8.3.3. Щековые дробилки

(Л.Ф.Биленко)

Наибольшее распространение получили конструкции щековых дробилок с простым (рис. 8.3.1.2) и сложным (рис. 8.3.1.6) движением подвижных щек [ 49] . В них подвижные щеки подвешены в верхней части. Однако встречаются машины и с нижним подвесом подвижной щеки. Во всех конструкциях колебательные движения щеки создаются вращающимся эксцентриковым валом.

Крупность максимальных кусков в дробленом продукте определяется шириной выходной щели а.

При верхнем подвесе подвижная щека имеет наибольший размах внизу, у места выхода дробленого продукта, при этом ширина выходной щели переменная. При нижнем подвесе — наибольший размах вверху, у места поступления исходного материала, и ширина выходной щели постоянная.

Щековые дробилки с верхним подвесом подвижной щеки получили широкое промышленное применение при дроблении полезных ископаемых и в различных отраслях промышленности, где приходится иметь дело с разрушением больших масс крупных кусков различных горных пород с временным сопротивлением сжатию до 300 МПа (граниты, базальты, кварциты, известняки, угли и другие руды). Из щековых дробилок с верхним подвесом подвижной щеки наибольшее распространение получила дробилка с вертикальным шатуном (рис. 8.3.1.2).

Дробилки со сложным движением подвижной щеки (рис. 8.3.1.6) находят применение в строительстве, дорожных работах и на обогатительных фабриках малой производительности. В 1990-х гг. появились щековые дробилки со сложным движением подвижной щеки больших размеров, которые успешно применяют на подземных дробильных комплексах.

В России выпускаются щековые дробилки следующих типов: с простым движением щеки (ЩДП); со сложным движением щеки и отношением длины приемного отверстия к его ширине более 1,6 (ЩДС-I); со сложным движением щеки и отношением длины приемного отверстия к его ширине до 1,6 включительно (ЩДС-II). Пример условного обозначения: ЩДС-I-2,5Ч9 — щековая дробилка со сложным движением щеки с приемным отверстием шириной 250 мм и длиной 900 мм [2].

Технические характеристики отечественных щековых дробилок даны в табл. 8.3.3.1.

Таблица 8.3.3.1

Технические характеристики щековых дробилок

Показатели

С простым движением щеки

Со сложным движением щеки

ЩДП 9Ч12

ЩДП 12Ч15

ЩДП 15Ч21

ЩДС-I-1,6Ч2,5

ЩДС-I-1,6Ч6

ЩДС-I-1,6Ч9

ЩДС-I-2,5Ч9

ЩДС-I-4Ч9

ЩДС-II-2,5Ч4

ЩДС-II-6Ч9

ЩДС-II-7,5Ч9

ЩДС-II-9Ч12

Размеры приемного отверстия, мм:

ширина В

длина L

900

1200

1200

1500

1500

2100

160

250

160

600

160

900

250

900

400

900

250

400

600

900

750

900

900

1200

Ширина выходной щели в фазе раскрытия, номинальная, мм

130

155

180

30

30

30

40

60

40

100

180

150

Диапазон регулирования, мм, не менее

±35

±40

±45

+15

–13

+15

–13

+15

–13

±20

+30

–20

–20

±25

±20

±50

Производитель-ность, м3/ч, для руд средней твердости

180

310

600

3

14,5

21

22

30

7,8

78

110

230

Максимальный размер кусков
в питании, мм

750

1000

1300

130

130

130

210

340

210

500

600

750

Приводной электродвигатель:

мощность, кВт

90

160

250

7,5

30

37

45

45

18,5

75

90

110

Масса дробилки, т

57

116

233

1,6

5

5,8

8,4

12

2,8

18,5

21

41

Габариты, мм:

длина

ширина

высота

5300

6000

4000

6400

6800

5000

7200

7000

6000

2400

1200

1335

1780

1865

1352

1780

2165

1352

2300

2400

1900

2500

2400

2200

1400

1300

1500

3000

2500

2600

2800

2270

2720

3540

2700

3160

* Производительность указана для номинальной щели.

Таблица 8.3.3.2

Поправочные коэффициенты на условия дробления

На крупность,

kкр

Содержание класса +0,5а в питании, %

5

10

20

25

30

40

50

60

70

80

1,1

1,08

1,05

1,05

1,03

1,00

0,97

0,95

0,92

0,89

На влажность,

kвл

Влажность руды, %

4

5

6

7

8

9

10

11

1

1

0,95

0,9

0,85

0,75

0,65

0,65

На твердость,

kтв

Крепость по шкале М.М. Протодьяконова

5–9

10–11

12–13

14

15–17

18

19–20

1,2

1,1

1,0

0,97

0,95

0,93

0,9

Производительность Q (т/ч) дробилки определяется уравнением

(8.3.3.1)

где rт — плотность материала, т/м3; B и L — ширина и длина приемного отверстия, м; b — максимальная (в момент отхода щеки) ширина разгрузочной щели, м.

Формула (8.3.3.1.) получена только из геометрических представлений и поэтому не учитывает влияние на производительность дробилки физических свойств дробимого материала. Несмотря на это, формула (8.3.3.1) дает представление о влиянии основных механических факторов, определяющих производительность дробилки. (Если в формуле (8.3.3.1) принять ρт = 1,6 т/м3, то по ней можно точно вычислить производительность щековых дробилок, изготавливаемых американской фирмой «Алис—Чалмерс» для средних значений b.)

Для расчета производительности щековых дробилок предложено несколько эмпирических формул, составленных исходя из предположения, что производительность дробилок пропорциональна площади выходной щели.

Например, эмпирическая формула института «Механобр»

(8.3.3.2)

где kкр, kвл, kтв — поправочные коэффициенты на условия дробления (крупность, влажность и твердость породы), принимаются по табл. 8.3.3.2.

Для выпускаемых машин производительность принимают по средним данным заводов-изготовителей с введением поправок на насыпную плотность дробимого материала, условия дробления и расчетную ширину разгрузочной щели ар:

, (8.3.3.3)

где Qп — производительность дробилки при паспортном значении ширины щели ап (по каталогам заводов-изготовителей).

Отечественные заводы поставляют щековые дробилки с электродвигателем, мощность которого достаточна для дробления очень прочной породы с пределом прочности на сжатие 250 МПа/м2 при производительности, соответствующей пропускной способности дробилки при заданной выходной щели. Поэтому дробилка выбирается по размеру максимального куска dmax в исходном материале и по производительности при заданной выходной щели. Ширина приемного отверстия должна быть не менее (1,15чl,20) dmax.

Зарубежные заводы-изготовители поставляют один и тот же типоразмер дробилки с электродвигателями разной мощности. В этом случае мощность электродвигателя подбирается с учетом производительности, твердости руды, крупности исходного материала и продукта. Требуемую мощность электродвигателя фирма «Алис—Чалмерс» рекомендует рассчитывать по закону Бонда. Индекс работы Wi определяется для данной руды специальным испытанием дробимости 30–40 отобранных кусков руды размерами 50–75 мм. Куски разрушаются двумя встречными молотами, падающими, как маятники, и ударяющими кусок с двух сторон. Индекс работы, вычисленный по данным испытаний, измеряется в киловатт-часах на тонну.

Потребная энергия W для дробления 1 т рассчитывается по формуле

, (8.3.3.4)

где Wi — индекс работы, кВт · ч/(кор.т × мкм0,5); dп крупность продукта, соответствующая ситу, через которое проходит 80 % материала, мкм; dисх крупность исходного материала, соответствующая ситу, через которое проходит 80 % материала (в расчетах принимается dисх = (0,5¸ 0,67)B), мкм.

Весьма мягкие породы имеют индекс работы менее 9, а весьма твердые — более 26.

Мощность (в кВт) на дробление определяется выражением N = WQ, где Q — производительность дробилки в т/ч.

Если рассчитанная мощность превышает паспортную, то следует изменить условия дробления, например, увеличить размер выпускной щели.

Для определения мощности установленного электродвигателя Nу может быть рекомендована формула института «Механобр»

Ny = 1,5PLH (bа) n, (8.3.3.5)

где Р — удельная работа дробления (для дробилок с простым движением щеки Р = 5 кВт · ч/м3, со сложным движением щеки — Р = 4,5 кВт · ч/м3); n — число качаний щеки, мин–1; b и a — максимальная и минимальная ширина разгрузочной щели; L — длина приемного отверстия, м; H — высота подвижной щеки, м (зависит от ширины приемного отверстия В дробилки):

В, м

0,4

0,6

0,9

1,2

1,5

H, м

1,1

2,2

2,7

3,1

3,6

Виброщековые дробилки (рис. 8.3.3.1) нашли применение для среднего и мелкого дробления материалов любой прочности — от ферросплавов до гранита [ 59] .

Рис. 8.3.3.1. Схема виброщековой дробилки:
1 — корпус; 2 — торсион; 3 — амортизатор;
4 — подвижная щека; 5 — приводной дебалансный
вибровозбудитель (стрелками показаны направления
вращения вибровозбудителей и качаний щек)

Виброщековые дробилки имеют две подвижные щеки, смонтированные на корпусе с помощью стержневых торсионов и снабженные индивидуальными приводными дебалансными вибраторами, не имеющими между собой кинематической связи. Вибраторы самосинхронизируются, вращаясь противофазно каждый от своего электродвигателя. Степень дробления регулируется усилиями со стороны вибраторов и может меняться в пределах от 4 до 15, в то время как традиционные щековые дробилки имеют степень дробления не более 4.

Технические характеристики отечественных виброщековых дробилок приведены в табл. 8.3.3.3.

По своим технологическим возможностям виброщековые дробилки с самосинхронизирующимися вибраторами приближаются к эксцентриковым щековым дробилкам ударного действия фирмы «Крупп». Однако масса и стоимость последних в 5 раз больше, чем виброщековых дробилок, а надежность при дроблении ферросплавов существенно ниже.

Институтом «Ленинградоргстрой» был разработан проект вибрационной щековой дробилки с инерционным приводом для дробления бракованных и устаревших железобетонных конструкций. Указанная дробилка предназначена для применения в качестве основного агрегата цеха переработки железобетона. Как показало технико-экономическое обоснование, срок окупаемости такого цеха составляет 3 года.

Основная отличительная особенность машины — близкое к горизонтальному расположение дробящей камеры. Подобное расположение камеры дробления обеспечивается способностью уравновешенной щековой дробилки продвигать материал в направлении разгрузки.

Таблица 8.3.3.3

Технические характеристики виброщековых дробилок (ВЩД)

Параметры

80´300

130´300

440´800

440´1200

1200´1500

Производительность, т/ч

1–2

2–3

30

50

300

Наибольшая крупность исходного продукта, мм

65

110

350

350

950

Крупность конечного продукта, мм

15

20

40

50

90

Мощность электродвигателя, кВт

7,5´2

11´2

30´2

45´2

55´2

Габаритные размеры, мм

длина

ширина

высота

 

1515

1240

1400

 

1760

1370

1200

 

2600

2100

2000

 

4000

3150

2500

 

4000

3500

4000

Масса, т

1,4

1,5

15

20

50

Над проблемой разрушения железобетона работают и за рубежом. В США действуют две установки, одна из которых перерабатывает отходы от строительства метрополитена, а другая (передвижная) предназначена для дробления лома от разрушенных зданий.

В Великобритании, например, сконструирована дробилка «Ниблер», действие которой основано на принципе «грызущих челюстей». Дробилка пропускает в 1 ч до 54 м2 бетонных плит при толщине бетона 25,4 см.

В Японии для переработки железобетона используется дробилка с гидравлическим приводом [59].