CC BY
105
Способы повышения надежности и ресурса молотковых кормодробилок
М. И. Филатов, д.т.н, зав. кафедрой, А. А. Петров, аспирант, Оренбургский ГАУ
Молотковые дробилки занимают особое место среди дробильного оборудования. Их отличают высокая степень дробления, большая удельная производительность, простота конструкции и удобство обслуживания. До последнего времени применение молотковых дробилок ограничивалось дроблением малоабразивных материалов из-за быстрого изнашивания сменных деталей (молотков). В последние годы достигнут значительный прогресс в совершенствовании конструкций мо-
лотковых дробилок, благодаря чему расширилась область применения, увеличилась эффективность использования.
По разным данным, срок службы молотков, в зависимости от перерабатываемого продукта, составляет от 72 до 300 часов. Ресурс других органов на 1—2 порядка выше. Таким образом, самым слабым звеном в дробилке является молоток [1].
Повышение надежности работы молотков в сочетании с простотой и надежностью дробилки в целом сделало бы этот тип измельчителей одним из совершенных [2].
Решающими факторами для обоснования той или иной формы молока являются простота и экономичность изготовления, а также износостойкость и критерий качества готового продукта.
Повышать ресурс измельчителей можно:
1) путем применения износостойких материалов для изготовления или армирования рабочих органов. Известно большое количество как металлических, так и неметаллических материалов, применяемых в борьбе с износом, а также различных технологических способов обеспечения износостойкости покрытий (наплавка, напыление, облицовка резиной и т.д.). Но так как кормодро-билки в хозяйствах используются как единичные машины ввиду незначительных объемов перерабатываемого материала, то можно сделать вывод, что с экономической точки зрения данный способ нецелесообразен;
2) путем усовершенствования конструкций рабочих органов или отдельных узлов измельчителя.
Молотки пластинчатого типа просты в изготовлении, однако ввиду недостаточного изучения процесса взаимодействия молотка с измельчаемым материалом наблюдается быстрый износ. В период работы молотки (рис. 1) в результате периодических ударов об измельчающийся материал отклоняются от своих радиально-равновесных состояний на угол а, сила удара зерна о молоток раскладывается на две составляющие: 1) нормальную составляющую силы удара зерна об молоток, которая в основном и дробит зерно и 2) касательную составляющую, которая способствует проскальзыванию зерна по молотку, что приводит к износу. Для того, чтобы практически исключить проскальзывание зерна по молотку, так как молоток отклоняется на угол , необходимо изготовить молоток с заранее известным углом наклона боковой (рабочей) грани.
Предлагаемая конструкция молотка (рис. 2), состоящего из пластины, составлена из двух пар
Рис. 2 - Схема молотка предлагаемой конструкции
разновеликих трапеций, расположенных вдоль продольной оси симметрии молотка и направленных меньшими основаниями к поперечной оси симметрии. При этом угол наклона граней трапеции равен углу отклонения молотка от радиального положения.
Для определения угла отклонения молотка от вертикали рассмотрим сумму моментов относительно т. А и приравняем данную систему к нулю.
^тотА =0 (1)
• I - со б + Ед '1'$т=0 (2)
где Вцс_ — центробежная сила, н;
Всопр. — сила сопротивления продуктово-воздушного слоя, н;
¥т = mg — сила притяжения, н;
I — расстояние от центра подвеса молотка до центра масс, м.
Так как сила Вт = mglsina мала, то в уравнении (2) ею можно пренебречь.
В этом случае:
(3)
± ц. с. *'°МА ± сопр.
Рц.с.-$та =ГСОПр.-со5 а
■ Ц .С.
- сопр
-сі%а
а = агс^-
ц.с.
сопр
Гц. с. = т'аС
где т — масса молотка, кг;
(4)
(5)
(6)
ас — нормальная составляющая ускорения, м/с2.
_ КА2мРс^М + ^мР^О-))
сопр.
(7)
Рис. 1 - Силовой анализ взаимодействия молотка с зерном
где Нм — высота молотка, м;
х2м, х1м — коэффициент гидравлического сопротивления движения молотка соответствен-
но в воздушно-продуктовом слое и воздушновихревой зоне;
рс— плотность воздушно-продуктового слоя, кг/м3;
р — плотность воздуха, кг/м3;
V22(г), V2 (г) — скорость обтекания молотка
соответственно в воздушно-продуктовом слое и в воздушно-вихревой зоне, м/с.
Исходя из этого, угол отклонения молотка (формула 5) будет иметь вид:
2т- аП
a = arcctg------------------------
(м &2мР Л (г) + ^1мР V (г)) (8)
В процессе запуска дробилки молоток под действием центробежных сил располагается так, что его центр тяжести находится на радиусе, проходящем через центр оси подвеса. Силы сопротивления со стороны продуктово-воздушного слоя отклоняют молоток относительно оси подвеса против направления его вращения. В этом случае радиальное положение рабочих граней достигается их наклоном к продольной оси симметрии на угол а. Наклон боковых сторон трапеций (рабочих граней молотка) на угол а к продольной оси симметрии обеспечивает преобладание прямых ударов, то есть исключается тангенсальная составляющая силы удара зерна об молоток, что уменьшает число проскальзывания зерна по молотку, а это в свою очередь уменьшает износ молотка.
Для определения угла а была разработана экспериментальная установка.
Установка (рис. 3) состоит из станины 1, стробоскопического прибора 2, лампы стробоскопа 3, электродвигателя 4, корпуса с прозрачной задней торцевой стенкой и передней, окрашенной в тем-
Рис. 3 - Экспериментальная установка
ный цвет, 5, в верхней части которой имеется смотровое окно 6 со шкалой, ротора 7, молотка 8, загрузочной горловины 9, вариатора 10, тахометра 11.
Для того, чтобы определить угол отклонения молотка от вертикали, необходимо: а) включить электродвигатель (привод) экспериментальной установки; б) обеспечить бесперебойную подачу измельчаемого материала в рабочую камеру в течение определенного времени I = 5—10 минут; в) плавно регулируя частоту мерцания лампы стробоскопического прибора, добиться эффекта кажущейся остановки молотка; г) визуально наблюдая через смотровое окно, зафиксировать угол наклона молотка от вертикали (а) при ударе о зерно; д) эксперимент необходимо повторять п-раз, чем больше будет число экспериментов, тем точнее будут результаты;
3) применением износостойких материалов с одновременным усовершенствованием конструкции измельчителя. Наиболее эффективным из перечисленных направлений является последнее.
Нами был предложен молоток молотковой дробилки (рис. 4), выполненный в виде основания молотка с отверстиями для его шарнирной подвески, при этом молоток снабжен съемными рабочими гранями, выполненными из высоколегированной стали, причем съемные рабочие грани соединены с основанием молотка посредством соединения «ласточкин хвост», с одной стороны — тупиково, а с другой стороны — фиксируются винтом. Такое конструктивное исполнение позволяет повысить долговечность, износостойкость и уменьшить трудоемкость ремонта молотка, то есть можно заменить изношенную рабочую грань самостоятельно [3].
Рис. 4 - Молоток молотковой дробилки
Молоток состоит из основания молотка 1, отверстия для подвеса молотка 2, винта, предназначенного для крепления сменной рабочей грани 3, соединения виде «ласточкин хвост» 4 и сменной рабочей грани 5.
Литература
1 Мельников, С. В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л.: Колос, 1978. 560 с.; ил.
2 Виноградов, В. Н. Изнашивание при ударе / В. Н. Виноградов, Г. М. Сорокин, А. Ю. Албагачиев. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.; ил.
3 Патент на изобретение Б. И. № 2270058. Молоток молотковой дробилки / М. И. Филатов, М. И. Бабьева, А. А. Петров.
