1. Обзор и анализ конструкций

На заводах дробление материала происходит обычно в несколько стадий. На первых стадиях при крупном и среднем дроблении обычно применяют щековые дробилки.

Дробление материала в щековой дробилке осуществляется раздавливанием кусков между подвижной и неподвижной щеками в тот момент, когда подвижная щека приближается к неподвижной. Разгрузка раздробленного материала осуществляется гравитационно при отходе подвижной щеки.

а) б) в) г)

Рисунок 1.1 - Схемы щековых дробилок: а) с простым движением; б) со сложным движением щеки; в) с нижним подвесом щеки; г) с кулачковым механизмом

Щековые дробилки классифицируют:

с простым движением щеки относительно неподвижной оси подвеса О1 (рис.1.1, а); каждая точка щеки, находящаяся на каком то расстоянии от оси подвеса описывает дугу соответствующего радиуса;

со сложным движением подвижной щеки (1.1, б), в которой щека В шарнирно подвешена на эксцентрическую шейку главного вала; при вращении вала каждая точка рабочей поверхности щеки описывает замкнутые кривые, верхней части приближающиеся к окружности, в нижней части представляющие собой вытянутые эллипсы.

Дробилки различаются между собой расположением оси повеса подвижной щеки. Существуют дробилки с верхней точкой подвеса и с нижней точкой подвеса подвижной щеки (рис. 1.1, в).

Преимуществом дробилок с нижним подвесом является более равномерный выход материала по крупности (минимальный ход щеки в нижней части). Однако небольшая производительность ограничивает их применение.

Щековые дробилки различаются также между собой выполнением движущего механизма шарнирно-рычажным или кулачковым (рис.1.1, г). В дробилках с кулачковым механизмом кулачок, насаженный на главный вал, давит на ролик балансира, передающего движение щеке через разборную плиту.

Для кулачковых механизмов требуются точное изготовление элементов из дорогих качественных материалов и тщательный уход из-за наличия шарнирных и скользящих пар. Поэтому дробилки с таким приводом почти не изготавливают.

Среди различного дробильного оборудования щековые дробилки получили преимущественное распространение. Их применяют как для самого крупного дробления, так и для более мелкого дробления на последующих стадиях. К преимуществам щековых дробилок следует отнести простату конструкции, надежность, небольшие габаритные размеры и массу, а также простое обслуживание и ремонт. Недостатком щековых дробилок является периодичность работы, наличие больших качающихся масс.

Щековая дробилка с простым качанием подвижной щеки состоит из станины, эксцентрикового вала, шатуна, подвижной щеки, распорных плит и оттяжной пружины с тягой. На боковых стенках станины размещены опоры для оси подвижной щеки и эксцентрикового вала. На обоих концах эксцентрикового вала установлены маховики, один из которых имеет проточки для клиновых ремней и служит в качестве приводного шкива. На средней эксцентриковой части вала верхней головкой подвешен шатун, в нижней части которого имеются пазы для вкладышей распорных плит. Подвижная щека верхней головкой шарнирно подвешена на неподвижно укрепленную ось, а нижней частью через вкладыш оперта на переднюю распорную плиту. Для предотвращения отрыва подвижной щеки от распорной плиты и выпадания распорных плит предусмотрена тяга с пружиной. Регулирование размера выходной щели производят заменой распорных плит, установкой регулировочных прокладок или клинового регулировочного механизма.

При вращении эксцентрикового вала шатун совершает возвратно - поступательное движение в вертикальной плоскости. При движении шатуна вверх вместе с ним перемещаются и распорные плиты. Вследствие увеличения угла, образованного плитами и шатуном, происходит отклонение подвижной щеки в сторону неподвижной, то есть совершается рабочий ход.

При сближении щек происходит дробление материала. При движении шатуна вниз подвижная щека отходит от неподвижной, и раздробленный материал выгружается из камеры дробления под действием силы тяжести.

В дробилках со сложным движением подвижная щека верхней головкой навешана на эксцентричную часть главного вала, выполняя одновременно роль шатуна. В нижней части шатун прикреплен к распорной плите, способной совершать колебательные движения около неподвижной точки. Благодаря такому закреплению при вращении главного вала каждая точка подвижной щеки будет описывать траекторию по замкнутой кривой в виде вытянутых эллипсов, при этом траектории нижних точек будут иметь вытянутые в продольном направлении замкнутые кривые, а при приближении к верху траектории точки подвижной щеки все больше и больше будут приближаться к форме круга. При приближении к неподвижной щеке одновременно происходит опускание подвижной щеки вниз, при этом дробимый материал кроме раздавливания подвергается касса тельному воздействию с ее стороны вследствие чего происходит как бы проталкивание материала и легкое его истирание. Получается полупринудительная разгрузка дробленого материала. Вследствие этого при одинаковых габаритных размерах дробилки со сложным движением щеки более производительны, чем дробилки с простым движением щеки. Дробилки со сложным движением подвижной щеки могут быть использованы во всех случаях, когда желательно получить щебень более мелких фракций, а также при дроблении вязких каменных пород, которые могут способствовать забиванию выходной щели.

Недостатком дробилки со сложным движением щеки является повышенный износ футерованных плит вследствие истирающего воздействия дробимого материала. При этом более интенсивно изнашиваются футеровочные плиты неподвижной щеки. Дробилки со сложным движением щеки обладают меньшим усилием дробления, чем дробилки с простым движением щеки, поэтому они предназначены для дробления материала меньшей прочности (МПа).

Из сопоставления характеристик дробилок с простым и сложным движением щеки следует:

в дробилках с простым движением щеки развивается значительное дробящее усилие, а следовательно, в них может дробиться материал любой прочности;

в дробилках с простым движением щеки достигается меньшая часовая производительность (при одинаковых рабочих размерах) вследствие малого хода щеки в верхней части камеры дробления и отсутствия протаскивающего эффекта при рабочем ходе;

в дробилках с простым движением щеки продукт дробления характеризуется большой разнородностью по крупности из-за относительного большого хода щеки в зоне разгрузки;

из-за меньшего истирающего воздействия дробимого материала в дробилках с простым движением наблюдается в несколько раз меньший износ дробящих плит по сравнению с износом в дробилках со сложным движением щеки.

В конструкции современных щековых дробилок предусмотрен ряд мероприятий по их усовершенствованию. В дробилках с простым движением щеки для увеличения хода в верхней части ось подвеса поднята и вынесена на биссектрису угла захвата. Благодаря этому улучшаются условия захвата камня, снижается износ дробящих плит и повышается часовая производительность машины.

Повышению производительности и степени измельчения способствует увеличение глубины камеры дробления, а выполнение нижней части камеры с зоной параллельности способствует получению более равномерного по крупности продукта и снижению износа нижней части футеровок вследствие уменьшения забивания приемного отверстия.

Большие преимущества имеют дробилки с двумя подвижными щеками (рис.1.2). Две щеки, верхними головками подвешенные на отдельных эксцентриковых валах (образуют камеру дробления), совершают зеркально - синхронные движения на встречу друг другу и производят дробление материала. При этом материал разгружается не только под действием силы тяжести, но и в результате ускорения, сообщаемого ему щеками в зоне рабочего хода. С учетом приведенного выше возможно увеличить производи тельность такой дробилки вследствие повышения частоты вращении эксцентрикового вала (что невозможно в дробилках с одной подвижной щекой).

Рисунок 1.2 - Схема дробилки с двумя подвижными щеками: 1-эксцентриковые валы; 2-распорные плиты; 3-щеки

Некоторые зарубежные фирмы выпускают щековые дробилки с объемным гидроприводом. Применение гидропривода дает возможность увеличить частоту качаний подвижной щеки за счет повышения скорости рабочего хода при сохранении времени, необходимого для гравитационной выгрузки готового продукта.

Гидропривод состоит из главного и вспомогательного цилиндров, насоса и аккумулятора. Привод насоса осуществляется от эксцентрикового вала. Поршень насоса одновременно выполняет функции золотника. Рабочий ход щеки совершается при движении поршня вниз. Сначала жидкость нагнетается в главный и вспомогательный цилиндры, а при дальнейшем движении поршня вниз перекрывается канал, сообщающий цилиндр со вспомогательным цилиндром, при этом давление в главном цилиндре возрастает до тех пор, пока не будет превзойдено сопротивления камня или не сработает предохранительное устройство.При движении поршня вверх подвижная щека совершает холостой ход и остается в положении, обеспечивающем наибольший размер выходной щели, до следующего дробления камня.

Другими конструктивным решением повышения эффективности щековых дробилок является создание машин с двумя камерами дробления. В таких дробилках передняя и задняя стенки служат в качестве неподвижных щек, а подвешенная в середине дробящая головка приводится в качательное движение от эксцентрикового вала.

При качаниях дробящей головки в камерах поочередно совершаются рабочие ходы и выгрузка готового продукта. В таких дробилках может быть получена удвоенная производительность при лучшей балансировке механизма.