В настоящее время развитие новых технологий, в том числе в химической промышленности, требующих получение специальных и активизированных материалов, увеличивают потребность в порошках с размером частиц менее 5 мкм с заданными свойствами, что делает актуальной задачу - разработки и создания новых помольных устройств, обеспечивающих их адаптивность к меняющимся требованиям. А с развитием малого и среднего бизнеса растет потребность в помольных агрегатах небольшой производительности. К этим устройствам традиционно относят: вибромельницы, аттриторы, аппараты с вихревым слоем, мельницы самоизмельчения с различными энергоносителями и конструкциями, а так же мельницы с деформируемыми рабочими камерами.

В устройствах с деформируемыми рабочими камерами деформируемый корпус наполнен мелющими телами, который может нагружаться в поперечном или продольном сечениях вращением или возвратно-поступательно. Деформируемый корпус изготавливается из эластичных материалов. При работе корпуса возникают значительные напряжения от веса измельчаемого материала и мелющих тел, крутящего момента и других воздействий, участвующих в деформирование камеры.

Рабочая камера в поперечном сечении деформируется вращением роликов в водиле. При определении толщины стенок для камер, деформируемых таким образом, необходимо учитывать совместное влияние усилий и максимального прогиба, возникающих от веса смеси мелющих тел и материала, а так же напряжений, возникающий от вращающего момента в опасных сечениях. Расчетная схема представлена на рисунке 1.

На рисунке 2 представлена поверхность, отображающая изменение максимального эквивалентного напряжения от крутящего момента и толщины стенки камеры.

Рисунок 1 – Схема элементарного состояния пустотелой балки (рабочей камеры).

При увеличении частоты вращения привода с уменьшением толщины стенки камеры эквивалентное напряжение увеличивается, т.е. описывается обратно пропорциональной зависимостью. А при увеличении толщины стенки камеры с ростом частоты вращения привода эквивалентное напряжение растет. Крайние верхние, левые точки поверхности соответствуют минимально допустимой толщине стенки камеры при заданной угловой скорости вращения привода.

Рисунок 2 - Зависимость максимальных эквивалентных напряжений, возникающих под действием крутящего момента, от толщины стенки камеры при различных значениях частоты вращения привода (построен с использованием аналитического пакета Maple).

На рисунке 3 представлены зависимости главных напряжений для точек В, В' (рисунок 1) в сечениях 2-2, 3-3 от толщины стенки камеры. Все графики носят однотипный характер, показывают, что напряжения и толщина стенки камеры связаны обратно пропорциональными зависимостями. Линия S1B3 показывает, что продольное нормальное напряжение в точке В в сечении 3-3 максимальное (опасная точка), знак плюс показывает, что в рассматриваемой точке имеет место деформация растяжения, в точке В' (линия S1B’3) напряжения примерно в два раза меньше причем знак минус показывает, что в точке В' имеет место деформация сжатия.

С увеличением толщины стенки камеры в сечении 3-3 в точке В напряжения снижаются на 4 порядка, а в точке В’ увеличиваются на 3 порядка. Линии S1B2, S1B’2 отображают изменения продольных напряжений в сечении 2-2, они примерно в 3 раза меньше, чем напряжения в опасной точке.

Рисунок 3 - График зависимости главных напряжений от веса загрузки для точек В, В' в сечениях 2-2, 3-3 от толщины стенки камеры (R=0,1 м; L=0,4 м).