2. Оборудование для измельчения

Оборудование для измельчения разделяют на дробилки и мельницы. Дробилки служат для крупного измельчения (дробления), мельницы – для тонкого (помола). При измельчении энергия, подводимая к системе (измельчаемому материалу), рассеивается (диссипируется) в окружающую среду (прежде всего, в виде тепла), для чего в ней создаются структуры, которые этому способствуют (диссипативные структуры). Значительную часть энергии система передать в окружающую среду не успевает и вынуждена запасать ее внутри себя на создание аккумулирующих структур (трещины, дефекты структуры вплоть до вакансий). Для измельчения это полезные затраты энергии. Чем интенсивнее подведение энергии, тем эффективнее измельчение. Однако износ рабочих органов и других элементов конструкции машины при этом, к сожалению, тоже возрастает.

Дробилки имеют ряд характерных отличительных черт от мельниц.

1. По размеру получаемого продукта. По размерам получаемых кусков материала разделяют: крупное дробление – > 100мм; среднее дробление – > 30 мм; мелкое дробление – > 3 мм; тонкое дробление – > 0,5 мм; грубый помол < 0,5 мм; тонкий помол – < 0,1 мм.

2. По количеству воздействий рабочих органов на измельчаемый материал. В дробилках их мало, в мельницах – много.

3. По наличию калибровочного отверстия при разгрузке. Оно обычно бывает на дробилках.

4. По положению в технологической схеме. Дробилки всегда стоят перед мельницами.

Существуют 4 основных способа измельчения хрупких материалов. Обычно, в порядке возрастания затрат энергии на измельчение их можно расположить в ряд: удар, изгиб, истирание, раздавливание. Этот порядок может меняться в зависимости от свойств конкретных материалов.

Пластичные материалы измельчают резанием или разрывом. Так измельчают, например, пластилин. Чем выше скорость воздействия рабочего органа на измельчаемый материал, тем больше проявление материалом хрупких свойств. Система (измельчаемый материал) приобретает высокую степень неравновесности из–за быстрого подведения к ней внешней энергии. Она не успевает тратить эту энергию на медленные пластические деформации и вынуждена тратить ее на образование трещин.

Как уже было сказано во введении, для облегчения понимания работы машины выберем определенный алгоритм. В каждой машине перерабатываемый материал проходит сначала узел загрузки, затем попадает в рабочую камеру, где подвергается воздействию рабочих органов, изменяющих его внешнюю форму и структуру, а затем в узел разгрузки, где материал выходит из машины.

Эффективность работы дробилки или мельницы зависит от вида измельчаемого материала, размера и формы входящих кусков (частиц), реализуемого способа измельчения материала (лучше, если их несколько), интенсивности подведения энергии, конструкции машины.

Эффективным способом воздействия на материал является вибрация (механические колебания). Искусственно создаваемая вибрация является обычно периодической. Чаще всего ее создают с помощью вращающихся валов с дебалансами – асимметрично расположенными грузами. Подведение энергии в виде механических колебаний и ее рассеивание (диссипация) приводят к снижению трения между частицами порошка, а также не позволяют зарастать трещинам. Однако вибрация приводит одновременно к интенсивному износу узлов машины, фундамента, на котором она установлена, вызывает пыление, приводит к болезням у людей. Существует два способа борьбы с вибрацией: пассивный, с помощью пружин и демпферов, и активный, с помощью колебаний, действующих в противофазе.

В соответствии с приведенным выше алгоритмом рассмотрим машины для дробления и помола.

Для того, чтобы куски материала захватывались дробилкой, а не выскакивали из нее, должно выполняться условие:

  2 (1),

где  – угол захвата,  – угол трения.

Углом трения называют угол, тангенс которого равен коэффициенту трения.

tg  = f (2).

где f – коэффициент трения.

Вывод формулы для щековой дробилки, чтобы кусок материала не выталкивался вверх из пространства между щеками:

P sin(/2)  Pf cos (/2); делим на P cos (/2) и получаем; sin (/2) / [cos (/2)]  f; tg (/2)  f; учитывая, что tg  = f, получаем. tg (/2)  tg ;   2.

Степенью измельчения (i) называют отношение диаметра поступающего на измельчение материала (D) к диаметру получаемого после измельчения (d).

i = D/d (3)