4. Методика расчета основных технологических параметров
4.1. Исходные предпосылки
Процесс дробления в щековой дробилке отличается сложностью, зависящей от множества факторов, аналитическую связь между которыми определить невозможно. К таким факторам следует отнести, например, размер, форму и взаимное расположение кусков материала в камере дробления, физико-механические свойства исходного материала, состояние рабочих органов дробилки, нестабильность выходной щели и ряд других причин, оценить количественно влияние которых на работу машины практически не представляется возможным.
Все существующие теории процесса дробления практически являются весьма приближенными, базирующимися на ряде упрощений и допущений. Однако, несмотря на значительные трудности, теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать теорию расчета дробильных машин, достаточную для общего инженерного расчета технологических и конструктивных параметров дробилок.
Исходными данными для расчета щековых дробилок является максимальная крупность кусков Dmax в исходном материале, требуемая максимальная крупность кусков dmax в готовом продукте и производительность дробилки.
Ширина приемного отверстия В дробилки должна обеспечить свободный
прием кусков максимальной крупности Dmax. Обычно В=1,15Dmax. Для дробилок, работающих в автоматических линиях без наблюдений оператора, рекомендуется увеличить ширину приемного отверстия до В=Dmax /0,5.
Ширина выходной щели при применении стандартных дробящих плит связана с максимальной крупностью кусков в готовом продукте зависимостью b=0,85dmax .
Определив ширину В загрузочной камеры, производят предварительный выбор главного параметра дробилки B×L.
Далее рассчитывается производительность дробилки с учетом ширины выходной щели b. Для этого определяются геометрические параметры дробилки.
4.2. Угол захвата
Углом захвата называется угол между подвижной и неподвижной щеками (рис. 4.1). Угол захвата должен быть таким, чтобы материал, находящийся между щёками, не выталкивался вверх, а разрушался при сжатии. Давления P и P1 щек на материал направлены перпендикулярно к щекам.
Рис. 4.1. Расчетная схема к определению угла захвата щековой дробилки
Силы трения F, F1, перпендикулярные силам P и P1, всегда действуют на кусок против его относительной скорости V и V1, и при этом P и P1 не равны. Массой куска, значительно меньшей, чем раздавливающие силы, пренебрегают.
Условия равновесия куска материала под действием сил нажатия щек и вызванных ими в точках касания сил трения (в соответствии с рис. 4.1) с учетом, что F=Pf и F1=P1f, имеют вид:
∑
X
= 0;
;
(4.1)
∑Y=
0;
(4,2)
где
– коэффициент трения материала о сталь.
Из уравнения (4.1) находим:
Подставив в уравнение (4,2) значение P1, получим:
Разделив обе части уравнения на Pcosα, получим:
Заменив коэффициент ƒ на равную величину tgφ (φ – угол трения для материала и щек), получим:
.
Тогда tgα = tg2φ и α = 2φ.
Если α >2φ, то кусок материала будет выжат вверх и не будет раздавлен. Следовательно, для возможности дробления угол захвата должен быть меньше двойного угла трения:
.
Коэффициент трения φ горных пород о сталь не определен с достаточной точностью для рассматриваемых усилий. Поэтому расчет угла захвата по данной зависимости зачастую дает завышенные результаты. Специальные исследования показали, что угол 18−19°является оптимальным, так как обеспечивает надежную работу щековых дробилок в самых тяжелых условиях, как, например, дробление прочных материалов окатанной формы – валунов, гальки. Увеличение угла захвата, по сравнению с оптимальным, может привести к падению производительности, а снижение − вызывает неоправданное увеличение габаритных размеров и массы дробилки.