1. Дробячі плити; 2- матеріал; 3,4- нерухомий та рухомий конуси; 5- валки; 6- молотки; 7- ротор

Існують такі основні способи подрібнення: роздавлюванням (рис.7.1,а), розколюванням (рис. 7.1,б), ламанням (рис. 7.1,в), ударом (рис. 7.1,г) стиранням (рис. 7.1,д) та вибух. Найчастіше в дробарках використовують одночасно різноманітні способи. Вибір способу подрібнення залежить від максимальної величини грудки початкового матеріалу, його міцності, необхідного ступеня подрібнення, необхідної продуктивності. За принципом дії і конструктивними показниками дробарки можуть бути: щокові, конусні, валкові, молоткові та роторні (рис. 7.1,е-к).

2. КОНСТРУКЦІЇ ДРОБАРОК ТА ГАЛУЗЬ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ.

Щокові дробарки застосовують у основному для великого і середнього подрібнення порід із тимчасовим опором стисненню до 300 МПа. Вони забезпечують ступінь подрібнення 2,5...10 та високу продуктивність (3...550 м³/год). Переваги: відрізняються простотою конструкції, мають відносно незначну вартість, не вимагають високої кваліфікації обслуговуючого персоналу.

Основний недолік - циклічність їх роботи, робочий і холостий хід за часом не перекривають один одного, а ідуть один за одним. Як наслідок виникають значні зусилля подрібнення, велика вібрація дробарок на фундаменті і значні коливання електроенергії, яку поглинає привідний двигун від мережі.

Основні параметри, які характеризують типорозмір щокової дробарки,- ширина В та довжина L завантажувального отвору. Величина В визначає максимально можливу величину (D_max= 0,85žВ),, а L- кількість одночасно завантаженого матеріалу величиною D_max. Залежно від параметрів В´L (мм) випускають розміровий ряд щокових дробарок від 160´250 до 1500´2100.

Щокові дробарки бувають різноманітних конструкцій, однак в основному застосовують дробарки з простим і складним рухом щоки.

Щокові дробарки з простим рухом щоки (рис. 7.2,а,б) мають зварний корпус 1, до верхньої частини якого на осі 5 підвішена рухома щока 3. Передня стінка станини, до якої кріплять подрібнюючу плиту 4, утворює нерухому щоку 2.

Рух рухомої щоки здійснюється за рахунок переміщення шатуна 8, підвішеного на ексцентриковій частині валу 7. На кінцях цього вала закріплено два маховики 6, один із яких є не що інше як шків клинопасової передачі приводу. Кінематично шатун пов’язаний зо допомогою розпірних плит 12 і 13 із рухомого щокою і регулюючим пристроєм 9. Для попередження випадання вільно встановлених розпірних плит, а також для забезпечення відводу щоки під час холостого руху змонтовано відтяжний пристрій, яке має тягу 11 та пружину 10. Клиновий регулюючий пристрій служить для зміни ширини вихідної щилини. Робоча поверхня подрібнюючих плит та бокові стінки корпуса дробарки утворюють камеру подрібнення.

При обертанні ексцентрикового валу шатун, виконуючи зворотно-поступальний рух у вертикальній площині, почергово підіймає і опускає торці розпірних плит, що доторкуються до нього. При цьому рухома щока наближається до нерухомої, забезпечуючи процес подрібнення (робочий рух). Інерційна маса маховиків, що обертаються, знижує нерівномірність ходу рухомої щоки, зменшує енергомісткість процесу подрібнення за рахунок накопичення енергії на холостому ході та віддачі її при робочому ході.

У конструкції дробарок передбачено запобіжні пристрої (складові розпірні плити, плити з ексцентриситетом та ін.) для запобігання поломок при потраплянні неподрібнюючих матеріалів.

Для забезпечення пуску дробарок, а також пуску дробарок під завалом у останніх їхніх конструкціях застосовується допоміжний привод, до складу якого входить електродвигун меншої потужності, зубчастий редуктор із більшим передавальним числом та обгінну муфту, з’єднану з валом головного електродвигуна. У такому випадку рух із місця здійснюється допоміжним приводом, а тоді вмикається головний двигун.

Один із недоліків дробарок із простим рухом щоки - невеликий хід у верхній зоні, що суттєво впливає на ефективність подрібнення. Цей недолік відсутній у дробарок із складним рухом щоки.

Рис. 7.2. Щокова дробарка (а) та її кінематичні схеми з простим (б) та складним (в) рухом щоки:

1- корпус; 2,3- нерухома та рухома щоки; 4- дробляча плита; 5- вісь; 6- маховик; 7- вал; 8- шатун; 9- регулюючий пристрій; 10- пружина; 11- тяга; 12,13- розпірні плити

Щокові дробарки зі складним рухом щоки (рис. 7.2, в) застосовуються для середнього і малого подрібнення порід середньої міцності. Вони простіші за конструкцією, компактніші і менш енергомісткіші. Їх відмінна особливість - відсутність шатуна. Його заміняє рухома щока 3, підвішена безпосередньо на ексцентриковій частині вала 7. При такій конструкції точки рухомої щоки рухаються по еліптичних траєкторіях.

Технічна продуктивність (м³/год) щокових дробарок

П_т=3600žVžnžm, (7.1)

де V- об’єм призми матеріалу, що випадає через розвантажувальну щілину за один оберт ексцентрикового валу, м³; n- частота обертання ексцентрикового валу (частота коливань рухомої щоки), с^-1; m- коефіцієнт, який враховує розпушування подрібненого матеріалу; m=0,3...0,7.

Конусні дробарки (рис. 7.3) застосовують для середнього і дрібного подрібнення гірських порід середньої і великої міцності (s_ст до 300 МПа) з високим степенем абразивності. Залежно від призначення і конструктивних властивостей розрізняють два типи конусних дробарок: із крутим КВД та пологим - КСД та КМД подрібнюючи конусом. Дробарки КВД призначені для великого , КСД- для середнього, КДД- для дрібного подрібнення. Дробарки КСД та КДД забезпечують ступінь подрібнення і=3...8 з продуктивністю 12...380 м³/год.

Рис. 7.3. Конусні дробарки з крутим (а) та пологим (б) конусом:

1- основа; 2,8- плити; 3,7- нерухомі та рухомі конуси; 4- шарнір; 5- траверса; 6- вал; 9,10- клинопасова та зубчаста передачі; 11- стакан; 12- підп’ятник; 13- диск-живильник

У конусних дробарок на відміну від щокових процес подрібнення відбувається безперервно. У дробарках КВД (рис. 7.3,а) камеру подрібнення утворюють два усічених конуси - нерухомий 3 і рухомий 7. Перший установлено на основу 1 дробарки, а другий - на валу 6, верхній кінець якого з допомогою шарніра 4 кріпиться до траверси 5. Нижній кінець валу рухомого конуса встановлено в ексцентриковий стакан 11, при обертанні якого електродвигуном через клинопасову 9 та конічну зубчасту 10 передачі рухомий конус одержує гойдальний рух. Нахил осі валу відносно осі дробарки складає 2...3°. Подрібнюючі конуси броньовані плитами 2 і 8 зі зношуваностійкої сталі. При обертанні ексцентрикового стакана ось вала рухомого конуса описує конічну поверхню з вершиною на точці підвішування. На ділянці зближення відбувається подрібнення, а на протилежному боці- розвантаження.

Особливість конструкцій дробарок із пологим конусом (рис. 7.3, б)- перш за все окреслений профіль робочого пристрою у вигляді «паралельної зони», який дозволяє видавати дрібніший продукт. Такі дробарки значно швидкохідніші. Кількість коливань подрібнюючого конуса- 80...170. окрім того, дробарки з пологим конусом мають диск-живитель 13, який рівномірно розподіляє матеріал по завантажувальному отвору, а підпора подрібнюючого конуса виготовлена у вигляді сферичного підп’ятника 12 більшого радіуса.

Нерухомий конус встановлено за допомогою пружин, які дозволяють йому підіймати і опускати неподрібнюючий матеріал, уникаючи пошкоджень дробарки.

На відміну від щокових конусні дробарки більш продуктивніші внаслідок безперервності процесу подрібнення, менш енергомісткіші, при експлуатації допускають перевантаження (до 15...20 %), забезпечують можливість запуску їх під завалом; високий ступінь подрібнення і надійність у роботі. Їх недоліки: значні габарити і вага, більш складні за конструкцією, вимагають висококваліфікованої експлуатації, дорожчі і є важко навантаженими машинами з неврівноваженими обертальними масами. Щоб зменшити навантаження на деталі і фундамент, потрібне динамічне балансування конусної дробарки.

Технічна продуктивність (м³/год) конусних дробарок

П_т =q×b, (7.2)

де q- продуктивність, яка припадає на 1 мм вихідної щілини, м³/год; для дробарок КСД q=0,54×D²×n, для КВД q=1,32×D²×n; D- діаметр фундаменту рухомого конуса, м; n- частота кругових гойдань,

с^-1; b- ширина вихідної щілини, мм.

Валкові дробарки застосовують для середнього і дрібного подрібнення порід середньої і малої міцності (s_ст 180 МПа) зі ступенем подрібнення 4...12. Валкова дробарка складається з рами, на якій на підшипниках ковзання змонтовано два валки, які обертаються назустріч один одному. Матеріал для подрібнення подають у дробарку згори, він затягується валками, давиться, частково стирається і вивантажується з неї. Валки дробарки можуть мати різну колову швидкість обертання, що збільшує стиральний ефект. При потраплянні неподрібнюючого матеріалу один валок відходить від іншого, попереджаючи пошкодження. Опори валків опираються на пружини і можуть переміщуватися в направляючих станини. Валки обертаються від електродвигуна через клинопасову передачу з частотою 75...190 хв^-1.

Технічна продуктивність (м³/год) валкових дробарок

П_т=3600×а×D×n×К, (7.3)

де а- ширина розвантажувальної щілини, м; L- довжина валка, м; n- кутова швидкість, м/с; К- коефіцієнт, який враховує використання довжини валка, ступінь розпушення матеріалу, нерівномірність подачі; К=0,1...0,3 та 0,4...0,5 відповідно для м’яких і твердих порід.

Роторні і молоткові дробарки належать до машин ударної дії, у яких матеріал подрібнюється ударами біл або молотків, закріплених в корпусах роторів, які обертаються з частотою 25...33 с^-1, та коловою швидкістю 20...80 м/с.

Рис.7.4. Конструктивні і кінематичні схеми дробарок ударної дії:

а- роторної: 1- корпус; 2- біли; 3- клини; 4- відбивальні плити; 5- регулюючий пристрій; 6- вал; 7- ротор; б- молоткової: 1- корпус; 2- ротор; 3- молотки; 4- броневі плити; 5,6- поворотна і висувна колосникові решітки

Переваги дробарок ударної дії: високий ступінь подрібнення на одній стадії (і 30), що дозволяє скоротити кількість стадій подрібнення, висока питома продуктивність (на одиницю маси машини), простота конструкції і зручність обслуговування, вибірковість подрібнення та висока якість готового продукту, низька енерго - та металоємність. Їх недоліки: підвищений знос біл, молотків і бронефутеровок, шум і забрудненість виробничих приміщень.

Дробарки ударної дії застосовують для великого середнього і дрібного подрібнення малоабразивних матеріалів середньої і малої міцності (s_ст 200 МПа), наприклад: вапняку, доломіту, мергелю, вугілля, кам’яної солі і т.д. У деяких випадках їх використовують при переробці абразивних і міцних матеріалів, наприклад азбестових руд, шлаків.

Роторні дробарки (рис. 7.4,а) класифікують: за числом роторів на однороторні і двуроторні; за напрямом обертання роторів на реверсивні та нереверсивні; за кількістю камер на одно- і двоступеневі. Їх застосовують для великого (типу ДРВ), середнього (ДРС) та дрібного (ДРД) подрібнення , при цьому в дробарок типу ДРВ діаметр ротора більший за його довжину, а в дробарок типу ДРС та ДРД ці розміри одинакові.

Основні параметри роторних дробарок - діаметр D_p та довжина L_p ротора, які входять в умовне позначення, наприклад, дробарка ДРВ 20´16 оснащена ротором діаметром 2000 мм та довжиною 1600 мм.

Корпус 1 роторної дробарки має ротор 7 з міцно закріпленими на ньому за допомогою клинів 3 біл 2 (кількість рядів біл z = 2...6). На корпусі дробарки шарнірно встановлені відбивальні плити 4. Для регулювання ступеню подрібнення та величини готового продукту нижні кінці плити 4 (у ДРВ їх дві, а в ДРС та ДРД- три) з’єднані тягами з регулюючим пристроєм 5, який розміщений на торцевих стінках корпуса. Такий пристрій одночасно є і запобіжним. При потраплянні неподрібнюваних предметів пружини амортизуються, і кінці відбивальних плит, відходячи від ротора, пропускають ці предмети.

Конструкція кріплення біл до ротора проста, надійна і забезпечує швидку заміну біл при зношуванні.

Технічна продуктивність (м³/год) роторних дробарок

, (7.4)

де К_b- коефіцієнт, який враховує положення відбивальної плити, К_b=1,3 і 5,2 відповідно при опущеній і повністю піднятій плиті.

Молоткові дробарки (рис. 7.4,б) відрізняються більшою різноманітністю конструкцій. Основні елементи цих дробарок: корпус 1, ротор 2, який складається із окремих закріплених на валу дисків, між якими на осях підвішено молотки 3; броньовані плити 4, якими футерують камеру подрібнення; поворотна колосникова решітка 5, шарнірно підвішена на осі, яка закріплена на корпусі дробарки. Радіальний проріз між молотками 3 та висувної колосникової решітки 6 регулюють обладнання у вигляді ексцентрикових кілець.

Щілини між колосниками виготовляють розширюваними під кутом 10...20° (у бік розвантаження) і нахиленими до радіуса ротора під кутом 40...50° (у бік руху матеріалу). Це полегшує розвантаження готового продукту з камери подрібнення.

Технічна продуктивність (м³/год) молоткових дробарок

при D_p>L_p П_т=3600×1,66×D_p²×L_p×n; (7.5)

при D_p<L_p П_т=3600×1,66×D_p×L_p²×n; (7.6)