CONCASOARE CU FALCI

1. Caracterizare generala

Concasoarele cu falci se caracterizeaza prin prinderea bucatilor de material intre doua piese robuste de masa mare, ale caror suprafete prin apropiere exercita o forta de compresiune asupra materialului.

Concasoarele se folosesc in cazul cand, in urma unei singure trepte de maruntire, trebuie sa se obtina un amestec destul de bine dispersat de particule maruntite. Concasoarele maruntesc foarte bine materialele casante si sunt mai putin eficiente in cazul produselor umede sau a celor care contin o cantitate mare de grasime. Concasoarele cu falci sunt folosite in special la maruntirea grosiera dar in anumite cazuri si la cea mijlocie. Cel mai ades sunt intalnite in industria miniera, a materialelor de constructie dar si in industria alimentara, in special a zaharului, pentru maruntirea pietrei de var ce intra in procesul tehnologic de fabricare a zaharului.

Gradul de maruntire variaza intre 2 si 6 la bucatile mari si dure si intre 5 si 10 la bucatile de marime mijlocie.

Dupa modul de constructie exista mai multe tipuri de concasoare cu falci dar cel mai frecvent utilizate sunt:

concasorul cu miscare simpla, oscilanta a falcii (figura 1),

concasorul cu miscare complexa a falcii (figura 2).

La ambele variante amplasarea suspensiei falcii mobile este la partea superioara a masinii pentru a facilita evacuarea materialului maruntit prin fanta rezultata la partea inferioara intre falca fixa si cea mobila. La concasorul din figura 1 notatiile au urmatoarele semnificatii: 1- falca fixa, 2- falca mobila, 3- excentric, 4- biela, 5- placa de presiune fata, 6- placa de presiune spate, 7- suspensia falcii mobile, A- alimentare, B- evacuare. Acest concasor este actionat cu ajutorul unei articulatii duble, astfel incat fiecare punct al falcii mobile descrie o traiectorie circulara, cu centrul pe axa geometrica a suspensiei.

La concasorul din figura 2 notatiile reprezinta: 1- falca fixa, 2- falca mobila, 3- excentric si suspensie, 4- placa de presiune, n - sensul rotatiei excentricului, A- alimentare, B- evacuare, < 90^o la concasare grosiera si 90^o la concasare fina. La rotirea excentricului, falca executa o miscare oscilanta si in acelasi timp, o miscare plana complexa, plan-paralela. Acest concasor este actionat de o articulatie simpla astfel incat fiecare punct de pe suprafata activa a falcii mobile descrie cate o curba inchisa. La acest concasor sensul de rotatie figurat ajuta la evacuarea materialului maruntit datorita componentei descendente a miscarii in timpul cursei active. In faza de sfaramare rezulta o frecare suplimentara intre material si falca.

La fiecare rotatie, sensul fortelor care incarca lagarele masinii cu articulatie simpla se schimba. Pe masura ce uzura lagarelor creste, scade debitul concasorului si fenomenele de uzura se accentueaza.

Concasoarele cu falci au urmatoarele avantaje:

constructie si intretinere simpla,

siguranta in functionare mare,

masa redusa si cost scazut,

gabarit redus.

Printre dezavantajele principale trebuie mentionate:

functionare ciclica, cu mase mari in oscilatie, care nu pot fi echilibrate pe deplin si determina functionarea trepidanta cu zgomot mare,

necesitatea unui volant greu si a unei fundatii costisitoare.

In ciuda acestor dezavantaje concasoarele cu falci sunt cele mai raspandite pentru maruntirea materialelor, urmate de concasoarele giratorii.

2 Mecanica concasorului

Caracteristicile tehnice ale unui concasor cu falci sunt:

unghiul dintre falca fixa si cea mobila (unghiul de atac), ;

turatia arborelui cotit, ;

debitul, .

2.1 Unghiul de atac,

Se considera o bucata de material de sectiune circulara aflata in spatiul de lucru al concasorului (fig. 3). Asupra bucatii actioneaza fortele , datorate apasarii exercitate de falci si fortele de frecare . Se neglijeaza greutatea bucatii de material care este foarte mica in comparatie cu fortele de mai sus.

Din studierea echilibrului bucatii de material se poate scrie ecuatia de forte, proiectata pe axa I-I de simetrie a falcilor, sub forma (1) in care - coeficientul de frecare dintre bucata de material si falcile concasorului.

Din relatia (1) rezulta ecuatia (2):

Se tine seama de faptul ca , unde - unghiul de frecare si atunci:

Relatia (3) exprima conditia de echilibru la limita. In general, pentru ca bucata de material sa nu fie aruncata afara dintre falcile concasorului, este necesar ca:

2.2 Turatia arborelui cotit, n

Pentru a determina turatia arborelui cotit, , sau numarul de curse al falcii mobile, se considera ca in timpul necesar efectuarii unei jumatati de cursa a falcii mobile bucatile de material parcurg prin cadere libera distanta h (fig. 4).

Timpul necesar executarii unei jumatati de cursa a falcii mobile este:

Unde: - numarul de curse al falcii mobile sau numarul de rotatii al arborelui cu excentric, rpm.

In acelasi timp , bucatile de material situate intre falcile concasorului, vor parcurge prin cadere libera distanta:

Daca se elimina timpul din ultimele doua relatii rezulta:

Geometric, din triunghiul dreptunghic se obtine:

unde: - distanta maxima dintre falca fixa si falca mobila;

- distanta minima dintre falca fixa si falca mobila.

Daca se inlocuieste relatia (8) in ecuatia (7) se obtine:

unde:     - acceleratia gravitationala, ;

- cursa falcii mobile, in mm (fig. 4).

In cazul in care turatia este mai mica decat cea calculata cu relatia (9), volumul prismei ramane neschimbat, insa debitul masinii scade, din cauza ca, pe unitatea de timp, numarul de prisme descarcate scade. In cazul in care turatia este mai mare, numarul prismelor descarcate pe unitatea de timp creste proportional. Inaltimea a prismei scade insa proportional cu , asa cum rezulta din relatia (6), deci si in acest caz debitul masinii scade. Rezulta ca relatia (9) da valoarea optima pentru turatia .

Timpul de descarcare a prismei este in realitate putin mai mare decat cel din relatia (6), pentru o valoare data a inaltimii , din cauza frecarii dintre materialul de maruntit si falcile concasorului. Datorita acestui fapt, pentru a se asigura timpul efectiv necesar descarcarii prismei, valoarea turatiei se micsoreaza in practica fata de valoarea teoretica, astfel:

Turatia astfel calculata este optima numai din punctul de vedere al debitului, nu si din punctul de vedere al consumului de energie sau cel al granulatiei rezultate in urma maruntirii. Problema optimizarii totale poate fi rezolvata numai experimental. Cu cat rezistenta materialului este mai mare cu atat turatia trebuie sa fie mai mica si invers.

2.3 Debitul concasorului, Q

Pentru determinarea debitului concasorului se considera ca la o cursa a falcii mobile se marunteste o cantitate de material egal cu volumul prismei (fig. 4).

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

unde: - latimea falcilor concasorului.

Intr-un minut concasorul descarca prisme, adica prisme pe ora. Debitul volumetric orar se determina cu relatia:

unde: - coeficient de umplere a spatiului de lucru;

- turatia arborelui.

Prin acest coeficient se tine seama de faptul ca dimensiunea nu poate fi utilizata complet in timpul functionarii si ca prisma de cadere nu este compacta ci prezinta goluri. In practica , unde valoarea 0,65 se alege pentru cazul in care materialul rezultat din concasare are forma sferica.

Debitul masic orar al concasorului va fi:

unde: - densitatea materialului, in kg/m³; - in m.

5 Constructia concasorului cu falci si materiale folosite

In figura 6 este prezentat un ansamblu de concasor cu dubla articulatie.

Falcile fixa 1 si mobila 2, sunt organele de lucru ale masinii. Falca fixa face corp comun cu batiul masinii, iar cea mobila oscileaza in jurul axului 3 care este rezemat prin intermediul lagarelor in batiu. Spatiul de lucru al masinii este delimitat de cele doua falci si de peretii laterali 6 ai batiului, protejati de blindaje. Cele doua falci sunt de asemenea protejate impotriva uzurii de placile de blindaj 4. Pana 5 impiedica deplasarea placilor de blindaj spre axul falcii. Miscarea oscilanta a falcii este realizata cu ajutorul mecanismului biela-manivela format din arborele cu excentric 7 ce se reazema pe batiu. La ambele capete ale acestui arbore se afla volantii, dintre care unul este utilizat ca roata pentru transmisia prin curele trapezoidale. Prin intermediul cuzinetului 10 placa de presiune fata este legata de falca mobila. Cuzinetul 11 face legatura dintre placa 10 si biela 12. Cuzinetul 13 al placii de presiune spate 9 este montat pe batiu si poate fi deplasat cu ajutorul unui dispozitiv cu pana, pentru modificarea fantei de evacuare. Tirantii 14 prevazuti cu arcurile 15 impiedica desfacerea articulatiilor sistemului.

Batiul concasoarelor cu falci se executa din turnat, din otel, sau sudat, din placi de otel laminat. Constructia sudata se utilizeaza la concasoare unicate sau cu gabarit foarte mare. La concasoarele mici, cand batiul este monobloc se foloseste constructia turnata. In ambele cazuri se practica nervurarea pentru asigurarea rigiditatii necesare a peretilor batiului.

Falcile se executa din otel in constructie turnata, nervurata. Partea activa a falcilor si peretii laterali ai batiului sunt captusite cu placi de blindaj striate pentru a fi protejate la uzura. Placile de blindaj sunt executate din otel manganos, cu 12- 14% Mn, turnat si calit. Acest otel nu poate fi prelucrat prin aschiere si din acest motiv gaurile pentru suruburile de prindere trebuie prevazute la turnare.

Biela se executa turnata din otel la concasoarele mici sau asamblata din mai multe parti constituente in cazul concasoarelor mari. Datorita ciclurilor de functionare pulsatoare biela este solicitata la oboseala si trebuie proiectata corespunzator.