9. Питання для самоконтролю.

9.1. Як класифікуються машини для подрібнення будівельних матеріалів за призначенням і конструкцією?

9.2. За яким принципом класифікуються щокові дробарки і які основні відмінності в принципі їх дії?

9.3. Які пристрої є у щокових дробарок для регулювання вихідного отвору?

9.4. Які пристрої є в щокових дробарках для запобігання поломки, якщо в них потрапляють недробимі (металеві) тіла?

9.5. Що становить основу розрахунку кута захвату, оптимальної швидкості обертання ексцентрикового вала і продуктивності щокових дробарок. Накресліть розрахункові схеми.

9.6. Яку роль відіграє маховик під час роботи щокової дробарки і як це впливає на вибір потужності електродвигуна?

9.7. Що таке середнє ефективне зусилля дробіння і як його визначають?

Лабораторна робота № 2 вивчення конструкції і розрахунок конусної дробарки

1. Мета роботи.

Вивчити будову, призначення робочих органів, технологічний процес роботи конусних дробарок, оволодіти методикою розрахунку та визначення основних параметрів роботи конусної дробарки.

2. Тривалість заняття – 6 академічних годин.

3. Обладнання робочого місця: макет конусної дробарки, плакати, мірний інструмент, калькулятор, комп’ютер.

4. Місце проведення заняття: лабораторія №30 будівельних та дорожніх машин кафедри с.-г. машин, парк навчальних машин факультету механіки та енергетики.

5. Загальні теоретичні відомості.

Конусні дробарки застосовуються для всіх видів дроблення порід високої і середньої міцності і встановлюються як на стаціонарних дробильних підприємствах, так і на пересувних дробильно-сортувальних установках. Камера дроблення конус­них дробарок утворюється двома усіченими конічними поверх­нями, одна з яких (зовнішня) нерухома, а інша (внутрішня) – рухома, причому розташована ексцентрично по відношенню до нерухомої. Подрібнення матеріалу в конусних дробарках відбувається при зближенні конічних поверхонь, а вивантаження готового продукту – при віддаленні їх один від одного, причому ці процеси відбуваються безперервно в різних зонах ка­мери дроблення. Руйнування матеріалу відбувається під дією стискуючих, стираючих і згинаючих навантажень; останні досить великі через кругову поверхню камери дробле­ння.

Будучи машинами безперервної дії, конусні дробар­ки забезпечують високу врівноваженість рухомих частин. До їх переваг відносяться також можливість запуску машин під завалом, високий ступінь подрібнення матеріалу, надійність в роботі та інші, що зумовлює їх широке розповсюдження. Поклад від призначення і кінематичної схеми конусні дробарки бувають великого (ККД), середнього (КСД) і дрібного (КМД) дроблення.

Основними параметрами щокових дробарок, що підлягають визначенню є: оптимальне число обертів ексцентрикової втулки; продуктивність; зусилля дробіння; споживана потужність

Оптимальне число обертів ексцентрикової втулки конусної дробарки визначають за формулою

(5.1)

де l – довжина паралельної зони, м (табл. 7.1),

- кут між твірною і основою рухомого конуса (табл.7. 1).

Продуктивність конусної дробарки визначити з умови, що за один оберт ексцентрикової втулки матеріал проходить довжину паралельної зони випадання призми матеріалу за повний хід рухомої щоки при заданому куті захвату .

Об’єм матеріалу, який випадає з дробарки за один оберт ексцентрикової втулки,

(5.2)

де z – ширина паралельної зони (величина вихідної щілини), м (табл.7.1),

l – довжина паралельної зони, м (табл. 7.1).

D_c – діаметр кола, описаного центром ваги перерізу матеріалу, що знаходиться в паралельній зоні, м.

Об’ємна продуктивність за годину

(5.3)

де — коефіцієнт розпушування матеріалу, дорівнює 0,45;

n – частота обертання ексцентрикової втулки, об/с.

Вагова продуктивність за годину

т/год, (5.4)

де - густина (об’ємна маса) для вапняку 1,6, а для граніту 2 т/м³.

Рівнодіюча зусиль дроблення для дробарок середнього і мілкого дроблення визначається, виходячи із умов, що створюються попереднім затягуванням амортизаційних пружин. При цьому враховують, що сила цієї затяжки при нормальній роботі дробарки утримує верхню частину машини (опірне кільце) в постійному контакті з корпусом дробарки, тобто сила затягування вибрана з деяким запасом в порівнянні з реально діючим зусиллями дроблення. Розрахункова схема для визначення рівнодіючого зусилля дроблення Р_Д представлена на рис. 5.1.

Максимальне значення рівнодіючого зусилля дроблення, виходячи з аналізу розрахункової схеми, визначиться наступним чином

_(5.5)

де - сила ваги верхньої частини дробарки, Н;

- зусилля попередньої затяжки однієї пружини, Н;

- кількість пружин;

- відстань від осі дробарки до точки А, м;

- плечі сил відносно точки А, м;

- коефіцієнт тертя матеріалу по поверхні рухомого конусу.

Рис. 5.1. Розрахункова схема для визначення рівнодіючого зусилля дроблення

Рівнодіюча зусиль дроблення знаходиться в площині, що проходить через вісь рухомого конуса, причому ця площина складає з площиною, що проходить через вісь рухомого конуса і вісь дробарки, кут α = 15…20⁰ (рис. 5.2)

Рис. 5.2. Силова схема рухомого конуса

Зусилля дроблення сприймаються сферичним 13яжін’ятником і ексцентриковою втулкою і викликають утворення відповідних реакцій Р_сф і Р_э. При рівновазі конусів лінії дії цих сил повинні перетинатися в одній точці, тому їх можна визначити графічним способом. Зусилля Р_Д, Р_сф, Р_э э вихідними для розрахунку на міцність елементів дробарки.

В зв’язку з відсутністю необхідної інформації для розрахунків можна скористатися формулою, що запропонована професором В.А. Олевським

_(5.6)

де F- площа бокової поверхні дробильного (рухомого) конуса, м².

Конусна дробарка має дві неврівноважені обертові маси: рухомий конус і ексцентрикову втулку. При роботі ці маси створюють великі інерційні сили, які необхідно врівноважити, щоб зменшити навантаження на деталі машини і фундамент.

При малих кутах прецесії рухомого конусу відцентрова сила інерції конусу визначається як

_(5.7)

де m – маса конусу, кг;

- кутова швидкість ексцентрикової втулки, с^-1;

z_m – відстань від нерухомої точки О конусу до його центра ваги, м.

На рис. 5.3,а показана схема сил інерції, що діють на конус. Приклавши в нерухомій точці О конусу дві взаємоврівноважені сили Р_к, отримаємо, що на конус діють момент М_о = Р_к · z_m відносно осі О і сила Р_к , прикладена в точці О.

Рис. 5.3. Схеми сил інерції, що діють:

а) – на рухомий конус; б) – на ексцентрикову втулку.

Миттєвий обертальний рух конуса відносно точки О, викликане системою, що складається з моменту і сили, можна замінити однією силою Р, що прикладена в центрі рівнодіючої інерційних сил конуса, в так званому центрі удару (ЦУ). Відстань від нерухомої точки конуса до лінії дії сили Р (м)

_(5.8)

Сила інерції, що виникає при обертанні ексцентрикової втулки (рис. 5.3,б)

, (5.9)

де - щільність матеріалу ексцентрикової втулки, кг/м³;

- середній діаметр конічної розточки, м;

- висота ексцентрикової втулки, м;

- кутова швидкість ексцентрикової втулки, с^-1;

- середній ексцентриситет осі розточки втулки, м.

Умова повного врівноважування сил інерції визначається системою рівнянь, що отримана з аналізу розрахункової схеми рис. 5.4,

_(5.10)

де Р_пр – сила противаги, Н.

. (5.11)

а)

б)

Рис. 5.4. Розрахункова схема врівноважування сил інерції:

а) – схема врівноважування; б) – параметри противаги.

Склавши компонувальну схему дробарки, можна визначити параметри z_к, z_э і z_пр , а також величину інерційних сил та силу противаги, а дальше визначити параметри противаги (рис. 5.4,б), прийнявши до уваги, що

_(5.12)

де m_пр – маса противаги, кг;

у – ексцентриситет центру ваги противаги, м.

Для противаги, що виконана у формі кільцевого сектору прямокутного перерізу визначаємо

_(5.13)

де - кут кільцевого сектору противаги;

- щільність матеріалу противаги, кг/м³;

- зовнішній і внутрішній радіуси, м;

- товщина противаги, м.

Споживану конусною дробаркою потужність визначаємо за формулою, в якій D підставляємо в (м), n – (об/с), N отримуємо в (кВт)

. (5.14)

Якщо відомі величини вихідного матеріалу D_св і готового продукту d_св, то потужність приводу дробарок рекомендується визначати за формулою

_(5.15)

де - енергетичний показник – одиниця затрат енергії на 1 т матеріалу, подрібненого від безкінечної крупності до розміру 1 мм;

- коефіцієнт масштабного фактору, що характеризує зміну вихідного матеріалу із зміною крупності;

- степінь дроблення;

- середньозважений розмір вихідного матеріалу, м;

- продуктивність, м³/с;

- об’ємна маса матеріалу, кг/м³.