ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ

КОНСТРУКЦИИ ДРОБИЛЬНЫХ МАШИН

1. Классификация дробильного оборудования

2. Классификация щековых дробилок

3. Распределение усилий при дроблении в щековой дробилке

4. Угол захвата в щековой дробилке

5. Футеровка дробилок

6. Конусные дробилки для крупного, среднего и мелкого дробления

7. Угол захвата в конусной дробилке

8. Валковые дробилки

9. Угол захвата в двухвалковой дробилке

10. Молотковые дробилки

Классификация дробильно-измельчительного оборудования основана на различии в способе разрушения материала, который определяется видом энергии, используемой для разрушения. В соответствии с этим все машины делят на 4 основных типа: 1) механические дробилки, 2) механические мельницы (с мелющими телами), 3) взрывные пневматические, электрогидравлические, электроимпульсные и электротермические дробильные аппараты, 4) аэродинамические и пневмомеханические мельницы – струйные размольные аппараты без мелющих тел. Наибольшее применение получили механические дробилки и мельницы. Все остальные типы оборудования находятся в стадии исследования. Из механических мельниц в основном применяются барабанные – шаровые, стержневые, рудногалечные и рудного самоизмельчения. Область применения отдельных конструктивных типов дробилок определяется прочностью дробимого материала и представлена в табл. 2.2.

Таблица 2.2 -. Область применения различных конструктивных типов дробилок

Механические дробилки подразделяются на аппараты статического и динамического (ударного) действия на материал. К дробилкам статического действия относятся щековые, конусные и валковые (рис. 2.3 а); динамического – роторная, стержневая (дезинтегратор), центробежная метательного действия (рис. 2.3 б).

Рисунок 2.3 – Дробилки статического (а) и динамического (б) воздействия

Щековые дробилки разделяются на два основных кинематических класса: с простым ЩДП и сложным ЩДС движением подвижной щеки. Дробилки с простым движением подвижной щеки отличаются способом ее крепления и подвесным механизмом: с верхним подвесом щеки (рис. 2.4, а) и с нижней шарнирной опорой (рис. 2.4, б). Последние изготовляются только как лабораторные и полупромышленные. Дробилки с верхним подвесом имеют различные приводные устройства (рис. 2.4).

1 – неподвижная щека. 2 – подвижная щека, 3 – распорная плита; 4 – кулачковый механизм

Рисунок 2.4 – Принципиальные схемы дробилок с простым движением щеки

Наибольшее распространение получили дробилки с верхним подвесом щеки и с шарнирно-рычажным механизмом, изобретенные Блэком в 1858г. Принципиальная схема дробилки показана на рис. 2.5.

1 – неподвижная щека. 2 – подвижная щека, 3 – распорная плита; 4 – шарнир

Рисунок 2.5 – Принципиальная схема щековой дробилки с верхним подвесом подвижной щеки

Дробилки со сложным движением подвижной щеки имеют шарнирную подвеску щеки на эксцентриковом приводном валу (рис. 2.6).

1 – неподвижная щека. 2 – подвижная щека, 3 – распорная плита; 4 – траектория движения точки А

Рисунок 2.6 – Принципиальная схема дробилки со сложным движением щеки

Нижняя часть щеки шарнирно соединяется с распорной плитой. Траектории движения точек щеки овалообразны. Значительное вертикальное перемещение щеки при дроблении материала вызывает повышенный износ футеровочных плит. Поэтому такие дробилки применяют для малоабразивных материалов. Достоинства дробилок этого типа – простота конструкции, малая масса, компактность.

Усилия, действующие в щековой дробилке, распределяются следующим образом (рис. 2.7).

Рисунок 2.7 – Распределение усилий в щековой дробилке

Усилие Р, действующее вдоль шатуна вверх на рабочем ходу, раскладывается по правилу параллелограмма на составляющие сжимающие силы по направлению распорных плит Р1. Если точки D и В неподвижны, то каждая распорная плита находится под действием сил сжатия Р1. Каждая их этих сил также раскладывается в свою очередь также на две составляющие – вертикальную Р1 сos β и горизонтальную Р1 sin β. Тогда можно записать следующее соотношение:

Р = 2Р1 Соs β . (2.39)

Отсюда:

Р1 = Р / 2 Соs β . (2.40)

На рабочем ходу дробилки на кусок в горизонтальном направлении действуют раздавливающие силы: нормальная реакция со стороны неподвижной щеки Рн и горизонтальная составляющая силы Р1 - сила Рр. Раздавливающая сила Рр, приложенная в точке А, равна:

РР = Р1 Sin β . (2.41)

Подставим в соотношение (2.41) полученное значение силы Р1 из выражения (2.40), тогда:

Рр = Р Sin β / 2 Соs β = 0.5 Р tg β . (2.42)

При увеличении угла β распорные плиты будут приближаться к горизонтальному положению, а усилие Рр будет возрастать до бесконечности, т. к. при β = 90о tg β = ∞. На практике стараются не допускать приближения угла β к значению 90о, т. к. в таком случае возникают значительные сжимающие усилия в распорных плитах, например при попадании в дробилку твердых посторонних предметов. Для предотвращения поломки дробилки в самой конструкции распорных плит предусмотрена возможность их разрушения при превышении допустимых значений возникающих усилий. Разработаны различные варианты устройства распорных плит, некоторые из которых показаны на рис. 2.8.

1. Распорная плита литая чугунная с ослабленным по расчету средним сечением (с утонением или с отверстиями).

2. Распорная плита сборная на болтах. Болты рассчитаны на срез.

3. Распорная плита разрезная на заклепках. Заклепки рассчитаны на срез.

Рисунок 2.8 – Варианты конструкций распорных плит щековых дробилок

Рассмотрим усилия, действующие вдоль подвижной щеки дробилки. Рабочая схема представлена на рис. 2.9.

Рисунок 2.9 – Схема распределения усилий, действующих вдоль подвижной щеки дробилки

При расположении точки А на расстоянии L от точки подвеса подвижной щеки и при текущем расположении на расстоянии Х для усилий, действующих на кусок в этой точке, справедливо равенство:

L Рр = Х Рх. (2.43)

Отсюда:

Рх = L Рр / Х. (2.44)

С другой стороны, Рр = 0.5 Р tg β. Тогда

Рх = L 0.5 Р tg β / Х. (2.45)

Из выражения (2.45) следует: чем меньше Х, тем больше Рх, т. е. большие усилия разрушения возникают ближе к точке подвеса подвижной щеки. В щековых дробилках с верхним подвесом подвижной щеки в месте загрузки крупных кусков приложено большее усилие разрушения. В дробилках с нижним подвесом щеки наблюдается обратное явление. Это одна из причин того, что дробилки с нижним подвесом щеки не получили широкого применения (рис. 2.10).

Рисунок 2.10 – Распределение усилий при разных способах подвеса подвижной щеки

Одной из важных характеристик конструкций дробилок является угол захвата. Угол захвата – угол, образованный рабочими поверхностями подвижной и неподвижной щек дробилки. Угол захвата должен быть таким, чтобы при сближении щек дробимый кусок не выталкивался вверх. Рассмотрим силы, действующие на кусок (рис. 2.11).

Рисунок 2.11 – Схема сил, действующих на кусок в щековой дробилке

В рабочем пространстве дробилки на кусок действуют силы:

1) Сила тяжести куска. Ее значением можно пренебречь по сравнению с величиной других сил.

2) Сжимающие силы P1 в точке 1 и P в точке 2. Сила P всегда направлена нормально к плоскости касания - плоскости подвижной щеки.

3) Силы трения f P1 и f P, лежащие в плоскости щек. Эти силы зависят от коэффициента трения f = tg φ. φ – угол трения. Силы трения действуют всегда против относительной скорости V1 и V. Эти скорости обуславливают выталкивание куска вверх.

Силы f P и P раскладываются по правилу параллелограмма на вертикальные и горизонтальные составляющие.

Для сохранения в равновесии защемленного куска руды должны соблюдаться следующие условия:

1. Равенство горизонтальных составляющих сил:

P1 = P Cos α + f P Sin α . (2.46)

Умножим обе части равенства (2.46) на f и тогда значение силы трения будет:

F P1 = (P Cos α + f P Sin α) f. (2.47)

2. Чтобы кусок не выбрасывался вверх, должно выполняться следующее условие

F P Cos α + f P1 ≥ P Sin α . (2.48)

Но из (2.47) f P1 = f P Cos α + f 2 P Sin α . (2.49)

Тогда подставим знaчeниe f P1 из соотношения (2.49) в условие (2.48) и получим:

F P Cos α + f P Cos α + f 2 P Sin α ≥ P Sin α . (2.50)

f P1

2f P Cos α + f 2 P Sin α ≥ P Sin α . (2.51)

Сократим P, получим:

2f Cos α + f 2 Sin α ≥ Sin α ; (2.52)

2f Cos α ≥ Sin α – f 2 Sin α ; (2.53)

2f Cos α ≥ Sin α (1- f 2). (2.54)

Разделим обе части неравенства (2.54) на Cos α и получим:

2f ≥ tg α ( 1 – f 2); (2.55)

Tg α ≤ 2f / (1- f 2) . (2.56)

Но f = tg φ. Тогда:

Tg α ≤ 2 tg φ / (1 – tg2 φ). (2.57)

Из тригонометрии известно, что

2 tg φ / (1 – tg2 φ) = tg 2φ. (2.58)

Тогда

Tg α ≤ tg 2φ ; (2.59)

α ≤ 2φ . (2.60)

Таким образом, угол захвата между подвижной и неподвижной щеками дробилки должен быть меньше двойного угла трения. Коэффициент трения между куском руды и стальной щекой равен 0.3, что соответствует углу трения φ ≈16о. Тогда α ≤ 32о. На практике угол захвата щековых дробилок составляет α = 18 – 22 о.

Для предохранения щек дробилки от износа их покрывают футеровочными плитами из чугуна, стали (редко), марганцовистой стали. Чугунная футеровка применяется при дроблении мягких пород, марганцовистая – для твердых. Футеровка из марганцовистой стали во много раз дороже, но в 3-10 раз долговечнее чугунной. Расход марганцовистой футеровки – 0.004 – 0.026, чугунной – 0.009-0.088 кг на 1 т дробимой руды.

Рабочая поверхность футеровочных плит снабжена продольными зубьями (рис. 2.12 а). Зуб одной щеки входит во впадину другой щеки. Важно, чтобы футеровочная плита была плотно пригнана к щеке. Плотная посадка достигается прокладкой листового (рольного) свинца. Футеровочная плита на неподвижной щеке изнашивается быстрее из-за большой жесткости (рис.2.12 б). Разгрузочная щель дробилки по мере износа увеличивается. При значительном износе плиты переворачивают другим концом к разгрузочной щели (рис. 2.12 в). Часто плиты выполняют со срезом у разгрузочной щели (рис. 2.12 г).

Рисунок 2.12 – Износ и типы футеровочных плит щековых дробилок

Конусные дробилки применяются практически в тех же случаях, что и щековые – для дробления особо крепких и крепких руд, а также для руд средней крепости (рис. 2.13).

Рисунок 2.13 – Схема конусной дробилки (поперечный разрез)

Рабочими органом конусной дробилки является подвижный дробящий конус, помещенный эксцентрично внутри неподвижного конуса (чаши). Подвижный конус перекатывается по внутренней поверхности неподвижного конуса. Между конусами образуется кольцевое пространство неодинаковой ширины, в котором осуществляется дробление руды. Дробление происходит непрерывно при последовательном перемещении зоны дробления по окружности конусов. Дробленый материал под действием собственной тяжести разгружается через выходную щель. Крупность дробленого продукта и производительность дробилки зависят от ширины выходной щели. Вертикальная ось подвижного конуса в нижней своей части описывает окружность.

Существует большое разнообразие конструкций конусных дробилок. Конусные дробилки различаются: кинематикой движения рабочего конуса, способом его опирания, приводным механизмом машины, способом возбуждения дробящего усилия, способом разгрузки дробленого продукта. По кинематическому признаку различают дробилки с неподвижным вертикальным валом (зарубежные модели) и с подвижным валом. Здесь ось вала образует малый угол ε с осью симметрии дробилки. Наиболее широко применяются следующие три кинематических типа: 1) с верхним подвесом вертикального вала дробилки, 2) вал с опорой внизу 3) с консольным валом, опирающимся в центральной части на сферический подшипник.

Схема конусной дробилки крупного дробления ККД с верхним подвесом вала подвижного конуса приведена на рис. 2.14.

1 – подвижный конус, 2 – неподвижный конус, 3 – вертикальный вал, 4 – эксцентриковый стакан, 5 – малая коническая шестерня, 6 – большая коническая шестерня, 7 – подпятник, 8 – траверса, 9 – колпак, 10 - гайка

Рисунок 2.14 – Схема конусной дробилки для крупного дробления с верхним подвесом вала

Нижний конец вала вставлен в эксцентриковый стакан, к которому прикреплена коническая шестерня. Эта шестерня находится в зацеплении с другой (малой) конической шестерней, расположенной на горизонтальном валу. Этот вал приводится во вращение от электродвигателя через шкив клиноременной передачи.

Для обозначения размеров конусных дробилок пользуются размером приемного отверстия и шириной выходной щели. Размер записывается в виде дроби, например: ККД-1500/300 – конусная дробилка крупного дробления, ширина приемного отверстия 1500 мм, ширина выходной щели 300 мм.

Продукт дробилок ККД может подаваться на вторичное крупное дробление (поддрабливание, редукционное дробление) перед подачей его в дробилки среднего дробления КСД. Для этого применяют редукционные дробилки КРД (конусная, редукционного дробления). Дробилки типа КРД могут применяться и как самостоятельные для крупного дробления. Дробилки ККД и КРД изготавливаются в двух вариантах, отличающихся способом изменения ширины выходной щели:

1) с механическим подъемом дробящего конуса. При этом подтягивается гайка, соединяющая вертикальный вал с внутренней втулкой узла подвески.

2) с гидравлическим регулированием щели. При этом вал вместе с конусом приподнимается под давлением масла, которое нагнетается в гидравлический домкрат, находящийся под нижней частью вала. Такие дробилки имеют маркировку ГРЩ (гидравлическое регулирование щели).

Самая большая конусная дробилка крупного дробления установлена на ЮГОКе (г. Кривой Рог) – диаметр загрузочного отверстия 7200 мм, высота 14м, вес 700т. Часто такие дробилки располагают под землей.

Конусные дробилки для среднего и мелкого дробления изготавливаются с валом, опирающимся на сферический подпятник. Схема такой дробилки представлена на рис. 2.15.

1 – неподвижный конус, 2 – подвижный конус, 3 – вал, 4 – эксцентриковый стакан, 5,6 – конические шестерни,

7 – сферический подпятник, 8 – футеровка неподвижного конуса, 9 – параллельная зона

Рисунок 2.15 – Схема дробилок типа КСД, КМД

Дробилки среднего и мелкого дробления изготавливаются трех типов: 1) для среднего дробления – дробилки с короткой параллельной зоной и широкой выходной щелью КСД-Гр,2) для нижесреднего дробления – с уменьшенной выходной щелью марки КСД-Т, 3) для мелкого дробления – с длинной параллельной зоной и малой щелью КМД. Индекс Гр – сокращение названия «для грубого дробления», индекс Т – для тонкого дробления. В обозначение дробилок входит диаметр основания дробящего конуса, напрмер: КСД-2200Гр – конусная дробилка среднего дробления с большой выходной щелью, диаметр конуса 2200 мм.

Образующая дробящего конуса имеет весьма пологий уклон. Из-за этого дробилки такого типа называют грибовидными. Конусные дробилки для среднего дробления обеспечивают высокую степень дробления: 5-15. В верхней зоне рабочего пространства разрушаются более крупные куски руды, а затем материал переходит в параллельную зону. Здесь материал дополнительно измельчается в длинной и узкой щели. Вследствие большего времени пребывания руды между конусами (в параллельной зоне) в таких дробилках получается более равномерный по крупности продукт. Наличие параллельной зоны исключает возможность разгрузки крупных классов.

Размер разгрузочной щели регулируется подъемом или опусканием дробильной чаши. При опускании дробильной чаши (неподвижного конуса) разгрузочная щель дробилки уменьшается.

Сферический подшипник защищают от попадания пыли гидравлическим пылевым затвором. Трущиеся поверхности смазываются принудительной подачей масла. Рабочие поверхности конусов покрывают футеровочными плитами.

Различают нормальные и короткоконусные дробилки (рис. 2.16).

Рисунок 2.16 – Нормальная и короткоконусная дробилки

Нормальные дробилки применяют для среднего дробления. Короткоконусные дробилки для мелкого дробления имеют следующие отличия от нормальных дробилок для мелкого дробления:

1. Параллельная зона между рабочими конусами значительно удлинена

3. Дробящий конус имеет меньшую высоту (укорочен).

4. Образующая конуса имеет больший угол наклона

5. Иной профиль дробящей зоны

6. Дробилка снабжена специальным распределительным устройством

За счет этих конструктивных особенностей короткоконусная дробилка имеет следующие технологические особенности: материал большее время находится в рабочем пространстве между конусами, что дает более равномерный по крупности дробленый продукт; степень дробления здесь составляет 10-12; число оборотов эксцентрикового стакана 435-580 мин -1(у нормальных – в 1.5 раза меньше).

Уменьшение высоты дробящего конуса позволило установить более совершенное распределительное устройство без увеличения высоты машины (рис. 2.17).

Рисунок 2.17 – Схема распределительного устройства

Такое устройство обеспечивает равномерную подачу руды в рабочее пространство дробилки и предохраняет его от забивания. Короткоконусные дробилки питают зернистым материалом, мелкие классы предварительно отсевают на грохотах. Эти дробилки всегда работают в замкнутом цикле с грохотами и устанавливают их в третьей стадии дробления.

При работе дробилки КМД в замкнутом цикле с грохотом средняя крупность питания снижается по сравнению с питанием дробилки при работе в открытом цикле. Вследствие этого производительность дробилки увеличивается.

Для мелкого дробления применяются также конусные инерционные дробилки КИД (рис. 2.18). Основное их отличие – в качестве привода дробящего конуса вместо эксцентрикового механизма используется вибровозбудитель дебалансного типа. Это позволяет подвижному конусу перекатываться по неподвижной чаше даже при некотором износе футеровок. Вал малого конуса так же как и в других конструкциях конусных дробилок образует небольшой угол с осью симметрии машины.

Дробилка виброизолирована от фундамента системой мягких амортизаторов. Электродвигатель через специальную приводную систему сообщает круговое движение дебалансу. Под действием центробежной силы инерции дебаланса дробящий конус прижимается к чаше и обкатывается по ней. При дроблении приближению конуса к чаше препятствует сопротивление слоя материала, которое уравновешивает дробящую силу. Сопротивление зависит от крупности, до которой издроблен материал. Меняя величину центробежной (дробящей) силы, можно регулировать крупность дробленого продукта. Таким образом, в дробилках типа КИД крупность продукта не регулируется шириной разгрузочной щели.

Эти конструктивные особенности определяют технологические преимущества дробилок КИД: степень дробления 15-18, крупность дробленого продукта не повышается при износе футеровок, дробилка может работать под завалом, обеспечивается пуск и остановка под нагрузкой, нет перегрузки механизма при попадании недробимых тел, нет необходимости в сооружении мощных фундаментов.

1 – неподвижный конус (чаша), 2 – подвижный конус, 3 – вал, 4 – вибровозбудитель, 5 – шкив. 6 – привод, 7 – фундамент, 8 - амортизаторы

Рисунок 2.18 – Принципиальная схема конусной инерционной дробилки

Принцип дробления в конусных дробилках аналогичен дроблению в щековых и здесь также одним из важных параметров является угол захвата. Рабочая схема для определения угла захвата в конусных дробилках представлена на рис. 2.19.

Рисунок 2.19 – Схема для определения угла захвата в конусных дробилках

На рис. 2.19 введены следующие обозначения: В – ширина загрузочного отверстия, Dв – верхний диаметр неподвижного конуса, d в – верхний диаметр подвижного конуса, D н – нижний диаметр неподвижного конуса, d н – нижний диаметр подвижного конуса, α – угол захвата, α 1 – угол наклона к вертикали подвижного конуса, α 2 – угол наклона к вертикали неподвижного конуса, b 0 – минимальный размер разгрузочной щели, b 0 + S - максимальный размер разгрузочной щели, Н – высота конусов, S - размах качаний конуса.

В соответствии с изображением на рис. 2.19 имеем следующие соотношения. Из треугольника II:

( D в – D н ) / 2 = Н tg α 2 . (2.61)

Отсюда Н = ( D в – D н ) / 2 tg α 2 . (2.62)

Из треугольника I:

( d в – d н ) / 2 = Н tg α 1 . (2.63)

Отсюда Н = ( d в – d н ) / 2 tg α 1 . (2.64)

Приравняем выражения (2.62) и (2.64) для Н:

( D в – D н ) / 2 tg α 2 = ( d в – d н ) / 2 tg α 1 . (2.65)

Отсюда: tg α 1 / tg α 2 = ( d в – d н ) / ( D в – D н ) . (2.66)

Таким образом, между углами наклона образующих конусов существует зависимость, описываемая выражением (2.66). Кроме того, из рассмотрения геометрических соотношений можно доказать, что угол захвата α равен сумме углов α 1 и α 2 (рис. 2.20).

Рисунок 2.20 – Соотношение между углами образующих подвижного и неподвижного конусов

Действительно, линия АK║СД, FE- секущая. Тогда <АКЕ = <КОD = α . Угол между линией АK и линией 1 равен углу между линией СD и линией 4 и равен α 2 , т. к. АK║СД, линия 1 ║ линии 4. Углы между линиями СD и 3, а также между линиями СD и 4 равны как накрест лежащие и равны α 2 . Углы между линиями 2 и FЕ и 3 и FЕ равны как накрест лежащие и равны α 1 Но <КОD = α , т. е. α = α 1 + α 2 .

По аналогии со щековыми дробилками можно доказать, что угол захвата должен быть меньше двойного угла трения α < 2φ. По сравнению со щековыми дробилками угол захвата для конусных дробилок принимается несколько большим и составляет на практике 23-27о.

Приведем сравнительные данные для щековых и конусных дробилок:

1. При большой производительности для крупного дробления конусные дробилки экономичнее и производительнее щековых. При использовании конусных дробилок ниже расход электроэнергии на 1 т руды.

2. Конусные дробилки образуют меньше пыли и дают более равномерный по крупности продукт. Щековые дробилки выдают много плоских тонких кусков.

3. Щековые дробилки при работе сильно вибрируют. Поэтому для них необходим более мощный фундамент.

4. При дроблении вязких пород (не хрупких) конусные дробилки чаще забиваются. В этом случае предпочтительнее применять щековые дробилки.

5. Щековые дробилки проще в конструктивном отношении и в эксплуатации.

6. Регулирование выпускной щели для щековых дробилок проще, чем для конусных.

7. Конусные дробилки тяжелее и имеют большие габаритные размеры.

8. Конусные дробилки требуют большего времени для ремонта.

Кроме конусных и щековых дробилок довольно широко используются валковые дробилки. В зависимости от свойств дробимого материала применяются валковые дробилки различных типов:

1. Тихоходные валковые дробилки (15-25 мин -1) – для крупнокускового мягкого материала.

2. Быстроходные валковые (100-300 мин -1) – для дробления твердых руд при большой производительности. Этот тип валковых дробилок наиболее распространен.

3. Зубчатые валковые дробилки – для дробления хрупких материалов (антрацит, уголь, каменная соль и др). Поверхность барабанов у этих дробилок покрыта зубьями.

Принципиальная схема наиболее распространенной двухвалковой дробилки представлена на рис. 2.21.

1 – вал валка, 2 – неподвижный подшипник, 3 – подвижный подшипник, 4 – валок, 5 – кожух

Рисунок 2.21 – Принципиальная схема двухвалковой дробилки

Для двухвалковых дробилок угол захвата также является важной характеристикой. Рабочая схема для определения угла захвата представлена на рис. 2.22.

Рисунок 2.22 – Схема сил, действующих на кусок в рабочем пространстве двухвалковой дробилки

В точке 1 на кусок действуют давление валка Р и сила трения f Р. Обе эти силы раскладываются на вертикальные и горизонтальные составляющие. Такие же силы действуют на кусок в точке 2 (на чертеже силы не показаны). Вертикальные составляющие давления валка 2 Р Sin (α / 2) стремятся вытолкнуть кусок из рабочего пространства дробилки. Вертикальные составляющие силы трения 2 f Р Cos (α / 2) стремятся втянуть кусок в дробилку. Условие захвата куска полезного ископаемого в рабочее пространство дробилки будет:

2 f Р Cos (α / 2) ≥ 2 Р Sin (α / 2) . (2.67)

Сократим 2Р. Тогда:

F Cos (α / 2) ≥ Sin (α / 2), (2.68)

F ≥ tg (α / 2) . (2.69)

Но f = tg φ. Тогда

Tg φ ≥ tg (α / 2), (2.70)

α / 2 ≤ φ, (2.71)

α ≤ 2 φ. (2.72)

Для гладких валковых дробилок принимают α = 33о.

Рассмотрим, как размер валков и куска соотносятся между собой. Пусть кусок размером d дробится в дробилке с валками диаметром D (рис. 2.23).

Рисунок 2.23 – Соотношение размеров валков и куска руды

Из рис. 2.23 справедливо равенство:

R + b = ( R + r ) cos β , (2.73)

R + b = R cos β + r cos β , (2.74)

R ( 1 - cos β ) + b = r cos β . (2.75)

Умножим обе части соотношения (2.75) на 2 и получим:

2R (1 - cosβ) + 2b = 2r cosβ , (2.76)

D ( 1 - cos β ) + 2b = d cos β . (2.77)

Отсюда :

D = [ D ( 1 - cos β ) + 2 b ] / cos β . (2.78)

При сдвинутых валках 2 b = 0. Тогда

D = D ( 1 – cos β ) / cos β . (2.79)

При β = 18о : d = D ( 1 – cos 18о) / cos 18о = D /19.5. На практике принимают D = ( 20 – 25 ) d.

При случайном попадании в дробилку металлических деталей подвижный валок отодвигается. В этом случае и при ударах вибрации передаются на станину и фундамент. Привод валковой дробилки может быть одинарным – один двигатель для двух валков - и двойным – каждый валок приводится во вращение от своего двигателя.

Для дробления углей и сланцев используют зубчатые валковые дробилки. Эти дробилки могут дробить гораздо более крупный материал, чем того же размера гладкие валки. Зубчатые валковые дробилки малочувствительны к влажности материала, выдают относительно равномерный продукт, меньше образуют мелких классов. Маркируются по диаметру валков и длине вала: ДДЗ 1500х600 – D =1500 мм, L = 600 мм. Принципиальная схема одновалковой зубчатой дробилки приведена на рис. 2.24.

1 – вал, 2 – шестигранная ступица, 3 – сегменты с зубьями, 4 – пружина для защиты от поломки при попадании металлических деталей, 5 – колосниковая решетка

Рисунок 2.24 – Принципиальная схема одновалковой зубчатой дробилки

Для дробления мягких материалов – уголь, соль, известняк, мел, гипс и др. – используют молотковые дробилки. Наибольшее распространение получили однороторные молотковые дробилки (см. рис.2.3). Ротор дробилки набирается из ряда дисков, насаженных на вал дробилки неподвижно (рис. 2.25).

Рисунок 2.25 – Устройство ротора молотковой дробилки

Молотки подвешены шарнирно между дисками. Форма молотков самая разнообразная. Дробление осуществляется за счет кинетической энергии вращающихся молотков. Степень измельчения в молотковых дробилках достигает 48. Дробилки маркируются по диаметру и длине ротора: ДРК 8х6 – дробилка роторная крупного дробления, диаметр ротора 800 мм, длина ротора 630 мм.