18. Расчет основных параметров щековой дробилки: кинематика, q, n, α.
Ширина загрузочного отверстия В должна обеспечивать свободный прием кусков максимальной крупности, поэтому должно быть соблюдено условие
Ширина выходной щели b связана с максимальной крупностью кусков в готовом продукте зависимостью
Рис. 3. Схема для определения параметров щековой дробилки:
а – рационального угла захвата; б – частоты вращения эксцентрикового вала; в – производительности.
Для определения высоты рабочей камеры дробилки вычисляют угол между подвижной и неподвижной дробящими плитами. Этот угол называют углом захвата и должен быть таким, чтобы материал, находящийся между щеками, при сжатии щеками разрушался, а не выталкивался вверх.
Определение угла захвата.
На кусок материала, зажатый между щеками (рис.3), действуют усилия F и равнодействующая этих усилий R, причем
С
илы
трения, вызванные сжимающими усилиями,
равны fF
и действуют на кусок материала против
направления выталкивающей силы, поэтому
при выталкивании куска материала они
направлены вниз, где f
коэффициент трения скольжения твердой
породы по металлу f=0,3.
Вертикальная составляющая силы трения
Ffcos(a/2)
направлена в сторону, противоположную
действию сил, выталкивающих кусок из
дробилки. Усилие F
дробления
раскладывается на вертикальную fsin(a/2)
и горизонтальную Fcos(a/2)
составляющие. Исходя из условия
равновесия куска материала в дробилке
под действием
или 
Из курса теоретической механики известно, что f=tga(здесь a – угол трения), получаем
или
Из формулы следует, что дробление возможно, когда угол захвата равен или меньше двойного угла трения. На практике a принимается равным 18…220.
Определение частоты вращения эксцентрикового вала.
Дробленый материал из рабочей камеры выпадает под действием силы тяжести при отходе щеки в крайнее правое положение. За время отхода подвижной щеки от неподвижной кусок под действием силы тяжести должен успеть опуститься на расстояние h (рис.4) и выйти из камеры дробления, т.е. частота вращения эксцентрикового вала должна быть такой, чтобы время t отхода подвижной щеки из крайнего левого положения в крайнее правое было равно времени, необходимому для прохождения свободно падающим телом h
Ш
Рис. 4. Схема разгрузки щековой дробилки
Время отхода щеки равно
,
где h – частота вращения эксцентрикового вала, с-1.
Путь h, пройденный телом за время t, может быть определен по формуле
Из рис. 4 следует,
что
тогда
,
откуда
окончательно частота вращения вала
Кроме того, имеются следующие эмпирические зависимости для расчета частоты вращения вала щековых дробилок:
при В 600 мм n = 17 b-0,3
при В 900 мм n = 13 b-0,3, где b в мм.
Производительность щековых дробилок. За один оборот эксцентрикового вала из рабочей камеры выпадает некоторый объем материала V (м3), заключенный в призме высотой h (на рис. 4 заштрихованный участок).
Производительность дробилки (м3/с)
,
где – коэффициент, учитывающий разрыхление материала в объеме призмы и равный 0,4…0,45.
Объем призмы
,
где А – площадь трапеции, определяемая
;
,
тогда
,
где L – длина призмы, равная длине камеры дробления.
Окончательно получим объемную производительность
массовая производительность щековой дробилки
,
где – плотность материала, кг/м3.
Мощность электродвигателя рассчитывают по формулам, которые можно разделить на три группы.
Первая группа объединяет эмпирические формулы, предложенные на основе работы щековых дробилок в промышленных условиях. Характерными для этой группы являются формулы Бонвича, рекомендующего определять мощность двигателя (кВт) в зависимости от стадии дробления
;
для дробилок среднего дробления
;
для дробилок мелкого дробления
, где
В и L
– в см.
Ко второй группе формул относятся аналитические зависимости, включающие значения усилий дробления. К таким формулам относятся, в частности, формула, предложенная проф. В.А. Олевским:
,
где F – среднее равнодействующее усилие дробления, тс;
s – ход сжатия, м;
n – частота вращения вала, с-1;
– механический КПД дробилки.
К третьей категории формул относят зависимости, выведенные на основе одного из энергетических законов дробления.
19. Молотковые и роторные дробилки. Назначение, область применения, классификация, кинематические схемы. Направления совершенствования конструкции. Устройство, принцип действия, конструктивные особенности узлов и деталей. Расчет основных параметров Q, n, α.
Дробилки ударного действия применяют в основном для крупного, среднего и мелкого дробления малоабразивных материалов малой и средней прочности (сж 200 МПа), имеющих небольшую влажность и вязкость. В этих дробилках материал разрушается под действием механического удара, при котором кинетическая энергия движущихся тел полностью или частично переходит в энергию деформации и разрушения.
Дробилки ударного действия отличаются следующими технико-эксплуатационными преимуществами: высокой степенью дробления (до 200), что позволяет сократить число стадий дробления; высокой удельной производительностью (на единицу массы машины); простотой конструкции и удобством обслуживания; более высоким качеством готового продукта по форме зерен.
По конструктивному исполнению основного узла машины – ротора дробилки ударного действия разделяют на молотковые и роторные.
Молотковые дробилки имеют ротор, набранный из отдельных дисков, между которыми шарнирно подвешены молотки массой от 5 до 120 кг. Число рядов молотков достигает 12. В ударе по куску материала участвует масса отдельных молотков.
По количеству роторов дробилки бывают однороторные и двухроторные. По расположению роторов – с роторами, расположенными на одном уровне и роторами, расположенными в разных уровнях.
По направлению вращающихся роторов: непрерывные (вращение в одну сторону), и реверсивные (вращение в обе стороны).
По наличию колосниковой решетки: без колосниковой решетки; с колосниковой решеткой в загрузочной части; с колосниковой решеткой в разгрузочной части; с колосниками в разгрузочной и загрузочной частях.
Кроме этого дробилки различаются конструкции молотков.
Дробилки характеризуются диаметром и длиной ротора, которые входят в их условное обозначение, например М20х20 – молотковая дробилка с диаметром и длиной ротора равным 2000 мм. Окружная скорость ротора достигает 80 м/с.
К конструкции молотков и бил предъявляются следующие требования:
способность выдерживать большие ударные нагрузки от центробежных сил;
большая износостойкость;
возможность многократного использования.
Для дробления мало– и неабразивных материалов применяют молотки колосникового типа (рис. 8, а). Молотки П-образной формы применяют для более прочных материалов, они обеспечивают более высокую степень измельчения и упрощают конструкцию ротора, но при их износе нарушается его балансировка, что усложняет в целом эксплуатацию дробилки (рис. 8, б–в).
а
Рис. 8. Конструкции роторов конусных дробилок
Молотки бандажного типа (рис. 8, г) имеют утолщенный двухсторонний боек, предусматривающий их поворот, что увеличивает срок службы молотков. Они применяются для дробления прочных и абразивных материалов.
Молотки и била изготавливают из высокомарганцовистой стали 110Г13Л. Изготовление молотков из сплава «нихард» снижает их удельный износ более чем в 10 раз, что в целом повышает эксплуатационную привлекательность молотковых дробилок в целом.
Основные типы кинематических схем молотковых дробилок представлены на рис. 9.
Наибольшее распространение в ПСМ получили переверсивные молотковые дробилки с колосниковой решеткой (рис. 9, а–в), применяемые при дроблении пород средней твердости и даже твердых пород.
Однороторные переверсивные и реверсивные дробилки с подвижными колосниковыми решетками применяются для дробления горных пород при наличии в них примесей вязких материалов (рис. 9, г, д, к).
Рис. 9. Кинематические схемы молотковых дробилок
Двухроторная молотковая дробилка с роторами, вращающимися в одну сторону и расположенными в разных уровнях, имеет более высокие производительность и степень измельчения (рис. 9, е), чем однороторные дробилки. При несколько большей степени измельчения и двухроторная дробилка имеет вдвое большую производительность.
На рисунке 9, з–к представлены схемы реверсивных и бесколосниковых дробилок.