Машини для крупного, середнього і дрібного подрібнення.
Подрібненням називають процес механічного руйнування твердих тіл під дією зовнішніх сил. Ефективність цього процесу визначається способом прикладення сили до тіла, яке необхідно зруйнувати. На практиці широко використовуються:
роздавлювання;
розколювання;
розмелювання;
різання;
удар;
стирання.
При роздавлюванні тіло під дією навантаження деформується по всьому об’єму і, коли внутрішня напруга в ньому перевищить межу міцності стисканню, руйнується.
При роздавлюванні основними характеристиками є межа міцності матеріалу при стисканні і модуль пружності. Ці величини визначаються дослідним шляхом при стисканні на пресі зразків матеріалу кубічної форми з ребром 50 мм.
По значенню межи міцності матеріали, що подрібнюються, підрозділяються на м’які (σст < 80 МПа), середньої міцності (σст = 80…150 МПа), і міцні (σст = 150…250 МПа).
Із збільшенням розмірів куска, що подрібнюється, його міцність зменшується. Це пояснюється тим, що кусок має тріщини і локальні концентрації напруги.
При розколюванні тіло руйнується на частки в місцях концентрації найбільших навантажень, що передаються клиноподібними робочими елементами подрібнювача. Частки, що при цьому утворюються, більш однорідні за розміром та формою. Спосіб розколювання в порівнянні з роздавлюванням дозволяє регулювати крупність часток, які при цьому утворюються.
При розмелюванні тіло руйнується під дією згинаючих сил. Розміри та форма часток, які утворюються при розмелюванні, мають такі ж розміри, що і при розколюванні.
При різанні тіло розподіляється на частки заздалегідь заданого розміру і форми. Процес повністю керований.
При стиранні тіло подрібнюється під дією стискаючих, розтягнуючих та зрізаючих сил. При цьому одержують дрібний порошкоподібний продукт.
При ударі тіло розпадається на частки під дією динамічного навантаження. Розрізнюють руйнування тіла стисненим та вільним ударом. При стиснутому ударі тіло руйнується між двома робочими органами подрібнювача. Ефект такого руйнування залежить від кінетичної енергії тала, що ударяє. При вільному ударі руйнування тіла відбувається в результаті зіткнення його з робочим органом подрібнювача або з іншими тілами в польоті. Ефект такого руйнування визначається швидкістю їх зіткнення незалежно від того, рухається тіло, що руйнується, або робочий орган подрібнювача.
При опису процесів подрібнення, основаних на ударі, необхідно використовувати таку характеристику міцності матеріалу, як міцність на розрив.
В процесах тонкого подрібнення, наприклад, помелі, основаних на ударі та стиранні, аналіз механізму руйнування часток твердого матеріалу дуже складний. Тому в якості характеристики міцності матеріалу використовують залежність приросту питомої площі поверхні матеріалу, що подрібнюється, від питомих витрат енергії. Цей зв’язок при конкретному способі подрібнення встановлюється дослідним шляхом.
Машини для подрібнення твердого матеріалу за принципом його руйнування можна розподілити на три групи:
машини роздавлюючої дії;
машини ударної дії;
машини ударно-стираючої дії.
До першої групи відносяться:
валкові дробарки з гладкими, рифленими та зубчатими валками;
щокові дробарки;
конусні дробарки крупного, середнього та дрібного подрібнення.
До другої групи відносяться:
молоткові дробарки.
До третьої групи відносяться:
шарові барабанні млини сухого або мокрого помелу.
Одною з основних характеристик здатності до подрібнювання цих машин є ступінь подрібнення:
i = δп.сер./ δк.сер
де δп.сер та δк.сер – відповідно середній розмір часток матеріалу на вході і на виході з машини.
Принцип роботи дробарок оснований на стисканні кускового матеріалу, або ударі по цьому матеріалу. Енергія дії на матеріал, який треба подрібнити, повинна перевищувати енергію, яка зв’язує матеріал в єдину структуру. Чим більше різниця цих енергій, тим скоріше руйнується матеріал.
Тому машини для розмелювання підрозділяються, насамперед, видом енергії, яка підводиться. Це:
Стискаюча дія: щокові, валкові та конусні дробарки
Ударна дія: млини, що обертаються, з тілами для подрібнення, вібраційні млини, диспергатори і т.і.