1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z budową, działaniem i zastosowaniem kruszarek wirnikowych. Zaprezentowanie wpływu niektórych parametrów konstrukcyjnych i kinematycznych na proces kruszenia. Porównanie efektów kruszenia kruszarki wirnikowej młotkowej i odrzutowej.

2. Schematy oraz opis budowy i zasada działania kruszarek wirnikowych.

• kruszarka wirnikowa młotkowa:

1. wirnik

2. młotki

3. odbojnica

4. śruba regulacyjne

5. obudowa

6. lej zasypowy

7. zsyp

8. ruszt

Działanie kruszarki wirnikowej młotkowej polega na rozdrabnianiu kawałków materiału wywołanym uderzeniami szybko wirujących młotków. Kruszarka składa się z korpusu w kształcie skrzyni, wirnika z przegubowymi młotkami oraz wylotowego rusztu. Rozdrabniany materiał rozbijany jest uderzeniami szybko wirujących młotków i odrzucany na płytę kruszącą (odbojową). Na płytach tych materiał jest w dalszym ciągu kruszony przez samo uderzenie, a następnie spada przez otwór wylotowy. Napęd stanowi silnik prądu przemiennego sterowany przetwornicą częstotliwości, pomiar prędkości obrotowej odbywa się za pomocą prądniczki tachometrycznej połączonej z woltomierzem prądu stałego.

• kruszarka wirnikowa odrzutowa:

1. wirnik

2. bijak

3. odbojnica

4. śruby regulacyjne

5. obudowa

6. lej zsypowy

7. zsyp

Kruszarka wirnikowa udarowa składa się z obrotowego wirnika wyposażonego w parę wymiennych bijaków wykonanych ze stali odpornej na ścieranie. Wirnik ułożyskowany jest w korpusie kruszarki. Wlot posiada kołnierz, do którego mocuje się zasyp, natomiast do kołnierza wylotu mocowany jest wysyp. We wnętrzu kruszarki znajduje się płyta odbojowa z mechanizmem śrubowo sprężynowym do regulacji wielkości szczeliny między bijakami i powierzchnia płyty. Materiał poddany rozdrobnieniu jest częściowo rozbijany w momencie zetknięcia z bijakami, a częściowo podczas uderzenia o płyty odbojowe. Napęd stanowi silnik prądu stałego z bezstopniową regulacją prędkości obrotowej poprzez przekładnię pasowo- klinową. Zasilanie silnika odbywa się z zespołu tyrystorowego, natomiast regulacja prędkości obrotowej wykonywana jest potencjometrem poprzez zadawanie odpowiedniego napięcia w układzie regulacyjnym.

3. Opis przebiegu przeprowadzonego ćwiczenia:

Do rozdrobnienia zostaną użyte próbki wapienia z kopalni Czatkowice. Każda z czterech próbek zostaje zważona a następnie zmierzona w celu określenia wymiaru nadawy (przyjmujemy wartość równą średniej arytmetycznej trzech wymiarów każdej próbki $D_{sr} = \sqrt[3]{\text{abc}}$). Po rozdrobnieniu materiału za pomocą przesiewacza wibracyjnego oddzielamy do siebie poszczególne frakcje które następnie ważymy.

Dane:

-średnica kruszarki młotkowej: D_m=0,196m
-średnica kruszarki odrzutowej: D_o=0,250m
-prędkość obwodowa kruszarek: v=24 m/s

Prędkości obrotowe i napięcia obliczamy z:

• prędkość

$$n_{\text{wm}} = \frac{60 \bullet V}{\pi \bullet d_{\text{wm}}} = \frac{60 \bullet 24}{3,14 \bullet 0,196} = 2338,6\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack$$

$$n_{\text{wo}} = \frac{60 \bullet V}{\pi \bullet d_{\text{wo}}} = \frac{60 \bullet 24}{3,14 \bullet 0,250} = 1833,5\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack$$

• napięcie

$$U_{\text{wm}} = \frac{40 \bullet n_{\text{wm}}}{1000} = \frac{40 \bullet 2338,6}{1000} = 93,5\lbrack V\rbrack$$

$$U_{\text{wo}} = \frac{40 \bullet n_{\text{wo}}}{1000} = \frac{40 \bullet 1833,5}{1000} = 73,3\lbrack V\rbrack$$

4. Wyniki pomiarów.

• Wymiary geometryczne i masa materiału poddanego kruszeniu:

		Kruszarka młotkowa	Kruszarka odrzutowa
		kamień 1	kamień 2
a	[mm]	40	51
b	[mm]	26	42
c	[mm]	55	22
waga	[g]	81,4	58
łączna waga	[g]	139,4	264

• Pomiar masy poszczególnych wymiarów ziarna:

lp.	Wielkość ziarna	Kruszarka wirnikowa młotkowa udział frakcji [g]	Kruszarka wirnikowa odrzutowa udział frakcji [g]
1	>30	0	60,8
2	30-20	0	37,5
3	20-10	19,9	48,5
4	10-5	36,8	29,6
5	5-2,5	20,1	9,8
6	2,5-1,02	25,3	13,5
7	1,02-0,75	4,5	1,3
8	<0,75	17,5	4,6
	Suma	124,1	205,6

• Analiza sitowa:

Wielkość ziarna	Kruszarka młotkowa	Kruszarka odrzutowa
	Udział frakcji [%]	Suma frakcji [%]
>30	0	100
30-20	0	100
20-10	16,03	100
10-5	29,65	83,97
5-2,5	16,20	54,32
2,5-1,02	20,39	38,12
1,02-0,75	3,63	17,73
<0,75	14,10	14,10

• Udział procentowy:

• Suma frakcji:

5. Obliczenia:

• średnia średnica ziarna nadawy:

$$D_{s\text{rN}} = \sqrt[3]{a*b*c}$$

• próbka kruszarki młotkowej:

$$D_{sr1} = \sqrt[3]{a_{1}*b_{1}*c_{1}} = 38,53\text{mm}$$

$$D_{sr2} = \sqrt[3]{a_{2}*b_{2}*c_{2}} = 36,12\text{mm}$$

$$D_{sr} = \frac{D_{sr1} + D_{sr2}}{2} = 37,33\text{mm}$$

• próbka kruszarki odrzutowej:

$$D_{sr1} = \sqrt[3]{a_{1}*b_{1}*c_{1}} = 50,76\text{mm}$$

$$D_{sr2} = \sqrt[3]{a_{2}*b_{2}*c_{2}} = 39,51\text{mm}$$

$$D_{sr} = \frac{D_{sr1} + D_{sr2}}{2} = 45,14\text{mm}$$

• średnia średnica ziarna produktu:

Przyjęto średnie wymiary ziaren we frakcji: 30; 25; 15; 7,5; 3,6; 1,76; 0,885; 0,75.

• próbka kruszarki młotkowej

$$d_{sr} = \frac{1}{\sum_{i}^{n}\frac{x_{i}}{d_{i}}} = \frac{1}{\frac{0}{30} + \frac{0}{25} + \frac{0,0199}{15} + \frac{0,0368}{7,5} + \frac{0,0201}{3,6} + \frac{0,0253}{1,76} + \frac{0,0045}{0,885} + \frac{0,0175}{0,75}} = 18,31\lbrack\text{mm}\rbrack$$

• próbka kruszarki odrzutowej

$$d_{sr} = \frac{1}{\sum_{i}^{n}\frac{x_{i}}{d_{i}}} = \frac{1}{\frac{0,0608}{30} + \frac{0,0375}{25} + \frac{0,0485}{15} + \frac{0,0296}{7,5} + \frac{0,0098}{3,6} + \frac{0,0135}{1,76} + \frac{0,0013}{0,885} + \frac{0,0046}{0,75}} = 34,84\lbrack\text{mm}\rbrack$$

• stopień rozdrobnienia ziarna

• próbka kruszarki młotkowej:

$$i = \frac{D_{sr}}{d_{sr}} = \frac{37,33}{18,31} = 2,039$$

• próbka kruszarki odrzutowej:

$$i = \frac{D_{sr}}{d_{sr}} = \frac{45,14}{34,84} = 1,296$$

6. Wnioski.

Dla badanych próbek wapienia można stwierdzić, iż kruszarka młotkowa charakteryzuje się prawie dwukrotnie większym stopniem rozdrobnienia od kruszarki odrzutowej (jako że kruszarki młotkowe stosuje się do rozdrabniania materiałów średnio twardych i miękkich, a odrzutowe do twardych, dla próbek innych materiałów stopnie rozdrobnienia ulegną zmianie). Do rozdrabniania materiału badanego na zajęciach lepszym wyborem będzie kruszarka młotkowa ze względu na brak ziaren w dwóch pierwszych frakcjach, które należałoby poddać ponownemu kruszeniu. Ze względu na rodzaj pracy kruszarki są urządzeniami głośnymi, pylącymi, duże prędkości obrotowe w połączeniu z masami wirującymi są źródłem niekorzystnych dla otoczenia wibracji.