No abstract

All industrial metallurgical enterprises produce and use milled materials obtained by crushing. In the global energy balance, the share of produced energy consumed for crushing is more than 5 %. This paper considers a scheme of the crusher with stops on a roll, the structure of which forms a complex stress state in a crushed piece under one­time action of normal and tangential stresses. It is shown that when generating a complex stress state in a fragmented piece of brittle material, the energy consumption is less by 30 – 40 % than when acting in a piece of linear normal stress. The authors developed a method for determining capacity of the drive electric motor of an energy-saving crusher with stop on a roll at design stage.

Crushing machines are part of the charge departments of blast-furnace and steel-making shops of metallurgical enterprises. One of the main indicator of the crushing process is its energy efficiency. It is determined by the mass of crushed material when consuming a  unit of electricity. The article considers various methods of crushing brittle materials and the design of crushing machines for their implementation. The  analysis of the crushers has shown that impact crushers are the most energy-efficient. However, due to a significant drawback (the yield of a  suitable product is very small), they are practically not used in the metallurgical industry, in which high requirements are imposed on the finished product fractional composition. In the metallurgical industry, compression crushers are widely used with approximately the same specific energy intensity, that is, with the same energy consumption for the destruction of a unit volume of material of equal strength. Compression fracture is the most energy intensive crushing method known. In single-roll crushers, a  piece of material is fed into the gap between a roll and a solid, stationary plate. During the operation a complex stress state is generated in the destructed material. Compressive forces act on a piece of crushed material, causing normal compressive stresses in it, and an internal torque, causing shear stresses. This is achieved by the reduction in energy on crushing by 20 – 30 % in comparison with crushers operating in compression (all other things are equal). The  authors describe the design of a crusher, in which the destruction of the processed material occurs due to the forces acting on the crushed piece in one plane towards each other. In this case, only shear stresses arise in the processed piece. The use of crushers, in which the destruction of the processed material occurs due to generation of only tangential stresses in  a  piece, can reduce the energy consumption per unit of finished product by almost a half. The design of such crushers is a promising direction in the development of machines intended for crushing.

Аннотация. Дробильные машины входят в состав шихтовых отделений доменных и сталеплавильных цехов металлургических предприятий.Одним из основных показателей процесса дробления является его энергоэффективность. Она определяется массой дробленого материала при расходовании единицы электроэнергии. Рассмотрены различные способы дробления хрупких материалов и конструкции дробильных машин для их осуществления. Анализ работы дробилок показал, что наиболее энергоэффективными являются дробилки ударного действия. Однако изза существенного недостатка (выход годного продукта весьма мал) они практически не применяются в металлургической промышленности, в которой предъявляются высокие требования к фракционному составу готового продукта. В металлургической промышленности широко используются дробилки сжатия с примерно одинаковой удельной энергоемкостью, то есть с одина ковым расходом энергии на разрушение единичного объема материала равной прочности. Разрушение сжатием -самый энергоемкий из известных способов дробления. В одновалковых дробилках кусок материала подается в зазор между валком и сплошной неподвижной плитой. В процессе работы в разрушаемом материале генерируется сложное напряженное состояние. На кусок дробимого материала действуют сжимающие силы, вызывающие в куске действие нормальных сжимающих напряжений, и внутренний крутящий момент, вызывающий действие касательных напряжений. Этим достигается уменьшение расхода энергии на дробление при прочих равных условиях на 20 -30 % по сравнению с дробилками, работающими на сжатие. Приведено описание конструкции дробилки, в которой разрушение перерабатываемого материала происходит за счет сил, действующих на дробимый кусок в одной плоскости навстречу друг другу. В этом случае в обрабатываемом куске возникают только касательные напряжения. Применение дробилок, в которых разрушение перерабатываемого материала происходит за счет генерации в куске только касательных напряжений, позволяет уменьшить расход энергии на единицу готовой продукции почти в два раза. Конструирование таких дробилок является перспективным направлением в разработке машин, предназначенных для дробления.