Akademia Górniczo-Hutnicza

w Krakowie

Maszyny i Urządzenia Technologiczne

Temat: Eksperymentalne porównanie efektów rozdrabniania materiału ziarnistego w kruszarce wirnikowej: młotkowej i odrzutowej

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było poznanie budowy, procesu kruszenia w kruszarkach odrzutowych i młotkowych, a także wyznaczenie zależności prędkości obrotowej kruszarki od stopnia rozdrobnienia materiału.

2. Wstęp teoretyczny:

Kruszarki wirnikowe - stosowane są do rozdrabniania materiałów średnio twardych i miękkich. Przeciwwskazane jest ich używanie do materiałów ilastych. Charakterystyczną cechą wszystkich kruszarek wirnikowych jest możliwość osiągnięcia bardzo wysokiego stopnia rozdrabniania, a to dlatego, że w działaniu kruszącym dominuje udar.

Podział kruszarek wirnikowych:

- młotkowe,

-odrzutowe.

Kruszarki młotkowe –kruszenie materiału następuje wskutek obracania się wirnika z osadzonymi na nim młotkami .W czasie ruchu młotki uderzają w spadające ziarna rozdrabniając je i odrzucając je na płyty kruszące ,stanowiące wnętrze kruszarki .Ziarna podlegają wielokrotnemu rozdrobnieniu poprzez uderzanie o płytę i odbijaniu się .

Tak więc rozdrobnienie materiału następuje przez uderzenie ,ścinanie i tarcie .

Roboczymi elementami kruszarek młotkowych i odrzutowych jest wirnik i płyty udarowe.

Zasadnicza różnica w budowie obydwu typów kruszarek polega na tym ,że wirnik kruszarek odrzutowych jest szybkoobrotowym wałem , wzdłuż którego biegną listwy udarowe ze stali o dużej odporności na zużycie (udar i ścieranie) i cala masa wirnika bierze udział w udarze . Ziarna ,spadając na wirnik, są porywane przez listwy, po czym dalsze kruszenie odbywa się podobnie jak w kruszarkach młotkowych.

Wydajność kruszarek wirnikowych zależy od właściwości fizycznych i struktury rozdrabnianych skał, żądanego stopienia rozdrabniania, kształtu płyt wykładzinowych, prędkości ruchu wirnika, wielkości ziaren nadawy i ciągłości jej doprowadzenia do kruszarki oraz zawilgocenia nadawy.

3. Schematy kruszarek:

1. kruszarka wirnikowa młotkowa:

1. wirnik

2. bijak

3. odbojnica

4. śruby regulacyjne

5. obudowa

6. lej zasypowy

7. zsyp

1. kruszarka wirnikowa odrzutowa

1- wirnik

2- bijak

3- odbojnica

4- śruby regulacyjne

5- obudowa

6- lej zasypowy

7- zsyp

4. Obliczenie prędkości obrotowych i napięcia, które powinno być podane na napęd kruszarek:

Dane:

Średnica kruszarki młotkowej: d_wm = 0,196 [m]

Średnica kruszarki odrzutowej: d_wo = 0,250 [m]

Prędkość obwodowa kruszarek: V = 23 [m/s]

Masa naczynia, na którym ważono próbki: m = 0,0288 [kg]

$$n_{\text{wo}} = \frac{60 \bullet V}{\pi \bullet d_{\text{wo}}} = \frac{60 \bullet 23}{3,14 \bullet 0,250} = 1757,96\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack$$

$$n_{\text{wm}} = \frac{60 \bullet V}{\pi \bullet d_{\text{wm}}} = \frac{60 \bullet 23}{3,14 \bullet 0,196} = 2242,3\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack$$

$U_{\text{wo}} = \frac{40n}{1000} = \frac{40*1757,96}{1000} = 70\left\lbrack V \right\rbrack$

$U_{\text{wm}} = \frac{40n}{1000} = \frac{40*2242,3}{1000} = 89,69\lbrack V\rbrack$

Wymiary geometryczne oraz masa materiału poddanego kruszeniu:

	kruszarka młotkowa	kruszarka odrzutowa
	Kamień 1	Kamień 2
a [mm]	50,6	56
b [mm]	55,3	37
c [mm]	37	49
waga[g]	163,7	186,5

Analiza sitowa:

rodzaj kruszarki wymiar ziarna [mm]	Kruszarka młotkowa	Kruszarka odrzutowa
	Udział wagowy frakcji [g]	Udział procentowy frakcji [%]
> 40	0	0
40 ÷30	0	0
30 ÷20	41,9	27,26
20 ÷ 10	38,7	25,17
10 ÷ 5	32,2	20,95
5÷2	25,9	16,85
2÷1,02	3	1,95
< 1,02	12	7,81
Σ	153,7

1. Średnia średnica ziarna nadawy

Dla kruszarki młotkowej:

$D_{sr1} = \sqrt[3]{a_{1} \bullet b_{1} \bullet c_{1}} =$46,95[mm]

$D_{sr2} = \sqrt[3]{a_{2} \bullet b_{2} \bullet c_{2}} =$46,65[mm]

$D_{sr3} = \sqrt[3]{a_{3} \bullet b_{3} \bullet c_{3}} =$50,05[mm]

$$D_{sr} = \frac{D_{sr1} + D_{sr2} + D_{sr3}}{3} = 47,88mm$$

Dla kruszarki odrzutowej:

$D_{sr1} = \sqrt[3]{a_{1} \bullet b_{1} \bullet c_{1}} =$71,1[mm]

$D_{sr2} = \sqrt[3]{a_{2} \bullet b_{2} \bullet c_{2}} =$55,9[mm]

$D_{sr3} = \sqrt[3]{a_{3} \bullet b_{3} \bullet c_{3}} =$55,95[mm]

$$D_{sr} = \frac{D_{sr1} + D_{sr2} + D_{sr3}}{3} = 61\lbrack\text{mm}\rbrack$$

Przyjęto średnie wymiary ziaren we frakcji: 40; 35; 25; 15; 7,5; 2,25; 1,51; 1,02

1. Średnia średnica ziarna produktu

Dla kruszarki młotkowej:

$$d_{sr} = \frac{1}{\sum_{i}^{n}\frac{x_{i}}{d_{i}}} = \frac{1}{\frac{0}{40} + \frac{0}{35} + \frac{0,2726}{25} + \frac{0,2518}{15} + \frac{0,2095}{7,5} + \frac{0,1685}{3,5} + \frac{0,0195}{1,5} + \frac{0,0781}{1,02}} = 5,17\lbrack\text{mm}\rbrack$$

Dla kruszarki odrzutowej:

$$d_{sr} = \frac{1}{\sum_{i}^{n}\frac{x_{i}}{d_{i}}} = \frac{1}{\frac{0,5444}{40} + \frac{0,1629}{35} + \frac{0,1227}{25} + \frac{0,0684}{15} + \frac{0,0466}{7,5} + \frac{0,0371}{3,5} + \frac{0,0064}{1,5} + \frac{0,0115}{1,02}} = 16,64\lbrack\text{mm}\rbrack$$

1. Stopień rozdrobnienia ziarna

Dla kruszarki młotkowej:

$$i = \frac{D_{sr}}{d_{sr}} = \frac{47,8}{5,17} = 9,28$$

Dla kruszarki odrzutowej:

$$i = \frac{D_{sr}}{d_{sr}} = \frac{61}{16,64} = 3,66$$

5. Wnioski:

1) Kruszarka młotkowa wykazuje większy stopień rozdrobnienia od kruszarki odrzutowej.

2) Duży stopień rozdrobnienia spowodowany jest przez występowanie udaru podczas kruszenia.

3) Do wad kruszarek należy zaliczyć duży poziom hałasu oraz zapylenia.

4) Wydajność zależy m.in. od właściwości fizycznych materiału, struktury skały, wymaganego stopnia rozdrobnienia, prędkości wirnika i wielkości ziaren nadawy.