Бігуни. Для дрібного подрібнення (кінцевий розмір зерен 3...8 мм) і грубого

Рис. 3.26. Схеми бігунів :

а — з нерухомим піддоном; 6- з обертовим піддоном; в - вантажний пристрій

помелу (0,2...0,5 мм) вапняку, глини та інших матеріалів, коли потрібно також забезпечити розтирання, гомогенізацію, ущільнення й знеповітрювання маси, за­стосовують бігуни (рис. 3.26).

Масивні котки цих машин, перекочу­ючись по шару матеріалу, що є па піддоні, подрібнюють його роздавлюванням і сти­ранням. Це відбувається внаслідок того, що широкі котки, переміщуючись по колу невеликого радіуса, безупинно розверта­ються відносно піддона і їхній зовнішній бік сковзає юзом, а внутрішній буксує.

Бігуни випускають для мокрого і су­хого помелу матеріалів. Основними па­раметрами бігунів є діаметр D і ширина b котків. Для мокрого помелу випуска­ють бігуни з розмірами D x b від 1200 х 300 до 1800 х 550 мм із котками масою відповідно від 2 до 7 т. Для сухого поме­лу призначені бігуни з розмірами D x b від 600 х 200 до 1800 х 450 мм.

Бігуни виготовляють за двома прин­циповими схемами: з нерухомим піддо­ном (чашею), по якому перекочуються котки, і з обертовим піддоном.

Схему бігунів з нерухомим піддоном, призначених для мокрого (вологістю по­над 15 %) помелу матеріалів, показано на рис. 3.26, а. При обертанні вертикально­го вала 1 котки 5, що установлені па підшипниках на водилах 6, шарнірно за­кріплених у цапфі 7, перекочуються на піддоні 4 і одночасно обертаються навко­ло власних осей. Колінчасті водила да­ють змогу коткам підніматися чи опуска­тися залежно від товщини шару матеріа­лу і перебирати предмети, що не дроб­ляться. Котки встановлюють па різних радіусах від центра піддона для того, щоб вони перекривали велику площу. На під­дон настилають плити з овальними отво­рами розміром від 6 х 30 до 12 х 40 мм. Подрібнений матеріал продавлюється крізь отвори в піддоні і потрапляє обертову тарілку 8, з якої скребком 3 ски­дається у розвантажувальний лотік 2. До вала 1 прикріплені повідки зі скребка­ми 9, що очищають борти і поверхню чаші від налиплого матеріалу і рівномірно на­правляють його під котки.

У бігунах для сухого помелу (рис. 3.26, б) піддон 4, що обертається разом з валом 1, під дією сил тертя при­водить в обертання котки 5, установлені вільно на осі 10, яка залежно від товщи­ни шару матеріалу може разом з котками переміщатися по вертикальних напрям­них 11. Піддон у центральній частині ви­конаний із суцільних плит, а по його пе­риферії розташоване кільцеве сито. Мате­ріал, що пройшов крізь сито, випадає в кільцевий жолоб 12, з якого скребком ски­дається в розвантажувальний лотік.

Для забезпечення потрібної сили натис­кання котків на матеріал, при зменшеній їхній масі застосовують спеціальні вантажні пристрої (рис. 3.26, в). Вісь 10, на якій обер­тається коток 5, закріплена на важелі 13. Один кінець важеля шарнірно спирається на станину, а другий прикріплений до што­ка гідроциліндра 14, за допомогою якого здійснюється необхідне натискання котка на піддон. В інших конструкціях застосо­вують пружинні вантажні пристрої.

Порівняно з валковими дробарками бігуни мають перевагу в тому, що дають змогу дробити більші куски вихідного матеріалу, просто й у широких межах ре­гулювати ступінь подрібнювання; значно поліпшують пластичні властивості глин, що переробляються, завдяки багаторазо­вому виливу роздавлювальних і стиральних зусиль котків.

До недоліків бігунів належать громізд­кість машини, складний ремонт і велика витрата енергії на подрібнювання одиниці маси матеріалу.

На рис. 3.27 подано схему бігунів СМ-365 мокрого помелу. Ці бігуни призначені для топкого помелу, перемішу­вання, розтирання і зволоження кераміч­них мас. Чавунне кільце станини скла­дається із шести секцій, скріплених бол­тами. Сталева лита чаша бігунів, укріп­лена на станині, має форму зрізаного ко­нуса, що розширюється доверху. Вили­вок чаші викопаний без днища. Днищем є сталеві сегментоподібні суцільні плити,

Рис. 3.27. Бігуни СМ-355 мокрого помелу

що утворюють у зібраному вигляді вну­трішню кільцеву доріжку, якою переко­чується коток, розміщений ближче до осі вертикального вала. Навколо суцільних сегментних плит покладені дірчасті сег­ментні плити, що утворюють зовнішню кільцеву доріжку, якою перекочується інший коток, розміщений далі від осі вер­тикального вала.

Матеріал, що переробляється, заванта­жується в центр чаші, потрапляє під ближ­ній коток, роздавлюється, стирається і скребком, укріпленим на спеціальному кронштейні, направляється на другу до­ріжку з отворами в поду. На ній матеріал потрапляє під другий коток, домелюється, продавлюється крізь отвори решітчастих плит і просипається під чашу на тарілку, з якої скидається на лотік для подрібнено­го матеріалу. Отвори в дірчастих плитах конічні, що збільшуються донизу для за­безпечення вільного просипання продав­лених в отвори кусочків матеріалу.

На вертикальному валу бігунів укріп­лена хрестовина з горизонтальними півося­ми, на яких обертаються котки. Для ефек­тивнішого помелу матеріалу котки облад­нують спеціальними пружинними притис­качами. Силу притиску котків регулю­ють регулювальними гайками.

Котки бігунів складаються з двох час­тин: чавунного корпусу і міцно посадже­ного на нього сталевого бандажа. Бігуни дістають рух від електродвигуна через фрикційну муфту, редуктор, горизонталь­ний привідний вал з конічною шестірнею. Конічне колесо, що зачіплюється із шес­тірнею, насаджено на вертикальний вал.

Для рівномірності завантаження бігу­ни комплектують обертовою завантажу­вальною лійкою, що забезпечує подачу подрібнюваного матеріалу на внутрішню доріжку поду бігунів.

Щоб убезпечити обслуговуючий персо­нал і запобігти виділенню пилу, бігуни вкривають кожухом із кришкою. Для огля­ду бігунів і регулювання сили притиснен­ня котків до поду в кожусі передбачені люки, що закриваються дверцятами. До люка на кришці кожуха приєднано аспіраційний пристрій для відсмоктування пилу.

Максимальної продуктивності бігунів при оптимальному подрібнюванні досяг­нуть тоді, коли весь об'єм матеріалу, по якому пройшов коток, розміщений ближ­че до осі вертикального вала, за час кож­ного півоберту вала переміститься під другий коток бігунів. Швидкість перемі­щення матеріалу з однієї доріжки на іншу регулюють зміною положення скребків і кронштейнів, па яких вони закріплені. Зазор між лезом скребка і подом чаші бігунів не повинен перевищувати 3...5 мм. Поворотом кронштейна скребка можна змінити кут між радіусом чаші та скреб­ком. При максимальному куті дістають найбільшу продуктивність бігунів, але при цьому подрібнювання може бути незадо­вільним; при зменшенні кута ступінь по­дрібнювання підвищується, а продук­тивність знижується.

Крутний момент можна регулювати привідною фрикційною муфтою. При подрібнюванні крупніших і міцніших ма­теріалів муфта має передавати більший крутиий момент, і навпаки.

Бігуни мокрого помелу безперерв­ної дії СМ-268 з обертовим вертикаль­ним валом і нерухомою чашею з нижнім приводом (рис. 3.28) призначені для об­роблення глиняної маси вологістю 15... ...16%.

Станина бігунів має вигляд чотирьох масивних литих колон 4, зв'язаних унизу литою хрестовиною 1 з кульовим підп'ят­ником 2 у центрі, а зверху чавунною ли­тою чашею 9. Для більшої міцності й жорсткості від маточини чаші до її борта влаштовані ребра жорсткості, розміщені радіально. Через центр чаші проходить вертикальний вал 19, що вільно обертаєть­ся з жорстко закріпленою на верхньому кін­ці центральною головкою 11. Централь­на головка є сталевим виливком склад­ної конфігурації, у центрі якої проточено вертикальний отвір для посадки на вал. У приливках головки проточені горизон­тальні отвори для осей 12, на конічних кін­цях яких закріплені кривошипи 22. В отво­рах кривошипів укріплені осі 14 котків 10. Щоб збільшити площу, по якій котяться котки, їхні осі виконують різної довжини.

Під чаші 9 перекритий сталевими решіт­частими плитами з ребрами жорсткості, що спираються на радіальні ребра жор­сткості самої чаші.

За допомогою кривошипів осі котків можуть переміщатися у вертикальній пло­щині, що важливо для вилучення з-під котків кусків, які не дробляться.

Для більш вільного продавлювання через плити глиняної маси овальні отво­ри розмірами 16 х 50 виконують конус­ними з розширенням донизу. Для пере­мішування глиняної маси і забезпечення кращого продавлювання її через решіт­частий під чаші на приливках централь­ної головки влаштовують чотири скреб­ки. Скребки 5 (рис. 3.29) і 6 призначені для очищення борта чаші та борта мато­чини, а скребки 4 і 7 — для очищення поду чаші й спрямування маси під котки.

Щоб збільшити термін експлуатації котків, їх складають з двох частин: цент­ральної З, що відливається зі звичайного сірого чавуну, і бандажа 1. Бандаж до центральної частини котка кріплять за допомогою клинів 2, що стягуються бол-

Рис. 3.28. Бігуни СМ-268

тами 13 (див. рис. 3.28). Зовнішня по­верхня бандажа зміцнюється на глибину не менш як 30 мм, що подовжує термін його використання.

Така конструкція бігунів передбачає можливість зволоження глиняної маси. Вода подається по водопроводу 8 (див. рис. 3.29), до якого приварений зонт 9, у резервуар 10. Із резервуара вода по тру­бах 12 надходить у поливальні трубки 11, що мають ряд дрібних отворів. Резервуар і поливальні трубки закріплені па цен­тральній головці й обертаються разом з вертикальним валом, рівномірно розподі­ляючи воду по всій площі поду чаші. Во­допровідна труба не зв'язана з рухоми­ми частинами бігунів, тому залишається нерухомою.

Вертикальний вал бігунів приводить­ся в рух через конічну зубчасту пару 3 (див. рис. 3.28) і 18, горизонтальний вал 5, на якому жорстко закріплено муфту 7, фрикційну муфту 20 і редуктор, зв'язаний з електродвигуном 2 1 потужністю 40 кВт.

На конічному зубчастому колесі 18 жорстко закріплено розвантажувальну

Рис. 3.29. Вузли бігунів:

а — коток; 6 - центральна головка; в - система зволоження

тарілку 17, обгороджену кожухом 6, у якому влаштовано розвантажувальне вікно. Для вивантаження глини з таріл­ки у вікно на кронштейні 15 шарнірно укріплено скидальну дугу 16. Шарнірне з'єднання дає змогу змінювати положен­ня скидальної дуги по висоті над таріл­кою і за кутом повороту її щодо радіуса чаші бігунів. Фрикційну муфту вмика­ють поворотом відводки 8 з робочої пло­щадки для обслуговування бігунів. Пе­рероблена в бігунах глина, продавлена крізь отвори в подових решітках, потрап­ляє на обертову розвантажувальну таріл­ку і по скидальній дузі спрямовується в розвантажувальне вікно в кожусі тарілки.

Продуктивність бігунів і ступінь под­рібнювання матеріалу в них залежать переважно від маси котків, тобто від сили роздавлювання. Проте зі збільшенням маси котків значно підвищується встанов­лена потужність привідного двигуна. Для підвищення продуктивності бігунів без збільшення маси котків у сучасних бігу­нах застосовують гідравлічні чи пневма­тичні притискачі.

Бігуни СМ-568 призначені для одно­часного розмелювання і перемішування напівсухої глини, шамоту, вугілля та інших матеріалів. Ці бігуни періодичної дії. Місткість чаші бігунів для одноразового завантаження становить 0,7 м³,після розмелювання і перемішування матеріал вивантажується із чаші за допомогою спеціального розвантажувального скреб­ка, що опускається на днище обертової чаші.

Бігуни цієї конструкції мають ресор­ний притискач котків. Силу притискан­ня котків регулюють гвинтовими стяж­ками.

У виробництві фарфору, де не допус­кається наявність залізистих домішок у фарфоровій масі, застосовують бігуни СМ-401Мз гранітними котками і гра­нітною чашею (рис. 3.30). Бігуни комп­лектують елеватором і віброситом. Чаші надає руху електродвигун через клинопасову передачу, привідний шків, фрикцій­ну муфту, горизонтальний вал, що обер­тається в підшипниках кочення, із закріпленою на ньому конічною шестірнею, що зачіплюється з конічним зубчастим коле­сом на чаші. Вал закріплений у підшип­нику кочення і спирається па підп'ятник.

Рис. 3.30. Бігуни СМ-401М

Чаша має вигляд чавунної литої таріл­ки, на якій влаштовують гранітний під. Під кріплять до чаші дерев'яними кли­нами, потім заливають розчином цементу з рідким склом. По периферії чаші закріп­лені в рамках 12 секцій просіювальних листів. До рамок прикріплено шість ви­вантажувальних скребків. Котки бігунів виготовлені з граніту і закріплені на втул­ках, що обертаються на шарикопідшип-никах. Котки прикріплені до вертикаль­ного вала на кривошипах, що дає змогу кожному котку підніматися й обертати­ся. Між траверсою і щоками кривошипів установлені пружини, що створюють до­датковий тиск на матеріал, який подріб­нюється.

Для переміщення матеріалу, що розме­люється, на кронштейнах улаштовують скребки. Кронштейни, у свою чергу, при­кріплюють до корпусу, змонтованого на вертикальному валу. Бігуни закривають циліндричним кожухом, що перешкоджає розкиданню матеріалу, який подрібнюєть­ся, і виділенню пилу.

Розмелений матеріал потрапляє на ві­бросито, що належить до комплекту поста­чання, просіюється, і залишок па ситі еле­ватором знову повертається в чашу бігунів. Вібросито і елеватор приводяться у рух електродвигуном бігунів через зіроч­ки і привідний ланцюг. Чаші бігунів на­дає обертання цей самий електродвигун через клииопасову передачу, фрикційну муфту і конічну шестірню, закріплену на привідному валу.

Рис. 3.31. Схеми зусиль у бігунах:

а — розподіл зусиль; б — співвідношення розмірів котка і матеріалу, що подрібнюється; в — для визна­чення відцентрових сил

Розрахунок основних параметрів бігунів. Для спрощення розрахунків вва­жатимемо, що куски матеріалу, які подріб­нюються, мають форму кулі, а їх масою, оскільки вона незначна порівняно із си­лою роздавлювання, знехтуємо.

Зі схеми розташування зусиль при роз­давлюванні кусків матеріалу (рис. 3.31, а) бачимо, що силу нормального тиску F, напрямлену вздовж діаметрів котка і кус­ка матеріалу в точці а їхнього зіткнення, можна розкласти на горизонтальну F sin  і вертикальну F cos  складові.

У точці дотику куска матеріалу з ча­шею виникають сили протитиску F₁ і тер­тя F₁f. Для збереження рівноваги куска матеріалу сума проекцій усіх діючих сил на осі Ох і Оу має дорівнювати нулю, тобто

х = 0 або Fsin-Ffcos-F₁f = 0,

звідки

Fsin = F₁f + Ffсоs;

у = 0 або F₁ -Ffsin -Fсоs =0.

Після математичних перетворень діста­немо

tg= або .

Отже, щоб забезпечити роздавлювання куска матеріалу в бігунах, його кут за­хвату має бути меншим або дорівнювати подвійному куту тертя. При коефіцієнті тертя f= 0,3...0,5 кут захвату становить 30…50°.

Співвідношення діаметра котка і роз­міру матеріалу, що подрібнюється, визна­чаємо зі схеми, наведеної на рис. 3.31, б:

Визначивши з цього виразу діаметр котка D, дістанемо

D=d

Для кута a = 30°

D=d

Для кута a = 50°

D=d

Отже, діаметр котка

D= (4.6...14)d.

Частоту обертання чаші бігунів і куто­ву швидкість можна визначити за умови, що матеріал не викидається із чаші від­центровою силою, яка виникає при обер­танні чаші з матеріалом (за винятком бігунів із відцентровим розвантаженням матеріалу).

Зі схеми, показаної на рис. 3.31, в, вид­но, що матеріал, який міститься на обер­товій чаші, зазнає дії двох сил: сили тер­тя F₁f, що утримує матеріал на чаші, і відцентрової сили mv²/r₃, де r₃ -радіус, по якому рухається зовнішня пло­щина котка.

Матеріал не відкидатиметься до борта чаші за умови

F₁f  mv²/r₃ або F₁f  mv²r₃

де v=r₃

Отже,

F₁f  v²r₃ ; F₁f 

де G = mg

Звідси

рад/с

об/хв.

При коефіцієнті тертя f = 0,3 (для твердих порід)

рад/с

об/хв.

При коефіцієнті тертя f= 0,5 (для во­логої глини)

рад/с

об/хв.

Продуктивність бігунів залежить від багатьох факторів: маси котка і його розмірів, ступеня подрібнювання, фізич­них властивостей матеріалу, що дробить­ся, його вологості, конструкції чаші та іп. Теоретично обґрунтованої залежності продуктивності від цих факторів поки що не встановлено. Тому продуктивність бігунів визначають за емпіричними фор­мулами, зокрема для бігунів з дірчастим подом, м³/с:

П = або П= ,

де S — площа перерізу одного отвору в дірчастому поді, м²; l - висота стовпчика матеріалу, що продавлюється крізь отвір поду за один оберт вертикального вала, мм (для глини вологістю 20...22 % l = 25...35 мм); а — кількість отворів, що перекриваються одним котком за один оберт вертикального вала; b — кількість отворів, що перекриваються іншим котком за один оберт вертикального вала;  — кутова швидкість вертикального вала, рад/с;  = 0,8...0,9 — поправковий ко­ефіцієнт; n — частота обертання верти­кального вала, об/хв.

Для визначення продуктивності, кг/год, бігунів при подрібнюванні польового шпа­ту інженер Є. В. Шейман установив таку залежність:

де D — діаметр чаші бігунів, м; m_k - маса котка, кг; n — частота обертан­ня вертикального вала або чаші бігунів, об/хв.

Потужність двигуна приводу бігунів, що витрачається на подрібнення матеріалу, складається з потужності Р₁, що витра­чається па подолання сил тертя кочення котка, потужності Р₂ . що витрачається на подолання сил тертя ковзання котків по поду, і потужності Р₃ ,що витрачається на подолання сил тертя в усіх ланках приводу бігунів і враховується ККД машини. Отже,

Р = Р₁+Р₂ + Р₃,

Потужність, кВт, що витрачається на подолання сил тертя кочення котка,

P₁= або Р₁= (3.46)

де G — вага котка, Н; f_{k —} коефіцієнт тертя кочення; _cp — середня кутова швидкість котка, рад/с; v_cp — середня колова швидкість котка, м/с; r_cp — се­редній радіус кочення котка, м; і — кіль­кість котків, що працюють.