Валковые дробилки. Назначение и основные сведения.

Валковые дробилки предназначены для измельчения материалов.

Под измельчение будем понимать процесс уменьшения размеров кусков твердого материала механическим воздействием.

Измельчение обычно осуществляется по стадиям:

1. крупное дробление;

2. мелкое дробление;

3. помол.

При выборе оборудования для измельчения обычно руководствуются прочностью материала, предназначенного для дробления.

Прочность материала характеризуется пределом прочности на растяжение  и пределом прочности на сжатие .

Рекомендуется следовать классификации материала в зависимости от прочности его на сжатие.

Мягкий материал: .

Средней прочности: .

Прочный материал: .

Валковые дробилки применяются для мелкого дробления высокой и средней прочности материалов, а также для измельчения пластичных и хрупких материалов.

Процесс измельчения происходит в основном раздавливанием и частичным растиранием и характеризуется степенью измельчения:

.

Для увеличения степени измельчения валкам сообщают разные угловые скорости.

Основные расчетные параметры.

Схема захвата куска валками.

1. α –угол захвата.

2. D = d_в – диаметр валка.

Определяется из условия, что заранее известен начальный диаметр куска материала d_н и для средней степени измельчения (при i = 4) диаметр валка находится из соотношения (для ):

для гладких валков: ;

для рифленых валков: ;

для зубчатых валков: ;

3. Частота вращения валков.

Ограничена условием отбрасывания материалов под действием центробежных сил:

, ,

где f – коэффициент трения материала о валок;

ρ – плотность материала, кг/м³.

4. Окружные скорости валков.

,

где φ – коэффициент опережения.

5. Производительность валков.

Рассчитывается из предположения, что из выпускной щели выходит непрерывной лентой измельченный материал, толщиной d_к и шириной равной рабочей длине валка:   .

6. Объем материала, покидающий дробилку при одном обороте валка.

,

где μ – коэффициент разрыхления.

Для прочных материалов: .

Для пластичных материалов: .

Производительность валков:   

.

1.25 – коэффициент, учитывающий расхождение валков при дроблении из-за деформации предохранительных пружин.

7. Усилие дробления, действующее на валки.

,

где А – площадь контакта.

,

l – длина дуги контакта.

Расчет на прочность.

Основными деталями валка являются валки и подшипники.

На валки и подшипники действуют распорные усилия, температурные напряжения, крутящие моменты и сила тяжести валков.

Условие прочности для валков: .

,

где  – приведенные напряжения.

,

 – коэффициент Пуассона;

σ, τ – напряжение изгиба и напряжение от кручения.

; ,

 – распорное усилие.

;

;

f – фрикция; ;

 – эффективная вязкость:

,

 – минимальный зазор между валками;

R – радиус валка.

,

D – наружный диаметр валка;

 – отношение внутреннего диаметра валка к наружному в рассматриваемом сечении.

,

 – полярный момент сопротивления:

.

,

 – мощность передающаяся валками.

 – температурные напряжения:

,

где  – коэффициент температурного расширения;

Е – модуль Юнга;

,  – температура на внутренней и наружной поверхности валков соответственно;

,  – внутренний и наружный радиусы бочки валков;

R – рассматриваемый радиус.

Подшипники скольжения рассчитываются на удельное давление. При этом:

,

d, l – диаметр и длина подшипника.

 – нормативно допускаемое давление.

Проверяются, кроме того, по характеристике:

,

где  – средняя за цикл опорная реакция валка;

 – максимальная частота вращения;

 – скорость скольжения.

.

Щековые дробилки.

Расчетная схема.

В щековой дробилке материал истирается путем раздавливания в сочетании с раскалыванием и изгибом между подвижной и неподвижной щеками.

Технологический расчет дробилки включает в себя определение следующих параметров:

· ширина приемного отверстии (В) – определяется максимально возможным размером куска обрабатываемого материала:

,

 – максимальный диаметр обрабатываемого материала.

· Угол захвата (α) – для обеспечения работы в самых тяжелых условиях рекомендуется принимать в пределах:

.

· Ход сжатия – рекомендуют принимать:

.

· Эксцентриситет вала (е).

· Частота вращения эксцентрикова вала:

.

· Производительность:

, ,

V – объем призмы материала, выходящей из камеры дробления за 1 оборот вала.

,

b – ширина выходной щели.

Принимают из рекомендаций в зависимости от степени дробления.

Степень дробления:

,

 – диаметр, выходящий из щели.

Как правило в практических расчетах b берут на самый тяжелый режим работы, для которого:

 при этом .

n – частота оборотов, об/сек.;

μ – коэффициент разрыхления материала так же зависит от степени дробления, для тяжелых условий работы:

.

· Усилие дробления.

Принимают из условия, что дробимое пространство заполнено кусками шарообразной формы и суммарная нагрузка считается приложенной в серидине дробящей плиты. Эта нагрузка перпендикулярна к оси дробящей плиты и определяется:

,

μ – коэффициент, учитывающий разрыхление в полости дробления:

μ = 0.3.

 – допускаемое напряжение на растяжение обрабатываемого материала.

А – активная площадь дробящей плиты:

,

L – длина приемного отверстия. Принимают в зависимости от размеров кусков обрабатываемого материала.

Если , то L = 1000 мм.;

с – ширина дробящей плиты;

H – высота камеры.

· Мощность электродвигателя.