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

Величина угла установки отражательной плиты влияет па максимальную глубину проникновения (Лшах), являющуюся функ­ цией скорости внедрения камня ѵк, и подчиняется синусоидаль­ ной зависимости от угла ßj. Исследованиями на моделях уста­ новлена зависимость изменения крупности от угла ß3:

типа СМ-624, С-643 и С-687 с отражательными колосниковыми решетками /ер = 2,3.

Влияние второй отражательной плиты. Экспериментальными исследованиями найдено, что во второй камере дробления наи­ большая степень дробления достигается, когда угол установки

второй камере зависит от крупности поступающего в нее мате­ риала и при одинаковых выходных щелях первой и второй плит составляет 1,1—1,35 (меньшие значения при степени дробления 6—8, большие при 4—5). Это соответствует уменьшению средне­ взвешенного размера продукта дробления в 0,90—0,75 раза.

Влияние производительности питания дробилки. Изменение производительности питания приводит к изменению плотности материала в камере дробления и времени нахождения его в дро­ билке. При минимальной плотности материала в камере частицы многократно совершают движение Ьт ротора к отражательным плитам и обратно, подвергаясь ударам, приводящим к различной степени разрушения. Поэтому частицы камня в основном дости гают критического размера еще до подхода к выходной щели. Расчеты показывают, что достаточно двух центральных ударов чтобы камень почти достиг критического размера. В зоне выход­

ной щели при минимальной плотности появление частиц размером

тельности (питание единичными камнями последовательно после выхода разрушенного предыдущего куска) достигается наи­ большая степень дробления материала.

С увеличением производительности питания возрастает плот­ ность материала в камере и соответственно уменьшается время нахождения камней в дробилке и число ударов по ним. При производительности питания Qmax среднее число ударов по камню (попаданий на ротор) составляет лишь 3—4.

Исследования показали, что степень дробления может изме­ няться до 2,6 раза с изменением производительности питания.

На рис. 31 показан график влияния производительности питания (выраженная в долях от максимальной производитель­ ности) на относительную величину изменения средневзвешенного размера продукта дробления. За единицу принят средневзвешен­ ный размер продукта дробления, полученный при производитель­ ности, равной 0;8Qmax. Зависимость, изображенная на рис. 31, найдена для однокамерной схемы при относительном размере выходной щели, равном 0,04. Для дробилок с многокамерными схемами и меньшими размерами выходных щелей производитель­ ность питания меньше влияет на крупность продукта дробления.

Влияние вида исходного материала. Различные горные породы и материалы дают существенно различные зерновые составы-, продукта дробления при прочих равных условиях.

В результате экспериментальных исследований влияние проч­ ности материалов на средневзвешенный размер продукта дробле­

где kR— коэффициент поправки к формуле (3.1) на прочность дробимого материала, равный единице при стр = ПО кгс/см2;

роторной дробилки сохраняют необходимую точность результатов расчета на всем диапазоне переменных величин. Это дает возмож­ ность рекомендовать общее уравнение связи

ю

где с — коэффициент пропорциональности, равный 1,1—1,2; ks — коэффициент поправки на размер выходной щели, определяется по графикам на рис. 27 и 28; ks — коэффициент поправки на

размер зазора колосниковой решетки, определяется по графикам на рис. 29; k$ — коэффициент поправки на угол установки отра­ жательной плиты, определяется по графику на рис. 30; k—• коэффициент поправки на прочность материала, определяется по графику на рис. 32.

В уравнении (3.8) принимаются: р = 0,22; у = 1,25, соответ­ ствующее размеру выходной щели е = -ß~ = 0,035 или опре-

деляется по графику на рис. 26.

2.ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ

ИТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Иногда производительность роторных дробилок предлагают определять по формулам, полученным эмпирически для молотко­ вых дробилок с контрольными колосниковыми решетками, кото­ рые и лимитируют пропускную способность дробилки. Роторные же дробилки в большинстве случаев имеют свободную разгрузку, и поэтому к определению их производительности требуется иной подход. Кроме того, эмпирические формулы не объясняют физи­ ческой сущности процесса разгрузки материала из дробилки.

Первая попытка раскрыть физическую сущность процесса разгрузки камеры дробления, подробно рассмотреть факторы, влияющие на производительность, и дать ее математическую формулу была сделана во ВНИИСтройдормаше.

Здесь рассматривается только максимальная производитель­ ность, под которой понимается наибольшая пропускная способ­ ность дробилки при данных условиях (заданной окружной ско­ рости ротора, ширине выходных щелей, степени изношенности бил, крупности и прочности дробимого материала), не ограни­ ченная установленной мощностью двигателя, производительностью питателя, технологическими требованиями и пр.

Если известна максимальная производительность Qm и степень влияния на нее различных факторов, то всегда можно установить эксплуатационную производительность в м3/ч

Q — Кс$іт

где KQ— коэффициент использования максимальной произво­ дительности.

Чтобы понять причину влияния различных факторов на ве­ личину Q„„ необходимо выяснить условия, при которых дости­ гается максимальная производительность, и физическую сущность разгрузки материала из камер дробления.

Здесь рассматриваются дробилки различных типов, за исклю­ чением дробилок с контрольными колосниковыми решетками, имеющими ограниченное применение. Для этой цели используется типовая схема роторной дробилки с одной камерой дробления.

Для получения максимальной производительности идеальными условиями были бы такие, при которых попавший в камеру дроб­ ления кусок камня после первого удара полностью удалялся бы из камеры. Но всегда существует вероятность непроникновения или недостаточной глубины проникновения куска в рабочую зону ротора, поэтому некоторая доля кусков не будет раздроблена, если после первого соприкосновения с окружностью ротора она будет удалена из рабочей камеры. Вследствие этого обычно отра­ жательные устройства выполняются так, чтобы масса кусков возвращалась под удары бил. При этом после первого удара билом лишь небольшая доля (около 5%) материала выбрасывается в выходную щель.

Следовательно, если загружать дробилку так, чтобы новый материал поступал лишь после того, как будет удален предыду­ щий, производительность дробилки будет очень низка. Поэтому дробилку следует питать так, чтобы новый материал поступал до того, как оставшаяся часть предыдущей порции материала удалена из камеры дробления. В этом случае увеличение произво­ дительности питания влечет за собой увеличение плотности запол­ нения камеры дробления, а это приводит к двум противоречивым явлениям: уменьшению глубины проникновения, снижающему производительность разгрузки рабочей камеры, и повышению частоты попадания кусков в рабочую зону ротора, прилегающую ближе к выходной щели, что увеличивает производительность разгрузки.

Экспериментально доказано, что при питании кусками раз­ мером менее 0,2Dp последнее явление доминирует и производи­ тельность дробилки с увеличением плотности заполнения камеры дробления непрерывно возрастает, пока камера не заполнится с максимальной плотностью. Эти эксперименты проводились на модели роторной дробилки (рис. ,33), имевшей Dp = 250 мм, Lp = 75 мм и прозрачные боковые стенки, что позволяло фото-

графировать процесс заполнения камеры дробления при различ­ ной производительности. На фотоснимках видно (рис. 34), что заполнение камеры дробления происходит неравномерно по ее объему. Сначала раздробленный материал скапливается около нижней кромки отражательной плиты. Его объем возрастает с увеличением KQ, пока не заполнится вся камера. Это скопление способствует увеличению производительности разгрузки камеры. Аналогичный характер разгрузки камеры наблюдался и на более

более крупном материале можно достичь более высокой произво­ дительности лишь при условии загрузки крупных кусков с неко­ торыми промежутками времени, доста­ точными для освобождения ротора у приемного лотка (см. §2, гл. III). Здесь же мы рассмотрим процесс разгрузки материала при кусках размером не бо­

лее 0,2£>р.

Исследованиями установлено, что вторая и последующие камеры дроб­ ления при любых профилях отража­ тельных плит не ограничивают про­ изводительности. На последнюю также не влияют высота падения кусков в дробилку и наличие колосниковых ре­ шеток вместо плит. Максимальная производительность ограничивается пропускной способностью первой ка­ меры дробления H параметрами ро­ тора.

На основе этих выводов процесс разгрузки, отвечающий усло­ виям максимальной производительности, можно схематично пред­ ставить так: ротор (рис. 35), находящийся под массой кусков дробимого материала, стремящихся падать вниз, обладая некото­ рой начальной скоростью по вертикали ѵв и находясь под дей­ ствием силы тяжести, подобно фрезе срезает с каждым проходом била как бы «стружку» объемом

V = ALpli,

где А — горизонтальная проекция дуги КС (рис. 35); Lp — длина ротора; /г — средняя толщина «стружки» по вертикали, опреде­ ляемая как путь свободно падающих кусков за время поворота ротора от одного била до другого.

Предполагается, что весь проникший в рабочую зону (ниже дуги КС) материал срезается билом и выбрасывается из выходной щели, а ширина внешней поверхности била b — 0. Назовем опи­ санную модель процесса разгрузки идеальной.

метров ß, cp, Dp, Lp, г и формы камеры дробления; Gz — функция параметров ß, ф, Dp, Lp, ир, а также формы камеры дробления. Экспериментальными исследованиями установлен показатель сте­

Рис. 36. Зависимость показателя степени q от критерия ско­ рости Сѵ = ѵ~р : Dp

Влияние угла установки первой отражательной плиты. Хотя из анализа формулы (3.9) вытекает прямая пропорциональность Qm от А, такой вывод был бы ошибочным, так как начальная скорость

выше трещины NM, получив удар через внутренние силы сцепле­ ния, которые окажутся разрушенными, приобретет некоторую ско­ рость ѵк, направление которой должно совпадать с направлением

Сделав такое предположение, легко найти вертикальную проекцию начальной скорости внедрения ѵв в точке N :

ѵъ = Скѵрsin рд..

Зная значения /і и ѵв, можно подсчитать элементарный объем материала dV, внедрившегося в окрестности точкіг N за время

Если эту производительность принять за единицу, то производи­

Значения параметров в уравнении (3.14) были определены экспериментально на модели роторной дробилки, что позволило

учитывающий влияние угла установки отражательной плиты-

Влияние ширины выходной щели. Чтобы выяснить характер влияния ширины выходной щели на производительность, следует рассмотреть изменение объема материала, выбрасываемого каждым билом при увеличении щели от 0 до s. Учитывая, что глубина проникновения h куска в рабочую зону ротора увеличивается с возрастанием угла ßA (рис. 37), производительность Q0 при

s — 0 пропорциональна площади F (рис. 38), равной заштри­ хованной площади OLN, а производительность Qm при щели s пропорциональна топ же площади плюс Дхіг. Выразив произво­

Экспериментально полученная зависимость выражается урав­ нением

Влияние закругления передней кромки била. Сравним реаль­ ный процесс захвата кусков билом с идеальной моделью процесса разгрузки, на базе которой выведена формула (3.9).

В идеальной модели полагали, что радиус закругления перед­ ней кромки била г = 0. При этом условии весь объем V = liALp захватывается билом на высоту /г. Если кромка имеет закругление по дуге окружности, что на первой стадии изнашивания отвечает форме изношенного била, то часть материала, проникшего на глубину /г, будет вытолкнута обратно из рабочей зоны и факти­ чески захваченный объем сократится пропорционально умень­ шению h.

Рассмотрим взаимодействие била, имеющего закругленную кромку радиусом г с кусками материала (рис. 39). Если кусок М встретился с билом на закругленной его части в точке N, распо­ ложенной под углом ф0, то на кусок действует сила реакции поверхности R, являющаяся суммой силы трения Т и нормаль­ ной реакции поверхности RN. Направления скорости ѵр и реак­ ции R образуют некоторый угол ф„ •— фт, где фт — угол трения.