Типы дробления машин и их выбор в зависимости от прочности дробимого материала и степени измельчения.

Принципиальные схемы, рабочий процесс, основные параметры и производительность дробильных машин. Назначение, принципиальные схемы, рабочий процесс, основные параметры и производительность грохотов.

Механический процесс разрушения или измельчения кусков каменной породы называется дроблением и производится при помощи дробильных машин — камнедробилок.

Дробление осуществляется методами раздавливания (сжатия), раскалывания и истирания. В дробильных машинах применяют различные сочетания этих способов с учетом физико-механических свойств дробимой породы и крупности дробления. Крупные куски обычно дробят методом сжатия; куоки средней величины, а также мелкие — методом удара или сжатия с ударом. Проводятся исследовательские работы по применению для дробления вибрации, ультразвуковых колебаний, а также взрывного и электрогидравлического эффектов.

Материал, поступающий в дробилку, называют исходным материалом или продуктом питания. Раздробленный материал, выходящий из дробилки, называется продуктом дробления или готовым продуктом.

Различают крупное, среднее, мелкое и тонкое дробление. Крупным дроблением называется измельчение на куски размером 70—300 мм; средним дроблением—на куски 20—70 мм; мелким — на куски 1—20 мм и тонким (помол)—до размеров в долях миллиметра.

Дробление ведется в несколько приемов (стадий) с постепенным уменьшением размеров кусков. Различают дробление одно-стадийное, двухстадийное и т. д.

В соответствии с этим дробильные машины условно подразделяют «а дробилки крупного (первичного) дробления, среднего (вторичного) и мелкого дробления.
В зависимости от назначения и физико-механических свойств дробильных пород применяемые в строительном производстве дробилки подразделяются на щековые (челюстные), конусные, валковые, молотковые и роторные (рис. 182, а—е). Для тонкого измельчения применяют различного типа мельницы: шаровые, стержневые, вибрационные и бегуны (рис. 182, ж—и).

Рис. 1. Схемы дробильных машин:
а — щековая дробилка с простым качанием; б — щековая дробилка со сложным качанием; в — конусная дробилка с крутым конусом; г — конусная дробилка с пологим конусом; д — молотковая дробилка с шарнирно закрепленными молотками; е — валковая дробилка; ж — шаровая мельница; з — бегуны; и — вибрационная мельница

Щековые дробилки

Процесс дробления материала в щековых дробилках осуществляется между двумя дробящими плитами, прикрепленными к неподвижной и качающейся щекам дробилки. Разрушение дробимого материала происходит при периодическом нажатиигна него качающейся щеки.

Щековые дробилки по принципу действия делят на дробилки с простым, сложным и комбинированным движением подвижной щеки. Первые дробят материал в основном методом сжатия и частично за счет изгиба; их применяют главным образом для первичного, крупного дробления. Дробилки со сложным движением щеки дробят материал методом сжатия в сочетании с истиранием и скалыванием; их применяют преимущественно для среднего и мелкого дробления.

Первая щековая дробилка была изобретена в начале второй половины прошлого столетия. Принципиальная схема, известная под названием двухрычажной дробилки с простым движением щеки, применяется при конструировании щековых дробилок и до настоящего времени. Широкое распространение щековых дробилок такого типа объясняется простотой их конструкции и высокой надежностью в работе.

Щековая дробилка с простым движением щеки показана на рис. 2. Рабочим органом дробилки являются неподвижная и подвижная дробящие плиты, укрепленные соответственно на стенке станины и качающейся щеке, которая смонтирована на оси. Дробящие плиты в нижней части имеют криволинейную форму и образуют зону с параллельными поверхностями, которая обеспечивает выдачу более равномерного щебня.

Подвижная щека и передняя стенка станины образуют камеру дробления. Расстояние между дробящими плитами в нижней части камеры дробления называется выходной (разгрузочной) щелью; ширина ее регулируется специальным регулирующим механизмом во всех дробилках, кроме крупных, где этого не требуется по условиям дробления. Качание подвижной щеки осуществляется при помощи шарнирно-рычажного механизма, состоящего из эксцентрикового вала 6, шатуна и двух распорных плит. По концам эксцентрикового вала смонтированы маховики, один из которых служит ведущим шкивом. Боковые стенки станины дробилки футеруются в рабочей зоне стальными плитами в виде клиньев.

Поддержание элементов системы в положении, необходимом для обеспечения заданной кинематики движения всех элементов дробилки, обеспечивается тягой и пружиной.

Рис. 2. Щековая дробилка с простым движением щеки

В дробилках предусмотрена жидкая циркуляционная смазка для коренных подшипников главного вала и шатуна.

При холостом ходе щеки часть энергии расходуется на преодоление вредных сопротивлений, а избыточная часть поглощается маховиками, т. е. превращается в кинетическую энергию. При рабочем ходе маховики отдают эту накопленную энергию, помогая двигателю преодолевать сопротивление камня дроблению.

Рис. 3. Щековая дробилка со сложным движением щеки

Щековая дробилка с однорычажным механизмом и сложным движением щеки показана на рис. 3. Дробилка состоит из станины, эксцентрикового вала с клиноременным шкивом, маховика, подвижной щеки; неподвижной щеки распорной плиты, боковых клиньев, узла регулирования ширины разгрузочной щели 9 и тяги с оттяжной пружиной. Подвижная щека совершает сложные движения относительно оси подвеса. При этом каждая точка щеки описывает траекторию по овалу; в верхней части щеки эти овалы по форме приближаются к окружности, а в нижней они имеют форму сильно вытянутых эллипсов. Такое движение щеки ускоряет продвижение материала вниз в сторону разгрузки и тем самым способствует повышению производительности дробилки на 20—30% по сравнению с дробилками с простым движением.

Основные параметры щековых дробилок — ширина и длина загрузочного отверстия. Первый из них ограничивает наибольший размер загружаемого камня (он не должен превышать 0,9 ширины отверстия), второй в значительной мере определяет производительность дробилки.

Конусные дробилки

В конусных дробилках дробление камня происходит в пространстве, ограниченном поверхностями усеченных конусов — наружного неподвижного и внутреннего подвижного.

Вращение подвижного конуса осуществляется при помощи специального эксцентрикового подшипника, в котором установлен хвостовик вала подвижного конуса под углом 2—4° к геометрической оси дробилки. Эксцентрик получает вращение от привода дробилки. Образующие конусов при этом периодически сближаются и удаляются друг от друга. При сближении конусов происходит дробление кусков материала за счет раздавливания, отчасти с изгибом и истиранием, а при удалении конусов раздробленный материал погружается под действием собственного веса. Процесс дробления и разгрузка готового продукта происходит непрерывно.

Конусные дробилки в зависимости от назначения и характера процесса дробления подразделяют на дробилки с крутым конусом (с малым углом конусности), предназначаемые для крупного и среднего дробления, и дробилки с пологим конусом для среднего и мелкого дробления (рис. 6).

Основное конструктивное отличие между ними заключается в том, что у дробилок первой группы внешний неподвижный конус расширяется кверху, благодаря чему обеспечивается возможность захвата дробилкой крупных кусков материала. У дробилок второй группы внешний неподвижный конус сужается кверху, так как у них отсутствует необходимость в большом загрузочном отверстии.

Рис. 6. Схемы конусных дробилок: а — с крутым конусом; б — с пологим конусом

Конусные дробилки, так же как и щековые, применяют для дробления горных пород средней и большой крепости.

Конструктивная схема дробилки с крутым конусом показана на рис. 6, а. Дробящий конус заклинен на валу, подвешенном в центре траверсы. Конус имеет облицовку из марганцовистой стали. Верхняя часть неподвижного конуса также футеруется плитами из марганцовистой стали.

Верхняя подвеска вала состоит из кольца и эксцентриковой втулки с конусной внутренней поверхностью. Нижний конец вала дробящего конуса входит в отверстие втулки эксцентрично относительно геометрической оси дробилки. При такой установке вал дробящего конуса описывает коническую поверхность, вершина которой совпадает с точкой подвеса вала на траверсе.

Эксцентриковая втулка вращается в нижнем подшипнике корпуса дробилки, опираясь, кроме того, на подпятник. Вращение передается втулке посредством конической передачи.

Выгрузка дробленого продукта происходит по отводящему лотку или непосредственно вниз. По этому признаку ее называют соответственно боковой или центральной разгрузкой.

Рис. 7. Конусная дробилка с пологим дробящим конусом

Современные конструкции конусных дробилок изготовляют с гидравлическим регулированием выходной щели и гидравлическими амортизаторами. Их оборудуют также автоматической системой отключения двигателя при попадании в нее недробящихся предметов или из-за ее перегрузки. Автоматика обеспечивает также оптическую и акустическую систему наблюдения за работой дробилки.

Конструкция дробилки с пологим дробящим конусом, наиболее широко используемая в строительстве, показана на рис. 7. Корпус дробилки выполнен в форме цилиндра, заодно с которым отлита чаша для опоры консольного вала. Сверху на корпусе укреплено установочное кольцо с внутренней резьбой, при помощи которой в корпус ввинчивается неподвижный конус и регулируется величина необходимого отверстия между конусами. Ввертывание или вывертывание неподвижного конуса осуществляется специальным механизмом поворота.

В последних конструкциях для регулирования размера выходящего из дробилки щебня, а также для предохранения дробилки от поломок при попадании недробимых кусков используется гидравлическая система, нагнетающая масло под нижнюю часть главной оси, которая вместе с дробящим конусом может подниматься или опускаться.

Валковые дробилки

Процесс дробления в валковых дробилках происходит между двумя параллельно расположенными цилиндрическими валками, вращающимися навстречу друг другу. Материал поступает в дробилку сверху, попадает в пространство между валками и подвергается дроблению раздавливанием и отчасти истиранием.

Валковая дробилка (рис. 9) состоит из рамы, на которой смонтированы в роликоподшипниках два рабочих вала с насаженными на них сменными дробящими валками, отлитыми из марганцовистой стали, и приводного вала. Вращение от приводного вала передается первому рабочему валку через пару зубчатых колес. Вращение второму валку передается от первого через вторую пару зубчатых колес, насаженных на рабочие валы.

Смещение рабочих валов при установке размера щели между валками достигается передвижением подшипников одного из валков, положение которых фиксируется с одной стороны распорками, а с другой — мощными пружинами с регулируемым натягом. Пружины предохраняют дробилку от поломок, давая возможность расширения щели между валками и пропуска ими недробимого предмета.

Рис. 9. Валковая дробилка

Валки применяют гладкие, рифленые или один рифленый, а другой гладкий. При установке рифленых валков в дробилку можно загружать более крупные камни.

Валковые дробилки применяют для мелкого и среднего дробления материалов различной крепости.

Молотковые дробилки

Принцип действия молотковых дробилок состоит в том, что материал, загружаемый в дробилку, разбивается быстро вращающимися молотками или билами и по достижении определенного размера проваливается через колосниковую решетку.

Молотковая однороторная дробилка (рис. 10) имеет молотки, шарнирно прикрепленные к вращающемуся ротору (вал с дисками и молотками). Размер и форму молотков подбирают в зависимости от крупности загружаемого материала и его структуры. Для крупного дробления применяют небольшое число тяжелых молотков, для мелкого — значительное количество легких молотков. В зависимости от размеров дробилки, желаемой тонкости помола и свойств дробимого материала окружная скорость молотков ротора колеблется от 25 до 55 м/сек.

Молотковые дробилки с шарнирно подвешенными молотками применяют как для первичного дробления рядового материала до крупности 25—35 мм, так и для вторичного дробления его до крупности 10 мм; при этом дроблению в них подвергаются почти исключительно хрупкие и мягкие породы (шлак, мел, известь). Производительность молотковых дробилок колеблется от 3 до 500 т/ч. Степень измельчения m достигает 12—15. Крупность дробимого материала изменяется за счет увеличения или уменьшения зазоров между колосниковой решеткой и ротором, а также между колосниками решетки.

Рис. 10. Молотковая однороторная дробилка

Наибольший размер загружаемых в дробилку камней—от 100 до 300 мм. При степени измельчения m = 8+12 удельный расход мощности составляет от 0,75 до 2 кет (от 1,4 до 2,7 л. с.) на 1 т/ч.

Роторные дробилки

В последнее время все большее распространение получают роторные дробилки ударного действия с неподвижно прикрепленными к ротору молотками — билами. Они могут быть одноротор-ные и двухроторные.

Основными частями двухроторной дробилки (рис. 11) являются корпус с загрузочной воронкой, ротор (один или два) с прикрепленными к нему билами 4, верхняя колосниковая решетка, нижняя колосниковая решетка и привод.

Так как степень измельчения m в этих дробилках достигает в однороторных 25, а в двухроторных— 50, т. е. во много раз выше, чем в щековых и конусных дробилках, то они могут производить одновременно дробление первой и второй степени, что упрощает технологическую схему дробления и уменьшает расход энергии.

Роторные дробилки пригодны для крупного, среднего и мелкого дробления самых различных материалов, в том числе каменных пород с пределом прочности до 125 Ми/ж2 (1250 кГ/см2) и известняков любой прочности.

Рис. 11. Двухроторная дробилка

По сравнению с щековыми и конусными дробилками вес роторных дробилок на единицу производительности в 4—4,5 раза меньше, установочная мощность электродвигателей в 1,5—2 раза меньше, а стоимость в 3,5—5,5 раза ниже.

Однороторные дробилки применяют для дробления неабразивных материалов и горных пород с пределом прочности на сжатие до 150 Мн/м2 (1500 кГ/см2).

Вибрационный грохот

Грохот, устройство или машина для механической сортировки сыпучих материалов по крупности частиц (кусков). Применяется для разделения на фракции угля, руд, щебня и т. д., а также для обезвоживания материалов (обогащенных углей, промытых руд и т. д.). Г. — один из основных видов технологического оборудования дробильно-сортировочных заводов и обогатительных фабрик. Г. подразделяются на неподвижные — устройства, и подвижные — машины.

Неподвижные Г. (

колосниковые,

дуговые, конические) состоят из рабочего органа неподвижной просеивающей поверхности и установки для её крепления. Колосниковые Г. имеют наклонную поверхность и щель свыше 50 мм и применяются для грубой сортировки крупнокусковых материалов; дуговые Г. используются для обезвоживания и сортировки мелкозернистых материалов (угля, песка): конические — для обезвоживания и грубой сортировки.

Высокую эффективность грохочения обеспечивают подвижные Г. (машины).Они состоят из одной или нескольких просеивающих поверхностей (сит), устройств для их установки и механизма, приводящего сита в движение. По характеру движения сит различают Г. с вращающимися поверхностями (барабанные), качающиеся, вибрационные и полувибрационные. Барабанные Г. состоят из концентрических просеивающих поверхностей, вращающихся вокруг одной оси. Используются преимущественно для промывки материалов с попутной грубой сортировкой. У качающихся Г. одно или несколько сит закреплены в прямоугольном коробе, соединённом с движущим механизмом, чаще эксцентриком. Материал движется по ситу под действием силы тяжести или сил инерции. Благодаря жёсткой кинематической связи между коробом и эксцентриком размах колебаний сит строго определённый и не зависит от нагрузки на Г. Короб вибрационного Г. колеблется (вибрирует) под действием усилий, создаваемых вибратором. По характеру вибрации различают Г. с прямолинейными, эллиптическими и круговыми вибрациями короба. В отличие от качающихся, у вибрационных Г. величина колебаний сит не постоянна и зависит от нагрузки. В промышленности применяются все типы Г., наиболее перспективными являются вибрационные. Среди этой группы следует выделить т. н. резонансные Г., в которых энергия двигателя расходуется лишь на преодоление сопротивлений колебаниям, а не на сообщение кинетической энергии движущимся массам, поэтому резонансные Г. требуют привод меньшей мощности, а уравновешенность масс даёт возможность создавать Г. с большими просеивающими поверхностями.