Материал: Разработка конструкции мельницы

с эксцентриковым механизмом (за рубежом называются гирационные) применяются для крупного ККД и КРД, среднего КСД и мелкого КМД дробления;

с дебалансным вибровозбудителем КИД (инерционные) применяются для мелкого и особо тонкого дробления.

Не зависимо от типа дробилки материал разрушается в кольцевом пространстве, образованном наружной неподвижной конической чашей (верхней частью станины дробилки) и расположенным внутри этой чаши подвижным дробящим конусом, насаженным на вал. У дробилок для крупного дробления вал подвешивается к верхней траверсе, а у дробилок для среднего и мелкого дробления подвешивается на сферический подпятник, на который опирается дробящий конус, жестко закрепленный на валу. Дробилки с таким подвесом вал еще называют - дробилками с консольным валом.

Рисунок 1.9 Схема конусной дробилки для крупного дробления с подвешенным валом (ККД): 1 - верхняя часть станины (неподвижная коническая чаша); 2 - дробящий конус; 3 - вал; 4 - эксцентриковый стакан; 5 - нижняя часть станины; 6 - коническая передача; 7 - приводной вал; 8 - шкив

Дробилка типа ККД имеет корпус, состоящий из нижней и верхней частей в соответствии с рисунком 1.9. Верхняя часть станины представляет собой неподвижный конус (чашу), обращенный большим основанием вверх, внутри которого производится дробление. Угол наклона конической поверхности (угол между образующей конуса и вертикалью) составляет 17- 20º. Внутренняя поверхность неподвижного конуса футеруется плитами из марганцовистой стали. Подвижный дробящий конус жестко закреплен на валу и также покрыт футеровкой. Вал дробилки подвешен в специальном гнезде в центральной головке траверсы. Нижний конец вала свободно входит в длинный полый эксцентраковый стакан, вставленный во втулку, ось которой совпадает с вертикальной осью дробилки и отлита заодно с нижней частью корпуса, глее размещается привод дробилки, состоящей из пары конических зубчатых шестерен, одна из которых закреплена на эксцентриковом стакане, а другая на валу привода. Стакан за счет шестерен вращается, и ось вала описывает коническую поверхность, благодаря чему подвижный дробящий конус совершает круговые движения, приближаясь и удаляясь от поверхности неподвижного конуса. Исходный материал загружается сверху, а дробленный продукт разгружается под дробилку.

Производительность наиболее крупных щековых дробилок не превышает 450-500 т/ч. Характерными для щековых дробилок являются случаи запрессовки рабочего пространства при дроблении влажных глинистых руд. Кроме того, щековые дробилки не должны применяться для дробления руд, имеющих плитчатое сланцевое строение куска, так как отдельные плитки в случае ориентации их длинной оси вдоль оси щели выдачи дробленого материала могут проходить через рабочее пространство дробилки не разрушаясь.

Конусные дробилки применяются для крупного дробления (i=3-6). Дробилки высокопроизводительны, могут работать «под завалом», но для их установки требуется значительная высота производственных зданий. Конусные дробилки для среднего КСД и мелкого КМД дробления имеют сходные конструкции. Они отличаются лишь размерами приемных отверстий, выпускных щелей и профилем дробящей зоны. От дробилок крупного дробления их отличают характер расположения неподвижного конуса (чаши), который повернут большим основанием вниз, и более пологая форма подвижного конуса.

Основным рабочим элементом валковой дробилки является вращающийся на горизонтальной оси цилиндрический валок. Подлежащий дроблению материал подается сверху, затягивается межу валками или валком и футеровкой камеры дробления и в результате этого разрушается.

Классифицируют валковые дробилки следующим образом:

В зависимости от количества дробящих валков различают: одно валковые в соответствии с рисунком 1.10, двух-, трех- и четырех валковые дробилки.

В зависимости от вида валков различают дробилки с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками. Зубчатые валки могут быть с короткими зубьями (высота зуба менее 0,1 диаметра валка) и длинными зубьями (высота зуба более 0,1 диаметра валка).

Рисунок 1.10 Одновалковая зубчатая дробилка: 1 - зубчатый валок; 2 - центральный вал; 3 - шарнирное крепление колосниковой решетки; 4 - пружина; 5 - станина; 6 - зубцы, 7 - приводной вал; 8 - колосники; 9 - зубчатая передача; 10, 11 - решетка; 12 - приводной шкив; 13 - тяга

Существенным недостатком валковых дробилок является интенсивное и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей валков (бандажей) при дроблении прочных и абразивных пород. Бандаж изнашивается в основном в средней части валка, что не дает возможность поддерживать стабильный размер выходной щели по всей ее длине. Кроме того, валковые дробилки обладают сравнительно невысокой удельной производительностью.

Разрушение материала, поступающего сверху, происходит за счет раздавливания и частичного истирания между зубчатым валком и колосниками сборной решетки. Дробленый продукт проваливается вниз через отверстия решетки. При попадании в дробилку недробимых предметов колосниковая решетка отходит, сжимая пружины, и пропускает предмет. В следствие того, что материал дробится на колосниковой решетке, и своевременно удаляется из процесса не происходит его переизмельчения.

Угол захвата - у валковых дробилок с гладкими валками называется угол, образованный двумя касательными, проведенными к поверхностям валков в точках соприкосновения с дробимым куском.

К дробилкам ударного действия данной относятся роторные и молотковые дробилки и дезентеграторы. Роторные дробилки предназначены для ударного дробления различных материалов с помощью бил, жестко закрепленных на роторе, вращающемся вокруг горизонтальной оси. Применяются для разрушения различных руд, извести, гипса, угля, сырья и клинкера при производстве бетонов, дробления доменных шлаков и стекольного боя. Данные дробилки отличаются высокими технико-экономическими показателями - большой степенью дробления, значительной производительностью, небольшим расходом электроэнергии, простотой конструкции и удобством обслуживания, а также специфическими достоинствами роторных дробилок - высокой избирательностью дробления, высоким процентов выхода продукта кубообразной формы и меньшей чувствительностью к попаданию не дробимых предметов.

Первый патент на роторную дробилку был выдан в США в 1842 г, однако широкое промышленное применение их началось в 1939 г, в России роторные дробилки стали выпускаться в 1959 г.

По конструктивным признакам роторные дробилки разделяют:

по числу роторов на одно- и двух роторные;

по характеру исполнения отражательных органов на дробилки с колосниковыми отражательными решетками и дробилки с отражательными плитами;

по направлению вращения роторов на реверсивные и нереверсивные.

Наибольшее распространение получили одноротороные дробилки, как наиболее простые, компактные и удобные в эксплуатации.

К молотковым - относят дробилки ударного действия с шарнирно закрепленными на роторе ударными элементами - молотками, дробилки отличаются высокой степенью дробления, достигающей 100.

Сравнительно небольшие размеры молотковых дробилок позволяют устанавливать их в ограниченных пространствах, например в шахтах. Герметичность корпуса и возможность плотного присоединения загрузочных и разгрузочных течек позволяют при малых затратах на аспирацию предупредить выброс пыли в окружающую среду. Большинство молотковых дробилок обладает малой чувствительностью к попаданию не дробимых предметов в камеру дробления. Следует отметить такие преимущества молотковых дробилок, как простота конструкции и удобство обслуживания и ремонта, что обеспечивается наличием дверок или гидравлической системы раскрытия корпуса. Установка молотковой дробилки с динамически сбалансированным ротором не требует сооружения тяжелого фундамента.

Применяют для дробления руд различного минерального состава, а так же строительного щебня, глины, асбеста.

Однороторные молотковые дробилки -основной, наиболее многочисленный тип молотковых дробилок в соответствии с рисунком 1.11. Их выпускают большим количеством типоразмеров; от малых - лабораторных до крупных дробилок с ротором диаметром 2.5 м и массой 250 т. Число типоразмеров данных дробилок достигает 20 и более.

Дробилка состоит из корпуса, облицованного плитами, внутри которого расположен массивный ротор с шарнирно подвешенными на нем молотками различного веса (1 до 130 кг) и формы.

Рисунок 1.11 Однороторная молотковая дробилка: 1, 2 - верхняя и нижняя часть корпуса; 3 - подшипники скольжения; 4 - роторный вал; 5 - откидная стенка; 6 - колосниковая решетка; 7 - ротор; 8 - стержни (ось дробящий молотков); 9 - молотки; 10 - боковые стенки; 11 - концевые диски ротора; 12 - промежуточные диски ротора; 13 - футеровочные плиты; 14 - заслонки

Молотки дробилки изготавливают из износоустойчивой стали и заменяют их по мере износа (рисунок 1.12). Различают молотки:

колосникового типа (а), применяемые для дробления хрупких и мягких пород;

бандажного типа (б), имеющие утолщения на рабочем конце;

скобообразной формы, применяемые для разрушения хрупких и мягких пород (в), а также твердых материалов (г).

Рисунок 1.12 Виды молотков: а - колосникового типа; б - бандажного типа; в - скобообразного типа

Достоинства: высокая степень дробления (i=10-40); возможность получения кусков кубообразной формы; малогабаритны и низко энергозатратны.

Недостатки: необходимость постоянного контроля за износом молотков.

Для измельчения материала на обогатительных фабриках используют мельницы барабанного типа (рисунок 1.13).

Рисунок 1.13 Мельница барабанного типа

В зависимости от способа разрушения руды различают:

аэродинамические, или струйные мельницы (без измельчающих тел) - разрушение руды происходит за счет ударов о броню или за счет соударения кусков материала, движущихся с большой скоростью (100-200 м/сек) в потоках газовых струй;

механические мельницы с мелющими телами, которые в свою очередь делятся на: барабанные, роликовые, чашевые (бегунные) и дисковые.

В зависимости от формы барабана мельницы делятся на:

цилиндрические;

цилиндроконические.

В зависимости от размера барабана цилиндрические мельницы могут быть:

короткие (L≤D);

длинные (L=2-3D);

трубные (L≥3D).

В зависимости от характера движения барабанные мельницы делятся на:

вращающиеся мельницы (тихоходные) - движение вокруг горизонтальной оси;

вибрационные мельницы (быстроходные) - барабан мельницы приводится в колебательное движение от дебалансного вибратора, что приводит к перекатыванию находящихся в нем шаров;

центробежные мельницы (быстроходные) - с неподвижным вертикальным барабаном и вращающимся внутри него ротором - валом с выделами для роликов. Обкатка роликов и раздавливание ими частиц материала происходит за счет центробежных сил инерции.

В зависимости от способа разрушения руды различают:

аэродинамические, или струйные мельницы (без измельчающих тел) - разрушение руды происходит за счет ударов о броню или за счет соударения кусков материала, движущихся с большой скоростью (100-200 м/сек) в потоках газовых струй.

механические мельницы с мелющими телами, которые в свою очередь делятся на барабанные, роликовые, чашевые (бегунные) и дисковые.

В зависимости от вида измельчающей среды барабанные мельницы делятся на:

шаровые - измельчающая среда в виде стальных или чугунных (реже фарфоровых) шаров с диаметром от 25 до 150 мм;

стержневые - измельчающая среда стальные стержни с предельной длиной 6 м;

галечные - измельчающая среда в виде окатанной кремниевой гальки с диаметром от25 до 75 мм;

самоизмельчения - в виде измельчающей среды используют крупные куски руды, поступающей на измельчение;

полу самоизмельчение - в виде измельчающей среды используют крупные куски руды, поступающей на измельчение с небольшим добавлением (8-10% от объема мельницы) стальных шаров диаметром 100-150 мм;

В ряде случаем в качестве измельчающей среды используют стальные или чугунные цильпебсы, представляющие собой тела в виде коротких цилиндров, усеченных конусов, дисков или толстостенных трубок.

В зависимости от характера разгрузки различают:

мельницы с центральной разгрузкой (сливного типа), характеризующиеся свободным сливом через разгрузочную цапфу. Для осуществления беспрепятственного слива диаметр цапфы обычно принимают несколько больше, чем диаметр разгрузочной, либо мельницы устанавливают под углом 6-80.

мельницы с разгрузкой через решетку (диафрагму), удаление измельченного материала через щелевидные или круглые отверстия в торцевой решетке, установленной перед разгрузочной цапфой. Тонкий продукт, прошедший через отверстия поднимают на уровень слива с помощью радиальный перегородок (лифтеров), установленных на решетке со стороны слива.

мельницы с периферической разгрузкой через сито имеют барабан, цилиндрическая поверхность которого снаружи покрыта сеткой. Измельченный материал из камеры измельчения через щелевидные отверстия между футерованными плитами поступает на сита, а затем проваливается вниз;

мельницы с открытым концом, у которых разгрузочная торцевая крышка барабана имеет центральное отверстие большого диаметра, окаймленного сливным раструбом (отсутствует разгрузочная цапфа).

В зависимости от вида опорных устройств различают мельницы:

с подшипниками скольжения, на которые опираются пустотелые цапфы;

с опорными катками, на которые барабан опирается через специальные опорные бандажи, жестко укрепленные на барабане.

Наиболее широкое применение получили мельницы с опорой на пустотелые цапфы. Недостатком таких мельниц является необходимость изготовления достаточно прочных торцевых крышек, трудность доступа внутрь барабана для ремонта и значительное удлинение пути движения измельчаемого материала вдоль оси мельницы, превышающее в крупноразмерных мельницах длину барабана в 1,5-2 раза.

Мельницы с центральной разгрузкой (МШЦ, МСЦ).

Мельница состоит из цилиндрического барабана, изготовленного из сваренных или клепанных стальных листов большой толщины. На обоих концах имеются торцевые крышки с укрепленными в них пустотелыми цапфами из листовой стали. Посредством цапф корпус мельницы опирается на коренные подшипники. Вращение барабану передается от электродвигателя посредством малой шестерни, насаженной на приводном валу, и зубчатого венца на барабане.

У мельниц малого размера (до 2100х3000) приводной вал вращается от асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором через клиноременную передачу. У мельниц большого размера - от асинхронных и синхронных двигателей через муфту.

Корпус мельницы и торцевые крышки с внутренней стороны футеруются износоустойчивыми футерованными плитами. На корпусе барабана имеются один или два люка для осмотра, ремонта или замены футерованных плит.

Конструкция футерованных плит барабана должна допускать легкую их установку и смену. Обычно плиты изготавливают из чугуна или марганцовистой и хромистой стали. Литая марганцовистая сталь применяется при больших нагрузках шаров большого диаметра. Толщина футерованных плит принимается от 50 мм для малых мельниц до 130-150 мм для больших мельниц.

В режиме измельчения, где футеровка работает на истирание целесообразно применять футеровку из хромо-молибденово-марганцовистых или хромо-титановых сталей. В условиях комбинированных нагрузок (удар и истирание) хорошо работают хромо-никелевые и хромо-марганцовистые стали. Весьма перспективным является применение резиновой футеровки, срок службы которой в несколько раз больше стальной.