3.3. Конусні дробарки

Конусні дробарки застосовують для крупного (ККП), які забезпечують ступінь подрібнення і = 5...8, середнього (КСП) і дрібного (КДП) при і = 20...50 по­дрібнення. Камера подрібнення конусних дробарок утворена поверхнями зовніш­нього нерухомого та внутрішнього рухо­мого зрізаних конусів (рис. 3.11). При зближенні внутрішнього (дробильного) конуса з поверхнею нерухомого конуса подрібнюється завантажений матеріал. Розвантажується готовий продукт крізь кільцеву щілину під дією власної ваги при віддаленні конусів на відстань l + S. Ма­теріал руйнується під дією стискальних, стиральних і згинальних навантажень. Кути ₁ і _{2 п}р_и вершинах твірних ко­нусів незначні, причому нерухомий конус

Рис. 3.11. Схема камери подрібнення конусної дробарки

повернуто великою основою догори, а рухомий — донизу (див. рис. 3.11). Та­кий профіль подрібнювального простору дає змогу завантажувати в дробарку ма­теріал великих розмірів. Наприклад, для дробарок крупного подрібнення матеріал може потрапити в камеру подрібнення крупністю 1300 мм. Конусні дробарки бу­вають з крутим і пологим конусами. Пер­ші використовують для крупного подріб­нення, а другі, як правило, для середнього та дрібного.

Схему конусної дробарки крупного по­дрібнення запропонував інженер Роттер 1869 р. Уперше її виготовила (1880 р.) фірма «Аліс-Чалмерс» (США).

Конусна дробарка крупного по­дрібнення (ККП) з верхнім підвісом вала (рис. 3.12) складається з основи 1, середньої 2 та верхньої 3 секцій, травер­си 5, на якій розміщений вузол підвісу 9.

Внутрішня поверхня нерухомого кону­са й лапи траверси футерована змінними плитами 4 і 6 із зносостійкої сталі. На головному валу 8 жорстко закріплений рухомий конус 10, футерований змінни­ми секціями 7. Ексцентрикова втулка 11, встановлена у стакані 15, приводиться в рух (обертання) від шківа пасової передачі 14 через вал 13 і зубчасту конічну пере­дачу 12.

Рис.3.12. Конусна дробарка крупного подрібнення:

а - конструкція; б – схема

Втулка має похилу циліндрич­ну розточку, ексцентричну відносно вер­тикальної осі дробарки, на яку вставляєть­ся нижній кінець вала конуса і, отже, його вісь окреслює конічну поверхню з вер­шиною в точці підвішування.

Вузол підвісу конуса (рис. 3.13, а) складається із нерухомої втулки / і опор­ної шайби 2, на яку спирається конусна втулка З, закріплена на валу за допомо­гою обойми 4 і розрізної гайки 5. Закру­чуючи чи відкручуючи цю гайку, можна регулювати вихідну щілину. Щоб уне­можливити самовідгвиичувапня, гайка фіксується шплінтом. Конусна втулка з'єднана з обоймою шинами. Від пилу та ударів вузол захищає ковпак 6. Під час роботи дробарки конусна втулка 3 своєю торцевою частиною обкатується по опор­ній шайбі 2, а конічною поверхнею — по втулці /. Оскільки вал рухомого конуса обертається також навколо своєї осі, у вузлі підвісу втулка 3 ковзає по шайбі 2 і втулці 1. Деталі підвісу витримують знач­ні навантаження, що, у свою чергу, спри­чинює великі контактні напруження з роботою в режимі напівсухого тертя. Тому до деталей підвісу ставляться особливі вимоги, зокрема їх виготовляють із підшипникової сталі з високою чистотою оброблення поверхні. Використання гі­дравлічних підп'ятників (рис. 3.13, б) дає змогу зменшити навантаження на нари тертя. Вертикальні навантаження пере­даються з вала конуса 7 через валок-пест 8 на плунжер 9. За допомогою цього при­строю можна оперативно регулювати ви­хідну щілину і швидко опускати й під­німати рухомий конус для усунення за­клинювання матеріалу в камері подріб­нення і пуску дробарки під завалом.

У конусних дробарках крупного по­дрібнення (див. рис. 3.12), як і в щоко­вих, для виходу дробарки з-під завалу встановлюють допоміжний двигун.

Конусні дробарки середнього (КСП) і дрібного (КДП) подрібнен­ня значно відрізняються від дробарок крупного подрібнення насамперед профі­лем камери подрібнення, який утворюєть­ся нерухомим розширеним донизу кону­сом, що сприяє отриманню рівномірного за крупністю продукту. Дробарки КСП і КДП використовуються на другій і нас­тупних стадіях подрібнення твердих абра­зивних гірських порід. За конструкцією ці дробарки, як правило, однакові за винятком

Рис. 3.13. Вузли конусної дробарки:

а — вузол підвісу конуса; 6 — опара рухомого конуса

Рис. 3.14. Конусна дробарка з гідравлічним пристроєм

для регулювання ширини вихідної щілини

камери подрібнення. Відмінність полягає в тому, що дробарки КСП мають менший розмір вихідної щілини та збільшену довжину паралельної зони подрібнення.

Дробарки середнього та дрібного по­дрібнення складаються із станини, опор­ного кільця, нерухомого та рухомого ко­нусів, приводу й допоміжних пристроїв. Ширину вихідної щілини регулюють як вручну, так і за допомогою гідро циліндрів (у сучасних конструкціях машин). Дро­барка з регулюванням ширини вихідної щілини гідро циліндрами (рис. 3.14) при­значена для отримання продукту розмі­ром 3...20 мм із твердих абразивних гір­ських порід, граніту, базальтів, кварцитів та інших матеріалів.

Рухомий конус дробарки 2 встановле­ний у станині 1 на підп'ятнику 12, а вал 18 рухомого конуса — в ексцентриковій втулці 17. У верхній частині рухомий ко­нус має розподільну тарілку 6, що дає змогу рівномірно розподіляти матеріал у ка­мері подрібнення. Корпус 5 нерухомого ко­нуса виконаний з різьбою і виступом 22, який входить у паз корпусу 7 і з'єднаний різьбою з опорним кільцем 3, закріпле­ним на фланці 11 станини пружинами 13. Залежно від типорозміру дробарки таких пружин може бути 20 — 30. Привід дробарки 14 складається з клинопасової пе­редачі, вала 15 і конічної зубчастої пере­дачі 16.

Для регулювання вихідної щілини гідро циліндрами 19 і 21 відпускають контргай­ку 10, при цьому корпус 5 не обертається по різьбі опорного кільця 3, оскільки кор­пус 7, що з'єднаний з корпусом 5 висту­пом 22, стримується собачкою 4. Потім собачка 4 гідро циліндром 23 виводиться із зачеплення, а собачка 9 гідро циліндром 20 зчіплюється із зубчастим вінцем 8 і контргайка 10 з'єднується з корпусом 5. При обертанні контргайки 10 одночас­но повертається корпус по різьбі кільця 3, змінюючи розмір вихідної щілини дро­барки. Після закінчення регулювання собачка 9 виводиться із зачеплення, а со­бачка 4 входить у зачеплення із зубчас­тим вінцем 8 і гідро циліндри 19 і 21 затя­гують контргайку 10.

Розрахунок основних параметрів конусних дробарок. Ступінь подрібнення дробарок з консольним валом становить 20 і більше залежно від довжини пара­лельної ділянки поверхонь рухомого і не­рухомого конусів: у дробарок середньо­го подрібнення він менший (рис. 3.15, а), а в дробарок дрібного – більший (рис. 3.15б).

Рис. 3.15. Переріз камери подрібнення конус­них дробарок:

а — середнього подрібнення; 6— дрібного подріб­нення конусних дробарок

Довжину паралельної ділянки розрахо­вують так, щоб час переміщення матеріалу на цій ділянці дорівнював або дещо переви­щував час, який витрачається на один оберт ексцентрикової втулки вала дробильного конуса. При цьому кожен кусок матеріалу, що дробиться, проходячи паралельну ділян­ку, зазнає дроблення не менше ніж один раз. У коротко конусних дробарках довжи­на рівнобіжної ділянки становить 16... 17 % більшого діаметра дробильного конуса.

Як зазначалося, умови подрібнення ма­теріалу в конусних дробарках аналогічні умовам подрібнення в щокових, тому кут захвату а матеріалу в конусній дробарці також має бути меншим чи дорівнювати подвійному куту тертя ф, тобто 2 > .

Продуктивність, м³/год, конусної дробарки з крутим конусом (рис. 3.16)

П = , (3.34)

де D_ср — середній діаметр обертання ру­хомого конуса; е — мінімальний розмір між зовнішнім і внутрішнім конусами; r — ра­діус обертання рухомого конуса навколо вертикальної осі; ₁, ₂ — кути між утво­рювальними і вертикальною осями відпо­відно рухомого і нерухомого конусів.

Продуктивність у тоннах за годину можна визначити, якщо ввести в рівнян­ня (3.34) щільність р матеріалу.

Коефіцієнт розпушення k =0,35.. .0,65 залежно від ступеня подрібнювання і міц­ності матеріалу. При більшому ступені подрібнювання і для твердих матеріалів коефіцієнт розпушення наближається до 0,35.

Процес подрібнення в коротко конусних дробарках з консольним валом знач­но відрізняється від процесу подрібнен­ня в щокових дробарках і дробарках із крутим конусом. У дробарках з консоль­ним валом матеріал проходить по похилій поверхні під дією власної ваги і відцент­рової сили інерції. Розміри кусків дро­бленого матеріалу дорівнюють чи менші ніж відстань між конусами в момент їхнього найбільшого зближення. Час проходження матеріалу через паралельну ділянку має відповідати часу одного обер ту рухомого конуса. При цьому об'єм матеріалу, що випадає за один оберт рухомого конуса, відрізняється від об'єму матеріалу, який дістають у дробарці : крутим конусом, і, отже, продуктивність визначають за іншим рівнянням.

Продуктивність, м³/год, дробарки консольним валом

П = 188dlD_cpk_p (3.35)

Для визначення продуктивності дро­барки у тоннах за годину у формулу

Рис. 3.16. Схема для визначення продуктивності

(3.35) варто ввести щільність матеріалу p, що виражається в тоннах на кубічний метр.

Частоту обертання рухомого конуса визначають за емпіричною формулою

n = 160 – 42B,

де В — ширина вхідного отвору, м.

Для дробарок з консольним валом (по­логим конусом) частота обертання

,

де  = 40.. .42° — кут нахилу твірної рухо­мого конуса на паралельній ділянці;

f = 0,3...0,35 — коефіцієнт тертя матеріа­лу об дробильні поверхні; l — довжина паралельної ділянки, см.

Довжина паралельної ділянки визна­чається тином дробарки і для КСП нор­мального типу становить 0,08D (де D — діаметр рухомого конуса, м); для КДП із коротким конусом — (0,16.. .0,17)D. Частоту обертання рухомого конуса, об/с, у дробарок з консольним валом визначають за емпіричною формулою

n= 340 - 66D.

Потужність двигуна, кВт, конусної дро­барки так само, як і щокової, можна визначити з теорії пружності, проте точніше її обчислюють за емпіричними формулами:

• для дробарок із крутим конусом

Р = 85D²;

• для дробарок з консольним валом

Р = 50D²K,

де К = 20...25 — коефіцієнт, який зале­жить від властивостей матеріалу, що дро­биться.

Для розрахунку споживаної потуж­ності дробарки крупного подрібнення професор В. А. Олевський вивів формулу

P_o = 60KD²rn

де К=24 (для твердих порід); г — ексцен­триситет ексцентрикової втулки, м; n — частота обертання рухомого конуса, об/с. Через можливі пікові навантаження встановлена потужність має бути збільше­на в 1,5 раза, тобто

Р = 1,5P_o =2160D²rn

Для дробарок КСП і КДП установ­лену потужність двигуна можна визна­чити за такою емпіричною формулою В. А. Олевського:

P = 12.6D²n