Průmyslové drtiče nejsou drtiče náhodných rozměrů; jsou to precizně navržené stroje, které využívají mechanické vlastnosti materiálů k vyvolání selhání. Ať už zpracovávají 100mikronovou LDPE fólii nebo 20mm ocelový plech, základní fyzika zůstává stejná: Smykové napětí překročilo pevnost materiálu. Tato příručka zkoumá principy strojírenství, které stojí za zmenšováním velikosti.
Související vybavení: drtič s jedním hřídelem.
1. Mechanika porušení materiálu
Drtiče primárně využívají Stříhat síly, ačkoli Tah a Kompresní síly hrají podpůrnou roli.
Smyk vs. trhání
- Smykové selháníNastává, když se dva protilehlé nože míjejí s nulovou vůlí, podobně jako u nůžek.
- Rovnice: $\tau = F / A$, kde $\tau$ je smykové napětí, $F$ je síla, $A$ je plocha průřezu.
- AplikacePneumatiky, Kovy, Pevné plasty.
- Tahové porušení (trhání): Nastává, když hák uchopí materiál a přitáhne ho k protinoži nebo sítu, čímž ho natáhne, dokud nepraskne.
- AplikaceTextil, koberce, velké tašky.
2. Výpočet točivého momentu a řezné síly
“Výkon” drtiče se zřídka týká kW; jedná se o Točivý moment ($T$).
$$T = (P krát 9550) / n$$
Kde:
* $T$ = Točivý moment (Newtonmetry)
* $P$ = Výkon (kW)
* $n$ = Otáčky (ot./min.)
Inženýrské poznatkyMotor o výkonu 100 kW běžící při 1500 ot./min (granulátor) produkuje točivý moment ~636 Nm. Stejný motor o výkonu 100 kW běžící při 80 ot./min (drtič) s převodovkou 20:1 produkuje 11 937 Nm točivého momentu. Proto drtiče mohou prořezávat pneumatiky automobilů, zatímco granulátory by se okamžitě zastavily.
3. Řezná geometrie: ‘Skousnutí’
Účinnost drtiče je dána Úhel sklonu a Profil háku.
Pozitivní vs. negativní sklon
- Pozitivní úhel čelaČelo čepele se naklání do řez.
- ÚčinekOstřejší řez, nižší spotřeba energie.
- RizikoKřehká hrana, náchylná k odštípnutí kovu.
- Negativní úhel čelaČelo čepele se naklání pryč z řezu.
- ÚčinekVysoká pevnost ostří (tupá síla), vyšší spotřeba energie.
- Nejlepší proKovový šrot, elektronika.
Efekt “okusování”
Nože rotoru jsou uspořádány ve specifickém uspořádání Šroubovitý vzor (šířky) podél hřídele. Tím je zajištěno, že v dané milisekundě řežou pouze 1 nebo 2 nože. Pokud by všechny nože narazily na materiál současně, “nárazové zatížení” by zastavilo motor. Šroubovice vytváří plynulý a plynulý řezný proces a stabilizuje odběr proudu.
4. Dynamika obrazovky
Obrazovka definuje velikost výstupu, ale funguje jako primární úzké hrdlo.
- Poměr otevřené plochy (OAR)Procento děr oproti plnému kovu.
- Norma: 35-45% Otevřený prostor.
- Pravidlo propustnostiKapacita je přímo úměrná OAR (Out of Area - rychlosti letu). Síto s otvory o průměru 50 mm má výrazně vyšší OAR než síto s otvory o průměru 20 mm, což často zdvojnásobuje propustnost.
- RecirkulaceMateriál, který neprojde sítem, je rotorem unášen zpět nahoru (“Carryover”) k opětovnému řezání. Nadměrná recirkulace generuje teplo a prach (jemné částice), což snižuje účinnost.
5. Pohonné systémy: Hydraulické vs. elektrické
- Principy hydraulického pohonu:
- Používá čerpadlo s proměnným objemem.
- VýhodaMůže poskytovat velmi vysoký točivý moment při nízkých otáčkách bez přehřátí. Užitečné pro “nedrtitelné” zaseknutí, kde je potřeba rychlý automatický zpětný chod.
- Elektrický pohon (frekvenční měnič):
- Používá měnič k řízení střídavé frekvence.
- VýhodaVyšší účinnost zástrčky (95% vs. 75% pro hydraulický systém). Nižší nároky na údržbu (žádné úniky oleje).
Závěr
Výběr drtiče vyžaduje vyvážení těchto fyzikálních omezení. Stroj určený pro vysoké smykové namáhání (pneumatiky) selže při zpracování vysokopevnostních vláken (lana) kvůli navíjení. Pochopení způsobu selhání materiálu je prvním krokem při návrhu stroje.
Reference
[1] “Mechanika materiálů”,” Hibbeler. Mechanika materiálů
[2] “Návrh drticího zařízení” Časopis o nakládání s odpady. Návrh drticího zařízení
