книги из ГПНТБ / Роторные дробилки исследование, конструирование, расчет и эксплуатация

При расчете жесткости возвратных пружин принимают, что среднее значение ударного импульса 5ср (в кгс-с) вызывает сред­ нее увеличение размера выходной щели Ascp (в м). Приравнивая кинетическую энергию, приобретенную плитой под действием импульса 5ср , сумме потенциальных энергий подъема плиты и жатия буферных пружин, получим формулу для определения жесткости двух пружин в кгс/м:

г д е /—-деформация пружины, соответствующая увеличению щели на Ascp, в м.

Знак «минус» у С, полученный при расчете по формуле (7.15), указывает на то, что момент, создаваемый силой тяжести плиты, достаточен для поддержания размера выходной щели в пределах заданного значения s + Ascp, и устанавливать пружину не тре­ буется.

При расчете жесткости пружин необходимо руководствоваться следующим. Обычно при получении наиболее мелкого продукта дробления используют минимальную щель smln и максимальную окружную скорость ротора ѵр. В этом режиме целесообразно

может быть больше и Ascp также увеличится, но для режимов более крупного дробления это можно допустить.

Пружину, рассчитанную по формуле (7.15), следует прове­ рить на максимальное сжатие под действием наибольшего удар­ ного импульса Smax, причем для той скорости ѵр, при которой возникает это наибольшее значение. Исходя из энергетического баланса, использованного при выводе формулы (7.15), находится максимальное сжатие пружин в м

другую пружину или предусмотреть ограничитель поворота плиты, не допускающий удары по пружине с сомкнутыми витками.

При возврате плиты из положения максимального отклоне­ ния потенциальная энергия подъема плиты и сжатых пружин вновь превращается в кинетическую энергию движения плиты и должна быть полностью поглощена ограничительными устрой­ ствами.

Такими устройствами на отечественных дробилках служат гайки, навертываемые на резьбовые концы тяг, которые стяги­ вают возвратные пружины и удерживают отражательные плиты. Чтобы тяги не испытывали высокие ударные нагрузки, под огра­ ничительные гайки подкладывают буфера в виде резиновых шайб или набора тарельчатых пружин (см. рис. 70). Жесткость бу­ феров следует подбирать из расчета уменьшить нагрузки на тяги и при этом не допустить задевания бил за нижний конец плиты при ее падении из максимально поднятого положения.

Пренебрегая потерями на сопротивления, энергию, поглощае­ мую буферами, можно приравнять к энергии удара при действии

плиты на буфера в м.

Чтобы исключить задевание бил за нижний конец плиты при ее падении, величина As6 не должна превышать половину мини­ мальной щели smln.

В зависимости от количества тяг и буферов усилие, приходя­ щееся на одну тягу, и жесткость одного буфера определяются делением Рт и Сб на число тяг.

4.ОТРАЖАТЕЛЬНЫЕ ПЛИТЫ

В§ 3 гл. IV изложены основные положения для определения нагрузок на отражательные плиты отечественных роторных дро­ билок.

Материал плиты — сталь Ст.З. Максимальный ударный импульс, действующий на ротор, S p = 2500 кгс-с.

Коэффициент ударного импульса, действующего на первую плиту, определяется формулой (4.14):

1,7

— = 0,167. Кп = у0,2т- 0.04ІА-р 'ЧА '

30й'2- 18200'0И'30

рк

Максимальный ударный импульс, действующий' на первую плиту, рассчитывается по формуле (4.13):

5n = /C„Sp = 0,167-2500 = 417 кгс-с.

Энергия удара по первой отражательной плите согласно вы­ ражению (4.30)

Критерий жесткости плиты определяется зависимостью (4.29):

Коэффициент, определяющий долю энергии удара, расходуе­ мую на упругие деформации плиты, рассчитывается по формуле (4.28):

Ки — (0,25 4- 0,009ц ) = Ож

44,1-10’ (0,25 j- 0,009 -30) = 0,367.

63,1 ■ІО7

Энергию упругой деформации плиты можно вычислить, ис­ пользуя выражение (4.31):

U == КиЕп = 0,367■ 30 100 = 11 000 кгс• см.

Максимальные нормальные напряжения при ударе в наружных волокнах ребер согласно зависимости (4.27)

2-24,7 V 2,1 ■ 10° - 11■103 — 1250 кгс/см2.

148 760-240

Так как напряжение при ударах непостоянно и его величина распределяется по закону, описываемому частостями со,- (табл. 8), эквивалентное напряжение стационарного режима определится по формуле (4.33):

аэ( = 0,525ат= 0,525 • 1250 = 657 кгс/см2.

Эквивалентное напряжение не должно превышать предела усталости данной конструкции:

g-jSsß (tf-iW Ко

где еа — коэффициент влияния абсолютных размеров; ß — коэф­ фициент влияния состояния поверхности; Ка — эффективный коэф­ фициент концентрации напряжений.

Для стали марки Ст.З а_г = 1700 кгс/см2. При отсутствии концентрации напряжений на ребрах плиты принимаем Ка = 1.

При абсолютных размерах детали 35 см из углеродистой

ß = 0,7.

Предел усталости для рассчитываемой конструкции из стали Ст.З

Учитывая повышенные требования к изготовлению и контролю качества металла, а также средние условия расчета и надежности, коэффициент запаса прочности по пределу усталости следует принимать равным 1,4—1,6. Значит, полученный запас прочности недостаточен и должен быть повышен, например, такими путями:

1) использованием низколегированной стали марки НЛ-2, имеющей а_х = 3100 кгс/см, что увеличивает запас в 1,82 раза; 2) упрочнением поверхности ребер плиты с помощью обдувки дробью, в результате чего значение ß увеличивается до 1,2, что

ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ РОТОРНЫХ ДРОБИЛОК

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ХАРАКТЕР ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ

На износ рабочих органов в дробилках различных типов при­ ходится иногда до 30% расходов на дробление, и поэтому он имеет весьма важное значение при выборе типа дробилки. В роторных же дробилках износ в некоторых случаях является решающим фактором и поэтому заслуживает всестороннего изучения.

Износ измеряют в линейных единицах в виде абсолютного из­ менения размеров деталей либо в единицах массы. В последнем случае различают абсолютный износ, измеряемый потерянной массой детали, и удельный износ, представляющий собой абсо­ лютную потерю массы детали, отнесенную к массе передробленного материала. Удельный износ детали нетто ип измеряется удельной потерей массы детали, износ брутто иб— массой всей неизношенной детали в г, отнесенной к массе всей передробленной породы в т за полный срок службы. Отношение удельных износов нетто и брутто называется коэффициентом использования материала детали.

Мерой абразивности горной породы или показателем абразив­ ности является удельный износ нетто эталонной детали, изнаши­ ваемой в строго регламентированных условиях.

Износостойкость материала детали измеряется массой передробленного материала с определенной абразивностью, принятой за эталон, отнесенной к потерянной массе металла образца детали, износ которого получен в условиях, аналогичных для определения абразивности. Так как условия изнашивания деталей весьма раз­ личны, то не может быть и единых критериев абразивности и из­ носостойкости, не зависимых от условий, для которых они опре­ деляются. Следовательно, характеризуя абразивность или износо­ стойкость некоторым количественным критерием, необходимо оговорить, для каких условий изнашивания они пригодны.

Срок службы деталей, подверженных изнашиванию, опреде­ ляется по времени работы Т либо по количеству передробленного

Рис. 117. Механизм изнашивания:

а —t абразивное изнашивание; б — усталостное выкрашивание

талла и удельного износа нетто. Последний зависит от условий воздействия дробимого материала на деталь, абразивности дро­ бимой породы и износостойкости материала детали, отвечающих данным условиям изнашивания.

Рассмотрим условия работы деталей дробилки. Поверхности деталей, обращенные внутрь камер дробления роторных дроби­ лок, соприкасаются с дробимым материалом, микротвердость которого нередко превышает твердость металла дробилок. Воз­ действие дробимой порюды на поверхности этих деталей носит ударный характер, вследствие чего на поверхностях контакта возникают значительные напряжения смятия и сдвига, часто превышающие пределы прочности металла. Схемы преобладаю­ щих видов изнашивания поверхностей деталей дробилки пока­ заны на рис. 117, а, б.

Если угол встречи ав частицы дробимой породы с поверхностью мал (рис. 117, а), то отдельные зерна породы, микротвердость которых выше микротвердости детали, внедряются в металл под действием нормальной составляющей ударной силы PN, а тан­ генциальная составляющая Pt, сдвигая зерно, снимает стружку подобно резцу. Этот вид изнашивания называется абразивным.

В случае больших углов встречи сила Р( оказывается недо­ статочной для сдвига частицы, и последняя лишь внедряется в ме­ талл, вызывая в поверхностном слое остаточные деформации (рис. 117, б). Такие деформации создают не только наклеп и упроч­ нение, но и при повторном воздействии вызывают усталостные разрушения и выкрашивание частиц металла. Этот вид изнаши­ вания называется усталостным.

Рис. 118. Изношенные поверхности бил модели и промышленного образца дробилки типа ДРС-10Х 10:

а — внешняя поверхность била имеет царапины и следы вырывов; б — рабочая поверх­ ность била имеет вмятины и следы выкрашивания; / — било модели; I I — промышлен­

ный образец; цена деления шкалы 1 мм

На рис. 118, а, б показаны поверхности бил дробилок с харак­ терными следами абразивного изнашивания внешней поверхности (рис. 118, а) и усталостного выкрашивания на рабочей поверх­ ности (рис. 118, б). Возможны и другие комбинации того и дру­ гого вида воздействия, отличающиеся различной степенью пре­ обладания одного из них. Потеря металла детали обусловливает её износ.

Существует оптимальная величина угла а в, при которой происходит максимальный износ. Зависимость удельного износа от угла встречи можно изобразить в виде кривой (рис. 119). На

Диапазон углов встречи а,* — осв, при которых наблюдается наи­ более интенсивный износ, влияют скорость удара и свойства со­ ударяющихся материалов, однако для любых условий, встречаю­ щихся на роторных дробилках, характер зависимости почти оди­ наков. Интенсивность изнашивания зависит также от числа воз­ действий абразивных частиц, скорости соударения, силы удара и особенно от абразивности дробимого материала, т. е. от совокуп­ ности свойств, к которым относятся мпкротвердость отдельных частиц, их величина п форма кромок, прочность связующей ос­ новы, процентное содержание твердых частиц, превышающих микротвердость металла рабочего органа, и многие другие.

Детали в роторной дробилке подвергаются различному воздей­ ствию абразивного материала и имеют неодинаковый удельный износ. Больше всего изнашиваются била ротора. Они восприни­ мают удары наиболее крупных кусков, а значит, и наибольшие силы воздействия. Почти все куски, поступившие в дробилку, соприкасаются с билами и при этом неоднократно. Поверхности соприкосновения имеют ограниченные размеры, что обусловли­ вает высокую интенсивность воздействий. Углы встречи частиц с рабочей поверхностью AD (рис. 120) близки к 90°, а с внешней

вается и, опережая в износе другие прилегающие поверхности, изменяет их наклон к линии полета кусков, приближая угол

Менее интенсивно, чем била, изнашиваются поверхности отра­ жательных органов. Они воспринимают ударные нагрузки не­ сколько меньшей силы, чем первые, н распределяются эти силы на большей поверхности. Значительная часть этой поверхности воспринимает ударные силы под углами встречи, приближающи­

мися к 90° и не являющимися оптимальными по износу. Масса отражательных органов намного превышает массу бил. Все эти факторы увеличивают сроки службы по сравнению с билами.

Боковые стенки корпуса дробилки, обычно защищаемые футе­ ровкой, подвергаются воздействию лишь небольшой части кус­ ков, поступающих в дробилку. Углы встречи частиц прибли­ жаются к нулю и в большинстве своем меньше оптимальных, в силу чего и нормальные нагрузки невелики. Рабочая поверх­ ность и масса футеровки также значительны, и поэтому интенсив­ ность изнашивания их меньше, чем поверхностей плит. Исключе­

вой поверхностью била и боковой стенкой, интенсивно изнаши­ вают ее по кольцевой поверхности.

Итак, наиболее важной проблемой, особенно при дроблении высокоабразивных горных пород, является сокращение удель­ ного износа бил и снижение расходов по их восстановлению. Эта проблема обостряется еще и тем, что помимо высоких расходов на била их замена вызывает простои оборудования. Поэтому ис­ следования в области износа деталей роторных дробилок главным образом касались бил.

2. ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ИЗНАШИВАНИЯ БИЛ

На базе исследований, проведенных во ВНИИСтройдормаше, разработаны методика и прибор для определения показателей из­ носостойкости материала бил роторных и молотковых дробилок ударного действия, а также показателя абразивности горных пород в условиях работы бил.

Прибор (рис. 121) представляет собой модель трехкамерной однороторной дробилки с двухбильным ротором 3, имеющим диа­ метр Dр = 250 мм и длину Lp = 50 мм, насаженным на кониче­ ский вал 2. Четыре била-образца 4 (рис. 121, 122), вставляемые в корпус ротора попарно с каждой стороны, закрепляются клиньями и могут быть легко сняты для взвешивания. Ротор имеет торцо­ вые диски диаметром 250 мм, позволяющие устанавливать концы бил-образцов на одинаковом расстоянии от центра вращения, выравнивая их по внешней окружности дисков. Форма отражатель­ ных поверхностей плит 1 подобна форме плит промышленных дро­ билок отечественного производства типа ДРС по ГОСТу 12376—71. Ширина выходных щелей s = 10 ± 0,5 мм. У модели имеются два бункера: верхний 9, снабженный шибером 8, служащий для ис­ ходного абразивного материала, и нижний 5 для продукта дроб­ ления. Через ременную передачу 7 ротор приводится во вращение двухскоростным электродвигателем 6, обеспечивающим две окруж­ ные скорости ротора — 30 и 60 м/с. Показатели абразивности и износостойкости определяются на этих двух скоростях.