Строительные машины и оборудование

Расчет основных параметров режима работы валковых дробилок

Угол захвата в валковых дробилках а — это угол между плоскос - стями, касательными к поверхности валков в точках соприкосно­вения с куском измельчаемого материала (рис. 4.3). Для расчета угла захвата принимаем, что кусок имеет шарообразную форму и массой его пренебрегаем ввиду незначительности по сравнению с разрушающими усилиями. При вращении валков на кусок дейст­вуют силы сжатия Р от обоих валков и силы трения F—fP (f — коэффициент трения материала о валок). На рис. 4.3 эти силы для упрощения показаны для одного валка. Кусок втягивается в пространство между валками, если сумма сил, направленных вниз, больше суммы сил, направленных вверх, т. е. выполняется неравенство 2Fcosа/2^2Р sin а/2 (а— угол захвата, град). Про­изведя преобразование, получим /^tga/2, а так как /=tg <р (<р — угол трения), получим

Ф^а/2 или а^2ф. (4.1)

Следовательно, угол захвата валковых дробилок, как щековых
и конусных, не должен превышать двойного угла трения материа­ла по рабочему органу машины.

Соотношение размеров валка и дробимых кусков определяется из рис. 4.3. Приняв, что диаметр валка равен D, диаметр дро­бимого куска — d и ширина разгрузочного отверстия — 2е, по­лучим (D/2+d/2)cosa/2=D/2+e или (D+d)cos a/2=D+2e. Разделив обе части уравнения на d, получим (Z)/d+l)cosa/2= =D/d--2e/d. Приняв в валковых дробилках степень измельчения, равной 4, получим 2e/d~0,25 и тогда D/d=(cos a/2—0,25)/(1— —cos a/2). Коэффициент трения f для горных пород принимаем равным 0,3, следовательно, а/2 будет 16°40'. Тогда

D/d=>(cos 16°40'—0,25)/(1—cos 1604О') да 17. (4.2)

Практически для гладких валков D/d=20, а для зубчатых и рифленых валков D/d=2...6, так как в последнем случае захват куска производится непосредственно поверхностью рабочего орга­на дробилки.

Производительность валковых дробилок определяется из пред­положения, что при постоянном питании материалом машины из нее выходит непрерывная лента готового продукта сечением S = = 2 eL (L — длина валка, м). Тогда за один оборот валка из дробилки выпадает материал объ­емом V=nDL - 2е (м3). Произво­дительность дробилки (м3с) при частоте вращения валка п (об/с)

Il=knDL-2en, (4.3)

Где k—коэффициент, учитывающий степень использования шири­ны валков и разрыхленность материала (для твердых пород k= =0,2... 0,3, для влажных и вязких &=0,4... 0,6).

При измельчении прочных материалов установленный зазор между валками несколько увеличивается вследствие отхода вал­ков друг от друга, поэтому для получения требуемого размера готового продукта расстояние между валками 2е уменьшается. Для учета этого фактора в формулу производительности вводится поправочный коэффициент &i=l,25.

Производительность валковых дробилок зависит от частоты вращения валков. При повышенной частоте вращения она падает ввиду значительной вибрации валков и материала, а также влия­ния центробежных сил, снижающих усилия трения между мате­риалом и валками, которые необходимы для захвата материала. Для определения минимальной (Птin) и максимальной (Птах) частоты вращения валков (об/с) Б. В. Клушанцев рекомендует
следующие эмпирические зависимости: ttmin=l/D И nmax=2/D(D— в м). По полученным значениям Птin и Птах, исходя из условий эксплуатации, определяется оптимальная частота вращения. Наи­более благоприятный режим работы валковых дробилок наступает при окружной скорости валков 3...6 м/с.

Усилие дробления, создаваемое затяжкой предохранительных пружин, Q=iaBF (Н), где ц — коэффициент разрыхления матери­ала; Ов — предел прочности на сжатие, Па; S=a/{2RL)—пло­щадь контакта валка с измельчаемым материалом, м2 (а — угол захвата, рад; R — радиус валка, м; L — длина валка, м). При дроблении прочных материалов а/2=16°40', ц=0,2...0,3. При пе­реработке глин а/2=24°20', ц=0,4... 0,6.

Б. В. Клушанцев предлагает при определении Q (Н) учитывать также одновременность раскалывания кусков материала, находя­щихся в зоне дробления, введением коэффициента Я^0,02. Тогда

Q^plcJ-RL. (4.4)

Подставляя значения ц, % и а/2, получим: при дроблении проч­ных материалов Q=lJAaRL-10-3, при переработке глин Q= =5,l6oRL-10-3. По известному усилию Q производится расчет на прочность деталей валковой дробилки.

Мощность двигателя привода валковых дробилок (Вт) опреде­ляется с учетом затрат мощности на дробление материала и на преодоление трения в подшипниках валков:

N=(Nl+N2)/r, (4.5)

Где N і — мощность, расходуемая на дробление материала, Вт; jV2 — мощность, расходуемая на трение в подшипниках, Вт; г) — КПД передачи (т]=0,95); N=2nRnfQ, где f—коэффициент трения материала по поверхности валка (/=0,3... 0,45); Ni=2nndmfPь где dm — диаметр шейки вала, м; fi — коэффициент трения каче­ния, приведенный к валу (fi=0,001); Р = J/G2—Q2 - J - нагрузка на подшипники вала, Н (G — сила тяжести валка, Н).

Для расчета мощности валковых дробилок используются так­же эмпирические формулы. Для пород средней прочности реко­мендуется формула Аргаля: мощность (кВт) N=47,6KLv, г це К — коэффициент, равный 0,6D/e?+0,15; I — длина валка, м; v — окружная скорость поверхности валков, м/с.