CC BY
116
--------------------------------- © А.Н. Петухов, П.С. Желобков,
2009
А.Н. Петухов, П.С. Желобков
УВЕЛИЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДРОБЛЕНИЯ ИСХОДНОГО СЫРЬЯ В ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛКАХ
Щековые дробилки являются универсальными машинами, пригодными для работы в различных условиях. Но они имеют прерывный процесс дробления с чередованием рабочих и холостых ходов, вследствие чего имеют ряд недостатков. В статье предложена конструкция щековой дроблки, которая, в отличие от известных, не имеет холостого хода и одновременно производит крупное и среднее дробление.
Ключевые слова: щековые дробилки, степень дробления.
Отличительными особенностями щековых дробилок, имеющих широкое распространение на предприятиях рудной и угольной промышленности, являются расположение оси подвеса подвижной щеки (верхнее, нижнее) и характер движения последней (простое, сложное).
Вместе с тем, во всех конструкциях дробилок используется один и тот же принцип дробления - раздавливание исходного материала в пространстве между подвижной и неподвижной щеками. Собственно процесс дробления происходит во время сближения подвижной щеки и неподвижной (рабочий ход), выгрузка полученного материала - при удалении подвижной щеки от неподвижной (холостой ход). Дробилки работают в цикличном режиме, совершая попеременно рабочий и холостой ходы. Вследствие этого, их приводные двигатели подвергаются крайне неравномерным нагрузкам, что отрицательно сказывается на их работоспособности и сроке службы [1].
Во избежание этого в конструкциях всех щековых дробилок на вале шатуна монтируются два массивных маховика, которые при наборе скорости вала отдают свою кинетическою энергию процессу дробления и этим сглаживают пиковые нагрузки на электродвигатель.
Большая масса маховиков резко увеличивает общую массу дробилки и затрудняет запуск ее в работу. Поэтому дробилки запускают с помощью дополнительных тяговых средств. В новых конструкциях рассматриваемых машин предусмотрен ступенчатый пуск их при помощи фрикционной гидравлической муфты [2].
3
Рис. 1. Принципиальная схема щековой дробилки двойного дробления:
а) момент загрузки верхней камеры и рабочего хода в нижней камере; б). момент рабочего хода в верхней камере и выгрузки дробленого материала из нижней камеры в щековой дробилке: 1 - неподвижная щека; 2 - подвижная щека; 3 -станина дробилки; 4 - маховик, 5 - шатун; 6 - электродвигатель; 7 - клиноременная передача; 8 - отверстие для оси подвеса; 9 - камера загрузки; 10 - камера выгрузки; 11 - крепление для шатуна; 12 - углубление; 13 - отверстие перестановки шатуна
Кроме того, для увеличения степени дробления в новых дробилках увеличивают высоту рабочей камеры. Однако такое конструктивное решение уменьшает се производительность и увеличивает вероятность забивки межщекового пространства при одновременном росте массы.
Именно поэтому на предприятиях, использующих процессы дробления исходного материала, имеет место необходимость в щековой дробилке с большей степенью дробления, чем у используемых, работающей, по возможности, без холостого хода.
Этим требованиям отвечает разработанная на кафедре РПМ ШИ (Ф) ЮРГТУ (НПИ) щековая дробилка двойного дробления (см. рис. 1) [4].
Дробилка состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 щек, приводного эксцентрикового вала 4, шатуна 5. Подвижная щека шарнирно установлена на оси подвески 8, которая находится ниже ее
центра. Вследствие этого в дробилке образуются две зоны дробления: верхняя 9 и нижняя 10.
Предлагаемая дробилка работает следующим образом. Вращательные движения от электродвигателя 6 через клиноременную передачу 7 передаются на приводной эксцентриковый вал 4. Последний, вращаясь, приводит в движение шатун 5, который совершает возвратно-поступательные движения. Один конец шатуна шарнирно соединен с эксцентриконым валом, другой - через шарнир 11 упирается в верхнюю часть подвижной щеки. При вращении эксцентрикового вала шатун 5 давит на верхнюю часть подвижной щеки дробилки, вследствие чего верхняя часть ее сближается с неподвижной щекой и дробит материал раздавливанием в верхней зоне дробления. Нижняя часть щековой дробилки в это время удаляется от неподвижной щеки - в этой зоне происходит выгрузка дробленого материала. При продолжении вращения эксцентрикового вала, когда шатун окажется в нижнем положении относительно эксцентрикового вала, он начнет оттягивать верхний конец подвижной щеки от неподвижной. В этот момент будет производиться загрузка крупным материалом верхней зоны дробления. Нижний коней подвижной щеки, наоборот, сблизится с неподвижной щекой, вследствие чего в нижней зоне дробилки произойдет процесс дробления материала.
Таким образом, в любом полупериоде вращения эксцентрикового вала в верхней или нижней зонах будет происходить дробление материала. Холостой ход в этой дробилке отсутствует, то есть ликвидируются пиковые нагрузки на электродвигатель, а следовательно, нет необходимости в массивных маховиках.
Нижние части обеих щек имеют изгиб под углом к вертикали около 30°. За счет этого дробленый материал, попадая из верхней зоны дробления в нижнюю, в начале периода дробления будет скатываться по внутренней поверхности подвижной щеки и снизит начальную скорость движения. В отсутствии изгиба скорость выпадения материала из нижней зоны дробления будет выше скорости сближения щеК, и второй процесс дробления не произойдет. В момент разгрузки дробленого материала из нижней зоны дроблении, нижняя часть подвижной щеки отойдет от неподвижной щеки и примет вертикальные положения, чем обеспечивается свободная выгрузка конечного продукта под действием гравитационных сил.
Подвижная щека имеет на внутренней поверхности своего тела впадину 12. Наличие ее позволяет расширить расстояние между щеками на линии перехода дробленого материала из верхней зоны в нижнюю, что предотвращает забивку дробилки в этом месте.
Поскольку щековые, дробилки в основном применяются для крупного и среднего дробления и имеют степень дробления 3-4 [3], то одна такая машина заменит собой две и обеспечит две стадии дробления - крупную и среднюю. Следовательно, в данной дробилке почти в два раза сократится расход электроэнергии и эксплуатационных затрат. За счет отсутствия массивных маховиков и распорных плит снизится масса дробилки и упростится процесс запуска дробилки в работу. Более того, как указывалось выше, в ней обеспечивается одновременно крупное и среднее дробление, то степень дробления составляет не менее 12.
Расчет основных параметров дробилки:
1. Оптимальная частота вращения эксцентрика определяется
А 182 ,6 -1 ГП
по формуле: n = —-=-; мин [1], л/13
где Р - ширина приемного отверстия, м.
2. Путь прохождения дробимого материала по участку поверхности подвижной щеки ниже углубления за время полуцикла составит:
g(sin Р - ^cos Р)900
1 =------------2---------, м;
2п 2
где g - ускорение свободного падения, м/с2, Р - угол наклона
подвижной щеки, ф - коэффициент трения материала по железу.
Следовательно, для того, чтобы дробимый материал не выпадал из нижней зоны дробления минуя процесс дробления, длина части подвижной щеки ниже углубления должна быть не менее 1. Производительность и мощность электродвигателя дробилки определяется по известным электрическим формулам [1].
Для предохранения дробилки от поломок, в случае попадании в нее недробимых материалов (куски железа и пр.), одна из шарнирных осей шатуна делается ослабленной. Дополнительным предохранительным устройством может также СЛУЖИТЬ использование клиноременной передачи, которая при заклинивании дробилки начнет пробуксовывать и сохранит целостность деталей дробилки.
Из вышеизложенного следует, что предлагаемая конструкция щековой дробилки имеет ряд преимуществ по сравнению с известными конструкциями:
1) дробилка работает не в цикличном режиме, а в непрерывном, т.е. отсутствует холостой ход;
2) имеет значительно меньшую массу;
3) одновременно производит крупное и среднее дробление вследствие чего степень дробления увеличивается в 3 раза, а расход электроэнергии и затраты на ее обслуживание сокращаются;
4) имеет более простое устройство.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андреев С.Г., Перов В.А., Зверевым В.В. Дробление, измельчение, грохочение полезных ископаемых. - М.: Недра. 1980.
2. Арашкевич В.М. Основы обогащения руд. - М.: Недра,1973.
3. Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых. Том 1. Изд. МГТУ, 2006.
4. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2007119356/03 (021103), от 24.05.2007 г. ЕШ
Petuhov A.N., Zhelobkov P.S.
THE ENHANCEMENT OF EFFECTIVENESS OF CRASHING IN JAW BREAKER
Jaw crushers are versatile machines suitable for work in different conditions. But they have a discontinuous process of crushing with alternation of working and idle strokes, and therefore they have a number of disadvantages. The article presents a design of a jaw crusher which, unlike conventional designs, does not have an idle stroke and at the same time performs primary and secondary crushing.
Key words: Jaw breaker, fineness of dispersion.
— Коротко об авторах --------------------------------------------
Петухов А.Н. - кандидат технических наук, доцент кафедры РПМ, ЖелобковП.С. - студент Технического факультета,
Шахтинский государственный политехнический институт (филиал) Южно-Российского университета (НПИ) г. Новочеркасска
