Конструктивные решения щековых дробилок
В некоторых конструкциях, с целью уменьшения амплитуды колебания подвижной пластины и, как следствие, уменьшения дисбалансных нагрузок на подшипники валов, обе щеки выполняются подвижными. По замыслу инженеров, должна возрасти и производительность таких дробилок. Однако, такая конструкция значительно сложнее, чем с одной подвижной пластиной и применяется редко.
В образованную между плитами щек клиновидную камеру подается горная порода, размер кусков которой ограничен впускным отверстием дробилки. Во время сближения щек куски породы измельчаются и вываливаются в нижнюю щель, размер которой калибруется по требуемым максимальным размерам раздробленного продукта на выходе. Далее измельченный продукт поступает на линии сортировки, где разделяется по фракциям или применяется в многофракционном виде.
Следует отметить, что за период использования идеи щекового дробления горной породы (а это более 100 лет), конструкторы и изобретатели разных стран пытались усовершенствовать кинематику дробилок, устраняя характерные конструктивные недостатки, присущие этим машинам.
Основной недостаток классической конструкции – повышенный износ пластин-щек при совершении вертикальной составляющей перемещения. Если дробимый материал имеет высокую абразивность и прочность, бронеплиты щек изнашиваются быстро, особенно в средней части.
Это связано с тем, что плиты не только сдавливают породу, но и трутся о ее куски при совершении сложного перемещения. Этот недостаток значительно уменьшен в конструкциях с кинематическим приводом, где плиты совершают, преимущественно, осевое горизонтальное перемещение, т.е. вертикальная составляющая минимальна.
Механизмы такого типа называют щековыми дробилками с простым движением щеки. Обычно для перемещения подвижной щеки (или щек) в таких конструкциях применяется кривошип или кулачковый вал.
Тем не менее, щековые дробилки такой конструкции не получили широкого распространения из-за сложности и меньшей надежности. Кроме того, при поступательном сближении и удалении щек, нижняя часть дробильного клина работает более эффективно, поскольку относительное перемещение между плитами здесь значительно выше. Это нередко приводит к залипанию выходного отверстия дробильного агрегата мелкими частицами.
При перемещении плит в горизонтальной и вертикальной плоскостях, как это осуществляется в классической конструкции с эксцентриковым валом, дробимый продукт передвигается не только под действием собственной массы и силы тяжести, но и подталкивается подвижной плитой (щекой) при ее вертикальном перемещении.
Среди любопытных конструктивных решений щековых дробилок следует отметить дробилки с нижним расположением эксцентрикового вала, применявшегося американской фирмой «Телемит». Такая конструкция, по замыслу инженеров, должна была уменьшить нагрузку на привод агрегата, однако, при использовании крупных кусков породы, эффект получается обратный и дробящее усилие в верхней части камеры резко снижается.
Немецкая фирма «Кеппен» впервые начала применять щековые дробилки с гидроприводом, в которых жесткую механическую связь между отдельными звеньями заменил объемный гидропривод. Преимуществами конструкции является возможность управления временем и размерными параметрами цикла дробления, а также надежность защиты механизма от перегрузок, зачастую приводящих к поломкам механических приводов.
Фирма «Крупп» (Германия) использовала в своей конструкции принцип ударного дробления, который заключается в повышении частоты перемещения плит (щек). В результате порода в большей степени не раздавливается, а дробится от ударов о поверхность щек. Конструкцией привода подвижной щеки предусмотрена предохранительная пружина, защищающая механизм от перегрузок. По мнению немецких инженеров, такая конструкция позволяет увеличить производительность процесса дробления при уменьшении энергозатрат.
Тем не менее, и такая конструкция не получила широкого признания из-за плохой динамической уравновешенности таких механизмов. Это требует применения более мощных фундаментов для дробилок. Кроме того, срок службы механизмов дробильного оборудования заметно снижается.
Некоторое время имели распространение щековые дробилки с кулачковым приводом, в которых перемещение подвижной щеки осуществлялось кулачковым валом. Такие дробилки изготавливала фирмы «Акме» в Германии и «Стартевант» в США, а также Рыбинский завод дорожных машин в СССР. Эти дробилки не отличались высоким сроком службы привода, поэтому не получили широкого распространения.
Конструкция дробящих плит
Дробящие плиты - это сменные быстроизнашивающиеся детали. Они являются основными рабочими органами щековых дробилок. Конструкция плит, износостойкость материала, из которого они изготовлены, оказывают большое влияние на технико-экономические показатели процесса дробления.
Расход металла на дробящие плиты достаточно велик и составляет около одной трети всех расходов на дробление. В большинстве случаев дробящие плиты щековых дробилок изготовляют из высокомарганцовистой стали. Это объясняется высокой износостойкостью этой стали, а также ее способностью к упрочению в холодном состоянии в результате наклепа.
В СССР для дробящих плит используют сталь 110Г13Л по ГОСТ 2176-67. 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.
Конструкция дробящей плиты определяется ее продольным и поперечным профилями (рисунок ниже). 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 условия процесса дробления.
По ГОСТ 13757-68 дробилки в зависимости от области применения должны комплектоваться дробящими плитами различной конфигурации и размером рифлений.
Рифления трапецеидальной формы (тип I) применяются для предварительного дробления в дробилках с шириной приемного отверстия 250 и 400 мм. Рифления треугольной формы (тип II) 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.
Шаг t и высоту h рифлений для обоих профилей в зависимости от размера выходной щели b рекомендуется определять по выражению t = 2h = b. Величины a и b при трапецеидальных рифлениях для дробилок размером 250x400 и 250x900 составляют соответственно 45 и 15 мм, для дробилок 400x600 и 400x900 — 60 и 20 мм. Радиусы закруглений r1 и r2 для крупных щековых дробилок (от 900x1200 мм и более) равны 10 и 15 мм, для дробилок меньших размеров примерно 5 и 10 мм.