Оборудование для измельчения материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Южное отделение РАО

Себряковский технологический техникум

КОНСПЕКТ лекций

по курсу «Технологическое оборудование отрасли»

Раздел «Оборудования для измельчения материалов»

для студентов дневной и заочной форм обучения

Ю.В. Столбов

Волгоград «Перемена» 2010

Оглавление

Тема 1. Общие сведения об измельчении материалов и применяемом оборудовании

Тема 2. Щековые дробилки

Тема 3. Конусные дробилки

Тема 4. Валковые дробилки

Тема 5. Дробилки ударного действия

Тема 6. Бегуны

Тема 7. Барабанные мельницы

Тема 8. Мельницы ударного действия

Тема 9. Мельницы для сверхтонкого помола

Тема 10. Мельницы с повышенной энергонапряженностью рабочих органов

Практическое занятие

Литература

Тема 1. Общие сведения об измельчении материалов и применяемом оборудовании

Общие сведения об измельчении материалов

Добываемые в карьерах и шахтах руды, топливо, химическое сырье и другие твердые полезные ископаемые, в том числе и используемые для производства строительных материалов, представляют собой, как правило, крупнокусковой материал, который для использования в производстве необходимо предварительно измельчать.

Измельчением называют процесс разрушения твердого тела путем воздействия на него внешних механических сил с целью уменьшения кусков до заданной крупности и их дальнейшего использования.

На измельчение может поступать материал, имеющий частицы и куски размерами от долей миллиметра до 1,2 м в поперечнике. В зависимости от крупности кусков измельченного материала процесс измельчения называют дроблением или помолом.

Дробление: размер кусков

крупное……………………………………………… 80ч200 мм

среднее…………………………………………………20ч80 мм

мелкое………………………………………………… 2ч20 мм

Помол: размер частиц

грубый…………….…………………………………… 2ч0,2 мм

тонкий……………………………………………… 0,2ч0,01 мм

сверхтонкий……………………………………… менее 0,01 мм

Размер кусков определяют измерением и обозначают буквами: D, d - размер куска до и после измельчения, соответственно (мм).

В зависимости от необходимой точности измерения пользуются одним наибольшим размером (длиной куска l) или двумя-тремя величинами, измеренными по взаимно перпендикулярным направлениям.

Среднее арифметическое или среднее геометрическое значение дает средний размер куска материала с различной степенью точности:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Степенью измельчения i называют отношение наибольших средних размеров кусков до и после измельчения, т. е.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Более точное значение степени измельчения находят по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

; - средневзвешенный размер кусков материала.

Для определения средневзвешенный размер кусков материала, разделяют исходный материал по крупности на несколько классов, находят процентное содержание материала каждого класса и определяют средний размер куска в каждом классе, а затем находят среднее значения всех классов. измельчение материал энергонапряженность скорость

Основы процесса измельчения

Физико-технологические свойства измельчаемого материала являются основой для проектирования или выбора соответствующего оборудования и технологической схеме.

Способы измельчения.

Раздавливание происходит под действием внешних сил, при котором частицы материала сжимаются и при достижении предела прочности сжатию разрушаются.

Истирание применяется для получения тонко дисперсных порошков. При истирании внешние поверхности частицы подвергаются деформации сдвига и постепенно срезаются скользящими измельчающими поверхностями.

Ударное измельчение происходит под действием динамических нагрузок с возникновением сжимающих, растягивающих, изгибающих и сдвиговых напряжений. При ударном измельчении различают три вида ударных воздействий: удар измельчающим телом, удар об опорную поверхность, удар частиц между собой.

В чистом виде ни один из способов в промышленных измельчителях не реализуется, а используется только в сочетании. Преимущественное значение имеет тот способ, для осуществления которого сконструирован измельчитель.

Теоретические основы измельчения

Существует несколько теорий, объясняющих затраты энергии на измельчение:

1.Теория Риттингера (поверхностная) - работа, затраченная на измельчение, прямо пропорциональна площади вновь образованной поверхности измельченного материала.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. Теория Кирпичева - Кика (объемная) - работа пропорциональна объему или массе измельчаемого материала:

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Теория измельчения Бонда, по которой работа измельчения пропорциональна среднему геометрическому из объема и площади поверхности куска:

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Классификация дробильно-помольных машин

1. По крупности и форме частиц конечного продукта

- дробилки (крупного, среднего и мелкого дробления);

- мельницы (грубого, тонкого и сверхтонкого помола)

2. По технологическому применению

- первичного и вторичного измельчения,

- периодического и непрерывного действия,

- сухого и мокрого измельчения,

работающие в открытом и замкнутом цикле.

Первичным называют измельчение, при котором материал поступает в дробилку или мельницу непосредственно из забоя карьера.

Вторичного измельчения материал поступает после предварительного первичного измельчения.

Машины периодического действия измельчают материал отдельными порциями, работают циклично. Цикл состоит из операций загрузки, обработки, разгрузки порции материала и подготовки машины к новому циклу.

В машинах непрерывного действия все операции совмещены во времени и выполняются непрерывно, что значительно увеличивает производительность. Большинство дробильно-помольных машин является машинами непрерывного действия.

Сухое измельчение -- это измельчение материалов естественной влажности или предварительно подсушенных.

При мокром измельчении влажность материала искусственно увеличивают, добавляя в него воду или водные растворы различных веществ.

При работе машины в открытом цикле материал проходит через машину один раз, а при замкнутом цикле после измельчения разделяется на две фракции, из которых мелкая используется, а крупная возвращается в машину для повторного измельчения.

3. По форме дробящих тел,

плоские, цилиндрические, конические, бочкообразные, шаровые, пластинчатые, в виде молотков и ножей.

4. По характеру движения дробящих тел,

- с простым и сложным вращением;

- с простым и сложным качением;

- с возвратно-поступательным движением и движением по сложным кривым линиям.

5. По конструкции и принципу действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

- Щековые дробилки измельчают материал раздавливанием между плоскими рифлеными наклонными поверхностями, одна из которых неподвижна, а вторая совершает качательные движения.

- Конусные дробилки измельчают материал в основном раздавливанием и частично изгибом между двумя коническими рифлеными поверхностями, из которых наружная неподвижна, а внутренняя совершает круговые движения, как бы обкатываясь по материалу, прижатому к внутренней поверхности неподвижного конуса.

- Валковые дробилки измельчают материал в основном раздавливанием и частично истиранием между двумя цилиндрическими, вращающимися навстречу друг другу поверхностями - гладкими, рифлеными или зубчатыми.

- Бегуны измельчают материал раздавливанием и истиранием между цилиндрическими поверхностями катков и плоской поверхностью чаши.

- Глинорезки измельчают материал ножами, вставленными под углом во вращающийся диск.

- Дробилки ударного действия, которые, в свою очередь разделяются на молотковые и роторные. В молотковых дробинках материал измельчается в основном ударом по нему шарнира подвешенных молотков, а также истиранием. В роторных дробилках дробление достигается в результате удара по материалу жестко закрепленных к ротору бил, ударом материала об отражательные плиты и ударов кусков материала один о другой.

- Дезинтеграторы измельчают материал ударом быстро вращающихся цилиндрических стержней при встречном движении рядов стержней, закрепленных на двух роторах.

- Аэробильные и шахтные мельницы измельчают материал ударом, так же как и молотковые дробилки, но позволяют получать мелкий продукт благодаря работе в замкнутом цикле.

- Кольцевые (роликовые) мельницы измельчают материал раздавливанием и истиранием подобно бегунам, но работает в замкнутом цикле.

- Барабанные (шаровые) мельницы с вращающимся барабаном измельчают материал ударом и истиранием дробящих тел, загруженных в барабан вместе с материалом.

- Вибрационные мельницы измельчают материал ударом и истиранием при соударении вибрирующих мелющих тел, загруженных в барабан вместе с материалом.

- Мельницы струйной энергии измельчают материал ударом и истиранием при соударении друг с другом частиц, быстро двигающихся по встречным или пересекающимся траекториям.

Тема 2. Щековые дробилки

Общие сведения

В промышленности строительных материалов щековые дробилки, в основном, применяют для крупного или среднего дробления. Щековая дробилка изобретена в 1858 году американцем.

Принцип работы

В камеру дробления, имеющую форму клина и образованную двумя щеками, из которых одна в большинстве случаев является неподвижной, а другая подвижной, подается материал, подлежащий дроблению. Благодаря клинообразной форме камеры дробления куски материала располагаются по высоте камеры в зависимости от их крупности - более крупные вверху, менее крупные - внизу. Подвижная щека периодически приближается к неподвижной, причем при сближении щек (ход сжатия) куски материала раздрабливаются, при отходе подвижной щеки (холостой ход) куски материала продвигаются вниз под действием силы тяжести и выходят из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, называемой выходной щелью b, или занимают новое положение, соответствующее своему новому размеру. Затем цикл повторяется.

В зависимости от кинематических особенностей механизма щековые дробилки можно разделить на две основные группы:

Дробилки, у которых движение от кривошипа к подвижной щеке передается определенной кинематической цепью. При этом траектория движения подвижной щеки представляет собой дугу окружности. Эти машины называются щековыми дробилками с простым движением подвижной щеки.

Дробилки, у которых кривошип и подвижная щека образуют единую кинематическую пару. В этом случае траектория движения точек подвижной щеки представляет собой эллипс. Дробилки с такой кинематикой называются щековыми дробилками со сложным движением подвижной щеки.

Конструкция щековой дробилки с простым движением щеки

1 - станина;

2 - неподвижная щека;

3 - боковые плиты;

4 - подвижная щека;

5 - ось;

6 - эксцентриковый вал;

7 - головка шатуна;

8 - маховик (2 шт);

9 - винт для регулирования выходной щели;

10, 11 - регулировочные клинья;

12 - пружина;

13 - распорные плиты;

14 - тяга;

15 - шатун.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кинематическая схема

1 - неподвижная щека;

2 - подвижная щека;

3 - камера дробления;

4 - эксцентриковый вал;

5 - шатун;

6 - распорные плиты;

7 - устройство для регу-лирования выходной щели;

8 - тяга;

d - min зазор между щеками;

S - величина хода подвижной щеки;

b - размер выходной щели;

Щековая дробилка для крупного дробления с простым движением подвижной щеки. Эта конструкция может считаться типовой, так как все отечественные дробилки для крупного дробления имеют аналогичную конструкцию и отличаются только размерами.

Типоразмер дробилки характеризует величина В - ширина приемного отверстия (расстояние между дробящими плитами верхней части камеры дробления в момент максимального отхода подвижной щеки). Этот размер определяет максимально возможную крупность кусков, загружаемых в дробилку D_max, принимаемых равными 0,85, от ширины приемного отверстия, то есть D_max=0,85B. Другим важным параметром служит длина приемного отверстия, т. е. длина камеры дробления L определяющая, сколько кусков диаметром D_max может быть загружено одновременно. Произведение двух величин В Ч L называется размером приемного отверстия щековой дробилки и является ее главным параметром. В зависимости от величины главного параметра (В Ч L в мм) щековые дробилки, выпускаемые отечественной промышленностью, составляют следующий размерный ряд: 160 Ч 250, 250 Ч 400, 250 Ч 900, 400 Ч600, 400 Ч 900, 600 Ч 900, 900 Ч 1200, 1200 Ч 1500, 1500 Ч 2100 мм, т.е. всего девять типоразмеров, из которых шесть первых представляют собой дробилки со сложным движением подвижной щеки, четыре последних - с простым. Станина дробилка должна обеспечивать жесткость всей конструкции при больших (несколько сотен тонн) усилиях, возникающих при дроблении прочных материалов.

Станины крупных дробилок, как правило, представляю собой цельные массивные стальные конструкции. В выемках боковых стенок станины крепятся коренные подшипники эксцентрикового вала. На эксцентричной части вала подвешен литой шатун, в нижнем конце которого имеются пазы для установки сухарей, являющихся опорными поверхностями для передней и задней распорных плит. Периодичность работы щековой дробилки, т.е. наличие холостого хода и хода сжатия, вызывает неравномерную нагрузку на приводной двигатель. Для выравнивания этой нагрузки эксцентриковый вал дробилки снабжается массивными маховиками, которые «аккумулируют» энергию при холостом ходе и отдают ее при ходе сжатия.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На один конец эксцентрикового вала насажден шкив-маховик, на другой маховик. Оцепление шкива-маховика с валом обеспечивается фрикционной муфтой. Между ступицей шкива-маховика и валом находятся бронзовые втулки, по которым шкив-маховик может свободно проворачиваться, если крутящий момент превысит расчетный. Таким образом, фрикционные муфты и свободная посадка шкива-маховика на вал предотвращают поломки деталей дробилки при перегрузках, т.е. являются предохранительными устройствами.

Подвижная щека, представляющая собой стальную отливку коробчатого сечения, подвешена на оси, концы которой установлены в подшипниках с бронзовыми вкладышами в верхней части боковых стенок станины. В нижней части щеки имеется паз для установки сухаря, в который упирается передняя распорная плита. Задняя распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства. Опорные поверхности распорных плит изнашиваются при работе машины и поэтому распорные плиты имеют сменные наконечники. Силовое замыкание звеньев механизма привода подвижной щеки обеспечивается тягой.

На неподвижную и подвижную щеки крепятся дробящие плиты, которые непосредственно соприкасаются с дробимым материалом и является основными рабочими органами щековых дробинок. Рабочие поверхности дробящих плит и боковые стенки станины образуют камеру дробления. Часть боковых стенок станины, выходящих в камеру дробления, футеруется сменными футеровочными плитами. Дробящие плиты крупных щековых дробилок сборные, состоят из отдельных частей и крепятся к щекам при помощи болтов с потайными головками. Такое крепление применяется для боковых футеро-вочных плит.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкция дробящей плиты определяется ее продольным и поперечным профилями. Рабочую часть плиты делают рифленой и в редких случаях для первичного (грубого) дробления - гладкой. Поперечный профиль плиты характеризуется размерами и конфигурацией рифлений. От продольного профиля дробящих плит зависят угол захвата, наличие криволинейной или параллельной зоны и другие параметры камеры дробления, влияющие на условие процесса дробления.

Рифления трапецеидальной формы (тип І) применяются для предварительного дробления в дробилках с шириной приемного отверстия 250 и 400 мм. Рифления треугольной формы (тип ІІ) используют для предварительного дробления в дробилках с шириной приемного отверстия 600 мм и более и для окончательного дробления в дробилках с шириной приемного отверстия 250, 400 и 600 мм.

При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает качательное движение по дуге окружности, центром которой является центр оси подвеса. Наибольший размах качания (ход сжатия) имеет нижняя точка подвижной щеки. За величину хода сжатия какой-либо точки подвижной щеки принимается величина проекции траектории движения данной точки на нормаль к неподвижной щеке.

Срок службы дробящих плит находится в прямой зависимости от величины вертикальной составляющей хода (при прочих равных условиях), что подтверждается практикой эксплуатации щековых дробилок.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На дробилках с простым движением при малой вертикальной составляющей хода сжатия дробящие плиты служат в несколько раз дольше, чем на дробилках со сложным движением, где величина этого хода намного больше. В этом заключается преимущество кинематической схемы дробилки с простым движением.

Другим преимуществом этой кинематической схемы является обеспечение большого выигрыша в силе верхней части камеры дробления (рычаг 2-го рода), что очень важно при дроблении кусков горной массы больших размеров и высокой прочности.

Недостатком дробилок с простым движением является малая величина хода сжатия верхней части камеры дробления. В верхнюю часть камеры дробления попадают крупные куски материала, для надежного захвата и дробления которых необходим больший ход, чем в нижней части, где дробятся куски меньших размеров и формируется готовый продукт. Поэтому в нижней части камеры дробления ход сжатия должен быть соответственно меньше.

В дробилке с простым движением щеки наблюдается обратное явление, т.е. наибольший ход сжатия (размах качания) имеет низ подвижной щеки, в верхней же части этот ход значительно меньше.

В дробилках со сложным движением подвижная щека шарнирно подвешена на эксцентричной части приводного вала. Низ подвижной щеки шарнирно опирается на распорную плиту. Другим концом распорная плита опирается на регулировочное устройство.

Дробилка со сложным движением проще по конструкции, компактнее и менее металлоемка, чем дробилки других типов. У такой дробилки траектория движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая - эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части - сильно вытянутый эллипс.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкция щековой дробилки со сложным движением щеки 1 - станина; 2 - неподвижная щека; 3 - камера дробления; 4 - подвижная щека; 5 - подшипник; 6 - эксцентриковый вал; 7 - винт для регулирования выходной щели; 8 - пружина; 9 - гайка; 10 - тяга; 11,12 - регулировочные клинья; 13 - распорная плита.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - неподвижная щека;

2 - подвижная щека;

3 - камера дробления;

4 - эксцентриковый вал;

5 - распорная плита;

6 - устройство для регулирования выходной щели;

7 - тяга.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Щековая дробилка со сложным движением подвижной щеки имеет станину, неподвижную щеку, устройство для регулирования выходной щели, тягу с пружиной, но отличаются от щековой дробилки с простым движением щеки тем, что подвижная щека верхней частью одета непосредственно на эксцентриковый вал (на сферических роликовых подшипниках) и имеет одну распорную плиту.

При вращении эксцентрикового вала, когда верхняя часть подвижной щеки поднимается приближается к неподвижной, нижняя часть благодаря наличию распорной плиты также приближается к неподвижной щеке происходит дробление материала. При опускании подвижной щеки нижняя ее часть отклоняется от неподвижной и материал интенсивно продвигается вниз и разгружается.

В процессе эксплуатации дробящие плиты щековых дробилок со сложным движением подвижной щеки обычно быстро изнашиваются. Наиболее интенсивно изнашивается нижняя часть неподвижной плиты, поэтому конструкция плит выполняется, как правило, симметрично, т. е. предусматривает возможность перевертывания их (изношенной частью вверх), что удваивает срок службы плит. Конструкция дробящих плит влияет на производительность дробилки, удельный расход энергии, зерновой состав и форму зерен готового продукта, т.е. на основные показатели работы щековой дробилки.

Дробилки со сложным движением подвижной щеки при равной производительности с дробилками, имеющими простое движение щеки, имеют меньшие размеры и массу, но эксцентриковый вал у них работает в тяжелых условиях, так как он непосредственно воспринимает усилие раздавливания наибольших кусков материала.

Оба типа дробилок имеют существенный недостаток, заключающийся в чередовании рабочего и холостого хода подвижной щеки, что вызывает вредные пульсирующие нагрузки на двигатель и вынуждает применять тяжелые маховики. Кроме того, качательное движение массивных щек, обладающих большой инерцией, вызывает динамические нагрузки в узлах машины и фундаменте.

Щековые дробилки с простым движением щеки получили наибольшее распространение.

Расчет основных параметров

1. Угол захвата

Угол захвата б -- это такой наибольший угол между щеками, при котором куски дробимого материала еще удерживаются силами трения в камере дробления при раздавливании их сближающимися щеками.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Угол б определяют из условия равновесия сжатого плоскими щеками шарообразного куска материала, находящегося под действием плоском системы сил, которая включает две раздавливающие силы F_n и две удерживающие кусок силы трения f F_n :

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разделив обе части равенства на ,

Размещено на http://www.allbest.ru/

получим:

f - коэффициент трения скольжения дробимого материала по дробящим плитам;

- угол трения.

Угол захвата щековых дробилок равен двойному углу трения контактирующих материалов. Угол трения ц или коэффициент трения f находят по справочникам или определяют практически. Если для каменных материалов и стальных дробящих плит принять коэффициент трения f = 0,3, получим ц =16°40'; б = 33°20'.

Исследованиями установлено, что коэффициент трения скольжения зависит от многих факторов (свойств материала, формы поверхности дробящих плит, скорости скольжения и величины контактных давлений), которые трудно точно учесть. Поэтому, чтобы обеспечить удержание материала силами трения, практически угол между щеками принимают значительно меньше расчетных значений угла захвата, а именно

б_пр =(0,45ч0,7) б; т. е. б_пр = 15ч23°.

Такие значения угла между щеками отвечают степени измельчения i = 4 ч 6 и обеспечивают надежный захват и дробление материала, однако в процессе работы щековой дробилки бывают случаи резких выбросов кусков материала из дробильной камеры. Это объясняется защемлением кусков при таком их расположении, когда угол между плоскостями дробления превышает угол захвата для данных материалов.

Расчет угловой скорости эксцентрикового вала.

У щековых дробилок с простым и сложным движением щеки за один оборот эксцентрикового вала щека совершает двойное качание, включающее рабочий и холостой ход. За время рабочего хода материал дробится, а при отходе щеки некоторое его количество выпадает из дробилки. Таким образом, производительность щековой дробилки зависит от числа оборотов эксцентрикового вала.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Если предположить, что материал выпадает свободно под действием силы тяжести и что при движении щеки (в связи с малой величиной перемещения) она остается параллельной некоторому среднему своему положению, то можно считать оптимальной такую угловую скорость эксцентрикового вала, при которой время отхода щеки на величину S будет равно времени свободного падения материала с высоты h.

Величина h определяется построением и зависит от величины хода щеки S.

Размещено на http://www.allbest.ru/

S - ход щеки, м

б - угол захвата, град.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Материал выпадает за время отхода щеки на величину S равное времени поворота эксцентрикового вала на пол-оборота,

Размещено на http://www.allbest.ru/

откуда

щ - угловая скорость эксцентрикового вала,

Так как , тогда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Подставив значение,

Размещено на http://www.allbest.ru/

получаем

Принимая значение угла между щеками б = 22°, получим

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В связи с торможением материала при разгрузке, а также для ограничения величины неуравновешенных сил инерции расчетную угловую скорость следует уменьшать на 10% или определять по формуле

Наибольший отход щеки S для крупных дробилок с простым движением щеки составляет 0,02 ч 0,05 м.

Расчет производительности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теоретически производительность щековых дробилок определяют из предположения, что за одно полное качание щеки, т. е. за один оборот эксцентрикового вала из дробилки выпадает определенное количество раздробленного материала, заключенного в объеме призмы DСАF D₁С₁А₁F₁ .

Размещено на http://www.allbest.ru/

V - объем призмы, м³;

n - число оборотов эксцентрикового вала, с^-1 .

Размещено на http://www.allbest.ru/

k_p -- коэффициент разрыхления материала.

Основаниями призмы являются трапеции. DСАF и D₁С₁А₁F₁.

Объем призмы (в м³) составит

Размещено на http://www.allbest.ru/

F - площадь основания призмы, м²;

L - высота призмы, равная длине загрузочного отверстия дробил

ки, м;

d - наименьший размер разгрузочной щели, м;

S - отход щеки, м;

h- высота трапеции, м.

Подставив значения величин в формулу производительности, получим производительности щековых дробилок

Размещено на http://www.allbest.ru/

По данной формуле рассчитать производительность щековых дробилок можно лишь весьма приближенно, так как в реальных условиях работы на производительность дробилки, кроме ее размеров и коэффициента разрыхления материала, существенное влияние оказывают и такие факторы как форма рифлений дробящих плит, степень их износа, равномерность питания дробилки материалом, наличие в загружаемом материале предельно крупных кусков камня, прочность дробимого камня, наличие глинистых включений.

Коэффициент разрыхления материала колеблется в широких пределах - от 0,3 до 0,65. Чем прочнее материал и крупнее продукт дробления, тем меньшее значение принимают для коэффициента разрыхления.

Тема 3. Конусные дробилки

Назначение, принцип действия и классификация

Конусные дробилки являются высокопроизводительными машинами и широко используются при переработке различных горных пород на всех стадиях дробления.

В зависимости от назначения:

- крупного (ККД),

- среднего (КСД),

- мелкого (КМД) дробления.

Дробилки ККД характеризуются шириной приемного отверстия и в зависимости от типоразмера могут принимать куски горной породы размером 400ч1200 мм, имеют выходную щель 75ч300 мм и производительность 150ч2300 м³/ч.

Дробилки КСД принимают куски размером 60ч300 мм: размер их выходной щели 12ч60 мм, производительность 12ч580 м³/ч.

Дробилки КМД принимают куски размером 35ч100 мм; имеют выходную щель размером 3ч15 мм, производительность 12ч220 м³/ч.

В конусных дробилках материал разрушается в камере дробления, образованной двумя коническими поверхностями, из которых одна (внешняя) неподвижная, а другая (внутренняя) подвижная.

Кинематические схемы конусных дробилок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкция:

Подвижный конус 2 жестко крепится на валу 3, нижний конец которого вставлен в эксцентриковую втулку 4 так, что ось вала образует с осью вращения (осью дробилки) некоторый угол, называемый углом прецессии. У дробилок ККД вал подвижного конуса шарнирно крепится вверху к траверсе 1. Подвижный конус дробилок КСД и КМД опирается на сферический подпятник 5. Вал конуса не имеет верхнего крепления и поэтому эти дробилки называются конусными дробилками с консольным валом. Эксцентриковая втулка получает вращение от приводного устройства, при этом подвижный конус получает качательное (гирационное) движение.

У дробилок ККД центр качания находится наверху в точке подвеса, у дробилок с консольным валом он также находится наверху в точке пересечения оси вала и оси дробилки.

Работа:

При работе дробилки ось вала описывает коническую поверхность с вершиной в точке 0, при этом образующие поверхности подвижного конуса поочередно приближаются к неподвижному конусу, а затем удаляются от него, т. е. подвижный конус как бы перекатывается по неподвижному (через слой материала), благодаря чему и осуществляется непрерывное дробление материала. Таким образом, конусная дробилка в принципе работает также как щековая, с той лишь разницей, что дробление в конусной дробилке происходит непрерывно, т. е. в любой момент времени происходит сближение какого-либо участка поверхности подвижного конуса с неподвижным и раздрабливание материала в этом месте, в то время как на диаметрально противоположной стороне подвижный конус отходит от неподвижного.

В действительности подвижный конус совершает более сложное движение. Как в рабочем режиме, так и в холостом подвижный конус может проворачиваться

Вращение подвижного конуса вокруг своей оси явление нежелательное, так как приводит к излишним динамическим нагрузкам в момент загрузки материала в камеру дробления, поэтому в некоторых конструкциях конусных дробилок предусмотрены специальные тормозные устройства, препятствующие вовлечению подвижного конуса во вращение.

Конусная дробилка крупного дробления

Дробилка состоит из станины, неподвижного наружного конуса, внутреннего подвижного конуса с верхним подвесом вала, двухдвигательного привода и вспомогательных устройств. Станина 1 и нижнее кольцо 2 корпуса наружного конуса цельнолитые, что облегчает монтаж и повышает герметичность масляной ванны привода. Среднее кольцо корпуса разъемное, оно имеет промежуточный фланец 6, через который пропущены болты 16, соединяющие с корпусом верхнее кольцо 15 и траверсу 8. Траверса футерована бронеплитами 9. Части корпуса между собой и со станиной соединены болтами 5. Отверстия под болты расположены на фланцах с постоянным шагом, что позволяет при монтаже повернуть верхнюю часть относительно нижней и разместить привод дробилки и устройства, подающие в нее материал, наиболее целесообразно в зависимости от местных условий.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Болты от среза разгружают кольцевыми проточками и анкерами. Корпус наружного конуса футерован пятью рядами бронеплит, причем, второй снизу ряд бронеплит 4 имеет переход наклона образующей конуса, а нижний ряд 3 имеет наклон, близкий к вертикали, что наряду с расширяющейся книзу формой подвижного конуса создает более благоприятные для дробления очертания нижней части камеры.

Плиты футеровки изготовляют из марганцовистой стали, укладывают выступами в пазы корпуса, расклинивают по окружности, а все неплотности заливают цементным раствором. Меняя толщину плит нижнего ряда, можно менять ширину разгрузочной щели дробилки.

Внутренний конус 14 имеет три футеровочных кольца на цинковой заливке. Упор колец обеспечивает гайка, которую навинчивают на втулку вала 17. Центральная часть траверсы имеет цилиндрическое гнездо с плоской опорной шайбой, на которую опирается коническая поверхность торца опорной втулки 13. Положение втулки фиксируется обоймой 12 и разрезной гайкой 11. При круговом движении внутреннего конуса и вала втулка обкатывается по опорной шайбе. Разрезной гайкой можно регулировать высоту установки подвижного конуса относительно неподвижного и тем самым компенсировать износ футеровки, сохраняя заданный размер разгрузочной щели, или при необходимости менять этот размер в некоторых пределах. Смазку к трущимся поверхностям верхней опоры вала подают по маслопроводу 7. Детали верхней опоры защищают колпаком 10.

Нижний конец вала свободно вставлен в эксцентриковую втулку 19, которая в верхней части имеет фланец, опирающийся на подпятник 20, а над ним соединена с зубчатым колесом конической передачи 21. От электродвигателя через клиноременную передачу с ведомым шкивом 23 и приводной вал 22 с конической передачей вращается эксцентриковая втулка, вставленная в неподвижную цилиндрическую втулку станины. Наружная и внутренняя трущиеся поверхности эксцентриковой втулки залиты слоем баббита и смазываются маслом, которое подается под давлением от насосной станций, имеющей фильтры и холодильник.

Под дробящим внутренним конусом установлено противопылевое уплотнение, которое состоит из трех колец 18. Нижнее кольцо прикреплено к торцу конуса, внутреннее кольцо скользит по конической поверхности нижнего, оставаясь прижатым уплотнительным резиновым кольцом к неподвижному цилиндрическому патрубку, охватывающему вал, а верхнее кольцо прижимает среднее к нижнему.

Предохранительным звеном дробилки являются срезные болты, соединяющие втулку приводного вала и ступицу шкива клиноременной передачи. При заклинивании подвижного конуса недробимым куском материала болты срезаются, предотвращая поломку ответственных деталей дробилки. Вероятность заклинивания весьма мала, так как разгрузочная щель имеет большие размеры и свободно может пропустить даже довольно крупные металлические предметы, если те попадут в дробилку вместе с материалом.

Мощность каждого из двух электродвигателей составляет 320 кВт, что обеспечивает производительность дробилки при ширине разгрузочной щели 180 мм 1200 м³/ч.

Механическое регулирование размеров разгрузочной щели затрудняется заклиниванием разрезной гайки в конусной обойме и необходимостью разборки узла подвеса для установки его в новое положение. В настоящее время выпускается два типа конусных дробилок с механическим регулированием щели -- ККД-500/75 и ККД-1500/300. Последняя имеет двусторонний привод с двумя электродвигателями по 400 кВт, обеспечивающий пуск дробилки под завалом; производительность ее до 2300 м³/ч.

Более удобной является гидравлическая система регулирования разгрузочной щели при опоре нижнего торца вертикального вала на короткий цилиндрический стержень -- пест, который расположен внутри полого поршня и вместе с ним может перемещаться в гидроцилиндре.

Конусная дробилка среднего и мелкого дробления

КСД-2200А

Дробилки КСД-2200А и КМД-2200 имеют станину 3 с конической опорной поверхностью, к которой с большим усилием пружинами 6 прижато опорное кольцо 7. На опорном кольце смонтировано загрузочное устройство 11с кожухом 9 и приемной коробкой 12. Опорное кольцо имеет трапецеидальную резьбу, по которой в него ввинчено регулирующее кольцо 8, образующее с футеровкой 16 неподвижный конус дробилки. В центральную цилиндрическую часть станины вмонтирована цилиндрическая втулка 2, в которую вставлен эксцентрик 24, опирающийся на плоский подпятник 25.

В эксцентрике под углом к его оси расточено коническое отверстие, в которое вставлена коническая втулка 1, а в нее -- нижняя коническая часть вала 13, несущего на верхней консольной части подвижный конус 18 с футеровкой 17 и распределительной тарелкой 10.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижней сферической поверхностью подвижный конус опирается на сферический подпятник 19, который воспринимает вес дробящего узла и вертикальную составляющую усилий дробления. Подпятник смонтирован на опорной чаше 4, снабженной противопылевым гидравлическим затвором 5. Эксцентрик вращается от электродвигателя, соединенного эластичной муфтой 23 с приводным валом 22 и конической передачей 21. Коническое зубчатое колесо имеет противовес 20 для уравновешивания вращающихся масс.

К поверхностям, испытывающим силы трения, масло подается под давлением по трубопроводам и сверлениям в деталях. Размер выходной щели регулируют, поворачивая вручную кольцо наружного конуса относительно опорного кольца, после чего новое положение фиксируется колонкой 14 и стопором 15.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Материал непрерывно подают в приемную коробку, откуда он падает на распределительную тарелку, попадает в пространство между щеками и дробится до заданного размера. Разгрузка дробленого материала центральная. При малых размерах разгрузочной щели даже небольшие металлические предметы, попавшие в дробилку с материалом, могли бы вызвать поломку деталей и вывести дробилку из строя. Надежным предохранительным устройством являются пружинные амортизаторы, плотно прижимающие опорное кольцо к станине, но не препятствующие его подъему вместе с наружным конусом при попадании не-дробимого предмета.

Дробилка КСД-2200А имеет электродвигатель мощностью 250 квт с числом оборотов 495 в минуту, что позволяет исключить клиноременную передачу и упростить привод. Ширина загрузочного отверстия 275 мм, ширина разгрузочной щели 10ч30 мм, производительность 120--340 м³/ч.

Дробилка КМД-2200 имеет такой же электродвигатель и при ширине разгрузочной щели на открытой стороне от 5 до 15 мм обеспечивает производительность от 75 до 220 м³/ч.

Резьбовая регулировка ширины разгрузочной щели требует применения тяжелого ручного труда и дополнительных устройств в виде лебедок или домкратов, что затрудняет работу. Поэтому в последние годы разработаны и изготовлены дробилки для среднего и мелкого дробления с гидравлическим регулированием разгрузочной щели. Система снабжена гидропневматическим аккумулятором, который предохраняет дробилку от поломок при перегрузках и при попадании недробимого материала.

Расчет основных параметров

Вывод формулы частоты вращения для дробилок ККД.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет угловой скорости эксцентрика у конусных дробилок с крутыми конусами, так же как и у щековых дробилок, определяют из условия соответствия времени (в сек) отхода конуса на величину S, т. е. времени t₁ равному времени полуоборота эксцентрика или времени свободного падения материала с высоты h:

щ - угловая скорость эксцентрика, рад/сек;

Время свободного падения:

g - ускорение свободного падения, м/с²

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отсюда высота кольца материала, (в м), выпадающего при отходе конуса, равна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

S₁+ S₂ - величина отхода подвижного конуса от неподвижного за одно качание, м

r - радиус окружности, описываемой точкой оси подвижного конуса, лежащей в плоскости разгрузочной щели, м

б₁, б₂ - соответственно углы образующих неподвижного и подвижного конусов с вертикалью, град.

Подставив значение h и приравняв t₁ и t получим после простейших преобразований угловую скорость эксцентрика (в рад/с), т. е.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вывод формулы частоты вращения для дробилок КСД и КМД

Размещено на http://www.allbest.ru/

Угловую скорость эксцентрика находят из условия соответствия времени отхода конуса на величину S = 2r, т. е. времени t₁ равному времени полуоборота эксцентрика, и времени t, за которое раздробленный материал пройдет путь l, двигаясь по наклонной поверхности подвижного конуса.

Так как кусочки материала находятся в слое, то они не катятся, а скользят, двигаясь с ускорением.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

g - ускорение силы тяжести, м/с²;

f - коэффициент трения дробимого материала о конус, f ? 0,35

г - угол наклона образующей подвижного конуса, г ? 40°.

Путь, пройденный телом, двигающимся с ускорением а, определяют по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выразим время t,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Время пол-оборота эксцентрика:

Так как , тогда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практически угловую скорость принимают несколько больше расчетной.

Вывод формулы производительности дробилок КСД и КМД

За один оборот эксцентрика из дробилки с крутыми конусами выпадет материал, находящийся в объеме кольца трапецеидального сечения. Объем кольца (в м³) равен площади его поперечного сечения, умноженной на длину окружности, описываемой центром тяжести сечения, т. е.

Вместо D_cp можно принять наружный диаметр подвижного конуса. Подставив значение h из формулы вывода угловой скорости и заменив величину S = 2r, получим производительность (в м³)

D_н -- наружный диаметр подвижного конуса, м;

r -- радиус окружности, описываемой точкой оси подвижного конуса, лежащей в плоскости разгрузочной щели, м;

d₁ -- наименьшая ширина разгрузочной щели, м;

щ -- угловая скорость эксцентрика, сек^-1;

k_p -- коэффициент разрыхления готового продукта (0,35 ч 0,6).

Для дробилок среднего и мелкого дробления, имеющих параллельную зону, объем кольца (в м³) будет равен

Размещено на http://www.allbest.ru/

D_cp -- диаметр окружности, описываемой центром тяжести сечения кольца материала, м;

l -- длина параллельной зоны, м;

d -- ширина параллельной зоны при сближении конусов, м.

Заменив D_cp значением диаметра подвижного конуса D, получим производительность (в м³/ч)

Размещено на http://www.allbest.ru/

щ -- угловая скорость эксцентрика, рад/сек.

Тема 4. Валковые дробилки

Валковые дробилки измельчают материал посредством раздавливания и истирания между двумя цилиндрическими поверхностями валков, вращающихся навстречу друг другу.

Размещено на http://www.allbest.ru/

а - двухвалковая дробилка,

б - одновалковая дробилка.

в - последовательно две дробилки (для увеличения степени дробления),

г - многовалковая дробилка.

При вращении одного из валков с большей скоростью увеличивается степень истирание материала. В случае применения рифленых поверхностей валков, материал испытывает раскалывающее действие, а при быстром вращении ребристого валка -- действие удара. Зубчатые валковые дробилки измельчают мягкие материалы путем резания и как бы разрывают куски на части. Благодаря различной конструкции рабочих поверхностей валковые дробилки в промышленности строительных материалов широко применяют для дробления как прочных и средней прочности пород и искусственных материалов (известняк, шамот), так и мягких и вязких материалов.

В производстве теплоизоляционных материалов дырчатые вальцы, например, используются не только для измельчения глины, но и для попутного формования из нее гранул. Вальцы с углублениями на рабочей поверхности применяют для получения брикетов.

Классификация.

По назначению:

- для мелкого и среднего дробления,

- для дробления с попутным удалением каменистых включений,

- для формования гранул и брикетов.

2. По конструкции рабочей поверхности:

- гладкие,

- рифленые,

- ребристые,

- зубчатые,

- винтовые,

- дырчатые,

- с углублениями.

3. По конструкции предохраняющего устройства:

- с одной парой подвижных подшипников,

- с двумя парами подвижных подшипников,

- с предохранительными срезными болтами на приводном шкиве.

Валковая дробилка СМ-12

Дробилка состоит из станины, двух валков, привода, предохранительных и регулировочных устройств. Станина 2 (сварная, из листовой стали и прокатных профилей) представляет собой прямоугольную в плане раму, на продольных балках которой неподвижно крепят корпуса шариковых подшипников 1 приводного вала 3, размещенного в трубе 4, и корпуса роликовых подшипников 20 вала 9 рифленого валка. В направляющих станины устанавливают корпуса роликоподшипников 16, вала 17, подвижного валка 12. Корпуса подшипников пружинами 15 сдвинуты до упоров 19, благодаря чему между поверхностями валков образуется разгрузочная щель. Размер щели регулируют прокладками 18, которые вставляют между упорами и корпусами подшипников.

При попадании недробимого куска он проходит между валками, отодвигая подвижный валок и сжимая пружины. После того как недробимый материал прошел, пружины возвращают валок в первоначальное положение. Пружина упирается в упорный щиток 14 с гайкой. Вращая винт 13, можно регулировать предварительную затяжку пружин. Давление от упорного щитка на гайку передается предохранительными полукольцами, вставленными в выточку щитка. При попадании крупного недробимого куска полукольца срезаются и валок отходит на величину, обеспечивающую пропуск куска.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Быстроизнашивающимися деталями являются поверхности валков. Для облегчения ремонта валков их делают сборными. На вал надевают ступицу 6, на ее коническую поверхность опирают коническую поверхность сменного бандажа 5, а с противоположной стороны между коническими поверхностями бандажа и ступицы вставляют конические полукольца 22 и расклинивают ими бандаж и ступицу при помощи стяжных болтов 21. Для лучшего захвата материала один из валков имеет рифления по образующим, что позволяет загружать в дробилку более крупные куски, т. е. повысить степень измельчения по сравнению с дробилками, имеющими гладкие валки.

Встречное вращение валков обеспечивает однодвигательный привод через клиноременную передачу со шкивом 7, приводной вал с шестерней 24 и валы валков с зубчатыми колесами 23 и 8. Особенностью зубчатой передачи между валками является удлиненная форма и специальный профиль зубьев, обеспечивающие надежное зацепление даже при максимальном отходе подвижного валка от неподвижного. Зубчатые передачи закрыты герметичными кожухами, которые выполняют роль картеров для смазки трущихся поверхностей передач.

Над валками устанавливают прямоугольную загрузочную воронку 11, в которой посередине перпендикулярно осям валков размещают уголок 10. Последний более равномерно распределяет материал по длине валков, что улучшает условия работы дробилки, повышает ее производительность и предотвращает ускоренный износ средней части бандажей валков.

Валковые дробилки СМ-12 имеют размеры валков (DXL) 600X400 мм, ширину разгрузочной щели 10ч30 мм, мощность электродвигателя 20 кВт и производительность от 8 до 25 м³/ч в зависимости от ширины разгрузочной щели. Степень измельчения: 4ч6 для скальных пород и 8ч10 для глины естественной влажности. Наибольший размер загружаемых кусков 85 мм.

Вывод формул основных технологических параметров.

Расчет угла захвата.

Углом захвата валковых дробилок называют угол между плоскостями, касательными к поверхности валков в точках их соприкосновения с наибольшим куском материала, еще удерживаемого между валками силами трения.

Для расчета угла захвата предполагаем, что кусок материала имеет шарообразную форму и пренебрегаем его весом, как малой величиной по сравнению с раздавливающими силами. При вращении гладких валков навстречу друг другу на кусок материала действуют две силы по нормали к касательным плоскостям проведенным через точку касания и две силы трения направленные по этим плоскостям. Силы попарно приложены в точках М и N, в которых кусок материала соприкасается с валками.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кусок находится в равновесии под действием плоской системы сил, если суммы проекций этих сил на вертикальную ось равна нулю.

Размещено на http://www.allbest.ru/

т. е. угол захвата равен двойному углу трения, так же как для щековых и конусных дробилок. Для надежного захвата кусков материала гладкими валками размеры кусков принимают такими, чтобы угол между касательными плоскостями составлял 15ч25°.

2. Расчет соотношения диаметров валков и дробимых кусков.

Из треугольника АВС следует, что



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

D -- диаметр валков, мм;

d -- диаметр наибольших

дробимых кусков, материала, мм,

d₁ -- размер между валками, мм.

б -- угол захвата, град.

Умножив обе части уравнения на 2/d, получим:

При степени измельчения, равной четырем,

Размещено на http://www.allbest.ru/

получим искомое соотношение диаметров катка и куска материала:



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рассчитав соотношение диаметров, можно решить две практически важные задачи: рассчитать предельные размеры загружаемых кусков для конкретной валковой дробилки и подобрать дробилку с нужным диаметром валков, если известно, какого размера, куски материала придется на ней дробить.

Расчет производительности

При достаточном и непрерывном питании валковой дробилки материалом можно предположить, что дробление осуществляется по всей длине валков и из щели между валками непрерывно движется лента раздробленного материала.

Размещено на http://www.allbest.ru/

l - длина валков, м;

d₁ - ширина зазора между валками, м,

х - скорость движения ленты материала, м/сек;

k - коэффициент, учитывающий разрыхленность материала, степень использования длины валков и неравномерность подачи материала ( 0,2ч0,3 для твердых пород и 0,4ч0,6 для глины).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Скорость движения (в м/сек) ленты материала примерно равна окружной скорости дробящей поверхности валков, т. е.

щ - угловая скорость валков, рад/сек;

D - диаметр валков, м.

Размещено на http://www.allbest.ru/

тогда

Если валки имеют угловые скорости: щ₁ и щ₂

Размещено на http://www.allbest.ru/

а при различии и в диаметрах валков находят среднее значение окружной скорости (в м/сек)

При дроблении твердых пород зазор между валками несколько увеличивается вследствие отхода валков друг от друга

Для расчета производительности в весовых единицах в формулы вводят значения плотности дробимого материала.

Производительность валковых дробилок зависит от угловой скорости валков, но увеличивается с ростом последней в меньшей степени, а с некоторых значений даже снижается, так как чрезмерная скорость увеличивает вибрацию валков и материала, на материал оказывают действие центробежные силы, снижаются силы трения, необходимые для захвата материала валками.

Для уменьшения износа поверхности бандажей валков их угловую скорость значительно снижают, принимая практическую угловую скорость

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема 5. Дробилки ударного действия

Общие сведения и классификация.

Дробилки ударного действия измельчают материал ударом быстровращающихся молотков, шарнирно или жестко закрепленных на роторе. Куски материала разрушаются от удара молотков, а также от удара о дробящие бронеплиты, которыми футерован изнутри корпус дробилки и от удара о колосники решеток и друг о друга. Дробилки ударного действия применяют в основном для вторичного дробления хрупких неабразивных пород, пород средней прочности и мягких с естественной влажностью не более 10% (известняк, мергель, гипсовый камень, мел, асбестовая руда, сухая глина, шамот, каменный уголь). Такие дробилки обеспечивают высокую степень измельчения (10ч50), но дают продукт весьма неоднородной по зерновому (гранулометрическому) составу.

Размещено на http://www.allbest.ru/

а -- молотковой; б, в -- роторных

4 - колосниковые решетки,

5 - предохранительные устройства.

...