Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 18.10.2014

Исходное сырье производства строительных материалов представляет собой неоднородную по крупности смесь, содержащую различные примеси и включения. В процессе переработки сырье необходимо разделить на сорта по крупности, удалить из материала примеси и включения. Наиболее распрост­раненный способ сортировки сыпучих материалов — механический.

Сортировка — это процесс разделения измельченного материала на частицы определенной крупности (на фракции). Сортируются материалы на машинах, называемых грохотами. Рабочими органами грохотов явля­ются просеивающие поверхности — сита, решета или колосники.

Сита различают по способу плетения, форме ячеек (квадратная и прямоугольная), сечению проволоки (круглая и специального профиля), форме проволоки (предварительно изогнутая и прямая). СварнОе сито изготавливают на месте эксплуатации из стальных прутков диаметром 7-8 мм, размер ячеек — 40-70 мм. Долговечность сита зависит от мате­риала, из которого оно изготовлено, и в значительной степени от того, как оно закреплено в грохоте.

Грохочение осуществляется при движении материала по просеи­вающей поверхности. При этом материал, проходящий через сито, назы­вается подрешетным (нижним) классом, а материал, не прошедший через сито, — надрешетным (верхним) классом.

Процесс грохочения оценивают эффективностью г/. Если принять, что А — количество подрешетного продукта в общем исходном матери­але, то эффективность грохочения

А — а

Г) =——— L -100%, (9.2)

А

где А — количество подрешетного продукта, уносимое с верхним клас­сом. В реальных машинах г = 90-95%.

В строительной промышленности в основном применяются плос­кие вибрационные грохоты с гирационным (эксцентриковым) и инерци­онным приводами.

Гирационный грохот (рис. 9.3, а) состоит из основания 1 (обычно сварной рамы), на которое через пружины 2 опирается короб 3 с ситами 10. В центральной части короба имеются отверстия, через которые на шатунных опорах 9 установлен эксцентриковый вал 8. Выходные концы вала опираются на неподвижную раму посредством опор 6. Привод экс­центрикового вала от электродвигателя 5 осуществляется клиноремен­ной передачей 4. При вращении вала за счет эксцентриситета каждая точка подвижного короба описывает траекторию в виде окружности. Находящийся на ситах материал подбрасывается и, перемещаясь по ситу, просеивается. Маховики с противовесами 7 уравновешивают инерцион­ные силы колеблющегося короба, тем самым снижая нагрузки на корен­ные подшипники.

Рис.9.3. Общий вид и принципиальные схемы грохотов: а — гирационного (эксцентрикового); б — инерционного; 1 ~ рама; 2 — пружины; 4 — ремень; 5 — электродвигатель; 6 — коренные опоры; 7 — противовесы; 8 ~ эксцентриковый вал; 9 — шатунные опоры; 10 — сито; 11 — вибровозбудитель.

Инерционный грохот (рис. 9.3, б) отличается от гирационного уст­ройством механизма, обеспечивающего колебания рабочего органа (сита). Этим механизмом в инерционных грохотах служит вибровозбудитель 11. Вибровозбудители бывают центробежные, пневматические, электромагнит­ные. Наиболее широко распространены в грохотах центробежные вибро­возбудители дебалансного типа. Дебалансный вибровозбудитель представ­ляет собой вал, на котором укреплен неуравновешенный груз, называемый дебалансом. Вибровозбудитель устанавливается в корпусах подшипников подвижной части грохота. При вращении вала с угловой частотой со из-за неуравновешенности дебаланса массой то возникает центробежная сила, равная произведению этой массы на угловое ускорение ref:

где гд — эксцентриситет дебаланса — расстояние от центра вращения вала до центра тяжести дебаланса.

Центробежная сила F, называемая вынуждающей силой, обеспечивает смещение центра тяжести грохота в точку О на амплитуду Хо (рис. 9.4).

2 Г, чп, г,ы1

t

Рис. 9.4. Устройство и принцип действия центробежного дебалан- сного вибровозбудителя: а — схема работы; б — схема взаимодей­ствия сил; в — развертка колебаний; 1 — вал; 2 — дебаланс;

3 — подшипники; 4 — короб.

Под амплитудой колебаний принимается (рис. 9.4, в) наибольшее удаление колеблющейся массы от положения ее равновесия. Колебания характеризуются также периодом Т, связанным с частотой а>.

(9.4)

Т = 2n/w,

где 2п характеризует цикличность процесса.

m

о

Поскольку вынуждающая сила за один оборот меняет свое направ­ление на 360° (2л), корпус качается с той же частотой вынуждающей силы по окружности с радиусом, равным амплитуде колебания. Тогда в машине возникает реакция, которая без учета сил упругости пружин и рассеяния энергии в системе,

Из условия равновесия сил в динамической системе Fo и Rm получим

т г w2 = тх w2, (9.6)

ООО } ‘ ‘

откуда амплитуда колебаний,

т г

х0=-^-, (9.7)

т

где тго — статический момент дебаланса.

Из вышесказанного следует, что амплитуда колебаний инерционно­го грохота определяется в зависимости от колеблющейся массы т с учетом массы материала, в то время как в гирационном грохоте ампли­туда колебаний равна эксцентриситету вала и от нагрузки не зависит.

Производительность грохота, м3/ч, зависит от площади сита 5, м2, и его удельной производительности q, м/ч:

I7 = q-S-krk2-k3, (9.8)

где kt — коэффициент, характеризующий содержание зерен в исход­ном продукте; k2 — коэффициент, учитывающий форму зерен (щебень, гравий); k3 — коэффициент, учитывающий тип грохота (горизонтальный, наклонный).

В строительстве для приготовления бетонных смесей и растворов используется большое количество каменных (нерудных) материалов — щебня, гравия и песка. Гравий и песок — это естественный сыпучий материал. Гравий состоит из зерен окатанной формы крупностью 3-70 мм, а песок — из зерен, крупность которых 0,1-5мм. Щебень получа­ют из естественного камня дроблением взорванных скальных пород.

Дроблением называют процесс разрушения твердого тела путем воз­действия на него внешних механических сил с целью уменьшения кусков до заданной крупности. В зависимости от крупности зерен щебень разделяют на следующие основные фракции: 5-10, 10-20,20-40 и 40-70 мм. Необходи­мую фракцию можно получить в одну или несколько стадий дробления, поэто­му различают одностадийное и многостадийное дробление.

9.1. Общие сведения о процессах измельчения.

Классификация машин для измельчения

Материал измельчается в машине, называемой дробилкой. Комп­лект машин, объединенных в единую схему, называют дробильной уста­новкой. Эффективность работы машин и установок оценивается их производительностью, энергоемкостью процесса и качеством получае­мого продукта, определяемым размером частиц и их формой. Одним из основных показателей является степень измельчения. Она представля­ет собой отношение первоначального размера кусков горной породы к размеру его кусков после выхода из дробилки:

где Dcp — средневзвешенный размер загруженных в дробилку кусков; dcp — средневзвешенный размер кусков после дробления. Таким обра­зом, степень измельчения і показывает, во сколько раз первоначальный размер куска породы уменьшился в результате дробления. В зависимо­сти от крупности дробимого материала и дробленного продукта стадии дробления имеют особые названия: первая стадия — крупное дробление, Dcp = 300-1500 до dcp = 100-350 мм; вторая стадия — среднее дробле­ние, D — 100-350 до dcp = 40-109 мм; третья стадия — мелкое дробле­ние, Dcp = 40-100 до dcp = 5-Ю мм. Следовательно, степень измельче­ния в дробильных машинах і = 3-30.

Известны следующие основные способы дробления: раздавливание (рис. 9.1, а), раскалывание (рис. 9.1, б), излом (рис. 9.1, в), удар (рис. 9.1, г) и истирание (рис. 9.1, д). Обычно различные способы действуют одновременно, например раздавливание и истирание, удар и истирание и т. д.

Рис.9.1. Способы разрушения материала и их применение в различ­ных дробильных машинах:а — раздавливание; б — раскалывание; в — излом; г — удар; д — стирание; е — в щековых дробилках; ж — в конусных; з — в валковых; и — в молотковых; к — в ротор­ных; 1 — щеки; 2 — измельчаемый материал; 3 — неподвижный конус; 4 — подвижный конус; 5 — валки; 6 — молотки; 7 — била

В зависимости от способа дробления конструкции дробилки под­разделяют на следующие основные группы:

— щековые (рис. 9.1, е); в них материал 2 измельчается под дей­ствием раздавливания, раскалывания, частичного излома и истирания в пространстве между двумя щеками 1 при их периодическом сближении;

— конусные (рис. 9.1, ж); в них материал 2 дробится раздавливани­ем, изломом, частично истиранием между двумя конусами, один из которых 4 движется эксцентрично по отношению к неподвижному конусу 3;

— валковые (рис. 9.1, з); в них материал 2 дробится раздавливани­ем между двумя валками 5, вращающимися навстречу друг другу;

— ударного действия: молотковые (рис. 9.1, и) и роторные (рис.

9.1, к); в молотковых дробилках материал 2 в основном измельчается за счет ударов по нему шарнирно-подвешенных молотков, а в роторах — за счет ударов по материалу жестко закрепленных к ротору бил 7.

Рассмотрим конструкции основных типов дробилок и область их применения.

9.2. Констпи, ^ „

vУКции дробилок и область их применения

Щековые Др0гг

него дробления По используются в основном для крупного и сред-

новными рабочим?^ С пРедеЛ0М прочности на сжатие до 300 МПа. Ос — тлт-iv мы Лементами дробилки являются две щеки, одна из ко-

iUpblA, KdK ІфсІВИЛо

размерами’ В — щ ‘ Неп°Движна — Дробилка характеризуется следующими дробления (под ка^ИН0Й пРиемного отверстия (зева); L — длиной камеры щеками)- Н — вы дробления подразумевается пространство между

мером выходной 1°Т°Й Рабочей камеРы Дробилки; I — минимальным раз-

Типоразмер д!^1’ S ~ ходом качения щеки’ чин BxL Наприм ЛКИ опРеделяется обычно как произведение вели­ко™ гтттЛ ^ тип дробилки ЩКД 900×1200 означает, что это ще-

КОВЗЯ /тт л

отверстия 900 (В) дР°бления w дробилка с размерами приемного

мм. Максимально возможная крупность кусков, загружаем, ^

ется что наиболь В дРобилкУ’ определяется по щирине В. Принима — ‘ Щековые др диаметр загружаемого материала D = 0,85 В.

ном применяются HflKH бьшают разнообразных конструкций, однако в основ — Щековая ®илки с простым и сложным движением подвижной щеки, (рис 9 2 а) имее?°билка с пРостым движением подвижной щеки подвижная щека 3.СтанинУ 5> в верхней части которой на оси 4 закреплена пой кпрпитгя пп г’ Средняя внутренняя торцевая стенка станины, к кото-

ДкиПл _ _

боковых стенок с плита 1, образуют неподвжную щеку 2. В выемках

ковой части кот Э11Ины на подшипниках 6 установлен вал 7, на эксцентри — подвижной щеки 0 подвешен литой шатун 8. В нижней части шатуна и входят торцы пе И#Леются пазы для установки сухарей, в гнезда которых ной щели подвиж^НеЙ И задней РаспоРных плит }5- Для изменения выход- ство 14 Постоя щеки установлено клиновое регулировочное устрой-

шатуном и клино^ связь межДУ подвижной щекой, распорными плитами, ми 12 На концах 8Ь’М УстР0йСТВ0М осуществляется тягами 13 и пружина — которых являете Э^с4ентРикового вала закреплены два маховика 9, один из При вращен ^Кивом клиноременной передачи 10 привода 11. ступательное дв ^ эксцентРикового вала шатун, совершая возвратно-по — и опускает прим В веРтикально^ плоскости, попеременно поднимает

вижная щека прирНающие к нему торцы РаспоРных плит — ПРИ этом под’ ния (пабочий хо к неподвижной, обеспечивая процесс измельче-

ющихся махови ’ ^ЛИ Удаляется (холостой ход). Инерционная масса враща — собствует накоп ^ Снижает неравномерность хода неподвижной щеки, спо — ходе что ведет Є}|ию энергии при холостом ходе, отдавая ее при рабочем Уменьшению энергоемкости процесса дробления.

Траектория движения точек подвижной щеки представляет собой дугу. Если принять, что ход щеки в нижней точке равен 5, то горизонтальная составляющая хода в верхней точке будет значительно меньше — 0,55. При этом вертикальные составляющие хода в нижней и верхней точках соот­ветственно равны 0,35 и 0,155. Небольшой ход в верхней зоне является одним из недостатков дробилок с простым движением щеки. Этот недо­статок не характерен для дробилок со сложным движением щеки. Отличи­тельная особенность такой дробилки — отсутствие шатуна. Его заменяет подвижная щека, подвешенная непосредственно на эксцентриковой части приводного вала. В этом случае траектории движения точек подвижной щеки представляют собой замкнутые кривые, чаще всего эллипсы.

Дробилки со сложным движением щеки проще по конструкции, компактнее и менее металлоемки, чем дробилки других типов. Поэтому они часто применяются в передвижных установках.

Конусные дробилки (рис. 9.2, б) применяются для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления горных пород средней и большой твердости. Дробилки ККД характеризуются шириной приемно­го отверстия, а дробилки КСД и КМД — диаметром основания подвижно­го конуса. В зависимости от их назначения и конструктивных особенно­стей различают два типа конусных дробилок: с крутым дробящим кону­сом (для крупного дробления) и с пологим (грибовидным) дробящим конусом (для среднего и мелкого дробления).

Основными элементами дробилки являются неподвижный 16 и под­вижный 18 усеченные конусы. Неподвижный конус представляет собой сборный корпус, укрепленный на массивной станине. Внутренняя часть корпуса футерована сменными плитами 17, образующими дробящую поверхность неподвижного конуса. Подвижный конус закреплен на валу /9,верхний конец которого шарнирно крепится в узле подвески 20, а нижний — в эксцентриковой втулке 21. При вращении эксцент­риковой втулки, обеспечиваемом конической парой 22 от приводного вала 23 и шкива 24, ось вала подвижного конуса описывает коничес­кую поверхность с вершиной в точке подвеса. Таким образом, обес­печивается сближение поверхностей подвижного и неподвижного конусов. На участке сближения происходит процесс дробления, а на стороне, противоположной дроблению, поверхности расходятся и ка­мень под собственным весом опускается вниз через разгрузочную щель дробилки. Ширина этой щели меняется: от наименьшей 1 до наибольшей 1+2г, где г — эксцентриситет внутреннего отверстия экс­центриковой втулки.

228

В отличие от щековых дробилок процесс измельчения в конусных происходит не периодически, а непрерывно. В этом их преимущество.

Валковые дробилки (рис. 9.2, в) используются для среднего и мел­кого дробления пород средней (а = 150 МПа) и малой (<зсж= 80 МПа) прочности. Такая дробилка состоит из рамы 25, на которой смонтирова­ны два валка 26. Валок закреплен на валу, установленном в корпусах на подшипниках скольжения и имеет свой привод, состоящий из шкивов 24, клиноременной передачи 10 и двигателя //. Необходимый для измельче­ния материал поступает в приемную воронку 27. При вращении валков материал затягивается в пространство между валками и дробится. Для предотвращения поломки валков при попадании недробимого материала один валок может отойти от другого. С этой целью опоры валков опи­раются на пружины 28 и могут перемещаться.

Дробилки ударного действия (роторные и молотковые) приме­няются для крупного и мелкого дробления пород малой абразивности, прочностью до 200 МПа.

В коробчатом корпусе 29 роторной дробилки (рис. 9.2, г) на вал 30 насажен массивный ротор 31. В корпусе ротора имеются симметрично расположенные пазы, в которых вмонтированы с помощью специальных клиньев <32 била 33. Била вращающегося от привода 11 ротора наносят поступающим в дробилку кускам породы удары, под действием кото­рых куски разбиваются и отбрасываются на отражательные плиты 34. Ударяясь о плиты, они дополнительно измельчаются и проходят через колосниковую решетку. С помощью буферов и тяг 35 регулируются

Рис. 9.2. Конструкции и принципиальные схемы дробилок: а — щековая дробилка с простым движением щеки; б — конусная дробилка; в — валковая дробилка; г — роторная дробилка;

1 — дробящая плита; 2 — неподвижная щека; 3 — подвижная щека; 4 — ось; 5 — станина; 6 — подшипники; 7 — эксцентриковый вал; 8 — шатун; 9 — маховик; 10 — ремень; 11 — электродвига­тель; 12 — пружина; 13 — тяга; 14 — регулировочное устройство; 15 — распорные плиты; 16 — неподвижный корпус; 17 — сменные плиты; 18 — подвижный корпус; 19 — вал подвижного корпуса; 20 — узел подвески; 21 — эксцентриковая втулка; 22 — коническая пара; 23 — приводной вал; 24 — шкив; 25 — рама; 26 — валок;

27 — приемная воронка; 28 — пружины; 29 — корпус; 30 — вал;

31 — ротор; 32 — клинья.

зазоры между рабочей кромкой бил и плитами в зависимости от требу­емой крупности дробленного материала.

Дробилки ударного действия широко распространены благодаря их высокой производительности, большой степени измельчения {і = 30), малой металлоемкости и небольшим габаритным размерам.