2. Апаратна реалізація механічних процесів. Подрібнення

Пристрій щокових дробарок. У щокових дробарках матеріал надходить зверху і подрібнюється шляхом періодичного роздавлювання між нерухомою і рухомою щоками. Руйнування шматків матеріалу відбувається в основному внаслідок роздавлювання їх рухомою коливною щокою. Продукт дроблення вільно випадає через нижню випускну щілину між щоками.

Найбільш поширені щокові дробарки з верхньою віссю підвісу рухомої щоки (рис. 14).

Всередині станини 1, виготовленої з чавуну або сталевого лиття, знаходиться нерухома щока 2 у вигляді рифленої плити з зносостійкого матеріалу.

Така ж плита 4 закріплена на рухомій щоці 5, що коливається на осі 6. З боків робочий простір дробарки обмежений гладкими плитами 3.

Хитання рухомої щоки 5 здійснюється за допомогою шатуна 8, насадженого на головний (ексцентриковий) вал 7. Шатун з'єднаний шарнірно з рухомою щокою за допомогою розпірних плит 9. Таким чином утворюється колінчастий важіль, за допомогою якого найбільші зусилля створюються у верхній частині щік, де відбувається роздавлювання найбільш великих шматків матеріалу.

Рис. 14. Щокова дробарка:

1 – станина; 2 – нерухома щока (плита); 3 – бічна плита; 4 – плита; 5 – рухома щока; 6 – вісь рухомої щоки; 7 – головний (ексцентриковий) вал; 8 – шатун;

9 – розпірні плити; 10 – тяга; 11 – пружина; 12 – клини; 13 – маховик

Натяг в рухомій системі (щока, розпірні плити, шатун) і зворотний рух щоки досягаються за допомогою тяги 10 і пружини 11. Ширина випускної щілини регулюється шляхом переміщення одного з клинів 12 по іншому за допомогою гвинта. На кінцях головного валу є маховики 13. Привід головного валу здійснюється за допомогою шківів.

Для оберігання робочих частин дробарки від поломки при випадковому попаданні в неї шматків металу одну з розпірних плит виготовляють з двох частин. Обидві частини з'єднують болтами, які зрізаються при певному навантажені, що перевищує допустиме, і можуть бути легко замінені новими. Іноді запобіжною деталлю служить власне розпірна плита, перетин якої розраховують із зменшеним запасом міцності.

Оптимальне число обертів валу щокової дробарки визначається за формулою:

де S – довжина ходу щоки, см; α кут захоплення, приймають α≤15-22⁰.

Рис. 15. До розрахунку щокової дробарки:

d_Н – початковий діаметр кусків подрібненого матеріалу; є – мінімальна ширина пропускної щілини; s – довжина проходу щілини; h – висота випадаючого слою подрібненого матеріалу

Переваги щокових дробарок: 1) простота і надійність конструк-ції, 2) широка область застосування (у тому числі для дроблення крупнокускових матеріалів великої твердості), 3) компактність, 4) легкість обслуговування.

Недоліки: 1) періодичний характер впливу на матеріал (тільки при зближенні щік), 2) неповна врівноваженість рухомих мас. Ця остання обставина є причиною шуму, ударів і струсів будівлі, де працюють дробарки. Тому їх встановлюють на важких фундаментах і забезпечують масивними маховиками.

Барабанні млини. Для тонкого подрібнення широко використовуються барабанні і кільцеві млини, в яких матеріал з кусками 10-12 мм подрібнюється до розмірів 2-0,075 мм. В барабанних млинах матеріал подрібнюється у внутрішній частині барабану, що обертається навколо осі, різними подрібнюючими тілами - кулями, стержнями, галькою або самороздрібненням.

Подрібнення проводиться мокрим і сухим способами. У кульових барабанних млинах подрібнюючими тілами є стальні кулі діаметром 25-120 мм, якими барабан заповнюється приблизно наполовину. В інших млинах барабан заповнюється галькою.

У стержневих млинах подрібнюючими тілами є стальні стержні, які рівномірно подрібнюють матеріал. Стержні виготовляються діаметром 40-100 мм і на 25-50 мм коротшими від довжини бара-бану.

Кільцеві млини застосовують для тонкого подрібнення матеріалів малої і середньої твердості (крейда, тальк, барвники тощо), для яких не можна використати барабанні млини в зв'язку з тим, що на кулі і футеровку налипає м'який матеріал. У кільцевих млинах робочою частиною є ролики або кулі, які подрібнюють матеріал, роздавлюючи або стираючи його на поверхні нерухомого або обертового кільця.

Дробарки та млини для надтонкого подрібнення. При збільшенні частоти дії зовнішніх сил на матеріал все менша кількість тріщин, що утворюється в шматках чи зернах, встигає затягуватися і процес подрібнення прискорюється. Тому з найменшою витратою енергії тонке подрібнення може бути здійснене шляхом вібраційної дії на матеріал, тобто шляхом досить частих, але слабких ударів по його зернах. При такій дії відбувається руйнування зерен матеріалу, що подрібнюється.

Разом з тим деформаціям та руйнуванню піддається не тільки матеріал, що дробиться, але й машина для подрібнення – дробарка чи млин. Вага описаних вище дробарок та млинів є набагато більшою за вагу матеріалу, що дробиться, тому матеріалу передається лише незначна частка всієї енергії, що витрачається на дроблення, і ККД таких машин дуже низький. Для підвищення ефективності подрібнення необхідно якомога більше зменшити вагу машини, що застосовується.

Цей принцип був покладений в основу створених за останні роки вібраційних млинів, вібраційних дробарок. Надтонке подрібнення досягається у вібраційних, струменевих та колоїдних млинах, в яких матеріал подрібнюється до 1,75^.10^-3 - 1^.10^-4 мм.

У колоїдних млинах, які застосовують, в основному, для мокрого надтонкого подрібнення, матеріал подрібнюється в дуже малій щілині (до 0,05 мм) між дисковим ротором, що обертається з великою швидкістю, і нерухомим корпусом. У вихровому потоці, що утворюється в щілинах, часточки матеріалу обертаються навколо своїх власних осей з такими швидкостями, що відцентрові сили їх розривають.

Крім того, в промисловості завпроваджуються вибухові, термічні, електротермічні та термохімічні способи подрібнення твердих матеріалів.