Анализ параметров мундштука шнекового пресса для 3D-экструзии торфяных кусков трубчатого типа

Введение

Широко применяемые технологии и соответствующие горные машины для добычи и переработки органогенных видов сырья в современных экономических условиях стали малоэффективными, а их эксплуатация – сверхзатратной, что ставит перед горной промышленностью задачу создания высокоэффективных и универсальных машин обеспечивающих производительную и качественную добычу и переработку торфяного сырья.

Завершается период формирования устойчивого развития торфяной отрасли России, в котором торфодобывающие компании становятся частью вертикально интегрированных холдингов, ориентированных на производство конечного продукта на основе торфяного сырья: энергии, композиционных материалов, продуктов питания и др. [8, 9, 11]. Основной идеей развития отрасли является разработка перспективных технологических процессов полевого производства окускованной торфяной продукции при обоснованном выборе рационального комплекса технологического оборудования, основных конструктивных и эксплуатационных параметров оборудования, с обеспечением заданного качества продукции в условиях карьерного способа добычи [2, 24].

С целью развития торфяной отрасли в России особый интерес представляет собой эволюция способов добычи [7, 10] торфяной окускованной продукции и модернизация технологического оборудования [23, 43]. Так, перспективный технологический процесс получения окускованной торфяной продукции может быть выполнен при использовании выемочного гидравлического экскаватора, стилочной машины в агрегате с трактором [38] и машины для уборки подсушенной окускованной продукции. Главной особенностью технологического процесса является механическая переработка торфяной массы и ее формование в объемные фигуры для сушки.

Технология аддитивного производства (Additive manufacturing – AM) была представлена в конце 1980-х годов. С того времени было опубликовано много обзорных статей, посвященных методам и материалам AM [46]. Самыми распространенными и изученными материалами являются пластмассы, металл, керамические массы [28], полимеры и различные композиты [41]. Аддитивное производство композитов полимер-волокно методом экструзии позволяет изготавливать продукцию со значительно улучшенными механическими свойствами по сравнению с неармированными полимерами [41].

Методы, включающие экструзию на основе пластичных паст (глиняного, торфяного сырья) [3, 37], наиболее распространены в промышленности из-за их низкой стоимости [42]. Технология последовательного наслаивания пасты на формуемый брус, применяемая при производстве окускованной торфяной продукции, отличается низкими капиталовложениями и высокой скоростью. Толщина присоединенного в экструдере к бесконечному брусу уплотненного материала фиксируется для каждого куска за счет отделения его от бруса по оси z, а твердое 3D-тело, образованное поступательным движением поперечного сечения бруса, создается в результате отламывания его от бруса и падения с поворотом на 90° по оси z, благодаря интерполяции оси x.

Длина куска зависит от соотношения скоростей экструзии и поступательного движения машины по оси x. Кинематические переменные процесса задаются параметрами во время поступательного движения машины и могут быть точно выполнены. Экструзионный поток варьируется в зависимости от реологических свойств торфяного сырья и его поведения в экструзионном устройстве (шнековом прессе с мундштуком).

Следует отметить, что однородность экструдируемого куска определяется сцеплением слоев нового материала с предыдущим за счет адгезии при деформации. Пластичность при обработке материалов на основе торфяного сырья является фундаментальным свойством, поскольку она определяет технические параметры для преобразования торфяной массы в 3D-фигуру заданной формы путем приложения давления. Метод на основе шнекового экструдера обладает высокой надежностью, стабильностью размеров при непрерывном процессе, и детали, напечатанные с использованием способа на основе шнекового экструдера, имеют более высокую плотность [29]. Процесс 3D-печати представляет собой только процедуру формования, включающую множество этапов на пути подготовки к конечным деталям с акцентом на усовершенствование механизма формования [45].

Форма и размер экструдируемого куска должны определяться с целью максимального использования погодных условий сезона добычи при заданных физико-механических свойствах окускованной продукции. Точность размеров и качество поверхности технологий аддитивного производства в этом случае не являются ключевыми характеристиками [44].

Интенсивность и продолжительность сушки кускового торфа определяется почвенно-природными факторами (степенью разложения, структурой торфяного сырья), метеорологическими условиями (температурой, влажностью воздуха, скоростью ветра, осадками), а также технологическими факторами, формой и размерами окускованной торфяной продукции, расположением куска на поле сушки, интенсивностью воздействия формующих механизмов пресса на торфяную массу.

Окускование торфяного сырья в объемные крупноразмерные полые 3D-фигуры методом экструзии в шнековом прессе стилочной машины для интенсификации последующей досушки позволяет сократить сроки производства торфяной окускованной продукции, расширить сезон добычи за счет эффективного использования радиационно-конвективного теплоподвода в процессе сушки, а также, при снижении себестоимости продукции, повысить надежность производства. Использование мобильных шнековых машин позволяет сделать процесс 3D-формования окускованной продукции непрерывным и контролируемым.

Преимуществами пресс-экструдеров являются простота использования, отсутствие возвратно-поступательных (инерционных) сил и связанного с этим снижения металлоемкости, отсутствие холостого хода, широкий спектр изменения физико-механических свойств перерабатываемых материалов и степени воздействия на них [13]. Однако недостаточно изучены функциональные особенности экструдера с составным мундштуком в сочетании с пустотообразователем, не определены рациональные конструктивные параметры секций мундштука.

Цель работы заключается в проведении параметрического анализа уплотнения механической смеси упруго-вязко-пластичного торфяного сырья в одношнековом экструдере и обосновании конструктивных и геометрических параметров мундштука шнекового пресса стилочной машины по производству 3D-окускованной продукции трубчатого типа с повышенной способностью влагоотдачи при сушке кусков в вертикальном положении непосредственно в комплексно-механизированном карьере, что имеет существенное значение для развития торфяной отрасли страны.

Материалы и методы

Часто торфяные массивы естественного залегания имеют мощный верхний слой слаборазложившегося торфа. Практический интерес представляет процесс обогащения торфяного сырья непосредственно при его выемке ковшом экскаватора [6]. В этом случае выемка торфяного сырья происходит со всей глубины залежи путем срезания режущей кромкой ковша стружки с откоса карьера. При стратиграфии торфяной залежи в ковше выявлена смесь торфяного сырья как низкой, так и высокой степени разложения – композит полимер-волокно. Процессы обогащения, перемешивания и диспергирования вызывают существенные изменения в структуре экскавированного торфяного сырья, что связано с изменением содержания высокодисперсной составляющей в обогащенном сырье, а также с особенностями распределения элементов таких композиций в экскавированной смеси. Физическая сущность процесса диспергирования торфяного сырья под воздействием угловых деформаций сдвига оценивается величиной степени перерабатывающего воздействия механических устройств на материал λ [5].

Для выполнения исследований было отобрано сырье с торфяного месторождения «Рогали» (кадастровый номер 491). Участок недр расположен в 3 км к юго-западу от пгт Фирово, в 0,6 км к юго-востоку от д. Королево Фировского района Тверской области. В ходе измерения влажности торфяного сырья на анализаторе AND MF-50 определено, что исходная влажность составляла w = 85,8 % (влагосодержание 6,04 кг/кг). При влажности 84-86 % перерабатываемое торфяное сырье приходит в состояние, близкое к двухфазному [34].

Изучение особенностей микроструктуры горных пород тесно связано с оценкой представительности рассматриваемых малых участков среды по отношению к представляющему интерес объему среды в целом. Смесь представляет из себя композиции торфяного сырья низкой (наполнитель) и высокой (матрица) степеней разложения. В процессе смешивания волокна торфа низкой степени разложения (магелланикум) связываются в матрице из торфа высокой степени разложения (пушицево-сфагновый). При данной композиции полимер-волокно торфяной смеси окускованная продукция получается необходимой заданной формы, а оказываемые на матрицу нагрузки перераспределяются на наполнитель [33].

При сдвиговых нагрузках прочностные характеристики материала матрицы являются определяющими. Материал матрицы должен быть пластичным и обладать высокой прочностью контактного взаимодействия (адгезионной прочностью) с поверхностью наполнителя. Упрочнение, трещиностойкость, сохранение формы окускованной 3D-продукции получаются при соотношении связующего и наполнителя ~75:25 % [19].

Исследование статистических геометрических свойств поверхности порового пространства играет важную роль среди задач микроструктурного анализа пористых материалов. Предполагая сложный и нерегулярный характер геометрии пор горных материалов, необходимо использовать фрактальную геометрию [23].

Анализ фрактальной размерности путем обработки фотоизображений поверхности подтвердил данные исследования структуры смесей двух видов торфяного сырья: прочность получаемой окускованной торфяной продукции будет максимальной для поверхностей с мультифрактальной размерностью D = 2,6 при соотношении компонентов смеси 1:3 [34, 35]. Для такой смеси пространственный каркас раздроблен, и частицы слаборазложившегося торфа плотно сжаты средой высокоразложившегося торфа (рис.1).

На основе анализа определения пористости и анализа фрактальной размерности определено, при соотношении компонентов смеси торфяного сырья низкой к высокой степени разложения в пределах 25:75 %, формуется структура куска, отвечающая высоким физико-механическим характеристикам торфяной окускованной продукции. Последующие лабораторные исследования проводились при данном соотношении компонентов смеси торфяного сырья.

Анализ формы и размеров окускованной торфяной продукции

Согласно исследованиям [32], в приземном слое на поле сушки в условиях карьера скорость ветра составляет 0,2-0,5 м/с, и при сушке торфяной окускованной продукции используется не более 1 % ветровой энергии. Соответственно, для более полного использования метеорологических условий в процессе сушки торфяной окускованной продукции необходимо использовать не только радиационный теплоподвод, но и энергию конвективного теплоподвода.

Известно, что сушка окускованной продукции в полевых условиях эффективна при предельном снижении влагосодержания и внутренних напряжений в теле куска при рациональной глубине зоны испарения h_зи. Оптимальным считается условие, когда наружный диаметр (толщина стенки куска) не превышает 30-40 мм [1], испарение влаги при этом происходит из всего объема куска.

Параметрический анализ формы и размеров окускованной продукции [20] показал, что для интенсификации процесса сушки торфяной окускованной продукции рациональной формой является толстостенная труба наружным диаметром D_s = 0,18 м с отверстием d_s = 0,10 м при толщине стенки 0,04 м и высоте L_s = 0,25 м. На рис.2 показаны схема трубчатого торфяного куска и образец, полученный в лабораторных условиях на экспериментальном шнековом прессе М-2.

Анализ степени ветрового воздействия показал, что при высоте 3D-фигуры куска более 0,24 м скорость ветра может увеличиться на 35-40 % [32] до 2 м/с, вследствие увеличения скорости ветра скорость сушки может возрасти за счет использования ветровой энергии.

При сушке окускованной торфяной продукции решающим показателем является удельная площадь куска S_уд, величина которой обратна характерному размеру куска. С ростом удельной площади поверхности куска увеличивается интенсивность процесса его сушки. Анализ расположения куска на поле сушки [21] показал, что для обеспечения хорошей вентиляции кусков за счет увеличения площади конвективного теплоподвода предпочтительным расположением трубчатого куска на поле сушки является вертикальное.

Проведенные лабораторные исследования естественной сушки торфяных трубчатых кусков в вертикальном положении и сушке стандартных кусков в виде выстилаемой ленты в горизонтальном положении (рис.3) показали, что скорость сушки до условной влажности 62 % (W_p = 1,63 кг/кг) составляет T_c1 = 41 ч для трубчатого куска и T_c2 = 54 ч для сплошного куска, что свидетельствует об интенсификации процесса сушки окускованной продукции в зависимости от формы и расположения куска [21].

Время сушки [9] вертикально расположенных трубчатых кусков сокращается на 24 % по сравнению с продолжительностью сушки сплошных кусков в горизонтальном положении на поле сушки при прочих равных условиях.

Исходя из выбранных геометрических размеров куска, определено, что вертикальная укладка торфяных трубчатых кусков позволяет увеличить загрузку площади поля продукцией на 10 %. В процессе сушки в полевых условиях при выпадении осадков происходит увлажнение поля сушки, вследствие чего требуется дополнительное время на сушку окускованной продукции для удаления поглощенной торфом воды. В рамках сравнительного анализа площадей контакта куска с влажным основанием определено, что площадь контакта трубчатого куска с влажным основанием уменьшится в три раза в сравнении с горизонтальной стилкой кусков в виде ленты. Уменьшение площади контакта с влажным основанием уменьшает влагообмен с подстилающей залежью и сокращает время на сушку окускованной торфяной продукции [1].

Цикл карьерного производства окускованной торфяной продукции заключается в последовательном выполнении ряда основных операций: выемке торфяного сырья ковшом экскаватора с откоса карьера на полную глубину залежи с погрузкой в бункер стилочной машины; транспортировании экскавированного торфяного сырья [16, 17]; формовании торфяного сырья в трубчатые куски и укладки их на поверхность поля; сушке окускованной торфяной продукции, в результате которой избыточная влага [36] из окускованной продукции испаряется в атмосферу; уборке, задачей которой является освобождение поля сушки от высушенной торфяной продукции для последующего цикла, и штабелировании окускованной торфяной продукции.

Анализ процесса сушки показывает, что максимальное снижение влаги при производстве окускованной торфяной продукции приходится на процесс сушки в полевых условиях. Одним из факторов, влияющих на процесс сушки и качество окускованной торфяной продукции, является механическая переработка торфяного сырья в напорном шнековом прессе с формующим мундштуком. Анализ формующих механизмов для окускования торфяного сырья в полевых условиях [33] показал, что наибольшее распространение получили одношнековые механизмы с непрерывным формованием торфяного куска. Формы и размеры формующих механизмов определяются комплексом требований к конечной окускованной торфяной продукции: условиями сушки куска, поперечным сечением, плотностью, прочностью.

Для определения оптимальных характеристик формователя окускованной торфяной продукции требуется изучить его конструкцию, объемную производительность и степень механической переработки непосредственно в мундштуке формователя.

На основе проведенного анализа формы и размеров окускованной торфяной продукции, условий сушки, расположения куска на поле и лабораторных исследований естественной сушки окускованной торфяной продукции с целью интенсификации процесса сушки и формования торфяных трубчатых кусков разработана конструкция составного мундштука шнекового пресса стилочной машины [12].

Результаты и обсуждение

Анализ конструкции шнекового пресса с составным мундштуком

В рамках анализа одношнекового пресса определению подлежали: конструктивные и кинематические параметры шнека; наибольшее давление, развиваемое шнеком; предельная и полезная мощности на работу шнекового пресса; степень механической переработки торфяного сырья при формовании; КПД шнека для выбранных длины и диаметра шнека при постоянном шаге витков. Анализ конструкции шнекового пресса проводился с учетом принятых допущений, что угловая скорость шнека и производительность шнекового пресса являются постоянными. Анализ модели мундштука шнекового пресса был проведен на основе предположения о поршневом потоке материала через мундштук. Другие предположения заключаются в том, что кулоновское трение существует на границе раздела между уплотненным торфяным сырьем и мундштуком, а проскальзывание происходит на границе материала с корпусом [40].

При заданной производительности шнекового пресса можно определить диаметр шнека  или угловую скорость вращения шнека ω. Формуемое торфяное сырье является вязкопластичным и обладает адгезией к поверхности металла шнека. В этом случае в качестве коэффициента трения берется коэффициент внутреннего трения, определяемый из условия связи частиц между собой при сдвиге слоев торфяного сырья.

Исходные данные для выбора параметров шнекового пресса: степень механической переработки материала λ₀ = 300; коэффициент запаса степени механической переработки s = 1,1; коэффициент, учитывающий вращение торфа с винтом шнека φ = 0,2; отношение радиусов винтов шнека k =r/R = 0,33; коэффициент проскальзывания материала ε = 0,2; производительность пресса Q = 0,005 м³/c; тангенциальное напряжение в материале τ = 6000 Па; КПД привода шнека η_м = 0,8; длина шнека l = 1,6 м.

Выбор конструктивных параметров торфяного шнекового пресса выполнялся с учетом задаваемого ограничения по степени механической переработки торфяного сырья [22]

Исходные данные для определения объемной производительности шнекового пресса с составным трубчатым мундштуком: наружный диаметр шнека D = 0,3 м; шаг витков шнека H = 0,2 м; угол подъема винтовой линии витков шнека по наружному диаметру φ = 22°; высота лопасти шнека h = 0,1 м; число заходов шнека z = 1; ширина гребня лопасти е = 0,01 м; зазор между внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью витка шнека δ = 0,004 м; частота вращения шнека n =1,966 с^–1; длина зоны формования l_ф = 0,98 м.

Подставив значения параметров шнекового пресса, получим расчетное значение степени механической переработки торфяного сырья λ = 330. Известно [22], что шаг винтовой линии шнека торфяного напорного пресса выбирается в пределах H = (0,5-0,6). Отношение длины l шнека к его диаметру Dможно определить следующим образом:

Подставив значения исходный данных для определения объемной производительности шнекового пресса с составным трубчатым мундштуком, получим расчетное значение l/D = 5,85. По этому значению определено число витков шнека i = 3l/2D, которое составляет 8,27.

Принимая i = 8, получим, что расчетное соотношение l/D = 5,0. При заданной конструктивной длине шнека l = 1,6 м радиус шнека, согласно выражению R = 3l/4i, составит R = 0,15 м, диаметр шнека D = 2R = 0,3 м при шаге витков H = 4R/3 =0,2 м.

При заданной производительности шнекового пресса и допущении условий, учитывающих вращение торфяного сырья вместе с винтом шнека и частичное проскальзывание материала, а также используя параметры шнекового пресса, можно определить производительность:

равную 0,042 м³/с, угловую скорость шнека ω = 12,44 с^–1 или частоту вращения $n=30ω/\pi=118\;$ мин^-1.

Основными технологическими параметрами работы экструзионной машины являются частота вращения шнека экструдера и давление, развиваемое экструдером [4]. Параметрический анализ объемной производительности шнекового пресса с составным трубчатым мундштуком проведен при условном разделении мундштука на зоны, отличающиеся конфигурацией. Участок деформации торфяного сырья в мундштуке пресса схематично показан на рис.4. Процесс формирования профиля трубчатого куска в мундштуке пресса осуществляется при вращении цилиндрического пустотообразователя относительно мундштука. Осевое перемещение пластифицированного торфяного сырья в мундштуке является результатом разницы давлений в нем. В результате осевого смещения торфяного сырья образуются осевые напряжения σ_x, а при вращении цилиндрического пустотообразователя в массе возникают окружные напряжения σ_y. Из-за окружных напряжений происходит распределение структуры материала, а также увеличивается механическая прочность окускованного материала [26]. Материал выдавливается напорным шнеком (слева направо) в зазор, образованный внутренней поверхностью корпуса мундштука и наружной поверхностью пустотообразователя с распределением потока материала в коническом кольцевом 1 и цилиндрическом кольцевом (коаксиальном) 2 каналах  составного мундштука. Это разделение обусловлено тем, что на разных участках мундштука происходят различные преобразования в перерабатываемом материале. Сами эти зоны не являются разграниченными элементами, так как представляют единый путь для движущегося материала от загрузочного устройства до выхода из формующего отверстия [18]. Для каждой зоны следует определить частный коэффициент сопротивления потоку торфяного сырья [14].

Производительность шнекового пресса зависит не только от геометрических параметров шнека и частоты вращения, но и в значительной степени от конструкции формующего мундштука пресса. На основе гидродинамического подхода к анализу взаимодействия рабочих органов с перерабатываемым материалом в формующей зоне шнекового пресса принято рассматривать три составляющие потока движения материала: движение материала по межвитковому пространству от зоны загрузки к зоне формования вдоль оси шнека; движение материала в противоположном направлении, что вызвано перепадом давления Р по длине шнека; поток утечки, движущийся в зазоре между наружной поверхностью витков шнека и внутренней поверхностью цилиндра в направлении от зоны формования.

В зависимости от конструкции формующей зоны и сопротивления материала в составном мундштуке при переработки торфяного сырья объемная производительность одношнекового пресса выражается соотношением с условным разделением потока в канале шнека [15]:

где K – коэффициент геометрической формы мундштука, м³; n– частота вращения шнека, с^-1; А – постоянная прямого потока, м³; B – постоянная обратного потока, м³; С – постоянная потока утечек для шнеков с постоянными геометрическими размерами, м³.

Константы обратного потока, прямого и потока утечек в зоне нагнетания шнека при постоянных геометрических размерах определяются по формулам соответственно [15]:

где D – наружный диаметр шнека, м; H – шаг витков шнека, м; h – высота лопасти шнека, м; е – ширина гребня лопасти, м; z – число заходов шнека; δ – величина зазора между гребнем шнека и внутренней стенкой цилиндра, м; φ – угол подъема винтовой линии витков шнека по наружному диаметру; $\mathrm{tg φ} =t/\pi D$; l_ф – длина зоны нагнетания, м.

Данные для расчета параметров шнека подобраны таким образом, чтобы появилась возможность обеспечить заданную объемную производительность шнекового пресса 0,004 м³/с.

Основной геометрической характеристикой составного трубчатого мундштука является его общий коэффициент сопротивления, определяемый в виде суммы коэффициентов сопротивления отдельных зон составного мундштука k₁ и k₂ [31]

где k₁, k₂ – частные коэффициенты сопротивления зон канала с простой геометрической формой, определяемые по формулам, приведенным в табл.1.

Таблица 1

Данные для расчета коэффициентов сопротивления и скорости сдвига в простейших каналах [30]

По исходным данным проектируемого шнека в табл.1 приведены расчетные значения постоянных потока, коэффициентов сопротивления и объемной производительности шнекового пресса с составным трубчатым мундштуком.

В результате выполненного анализа определен общий коэффициент сопротивления составного мундштука шнекового пресса K = 2,93∙10^–6 м³, от которого зависит давление в мундштуке, необходимое для проталкивания уплотненной массы через мундштук [39]. Таким образом, в результате проведенного анализа параметров шнекового пресса установлено, что его производительность определяется геометрическими параметрами шнека, зависит от конструкции формующего мундштука пресса, пропорциональна частоте вращения шнека.

Результаты расчета параметров сопротивления в составном трубчатом мундштуке шнекового пресса: постоянная прямого потока 7,697·10^–3 м³; постоянная обратного потока 5,612·10^–6 м³; постоянная потока утечек 8,692·10^–8 м³; коэффициент сопротивления кольцевого конического канала, 8,233·10^–6 м³; коэффициент сопротивления калибрующего кольцевого цилиндрического канала, 4,814·10^–6 м³; общий коэффициент сопротивления мундштука, 2,93∙10^–6 м³.

При использовании калибрующего кольцевого цилиндрического канала значение коэффициента сопротивления материала на 40 % меньше коэффициента сопротивления кольцевого конического канала. Тогда напорная шнековая часть составного трубчатого мундштука будет повышать давление (напор), снижая тем самым расход энергии на формование торфомассы в торфяные трубчатые куски.

Уменьшение расхода энергии при формовании с использованием калибрующего кольцевого цилиндрического канала является следствием понижения коэффициентов сопротивления и внешнего трения торфа при его перемещении в зоне формования составного трубчатого мундштука.

Энергоемкость механической переработки и формования торфяного сырья в шнековом прессе с составным трубчатым мундштуком и пустотообразователем

При входе перерабатываемого материала в мундштук шнекового пресса (рис.4) возникают нормальные напряжения и напряжения сдвига, которые изменяются в зависимости от геометрических размеров профилирующих элементов мундштука и релаксируют на выходе из мундштука.

Напряжение сдвига материала зависит от нормального давления σ:

где $τ_0$ – напряжение сдвига торфа относительно стенок формующего устройства в состоянии покоя (сцепление); f – коэффициент трения.

В одношнековом экструдере материал перемещается за счет сил трения, эффективность которых, в основном, зависит от трения материала о стенки цилиндра. В коническом кольцевом канале 1 (рис.4) [22] соблюдается следующее условие:

где f_тр – коэффициент трения указанной пары материалов (торфяное сырье по стали – 0,12), зависящий от характеристик торфяного сырья (ботанического состава, степени разложения, влажности, скорости деформации и степени механической переработки торфяного сырья в шнековом прессе [22, 25].

Сцепление и коэффициент трения зависят от скорости деформации, а также от общетехнических и физико-механических свойств торфяного сырья. При определении энергоемкости механической переработки и формования торфяного сырья в шнековом прессе значения $τ_0$ и f можно принимать постоянными, если иметь в виду при этом их средние значения для узкого диапазона свойств торфа и скорости его движения в формующем устройстве. Подобное допущение [22, 25] существенно упрощает анализ затрат энергии перерабатывающих и формующих устройств на стадии их проектирования. Анализ потерь давления в составном трубчатом мундштуке проводится путем определения скорости сдвига материала γ в элементарных зонах 1 и 2 составного трубчатого мундштука (рис.4) по формулам табл.1. Механическая переработка и формование торфяного сырья в шнековом прессе связаны прежде всего с необратимыми (остаточными) деформациями при течении материала в шнеке и мундштуке.

Изменение вязкости торфяного сырья свидетельствует об изменениях, происходящих в его структуре. Равновесное состояние в установившемся потоке характеризуется ростом механической переработки материала со снижением прочности на сдвиг и эффективной вязкостью. Эффективная вязкость убывает с ростом действующего напряжения в системе: $η_{эф}=τ/γ$.

Потери давления на элементарных зонах мундштука можно определить следующим образом [30]:

где Q – производительность пресса, м³/с; η_i – эффективная вязкость материала в элементарных зонах мундштука, Па·с; Ki – коэффициент сопротивления элементарных зон мундштука, м³.

В результате расчета скорость сдвига материала γ, эффективная вязкость η и потеря давления в канале ∆Р для кольцевого конического канала составили 12,24 с^–1, 326,90 Па·с, 198,53 кПа соответственно; для кольцевого цилиндрического канала 42,6 с^–1, 93,87 Па·с, 97,47 кПа соответственно. Общие потери давления в составном трубчатом мундштуке пресса с пустотообразователем составили ∆P = 296 кПа.

Анализ энергоемкости механической переработки и формования торфяного сырья в составном мундштуке шнекового пресса показал, что при сужении в кольцевом коническом канале составного мундштука наблюдается понижение давления торфомассы. Сужение в кольцевом коническом канале служит для создания дополнительного сопротивления движению материала за счет его поперечной деформации.

Давление, развиваемое шнеком при выбранных геометрических параметрах, определяется следующим образом:

Мощность на прессование зависит от физико-механических свойств торфяного сырья, проворачивания, возврата и сжатия массы в шнеке, трения массы о винт шнека и корпус, шероховатости поверхности шнека и корпуса [20]. Полезная мощность при наибольшем давлении вычисляется следующим образом:

На основе результатов исследований при формовании пластичных глинистых материалов [31] и результатов расчета скорости сдвига материала, эффективной вязкости и потерь давления в мундштуке пресса предполагается повышение энергетических затрат из-за трения торфяной массы о поверхность кольцевого конического канала, а также увеличение износа поверхности канала.

Оценка степени механической переработки торфяного сырья в составном мундштуке шнекового пресса и оптимизация параметров шнека

Метод оценки степени механической переработки торфа по изменению его физико-механических свойств позволяет оценить перерабатывающую способность любого механизма еще на стадии разработки его конструктивной схемы. В основу метода, предложенного Ф.А.Опейко [8], положено использование двух инвариантов симметричного тензора деформаций и напряжений. За показатель перерабатывающего воздействия механизма на материал принята средняя степень механической переработки как интенсивность деформаций:

где λ₁₁, λ₂₂, λ₃₃ – относительные удлинения по направлениям осей координат x₁, x₂, x₃; λ₁₂, λ₂₃, λ₁₃ – половины соответствующих углов сдвига.

Обобщенный показатель деформации торфяного сырья в механизме зависит лишь от его конструктивных особенностей и определяется без рассмотрения физико-механических и размерно-массовых свойств торфа, что существенно расширяет возможности анализа работы конкретных механизмов при диспергировании торфяного сырья с известными физико-механическими характеристиками. Также эти модели позволяют проектировать механизмы с заданной перерабатывающей способностью.

В результате моделирования определению подлежат оценка энергических затрат на 3D-формование торфяных кусков трубчатого типа [21] шнековым прессом с составным мундштуком и перерабатывающая способность механизма. Геометрия прессующего шнека (рис.4) обеспечивает высокую степень уплотнения материала в мундштуке пресса, что позволяет получить компактный кусок высокой плотности и прочности. Движение материала, сжатие и распределение напряжений зависят в первую очередь от выбранного конструктивного исполнения и геометрии напорного шнека, в котором происходит непрерывное формование торфяного бруса. Труба шнека переходит в пустотообразователь того же диаметра [22].

В процессе механической переработки торфяного сырья, происходит сдвиг, на внутренних стенках конического кольцевого и цилиндрического кольцевого каналов, зависящий от характера распределения скорости движения торфяной массы в каналах [8]. Так, для напорной части шнека степень механической переработки определяется:

где Q – производительность мобильного шнекового пресса; ε – коэффициент проскальзывания;  $S_K=2\pi R^2l$ – статический момент сечения внутренней поверхности кожуха шнека относительно его оси [8].

Движение массы в коническом кольцевом канале 1 мундштука (рис.4) происходит с переменной скоростью. Средняя по объему степень механической переработки торфяного сырья в нем будет зависеть от характера распределения скорости потока материала, ее можно представить как сумму изменения степени механической переработки на внутренних стенках канала и на поверхности пустотообразователя

В цилиндрическом кольцевом канале 2 (см. рис.2) мундштука шнекового пресса масса движется с постоянной скоростью, и сдвиг происходит в тонких слоях непосредственно у внутренней поверхности мундштука и у наружной поверхности пустотообразователя в результате трения массы по поверхностям. В этом случае степень механической переработки составляет:

Обобщенная модель степени механической переработки торфяного сырья в шнековом прессе с учетом распределения скоростей потока материала в коническом кольцевом 1 и цилиндрическом кольцевом (коаксиальном) каналах составного мундштука шнекового пресса 2 определяется следующим образом:

Исходя из оценки величины суммарной степени механической переработки λ, удельное напряжение при переработке торфяного сырья (предельное) будет равняться

мощность для переработки торфяного сырья в шнековом прессе с выбранными параметрами:

С целью определения наибольшего давления при формовании торфяного сырья в составном мундштуке шнекового пресса проведен анализ оптимального соотношения между геометрическими параметрами шнека – его радиусом R и шагом витков H. Анализ зависимости производительности шнекового пресса Q, степени механической переработки торфяного сырья λ и давления шнека σ проводился от его конструктивного параметра $R/H$ при постоянной угловой скорости ω и при разных значениях шага витков шнека H [8].

Условия проведения анализа: длина шнека l = 1,6 м; диаметр шнека $D=0,33 \; \mathrm{м} = const$; угловая скорость шнека $ω=12,44c^{-1}=const$; конструктивный параметр $(3/2)$ $(R/H) \lt 1$; величина H меняется с шагом ∆H = 0,02 м в большую и меньшую стороны от значения H = 0,2 м.

Давления, развиваемые шнеком при разных значениях шага витков шнека, определялись [22] таким образом:

Результаты анализа представлены в табл.2. Производительность шнека при заданных значениях шага витков [8] вычисляется таким образом:

Для переменных значений получены значения производительности шнекового пресса Q, представленные в табл.2. Степень механической переработки торфяного сырья в шнековом прессе при заданных значениях шага витков шнека $λ=\sqrt 2 (1-ε)ωπR^2l/Q$ изменяется в пределах 253-421 единиц.

Таблица 2

Результаты анализа зависимости параметров шнека от конструктивного параметра H/R при постоянной угловой скорости (длина шнека l 1,6 м; радиус R = 0,15 м)

Таким образом, чистая объемная производительность одношнекового экструдера представляет собой сочетание потоков сопротивления и давления, а рабочая производительность экструдера определяется скоростью вращения шнека, противодавлением в мундштуке и реологическими свойствами торфяного сырья. Сочетание этих переменных ограничивает рабочий диапазон и гибкость шнекового пресса [27].

С учетом модели степени механической переработки и проведенного анализа (табл.2) построены графические зависимости объемной производительности шнекового пресса Q, степени механической переработки торфяного сырья , давления в шнеке σ от разных соотношений конструктивного параметра H/R с шагом H = 0,2 м (рис.5). За счет изменения отношения шага винтовой лопасти шнека к радиусу в зонах загрузки, транспортирования и сжатия можно значительно увеличить плотность экструдируемого материала.

При оптимизации параметров шнека выявлено, что давление, развиваемое шнеком, достигает максимального значения при соотношении конструктивного параметра H/R = 1,33, что согласуется с рекомендациями Ф.А.Опейко [8] по определению оптимальных конструктивных и кинематических параметров торфяных шнековых прессов. Также определено отсутствие линейной зависимости между деформацией и силой в дисперсных системах, в связи с тем, что сообщаемая энергия в этих системах с течением времени частично переходит в теплоту и рассеивается.

Определено, что производительность шнекового пресса зависит от способности напорного шнека создавать необходимое давление, для преодоления сопротивления шнекового мундштука и зависит от длины составного мундштука. Оптимальное давление шнека при формовании торфяного сырья соответствует диапазону 300-400 кПа. Мощность для переработки торфяного сырья в шнековом прессе с выбранными параметрами составила 13,44 кВт.

Заключение

На основе информационного анализа и проведенных исследований выявлена необходимость совершенствования существующего технологического оборудования для производства окускованной торфяной продукции в полевых условиях. Исследование было выполнено с целью интенсификации процесса полевой сушки торфяной окускованной продукции за счет применения трубчатой формы куска. Аддитивное производство торфяных композитов полимер-волокно методом экструзии позволяет изготавливать продукцию со значительно улучшенными механическими свойствами по сравнению с неармированным сырьем. Для придания заданной 3D-формы куску и повышения его прочностных характеристик в ходе анализа пористости и фрактальной размерности на основе фотоизображений образцов определено, что максимальная механическая прочность куска соответствует мультифрактальной размерности D = 2,6 в композите полимер-волокно при соотношении компонентов торфяной смеси низкой и высокой степени разложения 1:3.

С целью увеличения конвективной составляющей теплового баланса при сушке определено, что формовании куска высотой более 0,24 м при его укладке в вертикальном положении скорость ветра увеличивается на 35-40 %. Также выявлено, что вертикальная укладка торфяных трубчатых кусков в сравнении со стилкой кусков в виде горизонтальной ленты позволяет увеличить загрузку поля для сушки на 10 %, а коэффициент контакта куска с влажным основанием при этом уменьшится в три раза, что способствует повышению интенсивности сушки. Теоретически обосновано, что для интенсификации процесса сушки рациональной формой торфяного куска является толстостенная труба наружным диаметром D = 0,18 м, отверстием d_s = 0,1 м, толщиной стенки 0,04 м и высотой L_s = 0,25 м.

С учетом сформировавшихся в процессе исследования требований к форме и размерам куска предложена запатентованная конструкция шнекового пресса с составным мундштуком [12], состоящим из последовательно расположенных кольцевого конического и кольцевого цилиндрического каналов с пустотообразователем.

Объемная производительность шнекового пресса с составным трубчатым мундштуком зависит от конструкции формующего мундштука пресса. Конструкция шнекового пресса условно разделена на зоны в виде кольцевого конического канала, сужение которого определяет давление, развиваемое в экструдере, и производительность машины и кольцевого цилиндрического канала, в котором происходит калибровка куска заданной формы и размера. В результате выполненного анализа определен общий коэффициент сопротивления составного мундштука шнекового пресса K = 2,93∙10^–6 м³, от которого зависит давление в мундштуке, необходимое для проталкивания массы через мундштук.

Влияние геометрических и рабочих параметров на производительность и конструкцию шнекового пресса было исследовано с использованием модели степени механической переработки торфяного сырья. В результате теоретического анализа рабочего процесса прессования торфяного сырья получены аналитические выражения для определения степени механической переработки торфяного сырья в шнековом прессе с составным мундштуком при перемещении торфяной массы в каждой зоне. С учетом распределения потока материала в коническом кольцевом и цилиндрическом кольцевом каналах мундштука суммарная степень механической переработки на превышает 379, а удельное напряжении при переработке материала .

На основании экспериментальных исследований были определены оптимальные конструктивно-режимные параметры: длина каналов формующего мундштука L =  0,49 м; угловая скорость вращения $ω=12,44 \quad c^{-1}$ . Угол наклона канала прессования формующего мундштука определяется углом внутреннего трения 12°. Оптимизация параметров шнекового пресса по критерию H/R показала, что максимальное давление в 301,6 кПа, развиваемое шнеком, достигается при соотношении его конструктивного параметра H/R = 1,33.

Полученные значения конструктивных и геометрических параметров шнекового пресса с составным мундштуком и пустотообразователем соответствуют диапазону рекомендованных значений 300-400 кПа, обеспечивающих максимальное давление в мундштуке шнекового пресса, с учетом скорости истечения торфомассы с тем, чтобы обеспечить достаточное уплотнение материала во времени. Определенные в работе геометрические параметры составного мундштука шнекового пресса позволяют получать из торфяного сырья низкой и высокой степени разложения торфяной 3D-кусок в форме толстостенной трубы, с повышенной способностью влагоотдачи при сушке в полевых условиях. Лабораторные исследования по естественной сушке образцов торфяных трубчатых кусков в вертикальном положении подтверждают способность куска продолжительное время находиться в состоянии интенсивной сушки, вследствие которой время до достижения уборочной влажностью сокращается.

Литература

1. Афанасьев А.Е. Структурообразование коллоидных и капиллярно-пористых тел при сушке. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2003. 190 с.
2. Вагапова Э.А. Обоснование и выбор оборудования для первичного обезвоживания торфяного сырья при его гидромеханизированной добыче из неосушенной залежи / Э.А.Вагапова, И.Н.Худякова, С.Л.Иванов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № S18. С. 3-12. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-7-18-3-11
3. Демьяненко О.В. Влияние добавки термомодифицированного торфа на технологические свойства строительных смесей для 3D-печати / О.В.Демьяненко, Н.О.Копаница, Е.А.Сорокина// Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. № 4. С.122-134. DOI: 10.31675/1607-1859-2018-20-4-122-134
4. Дядичев В.В. Совершенствование экструзионного оборудования и технологии переработки вторичных комбинированных полимерных материалов и смесей / В.В.Дядичев, А.В.Колесников, А.В.Дядичев // Динамика систем, механизмов и машин. 2018. Т. 6. № 1. С. 162-167. DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-1-162-167
5. Зюзин Б.Ф. О влиянии физико-механических свойств исходного торфа на процесс механического диспергирования /Б.Ф.Зюзин, Д.С.Фомин // Труды Инсторфа. 2013. № 7 (60). С. 49-52.
6. Иванов С.Л. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации / С.Л.Иванов, П.В.Иванова, С.Ю.Кувшинкин // Записки Горного института. 2020. Т. 242. С. 228-233. DOI: 10.31897/PMI.2020.2.228
7. К вопросу классификации способов добычи торфяного сырья и средств их реализации / Д.Р.Якупов, С.Л.Иванов, П.В.Иванова, Е.К.Пермякова // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № S34. С. 3-12. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-34-3-12
8. Кислов Н.В. Определение напряжений сдвига по стали переработанной торфяной массы / Н.В.Кислов, В.М.Слыш, Г.И.Лютко // Горная механика и машиностроение. 2012. № 1. С. 16-21.
9. Крымский К.И. Обзор современных методов и технических средств измерения влажности торфа / К.И.Крымский, О.М.Большунова // Записки Горного института. 2012. Т. 196. С. 248-251.
10. Кусков В.Б. Использование различных видов углеродсодержащего сырья для получения тепловой энергии / В.Б.Кусков, В.Ю.Бажин // Записки Горного института. 2016. Т. 220. С.582-586. DOI: 10.18454/PMI.2016.4.582
11. Панов В.В. Проблемы и перспективы развития торфяного производства в Российской Федерации / В.В.Панов, О.С.Мисников, А.В.Купорова // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 105-117.
12. Патент № 195588 РФ. Устройство для формования торфяного сырья в трубчатые куски / А.С.Федоров, А.В.Михайлов, Д.Р.Гарифуллин. Опубл. 31.01.2020. Бюл. № 4.
13. Припоров И.Е. Оптимизация конструктивных параметров шнека переменного шага пресс-экструдера КМЗ-2 на основе планирования эксперимента / И.Е.Припоров, Т.Н.Бачу // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (65). С. 84-87.
14. Пятов В.В. Методика проектирования шнековых машин для экструзии пластичных сред / В.В.Пятов, А.Н.Голубев, П.С.Ширяев// Вестник Витебского государственного технологического университета. 2017. № 2 (33). С. 45-52.
15. Святский В.М. Получение волокнистых материалов экструзионно-дутьевым способом из вторичных термопластов / В.М.Святский, М.В.Соколов, Б.А.Сентяков // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2018. Т. 24. № 2. С. 307-317. DOI: 10.17277/vestnik.2018.02. pp.307-317
16. Степук Е.Ю. Выбор оптимальных параметров для транспортирования мерзлого торфа шнековым транспортером // Записки Горного института. 2011. Т. 189. С. 111-112.
17. Степук Е.Ю. Стенд для оценки эффективности транспортирования торфа / Е.Ю.Степук, С.Л.Иванов // Записки Горного института. 2011. Т. 189. С. 113-116.
18. Теоретическое обоснование энерго-и ресурсосберегающей конструкции шнекового пресс-экструдера для производства высококачественных кормовых продуктов / В.П.Попов, Д.В.Мартынова, С.В.Антимонов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 6 (68). С. 107-109.
19. Терентьев А.А. Структура и свойства формованной торфяной продукции: Монография /А.А.Терентьев, В.И.Суворов. Тверь: Созвездие, 2004. 136 с.
20. Терехин Е.П. Методика инженерного расчета гранулирующего шнекового пресса для активации бентонитовых глин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. Отдельный выпуск № 5. С. 215-218.
21. Федоров А.С. Параметры мундштука шнекового пресса с учетом требований к торфяной формованной продукции / А.С.Федоров, Ю.А.Казаков, Д.В.Фадеев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № S9. С. 3-16. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-3-9-3-16
22. Федоров А.С. Механическая переработка торфяного сырья при формовании в составном мундштуке шнекового пресса / А.С.Федоров, А.В.Михайлов, Д.Р.Гарифуллин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № S44. С. 3-13. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-44-3-13
23. Хлюпин А.Н. Фрактальный анализ трехмерной микроструктуры пористых материалов / А.Н.Хлюпин, О.Ю.Динариев// Журнал технической физики. 2015. Т. 85. Вып. 6. С. 17-22.
24. Целовальников А.П. Современные направления модернизации торфяных машин и оборудования / А.П.Целовальников, А.С.Мкртчян // Инновации на транспорте и в машиностроении, 14-15 апреля, 2015, Санкт-Петербург, Россия. Санкт-Петербургский горный университет, 2015. С. 67.
25. Чистый В.И. Машина для добычи кускового торфа / В.И.Чистый, В.И.Стасевич, И.Н.Чистый // Горная механика и машиностроение. 2012. № 3. С. 38-46.
26. Baranowski W. The special design of extrusion head for manufacturing of polymer pipes with increased mechanical strength / W.Baranowski, P.Palutkiewicz, K.Werner // Polimery. 2015. Vol. 60. Iss.1. P. 66-71. DOI: 10.14314/polimery.2015.066
27. Bouvier J.-M. Extrusion Processing Technology: Food and Non‐Food Biomaterials / J.M.Bouvier, O.H.Campanella. John Wiley & Sons, 2014. 530 p. DOI: 10.1002/9781118541685
28. e Costa E.C. A review of additive manufacturing for ceramic production / E.C. e Costa, J.P.Duarte, P.Bártolo // Rapid Prototyping Journal. 2017. Vol. 23. Iss. 5. P. 954-963. DOI: 10.1108/RPJ-09-2015-0128
29. Extrusion-on-demand methods for high solids loading ceramic paste in freeform extrusion fabrication / W.Li, A.Ghazanfari, M.C.Leu, R.G.Landers // Virtual and Physical Prototyping. 2017. Vol. 12. Iss. 3. P. 193-205. DOI: 10.1080/17452759.2017.1312735
30. Hopmann C. Extrusion dies for plastics and rubber: design and engineering computations. 4th Edition / C.Hopmann C.W.Michaeli. Munich: Hanser Publishers, 2016. 469 p. DOI: 10.3139/9781569906248
31. Kocserha I. Effects of extruder head’s geometry on the properties of extruded ceramic products / I.Kocserha, F.Kristály // Materials Science Forum. 2010. Vol. 659. P. 499-504. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.659.499
32. 32. Mikhailov A. Peat surface mining methods and equipment selection // Mine Planning and Equipment Selection. Proceedings of the 22nd MPES Conference, 14-19 October, 2013, Dresden, Germany. Springer, 2014. P. 1243-1249. DOI: 10.1007/978-3-319-02678-7_120
33. Mikhailov A.V. Preliminary study of tubular peat extrusion / A.V.Mikhailov, A.S.Fedorov, O.Z.Garmaev // International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems 2018, 12-14 December, 2018, Novosibirsk, Russian Federation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019. Vol. 560. N 012061. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012061
34. Mikhailov A.V. The Relationship between fractal properties and active porosity of peat compositions / A.V.Mikhailov, O.Z.Garmaev, A.S.Fedorov // Key Engineering Materials. 2020. №  836. P. 58-62. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.836.58
35. Miloš B. Fractal approach in characterization of spatial pattern of soil properties / B.Miloš, A.Bensa // Eurasian Journal of Soil Science. 2017. Vol. 6. Iss. 1. P. 20-27. DOI: 10.18393/ejss.284260
36. Modeling of the process of mechanical dehydration of raw peat materials in the working tools of mining machines / S.L.Ivanov, I.N.Khudyakova, E.A.Vagapova, P.V. Ivanova // International Conference on Innovations, Physical Studies and Digitalization in Mining Engineering (IPDME), 23-24 April, 2020, St. Petersburg, Russian Federation. IOP Publishing Journal of Physics: Conference Series, 2021. Vol. 1753. N 012048. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012048
37. Novel ecosustainable peat and oil shale ash- based 3D-printable composite material / J.Liiv, T.Teppand, E.Rikmann, T.Tenno // Sustainable Materials and Technologies. 2018. Vol. 17. № e00067. DOI: 10.1016/j.susmat.2018.e00067
38. Optimization of driving trailers transmission for peat transportation / A.L.Yablonev, I.V.Gorlov, L.Kozyreva, K.Fomin // IIIrd International Innovative Mining Symposium, 3-5 October, 2018, Kemerovo, Russian Federation. E3S Web of Conferences, 2018. Vol. 41. № 03001. DOI: 10.1051/e3sconf/20184103001
39. Orisaleye J.I. Mathematical modelling of pressure distribution along the die of a biomass briquetting machine / J.I.Orisaleye, S.J.Ojolo // International Journal of Design Engineering. 2019. Vol. 9. Iss. 1. P. 36-50. DOI: 10.1504/IJDE.2019.104125
40. Orisaleye J.I. Parametric analysis and design of straight screw extruder for solids compaction / J.I.Orisaleye, S.J.Ojolo // Journal of King Saud University – Engineering Sciences. 2019. Vol. 31. Iss. 1. P. 86-96. DOI: 10.1016/j.jksues.2017.03.004
41. 41. Parandoush P. A review on additive manufacturing of polymer-fiber composites / P.Parandoush, D.Lin // Composite Structures. 2017. Vol. 182. P. 36-53. DOI: 10.1016/j.compstruct.2017.08.088
42. Ruscitti A. A review on additive manufacturing of ceramic materials based on extrusion processes of clay pastes / A.Ruscitti, C.Tapia, N.M.Rendtorff // Cerâmica. 2020. Vol. 66. P. 354-366. DOI: 10.1590/0366-69132020663802918
43. Structure modeling of mining machinery systems for production of raw peat materials / S.L.Ivanov, D.R.Iakupov, P.V.Ivanova, E.K.Permiakova // International Conference on Innovations, Physical Studies and Digitalization in Mining Engineering (IPDME), 23-24 April, 2020, St. Petersburg, Russian Federation. IOP Publishing Journal of Physics: Conference Series, 2021. Vol. 1753. № 012057. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012057
44. Travitzky N. Additive manufacturing of ceramic-based materials / N.Travitzky, A.Bonet, B.Dermeik et al. // Additive Manufacturing of Ceramic-Based Materials. 2014. Vol. 16. Iss. 6. P. 729-754. DOI: 10.1002/adem.201400097
45. 3D printing of ceramics: A review / Z.Chen, Z.Li, J.Li et al. // Journal of the European Ceramic Society. 2019. Vol. 39. P. 661-687. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2018.11.013
46. Wang J.C. Review of additive manufacturing methods for high-performance ceramic materials / J.C.Wang, H.Dommati, S.J.Hsieh // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol.103. Iss.5-8. P. 2627-2647. DOI: 10.1007/s00170-019-03669-3