Теоретические сведения о дробильных машинах

Архитектурно-строительный

Институт

Кафедра строительных

Технологий и материалов

РАСЧЕТ ДРОБИЛЬНЫХ МАШИН

Методические указания

Новокузнецк

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра строительных технологий и материалов

РАСЧЕТ ДРОБИЛЬНЫХ МАШИН

Методические указания по выполнению контрольно-практической работы

по дисциплине «Строительные машины»

по направлению подготовки 08.03.01. «Строительство»,

для всех форм обучения

Новокузнецк

УДК 69 (07)

Р248

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент кафедры

Инженерных конструкций и строительной механики СибГИУ

Е.А. Алешина

Р 248 Расчет дробильных машин.: метод. указ./Сиб. гос. индустр.

ун-т.; сост.: Л. Е. Захарченко.– Новокузнецк: Изд. Центр

СибГИУ, 2016.– 50 с.; ил.

Даются краткие теоретические сведения о дробильных машинах. Рассматривается порядок и методика расчета дробильных машин. Приводится варианты индивидуальных практических заданий и необходимый справочный материал для выполнения контрольно-практической работы.

Предназначены для студентов, изучающих дисциплину «Строительные машины» по направлению подготовки 08.03.01. «Строительство» для всех форм обучения.

Печатается по решению комиссии по совершенствованию учебно-методической работы в АСИ при совете АСИ.

Содержание

Введение…………………………………………………………..4

1. Теоретические сведения о дробильных машинах…………...4

1.1 Щековые дробилки………………………………………8

1.2 Конусные дробилки…………………………………….12

1.3 Валковые дробилки…….……………………………….17

1.4 Молотковые дробилки….………………………………20

1.5 Роторные дробилки……………………………………..22

2. Общие указания к выполнению практической работы…….24

3. Указания к расчету основных параметров дробилок………24

3.1 Расчет щековых дробилок……………………………...24

3.2 Расчет конусных дробилок……………………………..28

3.3 Расчет молотковых дробилок…………………………..31

4. Контрольные вопросы………………………………………..32

Список рекомендуемой литературы…………………………...34

Приложение А. Образец титульного листа отчета…………….35

Приложение Б. Вариантные задания практической работы…..36

Введение

Данное методическое пособие рассматривает методику расчета дробильных машин – дробилок, излагает порядок расчета основных параметров щековых, конусных и молотковых дробилок. В данном методическом пособии рассматриваются конструкции дробильных машин, предназначенных для измельчения нерудных материалов и полезных ископаемых, даются основные теоретические сведения о дробилках, приводятся схемы дробилок и мельниц и по ним поясняется принцип действия и применение.

Щековые дробилки

Щековые дробилки среди различных типов дробильного оборудования имеют наибольшее применение. В зависимости от типоразмера эти машины используют для крупного, среднего и мелкого дробления кусковых материалов. Распространению щековых дробилок способствует простота конструкции, обслуживания и ремонта, а также возможность использования некоторых типов машин, как для среднего, так и для мелкого дробления путем замены дробящих плит.

Щековая дробилка работает на принципе сжатия камня между двумя плитами. В камеру дробления, т. е в промежуток между двумя щеками, на которых закреплены сменные дробящие плиты, подается материал, который должен быть раздроблен. Одна щека неподвижна, другая шарнирно подвешена одним концом на оси. Подвижная щека приводится в качательное движение. Материал, заполняющий камеру дробления, при каждом сближении щек дробится, а при отходе подвижной щеки раздробленный материал выпадает через нижнюю щель между щеками, которая называется выходной щелью.

Ширину выходной щели щековой дробилки замеряют между вершиной рифления плит и противолежащей впадиной в момент наибольшего удаления подвижной щеки и регулируется при помощи специальных устройств. От ширины выходной щели зависит крупность продукта дробления и производительность дробилки. Ширина выходной щели составляет 20 – 80 мм для дробилок мелкого дробления, 40 – 120 мм для дробилок среднего дробления и 100 – 250 мм для дробилок крупного дробления. При крупном дроблении в дробилку подают смесь кусков материала размером от 200 до 1500 мм, при среднем дроблении – от 50 мм до 500 мм, при мелком дроблении 30 – 150 мм.

Максимальная степень дробления составляет 8. При средних режимах работы степень дробления колеблется от 3 до 4. Под степенью дробления понимают отношение размера куска исходного материала, поступающего в дробилку, к размеру куска материала готового продукта, прошедшего через дробилку.

Современные щековые дробилки по характеру движения подвижной щеки подразделяют на дробилки с простым и сложным движением щеки. Схема дробилки с простым движением щеки показана на рисунке 3. На станине в подшипниках установлен эксцентриковый вал, на который надеты шатун и подвижная щека. К подвижной щеке укреплены ребристые дробящие плиты, изготовленные из марганцевой стали или из отбеленного чугуна. Электродвигатель вращает шкив-маховик и связанный с ним эксцентриковый вал, на котором насажен шатун. Конец шатуна имеет специальные гнезда, в котором вставлены концы распорных плит. Второй конец первой плиты шарнирно соединен с подвижной щекой, подвешенной на оси. Конец второй плиты упирается в клиновой упор регулировочного устройства. Когда шатун движется вверх, он тянет за собой концы распорных плит, вследствие чего подвижная щека приближается к неподвижной щеке. При движении шатуна вниз концы распорных плит опускаются, и подвижная щека отходит от другой под действием собственной массы, а также в результате действия тяги замыкающего устройства с пружиной. Тяга и пружина не только обеспечивают обратное движение подвижной щеки, но и удерживают распорные плиты от выпадения из своих гнезд. Ширину выходной щели изменяют регулировочным устройством, которое состоит из клиньев и винта. Для изменения ширины разгрузочной щели на крупных дробилках 900х1200 мм и более используют прокладки, комплект которых поставляют вместе с дробилкой. Сопротивление движению подвижной щеки, непостоянное за время рабочего хода, при холостом ходе резко падает. Поэтому для более равномерной работы дробилки на эксцентриковом валу устанавливают два маховика, один из которых выполняет функции шкива.

1 2 3 4 5

13 12 11 10 9

1 – ось; 2 – маховик; 3 – вал; 4 – шатун; 5 –винт; 6 ,7 – клиновые упоры регулировочного устройства; 8 – пружина; 9, 11 – плиты; 10 – тяга замыкающего устройства; 12 – подвижная щека: 13 – неподвижная щека

Рисунок 3 – Схема действия щековой дробилки

с простым движением щеки

Преимущество дробилок с простым движением щеки – возможность переработки высокопрочного и абразивного материала с пределом выносливости до 350 МПа, а также довольно малая вертикальная составляющая хода, вследствие чего истирание камня и износ дробящих плит незначительны.

Дробление породы происходит при подходе подвижной щеки к неподвижной, а разгрузка раздробленного продукта при отходе.

У дробилок с простым движением щеки наибольший ход подвижной щеки обеспечивается внизу, раздробленный материал выходит по крупности неравномерным, и поэтому эти дробилки используются для первичного дробления высокопрочных и абразивных пород.

У дробилок со сложным движением подвижная щека имеет наибольший ход вверху. Поэтому материал по крупности получается более равномерным. Используются дробилки со сложным движением щеки преимущественно при среднем дроблении малоабразивных материалов.

Схема дробилки со сложным движением щеки показана на рисунке 4. Дробилка со сложным движением щеки отличается от дробилки с простым движением щеки тем, что подвижная щека надета непосредственно на эксцентриковый вал, при вращении которого она не только приближается к неподвижной щеке, но и движется вверх вниз, т. е осуществляет сложное движение. Нижний конец подвижной щеки имеет гнездо, в которое свободно вставлен конец распорной плиты. Второй конец этой плиты упирается в клин регулировочного устройства. В остальном конструкция этой дробилки аналогична схеме дробилки с простым движением щеки. Однако конструкция дробилок со сложным движением щеки проще, чем у машин с простым движением щеки, а габаритные размеры и масса ниже.

Крупность дробления материалов регулируется изменением зазора между дробящими плитами. Путем вращения гаек обеспечивается подъем или опускание клина при этом опорная подушка перемещается по направляющим выступам боковых стенок станины и смещает распорную плиту и подвижную щеку в нужную сторону. Для ускорения отхода подвижной щеки и для удержания распорных плит от выпадения служит тяга с пружиной. Щековые дробилки сравнительно просты по конструкции, надежны, имеют небольшие размеры по высоте, что упрощает загрузку материалов.

1 2 3

10 9 8 7

1 – маховик; 2 – вал; 3 –винт; 4 ;5 – клиновые упоры регулировочного устройства; 6 – пружина; 7 – плиты; 8 – тяга замыкающего устройства; 9 – подвижная щека: 10 – неподвижная щека

Рисунок 4 – Схема действия щековой дробилки со сложым

движением щеки

Конусные дробилки

Конусные дробилкиявляются высоко производительными машинами и широко используются при переработке различных горных пород на всех стадиях дробления. Конусные дробилки применяют для дробления очень прочных материалов, с напряжением сжатия до 300 МПа и с высокой степенью абразивности. В зависимости от назначения их разделяют на дробилки для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления.

Максимальный размер поступающих кусков в зависимости от величины дробилки составляет: для дробилок ККД от 300 до 1500 мм, для дробилок КСД от 75 до 350 мм, для дробилок КМД от30 до 75 мм.

Дробилки крупного дробления могут давать степень дробления до 8, но они обычно работают при степенях дробления от 3 до 4. Дробилки КСД (конусные дробилки среднего дробления) и КМД (конусные дробилки мелкого дробления) работают при степени дробления от 4 до 7.

Принцип работы дробилок заключается в том, что дробление происходит раздавливанием материала между двумя конусами, из которых один неподвижен, а другой совершает круговые качания (гирации) внутри первого конуса таким образом, что его геометрическая ось описывает коническую поверхность. Такое движение достигается благодаря тому, что ось подвижного конуса нижним концом закреплена эксцентрично и под углом к вертикали в эксцентриковом стакане. Верхний конец в дробилках крупного дробления подвешивается на верхней траверсе, а в дробилках среднего и мелкого дробления подвешивается на сферическом подпятнике вместе с дробящим конусом. При таком движении внутреннего конуса одна часть его поверхности сближается с поверхностью неподвижного конуса, а другая часть удаляется от нее. При сближении поверхностей неподвижного и дробящего конусов материал, находящийся между ними, раздавливается. В отличие от щековых дробилок дробление материала в конусных дробилках происходит непрерывно.

Конусные дробилки делают с различными углами конусов, т. е. конусы могут быть крутыми и пологими. Дробилки, предназначенные для крупного дробления, делают с крутым конусом. Вершины внутреннего и внешнего конусов обращены в противоположные стороны. При таком расположении конусов ширина зева имеет максимальную величину, что дает возможность захвата крупных кусков Дробилки, предназначенные для вторичного (среднего и мелкого) дробления, делают с пологим конусом. Вершины обоих конусов у этих дробилок обращены в одну сторону. При таком расположении конусов увеличивается периметр выходной щели.

Схема дробилки с крутым конусом представлена на рисунке 5. Корпус состоит из двух верхней и нижней частей, соединенных болтами. Внутренняя поверхность верхнего корпуса футерована сменными плитами из высоко-марганцевой стали, образующими дробящую поверхность неподвижного конуса. К фланцу верхней части корпуса крепится траверса, в средней части которой расположена шаровая пята подвески подвижного конуса.

1 2 3

9 6 5

1, 4 - неподвижный и подвижные конусы; 2 – шаровая пята; 3 – траверса; 5 – приводной шкив клиноременной передачи; 6 – коническая передача; 7 – стакан; 8 – лоток; 9 – вал

Рисунок 5 – Схема дробилки с крутым конусом (ККД)

В верхней части корпуса помещен привод дробилки, состоящий из конической передачи, приводного вала и шкива клиноременной передачи. Эксцентриковый стакан жестко соединен с колесом конической передачи привода. В верхней части стакана выполнена наклонная расточка, эксцентрическая относительно вертикальной оси дробилки. В эту расточку свободно вставляется конец вала. При вращении эксцентрикового стакана ось вала подвижного конуса описывает коническую поверхность с вершиной в точке подвеса, при этом подвижный конус обкатывает изнутри неподвижный, раздрабливая материал, загружаемый в рабочее пространство дробилки сверху. Дробленый продукт разгружается через лоток или вниз под дробилку, по всему кольцевому пространству. Для пуска дробилки под завалом разработана система гидравлической опоры для подвижного конуса, позволяющая быстро опускать конус и тем самым ликвидировать расклинивание материала в камере дробления

Схема дробилки с пологим конусом для среднего и мелкого дробления показана на рисунке 6.

Конструкции конусных дробилок среднего и мелкого дробления отличаются друг от друга в основном только конфигурацией рабочих органов и диапазоном регулирования разгрузочной щели. Следующее ниже описание относится к обеим дробилкам.

От полумуфты приводной вал дробилки передает вращение через коническую передачу эксцентриковому стакану, в который входит вал подвижного конуса. Сферическая опорная поверхность подвижного конуса лежит на шаровой опоре (подпятнике), покрытой сменным бронзовым вкладышем. Боковая поверхность конуса футерована высокомарганцовистой сталью. Неподвижный конус, закрепленный в корпусе дробилки, также футерован марганцовистой сталью.

В верхней части подвижного конуса закреплена распределительная тарелка – питатель, на которую через загрузочную воронку поступает дробимый материал. Тарелка вместе с дробящим конусом совершает круговые качания, при этом конус остается все время в наклонном положении. Материал, скользя по тарелке, попадает в рабочее пространство дробилки по всей окружности приемного отверстия.

Функцию предохранительного устройства в конусных дробилках среднего и мелкого дробления с пологим конусом выполняют амортизационные пружины (на рисунке условно не показаны).Эти пружины позволяют приподниматься неподвижному конусу, при этом выходная щель увеличивается и не раздробленный предмет выходит из дробилки.

Привод у рассматриваемых дробилок осуществлен непосредственно от электродвигателя, вал которого соединяется с приводным валом дробилки.

Раздробленный продукт разгружается из рабочего пространства дробилки вниз через кольцевую щель. Конусные дробилки работают при меньшем расходе энергии по сравнению со щековыми, но они более сложны по конструкции и имеют несколько большие размеры по высоте.

2 3 4

1 6

1 – вал; 2 – подвижный конус; 3 – питатель; 4 – корпус; 5 – коническая передача; 6 – приводной шкив клиноременной передачи;

7 - стакан

Рисунок 6 - Схема дробилки с пологим конусом (КСД, КМД)

Валковые дробилки

Валковые дробилки бывают с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками.

Дробление исходного материала осуществляется в таких дробилках путем раздавливания и частичного истирания между двумя вращающимися валками.

Дробилки с гладкими валками применяют для предварительного измельчения влажной глины и других материалов средней прочности, например, известняк, песчаник, шлак, бой кирпича и черепицы, а также для вторичного дробления пород средней и большой прочности. При дроблении каменистых пород они обеспечивают степень измельчения до 4 -6, а для влажных глин – до 8 – 10.

Кинематическая схема валковой дробилки с гладкими валками представлена на рисунке 7. Дробилка с гладкими валками имеет литую или сварную конструкцию рамы, на которую устанавливают два валка.

3 5 6

М 6 2 4 1

1 –валок; 2 – валок; 3 – пружина; 4 – вал; 5 – вал; 6 – клиноременная передача; 7 – двигатель

Рисунок 7 – Кинематическая схема валковой дробилки

с гладкими валками

Корпус подшипникового узла первого валка закрепляется на раме неподвижно, а второй валок вместе с корпусом подшипникового узла имеет возможность перемещаться по направляющим. Положение перемещающегося валка фиксируется с помощью тяг и пружин. Тяги на рисунке условно не показаны. Тяги и пружины ограничивают движение подвижного валка, а также фиксируют расстояние между дробящими валками. Валы, на которые посажены валки, получают вращение от отдельных электродвигателей через одинаковые по конструкции и параметрам клиноременной передачи. Дробящие валки изготавливаются из чугуна и футеруются внешней поверхности бандажами из из марганцовистой или углеродистой стали.

1 5 2

7 6

3 9 8

1 –валок с гладкой поверхностью; 2 – дезинтеграторный камневыделительный валок; 3 – редуктор; 4 , 5– вал; 6 – клиноременная передача; 7, 8 – двигатель; 9 –колодочный тормоз

Рисунок 8 – Кинематическая схема валковой дробилки

с камневыделительными дезинтеграторными валками

В промышленности строительных материалов для переработки глиняной массы применяют дезинтеграторные дробилки. Кинематическая схема валковой дробилки с камневыделительными дезинтеграторными валками показана на рисунке 8.

Валковая дробилка с камневыделительными дезинтеграторными валками состоит из двух валков. Первый валок большего диаметра этой дробилки имеет гладкую поверхность, а на рабочей поверхности второго валка меньшего диаметра предусмотрены продольные ребра – ножи высотой 8 – 10 мм, которые интенсивно ударяют по массе, дробят эту массу и выбивают или удаляют твердые включения. Ребристый валок совершает 500 – 600 об/мин и получает вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Гладкий валок вращается с частотой в десять раз меньшей, т. е. с частотой 50 – 60 об/мин, и приводится в движение от электродвигателя, подключенного через редуктор

Для переработки глиняной массы и других мягких материалов, а также для дробления пород средней крепости предназначены дробилки с зубчатыми валками. Кинематическая схема валковой дробилки с зубчатыми валками показана на рисунке 9. В такой дробилке вращение от электродвигателя осуществляется от электродвигателя клиноременной передачи и двигателем, установленным через редуктор.

Вращение сообщается приводному валу, на котором насадили барабан и от барабана вращательное движение передается зубчатой передаче. Зубчатые колеса зубчатой механической передачи имеют удлиненные зубья и передают вращение на валок, установленный в подвижных подшипниковых узлах с предохранительными пружинами. Зазор между зубчатыми валками изменяется с помощью регулировочных винтов.

При попадании между валками не раздробленного материала подвижный валок, сжимая пружины, отходит.

Если не раздробленный материал имеет значительные размеры и отхода валка недостаточно для его выпадения, то срезаются полушайбы предохранительного устройства.

Наиболее распространенная форма зубьев валковой дробилки с зубчатыми валками является копьевидная форма.

М 10 1 2

4 6 3 7 8

5 9 М 11

1 – клиноременная передача; 2 – редуктор; 3 – приводной вал; 4 – барабан; 5 – зубчатая передача; 6 – валок; 7 – предохранительная пружина; 8 – регулировочные винты; 9, 10 – двигатель; 11 – тормоз

Рисунок 9 – Кинематическая схема валковой дробилки с зубчатыми

валками

Молотковые дробилки

Молотковые дробилки относятся к дробильным машинам, работающим по принципу удара. Их используют при дроблении пород неабразивных, хрупких, мягких и средней прочности, таких как известняк, каменный уголь, мел, гипс, кирпичный бой, мергель и других пород с естественной влажностью не более 8 – 10 %. Молотковые дробилки обеспечивают степень дробления 30 – 40.

Молотковые дробилки применяют как для первичного дробления материала крупностью 20 – 600 мм, так и для вторичного дробления материала крупностью 10- 300 мм.

Принципиальная схема молотковой дробилки представлена на рисунке 10..

Молотковая дробилка состоит из сварного корпуса, ротора, установленного на горизонтальном валу и колосниковой решетки. Корпус молотковой дробилки служит опорой для всех узлов, а также для формирования камеры дробления.

Внутренняя поверхность корпуса молотковой дробилки футерована сменными отбойными плитами, изготовленными из износоустойчивой стали.