Процесс и стадии дробления

Содержание.

 

 

Введение…………………………………………………………….……3

     1. Процесс и стадии дробления………………………………………....5

2.Основные виды дробилок………………………………………………7

3.Индексация и расшифровка марок щековых дробилок………………12

4.Описание и принцип действия щековой дробилки…………………...13

5.Расчет производительности щековой дробилки………………………20

     Заключение………………………………………………………………...22

     Список используемой литературы……………………………………….23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              Введение.

 

Создание новых высокопроизводительных технологических процессов с большой скоростью выполнения операций и значительной единичной мощностью агрегатов требует быстродействующих и надежных технических средств для управления и контроля, обеспечивающих реализацию преимуществ новой технологии. При этом уровень автоматизации выбирается уже при синтезе технологий и, в свою очередь, во многом определяет эту технологию (системное проектирование автоматизированных технологических комплексов, в том числе автоматизированного оборудования).

Особое значение как основному звену автоматизации отводится электроприводу. Информационные функции электропривода очень велики. Электропривод позволяет наиболее простыми методами определять силовые параметры технологического процесса, осуществлять диагностику и контроль работы оборудования. Повышение технического уровня дробильного оборудования в первую очередь связано с совершенствованием характеристик и расширением функциональных возможностей электропривода.

Одним из первых этапов при производстве строительных материалов, является процесс дробления. Рассматривая пути повышения эффективности процессов измельчения и снижения их энергоемкости с учетом отечественного и зарубежного опыта, следует обратить внимание на оснащение дробильного оборудования современными средствами управления.

В настоящее время идет массовое строительство автомобильных дорог, реставрация старых дорожных одежд, строительство зданий и т.д. Поэтому возникает потребность в нерудных материалах. Чтобы приготовить материал, для какого либо вида работ необходимо его довести до нужного размера. Для этого применяют аппараты, в которых осуществляется дробление руды - дробилки. Эти аппараты отличаются по принципу устройства механизма, создающего разрушающее воздействие, и по способу воздействия на минеральные сростки: кратковременная динамическая нагрузка - удар, медленное приложение силы - раздавливание и раскалывание, абразивное разрушение - истирание и др.

В зависимости от свойств руды (прочность, вязкость, хрупкость и др.) выбирается наиболее эффективный способ внешнего силового воздействия на куски руды с целью их дробления. Например, если руда прочная и не хрупкая, то наилучшим способом ее разрушения может быть раздавливание или удар.

По принципу действия дробильные машины разделяют на щековые, конусные, валковые, и ударного действия. На обогатительных фабриках наибольшее распространение получили дробилки с простым качанием щеки. Такую дробилку используют для крупного и среднего дробления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Процесс дробления

 

Процесс дробления применяется для доведения минерального сырья (и других материалов) до необходимой крупности, требуемого гранулометрического состава или заданной степени раскрытия зерна. Применяются следующие способы разрушения:

• раздавливание, наступающее после перехода напряжений за предел прочности на сжатие (рис 1, а)
• раскалывание в результате расклинивания последующего разрыва кусков (рис 1, б)
• излом в результате изгиба (рис 1, в)
• срезывание, в котором материал подвергается деформации сдвига (рис 1, г)
• истирание кусков скользящей рабочей поверхностью. (рис 1, д)
• Удар (рис 1, е)

 

Рис 1

 

Перечисленные способы дробления являются общими для дробления и измельчения, однако эти процессы отличаются по своему технологическому назначению и месту в цепи последовательных операций обогатительных фабрик (далее ОФ). Условно считают, что при дроблении получают продукты крупнее 5 мм, а при измельчении – мельче 5 мм. Для дробления применяют дробилки, для измельчения – мельницы.

Дробление на ОФ является подготовительной операцией перед обогащением служит для разъединения тесно сросшихся между собой зерен различных минералов, содержащихся в полезном ископаемом. Чем полнее раскрывается зерно, тем успешнее протекает последующее обогащение полезных ископаемых .

Полного раскрытия минералов достичь не удается, т.к. для этого пришлось бы очень тонко измельчать руду перед обогащением. Крупность зерен, до которой необходимо дробить исходный материал перед обогащением, определяется размером вкрапленности полезных минералов и процессом, принятым для обогащения данного ископаемого. Переизмельчать минералы не следует, т.к. это удорожает процесс и ухудшает результаты обогащения. Эта крупность устанавливается опытным путем при исследованиях обогатимости.

 

Стадии дробления

 

В зависимости от крупности исходного материала и дробленого продукта, стадии дробления имеют названия:

• 1 стадия – крупное дробление
• 2 стадия – среднее дробления
• 3 стадия – мелкое дробление

В зависимости от требуемой крупности материала перед обогащением, его можно измельчать в одну, две или даже три последовательные стадии.

 

 
2.Основные  виды дробилок

 

Дробилки по конструкции и принципу дробления подразделяются на щековые, конусные, валковые, молотковые, роторные.

 

Щековые дробилки

 

В щековых дробилках с простым качанием материал раздавливается между двумя щёками, из которых одна неподвижна, а другая является подвижной — качающейся. Подвижная щека шарнирно подвешена на неподвижной или подвижной оси и попеременно то приближается к неподвижной щеке, то удаляется от неё. В щековых дробилках со сложным качанием щёки движутся на встречу друг другу При сближении щек находящиеся между ними куски дробимого материала раздавливаются. Качающиеся движения щеки создаются вращающимися эксцентриковым механизмом.

Исходный материал поступает в пространство между щеками сверху. Дробленный продукт разгружается снизу при отходе подвижной щеки. Крупность максимальных кусков в дроблённом продукте определяется шириной выходной щели между подвижной и неподвижной щёками

 

 

 

 

 

Конусные дробилки

 

Конусная дробилка по своему типоразмерному ряду делятся на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления. Основное дробящее действие конусной дробилки — раздавливание, но имеет место и разлом. Дробление материала происходит непрерывно, что позволяет делать конусные дробилки без тяжёлых маховиков, а также, по сравнению с щековыми дробилками увеличить время нахождения материала в камере дробления, и как следствие, степень сокращения.

 

 

Роторные дробилки

 

Роторная дробилка предназначены для дробления мягких, малоабразивных материалов. Использование роторных дробилок для дробления прочных пород малоэффективно из-за высокого расхода быстроизнашивающихся дробящих элементов.

Не смотря на свою узкую специализацию роторная дробилка имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• высокая производительность
• простота конструкции
• возможность селективного дробления (более слабые по прочности зёрна лучше дробятся и попадают в отсев дробления)

 

 

Молотковые дробилки

 

Молотковая дробилка используют в основном для среднего и мелкого дробления. Также как и роторные дробилки их используют для дробления малоабразивных материалов.

Размер готового продукта регулируется количеством и формой молотков, изменением частоты вращения ротора, на котором закреплены молотки, зазором между колосниками разгрузочной решетки, а также расстоянием между окружностью вращения молотков и окружностью колосниковой решетки. Количество возможных изменений в работе дробилки является преимуществом молотковых дробилок, так как позволяет подобрать режим максимально соответствующий поставленной задачи.

Основные преимущества молотковой дробилки:

• надежная, простая конструкция
• высокая степень сокращения материала
• молотковая дробилка не нуждается в специально организованных строительных площадках и бетонных фундаментах. Она может работать как непосредственно на объекте, так и в карьере.

 

а — однороторная; б — двухроторная одноступенчатого дробления; в — реверсивная; г — с вертикальным валом; д — с очистным полотном

 

Валковые дробилки

 

Валковая дробилка является компрессионной дробилкой, раньше широко использовалась в горной промышленности.

Валковая дробилка дробит материал в минимальную зернистость (2 мм) и использует компрессию для дробления с двумя вращающими валками. Промежуток между этими валками установит требующий размер продукции, и реализует максимальное питание. Главные преимущества валковой дробилки заключаются в том, что она даёт хороший размер продукции и остается немного пыли.

Рабочим органом в валковой дробилке являются два валка, вращающиеся навстречу друг другу и раздвинутые на расстояние, определяемое максимальным размером выходящего продукта. Материал, подлежащий дроблению, вследствие трения затягивается между валками и при этом постепенно измельчается. Крупность продуктов дробления зависит от регулировки зазора между ними.

 

 

3.Индексация  и расшифровка марок щековых дробилок

  Щековые дробилки бывают следующих типов:

ЩДП - щековая дробилка с простым движением щеки;

ЩДС-I - со сложным движением щеки с отношением длины приемного отверстия к его ширине более 1,6;

ЩДС-II - с отношением длины приемного отверстия к его ширине до 1,6.

1. Пример условного обозначения дробилки щековой с простым движением щеки шириной приемного отверстия 900 мм и длиной 1200 мм:

 

 Дробилка щековая ЩДП-9 x 12 ГОСТ 27412-93

2. То же, со сложным движением щеки с приемным отверстием шириной 250 мм и длиной 900 мм:

 

 Дробилка щековая ЩДС-I-2,5 x 9,0 ГОСТ 27412-93

3. То же, с приемным отверстием шириной 250 мм и длиной 400 мм: 

Дробилка щековая ШДС-II-2,5 x 4,0 ГОСТ 27412-93.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Описание  и принцип действия щековой  дробилки

 

Щековая дробилка является камнедробильным оборудованием, которое широко распространенно в мире для дробления руды и массивных материалов средней зернистости. Максимальная прочность на сжатие дробленых материалов составляет 320 МПа.

Щековая дробилка относится к дробильному оборудованию, предназначенному для размола исходного материала путем его сжатия между двумя щеками. Щековое дробильное оборудование обычно используется на начальных стадиях производства для размола исходного материала от средних размеров и до крупных размеров.

Применяется на горных породах любых прочностей, на шлаках, некоторых металлических материалах. Применение невозможно на вязкоупругих материалах, таких как древесина, полимеры, определенные металлические сплавы. Конструкция дробилок обеспечивает сохранение всех параметров при температуре окружающего воздуха от плюс 40°C до минус 40°C.

При этом автоматические смазочные системы электродвигателей привода и аппаратуры ручного управления, должны находиться в помещении с температурой не ниже минус 5°C, а маслопроводы должны быть теплоизолированы.

Щековые дробилки, рисунок 2, имеются во всех классах дробления: крупном, среднем и мелком.

 

Рисунок 2 – Схема щековой дробилки

 

Дробилки, предназначенные для работы в шахтах, изготавливаются с разъемной станиной и электродвигателями привода во взрывобезопасном исполнении.

Для дробилок, работающих в шахтных условиях станции жидкой и густой смазок, а также электрооборудование (за исключением электродвигателей привода) и комплектные устройства управления электроприводами должны устанавливаться в отдельном от дробилки взрывозащищенном помещении.

Принцип работы щековой дробилки, рисунок 3, базируется на сдавливании кусков измельчаемого материала между щеками, в результате чего возникают процессы сжатия и сдвига, достигающие высокой степени напряженности и разламывающие исходный материал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Принцип работы щековой дробилки

 

Первая щека дробилки фиксируется, другая - двигается с помощью шатуна. Верхний край подвижной щеки перемещается по траектории качения. Вал шатуна вращается с помощью электропривода (возможен также дизельный привод) посредством ременной передачи клиновидного сечения. К этому же стержню прикрепляется другой шкив, выполняющий функции противовеса и маховика главного шкива. Нижняя граница движущейся щеки может регулироваться по горизонтали (вид привода - механический или гидравлический), при этом минимальная ширина щели задает максимальный размер получаемых кусков дробимого материала. Щеки дробилки сходятся под углом, в результате чего камера дробления приобретает клиновидную форму. Собственный вес измельчаемого материала продвигает его от загрузочной щели к нижнему отверстию. Стенки камеры дробления не принимают участия в измельчении материала, отвечая лишь за нахождение его в дробилке.

Материал подается в загрузочный бункер, откуда поступает в рабочее пространство между дробящими щеками. При вращении эксцентрикового вала подвижная щека перемещается относительно неподвижной, обеспечивая дробление и разгрузку материала.

При сближении щек материал измельчается, при отходе подвижной щеки - перемещается в дробилке и разгружается. Изменение крупности частиц дробленого материала производится регулировкой разгрузочной щели. В дробилку могут быть помещены только куски материала размером, не превышающим максимальный размер, установленный в сопроводительной технической документации. Производительность щековых дробилок зависит от физических свойств измельчаемого материала, его размеров на входе и требуемой крупности на выходе (ширины разгрузочной щели).

Основными параметрами, характеризующими щековую дробилку, являются размеры загрузочного и разгрузочного отверстий. Шириной загрузочного отверстия определяется наибольший размер загружаемых кусков. Размер куска принимается равным 0,8-0,85 ширины загрузочного отверстия. От равномерности подачи материала и равномерности распределения его по длине загрузочного отверстия зависит производительность дробилки. Все существующие типы щековых дробилок можно классифицировать по следующим конструктивным признакам: по методу подвеса подвижной щеки - на дробилки с верхним подвесом и с нижним подвесом подвижной щеки. При нижнем подвесе наибольший размах подвижной щеки будет вверху, у входного отверстия. По устройству они делятся на две группы: с простым и сложным качанием щеки (возможно движение как одной щеки, так и двух щек).

 

Щековая дробилка СМД-110 (ЩДС-11.8 х 11.8) с простым

движением щеки.

 

Щековая дробилка с простым движением щеки, состоит из стальной литой станины эксцентрикового вала, шатуна, оси, распорных плит.

 

 

 

Технические характеристики щековой дробилки

Наименование	Параметр
Ширина и длинна загрузочного отверстия, мм	1180
Наибольший размер загружаемых кусков, мм	1000
Ширина разгрузочной щели, мм	180
Производительность, мі/час	1833.84
Мощность двигателя, кВт	1600
Масса, т	18,5
Габаритные размеры LхBхH, не более, мм	5400 х 4700 х 7000

На рисунке 4, показана типовая конструкция дробилки для крупного дробления с простым движением подвижной щеки. Подвижная щека, ось которой установлена в подшипниках скольжения, закрепленных на боковых стенках станины, получает качательные движения через распорные плиты и от шатуна, подвешенного на эксцентричной части вала, приводимого во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Рабочие поверхности щек футеруют сменными дробящими плитами, изготавливаемыми из износостойкой стали 110Г13Л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 - Щековая дробилка с простым движением щеки

 

Боковые стенки камеры дробления также облицованы сменными плитами. Рабочую поверхность дробящей плиты, как правило, изготавливают рифленой и реже (для первичного дробления) гладкой. От продольного профиля плит зависят условия захвата кусков и гранулометрический состав материала.

Циклический характер работы щековых дробилок (максимальное нагружение при сближении щек и холостой ход при их расхождении) создает неравномерную нагрузку на двигатель.

 

Щековая дробилка с простым движением щеки (рис.4) состоит из стальной литой станины эксцентрикового вала 5, шатуна 6 ,оси 4, распорных плит 10,11. Станина крупных дробилок состоит из двух частей, соединенных в горизонтальной плоскости болтами. Станины дробилок малых размеров литые неразъемные. На обоих концах эксцентрикового вала через фрикционные муфты закреплены маховики, один из которых является одновременно приводным шкивом, на котором имеются проточки для клиновых ремней. Эксцентриковый вал устанавливается на подшипниках скольжения, последние крепятся в выемках боковых стенок станины. Вкладыши подшипников заливаются антифрикционным материалом (баббитом). Вал 5 в средней части имеет эксцентричность. Шатун подвешивается на эксцентриковую часть вала 5.

В верхней части шатуна имеется головка, которая состоит из корпуса и крышки, соединенных болтами, в нижней части имеются продольные пазы с вкладышами, на которые опираются головки передней и задней распорных плит. На ось 4 подвешивается подвижная щека коробчатого сечения. Передняя поверхность подвижной щеки 2 футеруется броневыми плитами 10,11 из марганцовистой стали. Плиты к щеке крепятся болтами.

На задней стенке щеки 3 имеется продольная прорезь, в которую вставляется вкладыш, служащий второй опорой передней распорной плиты.

Второй вкладыш задней распорной плиты устанавливается в прорези задней стенки станины или регулировочного устройства.

Передняя поверхность станины, выполняющая роль неподвижной щеки, футеруется броневой плитой.

Распорные плиты изготавливают из чугуна. Во многих конструкциях задняя плита выполняет также роль предохранительного устройства. В этом случае она рассчитывается по уменьшенному запасу прочности на сжатие.

Иногда эта плита изготавливается из двух частей, соединенных между собой заклепками или болтами. Подвижная щека 3 при посредстве пружины 7 и тяги 8 замыкается как одно звено с распорными плитами и шатуном.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Расчет  производительности щековой дробилки

 

Производительность дробилки следует проводить при непрерывной работе дробилки с загрузкой от 70 до 100% высоты камеры дробления.

Производительность определяют одним из двух способов, выбор которых определяется условиями эксплуатации, или обоими способами. В последнем случае за искомое принимают среднее из определенных обоими способами значений.

При применении первого способа производительность дробилки Q, , определяют объемом материала, переработанного дробилкой в единицу времени, по формуле

 

где - масса пробы исходного материала, определяемая взвешиванием на весах по ГОСТ 29329, т;

t - время дробления пробы исходного  материала, с;

- насыпная плотность продукта  дробления, .

Масса пробы исходного материала должна быть такой, чтобы обеспечить непрерывную работу дробилки в течение не менее 30 мин. Массу определяют взвешиванием материала, находящегося в транспортных емкостях, перед загрузкой его в приемный бункер.

Насыпную плотность продукта дробления, , определяют по формуле

 

где Р3 - масса пробы продукта дробления в состоянии естественной влажности, засыпаемой в мерную емкость, т;

V - вместимость мерной емкости, м3; принимают не более 1,0 м3 с входным отверстием не меньше размера наибольшего куска продукта дробления.

При применении второго способа производительность дробилки, , определяют подачей отводящего конвейера по формуле

  

где - масса пробы продукта дробления, т;

v - скорость участков ленты конвейера, с которых взята проба, м/с;

l - суммарная длина участков  ленты конвейера, с которых взята  проба, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Достоинством щековой дробилки является пригодность для дробления сухих, глинистых и влажных материалов абразивности и крепости (с пределом прочности на сжатие до 2500 кгс/см2); простая конструкция с малым числом деталей и хорошей эксплуатационной надежностью; исполнительный двухколенчатый механизм прост кинематически и надежен в работе. Механизм создан 120 лет тому назад и пока остается непревзойденным в том отношении, что создает колоссальное раздавливающее усилие между щеками при малых усилиях на цапфах вала и головке шатуна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

 

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1979. Т. 1. 728 с,
2. Бауман В. А., Клушанцев Б, В., Мартынов В, Д, Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. М.: Машиностроение, 1981. 324 с.
3. Силенок С. Г. Механическое оборудование предприятий строительной индустрии. М.: Стройиздат, 1973. 374 с.

4.Справочник по обогащению руд: Подготовительные процессы / Под ред. О.С.Богданова. – Изд. 2-е, перераб. И доп. – М.: Недра, 1982. – 366с.

5. https://ru.wikipedia.org/wiki - дробильные установки.

6. http://standartgost.ru/g - Щековые дробилки ГОСТ 27412-93, 2015.