Доронин С.В. Конструктивные формы металлургического оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

ризонтального хода в верхней части дробилки, ускорение разгрузки ма-

териала.

Изобретение [7] касается сдвоенной щековой дробилки (рис. 9),

предназначенной для дробления комкового материала. Особенностью

предложенной сдвоенной дробилки является несимметричное располо-

жение щек, что дает возможность достигнуть неодновременности дроб-

ления в обеих пастях дробилки.

Рис. 9. Сдвоенная щековая дробилка: 1, 2 – подвижные щеки; 3, 4 – неподвижные

щеки; 5 – эксцентриковый вал; 6 – ведущий шкив; 7, 8 – шатуны; 9, 10 – распор-

ные плиты

Предложенная сдвоенная дробилка имеет две подвижных 1 и 2 и

две неподвижных 3 и 4 щеки, образующих две пасти для приема мате-

риала, предназначенного для дробления. Подвижные щеки 1 и 2 приво-

дятся в движение от эксцентрикового вала 5, вращающегося от двигате-

ля через ведущий шкив 6. Подвижная щека 1 с эксцентриковым привод-

ным валом 5 связана шатунами 7 и 8, расположенными снаружи корпуса

дробилки с одной и другой его стороны, а подвижная щека 2 соединена с

этим же валом распорными плитами (рычагами) 9 и 10, помещенными

внутри корпуса машины.

Эксцентрики шатунов 7 и 5 расположены диаметрально проти-

воположно эксцентрикам распорных плит 9 и 10. При вращении эксцен-

трикового вала подвижные щеки 1 и 2 совершают качание одновременно

по направлениям, противоположным друг к другу. Возникающие силы

инерции подвижных щек и шатунов получаются одинаковыми по вели-

чине и направленными противоположно друг к другу, вследствие чего

действие результирующих сил на корпус дробилки сводится к миниму-

му.

При дроблении материала в какой-нибудь одной пасти подвиж-

ная щека последней приближается к своей неподвижной щеке, в другой

пасти в этот момент подвижная щека отходит от неподвижной. Таким

образом, при загрузке дробилки мощность двигателя непрерывно рас-

ходуется на дробление материала, происходящее то в одной, то в другой

пасти. Оттяжка подвижных щек от неподвижных производится пружи-

нами 11 и 12.

Для регулирования размера выходного отверстия при непод-

вижных щеках имеется, как и в обычных дробилках, специальное уст-

ройство, состоящее из двух клиньев, ползуна или колодки и регулирую-

щего болта. При подвинчивании болта один клин поднимается или опус-

кается, вследствие чего другой перемещается в горизонтальном направ-

лении в ту или другую сторону, вызывая этим уменьшение или увеличе-

ние выпускного отверстия.

Указанный принцип действия подвижных щек вполне возможно

использовать также в конструкциях с расположением шарниров обеих

подвижных щек либо внизу, либо вверху, как это указано на кинемати-

ческой схеме.

Итак, общий привод двух подвижных щек сдвоенной дробилки с

их движением в противофазе позволяет достичь следующих результатов:

уменьшение инерционных составляющих нагрузки на корпус от массы

щек, непрерывный процесс дробления и полное использование мощно-

сти привода.

Для всех конструкций щековых дробилок существует опасность

попадания в рабочее пространства недробимого тела и разрушения кон-

струкции. Действие известных предохранительных устройств щековых

дробилок основано на применении деформируемых или разрушаемых

деталей (срезаемых шпонок, штифтов и т. п.). Основным недостатком

такого способа зашиты привода дробилок является необходимость раз-

борки и сборки его после каждого срабатывания предохранителя.

Кроме того, весьма трудоемкой операцией является освобожде-

ние зева дробилки от неподдающегося дроблению материала перед по-

следующим пуском ее в работу.

В описываемом устройстве (рис. 10) защита привода дробилки

от поломок, освобождение ее от неподдающегося дроблению материала

и ввод в действие после перегрузки осуществляется автоматически, без

деформации деталей, остановки и разборки машины [8].

Корпус устройства имеет две сообщающиеся между собой поло-

сти. В одной из них, заполненной маслом, перемещается поршень 2, на

котором укреплен концевой шарнир двойного коленчатого механизма

привода щеки (не показан). Во второй полости размещен специальный

клапан 3, у которого ступень меньшего диаметра выходит своим торцом

в рабочую полость цилиндра 1, а ступень большего диаметра – в полость

4, находящуюся под постоянным воздействием сжатого воздуха, пода-

ваемого из баллонов. Это давление и больший диаметр клапана 3 подби-

раются таким образом, чтобы при нормальном протекании рабочего

процесса канал 5, соединяющий полость цилиндра 1 с масляным баком

6, был перекрыт.

Рис. 10. Защитное устройство для щековой дробилки: 1 – цилиндр; 2 – поршень;

3 – клапан; 4 – полость; 5 – канал; 6 – масляный бак

При попадании между щеками дробилки материала, не поддаю-

щегося дроблению, ступенчатый клапан 3 открывает канал 5, и масло из-

под поршня перетекает в бак до тех пор, пока усилия, действующие по

звеньям приводного механизма, не снизятся до нормальной величины.

При этом поршень, находясь под действием шатуна, периодически пе-

ремещается внутрь своей полости до тех пор, пока зев между подвижной

и неподвижной щеками не станет достаточным для выпуска нераздроб-

ленного материала, после чего щека и все механизмы привода и защит-

ного устройства под давлением жидкости, находящейся в баке и вытес-

няемой из него сжатым воздухом через обратный клапан 7, воз-

вращаются в исходное положение.

Давление масла в баке подбирается таким образом, чтобы урав-

новесить вес подвижных звеньев привода и составляющую веса нераз-

дробленного материала.

Таким образом, данное предложение непосредственно направ-

лено на повышение живучести за счет принципиального исключения

возможности повреждений как основных узлов, так и вспомогательных

элементов конструкции дробилки. Оно обеспечивает сглаживание пико-

вых нагрузок, после чего возвращает технологические параметры в за-

данную область. Это позволяет сформулировать следующее положение.

В полной мере задача обеспечения надежности и живучести дробильно-

го оборудования может быть решена конструктивными формами, обла-

дающими обратными связями, и построенными с учетом принципов ав-

томатического управления.

Анализ конструктивных вариантов щековых дробилок позволил

сформулировать ряд положений конструирования (приемов формообра-

зования), позволяющих более целенаправленно определять структуру

проектируемой машины, комбинировать ряд приемов при необходимо-

сти уделить повышенное внимание той или иной характеристике дро-

билки (например, производительности, надежности, качеству дробле-

ния…).

1.2. ВАЛКОВЫЕ ДРОБИЛКИ

Дробилки этого типа используют для среднего и мелкого дроб-

ления крепких пород. Технологическое преимущество валковых дроби-

лок – отсутствие переизмельчения материала, поскольку дробление

осуществляется однократным раздавливанием материала. Их применяют

для сухого и мокрого дробления. Дробилки просты по конструкции,

имеют малую высоту, надежны в эксплуатации. Они составляют до 20%

парка дробилок.

У валковых дробилок есть недостатки: неравномерный и быст-

рый износ бандажей валков, повышенное количество удлиненных пло-

ских кусков при дроблении слоистого (пластинчатого) материала, невы-

сокая производительность, значительный удельный расход электроэнер-

гии.

По форме поверхности различают валки гладкие, рифленые,

зубчатые. Гладкие работают по принципу раздавливания при затягива-

нии материала в щель между валками, вращающимися навстречу. В зуб-

чатых дробление происходит путем раскалывания материала и характе-

ризуется меньшими переизмельчением и расходом энергии по срав-

нению с щековыми и конусными дробилками. Применяются в основном

двухвалковые дробилки с зубчатыми валками. При крупном дроблении

зубья клювообразной формы, высотой 70... 110 мм, при мелком – копье-

видной, высотой около 30 мм.

По количеству валков дробилки бывают (рис. 11) одновалковые

(а), двухвалковые (б), трехвалковые (редко применяемые), четырехвал-

ковые двухступенчатые (в) и трехступенчатые (г). Одновалковые дро-

билки дробят материал на колосниковой решетке, их применяют, в ос-

новном, для горячего агломерата. В двухвалковых дробилках один валок

подвижный. Четырехвалковая дробилка является, по существу, объеди-

нением двух двухвалковых дробилок в одном корпусе для последова-

тельного двуступенчатого дробления, однако возможно и трехступенча-

тое дробление (рис. 11, г). Прижатие подвижного валка может быть

пружинное, пневмогидравлическое, гидравлическое (азотно-масляное),

гидравлическое (с грузогидравлическим аккумулятором).

На рис. 12 показаны кинематические схемы некоторых дроби-

лок. Применяют клиноременный, шестеренный, редукторный механиз-

мы привода валков. В случае соединения подвижного валка с неподвиж-

ным зубчатой передачей с одинаковыми шестернями, возможность из-

менения зазора между валками обеспечивается зубьями увеличенного

модуля. Однако это создает повышенный шум и изнашивание. Наилуч-

шим решением является применение универсальных шпинделей. В ос-

новном, окружная скорость парных валков должна быть одинаковой.

а б в г

Рис. 11. Схемы валковых дробилок: а – одновалковые; б – двухвалковые; в –

четырехвалковые двухступенчатые; г – четырехвалковые трехступенчатые

Для переработки асбестовых руд применяют двухвалковые дро-

билки с гладкими валками, окружная скорость, которых различается на

15-20%, что сохраняет волокнистость асбеста. У четырехвалковых дро-

билок частота вращения нижних валков в 1,5 раза больше, чем верхних.

Наибольшему износу подвергается бандаж валка. Для изготов-

ления бандажей используют кованые заготовки из сталей марок 60Г2 и

40Х, реже литые из стали 60Г2СТЛ. Хорошие результаты дает автомати-

ческая наплавка бандажей твердыми сплавами при их изготовлении и

восстановлении. Применение самозащитной порошковой ленты ПЛ-

АН101 типа 300Х25М3Н3Г2 для высокопроизводительной наплавки

создает на поверхности бандажа слой высокохромистого износостойкого

сплава типа Сормайт-1. Хорошие результаты дает применение порошко-

вых лент ПЛ-У25Х25Г3Ф2РН, ПЛ-У3ОХ30Г3ТЮ, порошковых про-

волок ПП-АН135 типа 250Х10Б8С2, ПП-АН170-П типа 80Х20Р3Т. Для

литых бандажей важно обеспечить отсутствие внутренних литейных

пороков, так как по мере износа бандажи протачивают, используя при-

способления с самоходными винтами и токарными суппортами. В дро-

билках мелкого дробления устанавливают приспособления для шлифов-

ки бандажей на ходу.

а б в

Рис. 12. Кинематические схемы валковых дробилок: а – двухвалковая; б, в –

четырехвалковая; 1 – редуктор; 2 – зубчатая муфта; 3 – универсальный шпин-

дель; 4 – электродвигатель; 5 – подшипник валка; 6 – корпус дробилки; 7 – вал-

ки; 8 – прижимные пружины; 9 – нижний подвижной валок; 10 – клиноременная

передача; 11 – пружинный натяжной ролик; 12 – верхний стационарный валок с

редукторным приводом; 13 – клиноременные шкивы верхних валков; 14 – верх-

ний валок с подвижными опорами; 15 – нижний стационарные валок с редуктор-

ным приводом; 16 – клиноременные шкивы нижних валков; 17 – гидроцилиндр

Опоры валков целесообразно аналогично инерционным грохо-

там устанавливать на вибростойких подшипниках качения. Станины

должны быть достаточно жесткими (лучше сварно-литыми), чтобы обес-

печить возможность быстрой замены валков аналогично перевалкам

прокатных станов.

Рассмотрение традиционных конструкций валковых дробилок

позволяет сформулировать ряд положений, связывающих особенности

конструктивных форм и показатели качества и эффективности измель-

чения материала.

1. Форма поверхности валка определяет как физический прин-

цип разрушения дробимого материала, так и качество и энергоемкость

процесса дробления.

2. Количество валков определяется требуемой степенью дробле-

ния и физическими свойствами дробимого материала.

3. Для обеспечения прижатия и привода валков может быть ис-

пользован широкий спектр механизмов и устройств. При выборе необ-

ходимо руководствоваться заданными усилиями прижатия, плавностью

и равномерностью хода валков, требуемой разницей в скорости враще-

ния валков.

4. Прочность и износостойкость бандажей валков обеспечивает-

ся преимущественно технологическими методами. Возможности формо-

образования в данном случае оказываются ограниченными.

5. Прочность и жесткость несущих конструкций валковых дро-

билок обеспечиваются преимущественно пространственной сложностью

системы из сварных и литых элементов.

Рассмотрим нетрадиционные конструктивные решения валко-

вых дробилок, представленные патентами и авторскими свидетельства-

ми на изобретения, с точки зрения изменения формы и структуры дета-

лей и всей машины и достигаемого при этом технико-экономического

эффекта.

Изобретение [9] может применяться для дробления различных

материалов.

Известны валковые дробилки, включающие смонтированные на

валах валки, привод валков и амортизирующее устройство. Эти валко-

вые дробилки сравнительно сложны по конструкции. Целью изобрете-

ния является упрощение конструкции дробилки и улучшение условий ее

эксплуатации.

Это достигается тем, что амортизирующее устройство выполне-

но в виде тросового стяжного полиспаста, ролики которого установлены

на концах валов рабочих валков, а к сбегающей нитке троса полиспаста

через систему укрепленных блоков подвешен натяжной груз, причем

привод валков выполнен с установленными на концах валов, червячны-

ми колесами, кинематически связанными червячными валами с правой

нарезкой для одного валка и с левой – для другого.

Дробилка (рис. 13) включает рабочие валки 1 и 2 на валах 3 и 4,

червячные колеса 5-8, установленные на концах валов, червячные валы 9

и 10, редукторы 11 и 12 и электродвигатели 13 и 14.

На валах установлены с возможностью их свободного вращения

ролики 15-18, через которые запасован трос 19, проходящий через укре-

пленные к ближайшим конструкциям однорольные блоки 20. К концу

троса 19 подвешен натяжной груз 21, постоянно стягивающий с необхо-

димым усилием рабочие валки.

Под воздействием натяжного груза тросовые стяжные полиспа-

сты, размещенные симметрично с обеих сторон рабочих валков 1 и 2 и

включающие установленные на валах 3 и 4 с возможностью свободного

вращения ролики 15-18, систему укрепленных к ближайшим конструк-

циям однорольных блоков 20 и трос 19, постоянно стягивают рабочие

валки с необходимым усилием, а при прохождении через эти валки бо-

лее крупных и твердых кусков подлежащей дроблению породы расстоя-

ние между ними может несколько увеличиться. При этом полиспасты

несколько удлиняются, а натяжной груз 21 поднимается на расчетную

высоту. Количество роликов в системе стяжных полиспастов и вес на-

тяжного груза принимаются и зависимости or характера и свойств под-

лежащей дроблению породы и типоразмеров дробилки. При необходи-

мости увеличения расстояния между рабочими валками в нерабочем со-

стоянии натяжной груз приподнимается через дополнительный трос, что

освобождает стягивающие полиспасты, червячные валы 9 и 10, вращая

червячные колеса 5-8 и разводятся освобожденные валки 1 и 2.

Рис. 13. Валковая дробилка: а – вид в плане; б – поперечное сечение; в – схема

червячной передачи привода; г – схема амортизирующего устройства; 1, 2 – ра-

бочие валки; 3, 4 – валы; 5-8 – червячные колеса; 9, 10 – червячные валы; 11, 12 –

редукторы; 13, 14 – электродвигатели; 15-18 – ролики; 19 – трос; 20 – блоки; 21 –

натяжной груз

Беспрепятственное изменение расстояния между рабочими вал-

ками 1 и 2 при дроблении обеспечивается возможностью перемещения в

необходимых пределах червячных колос 5-8 по червячным валам 9 и 10,

для чего участки этих червячных валов с нарезкой удлинены на необхо-

димую величину (рис. 13, а, в). Червячные колеса и участки червячных

валов выполнены с правой и левой нарезкой, что обеспечивает вращение

рабочих валков в разных направлениях, необходимых для дробления.

Оба редуктора 11 и 12 и оба электродвигателя 13 и 14 привода

дробилки принимаются однотипными, что обеспечивает нормальную

работу дробилки.

Анализ предложения позволяет сформулировать следующий

приём формообразования. Для относительного упрощения конструкции

возможна замена предохранительного амортизирующего пружинного

устройства тросовым стяжным полиспастом, обеспечивающим к тому же

постоянное значение прижимного усилия и возможность его регулиро-

вания при дроблении. В данном случае для создания прижимного усилия

используется не энергия упругой деформации пружины, подверженной

усталостному повреждению, а сила гравитации, что позволяет повысить

надежность амортизирующего устройства и всей дробилки.

Изобретение [10] относится к конструкции валковых дробилок

для руд и других материалов.

Известны валковые дробилки, содержащие два валка, смонтиро-

ванные на неподвижных валах, один из которых установлен с возмож-

ностью поворота вокруг оси качания, качающиеся рамы, подшипники

качения, вмонтированные внутрь валков, и механизм регулирования ще-

ли с пружинами.

Целью изобретения является уравновешивание, сил инерции при

движении валков и уменьшение веса дробилки.

Достигается это тем, что оба валка выполнены подвижными с

помощью качающихся рам, образованных рычагами и неподвижными

валами, связанными с противоположными концами уравнительного ры-

чага, установленного на оси, расположенной под осью качания одного из

валков, а удлиненные концы уравнительного рычага соединены с меха-

низмом регулирования щели и пружинами.

Дробилка (рис. 14) состоит из сварной станины 1, к которой че-

рез втулки 2 и 3 шарнирно крепится две пары рычагов 4 и 5. К каждой

паре рычагов на шпонках крышками 6 и 7 крепится вал 8 и образует с

ним жесткую качающуюся раму, на которую устанавливается валок 9 в

сборе. Последний состоит из бандажа, конического кольца и ступицы,

внутри которой монтируется четыре конических роликоподшипника 10.

Валок 9, фиксированный в осевом направлении, устанавливается непо-

средственно на неподвижном валу 8, подвижный в осевом направлении

валок 9 – на втулку 11, скользящую на валу 8. Перемещается валок 9

вдоль оси из одного крайнего положения в противоположное гайкой 12 с

рукояткой и фиксатором, которая расположена в заточке вала и навин-

чивается на втулку. Оба подвижных валка 9 дробилки связаны между

собою уравнительными рычагами 13, установленными на оси 14, прохо-

дящей через станину под осью качания одного из валков. Удлиненные

концы уравнительного рычага двумя болтами 15 и пружинами 16 соеди-

нены с траверсой 17, в которую встроен червячно-винтовой домкрат 18,

состоящий из червяка и червячного колеса, гайки, навинчивающейся на

болт 19, шарнирно связанный со станиной 1. При необходимости, могут

быть установлены два болта и два червячных колеса с приводом от од-

ного черняка. Размер щели регулируется перемещенном траверсы 17,

которое вызывает поворот уравнительного рычага 13 и соответствующее

сближение или расхождение валков. При попадании в валки недробимо-

го тела, они расходятся, поворачивая уравнительный рычаг. При этом

удлиненные концы рычага 13 вытягивают болты 15 из траверсы 17,

сжимая пружины 16.

Привод дробилки представляет собой двойной двухступенчатый

редуктор, первая ступень которого состоит из малой ведущей шестерни

20 и двух ведомых шестерен 21, а вторая – из ведущих шестерен 22 и

ведомых шестерен 23 валков. Ведомые шестерни установлены на флан-

цах 24, прикрепленных к торцу валков. Вал 8 шестерен 22 проходит че-

рез втулку 2 и его ось совпадает с осью качания валка 9, благодаря чему

шестерня 23 обкатывается по шестерне 22 и зацепление не нарушается.

Валки закрыты пылезащитным кожухом 25. Приспособление для про-

шлифовки валков 9 устанавливается на месте снятых крышек 6 и 7, чем

достигается его точная установка и надежное крепление.

Дробилка работает следующим образом.

Предварительно с помощью червячно-винтового домкрата 18

устанавливается требуемый размер щели между валками 9. Затем вклю-

чается электродвигатель и дробимый материал, крупностью не более

0,05 диаметра валка 9, равномерно подается в загрузочную воронку, втя-

гивается вращающимися валками 9, проходит между ними и раздрабли-

вается. При попадании, в валки недробимых предметов, оба валка расхо-

дятся, поворачивая уравнительный рычаг 13 и преодолевая сопротивле-

ние затянутых пружин 16, пропускают его, а затем под действием пру-

жин возвращаются в исходное положение.

Силы инерции, возникающие при этих быстрых движениях вал-

ков 9, взаимно уравновешиваются, что обеспечивает спокойную работу

дробилки. Для прошлифовки валков 9 на месте с помощью специального

шлифовального приспособления снимаются боковые части кожуха 25 и

крышки 6 и 7.