1.2.1. Определение потребной мощности валковой дробилки

Мощность в валковой дробилке складывается из мощности, расходуемой на преодоление сопротивлений: дробления N₁, сил трения материала о валкиN₂, и в подшипникахN₃.

Установочная мощность составляет:

(1.12)

где η – КПД передачи η = 0,85

Мощность, необходимая на дробление материала, кВт:

где А – работа, совершаемая валком, Н·м; n– число оборотов валка в секунду.

Работу, совершаемую силами нажатия обоих валков на материал, определяют

(1.13)

где S– величина горизонтального пути, проходимого точкой приложения силы Р, м:

где R– радиус валка, м;α– угол захвата.

Р_ср– фактическое среднее усилие дробления, Н:

где Р₁– среднее усилие дробления, Н:

(1.14)

Р_уд– удельное давление на валок, Н/м²:

(1.15)

Здесь к – коэффициент, принимаемый равным 1,15; σ_Т– предел текучести, Н/м²(для пластичных глин в пределах (30-50) Н/см²; δ – коэффициент,; μ – коэффициент трения между материалом и валком μ = (0,4 – 0,45);h_НС– толщина нейтрального слоя, м,;h_Н- начальная толщина поступающего материала, равная наибольшему размеру поступающих кусков, м,; Δh – линейное обжатие материала, м,h_К– толщина выходящей ленты материала (см), равная ширине щели между валками, a; F – площадь, на которой действует удельное давление, м²:

(1.16)

где L– длина валков, м;l– длина дуги, на которой измельчается материал, м:

где α – угол захвата,

К_Р– коэффициент, учитывающий использование длины валков и степень разрыхления материала (1-7); (1-9).

Мощность, затраченная на преодоление сил трения материала о валок, кВт:

(1.18)

где f₁– коэффициент трения материала о валок,f₁= 0,4: 0,5.

Мощность, затраченная на трение в подшипниках, кВт:

(1.18)

где d– диаметр шейки вала, м;f₁¹– коэффициент трения качения, приведенный к валу электродвигателя;G– нагрузка на подшипники, Н.

(1.19)

Здесь Q– сила тяжести валка, Н; Р_ср– среднее усилие дробления, Н.

Определение мощности дробилок по приведенным формулам ввиду сложности процесса дробления не всегда дает точные результаты. Обычно для проверки их прибегают к эмпирическим формулам.

Дробление твердых пород гладкими валками (кВт):

(1.20)

где σ_Впредел прочности дробимого материала при сжатии, Н/м²;L– длина валка, м;a– ширина щели между валками, м; к – то же, что при определении производительности;E– модуль упругости дробимого материала, Н/м^2;d– средний размер загружаемых кусков, м;n– число оборотов валков, мин;R– радиус валка, м.

Дробление пород средней прочности, кВт [4]

(1.21)

Здесь V– окружная скорость валков, м/с;k– коэффициент равный 0,6+ 0,15 (Dиd– соответственно диаметры валка и куска материала).

Дробление хрупких пород (мел, уголь и т.д.) кВт [4]

(1.22)

где i– степень измельчения;Q- производительность, т/ч.

1.2.2. Определение усилий, действующих в валковой дробилке

Валы, опоры, металлоконструкции и другие детали воспринимают усилия от нажатия пружины, предохранительного устройства. Дробление материала между валками возможно только в том случае, если между ними будет создано необходимое давление.

Распорное усилие между валками Р, обеспечивающее измельчение материала определяется по формуле

(1.23)

где F– площадь контакта валка с дробимым материалом, м²;σ– предел прочности материала при сжатии, Н/м²;k– коэффициент разрыхления материала и использования длины валка.

Площадь контакта (м²)или.

Здесь L– длина валка, м;R– радиус валка, м; α – угол захвата, град;l– длина дуги на участке, где измельчается материал, м. При α= 16⁰40¹(для твердых пород) , для глин влажности 15-17% σ = 0,07 – 0,08 МН/м²

Допустимое значение давления на валки Р находят по формуле

(1.24)

где Р_д– допускаемое давление на 1 погонный сантиметр длины вала;

L – длина валка.

При дроблении твердых пород Р_д= 20000 … 40000 Н/м

При дроблении влажных пластичных глин:

зубчатыми венцами Р_д= 3000 Н/м

камневыделительными вальцами Р_д= 3000 Н/м

вальцами мелкого дробления Р_д= 5000 Н/м