Дробильное оборудование
Перемелим всё!
Кинематическая схема щековой дробилки со сложным движением щеки
Вторая группа
К дробилкам второй группы относят дробилки, у которых кривошип и подвижная щека образуют единую кинематическую пару. В этом случае траектории движения точек подвижной щеки представляют собой замкнутые кривые, чаще всего эллипсы. Дробилки с такой кинематикой называются щековыми дробилками со сложным движением подвижной щеки.
Вторая группа, первая подгруппа. В этой подгруппе дробилок со сложным движением находится одна дробилка (схема 2.1.1), являющаяся первым и наиболее характерным представителем дробилок данной группы.
У данной дробилки (рис. 2.3) траектории движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая — эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части — сильно вытянутый эллипс. Если принять горизонтальную составляющую хода в нижней точке подвижной щеки равной X, то горизонтальная составляющая в верхней точке будет равна 1,5Х, а вертикальные составляющие хода соответственно 3Х и щеки 2,5Х.
Рис. 2.3. Кинематическая схема щековой дробилки со сложным движением щеки.
Интенсивное истирание дробимой породы в нижней части камеры дробления при сложном движении щеки происходит вследствие большой вертикальной составляющей хода. При дроблении прочного и абразивного материала это приводит к быстрому изнашиванию дробящих плит. Кроме того, при истирании образуется большое количество переизмельченного материала, мелочи и пыли, на что непроизводительно расходуется некоторая часть мощности, потребляемой при дроблении.
В этих дробилках горизонтальный ход щеки в верхней части камеры дробления достаточен для интенсивного дробления, а направление движения верхних точек подвижной щеки в сторону разгрузки способствует лучшему захвату куска породы и продвижению его вниз к разгрузке.
Данные благоприятные условия для дробления и разгрузки ряд авторов относят к работе всего механизма дробилки со сложным движением, называя ее forsed feed type — дробилкой с форсированным выходом. При анализе кинематических схем нами установлено, что подобное мнение не вполне соответствует действительности.
Если на кусок породы, попавший в верхнюю часть камеры дробления, действует сила Р сжатия, направленная нормально к плоскости дробящей плиты и приложенная в точке А (рис. 2,4, а), то скорость v точки А дробящей плиты, направленная нормально к радиусу-вектору эллипса траектории может быть разложена на составляющие vn (нормальную к плоскости плиты) и vs (вдоль плоскости плиты).
Рис. 2.4. Схема сил, действующих на кусок породы в камере дробления
Как известно из прикладной механики, сила трения всегда действует на тело против его относительной скорости. Поэтому сила fP, действующая на подвижную щеку, будет направлена (как показано на рисунке) направо и вверх. Тогда, равная по величине и противоположная по направлению сила трения, действующая на кусок породы, направлена налево и вниз, т. е. способствует захвату, дроблению породы и продвижению ее к разгрузке.
Совсем противоположное явление будет происходить в нижней части камеры дробления. Выполнив такие же построения (рис. 2.4, б), мы увидим, что в данном случае действующая на кусок породы сила трения fP направлена направо и вверх, т. е. препятствует его захвату, дроблению и разгрузке.
Таким образом, нормальные условия для захвата и дробления имеют место только в верхней части камеры дробления, в нижней же части движения точек подвижной щеки не способствуют, а препятствует разгрузке, вызывая интенсивное истирание нижней части неподвижной дробящей плиты.
Кинематика дробилки со сложным движением определяет работу этой дробилки, которая отличается от работы дробилки с простым движением еще одной особенностью.
При вращении эксцентрикового вала в направлении, указанном на рис. 2.3 стрелкой от нижней точки А до крайней первой точки Б, в нижней части камеры дробления подвижная щека поднимается вверх, и приближается к неподвижной, т. е. происходит ход сжатия. В это время в верхней части камеры дробления подвижная щека отходит от неподвижной.
При движении эксцентрика от точки Б к точке В верхняя и нижняя части подвижной щеки приближаются к неподвижной — это общий участок сжатия. При движении от точки В к точке Г верхняя часть подвижной щеки будет продолжать приближаться к неподвижной щеке, нижняя часть начнет отходить. При движении эксцентрика от точки Г к точке А, верхняя и нижняя щеки будут отходить от неподвижной щеки. Это общий участок холостого хода.
Отсюда следует, что дробление материала, находящегося в камере дробления щековой дробилки со сложным движением подвижной щеки, происходит в течение 3/4 оборота эксцентрикового вала, а полный отход щеки только в течение 1/4 оборота, т. е. при движении подвижная щека как бы покачивается. Благодаря такому движению подвижной щеки дробилки со сложным движением менее подвержены залипанию при дроблении вязких пород.
Наличие значительной вертикальной составляющей хода сжатия вызывает интенсивное истирание дробимой породы и быстрое изнашивание дробящих плит, особенно в нижней части камеры дробления. Эта особенность является существенным недостатком дробилки со сложным движением, так как значительно удорожает ее эксплуатацию. Однако простота конструкции и малые размеры обусловили широкое распространение машин, выполненных по данной схеме.
Вторая группа, вторая подгруппа содержит схемы машин, в которых предпринимается попытка, сохранив простоту и компактность конструкции, уменьшить вертикальную составляющую хода, т. е. свести к минимуму основной недостаток дробилки со сложным движением.
Рис. 2.5. Дробилка с опорой щеки на гибкий пластинчатый элемент:
1 — станина; 2 — эксцентриковый вал; 3 — подвижная щека; 4 — неподвижная щека; 5 — устройство для регулировки размера выходной щели; 6 — гибкий пластинчатый элемент,
Дробилку, выполненную по схеме 2.2.1 (см. рис. 2.1), называют дробилкой со сложным движением щеки с отрицательным углом наклона распорной плиты. Такое решение позволяет снизить вертикальную составляющую хода сжатия в нижней части камеры дробления. Схему используют в основном для дробилок грануляторов (для мелкого дробления). Есть попытки использовать данную схему на дробилках крупного дробления, однако данных о работе таких дробилок в эксплуатации не имеется.
В дробилке (схема 2.2.2), вместо распорной плиты применен ролик. При такой конструкции нижней опоры подвижной щеки нельзя, очевидно, рассчитывать на применение дробилки при дроблении прочных пород, так как усилия дробления вызывают большую составляющую силу, действующую на ролик и опорные поверхности, имеющие контакт по линии.
Дробилка (рис. 2.5), выполненная по схеме 2.2.3 (см. рис. 2.1) представляет определенный интерес. Подвижная щека опирается на гибкий пластинчатый элемент. Верхней частью он жестко защемлен в теле подвижной щеки, а нижним кольцом шарнирно опирается на ось. В таком решении подвижная щека при вращении эксцентрикового вала совершает движения, близкие к горизонтальным, что значительно повышает срок службы дробящих плит. Дробилка имеет повышенную частоту вращения эксцентрикового вала и по данным фирмы обладает повышенными производительностью и степенью дробления по сравнению с дробилками обычных конструкций.
Дробилка (схема 2.2.4) относится к машинам со сложным движением подвижной щеки при нижнем ее подвесе. Дробилку применяют для мелкого дробления различных материалов как дробилку-гранулятор.
Вторая группа, третья подгруппа содержит кинематические схемы, основная идея которых еще более, чем в машинах второй подгруппы, уменьшить интенсивное истирание материала в камере дробления, и тем самым существенно повысить срок службы дробящих плит. В дробилках, сконструированных по схемам данной подгруппы, при достаточных ходах сжатия взаимное перемещение дробящих плит по вертикали практически отсутствует, однако достигается это довольно сложными конструктивными приемами, и поэтому несмотря на очевидные преимущества некоторых схем из этой подгруппы они получили весьма ограниченное распространение.
Для уменьшения износа дробящих плит, а также для повышения производительности в результате сообщения материалу, заключенному в камере дробления, дополнительной скорости разгрузки, некоторыми фирмами разработаны конструкции дробилок с двумя подвижными щеками. В этих дробилках взаимное перемещение плит по вертикали практически отсутствует.
В дробилке (схема 2.3.1) одна из подвижных щек (основная) подвешена на эксцентриковом валу так же, как в дробилке со сложным движением. Другая подвижная щека опирается на две распорные плиты и соединена тягой с нижней частью первой подвижной щеки. Французский специалист Жаузель отмечает, что единственным преимуществом этой дробилки по сравнению с дробилкой сложного движения является меньший износ дробящих плит. Однако схема устройства рычагов существенно усложняет конструкцию и снижает надежность дробилки в целом.
В дробилке с двумя подвижными щеками, сконструированной по кинематической схеме 2.3.2, каждая щека подвешена к эксцентриковому валу — одна вверху, другая внизу, причем передача движения от одного вала к другому осуществляется шестеренчатой парой. Схема 2.3.3. Эти дробилки длительное время использовали на передвижных дробильно-сортировочных установках.
Сконструировали дробилку по кинематической схеме 2.3.4. В отличие от дробилок, изготовленных по схеме 2.3,3, а в другой дробилки эксцентриковые валы расположены наверху, поэтому дробилка представляет собой как бы спаренную дробилку со сложным движением (см. схему 2.1.1). Дробилку подобной конструкции изготовляли, однако, так как два эксцентриковых вала и зубчатая (или цепная) передача для синхронизации вращения валов значительно усложняют механизм дробилки, а следовательно, резко понижают надежность работы, эти дробилки распространения не получили, хотя и имели высокие технико-эксплуатационные показатели.
Вторая группа, четвертая подгруппа. В нее входят схемы дробилок, траектория движения подвижных щек которых изменены с помощью различных сложных конструктивных приемов, обеспечивающих, по мнению их авторов, технологические преимущества (увеличение производительности, степени дробления и др.) или эти преимущества достигаются путем введения в конструкцию дробилки двух или более последовательно или параллельно расположенных отдельных камер дробления. Приведенные схемы имели ограниченное применение.
Для увеличения хода внизу при сложном движении была предложила весьма сложная конструкция дробилки (схема 2.4.1). У этой дробилки при большом ходе сжатия вверху и внизу камеры дробления средняя часть имеет недостаточный ход. Дробилка сложнее более простых конструкций, например схема 2.1.1.
Дробилка по схеме 2.4.. В литературе такие дробилки известны как дробилки Макса Фридриха. Дробилка имеет два эксцентричных вала, соединенных зубчатой передачей. На одном валу подвешена подвижная щека с плитой, на другом — шатун, связанный с двумя распорными плитами. Благодаря определенному передаточному отношению зубчатой передачи подвижная щека дробилки движется по сложной траектории, повторяющейся через 11 оборотов главного вала. Опыт эксплуатации этих дробилок показал, что они имеют ряд технологических преимуществ, но очень сложны в изготовлении и эксплуатации.
Кинематическая схема 2.4.3 дробилки как бы сочетает две схемы простого (схема 1.1.1) и сложного (схема 2.1.1) движений. Поэтому дробилка условно названа дробилкой с комбинированным движением подвижной щеки. Подвижная щека дробилки и шатун расположены на общем эксцентриковом валу в отличие от (схемы 2.4.2), где примерно то же сочетание выполнено конструктивно сложнее.
Конструкция дробилки обеспечивает равномерный ход сжатия во всех сечениях камеры дробления (рис. 2.6) при сравнительно малой вертикальной составляющей, т. е. при малом истирании.
Производительность дробилки несколько выше обычных за счет оптимальной кинематики. Была выпущена промышленная серия таких дробилок. Однако ввиду сложности в изготовлении и эксплуатации дробилка распространения не получила, несмотря на ряд преимуществ.
Дробилки с двумя камерами, сконструированные по схеме 2.4.4 (см. рис. 2.1). В этой дробилке вторая камера (меньшая по размеру) служит для дробления материала, прошедшего через первую.