Щековая дробилка

Первая группа, третья подгруппа. Создание дробилки фирмы «Шранц» (схема 1.3.1) и дробилки фирмы «Стартевант» (схема 1.3.2) вызвано стремлением более равномерно распределить ход сжатия по глубине камеры дробления при сохранении преимуществ простого движения, т.е. без большого истирания материала. Однако это достигается довольно сложными конструктивными решениями.

Схема 1.3.3 осуществлена не была ввиду ее сложности, однако она представляет интерес, так как и верх и низ подвижной щеки имеют самостоятельный привод от одного эксцентрикового вала и потому ход сжатия может иметь оптимальные значения по всей высоте камеры дробления.

Дробилка с двумя подвижными щеками (схема 1.3.4) также может иметь оптимальные ходы сжатия при полном отсутствии вертикальных перемещений одной дробящей плиты по отношению к другой, т. е. отсутствия истирающего действия при дроблении материала. Эта схема несмотря на очевидные преимущества тоже не получила промышленное внедрение ввиду ее сложности.

Первая группа, четвертая  подгруппа включает в себя машины, схемы которых по основному принципу распределения ходов сжатия в камере дробления практически ничем не отличаются от схемы 1.1.1, но они представляют отдельную подгруппу потому, что конструктивное исполнение самих машин и привода подвижной щеки обеспечивает им дополнительный технологический эффект (увеличение производительности, степени дробления и др.).

В дробилках, выполненных по схеме 1.4.1, жесткая механическая связь между отдельными звеньями привода заменена объемным гидроприводом. Данная схема имеет весьма большие преимущества, так как обеспечивает возможность управления временем цикла дробления и защиты от перегрузок. Конструкция дробилок с гидравлическим приводом будет рассмотрена ниже.

По схеме 1.4.2 фирма «Крупп» (ФРГ) выпускает так называемые щековые дробилки ударного действия. Эти дробилки имеют много интересных конструктивных особенностей, которые подробно рассмотрены ниже.

Для получения более высоких  степеней дробления, чем у обычных щековых дробилок, приходится прибегать к двух- или трехступенчатому дроблению, что вызывает необходимость постройки сложных сооружений. Попытки увеличить степень дробления щековых дробилок в одном агрегате привели к созданию дробилок с двумя или несколькими камерами дробления.

Впервые такая дробилка была выпущена в двадцатых годах (дробилка «Бакстер»). В этой дробилке дробление крупных кусков происходило в верхней камере, из которой материал поступал в две камеры мелкого дробления. Подвижные щеки приводились в движение с помощью весьма сложного кулачкового механизма. Эти дробилки распространения не получили.

 В пятидесятых годах завода  «Цемаг» (ГДР) разработал дробилку  по схеме 1.4.3. Камеры дробления одинаковых размеров и расположены не одна под другой, а на одном уровне. Подвижные щеки, совершающие маятниковое движение, приводятся от общего эксцентрикового вала. Завод «Цемаг» изготовлял эти дробилки трех типоразмеров: 250х400, 375х600 и 600х900 мм. Необходимость загрузки материала в дробилку «Цемаг» с двух противоположных сторон значительно усложняет технологическую схему предприятия и затрудняет доступ к дробилке для ее обслуживания.

Небольшая экономия металла при  общем приводе не оправдывает усложнения эксплуатации. То же самое справедливо и для дробилок, выполненных по схеме 1.4.4.

В дробилке фирмы «Еберсол» с  двумя камерами дробления, сконструированой по схеме 1.4.5, одна камера расположена над другой. Верхняя подвижная щека совершает простое движение, а траектория движения нижней щеки напоминает сложное движение с обратным углом наклона распорной плиты. Производительность всего агрегата при данной схеме без промежуточного отсева мелочи между первой и второй ступенями дробления зависит от производительности нижней камеры, имеющей меньшую производительность, чем верхняя. Практика показала, что такую компоновку нельзя признать удачной.

 

1.3.2. Вторая группа 

 

К дробилкам второй группы относят  дробилки, у которых кривошип и подвижная щека образуют единую кинематическую пару. В этом случае траектории движения точек подвижной щеки представляют собой замкнутые кривые, чаще всего эллипсы. Дробилки с такой кинематикой называются щековыми дробилками со сложным движением  подвижной щеки.

Вторая группа, первая подгруппа. В этой подгруппе дробилок со сложным движением находится одна дробилка (схема 2.1.1), являющаяся первым и наиболее характерным представителем дробилок данной группы.

У данной дробилки (рис. 5) траектории движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая - эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части - сильно вытянутый эллипс. Если принять горизонтальную составляющую хода в нижней точке подвижной щеки равной Х, то горизонтальная составляющая в верхней точке будет равна 1,5X, а вертикальные составляющие хода соответственно 3Х и 2,5Х.

 

Рисунок 5 – Кинематическая схема  щековой дробилки со сложным движением  щеки

 

У данной дробилки (рис. 5) траектории движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая - эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части - сильно вытянутый эллипс. Если принять горизонтальную составляющую хода в нижней точке подвижной щеки равной Х, то горизонтальная составляющая в верхней точке будет равна 1,5X, а вертикальные составляющие хода соответственно 3Х и 2,5Х.

Интенсивное истирание дробимой породы в нижней части камеры дробления при сложном движении щеки происходит вследствие большой вертикальной составляющей хода. При дроблении прочного и абразивного материала это приводит к быстрому изнашиванию дробящих плит. Кроме того, при истирании образуется большое количество переизмельченного материала, мелочи и пыли, на что непроизводительно расходуется некоторая часть мощности, потребляемой при дроблении.

В этих дробилках горизонтальный ход  щеки в верхней части камеры дробления достаточен для интенсивного дробления, а направление движения верхних точек подвижной щеки в сторону разгрузки способствует лучшему захвату куска породы и продвижению его вниз к разгрузке.

Данные благоприятные условия  для дробления и разгрузки  ряд авторов относят к работе всего механизма дробилки со сложным движением, называя ее forsed feed type - дробилкой с форсированным выходом. При анализе кинематических схем нами установлено, что подобное мнение не вполне соответствует действительности.

 

Рисунок 6 - Схема сил, действующих  на кусок породы в камере дробления

 

Если на кусок породы, попавший в верхнюю часть камеры дробления, действует сила Р сжатия, направленная нормально к плоскости дробящей плиты и приложенная в точке А (рис. 6, а), то скорость V точки А дробящей плиты, направленная нормально к радиус-вектору эллипса траектории может быть разложена на составляющие V_n (нормальную к плоскости плиты)и V_s (вдоль плоскости плиты).

 Как известно из прикладной  механики, сила трения всегда  действует на тело против его  относительной скорости. Поэтому  сила fР, действующая на подвижную щеку, будет направлена (как показано на рисунке) направо и вверх. Тогда, равная по величине и противоположная по направлению сила трения, действующая на кусок породы, направлена налево и вниз, т. е. способствует захвату, дроблению породы и продвижению ее к разгрузке.

Совсем противоположное явление  будет происходить в нижней части камеры дробления. Выполнив такие же построения (рис. 6, б), мы увидим, что в данном случае действующая на кусок породы сила трения fР направлена направо и вверх, т. е. препятствует его захвату, дроблению и разгрузке.

Таким образом, нормальные условия  для захвата и дробления имеют  место только в верхней части  камеры дробления, в нижней же части движения точек подвижной щеки не способствуют, а препятствует разгрузке, вызывая интенсивное истирание нижней части неподвижной дробящей плиты.

Кинематика дробилки со сложным  движением определяет работу этой дробилки, которая отличается от работы дробилки с простым Движением еще одной особенностью.

При вращении эксцентрикового вала в направлении, указанном на рис. 5 стрелкой от нижней точки А до крайней первой точки В, в нижней части камеры дробления подвижная щека поднимается вверх, и приближается к неподвижной, т. е. происходит ход сжатия. В это время в верхней части камеры дробления подвижная щека отходит от неподвижной.

При движении эксцентрика от точки  Б к точке В верхняя и Нижняя части подвижной щеки приближаются к неподвижной - это общий участок сжатия. При движении от точки В к точке Г верхняя часть подвижной щеки будет продолжать приближаться к неподвижной щеке, нижняя часть начнет отходить. При движении эксцентрика от точки Г к точке А, верхняя и нижняя щеки будут отходить от неподвижной щеки. Это общий участок холостого хода.  .

Отсюда следует, что дробление  материала, находящегося в камере дробления щековой дробилки со сложным движением подвижной щеки, происходит в течение 3/4 оборота эксцентрикового вала, а полный отход щеки только в течение 1/4 оборота, т. е. при движении подвижная щека как бы покачивается. Благодаря такому Движению подвижной щеки дробилки со сложным движением менее подвержены залипанию при дроблении вязких пород.

Наличие значительной вертикальной составляющей хода сжатия вызывает интенсивное истирание дробимой породы и быстрое изнашивание дробящих плит, особенно в нижней части камеры дробления. Эта особенность является существенным недостатком дробилки со сложным движением, так как значительно удорожает ее эксплуатацию. Однако простота конструкции и малые размеры обусловили широкое распространение машин, выполненных по данной схеме.

Вторая группа, вторая подгруппа содержит схемы машин, в которых предпринимается попытка, сохранив простоту и компактность конструкции, уменьшить вертикальную составляющую хода, т. е. свести к минимуму основной недостаток дробилки со сложным движением.

Дробилку, выполненную по схеме 2.2.1 (см. рис. 3), называют дробилкой со сложным движением щеки с отрицательным углом наклона распорной плиты. Такое решение позволяет снизить вертикальную составляющую хода сжатия в нижней части камеры дробления. Схему используют в основном для дробилок-грануляторов (для мелкого дробления). Есть попытки фирмы «Роксон» (Финляндия) использовать данную схему на дробилках крупного дробления, однако данных о работе таких дробилок в эксплуатации не имеется.

В дробилке фирмы «3онтгофен» (ФРГ) (схема 2.2.2), вместо распорной плиты применен ролик. При такой конструкции нижней опоры подвижной щеки нельзя, очевидно, рассчитывать на применение дробилки при дроблении прочных пород, так как усилия дробления вызывают большую составляющую силу, действующую на ролик и опорные поверхности, имеющие контакт по линии.

Дробилка (рис. 7) выполненная фирмой «Мюллер» (ФРГ) по схеме 2.2.3 (см рис. 3) представляет определенный интерес. Подвижная щека опирается на гибкой пластинчатый элемент. Верхней частью он жестко защемлен в теле подвижной щеки, а нижним кольцом шарнирно опирается на ось. В таком решении подвижная щека при вращении эксцентрикового вала совершает движения, близкие к горизонтальным, что значительно повышает срок службы дробящих плит. Дробилка имеет повышенную частоту вращения эксцентрикового вала и по данным фирмы обладает повышенными производительностью и степенью дробления по сравнению с дробилками обычных конструкций.

 

Рисунок 7 - Дробилка с опорой щеки на гибкий пластинчатый элемент:

1 - станина; 2 - эксцентриковый вал; 3 - подвижная щека; 4 - неподвижная  щека;

5 - устройство для регулировки  размера выходной щели; 6 – гибкий  пластинчатый элемент.

 

Чехословацкая дробилка (схема 2.2.4) относится к машинам со сложным движением подвижной щеки при нижнем ее подвесе. Дробилку применяют для мелкого дробления различных материалов как дробилку-гранулятор.

Вторая  группа, третья подгруппа содержит кинематические схемы, основная идея которых еще более, чем в машинах второй подгруппы, уменьшить интенсивное истирание материала в камере дробления, и тем самым существенно повысить арок службы дробящих плит. В дробилках, сконструированных по схемам данной подгруппы, при достаточных ходах сжатия взаимное перемещение дробящих плит по вертикали практически отсутствует, однако достигается это довольно сложными конструктивными приемами, и поэтому несмотря на очевидные преимущества некоторых схем из этой подгруппы они получили весьма ограниченное распространение.

Для уменьшения износа дробящих плит, а также для повышения производительности в результате сообщения материалу, заключенному в камере дробления, дополнительной скорости разгрузки, некоторыми фирмами разработаны конструкции дробилок с двумя подвижными щеками. В этих дробилках взаимное перемещение плит по вертикали практически отсутствует.

В дробилке фирмы «Эжекто» (схема 2.3.1) одна из подвижных щек (основная) подвешена на эксцентриковом валу так же, как в дробилке со сложным движением. Другая подвижная щека опирается на две распорные плиты и соединена тягой с нижней частью первой подвижной щеки. Французский специалист Жаузель отмечает, что единственным преимуществом этой дробилки по сравнению с дробилкой сложного движения является меньший износ дробящих плит. Однако схема устройства рычагов существенно усложняет конструкцию и снижает надежность дробилки в целом.