§2 Конструкция

На рис. 27 показана конусная дробилка ККД, камера дробления которой образована двумя коническими поверхностями, направлен­ными вершинами в противоположные стороны: подвижного конуса вверх, неподвижного вниз. По этой схеме достигается большое рас­стояние между дробящими конусами вверху у загрузочного от­верстия при необходимом угле захватай тем самым обеспечивается ирием и дробление крупных кусков материала. Такие дробилки часто называют длинноконусными дробилками или с крутым конусом.

На массивную станину дробилки 1 крепится корпус, состоя­щий из двух частей: нижней 2 и верхней 3, соединенных болтами. Внутренние поверхности корпуса футерованы сменными плитами 4

из высокомарганцовистой стали, образующими дробящую поверхность неподвижного конуса.

К фланцу верхней части корпуса прикреплена траверса 5 лапы которой защищены от износа сменными плитами 6. В средней части траверсы расположен узел подвески вала подвижного корпуса, защищенный сверху колпаком 7.

На главный вал дробилки 5 жестко насажен подвижный конус 9, футерованный сменным дробящим конусом 10 из высоко марганцовистой стали, поверхность которого образует дробящую поверхность подвижного конуса.

В центре нижней части станины расположен стакан эксцентрика 15, в который вставлена эксцентриковая втулка 11, ось цилиндрической наружной поверхности которой совпадает с вертикальной осью дробилки. Втулка имеет наклонную цилиндрическую расточку, эксцентричную относительно вертикальной оси дробилки. В эту расточку вставляется нижний конец вала подвижного конуса, верхний конец которого шарнирно закреплен в узле подвески.

К эксцентриковой втулке прикреплена коническая шестерня 12 находящаяся в зацеплении с конической шестерней приводного вала 13, соединенного через муфту с приводным шкивом 14. Эксцентриковый узел является наиболее напряженным узлом дробилки, воспринимающим значительные нагрузки.

Для обеспечения нормальных условий трения скольжения в кинематических парах вал подвижного конуса — эксцен­триковая втулка и эксцентриковая втулка — стакан эксцентрика внут­реннюю наклонную расточку и на­ружную поверхность эксцентрико­вой втулки заливают баббитом или же устанавливают бронзовые или би­металлические вкладыши.

рис. 28. Узел подвески подвижного конуса.

При вращении эксцентриковой втулки ось вала подвижного конуса описывает коническую поверхность с вершиной в точке подвеса. Угол гирации для дробилок ККД составляет около 30 мин.

Таким образом, при заданном эксцентриситете радиус враще­ния оси подвижного конуса зависит от расстояния до точки под­веса, т. е. от высоты камеры дробления, и чем ближе к точке под­веса, тем меньше этот радиус, а следовательно, и ход сжатия под­вижного конуса. На отечественных дробилках ККД в зоне загру­зочного отверстия радиус конуса вращения равен приблизительно 5 мм, т. е. полный размах составляет около 10 мм. В зоне выходной щели радиус равен примерно 30 мм.

На рис. 28 показан узел подвески дробилки ККД. В централь­ной расточке траверсы установлены неподвижная втулка 6 и плос­кая опорная шайба 5. Для компенсации зазоров в эксцентриковом узле и возможной несоосности опор конусная втулка имеет не­сколько больший угол конусности, чем угол гирации. Конусная втулка 4 прикреплена к концу вала подвижного конуса при по­мощи обоймы 3 и гайки 2. Гайка выполнена разрезной для исклю­чения произвольного самоотворачивания и сопрягается с обоймой по конической посадке и дополнительно фиксируется шпонкой. В свою очередь, обойма связана с конусной втулкой шиповым со­единением. Такая конструкция деталей подвески исключает про­ворачивание конусной втулки по шейке вала и тем самым предот­вращает изнашивание шейки. От пыли и ударов загружаемой в дробилку породы узел подвески надежно защищен массивным

колпаком 1.

При навинчивании или вывинчивании гайки 2 узел подвижного конуса поднимается или опускается и тем самым осуществляется Регулирование выходной щели дробилки.

При работе дробилки конусная втулка 4 своей торцовой частью Обкатывается по опорной шайбе 5, а конической поверхностью по втулке 6. Так как вал подвижного конуса вращается также вокруг собственной оси, то в узле подвески втулка 4 проскальзывает по шайбе 5 и втулке 6.

Детали конической подвески испытывают значительные нагруз­ки, вызывающие большие контактные напряжения, и работают в режиме полусухого трения. Учитывая весьма напряженные ус­ловия работы узла подвески, к изготовлению его деталей предъяв­ляют особые требования. Детали подвески изготовляют из подшип­никовой стали; они имеют высокую чистоту обработки поверх­ности. Твердость рабочих поверхностей сопрягаемых деталей должна быть в пределах 47—52 и 53—58 единиц по Роквеллу.

На наиболее мощных дробилках ККД с шириной приемного отверстия 1200 мм и более применяют двухдвигательный (двусто­ронний) привод, как это показано на рис. 27. Привод дробилки меньших типоразмеров осуществляется одним электродвигателем. Второй двигатель на крупных дробилках устанавливают для пуска дробилок в том случае, если камера дробления заполнена мате­риалом, т. е. находится «под завалом».

Для пуска дробилки «под завалом» разработана система гид­равлической опоры для подвижного конуса, позволяющая быстро опускать конус и тем самым ликвидировать расклинивание ма­териала в камере дробления.

На рис. 29 показана типовая дробилка КСД. К консольной части вала 1 жестко прикреплен корпус конуса 2, футерованный дробящим конусом 3 из высокомарганцовистой стали. Зазоры между поверхностью корпуса конуса и дробящего конуса залиты цинком или цементным раствором. Это делается для того, чтобы при дроб­лении материала дробящий конус не прогибался и узел подвиж­ного конуса работал как одно целое, иначе часть хода сжатия будет затрачиваться на деформацию дробящего конуса, а не на дробле­ние материала, что ухудшит технико-эксплуатационные показа­тели машины. Дробящий конус прикреплен к корпусу или гайкой со сферической головкой, или устройством с распределительной тарелкой 4. Корпус подвижного конуса опирается через бронзо­вое кольцо 11 на сферический подпятник 12, воспринимающий массу конуса и вала и усилия дробления. Нижний конец вала (хвостовик) свободно вставлен в эксцентриковую втулку 15 с на­клонной конической расточкой. Наклон оси вала по отношению к оси дробилки, т. е. угол гирации, составляет для конусных дро­билок среднего и мелкого дробления примерно 2—2,5° Эксцен­триковый стакан 16 расположен в середине нижней части дробилки и вместе с корпусом представляет одну литую деталь — станину машины.

В эксцентриковый стакан запрессована бронзовая втулка 17, служащая опорой трения скольжения для эксцентриковой втулки. В наклонную расточку эксцентриковой втулки также запрессо­вана втулка 18, которая сопрягается с хвостовиком вала подвижного конуса. К эксцентриковой втулке 15 крепится коническая шестерня 13, находящаяся в зацеплении с конической шестерней приводного вала 14. Вертикальные нагрузки в эксцентриковом узле, в частности, нагрузки от массы втулки и приводной шестерни воспринимаются подпятником 19, состоящим из стальных и брон­зовых (иногда пластмассовых) колец, вращающихся под действием сил трения в масляной ванне. Нагрузки от узла подвижного ко­нуса воспринимаются сферическим подпятником. Необходимо от­метить, что если вертикальные составляющие усилий дробления Целиком воспринимаются сферическим подпятником, то горизон­тальные составляющие этих усилий вызывают соответствующие Реакции в эксцентриковом узле. Эти силы значительны, поэтому эксцентриковый узел работает в напряженных условиях, опорные поверхности узла (бронзовые втулки) подвержены изнашиванию.

Рис. 29.Конусная дробилка для среднего дробления (КСД)

Их заменяют при капитальных ремонтах машины. Зазоры в под­шипниках трения скольжения эксцентрикового узла имеют значи­тельно большие размеры по сравнению с принятыми. Такое реше­ние, по мнению Саймонса — автора конструкции конусной дро­билки с консольным валом, приводит к образованию между тру­щимися поверхностями масляной подушки, хорошо воспринимаю­щей динамические нагрузки от усилий дробления.

В верхней части станины имеется фланец 9, на который устанав­ливается опорное кольцо 5. Кольцо прижимается к фланцу ста­нины при помощи пружин 10, равномерно расположенных по ок­ружности кольца. В зависимости от типоразмера дробилки таких пружин может быть 20—30 штук. На внутренней цилиндрической поверхности опорного кольца имеется резьба, в которую ввинчи­вается корпус неподвижного конуса 7. К внутренней конической поверхности корпуса прикреплен сменный неподвижный дробя­щий конус 6 из марганцовистой стали. Зазоры между опорными поверхностями конусов так же, как в узле подвижного конуса, заполнены цинковой или цементной заливкой.

Корпус неподвижного конуса можно перемещать вниз или вверх, проворачивая его по резьбе и регулируя тем самым выход­ную щель дробилки. Корпус неподвижного конуса поворачивают специальным храповым механизмом. Когда установлен необходи­мый размер выходной щели, корпус фиксируют стопорным устрой­ством и затем стяжными болтами фиксируют зазоры в резьбе, т. е. корпус неподвижного конуса плотно прижимают к опорному кольцу.

Таким образом, максимальное усилие сжатия дробимого ма­териала в камере дробления машины определяется упругой силой амортизационных пружин 10, выполняющих функцию предохра­нительного устройства. Для больших типоразмеров дробилок сила прижатия пружинами опорного кольца к фланцу станины состав­ляет 4—6 МН.

Если усилия дробления превышают расчетные, например, при попадании в камеру дробления недробимых предметов, то пружины дополнительно сжимаются, опорное кольцо вместе с неподвижным конусом приподнимается, выходная щель увеличивается и недробимый предмет выходит из дробилки.

Дробилки КСД и КМД имеют систему жидкой циркуляцион­ной смазки. Масло под давлением подается специальным насосом в нижнюю часть эксцентрикового стакана, смазывает подпятник и поднимается по зазорам между трущимися поверхностями экс­центрикового узла, обильно смазывая их. Одновременно масло поступает в осевое отверстие вала подвижного конуса и далее по радиальному каналу к сферическому подпятнику. После смазки и охлаждения этих поверхностей масло сливается на конические шестерни, смазывает их и по сливной трубке поступает в бак- отстойник. Отстойник выполнен с электронагревателями для масла в холодное время года. Масляная система имеет контрольные приборы, регистрирую­щие расход масла, его давле­ние и температуру.

Рис. 30. Камеры дробления конус­ных дробилок:

а-для среднего дробления; б-для мелкого дробления.

При от­клонении показателей от за­данных для нормального режима работы привод дробилки автоматически отключается.

Подлежащий дроблению материал подается сверху в приемную воронку 5 и поступает далее на распределительную тарелку 4. Во время работы дробилки распределительная тарелка покачи­вается, тем самым равномерно

распределяя материал по загрузоч­ному отверстию дробилки.

По принципу действия и конструкции дробилки КМД анало­гичны дробилкам КСД и различаются лишь формой камеры дроб­ления, т. е. профилями дробящих конусов (подвижного и непод­вижного) (рис. 30, а, б).

Камеры дробления дробилок КМД (рис. 30, б) принимают мень­шие по размеру куски и при одинаковом размере выходной щели выдают более мелкий продукт, чем камеры дробления дробилок КСД (рис. 30, а). Это достигается особой формой камеры с более длинной параллельной зоной, при движении по которой материал, подвергается неоднократному сжатию до размера выходной щели z'.

Конструкции конусных дробилок непрерывно совершенствуют. В последнее время в некоторых дробилках в качестве аморти­зирующих устройств применяют гидравлические и гидропневматические системы, которые одновременно регулируют размер выходной щели.

Регулирование размера выходной щели обычных конусных дро­билок является трудоемкой и длительной операцией.

В дробилках КСД и КМД щель необходимо часто регулировать для компенсации износа конусов и поддержания постоянной круп­ности готового продукта. В связи с этим устройства для регулиро­вания щели в конусных дробилках должны обеспечивать мини­мальную трудоемкость процесса регулирования, безопасность и простоту в эксплуатации, возможность дистанционного и автомати­ческого управления.

Выполнение дробилки с механизмом, обеспечивающим быстрое и легкое регулирование выходной щели, значительно повышает эксплуатационную характеристику и техническое исполнение ма­шины в целом.

На рис. 31 показана конусная дробилка СМД-105 с диаметром подвижного конуса 600 мм. Конструкция этой дробилки по испол­нению основных узлов не отличается от типовой конструкции, при­веденной на рис. 29. Отличие этой дробилки состоит в выполне-

нии ее с гидравлическим механизмом регулирования выходной щели, что является существенным преимуществом по сравнению с отечественными дробилками КСД и КМД.

Дробилка СМД-105 предназначена для получения мелкого про­дукта размером 3—20 мм из прочных абразивных горных пород: гранитов, базальтов, кварцитов и других подобных материа­лов.

Подвижный конус дробилки 2 установлен в станине 1 на под­пятнике 12, вал 18 подвижного конуса размещен в эксцентриковой втулке 17. В верхней части подвижный конус имеет распредели­тельную тарелку 6, способствующую равномерной загрузке дро­билки исходным материалом.

Корпус 5 неподвижного конуса выполнен с резьбой и высту­пом 22, который входит в паз корпуса 7, и соединен резьбой с опор­ным кольцом 3, закрепленным на фланце 11 станины 1 посредством пружин 13.

От проворачивания по резьбе корпус неподвижного конуса зафиксирован контргайкой 10. Фиксацию производят собачкой 9, контактирующей с зубчатым венцом 3, размещенным на корпусе 7. Собачка 9 соединена с гидроцилиндром 20. Другая собачка 4 установлена на станине и приводится в действие гидроцилиндром 23. Контргайку 10 поворачивают гидроцилиндры 19 и 21.

Привод дробилки 14 состоит из клиноременной передачи, вала 15 и конической зубчатой передачи 16.

При необходимости регулирования выходной щели гидроци­линдры 19 и 21 отпускают контргайку 10, при этом корпус 5 не вращается по резьбе опорного кольца 3, так как корпус 7 удерживается собачкой 4 а корпус 5 выступом 22 соединен с кор­пусом 7. Затем собачка 4 выводится из зацепления, а собачка 9 вводится в зацепление с зубчатым венцом 8 и контргайка 10 соединяется с корпусом 5. При вращении контргайки 10 одновре­менно поворачивается корпус по резьбе кольца 3, изменяя размер выходной щели дробилки. После окончания регулирования со­бачка 9 выводится из зацепления, а собачка 4 вводится в зацепле­ние с зубчатым венцом 8 и гидроцилиндры 19 и 21 затягивают контр­гайку 10.

Таким образом, описанная конструкция узла регулирования размера выходной щели обеспечивает как регулирование щели, так и надежную фиксацию корпуса конуса в заданном положении при помощи гидросистемы.

Американская фирма Аллис-Чалмерс выпускает для среднего и мелкого дробления дробилки типа «Гидроконе» (рис. 32), вал подвижного конуса которых вращается в двух опорах: верхней 2 и нижней 9 и опирается внизу на гидравлический плунжер 14. Цилиндр плунжера соединен с масляным резервуаром специаль­ной автоматической системой.

При нагнетании или выпуске масла из гидроцилиндра поднимается или опускается подвижной конус 6.

Автоматическая система обеспечивает дистанционное плавное регулирование размера выходной щели, пуск дробилки под за­валом и пропускание недробимых предметов.

На верхний конец вала 7 подвижного конуса на скользящей посадке надета втулка 3, которая опирается на крестовину 4, расположенную на верхней части 5 корпуса дробилки. Втулка крестовины имеет форму песочных часов, что способствует равно­мерному распределению нагрузки. Втулка установлена в ступице крестовины на конической посадке и ее легко можно заменить. Смазка трущихся поверхностей в узле верхней опоры произво­дится консистентной смазкой и защищается от проникновения пыли сальником с двойной пружиной.

Вверху у загрузочной воронки установлен наклонный лоток 1, имеющий привод от индивидуального электродвигателя, что обес­печивает равномерность загрузки камеры дробления исходным материалом.

Нижний конец вала подвижного конуса по скользящей посадке входит в эксцентриковую втулку 9, эксцентриковая втулка вра­щается в стакане 10, выполненном за одно целое с нижней частью корпуса дробилки 8. Эксцентриковая втулка вращается от кони­ческой пары 11 и горизонтального приводного вала 12.

Центр нижнего конца вала описывает окружность диаметром, равным двойному эксцентриситету втулки, поэтому торец вала опирается на плунжер гидроцилиндра через специальный упор­ный подшипник 13_у состоящий из трех отдельных стальных от­полированных дисков, два из которых (верхний и нижний) имеют на своей поверхности сеть масляных канавок.

Если сравнивать различные конусные дробилки для среднего дробления, то следует отметить, что дробилки с двумя опорами (верхней и нижней) имеют по сравнению с дробилками с консоль­ным валом следующие преимущества: лучшее распределение на­грузки, а следовательно, возможность развивать большие усилия дробления; возможность выполнения камеры дробления более крутой (угол наклона образующей к основанию конуса 55—60°), что способствует повышению производительности и снижает трение материала о футеровку при его движении вниз.

Дробилки с консольным валом должны иметь более острый угол наклона образующей (до 40—45°), чтобы ограничить момент от консольной нагрузки.

Вместе с тем дробилки с двумя опорами подвижного конуса значительно сложнее, чем с консольным валом, корме того, они больше по габаритным размерам.

Вал с двумя опорами конструктивно необходим для дробилок крупного дробления. Для дробилок среднего и особенно мелкого дробления целесообразность такого решения нельзя считать окончательно доказанной. Некоторые модели отечественных дро­билок ККД выполнены также с опорой подвижного конуса на ги­дроцилиндр по типу дробилки, описанной выше.

Совершенно очевидно, что применение гидравлики и гидро­пневматики повышает надежность работы предохранительного устройства, значительно упрощает и облегчает регулирование раз­мера выходной щели, обеспечивает дистанционное управление дро­билкой, т. е. делает ее более приспособленной к работе в автомати­зированных линиях. Поэтому такие конструктивные решения следует считать перспективными.

Многие фирмы предприняли попытки повысить работоспособ­ность эксцентрикового узла конусных дробилок применением подшипников качения. Так, например в эксцентриковом узле, конусных дробилок фирмы Драгон (Франция) установлены под­шипники качения (рис. 33). Амортизирующее и регулирующее устройство этих дробилок выполнено в виде гидравлических цилиндров, расположенных по внешней окружности корпуса дробилки и связанных с наружным конусом, который может пере­мещаться по вертикальной оси.

Дробилка снабжена гидропневматическим аккумулятором с давлением газа (12—16) 10^е МПа, обеспечивающим необходимые усилия прижатия неподвижного конуса. При попадании в камеру дробления недробимых предметов часть масла из гидроцилиндров выжимается в аккумулятор, наружный (неподвижный) конус приподнимается и недробимый предмет выходит из дробилки, после чего наружный конус возвращается в исходное положе­ние.

Изменение размера выходной щели связано с изменением коли­чества масла в гидроцилиндрах, что достигается сливом масла в ре­зервуар или подкачкой его насосом.

Примерно аналогичная по принципу действия амортизацион­ная система применена на конусных дробилках других фирм. Технико-эксплуатационные показатели этих дробилок выше, чем дробилок на подшипниках трения и с пружинным прижимом конуса, однако они требуют квалифицированного обслужи­вания.

В последнее время получила известность дробилка для круп­ного дробления типа «Эш-Верке» (рис. 34), выпускаемая фирмой Крупп (ФРГ). Эти дробилки называют щеково-конусными, так как приемное отверстие выполнено расширенным в верхней части в месте загрузки и работа их здесь подобна работе щековой дро­билки. При такой конструкции дробилки «Эш-Верке» возможно дробить более крупные куски материала, чем в обычных дробил­ках, и, следовательно, степень дробления в ней больше.

По мере продвижения дробимого материала вниз он рас­пределяется по окружнос­ти и нижняя часть дро­билки работает как обыч­ная конусная дробилка.