13. Дробильно - сортувальні машини та обладнання
В будівництві для готування бетонних сумішей і розчинів використовується велика кількість кам'яних (нерудних) матеріалів - щебенів, гравію та піску. Гравій і пісок - це природний сипучий матеріал. Гравій складається із зерен окатаної форми крупністю 3-70 мм, а пісок - із зерен, крупність яких 0,1-5 мм. Щебен одержують із природного каменю дробленням висаджених скельних порід.
Дробленням називають процес руйнування твердого тіла шляхом впливу на нього зовнішніх механічних сил з метою зменшення шматків до заданої крупності. Залежно від крупності зерен щебень розділяють на наступні основні фракції: 5-10; 10-20; 20-40; і 40-70 мм. Необхідну фракцію можна одержати в одну або кілька стадій дроблення. Тому розрізняють одностадійне і багатостадійне дроблення.
13.1. Сутність процесу і класифікація машин для дроблення будівельних матеріалів
Матеріал подрібнюється в машині, що називається дробаркою. Комплект машин, об'єднаних у єдину схему, називають дробильною установкою. Одним з основних показників є ступінь здрібнювання.
Відомі наступні основні способи дроблення: роздавлювання (рис. 13.1, а), розколювання (рис. 13.1,6), злам рис. 13.1,0), удар (рис. 13.1, г) і стирання (рис. 13.1,0). Зазвичай різні способи діють одночасно, наприклад роздавлювання і стирання, удар і стирання і т.д. Залежно від способу дроблення конструкції дробарки підрозділяють на наступні основні групи:
щокові (рис. 13.1,е); у них матеріал 2 подрібнюється під дією роздавлювання, розколювання, часткового зламу та стирання в просторі між двома щоками 1 при їхньому періодичному зближенні;
Рис. 13.1. Способи руйнування матеріалу і їхнє застосування
в різних дробильних машинах:
а - роздавлювання; б - розколювання; в - злам; г - удар; д – стирання;
е - у шокових дробарках; ж - у конусних; з -у валкових; і - у молоткових;
к - у роторних ; 1- щоки; 2 - материал, що подрібнюється; 3 - нерухомий конус;
4 - рухливий конус; 5 - валки; 6 - молотки; 7 - била
конусні (рис. 13.1, ж); у них матеріал 2 дробиться роздавлюванням, зламом, частково стиранням між двома конусами, один із яких 4 рухається ексцентрично стосовно нерухомого конуса 3;
валкові (рис. 13.1, з); у них матеріал 2 дробиться роздавлюванням між двома валками 5, що обертаються назустріч один одному;
ударної дії: молоткові (рис. 13.1, і) і роторні (рис. 13.1, к); у молоткових дробарках матеріал 2 в основному подрібнюється за рахунок ударів по ньому шарнірно-підвішаних молотків, а в роторах за рахунок ударів по матеріалі жорстко закріплених до ротора бивнів 7.
Розглянемо конструкції основних типів дробарок і область їхнього застосування.
13.2. Конструкції дробарок та область їхнього застосування
Щокові дробарки використовуються в основному для великого і середнього дроблення порід з межею міцності на стиск до 300 Мпа. Основними робочими елементами дробарки є дві щоки, одна з яких, як правило, є нерухомою. Дробарка характеризується наступними розмірами: В - шириною прийомного отвору; L - довжиною камери дроблення (під камерою дроблення мається на увазі простір, утворений між щоками); Н - висотою робочої камери дробарки; l - мінімальним розміром вихідної щоки; S - ходом кочення щоки.
Типорозмір дробарки визначається зазвичай як добуток величин ВхL. Наприклад, тип дробарки ЩКД 900х1200 означає, що це щокова (Щ) великого (К) дроблення (Д) дробарка з розмірами прийомного отвору 900 (В) на 1200 (L) мм. Максимально можлива крупність шматків, що завантажують у дробарку, визначається по ширині В. Приймається, що найбільший діаметр матеріалу, що завантажується D = 0,85 B.
Щокові дробарки бувають різноманітних конструкцій, однак в основному застосовуються дробарки із простим і складним рухом рухливої щоки.
Щокова дробарка із простим рухом рухливої щоки (рис. 13.2, а) має станину 5, у верхній частині якої на осі 4 закріплена рухлива щока 3; передня внутрішня торцева стінка станини, до якої кріпиться плита, що дробить 1, утворять нерухому щоку 2. У виїмках бічних стінок станини на підшипниках 6 установлений вал 7, на ексцентриковій частині якого підвішений литий шатун 8. У нижній частині шатуна і рухливої щоки є пази для установки сухарів, у гнізда яких входять торці передніх і задньої розпірних плит 15. Для зміни вихідної щілини рухливої щоки встановлений клиновий регулювальний пристрій 14. Постійний зв'язок між рухливою щокою, розпірними плитами, шатуном і клиновим пристроєм здійснюється тягами 13 і пружинами 12. На кінцях ексцентрикового вала закріплені два маховики 9, один із яких є шківом клиноремінної передачі 10 привода 11.
При обертанні ексцентрикового вала шатун, роблячи зворотно-поступальний рух у вертикальній площині, поперемінно піднімає і опускає торці, що примикають до нього, розпірних плит. При цьому рухлива щока наближається до нерухомого, забезпечуючи процес здрібнювання (робочий хід), або віддаляється (холостий хід). Інерційна маса обертових маховиків знижує нерівномірність ходу нерухомої щоки, сприяє нагромадженню енергії при холостому ході, віддаючи її при робочому ході, що веде до зменшення енергоємності процесу дроблення.
Рис. 13.2. Конструкції й принципові схеми дробарок:
а - щокова дробарка із простим рухом щоки; б - конусна дробарка; в - валкова дробарка; г - роторна дробарка; 1 - плита, що дробить; 2 - нерухома щока;
3 - рухлива щока; 4 - вісь; 5 - станина; 6 - підшипники; 7 - ексцентриковий вал;
8 - шатун; 9 - маховик; 10 - ремінь; 11 - електродвигун; 12 - пружина; 13 - тяга;
14 - регулювальний пристрій; 15 - розпірні плити; 16 - нерухомий конус;
17 - змінні плити; 18 - рухливий конус; 19 - вал рухливого конуса; 20 - вузол підвіски; 21 - ексцентрикова втулка; 22 - конічна пара; 23 - приводний вал;
24 - шків; 25 - рама; 26 - валок; 27 - прийомна воронка; 28 - пружини; 29 - корпус; 30 - вал; 31 - ротор; 32 - клини; 33 - била; 34 ~ відбивні плити; 35 - регулювальний пристрій
Дробарки зі складним рухом щоки простіше по конструкції, компактніше і менш металоємкі, чим дробарки інших типів. Тому вони часто застосовуються в пересувних установках.
Конусні дробарки (рис. 13.2,6) застосовуються для великого (ККД), середнього (КСД) і дрібного (КМД) дроблення гірських порід середньої і великої твердості.
Основними елементами дробарки є нерухомий 16 і рухливий 18 усічені конуси. Нерухомий конус являє собою збірний корпус, укріплений на масивній станині. Внутрішня частина корпуса футерована змінними плитами 17, що утворять дроблячу поверхню нерухомого конуса. Рухливий конус закріплений на валу 19, верхній кінець якого шарнірно кріпиться у вузлі підвіски 20, а нижній - в ексцентриковій втулці 21. При обертанні ексцентрикової втулки, що забезпечується конічною парою 22 від приводного вала 23 і шківа 24, вісь вала рухливого конуса описує конічну поверхню з вершиною в точці підвісу. Таким чином, забезпечується зближення поверхонь рухливого і нерухомого конусів. На ділянці зближення відбувається процес дроблення, а на стороні, протилежної дробленню, поверхні розходяться і камінь під власною вагою опускається вниз через розвантажувальну щілину дробарки.
На відміну від щековых дробарок процес здрібнювання в конусні відбувається не періодично, а безупинно. У цьому їхня перевага.
Валкові дробарки (рис. 13.2, в) використовуються для середнього та дрібного дроблення порід середньої і малої міцності. Така дробарка складається з рами 25, на якій змонтовані два валки 26. Валок закріплений на валу, установленому в корпусах на підшипниках ковзання і має свій привод, що складається зі шківів 24, клиноремінної передачі 10 і двигуна 11. Необхідний для здрібнювання матеріал надходить у прийомну воронку 27. При обертанні валків матеріал затягується в простір між валками і дробиться. Для запобігання поломки валків при попаданні матеріалу, що не дробиться, один валок може відійти від іншого. Із цією метою опори валків опираються на пружини 28 і можуть переміщатися.
Дробарки ударної дії (роторні і молоткові) застосовуються для великого і дрібного дроблення порід малої образивності, міцністю до 200 МПа.
У коробчатом корпусі 29 роторної дробарки (рис. 13.2, г) на вал 30 насаджений масивний ротор 31. У корпусі ротора є симетрично розташовані пази, у яких вмонтовані за допомогою спеціальних клинів 32 била 33. Била обертаються від привода 11 ротора і наносять поступаючим у дробарку шматкам породи удари, під дією яких шматки розбиваються та відкидаються на відбивні плити 34. Ударяючись до плити, вони додатково подрібнюються і проходять через колосникові ґрати.
За допомогою буферів і тяг 35 регулюються зазори між робочою крайкою бив і плитами залежно від необхідної крупності дробленого матеріалу.
Дробарки ударної дії широко поширені завдяки їхній високій продуктивності, великому ступеню здрібнювання, малій металоємності і невеликими габаритними розмірами.