Подбор и расчет режимов работы дробильных машин

Для дробления нерудных горных пород используются щековые, конусные, роторные, молотковые и валковые дробилки.

Щековые и конусные дробилки способны разрушать породы любой прочности и крепости (из числа пород для производства щебня строительных материалов).

Роторные и молотковые дробилки предназначены для дробления мягких пород (известняка, мрамора, мергелей).

Щековые и конусные дробилки изготавливаются специально для крупного, среднего или мелкого дробления. Роторные дробилки более универсальны, т.к. обладая высокой мощностью, они могут перерабатывать довольно крупные камни в достаточно мелкий продукт. Эти дробилки также менее метало- и энергоемкие. Однако они не могут дробить крепкие абразивы породы вследствие большого износа рабочих органов.

В разрабатываемом задании каждый студент обязан произвести расчет по двум вариантам компоновок машинами завода и затем сопоставить их.

Рекомендуется, если задана крепкая порода (гранит, диабаз, кварцит) провести расчет с использованием на 1-ой стадии щековых дробилок, и другой – с использованием конусных дробилок крупного дробления.

Если задана мягкая порода (известняк, мрамор, мергель), то следует проработать вариант со щековой или конусной дробилкой.

Технические характеристики дробилок приведены в приложении 2 – 6.

Рекомендуется следующая последовательность расчетов и подбора дробилок. В зависимости от дробимой породы и в соответствии с вышеизложенными рекомендациями выбирается (по двум вариантам) тип дробилок первой стадии дробления.

Выбор конкретной модели машины производится по расчетной производительности и в зависимости от заданного максимального размера камня в исходной горной массе. Первоначальный выбор дробилки следует сделать по допустимому для нее максимальному размеру загружаемого куска, а затем проверить достаточность ее производительности. Принимаемая дробилка должна иметь производительность несколько большую, чем расчетная производительность предприятия П_р (м³/ч)

, (2)

где П_зад – заданная производительность, м³/ч; К_н – коэффициент неравномерности подачи горной массы (К_н = 1,1…1,5); К_и – коэффициент использования оборудования по времени (К_и = 0,8…0,85);

Если одна дробилка не обеспечивает нужной производительности, то принимается двухлинейная схема завода.

Расчеты по двум вариантам необходимо вести параллельно на всех стадиях работы и результаты фиксировать в табличной форме (табл.2)

Таблица 2

Техническая характеристика дробилок 1-ой стадии

Далее необходимо рассчитать размер выходной щели подобранных дробилок и гранулометрический состав продукта дробления. Выходная щель должна быть максимальной и обеспечивать расчетную производительность.

Зависимость между производительностью и размером выходной щели е₁ линейная. Определение размера е₁ можно производить по графикам (рис. 3 – 7) для соответствующих дробилок. Принимая на вертикальной оси нужные значения П_расч , на горизонтальной оси определяем значение е₁.

Щебень для строительства имеет следующую градацию фракций: 0 – 3 (5); 3 – 10; 10 – 20; 20 – 40; 40 – 70мм.

Определение процента содержания каждой фракции для щековых и конусных дробилок производится по типовым графикам гранулосостава (рис. 3 – 5). На этих графиках для щековых и конусных дробилок размер щебня (горизонтальная ось) дан в долях от выходной щели дробилки е₁ , поэтому нужно выразить границы фракций в виде соответствующих отношений.

Методика определения гранулометрического состава щебня пояснена на ниже приводимом примере.

Допустим, в варианте А используется щековая дробилка с рассчитанной выходной щелью е₁ = 90мм, а в варианте Б – конусная дробилка с е₁ = 75мм.

Техника определения зернового состава по типовым графикам гранулосостава следующая: на горизонтальной оси берется отношение , соответствующее получаемой фракции, из этой точки восстанавливается перпендикуляр до пересечения с кривой и на вертикальной оси определяется «остаток» (процент щебня, не прошедший через соответствующее контрольное сито).

Содержание фракции будет равно разности «остатков» соответствующих границ фракций (табл.3)

Таблица 3

Расчет зернового состава щебня, полученного в

дробилках 1-ой стадии

Фракция щебня di, мм	Вариант А	Вариант Б
	содержание фракций	,	содержание фракций
0 - 3	3/90 = 0,036	100 - 99,6 = 0,4	3/75 = 0,04	100 – 98,7 = 1,3
3 – 10	10/90 = 0,11	99,6 – 96,3 = 3,6	10/75 = 0,13	98,7 – 88 = 10,7
10 – 20	20/90 = 0,22	96 – 86 = 10	20/75 = 0,27	88 – 77 = 11
20 – 40	40/90 = 0,45	86 – 70 = 16	40/75 = 0,54	77 – 54 = 23
Более 40	-		-
Итого	-		-

Зерновой состав щебня, получаемого в ударных дробилках, рассчитывается в следующем порядке. Определяется средневзвешенный размер щебня d_ев в зависимости от установленного размера выходной щели е₁ по графику (см. рис. 5,в), используя ближайшую кривую d_ев , определяется процентное содержание фракций.

На горизонтальной оси графиков отложены размеры щебня в абсолютном выражении, поэтому пересчета не требуется.

Дробилки 2-й стадии дробления подбираются аналогично, т.е. по крупности загружаемого камня и потребной производительности. Максимальный размер камня, выходящего из предыдущей дробилки, будет предельным для последующей дробилки, он рассчитывается по формуле:

d_2max = е₁φ,

где е₁ – размер выходной щели дробилки 1-ой стадии, мм; φ – коэффициент, численно равный значению абсциссы (на графиках зернового состава) в точке пересечения с ней соответствующей кривой.

Например, для варианта А е₁ = 90мм, а φ = 1,8 (по рис. 3,б), тогда d_2max = 90*1,8 = 160мм.

Если возникают трудности с подбором дробилки для второй стадии из-за размера d_2max , то можно, допуская 5% негабарита, использовать пересечение кривой с пунктирной линией. Тогда использовать φ^’₂ = 1,48 и d^’_2max = 90*1,42 = 128мм.

При использовании на 1-ой стадии ударных дробилок φ определяется точкой пересечения соответствующей кривой средневзвешенного размера щебня с осью абсцисс.

Потребная производительность дробилок 2-ой стадии П₂ равна той доле материала, выходящего из дробилки 1-ой стадии, крупность которого превышает максимальный размер щебня по заданию.

Например, согласно гранулосоставу щебня после первичного дробления (см. табл. 3) в варианте А фракции размером более 40мм имелось 70%, тогда:

П₂ = 0,7П_расч.

Технические показатели подобранных дробилок для 2-ой стадии необходимо зафиксировать также в виде таблицы (по форме табл.2). Выходная щель дробилки 2-ой стадии должна быть минимальной и обеспечивать выполнение определенных требований к товарному продукту.

Можно, например, задать такой размер выходной щели вторичной дробилки, при котором из нее не будет выходить щебень крупнее заданного d_max , и тогда не потребуется додрабливания сверхгабарита в 3-ей стадии (или замкнутого цикла дробилки 2-ой стадии).

Для поставленного условия необходимая выходная щель вторичной дробилки: . (5)

Значения φ₂ определяются по графикам гранулометрического состава для соответствующего типа дробилок в точке пересечения кривой с осью абсцисс. Но при выполнении этого условия обычно получается сверхнормативное количество пылевидных фракций 0 – 3мм. Техническим условиями на качество щебня, допускается не более 5% этой фракции в общей массе щебня, следует задать выходную щель из условия непревышения 4% фракции 0 – 3мм в общей массе (1% резервируется на некоторый объем пылевидных фракций, уже полученных в дробилке 1-ой стадии).

Техника расчета величины е₂ в этом случае следующая.

Например, при использовании для вторичного дробления конусных дробилок для среднего дробления, по графику гранулометрического состава для этого типа машин (см. рис. 6,б) из точки, соответствующей 96% остатка фракции на сите 3мм, проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой и, проектируя эту точку на ось абсцисс, получаем соответствующее значение

Зерновой состав щебня, получаемого во вторичной дробилке, рассчитанной также, как и для дробилок 1-ой стадии (по соответствующим типовым градиентам гранулосостава). Например, при принятой величине е₁ = 38 определяются сначала отношения и по графику (см. рис. 6,б) – зерновой состав щебня. По аналогии с 1-ой стадией дробления результаты расчетов следует представить в виде табл. 4.

Таблица 4

Зерновой состав щебня, полученного в дроблении 2-ой стадии

Фракция щебня di, мм	Вариант А	Вариант Б
	содержание фракций, %	,	содержание фракций, %
0 - 3	3/38 = 0,08	100 - 96 = 4
3 – 10	10/38 = 0,26	96 – 83 = 13
10 – 20	20/38 = 0,54	83 – 68 = 15
20 – 40	40/38 = 1,045	68 – 35 = 33
Более 40	-	- 35
Итого	-	- 100

Расчет показывает, что 35% щебня, выходящего из вторичной дробилки, требует дополнительного додрабливания. Если позволяет производительность вторичной дробилки, можно принять схему ее работы в замкнутом цикле. Для этого определяется нагрузка на вторичную дробилку с учетом возврата в нее на додрабливание некоторого потока m₈ (см. схему рис. 1), м³/ч;

, (6)

где П₂ – первоначальная загрузка дробилки; m₈ – поток щебня (в долях от потока m₆), направляемого на додрабливание (в нашем примере m₈ = 0,35).

Если дробилка на 2-ой стадии не обеспечивает производительность П₂ при работе на выходной щели е₂ (в нашем примере е₂ = 38мм), то следует принять к установке дробилку большего параметра или перейти на трехстадийную схему.

Расчет суммарного зернового состава щебня и проверка его на соответствие требованиям технических условий

В цехе сортировки все потоки щебня сходятся, и зерновой состав щебня будет определятся суммой частных зерновых составов с учетом доли потоков из дробилок соответствующих стадии дробления, приведенных к исходному потоку. Суммарное каждой фракции щебня f_i∑ при двухстадийной схеме производства рассчитывается по формуле:

, (7)

где f_i1 – процентное содержание i – й фракции в щебне после 1-ой стадии дробления; f_i2 – процентное содержание i – й фракции в щебне после 2-ой стадии дробления.

Коэффициент приведения К_пр при работе вторичной дробилки в замкнутом цикле (применительно к схеме рис. 1)

, (8)

где m₆ – масса материала направляемая во вторичную дробилку, выраженная в долях нагрузки на первичную дробилку (нагрузка на первичную дробилку принята за единицу); m₇ – масса материала направляемая во вторичную дробилку на додрабливание, выраженная в долях от m₆ (m₈ принимается за единицу).

Если вторичная дробилка работает в открытом цикле, то

. (9)

Применительно к ранее рассмотренному примеру m₆ = 0,7 и m₈ = 0,35.

Тогда

.

Расчет суммарного гранулометрического состава производится по формуле и приводится в табл. 5 по обоим вариантам.

Таблица 5

Суммарный гранулометрический состав щебня

При трехстадийной схеме производства

. (10)

Применительно к технологической схеме (рис. 2)

К_пр2 = m_3, (11)

где m₃ – масса материала, возвращающегося в дробилку 3-ей стадии на додрабливание, в долях от исходного потока; принимается за единицу;

,

где m₉ - масса материала, возвращающегося в дробилку 3-ей стадии на додрабливание, выраженная в долях m₆ , принятого за единицу; f_i3 – процентное содержание данной фракции в щебне, полученном в дробилке 3-ей стадии;

Проверка соответствия долевого содержания фракций щебня в общей массе требованиям технических условий производится путем нанесения значений процентного содержания каждой фракции на типовой график допустимых предельных соотношений фракций на типовой график допустимых предельных соотношений фракций. Для этого необходимо вычертить график в произвольном масштабе, показанный на рис. 8, и нанести на него процентное содержание рассматриваемых фракций. На горизонтальной оси откладываются границы фракций, а по вертикали – их процентное содержание. Ординаты точек, характеризующие положение каждой фракции на графике, откладываются по нарастающим значениям.

Если точки, характеризующие гранулометрический состав щебня, попадают в заштрихованное поле графика, то это значит, что требования технических условий выполнены. Если эти условия не выполнены, то требуется корректировка выходных щелей дробилок окончательного каскада или замена этих дробилок другим типом.

Расчет и сопоставление технико-эксплуатационных показателей разрабатываемых вариантов производства

Для обоснования выбора лучшего варианта необходимо произвести предварительный анализ технико-эксплуатационных показателей разрабатываемых технологических схем производства и принятого оборудования по ниже приводимой форме (табл. 6)

Таблица 6

Основные технико-эксплуатационные показатели

Примерное число рабочих, занятых в данном производстве, можно принять равным суммарному количеству дробилок и постов сортировки.

Удельная энергоемкость

, (12)

где ∑Ng – суммарная мощность электродвигателей дробилок, кВт; К_всп – коэффициент, учитывающий расход энергии грохотами и вспомогательным оборудованием (К_всп = 1,05-1,1);

П_зад – производительность предприятия, м³/ч;

Коэффициент загрузки дробилок 2-ой стадии

К_заг = П₂/П_е2, (13)

где П₂ – потребная производительность дробилки 2-ой стадии; П_е2 – паспортная производительность принятой дробилки при работе ее на расчетной величине выходной щели е₂;

Ориентировочная трудоемкость производства единицы продукции (чел ч/м³)

t_уд = Z_p/П_зад; (14)

где Z_p – число основных рабочих.

Лучшим будет тот вариант, у которого больше К_заг, а все остальные меньше.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: