Кириленко. Розрахунки щокової дробарки

32

При нижньому підвісі найбільше гойдання здійснює верхній кінець рухливої щоки. Нижній кінець щоки зафіксований віссю, тому ширина вихідної щілини залишається постійною. Це дозволяє отримувати продукт з одноріднішим гранулометричним складом. Проте в результаті постійності ширини вихідної щілини створюються застійні зони в нижній частині пащі дробарки.

Це затруднює вихід подрібненого матеріалу, знижує продуктивність і підвищує витрату енергії на одиницю готового продукту. Тому щокові дробарки з нижньою опорою рухливої щоки виготовляють невеликої продуктивності і застосовують в основному для дослідницьких цілей.

Найбільшому зносу піддається нижня частина зони плити дроблення. Для збільшення терміну служби ці плити виготовляють так, щоб при зношенні нижньої частини плити її можна було перевернути верхнім кінцем вниз.

Процес руйнування матеріалу відбувається в період руху рухливої щоки у напрямі нерухомої. При зворотному русі подрібнений матеріал висипається крізь висипний отвір.

2.2.3 Принцип дії та технічна характеристика дробарки ЩДС 4х9

Дробарка ЩДС 4х9 (рисунок 2.9) зі складним рухом рухливої щоки призначена для дроблення гірських порід. Дроблення матеріалу в ній відбувається за принципом роздавлювання й стирання між двома плитами, що дроблять, причому зусилля стирання досягає 70 % від зусилля роздавлювання

[4].

Конструкція дробарки представлена на рисунку 2.9. Дробарка складається з корпусу 1. У середині корпусу кріпиться нерухома плита, що дробить, 6. У

наскрізному отворі корпусу змонтований на підшипниках кочення ексцентриковий вал 3. На консольному кінці ексцентрикового валу встановлені шківи 4 для пасової передачі. Для запобігання поломкам деталей дробарки при

33

попаданні в зону дроблення недроблених тіл, передбачений "слабкий переріз"

плити розпору 5. На шатуні закріплена рухлива щока, що дробить, 2.

Рисунок 2.9 – Дробарка щокова ЩДС 4х9 (позиції наведено в тексті)

Обидві щоки, що дроблять, виготовлено зі зносостійкої марганцевистої сталі. Робочі поверхні щік, виконані рифленими, причому виступи однієї плити розташовуються проти западин інший. До нижнього кінця шатуна кріпиться за допомогою шарніра і сухарів 7 плита розпору 5. Регулювання ширини вихідного отвору відбувається зміною положення клину 8. Фіксація вибраного положення осі здійснюється гвинтом 9. Для вибору проміжків в рухливих з'єднаннях шатуна і плити розпору і попередженю ударів передбачена пружина розтягування 10 і тяга 11.

Дробарка приводиться в дію від електродвигуна за допомогою пасової передачі.

34

Дробарка має сталеву суцільнолиту станину, у виточках якої встановлені роз'ємні корпуси підшипників приводного валу. На середній ексцентричній частині валу підвішена рухлива щока.

Плита рухливої щоки закладається, в косий паз в нижній частині щоки, а у верхній її частині кріпиться двома затягуваними болтами М24 з потайними голівками.

Форма плит дроблення (рухливою і нерухливою), дозволяє в процесі експлуатації повернути їх на 180° (нижньою частиною, що швидше зношується,

догори).

Чавунна суцільнолита плита розпору служить одночасно і деталлю і запобіжним пристроєм від поломки інших частини дробарки, які раніше піддавались руйнуванню при попаданні недробленого матеріалу.

Замикаючий пристрій у вигляді сталевої тяги із спіральною пружиною запобігає випаданню плити розпору.

Для регулювання ширини розвантажувального отвору застосований пристрій з вертикальним клином та гвинтом, що піднімається і опускається.

На приводному валу насаджено два чавунні маховики, кожен з яких можна використовувати в якості приводного шківа.

Щоб уникнути викидання шматків перероблюваного матеріалу з камери дроблення над нею встановлений захисний кожух. Для кріплення дробарки болтами до фундаменту у фланцях станини зроблено 4 отвори ø 30 мм.

Щокова дробарка зі складним рухом рухливої щоки працює в такий спосіб.

Обертаючий момент від електродвигуна через пасову передачу передається на шків 4 ( рисунок 2.9), який обертає ексцентриковий вал 3, при цьому рухлива щока робить складний рух: у верхній частині – круговий, у нижній – по еліптичній траєкторії. Траєкторія нижніх точок рухливої щоки являють собою витягнуті у вертикальному напрямку замкнені криві, а траєкторії верхніх точок наближаються за формою до окружності. Малий рух нижньої частини рухливої щоки дозволяє одержати на виході більш дрібний і рівномірний по величині

35

матеріал. Переміщення рухливої щоки зверху вниз виключає залипання грузлих порід під час дроблення.

Характеристики щокової дробарки ЩДС 4х9 наведено в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Технічна характеристика дробарки ЩДС 4х9

3 Пропозиції щодо поліпшення технічних характеристик вузлів

щокової дробарки на основі патентного пошуку

Одним з "вузьких" місць мартенівського цеху є щокова дробарка, яку часто ремонтують у зв’язку зі зносом плити, що дробить. У вітчизняній практиці рішення з модернізації щокової дробарки в основному направлені не на підвищення надійності плит,що дроблять, а на регулюванні розмірів вихідного отвору та зміні конструкції камери дроблення.

Так авторським патентом RU 2365412 пропонується в щоковій дробарці,

що містить станину, нерухому і рухливу щоки з виконанням рухливої щоки ступінчастої форми, при цьому кут захоплення верхнього ступеня камери дроблення прийнятий менше допустимої величини, згідно з винаходом розташовані нижче ступені розміщені зі зміщенням їх верхніх кромок у бік,

протилежну від нерухомої щоки, з кутами захоплення, що не перевищують

36

допустиму величину, а геометричні параметри камери дроблення визначаються наступним співвідношенням:

h<а/2; Н>а/2,

де h - висота перехідної ділянки між суміжними ступенями;

Н – висота ступеня;

а – мінімальна відстань між нижніми кромками ступенів і нерухомою щокою, при цьому кут нахилу до горизонту перехідної ділянки між суміжними ступенями прийнятий рівним куту захоплення згаданих вище ступеней.

Це забезпечить збільшення пропускної спроможності щокової дробарки при гарантованому дробленні і проходженні гірської породи, у тому числі з шаруватою структурою, в камері дроблення, без збільшення висоти дробарки..

Патентом RU 2493916 пропонується зробити систему регулювання вихідного отвору. Згідно з винаходом, система регулювання вихідного отвору складається з клину і приводного пристрою, при цьому клин виконаний з кутом,

що забезпечує самогальмування при робочих навантаженнях, і розташований між роликом, що знаходиться на ексцентриковому валу і опорною поверхнею рухливої щоки з можливістю переміщення уздовж цієї поверхні. Приводний пристрій виконаний у вигляді двигуна, карданного валу, гайки і гвинта.

Технічний результат, що отримується при використанні винаходу, полягає в забезпеченні регулювання вихідного отвору для підтримки його в заданих межах.

Патент RU 2508941. Суть винаходу полягає в тому, що конструкція щокової дробарки, що містить корпус,приводну рухливу щоку і неприводну щоку, у якої неприводна щока через тягу шарнірно сполучена з двоплечим важелем, а інше плече жорстко сполучене з контрвантажем, вага якого визначається з умови

37

розрахункової максимальної сили, що діє на неприводну щоку з боку приводної рухливої щоки в процесі дроблення, дозволяє отримувати готову продукцію високої якості за рахунок того, що в процесі роботи дробарки неприводна щока під дією сили дроблення не переміщається до тих пір, поки в камеру дроблення не потрапив недроблений предмет.

У разі попадання в камеру дроблення недробленого предмета сила, що діє на неприводну щоку з боку приводної рухливої щоки, перевищить силу, що діє на неприводну щоку з боку контрвантажу, при цьому неприводна щока відіжметься, тобто переміститься у бік від робочої камери і після проходу або витягання недробленого предмета з камери дроблення щока повертається в колишнє початкове положення. Таким чином, розглянута конструкція з двохлечим важелем працює як запобіжник в режимі, що стереже.

Якість готового продукту підвищується за рахунок того, що в готовий продукт не потрапляють шматки дробленого матеріалу, що мають розмір більше за номінальний.

Вищезгадані патенти та багато інших змінюють конструкцію самої дробарки, що потребує багато ресурсів.Тому виходячи із світової практики запропоновано замінити існуючу плиту,що дробить з виступами трикутної форми на плиту з виступами трапецеїдальної форми. В цьому і полягає дана модернізація.

Модернізація відноситься до техніки для подрібнення гірських порід у промислових умовах, а саме до футерувальних плит робочих органів щокових дробарок, і може бути використана в гірничодобувній промисловості та будівництві для подрібнення порід будь–якої міцності. Плита, що дробить,

щокової дробарки включає плоску тильну поверхню з поглибленнями і робочу поверхню з рифленнями, виконаними у вигляді поздовжньо розташованих прямолінійних паралельних виступів притупленої трапецеїдальної форми.

Рифлення мають радіусне сполучення похилих поверхонь сусідніх виступів в

38

западинах, крайні по ширині плити рифлення виконані більш масивними, а

поглиблення з боку тильної поверхні виконані під кожним рифленням овальними і переривчастими, що мають у поперечному перерізі трикутну форму з округленими западинами. Винахід дозволяє підвищити зносостійкість і термін служби плити, зменшити ймовірність раптових поломок, поліпшити технологічність при литті і термообробці.

Відома суцільнолита плита,що дробить, щокової дробарки, що має плоску тильну поверхню і робочу поверхню з рифленнями, виконаними у вигляді поздовжньо розташованих паралельних виступів. Рифлення в поперечному перерізі утворюють рівнобедрений трикутник із закругленою вершиною, а по довжині виконані хвилеподібними (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1– Поперечний розріз існуючої плити

Така форма рифлень обрана з міркувань підвищення продуктивності та зведення до мінімуму плітнякових фракцій у подрібнювальній породі. Однак рифлення трикутної форми у міру зносу при експлуатації швидко затупляются,

збільшується радіус гнітючої поверхні і сила, необхідна для руйнування шматків породи, при цьому продуктивність дробарки знижується, а знос прискорюється. Хвилеподібний поздовжній профіль рифлень дійсно сприяє максимальному руйнуванню плітнякових фракцій в породі, але короткі відносно великі шматки породи при русі щоки дробарки можуть перескакувати з одного западини хвилеподібного профілю на іншу і забивати камеру дроблення в нижній зоні. У цьому випадку може знадобитися зупинка агрегату для очищення камери дроблення. Крім того, використання рифлень з

39

хвилеподібним поздовжнім профілем призводить до змінного по висоті камери дроблення куту захоплення шматків породи, причому в деяких зонах кут захоплення буде навіть негативним. Це може знижувати продуктивність щокової дробарки. Плита нетехнологічна при литті і термообробці, тому товщина плити різко змінюється в сполучених елементах – від рифлення до западини, під рифленнями при литті утворюються теплові вузли і можливе утворення рихлоти і раковин. Різкі переходи в западинах між сусідніми рифленнями сприяють концентрації напружень і утворення тріщин при литті і термообробці плити. Ці тріщини при експлуатації призводять до раптових поломок плит, що дроблять.

Найбільш близькою до винаходу за технічной сутністю і досягнутому результату є суцільнолита плита, що дробить, щокової дробарки, що має плоску тильну поверхню і робочу поверхню з рифленнями, виконаними у вигляді поздовжньо розташованих паралельних виступів притупленої трапецеїдальної форми (рисунок 3.2). Найчастіше такі плити виконуються з прямолінійним поздовжнім профілем рифлень, що забезпечує постійний кут захоплення по всій висоті камери дроблення. Встановлено, що використання плит, що дроблять, з рифленнями трапецеїдальної форми дозволяє знизити знос і збільшити термін служби плити. З метою зменшення маси плити і скорочення обсягу механічної обробки на тильній поверхні плит передбачаються поглиблення, форма і обсяг яких призначаються виходячи з вимог до міцності і жорсткості плити.

Однак така форма рифлень хоча й дозволяє дещо знизити знос і збільшити термін служби в порівнянні з плитою, що має рифлення трикутної форми, але добитися більшого виграшу не вдається. Питанням технологічності плити при литті і термообробці не приділяється серйозної уваги, а адже саме при цих процесах формуються кристалічна будова і дефекти матеріалу інструмента,

якими і визначаються міцність і твердість контактної поверхні плити. Зниження обсягу механічної обробки є незрівнянно менш важливим завданням, на сучасних фрезерних або грубошліфовальних верстатах ця обробка займає

40

хвилини. У міру зношування рифлень, як і в попередньому прикладі, якість металу на давлячій поверхні рифлень послідовно погіршується. Інтенсивність зносу рифлень плит після стирання поверхневого шару прогресивно збільшується, відповідно збільшується площа поверхні контакту плити і шматків подрібнювальної породи, а твердість матеріалу плити на поверхні контакту знижується. Збільшення площі і зниження твердості поверхні контакту призводить до необхідності збільшення контактних сил, необхідних для дроблення матеріалу, і сил тертя між плитою і руйнованою породою, при цьому інтенсивність зносу додатково збільшується. Як і в попередньому випадку, товщина плити різко змінюється в сполучених елементах – від рифлення до западини, ця обставина, а також різкі переходи в западинах між сусідніми рифленнями сприяють утворенню тріщин при литті і термообробці,

тріщини плит розвиваються при роботі дробарки, і плити раптово ламаються .

Метою модернізації щокової дробарки ЩДС 4х9 є підвищення зносостійкості і терміну служби, зменшення ймовірності раптової поломки,

поліпшення технологічності при литті і термообробці.

Зазначені цілі досягаються при комплексному вирішенні питань службової відповідності і технологічності інструменту. Конфігурація і розміри рифлень приймаються відповідно до рекомендацій для забезпечення високої ефективності дроблення гірської породи – мінімізації сил, необхідних для досягнення заданого ступеня подрібнення. Підвищення терміну служби досягається за рахунок зниження інтенсивності зносу рифлень плити. Цей ефект реалізується підвищенням якості литого металу при ретельному опрацюванні питань технологічності інструменту: оформлення плити, що дробить, як виливки з мінімально можливою зміною товщини від рифлення до западини, тим самим запобігає утворення усадочних дефектів у вигляді рихлоти і раковин і підвищується твердість і міцність матеріалу плити.

Зменшення вірогідності раптової поломки обумовлено відсутністю в конструкції плити різких переходів конструктивних елементів в сполученнях,

41

що сприяє зниженню концентрації термічних напружень, а також високою якістю металу плити після лиття і термообробки.

Поліпшення технологічності при литті і термообробці обумовлено усуненням масивів металу під рифленнями і теплових вузлів в литті, а також використанням жорсткої окантовки плити по поздовжніх гранях при виконанні крайніх по ширині плити рифлень більш товстими, ніж інші.

Плита (рисунок 3.2) має плоску тильну поверхню 1 і робочу поверхню 2 з

рифленнями 3. Ширина плити дорівнює ширині робочої частини щоки дробарки. Плита стикується з сусідніми по висоті плитами або з клиновим притиском за допомогою похилих поверхонь 4. Рифлення 3 виконані у вигляді прямолінійних паралельних виступів трапецеїдальної форми і однакової висоти. Кути вершин виступів притуплені радіусними сполученнями R1 бічних поверхонь і вершин рифлень. У западинах бічні поверхні сусідніх виступів плавно сполучаються по радіусах R2. Ці радіуси відповідають рекомендаціям ливарної технології по сполученням стінок виливків галтелями. Під кожним рифленням з боку тильної поверхні виконані переривчасті поглиблення 5, що мають у поперечному перерізі трикутну форму з округленими западинами радіусом R3. Поглиблення виконані переривчастими для підвищення поперечної жорсткості плити і розміщення монтажних отворів 6 під болти, що притискають плиту до щоки дробарки. У поздовжньому напрямку поглиблення мають овальну форму, а поглиблення, крайні по довжині плити і сусідні з отворами 6, виконані конічними. Крайні по ширині плити рифлення 7 виконані більш масивними за рахунок того, що зовнішні бічні грані 8 виконані менш крутими, а поглиблення 9 під цими виступами мають менший обсяг.

Збільшення товщини крайніх рифлень 6 і масиву металу під ними не призводить до зниження якості литого металу, тому крайні рифлення за рахунок більшої площі контакту з формою охолоджуються інтенсивніше, ніж плита в області внутрішніх рифлень. Найдовші овальні поглиблення 10

виконані уздовж призматичних виступів 11, виконаних на тильній поверхні і використовуваються для фіксації положення плити на щоці дробарки.