр. 2006. Вып. 13. С. 271–280.
15. Аринова С. К., Саркенов Б. Б., Ашкеев Ж. А. Исследование технологии получения угольных брикетов с заданными физико-механическими характеристиками в лабораторных условиях //Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5-1(49). С. 127–133.
16. Хакимов А. А., Вохидова Н. Х. К. Определение показателей качества угольного брикета //Universum: химия и биология. 2021. № 5(83). С. 40–44.
17. Ajimotokan H., Ehindero A., Kabiru S. A., Adeleke A., Ikubanni P., Shuaib-Babata Y. Combustion characteristics of fuel briquettes made from charcoal particles and sawdust agglomerates // Scientific African. 2019. Vol. 6. DOI: 10.1016/j.sciaf.2019.e00202
18. Dorofeev O. A., Shishkin E. A., Serebrennikov A. A., Abramenkov D. E. Theoretical justification of the roller press force parameters // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal = News of the Higher Institutions. Mining Journal. 2021. No. 5. P. 87–98. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-5-87-98