Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Производственная база дорожного строительства. Учебное пособие.pdf
цесса дробления. Для обеспечения эффективной работы оборудования
составляется количественно-качественная схема производства работ
(рис. 3.3), которая определяет количественные потоки перемещения дробимого материала.
Основными показателями при выборе дробилок для первичного
дробления являются наибольший размер кусков исходного материала
D
и производительность завода П (м3/ч). Предельные размеры кусков,
mах
загружаемых в дробилки, не должны превышать 0,6 ширины загрузочного
отверстия дробилки для роторных дробилок крупного дробления;
0,65 – для роторных дробилок среднего и мелкого дробления; 0,85 – для
щековых и конусных дробилок. Производительность принимаемой дробилки на первой стадии дробления целесообразно иметь выше заданной производительности на 10 ... 30% с учётом неравномерности подачи материала.
Рис. 3.3. Количественно-качественная схема производства работ
21
Расчётная производительность дробилок первичного дробления оп-
−
=
=
=
ределяется по формуле
,ПП
K= (3.1)
нр
где −Пзаданная часовая производительность дробилки, указанная в технической характеристике для средних условий дробления м
3
K
/ч;
ко-
н
эффициент неравномерности подачи материала.
Степень трудности дробления характеризуется коэффициентом
трудности дробления, который принят для тяжёлых условий
для средних условий
K 1,04 и для лёгких условий
тр
K 1,15.
тр
K 0,85,
тр
По конструктивным признакам и методам разрушения оборудование
для дробления каменного материала подразделяют на дробилки щековые
(с простым и сложным качанием подвижной щеки), конусные, валковые и
дробилки ударного действия (молотковые, роторные).
Лёгкими условиями дробления считают:
– дробление лёгких пород (σ < 80 МПа) в кусках (0,7…0,85)
а,
где а – ширина загрузочного отверстия;
– дробление пород средней твёрдости (σ = 80…150 МПа) в кусках
размером (0,5…0,7)
а;
– дробление твёрдых пород (σ > 150 МПа) в кусках меньше 0,5а.
Средними условиями дробления считают:
– дробление твёрдых пород в кусках размером (0,5…0,7)
а;
– дробление пород средней твёрдости в кусках размером
(0,7…0,85)
а;
– трудными условиями дробления считают дробление твёрдых пород в кусках размером (0,7…0,85)
а.
В зависимости от крупности кусков исходного материала или размеров кусков на промежуточном этапе дробления различают крупное, среднее и мелкое дробление.
При выборе типа дробилки рекомендуется ориентироваться на производительность и крупность готового продукта дробления (табл. 3.1).
3.1. Производительность дробилок разных типов
Тип дробилки
Производи-
тельность,
т/час
Крупность
питания, мм
Крупность
готового
продукта, мм
Молотковая 6...200 100...300 13...45
Роторная 150...500 до 600 23...183
Конусная мелкого
дробления
22
13...250 30...350 10...55
Тип дробилки
Производи-
тельность,
т/час
Продолжение табл. 3.1
Крупность
питания, мм
Крупность
готового
продукта, мм
Конусная среднего
дробления 100...500 300...800 100...170
Конусная крупного
дробления 2000...3000 до 1300 350
Валковая (гладкие
валки) 10...85 40...75 2...14
Валковая (зубчатые
валки) до 700 до 1200 2...14
Щековая крупного
дробления 300...500 650 -1100 100...300
Щековая среднего
дробления 20...65 до 400 60...125
Щековые дробилки (рис. 3.4) применяются для крупного и среднего
дробления пород высокой и средней прочности (σ
качанием подвижной щеки, как правило, на первой стадии дробления.
Рабочий процесс происходит в камере дробления, образованной подвижной и неподвижной щеками. Разрушение кусков происходит при сближении подвижной и неподвижной щек, т.е. выполнение рабочего хода; продвижение кусков по высоте камеры и выход переработанного материала
из неё осущес
лостой ход).
Дробилки со сложным качанием щеки применяют для среднего и
мелкого дробления для пород средней крепости. Сложное движение подвижной щеки приводит к более интенсивному износу дробящих плит и
более частой их замене. Недостатками щековых дробилок являются высокая энергоёмкость и цикличный харак
Процесс р
чанием подвижной щеки происходит при сжатии частиц материала между
подвижной и неподвижной щеками. Вращательное движение подвижной
щеки эксцентрикового приводного вала преобразуется шатуном и распорными плитами в качательное движение подвижной щеки, подвешенной на
неподвижной оси; при этом траектории точек по
ляют собой дуги окружностей с центром в точке подвеса.
3.2. ВЫБОР ТИПА ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ
≤ 250 МПа), с простым
в
и от
твляется пр
ходе подвижной щеки от неподвижной (хо-
тер их работы.
азрушения материала в щековых дробилках с простым ка-
движно
й щеки представ-
23
Рис. 3.4. Щековая дробилка:
а – с простым движением щеки: 1 – станина; 2 – футеровка боковых стенок;
3 – ось; 4 – подвижная щека; 5 – шатун; 6 – эксцентриковый вал; 7 – пружина;
8 – задний упор; 9 – распорные плиты; 10 – тяга; 11 – неподвижная дробящая плита;
б – со сложным движением щеки: 1 – передняя стенка станины; 2 – защитный
кожух; 3 – подвижная щека; 4 – эксцентриков
ый вал; 5 – задняя балка; 6 – тяга;
7 – пружина; 8 – распорная плита; 9 – подвижная плита; 10 – неподвижная плита
24
В щековых дробилках со сложным качанием подвижной щеки за
=
=
−
счёт её подвески к эксцентриковому валу разрушения материала происходят за счёт сил раздавливания, раскалывания, излома и истирания материала.
Типоразмер щековой дробилки определяется размерами ширины B и
длины L загрузочного зева дробилки. Величина В характеризует макси-
мальную крупность кусков (D
ся D
= 0,85B, а величина L определяет её производительность.
max
), загружаемых в дробилку, и принимает-
max
В таблице 3.2 представлены технические характеристики щековых
дробилок.
Исходя из максимального размера загружаемого куска материала,
с учётом, что ширина приёмного отверстия должна обеспечить свободный
приём кусков максимальной крупности, ширина приёмного зева дробилки
будет равна
где D
– максимальный размер исходного материала, мм.
max
Длина камеры дробления L зависит от ширины и принимается
DB
max
,85,0/
(3.2)
(3.3)
./3,2...2,1 ВL =
Ширина b выходной щели зависит от размера максимальной фракции готового продукта и определяется выражением
max
.2,1
bd
(3.4)
В зависимости от размера производимого продукта (щебня) размер
выходной щели рекомендуется принимать следующих размеров:
– для дробилок мелкого дробления 20…80 мм;
– для дробилок среднего дробления 40…120 мм;
– для дробилок крупного дробления100…180 мм.
Высота камеры дробления зависит от размеров ширины камеры
дробления и угла захвата (угол между неподвижной и подвижной щеками):
=bBH
,
(3.5)
tgα
где α – угол захвата.
Расчётная схема щековой дробилки для определения угла захвата
представлена на рис. 3.5.
При выборе угла захвата необходимо учитывать свойства дробимого
материала. Угол захвата должен быть таким, чтобы материал, находящийся между щеками, не выталкивался вверх при нажатии, а разрушался.
25
3.2. Техническая характеристика щековых дробилок [7]
Показатели
Дробилки с простым
движением щеки
СМ204Б
СМД-
59А
СМД-
60А
со сложным движением щеки
ДЩ-
180
Дробилки
СМ-
165А
СМ-
166А
СМ16Д
Размеры приёмного
отверстия, мм
600×
900
1200×
1500
1500×
2100
180×
250
160×
250
250×
900
600×
900
Наибольшая крупность исходного
материала, мм
510 1000 1300 170 140 210 510
Угол захвата, град 19 20 20 15 15 15 19
Номинальная
выходная щель, мм
100 150 180 30 30 40 100
Минимальный
диапазон изменения
выходной щели, %,
не менее
+50 +25 +25 +50 +50 +50 +30
Производительность
при номинальной
щели, м
3
/ч
50 280 550 1,5 2,8 14 55
Мощность
электродвигателя,
кВт, не более
75 160 250 7,5 10 40 75
Масса камнедробилки без электродвигателя, кг
27 000 140 000 240 000 1100 1500 8000 20 000
Габаритные размеры, мм, не более:
длина 3900 6400 7500 1800 1000 1700 2700
ширина 2500 6800 7000 930 1000 1700 2600
высота 3000 5000 6000 1100 1100 2300 2500
На кусок, зажатый между щеками, действуют усилия Р и равнодействующая этих усилий R, которая стремится вытолкнуть кусок из дробящего пространства, причём,
.2/sin2 α= PR (3.6)
26
Силы трения, вызванные сжимающими
α
α≥α
усилиями, равны Pf и действуют на кусок
материала против направления выталкивающей силы, поэтому при выталкивании куска
вверх они будут направлены вниз, как показано на рис. 3.5. Массой куска можно пренебречь из-за незначительности. Кусок материала не будет выталкиваться вверх при условии, что удерживающие силы F, вызывае-
мые силами тр
ения
2/cos α= fPF , будут
больше или равны выталкивающей силе R,
т.е. для нормальной работы дробилки необходимо соблюдение условия:
или
≥α PfP
.
2/sin22/cos2
RfP ≥α2/cos2
Рис. 3.5. Расчётная схема
щековой дробилки
Следовательно, для обеспечения про-
цесса дробления должно соблюдаться условие:
f
или
2/sin2/cos
2/tgα≥f .
Заменяя вместо коэффициента трения скольжения между дробящей
плитой и куском – f на значение tgφ (где φ – угол трения), получим
.
α≥ϕ2
Неразрушенный кусок материала выталкивается вверх при α > 2φ.
Следовательно, для условия дробления материала необходимо, чтобы
угол захвата был равен или меньше двойного угла трения, т.е. α < 2φ.
Уменьшение угла захвата вызывает увеличение габаритных размеров
и массы дробилки, а увеличение угла захвата способствует снижению
производительности. Установлено, что при угле 18…19° возможна работа
кр
упных щеко
вых дробилок при дроблении прочных материалов валунов
и гальки.
Основной параметр щековой дробилки, от которого зависят техникоэксплуатационные показатели, – это ход подвижной щеки, т.е. величина
хода сжатия материала в камере дробления.
Для разрушения куска материала при его сжатии между дробящими
плитами ход щеки (S) должен быть не меньше н
сжатия до разрушения:
хода
где D – размер куска, мм; е – относительное сжатие:
>S
е = σ
еD, мм,
/ Е,
сж
еобходимого значения
где σсж – напряжение сжатия, МПа; Е – модуль упругости, МПа.
Для разрушения материала требуется больший ход щеки, так как
дробимые куски имеют разную форму и контактируют с дробящими пли-
27
тами в отдельных точках. Установлены оптимальные значения перемеще-
−
=
=−=
=
α
=
ния подвижной плиты (мм) для щековых дробилок [5]:
– со сложным движением
– с простым движением
(3.7)
;10,07,)03,006,0(
нв
нв
bSBS +=
(3.8)
;26,08,)03,001,0(
bSBS +
где В – размеры приёмного отверстия, мм; b – размеры выходной щели, мм; S
и Sн – перемещения подвижной плиты в верхней и нижней точ-
в
ке камеры дробления.
На производительность дробилки влияет частота вращения эксцентрикового вала (или число качаний подвижной щеки) (рис. 3.6). Частота
вращения эксцентрикового вала должна соответствовать перемещению
определённого объёма материала на расстояние h за время (t) отхода подвижной щеки из крайнего левого положения в кр
Технико-эксп
луатационные показатели работы дробилки ухудшают-
айнее правое.
ся при изменении частоты вращения эксцентрикового вала как в сторону
увеличения, так и в сторону уменьшения значения. При частоте вращения
вала дробилки выше требуемого значения, кусок материала не успеет выпасть из дробилки и вторично будет контактировать с дробящими плитами. Если час
тота вращения будет
меньше необходимого значения, то
уменьшается количество выходящего объёма материала из камеры дробления в единицу времени, что приводит к уменьшению производительности дробилки.
Эксцентриковый вал совершает п оборотов в секунду. Время отхода
щеки равно времени половины оборота, которое определяется
Из рисунка 3.6 видно, что
(3.9)
.2/1 nt
Sh
,tg/
н
где α – угол захвата.
Путь h, пройденный телом за время t, может быть определён по фор-
муле
2
,2/
gth = (3.10)
где g – ускорение свободного падения.
Следовательно, можно записать:
Тогда .2/1tg/2
28
н
ngSt =α=
2
.tg/2/
α= Sgt
н
Частота вращения эксцентрикого вала будет
μ
=
+
=
α+=
−
равна
)2/tg(2/1
Sgn α= . (3.11)
н
Производительность щековых дробилок
определяется объёмом материала, выпадающего
из камеры дробления (заштрихованный участок
на рис. 3.6) при отходе подвижной щеки за один
оборот вала с учётом частоты вращения эксцентрикового вала.
Тогда производительность дробилки (м
будет равна
(3.12)
,VnQ
3
/с)
Рис. 3.6. Схема
разгрузки
щековой дробилки
где V – объём материала, выходящий из камеры дробления при отходе
подвижной щеки за один оборот вала; n – частота вращения эксцентрикого вала; μ – коэффициент, учитывающий разрыхление материала в объёме
призмы и равный по опытным данным 0,4…0,45.
Объём призмы V (м
верхним основанием трапеции
3
) определяется её параметрами: высотой h (м),
Seb
, нижним основанием e и дли-
н
ной L (м), равной длине камеры дробления.
Производительность дробилки с учётом геометрических параметров
будет определяться по формуле [5]
(3.13)
.tg2/)(
н
α+μ= beLVnSQ
Величина производительности, вычисленная по этой формуле, имеет
отклонения от фактических данных, так как в ней не учтены степень износа дробящих плит, форма камеры, интенсивность подачи исходного
материала и другие факторы. Учитывая перечисленные недостатки, и на
основании экспериментальных данных предложена уточнённая формула
для определения производительности:
м3/с, (3.14)
,t2/)(
gDbBLbnсSQ
свср
где Sср – средний ход подвижной щеки, равный (Sн + Sв) / 2, равный значению хода сжатия вверху и внизу камеры дробления, м; с – коэффициент
кинематики, принимаемый для дробилок с простым движением щеки 0,84,
D
со сложным 1,0;
средневзвешенный размер кусков в исходном ма-
св
териале, м.
29
Мощность электродвигателя (кВт) определяется по формулам,
L
которые учитывают площадь приёмного отверстия дробилки и стадии
дробления:
– для дробилок крупного дробления:
– для дробилок среднего дробления:
– для дробилок мелкого дробления:
где В и
– ширина и длина приёмного отверстия, см.
;200/BLN =
;150/100/ BLBLN−=
,60/BLN =
3.2.1. Определение конструктивных
Схема механизма щековой дробилки и основные линейные размеры
дробилки представлены на рис. 3.7. Линейные размеры могут быть определены конструктивно по соотношениям, приведённым в табл. 3.3.
и технологических параметров дробилки
B
1
d
2
B
r
d
1
y
B
3
1
H
4
H
3
l
l
l
b
x
Рис. 3.7. Схема механизма щековой дробилки
30
B
6
B
5