Станины крупных дробилок, как правило, представляю собой цельные массивные стальные конструкции. В выемках боковых стенок станины крепятся коренные подшипники эксцентрикового вала. На эксцентричной части вала подвешен литой шатун, в нижнем конце которого имеются пазы для установки сухарей, являющихся опорными поверхностями для передней и задней распорных плит. Периодичность работы щековой дробилки, т.е. наличие холостого хода и хода сжатия, вызывает неравномерную нагрузку на приводной двигатель. Для выравнивания этой нагрузки эксцентриковый вал дробилки снабжается массивными маховиками, которые «аккумулируют» энергию при холостом ходе и отдают ее при ходе сжатия.
На один конец эксцентрикового вала насажден шкив-маховик, на другой маховик. Оцепление шкива-маховика с валом обеспечивается фрикционной муфтой. Между ступицей шкива-маховика и валом находятся бронзовые втулки, по которым шкив-маховик может свободно проворачиваться, если крутящий момент превысит расчетный. Таким образом, фрикционные муфты и свободная посадка шкива-маховика на вал предотвращают поломки деталей дробилки при перегрузках, т.е. являются предохранительными устройствами.
Подвижная щека, представляющая собой стальную отливку коробчатого сечения, подвешена на оси, концы которой установлены в подшипниках с бронзовыми вкладышами в верхней части боковых стенок станины. В нижней части щеки имеется паз для установки сухаря, в который упирается передняя распорная плита. Задняя распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства. Опорные поверхности распорных плит изнашиваются при работе машины и поэтому распорные плиты имеют сменные наконечники. Силовое замыкание звеньев механизма привода подвижной щеки обеспечивается тягой.
На неподвижную и подвижную щеки крепятся дробящие плиты, которые непосредственно соприкасаются с дробимым материалом и является основными рабочими органами щековых дробинок. Рабочие поверхности дробящих плит и боковые стенки станины образуют камеру дробления. Часть боковых стенок станины, выходящих в камеру дробления, футеруется сменными футеровочными плитами. Дробящие плиты крупных щековых дробилок сборные, состоят из отдельных частей и крепятся к щекам при помощи болтов с потайными головками. Такое крепление применяется для боковых футеро-вочных плит.
Конструкция дробящей плиты определяется ее продольным и поперечным профилями. Рабочую часть плиты делают рифленой и в редких случаях для первичного (грубого) дробления - гладкой. Поперечный профиль плиты характеризуется размерами и конфигурацией рифлений. От продольного профиля дробящих плит зависят угол захвата, наличие криволинейной или параллельной зоны и другие параметры камеры дробления, влияющие на условие процесса дробления.
Рифления трапецеидальной формы (тип І) применяются для предварительного дробления в дробилках с шириной приемного отверстия 250 и 400 мм. Рифления треугольной формы (тип ІІ) используют для предварительного дробления в дробилках с шириной приемного отверстия 600 мм и более и для окончательного дробления в дробилках с шириной приемного отверстия 250, 400 и 600 мм.
При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает качательное движение по дуге окружности, центром которой является центр оси подвеса. Наибольший размах качания (ход сжатия) имеет нижняя точка подвижной щеки. За величину хода сжатия какой-либо точки подвижной щеки принимается величина проекции траектории движения данной точки на нормаль к неподвижной щеке.
Срок службы дробящих плит находится в прямой зависимости от величины вертикальной составляющей хода (при прочих равных условиях), что подтверждается практикой эксплуатации щековых дробилок.
На дробилках с простым движением при малой вертикальной составляющей хода сжатия дробящие плиты служат в несколько раз дольше, чем на дробилках со сложным движением, где величина этого хода намного больше. В этом заключается преимущество кинематической схемы дробилки с простым движением.
Другим преимуществом этой кинематической схемы является обеспечение большого выигрыша в силе верхней части камеры дробления (рычаг 2-го рода), что очень важно при дроблении кусков горной массы больших размеров и высокой прочности.
Недостатком дробилок с простым движением является малая величина хода сжатия верхней части камеры дробления. В верхнюю часть камеры дробления попадают крупные куски материала, для надежного захвата и дробления которых необходим больший ход, чем в нижней части, где дробятся куски меньших размеров и формируется готовый продукт. Поэтому в нижней части камеры дробления ход сжатия должен быть соответственно меньше.
В дробилке с простым движением щеки наблюдается обратное явление, т.е. наибольший ход сжатия (размах качания) имеет низ подвижной щеки, в верхней же части этот ход значительно меньше.
В дробилках со сложным движением подвижная щека шарнирно подвешена на эксцентричной части приводного вала. Низ подвижной щеки шарнирно опирается на распорную плиту. Другим концом распорная плита опирается на регулировочное устройство.
Дробилка со сложным движением проще по конструкции, компактнее и менее металлоемка, чем дробилки других типов. У такой дробилки траектория движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая - эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части - сильно вытянутый эллипс.
Конструкция щековой дробилки со сложным движением щеки 1 - станина; 2 - неподвижная щека; 3 - камера дробления; 4 - подвижная щека; 5 - подшипник; 6 - эксцентриковый вал; 7 - винт для регулирования выходной щели; 8 - пружина; 9 - гайка; 10 - тяга; 11,12 - регулировочные клинья; 13 - распорная плита.
1 - неподвижная щека;
2 - подвижная щека;
3 - камера дробления;
4 - эксцентриковый вал;
5 - распорная плита;
6 - устройство для регулирования выходной щели;
7 - тяга.
Щековая дробилка со сложным движением подвижной щеки имеет станину, неподвижную щеку, устройство для регулирования выходной щели, тягу с пружиной, но отличаются от щековой дробилки с простым движением щеки тем, что подвижная щека верхней частью одета непосредственно на эксцентриковый вал (на сферических роликовых подшипниках) и имеет одну распорную плиту.
При вращении эксцентрикового вала, когда верхняя часть подвижной щеки поднимается приближается к неподвижной, нижняя часть благодаря наличию распорной плиты также приближается к неподвижной щеке происходит дробление материала. При опускании подвижной щеки нижняя ее часть отклоняется от неподвижной и материал интенсивно продвигается вниз и разгружается.
В процессе эксплуатации дробящие плиты щековых дробилок со сложным движением подвижной щеки обычно быстро изнашиваются. Наиболее интенсивно изнашивается нижняя часть неподвижной плиты, поэтому конструкция плит выполняется, как правило, симметрично, т. е. предусматривает возможность перевертывания их (изношенной частью вверх), что удваивает срок службы плит. Конструкция дробящих плит влияет на производительность дробилки, удельный расход энергии, зерновой состав и форму зерен готового продукта, т.е. на основные показатели работы щековой дробилки.
Дробилки со сложным движением подвижной щеки при равной производительности с дробилками, имеющими простое движение щеки, имеют меньшие размеры и массу, но эксцентриковый вал у них работает в тяжелых условиях, так как он непосредственно воспринимает усилие раздавливания наибольших кусков материала.
Оба типа дробилок имеют существенный недостаток, заключающийся в чередовании рабочего и холостого хода подвижной щеки, что вызывает вредные пульсирующие нагрузки на двигатель и вынуждает применять тяжелые маховики. Кроме того, качательное движение массивных щек, обладающих большой инерцией, вызывает динамические нагрузки в узлах машины и фундаменте.
Щековые дробилки с простым движением щеки получили наибольшее распространение.
Расчет основных параметров
1. Угол захвата
Угол захвата б -- это такой наибольший угол между щеками, при котором куски дробимого материала еще удерживаются силами трения в камере дробления при раздавливании их сближающимися щеками.
Угол б определяют из условия равновесия сжатого плоскими щеками шарообразного куска материала, находящегося под действием плоском системы сил, которая включает две раздавливающие силы Fn и две удерживающие кусок силы трения f Fn :
Разделив обе части равенства на ,
получим:
f - коэффициент трения скольжения дробимого материала по дробящим плитам;
- угол трения.
Угол захвата щековых дробилок равен двойному углу трения контактирующих материалов. Угол трения ц или коэффициент трения f находят по справочникам или определяют практически. Если для каменных материалов и стальных дробящих плит принять коэффициент трения f = 0,3, получим ц =16°40'; б = 33°20'.
Исследованиями установлено, что коэффициент трения скольжения зависит от многих факторов (свойств материала, формы поверхности дробящих плит, скорости скольжения и величины контактных давлений), которые трудно точно учесть. Поэтому, чтобы обеспечить удержание материала силами трения, практически угол между щеками принимают значительно меньше расчетных значений угла захвата, а именно
бпр =(0,45ч0,7) б; т. е. бпр = 15ч23°.
Такие значения угла между щеками отвечают степени измельчения i = 4 ч 6 и обеспечивают надежный захват и дробление материала, однако в процессе работы щековой дробилки бывают случаи резких выбросов кусков материала из дробильной камеры. Это объясняется защемлением кусков при таком их расположении, когда угол между плоскостями дробления превышает угол захвата для данных материалов.
Расчет угловой скорости эксцентрикового вала.
У щековых дробилок с простым и сложным движением щеки за один оборот эксцентрикового вала щека совершает двойное качание, включающее рабочий и холостой ход. За время рабочего хода материал дробится, а при отходе щеки некоторое его количество выпадает из дробилки. Таким образом, производительность щековой дробилки зависит от числа оборотов эксцентрикового вала.
Если предположить, что материал выпадает свободно под действием силы тяжести и что при движении щеки (в связи с малой величиной перемещения) она остается параллельной некоторому среднему своему положению, то можно считать оптимальной такую угловую скорость эксцентрикового вала, при которой время отхода щеки на величину S будет равно времени свободного падения материала с высоты h.
Величина h определяется построением и зависит от величины хода щеки S.
S - ход щеки, м
б - угол захвата, град.
Материал выпадает за время отхода щеки на величину S равное времени поворота эксцентрикового вала на пол-оборота,
откуда
щ - угловая скорость эксцентрикового вала,
Так как , тогда
Подставив значение,
получаем
Принимая значение угла между щеками б = 22°, получим
В связи с торможением материала при разгрузке, а также для ограничения величины неуравновешенных сил инерции расчетную угловую скорость следует уменьшать на 10% или определять по формуле
Наибольший отход щеки S для крупных дробилок с простым движением щеки составляет 0,02 ч 0,05 м.
Расчет производительности.
Теоретически производительность щековых дробилок определяют из предположения, что за одно полное качание щеки, т. е. за один оборот эксцентрикового вала из дробилки выпадает определенное количество раздробленного материала, заключенного в объеме призмы DСАF D1С1А1F1 .
V - объем призмы, м3;
n - число оборотов эксцентрикового вала, с-1 .
kp -- коэффициент разрыхления материала.
Основаниями призмы являются трапеции. DСАF и D1С1А1F1.
Объем призмы (в м3) составит
F - площадь основания призмы, м2;
L - высота призмы, равная длине загрузочного отверстия дробил
ки, м;
d - наименьший размер разгрузочной щели, м;
S - отход щеки, м;
h- высота трапеции, м.
Подставив значения величин в формулу производительности, получим производительности щековых дробилок
По данной формуле рассчитать производительность щековых дробилок можно лишь весьма приближенно, так как в реальных условиях работы на производительность дробилки, кроме ее размеров и коэффициента разрыхления материала, существенное влияние оказывают и такие факторы как форма рифлений дробящих плит, степень их износа, равномерность питания дробилки материалом, наличие в загружаемом материале предельно крупных кусков камня, прочность дробимого камня, наличие глинистых включений.
Коэффициент разрыхления материала колеблется в широких пределах - от 0,3 до 0,65. Чем прочнее материал и крупнее продукт дробления, тем меньшее значение принимают для коэффициента разрыхления.
Тема 3. Конусные дробилки
Назначение, принцип действия и классификация
Конусные дробилки являются высокопроизводительными машинами и широко используются при переработке различных горных пород на всех стадиях дробления.