Щековые дробилки.

1. Область применения.

Используют для крупного и среднего дробления твердых материалов, степень измельчения i=3÷5.

Таблица 4.

Усреднённый гранулометрический состав дроблённого продукта дробилок крупного дробления

Номинальная крупность дробления продукта, хН, мм	Гранулометрический состав дроблённого продукта (содержание классов по плюсу), %
	R350	R300	R250	R200	R150	R100	R75	R50	R25	R15
350	5	12	19	26	38	53	63	73	86	93
300	0	5	13	21	32	49	59	69	83	90
250	0	0	5	14	25	42	53	65	80	88
200	0	0	0	5	16	32	44	59	76	85
150	0	0	0	0	5	21	32	49	70	80
100	0	0	0	0	0	5	16	32	59	73

2. Принцип действия и классификация:

По принципу действия кинематических схем щековые дробилки подразделяются на дробилки с простым движением щеки – ЩДП рис.5. поз ‘а’, ‘б’ и сложным движением щеки – ЩДС (см. рис. 5 поз ‘в’).

Рис.5. Щековые дробилки:

а – конструктивная схема дробилки ЩДП; б и в – кинематические схемы дробилок ЩДП и ЩДС соответвтвенно.

а) 2 – главный приводной эксцентриковый вал;

3 – шатун;

4, 5 – распорные плиты;

6 – подвижная щека;

7 – неподвижная щека;

А – ось верхнего шатунного подшипника;

В – максимальная ширина приемного отверстия камеры дробления;

b – ширина разгрузочной щели камеры дробления;

D – регулируемая опора (упор) распорной плиты 4.

б) 1 – корпусы подшипников приводного эксцентрикового вала, неподвижно закрепленные на станине дробилки;

2 – главный приводной эксцентриковый вал;

3 – шатун;

4, 5 – распорные плиты;

6 – подвижная щека.

в) 1 – корпусы подшипников приводного эксцентрикового вала, неподвижно закрепленные на станине дробилки;

2 – эксцентриковый вал, жестко соединенный с шатуном 3;

3 – шатун, являющийся подвижной щекой дробилки;

4 – распорная плита с регулируемой опорой.

В дробилках ЩДП измельчаемые куски подаются в камеру дробления, образованную неподвижной щекой 7 и подвижной щекой 6. При периодическом циклическом сближении щек материал дробится, а при расхождении – продвигается вниз под действием силы тяжести. Измельченные куски, диаметр которых меньше ширины разгрузочной щели, выпадают из камеры дробления. В ЩДП измельчение происходит в основном раздавливанием и частично изломом и раскалыванием.

В дробилках ЩДП подвижная щека 6 подвешена на качающейся в специальных подшипниках скольжения оси. Щека 6 описывает дуги окружности с центральным углом ≈ 3÷4°. Подвижная щека получает дугообразное движение через рычажный шарнирный механизм дробилки от ведущего главного эксцентрикового вала 2, вращающегося в случае крупных дробилок большой производительности в роликовых сферических самоустанавливающихся подшипниках качения, размещенных в боковых стойках станины.

В верхнем положении шатуна 3 распорные плиты 4 и 5, упирающиеся своими концами в сухари на конце шатуна и на сухари в подвижной щеке 6 и в регулировочной ползун, занимают близкое к горизонтальному (но не горизонтальное) положение, при котором угол β достаточно мал (несколько градусов).

При этом положении при относительно небольшом крутящем моменте на ведущем эксцентриковом валу 2 можно получить значительное усилие дробления на подвижной щеке 6. При такой схеме усилие дробления практически не передается на ведущий эксцентриковый вал 2.

Опора Д распорной плиты 4 может перемещаться в горизонтальных направляющих специальным регулировочным устройством, обеспечивая возможность изменения ширины разгрузочной щели.

Следует отметить, что распорные плиты образуют с сопряженными звеньями (сухарями) не классические шарниры, а открытые незамкнутые кинематические пары качения. Для гарантированного замыкания этих звеньев необходимо применение специальных замыкающих подпружиненных тяг.

Конструкция щековой дробилки ЩДП, ее деталей и сборочных единиц (рис.6).

Рис.6. Щековая дробилка с простым движением подвижной щеки и шарнирно-рычажным механизмом.

1 и 2 – боковые стенки станины;

3 и 4 – передняя и задняя торцевые стенки станины;

5 – ребристая неподвижная дробящая плита;

6 – подвижная щека дробилки;

7 – ребристая дробящая плита подвижной щеки;

8 – ось качения подвижной щеки;

9 – подшипники оси подвижной щеки;

10 – износостойкие броневые плиты боковых стенок камеры дробления;

11 – приводной эксцентриковый вал;

12 – подшипники эксцентрикового вала;

13 – шатун;

14 – маховики;

15 – шкив рабочий;

16 – шкив холостой;

17 – клин регулировочный;

18 – болты, регулирующие высоту подъема клина;

19 – ползун;

20 – распорные плиты;

21 – ось крепления подпружиненной замыкающей тяги;

22 – подпружиненная замыкающая тяга;

23 – пружина;

24 – нажимная регулировочная гайка.

Термины.

Станина – основная корпусная часть машины, служащая для пространственного координирования (увязки) расположения и кинематической связи механизмов и частей машины и для восприятия усилий, действующих между этими механизмами и частями при работе машины.

Рама – плоская или пространственная геометрически неизменяемая стержневая система, элементы которой (стойки, ригели) во всех или некоторых узлах жестко соединены между собой. Рамы широко применяют в качестве несущих конструкций инженерных сооружений (рамы автомобилей, технологического оборудования, трейлеров, строительных сооружений и т.п.).

Устройство дробилки (рис. 6).

Станина дробилки представляет прямоугольную конструкцию, состоящую из передней 3 и задней 4 торцовых коробчатых литых стенок и боковых 1 и 2 стенок, представляющих стальные листы требуемой толщины. При дроблении прочных материалов возникают весьма большие – несколько меганьютонов (несколько сотен тонн) распорные нагрузки, поэтому боковые листы 1 и 2 и торцевые стенки 3 и 4 крепятся между собой мощными стяжными болтами или электродуговой высококачественной сваркой. Рабочие поверхности неподвижной 3 и подвижной 6 щек, а также боковые стенки камеры дробления футеруют сменными дробящими рифлеными плитами, отлитыми из износостойкой марганцовистой стали 110Г13Л. Форму рифлений, шаг t и высоту рифлений трапецеидальной или треугольной формы выбирают в зависимости от ширины разгрузочной щели “b” по соотношению t=2h=b.

Сменные плиты 5 и 7 крепятся к щекам внизу на специальных выступах в нижней части щек, а сверху притягиваются распорными клиньями на винтовых стяжках.

Поскольку износ дробящих плит неравномерен – сильнее изнашивают нижние их части у выпускной щели – дробящие плиты делают симметричными относительно поперечной оси, что дает возможность поворачивать их на 180°, размещая изношенную часть сверху. В ряде случаев при больших габаритах дробящих плит их выполняют из нескольких частей, что удешевляет их изготовление и ремонт. В зависимости от области применения дробилки сменные дробящие плиты имеют различный поперечный профиль и размеры рифлений (рис.7): трапецеидальной формы (для предварительного дробления) или треугольной формы (для окончательного дробления).

Рис. 7. Профили продольных зубьев дробящих плит: I – обычная форма; II – форма, используемая при крупном дроблении и прочных измельчаемых материалах.

Часто для подвижной щеки в нижней части используют плиты с криволинейным профилем рифления, а в верхней части – с прямолинейным. В отдельных случаях для первичного дробления поверхность одной или сразу двух дробящих плит делают гладкой, т.к. при дроблении в весьма прочных материалах может возникнуть сильное боковое давление, смещающее плиты вбок. Все сказанное относится и к боковым футеровочным бронированным плитам, защищающим боковые стальные листы станины.

Очень важна плотная пригонка сменной дробящей плиты к поверхности щеки. Это достигается размещением в зазоре между ними листовой прокладки из рольного свинца или заливки зазора цементным раствором высокой марки.

Кривошипно-рычажный механизм (рис.6).

Шатун 13 подвешен на эксцентриковой части вала внутри станины на радиально-сферических роликовых самоустанавливающихся подшипниках, разъемные корпуса которых закреплены на головке шатуна. Эксцентриковый вал приводится во вращение от электропривода через клиноременную передачу. От шатуна 13 через распорные плиты 20 качательное движение передается подвижной щеке 6.

Маховики, шкив-маховики.

Цикличность работы щековых дробилок (максимальное нагружение при сближении щек и холостой ход при их расхождении) создает неравномерную нагрузку на электропривод. Для выравнивания нагрузки на приводном эксцентриковом валу устанавливаются маховики и шкив-маховики, передающие вращение от клиноременной передачи на приводной эксцентриковый вал.

На рис.6 показана дробилка ЩДП с двумя маховиками по обе стороны от станины и с двумя шкивами – рабочим 15 и холостым 16.Возможны конструктивные варианты дробилок ЩДП (рис. 8), когда на приводном эксцентриковом валу с одной стороны размещается шкив-маховик 2, а с другой стороны – дополнительный маховик, при этом оба маховика снабжены предохранительными фрикционными муфтами предельного момента 1.

Рис.8. Щековая дробилка с простым движением щеки.

Вариант конструкции ЩДП со шкив-маховиком 2, сцепленным с эксцентриковым валом при помощи фрикционной муфты предельного момента 1.

Предохранительные устройства.

Числа оборотов щековых дробилок могут достигать 300 и более оборотов в минуту (см. табл. 5), при этом вращающиеся массы маховиков накапливают значительную кинетическую энергию. В этих условиях попадание в камеру дробления недробимого предмета может привести к заклиниванию и поломке важных элементов кривошипно-рычажного механизма дробилки, трудоемким и дорогостоящим ремонтным работам и простоям.

Таблица 5

Техническая характеристика щековых дробилок (по ГОСТ 7084 и каталогу обогатительного оборудования)

Показатели	ЩДС-1-2,5×4,0	ЩДС-1-2,5×9	ЩДС-1-4×9	ЩДС-11-6×9	ЩДП-9×12	ЩДП-12×15	ЩДП-12×15	ЩДП-15×21	ЩДП-15×21
Размер загрузочного отверстия B×L, мм	250×400	250×900	400×900	600×900	900×1200	1200×1500	1200×1500	1500×2100	1500×2100
Ширина выходной щели bв, мм	20…80	20…60	40…90	75…125	130	150	150	180	180
Частота вращения главного вала п, мин-1	275	325	290	250	200±10	150	170±10	125	140±10
Наибольший размер кусков в питании dM, мм	210	210	340	500	750	1000	1000	1300	1300
Производительность, Q0, м3/ч	3,5…14	18	30	62	180	280	310	550	600
Электродвигатель: мощность N, кВт	17	37	45	75	90	160	160	250	250
Частота вращения nдв, мин-1	1000	1470	980	960	750	730	-	495	500
Масса без электрооборудования, кг	2500	8000	12000	20000	69500	140700	140700	249900	214200

Для защиты дробилок от повреждений при попадании в камеру дробилки инородного недробимого тела служат предохранительные элементы или устройства. Применяют следующие конструкции.

1. Предохранительное устройство на нижней головке шатуна, прикрепляемое к шатуну разрывными болтами с ослабляющими их сечение проточками, и рассчитанное на превышение максимального расчетного усилия на 30÷50% (см рис.9).

Рис.9. Шатун с нижней отъемной частью.

Расчет предохранительных срезных болтов нижней головки шатуна (по его оси) Рш определяется по осевому усилию Ртеор.ш с учетом мощности двигателя:

где η – общий КПД привода (η≈0,7÷0,75),

е – эксцентриситет вала [м];

n – [об/мин].

С учетом пиков нагрузки, ее ударного характера определяют Ррасч:

Р_расч=(2÷3)Ртеор.ш, где коэффициент динамичности равен (2÷3).

Примем: количество болтов с проточкой z[ед]. Разрушающее усилие

Рразр=(1,3÷1,5) Ррасч., тогда:

где К_δ – коэффициент, учитывающий предварительную затяжку болтов;

σ_в – предел прочности материала болта на растяжение;

d_р – диаметр болта в сечении, ослабленном проточкой.

2. Разрушающиеся распорные плиты (рис. 10) различных конструкций: плиты с ослабленным поперечным сечением (рис.10, поз. а, поз. б); плиты со срезными элементами (заклепками) (рис.10, поз. б и в).

Рис. 10. Нажимные плиты: а – ослабленная, б – со срезом заклепок, в – с ослабленными планками.

3. Самовосстанавливающиеся после аварийного срабатывания устройства:

3.1. подпружиненные распорные плиты, жесткость пружин которых обеспечивает работу дробилки при нормальных нагрузках, но сжимающиеся на величину, необходимую для проворачивания эксцентрикового вала при заклиненной подвижной щеке (рис. 11, поз. а);

3.2. встроенное в шкив обгонное подпружиненное устройство. Шкив свободно посажен на подшипнике скольжения на внешнюю ступицу эксцентрикового вала (рис. 11, поз б);

3.3. гидропневматическое стопорное устройство маховика, обеспечивающего его проскальзывание по ступице эксцентрикового вала в аварийных условиях (рис. 11, поз. в).

Рис.11. Схемы предохранительных устройств: а – пружинного; б – встроенного в шкив механизма, рассчитанного на предельный крутящий момент: 1- шарнирная откидывающаяся подпружиненная планка на спице маховика; 2 – прижимная пружинная тяга; 3 – втулка на ведомом эксцентриковом валу; 4 – шкив-маховик; в – с гидропневматическим аккумулятором.

4. Фрикционные разобщающие муфты предельного момента, устанавливаемые на маховиках и шкив-маховиках в местах их соединения с эксцентриковым валом. Конструктивная схема такой муфты приведена на рис. 12.

Рис.12. Предохранительная муфта предельного момента.

Регулирование ширины выходной щели дробилки.

По ходу эксплуатации дробилки необходимо регулировать ширину выходной щели (рис.6). Для этого используется механизм регулирования выходной щели, состоящий из регулировочного клина 17, болтов 18, регулирующих высоту подъема клина, упорного ползуна 19, перемещаемого по горизонтальным направляющим регулировочным клином 17.

Конструктивные элементы механизмов регулирования различных типов приведены на рис. 13. На рис. 13в приводится конструктивная схема регулирования выходной щели установкой разных по толщине прокладок 7 между ползуном 3 и упором 8. Такой способ часть применяется на крупных дробилках.

Рис. 13. Узел регулирования ширины входной щели щековой дробилки: а, б – клиновым механизмом; в – набором прокладок.

а) 1 – распорная плита; 2 – направляющая ползуна; 3 – ползун; 4 – регулировочный винт; 5 – регулировочный клин.

б) 1 – распорная плита; 3 – ползун; 4 – регулировочный винт; 5 – регулировочный клин; 6 – упорные гайки.

в) 1 – распорная плита; 2 – направляющая ползуна; 3 – ползун; 7 – регулировочные прокладки; 8 – отжимной регулировочный винт; 9 –винт для фиксации ползуна.

Гарантированное замыкание звеньев механизма привода подвижной щеки, включающих открытые, геометрически незамкнутые кинематические пары качения, осуществляется подпружиненной замыкающей тягой 22, одним концом шарнирно соединенной с приливом подвижной щеки 6, а другим нарезным концом обтягиваемой пружиной 23, жесткость которой регулируется накидной шайбой и гайкой 23.

Привод дробилки (рис 14)

Рис. 14. Схема привода щековой дробилки: 1 – щековая дробилка, 2,6 – главный и вспомогательный электродвигатели; 3 – ведущий шкив; 4 – обгонная муфта; 5 – редуктор; 6 – вспомогательный электродвигатель малой мощности.

Привод дробилки 1 включает в себя главный электродвигатель 2, клиноременную передачу вращения на шкив-маховик с ведущим шкивом 3. При пуске крупных дробилок из-за наличия больших инерционных масс движущихся элементов машины, а также из-за возможного присутствия в камере дробления некоторого количества измельчаемого материала (“завала”) пусковая мощность примерно в 2 раза превышает номинальную мощность привода для установившегося режима работы. Поэтому такие дробилки часто снабжают специальным вспомогательным приводом, состоящим из двигателя 6 малой мощности, соединенного клиноременной передачей с редуктором 5 с большим передаточным отношением и обгонной муфтой 4 (рис.15).

Рис. 15. Обгонная муфта: 1 – ведущий вал; 2 – ведомый вал.

Общее передаточное отношение вспомогательного привода около 100, мощность вспомогательного двигателя 6 находится в пределах 5÷14 кВт. Трогание с места и начальная раскрутка осуществляется вспомогательным приводом. Одновременно включается и раскручивается главный двигатель 2. Когда частота вращения главного двигателя 2 превысит частоту вращения выходного вала редуктора 5, вспомогательный привод автоматически отключается. Дальнейший разгон дробилки до номинальной частоты вращения производится с помощью главного электродвигателя 2.

Система смазки.

Конструкция дробилки должна предусматривать доступ к местам смазки, регулировки и к быстроизнашивающимся (часто ремонтируемым или заменяемым) деталям. Кроме этого должна быть обеспечена защита от пыли и абразивных частиц смазываемых пар трения. С этой целью применяются различные контактные и бесконтактные защитные уплотнения пар трения: манжетные, сальниковые, лабиринтные и т.д. Упоры распорных плит в сухарях прикрывают защитными телами – фартуками из маслобензостойкой резины. Установившаяся температура подшипников при нормальной работе дробилки не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 40° С. Течь масла из подшипниковых узлов при централизованной жидкой смазке не допускается. Потери масла за смену не должны превышать установленные регламентные нормы.

Если опоры приводного эксцентрикового вала и крепление к нему шатуна выполнены на подшипниках скольжения (что характерно для дробилок малой и средней производительности), то для смазки этих коренных и шатунных подшипников скольжения дробилку оснащают системой подачи жидкой смазки. Для этого используется специальная станция жидкой смазки, обеспечивающая непрерывную принудительную подачу жидкой смазки к подшипникам скольжения эксцентрикового вала, охлаждение масла, его полнопоточную механическую очистку в фильтрах, установленных на напорных линиях. Бесперебойная работа станции производительностью 35÷50 [л/мин] обеспечивается установкой двух масляных насосов – рабочего и резервного. Рабочее давление в маслосистеме находится в пределах 0,1÷0,4 МПа. Маслонапорная станция располагается вблизи дробилки, в помещении с температурой не ниже +15°С. Все маслопроводы станции утепляются.

Если опоры приводного эксцентрикового вала и крепление к нему шатуна выполнены на роликовых подшипниках качения, то для их смазки, а также для смазки подшипников скольжения оси подвеса подвижной щеки, смазки сухарей распорных плит, подшипников скольжения маховиков и шкив-маховиков в месте установки фрикционных разобщающих муфт предельного момента на современных дробилках большой и средней производительности применяется система автоматической периодической подачи консистентной смазки в названные пары трения. Эта система состоит из резервуара, гидравлического золотникового распределителя консистентного смазочного материала, дозирующих питателей, сетчатого фильтра и сети маслопроводов (нагнетательной и возвратной). Управляет работой системы командный электропневматический блок КЭП-12у или аналогичный: через заданные промежутки времени (обычно 4 часа) он включает смазку из резервуара через распределитель к смазочным питателям. Смазочные питатели срабатывают под давлением нагнетания в трубопроводе и подают к обслуживаемым точкам определенные порции консистентной смазки. Для дробилок малой производительности могут применяться ручные системы нагнетания консистентной смазки к соответствующим парам трения. В этом случае консистентная смазка подводится методом шприцевания через шприц-масленки в соответствии с утвержденным регламентом, картой смазки и периодичностью смазки.