Основы расчёта молотковых дробилок.

Физическая сущность процесса измельчения зерна в молотковых дробилках заключается в разделении зерна на отдельные части вследствие удара, излома и истирания между рабочими органами машины.

Общее устройство. Молотковый ротор установлен на чугунной станине. Барабан состоит из ряда дисков, разделенных прокладками. Диски расположены на валу и стянуты гайками и болтами по окружности. Сквозь диски проходят стержни, на которые надеты молотки.

Вращающийся молотковый ротор окружен неподвижной обечайкой, состоящей из зубчатых (рифленых) броневых плит и цилиндрического сита. В зазор между зубчатой плитой и вращающимися молотками подводится продукт, подлежащей дроблению.

Пригодность дробилки для размола отдельных материалов зависит главным образом от расположения, числа и формы молотков, а также от размеров и формы рифлей на внутренней поверхности броневых плит. На степень измельчения продукта влияют величины зазоров между молотками, неподвижными плитами и ситом; размер отверстий сита; окружная скорость молоткового ротора. Окружную скорость молотковых роторов в некоторых конструкциях принимают до 100 м/с. Поэтому во вращающихся частях дробилки развиваются большие напряжения, резко возрастающие с увеличением частоты вращения ротора, так как центробежная сила пропорциональна квадрату окружной скорости. По этой же причине молотковые роторы требуют тщательной балансировки. Недостаточная балансировка вращающихся частей дробилки может не только вызвать неспокойный ход машины, но и быть причиной аварий.

Основы расчета молотковых дробилок.

При расчете и конструировании молотковых дробилок обращают внимание на геометрию массы дробилки и динамику ее работы. На вал и подшипники ротора дробилки, кроме силы тяжести ротора, действуют инерционные силы ротора и ударные импульсы, как результат реакции на удар молотков. Инерционные силы, воспринимаемые валом и подшипниками ротора дробилки, появляются при статической неуравновешенности ротора, т. е. когда центр тяжести не совпадает с геометрической осью вращения, и при динамической неуравновешенности ротора, когда возникает неуравновешенная пара инерционных сил,

В молотковых дробилках даже очень небольшое смещение центра тяжести ротора от оси вращения вызывает большую неуравновешенную центробежную силу инерции, Например, в молотковой дробилке при ω = 300 рад/с неуравновешенная центробежная сила инерции будет равна при смещении центра тяжести ротора от оси вращения всего на 1=0,1мм силе тяжести ротора.

Следовательно, при конструировании и изготовлении деталей ротора молотковой дробилки необходимо точно соблюдать геометрическую форму деталей, жесткие допуски на посадочные отверстия и размеры дисков и молоков по 7-му квалитету. Все молотки должны быть расположены на строго одинаковом расстоянии от оси ротора.

Определение окружной скорости молотка Минимальная окружная скорость молотка при которой разрушается зерновка в момент удара, может быть определена приближенно из закона количества движения:

m(v2-v1)=pτ; где m—масса измельчаемой зерновки (частицы), кг; v1 – скорость зерновки (частицы) до удара, v2 – средняя скорость частицы после удара, м/с; Р – средняя сила сопротивления разрушению зерновки (частицы), Н; τ – продолжительность удара, с

На основании экспериментальных данных установлено, что продолжительность удара равна τ=10-5 с.

Начальную скорость зерновки V1 в момент встречи ее с молотком принимают приблизительно равной нулю. Следовательно, средняя скорость частицы после удара, при которой наступает их разрушение, может быть определена по формуле: V2=P·τ/m

Для снижения ударных воздействий на машину ударная реакция молотков должна быть уравновешена на силу удара. Это достигается при условии отсутствия или незначительности ударной реакции в осях подвеса молотков.

Исходя из условия равновесия молотка и закона количества движения в момент удара найдено, что молоток обеспечит без­ударную работу при соблюдении следующего равенства его кон­структивных размеров:

г2 = l·с;где r — радиус инерции молотка относительно оси подвеса, м; l — расстояние от оси отверстия молотка до его рабочего конца, м; с — расстояние между центром тяжести массы и осью отверстия молотка, м.

Расстояние от оси подвеса до центра массы молотка должно равняться:

с=(а2 + b2)/6а.

Вал ротора, на котором крепятся диски с промежуточными кольцами, выполняется ступенчатым, увеличение диаметра вала dB от ступени к ступени можно ориентировочно оценить коэффициентом 1,2n; dB = do·l,2n

где do — диаметр вала в опасном сечении, м; п — число ступеней вала.

Вал будет испытывать пере­менные нагрузки и малые изгибающие моменты, его диаметр можно определить по формуле:

 

где N — передаваемая валом мощность, кВт;

ω — угловая скорость вала, рад/с

При расчете дисков ротора, учитывая центробежные силы по формуле

σ= σt max+ σt; где σt max — максимальное окружное напряжение в диске постоянного сечения на образующей центрального отверстия, Па; σt — окружное напряжение на образующей центрального отверстия, учитывающее массу молотков, Па.

σt max=ρω2(0,0825R2+0.175ro2)

где р — плотность материала диска, кг/м3; R — наружный радиус диска, м; r0 — радиус центрального отверстия диска, м.

σt=Pи·Ro·z/[πδ(Ro2- ro2)]

где Ри — центробежная сила инерции молотка (без учета отверстия в нем), Н; Ro — радиус окружности расположения центров осей подвеса молотка, м; z — число отверстии в диске под оси подвеса (число молотков); δ— толщина диска, м.

 

Б-3