МЕХАНИЧЕСКОЕ ДРОБЛЕНИЕ

Для приготовления' формовочных смесей широко приме­няют бентонит, -маршалит, молотый уголь и другие пылевидные ма­териалы. Эти материалы, как правило, должны поступать в литейный цех в готовом виде, хотя многие литейные цехи приготовляют их сами.

В литейных цехах в, системе приготовления формовочных мате­риалов используют различного рода дробильные установки для раз­мельчения крупных кусков отработанной смеси, сырой глины, песка. ,

Под размельчением понимают процесс разделения твердых тел на - части, сопровождающийся упругой и пластической деформацией : размельчаемого тела и образованием новых его поверхностей. (. Процесс размельчения (рис. 2.6) осуществляется раздавливанием, ••. раскалыванием, изломом, истиранием и ударом. Для прочных мате-: риалов наиболее рациональны раздавливание и удар (сухая глина), а для влажных и вязких материалов рекомендуется раздавливание в сочетании с истиранием.

Cоотношение поперечных размеров исходного материала и готового продукта называют степенью измельчения:

— диаметр куска исходного материала; и — диаметр готового продукта.

Дробильное оборудование разделяют на дробилки и мельницы, в зависимости от степени измельчения в них материала. Дробилки измельчают материал до размера кусков Л = 15ч-25 мм при г == = З-т-12 (грубое измельчение). Мельницы измельчают материал до размера зерен и < 0,1 мм при I — 200 и выше (тонкое измельчение).

В зависимости от характера воздействия на измельчаемый мате­риал и конструктивных признаков различают следующие типы дро­билок: щековые, молотковые, валковые, и типы мельниц: шаровые, молотковые, вибрационные и др.

Физические основы процесса размельчения. Процесс размель­чения материалов чрезвычайно сложен. Наиболее достоверной из известных гипотез процесса размельчения является так называемый обобщенный закон разрушения твердых тел, предложенный П. А. Ребиндером. Сущность этого закона в следующем. При меха­ническом разделении твердого куска на части внешние силы прео­долевают силы внутреннего сцепления между частицами, образуя новые поверхности. Поверхностные слои частицы обладают некото­рым избытком свободной энергии или поверхностной энергией. Это объясняется тем, что частицы кристаллической решетки материала, расположенные на его поверхности, в отличие от частиц, располо­женных внутри, взаимодействуют односторон-не — со стороны тела.

Таким образом, для перевода энергии внутренних -частиц на поверхность (размельчение) требуется затратить определенную ра­боту, которая, будучи отнесенной к единице поверхности, называется удельной поверхностной энергией.

Для разделения тела на части и удаления их друг от друга на расстояние, при котором прекращается взаимодействие между ними, потребуется энергия, которая называется внутренней.

Рис. 2.. Щековая дробилка (а) и схемы, устройства с простым (б) и сложным (в) качанием

ДРОБИЛКИ

Щековые дробилкиприменяют для дробления кусков сухой и мерзлой глины, а также отработанной смеси (рис. 2). Они могут быть с простым и слож­ным качанием.

Дробилка с простым качанием щеки (рис. 2.7, б) состоит из неподвижной / и

подвижной 2 щек, эксцентрикового вала с маховиком 3, шатуна 4 и двух распорных плит 5 и 6. При вращении эксцентрикового вала шатун, воздействуя на распорные плиты, из­меняет угол наклона и создает качание подвижной щеки, благодаря чему происходит дробление кусков материала, находящегося между щеками. Материал загружают через приемную воронку в рабочее пространство клиновидной формы, заключенное между неподвиж­ной и подвижной щеками.

В дробилках со сложным качанием (рис. 2.7, в) подвижная щека 2 подвешена на эксцентрике главного вала с эксцентриситетом е и, таким образом, служит одновременно главным шатуном. В ниж­ней части качающаяся щека поддерживается распорной плитой 5. [ В дробилках с простым качанием угловые перемещения и усилия по длине подвижной щеки различны: чем ближе к оси вращения, тем меньше пафев^ещения, а усилия, создаваемые давлением на материал, наоборот^ будЧт больше. Это обеспечивает в верхней части камеры дробления/фл\шие усилия, а в нижней — меньшие, что очень важнопши Дрогаении крупных кусков с повышенной прочностью мате</яажа. НейосЧаток дробилок с простым качанием — малая ве-лич/^йДода подвижной щеки в верхней части, поэтому захват круп-ньД^сков нена^е^н.

Рис. 2.8. Схема действия сил при дроблении мате­риала в щековой дробилке

Дробилки со сложным качанием про­сты по конструкции и компактны. В та­ких дробилках щека не только качается благодаря повороту распорной плиты, но и получает сложное плоское движение, анало­гичное движению шатуна кривошипно-ша-тунного механизма. Каждая точка рабочей поверхности щейи описывает замкнутые тра­ектории, наверху — приближающиеся к ок­ружности, а внизу — овальные, вытянутые тем больше, чем ниже от оси вращения находится точка. Таким образом, материал здесь не только раздавливается, но и ча­стично истирается. Дробилки со сложным качанием более выгодны для получения материала с большей сте­пенью измельчения, чем дробилки с простым качанием щеки.

Основными параметрами, определяющими возможность и эко­номичность работы щековой дробилки, являются угол захвата а между неподвижной и подвижной щеками; оптимальная частота вращения эксцентрикового вала и (с-¹), производительность дро­билки П (м³/ч); требуемая мощность электродвигателя N (кВт). Угол а (рис. 2.8) должен быть такой, чтобы при нажатии кача­ющейся щеки дробимый кусок не выскочил из камеры дробления вверх. Кусок материала, находящийся в камере дробления, подвер­гается со стороны качающейся щеки действию силы Р, а со стороны неподвижной —• действию реактивной силы Р_г. Обозначив через / коэффициент трения куска материала о поверхность плит, получим из условия равновесия сил

Ц* '=> 0 или Р_г — [Р 5Ш а — Р соз а = 0; Еу = 0 или Р 51П а — /Р_х — }Р со5 а = 0. Решив эти уравнения, найдем

1_ёа = 2//(1-/²).

Так как коэффициент трения / •= 1§ ер, где ср — угол трения,
получим •

18 « = 2 1в ф/0 — *8² ф) = *§ (2ф) и а <: 2<р.

Рекомендуется принимать а = 15-т-22°. При этом глубина Н камеры дробления должна быть в 2—2,5 раза больше ширины ее . приемной части. Диаметр О куска материала при этом должен со­ставлять 0,80—0,85 этой ширины.

Если принять а = 20°, что соответствует стальным щекам, то

я='(0.60ч-0,65)/И^г5, где 5 — ход качающейся щеки, м.

Рис. 2.9. Устройство валковой дробилки:

.7 •— загрузочная воронка; 2 — валок с подвижными подшипниками; 3 — пружина; 4 — • установочные прокладки,; 5 — валок с неподвижными подшипниками

I Рис. 2.10. Схема работы валковой дробилки

" Валковые дробилки(рис. 2.9) применяют для мелкого и среднего дробления различных материалов: глины, отработанных смесей и др. Куски дробятся вращающимися навстречу один другому вал­ками; помимо.дробления, они отчасти и истираются.

По конструктивному исполнению валковые дробилки различают* с жестко закрепленными валками; с одним подвижным валком (наи­более распространены); с двумя подвижными валками. Благодаря йподвижным валкам исключается поломка дробилки при попадании снедробимых предметов. Степень измельчения регулируется измене­нием зазора 2е между валками с помощью сменных прокладок 4. Валки бывают гладкие, рифленые и зубчатые.

Рассмотрим, какова связь между диаметром валков и размером дробимого материала. Плоскости ОМ и ОМ (рис. 2.10), касательные к поверхностям гладких валков в точках соприкосновения с куском материала, образуют между собой угол р = 2ос (а — угол захвата). По аналогии со щековой дробилкой, где а <: 2ср, для захвата куска материала воображаемыми плоскостями ОМ и ОМ валковой дро­билки получаем

а < ф, /

где ф = агс!§ / — угол трения кусков материала о валки; / — коэф­фициент трения кусков материала о валки; для угля / = 0,3 и а <: < 16° 42', для глины и известняка / = 0,30-^-0,35 и а яу 18°.

Для эффективной работы валковой дробилки при а < ф и рас­стоянии 2е между валками необходимо, чтобы диаметр куска О_к, поступающего в дробилку, удовлетворял следующему условию:

О_к « (1/19) О_в + 2е. (2.2)

При сдвинутых валках (2е = 0)

Г>_к = (1/19) Б_в. (2.3)

Для рифленых валков принимают О_к = (1/10-5-1/12) О_в, для зубчатых валков В_к = (1/2-М/4) О_в. Степень измельчения дробилок с гладкими валками I = Зч-5, с рифлеными I = 7н-8.

Рис. 2.11. Устройство молотковой Дро­билки

Молотковые дробилкив литей­ных цехах применяют для дробле­ния сухой глины, кусков отрабо­танной смеси, боя стержней и т. д. В молотковых дробилках мате­риал размельчается под действием удара быстровращающихся молот-. ков 5, укрепленных на роторе 3 с помощью шарниров 4 (рис. 2.11), а также под действием удара ма­териала о броневые плиты .6. Куски материала, подлежащего дроблению, через загрузочный же­лоб / попадают в рабочую камеру 2 дробилки, где, подвергаясь ударам молотков 5, дробятся и просы­паются вниз через отверстия колосниковой решетки 7. Размеры продукта дробления определяются как шириной щелей в колосни­ковой решетке, так и радиальным зазором между молотками и ре­шеткой, равным 3—5 мм.

Окружная скорость молотков v = 25-Н55 м/с, степень измельче­ния ( = Ш-г-15. У молотковых однороторных дробилок отношение длины дробилки к ее диаметру составляет 0,5—0,85. Преимущества молотковых дробилок: простота и надежность, малая масса, большие производительность и степень измельчения. К недостаткам следует отнести быстрое изнашивание молотков и решеток, невозможность дробления вязких и влажных материалов.

Поиск по сайту: