d1 -- наименьшая ширина разгрузочной щели, м;
щ -- угловая скорость эксцентрика, сек-1;
kp -- коэффициент разрыхления готового продукта (0,35 ч 0,6).
Для дробилок среднего и мелкого дробления, имеющих параллельную зону, объем кольца (в м3) будет равен
Dcp -- диаметр окружности, описываемой центром тяжести сечения кольца материала, м;
l -- длина параллельной зоны, м;
d -- ширина параллельной зоны при сближении конусов, м.
Заменив Dcp значением диаметра подвижного конуса D, получим производительность (в м3/ч)
щ -- угловая скорость эксцентрика, рад/сек.
Тема 4. Валковые дробилки
Валковые дробилки измельчают материал посредством раздавливания и истирания между двумя цилиндрическими поверхностями валков, вращающихся навстречу друг другу.
а - двухвалковая дробилка,
б - одновалковая дробилка.
в - последовательно две дробилки (для увеличения степени дробления),
г - многовалковая дробилка.
При вращении одного из валков с большей скоростью увеличивается степень истирание материала. В случае применения рифленых поверхностей валков, материал испытывает раскалывающее действие, а при быстром вращении ребристого валка -- действие удара. Зубчатые валковые дробилки измельчают мягкие материалы путем резания и как бы разрывают куски на части. Благодаря различной конструкции рабочих поверхностей валковые дробилки в промышленности строительных материалов широко применяют для дробления как прочных и средней прочности пород и искусственных материалов (известняк, шамот), так и мягких и вязких материалов.
В производстве теплоизоляционных материалов дырчатые вальцы, например, используются не только для измельчения глины, но и для попутного формования из нее гранул. Вальцы с углублениями на рабочей поверхности применяют для получения брикетов.
Классификация.
По назначению:
- для мелкого и среднего дробления,
- для дробления с попутным удалением каменистых включений,
- для формования гранул и брикетов.
2. По конструкции рабочей поверхности:
- гладкие,
- рифленые,
- ребристые,
- зубчатые,
- винтовые,
- дырчатые,
- с углублениями.
3. По конструкции предохраняющего устройства:
- с одной парой подвижных подшипников,
- с двумя парами подвижных подшипников,
- с предохранительными срезными болтами на приводном шкиве.
Валковая дробилка СМ-12
Дробилка состоит из станины, двух валков, привода, предохранительных и регулировочных устройств. Станина 2 (сварная, из листовой стали и прокатных профилей) представляет собой прямоугольную в плане раму, на продольных балках которой неподвижно крепят корпуса шариковых подшипников 1 приводного вала 3, размещенного в трубе 4, и корпуса роликовых подшипников 20 вала 9 рифленого валка. В направляющих станины устанавливают корпуса роликоподшипников 16, вала 17, подвижного валка 12. Корпуса подшипников пружинами 15 сдвинуты до упоров 19, благодаря чему между поверхностями валков образуется разгрузочная щель. Размер щели регулируют прокладками 18, которые вставляют между упорами и корпусами подшипников.
При попадании недробимого куска он проходит между валками, отодвигая подвижный валок и сжимая пружины. После того как недробимый материал прошел, пружины возвращают валок в первоначальное положение. Пружина упирается в упорный щиток 14 с гайкой. Вращая винт 13, можно регулировать предварительную затяжку пружин. Давление от упорного щитка на гайку передается предохранительными полукольцами, вставленными в выточку щитка. При попадании крупного недробимого куска полукольца срезаются и валок отходит на величину, обеспечивающую пропуск куска.
Быстроизнашивающимися деталями являются поверхности валков. Для облегчения ремонта валков их делают сборными. На вал надевают ступицу 6, на ее коническую поверхность опирают коническую поверхность сменного бандажа 5, а с противоположной стороны между коническими поверхностями бандажа и ступицы вставляют конические полукольца 22 и расклинивают ими бандаж и ступицу при помощи стяжных болтов 21. Для лучшего захвата материала один из валков имеет рифления по образующим, что позволяет загружать в дробилку более крупные куски, т. е. повысить степень измельчения по сравнению с дробилками, имеющими гладкие валки.
Встречное вращение валков обеспечивает однодвигательный привод через клиноременную передачу со шкивом 7, приводной вал с шестерней 24 и валы валков с зубчатыми колесами 23 и 8. Особенностью зубчатой передачи между валками является удлиненная форма и специальный профиль зубьев, обеспечивающие надежное зацепление даже при максимальном отходе подвижного валка от неподвижного. Зубчатые передачи закрыты герметичными кожухами, которые выполняют роль картеров для смазки трущихся поверхностей передач.
Над валками устанавливают прямоугольную загрузочную воронку 11, в которой посередине перпендикулярно осям валков размещают уголок 10. Последний более равномерно распределяет материал по длине валков, что улучшает условия работы дробилки, повышает ее производительность и предотвращает ускоренный износ средней части бандажей валков.
Валковые дробилки СМ-12 имеют размеры валков (DXL) 600X400 мм, ширину разгрузочной щели 10ч30 мм, мощность электродвигателя 20 кВт и производительность от 8 до 25 м3/ч в зависимости от ширины разгрузочной щели. Степень измельчения: 4ч6 для скальных пород и 8ч10 для глины естественной влажности. Наибольший размер загружаемых кусков 85 мм.
Вывод формул основных технологических параметров.
Расчет угла захвата.
Углом захвата валковых дробилок называют угол между плоскостями, касательными к поверхности валков в точках их соприкосновения с наибольшим куском материала, еще удерживаемого между валками силами трения.
Для расчета угла захвата предполагаем, что кусок материала имеет шарообразную форму и пренебрегаем его весом, как малой величиной по сравнению с раздавливающими силами. При вращении гладких валков навстречу друг другу на кусок материала действуют две силы по нормали к касательным плоскостям проведенным через точку касания и две силы трения направленные по этим плоскостям. Силы попарно приложены в точках М и N, в которых кусок материала соприкасается с валками.
Кусок находится в равновесии под действием плоской системы сил, если суммы проекций этих сил на вертикальную ось равна нулю.
т. е. угол захвата равен двойному углу трения, так же как для щековых и конусных дробилок. Для надежного захвата кусков материала гладкими валками размеры кусков принимают такими, чтобы угол между касательными плоскостями составлял 15ч25°.
2. Расчет соотношения диаметров валков и дробимых кусков.
Из треугольника АВС следует, что
D -- диаметр валков, мм;
d -- диаметр наибольших
дробимых кусков, материала, мм,
d1 -- размер между валками, мм.
б -- угол захвата, град.
Умножив обе части уравнения на 2/d, получим:
При степени измельчения, равной четырем,
получим искомое соотношение диаметров катка и куска материала:
Рассчитав соотношение диаметров, можно решить две практически важные задачи: рассчитать предельные размеры загружаемых кусков для конкретной валковой дробилки и подобрать дробилку с нужным диаметром валков, если известно, какого размера, куски материала придется на ней дробить.
Расчет производительности
При достаточном и непрерывном питании валковой дробилки материалом можно предположить, что дробление осуществляется по всей длине валков и из щели между валками непрерывно движется лента раздробленного материала.
l - длина валков, м;
d1 - ширина зазора между валками, м,
х - скорость движения ленты материала, м/сек;
k - коэффициент, учитывающий разрыхленность материала, степень использования длины валков и неравномерность подачи материала ( 0,2ч0,3 для твердых пород и 0,4ч0,6 для глины).
Скорость движения (в м/сек) ленты материала примерно равна окружной скорости дробящей поверхности валков, т. е.
щ - угловая скорость валков, рад/сек;
D - диаметр валков, м.
тогда
Если валки имеют угловые скорости: щ1 и щ2
а при различии и в диаметрах валков находят среднее значение окружной скорости (в м/сек)
При дроблении твердых пород зазор между валками несколько увеличивается вследствие отхода валков друг от друга
Для расчета производительности в весовых единицах в формулы вводят значения плотности дробимого материала.
Производительность валковых дробилок зависит от угловой скорости валков, но увеличивается с ростом последней в меньшей степени, а с некоторых значений даже снижается, так как чрезмерная скорость увеличивает вибрацию валков и материала, на материал оказывают действие центробежные силы, снижаются силы трения, необходимые для захвата материала валками.
Для уменьшения износа поверхности бандажей валков их угловую скорость значительно снижают, принимая практическую угловую скорость
Тема 5. Дробилки ударного действия
Общие сведения и классификация.
Дробилки ударного действия измельчают материал ударом быстровращающихся молотков, шарнирно или жестко закрепленных на роторе. Куски материала разрушаются от удара молотков, а также от удара о дробящие бронеплиты, которыми футерован изнутри корпус дробилки и от удара о колосники решеток и друг о друга. Дробилки ударного действия применяют в основном для вторичного дробления хрупких неабразивных пород, пород средней прочности и мягких с естественной влажностью не более 10% (известняк, мергель, гипсовый камень, мел, асбестовая руда, сухая глина, шамот, каменный уголь). Такие дробилки обеспечивают высокую степень измельчения (10ч50), но дают продукт весьма неоднородной по зерновому (гранулометрическому) составу.
а -- молотковой; б, в -- роторных
4 - колосниковые решетки,
5 - предохранительные устройства.
Классификация.
1. По технологическому назначению:
- первичного дробления (при крупности загружаемых кусков до 600 мм.),
- вторичного дробления (при крупности загружаемых кусков до 100ч300 мм.),
- крупного, среднего и мелкого дробления, и при работе в замкнутом цикле,
- для помола.
2. По способу крепления молотков:
- с шарнирным креплением,
- с жестким креплением.
При шарнирном креплении молотков материал дробится за счет накопленной ими кинетической энергией. Такие дробилки называют молотковыми.
Жесткое крепление молотков обеспечивает использование при дроблении материала кинетической энергии всего ротора, что позволяет уменьшить диаметр ротора. Жестко закрепленные молотки называют билами, а дробилки роторными.
3. По количеству роторов:
- однороторные,
- многороторные.
Многороторные при встречном вращении роторов называют одноступенчатыми, а при одностороннем вращении -- двухступенчатыми.
Однороторные дробилки бывают реверсивные и нереверсивные.
4. По расположению молотков
- однорядные,
- многорядные.
У однорядных молотки на роторе располагают по окружности в одной плоскости в количестве от 2 до 8 молотков массой до 70 кг каждый.
Многорядные дробилки имеют ротор, выполненный в виде набора параллельных дисков, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии и соединенных стержнями, на которые, как на оси, надеты ряды молотков (до 300 молотков).
5. По форме молотков:
- плоские,
- утолщенные,
- П-образные.
Формы молотков:
а -- плоские;
б -- утолщенные;
в -- П-образные
2. Однороторная молотковая дробилка СМ-431
Дробилка состоит: из корпуса, колосниковой решетки и ротора.
Корпус -- сварной конструкции, изготовлен из листовой стали и состоит из станины 4 и крышки 11. Станина прямоугольной формы крепится к фундаменту болтами, снизу -- открыта, что обеспечивает выход из дробилки измельченного материала.
Продольные стенки станины соединяют стяжные болты и оси 1. На оси одеты опорные дуги 2, в прорези которых вставлены колосники 3, образующие колосниковую решетку. Колосники в сечении имеют клиновидную форму и повернуты навстречу дробимому материалу, что облегчает процесс измельчения и предотвращает засорение отверстий. Оси дуг колосниковой решетки имеют эксцентриковые шайбы, что позволяет по мере износа колосников и внешних поверхностей молотков 5 поворотом шайб перемещать дуги с колосниками ближе к молоткам.
Молотки шарнирно подвешены на осях 6, представляющих собой стержни, пропущенные через диски 7, которые надеты на вал 9. Чтобы молотки свободно качались на осях, диски разделены кольцами 10; между молотками в парах также имеются разделительные кольца, надетые на оси молотков. Ротор в сборе имеет 6 рядов молотков по 12 шт. в ряду. Вал ротора опирается на роликовые подшипники 15, корпуса которых закреплены на выносных стойках, и вращается от электродвигателя через упругую муфту 16.
В крышке корпуса имеется приемное отверстие 13, через которое материал поступает в дробилку, продвигаясь по приемному лотку 12. К крышке корпуса прикреплены отражательные плиты 14, а все внутренние поверхности корпуса, подверженные абразивному износу, защищены футеровкой 8.
После включения двигателя и набора ротором соответствующего числа оборотов в дробилку равномерно подают материал. Молотки разбивают куски материала, отбрасывают их на отражательные плиты, при ударе о которые материал продолжает измельчаться, и додрабливают его на колосниковой решетке.