ГлавнаяДробление является сложным процессом и состоит из следующих элементов: упругой и пластической деформаций дробимого тела и образования новых поверхностей его; преодоления внешнего и внутреннего трения и преодоления разных потерь.
Механическое дробление породы может осуществляться следующими способами: 1) раздавливанием путем сближения дробящих поверхностей (фиг. 13, а), разрушение при этом наступает в результате перехода за предел прочности материала на сжатие, 2) раскалыванием острыми гранями рабочих поверхностей (фиг. 13, б), при этом разрушение кусков происходит в результате их расклинивания (в материале появляются напряжения растяжения) и последующего их разрыва; 3) изломом, при котором куски породы разрушаются в результате изгиба (фиг. 13, в), в этом случае разрушаемый кусок представляет собой балку на двух или нескольких опорах, нагруженную сосредоточенными силами; 4) истиранием кусков камня скользящей поверхностью машины (фиг. 13, г), внешние слои кусков подвергаются при истирании деформации сдвига и разрушаются вследствие перехода касательных напряжений за предел прочности; 5) разрушением кусков породы ударом (фиг. 13, д), при этом происходит динамическое раздавливание, динамический излом и динамическое истирание, т. е. по существу имеет место комбинация Различных деформаций, но в динамике.
Обычно в дробильных машинах применяют различные сочетания этих способов, учитывая физико-механические свойства дробимой породы и крупность дробления.
Для самых прочных материалов (крепкие граниты, базальт) наиболее рационально раздавливание и удар, а при наличии вязкости — соединение этих видов разрушения с истиранием. При хрупких материалах наиболее рациональны раскалывание или удар, раздавливание сухого материала сопряжено с сильным пылеобразованием. Для влажного материала необходимо, как и для вязкого, истирающее действие, иначе влажный материал быстро забивает камеру дробления. Для получения щебня обычно применяют сухое дробление раздавливанием, иногда с последующей промывкой.
Выходящий из дробильной установки щебень состоит из кусков различных размеров, весовое распределение которых по крупности, или иначе гранулометрический состав, определяется ситовым анализом. Ситовой анализ заключается в том, что пробу, наиболее близкую к среднему гранулометрическому составу всей сыпучей массы, пропускают через ряд сит с разными размерами отверстий. В результате этой операции проба оказывается разделенной на несколько частей или классов, отличающихся крупностью кусков или зерен.
Согласно ГОСТу 8267-56, щебень из естественного камня для строительных работ в зависимости от крупности зерен подразделяется на следующие фракции в мм:
Фракции крупнее 70 мм и смеси из двух фракций поставляются по требованию заказчика. Согласно указанному ГОСТу, зерновой (гранулометрический) состав фракций или смеси из нескольких фракций щебня должен находиться в следующих пределах:
В зависимости от величины предела прочности при сжатии исходной горной породы в насыщенном водой состоянии щебень подразделяется на марки:
Цифра показывает величину предела прочности породы при сжатии в кг/см2.
Материал, поступающий в дробилку, называют исходным материалом или кусками питания. Окончательно обработанный дроблением материал называется готовым продуктом.
Соотношение поперечных размеров D исходного материала и поперечных размеров готового продукта называется степенью дробления:
Величина i показывает, во сколько раз уменьшился первоначальный размер куска камня в результате дробления.
В зависимости от размера фракций готового продукта, применяемого в строительстве, различают:
Каждая операция доведения материала до заданной крупности в отдельной дробильной машине называется стадией или приемом дробления. В зависимости от крупности дробления определяют тип применяемой дробилки и количество стадий дробления. Так, для среднего и мелкого дробления применяют двух- и трехстадийное дробление, а для крупного — одностадийное.
В зависимости от воздействия на дробимый материал и конструктивных признаков дробильные машины делят на следующие типы (фиг. 14).
Щековые дробилки (фиг. 14, а и б), в которых камень дробится в пространстве между двумя стальными или чугунными плитами, из которых одна неподвижная, а другая подвижная. При периодическом нажиме подвижной плиты происходит дробление камня, а при ее отходе раздробленный камень проваливается в выходную Щель. Основные виды воздействия на дробимый материал — раздавливание, раскалывание и излом кусков.
Чтобы обеспечить раскалывание и излом камня, дробящие плиты снабжают ребрами (рифлением), которые служат как бы опорами для кусков дробимого материала, вызывая их изгиб. Благодаря этому облегчается процесс дробления и уменьшается расход энергии. При крупном дроблении для очень твердых материалов ставят гладкие дробящие плиты совсем без ребер, что, как показала практика, дает хорошие результаты.
В дробилках со сложным (фиг. 14, б) и комбинированным качанием происходит также истирание дробимого материала.
Конусные (гирационные) дробилки (фиг. 14, в и г), в которых камень дробится в пространстве между двумя конусами, из которых один, внешний, неподвижен, а другой, внутренний, насаженный на вертикальный вал, совершает вместе с ним круговое маятникообразное движение. В камнедробилках этого типа происходит непрерывное раздавливание, а при рифленых конусах — раскалывание и излом (изгиб) материала.
Валковые дробилки (фиг. 14, д), в которых камень дробится между поверхностями (гладкими или рифлеными) двух цилиндрических валков, вращающихся в противоположных направлениях. В валковых дробилках с гладкими валками камень раздавливается, при наличии рифления — раскалывается.
Молотковые дробилки (фиг. 14, е), в которых камень разбивается ударами молотков, вращающихся с большой скоростью вокруг горизонтальной оси. Разбивание камня ударами осуществляется также в камнедробилках ударного действия (см. фиг. 51) при помощи жестко закрепленных на вращающемся роторе молотков (бил).
Мельницы (фиг. 14, ж), применяемые для размельчения материала до порошкообразного состояния, бывают следующих типов:
- барабанные шаровые и стержневые мельницы, где измельчение осуществляется ударами свободно падающих, мелющих тел, шаров или стержней;
- кольцевые роликовые мельницы, в которых материал раздавливается между неподвижным кольцом и быстро вращающимися роликами, отжимаемыми пружинами или центробежной силой инерции;
- бегунные мельницы, где материал раздавливается массивными катками (бегунами), перекатывающимися по днищу чаши, загруженной материалом;
- вибрационные мельницы, в которых измельчение шарами сочетается с вибрацией.
В зарубежной практике имеются дробилки комбинированного типа, чаще всего двухстадийного дробления. В этих машинах обычно имеются два, а иногда и три дробящих рабочих органа: щеко-валковый, щеко-молотковый, двойной щековый, двойной молотковый, тройной щековый и т. д. Обычно эти рабочие органы установлены один над другим. Например, в щеко-валковой дробилке в верхней части машины расположены щеки, которые производят первичное дробление, а под ними (внизу) вальцы или один валец, который производит вторичное дробление материала^ поступившего из первичной дробилки.
Обычно комбинированные дробилки двойного или тройного действия устанавливают на передвижных дробильных установках, имеющих меньший вес.