3. Розрахункові відомості
Визначення кута захвату. Кутом захвату називають кут α (рис. 7, а), утворений щоками дробарки при підході рухомої щоки до нерухомої. Для визначення оптимального значення кута захвату, при якому матеріал не виштовхуватиметься з дробарки, приймемо розташування обох щік, як показано на рис. 7, а, тобто під однаковими кутами /2 до вертикальної площини. При натисненні рухомої щоки на шматок матеріалу в точках зіткнення його з поверхнею щік виникають сили нормального тиску Р і сили тертя Pf. Силы Р розкладаються на складові - горизонтальні Рcos /2 і вертикальні Рsin /2. Останні прагнуть виштовхнути матеріал із завантажувального отвору дробарки. Складові Рcos /2 від сил тертя F = Pf протидіють виштовхуванню матеріалу.
Таблиця 2
Технічна характеристика щокових дробарок
Для нормальної роботи щокової дробарки потрібне дотримання умови
.
Розділивши обидві частини рівняння на 2Pcos /2, отримаємо
.
З курсу механіки відомо, що f = tg, где - кут тертя, тоді 2.
Отже, для нормальної роботи дробарки кут захвату має дорівнювати подвійному куту тертя або бути менше його. При f = 0,3 = 16°40, = 33°20. На практиці приймають = 15 25°, при цьому міра подрібнення складає i = 3 6, а глибина завантажувального отвору - в 2 2,5 разу більше його ширини. При нормальному куту захвату, коли одні шматки заклинюються іншими ( > 2), шматок матеріалу можливо буде викинутий з дробарки.
Визначення оптимальної кутової швидкості ексцентрикового валу. Припустимо, що при відході рухомої щоки на величину 5 (рис. 7, б), тобто протягом пів-оберта ексцентрикового валу, із завантажувального отвору дробарки вільно випадає подрібнений матеріал у вигляді призми трапецеїдального перерізу.
У зв'язку з тим що хід щоки невеликий, приймаємо кут α незмінним, тоді висота призми
Рис. 7. Схеми до визначення:
а - кута захвату; б - кутової швидкості і продуктивності дробарки
(м).
На
підставі закону вільного падіння
,
час вільного падіння призми
(с)
де g - прискорення сили тяжіння, g = 9,81 м/с2.
З іншого боку, враховуючи, що ексцентриковий вал має кутову швидкість і що при одному обороті валу рухома щока робить одне повне коливання, визначимо час (t) одного ходу (відходу) щоки :
У системі СІ |
У системі МКГСС |
|
|
(с).
(с).Для безперешкодного випадання матеріалу необхідно, щоб t = t1. Підставляючи в цю рівність значення t і t1, отримаємо
|
|
звідки
|
|
(рад/с).
(об/хв).При = 20 отримаємо
|
|
(рад/с).
(об/хв).Величина s складає 0,015 - 0,025 м
У щокових дробарках з овальним кулачковим приводом (див. рис. 4, г) рухома щока робить два повні коливаня за пів-оберта головного валу і кутова швидкість має бути в 2 рази менше, ніж по формулі. Оскільки насправді матеріал не вільно випадає з дробарки, а має місце гальмування, то результат, отриманий по формулі, потрібно зменшити на 5 - 10%.
Приклад. Визначити найвигіднішу кутову швидкість ексцентрикового валу щокової дробарки з шарнірно-важільним механізмом, у якої величина відходу щоки в нижній точці 5 = 0,02 м, а = 20°:
|
|
(рад/с).
(об/хв.)Враховуючи гальмування між щоками (10%) приймаємо
|
|
(рад/с).
(об/хв.).Для дробарки з овальним кулачковим приводом відповідна кутова швидкість головного валу
|
|
(рад/с).
(об/хв.).Визначення продуктивності дробарки. Припустимо, що при відході рухомої щоки на величину s через розвантажувальну щілину дробарки випадає призма матеріалу (рис. 7, б) об'ємом
(м3),
де h та b - висота і ширина призми.
Приймемо
,
де d - розмір поперечника шматка матеріалу
(після дроблення).
Об'єм V
матеріалу випадає за час повного
коливання щоки
і формула для теоретичної продуктивності
матиме вигляд
|
|
(м3/с)
(м3/рік)
(4)* * Це допущення призводить до деякої неточності, але цілком допустимої для цілей практики.
При tg = 0,4 фактична продуктивність визначиться з формули
|
|
(кг/с)
(т/рік)де d, s і b – в м; – щільність в в т/м3 і кг/м3; - поправочний коефіцієнт, що враховує природне розпушування матеріалу і додаткове розпушування, що викликається тим, що матеріал подається в машину не суцільним потоком
0,25 – 0,6. Для великих мір подрібнення слід вибирати найменше значення поправочного коефіцієнта. На продуктивність щокової дробарки істотний вплив робить рівномірне і безперервне живлення, для здійснення якого застосовуються різні системи автоматичного регулювання. Найбільш вдалою слід рахувати блок-схему ВНИИНеруда* (рис. 8). Система складається з двигуна Д постійного струму, що забезпечує регульований привід пластинчатому живильнику, регулювальника продуктивності РП і регулювальника рівня РУ. Обмотка живиться від випрямляча В, який за допомогою трьох магнітних підсилювачів силових однофазних УСО підключений до мережі трифазного струму. Система може працювати від реостата ручного завдання РРЗ і автоматичного управління.
При роботі від РРЗ машиніст вручну переставляє ручку реостата, зменшує або збільшує швидкість подачі матеріалу. При такому приводі продуктивність установки підвищується на 5-7%.
Рис. 8. Блок-схема автоматичного регулювання завантаження щокової дробарки |
Визначення потужності двигуна. Для визначення потужності двигуна ще не вдалося створити цілком обгрунтованих аналітичних методів розрахунку, які враховували б властивості подрібнюваного матеріалу, якість експлуатованої машини, підгонки її деталей, мастила і т. л. і давали результати, близькі до дійсних. При виборі двигуна для щокових дробарок рекомендується користуватися досвідченими даними. Потужність двигуна орієнтовно визначають з розрахунку, що при мірі подрібнення i = 4 на одиницю продуктивності щокової дробарки 0,28 кг/з доводиться (з урахуванням к. п. д. передачі = 0,8) 0,46-0,55 кВт для м'яких порід, 0,75-0,92 кВт для порід середньої твердості і 0,92-1,1 кВт для твердих порід. При i 4 потужність змінюється (приблизно) пропорційно міри подрібнення. Для великих дробарок потужність, що приходиться на одиницю продуктивності, менше, ніж для невеликих.