IMiR Mechanika i Budowa Maszyn, rok 3	Maszyny do robót ziemnych i transportu bliskiego Sprawozdanie z laboratorium nr 2	Ocena
Data wykonania 04.06.2014r.	Temat Badania wybranych parametrów procesu bardzo drobnego kruszenia w wibracyjnej kruszarce szczękowej.	Wykonał Marcin Porębski Gabriel Słotwiński gr. Z4

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest:

• zapoznanie z budową i działaniem wibracyjnej kruszarki szczękowej przeznaczonej do bardzo drobnego rozdrabniania - poniżej 0,5-3mm materiałów mineralnych tworzyw ceramicznych,
  o twardości do 9,5 w skali Mohsa i wytrzymałości na ściskanie do 350 MPa,

• zapoznanie się z metodami pomiarów podstawowych parametrów maszyn rozdrabniających: wydajności, uziarnienia, stopni rozdrobnienia, jednostkowego zużycia energii.

2. Opis budowy, działania i zastosowanie kruszarki wibracyjnej - przemysłowej

2.1 Budowa

Kruszarka wibracyjna składa się z zespołu kruszącego, ramy nośnej kruszarki, silnika, przekładni łańcuchowej, wlotu nadawy, wylotu produktu kruszenia, pojemnika, króćca odpylającego oraz czujników drgań. Poniżej na Rysunku 1 pokazany został schemat kruszarki wibracyjnej.

Rysunek 1 - schemat kruszarki wibracyjnej: 1 - szczęki, 2 - układ sprężysty, 3 - wibrator,

4 - mechanizm regulacji szczeliny, 5 - układ napędowy, 6 - silnik.

2.2 Opis działania

Silnik poprzez przekładnie zębatą napędza koła mimośrodowe, które poruszają z częstotliwością
w zakresie od 8÷25 [Hz] szczękami kruszarki. Szczęki zamocowane są sprężyście w ich górnej części. Kruszarka posiada możliwość regulacji szczeliny za pomocą mechanizmu regulacji zamocowanego
u podstawy kruszarki. Nadawa jest podawana od góry pomiędzy szczęki kruszarki. Rozdrobniony materiał kruszenia wypada z pomiędzy szczęk u podstawy.

2.3 Zastosowanie

Kruszarki wibracyjne są stosowane w przygotowaniu do procesów mielenia lub wytworzenia finalnych produktów kruszenia. Stosuję się je również w przygotowaniu materiałów do recyklingu i utylizacji odpadów przemysłowych. Ich charakterystyczną cechą jest wysoki stopień rozdrobnienia, około dwa razy większy w stosunku do innych typów kruszarek. Nadaje się do kruszenia minerałów o twardości dochodzącej do 9,5 w skali Mohsa, takich jak diabaz kwarcyt dolomit, kamień wapienny oraz różne odpady ceramiczne.

3. Przebieg ćwiczenia oraz wyniki pomiarów

Materiałem kruszonym w kruszarce a następnie poddanym analizie granulometrycznej był bazalt o uziarnieniu w klasie ziarnowej 10-20 mm. Masa próbki nadawy wynosiła . Nadawa kruszona była w kruszarce szczękowej wibracyjnej o wymuszeniu harmonicznym przez czas z częstotliwością drgań szczęk nastawioną na kruszarce równą . Szczelina kruszarki wynosiła . Podczas kruszenia oraz na biegu jałowym przeprowadzono pomiary mocy elektrycznej pobieranej z sieci przez kruszarkę, wyniki pomiarów mocy netto (bieg jałowy) oraz brutto (kruszenie) jak również wyliczone wartości średniej arytmetycznej z pomiarów zebrano obok w Tabeli 1. Produkt kruszenia poddano następnie procesowi przesiewania w celu dalszej analizy granulometrycznej. W tym celu zastosowano przesiewacz składający się z sześciu sit o wymiarach oczek: 20mm, 10mm, 5mm, 2mm, 1mm oraz 0,5mm.

Tabela 1 - wyniki pomiarów mocy elektrycznej pobieranej przez kruszarkę.

Czas przesiewania równy był . Po zakończeniu przesiewania materiał z każdego sita zważono na wadze laboratoryjnej o dokładności , wyniki pomiarów zebrano w Tabeli 2.

Tabela 2 - wyniki pomiarów masy frakcji dla badanej próbki o masie całkowitej
.

Na podstawie danych zmierzonych i obliczonych w Tabeli 2 wyznaczono logarytmiczną krzywą składu ziarnowego dla nadawy oraz dla produktu kruszenia, którą przedstawiono na Wykresie 1.

Wykres 1 - logarytmiczna krzywa składu ziarnowego nadawy i produktu kruszenia.

3.1 Określenie wielkości ziaren nadawy D₅₀ oraz produktu kruszenia d₅₀

Założono liniowy przebieg krzywej składu ziarnowego. Z krzywej składu ziarnowego (Wykres 1) odczytano, że ziarno d₅₀ dla produktu kruszenia należy do klasy ziarnowej przedziału 2-5 mm natomiast ziarno D₅₀ dla nadawy należy do klasy ziarnowej przedziału 10-20 mm. Wyznaczono wartości D₅₀ i d₅₀.

Dla produktu kruszenia:	Dla nadawy:
Skrajne punkty przedziału odczytuję z Tabeli 2: A(2; 20,17), B(5; 58,58) Traktując w tym przedziale krzywą jako funkcję liniową szuka się wzoru funkcji: Przedział opisuje funkcja . Podstawiając do wzoru funkcji wartość wyznaczono rozmiar ziarna produktu kruszenia:	Skrajne punkty przedziału odczytuję z Tabeli 2: A(10; 0), B(20; 100) Traktując w tym przedziale krzywą jako funkcję liniową szuka się wzoru funkcji: Przedział opisuje funkcja . Podstawiając do wzoru funkcji wartość wyznaczono rozmiar ziarna nadawy:

3.2 Określenie wielkości ziaren: nadawy D₈₀ oraz produktu kruszenia d₈₀

Podobnie jak poprzednio założono liniowy przebieg krzywej składu ziarnowego. Z krzywej składu ziarnowego (Wykres 1) odczytano, że ziarno d₈₀ dla produktu kruszenia należy do klasy ziarnowej przedziału 5-10 mm natomiast ziarno D₈₀ dla nadawy należy do klasy ziarnowej przedziału 10-20 mm. Wyznaczono wartości D₈₀ i d₈₀.

Dla produktu kruszenia:	Dla nadawy:
Skrajne punkty przedziału odczytano z Tabeli 2: A(5; 58,58), B(10; 97,27) Traktując w tym przedziale krzywą jako funkcję liniową szuka się wzoru funkcji: Przedział opisuje funkcja . Podstawiając do wzoru funkcji wartość wyznaczono rozmiar ziarna produktu kruszenia: .	Skrajne punkty przedziału odczytano z Tabeli 2: A(10; 0), B(20; 100) Traktując w tym przedziale krzywą jako funkcję liniową szuka się wzoru funkcji: Przedział opisuje funkcja . Podstawiając do wzoru funkcji wartość wyznaczono rozmiar ziarna nadawy: .

4. Wyznaczenie parametrów procesu kruszenia i kruszarki

4.1 Wydajność kruszarki

Wydajność kruszarki obliczono na podstawie danych z pomiaru
oraz
ze wzoru:
.

4.2 Jednostkowy pobór energii na podstawie pomiarów

Na podstawie pomiarów, pobór mocy podczas kruszenia w czasie
wyniósł (zgodnie
z danymi z Tabeli 1):

Energia zużyta na proces kruszenia równa była: zatem:
.

Stąd jednostkowy pobór energii zużytej na kruszenie
wyniósł:

,

.

4.3 Jednostkowy pobór energii na podstawie hipotezy Bonda

Z tablic dla bazaltu, przyjęto współczynnik określający odporność materiału na rozdrabnianie
. Zgodnie z hipotezą Bonda jednostkowy pobór energii wyznacza się ze wzoru:

,

.

4.4 Moc kruszarki na podstawie hipotezy Bonda

Moc kruszarki na podstawie hipotezy Bonda wyliczono z zależności

4.5 Stopnie rozdrobnienia i_gr, i₈₀, i₅₀ na podstawie krzywych uziarnienia

Stopień rozdrobnienia
wyznaczam dla największego wymiaru ziarna nadawy
oraz największego wymiaru ziarna produktu
ze wzoru
.

Stopień rozdrobnienia
wyznaczam ze wzoru
.

Stopień rozdrobnienia
wyznaczam ze wzoru
.

5. Podsumowanie i wnioski

Dla zadanego materiału- bazaltu- przeprowadzono próbę kruszenia w kruszarce wibracyjnej, szczękowej. Klasa uziarnienia nadawy wynosiła 10-20 [mm]. Otrzymano odpowiednie stopnie rozdrobnienia, które wynosiły dla i_gr=1, i₈₀=2,317 oraz i₅₀=3,454. Obliczono i porównano wyniki obliczeń jednostkowego poboru energii na kruszenie wg. wartości zmierzonych na laboratorium oraz Hipotezy Bonda. Otrzymano odpowiednio L_pom=2,8 [kWh/Mg] L_Bonda=0,794[kWh/Mg]. Obliczono moc kruszarki wg Hipotezy Bonda N_Bonda=131,93 [W], wg danych pomiarowych N_pom=465,53[W]. Wartości wyników otrzymanych na przez pomiary są w przybliżeniu trzy razy większe od wyników teoretycznych. Rozbieżności w wynikach mogą wynikać z niedokładności modelu teoretycznego Bonda oraz przyjętego współczynnika odporności materiału na rozdrabnianie. Tak jak można było się spodziewać, uzyskano podobny stopień rozdrobnienia do teoretycznego.

---