Машины для дробления материалов. Дробилки, разрушающие материал сжатием. (Лекция №2)

Машины для дробления материалов
1. Дробилки, разрушающие материал сжатием
Дробилки являются самым подходящим средством для грубого измельчения крупных кусков материала.
Щековая дробилка
Промышленные щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления прочных и средней прочности пород на первичной и вторичной стадии дробления. Степень дробления обычно i = 3÷5.
По характеру движения подвижной щеки щековые дробилки разделяют на дробилки с простым (ЩДП) и сложным качением щеки (ЩДС).
В дробилках с простым качанием подвижной щеки (ЩДП) материал измельчается преимущественно раздавливанием, в дробилках со сложным качанием (ЩДС), кроме раздавливания, происходит истирание материала.

Принципиальная схема щековой дробилки
с простым движением щеки (ЩДП) :
1 – неподвижная щека;
2 – подвижная щека;
3 – ось; 4 – эксцентриковый вал;
5 – шатун;
6 – распорные плиты

Щековая дробилка имеет две щеки: одну неподвижную – 1, другую – подвижную – 2, подвешенную на оси 3. Подвижная щека совершает возвратно-поступательное движение, за счет чего зазор между щеками попеременно то увеличивается, то уменьшается.
На обеих щеках установлены дробящие плиты-челюсти с рифлениями в продольном направлении. Рифления представляют собой клинообразные двугранные ребра.
Качательные движения подвижной щеке сообщает вращающийся эксцентриковый вал 4 через шатун 5 и распорные плиты 6.
Материал поступает сверху в пространство между щеками. При сближении щек материал дробится, а при удалении щек друг от друга куски материала опускаются вниз и выпадают из камеры, если их размеры меньше ширины выходной щели.
Путем регулирования ширины открытого зазора и частоты сближения щек можно изменять крупность зерен и расход измельчаемого продукта.

Типоразмер щековой дробилки определяется шириной В и длиной L
приемного отверстия камеры дробления (загрузочного зева дробилки), причем В характеризует максимальную крупность кусков, загружаемых в дробилку, а величина L определяется в основном ее производительностью.
В конструкциях щековых дробилок предусматривается установка предохранительных элементов и устройств, предохраняющих узлы машин от повреждений при попадании в камеру дробления инородного тела.

Геометрические размеры щековой дробилки:
B – ширина загрузочного отверстия;
b – ширина выходной щели при
максимальном раскрытии камеры
дробления;
H – высота загрузочного отверстия;
L – длина загрузочного отверстия

Размеры дробильной камеры
Ширина загрузочного отверстия В должна обеспечить свободный прием кусков максимальной крупности.
Ширина загрузочного отверстия и максимальный размер загружаемых кусков материалов должны соответствовать условию:

Частота вращения эксцентрикового вала n
Оптимальную частоту вращения эксцентрикового вала n, об/с, рассчитывают по эмпирическим формулам:
с загрузочным отверстием шириной 600 мм и менее
n = 17 b–0,3 ,
с загрузочным отверстием шириной 900 мм и более
n = 13 b–0,3 ,
где b – ширина выходной щели, мм.

Достоинства щековых дробилок: простота конструкции, надежность, широкая область применения, компактность, удобство обслуживания.
Недостатки: периодичность воздействия рабочего органа на материал, неполная уравновешенность движущихся масс.
Для уменьшения шума и ударов, связанных с неуравновешенностью, дробилки устанавливают на тяжелых фундаментах.

Конусная дробилка
Конусные дробилки по технологическому назначению делят на конусные дробилки крупного дробления (ККД), которые обеспечивают степень дробления i = 5 ÷ 8; конусные дробилки среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления, обеспечивающие степень дробления i = 20÷50.
Конусные дробилки применяют для дробления материала прочностью до 300 МПа с высокой степенью абразивности. Эти машины отличаются высокой производительностью. В химической промышленности в основном используют дробилки КСД и КМД.
Рабочими элементами дробилок являются поверхности двух конусов.

Принципиальная схема конусной дробилки
1 – неподвижный конус;
2 – подвижный конус;
3 – вал;
4 – эксцентриковый стакан;
5 – сферическая пята;
6 – зубчатая передача

Дробление материала осуществляется раздавливанием и истиранием в кольцевом рабо­чем пространстве между наружным неподвижным конусом (чашей) 1 и подвижным дробящим конусом 2, жестко закрепленным на валу 3. Внешний конус неподвижно связан со станиной дробилки. Нижний конец вала располагается в эксцентриковом стакане 4. Вал опирается на сферический подпятник 5 (дробилки с таким подвесом иногда называют дробилками с консольным валом). Эксцентриковый стакан приводится во вращение через коническую передачу 6.
Подвижный дробящий конус совер­шает круговые движения внутри неподвижного конуса, последо­вательно максимально приближаясь к стенкам конической чаши и удаляясь от них. Приближение дробящего конуса к неподвижному сопровожда­ется дроблением материала, а удаление – разгрузкой продукта.

Рабочие поверхности внутреннего и внешнего конусов защищены съемными плитами.
Основным параметром дробилок типов КСД и КМД является диаметр нижнего основания подвижного конуса.

Производительность конусных дробилок (при сопоставимых параметрах) выше, чем у щековых дробилок. Это объясняется тем, что в конусных дробилках процесс разрушения материала и удаление его из зоны измельчения происходит непрерывно. Перекатывание дробящего конуса также способствует лучшему заполнению камеры дробления и захвату кусков.
Однако это не значит, что во всех случаях необходимо отдавать предпочтение конусным дробилкам. При малых производительностях и большой крупности исходного сырья щековая дробилка может оказаться выгоднее конусной.
Недостатки – большие габариты, повышенная энергоемкость.

Валковая дробилка
Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления материалов высокой и средней прочности, а также для измельчения пластичных и хрупких материалов. В зависимости от вида поверхности валков различают дробилки с гладкими (ДВГ), рифлеными (ДВР) и зубчатыми (ДВЗ) валками. Дробилки с рифлеными и зубчатыми валками применяются для среднего дробления, дробилки с гладкими валками – для мелкого дробления.
Наиболее распространены двухвалковые дробилки, где материал измельчается в пространстве между вращающимися навстречу друг другу валками одинакового размера (в дробилках ДВР и ДВЗ – раздавливанием и раскалыванием, в ДВГ – раздавливанием и истиранием).

Принципиальная схема валковой дробилки
1, 3 – валки;
2 – загрузочная воронка;
4 – станина;
5, 7 – подшипники;
6 – прокладка;
8 – пружина

Рабочими органами валковой дробилки являются два параллельных цилиндрических валка 1 и 3, вращающиеся встречно. Попадающий через загрузочную воронку 2 в рабочую зону кусок материала затягивается в рабочее пространство. Один из валков вращается в подшипниках 5, прочно закрепленных в станине 4. Другой валок вращается в подвижных подшипниках 7, скользящих вдоль рамы. На подвижные подшипники и, следовательно, на вращающийся в них валок нажимает пружина 8, давление которой регулируется нажимными гайками. Максимальное сближение валков, определяющее ширину щели и крупность выпускаемого материала, регулируется с помощью стальных прокладок 6. Пружинный прижим подвижного валка позволяет предохранить дробилку от поломки при попадании в нее металлических предметов или очень крупных кусков. Вращение валку сообщается от электродвигателя через ременную передачу.

Чтобы куски измельчаемого материала втягивались между валками, размер кусков должен быть примерно в 20 раз меньше диаметра гладких валков и в 12 раз меньше диаметра рифленых валков.
В одновалковых дробилках материал измельчается в пространстве между валком (зубчатым) и неподвижной плитой. Многовалковые дробилки – это комбинации двух- и одновалковых, в которых материал дробится в несколько приемов.
Степень измельчения хрупких и средней твердости материалов на валковых дробилках достигает i = 10÷15, а размер кусков продуктов дробления колеблется от 10 до 5 мм. Для твердых материалов степень дробления i = 3÷4.

Частота вращения валков валковой дробилки не должна превышать некоторого значения, при котором создаются неустойчивые условия захвата материала и возникают нежелательные колебания нагрузок.
Наиболее благоприятный режим работы наступает при окружной скорости vопт = 3÷6 м/с. Частота вращения валков nопт , об/с
nопт = vопт / πD ,
где D – диаметр валка, м.
Типоразмер валковых дробилок определяется диаметром и длиной валков.