Analiza modeli rozdrabniania

• Autorzy: Walentyn Bartosz

Identyfikatory

DOI

10.37660/dme.2021.17.9.7

Warianty tytułu

EN

Analysis of shredding models

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces rozdrabniania polega na podziale materiału na poszczególne cząstki. W wyniku tego procesu następuje zmniejszenie wymiarów cząstek materiału przy równoczesnym wzroście powierzchni materiału. Wobec powyższego rozdrabnianie można rozpatrywać jako proces tworzenia nowych powierzchni. Proces rozbijania materiału poprzez uderzenia wykorzystywany jest w rozdrabniaczach bijakowych, które znalazły powszechne zastosowanie w przetwórstwie rolno-spożywczym czy też w przetwórstwie minerałów. Każda maszyna czy urządzenie na etapie projektowania wymagają jednak dogłębnej analizy uwzględniającej wiele aspektów pracy. Do najważniejszych z nich niewątpliwie należy zaliczyć m.in. właściwości materiałów eksploatacyjnych i urobku czy warunki pracy maszyny bądź urządzenia. W przypadku rozdrabniaczy bijakowych decydującym czynnikiem na etapie ich projektowania jest rodzaj materiału, jaki ma podlegać rozdrobnieniu. Od niego właśnie zależy, na której spośród dziewięciu najważniejszych teorii rozdrabniania materiałów powinien opierać się konstruktor rozdrabniacza. Wielu badaczy podejmowało się badań analitycznych w zakresie procesów rozdrabniania materiałów. Podstawowym problemem uniemożliwiającym jednolite ujęcie rozpatrywanego zagadnienia w modelu matematycznym jest wpływ rozmaitych czynników na proces rozdrabniania. W teoriach rozdrabniania materiałów rozpatrywane są modele uwzględniające zależności pomiędzy wydatkiem pracy na przyrost powierzchni rozdrabnianego materiału a charakterem zmienności wymiarów rozdrabnianych cząstek. Energia niezbędna do rozdrobnienia wyrażana jest jako energia potrzebna do pokonania sił spójności rozdrabnianego materiału. Zdecydowaną większość istniejących hipotez rozdrabniania sformułowano w postaci teorii wytrzymałościowych. Traktują one energię rozdrabniania jako funkcję właściwości fizycznych materiałów, a także ich cech geometrycznych. Najstarszym modelem rozdrabniania materiałów jest teoria Rittingera, sformułowana w 1867 roku. Potem powstały takie teorie, jak: Kicka, różniczkowa, Bonda, Bracha, Rebindera, Mielnikowa, Dmitrewskiego czy Flizikowskiego. Bijakowe maszyny rozdrabniające znalazły zastosowanie w różnych gałęziach gospodarki. Przykładem tego typu urządzeń mogą być młyny węglowe szybkobieżne (wykorzystywane w energetyce), rębaki bijakowe (służące do rozdrabniania biomasy), młyny laboratoryjne czy wreszcie rozdrabniacze bijakowe, służące do wytwarzania śruty (paszy dla zwierząt hodowlanych). Te ostatnie charakteryzują się stosunkowo prostą konstrukcją. Podziału ziaren zbóż dokonują zaś poprzez zderzanie ich z bijakami, znajdującymi się w komorze rozdrabniającej. W celu uzyskania rozdrobnienia w założonym stopniu wystarczy ustawić odpowiednią grubość szczelin w sicie. Rozdrabniacze bijakowe dzielą się na dwa rodzaje, tj. ssąco-tłoczące oraz zasypowe, przy czym te drugie charakteryzują się większą wydajnością.

EN

The essence of the shredding process consists in dividing the material into individual particles. As a result of this process, the size of the material particles is reduced with a simultaneous increase in the material surface. Accordingly, the comminution process can be viewed as a process for creating new surfaces. The process of breaking the material by impact is used in hammer shredders, which have found widespread use in agri-food or mineral processing. However, each machine or device at the design stage requires in-depth analysis in terms of many aspects of the work. The most important of them undoubtedly include, properties of consumables and excavated material and the operating conditions of the machine or device. In the case of hammer shredders, the decisive factor at the design stage is the type of material to be shredded. To design the shredder, its constructor should use one of nine most important theories of shredding materials, depending on above mentioned aspects. Many researchers have undertaken analytical research in the field of material shredding processes. The main problem that prevents a uniform approach to the issue in question in the mathematical model is the influence of various factors on the shredding process. In the theories of material shredding, models are considered that take into account the relationship between the work expenditure on the surface area of the shredded material and the nature of the size variability of the shredded particles. The energy required for grinding is expressed as the energy needed to overcome the cohesive forces of the material being ground. The vast majority of the existing shredding hypotheses have been formulated in the form of strength theories. It treat the grinding energy as a function of the physical properties of the materials as well as their geometrical properties. The oldest material shredding model is Rittinger's theory. It was formulated in 1867. Then, several next theories were created, such as: Kick's, differential, Bond's, Brach's, Rebinder's, Melnikov's, Dmitrevsky's and Flizikowski's. Hammer shredding machines are used in various branches of the economy. Examples of this type of equipment include high-speed coal mills (used in the power industry), hammer chippers (for biomass shredding), laboratory mills, and finally hammer mills for producing meal (feed for farm animals). The latter are characterized by a relatively simple design. They divide the grains of cereals by hitting them with beaters located in the crushing chamber. In order to obtain the assumed degree of shredding, it is enough to set the appropriate thickness of the slots in the sieve. Hammer shredders are divided into two types, i.e. suction-force and charging, with the second being more efficient.

Słowa kluczowe

PL

rozdrabnianie; rozdrabniacz; model

EN

shredding; shredder; model

• Wydawca: Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Bydgoskiej im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
• Czasopismo: Developments in Mechanical Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 17(9)
• Strony: 87--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Walentyn Bartosz

Bibliografia

• [1] Bochat, A., Wesołowski, L., "Próba modelowania rozdrabniania materiałów ziarnistych za pomocą rozdrabniacza bijakowego”, Inż. Ap. Chem. 5, (2010), 127–129.
• [2] Feliks, J., Filipowicz, A., "Zastosowanie teorii rozdrabniania do doboru mocy w kruszarce węgla”, Inż. Ap. Chem. 4, (2009), 42–43.
• [3] Flizikowski, J., "Rozdrabnianie tworzyw sztucznych”, Wydawnictwa Uczelniane ATR, Bydgoszcz 1998.
• [4] Flizikowski, J., Bieliński, K., Bieliński, M., "Podwyższenie energetycznej efektywności wielotarczowego rozdrabniacza nasion zbóż na paszę”, Wydawnictwa Uczelniane ATR – OPO, Bydgoszcz 1994.
• [5] Gawenda, T., "Rozdrabnianie wczoraj, dziś i jutro”, https://www.kieruneksurowce.pl/Resources/art/6170/bmp_5266447eeec39.pdf (dostęp: 26.05.2021).
• [6] Molendowski, F., "Energochłonność rozdrabniania surowców roślinnych na przykładzie rdzeni kolb kukurydzy”, Rozprawy 229, Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław 2005.
• [7] Opielak, M., "Wybrane zagadnienia rozdrabniania materiałów w przemyśle rolno-spożywczym”, Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie, Lublin 2000.
• [8] Pahl, M., “Zerkleinerungstechnik”, Verlag TÜV, Rheinland 1994.
• [9] Sokołowski, E.M., "Uogólniona hipoteza rozdrabniania oraz metoda wyznaczania stałych materiałowych”, Materiały IX Gliwickiego Sympozjum Teorii i Praktyki Procesów Przeróbczych Podstawowe Problemy Procesów Rozdrabniania, Gliwice 1992.
• [10] Wesołowski, L., "Badanie wpływu cech konstrukcyjnych zespołu bijakowego na efektywność rozdrabniania ziaren zbóż”, rozprawa doktorska, UTP, Bydgoszcz 2012.
• [11] Zawada, J., "Wstęp do mechaniki procesów kruszenia”, Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich, Politechnika Warszawska, Warszawa 1998.
• [12] Agro-Stanek, rozdrabniacz bijakowy H 115, http://agro-stanek.pl/allegro/rozdrabniacz_bijakowy_H115.pdf (dostęp: 09.06.2021).
• [13] Invest-Rol, rozdrabniacz bijakowy H 116, https://investrol.pl/wp-content/uploads/pdf/POM_Augustow_rozdrabniacz_H116.pdf (dostęp: 27.07.2021).
• [14] M-Rol, "Jak działają rozdrabniacze bijakowe w rolnictwie?”, https://mrol.com.pl/aktualnosci/jak-dzialaja-rozdrabniacze-bijakowe-w-rolnictwie (dostęp: 26.05.2021).
• [15] Retsch, młyn bijakowy SR 300, https://www.retsch.pl/pl/produkty/mlynki-laboratoryjne/mlyny-z-rotorem/sr-300/cechy-i-funkcje (dostęp: 26.05.2021).
• [16] Retsch, Rotor Beater Mill SR 300, https://www.retsch.pl/dltmp/www/55ce2081-3c88-4436-9ac2-37b6bc282b86-837b3a1307df/manual_sr300_20.752.xxxx_en.pdf (dostęp: 19.07.2021).
• [17] Vademecum dla uczniów technikum, "Mechaniczne przetwarzanie biomasy”, http://www.instsani.pl/429/mechaniczne-przetwarzanie-biomasy (dostęp: 26.05.2021).
• [18] Wikipedia, młyn węglowy, https://pl.wikipedia.org/wiki/Młyn_węglowy (dostęp: 26.05.2021).
• [19] Zuptor, rodzaje rozdrabniaczy do zboża, https://zuptor.pl/rodzaje-rozdrabniaczy-do-zboza (dostęp: 26.05.2021).