Kompletny zakład przeróbczy to zespół maszyn podstawowych i pomocniczych. Do podstawowych zaliczamy kruszarki, przesiewacze i przenośniki taśmowe. Pozostałe maszyny i urządzenia, takie jak podajniki, zbiorniki, dźwignice, wagi, urządzenia monitoringu lub automatyki spełniają funkcje pomocnicze.
W artykule przedstawiono zagadnienie doboru maszyn podstawowych w projektach technologii produkcji kruszyw. Jest to nawiązanie do wcześniejszych artykułów autora (Malewski, 2013, 2014) jako trzecia faza procesu projektowania i analizy systemów produkcyjnych. Maszyny dobieramy pod kątem jakości produktów operacji i wydajności. Jakością w przypadku kruszenia będzie tzw. kubiczność ziarn, a w przypadku przesiewania jest to zdolność do skutecznego wydzielenia do produktu podsitowego ziarn mniejszych od wielkości oczka, czyli usunięcia ziarn drobnych z produktu nadsitowego. Ogólnie biorąc, jakość produktów operacji przeróbczych zależy jednocześnie od rozwiązań konstrukcyjnych maszyn i ich parametrów geometrycznych i dynamicznych, ale także od zmiennych środowiskowych. Są to właściwości fizyczne i morfologiczne przerabianych skał i ich wilgotność powierzchniowa,
a także skład ziarnowy nadawy i wielkość obciążenia operacji w relacjach do wydajności technicznej zainstalowanych maszyn. Zagadnienie wydajności maszyn podstawowych ma szczególne znaczenie w zadaniach doboru wielkości lub liczby maszyn w układzie, a także optymalizacji parametrów technologicznych tych maszyn. W takich przypadkach musimy znać ich aktualną wartość obciążenia względnego, czyli ilorazu obciążenia do wydajności technicznej μ = Q0/Qtech.

Związek wydajności z parametrami maszyn

Dobór maszyn pod kątem wydajności nie jest rzeczą prostą, ponieważ potrzebna jest tu specjalistyczna wiedza i umiejętności przewidywania wydajności tych maszyn w zmiennych warunkach ich pracy. Nie dają tego informacje katalogowe producentów maszyn, ponieważ znajdujące się tam dane reprezentują bliżej nieokreślony, tzw. przeciętny materiał i warunki operacji. Są to wielkości orientacyjne, które – jak zastrzega każdy producent – muszą być zweryfikowane zależnie od uwarunkowań technologii i potrzeb kontrahenta. W literaturze przedmiotu znajdziemy wiele propozycji obliczania wydajności kruszarek, przesiewaczy i przenośników (np. Taggart 1956, Razumov 1970),
które są adresowane ściśle do określonego rodzaju, a nawet typu maszyny. W każdym razie są one powszechnie
traktowane jako zupełnie niepodobne do siebie obiekty, wymagające odrębnego traktowania w budowie modelu obliczeniowego. Tymczasem stają się one podobne, gdy potraktujemy je jako maszyny przepływowe. Natężenie strumienia produktu operacji, określające jego przepustowość, zależy bowiem – podobnie jak w przewodnikach różnego rodzaju (elektrycznych, wodnych, powietrznych) – od ciśnienia i oporów ruchu przepływającej materii. Z kolei opór przepływu zależy od wielu czynników środowiskowych oraz powierzchni otworu wylotowego. Pomijając tu
rolę ciśnienia, otrzymamy prostą zależność natężenia (ilości) przepływającej przez maszynę masy skalnej od
powierzchni otworu wylotowego jak niżej
Q=q·P (1)
Gdzie Q=Qtech – wydajność maszyny, m3, q – wydajność na jednostkę powierzchni otworu wylotowego, m3/m2h, co w istocie jest prędkością przepływu masy przez maszynę wyrażoną w m/h.
Stąd powyższy wzór będzie prawdziwy niezależnie od rodzaju maszyny, kruszarki, przesiewacza lub przenośnika. Jeśli mamy zadane obciążenie danej operacji Q0 i znane wydajności jednostkowe q to powierzchnie P można określić z warunku Q0Q=qP, a stąd potrzebna powierzchnia przekroju strumienia masy skalnej wyniesie
P=Q0/q, m2 (2)
Powierzchnia otworu wylotowego zależy od aktualnych (regulowanych) parametrów maszyny. Rys. 2 jest ilustracją do sposobu obliczania tej powierzchni. Szerokość paszczy kruszarki, średnica stożka, wymiary sit, szerokość taśmy przenośnika można bowiem wyprowadzić z oczywistych zależności pomiędzy powierzchnią i parametrami geometrycznymi i aktualnymi (szerokość szczeliny) maszyny, a wiec łatwo jest określić potrzebną wielkość maszyny na podstawie jej podstawowych wymiarów geometrycznych, które są zawsze podane w katalogach producentów.

Cały artykuł dostępny w magazynie Surowce i Maszyny Budowlane 3/2014