- •Раздел I. Оборудование для измельчения и сортирования строительных материалов
- •Глава I. Общие сведения
- •§ 1. Свойства измельчаемых материалов
- •§2 Основные сведения о свойствах измельчаемых материалов
- •1. Шкала для оценки абразивности материалов (предложенная вниИстройдормаш)
- •§ 3. Характеристика процесса измельчения
- •§4. Требования к качеству строительных материалов
- •§ 5. Энергоемкость процесса измельчения
- •§ 6.Основные методы измельчения.
- •Глава II. Машины для дробления
- •§ 1. Щековые дробилки
- •§2 Конструкция
- •§3 Расчет основных параметров
- •§4 Расчет нагрузок в основных элементах
- •Глава 3 конусные дробилки
- •§1 Назначение, принцип действия и классификация
- •§2 Конструкция
- •Основы расчета конусных дробилок
- •Глава 4 валковые дробилки
- •§1 Область применения и классификация
- •§2 Конструкция
- •§3 Расчет основных параметров
- •Раздел 2. Машины и оборудование
- •Глава2. Общие сведения о процессах сортирования материалов
- •§1 Назначение и сущность процессов сортирования
- •§2 Основы вероятностной теории процесса
- •Глава1. Грохоты с плоскими рабочими органами
- •§1 Конструкция просеивающих элементов
- •§2 Вибрационные грохоты
- •Глава3. Передвижные дробильно-сортировочные установки
- •Раздел 4. Машины для перемешивания
- •Глава 1. Общие сведения
- •§1.Процесс перемешивания
- •§2.Классификация смесительных машин
- •§ 2. Смесительное оборудование для приготовления жидких суспензий и эмульсий
- •§1.Смесители для приготовления шлама
- •§ 2. Смесители для приготовления гипсовых составов
- •§3.Смесители для приготовления суспензий при производстве керамических изделий
- •Глава 3.Смесителм для премешивания сухих порошковых и вязкопластических смесей.
- •§1.Лопастные смесители с горизонтальными валами
- •§ 2. Бегунково-лопастные смесители
- •§3.Пневмомеханический гомогенизатор.
- •Глава 5. Смесители для приготовления бетонных смесей и строительных растворов.
- •§ 1. Общие сведения о бетонах,
- •Строительных растворах. Классификация смесительных машин.
- •§2.Гравитационные бетоносмесители.
- •§2.Смесители принудительного действия.
- •§3.Смесители для приготовления строительных растворов.
- •§4. Вибрационные смесители
- •§5.Смесители для приготовления легких бетонов
- •Глава 6. Бетонные и растворные заводы и установки
- •§1.Технологический процесс приготовления бетонов и растворов
- •§2.Основные типы и состав бетонных и растворных заводов
- •§3.Основы автоматизации смесительных заводов и установок
- •§4.Выбор смесительного завода.
§3 Расчет основных параметров
Угол захвата в валковых дробилках — это угол между двумя касательными к поверхности валков в точках соприкосновения с дробимым материалом.
На кусок дробимого материала (рис. 49), имеющего форму шара и массу т, которой ввиду ее незначительности можно пренебречь, действуют силы давления Р от обоих валков и силы трения, равные fP (здесьf — коэффициент трения материалов о валок). Для упрощения эти силы показаны на рис. 49 для одного валка.
Кусок будет затягиваться валками, если 2Pf cosα ≥ 2Р sinα или f ≥ tgα, а так как f = tg φ (здесь φ— угол трения), то α ≤ φ. Но β = 2α, значит β ≤ 2φ. Таким образом, так же как у щековых и конусных дробилок, угол захвата у валковых дробилок для нормального дробления не должен превышать двойной угол трения.
Размер куска, захватываемого валками, можно определить пользуясь схемой на рис. 49.
Если принять, что D и d — диаметры соответственно валка и куска материала, а — ширина выходной щели, то:
Разделив правую и левую часть второго уравнения (27) на d, получим:
Степень измельчения в валковых дробилках в среднем равна 4, тогда a/d = 0,25. Подставив это значение в уравнение (28), получим:
Коэффициент трения f для прочных пород принимается равным 0,3, для влажной глины 0,45. При таких значениях f угол а будет равен 16° 40' и 24° 20', а отношение D/d:
для прочных пород
для влажных глин
Обычно для гладких валков отношение D/d принимают равным 20, для зубчатых и рифленых валков 2—6, так как в последнем случае кусок материала затягивается при непосредственном захвате его поверхностью рабочего органа.
Производительность валковых дробилок можно вычислить, если представить процесс дробления как движение ленты материала. За один оборот валка объем ленты материала (м3), прошедший через выходную щель, будет
V= πDLa,
где D — диаметр валка; L — длина валка; а— ширина выходной щели.
Производительность дробилки (м3/с) при частоте вращения вала п:
Q = πDLan.
Так как обычно длина валка используется неполностью и материал выходит из дробилки в разрыхленном виде, а не плотной лентой, то в формулу производительности вводят коэффициент μ, учитывающий степень разрыхленности материала.
Для прочных материалов ;
для влажных вязких .
При работе машины на прочных материалах под действием усилий дробления предохранительные пружины несколько деформируются и валки расходятся, поэтому при расчетах размер выходной щели назначают равным 1,25α.
В формулу вводят также объемную массу дробимого материала ρ (кг/м3), тогда производительность валковой дробилки (кг/с)
Частоту вращения валков (об/с) определяют по формуле, предложенной проф. Л. Б. Левенсоном:
где f — коэффициент трения материала о валок; d — диаметр куска исходного материала, м; D — диаметр валка, м.
Частота вращения валка должна быть тем меньше, чем больше его диаметр, а также диаметр поступающих кусков и их объемная масса и чем меньше коэффициент трения между куском материала и валками. По формуле (29) определяют максимально возможную частоту вращения валков. Для уменьшения износа бандажей и более устойчивой и спокойной работы валковой дробилки окружная скорость валков должна быть равной 2—7 м/с.
Усилия в деталях валковой дробилки определяются нагрузкой,
которая создается пружинами предохранительного устройства. Эта нагрузка зависит от многих факторов и может быть вычислена лишь приближенно.
Предположим, что суммарное усилие (Н) между валками при дроблении материала равно Р. Площадь (м2), на которой будет
действовать это усилие:
F = Ll,
где L— длина валков, м; l = Rα = Dα/2— длина дуги на участке измельчения материала, м; R — радиус валка, м; α— угол дуги, рад.
Поскольку при измельчении прочных материалов а = 16° 40',
то
(30)
(30)
где σ— предел прочности материала при сжатии, Н/м2; коэффициент разрыхления материала (для прочных пород μ=0,2÷0,3; для глины μ=0,4÷0,6)
Подставив значения l и μ в формулу (30), получим:
для прочных пород
для глин
Сила нажатия пружин подвижного валка должна обеспечивать суммарные значения Р.
Установочную мощность электродвигателя валковой дробилки Nдв можно определить, если учесть затраты мощности на дробление материала и трение в подшипниках, т. е. на преодоление всех сопротивлений при работе машины:
где N1 — мощность, расходуемая на дробление материала; N2 — мощность, расходуемая на трение в подшипниках; η— КПД.
При захвате валками кусков материала среднее суммарное усилие дробления Рср вызывает силу трения, равную fPcp (здесь f — коэффициент трения). Произведение этой силы на радиус валка R представляет собой момент силы, на преодоление которого расходуется мощность двигателя.
Произведение момента силы трения и угловой скорости валка ω= πп/30 определяет мощность N1 необходимую для дробления:
Подставив значение Рср из формулы (30) в формулу (32), получим:
Мощность, необходимая на преодоление трения в подшипниках:
где z— диаметр шейки вала, м; f1 — коэффициент трения качения, приведенный к валу; Q— сила тяжести валка, Н; Рср— среднее усилие дробления, Н.
Из формул (31)—(34) окончательно формула для определения установочной мощности электродвигателя валковой дробилки будет иметь вид: