В зависимости от назначения:
- крупного (ККД),
- среднего (КСД),
- мелкого (КМД) дробления.
Дробилки ККД характеризуются шириной приемного отверстия и в зависимости от типоразмера могут принимать куски горной породы размером 400ч1200 мм, имеют выходную щель 75ч300 мм и производительность 150ч2300 м3/ч.
Дробилки КСД принимают куски размером 60ч300 мм: размер их выходной щели 12ч60 мм, производительность 12ч580 м3/ч.
Дробилки КМД принимают куски размером 35ч100 мм; имеют выходную щель размером 3ч15 мм, производительность 12ч220 м3/ч.
В конусных дробилках материал разрушается в камере дробления, образованной двумя коническими поверхностями, из которых одна (внешняя) неподвижная, а другая (внутренняя) подвижная.
Кинематические схемы конусных дробилок
Конструкция:
Подвижный конус 2 жестко крепится на валу 3, нижний конец которого вставлен в эксцентриковую втулку 4 так, что ось вала образует с осью вращения (осью дробилки) некоторый угол, называемый углом прецессии. У дробилок ККД вал подвижного конуса шарнирно крепится вверху к траверсе 1. Подвижный конус дробилок КСД и КМД опирается на сферический подпятник 5. Вал конуса не имеет верхнего крепления и поэтому эти дробилки называются конусными дробилками с консольным валом. Эксцентриковая втулка получает вращение от приводного устройства, при этом подвижный конус получает качательное (гирационное) движение.
У дробилок ККД центр качания находится наверху в точке подвеса, у дробилок с консольным валом он также находится наверху в точке пересечения оси вала и оси дробилки.
Работа:
При работе дробилки ось вала описывает коническую поверхность с вершиной в точке 0, при этом образующие поверхности подвижного конуса поочередно приближаются к неподвижному конусу, а затем удаляются от него, т. е. подвижный конус как бы перекатывается по неподвижному (через слой материала), благодаря чему и осуществляется непрерывное дробление материала. Таким образом, конусная дробилка в принципе работает также как щековая, с той лишь разницей, что дробление в конусной дробилке происходит непрерывно, т. е. в любой момент времени происходит сближение какого-либо участка поверхности подвижного конуса с неподвижным и раздрабливание материала в этом месте, в то время как на диаметрально противоположной стороне подвижный конус отходит от неподвижного.
В действительности подвижный конус совершает более сложное движение. Как в рабочем режиме, так и в холостом подвижный конус может проворачиваться
Вращение подвижного конуса вокруг своей оси явление нежелательное, так как приводит к излишним динамическим нагрузкам в момент загрузки материала в камеру дробления, поэтому в некоторых конструкциях конусных дробилок предусмотрены специальные тормозные устройства, препятствующие вовлечению подвижного конуса во вращение.
Конусная дробилка крупного дробления
Дробилка состоит из станины, неподвижного наружного конуса, внутреннего подвижного конуса с верхним подвесом вала, двухдвигательного привода и вспомогательных устройств. Станина 1 и нижнее кольцо 2 корпуса наружного конуса цельнолитые, что облегчает монтаж и повышает герметичность масляной ванны привода. Среднее кольцо корпуса разъемное, оно имеет промежуточный фланец 6, через который пропущены болты 16, соединяющие с корпусом верхнее кольцо 15 и траверсу 8. Траверса футерована бронеплитами 9. Части корпуса между собой и со станиной соединены болтами 5. Отверстия под болты расположены на фланцах с постоянным шагом, что позволяет при монтаже повернуть верхнюю часть относительно нижней и разместить привод дробилки и устройства, подающие в нее материал, наиболее целесообразно в зависимости от местных условий.
Болты от среза разгружают кольцевыми проточками и анкерами. Корпус наружного конуса футерован пятью рядами бронеплит, причем, второй снизу ряд бронеплит 4 имеет переход наклона образующей конуса, а нижний ряд 3 имеет наклон, близкий к вертикали, что наряду с расширяющейся книзу формой подвижного конуса создает более благоприятные для дробления очертания нижней части камеры.
Плиты футеровки изготовляют из марганцовистой стали, укладывают выступами в пазы корпуса, расклинивают по окружности, а все неплотности заливают цементным раствором. Меняя толщину плит нижнего ряда, можно менять ширину разгрузочной щели дробилки.
Внутренний конус 14 имеет три футеровочных кольца на цинковой заливке. Упор колец обеспечивает гайка, которую навинчивают на втулку вала 17. Центральная часть траверсы имеет цилиндрическое гнездо с плоской опорной шайбой, на которую опирается коническая поверхность торца опорной втулки 13. Положение втулки фиксируется обоймой 12 и разрезной гайкой 11. При круговом движении внутреннего конуса и вала втулка обкатывается по опорной шайбе. Разрезной гайкой можно регулировать высоту установки подвижного конуса относительно неподвижного и тем самым компенсировать износ футеровки, сохраняя заданный размер разгрузочной щели, или при необходимости менять этот размер в некоторых пределах. Смазку к трущимся поверхностям верхней опоры вала подают по маслопроводу 7. Детали верхней опоры защищают колпаком 10.
Нижний конец вала свободно вставлен в эксцентриковую втулку 19, которая в верхней части имеет фланец, опирающийся на подпятник 20, а над ним соединена с зубчатым колесом конической передачи 21. От электродвигателя через клиноременную передачу с ведомым шкивом 23 и приводной вал 22 с конической передачей вращается эксцентриковая втулка, вставленная в неподвижную цилиндрическую втулку станины. Наружная и внутренняя трущиеся поверхности эксцентриковой втулки залиты слоем баббита и смазываются маслом, которое подается под давлением от насосной станций, имеющей фильтры и холодильник.
Под дробящим внутренним конусом установлено противопылевое уплотнение, которое состоит из трех колец 18. Нижнее кольцо прикреплено к торцу конуса, внутреннее кольцо скользит по конической поверхности нижнего, оставаясь прижатым уплотнительным резиновым кольцом к неподвижному цилиндрическому патрубку, охватывающему вал, а верхнее кольцо прижимает среднее к нижнему.
Предохранительным звеном дробилки являются срезные болты, соединяющие втулку приводного вала и ступицу шкива клиноременной передачи. При заклинивании подвижного конуса недробимым куском материала болты срезаются, предотвращая поломку ответственных деталей дробилки. Вероятность заклинивания весьма мала, так как разгрузочная щель имеет большие размеры и свободно может пропустить даже довольно крупные металлические предметы, если те попадут в дробилку вместе с материалом.
Мощность каждого из двух электродвигателей составляет 320 кВт, что обеспечивает производительность дробилки при ширине разгрузочной щели 180 мм 1200 м3/ч.
Механическое регулирование размеров разгрузочной щели затрудняется заклиниванием разрезной гайки в конусной обойме и необходимостью разборки узла подвеса для установки его в новое положение. В настоящее время выпускается два типа конусных дробилок с механическим регулированием щели -- ККД-500/75 и ККД-1500/300. Последняя имеет двусторонний привод с двумя электродвигателями по 400 кВт, обеспечивающий пуск дробилки под завалом; производительность ее до 2300 м3/ч.
Более удобной является гидравлическая система регулирования разгрузочной щели при опоре нижнего торца вертикального вала на короткий цилиндрический стержень -- пест, который расположен внутри полого поршня и вместе с ним может перемещаться в гидроцилиндре.
Конусная дробилка среднего и мелкого дробления
КСД-2200А
Дробилки КСД-2200А и КМД-2200 имеют станину 3 с конической опорной поверхностью, к которой с большим усилием пружинами 6 прижато опорное кольцо 7. На опорном кольце смонтировано загрузочное устройство 11с кожухом 9 и приемной коробкой 12. Опорное кольцо имеет трапецеидальную резьбу, по которой в него ввинчено регулирующее кольцо 8, образующее с футеровкой 16 неподвижный конус дробилки. В центральную цилиндрическую часть станины вмонтирована цилиндрическая втулка 2, в которую вставлен эксцентрик 24, опирающийся на плоский подпятник 25.
В эксцентрике под углом к его оси расточено коническое отверстие, в которое вставлена коническая втулка 1, а в нее -- нижняя коническая часть вала 13, несущего на верхней консольной части подвижный конус 18 с футеровкой 17 и распределительной тарелкой 10.
Нижней сферической поверхностью подвижный конус опирается на сферический подпятник 19, который воспринимает вес дробящего узла и вертикальную составляющую усилий дробления. Подпятник смонтирован на опорной чаше 4, снабженной противопылевым гидравлическим затвором 5. Эксцентрик вращается от электродвигателя, соединенного эластичной муфтой 23 с приводным валом 22 и конической передачей 21. Коническое зубчатое колесо имеет противовес 20 для уравновешивания вращающихся масс.
К поверхностям, испытывающим силы трения, масло подается под давлением по трубопроводам и сверлениям в деталях. Размер выходной щели регулируют, поворачивая вручную кольцо наружного конуса относительно опорного кольца, после чего новое положение фиксируется колонкой 14 и стопором 15.
Материал непрерывно подают в приемную коробку, откуда он падает на распределительную тарелку, попадает в пространство между щеками и дробится до заданного размера. Разгрузка дробленого материала центральная. При малых размерах разгрузочной щели даже небольшие металлические предметы, попавшие в дробилку с материалом, могли бы вызвать поломку деталей и вывести дробилку из строя. Надежным предохранительным устройством являются пружинные амортизаторы, плотно прижимающие опорное кольцо к станине, но не препятствующие его подъему вместе с наружным конусом при попадании не-дробимого предмета.
Дробилка КСД-2200А имеет электродвигатель мощностью 250 квт с числом оборотов 495 в минуту, что позволяет исключить клиноременную передачу и упростить привод. Ширина загрузочного отверстия 275 мм, ширина разгрузочной щели 10ч30 мм, производительность 120--340 м3/ч.
Дробилка КМД-2200 имеет такой же электродвигатель и при ширине разгрузочной щели на открытой стороне от 5 до 15 мм обеспечивает производительность от 75 до 220 м3/ч.
Резьбовая регулировка ширины разгрузочной щели требует применения тяжелого ручного труда и дополнительных устройств в виде лебедок или домкратов, что затрудняет работу. Поэтому в последние годы разработаны и изготовлены дробилки для среднего и мелкого дробления с гидравлическим регулированием разгрузочной щели. Система снабжена гидропневматическим аккумулятором, который предохраняет дробилку от поломок при перегрузках и при попадании недробимого материала.
Расчет основных параметров
Вывод формулы частоты вращения для дробилок ККД.
Расчет угловой скорости эксцентрика у конусных дробилок с крутыми конусами, так же как и у щековых дробилок, определяют из условия соответствия времени (в сек) отхода конуса на величину S, т. е. времени t1 равному времени полуоборота эксцентрика или времени свободного падения материала с высоты h:
щ - угловая скорость эксцентрика, рад/сек;
Время свободного падения:
g - ускорение свободного падения, м/с2
Отсюда высота кольца материала, (в м), выпадающего при отходе конуса, равна
S1+ S2 - величина отхода подвижного конуса от неподвижного за одно качание, м
r - радиус окружности, описываемой точкой оси подвижного конуса, лежащей в плоскости разгрузочной щели, м
б1, б2 - соответственно углы образующих неподвижного и подвижного конусов с вертикалью, град.
Подставив значение h и приравняв t1 и t получим после простейших преобразований угловую скорость эксцентрика (в рад/с), т. е.
Вывод формулы частоты вращения для дробилок КСД и КМД
Угловую скорость эксцентрика находят из условия соответствия времени отхода конуса на величину S = 2r, т. е. времени t1 равному времени полуоборота эксцентрика, и времени t, за которое раздробленный материал пройдет путь l, двигаясь по наклонной поверхности подвижного конуса.
Так как кусочки материала находятся в слое, то они не катятся, а скользят, двигаясь с ускорением.
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
f - коэффициент трения дробимого материала о конус, f ? 0,35
г - угол наклона образующей подвижного конуса, г ? 40°.
Путь, пройденный телом, двигающимся с ускорением а, определяют по формуле
Выразим время t,
Время пол-оборота эксцентрика:
Так как , тогда
Практически угловую скорость принимают несколько больше расчетной.
Вывод формулы производительности дробилок КСД и КМД
За один оборот эксцентрика из дробилки с крутыми конусами выпадет материал, находящийся в объеме кольца трапецеидального сечения. Объем кольца (в м3) равен площади его поперечного сечения, умноженной на длину окружности, описываемой центром тяжести сечения, т. е.
Вместо Dcp можно принять наружный диаметр подвижного конуса. Подставив значение h из формулы вывода угловой скорости и заменив величину S = 2r, получим производительность (в м3)
Dн -- наружный диаметр подвижного конуса, м;
r -- радиус окружности, описываемой точкой оси подвижного конуса, лежащей в плоскости разгрузочной щели, м;