Понятие о процессе дробления

Содержание

Введение

1.Понятие о процессе дробления.        5

2.Классификация и устройство щековых дробилок.    6

3.Определение основных параметров.      11

4.Расчет производительности.            14

Список используемой литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Дробильное оборудование широко применяется при переработке природных и искусственных материалов. Подсчитано, что на измельчение (дробление и помол) ежегодно тратиться не менее 5% всей производимой в мире энергии, включая энергию двигателей внутреннего сгорания. Такая большая доля в общем энергетическом балансе подчеркивает важность процессов дробления в жизнедеятельности человека. Вместе с тем необходимо признать, что весьма значительная часть энергии затрачивается непроизводительно вследствие несовершенства самих дробильных машин, например, нерациональной формы рабочих органов. Масштабы переработки сырья определяют повышенные требования к качеству применяемого дробильного оборудования и подтверждают актуальность работ, связанных с его совершенствованием. Все существующие технологии требуют измельчения исходного сырья. В связи с различными характеристиками перерабатываемого материала, а также разными требованиями к конечному продукту машиностроительные заводы должны выпускать самые разнообразные по типу и размерам дробильные машины, причем наряду с созданием новых непрерывно изменять и совершенствовать существующие конструкции машин и увеличивать объем их выпуска. Размерные ряды основных машин определены соответствующими ГОСТами, разработанными на основе научных исследований, изучения потребности и стремление полного обеспечение этой потребности путем наименьшего размерного ряда машин, что приводит к большому экономическому эффекту, так как значительно упрощает изготовление, повышает надежность машин, а также существенно облегчает их эксплуатацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Понятие о  процессе дробления

 

Дробление это процесс механического разрушения твердого сырья (более широкий термин дезинтеграция). 
Дроблению подвергают твердые полезные ископаемые, строительные материалы, химическое сырье, абразивные материалы,  твердое вторичное сырье, некоторые виды растительного сырья. Среди  всех видов сырья, которое подвергается  дроблению,  доминируют  руды черных и цветных металлов и нерудные полезные ископаемые (уголь, граниты, известняки).  По приближенной оценке, ежегодно в мире подвергают дроблению  2,5 - 3 млрд. тонн твердого сырья. 
Очевидно, что дробить твердое сырье необходимо для получения из него кусков меньшей крупности по сравнению с исходным материалом, поскольку изначально этот материал, например добытая в карьере руда,  может быть весьма крупным – с кусками размером до 1-1,5 м.

Одним из видов оборудования для дробления являются щековые дробилки. Дробление в них осуществляется преимущественно за счет сил сжатия. Конструкция щековых дробилок характеризуется  простотой и надежностью в эксплуатации. Дробильный узел щековой дробилки состоит из неподвижной  и подвижной плит (щек). Последняя осуществляет возвратно-поступательные движения (качания) в сужающемся книзу пространстве. Несколько более сложные модификации  щековых дробилок – дробилки со сложным движением щеки (ЩДС) сочетают возвратно-поступательные и  эллиптические колебания щеки, что облегчает транспортировку материала  вниз по дробящей камере и, кроме того, обеспечивает приложение  к дробимому материалу комбинаций усилий сжатия и сдвига, улучшая энергоэффективность процесса дробления.

 

 

Рисунок 1.1 – Схема процесса дробления.

 

 

 

 

2 Классификация  и устройство щековых дробилок

 

Дробление материала в щековой дробилке совершается раздавливанием кусков между подвижной и неподвижной щеками в тот момент, когда подвижная щека приближается к неподвижной. Разгрузка раздробленного материала осуществляется гравитационно при отходе подвижной щеки.

Щековые дробилки классифицируют:

- с простым движением щеки  относительно неподвижной оси  подвеса; каждая точка щеки, находящаяся нарасстоянии от оси подвеса, описывает дугу соответствующего радиуса;

- со сложным движением подвижной  щеки, в которой щека шарнирно подвешена на эксцентрическую шейку главного вала; при вращении вала каждая точка рабочей поверхности щеки описывает замкнутые кривые, в верхней части приближающиеся к окружности, в нижней части представляющие собой вытянутые эллипсы.

 

Рисунок 2.1 – Кинематические схемы щековых дробилок: а) с простым движением щеки; б) со сложным движением щеки.

 

Дробилки различаются между собой расположением оси подвеса подвижной щеки. Существуют дробилки с верхней точкой подвеса и с нижней точкой подвеса подвижной щеки.

 

 

Рисунок 2.2 – Дробилка с верхним подвесом.

 

Преимуществом дробилок с нижним подвесом является более равномерный выход материала по крупности (минимальный ход щеки в нижней части). Однако небольшая производительность ограничивает их применение.

Рисунок 2.3 – Дробилка с нижним подвесом.

 

Щековые дробилки различаются также между собой выполнением движущего механизма шарнирно-рычажным или кулачковым. В дробилках с кулачковым механизмом кулачок, насаженный на главный вал, давит на ролик балансира, передающего движение щеке через распорную плиту.

Для кулачкового механизма требуются точное изготовление элементов из дорогих качественных материалов и тщательный уход из-за наличия шарнирных и скользящих пар. Поэтому дробилки с таким приводом почти не изготовляют.

На рисунке ниже показан разрез щековой дробилки 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.

 

Рисунок 2.4 – Щековая дробилка с простым движением щеки.

 

Станина дробилки 1 должна обеспечивать жесткость всей конструкции при больших (несколько сотен тонн) усилиях, возникающих при дроблении прочных материалов. Поэтому станины крупных дробилок, как правило, представляют собой цельные массивные стальные конструкции. В выемках боковых стенок станины крепятся коренные подшипники эксцентрикового вала 5. На эксцентричной части вала подвешен литой шатун 6, в нижнем конце которого имеются пазы для установки сухарей, являющихся опорными поверхностями для передней 11 и задней 10 распорных плит. На последних моделях дробилок для коренных и шатунных подшипников применены подшипники качения специального типа, выдерживающие большие динамические нагрузки.

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.

На один конец эксцентрикового вала насажен шкив-маховик 15, на другой — маховик 16. Сцепление шкива-маховика с валом обеспечивается фрикционной муфтой 14. 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 3, представляющая собой стальную отливку коробчатого сечения, подвешена на оси 4, концы которой установлены в подшипниках с бронзовыми вкладышами в верхней части боковых стенок станины. В нижней части щеки имеется паз Для устновки сухаря, в который упирается передняя распорная плита. Задн 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 тягами 8 и пружинами 7.

На неподвижную и подвижную щеки крепятся неподвижная 13 и подвижная 12 дробящие плиты, которые непосредственно соприкасаются с дробимым материалом и являются основными рабочими органами щековых дробилок. Рабочие поверхности дробящих плит и боковые стенки станины образуют камеру дробления. Часть боковых стенок станины, выходящих в камеру дробления, футеруется сменными футеровочными плитами 2.

Дробящие плиты крупных щековых дробилок сборные, состоят из отдельных частей и крепятся к щекам при помощи болтов с потайными головками. Такое же крепление применяется для боковых футеровочных плит.

Режим работы щековой дробилки изменяется регулированием размера выходной щели. Щирина выходной щели при прочих равных условиях определяет крупность продукта дробления, а также производительность дробилки. Так как по мере изнашивания дробящих плит ширина выходной щели возрастает, ее необходимо периодически регулировать (поджимать). На щековых дробилках крупного дробления это осуществляется путем установки между упором 9 и задней стенкой станины дополнительных прокладок, различных по толщине. Для облегчения этой операции в дробилках последних моделей предусмотрен гидравлический домкрат, при помощи которого упор вместе со всей системой привода подвижной щеки, т. е. распорными плитами, нижним концом шатуна и самой подвижной щекой отжимается от станины, устанавливается необходимое число прокладок, после чего давление в домкрате снижается и упор прижимается к прокладкам.

Пуск щековых дробилок, особенно дробилок крупных размеров затруднен, так как приходится преодолевать инерцию больших масс. Поэтому для привода дробилки применяли электродвигатель повышенной мощности, т. е. при нормальном рабочем режиме мощность двигателя недоиспользовалась (потреблялось примерно 40-50% от установленной мощности). Это значительно ухудшало эксплуатационные показатели дробилки. Кроме того, двигатель повышенной мощности все же не обеспечивал пуска щековой дробилки, если камера дробления загружена материалом, т. е. находилась под завалом. Случайная остановка дробилки с загруженной камерой дробления вызывала длительные простои дробилки, так как перед пуском камеру дробления приходилось очищать от материала.

Пуск дробилки под завалом обеспечивает вспомогательный привод (рисунок выше), представляющий собой довольно простое устройство, включающее вспомогательный электродвигатель малой мощности 1. Последний соединен клиноременной передачей с ведущим валом зубчатого редуктора 2. На ведомом валу редуктора установлена обгонная муфта 3, соединенная со шкивом главного электродвигателя 4. Шкив главного двигателя связан клиноременной передачей со шкивом-маховиком дробилки 5. Общее передаточное отношение вспомогательного привода (клиноременной передачи и редуктора) около 100, мощность электродвигателя (в зависимости от типа дробилки) 7-14 кВт. Вспомогательным приводом механизм дробилки «трогается с места». В этот момент включается главный электродвигатель. Когда частота вращения вала главного электродвигателя превысит частоту вращения ведомого вала редуктора, вспомогательный привод автоматически отключается.

 

Рисунок 2.5 – Щековая дробилка со сложным движением щеки.

 

На рисунке выше показан разрез щековой дробилки со сложным движением подвижной щеки. Станина дробилки сварная, ее боковые стенки выполнены из стального листа и соединены между собой передней стенкой коробчатого сечения 1 и задней балкой 4, являющейся также корпусом регулировочного устройства.

Над приемным отверстием укреплен защитный кожух 2, предотвращающий вылет кусков породы из камеры дробления. Подвижная щека 9 представляет собой стальную отливку, которая располагается на эксцентричной части приводного вала 3. В ее нижней части имеется паз, куда вставляется сухарь для упора распорной плиты 8. Другим концом распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства 5 с клиновым механизмом. Замыкающее устройство состоит из тяги 7 и цилиндрической пружины 6.

В нижней части подвижной щеки имеется косой выступ, на который устанавливают подвижную дробящую плиту 10. Сверху плита притягивается клиньями и болтами с потайными головками. От поперечного смещения дробящая плита удерживается приливом (выступом) на подвижной щеке, входящим в паз плиты.

Неподвижная дробящая плита 11 опирается внизу на выступ передней стенки станины.

 

 

 

3 Определение основных  параметров

 

Задачей расчета является определение основных параметров щековой дробилки по исходным данным. Основными параметрами для расчета являются угол захвата а между неподвижной и подвижной щеками; наивыгоднейшая частота вращения эксцентрикового валаn, об/с, мощность привода N, кВт наибольшее усилие дробления Q, Н; продольный и поперечный профиль футеровок;

Маховый момент маховика при котором обеспечивается достаточная равномерность хода машины. Исходными данными при определении параметров являются физико-механические свойства дробильного материала, фракционный состав готового продукта.

Для осуществления нормального процесса дробления необходимо обеспечить захват исходного материала, т.е. камня, рабочим органам дробилки. Угол захвата должен быть таким, чтобы при нажатии качающейся щеки дробимый камень не выскочил из камеры дробления вверх.

 

Рисунок 3.1 – Расчетная схема усилий, действующих на щековую дробилку: 1 – неподвижная щека; 2 – подвижная щека(АБ); 3 – кусок материала; 4 – раздробленный материал

 

Если угол α велик, то куски материала выталкиваются вверх из рабочего пространства, снижая производительность дробилки. Если он мал – мала степень измельчения материала.