13.2.5. Молотковые дробилки

Молотковые дробилки в литейных цехах применяют для дробления сухой глины, кусков отработанной смеси, боя стержней и т. д.

Молотковые дробилки размель­чают материал под действием удара быстровращающихся молотков (бил) 5, укрепленных на роторе 3 с помощью шарниров 4 (рис. 55), а также под действием удара материала о бро­невые плиты 6. Куски материала, подлежащего дроблению, через загрузочный желоб 1, попадают в рабочее пространство 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 величиной радиального зазора между молотками и решеткой, который равен (35 мм).

Окружная скорость молотков v = 2555 м/с, степень измель­чения i = 1015. У молотковых однороторных дробилок отноше­ние длины дробилки к ее диаметру составляет 0,50,85.

Достоинства молотковых дробилок: простота и надежность, малая масса, боль­шие производительность и степень измельчения. К недостаткам молот­ковых дробилок следует отнести быстрый износ молотков и решеток, невозможность дробления вязких и влажных материалов.

Рис. 55. Устройство молотковой дробилки

Производительность (м³/ч) молотковой дробилки определяется по приближенной формуле

,

(119)

где D – наружный диаметр окружности, описываемый свободными концами молотков ротора, м;

L – длина ротора, м.

Мощность электродвигателя (кВт) определяют, исходя из работы деформации дробления кусков по приближенной формуле

,

(120)

где n – частота вращения ротора, с^–1.

13.2.6. Шаровые мельницы

Шаровые мельницы получили широкое распространение в литейных цехах для тонкого измельчения сухой глины, угля и других материалов.

Шаровые мельницы могут быть с периодической и непрерывной загрузкой и разгрузкой.

Рис. 56. Устройство шаровой мельницы

Рис. 57. Схема движения шаров в шаровой мельнице

Мельницы с периодической загрузкой и разгрузкой наиболее просты по конструкции, но менее производительны и труднее под­даются автоматизации.

Мельницы с непрерывной загрузкой (рис. 56) представляют собой бара­бан 5 с днищами 3, в которые встроены полые цапфы 1 и 4. Через цапфу 1 материал непрерывно загружается, а через выгрузочную цапфу 4 измельченный материал удаляется самотеком или при помощи воздушного потока, создаваемого вентилятором, в при­емное устройство (на рисунке не показано). Привод мельницы осуществляется от электро­двигателя через редуктор и открытую зубчатую передачу 2.

При вращении барабана шары поднимаются на определенную высоту. Достигнув этой высоты, шары вместе с материалом падают и под действием удара измельчают его.

Падение шаров в этом случае происходит по некоторой параболи­ческой траектории (рис. 57). Такое движение шаров называется водопадным. Это оптимальный режим работы мельницы, так как в этом случае полезная работа максимальна, а износ шаров минимален. Разрушение материала происходит за счет удара шарами.

При малой частоте вращения барабана мельницы шары поднима­ются до верхнего слоя, а затем скатываются вниз или скользят по поверхности футеровки. Такое перемещение шаров называется каскадным. При этом полезная работа будет незна­чительной, так как измельчение материала происходит в результа­те его истирания шарами.

При большой частоте враще­ния мельницы шары под дейст­вием центробежной силы не смо­гут оторваться от футеровки барабана, и будут вращаться вместе с ним. В этом случае никакого из­мельчения материала не происхо­дит. Наименьшую частоту враще­ния, при которой не происходит свободного падения шаров, называют критической.

Очевидно, оптимальная частота вращения будет тогда, когда часть пути шар движется вдоль стенки барабана, и в тот момент, когда радиально направленная составляющая силы тяжести достигнет величины центробежной силы, шар отрывается от стенки и падает подобно свободно падающему телу (рис. 57). Оптимальная частота вращения (с^–1) шаровой мельницы определяется следующей зависимостью:

,

(121)

где D – внутренний диаметр мельницы, м.

В мельницу следует загружать такое количество шаров, чтобы во время ее работы каждый ряд шаров совершал движение по своей траектории, не сталкиваясь с шарами других рядов. Величина загрузки мельницы мелющими телами характеризуется коэффициентом заполнения. Коэффициентом заполнения называется отношение пло­щади загрузки шарами поперечного сечения неподвижной мельницы F₁ ко всей площади ее сечения F:

.

(122)

Коэффициент заполнения должен быть в пределах 0,20,35 в зави­симости от условий работы мельницы.

Полную загрузку мельницы G (в тоннах) мелющими телами при принятом коэффициенте заполнения ₁ подсчитывают по формуле

,

(123)

где R – внутренний радиус офутерованного барабана мельницы, м;

L – длина барабана, м;

 – плотность шаров,  = 3, 54, 0 т/м³;

 – коэффициент разрыхления загружаемого материала,

для практических расчетов принимают  = 0,50,6.

С увеличением массы загрузки абсолютная производительность шаровой мель­ницы увеличивается, но удельная производительность (т/ч на 1 кВт мощности) уменьшается. Перегрузка мельницы шарами вредна, так как она приводит к перерасходу электроэнергии и к ускоренному износу шаров и футеровки. При малой загрузке мельницы шарами производительность ее уменьшается. Оптимальный диаметр шаров определяют по приближенной формуле

,

(124)

где d – наибольший размер кусков измельчаемого материала, мм.

Мощность электродвигателя (в кВт) шаровой мельницы

,

(125)

где m – масса мелющих тел, т;

c – коэффициент, учитывающий размеры и форму мелющих тел и коэффициент заполнения ₁;

c = 1015 для шаров диаметром 5080 мм и ₁ = 0,20,35;

 – коэффициент полезного действия привода,  = 0,900,95.

Производительность шаровых мельниц (в т/ч) можно с достаточ­ной точностью подсчитать по эмпирической формуле

,

(126)

где A – опытный коэффициент размолоспособности материала (для углей различных марок A = 1,54,5, для глины A = 0,52,5).