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

рабочей зоны. Лишь при условии ф0 == срт эта составляющая равна нулю. Таким образом, все куски, ударившиеся в закруглен­ ную часть била на глубине Ііп соответствующей углу срт, вытал­ киваются из рабочей зоны и било захватывает лишь те куски, которые ударятся о било на участке

ha = h — hr.

Основываясь на этих предпосылках, вывели значение коэффи­

Величина Кг может быть использована в качестве поправоч­ ного коэффициента на закругление кромки била.

Влияние ширины внешней поверхности била. Установлено,

в рабочую зону ротора и, следовательно, на величину /г.

тельно уменьшаться. Так как формула выведена без учета того, что при крупных кусках (ô > 0,3) последние не могут заходить в рабочую зону на глубину h = 0,5D, то при ô >> 0,3 в формулу (3.18) следует подставлять 6 = 0,3.

Влияние размера кусков загружаемого материала. С увеличе­ нием размера куска, проникающего в рабочую зону ротора (см. рис. 15), угол поворота а,п до момента встречи била с куском уменьшается, а следовательно, сокращаются время и глубина

проникновения куска, что снижает производительность. Этот вывод вытекает также из формулы (3.18). Следовательно, макси­ мальная производительность будет при ô >0. Кроме того, чем крупнее куски, тем в большей степени затрудняется их разгрузка из камеры дробления. Последнюю можно рассматривать как бункер с воронкообразным днищем, заполненный кусковым мате­ риалом. Известно, что при размерах кусков, составляющих 0,4—0,5 размера отверстия, разгрузка кускового материала становится невозможной из-за образования сводов. Подобное явление наблюдается н при прохождении кускового материала через рабочую камеру. Экспериментально была получена зави­ симость (рис. 40), подтвердив­ шая эти рассуждения:

они могут свободно пройти при питании отдельными кусками. Практически при б ^ 0,3 дробилка может работать, обеспе­ чивая производительность Ко ^ 0,3, при условии питания ее отдельными кусками с интервалами времени, достаточными, чтобы они раздробились и освободили пространство над ротором. При этом дробилка работает неустойчиво, так как стоит перегрузить камеру дробления, как образуется свод и продвижение материала к ротору прекращается (KD = 0). В таком режиме чаще всего работают дробилки крупного дробления, принимая куски раз­

мером до б = 0,6.

Если питать дробилку порциями с определенными интервалами

содержит куски не только максимального размера, то поддержи­ вать питание дробилки без перегрузки камеры оказывается воз­ можным и при ö >■ 0,2, конечно, если размеры кусков не пре­ вышают размеров камеры дробления.

Кривая KD = / (Ô) в интервале б >> 0,2 требует более деталь­ ного исследования, поэтому на графике она показана штрихпунктирной линией.

Влияние физических свойств дробимого материала. В идеаль­ ной модели процесса разгрузки предполагается, что все куски, попавшие на окружность ротора, должны расколоться и часть их, находящаяся в рабочей зоне, увлечена билом. В реальной дробилке не все куски расколятся и половина их должна быть выброшена из рабочей зоны, так как имеется равная вероятность захвата нх билами. Количество нерасколовшихся и незахваченных кусков тем больше, чем значительнее сопротивляемость материала разрушениюИзвестно, что критерием прочности при односто­

роннем ударе является показатель — . Так как размер куска

Ѵо“ К

dKи диаметр ротора Dp считаем величинами линейно зависимыми,

ность ротора, окажется нераздробленными. Следовательно, с уве­ личением показателя С0 производительность должна снижаться

врезультате возрастания доли кусков, не захваченных билами. Экспериментально установлена зависимость

здесь Са = Yo-L'p-, где а„ — в кгс/см2; у — в гс/см3; D„ — в м. Поправочный коэффициент Кд представляет собой отношение

тивляемости разрушению на дробилках крупного размера меньше, чем на мелких. Судя по выражению (3.20), прочность сгр влияет на производительность незначительно. Так, например, для диа­

продукта, следует при дроблении более прочного материала изме­ нить режим дробления, например, увеличить ир пли уменьшить s. При этом производительность дополнительно снизится и под действием этих факторов. Следовательно, Са влияет на Q,,, при постоянной степени дробления больше, чем показано на графике (см. рис. 109).

О влиянии других факторов. Результаты исследования рабочей высоты била, угла установки приемного лотка, угла наклона приемного лотка, высоты рабочей камеры и объемной массы дробимого материала на производительность показали следующее.

Если рабочая высота била Ігб превышает наибольшую глубину

водительность почти прямо пропорциональна Ігб. В интервале 0,04DP <у Ііб < 0 ,Ш Р с уменьшением высоты от 0,lDp до 0,04DP производительность снижается на 20—30%. Так как обычно /і6 5 ; S=:0,lDp, то влияние этого фактора не учитывается-

Угол установки приемного лотка ср, хотя и изменяет размер А (см. рис. 35), однако на восходящем участке окружности ротора начальная скорость внедрения кусков ип направлена вверх, что резко снижает глубину проникновения кусков на этом участке, а также производительность. Эксперименты показывают, что изменение угла ср от 20 до 40° не сказывается на Qm. Поэтому влияние этого параметра на Q,„ также не учитывается.

Влияние угла наклона приемного лотка срл на Qm не обнару­ живается ни из модели процесса разгрузки, ни экспериментально. Изменение его от 45 до 90° не отражается на производительности.

Высота рабочей камеры Іік определяет высоту слоя материала, скапливающегося над ротором и создающего подпор сверху. Подпор способствует удержанию в рабочей зоне части материала, которая могла бы быть выброшена из нее. Наибольшая произво­ дительность достигается при hK — 3D, где D — размер кусков. При Ігк ^ 3D не достигается благоприятная форма отражатель­ ной поверхности, при которой обеспечивается наилучший эффект дробления. Высота камеры дробления обычно составляет 1,5D < <у Іік < 3 D. При этом производительность для меньших значе­ ний Ігк снижается незначительно.

Объемный вес дробимого материала у0 влияет на объемную

производительность через показатель Са = — , но это влияние ѴоЪ’р

невелико, так как колебание значений у0 для горных пород не­ значительно, и с увеличением у0 возрастает и сгр, при этом Са изменяется в меньшей степени. Величина у0 больше влияет на весовую производительность, чем на объемную. Первую молено Считать прямо пропорциональной у0-

Формулы производительности. Из рассмотрения влияния от­ дельных факторов вытекает формула производительности, выра­ женной в м3/ч материала в разрыхленном состоянии:

учитывает резерв производительности при неравномерной за­ грузке); X = 1,5; т = 0,35; у — 1,5; q должно выбираться по графику (рис. 36) в зависимости от критерия Сѵ

Формула (3.21) наиболее полно учитывает факторы, влияющие на производительность, и дает наиболее точное совпадение с дан­ ными, полученными на роторных дробилках как небольших, так и крупных размеров. Ввиду того, что крупность кусков за­ гружаемого материала существенно влияет на производительность, а в практике работы роторных дробилок крупность питания не­ постоянна и обычно колеблется в больших пределах, то кратко­ временная производительность промышленных дробилок может значительно отклоняться от вычисленной по формуле (3.21) в зависимости от того, насколько правильно выбран коэффициент Ко при расчете. Поэтому приведенная формула при правильно определенном значении KD дает близкое совпадение с опытными данными при длительном режиме работы.

Если требуется определить производительность ориентиро­ вочно, то формулу (3.21) можно использовать в упрощенном виде:

3. ЭНЕРГОЗАТРАТЫ В РОТОРНЫХ ДРОБИЛКАХ

Стоимость затрачиваемой электроэнергии составляет около 30% от общей стоимости операции дробления материалов в ротор­ ных дробилках среднего и мелкого дробления. Расход электро­ энергии на дробление зависит от производительности, результатов

промышленных и опытных дробилках, были получены основные зависимости расхода электроэнергии от показателей и режима работы дробилок. На рис. 41 показаны результаты исследования дробилки с диаметром ротора 500 мм и длиной ротора 140 мм при дроблении турдейского известняка.

Чтобы сопоставить расход энергии на процесс дробления УѴдр в разных конструкциях дробилок, чаще всего из общей мощ­ ности N3 вычитают мощность холостого хода, подразумевая, что разность представляет собой мощность, затрачиваемую на чистое дробление. Как показали исследования, этот метод дает большую погрешность. Мощность, расходуемая на потери в механизмах роторной дробилки и электродвигателе, при номинальной на­ грузке больше мощности холостого хода в 1,1—1,7 раза. С целью определения Мдр и установления закономерностей ее расчета во ВНИИСтройдормаше было разработано специальное устрой­ ство.

Устройство состояло из тормоза конструкции Прони, закреп­ ленного на валу дробилки, датчика нагрузки, датчика потребляе­ мой мощности электродвигателем, датчика числа оборотов и тензометрической регистрирующей установки.

Полученные с помощью тормоза Прони тарировочные графики использовались для определения мощности /Ѵдр по замеренной

кам. Из графиков следует, что потери мощности в механизме дробилки, приводе и электродвигателе при наибольших произво­ дительностях и окружных скоростях ротора 12,6; 25,2 и 36,7 м/с соответственно возросли в 1,1; 1,77 и 1,57 раза. Из графика (рис. 41) также видно, что удельный расход затраченной электроэнергии

Ѵэ = -ÿ - (где Q-— производительность) значительно изменяется

в зависимости от производительности и поэтому не может быть использован в качестве расчетного показателя.

Более надежным показателем энергоемкости процесса дробления является удельный расход энергни дробления удр = ~Ц:р- .

а — 12,6 м/с; 6 — 25,2 м/с; в — 36,7 м/с

Этот показатель, как следует из графиков на рис. 41, имеет по­ стоянное значение во всем диапазоне производительности.

Коэффициент полезного действия дробилки

при максимальной производительности для скоростей ротора 12,6; 25,2 и 36,7 м/с соответственно равнялся 0,74; 0,63 и 0,59. Полученные значения к. п. д. характерны для испытанной модели и ее электродвигателя.

Чтобы определить, какой гипотезе дробления отвечает харак­ тер дробления камня в роторных дробилках, ВНИИСтройдормаш провел комплексное исследование группы роторных дробилок, значительно отличающихся по параметрам и показателям работы. Исследования проводились на известняке Турдейского карьера крупностью от 15 до 600 мм для разных типоразмеров дробилок.

его разрушения, принятого по различным гипотезам. Характе­ ристикой разрушения материала по гипотезе Риттингера является величина показателя удельной, вновь образованной поверх­

ности -Цтіі-, по гипотезам Бонда и Кирпичева—Кика — величины, Ысв

подсчитываемые соответственно по выражениям V I - 1 и lg і.

V DI

Наименьший разброс точек от осредняющего графика и наи­ меньший коэффициент вариации соответствовали гипотезе Рит­ тингера— /Свар = 20,6%. Для гипотез Бонда и Кирпичева— Кика коэффициент вариации соответственно составил 27 и 95%. Это дает основание рекомендовать для расчета номинальной мощности электродвигателя в квт следующую формулу:

Энергетический показатель щдр представляет собой комплекс­ ный показатель дробимого материала, характеризующий энерго­ емкость его разрушения в роторных дробилках. Численно юдр равен удельному расходу энергии на единицу показателя вновь образованной поверхности материала АF. Величина энергети­ ческого показателя существенно зависит от вида материала. Значения его могут изменяться до 40 раз.

В табл. 7 приведены значения юдр некоторых материалов, наиболее часто используемых при дроблении в роторных дро­ билках.

Коэффициент вариации энергетического показателя извест­ няка Турдейского месторождения при определении по группе машин, работающих на разных режимах, составил 22,8, по от­ дельным машинам— 13,9%. В настоящее время значения кудр для многих материалов и горных пород не определены, что за­ трудняет непосредственное применение формулы (3.24) для рас­ четов. Для возможности ее применения установлена эмпирическая

Ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и м а т е р и а л о в

зависимость шдр от предела прочности при растяжении для ма­ териалов с пределом прочности ниже ар = 160 кгс/см2:

Величина щдр, подсчитанная по выражению (3.25), имеет коэффициент вариации 29%. Исследования показали, что вели­ чина энергетического показателя -зависит от режима работы дробилки и типа конструкции.

Из графиков на рис. 41 видно, что wnp минимально при наи­ меньших значениях производительности и возрастает с ее увели­ чением до (0,35—0,4) Q,nax, после чего остается почти постоянным. Эта закономерность объясняется лучшими условиями дробления материала при питании дробилки единичными камнями.

Учитывая, что дробилки обычно работают при производитель­ ности от 0,4Qmax до 0,8Qmax, можно считать, что энергетический показатель для каждого режима остается постоянным незави­ симо от производительности.

Для той же модели при производительности 7,5 м3/ч была получена зависимость дадр от окружной скорости бил ротора (рис. 43) и выходной щели (рис. 44).