Щековая дробилка ударно-раздавливающего действия с высокой степенью дробления и активной выгрузкой дробленого материала
JAW CRUSHER OF IMPACT-CRUSHING ACTION WITH HIGH DEGREE OF CRUSHING AND ACTIVE UNLOADING OF CRUSHED MATERIAL

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горнорудной, строительной (производство щебня и цемента) и химической промышленности.
Щековые дробилки обеспечивают максимум раздавливающего (дробящего) усилия на дробленый 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, цемента щековые дробилки устанавливают в голове производственного процесса, на первой стадии дробления, где необходимо наиболее высокое раздавливающее усилия [1].
Наряду со своим основным достоинством - развивать высокие дробящие усилия, щековые дробилки имеют три существенных недостатка: низкая степень дробления, цикличный режим работы и малый горизонтальный ход подвижной щеки на уровне загрузки дробилки исходным материалом, которые значительно снижают эффективность работы дробилки.
Для устранения указанных недостатков было предложено несколько изобретений (патент РФ №2347616, №2458740, №2539505). Наиболее перспективной дробилкой является щековая дробилка согласно патенту №2539505, в которой совмещены статические и динамические нагрузки для создания дробящего усилия. Поэтому эта дробилка принята за прототип предлагаемого изобретения.
Но испытаниями экспериментального образца, изготовленного согласно патенту РФ №2539505 установлено наличие высоких сопротивлений при выгрузке дробленого материала из дробилки, что снижает производительность дробилки. Это происходит из-за высокого коэффициента трения материала об поверхность нижнего конца подвижной щеки, при недостаточном угле ее наклона к горизонту, вследствие наличия на нем изгиба в сторону неподвижной щеки.
Целью настоящего изобретения является увеличение производительности щековой дробилки с высокой степенью дробления ударно-раздавливающего действия разработкой конструкции дробилки в которой увеличен угол наклона нижнего конца подвижной щеки к горизонту в момент выгрузки дробленого материала, путем ликвидации изгиба на нем и наклона корпуса дробилки на 10° в сторону неподвижной щеки.
Аналитическими исследованиями установлено, что для обеспечения активной выгрузки дробленого материала оптимальным углом наклона нижнего конца подвижной щеки в момент выгрузки дробленого материала является угол 78° к горизонту. Его можно достичь, если корпус дробилки наклонить на 10° от вертикальной оси в сторону неподвижной щеки и поверхность нижнего конца подвижной щеки выполнить прямым, т.е. без изгиба. При этом нижний конец неподвижной щеки ниже оси подвеса 3, должен иметь изгиб под углом 158° к вертикальной оси дробилки.
Сущность изобретения поясняется чертежом фиг. 1.
Поставленная цель изобретения достигается тем, что корпус дробилки имеет наклон в 10° от вертикальной оси в сторону неподвижной щеки, создавая одинаковые углы наклона дробящих поверхностей подвижной и неподвижной щек в обеих камерах равные 78° к горизонту и изгиб нижнего конца неподвижной щеки под углом 158° к вертикальной оси в наружную сторону на уровне оси подвеса подвижной щеки, а нижний конец подвижной щеки ниже оси ее подвеса выполнен прямым без изгиба и имеет такой же угол наклона к горизонту 78°, что и ее верхняя часть выше оси подвеса, обеспечивая активную выгрузку дробленого материала.
Предлагаемая щековая дробилка ударно-раздавливающего действия с высокой степенью дробления и активной выгрузкой дробленого материала состоит из неподвижной щеки 1, подвижной щеки 2, оси подвеса подвижной щеки 3, шатуна 4, распорных плит 5 и 6, упорной стенки станины 7, маховика 8, эксцентрикового вала 9, электродвигателя 10, клиноременной передачи 11, шарнирных соединений 12, 13, 14, 15, углубления в подвижной щеке 16, загрузочного отверстия 17, разгрузочной щели 18.
Неподвижная щека 1 на уровне оси подвеса 3 подвижной щеки 2 имеет изгиб в наружную сторону под углом 158° от вертикальной оси. Ось подвеса 3 разделяет дробилку на верхнюю и нижнюю камеры. Подвижная щека 2 выше оси подвеса 3 имеет с внутренней стороны углубление 16, необходимое для предотвращения забивок дробилки в момент перехода материала из верхней камеры в нижнюю.
Корпус дробилки имеет наклон 10° от вертикальной оси в сторону неподвижной щеки, это позволяет увеличить наклон дробящих щек до 78° к горизонту в обеих камерах, что значительно увеличивает скорость прохода дробимого материала через дробилку и на 12-15% увеличивает производительность дробилки.
Подвижная щека 2 подвешена на оси 3, которая закреплена в подшипниках, установленных в боковых стенках станины дробилки, на высоте равной 1/3 ее длины снизу. Угол захвата дробилки составляет 22°.
Дробилка работает следующим образом.
Исходный материал подается через загрузочное отверстие 17 в верхнюю камеру крупного дробления. Подвижная щека 2 приводится в движение, получая усилие от эксцентрикового механизма, в состав которого входят маховик 8, шатун 4 и распорные плиты 5 и 6. Маховик получает вращательное движение от электродвигателя 10 через клиноременную передачу 11.
При движении шатуна 4 вверх, угол между распорными плитами уменьшается, и распорная плита 5 с большим усилием оттягивает верхний конец подвижной щеки 2 от неподвижной. В этот момент нижний конец подвижной щеки в нижней камере сближается с неподвижной щекой и производит мелкое дробление по способу раздавливания материала. При этом усилие раздавливания будет максимальным, т.к. используется рычаг первого рода, образуемый длинами подвижной щеки выше и ниже оси подвеса, а соотношение длин подвижной щеки выше и ниже оси подвеса составляют 3:1. Чем больше будет эта разница в длине участков подвижной щеки, тем больше будет создаваться давление на дробильный материал.
Это является достоинством дробилки, которое позволяет преодолеть масштабный фактор. Сущность масштабного фактора [1] заключается в том, что удельная прочность кусков с их уменьшением увеличивается. А так как в нижней камере размер кусков меньше примерно в 5 раз, чем в верхней, то в нижней камере необходимо создать большее раздавливающее усилие, чем в верхней камере.
При движении шатуна 4 вниз, угол между распорными плитами 5 и 6 увеличивается до 170°, а шатун создает мощное давление на обе распорные плиты. 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 1 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 дробленого материала, так как нижний конец подвижной щеки максимально удалится от неподвижной щеки.
Таким образом, предлагаемая дробилка работает в постоянном режиме (без холостого хода), попеременно дробит материал, то в верхней, то в нижней камере. При этом общая степень дробления будет равна произведению степеней дробления в обеих камерах. Если принять степень дробления в обеих камерах 5 (как у большинства современных щековых дробилках), то общая степень дробления составит i=5⋅5=25.
Предлагаемая дробилка может использоваться при дроблении руд широкого диапазона прочностей от мягких и хрупких до очень твердых и вязких, так как в обеих камерах используется принцип действия рычага, позволяющего создавать высокие раздавливающие усилия. В верхней камере действует рычаг второго рода, создаваемый шатуном и распорными плитами, а в нижней камере действует рычаг первого рода, создаваемый верхней и нижней частями подвижной щеки.
Верхняя камера в предлагаемой дробилке имеет сходство с известной конструкцией дробилки по схеме Додж [2], где ось подвеса подвижной щеки установлена внизу. Но дробилка Додж не нашла широкого применения в промышленности, вследствие отсутствия горизонтального 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 достаточный горизонтальный ход выше оси подвеса, которым обеспечивается дробление материала до необходимой крупности при переходе его из верхней камеры в нижнюю. Величина горизонтального хода подвижной щеки в месте перехода материала из верхней камеры в нижнюю, зависит от длины L расстояния от центра оси подвеса подвижной щеки до верхнего края углубления на ней. С увеличением этого расстояния горизонтальный ход увеличивается, что увеличивает степень дробления и обеспечивает переход материала из верхней камеры в нижнюю. Но при этом увеличивается расход электроэнергии. Поэтому дина L для каждого материала определяется экспериментально, чем прочнее материал, тем меньше должна быть длина L, обеспечивающая необходимую длину рычагов, которые создают необходимое дробящее усилие. Кроме того, подвижная щека ниже места перехода материала в нижнюю камеру имеет углубление 16 с радиусом не менее двух диаметров наиболее крупных кусков, поступающих с верхней камеры, а угол наклона поверхности нижнего конца подвижной щеки составляет в момент выгрузки 78° к горизонту, что обеспечивает высокую скорость выгрузки, приближающуюся к скорости свободного падения.
Поэтому случаи забивки дробилки при паспортной производительности исключены.
Принципиальным отличием рекомендуемой щековой дробилки от известных щековых дробилок является то, что корпус дробилки имеет наклон в 10° от вертикальной оси в сторону неподвижной щеки, одинаковые углы наклона дробящих поверхностей подвижной и неподвижной щек в верхней камере равный 78° к горизонту, изгиб нижнего конца неподвижной щеки под углом 158° к вертикальной оси в наружную сторону на уровне оси подвеса подвижной щеки, а нижний конец подвижной щеки ниже оси подвеса выполнен прямым без изгиба, имеющим такой же угол наклона к горизонту, что и ее верхняя часть, выше оси подвеса.
Литература
1. Андреев Е.Е., Тихонов О.Н. Дробление, измельчение, грохочение и подготовка сырья к обогащению. ИздСПбГТУ, Санкт-Петербург, 2007 г.
2. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки, конструкции, расчет, особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990 г.