Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Производственная база дорожного строительства. Учебное пособие.pdf
3.3. Размеры основных элементов щековой дробилки
+
=
+
Параметры Зависимость
B
1
(1,7…2,1) В
B3 (0,6…0,9) В
B5 (2,5…5,0) В
B6 (2,0…3,0) В
H1 (2,2…3,5) В
l (0,16…0,32) В
r (0,03…0,05) В
l3 (0,8…1,4) В
l4 (0,6…1,0) В
d
1
(0,4…0,7) В
d2 (0,35…0,65) В
α, град
β, град
γ, град
15…20
20…25
5…12
Оптимальные значения хода сжатия для щековых дробилок с различной кинематикой определяются (по экспериментальным зависимостям) для дробилок со сложным движением:
– в верхней части подвижной щеки
– в нижней части подвижной щеки
Величина среднего хода подвижной щеки дробилки
Число оборотов эксцентрикового вала дробилки определяется по
формуле
; (3.15)
н
S
= . (3.17)
ср
KKnα=
5,0
ВS )03,0...06,0(в=
bS 10,07
. (3.16)
SS
нв
2
g
tg
,
стд
(3.18)
S
2
н
31
где
=
−
=
−
π−=
σ
K
−дK
коэффициент динамичности, принимается
K
д
0,8;
K
коэф-
ст
фициент, учитывающий стеснённое падение дробимого материала из камеры дробилки,
K
ст
);95,0...9,0(
α – угол захвата, град;
S
н
ход под-
вижной щеки внизу камеры дробления, м.
3.2.2. Определение нагрузок в элементах дробилки
Расчёт нагрузок в элементах дробилки заключается в определении
внешних сил, действующих на звенья механизма и реакций в кинематических опорах. При дроблении исходного материала, в процессе работы
дробильно-сортировочного завода возможно попадание в поток материала
не дробимых тел, что может привести к поломке установки. В целях
предохранения от разрушения узлов и механиз
тивно предусмо
трено использование распорной плиты в качестве предо-
мов дробилки конструк-
хранительного элемента. Параметры распорной плиты рассчитываются на
заданную величину.
Величина силы при дроблении зависит от характеристик дробимого
материала. Для определения усилий в конструкции дробилки необходимо
знать равнодействующую сил дробления Р, действующую детали механизма дробилки и на основные звенья. При дро
имеет
место разрушение от всех видов напряжения, но разрушение от на-
блении куска материала
пряжений растяжения является основным видом. Объясняется это тем,
что дробимый кусок зажимается между рёбрами рифлений дробящих
плит, а при таком характере нагрузки в куске возникают растягивающие
напряжения, направленные перпендикулярно силам сжатия и вызывающие его разрушение.
Растягивающие напр
рёбрами (МПа):
яжения по сечению куска
раз
(3.19)
,/2
FР
, сжимаемого между
где F – площадь разрыва, м2; Р – сила сжатия, Н.
Принимая условно все дробящее пространство заполненным кусками
шарообразной формы, получаем суммарную нагрузку на дробящую
плиту:
2
FKР σπ=
дроб
где −
F активная площадь дробящей плиты, м2 (площадь, участвующая
дроб
в дроблении материала);
– коэффициент, учитывающий разрыхление и
дробраз
(Н), (3.20)
,8/
одновременность раздавливания в пределах одного качения щеки.
Например, установлено, что при дроблении гранита с пределом
прочности до 300 МПа и разрушающим растягивающим напряжением
6…7 МПа коэффициент K составлял 0,3; а нагрузка на дробящую плиту
2,7 МПа.
32
Коэффициент превышения номинальной нагрузки принимается равным 1,5 при нормальной работе дробилок и для предотвращения ложного
срабатывания предохранительных устройств. Тогда расчётная нагрузка на
дробящую плиту будет равна
2
дробрасч
FKРР σπ==
. (3.21)
8/5,15,1
дробраз
Принимается, что равнодействующая нагрузка на дробящую плиту
приложена к середине дробящей плиты по высоте, так как установлено,
что нагрузка на дробящую плиту распределяется равномерно.
Схема для определения действующих усилий на звенья щековой
дробилки со сложным движением представлена на рис. 3.8.
Принимаем, что равнодействующая усилий дробления Р, приложенная к середине дробящей плиты, напр
трисе угла захвата α. Сила Р
, действующая на переднюю стенку станины,
1
авлена пе
рпендикулярно к биссек-
равна Рcosα/2. Продолжая линию действия равнодействующей до пересечения с линией действия распорной плиты и соединив затем полученную
точку с осью эксцентрикового вала, получаем направления и значения
сил, действующих на основные звенья дробилки: сила R – усилие,
воспринимаемое эксцентриковым валом и подшипниками данного узла,
сила Р
– усилие, воспринимаемое распорной плитой и регулировочным
2
устройством.
В общем случае распорная плита испытывает внецентренное сжатие,
т.е. ось плиты не совпадает с линией действия нагрузки, что вызвано изменением положения опорных поверхностей сухарей при изменении ширины выходной щели и износом распорных плит и сухарей.
Рис. 3.8. Схема для определения усилий в щековой дробилке
33
На рисунке 3.9, а изо-
≤±=
σ
−
F
−
Р
−
−
=
бражена распорная плита с
осью, расположенной нормально к опорным поверхностям. В этом случае плита
подвергается только напряжениям сжатия. На рисунке 3.9, б показана схема
действия сил в распорной
плите, когда линия действия
Рис. 3.9. Схема действия сил
в распорной плите щековой дробилки:
а – по оси плиты; б – линия действия сил
не совпадает с осью плиты
сжимающей нагрузки и соединяющая точки контакта
плиты с сухарями не совпадает с ось
зывает
ю плиты, что вы-
изгибающий момент.
При использовании распорной плиты в качестве предохранительного
элемента её выполняют изогнутой, чтобы создать дополнительный изгибающий момент в расчётном сечении.
Распорная плита работает в условиях пульсирующего цикла нагружения при рабочей нагрузке и мгновенно возрастающих нагрузок при
попадании в дробилку инородного недробимого тела. В связи с эти
чёт
распорной плиты производится по наибольшему значению сжимаю-
м рас-
щего усилия и изгибающему моменту, возникающему от внецентренного
приложения этой силы, т.е. на предельную прочность.
Напряжение в распорной плите (МПа)
где
чения (сечение А-А);
момент сопротивления сечения, м3;
−W
усилие, сжимающее распорную плиту;
,][//
σ
WPeFР
(3.22)
и
площадь расчётного се-
экс-
e
центриситет в приложении нагрузки (расстояние от центра масс расчётного сечения до линии действия силы).
Предохранительные распорные плиты рассчитывают только на предельную прочность с коэффициентом запаса прочности 1,5. В качестве материала для изготовления распорных плит применяют серый чугун (СЧ 18-36
или СЧ 24-44). Предельную прочность рассчитывают по формуле
где
−σ
предел прочности материала на изгиб, Нм2;
b
эффициент запаса прочности;
1,5…1,6 – для предохранительных распорных плит.
=][n
σ
b
=
σ
][n
(3.23)
],[nn
≥
требуемый ко-
][n
2…2,5 – при рабочей нагрузке;
34
3.4. Влияние вида дробимого материала
Порода γ, кг/м3 σ, МПа E·103, МПа
на прочностные характеристики
Известняк мягкий 1400 40...60 35...50
Песчаник 2000 50...80 34...50
Известняк прочный 2700 100...120 35...50
Гранит мелкозернистый 3300 180...200 60...70
Гранит 2600 120 60
Мрамор 2400 80 55
3.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКИ
Конусные дробилки устанавливаются на стационарных и передвижных дробильно-сортировочных предприятиях и применяются для дробления пород высокой и средней прочности для всех видов дробления.
Это машины, у которых камера дробления образуется двумя усеченными
коническими поверхностями, одна из которых (внешняя) неподвижная,
а другая (внутренняя) – подвижная, расположенная эксцентрично по отношению к н
еподвижной. Разру
происходит за счёт сжимающих, истирающих и изгибающих нагрузок.
Измельчение материала происходит при сближении дробящих конусов,
а разгрузка готового продукта – при удалении конусов друг от друга, непрерывно, в разных камерах. Данная группа дробилок используется для
крупного, среднего и мелкого дробления. Отличием между различными
типами машин явля
ется форма
го дробления (ККД) образующие дробящих конусов имеют небольшой угол
при вершине. Неподвижный конус обращён основанием вверх, а подвижный вниз. У дробилок для среднего (КСД) и мелкого дробления (КМД)
образующие неподвижного и подвижного конусов имеют больший угол
при вершине и расположены почти пар
нию продукта дробления высокого качества. Разгрузка готового продукта
из конусных дробилок может быть центральной и боковой. На рисунке 3.10
показаны конусные дробилки для среднего и крупного дробления.
Конусные дробилки различают по установке вертикального вала –
с верхним подвесом дробящего конуса и эксцентриковые с неподвижной
осью. Дробилки с верхним подвесом дро
тем, что верхняя опора дробящего конуса воспринимает усилия дробления, имеет малый ход подвижного конуса в верхней части камеры дробления и сложное конструктивное исполнение.
шение материала в конусной дробилке
камеры дробления. У дробилок для крупно-
аллельно, что способствует по
его конуса характеризуются
бящ
луче-
35
а)
б)
Рис. 3.10. Конструкции дробилок для среднего и крупного дробления:
а – конусная дробилка для среднего дробления;
б – конусная дробилка для крупного дробления
36
Большое расстояние между
дробящими конусами вверху
у загрузочного отверстия при необходимом угле захвата обеспечивает приём и дробление крупных
кусков материала (рис. 3.11).
Эксцентриковые дробилки
с неподвижной осью имеют одинаковый ход по всей высоте камеры дробления, что повышает эффективность процесса дробления,
недостатком является повышенная
установочная мощность и недостаточная надёжно
эксцентрика из-за н
сть узла вала-
еравномерности удельных давлений на поверхностях вала-эксцентрика. Привод
конусных дробилок может быть,
Рис. 3.11. Узел подвески
подвижного конуса:
1 – колпак; 2 – гайка; 3 – обойма;
4 – конусная втулка; 5 – опорная шайба;
6 – неподвижная втулка
как ременным, так и гидродинамическим.
По принципу действия и конструкции дробилки КМД аналогичны
дробилкам КСД и различаются только формой камеры дробления, т.е.
профилями дробящих конусов (подвижного и неподвижного) (рис.
Камеры др
обления дробилок КМД принимают меньшие по размеру
3.12).
куски и при одинаковом размере выходной щели выдают более мелкий
продукт, чем камеры дробления дробилок КСД. Это достигается особой
формой камеры с более длинной параллельной зоной, при движении по
которой материал, подвергается неоднократному сжатию до размера выходной щели z'.
Рис. 3.12. Камеры дробления КСД и КМД дробилок:
а – для среднего дробления; б – для мелкого дробления
37
В процессе работы, из-за износа конусов и поддержания постоянной
=
β
крупности готового продукта, входную щель камеры дробления необходимо часто регулировать, что снижает эффективность данных дробилок.
3.3.1. Расчёт технологических параметров конусных дробилок
Конусная дробилка крупного дробления состоит из корпуса, неподвижного наружного конуса, подвижного внутреннего конуса с верхним
подвесом вала, привода и вспомогательных устройств. Процесс разрушения куска материала в конусных дробилках во многом аналогичен условиям дробления в щековых дробилках, поэтому для расчёта параметров
режима работы конусных дробилок возможно использовать ранее изложенную методику расчёта техн
олог
ических параметров щековых дроби-
лок. Расчётная схема конусной дробилки показана на рис. 3.13.
Угол захвата в конусных дробилках (угол между дробящими поверхностями подвижного и неподвижного конусов) не должен превышать
двойного угла трения, т.е. β + β
≤ 2φ. Для конусных дробилок крупного
1
дробления угол захвата принимается 21…23°, для дробилок среднего и
мелкого дробления 12…18°.
Частота вращения эксцентриковой втулки n для дробилок ККД определяется из условия обеспечения пути h свободно падающего куска, дробимого материала за время t, в течение которого эксцентриковая втулка
совершает половину оборота:
2
;2/
gth = ;/2 ght =
Из схемы (рис. 3.13) видно, что размеры с и d равны:
;tg
= hc
tgβ= hd
и
1
.)2/(2/1 hgn = (3.24)
;2/1 nt
1
rShdc 2)tgtg(
==β+β=+
, (3.25)
где r – эксцентриситет, расстояние от оси дробилки ОО до оси конуса О'О'.
Тогда
)tgtg/(2)tgtg/(
β+β=β+β= rSh . (3.26)
11
Рис. 3.13. Расчётная схема конусной дробилки
38
В конечном виде частота вращения эксцентриковой втулки n для ко-
γ==
γ−γ=−
нусных дробилок крупного дробления будет определяться
,/)tgtg(78,0/)tgtg(25,0
rrgn β+β≈β+β= об/с.
11
При вращении подвижного конуса, за счёт сил трения куска материала
о поверхность конуса, снижается скорость движения примерно на 10%.
В окончательном виде для дробилок крупного дробления частота
вращения эксцентриковой втулки будет определяться
,/)tgtg(71,0
rgn β+β= об/с. (3.27)
1
Для определения частоты вращения эксцентриковой втулки дроби-
лок среднего и мелкого дробления принимаются следующие допущения:
1) кусок измельчаемого материала в камере дробления скользит под действием силы тяжести по наклонной поверхности дробящего конуса; 2) за
время прохождения параллельной зоны кусок дробимого материала должен быть не менее одного раза сжат дробящими поверхностями конусов
(ри
с. 3.14)
.
Сила трения скольжения куска материала о поверхность конуса равна
, (3.28)
cosfGfHF
где −f коэффициент трения кусков материала о поверхность конусов.
Сила, способствующая продвижению куска материала по наклонной
плоскости, будет равна
, (3.29)
cossin fGGFT
где −Gсила тяжести куска материала; F – составляющая силы тяжести.
Рис. 3.14. Расчётная схема конусной дробилки среднего дробления:
а – схема действия сил в подвижном конусе и камере дробления;
б – схема движения куска по наклонной плоскости
39
Под действием силы кусок будет перемещается равноускоренно.
γ−γ=−
=
−
r
Если a – ускорение куска, то
,
cossin fGGFTma
или
dtdvfga /)cos(sin =γ−γ= . (3.30)
Тогда скорость перемещения куска будет равна
Cttfgv +γ−γ= )cos(sin . (3.31)
При t = 0 скорость куска υ тоже равна нулю, значит и постоянная интегрирования С = 0. Поскольку
то путь частицы равен
Постоянная C
равна 0, так как при t = 0, S = 0. Время одного оборота
1
tfgdtdSv )cos(sin/ γ−γ== и
2
2
2/)cos(sin nfgl γ−γ≥ .
)cos(sin CfgtS γ−γ= , (3.32)
1
эксцентриковой втулки t = 1/n. За это время кусок материала должен
пройти путь, равный или меньший длине параллельной зоны l ≥ S. Тогда
,2/)cos(sin lfgn γ−γ≥ об/с.
Длина параллельной зоны для дробилок среднего дробления принимается равной 1/12D, где D – диаметр подвижного конуса.
Тогда окончательно частота вращения эксцентриковой втулки в секунду
,)cos(sin5,7 Dfgn γ−γ≥ об/с.
Производительность конусных дробилок крупного дробления рассчитывается при условии, что за один оборот вала из дробилки выпадает
кольцо готового материала сечением (м
где h – высота кольца, м;
Тогда объём кольца
2
)
2/])[( hzSzF ++= , (3.33)
. (3.34)
)tgtg/(2
β+β= rh
1
м3, (3.35)
),tgtg/()(2
β+β+π= rrzDV
1н
где −zразмер выходной щели (за размер выходной щели для конусных
дробилок принимается расстояние между дробящими конусами при их максимальном сближении), м;
щели, м;
40
β и
углы образующих дробящих конусов к вертикали, град.
−β
1
эксцентриситет вала на уровне выходной