Конусные дробилки

Конусные дробилки являются наиболее распространенными дробильными машинами, применяемые на всех стадиях дробления горных пород. В отличие от щековых дробилок, процесс разрушения материала в этих дробилках протекает непрерывно (в каждый отдельно взятый момент происходит рабочий и холостой ход рабочего органа дробилки). Материал разрушается между двумя конусами: неподвижным и подвижным, который совершает качательное круговое (гирационное) движение, вследствие чего образующие этих конусов то сближаются, то расходятся.

Конусные дробилки среднего и мелкого дробления

Конусные дробилки среднего и мелкого дробления применяются для дробления горных пород с пределом прочности на сжатие, не превышающим 300 МПа. Основными достоинствами этих дробилок является их большая производительность и равномерность продукта дробления. Для всех этих дробилок характерным является отсутствие траверсы для подвешивания подвижного конуса и опирание его на сферический подпятник или на детали гидравлического устройства. В зависимости от конфигурации камеры дробления и размеров загрузочного отверстия разгрузочной щели различают дробилки среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Типоразмер конусных дробилок среднего и мелкого дробления характеризуется диаметром основания подвижного дробящего конуса, который указывается в миллиметрах в обозначениях дробилок. Отечественной промышленностью серийно выпускается ряд дробилок с диаметром конуса 600, 900, 1200, 1700, 2200, 2500, 3000 мм в исполнении Гр – грубое и Т – тонкое. Например, КСД-1200 Гр – конусная дробилка среднего дробления в исполнении для грубого дробления с диаметром конуса 1200 мм.

Выбор типоразмера дробилки

Исходными данными для выбора типоразмера дробилки являются максимальный размер куска исходного материала и требуемый максимальный размер продукта дробления ( и ).

Ширина приемного (загрузочного) отверстия на открытой стороне определяется из выражения:

, мм, (63)

где - максимальный размер кусков исходного материала, мм.

Размер выходной щели при открытом цикле дробления выбирается по заданному максимальному размеру продукта дробления из следующего соотношения:

, мм, (64)

где - коэффициент относительной крупности продукта дробления в конусных

дробилках среднего и мелкого дробления.

Значения коэффициента определяются по графикам типовых (заводских) характеристик крупности продуктов дробления. При отсутствии графиков принимаются следующие значения коэффициента:

= (для дробилок среднего дробления);

= (для дробилок мелкого дробления).

Меньшие значения коэффициента принимаются для горных пород прочностью менее 80 МПа.

Рассчитанные параметры подлежат округлению, согласно ближайшему типоразмеру дробилки (табл.9) и производится дальнейший расчет.

Таблица 9

Основные проектные параметры конусных дробилок среднего и мелкого дробления

Параметры	Дробилки среднего дробления														Дробилки мелкого дробления
	Типоразмер дробилки (диаметр основания дробящего конуса, мм)
	600		900		1200		1750		2200		2500		3000		1200		1750		2200		2500		3000
	исполнение														исполнение
	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т	Гр	Т
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
Наибольшая крупность загружаемого материала, мм	60	40	100	60	150	100	200	160	300	250	360	270	500	380	80	40	100	70	110	80	150	110	180	120
Ширина приемного (загрузочного) отверстия, мм	75	50	180	75	185	125	250	200	350	275	450	335	600	475	100	60	130	80	140	100	180	140	220	120
Производи- тельность при номинальной разгрузочной щели,	12-35	5-15	30-45	8-40	70-105	35-85	160 300	90-180	340 580	170 340	-		-		-	24	-	80	-	150		-		-
Диапазон из- менения шири- ны разгрузоч- ной щели, мм	12-35	5-15	15-45	5-20	20-50	10-25	25-60	15-30	30-60	15-30	45-70	17-45	50-80	25-50	5-15	3-12	9-20	5-15	10-20	5-15	10-25	7-20	12-25	6-20
Длина парал- лельной зоны, мм	50		70		110	150	150		150	250		-		-	200	200	275	275	350	350	-			-
Число оборо- тов (качений) подвижного конуса, об/c	5,8		5,4		4,3		4,1		3,7		3,1		3,1		4,3		4,1		3,7		3,1		3,1

Продолжение

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
Мощность электродвига- теля, кВт	30		55		75		160		250		320		400		75		160		250		320		400
Масса (без электрообору- дования), т	5		12,5		24		53		98		-		-		24		53		98		-		-
Цена (без электрообору- дования), тыс.руб.	5,1		9,0		22,7		31,5		53,0		-		-		22,7		31,5		53-58		-		-
Габаритные размеры, мм длина ширина высота	1600 1500 1500		2800 2000 2300		3300 2200 3500		3900 2650 3400		5000 3300 5100		- - -		- - -		3300 2200 3500		3900 2650 4400		5100 3300 5100		- - -		- - -

Выбор конструктивных размеров механизма дробилки

Размеры сопрягаемых элементов и узлов конусных дробилок определяются конструктивно по отношению к диаметру подвижного конуса (рис.8). Для облегчения расчетов можно воспользоваться статистическими данными, приведенными в табл.10. Результаты определения основных конструктивных размеров дробилки необходимо свести в таблицу.

Таблица 10

Размеры сопрягаемых элементов конусных дробилок среднего и мелкого дробления по отношению к диаметру основания подвижного конуса

Параметры	Относительная величина параметров	Параметры	Относительная величина параметров
H H1 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9 h10 hk hэ R1 R2 γ, град. α, град. β2, град.	0,7÷0,9 0,8÷1,0 0,6÷0,7 0,02÷0,15 0,15÷0,7 0,2÷0,4 0,35÷0,45 0,35÷0,45 0,04÷0,12 0,3÷0,5 0,25÷0,35 0,35÷0,6 1,2÷1,5 0,7÷0,9 0,5÷0,7 0,45÷0,55 40÷48 22÷28 50÷42	D1 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11 d12 Dст l l1 lk β2, град.	1,5÷2,0 0,75÷0,95 0,4÷0,5 0,3÷0,4 0,15÷0,20 0,2÷0,3 0,13÷0,17 0,5÷0,6 1,1÷1,5 1,3÷1,8 0,4÷0,6 0,1÷0,2 0,25÷0,50 1,20÷1,45 0,8÷1,0 0,25÷0,35 0,08÷0,17 28÷14

Для дробилок среднего дробления величина калибровки составляет lk=0,1÷0,17, а для дробилок мелкого дробления - lk=0,08÷0,10.

Определение массы основных деталей и узлов дробилки

Массу основных деталей и сборочных единиц конусных дробилок среднего и мелкого дробления можно определить на основании статистических данных (табл.11). Результаты расчета следует свести в таблицу.

Таблица 11

Масса деталей и сборочных единиц конусных дробилок среднего и мелкого дробления

(в долях от общей массы дробилки)

Наименование детали и сборочной единицы	Типоразмер дробилки
	600, 900	1200, 1750, 2200, 2500, 3000
1	2	3
Нижняя часть станины (станина) в сборе Опорная чаша в сборе со сферическим подпятником Сферический подпятник Дробящий конус в сборе с валом, броней и распределительной плитой-тарелкой Вал дробящего конуса Корпус дробящего конуса Броня дробящего конуса Заливка дробящего конуса Распределительная плита-тарелка Эксцентрик в сборе с зубчатым колесом и втулкой Коническое зубчатое колесо Привод в сборе до полумуфты включительно Кольцо опорное в сборе Кольцо регулировочное в сборе Корпус регулировочного кольца Броня неподвижная Заливка неподвижного конуса Кожух а сборе Загрузочное устройство с опорными стойками Опорные пружины в сборе	0,54÷0,56 0,035÷0,040 0,10÷0,16 0,02÷0,025 0,05÷0,095 0,025÷0,033 0,0025÷0,0045 0,005÷0,006 0,04÷0,045 0,014÷0,015 0,06÷0,07 0,058÷0,084 0,15÷0,16 0,07÷0,08 0,03÷0,04 0,0007÷0,001 0,015÷0,025 0,02÷0,03 0,08÷0,10	0,22÷0,25 0,034÷0,044 0,0038÷0,0058 0,12÷0,18 0,020÷0,037 0,048÷0,086 0,027÷0,037 0,004÷0,007 0,0044÷0,0110 0,037÷0,050 0,016÷0,022 0,019÷0,027 0,085÷0,125 0,14÷0,20 0,07÷0,10 0,025÷0,045 0,0037÷0,0065 0,024÷0,034 0,028÷0,038 0,06÷0,12

Рис.8. Конструктивная схема и размеры конусных дробилок среднего и мелкого дробления.

Определение конструктивных и технологических параметров дробилки

Определение хода дробящего конуса

Величиной хода дробящего конуса считается разность между шириной выходной щели в раскрытом положении и шириной при закрытом положении (рис.9).

Величина хода подвижного конуса определяется конструктивными параметрами дробилки и рассчитывается по формуле:

, м, (65)

где L= OA1 – радиус поворота при качении конуса, м;

- угол прецессии, град.

Большой величиной хода конуса объясняется высокая производительность этих дробилок и значительная величина коэффициента относительной крупности продукта дробления.

Ширина выходной щели в раскрытом положении также составляет значительную величину и может быть определена из выражения:

, (66)

где b – ширина выходной щели в закрытом положении конуса.

Рис.9. Расчетные схемы конусных дробилок среднего и мелкого дробления:

а – для определения нагрузок; б – для уравновешивания масс.

Число оборотов вала дробящего конуса

Число оборотов вала дробящего конуса (число качений подвижного конуса) определяется по формуле:

, об/с, (67)

где - угол наклона образующей дробящего конуса к его основанию, град;

f - коэффициент трения материала о поверхность конуса, =0,3÷0,4;

- длина параллельной зоны (зоны калибровки), м.

Для дробилок отечественного производства число качений подвижного конуса может быть рассчитано по эмпирическим формулам:

для КСД , об/с; (68)

для КМД , об/с; (69)

где - диаметр основания дробящего конуса, м.

Производительность дробилки

Производительность конусных дробилок среднего и мелкого дробления при ориентировочных расчетах определяется по формуле:

, , (70)

где b – ширина выходной щели в сомкнутом положении, м;

- длина зоны калибровки, м;

- диаметр основания дробящего конуса, м;

n - число оборотов подвижного конуса, об/с;

- коэффициент разрыхления материала, =0,35÷0,45.

Мощность электродвигателя дробилки

При работе конусных дробилок среднего и мелкого дробления энергия двигателя расходуется на преодоление сопротивлений от силы дробления, от трения на сферической опоре и от трения в эксцентриковом приводном узле.

Средняя необходимая мощность двигателя в этом случае определяется из выражения:

, кВт, (71)

где , и - соответствующие моменты сопротивления;

- угловая скорость вала, 1/с;

- механический КПД привода.

Мощность двигателя может быть рассчитана исходя из гипотезы “объемов” по формуле:

, кВт, (72)

где - временное сопротивление сжатию исходного материала, МПа;

- диаметр основания дробящего конуса, м;

E - модуль упругости материалов, МПа;

- механический КПД привода, =0,75÷0,85;

и - средневзвешенный размер соответственно исходного материала и

продукта дробления, м;

n - число оборотов дробящего конуса, об/с;

- суммарный поправочный коэффициент на крупность материала,

типоразмер и исполнение дробилки, на динамику и на степень

заполнения камеры дробления.

Значение коэффициента рекомендуется принимать в следующих пределах:

=(1,3÷1,5) – для дробилок среднего дробления;

=(5÷6) – для дробилок мелкого дробления.

Средневзвешенные размеры материала определяются по формулам:

(73)

Меньшую величину рекомендуется принимать для дробилок с большей шириной загрузочного (приемного) отверстия:

для КСД (74)

для КМД (75)

Большие значения принимаются для материала с пределом прочности на сжатие более 150 МПа.

Обычно установочная мощность конусных дробилок среднего и мелкого дробления рассчитывается по эмпирическим формулам.

, кВт, (76)

где - диаметр основания дробящего конуса, м;

n - число оборотов вала, об/с.

После расчета по каталогу подбирается электродвигатель ближайшей большей мощности.

Отечественные дробилки среднего и мелкого дробления снабжаются трехфазными асинхронными электродвигателями серии А.

Выбор и расчет кинематической схемы привода дробилки

На рис.10. показаны кинематические схемы конусных дробилок среднего и мелкого дробления. После выбора схемы производится ее расчет.

Общее передаточное отношение определится из соотношения:

, (77)

В соответствии со схемой привода может быть представлено в виде

или , (78)

Дальнейший расчет производится по известной методике из курса “Детали машин”.

Рис.10. Кинематические схемы конусных дробилок крупного, среднего и мелкого дробления

Определение нагрузок в элементах дробилки

Усилие дробления

Величина усилия дробления в конусных дробилках среднего и мелкого дробления в первом приближении может быть определена по формуле:

, Н, (79)

где - временное сопротивление сжатию исходного материала, МПа;

- диаметр основания дробящего конуса, м;

E - модуль упругости материалов, МПа;

- величина перемещения в точке приложения силы P, м.

Определяется расчетом исходя из конструктивных данных дробилки

(рис.9) и ориентировочно может быть рассчитана из выражения:

, (80)

и - средневзвешенный размер соответственно исходного материала и

продукта дробления, м. Определяется по вышеприведенным

формулам.

Расчетное значение усилия дробления рекомендуется принимать с учетом коэффициента запаса (с учетом динамики, типоразмера и модели дробилки).

, Н , (81)

где - суммарный поправочный коэффициент. Значения коэффициента указаны

ранее.

По данным В. А. Олевского максимальное усилие дробления может быть определено по эмпирической формуле:

, Н, (82)

где - диаметр основания дробящего конуса, м;

На практике максимальное дробящее усилие рассчитывают также исходя из условий, создаваемых предварительной затяжкой амортизационных пружин.

Нагрузка в элементах дробилки

Нагрузки в элементах дробилок рассчитывают по максимальной величине дробящего усилия в соответствии со схемой действующих сил (рис.9).

Точкой приложения максимального дробящего усилия считается точка, находящаяся на середине зоны дробления. Согласно условию расчета, верхняя часть дробилки находится в равновесии под действием всех внешних сил.

Из уравнения моментов сил относительно точки А можно найти, например:

, Н, (83)

где – суммарная сила прижатия пружин, Н;

– вес верхней части дробилки (опорного и регулировочного колец в сборе),

Н;

f – коэффициент трения материала о дробящие плиты. f=0,3÷0,4;

и R – плечи сил относительно точки А, м.

Величину силы прижатия пружин можно представить в следующем виде:

, Н, (84)

где - сила затяжки одной пружины, Н;

- количество пружин в группе;

- число групп пружины.

Расчет затяжки пружин производится с учетом коэффициента запаса =1,5÷2,0.

В табл. 12 приведена характеристика амортизационных пружин конусных дробилок отечественного производства.

Таблица 12

Характеристика амортизационных пружин конусных дробилок среднего и мелкого дробления

Параметры	Типоразмер дробилки
	600	900	1200	1750	2200
Количество групп пружин Число пружин в группе Общее число пружин на одной дробилке Величина затяжки пружин, мм Диаметр пружины, мм наружный внутренний Диаметр прутка, мм Количество рабочих витков Полное число витков Шаг витка, мм Высота пружины, мм в свободном состоянии под нагрузкой (5000кгс)	4 5 20 26	6 6 36 39	12 5 60 688 135 75 30 12,5 14 40 530 435	12 5 60 688 155,8 85,8 35 14 15,5 51 749 666	16 5/8 80/128 680 155,8 85,8 35 14 15,5 51 749 666

Усилие дробления воспринимается сферическим подпятником и эксцентриковой втулкой. При равновесии линии действия реакций и силы должны пересекаться в одной точке. Зная величину силы и точку приложения реакции в эксцентриковой втулке, далее нетрудно определить составляющие и (рис.9).

Определение габаритных, установочных и присоединительных размеров дробилки

Габаритные, установочные и присоединительные размеры дробилок (рис. 11, 12) приведены в табл.13. Данные таблицы могут быть использованы для определения этих размеров для дробилок, не указанных в таблице.

Рис.11. Общий вид и размеры конусных дробилок среднего и мелкого дробления

Таблица 13

Справочные габаритные, установочные и присоединительные размеры конусных дробилок среднего и мелкого дробления

Параметры	Типоразмер дробилки
	600	900	1200	1750	2200
1	2	3	4	5	6
h1 h2 h3 h4 h5 h6	0,350 - 0,03 1,16 0,75 0,50	0,98 - 0,115 1,76 1,0 0,65	- 0,122 - 2,185 1,1 0,65	0,4 0,55 0,08 3,365 0,67 0,53	0,8 0,4 0,3 3,81-4,05 1,4 1,18

Продолжение

1	2	3	4	5	6
h7 h8 h9 h10 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10 b11 b12 b13 a a1 a2 a3 a4 a5	0,159 - 0,27 1,125 1,24 1,1 0,74 - - 0,4 0,8 1,0 1,92 - 2,06 0,8 1,27 - 1,92 1,0 - 0,48 0,24	0,45 - 0,325 1,51 1,62 1,45 0,85 - - 0,5 1,0 1,32 3,4 - 3,87 0,875 1,5 - 3,4 1,32 - 0,89 0,45	- 0,02 0,4 - 2,04 2,0 1,55 - 1,76 - 1,3 1,9 2,8 1,2 - - - - 3,4 1,9 0,77 - -	0,14 0,03 0,85 - 2,95 2,43 1,16 0,043 2,391 1,25 1,65 2,08 3,8 1,3 - - - 0,3 3,88 2,08 0,9 - -	0,33 0,03 1,17 - 3,4 3,104 2,65 0,62 3,335 1,1 1,3 2,5 4,1 1,9 - - - 1,2 4,1 2,5 1,4 - -

Рис.12. Общий вид и размеры конусных дробилок среднего дробления (КСД-600 и КСД-900)

Выбор материала основных деталей дробилки

В табл. 14 приведен перечень материала основных деталей конусных дробилок среднего и мелкого дробления отечественного производства. Указанные материалы являются наиболее распространенными и могут быть использованы при проектировании этих машин.

Таблица 14

Материал деталей конусных дробилок среднего и мелкого дробления

Наименование деталей	Материал
1	2
Нижняя часть станины (станина) в сборе Корпус приводного вала Приводной вал Шестерня коническая Колесо зубчатое коническое Корпус эксцентрикового вала Втулка эксцентрикового вала Корпус опорной чаши Сферический подпятник Вал дробящего конуса Корпус дробящего конуса Броня дробящего конуса и регулировочного кольца Опорное и регулировочное кольцо Плита (тарелка) распределительная Кожух Шкив приводной Пружина амортизационная	Сталь 25Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 1050-60 Сталь 20.ГОСТ 1050-60 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 1050-60 Сталь 40.ГОСТ 1050-60 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 1050-60 Сталь Ст.5.ГОСТ 380-71 Сталь 34ХНIМ ГОСТ 4543-71 Сталь 35ХН ГОСТ 4543-71 Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 50Л-II.ГОСТ 977-65 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 1050-60 Сталь 40.ГОСТ 1050-60 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 4545-71 Чугун ВЧ45-5.ГОСТ 7293-70 Сталь М16 ГОСТ 380-71 Бр ОС8-21 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 25Л-I.ГОСТ 977-65 Чугун СЧ32-52.ГОСТ 1412-70 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Бр.ОЦС 6-6-3; АЖ-4Л Текстолит 60 Сталь 34НIМ ГОСТ 4543-71 Сталь 40Х.ГОСТ 4543-71 Сталь 45.ГОСТ 1050-60 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 1050-60 Сталь 110ГIЗЛ ГОСТ 2176-67 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 1050-60 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 35ГЛ.ГОСТ 1050-60 М Ст.3кп ГОСТ 380-71 Чугун СЧ18-36.ГОСТ 1412-70 Сталь 60С2 ГОСТ 2052-53 Сталь 70С2ЗА ГОСТ 2052-53

Расчет основных деталей дробилки на прочность

Силы , , , и их составляющие, определенные вышеуказанным способом, являются исходными для прочностного расчета элементов дробилки.

Расчет элементов дробилки производится исходя из расчетной схемы детали (узла) и коэффициентов запаса (рис.9).

Уравновешивание сил инерции

В конусных дробилках среднего и мелкого дробления имеются две неуравновешенные вращающиеся массы: подвижного дробящего конуса и эксцентрикового вала втулки. При работе дробилок эти массы создают большие инерционные силы. Для уменьшения этих сил в конструкциях дробилок применяют уравновешивающие противовесы, которые закрепляют на зубчатом колесе.

Условие полного уравновешивания дробилки можно описать системой уравнений:

(85)

где , , , - инерционные силы соответственно дробящего конуса,

уравновешивающего противовеса и эксцентрикового вала-

втулки;

, , , - расстояния от линии действия указанных инерционных сил до

точки пересечения оси дробилки с осью дробящего конуса

(центра качания).

При малых углах прецессии конуса центробежная сила инерции конуса рассчитывается по формуле:

, Н, (86)

где - вес дробящего конуса, Н;

- угловая скорость вала-втулки, рад/с;

- расстояние от точки качения конуса до линии действия силы , м.

Сила инерции, возникающая при вращении эксцентрикового вала-втулки, определяется по формуле

, Н, (87)

где - диаметр расточки эксцентриковой втулки в плоскости действия силы ,м;

- плотность материала эксцентриковой втулки,

- высота втулки, м;

- угловая скорость вала-эксцентрика, рад/с;

- эксцентриситет вала по линии действия силы , м.

Полная динамическая балансировка конусных дробилок среднего и мелкого дробления в виду особенности их конструкции практически невыполнима. Однако, следует стремиться свести неуравновешенные инерционные силы к минимуму за счет применения противовеса к направлению действия инерционных сил дробящего конуса.

Для расчета уравновешивающего противовеса, представляющего собой чаще всего кольцевой сектор прямоугольного сечения, можно использовать выражение

, Н, (88)

где - вес противовеса, Н;

- угловая скорость вала, рад/с;

- радиус вращения центра массы противовеса, м.

Для противовеса в форме кольца прямоугольного сечения и определяются по формулам:

, Н , (89)

, Н , (90)

где - центральный угол кольцевого сектора противовеса, град;

- плотность материала противовеса, ;

и - внутренний и наружный радиусы кольца, м;

- толщина (высота) противовеса, м.

Конусные дробилки крупного дробления

Конусные дробилки крупного дробления в промышленности нерудных строительных материалов, являющейся основным потребителем дробильно-обогатительного оборудования, имеют ограниченное применение. Объясняется это утвердившимися традициями в отрасли о невписываемости этих машин в технологическую схему производства нерудных строительных материалов. Однако по ряду показателей дробилки крупного дробления имеют преимущества и могут быть использованы при производстве нерудных строительных материалов.

Дробилки крупного дробления имеют в соответствии с их назначением широкое загрузочное отверстие. Шириной последнего и характеризуются дробилки этого типа, в условных обозначениях которых указывается данный размер. Например, марка дробилки ККД-1200 расшифровывается: конусная крупного дробления с шириной загрузочного отверстия 1200 мм.

Выбор типоразмера дробилки

Исходными данными для выбора типоразмера дробилки является максимальный размер исходного материала и требуемый максимальный размер продукта дробления и .

Ширина приемного (загрузочного) отверстия определяется из выражения:

, мм, (91)

Размер выходной щели определяется по формуле

, мм, (92)

где - коэффициент относительной крупности. = .

Меньшие значения коэффициента принимаются для горных пород прочностью менее 80МПа.

Рассчитанные параметры дробилки подлежат округлению, согласно ближайшему типоразмеру дробилки (табл.15).

Определение конструктивных и технологических параметров дробилки

Ход дробящего конуса

Ход (полный размах колебаний) дробящего конуса равен двойному эксцентриситету, т.е. .

Ширина выпускной щели в сомкнутом состоянии равна:

, (93)

где b – ширина разгрузочной (выпускной) щели в разомкнутом состоянии.

Таблица 15

Основные проектные параметры гирационных конусных дробилок крупного дробления

Параметры	Типоразмер дробилки
	ККД-500/75	ККД-900/130	ККД- 1200/150	ККД- 1500/180	ККД- 1500/300	КРД-500/60	КРД- 700/75	КРД- 900/100
Наибольшая крупность загружаемых кусков материала, мм	400	750	1000	1200	1200	400	550	750
Ширина приемного (загрузочного) отверстия, мм	500	900	1200	1500	1500	500	700	900
Номинальная ширина разгрузочной щели в разомкнутом состоянии, мм	75	130	150	180	300	60	75	100
Производительность при номинальной разгрузочной щели,	150	320	560	1150	2300	-	-	550
Диаметр основания конуса, мм	1220	1640	1900	2500	3250	1220	-	1640
Эксцентриситет вала, мм	14	16	20	21	21,5	14	-	16
Число качаний подвижного конуса, об/с	2,6	2	1,6	1,3	1,3	2,6	2,2	2
Мощность электродвигателя, кВт	125(132)	250	2×200(320)	2×315(400)	2×400(400)	(200)	(250)	(400)
Масса без электрооборудования, т	45(39)	150(148)	240(254)	420(410)	615(611)	95	145(134)	290(258)
Цена без электрообору-дования, тыс. руб.	29,5	64	125	220	360	-	-	145
Габаритные размеры, мм длина ширина высота	3330 2450 3540	6940 3940 5440	12070 4640 6545	13410 5894 7600	14920 6150 8280	- - -	- - -	11675 5000 7290

Число оборотов вала дробящего конуса

Число оборотов вала (число качаний) подвижного дробящего конуса определяется по формуле

, об/с, (94)

где - поправочный коэффициент на стесненное выпадение материала.

=0,9÷0,95

- угол наклона образующей неподвижного конуса. =14÷17°

- угол наклона образующей подвижного конуса. =9÷12°

r - эксцентриситет вала, м.

Число качаний конуса можно рассчитать и по эмпирической формуле:

, об/с, (95)

где B – ширина загрузочного отверстия, м.

Производительность дробилки

Для определения теоретической производительности конусных дробилок крупного дробления может быть использована формула:

, , (96)

где - диаметр основания дробящего конуса, м;

n - число оборотов вала, об/с;

r - эксцентриситет вала, м;

- коэффициент разрыхления материала. =0,4÷0,5

- ширина выходной щели в сомкнутом положении, м;

и - углы наклона образующих конусов, град.

Объемная производительность дробилки определяется также на основании опытных данных по эмпирической формуле

, , (97)

где - поправочный коэффициента влажность, твердость и прочность материала.

=0,95÷1,0;

- постоянный коэффициент. =0,6;

b - фактическая ширина разгрузочной щели на открытой стороне, мм;

- диаметр основания дробящего конуса, м;

r - эксцентриситет вала в плоскости разгрузочного отверстия, м;

n - число оборотов конуса, об/с.

Мощность привода дробилки

Мощность привода конусной дробилки крупного дробления определяется по формуле:

, кВт (98)

где - механический КПД привода, =0,75÷0,85;

- поправочный коэффициент, учитывающий изменение прочности

материала с изменением его крупности.

Значение коэффициента определяются по табл.16. Остальные параметры

имеют прежние обозначения.

Таблица 16

Значения коэффициента

Средневзвешенный размер материала, мм	100	150	210	270	360	450
	1,4	1,3	1,2	1,0	0,85	0,8

Средневзвешенные размеры материала определяются по следующим зависимостям:

(99)

(100)

(для дробилок с шириной приемного отверстия 700 мм и менее);

(101)

(для дробилок с шириной приемного отверстия 900 мм и более).

Потребляемая дробилкой средняя мощность может быть определена по эмпирической формуле.

, кВт, (102)

где - диаметр основания дробящего конуса, м;

r - эксцентриситет в нижней части конуса на уровне разгрузочного отверстия,

м;

n - число оборотов вала конуса, об/с.

Определение нагрузок в элементах дробилки

Усилие дробления

Усилие дробления в конусных дробилках крупного дробления может быть рассчитано по формуле для дробилок среднего и мелкого дробления. В ряде случаев усилие дробления находится по величине мощности электродвигателя привода дробилки.

Нагрузки в опорах подвижного конуса

Для прочностного расчета деталей дробилки необходима количественная оценка усилий, возникающих при дроблении. Эти усилия могут быть определены, исходя из равенства моментов активных и реактивных сил, приложенных к эксцентрику дробилки (рис.13).

При установившемся режиме работы передаваемый двигателем крутящий момент в первом приближении уравновешивается моментом сопротивления от реакции эксцентрика и моментами сил трения в опорах (рис.13).

, Н·м, (103)

где - крутящий момент, передаваемый от двигателя к эксцентрику.

, Н·м, (104)

где - мощность электродвигателя привода, кВт;

- число оборотов электродвигателя, об/с;

i - передаточное отношение от двигателя к эксцентрику;

- механический КПД привода. =0,8÷0,9.

Рис.13. Расчетные схемы к определению нагрузок в элементах конусных дробилок крупного дробления:

а- с верхним подвесом; б- с гидрорегулированием щели; в- привода вала

Подвижный конус рассматривается как балка, нагруженная собственным весом (массой) и равнодействующей сил дробления. Равнодействующая сил дробления приложена на расстоянии одной трети высоты корпуса конуса, считая от низа, и направлена примерно под углом 20÷30°, “опережая” плоскость эксцентрика.

Схема нагрузок и реакций опор подвижного конуса, в котором использован верхний конический подвес и нижняя сферическая опора, показана на рис. 13.

Момент сопротивления и моменты сил трения от реакции и веса эксцентрика определяются из соотношений

, Н·м, (105)

, Н·м, (106)

где - средний эксцентриситет внутренней расточки втулки в плоскости

приложения реакции, м;

- угол опережения, град. =20÷30°.

и - коэффициенты трения в опорах, ;

и - радиус внутренней расточки и наружный радиус эксцентрика, м;

- радиус трения в подпятнике эксцентрика, м;

- вес (масса) эксцентрика, Н.

Решая выражения (103), (105) и (106) относительно , получим

, Н; (107)

Усилие дробления и его составляющие определяются следующим образом:

, Н; (108)

, Н; (109)

, Н; (110)

где и - горизонтальная и вертикальная составляющие усилия дробления

, Н;

- вес (масса) подвижного конуса, Н;

- плечи сил и реакций, м.

Реакции верхней опоры и определяются по усилию дробления из условия равновесия сил.

Для дробилок с гидравлическим регулированием щели используются соотношения:

, Н; (111)

, Н; (112)

, Н; (113)

Горизонтальная составляющая усилий дробления равна:

, Н; (114)

где - коэффициент трения в нижней опоре, =0,08÷0,1.

- плечи сил и реакций, м.

Дальнейший ход определения реакций аналогичен вышеизложенному.

Выбор материала основных деталей дробилки

Назначение материала деталей конусных дробилок крупного дробления производится согласно тадл.17.

Таблица 17

Материал деталей конусных дробилок крупного дробления

Наименование детали

Материал

Станина, корпус траверсы, защитный колпак, корпус подвижного конуса и эксцентрик Броня подвижного и неподвижного конусов и траверсы Вал подвижного конуса Зубчатое коническое колесо Коническая шестерня Вал приводной Корпус приводного вала Шкив приводной Гидроцилиндр дробилки: корпус крышка, поршень втулка поршня пест диск и втулка опорной части песта

Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 110ГIЗЛ ГОСТ 2176-67 Сталь 40 ГОСТ 1050-60 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 30ХМЛ ГОСТ 4543-71 Сталь 35ХМЛ ГОСТ 4543-71 Сталь 35ХНВ ГОСТ 4543-71 Сталь 34ХНIM ГОСТ 4543-71 Сталь 40 ГОСТ 1050-60 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Чугун ВЧ45-5 ГОСТ 7293-70 Чугун СЧ18-36 ГОСТ 1412-70 Сталь 35Л-I.ГОСТ 977-65 Сталь 20, сталь 40 ГОСТ 1050-60 Сплав Бр.ОС8-12 Сталь 5ХНМ ГОСТ 4543-71 Сталь ШХ15СГ ГОСТ 4543-71

Определение массы деталей и узлов дробилки

Массу деталей и сборочных единиц конусных дробилок крупного дробления можно ориентировочного определить, пользуясь данными известных конструкций дробилок (табл.18).

Таблица 18

Масса основных деталей и сборочных единиц конусных дробилок крупного дробления, кг

Наименование детали и узла	Марка дробилки
	ККД-500	ККД-900	ККД-1200	ККД-1500×130	ККД-1500×180	КРД-900
Нижняя часть станины Средняя часть станины Траверса в сборе Дробящий конус в сборе Вал дробящего конуса Корпус дробящего конуса Броня дробящего конуса Эксцентрик в сборе с зубчатым колесом Зубчатое коническое колесо Приводной вал в сборе со шкивом, муфтой, шестерней, подшипниками Шкив ведомый Гидравлический цилиндр в сборе	9720 8540 8334 7743 3060 2100 1470 1416 460 2152 1005 -	30200 32810 27050 25700 10500 8000 3750 4695 1590 5930 1500 -	38670 78080 37110 41820 18000 12700 6900 6284 2200 7930×2 1750 -	66000 140000 73780 79780 34550 24500 11665 11100 3860 11300×2 3300 -	96900 192450 96670 133130 50600 51500 17120 16080 4900 14180×2 3740 -	56680 57700 48580 50300 21000 16260 7050 9130 3650 11440 2700 8000

Расчет основных деталей дробилки на прочность

Расчет элементов конусных дробилок крупного дробления на прочность производится согласно известным методам по определенным выше нагрузкам и затруднений не вызывает. На рис.13. показаны расчетные схемы отдельных деталей дробилки.

Вал дробящего конуса рассчитывается на изгиб и растяжение:

, (115)

где W – момент сопротивления рассматриваемого сечения вала;

F – площадь сечения вала.

Далее производится расчет на выносливость по напряжениям, возникающим при рабочих нагрузках и на прочность по напряжениям, возникающим при попадании недробимого тела.

Детали конического подвеса работают в режиме полусухого трения и испытывают контактные напряжения. Подпятник подвески конуса рассчитывается на удельное давление по формуле

, (116)

где и - наружный и внутренний диаметры опорного подпятника.

Наибольшее давление по площадке контакта цилиндрической и конической втулок определяется по формуле контактных напряжений между двумя цилиндрами:

, (117)

где p – удельная нагрузка по длине контакта;

Е – модуль упругости;

и - соответственно внутренний и средний диаметры цилиндрической и

конусной втулки.

Уравновешивание вращающихся масс дробилки

Неуравновешенными массами конусных дробилок крупного дробления являются эксцентрик, подвижный конус и противовес эксцентрика. Расчет уравновешивания вращающихся масс дробилки крупного дробления может быть произведен в первом приближении по методике для конусных дробилок среднего и мелкого дробления.

Расчет фундамента дробилок

Фундамент дробилки является ее опорой. Устойчивая работа дробилки во многом зависит от правильно выбранной конструкции фундамента и его размеров.

Фундамент дробилки должен удовлетворять следующим основным требованиям: иметь достаточную прочность в условиях значительных статических и динамических нагрузок; не иметь осадки и перекосов; частота собственных колебаний не должна совпадать с частотой возбуждающей силы.

Конструкция фундамента дробилок определяется конструкцией самой дробилки, принятым способом крепления на фундаменте, наличием соответствующих выемок и отверстий в фундаменте (ниш и отверстий для фундаментных болтов, ниш для выпуска материала и расположения транспортных средств и т.п.).

Удельная статическая нагрузка на грунт от дробилки с фундаментом определяется по формуле:

, (118)

где - общая масса (вес) дробилки с фундаментом;

- площадь основания фундамента.

Расчетная величина должна быть:

- для суглинков, глин;

- для песчаных грунтов,

где - допускаемая удельная нагрузка на грунт. Значения принимают по табл.19.

Таблица 19

Допускаемая удельная нагрузка на грунт

Категория грунта	Характеристика грунта	, МПа
I II III IV	Слабые глина и суглинок в пластическом состоянии, супесь средней плотности, пылеватый песок, а также грунты с прослойками ила или торфа Средней прочности глина и суглинок в твердом состоянии, супесь сухая и влажная, пылеватый песок, влажный мелкий и средний крупности пески Прочные глина и суглинок в твердом состоянии, песок крупный, гравий и калька Скальные основания	до 0,15 0,15-0,35 0,35-0,60 более 0,60

Массу фундамента подбирают так, чтобы частота собственных колебаний фундамента превышена более чем в два раза частоту вынужденных колебаний:

а) при вертикально направленных колебаниях

> , (119)

б) при круговых колебаниях

> , (120)

где - коэффициент упругого сжатия. Принимается в два раза больше

допустимого статического давления. =2÷10;

g - ускорение силы тяжести;

- момент инерции площади подошвы фундамента относительно оси,

проходящей через центр тяжести подошвы;

- момент инерции фундамента и машины относительно той же оси.

Ориентировочно массу (вес) фундамента можно определить по выражению

, (121)

где - масса (вес) дробилки;

- коэффициент, зависящий от скорости рабочих органов машины.

В зависимости от изменения принимаются следующие значения коэффициента :

=1м/с - =2

=2,5м/с - =2,5

=3,5м/с - =3,5

=3,5м/с - =4,5

Конструктивные параметры фундамента далее определяются по величине его массы.

Защита дробилок от попадания металлических предметов

Для предотвращения попадания в дробилку металлических предметов применяются железоотделители, металлоискатели и комбинированные системы, состоящие из железоотделителей и металлоискателей.

Металлоискатели производят автоматическую остановку конвейеров (питателей) при прохождении с основным материалов металлических деталей или предметов.

Металлические предметы обнаруживаются в результате появления в их массе вихревых токов, возникающих под влиянием переменного магнитного поля, которое наводится датчиком металлоискателя.

Системы “металлоискатель-железоотделитель” обеспечивают удаление с ленты конвейера металлических деталей.

Наиболее распространенными являются металлоискатели типа МТ-6, ЭМИ-64ПФ, ЭМИ-64П. Среди подвесных электромагнитных сепараторов серийно изготавливаются подвесные сепараторы типа ЭП1 и ЭП2. Каждый из этих сепараторов выпускается в нескольких модификациях (в зависимости от ширины конвейерной ленты).

Из систем наиболее подъемной является схема, состоящая их двух металлоискателей и железоотделителя, расположенного между ними.

Смазка дробилок

Щековые и конусные дробилки имеют двойную систему смазки: густую (консистентную) для распорных плит, сухарей, подвижной щеки, верхнего подвеса дробящего конуса, кольца пылевого уплотнения, регулировочного кольца и жидкую для подшипников главного вала, шатуна, вала-эксцентрика, подпятника, зубчатой передачи, для подшипников приводного вала, сферического подпятника.

В систему густой смазки дробилок входят: резервуар, насос для перекачки, плунжерный нагнетательный насос, фильтр, контрольный манометр и дозирующие питатели.

Для густой смазки рекомендуется смазка индустриальная для прокатных станов ИП1-Л (летняя) и ИП1-3 (зимняя) по ГОСТу 3257-53.

В схему циркуляционной жидкой смазки включены: бак-отстойник для масла с электронагревательными элементами; маслонасосная станция, фильтр, маслоохладитель и контрольно-измерительная аппаратура для измерения давления и температуры масла, а также температуры охлаждающей воды.

Для жидкой смазки щековых и конусных дробилок применяются: масло индустриальное 50 (машинное СУ) – ГОСТ 1707-51, зимой – масло автотракторное АК-10 (автол 10) или АКП-10 – ГОСТ 1862-63.

Срок смены жидких масел зависит от условий эксплуатации дробилок.

В индустриальных смазочных системах дробилок масло меняют через 3 - 6 месяцев. В централизованных (групповых) системах масло эксплуатируют до двух лет.

Техническое обслуживание и ремонт дробилок

Практикой эксплуатации установлен следующий порядок технического обслуживания и ремонта дробилок: ежесменный осмотр и обслуживание, текущий ремонт (1, 2 и 3) и капитальный ремонт.

При ежесменном техническом обслуживании выполняются следующие работы: очистка дробилки, проверка состояния защитных ограждений, проверка работоспособности контрольно-измерительных приборов и пусковых устройств, проверка станций густой и жидкой смазки. Работы выполняются машинистом дробилки в перерывах и в промежутках между сменами.

Текущий ремонт 1 и 2 в зависимости от их сложности и объема осуществляются на месте силами ремонтной службы. При ремонте 3 вышедшие из слоя узлы дробилки разбирают и доставляют в ремонтно-механический цех.

Капитальный ремонт включает все работы, предусмотренные сложным ремонтом 3 и, кроме того, замену деталей со сроком службы, равным ремонтному сроку дробилки или восстановление деталей до ремонтных размеров. Капитальный ремонт дробилки производится поузловым способом.

При системе планово-предупредительного ремонта (ППР) все виды ремонтов производятся по плану, причем на каждую машину составляется ремонтный график, в котором указываются виды ремонта и интервалы между ними в часах чистой работы дробилки.

Ориентировочная продолжительность ремонта дробилок приведена в табл.20.

Таблица 20

Ориентировочная продолжительность ремонта дробилок, месяц

Вид ремонта	Тип дробилок
	щековые	конусные
Текущий ремонт 1 и 2 Текущий ремонт 3 Капитальный ремонт	2÷3 10÷12 48÷72	0,5 3 48÷60

Основные правила техники безопасности

К обслуживанию дробилок допускаются лица, достигшие совершеннолетия, имеющие необходимый минимум технических знаний и практических навыков в работе и хорошо знающие устройство машины и правила ее эксплуатации.

Приступив к работе, необходимо проверить исправность механизмов, приспособлений и инструмента, состояние аспирационных устройств, освещения и т.п. Обнаружив какие-либо неисправности или нарушения, машинист обязан принять меры к их устранению, а при невозможности самостоятельного устранения неполадок – сообщить старшему по смене.

Перед началом работы машинист обязан проверить крепление деталей, узлов, наличие смазки, исправность масляной системы, состояние подшипниковых опор и т.п.

Перед пуском предварительно подается звуковой и световой сигнал.

Пуск дробилки в работу должен производиться только оператором или машинистом.

При работе под нагрузкой следует следить за температурой подшипников, не допуская их нагрева свыше 60°С.

При застревании в рабочей камере дробления негабаритных кусков материала они должны быть удалены из дробилки специальными подъемными устройствами.

Категорически запрещается любое исправление механизмов на ходу, в том числе подтягивание болтов, надевание и снятие ремней и т.д.

Останавливать дробилку следует только после выключения питателя и после того, как весь находящийся в ней материал будет передроблен.

После окончания работы дробилку необходимо отключить от сети, очистить дробилку убрать рабочее место и о выявленных за смену неисправностях сообщить своему сменщику и мастеру смены.