2.1.2 Конусні дробарки

Конусні дробарки застосовують для дроблення всіляких порід, за винятком в'язких і дуже твердих.

У конусних дробарках шматки матеріалу роздавлюються між зовнішнім і внутрішнім конусами у результаті натискання внутрішнього конуса на матеріал. Конус при цьому переміщається по коловій траєкторії, коливаючись щодо нерухомої точки (гірації). Під час зближення конусів матеріал дробиться, а під час віддалення — вивантажується. Конусні дробарки класифікують за такими ознаками:

а) технологічним призначенням: дробарки крупного дроблення (D_cp = 0,3... 1,5 м; d_ср = 0,05...0,2 м, де D_cp, d_ср — середній розмір відповідно завантажуваного і вивантажуваного шматка); дробарки середнього дроблення (D_cp = 0,075...0,3 м; с/_ср = 0,015...0,05 м); дробарки дрібного і середнього дроблення (Д._р = 0,03...0,075 м; d_ср = 0,003...0,015 м);

б) конструктивним оформленням: дробарки з підвішеним валом, дробарки ексцентрикові, дробарки з консольним валом.

Кут захоплення дробарки з крутим конусом визначають так само, як і для щелепної дробарки (рис. 2.5):

(2.22)

Визначення обертової частоти рухомого конуса. У конусній дро­барці з крутим конусом за один оберт випадає об'єм матеріалу, який до того був між двома конусами (рис. 2.6, 2.7).

Рис. 2.5 Рис. 2.6

Рис. 2.7

Висоту шару матеріалу, що випадає з дробарки, визначають так:

(2.23)

де S₁+ S₂ = S.

Шлях матеріалу, що вільно випадає,

(2.24)

де t= .

З огляду на тертя між шматками матеріалу і конусом остаточно одержимо

(2.25)

де S = 2r 1,3d_ср; r — ексцентриситет, м.

Щоб визначити обертову частоту конусної дробарки з положистим конусом, розглянемо поводження матеріалу в зоні паралельності (рис. 2.8).

Рис. 2.8

Силу, що рухає матеріал Р, визначають так:

(2.26)

де С = тg; т — маса шматка; а — прискорення руху шматка. Розв'язуючи рівняння (2.13) щодо прискорення, одержуємо

(2.27)

Тоді шлях шматка, що дорівнює довжині зони паралельності, визначають так:

(2.28)

Розв'язуючи рівняння (2.14) щодо обертової частоти п, одержуємо

(2.29)

де — кут між твірною і основою рухомого конуса, = 40...45°;f - коефіцієнт тертя; L = 0,08d_н; d_н — нижній діаметр рухомого конуса, м (рис. 2.9).

Рис. 2.9

Визначення продуктивності. Площу перерізу об'єму, що випадає, для дробарки з крутим конусом визначають (див. рис. 2.7) так:

(2.30)

За один оберт випадає об'єм матеріалу

(2.31)

де — коефіцієнт розпушення матеріалу; D₁ =D_н— нижній діаметр нерухомого конуса.

Масова продуктивність

(2.32)

де лінійні розміри виражено в метрах.

Для дробарки з положистим конусом

(2.33)

Тоді

(2.34)

Потужність дробарок визначають за формулою (2.10), якщо _д =0,2.. .0,3.

Молоткові дробарки

Молоткові дробарки застосовують для подрібнювання крихких матеріалів з невеликою вологістю.

Подрібнювання в молотковій дробарці відбувається внаслідок:

• удару швидкообертових молотків безпосередньо по шматках матеріалу й удару шматків один об один;

• удару матеріалу об дробильні плити;

• подрібнювання матеріалу між молотками і броньовими плитами;

• подрібнювання матеріалу між молотками і колосниками.

На підставі конструктивних ознак молоткові дробарки поділяють за кількістю роторів на однороторні і двороторні, за способом кріплення молотків — із жорстко закріпленими і шарнірно підвішеними молотками, за розміщенням молотків — однорядні й багаторядні. Продуктивність молоткових дробарок залежно від розмірів машини і шматків, що надходять до неї, ступеня подрібнювання і твердості матеріалу коливається в межах від 3 до 250 т/г.

Розрахування параметрів ротора. Довжина молотка

(2.35)

де D_р — діаметр ротора, м.

Швидкість молотка після удару визначають з рівняння динамічної рівноваги (рис. 2.10):

(2.36)

де V₁ — колова швидкість центра ваги молотка після удару, м/с; М₀ — маса молотка, кг; І_A — момент інерції ротора, кгм²; т — маса максимального розміру шматка подрібнюваного матеріалу, кг; z — кількість молотків; сої — кутова швидкість молотка після удару, 1/с; V_К = (R+ l₁) _к— колова швидкість центра ваги до удару, м/с; V_шм— швидкість шматка подрібнюваного матеріалу у напрямку колової швидкості ротора

За вертикального завантаження V_шм = 0.

Розрахування продуктивності молоткової дробарки. Продуктивність молоткової дробарки визначають за емпіричною формулою, т/г,

n – обертова частота,с^-1

(2.37)

де D_р — діаметр ротора, м; L_р — довжина ротора, м; п — обертова часто­та, с^ч.

Визначення потужності молоткової дробарки. У молотковій дробарці потужність витрачається на відновлення енергії, що втрачають молотки під час ударів по шматку матеріалу (N₁) і стирання подрібнюваного матеріалу на колосникових ґратах (.N₂).

Потужність, потрібна для відновлення енергії, втраченої молотками під час ударів по шматку матеріалу, кВт,

(2.38)

Кінематична енергія, втрачена молотком під час ударів по шматку подрібнюваного матеріалу, Нм,

(2.39)

де V^{`</sup><sub>y1</sub> =(R+ l<sub>1</sub> +l<sub>2</sub><sup>`}) ₀ — швидкість молотка до моменту удару (у точці удару), м/с; l₁ — відстань від осі обертання молотка до осі центра ваги, м; l₂^`— відстань від осі центра ваги молотка до точки удару,м;

(2.40)

— маса середнього за продуктивністю шматка подрібнюваного матеріалу, що припадає на один молоток, кг.

Рис. 2.10

Відстань

(2.41)

де L_м — довжина робочої частини молотка;

(2.42)

Середнє значення глибини проникнення матеріалу (точки зіткнення); - мінімальна глибина проникнення, - максимальна глибина проникнення.

Маса молотка, зведена до точки удару, кг:

(2.43)

де — полярний момент інерції молотка щодо ротора.

Полярний момент інерції елемента молотка щодо власного центра ваги

(2.44)

де і₀— полярний момент інерції молотка щодо осі, що проходить через центр його маси; т'₀ — маса елемента молотка; а — відстань від осі, що проходить через центр маси молотка, до осі, що проходить через центр маси елемента.

Потужність, споживана на стирання подрібнюваного матеріалу на ко­лосникових ґратах, кВт,

(2.45)

Робота, витрачена всіма молотками на стирання на колосникових ґратах, Нм,

(2.46)

де - відцентрова сила шматка подрібнюваного матеріалу:

; (2.47)

- швидкість маси шматка подрібнюваного матеріалу;

(2.48)

- відстань від осі ротора до центра тяжіння шматка подрібнюваного матеріалу, м;

(2.49)

- розмір шматка масою т_0, м;

(2.50)

f₀ — коефіцієнт тертя матеріалу по металу; z_заг — загальна кількість молотків; L_кол — потрібна довжина колосникових ґрат, м.

Споживана на дроблення потужність

(2.51)