Материал: Роторные дробилки. Конструкции и расчеты. Шарипов Л.Х

Окончание таблицы 3.2

П р и м е ч а н и е. Окружная скорость бил ротора 20; 24; 28,8 34,3; 41,5 и 50 с.

4. ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

На выбор оптимальных конструктивных параметров дробилки влияют многие факторы, которые еще не изучены настолько обстоятельно, чтобы можно было принимать достоверные решения поставленных задач. Однако, взаимосвязанность этих факторов при различных сочетаниях элементов конструкций позволяет получить ряд оптимальных решений конструкции дробилки в целом.

Ротор. Главными параметрами дробилки являются диаметр и длина ротора. У однороторных дробилок крупного дробления диаметр ротора определяется главным образом размером наибольших кусков загружаемого материала:

Dp = (1,5 ÷ 3) Dmax .

У двухроторных дробилок одноступенчатого дробления Dp =1, 2Dmax .

Дробилки среднего дробления имеютDp = (3 ÷10) Dmax ; мелкого дробления

-Dp ³10Dmax . Однако решающим фактором для выбора Dp y дробилок послед-

них двух типов является производительность.

31

не оказывает влияния на эффект дробления. При выборе оптимального соотношения руководствуются следующим:

- чтобы получить больший момент инерции ротора при меньшей его мас-

се, выгоднее у дробилок крупного дробления иметь Lp <1, y дробилок средне-

Dp

го и мелкого дробления Lp ³1; габаритные размеры дробилки по длине и вы-

Dp

соте могут быть уменьшены при заданной производительности, когда Lp >1;

Dp

- при создании ряда дробилок различной производительности. с целью унификации рекомендуется с одним диаметром делать несколько размеров Lp .

При этом в одном ряду дробилок получаются, например, такие соотношения

Lp : 0,5; 0,8; 1,00; 1,25;

Dp

- в любом случае Lp не должно быть Меньше 1,5Dmax

Условное число бил ротора z зависит от диаметра ротора и назначения дробилки по крупности дробления. При выборе условного числа бил удобно

пользоваться отношением mz = Dzp , которое по аналогии с зубчатыми колесами

можно назвать модулем ротора. Эта величина умноженная на π и равная дуге окружности ротора между рабочими поверхностями соседних бил, характеризует вероятность и глубину проникновения кусков в рабочую зону ротора, что, в свою очередь, влияет на эффект удара и степень дробления. По выбранному модулю определяют условное число бил:

D

Z = p .

m

z

Обычно у дробилок крупного дробления mz = 300 ÷ 500 мм; y дробилок среднего и мелкого дробления mz = 170 ÷ 300 мм. При выборе модуля ротора следует учитывать, что более крупные размеры загружаемых кусков требуют и больших значений mz , большие степени дробления - меньших значений mz .

При определении числа z необходимо помнить, что для упрощения операции балансировки роторов выгоднее иметь четное число бил, так как в этом случае достаточно попарно подобрать била равной массы. При z = 3 это выполнить труднее. Еще более осложняется балансировка ротора при z = 5 . Поэтому нечетное число бил более трех делается редко.

32

Далее приводятся методики, которые используются при выборе конструктивных параметров дробилок.

Число бил по длине ротора определяется технологическими соображениями, удобством крепления и обслуживания. Била длиннее 600 мм труднее отлить с точностью, обеспечивающей плотное прилегание к опорным поверхностям корпуса ротора. Они тяжелы и требуют специальных подъемных средств для замены. Поэтому при Lp > 600 мм устанавливают по два била. При этом

общее число бил становится равным 2z . Два била по длине ротора позволяют по мере износа менять их местами, обеспечивая более равномерный износ по длине ротора. Установка более двух бил по длине ротора осложняет их крепление, при этом средние била становятся менее доступными. Поэтому часто для крупных дробилок изготовляют более длинные била, чтобы не усложнять их крепление.

Высота била может сказываться на производительности при hб < 0,1Dp .

Так как по мере износа высота hб не уменьшается, то при hб < 0,1Dp произво-

дительность дробилки заметно падала бы с износом бил. Чтобы снизить влияние износа на производительность, делают 0,18Dp > hб > 0,1Dp . Увеличение

hб > 0,18Dp нежелательно по следующим причинам. Скорости удара по кускам,

при этом увеличивается вероятность пропуска сверхмерных кусков. Однако имеются дробилки; у которых hб

Уменьшенная высота била может быть оправдана для дробилок мелкого дробления материалов невысокой абразивности, когда стремятся получить продукт дробления более равномерной крупности. Поэтому могут быть дробилки с

отношением hб Dp

Толщина била b0 (рис. 4.1) определяется из соображений минимального удельного износа и условиями прочности. Увеличение толщины била не повышает его срок службы, так как его внешняя поверхность истирается в раз быстрее рабочей независимо от ширины внешней поверхности. Вследствие этого било быстрее укорачивается по высоте до предельного размера, чем изнашивается по толщине. Если било опирается по всей длине опорной поверхности и изготовлено из вязкой стали аустенитного класса, например из стали марки 110Г13Л (ГОСТ 2176—67), его толщина может составлять(0, 4 − 0,6)hб .Била,

изготовленные из более хрупких сталей повышенной твердости, могут иметь большую толщину. Встречаются била, у которых b0 ³ hб .

Плоскость рабочей поверхности била чаще всего проходит через ось вращения ротора, что обеспечивает прямой удар. Более эффективный удар создает

33

передняя кромка била, однако в результате интенсивного изнашивания она постепенно закругляется и эффект удара снижается. Чтобы компенсировать эту потерю эффективности, часть рабочей поверхности наклоняют по ходу вращения на 15 ÷ 20o (рис. 4.1, вариант I), что увеличивает концентрацию напряжений. возникающих в куске дробимого материала при ударе, при некотором закруглении кромки.

Форма внешней поверхности ротора влияет на вероятность проникновения куска в рабочую зону ротора‚ поэтому наиболее рациональной формой поперечного профиля ротора для глубины проникновения является круглый цилиндр с выступающими билами (рис. 4.1, вариант II).Такая форма применяется при слабых ударных нагрузках на било, т. е. при мелком дроблении. При дроблении крупных кусков, создающих сильные ударные нагрузки, последние требуют более надежного крепления со стороны опорной поверхности, поэтому у дробилок крупного и среднего дробления корпус ротора выполняют с подпорной стенкой. При этом внешняя поверхность описывается по спирали либо по окружности с выступами (рис. 4.1, вариант I). Чтобы выступ меньше снижал глубину проникновения, целесообразно делать его в виде отдельных ребер (рис. 4.1, вариант III)‚ тогда часть кусков сможет проникать в промежутки между рёбрами, что повысит среднюю глубину проникновения. На дробилках крупного дробления рёбра следует делать достаточно прочными, чтобы не ослабить опорные части корпуса ротора.

Рис. 4.1. Элементы бил и варианты их исполнения

34

Камера дробления. Закономерности движения частиц материала в камере дробления дают основания разработать основные положения проектирования камеры дробления.

Первая камера дробления образуется рабочими поверхностями приемного лотка первой отражательной плиты и окружностью вращения ротора. Положение приемного лотка принято характеризовать двумя параметрами: угловом ϕ л наклона и углом ϕ установки. Оба параметра влияют на показатели движения материала к ротору, условия его соударения и разлета частиц после удара.

Угол наклона лотка влияет на скорость скольжения материала по лотку. При угле наклона, меньшем угла трения, движение материала по лотку под действием сил тяжести невозможно. Поэтому обычно угол наклона лотка берут равным 45 ÷ 60o .

Угол установки приемного лотка принимают из условий максимального использования верхней полуокружности ротора для дробления материала и минимального выброса частиц обратно в приемное отверстие. Уменьшение угла установки позволяет увеличить рабочую часть окружности ротора. Однако при малых углах установки наблюдается выброс дробленого продукта навстречу исходному материалу. Графоаналитические исследования показывают, что при углах ϕ = 25 ÷ 35o выброс частиц в зону приемного отверстия навстречу исходному материалу практически близок к нулю. Угол ϕ установки в этом диапазоне является наименьшим, при котором обеспечивается движение потоков дробимого материала без взаимного пересечения. Встречаются углы ϕ = 0o . Но в этих конструкциях приходится применять специальные приемные коробки, зигзагообразные приемного отверстия B0 , что возможно лишь при загрузки мелкокускового материала.

Следующим элементом, управляющим потоком материала в камере дробления, является отражательная плита.

При выборе профиля отражательной поверхности первой отражательной плиты или решетки руководствуются следующим. Первая отражательная плита выполняет две основные функции: рабочего органа, при ударе о который разрушаются куски дробимого материала, отбрасываемые билами, вследствие чего используется часть кинетической энергии, приобретенной кусками, а также функцию направляющего устройства. Роль плиты как рабочего органа (если сравнить с работой бил) невелика, однако ею не следует пренебрегать. так как всякая возможность использования затраченной кинетической энергии кусков на их разрушение повышает эффективность дробилки.

Более важна вторая функция отражательного органа. Если большая доля потока направляется к приемному лотку или к ротору, то каждый кусок подвергается многократным ударам, при этом снижается вероятность малоэффективных ударов и повышается средняя степень дробления. Если же плита значительную часть потока отраженных кусков направляет на ротор ближе к выход-

35