Разработка технического предложения на модернизацию конусной дробилки ККД-1200

 

Методы измельчения  материалов разнообразны. Основными  из них являются:

1) раздавливание (рисунок  4, а). Кусок материала зажимается  между двумя поверхностями и  раздавливается при сравнительно  медленном нарастании давления;

2) удар (рисунок 4, б). Материал  измельчается путем: удара по  кускам материала, лежащего на  какой-либо поверхности; удара  быстродвижущейся детали (молотка,  била) по кускам; удара куска материала  движущегося с относительно большой скоростью, о неподвижную плиту; удара кусков материала друг о друга;

3) раскалывание (рисунок  4, в). Кусок материала измельчается  в результате раскалывающего действия клиновидных тел;

4) излом (рисунок 4, г);

5) истирание (рисунок  4, д). Материал измельчается путем трения между движущимися поверхностями, а также при трении кусков материала друг о друга.

 

Рисунок 4 Схемы методов  измельчения

 

В большинстве случаев  различные нагрузки действуют одновременно, например, раздавливание и истирание, удар и истирание и т. д.

За последние годы были предложены новые способы измельчения: электрогидравлический, ультразвуковой, гравитационный способ применения высоких быстроменяющихся и низких температур и, наконец, измельчение световым лучом, получаемым при помощи квантового генератора.

Необходимость использования  различных нагрузок, а также различных  по принципу действия и габаритным размерам машин связана с многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов, а также с различными требованиями к крупности готового продукта.

Процесс измельчения  сочетается с одновременным перемещением материала к выходному отверстию. Материал перемещается под действием сил тяжести. Внешние силы сначала деформируют кусок, а затем, когда превзойден предел прочности, вызывают его разрушение на ряд более мелких кусков. При измельчении кусков последние сначала разрушаются по наиболее слабым сечениям. Полученные мелкие куски содержат значительно меньше слабых сечений, следовательно, при дроблении больших кусков удельный расход энергии должен быть ниже, чем при дроблении мелких кусков. Закон поверхностей Риттингера. Основан на гипотезе, что работа W, затрачиваемая на измельчение тела, пропорциональна величине вновь полученных - обнаженных поверхностей А (м²) тел, т.е.

 

_{(1.1 [1])}

 

где: ∆А - суммарная поверхность материала; k - коэффициент пропорциональности.

Закон Кирпичева-Кика. Энергия  необходимая для измельчения  прямо пропорциональна вновь  образованному объему.

 

 (1.2 [1])

 

где: k - коэффициент пропорциональности, равный работе деформирования единицы объема твердого тела; ∆V - изменение объема разрушаемого куска.

Закон Кирпичева-Кика учитывает  затраты энергии на упругую, а  затем пластическую деформацию тела и совершенно не учитывает расхода  энергии на образование новых  поверхностей, на преодоление сил внешнего и внутреннего трений, на потери энергии, связанные с акустическими, электрическими и тепловыми явлениями Закон Риттингера наоборот не учитывает затрат энергии на упругую и пластическую деформацию тела, и учитывает только затраты энергии для образования новых поверхностей и связанных с этим явлений. Закон Бонда может рассматриваться как промежуточный между законами Риттингера и Кирпичева-Кика. Теорией Бонда предполагается, что энергия, передаваемая телу при сжатии распределяется сначала по его массе и, следовательно, пропорциональна D³, но с момента начала образования на поверхности трещины эта энергия концентрируется на поверхности у краев трещины, и тогда она пропорциональна D². На этом основании принимают, что работа разрушения тела пропорциональна D^2,5.

 

(1.3 [1])

 

где: W – работа затраченная  на измельчение.

Закон Рибиндера. При  деформации твердых тел в период непосредственного предшествования его разрушению, то есть в период пластических и упругих деформаций, накапливается объемная энергия, которая при достижении критического значения приводит к разрушению твердых тел. Физически этот процесс выражается в образовании трещин в местах дефектов структуры материала, по которому и происходит разрушение материала. Закон Рибиндера выражается формулой.

 

(1.4 [1])

 

где: k₁ и k₂ - коэффициенты пропорциональности, Н/м² и Н/м_: V - часть объема тела подвергшаяся деформации, м³ S - вновь образующаяся поверхность, м²

 

1.4 Показатели оценки  качества конечной продукции  производимой дробилкой ККД 1200

 

Под степенью измельчения понимают отношение размера кусков исходного  продукта. Существуют различные количественные оценки степени измельчения. Ее (степень  измельчения) можно представить  как отношение размера максимального куска в исходном материале к размеру максимального куска в готовом продукте:

 

(1.5 [1])

 

где D_max- средний диаметр максимального куска в исходном материале,

d_max- средний диаметр максимального куска в готовом продукте.

Наиболее точно степень измельчения  определяется отношением средневзвешенных размеров исходного и конечного материалов:

 

(1.6 [1])

 

Подсчитаем степень измельчения  выбранной дробилки:

Наибольшая крупность исходного  материала - 1000 мм

Размер материала на выходе из дробилки - 255 мм

i= 1000/255=3,9

 

1.5 Анализ технических и эксплуатационных показателей работы конусных дробилок

 

Удельная энергоемкость  – это отношение мощности привода  машины к ее производительности.

Удельная металлоемкость – это отношение массы машины к ее производительности.

 

Таблица 2. Техническая характеристика дробилок ККД.

Основные параметры	ККД- 500/ 75	ККД- 900/ 140	ККД- 1200/ 150	ККД- 1350/ 160	ККД- 1500/ 180	ККД- 1500/ 230
Ширина приемного отверстия, мм	500	900	1200	1350	1500	1500
Ширина разгрузочной щели на открытой стороне, мм	75	140	150	160	180	230
Размер максимального куска (по 5%-му остатку на квадратной ячейке), мм, не более: -питания -продукта	400 130	750 240	1000 255	1100 280	1200 310	1200 390
Производительность на материале  с временным сопротивлением сжатию 100-150 МПа и влагосодержанием до 4 %, м3 /ч, не менее	270	580	1220	1320	2240	2790
Мощность главного привода, кВт	110	250	320	400	400	500
Напряжение подводимого тока частоты 50 Гц. В	380	6000
Масса дробилки без комплектующих изделий и запасных частей, т, не более	40	150	240	320	406	460
Габаритные размеры (только для  предварительной планировки)
Длина, мм	4455	8990	10385	11575	12257	12390
Ширина, мм	4365	5990	7135	6950	7332	7425
Высота, мм	4905	7595	8765	8660	10125	10105
Удельная энергоёмкость	0,41	0,43	0,26	0,3	0,18	0,16
Удельная металлоёмкость	0,15	0,26	0,2	0,24	0,18	0,16

 

Анализируя таблицу можно сделать вывод, что выбранная конусная дробилка обладает средними показателями удельной энергоёмкости и производительности по сравнению с аналогичными дробилками.

 

1.6 Анализ конструкции и принципа действия конусной дробилки ККД-1200

 

На рисунке 5 показана конусная дробилка ККД, камера дробления которой образована двумя коническими поверхностями, направленными вершинами в противоположные  стороны: подвижного конуса вверх, неподвижного вниз. По этой схеме достигается большое расстояние между дробящими конусами вверху у загрузочного отверстия при необходимом угле захватай тем самым обеспечивается прием и дробление крупных кусков материала. Такие дробилки часто называют длинноконусными дробилками или с крутым конусом.

Дробилка состоит из станины 1, дробильной чаши 2, траверсы 4, эксцентрика 9, дробящего конуса 3, приводного вала 12, привода 13.

Станина, дробильная чаша и траверса, соединенные между собой по фланцам, представляют собой корпус, внутри которого расположены эксцентрик и дробящий конус. Хвостовик дробящего конуса установлен во внутренней расточке эксцентрика, выполненной со смещением и под определенным утлом относительно наружной его поверхности. Эксцентрик через подпятник скольжения 10 опирается на торец центрального стакана станины и зубчатой передачей соединяется с приводным валом 12, размещенным в горизонтальном патрубке станины. Приводной вал соединен через упругую муфту с валом ведомого шкива привода 13. Привод дробилки клиноременный, он снабжен натяжным винтовым устройством. К фланцу центрального стакана станины 1 присоединен гидравлический цилиндр 16, который с помощью поршня 15 и опорного вала 14 удерживает дробящий конус в рабочем положении и обеспечивает дистанционное регулирование разгрузочной щели дробилки.

Камера дробления образуется между  наружной поверхностью броней 7 дробящего  конуса и внутренней поверхностью броней 6 дробильной чаши.

При вращении эксцентрика дробящему  конусу сообщается гирационное движение, в результате которого при сближении броней 6и1 происходит дробление материала, а при удалении броней друг от друга - его разгрузка. Крупность дробленого материала определяется величиной разгрузочной щели, измеряемой при максимальном удалении брони 1 от брони 6, а также физико-механическими свойствами перерабатываемого материала.

Узлы трения дробилок обеспечиваются смазкой от двух установок - жидкой и густой смазки. Жидкая смазка подается к эксцентрику, зубчатой передаче, опорному валу и подшипникам приводного вала; густая - к верхнему подшипнику 5 и противопылевому уплотнению 8 дробящего конуса, а также к подшипникам привода.

Управление дробилкой - дистанционное, регулирование разгрузочной щели - гидравлическое.

I

При вращении эксцентриковой втулки ось вала подвижного конуса описывает коническую поверхность с вершиной в точке подвеса. Угол гирации для дробилок ККД составляет около 30 мин.

Таким образом, при заданном эксцентриситете радиус вращения оси  подвижного конуса зависит от расстояния до точки подвеса, т. е. от высоты камеры дробления, и чем ближе к точке подвеса, тем меньше этот радиус, а следовательно, и ход сжатия подвижного конуса. На отечественных дробилках ККД в зоне загрузочного отверстия радиус конуса вращения равен приблизительно 5 мм, т. е. полный размах составляет около 10 мм. В зоне выходной щели радиус равен примерно 30 мм.

Дробилки ККД имеют  систему жидкой циркуляционной смазки. Масло под давлением подается специальным насосом в нижнюю часть эксцентрикового стакана, смазывает подпятник и поднимается по зазорам между трущимися поверхностями эксцентрикового узла, обильно смазывая их. Одновременно масло поступает в осевое отверстие вала подвижного конуса и далее по радиальному каналу к сферическому подпятнику. После смазки и охлаждения этих поверхностей масло сливается на конические шестерни, смазывает их и по сливной трубке поступает в бак- отстойник. Отстойник выполнен с электронагревателями для масла в холодное время года. Масляная система имеет контрольные приборы, регистрирующие расход масла, его давление и температуру. При отклонении показателей от заданных для нормального режима работы привод дробилки автоматически отключается.

 

 

Рисунок 5 Конусная дробилка ККД

 

7. Заключение

 

В сравнении с другими типами дробилок, в первую очередь со щёковыми, конусные имеют следующие достоинства:

• меньший расход энергии, так как дробление осуществляется не только раздавливанием, но и изгибом;
• большую производительность, более спокойный ход и отсутствие динамических нагрузок, так как процесс дробления совершается непрерывно в течение всего оборота подвижного конуса;
• возможность включать дробилку при дополнительной камере дробления.

Недостатки конусных дробилок:

• относительная сложность и дороговизна конструкции;
• более дорогой ремонт;
• неприспособленность к измельчению вязких материалов.

 

2. Проведение патентных  исследований и анализ их результатов  с целью выявления тенденций развития конусных дробилок

 

2.1 Область техники

 

Эти дробилки применяют в самых  различных областях промышленности. Конусные дробилки являются высокопроизводительными машинами при переработке различных горных пород на всех стадиях дробления. Их используют: для приготовления заполнителей бетона из различных осадочных и изверженных пород; для дробления доменных шлаков, в том числе шлаков, содержащих металлические включения; для дробления сырья и клинкера при производстве цемента; для дробления стекольного боя; для дробления закладочных пород перед из пневмо- и гидро транспортированием; для дробления коксующихся углей; для дробления различных руд и др.