CC BY
30
УДК 621.926.2
В.Я.ТУРКИН, М.Ю.ТЯГУШЕВ
НПК «Механобр-техника», Санкт-Петербург
Р.А.САБЛИН
аспирант кафедры конструирования горных машин и технологии машиностроения
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК
Самыми распространенными процессами в промышленности являются дробление и измельчение различных материалов. Эти процессы поглощают почти 20 % вырабатываемой в стране электроэнергии. Доля капитальных, эксплуатационных и энергетических затрат предприятий на дробление и измельчение составляет более 50 % их экономического баланса. В связи с этим задача снижения себестоимости дробильно-измельчительных процессов все более актуальна. В статье рассмотрены основные конструктивные схемы щековых дробилок и направления их развития.
Crushing and degradation are the greatly using process for industry. It are take up almost 20 % energy output in the country. Share capital, operation and power of costs for crushing and degradation for factories, which are use this process, equal to more 50 % their economics balance. Because cost reduction on crushing and degradation is actual tasks. Main structural layouts of jaw crushers and their tendencies in the contribution.
В 1858 г. в США была создана первая щековая дробилка. Первые дробилки через систему рычагов, эксцентриков и распорных плит создавали усилия для дробления твердых и прочных горных пород. Увеличение объема перерабатываемых твердых материалов, повышение требований к технологическим показателям привело к быстрому развитию и модернизации щековых эксцентриковых дробилок. Конструкции дробилок разделяют на шесть типов*:
• щековая дробилка с простым движением щеки;
• щековая дробилка со сложным движением щеки;
• щековая дробилка с комбинированным движением щеки;
• уравновешенная щековая дробилка сложного движения;
• ударная дробилка фирмы «Крупп»;
* Вайсберг Л.А. Вибрационные дробилки. Основы расчета, проектирования и технологического применения / Л.А.Вайсберг Л.П.Зарогатский, В.Я.Туркин; ВСЕГЕИ. СПб, 2004. 306 с.
• дробилка фирмы «Голди» с гидравлическим приводом.
Однако современное развитие дезин-теграционной техники требует вовлечения революционных элементов в конструкции дробилки, которые бы совершили качественный скачок в совершенствовании процесса дробления материалов. К такому типу машин относятся вибрационные щеко-вые дробилки (ВЩД) с инерционным приводом.
Процесс дезинтеграции материала в этих дробилках более эффективен из-за нового способа нагружения - многократное сжатие и сдвиг, в то время как в эксцентриковых дробилках дробление происходит одноосным сжатием. Достоинство вибрационных щековых дробилок - динамическая уравновешенность системы, что способствует созданию конструкций, не имеющих тяжелого корпуса, который является основой эксцентриковых щековых дробилок.
Рис.1. Конструктивная схема ВЩД с наклонной камерой дробления
1 - корпус; 2 - торсион; 3 - амортизаторы; 4 -
активная щека; 5 - реактивная щека; 6 - дебаланс;
7 - колосниковая решетка
Известны следующие конструктивные схемы ВЩД*:
• инерционные щековые дробилки с одной подвижной щекой;
• вибрационные щековые дробилки с двумя подвижными щеками;
• вибрационные щековые дробилки с тяжелым корпусом и маятником;
1х
100 ^ / 2
d d' d, мм
Крупность готового продукта
Рис.2. График гранулометрического состава продукта дробления
1, 2 и 3 - возможная, практическая и теоретическая кривая соответственно
* Там же. Вайсберг Л.А. ...
• щековые дробилки с вибратором на корпусе;
• вибрационные щековые дробилки с волноотводами.
Для уменьшения габаритных размеров виброщековой машины для использования ее в стесненных условиях создана дробилка с наклонной камерой дробления (рис.1).
Обзор авторских свидетельств, патентов и статей, посвященных развитию ВЩД, доказывает, что еще не исчерпан ресурс совершенствования дробилок такого типа. Более того, процесс развития можно вести в нескольких направлениях. Рассмотрим эти направления.
Область эффективного режима работы ВЩД формируется под влиянием эффектов вибротранспортирования, повышения концентрации нагрузок на крупные куски и многократности приложения нагрузок к дробимым кускам в разных направлениях. Для определения этой области необходим выбор рациональных конструктивных параметров (угол наклона, масса дебаланса, ускорение и амплитуда щек) при совместном их действии.
График гранулометрического состава получаемого продукта имеет вид возможной кривой (рис.2), близкой к прямой, характеризует полифрактный характер дробления. Из этого графика видно, что значительный объем продукта относится к переизмельченным фракциям (100 - у2). Для увеличения эффективности работы дробилки необходимо, чтобы график имел вид возможной кривой (рис.2), так как при этом существенно увеличивается количество необходимого класса крупности ( у" - у" ).
Необходимо также обратить внимание на геометрию щек. Последние имеют прямолинейный профиль с различным видом поверхности. В результате материал равномерно распределяется по щеке. Однако если щеку выполнить с криволинейным профилем (рис.3), то дробимый материал под действием вибрации будет выводиться в центр (рис.3, а) или периферию (рис.3, б) камеры дробления, что приведет к освобождению «крупных» кусков от «мелочи».
78 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.170. Часть 1
Малый выход материала заданной крупности вызван таким процессом, как переизмельчение. Последнее происходит, потому что материал (крупные куски) дробится в самом начале камеры дробления и получаемые куски продолжают участвовать в процессе дробления при их движении по всей камере дробления. Во избежание переизмельчения необходим своевременный вывод материала заданной крупности из камеры дробления, для осуществления чего можно поверхность щеки выполнить в виде колосниковой решетки (см. рис.1).
Одним из направлений развития ВЩД является создание одновибраторной дробилки (рис.1). Большинство предложений по созданию одновибраторных щековых дробилок оканчивалось неудачей. Конструкции дробилок были малоэффективны и не соответствовали поставленной задаче -созданию дробилки с реактивной дробящей щекой, колебания которой происходят синхронно в противофазе с активной щекой.
2
Рис.3. Криволинейный профиль щек в поперечном разрезе
1 - верхняя щека; 2 - нижняя щека
Эффективность этих и многих других предложений можно подтвердить или опровергнуть, на данном этапе, только экспериментально, при испытании макета одновиб-раторной виброщековой дробилки с наклонной камерой дробления, создаваемой в НПК «Механобр-техника».
Положительные результаты испытаний позволят найти наиболее эффективные пути дальнейшего совершенствования виб-рощековых дробилок нового технического уровня.
б
а
1
Научный руководитель д.т.н. проф. В.В.Габов
