Доронин С.В. Конструктивные формы металлургического оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

сухарей поставлен только один. Станина работает только на сжатие.

Рис. 3. Щековые дробилки нетрадиционной схемы: а – ударно-щековая фирмы

“Крупп”; б – инерционная уравновешенного типа (ИГД АН СССР); 1 – подвиж-

ная щека; 2 – футеровка; 3 – ось вращения подвижной щеки; 4 – приемная во-

ронка; 5 – неподвижная щека; 6 – главный вал (эксцентриковый); 7 – ролико-

подшипник; 8 – маховик; 9 – тяга; 10 – набор предохранительных кольцевых

пружин; 11 – станина; 12 – вкладыш подвижной щеки; 13 – продольная нажим-

ная балка; 14 – регулировочная гайка разгрузочной щели; 15 – резинометалличе-

ские виброизоляторы сдвига; 16 – дебалансные вибровозбудители; 17 – кардан-

ные валы; 18 – синхронизирующая зубчатая передача; 19 – электродвигатели; 20

– опорная платформа; 21 – рельсы; 22 – опорные виброизоляторы станины

Большой ход подвижной щеки в нижней части и повышенная час-

тота качаний создают настолько значительные ускорения при размыкании

щек, что на мгновения куски дробимого материала отстают от быстроот-

ходящей подвижной щеки. В период холостого хода щеки материал нахо-

дится в разрыхленном и взвешенном состоянии, что при последующем

рабочем ходе (с учетом зазора на продольной балке) создает ударное

усилие раздавливания от щеки к куску материалу (отсюда и назва-

ние дробилки).

В то же время частые жесткие удары создают значительные на-

грузки на все элементы кинематической и силовой цепи.

Рассмотрение этой конструкции позволяет сформулировать сле-

дующие положения, связывающие особенности конструктивных форм с

технико-экономическими показателями работы оборудования.

1. Усложнение конфигурации подвижной щеки (фигурный про-

филь поверхности, переменный наклон участков) обеспечивает различную

скорость прохождения материалом разных зон камеры дробления и позво-

ляет управлять процессом дробления.

2. Большой ход подвижной щеки в нижней части при повышен-

ной частоте качаний приводит к взвешенному состоянию материала,

повышению степени дробления за счет соударения кусков материала во

взвешенном состоянии.

3. Снижение числа сухарей ведет к снижению потерь на трение

и увеличению КПД.

4. Применение системы кольцевых пружин в качестве предо-

хранительных элементов устраняет как возможные поломки дробилки,

так и разрушения самих этих предохранительных элементов.

5. Использование тяг вместо толкателей (распорных плит) в

приводе подвижной щеки ухудшает условия работы приводных элемен-

тов, но улучшает условия функционирования несущих элементов стани-

ны (тяги растягиваются, а элементы станины сжимаются).

Таким образом, примерно половина принципиальных отличий

дробилки фирмы “Крупп” направлены на решение задач I и II типа, и

половина – на решение задач III и IV типа.

Инерционные щековые дробилки уравновешенного типа (рис. 3, б)

отличаются тем, что в них усилия дробления совсем не передаются на

станину. Это характерно для различных конструкций инерционных

дробилок.

В дробилке конструкции Института горного дела им.

А.А.Скочинского АН СССР две подвижные щеки совершают синхронные

антифазные колебания вдоль горизонтальной оси, проходящей через центр

масс системы, что обеспечивает замыкание дробящих усилий на дробимом

материале и уравновешивание инерционных нагрузок, возникающих при

колебаниях щек. Это позволяет устанавливать дробилку без фундамента

и делает ее особенно пригодной для дробильно-перегрузочных агрегатов.

Производительность ее в 1,5-2 раза выше, чем у соразмерной традиционной

щековой дробилки.

Подвижные щеки связаны со станиной через упругую систему с

резинометаллическими виброизоляторами, работающими на сдвиг. В ко-

лебательное движение щеки приводятся жестко закрепленными на ка-

ждой из них двумя дебалансными вибровозбудителями, создающими

направленные вдоль горизонтальной оси вынуждающие силы, которые

изменяются по синусоидальному закону. Вращение дебалансным валам

передается от электродвигателей через синхронизирующую зубчатую пе-

редачу и карданные валы. Передача обеспечивает принудительную анти-

фазную синхронизацию щек. Для исключения передачи на опорную плат-

форму случайных возмущений и направленных вниз реактивных импуль-

сов, возникающих при соударении щек с дробимым материалом, между

станиной и опорной платформой установлены упругие виброизоляторы.

При подаче в инерционную дробилку несортированного материала

с кусками различного размера вибрация способствует более быстрому

отделению мелких фракций и выходу их из камеры дробления, причем

переизмельчение фракций, не подлежащих дроблению, практически от-

сутствует. Инерционная связь привода со щеками исключает поломки в

кинематической цепи привода при попадании в камеру дробления не-

дробимых тел: происходит раздвижка щек и гашение их колебаний, а

дебалансные валы вибровозбудителей продолжают вращаться без помех.

Сравнительно высокая частота колебаний щек препятствует налипанию и

последующей цементации мелких частиц на дробящих плитах, что

позволяет эффективно дробить липкие и вязкие материалы. Строгое

плоскопараллельное движение щек исключает относительное движение

дробящих поверхностей и кусков дробимого материала, что обеспечивает

равномерное дробление по всей высоте камеры дробления и снижение

износа дробящих плит при дроблении абразивных материалов, а также

позволяет загружать в дробилку куски материала, по размеру почти

равные приемному отверстию. Инерционная связь привода дробилки со

щеками обеспечивает запуск ее при завале камеры дробления материа-

лом. Такой режим запуска является для инерционных дробилок оп-

тимальным, так как облегчает выход системы в рабочую зарезонансную

зону.

Плоскопараллельное движение щек позволяет менять ширину

разгрузочной щели инерционной дробилки в больших пределах, чем в тра-

диционной щековой, меняя соответственно и ширину приемного отверстия

и сохраняя неизменным угол захвата щеками кусков материала.

Применительно к дробилке последней конструкции можно

сформулировать следующие приемы формообразования.

1. Плоскопараллельное движение щек обеспечивает удобство

регулирования ширины разгрузочной щели, неизменный угол захвата

щеками кусков материала, изменение ширины приемного отверстия,

исключение относительного движения дробящих поверхностей и кусков

материала, равномерное дробление по всей высоте камеры, снижение

износа дробящих плит.

2. Высокая частота колебаний, вибрация устраняют налипание

материала на дробящие плиты, обеспечивают быстрое отделение и вы-

пуск мелких фракций.

3. Установка упругих виброизоляторов устраняет передачу

ударных и инерционных колебательных нагрузок на станину.

4. Инерционная связь привода со щеками дает возможность за-

пуска при завале, исключает поломки в кинематической цепи привода.

В данном случае, как видно, половина конструктивных усовер-

шенствований направлены на улучшение условий работы отдельных

элементов машины, повышение их надежности и живучести.

Рассмотренные традиционные и нетрадиционные конструктив-

ные формы применяющихся в промышленности дробилок имеют резер-

вы повышения производительности, качества дробления, снижения ме-

таллоемкости и энергоемкости, улучшения других параметров. Далее,

необходимо отметить, что поиск более совершенных конструктивных

форм, связанный с попытками улучшения качественных характеристик и

количественных параметров, осуществляется в виде изобретений и па-

тентов, которые в разной степени оказываются востребованными про-

мышленностью в различные периоды времени. В связи с этим интерес

представляет анализ и обобщение конструктивных форм, содержащихся

в патентной информации.

Предложена дробящая плита щековой дробилки (рис. 4) [2]. В

качестве прототипа рассматриваются дробящие плиты, выполненные из

секций с рифлениями на рабочей поверхности. Недостатком таких плит

является неравномерный износ рабочей поверхности рифлений, в ре-

зультате чего возрастают усилия дробления, ухудшается форма зерен

продукта дробления, искажается его заданный зерновой состав.

Предлагаемая дробящая плита не имеет этих недостатков и от-

личается от известных тем, что рифления выполнены с пустотами, на-

пример, в виде каналов, расположенными нормально к рабочей поверх-

ности, причем количество пустот на единицу площади убывает от впа-

дин рифлений к их вершинам и от периферии рабочей поверхности к ее

центру. К тому же пустоты в ее рифлениях заполнены материалом с низ-

кой износостойкостью (алюминий и др.).

Рис. 4. Дробящая плита щековой дробилки: 1 – вершины рифлений; 2 – впадины;

3 – каналы; 4 – периферийные рифления; 5 – центральные рифления

Дробящая плита имеет вершину 1 рифлений, впадины 2 и кана-

лы 3 в теле плиты. Наличие каналов делает рабочую поверхность в зоне

впадин пористой и, соответственно, менее износостойкой. Вершины

рифлений не имеют каналов и их износостойкость сохраняется на уровне

известных конструкций. Подбор плотности расположения каналов, убы-

вающей от впадин к вершинам, обеспечивает одинаковую скорость из-

нашивания рифлений во всех точках, при этом их форма полностью или

приближенно сохраняется.

Наиболее целесообразно делать каналы параллельными и пер-

пендикулярными к плоскости плиты. Увеличенное число каналов в бо-

ковых рифлениях 4 уменьшает их износостойкость и увеличивает ско-

рость изнашивания до скорости изнашивания основной массы рифлений

Анализ данного предложения позволяет сформулировать сле-

дующий прием формообразования. Создание системы пустот с обосно-

вание частоты расположения, ориентации и размеров этих пустот приво-

дит к уменьшению износостойкости с целью стабилизации формы по-

верхностей.

В предлагаемой конструкции щековой дробилки (рис. 5) [3] ре-

шается задача повышения производительности и синхронизации движе-

ния щек при регулировании разгрузочной щели. Достигается это тем,

что устройство для регулирования разгрузочной щели выполнено из

двух симметрично смонтированных на одном валу червячных передач,

соединенных посредством винта, клиновой опоры и ползуна со щекой.

Рис. 5. Щековая дробилка: 1 – станина; 2 – подвижная щека; 3 – дробящая плита;

4 – эксцентриковый вал; 5 – винт; 6 – клиновая опора; 7 – ползун; 8 – маховичок;

9 – двухчервячный вал; 10 – червячная шестерня

Дробилка состоит из станины 1, двух подвижных щек 2 с дро-

бящими плитами 3 и эксцентриковыми валами 4, двух механизмов регу-

лирования ширины разгрузочной щели, в которые входят винт 5, клино-

вые опоры 6, ползун 7 и синхронизирующее устройство.

Синхронизирующее устройство выполнено в виде червячной

передачи и состоит из маховичка 8, двухчервячного вала 9 и червячных

шестерен 10. При повороте маховичка 8 через двухчервячный вал 9 и

червячные шестерни 10 вращение передается на винты 5, которые через

клиновые опоры 6 и ползуны 7 сближают или отдаляют дробящие плиты

Одновременное регулирование ширины щели двумя механиз-

мами создает симметричность кинематики дробилки и обеспечивает

расположение нижней части дробящих плит на одном уровне при любых

размерах разгрузочной щели.

Таким образом, две симметричные червячные передачи с общим

приводом представляют один из конструктивных вариантов обеспечения

синхронного движения подвижных щек.

Улучшение технико-экономических показателей дробилки (рис.

6) [4] достигается сочетанием гидравлического привода с рычажным

устройством. Усилие, создаваемое поршнем гидроцилиндра, передается

на подвижную щеку дробилки через рычажное устройство.

Дробилка состоит из подвижной щеки 1, оси 2, гидравлического

цилиндра 3, поршня 4, штока 5, траверсы 6, распорных плит 7 и пружи-

ны 8.

Подвижная щека 1 шарнирно закреплена на оси 2. Корпус гид-

равлического цилиндра 3 неподвижно прикреплен к станине. Нижняя

часть поршня 4 имеет сферическую опору, в которую опирается головка

штока 5, неподвижно закрепленного в траверсе 6. В траверсу упираются

распорные плиты 7. Силовое замыкание поршня и штока обеспечивается

пружиной 8 и давлением жидкости в гидросистеме.

Рис. 6. Привод щековой дробилки: 1 – подвижная щека; 2 – ось; 3 – гидроци-

линдр; 4 – поршень; 5 – шток; 6 – траверса; 7 – распорная плита; 8 – пружина

Как видно из данного предложения, конструктивная форма,

предполагающая гидропривод подвижной щеки, позволяет обеспечить

легкость регулирования частоты движения подвижной щеки и развивае-

мых ею усилия. Кроме того, распорные плиты создают распирающие

горизонтальные усилия на вертикальные элементы несущей конструк-

ции, а гидропривод и пружина создают вертикальные усилия на гори-

зонтальные элементы станины. Возникающие при этом изгибающие мо-

менты противоположно направлены, частично взаимно компенсируются,

что приводит к повышению как надежности, так и живучести конструк-

ции.

Традиционно применяемые для регулирования размеров выход-

ной щели щековых дробилок устройства, включающие два клина с регу-

лирующими болтами и ползун, не обеспечивают достаточной точности

регулирования.

Цель предлагаемого устройства (рис. 7) [5] заключается в по-

вышении степени точности регулирования. Это достигается тем, что

ползун устройства составлен из двух частей, сопрягающихся по криво-

линейным поверхностям. Устройство содержит два клина 1 с регули-

рующими болтами 2, перемещающихся навстречу друг другу при помо-

щи двух гаек 3 и винта 4 с правой и левой резьбой, и состоящий из двух

частей ползун 5.

Рис. 7. Устройство для регулирования размера выходной щели щековых дроби-

лок: 1 – клин; 2 – регулирующий болт; 3 – гайка; 4 – винт; 5 – ползун

Данное предложение позволяет сформулировать прием формо-

образования, заключающийся в том, что увеличение числа подвижных

частей в устройствах регулирования зазора и движение их по сложным

криволинейным траекториям приводит к повышению точности регули-

рования ширины разгрузочной щели.

Известные щековые камнедробилки с простым и сложным кача-

нием щек имеют ряд недостатков, основным из которых является интен-

сивный износ дробящих плит. Кроме того, при истирании камня образу-

ется значительное количество каменной мелочи, идущей в отход, на что

непроизводительно расходуется часть потребляемой при дроблении

мощности.

Дробилки простого качания обладают при этом малой произво-

дительностью, так как вверху зева, где обычно дробятся большие куски

камня, они имеют недостаточный ход, а внизу зева, где формируется

готовый продукт, ход получается завышенным.

В предлагаемой конструкции дробилки с двумя подвижными

щеками (рис. 8) [6] эти недостатки предлагается устранить за счет одно-

временного движения обеих дробящих плит вниз при их сближении, что

почти исключает взаимное перемещение щек относительно друг друга

(кроме хода сближения) и тем самым исключает истирание дробимого

материала и материала дробящих плит.

Рис. 8. Дробилка с двумя подвижными щеками: 1 – подвижная щека: 2, 3 – рас-

порные плиты; 4 – прокладка; 5 – эксцентриковый вал; 6 – эксцентрик; 7 – шейка

вала; 8 – тяга с пружиной

При этом горизонтальная составляющая хода дробящих плит в

верхней части зева больше, чем в нижней.

Отличительной особенностью этой дробилки является то, что

подвижные щеки шарнирно соединены с приводным валом шатунами,

насаженными на его эксцентрики, позволяющими осуществлять ход

сближения плит без взаимного перемещения их относительно друг друга

в вертикальном направлении.

Камнедробилка имеет две подвижные щеки 1, каждая из кото-

рых опирается на распорные плиты 2 и 3. Нижняя распорная плита 3

снабжена компенсатором, предохраняющим щеки от поломки при попа-

дании в зев дробилки недробимых предметов. Регулировка размеров

выходной щели достигается за счет прокладок 4.

Подвижные щеки приводятся в движение при помощи эксцен-

трикового вала 5, на эксцентрики 6 которого насажены шатуны 7, шар-

нирно соединенные с подвижными щеками.

Шейки 8 вала располагаются в коренных подшипниках на раме

дробилки.

Силовое замыкание подвижных щек с распорными плитами

осуществляется при помощи тяг с пружинами 9.

При вращении эксцентрикового вала подвижные щеки переме-

щаются вверх и вниз. За счет наклона распорных плит при движении

вниз щеки сближаются, при движении вверх – расходятся, чем и осуще-

ствляется дробление камня и разгрузка готового продукта через нижнюю

щель.

В устройстве дробилки основной ход щек происходит без вза-

имного перемещения относительно друг друга (при общем эксцентриси-

тете для шатунов). Если же установить для каждого шатуна отдельные

эксцентриковые втулки, то можно полностью устранить взаимное пере-

мещение щек (кроме хода сближения) и таким образом полностью уст-

ранить истирающее действие. Однако и при общем эксцентриситете вза-

имное перемещение имеет место только в верхней и нижней точках. Оно

настолько мало, что практически может не приниматься во внимание.

Так как подвижные щеки при движении вниз сообщают заклю-

ченному между ними материалу некоторую скорость, то разгрузка гото-

вого продукта из дробилки будет происходить при более выгодных ус-

ловиях, что даст возможность повысить число качаний в минуту и, сле-

довательно, повысить производительность машины.

Рассмотрение данного конструктивного варианта позволяет

сформулировать следующие эффекты привода подвижной щеки посред-

ством эксцентрично установленного на приводном валу шатуна: допол-

нительное перемещение щек в вертикальной плоскости, увеличение го-