Валок четырехвалковой дробилки

Полезная модель относится к технике, применяемой для измельчения каменно-рудных материалов в различных отраслях промышленности, а именно в металлургии при фракционной подготовке шихтовых материалов в агломерационном производстве.
Известен валок четырехвалковой дробилки, содержащий вал, ступицу и бандаж, на рабочей поверхности которого нанесена сетка с помощью непрерывной электродуговой наплавки [Пат. 188107 РФ, МПК В02С 4/30. Валок четырехвалковой дробилки / Жильцов А.П., Билан Г.А., Власенко Д.А., Левченко Э.П., Мележик Р.С. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) (RU). - №2018134232; заявл. 27.09.2018; опубл. 28.03.2019. Бюл. №10].
Недостатком известного валка является относительно низкая эффективность дробления, повышенная энергоемкость процесса дробления и высокая степень износа поверхности бандажа, так как радиус валиков сетки, нанесенных с помощью электродуговой наплавки и отвечающих за захват куска валками, не обеспечивает выполнения гарантированного условия захвата измельчаемого материала и проникновения его в рабочую зону дробилки.
Техническим заданием является усовершенствование валка четырехвалковой дробилки, в котором благодаря определению радиуса валиков сетки, в том числе основанному на математической зависимости, достигается выполнение условия гарантированного захвата кусков дробимого материала определенных размеров, а также повышение эффективности дробления и снижение затрат энергии.
Поставленная задача достигается тем, что на поверхности бандажа валка четырехвалковой дробилки, содержащего вал, ступицу и бандаж, на рабочей поверхности бандажа при помощи электродуговой наплавки с использованием износостойкой наплавочной проволоки нанесена сетка, образующаяся продольными и поперечными пересекающимися выступающими валиками, радиус которых определяется по формуле:
в
где r - радиус валика сетки;
б
R - рабочий радиус бандажа валка;
k
r - условный радиус куска материала;
b - межвалковый зазор (ширина выходной щели);
2
2
α - угол между вектором выталкивающей силы N, возникающей при контактном взаимодействии материала с поверхностью валика, и перпендикуляром к вектору силы тяжести куска материала, который определяется по формуле:
где μ - коэффициент трения дробимого материала по материалу бандажа;
1
1
α - угол между вектором выталкивающей силы N, возникающей при контакте материала с поверхностью бандажа, и перпендикуляром к вектору силы тяжести куска материала, определяемый по формуле:
На фиг. 1 показан валок четырехвалковой дробилки с наплавленными валиками сетки на поверхности бандажа, на фиг. 2 - схема определения условий контактного взаимодействия куска с поверхностью бандажа и валика сетки.
Валок четырехвалковой дробилки содержит вал 1 и ступицу 2, на которой установлен бандаж 3. Кроме того, на рабочей поверхности бандажа нанесена сетка, образованная поперечными 4 и продольными 5 валиками, наплавленными с помощью непрерывной дуговой наплавки износостойким материалом, и представляющая собой квадратные ячейки определенного размера.
Для повышения эффективности дробления за счет увеличения эффективности захвата на рабочую поверхность бандажа валка с помощью электродуговой наплавки наносится сетка. Такая форма поверхности бандажа обеспечивается за счет наплавки поперечных 4 и продольных 5 валиков. При этом наличие поперечных валиков обеспечивает повышение эффективности захвата куска материала 6 валками.
Поперечные валики 4, повышающие эффективность захвата, имеют радиус, обеспечивающий гарантированное проникновение в рабочую зону дробилки куска материала, размерами превышающего условие захвата для гладких валков. При этом радиус валиков определяется по формуле:
в
где r - радиус валика сетки;
б
R - рабочий радиус бандажа валка;
k
r - условный радиус куска материала;
b - межвалковый зазор (ширина выходной щели);
2
2
α - угол между вектором выталкивающей силы N, возникающей при контакте материала с поверхностью валика, и перпендикуляром к вектору силы тяжести куска материала, который определяется по формуле:
где μ - коэффициент трения дробимого материала по материалу бандажа;
1
1
α - угол между вектором выталкивающей силы N, возникающей при контактном взаимодействии материала с поверхностью бандажа, и перпендикуляром к вектору силы тяжести куска материала, определяемый по формуле:
Валок четырехвалковой дробилки работает следующим образом.
1
2
тр1
тр2
При загрузке дробимый кусок материала 6 попадает на поверхность бандажей валков 3, вращение которых направлено навстречу друг другу. При этом на кусок материала действуют выталкивающие из рабочей зоны валков силы нормальной реакции N и N, а также силы трения F и F, затягивающие кусок между валками. При этом, если силы выталкивания превышают силы трения в проекции на вертикальную ось Оу, происходит проскальзывание материала, связанное с недостаточной величиной угла захвата, который зависит от размера куска и рабочего диаметра валка.
При этом эффективность процесса измельчения снижается, повышается его энергоемкость, а также увеличивается степень износа рабочей поверхности бандажа.
Выполнение условий гарантированного захвата куска материала обеспечивается валиком сетки радиусом, при котором значение сил трения в полной мере компенсирует действие выталкивающих сил, определяемым по зависимости:
в
где r - радиус валика сетки;
б
R - рабочий радиус бандажа валка;
k
r - условный радиус куска материала;
b - межвалковый зазор (ширина выходной щели);
2
2
α - угол между вектором выталкивающей силы N, возникающей при контакте материала с поверхностью валика, и перпендикуляром к вектору силы тяжести куска материала, который определяется по формуле:
где μ - коэффициент трения дробимого материала по материалу бандажа;
1
1
α - угол между вектором выталкивающей силы N, возникающей при контактном взаимодействии материала с поверхностью бандажа, и перпендикуляром к вектору силы тяжести куска материала, определяемый по формуле:
Данные условия способствуют снижению эффекта проскальзывания куска по поверхности бандажа и улучшению условий контакта материала с дробящей поверхностью валка. Ввиду этого преобладающая роль в разрушении дробимого материала обеспечивается за счет раздавливания, что приводит к растрескиванию куска материала по наиболее дефектным местам, так как они обладают наименьшей механической прочностью.
Вследствие этого эффективность процесса измельчения повышается, уменьшается содержание мелочи в дробимом продукте за счет снижения доли измельченного истиранием сырья и понижаются энергозатраты, так как энергоемкость процессов разрушения материала при раздавливании значительно ниже, чем при истирании.
Предложенный валок четырехвалковой дробилки позволяет повысить эффективность захвата куска материала, снизить затраты энергии на разрушение материала и уменьшить степень износа рабочей поверхности бандажа валка.