Щековая дробилка

В дробилке фирмы «Еберсол» с  двумя подвижными щеками сконструированной по кинематической схеме 2.3.2, каждая щека подвешена к эксцентриковому валу - одна вверху, другая внизу, причем передача движения от одного вала к другому осуществляется шестеренчатой парой. Схема 2.3.3 осуществлена западногерманской фирмой «Ведаг». Эти дробилки длительное время использовали на передвижных дробильно-сортировочных установках.

Фирма «Айова-Цедерапидс» (США) сконструировала  дробилки по кинематической схеме 2.3.4. В отличие от дробилок, изготовленных по схеме 2.3.3, а в дробилке «Цедерапидс» эксцентриковые валы расположены наверху, поэтому дробилка представляет собой как бы спаренную дробилку со сложным движением (см. схему 2.1.1). Дробилку подобной конструкции изготовляли в СССР, однако, так как два эксцентриковых вала и зубчатая (или цепная) передача для синхронизации вращения валов значительно усложняют механизм дробилки, а следовательно, резко понижают надежность работы, эти дробилки распространения не получили, хотя и имели высокие технико-эксплуатационные показатели.

Вторая  группа, четвертая подгруппа. В нее входят схемы дробилок, траектория движения подвижных щек которых изменены с помощью различных сложных конструктивных приемов, обеспечивающих, по мнению их авторов, технологические преимущества (увеличение производительности, степени дробления и др.) или эти преимущества достигаются путем введения в конструкцию дробилки двух или более последовательно или параллельно расположенных отдельных камер дробления. Приведенные схемы имели ограниченное применение.

Для увеличения хода внизу при сложном  движении английская фирма «Бродбент» предложила весьма сложную конструкцию дробилки (схема 2.4.1). У этой дробилки при большом ходе сжатия вверху и внизу камеры дробления средняя часть имеет недостаточный ход. Дробилка фирмы «Бродбент» сложнее более простых конструкций, например схема 2.1.1.

 Дробилку по схеме 2.4.2 изготовлял завод Хацет (г. Цвикау,  ГДР). В литературе такие дробилки известны как дробилки Макса Фридриха. Дробилка имеет два эксцентричных вала, соединенных зубчатой передачей. На одном валу подвешена подвижная щека с плитой, на другом - шатун, связанный с двумя распорными плитами. Благодаря определенному передаточному отношению зубчатой передачи подвижная щека дробилки движется по сложной траектории, повторяющейся через 11 оборотов главного вала. Опыт эксплуатации этих дробилок в СССР показал, что они имеют ряд технологических преимуществ, но очень сложны в изготовлении и эксплуатации.

Кинематическая схема 2.4.3 дробилки как бы сочетает две схемы простого (схема 1.1.1) и сложного (схема 2.1.1) движений. Поэтому дробилка условно названа дробилкой с комбинированным движением подвижной щеки. Подвижная щека дробилки и шатун расположены на общем эксцентриковом валу в отличие от дробилки «Хацет» (схема 2.4.2), где примерно то же сочетание выполнено конструктивно сложнее.

Рис. 2.6. Кинематическая схема' дробилки с комбинированным движением подвижной щеки

Рисунок 8 -  Кинематическая схема  дробилки с комбинированным движением подвижной щеки

 

Конструкция дробилки обеспечивает равномерный  ход сжатия во всех сечениях камеры дробления (рис. 8) при сравнительно малой вертикальной составляющей, т. е. при малом истирании.

Производительность дробилки несколько  выше обычных за счет оптимальной  кинематики. Была выпущена промышленная серия таких дробилок. Однако ввиду  сложности в изготовлении эксплуатации дробилка распространения не получила, несмотря на ряд преимуществ.

Фирма «Айова-Цедерапидс» рекламировала  дробилки с двумя камерами, сконструированные  по схеме 2.4.4 (см. рис. 2.1). В этой дробилке вторая камера (меньшая по размеру) служит для дробления материала, прошедшего через первую. Подобную схему имеет дробилка американской фирмы «Хайвей Машинери Компани».

Конструкция дробилок напоминает конструкцию  двухкамерной дробилки завода «Цемаг» (схема 1.4.3), и все сказанное по поводу дробилки «Цемаг» следует отнести и к двухкамерным дробилкам «Айова-Цедераспис» и «Хайвей Машинери Компании».

 

2. Проектный расчет параметров и разработка конструкции изделия

 

2.1. Техническое описание изделия

 

Рисунок 9 – Щековая дробилка с  простым движением подвижной  щеки

 

На рис. 9 показана щековая дробилка для крупного дробления с простым движением подвижной щеки. Эта конструкция может считаться типовой, так как все отечественные и зарубежные дробилки с простым движением щеки имеют аналогичную конструкцию и отличаются только размерами и некоторыми не принципиальными изменениями в решении отдельных узлов. В боковых стенках станины 1 закреплены коренные подшипники эксцентрикового вала 6. На эксцентричной части вала подвешен шатун 7, в нижней части которого имеются пазы для установки сухарей, являющихся опорными поверхностями для передней 13 и задней 12 распорных плит. Для коренных и шатунных подшипников современных дробилок применены подшипники качения специального типа, выдерживающие большие динамические нагрузки

При вращении эксцентрикового вала шатун получает качательное движение, которое с помощью распорных плит передается подвижной щеке 4. Щека получает маятниковое движение с центром в оси 3 подвеса, концы которой установлены в подшипниках с бронзовыми вкладышами в верхней части боковых стенок станины. В нижней части щеки имеется паз для установки сухаря, в который упирается передняя распорная плита. Задняя распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства, Силовое замыкание звеньев механизма привода подвижной щеки обеспечивается тягами и пружинами 9.

При обычных принятых углах между  распорными плитами (150-160°) в механизме дробилки с простым движением щеки обеспечиваются выгодные условия работы для шарнирных пар: эксцентриковый вал -- станина и эксцентриковый вал - шатун, так как усилия по шатуну меньше усилий, действующих по распорным плитам при дроблении, примерно в 5 раз и более.

За один оборот эксцентрикового  вала подвижная щека совершает два  полных качания, т. е. подход к неподвижной  щеке и отход от нее.

Периодичность работы щековой дробилки, т.е. наличие холостого хода сжатия, вызывает неравномерную нагрузку на приводной двигатель. Для выравнивания этой нагрузки эксцентриковый вал дробилки снабжен массивными маховиками, которые «аккумулируют» энергию при холостом ходе и отдают ее при ходе сжатия.

На один конец эксцентрикового  вала насажен шкив-маховик 5, на другой – маховик.

На неподвижной и подвижной  щеках закреплены неподвижная 15 и  подвижная 14 дробящие плиты, которые  непосредственно соприкасаются  с дробимым материалом и являются основными сменными рабочими элементами щековых дробилок. Рабочие поверхности дробящих плит и боковые стенки станины образуют камеру дробления. Часть боковых стенок станины, выходящих в камеру дробления, облицована сменными плитами 2.

Ширину выходной щели на щековых  дробилках крупного дробления регулируют путем установки между упором 11 и задней стенкой станины дополнительных прокладок 10 различной толщины. В дробилках последних моделей для облегчения этой операции предусмотрен гидравлический домкрат 8, с помощью которого упор вместе с распорными плитами, нижним концом шатуна и самой подвижной щекой отжимается от станины для установки необходимого числа прокладок. После этого давление в домкрате снимается и упор прижимается к прокладкам силой замыкающей пружины 9.

 

 

 

2.2 Расчеты

        2.2.1 Определение угла захвата

Для того чтобы куски не выбрасывались  обратно из камеры дробления необходимо, чтобы угол захвата .

Для построения профиля камеры дробления  кроме ширины В приемного отверстия и ширины b выходной щелки необходимо также определять угол α захвата – угол между неподвижной и подвижной щеками.

Важность выбора правильного значения угла α захвата как одного из основных параметров щековой дробилки неоднократно отмечалось многими исследованиями. Обычно угол захвата определяют, рассматривая силы, действующие в камере дробления на кусок дробимого материала. Угол захвата должен обеспечивать разрушение материала при сжатии, т.е. “захват” куска, а не выталкивать его наверх.

На кусок, зажатый между щеками, действуют усилия Р и равнодействующее R, при чем .

Силы трения, вызванные сжимающими усилиями, равны f∙P и действуют на кусок материала против направления выталкивающей силы, т.е. вниз как показано на рисунке 10.

Рисунок  10 – Схема для определения угла захвата щековой дробилки

При сжатии кусок материала не будет  выталкиваться вверх, если силы F, вызываемые силами трения, будут больше или равны выталкивающей силе R:

;     ;

;   ;    .

Коэффициент f трения равен (где - угол трения):

 или .

По опытным данным коэффициент  трения гранитного щебня о щеки дробилки равен , тогда , то практический угол захвата принимается от до . Для нашего случая примем угол захвата .

 

2.2.2. Определение угловой скорости эксцентрикового вала

 

Рассчитаем угловую скорость по формуле [1]:

                                                                                          (2.1)

Где S – величина отхода подвижной щеки.

                                                           

Определим частоту вращения [1]:

          (2.2)

Учитывая наличие торможения материала  между щеками, угловую скорость уменьшим на 10%, примем:

,

 

2.2.3. Определение конструктивных параметров дробилки

 

Ширина загрузочного отверстия  [1]:

           (2.3)

Примем В=450

Ширина выходной щели [1]:

                                                                                          (2.4)

Где d-размер куска после дробления;

где – максимальный исходный размер куска;

     –степень дробления.

Тогда                                   (2.5)

 

Ход сжатия в верхней точке подвижной  щеки [1].

                                                                           (2.6)

Ход сжатия в нижней точке подвижной  щеки [1].

                                                                               (2.7)

Глубина загрузочного отверстия [1].

                                                         (2.8)

Длина загрузочного отверстия (ширина щеки) определим из формулы [1]:

,       (2.9)

где – производительность дробилки,

      – размер выходного куска,

      – средний ход щеки,

      – поправочный коэффициент,

      – плотность гранитной породы.

 

 

2.2.4. Определение мощности двигателя

 

Мощность двигателя для щековых  дробилок может быть определена ориентировочно по опытным данным или данным каталогов. Принимая, что на единицу производительности приходится 2,65кВт мощности, получим мощность двигателя [2]:

,                                                            (2.10)

 где  – единичная  производительность.

Принимаем к установке защищенный от пыли двигатель 4А250М8УЗ.

, .

 

2.3. Определение усилий и расчет  деталей на прочность

 

Из конструктивных соображений  принимаем: величину эксцентрикового вала ,расстояние от центра оси подвеса подвижной щеки до точки касания с дробимым куском , и от оси подвеса до точки приложения силы Т, действующей вдоль распорной плиты .

Прочность деталей рассчитываем по максимальным усилиям, для определения которых исходной величиной является потребляемая мощность.

                                Рисунок 11 – Схема сил щековой дробилки

 

 

2.3.1. Расчет шатуна

 

При переходе шатуна из нижнего положения  в верхнее, когда подвижная щека оказывает давление на дробимый материал, в шатуне возникает растягивающее усилие .

Это усилие изменяется при нижнем положении шатуна до максимального  значения в верхнем положении. Можно считать, что усилие в шатуне возрастает по закону прямой пропорциональности.

Среднее значение этого усилия будет  равно [3]:

                                                                                    (2.11) 

Работа, выполняемая этой силой  за один оборот вала, будет равна [3]:

          , Дж.                                                 (2.12)

Мощность равна работе, деленной на время полуоборота [3]: