Как работает молотковая дробилка

Молотковая дробилка работает за счёт удара: материал разрушается шарнирно подвешенными молотками, которые с большой окружной скоростью бьют по куску и отбрасывают его на бронефутеровку и колосниковую решётку. Это машина ударного действия — быстроходный дезинтегратор, эффективно измельчающий хрупкие и малоабразивные материалы при сравнительно простой конструкции и компактных габаритах.

Ниже разобрано, как работает молотковая дробилка пошагово: что происходит в дробильной камере, какую роль играют ротор, молотки, отбойные плиты и колосниковая решётка, чем определяется тонкость помола и где такая машина применима. Терминология приведена по действующему стандарту на дробильное оборудование, технические требования — по стандартам на молотковые однороторные дробилки и на молотковые дробилки кормов.

Назначение и принцип действия

По действующей терминологии (ГОСТ 14916-82) молотковая дробилка — это дробилка ударного действия, разрушение материала в которой осуществляется ударами шарнирно подвешенных молотков по вращающемуся ротору, ударами материала о бронефутеровку (отбойные плиты) корпуса и взаимными ударами кусков между собой. В части машин дополнительно работает истирание о колосниковую решётку.

Молотковая дробилка — машина свободного удара: основной механизм разрушения — динамическое нагружение куска, при котором напряжения превышают предел прочности и материал распадается по дефектам структуры.

Эта схема даёт высокую степень измельчения за один проход и применима к хрупким, малоабразивным материалам малой и средней крепости — углю, известняку, мелу, гипсу, асбесту, а также к зерну, грубым и зелёным кормам. Для крепких абразивных пород (граниты, кварциты) молотковые дробилки не применяют — быстро изнашиваются молотки и футеровка.

Устройство: из чего состоит молотковая дробилка

Конструктивно машина проста и компактна, что и обеспечивает её надёжность. Основные элементы:

Подшипники узла ротора защищены от пыли, грязи и воды; для крупных типоразмеров стандартом предусмотрены датчики дистанционного контроля температуры нагрева подшипников. Окраска наружных обработанных поверхностей нормируется по соответствующим стандартам на лакокрасочные покрытия.

Как материал проходит через дробильную камеру

Поток в машине идёт сверху вниз; разрушение происходит в три последовательных этапа.

1. Подача. Материал поступает в загрузочную воронку и под действием силы тяжести попадает в зону вращения молотков. На ряде машин крупные посторонние включения задерживаются предохранительной решёткой.
2. Первичный удар. Кусок встречает кромки молотков, движущиеся с окружной скоростью в десятки метров в секунду. Энергия удара превышает предел прочности материала — кусок раскалывается на фрагменты.
3. Отброс на бронефутеровку. Осколки отбрасываются на отбойные плиты и дробильный брус; происходит вторичное разрушение ударом о неподвижную преграду и в результате межчастичных столкновений.
4. Истирание о колосник. В нижней части камеры частицы движутся вдоль колосниковой решётки; крупные дополнительно истираются между молотками и колосниками.
5. Классификация и выгрузка. Частицы, прошедшие сквозь щель колосника, покидают камеру; крупные остаются в зоне действия молотков до достижения нужного размера.

Колосниковая решётка работает одновременно и как контрольная сетка, и как поверхность доизмельчения. От ширины её щели напрямую зависит верхняя граница крупности готового продукта.

Ротор и молотки: ключевые параметры

Эффективность дробления определяется прежде всего параметрами ротора. По стандартам на молотковые однороторные дробилки конструкция должна обеспечивать:

• возможность работы как с колосниковой решёткой, так и без неё;
• плавное регулирование степени дробления изменением зазора между концами молотков и дробильным брусом, плитой или колосниковой решёткой;
• сборку ротора не менее чем в двух (для малых типоразмеров) или трёх вариантах по числу рядов молотков;
• для дробилок кормов отдельный стандарт дополнительно требует свободного проворачивания шарнирно подвешенных молотков на пальцах под действием силы тяжести, защиты от попадания металлических предметов и твёрдости рабочих граней молотков не менее 50 HRC;
• взаимозаменяемость быстроизнашивающихся деталей и узлов одного типоразмера;
• возможность сборки с правым и левым расположением привода.

Шарнирная подвеска молотков

Молотки не закреплены жёстко: они посажены на оси и при работе выходят на радиальное положение под действием центробежной силы. Такая схема даёт два важных эффекта:

• самоустановка молотка в плоскости удара — в момент контакта молоток принимает положение по оси удара, и кинетическая энергия передаётся куску с минимальными потерями;
• защита от недробимых включений — при попадании металлической или особо прочной части молоток отклоняется, пропускает её и возвращается в рабочее положение, уменьшая риск поломки.

Уравновешенность ротора

Стандарт жёстко нормирует балансировку: разница суммарных масс диаметрально противоположных рядов молотков (а при трёх рядах — каждого из рядов) ограничена в зависимости от типоразмера. Массы молотков во всех рядах должны располагаться в возрастающем порядке в одном направлении. Нарушение этого правила вызывает биение, ускоренный износ подшипников и риск разрушения ротора.

Колосниковая решётка и тонкость помола

Колосниковая решётка (или сменное сито в кормовых машинах) расположена в нижней части камеры и охватывает ротор по дуге. Её щель (или диаметр отверстий) — главный регулятор крупности готового продукта.

Помимо ширины щели на тонкость помола влияют:

• зазор между кромкой молотка и поверхностью решётки — уменьшение зазора повышает степень измельчения и удельный расход энергии;
• окружная скорость молотков — с её ростом степень измельчения увеличивается, удельные затраты энергии снижаются;
• форма и состояние кромок молотков — затупленные кромки работают преимущественно истиранием, ухудшая энергетику процесса;
• физико-механические свойства материала — влажность, твёрдость, вязкость, исходная крупность;
• равномерность подачи — перегрузка камеры приводит к забиванию и разбалансировке ротора.

Степень измельчения молотковых дробилок выше, чем у щековых и конусных, и за один проход может достигать значительных величин — это одно из главных преимуществ ударной схемы.

Расчёт окружной скорости и числа молотков

Окружная скорость концов молотков — базовый расчётный параметр. Она определяется по диаметру ротора и частоте вращения:

Для дробления хрупких материалов (уголь, известняк, мел) типичные значения окружной скорости лежат в области десятков метров в секунду; для тонкого измельчения зерна и комбикормов применяют более высокие скорости — приблизительно 90–120 м/с.

Число молотков на роторе

Число молотков выбирают исходя из двух требований: молотковое поле должно полностью перекрывать ширину дробильной камеры; размещение молотков не должно нарушать статического и динамического уравновешивания ротора. Ориентировочное соотношение:

Окончательные параметры ротора — диаметр, длина, число и масса молотков, частота вращения — подбирают по технической документации производителя, исходя из вида сырья и требуемой тонкости помола. Расчёты «из общих соображений» применимы для ориентировочных оценок.

Виды молотковых дробилок

Молотковые дробилки классифицируют по нескольким признакам.

В практике распространены однороторные молотковые дробилки — на них распространяется отдельный стандарт технических условий, а наиболее частое исполнение в этом классе — нереверсивная схема. Для измельчения зерна и кормов действует свой стандарт общих технических требований; такие машины обычно отличаются более высокой частотой вращения ротора и тонкими ситами.

Области применения

Молотковые дробилки применяют там, где материал хрупок или средней крепости и не сильно абразивен:

• Производство строительных материалов: известняк, мел, гипс, мергель — подготовка к обжигу, помолу, переработке.
• Угольная промышленность: дробление углей перед сжиганием, брикетированием, газификацией.
• Горно-перерабатывающая отрасль: вторичное дробление руд малой и средней крепости перед обогащением.
• Производство минеральных удобрений: измельчение фосфоритов, апатитов и других видов сырья перед химической переработкой.
• Комбикормовая и пищевая промышленность: измельчение зерна, грубых и зелёных кормов, кукурузных початков, пищевых отходов — для этих задач действует отдельный стандарт.
• Рециклинг: дробление твёрдых отходов, в том числе строительных.

Типовые ошибки эксплуатации

Большинство отказов молотковых дробилок связано не с износом, а с нарушением режимов:

• Неравномерная подача — задержки снижают среднюю производительность; перегрузка забивает камеру и разбалансирует ротор, вплоть до срезания болтов крепления.
• Эксплуатация при неравновесных молотках — нарушение порядка раскладки по массе и наличие повреждённых молотков вызывают биение и ускоренный износ подшипников.
• Игнорирование зазоров — невыдержанный зазор между молотками и колосниковой решёткой меняет крупность и резко увеличивает удельный расход энергии.
• Запуск без проверки бронефутеровки — изношенные плиты ускоряют износ ротора, а в части машин нарушают геометрию камеры.
• Дробление неподходящего материала — крепкие абразивные породы (граниты, кварциты) приводят к быстрому износу молотков и колосников; такие материалы требуют машин других типов.

Эксплуатация молотковой дробилки регламентируется требованиями безопасности, изложенными в действующих стандартах и эксплуатационной документации производителя (формуляр, техническое описание, инструкция по эксплуатации).

Часто задаваемые вопросы