Щековые дробилки

Промышленные щековые дробилки используют для крупного и среднего дробления материалов. Обычно степень измельчения / = 3 +5.

Принцип действия щековой дробилки (рис. 1.19, а) заключается в следующем. Измельчаемые куски подаются в камеру дробления, образованную неподвижной 7 и подвижной щеками 6 и боковыми стенками дробилки. Подвижная щека периодически приближается к неподвижной и удаляется от нее. При сближении щек материал дробится, при их расхождении материал под действием сил тяжести продвигается вниз; измельченные куски, диаметр которых меньше ширины разгрузочной щели, выпадают из камеры дробления.

Наиболее распространены щековые дробилки с простым (ЩДП) и сложным (ЩДС) движением щеки (рис. 1.19, б, в).

В дробилке с простым движением щеки последняя подвешена на неподвижной оси и траектории точек щеки являются дугами

Щековые дробилки

Рис. 1.19. Щековые дробилки:

а — конструктивная схема дробилки ШДП; бив — кинематические схемы дробилок ЩДП и ЩДС соответственно окружности. Ведущее звено шарнирного механизма Сдробилки — эксцентриковый главный вал 2 (см. рис. 1.19, а, б), вращающийся в подшипниках стойки 1. Рычажный механизм позволяет получить большой выигрыш в силе: в верхнем положении шатуна 3 распорные плиты 4 и 5 занимают такое положение, что образуют с горизонталью малые углы р, вследствие чего сравнительно небольшим моментом на ведущем звене С преодолеваются значительные силы сопротивления на подвижной щеке 6, возникающие при дроблении. Усилие дробления при такой схеме непосредственно на эксцентриковый вал 2 не передается. Следует отметить условность кинематических схем дробилок; реально распорные плиты образуют с сопряженными звеньями не шарниры, а открытые, геометрически незамкнутые кинематические пары качения. Опора Л распорной плиты может смещаться специальным устройством в горизонтальном направлении, обеспечивая возможность регулирования ширины разгрузочной щели.

В ЩДП материал измельчается раздавливанием и частично изломом и раскалыванием, поскольку на неподвижной и подвижной щеках установлены дробящие плиты с рифлениями в продольном направлении.

В дробилках ЩДС рычажный механизм имеет более простую схему (см. рис. 1.19, в). Эксцентриковый вал 2 непосредственно соединен с шатуном 3, являющимся подвижной щекой дробилки. Распорная плита 4 имеет регулируемую опору. Щека совершает сложное движение, и составляющие перемещения точек ее поверхности направлены как по нормали к поверхности щеки, так и вдоль нее; траектории точек по форме напоминают эллипсы. Вследствие этого в ЩДС материал измельчается как раздавливанием, так и истиранием, что облегчает процесс дробления вязких материалов. Износ дробящих плит в этих дробилках значительный; усилие, развиваемое при дроблении, частично передается на эксцентриковый вал 2. Однако конструкция дробилки в целом более проста и менее металлоемка по сравнению с ЩДП.

Типоразмеры дробилок определяются максимальной шириной В приемного отверстия камеры дробления и ее длиной L размеры сечения приемного отверстия BxL — главный параметр щековой дробилки. Ширина Ь выходной щели представляет собой наименьшее расстояние между дробящими плитами.

ГОСТ 7084—80 устанавливает основные параметры и размеры дробилок, технические требования, предъявляемые к ним, правила приемки, методы испытаний, маркировку, упаковку, транспортирование и хранение, гарантии изготовителя, требования безопасности и производственной санитарии к конструкции дробилок.

Дробилка со сложным движением щеки (рис. 1.20) имеет сварную станину, боковые стенки которой соединяются между собой передней стенкой 1 коробчатого сечения и задними балками 7, в одной из которых расположено устройство для регулирования ширины выходной щели. В передней стенке закреплена неподвижная дробящая плита 2, снизу она опирается на выступ 13 передней стенки станины, а с боковых сторон зажимается боковыми футеровоч- ными плитами 3, имеющими клиновые скосы. Боковые футеро- вочные плиты крепят к станине болтами с потайными головками. Подвижная щека 4 (стальная отливка) установлена с помощью роликовых подшипников качения на эксцентриковой части главного вала 5. Последний, в свою очередь, опирается на радиальносферические роликовые подшипники, разъемные корпуса которых закреплены на боковых стенках станины. Дробящая плита 12 в нижней части упирается в выступ на подвижной щеке, а в верхней фиксируется клином и болтом 6.

В пазу нижней части подвижной щеки установлен сухарь 11, в который упирается распорная плита 10, другой конец этой плиты аналогично взаимодействует с сухарем, закрепленным в ползуне регулировочного устройства. Торцовые части распорной плиты образуют с сухарями кинематические пары качения, для их замыкания служит пружина 8 с тягой 9. Дробящие плиты в небольших дробилках выполняют симметричными; поскольку более интенсивно изнашиваются нижние части плит, такая конструкция позволяет их переворачивать для увеличения срока службы. В некоторых щековых дробилках в зоне разгрузки дробящие плиты имеют криволинейное очертание, что способствует получению измельченного материала с более однородными по размерам кусками и повышению производительности.

На эксцентриковом валу установлены один или два (по обе стороны от станины) маховика 14, которые служат для регулиро-

Дробилка ЩДС вания частоты вращения главного вала машины, аккумуляции энергии при холостом ходе (обратный ход щеки) и отдачи ее при рабочем ходе (прямой ход щеки, дробление материала)

Рис. 1.20. Дробилка ЩДС вания частоты вращения главного вала машины, аккумуляции энергии при холостом ходе (обратный ход щеки) и отдачи ее при рабочем ходе (прямой ход щеки, дробление материала).

Для защиты дробилки от повреждений при попадании в камеру дробления инородного недробимого тела служат предохранительные элементы или устройства. Таким предохранительным элементом в рассматриваемой машине служит распорная плита 10, которая разрушается при нагрузках, превышающих максимально допустимую. Однако замена плиты связана с простоем машины и является трудоемким процессом: необходимо очистить камеры дробления, подтянуть подвижную щеку к неподвижной и т.д. В новых конструкциях дробилок используют неразрушающиеся предохранители, например муфты предельного момента.

Система привода дробилки состоит из электродвигателя и клиноременной передачи, ведомым шкивом которой является один из маховиков. Дробилки крупного дробления иногда оснащают вспомогательным приводом малой мощности, который системой передач с большим передаточным отношением через муфту соединяют со шкивом главного электродвигателя. Такая конструкция позволяет осуществить пуск щековой дробилки на малой скорости даже «под завалом», т. е. с материалом в камере дробления.

В небольших дробилках ширина выходной щели регулируется клиновым механизмом (рис. 1.21, а). Ползун 3, в который упирается распорная плита 1, при регулировании перемещается по направляющей 2 под воздействием двух параллельно установленных винтов 4 и клина 5. Винты одновременно перемещаются звездочками-гайками от цепной передачи. На рис. 1.21, б показан продольный разрез механизма регулирования щели дробилки, изоб-

Узел регулирования ширины выходной щели щековой дробилки

Рис. 1.21. Узел регулирования ширины выходной щели щековой дробилки:

о, б— клиновым механизмом; « — набором прокладок

Рис. 1.22. Схема приложения сил к куску измельчаемого материала при его захвате

раженного на рис. 1.20. Ползун 3 перемещается клиньями 5, в которых установлены гайки б; винт 4 имеет соответственно левую и правую резьбу. Винт либо вручную вращают от рукоятки-трещотки, либо присоединяют к электромеханическому приводу. В крупных дробилках для регулирования под ползун 3 устанавливают стальные прокладки 7(рис. 1.21, в). Для отжима ползуна используют винт 8 или гидравлический домкрат; фиксацию ползуна выполняет винт 9.

Шаг t и высоту А рифлений трапецеидальной или треугольной формы на дробящих плитах рекомендуется выбирать в соответствии с шириной щели / = 2А = Ь.

При расчете дробилок задаются максимальными размерами кусков дробимого материала бнтах и продукта дробления dKmm, прочностью и плотностью материала, производительностью дробилки.

Ширину В загрузочного отверстия дробилки выбирают из условия размещения куска максимальных размеров в верхней части дробильной камеры:

Ширина выходной щели Ь зависит от размеров кусков продукта дробления:

Угол а между неподвижной и подвижной щеками (угол захвата) определяют из условия невыталкивания материала из дробильной камеры под воздействием щек. Условием захвата куска является большее значение сил трения по сравнению с силами выталкивания. Проекция выталкивающей силы на вертикальную ось (рис. 1.22) равна 2/>sin(a/2), а проекция сил трения составляет 2/ycos(a/2); силой тяжести куска можно пренебречь.

Из условия захвата следует

откуда

В последнем выражении <р — угол трения; следовательно, условие захвата выполняется и последующее дробление возможно, когда угол захвата равен или меньше двойного угла трения. Например, при коэффициенте трения /=0,32 угол трения (р = 17°40' и угол захвата а < 35°.

В щековых дробилках обычно принимают а = 18 + 22°; при больших значениях угла уменьшается производительность дробилки, при малых — увеличивается ее высота.

Следует отметить, что для отдельных кусков измельчаемого материала условие захвата может не удовлетворяться, т. е. af > а (см. рис. 1.22); в этом случае происходит их выброс из дробильной камеры.

Для измельчения материала необходимо выполнение условия дробления: ход щеки S в точке контакта с куском должен обеспечить такую его деформацию, которая вызывает разрушение куска, т. е.

где е = [dai/E — относительная деформация сжатия ([асж] — предел прочности при сжатии, Е — модуль упругости).

Вследствие нестабильности физико-механических свойств материалов, неопределенности формы кусков и их взаимодействия с рабочими органами дробилки ход сжатия выбирают с большим запасом. Для дробилок ЩДС и ЩДП соответственно

где 5„ 5^ — ход щеки при сжатии в верхней и нижней точках камеры дробления, мм (проекция траектории движения соответствующей точки на перпендикуляр к неподвижной щеке).

Частоту вращения эксцентрикового вала определяют по условию выгрузки измельченного материала из дробилки (рис. 1.23). Рассмотрим движение материала в камере дробления, ширина выходной щели которой b=a=SH, где а — расстояние между дробящими плитами при их максимальном сближении. При ходе подвижной щеки из левого в крайнее правое положение измельченный материал, заключенный в объеме призмы трапецеидального сечения, под действием сил тяжести выпадает из камеры дробления. Это возможно в случае, если время падения с высоты Л, равной высоте призмы, не превышает время перемещения щеки из левого положения в правое.

Рис. 1.23. К расчету частоты вращения эксцентрикового вала

Полагая, что высота призмы Л = ^„/(tg OCi -Н tg CX2), и приняв, что ход щеки в одну сторону совершается за время t половины оборота эксцентрикового вала, найдем / =0,5(l/iV), где N— частота вращения вала, об/с. Так как за это время происходит свободное падение материала с высоты

Л, то Л = 0,5g/2 и t = JlhJg ?0,5(/N) следовательно, частота вращения вала при ускорении свободного падения g=9,81 м/с составляет

Формула не учитывает сопротивление трения движению материала при разгрузке, упругость кусков и другие факторы. Практически принимают

или используют эмпирические зависимости.

Производительность щековой дробилки рассчитывают по объему призмы, выпадающей за один двойной ход щеки:

где /’—площадь сечения призмы; L — длина камеры дробления.

Секундная объемная производительность, м3/с:

где коэффициент разрыхления ц учитывает неплотность укладки частиц измельченного материала в камере дробления; по опытным данным ц = 0,4+ 0,6.

Приняв во внимание, что F = (a + b)h/2, после преобразований получим:

Для дробилок с вертикальной неподвижной щекой а2 = 0, поэтому

Мощность электродвигателя Ряъ рассчитывают по уравнению (1.8). Можно использовать и другие зависимости, в том числе эмпирического характера.

При расчете маховика исходят из предположения, что момент движущих сил на главном валу постоянен и изменением кинетической энергии масс звеньев механизма внутри цикла его движения можно пренебречь. Считая, что время холостого и рабочего ходов одинаково (/х = /р = 0,57), можем записать уравнение кинетической энергии для участка холостого хода (рис. 1.24), когда угловая скорость вала меняется от comjn до сотах:

где J— суммарный момент инерции маховиков; Атб — избыточная работа на участке холостого хода.

Вместе с тем

где ц — КПД привода; Т — период цикла.

Поскольку Т = 2я/С0ср, причем (Оср = (COmax + COmin)/2 = 2kN (где N— частота вращения главного вала), а коэффициент неравномерности б = (<отах — (ОштУо&ср, то преобразования дают:

Если принять, что вся масса m маховика сосредоточена в ободе со средним диаметром Д то при одном маховике маховой момент

При двух маховиках маховой момент каждого маховика в 2 раза меньше.

График изменения мгновенной мощности при дроблении Л^р и мощности двигателя за цикл работы дробилки

Рис. 1.24. График изменения мгновенной мощности при дроблении Л^р и мощности двигателя за цикл работы дробилки

Для щековых дробилок КПД привода ц= 0,65 + 0,85, коэффициент неравномерности 8 = 0,01 ч- 0,03.

Необходимость уравновешивания дробилки на фундаменте обусловлена значительными инерционными силами звеньев, возникающими при движении дробилки. Обычно лишь частично уравновешивают силы инерции того подвижного звена, которое соединено с эксцентриковым валом, т. е. подвижной щеки в ШДС и шатуна в ШДП. Используют метод статического размещения массы уравновешиваемого звена по двум точкам — шарнирам, соединяющим его с главным валом и коромыслом. Например, при известных массе шатуна (см. рис. 1.19, а) и положении его центра тяжести S масса, условно сосредоточенная в кривошипной головке шатуна,

где lAs, 1Ас — расстояния между соответствующими точками шатуна.

Массу тА считают сосредоточенной на главном валу на расстоянии, равном его эксцентриситету е, от оси вала; противовес в виде прилива на ободе маховика расположен на расстоянии г от оси вращения. Масса противовеса

Если дробилка имеет два маховика, то противовесы устанавливают на ободе каждого маховика; формула (1.15) определяет их суммарную массу.

Силу растяжения замыкающей пружины определяют по условию, что момент этой силы Мпр относительно оси подвеса подвижной щеки должен превышать максимальную сумму моментов сил, размыкающих кинематические пары:

где Му — максимальный инерционный момент щеки; Мг момент от силы тяжести щеки относительно оси подвеса.

Усилия, действующие на звенья и кинематические пары дробилки, определяют силовым расчетом через усилие дробления, приложенное к подвижной щеке. Экспериментально установлено, что при дроблении в щековых дробилках материалы разрушаются преимущественно от возникновения напряжений растяжения (раскалывания). Это объясняется воздействием рифлений дробящих плит, причем удельная нагрузка q распределяется равномерно по всей поверхности дробящих плит и может быть принята при дроблении гранита равной 2,7 МПа.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >