13.2.3. Щековые дробилки

Щековые дробилки разрушают материал, зажимая его между двумя плоскими твердыми плитами (щеками). В зависимости от конструкции привода различают дробилки с простым и сложным качанием щек.

Дробилка с простым качанием щеки (рис. 51, а) состоит из неподвижной щеки 1 и подвижной щеки 2. Привод включает эксцентриковый вал с маховиком 3, шатун 4 и две распорные плиты 5 и 6. При вращении эксцентрикового вала шатун, воздействуя на распорные плиты, изменяет угол их наклона и создает качание подвижной щеки, благодаря чему про­исходит дробление кусков материала, находящегося между щеками. Загрузку материала производят сверху в рабочее пространство, имею­щее клиновидную форму и заключенное между неподвижной и подвижной щеками.

В дробилках со сложным качанием (рис. 51, б) подвижная щека 2 подвешена на эксцентрике главного вала и таким образом является одновременно главным шатуном. В нижней части качающаяся щека поддерживается одной распорной плитой 4.

В дробилках с простым качанием угловые перемещения и усилия по длине подвижной щеки различны: чем ближе к оси вращения, тем меньше перемещения плиты и больше усилия, приложенные к материалу. Такое распределение усилий по длине щеки является технологически оправданным. Для дробления крупных кусков в верхней части дробилки требуется большее усилие, чем для дробления мелких в нижней ее части. Недостаток дробилок с простым качанием – малая величина хода в верхней части, поэтому захват крупных кусков ненадежен.

Рис. 51. Щековые дробилки: а) с простым качанием щеки, б) со сложным качанием щеки

Дробилки со сложным качанием щеки просты по конструкции и более компактны. В таких дро­билках щека качается не только благодаря наличию распорной плиты, но и получает слож­ное плоское движение, аналогичное движению шатуна кривошипно-ползунного механизма. Каждая точка рабочей поверхности щеки опи­сывает замкнутые кривые, наверху прибли­жающиеся к окружности, а внизу – овальные, вытянутые в вертикальной плоскости тем больше, чем ниже от оси вра­щения находится точка. Таким образом, мате­риал здесь не только раздавливается, но и час­тично истирается. Дробилки со сложным ка­чанием позволяют получать материал с большей степенью измельчения, чем дробилки с простым качанием щеки.

Основными параметрами, определяющими возможность и экономичность работы щековой дробилки, является угол захвата  между неподвижной и подвижной щеками; частота вращения эксцентрикового вала n (с^–1), производительность дробилки П (м³/ч); требуемая мощность электродвигателя N (кВт).

Угол  (рис. 52) должен быть такой, чтобы при нажатии качающейся щеки дробимый кусок не выскользнул из камеры дробления вверх.

Кусок материала, находящийся в камере дробления, подвергается со стороны качающейся щеки давлению P, а со стороны неподвижной – действию реактивной силы P₁. Обозначив через f коэффициент трения куска материала о поверхность плит, получим из условия равновесия сил

Рис. 52. Силы, действующие в щековой дробилке

(99)

Решив эти уравнения, найдем, что

.

(100)

Так как коэффициент трения определяется выражением f = tg, где  – угол трения, находим

.

(101)

Если обе щеки наклонны, то, проделав аналогичные вычисления, получим аналогичный результат. Таким образом, для того, чтобы происходил надежный захват куска, должно выполняться неравенство

.

(102)

Рекомендуется принимать  = 1522°. При этом глубина ка­меры дробления H должна быть в 22,5 раза больше ширины ее приемной части B. Диаметр куска материала D при этом должен со­ставлять 0,800,85 этой ширины.

Одним из основных факторов, определяющих производительность щековой дробилки, является частота вращения n (с^–1) главного вала (число качаний щеки). Если принять величину угла захвата между материалом и щекой  = 20°, что соответствует стальным щекам, то

,

(103)

где s – ход качающейся щеки, м.

Производительность (тонн в час) щековой дробилки определяется по формуле:

,

(104)

где  – коэффициент разрыхления выходящей из дробилки массы продукта;  = 0,300,65;

n – частота вращения эксцентрикового вала, с ^–1;

b – длина камеры дробления, м;

 – плотность материала, т/м³;

e – минимальная ширина выходной щели, м;

 – угол захвата.

Мощность электродвигателя находят, исходя из обобщенного закона разрушения твердых тел, по формуле (98), в которой V₁ определяется как разность объемов кусков материала до дробления и после него:

,

(105)

где D и d – диаметры соответственно исходного и готового (раздроб­ленного) кусков.

Подставив найденное значение V₁ в формулу (98), получим работу (в Дж) дробилки за один оборот вала:

(106)

где b, D и d – имеют размерность метры;

 и E – имеют размерность Паскали.

Зная работу дробилки за один оборот вала можно оценить необходимую мощность электродвигателя (кВт)

,

(107)

где  – коэффициент полезного действия привода щековой дробилки.

(Размерности величин, входящих в формулу (107) указаны выше).