Utilaje Pentru Reducerea Dimensiunilor Materialelor

CAP 1 PROCESUL DE MĂRUNȚIRE

1.1. Considerații generale

Într-o serie de procese ce se întâlnesc în industria chimică, cocso-chimică, minieră, alimentară și industrii similare se impune ca materiile prime, produsele finite sau produsele intermediare, să fie mărunțite fie pentru accelerarea unei faze tehnologice, fie pentru obținerea unui anumit produs din materia primă, fie chiar și numai pentru realizarea comercializării produselor. Intensitatea multor procese depinde de mărimea suprafeței materialului solid căruia i se aplică. Aria suprafeței are o mare importanță pentru vitezele de reacție, randamentele proceselor tehnologice și calitatea produsului final. În unele cazuri prin mărunțire se urmărește modificarea dimensiunilor și granulozității materialelor, cerută de faza tehnologică care urmează în cadrul procesului tehnologic.

Studierea proceselor de mărunțire și a utilajelor aferente este deosebit de importantă datorită faptului că operația de mărunțire este energointensivă și se urmărește scăderea consumului de energie necesar reducerii dimensiunilor materiilor prime la dimensiuni necesare prelucrării ulterioare.

Generic, mărunțirea poate fi definită ca operația care are ca obiect reducerea dimensiunilor materiilor prime sau materialelor sub acțiunea unor forțe mecanice. Materialele solide supuse mărunțirii au inițial forme și dimensiuni geometrice foarte variate și proprietăți fizico-mecanice specifice naturii acestora.

Procesul de mărunțire sau reducere a dimensiunii se bazează pe studii probabilistice. Atât alimentarea unui utilaj cât și produsul rezultat se definește cu ajutorul funcției de distribuție a dimensiunilor particulelor, ceea ce exprimă probabilitatea ca o particulă de o anumită mărime să fie prezentă într-un eșantion de material de măcinare. Scopul proiectării unui utilaj de mărunțire este acela de a determina condițiile necesare pentru creșterea probabilității de mărunțire a particulelor cu anumite dimensiuni și pentru obținerea unei distribuții a dimensiunilor dorite la produsul final. Procesul de mărunțire trebuie să se realizeze în așa fel încât materialul prelucrat să nu sufere modificări nedorite, cum ar fi impurificarea sau încălzirea excesivă.

Mărunțirea materialelor solide se realizează prin operații tehnologice de concasare, măcinare, granulare, tăiere.

Concasarea este operația de sfărâmare a unui material dur în bucăți mai mici, cu ajutorul utilajelor speciale numite concasoare.

Măcinarea este operația de mărunțire fină a materialelor. Ea se efectuează cu ajutorul morilor.

Granularea este operația de sfărâmare a unui material dur, în bucăți mărunte, având forme geometrice rotunjite.

Tăierea este operația de detașare sau desprindere a unei porțiuni dintr-un material solid, prin strivire locală (ceea ce constituie tăierea propriu-zisă), forfecare, despicare sau așchiere.

Mărunțirea poate avea următoarele scopuri:

facilitarea sau grăbirea operațiilor fizico-chimice prin creșterea suprafeței de contact între fazele care participă la transferul de căldură sau de materie, cum este cazul dizolvării unor substanțe, uscării;

separarea constituenților unui produs până la limita în care fiecare particulă reprezintă un component, aceștia putând fi apoi separați prin cernere, flotație etc;

necesitatea omogenizării amestecurilor eterogene;

obținerea fineții necesare pentru a conferi produselor caracteristicile cerute.

Operația de mărunțire este influențată de o serie de factori care sunt prezentați în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1 Factorii care influențează mărunțirea

Mecanismele mărunțirii sunt diferite funcție de construcția mașinii în care aceasta este efectuată conform figurii 1.1:

În figurile 1.1, a, b se reprezintă schematic procesul de mărunțire prin compresie și frecare, a unei particule sau a unui colectiv de particule. Suprafețele de lucru pot fi netede sau cu nervuri având forma geometrică plană sau curbă. Mecanismul de mărunțire este specific concasoarelor cu fălci, cu con și cu valțuri. Mărunțirea prin contact cinetic cu o suprafață dură (fig. 1.1, c) este întâlnită la concasoarele cu ciocane fixe. În cazul concasoarelor cu ciocane articulate și a morilor cu bile sau bare, mărunțirea se produce prin contact cinetic și frecare pe o suprafață dură, cum ar fi blindajul concasorului sau corpurile de măcinare (figura 1.1, d). Granulele pot fi mărunțite și prin ciocnire între ele (fig. 1.1, e) așa cum se întâmplă în cazul morilor cu jet. Mecanismul mărunțirii prin tăiere, forfecare sau desprindere (fig. 1.1, f) se aplică materialelor solide cu rezistență la forfecare mai mică de . Pentru domenii bine precizate, se folosesc mecanisme pentru mărunțirea materialelor solide prin solicitări în medii gazoase sau lichide, în care sunt introduse aceste materiale.

Operația de mărunțire este evaluată prin gradul de mărunțire definit de relația:

unde: – dimensiunea medie a materialului alimentat;

– dimensiunea medie a materialului mărunțit.

În funcție de valoarea gradului de mărunțire operațiile de mărunțire pot fi împărțite în două grupe mari: sfărâmare, cu ajutorul concasoarelor și măcinare, cu ajutorul morilor. Termenul de măcinare se folosește și atunci când materialul de mărunțit este procesat împreună cu un mediu de măcinare în camere rotative sau oscilatoare. Acest lucru presupune contactul maxim între mediu și material între care au loc procese abrazive și de impact. Mediul de măcinare poate fi format din bile de oțel, bare de oțel, bucăți de material ceramic sau chiar bucăți de material de măcinat, caz în care măcinarea se numește autogenă. Tabelul 1.2 prezintă clasificarea operațiilor de mărunțire.

Tabelul 1.2 Clasificarea operațiilor de mărunțire

Metoda optimă de mărunțire variază în funcție de material. De aceea alegerea ei ținând cont și de costul operației, presupune experiență, înțelegerea practică a modului de utilizare a energiei precum și uzura părților ce sunt în contact direct cu materialul de mărunțit.

1.2 Teoriile mărunțirii

Datorită faptului că operația de mărunțire este una dintre cele mai costisitoare operații, pentru raționalizarea procesului și implicit reducerea costurilor, au fost elaborate numeroase studii referitoare la determinarea factorilor care influențează mărunțirea sau la perfecționarea utilajelor.

Fundamentele teoriei moderne a mărunțirii au apărut în secolul al XIX-lea în Germania unde Rittinger în 1867 și Kick în 1885 au propus modele de calcul bazate pe aria suprafeței și respectiv pe volumul particulei de material. În 1951 Bond a dezvoltat o nouă teorie numită “a treia”, care este larg utilizată și în zilele noastre.

1.2.1. Fenomenul ruperii

La mărunțirea corpurilor solide, starea lor se modifică sub aspecte multiple. Ele sunt solicitate mecanic și chiar termic. În ele se dezvoltă o stare de deformații și o stare de eforturi unitare. La depășirea locală a rezistenței materialului, apar fie alunecări, fie rupere fragilă, fie o reacțiune combinată. Alunecarea rezultă datorită eforturilor unitare de forfecare și ruperea fragilă se datorează eforturilor unitare de întindere. În caz că structura materialului supus mărunțirii este neomogenă, alunecarea poate duce la eforturi unitare locale de întindere care declanșează ruperea fragilă. Pot apărea, concomitent, fenomene electrice și chimice și poate avea loc schimbul unor cantități importante de energie termică. Se observă modificări de structură, îndeosebi la suprafețele nou formate. Problemele cele mai importante sunt cele referitoare la modul în care au loc fisurarea și ruperea.

Trebuie urmărită realizarea ruperii fragile, cu consum cât mai redus de energie. Interesează de asemenea spectrul granulometric al materialului obținut ca rezultat al mărunțirii și aria suprafețelor nou create.

La alegerea schemei de mărunțire și a tipului de mașini de mărunțit, trebuie avute în vedere stările de solicitare dezvoltate de aceasta, temperaturile și condițiile de mediu ambiant. La fel de importante sunt caracteristicile fizico-mecanice ale materialului. Dintre acestea se menționează: rezistența (la compresiune, întindere, forfecare și încovoiere), duritatea, fragilitatea, capacitatea de deformare plastică, elasticitatea, structura și umiditatea. Sub aspectul structurii, contează atât micro- cât și macro-structura. Fisurile și crăpăturile din structura nativă a materialului, constituie concentratori de eforturi unitare și amorse de rupere, favorizează mărunțirea; ele influențează și forma particulelor rezultate din mărunțire.

1.2.2. Energia necesară pentru mărunțire

În principal, consumul de energie pentru mărunțire depinde de proprietățile fizico-mecanice, de tipul de solicitare în procesul de mărunțire și de gradul de mărunțire. Cu cât gradul de mărunțire este mai mare, cu atât energia necesară pentru mărunțire este mai mare.

Energia consumată la mărunțire este numai în parte utilă, restul se pierde prin producerea deformațiilor elastice și plastice, la frecarea bucăților de material între ele și de organele active ale utilajului, precum în transformările mecanice interne ale utilajului respectiv. În vederea realizării unor consumuri reduse de energie, la executarea operației de mărunțire trebuie să se țină seama de stabilirea strictă a dimensiunilor până la care să se facă mărunțirea și alegerea corespunzătoare a schemei cinematice a utilajului funcție de proprietățile fizico-mecanice a materialului de mărunțit.

În decursul timpului au fost propuse numeroase teorii ale mărunțirii și, corespunzător, relații pentru determinarea energiei necesare pentru procesul de mărunțire. Aceste teorii nu au, însă, o fundamentare științifică satisfăcătoare. Aceasta, pentru că nu este posibil ca fenomenele fizice complexe de amorsare și apoi de dezvoltare a ruperii să fie exprimate prin relații simple. Este însă posibil să se indice tendința randamentelor energetice la mărunțirea particulei individuale și la mărunțirea industrială, îndeosebi ca funcții ce depind de mărimea suprafețelor nou create.

Academicianul rus Rebinder a formulat relații, cu caracter general, referitoare la distribuirea lucrului mecanic în procesul de mărunțire.

Astfel, potrivit teoriei Rebinder consumul specific de energie pentru mărunțirea materialului, exprimat de exemplu în Kgf.m/cm3, poate fi pus sub forma.

unde: – lucrul mecanic consumat de mașină;

– lucrul mecanic consumat în procesul de mărunțire.

Fiecare dintre cei doi termeni poate fi descompus:

unde: – lucrul mecanic furnizat mașinii pentru deformarea elastică a elementelor ce o compun;

– lucrul mecanic consumat pentru generarea de noi suprafețe, prin uzură, pe elementele active ale mașinii;

– reprezintă lucrul mecanic necesar deformării elastice a bucății de material, până la rupere;

– lucrul mecanic, care duce la generarea de suprafețe noi ale materialului de mărunțit.

Util, în sens strict limitat, este numai lucrul mecanic L22. Componenta L12 are ca efect desprinderea de particule de material metalic de pe suprafețele active ale mașinii, adică cele în contact cu materialul ce se mărunțește și este cea care condiționează uzura pieselor active.

Pentru valoarea ce revine materialului se poate scrie:

unde: – numărul ciclurilor de deformare a materialului până la fragmentare;

– rezistența de rupere care condiționează procesul;

– modulul de elasticitate al materialului;

– aria specifică nou creată;

și – coeficienți de proporționalitate.

Mărimea se definește ca:

unde: – aria suprafeței particulelor rezultate prin mărunțire;

– cea a particulei inițiale.

Exponentul n depinde de condițiile mărunțirii; pentru mărunțire fină și suprafină, n>0.

Se ajunge astfel la legea generalizată a mărunțirii.

În relația (1.7) gradul de mărunțire se reflectă în mărimea , iar condițiile în care are loc operația de mărunțire – în mărimea și exponentul .

La concasare grosieră, este simțitor mai mare decât , iar la măcinare situația se inversează .

Randamentul fizic al mărunțirii este:

unde: – energia superficială specifică a materialului supus mărunțirii,

– are semnificația indicată anterior,

– energia transmisă particulelor,

energia specifică necesară mărunțirii efective.

Randamentul fizic al mărunțirii este cuprins între 0,1 și 1 %. Partea cea mai însemnată a mărimii revine lucrului mecanic de deformare și frecărilor la grăuntele individual, care se mărunțește.

Randamentul tehnic este:

unde cuprinde în plus față de , pierderile la mersul în gol al mașinii și pierderile la transmiterea energiei de la colectivul de particule din spațiul de lucru al mașinii către particula individuală. În consecință, .

Charles a stabilit o teorie generală care permite calcularea energiei utile de mărunțire, valabilă pentru orice material supus mărunțirii. Conform acestei teorii raportul dintre variația energiei de mărunțire, și variația dimensiunii granulei, este negativ și invers proporțional cu dimensiunea a granulei ridicată la o putere , ce depinde de natura materialului și condițiile de mărunțit:

unde: – constantă de proporționalitate.

Energia utilă de mărunțire va fi:

Pentru valoarea relația de mai sus se integrează și astfel se obține legea Kick-Kirpicev:

Potrivit legii Kick-Kirpicev energia necesară pentru mărunțirea unor corpuri asemănătoare și omogene variază direct proporțional cu volumele sau greutățile acestor corpuri. Coeficientul corespunde consumului de energie, pentru mărunțirea unei unități de greutate a materialului de mărunțit cu un grad de mărunțire multiplu de zece.

Legea Kirpicev a fost verificată experimental și s-a observat o bună concordanță în cazul materialelor de dimensiuni mari dar erori importante în cazul materialelor de dimensiuni mici.

Pentru valoarea din relația (1.11) se obține legea Rittinger:

Potrivit legii Rittinger, energia utilă de mărunțire este proporțională cu creșterea suprafeței specifice a materialului. Coeficientul este egal cu consumul de energie necesar pentru formarea unei unități noi de suprafață specifică.

Legea Rittinger verificată experimental dă bune rezultate în cazul materialelor de dimensiuni mici.

Pentru valoarea din relația (1.11) se obține legea Bond:

Potrivit legii Bond, energia utilă mărunțire este egală cu diferența dintre energiile conținute de material după și înainte de mărunțire. Constanta poate fi pusă sub forma:

Atunci când dimensiunile se exprimă în microni iar este indicele de mărunțire și reprezintă energia necesară pentru măcinarea unui material de la dimensiunea infinită la dimensiunea de 100 m. variază în limite foarte largi în funcție de material și se determină experimental.

Dacă se înlocuiește relația (1.14) în (1.15) se obține:

sau:

Legea Bond are aplicabilitate mai largă decât legile Kirpicev și Rittinger.

Pentru a se introduce aria specifică, , invers proporțională cu pătratul dimensiunii particulei, relația (1.10) devine:

unde: este o constantă;

– constantă.

Tatsuo Tanaka propune o variantă detaliată a relației de mai sus:

unde: – probabilitatea ciocnirii particulelor;

– probabilitatea ca rezistența de rupere a materialului să fie depășită;

– probabilitatea propagării fisurii;

– constantă.

Prin această relație se evidențiază parametrii cei mai importanți ce caracterizează funcționarea mașinilor de mărunțire a materialelor solide.

Pe lângă aceste teorii de mărunțire considerate clasice, există și teorii moderne cum ar fi teoria termodinamică, teoria liberei mărunțiri și teoria modelelor.

Teoria termodinamică a lui Djingenzhian pornește de la ideea că suma dintre energia cinetică necesară pentru mărunțirea unui material și energia calorică internă a materialului mărunțit, care este transformat în lucru util este o constantă, potrivit relației:

unde: – energia cinetică de mărunțire;

– energia calorică internă transformată în lucru util;

– căldura care ia naștere în timpul mărunțirii;

– constantă termodinamică ce caracterizează materialul supus mărunțirii.

Teoria liberei mărunțiri a lui Carey și Stairmand pornește de la ideea că în timpul mărunțirii forțele exterioare sunt aplicate particulelor supuse mărunțirii astfel încât se produce o repartiție granulometrică a fragmentelor obținute, caracteristică materialului, care se poate numi “repartiție naturală”.

Diferența dintre energia asociată produsului obținut după mărunțire și energia asociată materiei prime, este egală cu energia consumată pentru realizarea mărunțirii.

Teoria liberei mărunțiri se poate transpune în relația:

unde: – energia produsului de mărunțire;

– energia materiei prime;

– energia consumată de utilajul de mărunțire;

– randamentul energetic al utilajului.

Teoria modelelor a lui Adreasen pornește de la ideea că se poate determina cantitativ variația unei anumite proprietăți a materialului de mărunțit atunci când se schimbă raportul dimensiunilor. Condițiile ce trebuie respectate în cazul mărunțirii pe mașini model sunt: cele două mașini să fie riguros identice și să se respecte raportul dintre dimensiunile geometrice, particulele de alimentare să aibă aceleași dimensiuni, materialele nu trebuie să fie fragile, adică să nu se rupă înainte limita de elasticitate.

CAP 2

MAȘINI ȘI UTILAJE PENTRU MĂRUNȚIRE

2.1. Clasificare

Mașinile și utilajele pentru mărunțirea materialelor se pot clasifica în trei grupe mari în funcție de gradul de mărunțire:

mașini și utilaje pentru sfărâmare, concasoare, la care în timpul procesului de mărunțire se formează volume noi și este aplicabilă ipoteza Kick. La aceste mașini materialul brut este mărunțit prin aplicarea unor presiuni asupra bucăților de material;

mașini și utilaje pentru măcinare, mori, la care în timpul procesului de mărunțire se formează suprafețe noi și este aplicabilă ipoteza Rittinger. La aceste mașini materialul brut este mărunțit prin contact cinetic;

mașini zdrobitoare-desciorchinătoare, care se folosesc în industria vinificației pentru mărunțirea strugurilor. La aceste mașini materialul de mărunțit nu este solid și nu se aplică legile de mărunțire.

2.1.1. Concasoare

După modul de funcționare se pot distinge următoarele tipuri de concasoare: cu fălci, cu con girator, cu valțuri.

Concasoare cu fălci

a) Mașini cu mișcare simplă a fălcii mobile (figura 2.1, a) – în acest caz sfărâmarea bucăților de material se face prin compresiune între falca fixă și falca mobilă care are o mișcare de oscilație în jurul axei de suspendare.

b) Mașini cu mișcare complexă a fălcii mobile (figura 2.1, b) – în acest caz sfărâmarea bucăților de material se face prin compresiune și frecare între falca fixă și falca mobilă care are o mișcare complexă.

B. Concasoare cu con girator

Se execută în două variante: cu con înalt (figura 2.2, a) sau cu con plat (figura 2.2, b) – în acest caz sfărâmarea bucăților de material se face prin compresiune între un con exterior fix și un con interior mobil care are o mișcare giratorie, axa conului mobil descriind în timpul mișcării o suprafață conică sau cilindrică.

C. Concasoare cu valțuri

În funcție de natura materialului de mărunțit pot avea cilindri netezi ( figura 2.3, a) sau dințați (figura 2.3, b). în acest caz sfărâmarea bucăților de material se face prin comprimare între doi cilindri netezi respectiv prin comprimare și forfecare între doi cilindri dințați, care se rotesc în sensuri contrare.

2.1.2. Mori

După modul de funcționare se pot distinge următoarele tipuri principale de mori: cu ciocane, cu bile sau bare.

Mori cu ciocane

În acest caz sfărâmarea bucăților de material se face prin lovirea lor de către ciocane (fixe sau articulate), prin impactul dintre fragmentele rezultate și plăcile de blindaj și prin forfecarea materialului mărunțit între capetele ciocanelor și barele grătarului de calibrare (figura 2.4).

Mori cu bile sau bare

În acest caz sfărâmarea bucăților de material se face datorită contactului cu bilele sau barele (figura 2.5) din oțel sau material ceramic aflate în interiorului unui tambur rotativ. Materialul răspândit printre bile sau printre bare (mediul de măcinare) suferă loviri repetate. La efectul loviturilor se adaugă și cel al frecării dintre mediul de măcinare și materialul de prelucrat, precum și frecarea cu tamburul.

Mașinile exemplificate mai sus sunt cele mai reprezentative dar în anumite condiții unele concasoare pot funcționa ca mori, cu condiția unor modificări constructive.

2.1.3. Zdrobitoare-desciorchinătoare

Zdrobitoarele-desciorchinătoare pot fi clasificate în două tipuri de bază:

Zdrobitoare-desciorchinătoare cu valțuri

La aceste mașini organele de lucru sunt valțurile, care pot fi netede sau profilate și desciorchinătorul care are o poziție orizontală. Strugurii sunt zdrobiți între valțuri după care boabele sunt separate de desciorchinător (fig. 2.6). Forma geometrică a suprafeței valțurilor influențează productivitatea utilajului, consumul de energie și, în principal, calitatea vinului obținut.

B. Zdrobitoare-desciorchinătoare cu șoc

Particularitatea acestor mașini constă în faptul că operația de zdrobire și cea de desciorchinare sunt efectuate de rotorul cu brațe al mașinii. De aceea acesta are o turație foarte mare (450-500 rot/min). Rotorul poate avea poziția constructivă verticală (fig. 2.7) sau orizontală. În cazul utilajelor cu rotorul orizontal, în boștină rămâne o cantitate importantă de boabe nezdrobite și de aceea mașinile sunt dotate cu dispozitive suplimentare de zdrobire. Turația foarte mare a rotorului se reflectă negativ asupra calității vinului. Eficiența acestor zdrobitoare este relativ scăzută.

La alegerea tipului de mașină necesar mărunțirii unui anume tip de material trebuie avute în vedere următoarele aspecte:

caracteristicile fizico-chimice ale materialului supus mărunțirii: compoziția, densitatea, structura, temperatura de topire, stabilitatea termică, plasticitatea, elasticitatea;

caracteristicile tehnice: conținutul de umiditate, mărimea bucăților;

forma, structura, mărimea și granulometria bucăților rezultate, suprafața specifică, volumul specific sau masa specifică în vrac;

modul de funcționare a utilajelor de mărunțire: temperatura de lucru, gradul de mărunțire, productivitatea, uzura pieselor, gradul de impurificare a produsului, numărul de trepte de mărunțire;

modul de realizare a operației de mărunțire discontinuă sau continuă, consumul specific, costul operației.

2.2. Scheme de mărunțire

În majoritatea cazurilor materialul cu care este alimentată o mașină de mărunțire nu are o granulație uniformă. El poate cuprinde particule ce au mărimea egală cu dimensiunea ce rezultă după mărunțire.

Introducerea unor astfel de particule în mașina de mărunțit ar însemna un consum de energie inutil cu implicații asupra debitului mașinii. Este, de aceea, indicată o ciuruire preliminară a materialului, astfel încât materialul mărunt să fie separat, urmând să fie reunit cu restul materialului după ce acesta a fost mărunțit. O astfel de schemă poartă numele de circuit deschis (figura 2.8, a). Schema în circuit deschis furnizează un produs cu spectru granulometric extins, ceea ce poate constitui un neajuns pentru anumite tehnologii. Spectrul granulometric poate fi uniformizat în cazul schemei cu circuit închis (figura 2.8, b) în care materialul ce nu trece la ciuruirea finală se întoarce la concasor sau moară. Cele două scheme pot fi combinate și astfel circuitul închis poate fi precedat de o ciuruire preliminară.

În cazul mărunțirii în circuit închis, materialul trece prin concasor de mai multe ori. Sarcina de recirculație, care încarcă mașina suplimentar, reprezintă 200-300% față de cantitatea de materie primă alimentată în unitatea de timp. Cu toate acestea, pe ansamblu, debitul instalației în circuit închis crește, iar uniformitatea granulației produsului este mai mare.

Ca realizare, schema închisă implică, pe lângă ciururi și mașini de transportat corespunzătoare. Se ajunge astfel la instalații de mărunțire, complexe.

2.3. Coeficienții de mărunțire

În activitatea de prelucrare a materiilor prime procesele de mărunțire presupun cheltuielile financiare cele mai mari datorită consumului mare de energie. Pentru a reduce aceste cheltuieli o importanță deosebită o are alegerea sau proiectarea optimă a utilajului de mărunțit, precum și realizarea mărunțirii într-o singură treaptă sau într-o cascadă de două sau mai multe trepte. Acest lucru se poate realiza prin efectuarea unor teste pe eșantioane de material de mărunțit și prin stabilirea corectă a unor coeficienți de mărunțire cum ar fi: rezistența la compresiune nelimitată – UCS, coeficientul Bond de sfărâmare – CWI, coeficientul Bond de abraziune – Ai, coeficientul Bond pentru mori cu bare – RWI, coeficientul Bond pentru mori cu bile – BWI, coeficientul de mărunțire autogenă. Testele de mărunțire au fost realizate pentru prima dată de cercetătorul F.C. Bond în anul 1952 și ulterior perfecționate în anul 1961. Testele realizate de firma AMMTEC Australia și coeficienții de mărunțire corespunzători sunt prezentați în cele ce urmează.

1) Rezistența la compresiune nelimitată UCS [MPa] (Unconfined Compresive Strength)

Se stabilește prin supunerea unei probe din materialul de mărunțit unor forțe de compresiune folosind aparatură standardizată, până când proba se rupe. Dacă valoarea parametrului UCS este mai mare de 180 MPa atunci se recomandă alegerea unui concasor primar robust (concasor cu fălci sau cu valțuri).

Coeficientul Bond de sfărâmare CWI [kWh/t] (Bond Crushing Work Index)

Coeficientul stabilește puterea reală de sfărâmare a concasorului. Acest coeficient se stabilește în cazul materiilor prime a căror dimensiune a bucăților de material este foarte mare. Pentru stabilirea acestui coeficient se sparg douăzeci de probe de material având dimensiuni între 50 și 70 mm cu ajutorul unui pendul dublu.

Energia Bond de sfărâmare, , astfel determinată este corelată cu unghiul de cădere a pendulului, , și constanta a aparatului de determinare, astfel:

unde: =164 constanta aparatului;

– unghiul de cădere a pendulului.

Bond a stabilit relația de calcul a coeficientului de sfărâmare:

unde: – grosimea probei;

– greutatea specifică a materialului.

Valorile coeficientului pot varia între 5 kWh/t pentru minereu moale și 40 kWh/t pentru minereu foarte dur.

Coeficientul Bond de abraziune Ai (Bond Abrasion Index)

Acest coeficient a fost stabilit în 1940 de către cercetătorul F.C.Bond și caracterizează proprietățile abrazive ale materialului de mărunțit. Coeficientul folosește la determinarea uzurii plăcilor de presiune la concasorul cu fălci sau uzura bilelor la morile cu bile.

La acest test sunt folosite probe de material brut în greutate de 400 g care este mărunțit la dimensiunea de 19 mm și cernut prin sită cu ochiuri de 12,5 mm. La testare este folosită o paletă standard cântărită care este supusă uzurii prin abraziune datorită contactului cu materialul de mărunțit aflat în rotație timp de 15 minute la viteza de 632 rpm. Testul este repetat de 4 ori și la final paleta este cântărită. Greutatea în grame pe care a pierdut-o paleta în urma testului reprezintă coeficientul de abraziune.

Piatra de var are un coeficient de abraziune de 0,026, cuarțul de 0,18. Coeficienți mai mari de 1 au fost obținuți în industria aurului unde durata de viață la abraziune a plăcilor de presiune a concasorului este mai mică de trei săptămâni.

Coeficientul Bond pentru mori cu bare – RWI [kWh/t] (Bond Rod Mill Work Index)

Acest coeficient este folosit pentru calculul puterii necesare a unei mori cu bare. El permite și calcularea cu precizie a energiei necesare mărunțirii. În cazul utilizării la calculul energiei totale, coeficientul RWI este folosit la mărunțirea la a doua trecere (în cazul unui procedeu cu treceri multiple) când materialul este mărunțit de la 25 mm la 2100 m.

Pentru stabilirea coeficientului RWI o cantitate standard de 12 kg de material este măcinată uscat într-o moară cu bare la viteza de 46 rpm.

Debitul masic de măcinare a unei mori cu bare () este media ultimelor trei cicluri de producție și este exprimat în grame pe rotație.

Coeficientul Bond pentru mori cu bare este dat de relația:

unde: – debitul masic în g/rotație;

– dimensiunea medie a 80% din masa de particule mărunțite [m];

– dimensiunea medie a 80% din masa de particule de mărunțit [m];

– dimensiunea ochiurilor sitei folosite [m].

Coeficientul Bond pentru mori cu bile BWI [kWh/t] (Bond Ball Mill Work Index)

Acest parametru permite calculul de bază al necesarului de energie al unui flux de mărunțire și de aceea este cel mai important parametru. Pentru determinarea acestui coeficient se prelucrează o cantitate reprezentativă de 15 kg de material primar într-o moară standardizată.

Coeficientul BWI se determină cu relația:

Pentru oxizi cu duritate scăzută coeficientul BWI are valori între 5 și 10 kWh/t atunci când 80% din materialul prelucrat trece printr-o sită cu ochiuri de 75 m. Materialele cu duritate medie au un indice BWI între 10 și 15 kWh/t iar cele foarte dure între 15 și 25 kWh/t.

Adesea valorile și sunt folosite pentru calculul gradului de mărunțire.

Exemplu:

Fie un material de limentare cu , adică din materialul de alimentare are dimensiunea mai mică de 400 mm. Produsul rezultat trebuie să aibă , adică din produs trebuie să aibă dimensiunea mai mică de 16 mm. Atunci gradul de mărunțire al materialului va fi:

6) Testul de mărunțire prin impact

Pentru a stabili dacă un material poate fi mărunțit prin impact trebuie cunoscute în prealabil, în detaliu, proprietățile acestuia. Astfel de materiale trebuie să îndeplinească următoarele criterii:

Rezistența la compresiune nelimitată să fie mai mică de 180 MPa;

Coeficientul Bond de sfărâmare să fie mai mic de 20 kWh/t;

Coeficientul Bond pentru mori cu bare să nu fie mult mai mare decât cel pentru mori cu bile și ambii mai mici de 15 kWh/t.

Testul de mărunțire prin impact constă în realizarea unor încercări la șoc prin cădere liberă a materialului de mărunțit.

Încercarea la șoc prin cădere este folosită pentru calculul energiei eliberate la spargerea unei probe de material:

unde: – energia folosită la spargerea probei;

– masa probei în cădere;

– accelerația gravitațională;

– înălțimea inițială de cădere deasupra nicovalei;

– înălțimea finală de cădere deasupra nicovalei.

7) Determinarea coeficientului de mărunțire autogenă prin metoda Mac Pherson

Cercetătorul A.R. Mac Pherson din Ontario, Canada, a realizat o procedură de testare pentru determinarea coeficientului de mărunțire autogenă. Sistemul folosește o moară de aer baleiat cu o cascadă de 457 mm înălțime care funcționează un timp suficient pentru stabilirea condițiilor de măcinare după care la 1-2 ore de funcționare proba de material testată este analizată din punct de vedere al dimensiunii și greutății.

Proba de material supusă testării trebuie să cântărească 227 kg și trebuie sfărâmată la dimensiunea de 32 mm înaint

CAPITOLUL 3

CONCASOARE CU FĂLCI

3.1. Caracterizare generală

Concasoarele cu fălci se caracterizează prin prinderea bucăților de material între două piese robuste de masă mare, ale căror suprafețe prin apropiere exercită o forță de compresiune asupra materialului.

Concasoarele se folosesc în cazul când, în urma unei singure trepte de mărunțire, trebuie să se obțină un amestec destul de bine dispersat de particule mărunțite. Concasoarele mărunțesc foarte bine materialele casante și sunt mai puțin eficiente în cazul produselor umede sau a celor care conțin o cantitate mare de grăsime. Concasoarele cu fălci sunt folosite în special la mărunțirea grosieră dar în anumite cazuri și la cea mijlocie. Cel mai ades sunt întâlnite în industria minieră, a materialelor de construcție dar și în industria alimentară, în special a zahărului, pentru mărunțirea pietrei de var ce intră în procesul tehnologic de fabricare a zahărului.

Gradul de mărunțire variază între 2 și 6 la bucățile mari și dure și între 5 și 10 la bucățile de mărime mijlocie.

După modul de construcție există mai multe tipuri de concasoare cu fălci dar cel mai frecvent utilizate sunt:

concasorul cu mișcare simplă, oscilantă a fălcii (figura 3.1),

concasorul cu mișcare complexă a fălcii (figura 3.2).

La ambele variante amplasarea suspensiei fălcii mobile este la partea superioară a mașinii pentru a facilita evacuarea materialului mărunțit prin fanta rezultată la partea inferioară între falca fixă și cea mobilă. La concasorul din figura 3.1 notațiile au următoarele semnificații: 1- falca fixă, 2- falca mobilă, 3- excentric, 4- bielă, 5- placa de presiune față, 6- placa de presiune spate, 7- suspensia fălcii mobile, A- alimentare, B- evacuare. Acest concasor este acționat cu ajutorul unei articulații duble, astfel încât fiecare punct al fălcii mobile descrie o traiectorie circulară, cu centrul pe axa geometrică a suspensiei.

La concasorul din figura 3.2 notațiile reprezintă: 1- falca fixă, 2- falca mobilă, 3- excentric și suspensie, 4- placa de presiune, n – sensul rotației excentricului, A- alimentare, B- evacuare, < 90o la concasare grosieră și 90o la concasare fină. La rotirea excentricului, falca execută o mișcare oscilantă și în același timp, o mișcare plană complexă, plan-paralelă. Acest concasor este acționat de o articulație simplă astfel încât fiecare punct de pe suprafața activă a fălcii mobile descrie câte o curbă închisă. La acest concasor sensul de rotație figurat ajută la evacuarea materialului mărunțit datorită componentei descendente a mișcării în timpul cursei active. În faza de sfărâmare rezultă o frecare suplimentară între material și falcă.

La fiecare rotație, sensul forțelor care încarcă lagărele mașinii cu articulație simplă se schimbă. Pe măsură ce uzura lagărelor crește, scade debitul concasorului și fenomenele de uzură se accentuează.

Concasoarele cu fălci au următoarele avantaje:

construcție și întreținere simplă,

siguranță în funcționare mare,

masă redusă și cost scăzut,

gabarit redus.

Printre dezavantajele principale trebuie menționate:

funcționare ciclică, cu mase mari în oscilație, care nu pot fi echilibrate pe deplin și determină funcționarea trepidantă cu zgomot mare,

necesitatea unui volant greu și a unei fundații costisitoare.

În ciuda acestor dezavantaje concasoarele cu fălci sunt cele mai răspândite pentru mărunțirea materialelor, urmate de concasoarele giratorii.

3.2 Mecanica concasorului

Caracteristicile tehnice ale unui concasor cu fălci sunt:

unghiul dintre falca fixă și cea mobilă (unghiul de atac), ;

turația arborelui cotit, ;

debitul, .

3.2.1 Unghiul de atac

Se consideră o bucată de material de secțiune circulară aflată în spațiul de lucru al concasorului (fig. 3.3). Asupra bucății acționează forțele , datorate apăsării exercitate de fălci și forțele de frecare . Se neglijează greutatea bucății de material care este foarte mică în comparație cu forțele de mai sus.

Din studierea echilibrului bucății de material se poate scrie ecuația de forțe, proiectată pe axa I-I de simetrie a fălcilor, sub forma (3.1) în care – coeficientul de frecare dintre bucata de material și fălcile concasorului.

Din relația (3.1) rezultă ecuația (3.2):

Se ține seama de faptul că , unde – unghiul de frecare și atunci:

Relația (3.3) exprimă condiția de echilibru la limită. În general, pentru ca bucata de material să nu fie aruncată afară dintre fălcile concasorului, este necesar ca:

3.2.2 Turația arborelui cotit

Pentru a determina turația arborelui cotit, , sau numărul de curse al fălcii mobile, se consideră că în timpul necesar efectuării unei jumătăți de cursă a fălcii mobile bucățile de material parcurg prin cădere liberă distanța h (fig. 3.4).

Timpul necesar executării unei jumătăți de cursă a fălcii mobile este:

Unde: – numărul de curse al fălcii mobile sau numărul de rotații al arborelui cu excentric, rpm.

În același timp , bucățile de material situate între fălcile concasorului, vor parcurge prin cădere liberă distanța:

Dacă se elimină timpul din ultimele două relații rezultă:

Geometric, din triunghiul dreptunghic se obține:

unde: – distanța maximă dintre falca fixă și falca mobilă;

– distanța minimă dintre falca fixă și falca mobilă.

Dacă se înlocuiește relația (3.8) în ecuația (3.7) se obține:

unde: – accelerația gravitațională, ;

– cursa fălcii mobile, în mm (fig. 3.4).

În cazul în care turația este mai mică decât cea calculată cu relația (3.9), volumul prismei rămâne neschimbat, însă debitul mașinii scade, din cauză că, pe unitatea de timp, numărul de prisme descărcate scade. În cazul în care turația este mai mare, numărul prismelor descărcate pe unitatea de timp crește proporțional. Înălțimea a prismei scade însă proporțional cu , așa cum rezultă din relația (3.6), deci și în acest caz debitul mașinii scade. Rezultă că relația (3.9) dă valoarea optimă pentru turația .

Timpul de descărcare a prismei este în realitate puțin mai mare decât cel din relația (3.6), pentru o valoare dată a înălțimii , din cauza frecării dintre materialul de mărunțit și fălcile concasorului. Datorită acestui fapt, pentru a se asigura timpul efectiv necesar descărcării prismei, valoarea turației se micșorează în practică față de valoarea teoretică, astfel:

Turația astfel calculată este optimă numai din punctul de vedere al debitului, nu și din punctul de vedere al consumului de energie sau cel al granulației rezultate în urma mărunțirii. Problema optimizării totale poate fi rezolvată numai experimental. Cu cât rezistența materialului este mai mare cu atât turația trebuie să fie mai mică și invers.

3.2.3 Debitul concasorului

Pentru determinarea debitului concasorului se consideră că la o cursă a fălcii mobile se mărunțește o cantitate de material egal cu volumul prismei (fig. 3. 4).

Aria bazei a prismei este unde iar volumul prismei menționate este:

unde: – lățimea fălcilor concasorului.

Într-un minut concasorul descarcă prisme, adică prisme pe oră. Debitul volumetric orar se determină cu relația:

unde: – coeficient de umplere a spațiului de lucru;

– turația arborelui.

Prin acest coeficient se ține seama de faptul că dimensiunea nu poate fi utilizată complet în timpul funcționării și că prisma de cădere nu este compactă ci prezintă goluri. În practică , unde valoarea 0,65 se alege pentru cazul în care materialul rezultat din concasare are formă sferică.

Debitul masic orar al concasorului va fi:

unde: – densitatea materialului, în kg/m3; – în m.

3.3. Forțele care acționează în concasorul cu fălci. Puterea de acționare

Pentru a determina forțele care încarcă organele concasorului în funcționare se calculează mai întâi forța cu care fălcile apasă asupra bucăților de material. Pe baza încercărilor efectuate pe concasoare s-a dedus experimental relația de calcul a forței:

unde: – rezistența de rupere la tracțiune a materialului procesat;

– lățimea fălcilor concasorului;

– înălțimea până la care este încărcat materialul.

În calcule de rezistență a pieselor concasorului se folosește o valoare majorată a forței numită forță de calcul, :

Forța reală maximă care acționează la capătul al fălcii mobile (fig. 3.5), acolo unde aceasta se articulează cu placa de presiune este:

Forța este forța pe care placa de presiune trebuie s-o realizeze. În figura 3.5 s-a notat cu unghiul dintre bielă și placa de presiune în poziția “deschisă” a fălcii mobile și unghiul corespunzător poziției “închise” a fălcii. Forța care încarcă biela va fi:

Tabelul 3.1 prezintă variația raportului pentru câteva valori ale unghiului .

Tabelul 3.1 Valorile raportului funcție de unghiul

Din relația (3.16) rezultă că:

Adică forța variază invers proporțional cu distanța față de gura de alimentare. Astfel, forța cu care falca mobilă acționează asupra materialului va fi mai mare în apropiere de gura de alimentare și mai mică în apropiere de gura de evacuare. Datele practice arată că valoarea medie este realizată în punctul care corespunde înălțimii .

Pentru calculul puterii necesare concasării se consideră lucrul mecanic efectiv, corespunzător mărunțirii materialului la o rotație a arborelui cotit. Astfel:

unde: – forța medie realizată în punctul C (fig. 3.5);

Puterea efectivă este:

unde: – durata unei rotații a arborelui, .

Puterea de calcul a motorului este:

unde: – randamentul mecanic total al concasorului și al transmisiei mecanice.

Puterea motorului de acționare se alege ținând seama de caracteristicile acestuia și de gradul de neuniformitate al volantului, prin introducerea unui coeficient de siguranță, .

Puterea motorului se poate calcula și pornind de la puterea specifică a materialului de mărunțit, :

unde: – debitul masic orar al concasorului.

3.4. Calculul volantului

Datorită funcționării periodice, cu mase mari în mișcare oscilantă, concasorul trebuie prevăzut cu un volant, în scopul uniformizării mișcării. Dimensionarea volantului rezultă din analiza procesului de concasare.

Din timpul total corespunzând unei rotații a arborelui, timpul de lucru efectiv, , este mai mic decât , deoarece o parte din cursa activă este doar “cursă de apropiere”. Timpul de mers în gol, , este în consecință mai mare decât . În orice caz însă,

Raportul dintre timpul de lucru efectiv și durata cursei active, poate fi exprimat sub forma:

unde: – deformația elastică a materialului ce se află între fălci;

– dimensiunea medie a materialului concasat;

– cursa capătului fălcii mobile.

Pe baza unor date experimentale în cazul unor materiale foarte dure nu este valabilă relația liniară corespunzând legii lui Hooke, cu relația:

unde: – rezistența de rupere la compresiune a materialului;

– modulul de elasticitate. Eliminarea mărimii între relațiile (3.33) și (3.34) determină relația:

de unde rezultă timpul de mers în gol:

Lucrul mecanic în exces (neutilizat) la o rotație a arborelui este:

unde: – puterea efectivă a concasorului;

– timpul de mers în gol.

Lucrul mecanic acumulat, respectiv cedat de volant la fiecare rotație se calculează cu relația:

unde: și – valorile extreme ale vitezei unghiulare;

– momentul de inerție al volantului.

Relația (3.38) poate fi prelucrată sub forma:

unde: – viteza unghiulară medie;

– gradul de neuniformitate a mașinii.

Deoarece, din egalarea relațiilor (3.37) și (3.39) rezultă:

Momentul de inerție al volantului se calculează cu relația:

unde: – masa volantului; – diametrul circumferinței centrului de masă al secțiunii coroanei.

Ca valoare admisibilă pentru gradul de neuniformitate, se recomandă =0,025. Constructiv se prevăd doi volanți, câte unul la fiecare capăt al arborelui cu excentric, în scopul de a micșora solicitarea la răsucire a acestuia.

3.5 Construcția concasorului cu fălci și materiale folosite

În figura 3.6 este prezentat un ansamblu de concasor cu dublă articulație.

Fălcile fixă 1 și mobilă 2, sunt organele de lucru ale mașinii. Falca fixă face corp comun cu batiul mașinii, iar cea mobilă oscilează în jurul axului 3 care este rezemat prin intermediul lagărelor în batiu. Spațiul de lucru al mașinii este delimitat de cele două fălci și de pereții laterali 6 ai batiului, protejați de blindaje. Cele două fălci sunt de asemenea protejate împotriva uzurii de plăcile de blindaj 4. Pana 5 împiedică deplasarea plăcilor de blindaj spre axul fălcii. Mișcarea oscilantă a fălcii este realizată cu ajutorul mecanismului bielă-manivelă format din arborele cu excentric 7 ce se reazemă pe batiu. La ambele capete ale acestui arbore se află volanții, dintre care unul este utilizat ca roată pentru transmisia prin curele trapezoidale. Prin intermediul cuzinetului 10 placa de presiune față este legată de falca mobilă. Cuzinetul 11 face legătura dintre placa 10 și biela 12. Cuzinetul 13 al plăcii de presiune spate 9 este montat pe batiu și poate fi deplasat cu ajutorul unui dispozitiv cu pană, pentru modificarea fantei de evacuare. Tiranții 14 prevăzuți cu arcurile 15 împiedică desfacerea articulațiilor sistemului.

La proiectarea concasoarelor se recomandă o anume repartiție a masei totale pe părțile componente. Se recomandă următoarea repartiție a masei :

– batiul împreună cu falca mobilă 45-50%;

– falca mobilă împreună cu axul 13-18%;

– lagărul excentric împreună cu biela 8-13%;

– roata de antrenare și volantul 20-25%;

– plăci de presiune, arcuri, etc. 3-5%.

Batiul concasoarelor cu fălci se execută din turnat, din oțel, sau sudat, din plăci de oțel laminat. Construcția sudată se utilizează la concasoare unicate sau cu gabarit foarte mare. La concasoarele mici, când batiul este monobloc se folosește construcția turnată. În ambele cazuri se practică nervurarea pentru asigurarea rigidității necesare a pereților batiului.

Fălcile se execută din oțel în construcție turnată, nervurată. Partea activă a fălcilor și pereții laterali ai batiului sunt căptușite cu plăci de blindaj striate pentru a fi protejate la uzură. Plăcile de blindaj sunt executate din oțel manganos, cu 12- 14% Mn, turnat și călit. Acest oțel nu poate fi prelucrat prin așchiere și din acest motiv găurile pentru șuruburile de prindere trebuie prevăzute la turnare.

Biela se execută turnată din oțel la concasoarele mici sau asamblată din mai multe părți constituente în cazul concasoarelor mari. Datorită ciclurilor de funcționare pulsatoare biela este solicitată la oboseală și trebuie proiectată corespunzător.

Memoriu de calcul

Calculul turatiei arborelui excentric

Alegerea unghiului de convergenta al falcilor concasorului

Unghiul de convergenta al falcilor este recomandat a fi de 10dar in cazul acesta vom folosi un unghi de 23.

2.2. Calculul cursei falci mobile

Marimea cursei falcii mobile este de cateva ori mai mica decat deschiderea de evacuare,astfel :

unde:

S[mm]-cursa falcii mobile

C[mm]-deschiderea gurii de evacuare

C=100[mm]

Se adopta S=20[mm].

Timpul unei oscilatii simple a falcii mobile este :

n – turatia arborelui excentric [rot/min]

In timpul t materialul cade liber, la retragerea falcii mobile are inaltimea:

Calculam inaltimea h :

Turatia se corecteaza cu randament de transmisie :

Dimensionarea gaurilor de alimentare

Latimea camerei de sfaramare sa va calcula cu urmatoarea relatie :

Q[m3/h]-debitul concasorului cu falci

Φ(0,65)-coeficient de umplere al concasorului

C[m]-deschiderea gurii de evacuare

S[m]-cursa falcii mobile

Calculul puterii necesare pentru actionare

n-turatia arboreli excentric [rot/min]

A[daN/cm]-lucrul mecanic de sfaramare a falcii mobile

σ[daN/cm2]-rezistenta materialului la sfaramare, σ=3000

E-modul de elasticitate a materialului concasat, E=690·103

Vom alege un motor asincron de tip MIP2 315S – 6, 220 cu puterea nominala P=80 [kW] si turatia 978 [rot/min]

Dimensionarea camarei de sfaramare

Calculul lungimii falci fixe H'

Calculul eforturilor principale din concasor

Calclul fortei teoretice din concasor

Nt-forta teoretica de concasare

W[kwh/t]-indicele de sfarmabilitate; W=20

S[m]-cursa falcii mobile

n[rot/min]-turatia arborelui excentric

Forta din placile de presiune

unde:

c-coeficient de impact c=1,5…2,5

Nt[daN]-forta teoretica de concasare

Forta din biela

Fbmax [daN]-forta din biela

F1max [daN]-forta din placile de presiune

Dimensionarea placilor de presiune

Placile de presiune au rolul de a transforma energia din sfaramare de la biela la falca mobila.In constructia concasorului sunt prezente doua placi de presiune.

– prima placa de presiune face legatura intre biela si falca mobila.

– a doua face legatura intre biela si peretele de reglaj.

Placile de presiune sunt solicitate la compresiune. Efortul din placile de presiune a fost calculat anterior si este :

F1max = 1036920 [daN].

Materialul indicat pentru placile de presiune este fonta cenusie. Se alege Fe 200 conform STAS 568-75 cu urmatoarele caracteristici :

– rezistenta la tractiune/compresiune σac = 90…100 [N/mm2].

– duritatea Brinel HB = 1,2..229.

Placile de presiune se vor dimensiona cu urmatoarea relatie:

Anec – aria minima necesara.

F1max – efortul din placile de presiune [N].

σac – rezistenta la compresiune [N/mm2].

Sectiunea placilor de presiune este sub forma drepthinghiulara si se va alege constructia in functie de latimea bielei si latimea falcii mobile. Sectiunea alaeasa are urmatoarele dimensiuni.

Aria acestei sectiuni este :

unde:

l =1170[mm]

b = 1100[mm]

Generalitati.Domeniu de utilizare

Concasorul cu fãlci este un concasor bipendular cu miscare simplã a fãlcii mobile. La aceste tipuri de concasoare, falca mobilã executã în timpul lucrului simple oscilatii în jurul articulatiei de fixare din partea superioarã din batiu. Materialul introdus în camera de concasare va fi sfãrâmat în special datoritã actiunii de comprimare, pânã când, sfãrâmându-se la o dimensiune suficient de micã , are posibilitatea sã cadã prin fanta de evacuare a concasorului. Concasoarele bipendulare se utilizeazã mai ales pentru sfãrâmarea pietrei (cu o rezistentã maximã de rupere prin compresiune de 3000 Kgf / cm2 ) în primul stadiu de concasare, pentru concasarea medie si grosolanã.

Gradul de sfãrâmare variazã cu deschiderea fantei de evacuare, dimensiunile si rezistenta de rupere prin compresiune a materialului concasat.

Determinat teoretic, gradul de sfãrâmare variazã între limitele 1,5. . . . 4.

Caracterisitici tehnice

Dimensiunile gurii de alimentare:

-lãtime 1200 mm

-lungime 900 mm

Dimensiunile maxime ale rocilor de alimetare 760 x 760 mm

Fanta de evacuare:

-minim 100 mm

-maxim 180 mm

Turatia axului concasorului 200 rot / min.

Productivitatea medie a concasorului:

-la fanta minimã (100) 100 m3/h

-la fanta maxima (180) 140 m3/h

Dimensiunile de gabarit:

-lungime 4750 mm

-lãtime 2890 mm

-înãltime 2950 mm

Greutatea concasorului propriu-zis ~ 44500 Kg

Puterea necesarã 100 kW

Antrenarea cu cursele trapezoidale tip: E. 10000 – C 10 STAS 1164-71

Greutatea totalã a concasorului cu antrenare : ~ 48000 Kg,

Descrierea concasorului

Pãrti componente:

Principalele pãrti componente sunt:

Batiul serveste la sustinerea tuturor celorlalte organe, si este executat din otel slab aliat în constructie sudatã. Rigiditatea este asiguratã prin nervuri sudate atât pe peretii frontali cât si pe cei longitudinali. Batiul constituie piesa cea mai masivã din componenta concasorului.Peretii laterali ai camerei de concasare sunt cãptusiti cu blindaje din otel manganos. Pe peretele frontal înclinat se fixeazã, prin pene si suruburi, blindajul fix executat din 4 bucãti din otel manganos.

Celãlalt perete frontal al camerei de concasare îl constituie falca mobilã.De partea superioarã a peretilor laterali se fixeazã prin sudurã cele douã corpuri de lagãr ale bielei si cele douã corpuri de lagãr ale pendulei.De celãlalt perete frontal al batiului se fixeazã mecanismul de reglare al fantei de evacuare si suportul arcului de rapel. Pe unul din peretii laterali se fixeazã mecanismul de demaraj.

Falca mobilã este formatã din pendulã, axul pendulei, presat în corpul pendulei.Pendula împreunã cu axul sãu oscileazã în douã bucse fixate în lagãrele din batiul concasorului.Pe pendulã se fixeazã prin pene si suruburi blindajele executate din otel manganos.

Blindajele fãlcii mobile ca si blindajul fix ce se prinde de peretele frontal al batiului sunt ridate longitudinal pentru a usura sfãrâmarea materialului de concasat.

Pendula are la partea inferioarã un suport care constituie un punct de articulatie pentru una din plãcile de presiune. De asemenea, pendula este prevãzurã la partea inferioarã cu patru urechi de care se prind douã tije cu resoarte pentru readucerea fãlcii mobile.Pendula are o cavitate interioarã în care se introduce uleiul destinat sã asigure ungerea capãtului plãcii de presiune.

Arborele excentric cu biela este format dintr-un arbore excentric, pe care se gãseste montatã biela prin intermediul a doi rulmenti oscilanti cu role butoi. Alti doi rulmenti oscilanti cu role butoi se fixeazã în lagãrele din batiu.

La cele douã capete ale arborelui excentric se gãsesc cei doi volanti. Unul din volanti este prevãzut cu canale pentru curele trapezoidale.

Biela are la partea inferioarã doi suporti care constituie puncte de articulatie pentru cele douã plãci de presiune. Corpul bielei are o cavitate interioarã în care se introduce uleiul destinat sã asigure ungerea capetelor plãcilor de presiune.

Plãcile de presiune formeazã împreunã cu biela si pendula un mecanism cu genunchi care serveste la multiplicarea fortei date de arborele excentric, pânã la forta necesarã spargerii materialului de concasat. Plãcile de presiune joacã, de asemenea, rolul unor bare articulate în cadrul mecanismului patrulater de actionare a fãlcii mobile. Placa de presiune posterioarã face legãtura dintre mecanismul de reglare a fantei de evacuare si bielã.

Ea este astfel calculatã încât sã nu se spargã în cazul unor suprasolicitãri datorate pãtrunderii în gura concasorului a unor bucãti de metal.Placa de presiune anterioarã face legãtura dintre bielã si pendulã.

Mecanismul de reglare a fantei de evacuare este format din piese de reglaj, pana de reglaj, douã tije filetate, douã roti dintate, roata dintatã de actionare, bulonul si pârghia cu clichet

Mecanismul de demaraj (Figura 5) se utilizeazã în toate cazurile când se urmãreste ca rotirea arborelui excentric sã se facã manual.

Anexe

Concasorul cu falci este utilizat pentru sfaramarea diverselor materiale cu duritate mare ( calcar, feroaliaje, minereuri diverse, etc.)

In figura A este prezentata schema unui concasor cu falci

Fig. A Concasor cu falci

Sfaramarea materialului 3, se produce intre cele doua falci 1 si 2 .Falca mobile 2, oscileaza in jurul articulatiei 9, fiind pusa in miscare prin intermediul parghiilor 4 si 5 si a bielei 6, de catre arboreal excentric 7.Pe arboreal 7, sunt montati doi volanti 8, unul din ei jucand si rolul de roata de curea ce primeste miscarea de la un motor electric.Reglajul distantei dintre falci se realizeaza cu ajutorul penelor 10 si a surubului de reglaj 11.

Tija 12, cu arcul 13, asigura mersul inapoi al falcii mobile, mentinand in acelasi timp parghiile 4 si 5, in articulatiile lor semicilindrice.

Falcile concasorului sunt captusite cu placi amovibile confectionate din otel manganos, cu nervure longitudinale>pentru a se reduce sfaramarea prea mare a materialului, nervurile unei placi sunt asezate in fata adanciturilor celeilalte placi.

Constructia concasorului cu falci .

In fig. B este prezentata o sectiune printr-un concasor.

Fig. B Sectiune printr-un concasor

1 – falca fixa

2 – falca mobile

3 – ax pentru oscilatia falcii mobile

4 si 5 – parghii

6 – biela

7 – arbore cu excentric

8 si 9 – placi de uzura din otel manganos,amovibile

10 – volanti

Turatia concasoarelor cu falci este de 100-300 rot / min fiind mai mare pentru concasoarele mici . Cursa variaza intre 10 si 25 mm fiind mai mica pentru materialele dure.Gradul de sfaramare realizat de concasare este e = 4-5.

Anexe

Concasorul cu falci este utilizat pentru sfaramarea diverselor materiale cu duritate mare ( calcar, feroaliaje, minereuri diverse, etc.)

In figura A este prezentata schema unui concasor cu falci

Fig. A Concasor cu falci

Sfaramarea materialului 3, se produce intre cele doua falci 1 si 2 .Falca mobile 2, oscileaza in jurul articulatiei 9, fiind pusa in miscare prin intermediul parghiilor 4 si 5 si a bielei 6, de catre arboreal excentric 7.Pe arboreal 7, sunt montati doi volanti 8, unul din ei jucand si rolul de roata de curea ce primeste miscarea de la un motor electric.Reglajul distantei dintre falci se realizeaza cu ajutorul penelor 10 si a surubului de reglaj 11.

Tija 12, cu arcul 13, asigura mersul inapoi al falcii mobile, mentinand in acelasi timp parghiile 4 si 5, in articulatiile lor semicilindrice.

Falcile concasorului sunt captusite cu placi amovibile confectionate din otel manganos, cu nervure longitudinale>pentru a se reduce sfaramarea prea mare a materialului, nervurile unei placi sunt asezate in fata adanciturilor celeilalte placi.

Constructia concasorului cu falci .

In fig. B este prezentata o sectiune printr-un concasor.

Fig. B Sectiune printr-un concasor

1 – falca fixa

2 – falca mobile

3 – ax pentru oscilatia falcii mobile

4 si 5 – parghii

6 – biela

7 – arbore cu excentric

8 si 9 – placi de uzura din otel manganos,amovibile

10 – volanti

Turatia concasoarelor cu falci este de 100-300 rot / min fiind mai mare pentru concasoarele mici . Cursa variaza intre 10 si 25 mm fiind mai mica pentru materialele dure.Gradul de sfaramare realizat de concasare este e = 4-5.