I trituratori industriali non sono semplici frantoi; sono macchine di precisione che sfruttano le proprietà meccaniche dei materiali per indurne il danneggiamento. Che si tratti di film in LDPE da 100 micron o di lamiere d'acciaio da 20 mm, la fisica di base rimane la stessa: Lo sforzo di taglio ha superato la resistenza del materiale. Questa guida esplora i principi di ingegneria meccanica alla base della riduzione delle dimensioni.
Attrezzatura correlata: trituratore monoalbero.
1. Meccanica del cedimento dei materiali
I trituratori utilizzano principalmente Taglio forze, sebbene Trazione E Compressivo le forze svolgono ruoli di supporto.
Taglio vs. strappo
- Rottura per taglio: Si verifica quando due lame opposte si incrociano senza lasciare alcuno spazio, in modo simile alle forbici.
- Equazione: $\tau = F / A$ dove $\tau$ è lo sforzo di taglio, $F$ è la forza, $A$ è l'area della sezione trasversale.
- Applicazione: Pneumatici, metalli, plastiche rigide.
- Rottura da trazione (strappo): Si verifica quando il gancio afferra il materiale e lo tira contro un controcoltello o uno schermo, allungandolo fino a farlo spezzare.
- Applicazione: Tessili, Tappeti, Borse Jumbo.
2. Calcolo della coppia e della forza di taglio
La “potenza” di un trituratore raramente riguarda i kW; riguarda Coppia ($T$).
$$T = (P \times 9550) / n$$
Dove:
* $T$ = Coppia (Newton-metri)
* $P$ = Potenza (kW)
* $n$ = Velocità di rotazione (RPM)
Approfondimento ingegneristico: Un motore da 100 kW che gira a 1500 giri/min (granulatore) produce circa 636 Nm di coppia. Lo stesso motore da 100 kW che gira a 80 giri/min (trituratore) attraverso un riduttore 20:1 produce 11.937 Nm di coppia. Ecco perché i trituratori possono tagliare gli pneumatici delle auto, mentre i granulatori si fermerebbero all'istante.
3. Geometria di taglio: il "morso"‘
L'efficienza di un trituratore è determinata dall' Angolo di spoglia E Profilo del gancio.
Rake positivo vs. negativo
- Angolo di spoglia positivo: La faccia della lama si inclina in il taglio.
- Effetto: Taglio più netto, minor consumo energetico.
- Rischio: Bordo fragile, soggetto a scheggiature sul metallo.
- Angolo di spoglia negativo: La faccia della lama si inclina lontano dal taglio.
- Effetto: Elevata resistenza del bordo (forza contundente), maggiore consumo di energia.
- Il migliore per: Rottami metallici, elettronica.
L'effetto "rosicchiamento"
I coltelli del rotore sono disposti in modo specifico Modello ad elica (Chevron) lungo l'albero. Questo garantisce che solo 1 o 2 coltelli taglino in ogni millisecondo. Se tutti i coltelli colpissero il materiale contemporaneamente, il "carico d'impatto" manderebbe in stallo il motore. L'elica crea un'azione di taglio continua e fluida, stabilizzando l'assorbimento di corrente.
4. Dinamica dello schermo
Lo schermo definisce la dimensione dell'output ma funge da collo di bottiglia principale.
- Rapporto di area aperta (OAR): La percentuale di fori rispetto al metallo pieno.
- Standard: 35-45% Area aperta.
- Regola di produttività: La capacità è direttamente proporzionale all'OAR. Un setaccio con fori da 50 mm ha un OAR significativamente più alto di uno con fori da 20 mm, raddoppiando spesso la produttività.
- Ricircolo: Il materiale che non passa attraverso il setaccio viene riportato in superficie dal rotore ("Carryover") per essere nuovamente tagliato. Un ricircolo eccessivo genera calore e polvere (particelle fini), riducendo l'efficienza.
5. Sistemi di azionamento: idraulico vs. elettrico
- Principi di azionamento idraulico:
- Utilizza una pompa a cilindrata variabile.
- Vantaggio: Può erogare una coppia molto elevata a bassi giri senza surriscaldarsi. Utile per inceppamenti "non sminuzzabili" in cui è necessaria una rapida inversione automatica.
- Azionamento elettrico (VFD):
- Utilizza un inverter per controllare la frequenza CA.
- Vantaggio: Maggiore efficienza wall-plug (95% vs 75% per l'impianto idraulico). Minore manutenzione (nessuna perdita d'olio).
Conclusione
La scelta di un trituratore richiede di bilanciare questi vincoli fisici. Una macchina progettata per un taglio elevato (pneumatici) non riuscirà a processare fibre ad alta resistenza (corde) a causa dell'avvolgimento. Comprendere la modalità di rottura del materiale è il primo passo nella progettazione della macchina.
Riferimenti
[1] “Meccanica dei materiali”,” Hibbeler. Meccanica dei materiali
[2] “Progettazione delle attrezzature di triturazione”,” Rivista di gestione dei rifiuti. Progettazione di attrezzature per la triturazione
