Материал: Комплекс подземного дробления руды

В последнее время делались попытки видоизменить формулу Бонда, а также учесть вид характеристики крупности дробимой руды. Новые формулы пока не получили практического применения.

ПО формуле Бонда работу дробления можно рассчитать с достаточной точностью только для среднего дробления. Для определении работы при измельчении В.А. Олевским предложена расчетная формула

где: Е_Q - удельный расход электроэнергии, кВт·ч/т;

ΔS - прирост удельной поверхности материала после измельчения по сравнению с начальным, см²/г;

С и К₀ - постоянные, характеризующий данный материал.

Формулу (2.20) можно рассматривать как обобщение формулу Риттингера.

Сопоставление различных гипотез, характеризующей связь между работой дробления и размерами исходных кусков, дает диаграмма Р.Т. Хукки (рис. 5). К кривой удельного расхода энергии проведены касательные (показаны на рис. 5 пунктиром) в виде отрезков прямых или кривых, уравнения которые соответствуют той или иной гипотезе. Для прямолинейных отрезков будет действительна формула (2.10), в которой принимают m=1 по Кирпичёву - Кику, m=1,5 - по Бонду и m=2 по Риттенгеру. Уравнения криволинейного отрезка в соответствии с формулой (2.20) будет

Рисунок 5. Ориентировочный удельный расход энергии на дробление и измельчение материала при различной конечной крупности.

При крупном дроблении приращении поверхности весьма мало. Поэтому работу дробления можно определить по уравнению (2.1) соответствующей гипотезе Кирпичева. Значение входящего в это уравнение коэффициента пропорциональности К_k иногда определяют, пользуясь формулами сопротивления материалов. По диаграмме деформаций, полученной при сжатии образца на прессе. Работа дробления куска объёмом V будет

где: σ_max - разрушающее напряжение на сжатие;

Е - модуль упругости.

При том же допущении максимальное усилие Р_max , действующее на материал со стороны рабочего органа дробилки, определяется произведением разрушающего напряжения на площадь F неподвижной щеки щековой дробилки

В расчетной формуле (2.23) необходимо ввести существенную поправку, так как напряжение σ_max относится только к раздавливанию на прессе образцов правильной формы (кубики), когда нагрузка распределяется равномерно по всей поверхности образца, и имеет место только сжатие и раздавливание. В реальных условиях куски имеют не правильную форму, давление на материал распределяется неравномерно, и большая часть кусков разрушается не от сжатия. А в результате раскалывания (рис. 6), при котором практически происходит разрыв кусков по линии А’, а не их раздавливание. Предел прочности руд на разрыв в десятки раз меньше, чем на сжатие. Поэтому рабочее давление в формуле (2.23) принимают значительно меньше, чем σ_max. , считая, что среднее эффективное усилие

где: р - удельное рабочее давление, отнесенной к единицы площади щеки (определяется экспериментально).

При дроблении руд повышенной прочности как среднюю расчетную величину принимают р=24 Н/мм².

Усилие Р_эфф приложено к средней точке щеки.

Формулу (2.24) используют при расчете усилий и мощности дробилок.

Рисунок 6. Схема разрушения кусков в щековой дробилке.

3. МЕХАНИЗАЦИЯ ДРОБЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ В УСЛОВИЯХ ГОРНО-ШОРСКОГО ФИЛИАЛА

.1 ВЫБОР ДРОБИЛКИ, КЛАССИФИКАЦИЯ, И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

.1.1 ВЫБОР ДРОБИЛКИ

Для механизации дробления руды в условиях подземного дробления выбираем щековую дробилку с простым движением щеки ЩДП12х15, техническая характеристика дробилки приведена в таблице 2. Выбор дробилки производим из-за достоинств щековых дробилок описанных в пункте 1.2.1.

.1.2 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДРОБИЛКИ

В щековых дробилках материал раздавливается между двумя щеками, из которых одна неподвижная, а другая подвижная качающаяся. Подвижная щека шарнирно подвешена на неподвижной или подвижной оси и переменно то приближается к неподвижной щеке, то удаляется от неё. При сближении щек находящиеся между ними куски дробимого материала раздавливаются. Дробилка разгружается при обратном ходе подвижной щеки. Эксцентриковый вал, смонтированный параллельно оси, при вращении от главного электродвигателя сообщает движение шатуну, который при подъёме и опускании воздействует на распорные плиты. Крупность максимальных кусков в дробленом продукте определяется шириной выходной щели между подвижной и неподвижными щеками.

.1.3 КЛАССИФИКАЦИЯ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК

В зависимости от расположения оси неподвижной щеки различают щековые дробилки с верхним или нижним подвесами (рис. 7). В верхнем подвесе подвижная щека имеет наибольший размах внизу, у места выхода дробленого продукта, и ширина выходной щели переменная. При нижнем подвесе - наибольший размах вверху, у места поступления исходного материала, и ширина выходной щели постоянная.

Рисунок 7. Кинематические схемы щековых дробилок. а - с верхним подвесом щеки и вертикальным шатуном; б - с верхним подвесом щеки и горизонтальным шатуном; в - с верхним подвесом и сложным движением щеки; г - с нижним подвесом щеки.

Постоянство ширины выходной щели у дробилок с нижнем подвесом гарантирует определенную крупность максимального куска в дробленом продукте, что является преимуществом дробилок этого типа, но ограничивает их производительность. Для них разгрузка дробленного продукта, по сравнению с дробилками с верхним подвесом, имеющими выходную щель переменной ширины, затруднена и дробилка легко забивается при перегрузках.

.1.4 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК

Щековые дробилки с верхним подвесом подвижной щеки получили широкое промышленное применение при дроблении полезных ископаемых в различных отраслях промышленности, где приходится иметь дело с разрушением больших масс и крупных кусков различных горных пород.

Из щековых дробилок с верхним подвесом подвижной щеки наибольшее распространение на обогатительных фабриках получила дробилка с вертикальным шатуном.

В отечественной промышленности щековые дробилки с горизонтальным шатуном не выпускаются. Случаи их применения известны только за границей. Дробилки со сложным движением подвижной щеки находят применение в строительстве, дорожных работах и на обогатительных фабриках малой производительностью. В последние годы появились щековые дробилки со сложным движением подвижной щеки больших размеров.

.2 КОНСТРУКЦИЯ И СМАЗКА ДРОБИЛОК

.2.1 КОНСТРУКЦИЯ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК

Станина дробилки образуется передней 1, задней 2, и двумя боковыми 3 стенками (рис. 8). Она может быть литой или сварной, разборной и неразборной. Передняя стенка станины является одновременно неподвижной щекой. Подвижная щека 4 шарнирно подвешена на оси 5, опирающейся на подшипники, укрепленные в боковых стенках станины. Конструктивно эта ось размещена выше разгрузочного отверстия на расстоянии, составляющем 0,4-0,65 ширины выходной щели. Камера дробления щековой дробилки образуется передней стенкой, подвижной щекой и боковыми стенками. Стенки станины, образующие камеру дробления, а также подвижная щека футеруются сменными футеровочными плитами 6 из износоустойчивой стали или из закаленного чугуна.

Рисунок 8. Щековая дробилка с верхним подвесом подвижной щеки и вертикальным шатуном.

Футеровочные плиты, защищающие неподвижную и подвижную щеки, делают рифлеными (рис. 9). Выступы на плите неподвижной щеки располагают против впадин на плите неподвижной щеки. Это облегчает дробление кусков, так как дробящие усилия концентрируются на меньшей площади, соответствующей выступам футеровочных плит, и раздавливание частично заменяется другими видами деформации, например изгибом или сдвигом, для которых дробимые материалы имеют меньшие пределы прочности. Боковые стенки станины футеруются гладкими плитами.

Рисунок 9. Схема разрушения куска рифленой футеровкой.

В настоящее время по сравнению с прежними конструкциями для увеличения степени дробления щековые дробилки изготавливают с увеличенной высотой камеры дробления. Эта высота примерно в 2-2,3 раза больше ширины премного отверстия. Кроме того, футеровку неподвижной щеки в нижней части скрашивают для образования в месте загрузки параллельной зоны. Подвижная щека получает движение от коленчатого (эксцентрикового) вала 7, опирающегося шейками на подшипники, укрепленные в боковых стенках станины дробилки. На эксцентрике вала 7 свободно висит вертикальный шатун 8. Нижний, висящий конец шатуна имеет гнезда, в которые помещены вкладыши 9 и 10, а в них свободно вставлены одним концом распорные плиты 11и 12. Другими концами распорные плиты вставлены в вкладыши 13 в гнезде подвижной щеке и 14 в гнезде на упорной детали 15, закрепленной на задней стенке станины. Свободно вставленные в вкладыши распорные плиты не выпадают, так как на них давит тяжелая подвижная щека, стремящаяся повернутся вокруг оси 5 и занять вертикальное положение. Это давление усиливается пружиной 16, оттягивающей при помощи тяги 17 подвижную щеку.

При вращении коленчатого вала нижний конец шатуна совершает возвратно-поступательные движения в вертикальном направлении. При движении шатуна вверх вместе и ним движутся и вставленные в вкладыши 9 и 10 концы распорных плит 11 и 12. При этом другими концами они давят на вкладыши в гнездах подвижной щеки и упорной детали. Усилия, действующие вдоль распорных плит, заставляют подвижную щеку поворачиваться на некоторый угол вокруг оси подвеса и приближаться к неподвижной щеке. Ходу шатуна вверх, совершающемуся в течении половины оборота коленчатого вала, соответствует сближение щек и раздавливание (дробление) ими кусков материала. Для раздавливания необходимо, чтобы ход щеки был больше относительно упругого сжатия кусков. Ход щеки на горизонте приемного отверстия делается равным примерно одной сотой ширины премного отверстия. Пол-оборота коленчатого вала, при котором происходит дробление материала, называется рабочим ходом. При движении шатуна вниз вместе с ним так же движутся концы распорных плит. Подвижная щека под действием своей массы и оттягивающей пружины поворачивается вокруг оси и отходит от неподвижной щеки. При этом увеличивается ширина выходной щели и дробленый материал выпадает из дробилки. Пол-оборота коленчатого вала, при котором происходит разгрузка дробленного материала, называется холостым ходом. В связи с наличием холостого и рабочего ходов у щековых дробилок нагрузка на приводной двигатель крайне неравномерная. Для выравнивания нагрузок на коленчатый вал надеваются два массивных маховика 18, аккумулирующих энергию при холостом и отдающем ее при рабочем ходах.

Дробящее усилие в щековой дробилке с верхним подвесом вала и вертикальным шатуном передаются через распорные плиты. Поэтому сухари, в которые входят концы плит, а также сами концы плит делают смешанными из материала большой твердости, чтобы противостоять большим нагрузкам и износу, тем более что смазывать эти узлы очень трудно. Заднюю распорную плиту используют для предохранения дробилок от поломки при попадании в камеру дробления не дробимых материалов. Эта плита изготовляется пониженной прочностью и ломается при попадании в дробилку случайных металлических предметов. После устранения причины поломки устанавливают новую распорную плиту.

Ширина выпускной щели регулируется заменой распорных плит, а у дробилок малого размера - при помощи прокладок и регулировочных клиньев, которые подтягиваются установочными болтами.

Щековые дробилки приводятся в движение от электродвигателя через клиноременную передачу чаще всего на один из маховиков. Массивность движущихся частей затрудняет пуск дробилок. В последних конструкциях щековых дробилок введен трехступенчатый запуск. Первая ступень - приведение во вращение маховика, выполняющего роль приводного шкива. Он вращается вокруг вала 7 дробилки, как вокруг оси. Вторая ступень - передача вращения вала 7 дробилки. Вращающийся приводной маховик входит в сцепление с валом дробилки при помощи фрикционной муфты. Третья ступень - приведение во вращение второго маховика, который при помощи своей фрикционной муфты сцепляется с валом дробилки.

.2.2 КОНСТРУКЦИЯ ФРИКЦИОННОЙ МУФТЫ

Фрикционные муфты устанавливаются на обоих концах эксцентрикового вала (рис. 10).

Рисунок 10 Фрикционная муфта.

Четыре ведущих (для другой муфты ведомых) диска 1 могут свободно двигаться параллельно оси вала дробилки по шлицам втулки 2, скрепленной болтами с маховиком 3. Четыре ведомых (для другой муфты ведущих) диска 4 имеют такое же свободное движение по шлицам втулки 5, жестко закрепленной на валу дробилки. Между ведущими и ведомыми дисками размещены прокладки Ферадо 6 для увеличения трения.

Сила трения, необходимая для сцепления между дисками, достигается в следствии нажатия пружин 7. Сцепление передается через крышку 8. Перед запуском по маслопроводу и по каналу в плунжер 9 нагнетается масло, заставляющая плунжер сместится Вдоль оси вала слева направо. При этом сжимаются пружины 7, давление крышки 8 на диски фрикционной муфты ослабляется и последние получают возможность проскальзывать. Включение приводного электродвигателя теперь приведет во вращение только маховик 3, который будет вращаться вокруг вала дробилки. После того как маховик приобретает достаточную скорость, снимается давление масла на плунжер 9 и пружины 7, нажимая на диски фрикционной муфты через крышку 8, приведут их в зацепление под действием сил трения. Вал дробилки приведен во вращение. Второй маховик приводится во вращение такой же фрикционной муфтой от вала дробилки после достижения им рабочего числа оборотов.

В последних конструкциях щековых дробилок, кроме фрикционных муфт, предусматривается запуск дробилок с помощью муфты обгона и микропривода (мощностью 10-12 кВт).Муфта обгона соединяет вал ведущего клиноременного шкива главного привода с выходным валом редуктора микропривода. При запуске дробилки микропривод медленно вращает муфту обгона, которая, заклиниваясь, вращает вал ведущего клиноременного шкива. После того как эксцентриковый вал тронулся, с выдержкой 20-40 с включается главный электродвигатель и дробилка запускается. При наличии микропривода с муфтой обгона фрикционные муфты на эксцентриковом валу дробилки выполняют роль предохранительного устройства. Применение микропривода позволяет запускать дробилку под завалом.

.2.2 СХЕМА СМАЗКИ ДРОБИЛКИ

Трущиеся части дробилки смазывают жидкой и консистентной смазкой. Жидкое масло применяется для смазки подшипников коленчатого вала и головки шатуна, консистентная смазка - для подшипников подвижной щеки и сухарей в гнездах распорных плит. Циркуляционная система жидкой смазки (рис. 11) включает в себя масленый бак-отстойник, шестеренчатый масленый насос с индивидуальным электродвигателем, фильтр, холодильник и систему трубопроводов с приборами для измерения давления и температуры. Масло из бака-отстойника насосом прогоняется через фильтры и холодильник и затем подается в подшипники эксцентрикового вала по трубопроводу и к головке шатуна по гибкому шлангу. Из подшипников масло по отводящему трубопроводу поступает обратно в бак-отстойник и вновь идет в циркуляцию. Циркулирующая жидкая смазка одновременно охлаждает трущиеся части. Трудность подачи к подшипникам коленчатого вала и головке шатуна масла в количествах, достаточных для отвода тепла, а также тяжелые условия их работы заставляют, наряду с циркуляционной смазкой, для дробилок больших размеров применять также водяное охлаждение. Охлаждающая вода подается и отводится по особым трубопроводам.