Артемий Витальевич Аборкин – к.т.н., доцент кафедры «Технология машиностроения»
Россия, 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87
Artemiy V. Aborkin – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of mechanical engineering technology
87 Gorky Str., Vladimir 600000, Russia
Алексей Иванович Елкин – к.т.н., директор Института машиностроения и автомобильного транспорта
Россия, 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87
Aleksey I. Elkin – Cand. Sci. (Eng.), Director of the Institute of Mechanical Engineering and Automobile Transport
87 Gorky Str., Vladimir 600000, Russia
Варвара Викторовна Рябкова – мл. науч. сотрудник
Россия, 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87
Varvara V. Ryabkova – Junior Researcher
87 Gorky Str., Vladimir 600000, Russia
Александр Павлович Бугаёв – магистрант
Россия, 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87
Aleksandr P. Bugayov – Postgraduate Student
87 Gorky Str., Vladimir 600000, Russia
Анис Рахмонович Бобожанов – мл. науч. сотрудник, аспирант
Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8
Anis R. Bobozhanov – Junior Researcher, Graduate Student
8 Akademika Osip’yan Str., Chernogolovka, Moscow Region 142432, Russia
Михаил Иванович Алымов – д.т.н., член-корр. РАН, директор
Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8
Mikhail I. Alymov – Dr. Sci. (Eng.), Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Director
8 Akademika Osip’yan Str., Chernogolovka, Moscow Region 142432, Russia
Высокоэнергетическая обработка в планетарных мельницах нашла широкое применение для решения задач механического легирования/активации, синтеза композиционных порошковых смесей и переработки стружечных отходов. При этом передача механической энергии в обрабатываемое вещество зависит, в том числе, и от технологических параметров механической обработки, определяющих механику движения размольных тел, а следовательно, и энергосиловые характеристики процесса. Для изучения влияния передаточного отношения на энергосиловые условия механической обработки разработана, численно реализована и валидирована дискретно-элементная модель движения размольных тел в планетарной мельнице. Определены параметры модели, обеспечивающие разумное согласование экспериментальной и расчетной структур мгновенных изображений размольных тел на установившемся режиме работы мельницы. С помощью модели проведены серии численных экспериментов с варьированием передаточного отношения K от 1 до 2. Показано, что увеличение K в указанном диапазоне ведет к изменению характера движения размольных тел с режима перекатывания на перекатывание и свободный полет. Это снижает число столкновений и одновременно обеспечивает рост их силовых характеристик. Проведен анализ изменения суммарной потери энергии при столкновениях «тело–тело» и «тело–камера». Установлено, что при изменении K от 1 до 2 повышение суммарной потери энергии при столкновениях в основном происходит за счет увеличения потери энергии при столкновениях пар «тело–тело». Разработанные модели и полученные расчетные оценки влияния передаточного отношения на энергосиловые характеристики столкновений могут быть использованы при разработке рациональной технологии механической обработки в планетарной мельнице.
High-energy milling in planetary mills has found widespread application for tasks such as mechanical alloying/activation, synthesis of composite powder mixtures, and recycling of chip waste. The transfer of mechanical energy to the processed material depends, among other factors, on the technological parameters of mechanical processing, which determine the motion of the grinding bodies and, consequently, the energy-force characteristics of the process. To study the effect of the gear ratio on the energy-force conditions of mechanical processing, a discrete element model of grinding body motion in a planetary mill was developed, numerically implemented, and validated. Model parameters were determined to ensure reasonable agreement between the experimental and calculated structures of instantaneous images of grinding body motion in the steady-state operation of the mill. Using the model, a series of numerical experiments were conducted, varying the gear ratio K from 1 to 2. It was shown that increasing K within this range changes the motion pattern of the grinding bodies from a rolling mode to a combination of rolling and free flight. This transition reduces the number of collisions while simultaneously increasing their force characteristics. An analysis of the changes in total energy loss during “body–body” and “body–chamber” collisions was performed. It was established that as K increases from 1 to 2, the total energy loss during collisions primarily increases due to greater energy loss in “body–body” collision pairs. The developed models and the obtained numerical estimates of the effect of the gear ratio on the energy-force characteristics of collisions can be utilized to design optimized mechanical processing technology in planetary mills.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.