3.4. Валкові дробарки

Валкові дробарки призначені для се­реднього та дрібного подрібнення мате­ріалів різної міцності. Робочими органа­ми валкової дробарки (рис. 3.17) є два паралельних циліндричних валки 2 i 4, що обертаються назустріч один одному. Кусок матеріалу, що надходить, захоп­люється за рахунок тертя об поверхню валків і затягується в робочий простір, де і відбувається подрібнення. Поверхня валків буває гладенькою, рифленою або зубчастою. Валки монтують на станині 1 У підшипниках 3 і 6. Підшипники одного валка (див. рис. 3.17, б) мають пружини 5, Що стискаються при потраплянні в робо­чий простір металевого предмета. Внаслідок цього рухомий валок відсовується від нерухомого і предмет крізь збільше­ну щілину проходить між ними.

Частота обертання валків здебільшого однакова, проте є дробарки з різними ча­стотами обертання валків. їх застосову­ють для подрібнення м'якого та вогкого матеріалу. Різниця у частотах обертання валків коливається в межах 14...20 %.

Залежно від частоти обертання валків розрізняють швидкохідні та тихохідні дробарки.

У швидкохідних дробарках колова швидкість валків становить 4...7 м/с, у тихохідних — 2...3 м/с. У таких дро­барках кожному валку надається обертання

Рис. 3.17. Валкова дробарка:

a — конструкція; 6 — схема

від електродвигуна через пасову або зубчасту передачу. У тихохідних дробар­ках обертання валка передається від одно­го електродвигуна через пасову передачу на один валок, а через додаткову зубчас­ту—на другий. При цьому зубці коліс повинні мати збільшену довжину для за­побігання виходу із зачеплення при стис­ненні запобіжних пружин.

Діаметр валків 400... 1000 мм. Довжи­на валків при переробленні порід висо­кої міцності має бути 0,3...0,7 їх діамет­ра. Найменше значення довжини валка беруть для крупних дробарок.

У дробарках для перероблення м'яких порід довжина валків становить 1,5... 2,5 їх діаметра.

Ступінь подрібнення порід середньої та високої міцності у двовалкових дро­барках становить 3...4, а м'яких — 10. Для підвищення ступеня подрібнення дробарки інколи виготовляють багатовалковими, але вони не дістали поширення через їх громіздкість і незручність в екс­плуатації.

Міцність матеріалів, що подрібнюють­ся у валкових дробарках, не перевищує 70 МПа при рифлених валках і 130 МПа — при гладеньких.

Перевагами валкових дробарок є про­стота будови та надійність у роботі. Вони економічніші за питомою витратою елек­троенергії порівняно з конусними, що пра­цюють у таких самих умовах.

До недоліків валкових дробарок нале­жить невисока продуктивність, при цьо­му міцність подрібнюваного матеріалу обмежена.

Поверхня валків, спрацьовуючись, втра­чає циліндричну форму, що погіршує якість подрібненого продукту. Тому вал­кові дробарки потребують безперервного та рівномірного живлення на всій дов­жині валка.

Застосовують валкові дробарки у пе­ресувних подрібнювально-сортувальних установках, а також на стаціонарних під­приємствах невеликих потужностей.

Розрахунок основних параметрів вал­кових дробарок. Розрахункові парамет­ри цих дробарок такі: кут захвату; часто­та обертання валків; продуктивність; зу­силля між валками; потужність.

На кусок матеріалу між валками з боку валків діють подрібнювальне зусилля роз­давлювання F та спричинена ним сила тертя F_T =f F(рис. 3.18).

Ці сили діють у точках дотику куска з валками. Кусок витягуватиметься в прос­тір між валками, якщо сума сил, напрямлених униз,

Рис. 3.18. Схема для розрахунку параметрів вал­кової дробарки

буде більшою за суму сил, на­прямлених угору, тобто виконуватиметь­ся нерівність

2Fsіn<2F_т соs , (3.36)

де F — сила, що діє на подрібнюване тіло і напрямлена нормально до обводу (по­верхні) валка; F_T — сила тертя каменя об валок, напрямлена по дотичній до об­воду (поверхні) валка.

Перепишемо формулу (3.36) з ураху­ванням, що F_T =f F :

Fsin  ≤ f F соs , f ≥ tg.

Після заміни коефіцієнта тертя f тан­генсом кута тертя у, що дорівнює йому за значенням, дістанемо

tg ≥ tg ,  ≤ .

Для валкових дробарок кутом захвату є кут, що утворюється дотичною до валків у точках прилягання кусків матеріалу. Із схеми (див. рис. 3.18) бачимо, що цей кут дорівнює 2, тоді справедливо, що кут захвату має бути меншим за подвійний кут тертя

2 < 2.

Із розрахункової схеми (див. рис. 3.18) випливає, що

cos  = ,

звідки

,

де D = 2R – діаметр валка; d= 2r – діаметр каменя; 2e – відстань між валками.

При найсприятливішому куті захвату  =18 і ступені подрібнення у валкових дробарках з гладкими валками і = 4, тобто 2е/d =4, дістанемо d=D/18.

Максимальну частоту обертання валків визначають за емпіричною формулою

n_max= 616m ,

де f — коефіцієнт тертя матеріалу, що подрібнюється, об валок; р — щільність подрібнюваного матеріалу, кг/м³; діаметр валка, м; d — діаметр подрібню­ваного матеріалу, м.

Коефіцієнт т = 0,4...0,7 (чим біль­ше значення D ,d і р, тим менше значен­ня m).

Продуктивність валкових дробарок з гладенькими валками визначають із при­пущення, що з дробарки виходить су­цільна стрічка готового продукту перері­зом S = 2eL зі швидкістю v = D/2.

Тоді продуктивність

П =

або

П = 3600 L  e D k_p,

де L — довжина валка, м; D — діаметр валка, м; 2е — відстань між валками, м;  — кутова швидкість валків, рад/с; k_p — коефіцієнт, що враховує ступінь вико­ристання ширини валків і розпушення ма­теріалу (при подрібненні твердих порід k_р = 0,2.. .0,3, для вологих матеріалів k_p = 0,4...0,6).

Зусилля, потрібне для подрібнення матеріалів між валками, створюється затягненням пружин, на які спирається ру­хомий валок:

F_др = p  R L k (3.37)

де р — питомий тиск, який для валків з діаметром до 500 мм беруть 9 • 10⁶ Па, для середніх валків діаметром 500.. .900 мм — (12..,14)10⁶ Па, для великих валків діа­метром понад 900 мм — 25 • 10⁶ Па,  - кут захвату; R — радіус валка, м; L — довжина валка, м; k = 0,2...0,6 — ко­ефіцієнт, який ураховує недовантаження валків.

Зусилля, що діє між валками, є вихід­ним при розрахунку деталей валкових дробарок на міцність.

Потужність двигуна валкової дробар­ки визначають з урахуванням, що енергія витрачається на подрібнення матеріалу Р_др і на тертя в опорах підшипників Р_т.

При захоплюванні кусків матеріалу валками середнє зусилля подрібнення (3.37) спричинює сили тертя, Н:

F_т = F_др f ,

де f — коефіцієнт тертя.

Добуток цієї сили па радіус валка R є моментом сили М = F_тR. Урахову­ючи кутову швидкість валка  = , матимемо, Вт:

Р_др =

Потужність на тертя в підшипникових опорах, Вт:

Р_т =

де G = — навантаження на підшипники, Н; G_B — вага валка, Н;

f_В — коефіцієнт тертя кочення, зведений до вала; d_B — діаметр шийки вала, м.

Загальна потужність, Вт,

Р_дв = ,

де  — ККД дробарки.

Можна скористатися й емпіричною формулою для визначення потужності, кВт,

Р = 47,6КLv,

де коефіцієнт К= + 0,15; L — дов­жина валка, м; v — колова швидкість вал­ка, м/с; D i d— діаметри відповідно валка і каменя, м.