Глава 3 конусные дробилки

§1 Назначение, принцип действия и классификация

Конусные дробилки являются высокопроизводительными машинами при переработке различных горных пород на всех стадиях дробления. В зависимости от назначения разделяют конусные дробилки для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления.

Дробилки ККД характеризуются шириной приемного отверстия и в зависимости от типоразмера могут принимать куски горной породы размером 400—1200 мм, имеют выходную щель 75— 300 мм и производительность 150—2600 м³/ч.

Отечественная промышленность выпускает следующий ряд дробилок ККД: 500, 900, 1200, 1500 мм (по ширине приемного отверстия). Дробилки КСД и КМД характеризуются диаметром осно­вания подвижного конуса и выпускаются размером 600, 900 мм (КСД); 1200, 1750, 2200 мм (КСД и КМД). Проводятся работы по созданию дробилок с диаметром конуса 2500 и 3000 мм.

В дробилках КСД можно дробить куски материала размеро 75—300 мм; размер выходной щели 10—90 мм, производительности 19—580 м³/ч. ,

Дробилки КМД имеют выходную щель размером 3—20 мм производительность 24—180 м³/ч и в них можно дробить куски материала размером 40—110 мм. Техническая характеристика конусных дробилок КСД и КМД приведена в табл. 3, 4.

В конусных дробилках материал разрушается в камере дробле­ния, образованной двумя коническими поверхностями, из которых одна (внешняя) неподвижная, а другая (внутренняя) подвижная.

Кинематические схемы конусных дробилок крупного (ККД), среднего и мелкого дробление (КСД и КМД) показаны на рис. 25, а, б.

Подвижный конус 2 жестко прикреплен к валу 3, нижний

Рис. 25. Кинематические схемы конусньх

дробилок:

а―крупного дробления; б — среднего и мелкого дробления

конец которого вставлен в эксцентриковую втулку 4 так, что ось вала образует с осью вращения втулки (осью дробилки) некоторый угол, называемый углом гирации. У дробилок ККД вал подвиж­ного конуса шарнирно закреплен вверху на траверсе 1.

Подвижный конус дробилок КСД и КМД опирается на сфери­ческий подпятник 5. Вал конуса не имеет верхнего крепления и поэтому эти дробилки называются конусными дробилками с кон­сольным валом. Эксцентриковая втулка получает вращение от при­водного устройства, при этом подвижный конус получает качательное (гирационное) движение.

У дробилок ККД центр качания 0 находится в верхней части в точке подвеса, у дробилок с консольным валом он также нахо­дится в верхней части в точке пересечения осей вала и дро­билки.

При работе дробилки ось вала описывает коническую поверх­ность с вершиной в точке 0, при этом образующие поверхности под­вижного конуса поочередно приближаются к неподвижному ко­нусу, а затем удаляются от него, т. е. подвижный конус как бы перекатывается по неподвижному (через слой материала), вслед­ствие чего происходит непрерывное дробление материала. Таким образом, конусная дробилка работает так же, как щековая. От­личие состоит в том, что дробление в конусной дробилке происходит непрерывно, т. е. в любой момент времени происходит сближение какого-либо участка поверхности подвижного конуса с неподвиж­ным и дробление материала в этом месте, в то время как на диа­метрально противоположной стороне подвижный конус отходит от неподвижного.

В действительности подвижный конус совершает более сложное движение. При работе дробилки вхолостую силы трения в кине­матической паре эксцентриковая втулка — вал могут оказаться больше, чем силы трения в кинематической паре вал — точка под­веса для ККД или силы трения в паре подвижный конус — сфери­ческая опора для КСД и КМД. Тогда конус будет вращаться во­круг своей оси в том же направлении, что и эксцентриковая втулка.

В зависимости от соотношения сил трения в кинематических парах частота вращения конуса п₁ может изменяться от 0 до п частоты вращения эксцентриковой втулки.

Вращение подвижного конуса вокруг своей оси — явление неже­лательное, так как приводит к излишним динамическим нагрузкам в момент загрузки материала в камеру дробления, поэтому в не­которых конструкциях конусных дробилок предусмотрены спе­циальные тормозные устройства, препятствующие вовлечению подвижного конуса во вращение.

Если происходит дробление материала, то силы трения между материалом и конусами значительно превышают силы трения в ука­занных выше парах и заставляют подвижный конус вращаться вокруг собственной оси в направлении, противоположном враще­нию эксцентриковой втулки.

Рассмотрим схему действия сил в произвольном горизонтальном сечении камеры дробления конусной дробилки, показанную на рис. 26, на котором приняты следующие обозначения: Р — усилие дробления; Р_э — реакция со стороны эксцентриковой втулки на вал; r — эксцентриситет оси вала относительно оси дробилки; r₁ — радиус вала; R — радиус подвижного конуса.

При раздавливании материала в камере дробления возникают силы трения F₁ = f₁P (здесь — коэффициент трения поверх­ности подвижного конуса о породу; Р — усилие дробления); F2 = f₂P_э (здесь f₂ — коэффициент трения поверхностей втулки и вала) и соответствующие им моменты относительно оси подвиж­ного конуса

M₁= FR_, М₂ = F₂r₁.

Рис.26. Схема действия сил в произвольном

сечении конусной дробилки .

Так как F₁ > F₂ (f₁ > f₂) и R > r₁ то М₁ > М₂ и подвижный конус будет вращаться вокруг своей оси в направлении, обратном вращению эксцентриковой втулки, с частотой вращения п₂= (nr)/R, где п — частота вращения эксцентриковой втулки. Прак­тически п₂ меньше п в 20—30 раз.

Во время холостого хода усилие дробления Р отсутствует, по­этому сила трения F₂ обусловлена отклонением оси конуса на угол гирации γ и будет:

где т — масса узла подвижного конуса; g — ускорение свободного падения.

Сила трения F₂ в этом случае приложена к валу против его вра­щения и при этом возникает момент М₂ = F₂r₁ вызывающий вра­щение подвижного конуса в сторону вращения эксцентриковой втулки.