ЩЕКОВАЯ ДРОБИЛКА УДАРНО-РАЗДАВЛИВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ С ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ ДРОБЛЕНИЯ
HIGH-EFFICIENCY JAW CRUSHER

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горнорудной и строительной промышленности при дроблении исходного материала.
Щековые дробилки обеспечивают максимум раздавливающего давления на дробимый материал по сравнению со всеми другими дробилками, поэтому они незаменимы для дробления прочных, крупных, абразивных материалов. Вследствие этого, на обогатительных фабриках и заводах по выпуску щебня и цемента щековые дробилки устанавливают в голове производственного процесса, на первой стадии дробления, где необходимо наиболее высокое раздавливающее давление. Поэтому от стабильной работы щековых дробилок зависит производительность всего производства.
Щековые дробилки с простым качанием подвижной щеки считаются типовыми, так как все отечественные и зарубежные дробилки с простым движением щеки имеют аналогичную конструкцию и отличаются только размерами и некоторыми непринципиальными изменениями в решении отдельных узлов [1]. Принцип работы также аналогичен: при вращении эксцентрикового вала шатун получает возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости, которые с помощью распорных плит передаются подвижной щеке. При этом угол между распорными плитами постоянно изменяется, назовем его углом распирания плит.
В связи с тем, что известные щековые дробилки имеют низкую степень дробления в пределах 4-6, на производстве, для получения необходимой крупности дробления, применяют трех- и даже четырехстадиальные схемы дробления. Это резко удорожает процесс дробления и требует большого расхода электроэнергии.
Известно, что в целях упрощения многостадиальных схем дробления и снижения стоимости процесса дробления была разработана конструкция «Щековой дробилки с высокой степенью дробления» (патент РФ, №2458740, опубл. бюл. №23, 2012 г.).
Аналитическими исследованиями и испытаниями лабораторного образца данной дробилки установлено, что в верхней камере дробилки, вследствие установки распорных плит вершиной угла распирания вниз, может оказаться недостаточно раздавливающего давления при дроблении высокопрочных материалов. Это происходит потому, что двигатель, создавая давление между дробящими плитами, выполняет дополнительную нагрузку, необходимую для подъема вверх массы шатуна и распорных плит. (В дробилке ШДП - 15×21 масса шатуна и распорных плит составляет около 18 т.). То есть, происходит нецеленаправленный расход энергии, уменьшающей раздавливающее давление. Следовательно, для создания достаточного раздавливающего давления при дроблении высокопрочных материалов потребуется увеличение мощности электродвигателя, что крайне не - желательно.
Во избежание этого предлагается конструкция «Щековой дробилки ударно-раздавливающего действия с высокой степенью дробления», в которой масса шатуна и распорных плит создают дополнительный удар, способствуя дроблению по способу раздавливания высокопрочных материалов, без увеличения мощности электродвигателя.
Целью настоящего изобретения является разработка конструкции щековой дробилки для дробления высокопрочных, абразивных материалов с высокой степенью дробления, без увеличения мощности электродвигателя.
Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что распорные плиты в дробилке установлены над шатуном сверху вершиной угла распирания вверх (в отличие от конструкции дробилки по патенту РФ №2458740), а сверху шатуна (при необходимости) может закрепляться дополнительный груз, способствующий увеличению силы удара в момент дробления.
Установка дополнительного груза на шатуне не приведет к увеличению общей массы дробилки, так как этот груз будет компенсирован за счет уменьшения массы маховика. В конструкциях щековых дробилок с высокой степенью дробления отсутствует холостой ход, поэтому не требуются большие массы маховиков, сглаживающих пиковые нагрузки на электродвигатель.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1). Предлагаемая щековая дробилка ударно-раздавливающего действия состоит из неподвижной щеки 1, подвижной щеки 2, шатуна 3, маховика 4, распорных плит 5 и 6, станины 7, эксцентрикового вала 8, узла шарнирного соединения распорной плиты с подвижной щекой 9, узла шарнирного соединения распорной плиты со станиной 10, узла шарнирного соединения с распорными плитами 11, электродвигателя 12, клиноременной передачи 13, оси подвеса подвижной щеки 14, дополнительного груза 19, болтов крепления - 20.
Обе дробящие щеки у оси подвеса подвижной щеки имеют изгиб в сторону неподвижной щеки под углом 145° от вертикали. Ось подвеса разделяет щеки на верхнюю и нижнюю части, а сами щеки образуют своими корпусами верхнюю и нижнюю камеры дробления. Подвижная щека 2, напротив оси подвеса 14, имеет с внутренней стороны углубление 15, необходимое для предотвращения забивок дробилки в момент перехода материала из верхней камеры в нижнюю камеру.
Неподвижная щека закреплена в станине дробилки вертикально. Подвижная щека подвешена на оси 14, которая закреплена в подшипниках, установленных в боковых стенках станины дробилки, на высоте снизу, равной 1/3 ее длины.
Дробилка работает следующим образом.
Исходный материал подается через загрузочное отверстие 16 в верхнюю камеру крупного дробления. Подвижная щека 2 приводится в движение, получая усилие от эксцентрикового механизма, в состав которого входит маховик 4, шатун 3 и распорные плиты 5 и 6. Маховик получает вращательное движение от электродвигателя 12 через клиноременную передачу 13.
При движении шатуна 3 вверх, угол между распорными плитами 5 и 6 уменьшается, и распорная плита 5 с большим усилием оттягивает верхний конец подвижной щеки от неподвижной. В этот момент нижний конец подвижной щеки сближается с неподвижной щекой и производит мелкое дробление в нижней камере по способу раздавливания материала. При этом усилие раздавливания будет максимальным, так как используется рычаг, образуемый длиной подвижной щеки выше оси подвеса. Чем больше будет эта длина, тем больше будет создаваться давление на дробимый материал.
Это является достоинством дробилки, которое позволяет преодолеть масштабный фактор. Сущность масштабного фактора [2] заключается в том, что удельная прочность кусков с их уменьшением увеличивается. А так как в нижней камере размер кусков будет меньше примерно в 5 раз, чем в верхней, то в нижней камере необходимо создать большее раздавливающее давление, чем в верхней камере.
При движении шатуна 3 вниз, угол между распорными плитами увеличивается до 170°, а шатун 4 создает давление на распорные плиты 5 и 6. Распорная плита 6 упирается в неподвижную станину и не может двигаться в горизонтальной плоскости. Распорная плита 5 упирается в верхний конец подвижной щеки 2 и, двигаясь в горизонтальной плоскости в сторону неподвижной щеки с большим усилием, сближает подвижную щеку с неподвижной. В момент сближения дробящих щек в верхней камере происходит крупное дробление материала по способу раздавливания. В этот момент в нижней камере происходит выгрузка дробленного материала, так как нижний конец подвижной щеки удалится от неподвижной.
Отличительной особенностью данной дробилки от всех известных конструкций щековых дробилок является установка распорных плит на шатуне вершиной угла распирания вверх. Такая установка распорных плит способствует увеличению создания раздавливающего давления в верхней камере, так как оно создается не только энергией электродвигателя, но и падающей массой вниз веса шатуна и распорных плит (у крупных щековых дробилок эта масса равна примерно 18 т).
При падении массы 18 т вниз происходит дополнительный удар, создающий мгновенный импульс, который добавляется к раздавливающему давлению и увеличивает эффективность дробления без увеличения мощности электродвигателя.
Механизм работы падающего вниз груза в предлагаемой дробилке аналогичен действию падающего груза в конструкции дизель-молота, забивающего железобетонные сваи в грунт при сооружении фундаментов. В дизель-молоте используется груз массой примерно 1 т, который производит огромную работу, забивая сваи, следовательно, использование этого механизма в предлагаемой дробилке, где масса груза составляет 18 т, несомненно увеличит эффективность процесса дробления. Это подтверждается аналитическими расчетами, согласно которым усилие раздавливания при ударе возрастает примерно в три раза.
В предлагаемой дробилке сжатие материала в верхней камере производится при движении шатуна и распорных плит вниз, а сжатие материала в нижней камере производится во время хода шатуна и плит вверх. Таким образом, в первом случае вес деталей будет прибавляться к усилию дробления, а во втором случае, наоборот, вычитаться из него. Но это не скажется на работе дробилки, поскольку сжатие в нижней камере значительно выше, чем в верхней, и его будет всегда достаточно для дробления материала в нижней камере.
Верхняя камера в предлагаемой дробилке имеет сходство с известной конструкцией дробилки по схеме Додж [1], где ось подвеса подвижной щеки установлена внизу. Известно, что дробилка Додж не нашла широкого применения в промышленности, вследствие отсутствия хода подвижной щеки в нижней части дробильной камеры, что приводит к частым забивкам дробилки.
Конструкция предлагаемой дробилки существенно отличается от схемы Додж тем, что подвижная щека имеет значительный ход выше углубления в ней, которым обеспечивается дробление материала до необходимой крупности при переходе его из верхней камеры в нижнюю камеру. Следовательно, в предлагаемой дробилке в этом месте забивки будут исключены. При этом ход подвижной щеки в нижней части верхней камеры может увеличиваться при увеличении радиуса углубления Ь, но это возможно только при изготовлении (отливке) подвижной щеки.
Таким образом, предлагаемая щековая дробилка не имеет холостого хода и имеет степень дробления в 5 раз большую, по сравнению с типовой щековой дробилкой с простым качанием подвижной щеки. Установка шатуна и распорных плит над эксцентриковым валом обеспечивает принцип действия рычага в обеих камерах, обеспечивающего максимум раздавливающего давления на дробимый материал. В нижней камере действие рычага создается длиной подвижной щеки 2 выше оси подвеса 14. При этом, чем больше будет длина подвижной щеки, тем больше будет создано усилие для раздавливания дробимого материала. В верхней камере действие рычага создается шатуном 3 и распорной плитой 5, и чем больше будет длина распорной плиты 5, тем больше будет создано усилие для раздавливания материала.
Принципиальным отличием конструкции предлагаемой дробилки от всех известных конструкций щековых дробилок является установка распорных плит на шатуне вершиной угла распирания вверх, вследствие чего создается дополнительный эффект дробления при падении вниз массы шатуна и распорных плит, которые создают своей массой удар по дробимому материалу.
При необходимости (дробление особо прочных материалов) массу падающих вниз шатуна и распорных плит можно увеличить установкой дополнительного груза над шатуном.
Литература
1. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки, конструкции, расчет, особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990.
2. Андреев С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1980.