способ дробления в валковой дробилке

Формула изобретения

Способ дробления в валковой дробилке, содержащей корпус, приводной валок и неподвижную щеку, при котором дробимый материал подают в зазор между вращающимся валком и неподвижной щекой, отличающийся тем, что в процессе работы неподвижную щеку непрерывно смазывают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к валковым дробилкам и может быть использовано для измельчения материалов.

Известен способ дробления в валковой дробилке, содержащей корпус, к которому крепятся два валка с приводом, при этом дробимый материал подается в зазор между вращающимися валками и разрушение происходит за счет сжатия дробимого материала между валками (см. Машины и агрегаты металлургических заводов. T.I. / Под ред. А.И.Целикова. М.:Металлургия, 1987,с.82, рис.Ш.5).

Недостатком известного способа является высокий расход энергии на единицу готовой продукции, так как при попадании в камеру дробления материал разрушается за счет его сжатия между валками, при этом в кусках дробимого материала возникают нормальные напряжения.

Наиболее близким из известных технических решений к заявляемому является способ дробления в одновалковой дробилке, содержащей корпус, к которому крепится валок с приводом, а также неподвижную щеку, верхняя часть которой подвешена на оси, соединенной с боковыми стенками корпуса, при этом дробимый материал подается в зазор между вращающимся валком и неподвижной щекой, и разрушение происходит за счет того, что куски дробимого материала подвергаются деформации кручения (см. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. - М.: Машиностроение, 1990, с.178, рис.4.1), при этом в кусках дробимого материала возникают касательные напряжения, предел прочности которых в два раза меньше, чем при действии нормальных напряжений (см. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. - М.: Наука, 1965, с.181). Таким образом, расход энергии на единицу готовой продукции при дроблении в одновалковой дробилке по сравнению с дроблением в двухвалковой дробилке в два раза меньше.

Недостатком известного решения является низкая степень дробления (отношение размера дробимого куска к величине зазора между валком и неподвижной щекой) материала в дробилке, так как коэффициент трения между неподвижной щекой и куском дробимого материала большой, а чем он больше, тем меньше, при прочих равных условиях, угол захвата дробимого материала валком и, как следствие, меньше степень дробления (см. приложение).

Задача изобретения заключается в создании способа, позволяющего увеличить степень дробления.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе дробления в одновалковой дробилке, содержащей корпус, к которому крепится валок с приводом, а также неподвижную щеку, верхняя часть которой подвешена на оси, соединенной с боковыми стенками корпуса, при этом дробимый материал подается в зазор между вращающимся валком и неподвижной щекой, согласно изобретению в процессе работы неподвижную щеку непрерывно смазывают.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в процессе работы неподвижную щеку непрерывно смазывают.

Способ осуществляется следующим образом. Кусок дробимого материала подается в зазор между валком и неподвижной щекой, затягивается в него и дробится. Одной из основных характеристик дробилки является степень дробления, то есть отношение размера дробимого куска к величине зазора между валком и неподвижной щекой (см. Машины и агрегаты металлургических заводов. T.I. / Под ред. А.И.Целикова. М.:Металлургия, 1987, с.72), которая зависит от величины угла захвата, при этом чем больше угол захвата, тем больше степень дробления. В свою очередь, величина угла захвата зависит от коэффициента трения между куском дробимого материала и неподвижной щекой, и чем меньше коэффициент трения, тем больший угол захвата можно задавать (см. приложение). Таким образом, уменьшение коэффициента трения между куском дробимого материала и неподвижной щекой приводит к увеличению степени дробления.

Уменьшить коэффициент трения между трущимися поверхностями можно, либо повышая качество трущихся поверхностей, либо применяя смазку. Повышение качества поверхности неподвижной щеки в данном случае не эффективно, так как в процессе работы она быстро становится шероховатой, поэтому следует применять смазку, например, воду, раствор гликоля или глицерина и тому подобное.

Известно, что смазка применяется для уменьшения коэффициента трения между трущимися поверхностями с целью уменьшения износа трущихся поверхностей и уменьшения потерь мощности на трение (см. Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин / В.Д.Зозуля, Е.Л.Шведков, Д.Я.Ровинский, Э.Д.Браун. Киев: Наукова думка, 1990, с.188), но в данном случае применение смазки приводит к увеличению степени дробления.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет увеличить степень дробления материала в валковой дробилке.

Приложение

Анализ сил, действующих на кусок дробимого материала в одновалковой дробилке

Процесс дробления обеспечивается наличием сил трения, действующих между поверхностями валка и куском дробимого материала.

При соприкосновении куска дробимого материала с вращающимся валком возникает сила нормального давления N₁, направленная по радиусу валка в точке касания от валка (фиг.1). Соответственно, возникает сила трения куска о валок, равная:

где f₁ - коэффициент трения между куском и валком, и направленная перпендикулярно линии действия нормальной силы в сторону вращения валка.

Для обеспечения захвата кусков материала в щель между валком и неподвижной щекой необходимо, чтобы проекция на вертикальную ось втягивающей силы трения F₁cos =f₁N₁cos , где - угол захвата; (без учета силы тяжести материала) была больше проекции выталкивающей составляющей силы нормального давления N₁sin , то есть должно соблюдаться условие:

тогда

то есть угол трения ₁ между куском дробимого материала и валком должен быть больше, чем угол захвата , в этом случае равнодействующая сил трения и нормального давления R будет отклонена вниз от горизонтали под углом (Фиг.2).

Угол определяется следующим образом:

где - угол между направлением действия равнодействующей силы R и силой трения F₁.

Под действием горизонтальной составляющей R₁=Rcos равнодействующей силы R возникает нормальная сила N ₂, направленная по горизонтали от неподвижной щеки, и, соответственно, сила трения F₂=f₂R ₁=f₁Rcos , направленная вертикально вверх и препятствующая движению куска дробимого материала в щель между валком и неподвижной щекой. Таким образом, для обеспечения захвата куска дробимого материала необходимо, чтобы вертикальная составляющая R_B=Rsin равнодействующей силы R была больше силы трения F ₂, то есть выполнялось условие:

или после преобразования

где ₂ - угол трения между дробимым материалом и неподвижной щекой.

Таким образом, на кусок дробимого материала в вертикальной плоскости действуют две параллельные силы: сила трения F₂ и вертикальная составляющая равнодействующей силы R_B, не равные по величине и направленные в противоположные стороны (фиг.3), тогда по правилу сложения двух не равных по величине параллельных сил, направленных в противоположные стороны, их равнодействующая им параллельна, направлена в сторону большей силы и равна по величине их разности, а ее линия действия лежит за большей силой (см. Никитин Е.М. Теоретическая механика. - М.: Наука, 1977. С.78). В данном случае на кусок дробимого материала действует сила Т=R_B-F₂. Для определения закона движения тела под действием силы Т необходимо в центре тяжести сечения этого тела приложить две равные по величине между собой и равнодействующей силе Т силы Т и Т , направленные в противоположные стороны, при этом равновесие тела не изменится (см. там же, с.29). Тогда сила Т будет стремиться затянуть кусок дробимого материала в щель между валком и неподвижной щекой, а пара сил Т и Т создают крутящий момент, при действии которого куски дробимого материала подвергаются деформации кручения.

Из фиг.1 следует, что чем больше угол захвата , тем больше степень дробления. Если в выражение (6) подставить равенство (4), то получится соотношение:

или ,

из анализа которого следует, что чем меньше ₂, то есть угол трения между куском дробимого материала и неподвижной щекой, и, соответственно, чем меньше коэффициент трения f₂, то тем больший, при прочих равных условиях, можно задавать угол захвата , что увеличивает степень дробления.

Уменьшить коэффициент трения между трущимися поверхностями можно, либо повышая качество трущихся поверхностей, либо применяя смазку. Повышение качества поверхности неподвижной щеки в данном случае не эффективно, так как в процессе работы она быстро становится шероховатой, поэтому следует применять смазку.