1.5. Основные конструкции и расчеты дробилок

 

Щековые дробилки (рис.1.3) применяются для крупного и среднего дробления. Куски сырья дробятся между подвижной и неподвижной щеками, на которых крепятся броневые плиты, часто рифленые в продольном направлении. Крупность кусков продукта определяется величиной зазора между плитами, которая регулируется перемещением распорных клиньев. Для предотвращения разрушения дробилки при попадании недробимых предметов (кусков металла) одну из нажимных плит делают клепаной. Различают дробилки с простым качанием подвижной щеки (ЩДП), где материал измельчается преимущественно раздавливанием, - и со сложным качанием (ЩДС), где кроме раздавливания происходит истирание материала. ЩДС более компактны, более производительны и менее энергоемки.

Достоинства щековых дробилок: простота конструкции, надежность, широкая область применения, компактность, удобство обслуживания. Недостатки: периодичность воздействия рабочего органа на материал, неполная уравновешенность движущихся масс. Для уменьшения шума и ударов, связанных с неуравновешенностью, дробилки устанавливают на тяжелых фундаментах и снабжают массивными маховиками.

Технологический расчет щековой дробилки. По заданной объемной ( ) или массовой ( ) производительности, начальной ( ) и конечной ( ) крупности кусков, насыпной плотности ( ) материала определяются: угол захвата ( ), частота вращения приводного вала ( ), геометрические размеры, потребляемая мощность. На основе результатов расчета выбирается типоразмер стандартной дробилки и их необходимое количество.

Угол между щеками дробилки должен быть таким, чтобы куски материала при сжатии не выбрасывались из приемного отверстия (пасти) дробилки без разрушения, т.е. (см. рис.1.4) чтобы выталкивающая сила не превышала суммы удерживающих + , которые являются проекциями силы трения на направление действия силы , т.е. , где - коэффициент внешнего трения материала, следовательно: , т.е. . Учитывая, что ( - угол внешнего трения материала), получим: , т.е. угол захвата дробилки должен быть меньше удвоенного угла внешнего трения. Не рекомендуется выбирать машины с , т.к. при этом снижается степень измельчения материала. Угол захвата стандартных дробилок 15-25 .

В большинстве стандартных дробилок используется шарнирно-рычажный привод и частота вращения приводного вала совпадает с частотой качаний подвижной щеки, которую определяют из следующих соображений:

- для высыпания из рабочей камеры материала, объем которого соответствует высоте , необходимо время ; - должно быть равно времени половины качания подвижной щеки = , где - число полных качаний в секунду; - пренебрегая изменением угла захвата при качании, примем где - размах качаний щеки, тогда из равенства = следует: .

Рис. 3.Щековая дробилка ЩДП-21*25:

1 – неподвижная щека; 2 – дробящая плита неподвижной щеки; 3 – дробящая плита подвижной щеки; 4 – подвижная щека; 5 – ось подвижной щеки; 6 – шкив маховика; 7 – шатун; 8 – задняя стенка; 9 – задняя распорная плита

Технические характеристики щековых дробилок

Показатели	ЩДП-9*12 (СДМ-111А)	ЩДП-12*15 (СДМ-118А)	ЩДП-15*21 (СДМ-117А)	ЩДП-21*25 (СДМ-156)	ЩДС-2-1,6*2,5 (СДМ-115)	ЩДС-2-2,5*4 (СДМ-116)	ЩДС-1-2,5*9 (СДМ-108А)	ЩДС-1-4*9 (СДМ-109А)	ЩДС-2-6*9 (СДМ-110)
Размеры приемного отверстия, мм: ширина длина Производительность при номинальной ширине выходной щели, м3/ч Наибольший размер куска материала, мм Номинальная ширина выходной щели, мм Максимальный диапазон изменения выходной щели, мм Мощность электродвигателя, кВт Частота вращения эксцентрикового вала, с-1 Размеры, м: длина ширина высота	900 1200 180 750 130 ±35 90 3,33 5,3 6,0 4,0 56,5	1200 1500 310 1000 155 ±60 160 2,83 6,4 6,8 5,0 115,7	1500 2100 600 1300 180 ±75 250 2,33 7,5 5,1 5,12 207,6	2100 2500 800 1700 250 ±80 400 2,0 10,6 8,2 8,0 550,0	160 250 3,0 140 30 ±15 7,5 5,33 0,88 1,07 1,085 1,37	250 400 7,8 210 40 ±20 17 5,0 1,33 1,25 1,435 2,56	250 900 22 210 40 +20 -15 45 4,83 2,3 2,4 1,9 8,40	400 900 35 340 60 +30 -20 45 4,83 2,5 2,4 2,2 10,85	600 900 75 500 100 +30 -25 75 4,58 3,0 2,5 2,6 19,40

Основные размеры дробилки - это ее длина , ширина пасти , ширина выходной щели и высота передней стенки . Величина должна на 15-20% превышать размер наибольших кусков сырья: . Согласно рисунку, (обычно принимают ), . Для определения величины в мм рекомендована формула (для ЩДС =7, =0.1; для ЩДП =8, =0.26). Необходимая длина дробилки определяется заданной производительностью: за одно качание щеки из дробилки высыпается объем материала, равный , следовательно ее объемная производительность , где =0.2-0.6 - коэффициент разрыхления, а массовая - .

Потребляемую щековой дробилкой мощность рекомендуют определять по формуле: , где - к.п.д. дробилки (0.5-0.75).

Конусные дробилки (рис.1.5) применяют для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Дробление осуществляется раздавливанием и истиранием в пространстве между двумя усеченными конусами - неподвижным корпусом и дробящей головкой, вал которой закреплен в стакане-экcцентрике. При вращении головка с одной стороны приближается к корпусу, разрушая куски сырья, а с другой - удаляется от него, обеспечивая высыпание продукта. Головки дробилок КМД имеют форму полного конуса, поэтому их называют грибовидными. Дробилки ККД не имеют устройства, обеспечивающего безаварийный пропуск недробимых тел. Корпуса дробилок КСД и КМД соединяются с рамой м ощными пружинами, которые при попадании в рабочую камеру недробимого тела растягиваются, у величивая таким образом размер выпускной щели.

Преимущества конусных дробилок перед щековыми: непрерывное воздействие на материал, большая производительность, уравновешенность. Недостатки - большие габариты, повышенная энергоемкость.

Технологический расчет конусной дробилки основан на тех же исходных данных, что и щековой, и сводится к определению аналогичных характеристик (рис.1.6). Угол захвата (угол между образующими корпуса и головки) также должен быть меньше двух углов внешнего трения , частота вращения дробящей головки также определяется из условия равенства длительностей половины ее оборота и высыпания объема продукта, соответствующего высоте : . В данном случае , где амплитуда возвратно-поступательного движения головки примерно равна удвоенному эксцентриситету вращения ее вала (10-40 мм), а углы и в сумме образуют угол захвата, т.е. (в расчетах их обычно принимают равными ( /2). Отсюда необходимая частота вращения вала дробящей головки .

Основные размеры дробилки, т.е. диаметры верхней и нижней части корпуса ( , ), головки ( , ) и их высота ( ), связаны с заданной производительностью. Объемная и массовая производительности конусной дробилки вычисляются по тем же формулам, что и для щековой с учетом того, что за одно круговое качание головки из рабочей камеры высыплется объем материала, равный , где - средний диаметр кольца материала сечением

.

Таким образом, определив по известным значениям и ширину выходного кольца , можно по заданной производительности найти диаметр нижней части корпуса , а затем - диаметр нижней части головки . Значение вычисляется по одной из двух формул , а и - из решения системы уравнений .

Потребляемую конусной дробилкой мощность рекомендуют определять по формуле: , где , - предел прочности кусков материала при сжатии и модуль их упругости, . К.п.д. конусных дробилок =0.7-0.85.

Таблица 2

Технические характеристики дробилок типа КМД

Показатели	КМД-1200, КМД-1200Т, КМД-1200Гр	КМД-1750, КМД-1750Т, КМД-1750Гр	КМД-2200, КМД-2200Т, КМД-2200Гр	КМД-3000, КМД-3000Т, КМД-3000Гр
Ширина загрузочного отверстия, мм	45 50 100	100 - 130	130 100 140	200 120 220
Показатели	КМД-1200, КМД-1200Т, КМД-1200Гр	КМД-1750, КМД-1750Т, КМД-1750Гр	КМД-2200, КМД-2200Т, КМД-2200Гр	КМД-3000, КМД-3000Т, КМД-3000Гр
Диапазон регулирования ширины разгрузочного отверстия, мм	3 – 13 3 – 12 3 – 15	5 – 15 5 – 15 9 – 20	5 – 15 5 – 15 10 – 20	6 – 20 6 – 20 15 – 25
Размер наибольшего куска исходного материала, мм	35 40 80	85 - 100	100 85 100	170 100 180
Производительность на материале средней прочности, м3/ч	12 – 55 27 45	40 – 120 85 – 110 95 – 130	75 – 220 170 – 220 220 – 260	180 – 600 320 – 440 360 – 520

Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления. Различают дробилки с гладкими (ДГ), рифлеными (ДР) и зубчатыми (ДДЗ) валками. ДР и ДДЗ применяются для среднего дробления, ДГ - для мелкого.

Наиболее распространены двухвалковые дробилки (рис.1.7), где материал измельчается в пространстве между вращающимися навстречу друг другу валками одинакового размера (в ДР и ДДЗ - раздавливанием и раскалыванием, в ДГ - раздавливанием и истиранием). Куски материала удерживаются между валками силами трения. Один из валков подвижен и прижимается к другому системой тяг с пакетом пружин (для безаварийного пропуска недробимых тел).

В одновалковых дробилках материал измельчается в пространстве между валком (зубчатым) и неподвижной плитой, многовалковые - это комбинации двух- и одновалковых, в которых материал дробится в несколько приемов. В валковых дробилках происходит однократное сжатие материала, что позволяет избежать переизмельчения продукта. Основной недостаток валковых дробилок - возможность перекоса зубчатой передачи при неравномерной загрузке и пропуске недробимых тел.

Технологический расчет валковой дробилки включает определение угла захвата , диаметра и длины валков, частоты их вращения и потребляемой мощности. Значение находят из треугольника АВС (рис.1.8): , т.е. , где - коэффициент захвата сырья. Максимально допустимое значение определяется условием отбрасывания частиц материала центробежными силами: , где - плотность материала. Величину находят по заданной производительности дробилки, полагая, что из выпускной щели выходит непрерывная лента продукта толщиной и шириной . Тогда за один оборот валков из дробилки выйдет объем материала и ее объемная производительность составит , где 1.25 - коэффициент, учитывающий расхождение валков при дроблении. Потребляемую мощность рекомендуют определять по формуле: . К.п.д. дробилок с гладкими и рифлеными валками = 0.7, с зубчатыми -  = 0.5.

Таблица 5

Технические характеристики двухвалковых дробилок

Показатели	Валковые дробилки
	с гладкими валками					с риф-леными и глад-кими валками
Размер бандажа, мм: диаметр длина Максимальная крупность исход-ного материала, мм Пределы регулирования выходной щели, мм Частота вращения валков, мин-1 Окружная скорость валков, м/с Мощность электродвигателя, кВт Производительность, м3/ч, не менее, при выходной щели: минимальной максимальной Масса, г	400 250 20 2 – 12 200 4,2 2*4,5 2,7 16,2 2,2	600 400 30 2 – 14 180 5,6 2*7,5 4,3 30,2 3,4	800 500 40 4 – 16 150 6,2 28 10,8 43,0 12,5	1000 550 50 4 – 18 100 5,2 40 11,9 53,5 15,9	1500 600 75 4 – 20 83 6,5 55 13,0 65,0 32,4	600 400 60 10 – 30 175 5,5 20 18 54 3,33

Д робилки ударного действия применяют для измельчения материалов малой и средней прочности (известняков, гипса). Куски материала в них измельчаются механическим ударом, в результате которого кинетическая энергия движущихся тел переходит в энергию деформации и разрушения. Их отличает простота конструкции, малая металлоемкость, удобство обслуживания, высокая степень измельчения (до 50), что позволяет уменьшить число стадий дробления. Наиболее распространенные машины этого семейства - молотковые дробилки и пальцевые измельчители.

Куски сырья, подаваемые в молотковую дробилку (рис.1.9), подвергаются ударам молотков, шарнирно подвешенных к вращающемуся ротору. В процессе дробления частицы материала отбрасываются на отражательные плиты, соударяются между собой, вновь отскакивают к молоткам. Удаление продукта через колосниковую решетку сопровождается его истиранием. Шарнирная подвеска молотков предотвращает поломку дробилки при попадании недробимых тел.

Рабочие органы пальцевых измельчителей (дисмембраторов и дезинтеграторов) - два диска (корзины) с установленными по их периферии пальцами, причем пальцы одного диска проходят между пальцами другого (см.рис.1.10). В дисмембраторах вращается один диск, в дезинтеграторах - оба навстречу друг другу, частота вращения 500-900 1/мин. Их недостатки: повышенная энергоемкость, быстрый износ пальцев, большое пылеобразование, отсутствие устройств, предотвращающих поломки при попадании недробимых тел.