Технические науки/4. Транспорт

к.т.н. Мауленов Н.О.

Казахстанский университет «Алатау», Алматы

Анализ современного состояния проектирования дробильной техники

Инновационное развитие промышленной индустрии в соответствии со стратегией развития Казахстана до 2030 года направлено на создание новой эффективной строительной и подъемно-транспортной техники. Достижение высокой конкурентоспособности отечественной продукции дорожно-строительного и подъемно-транспортного машиностроения на мировых рынках является одной из главных задач государственной стратегии индустриально-инновационного развития Республики Казахстан [1,2].

Задачи развития народного хозяйства Республики Казахстан предопределяют значительное увеличение добычи и переработки минерального сырья. Достигается это путем строительства новых и реконструкции существующих предприятий горнорудной и строительной промышленности, где минеральное сырье является исходным продуктом и подвергается дроблению.

Снижение себестоимости продукции при одновременном повышении его качества и увеличении рентабельности производства основываются на широком использовании существующего оборудования. Особое внимание при этом должно быть уделено совершенствованию широко используемого дробильного оборудования, эксплуатационные расходы по которому составляют значительную часть общих расходов на переработку сырья. Дробление является основным процессом при производстве важных строительных материалов – таких как гравий, щебень и другие.

В связи с различными характеристиками перерабатываемого материала, а также разными требованиями к конечному продукту машиностроительные заводы должны выпускать самую разнообразную по типу и размерам дробильную технику, причем наряду с созданием новых непрерывно изменять и совершенствовать существующие конструкции машин и увеличивать объем их выпуска.

Такое направление научно-исследовательских работ с проектно-конструкторскими разработками и последующим внедрением в производство остро необходимо в настоящее время и на перспективу нашей страны. Поэтому проектирование дробильной техники является актуальной проблемой, решение которой имеет важное значение для строительства и подъемно-транспортного машиностроения.

По крупности конечного продукта дробильные машины подразделяют на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления [3].

По технологическому применению различают дробильные машины первичного и вторичного измельчения, периодического и непрерывного действия.

Первичным называют измельчение, при котором материал поступает в дробилку непосредственно из забоя карьера от добывающей машины или из цеха (склада) от машины, производящей материал, требующий измельчения. Машины первичного измельчения дробят материал, не подвергающийся измельчению, если не считать его разрыхления при добыче. В машину вторичного измельчения материал поступает после предварительного первичного измельчения.

Машины периодического действия, измельчающие материал отдельными порциями, работают циклично. Цикл состоит из операций загрузки, обработки, разгрузки порции материала и подготовки машины к новому циклу.

В машинах непрерывного действия все операции совмещены во времени и выполняются непрерывно.

Большинство дробильных машин – это машины непрерывного действия.

По форме и характеру движения дробящих тел дополнительных механизмов дробильные машины значительно различаются между собой.

Форма дробящих тел бывает плоская, цилиндрическая, коническая и в виде молотков. Поверхность этих тел может быть гладкая, ребристая, с выступами или рифлениями.

Характер движения дробящих тел – с простым планетарным движением, простым и сложным качанием, с возвратно-поступательным движением и движением по сложным замкнутым кривым линиям.

По конструкции и принципу действия дробильные машины подразделяют на следующие основные группы:

- щековые дробилки, в которых порода разрушается между двумя периодически сближающимися щеками;

- конусные дробилки, в которых куски пород непрерывно разрушаются за счет их перемещения и сжатия между неподвижным и подвижным конусами;

- ударные дробилки, в которых порода дробится ударами рабочих органов машины, перемещающихся с большой скоростью;

- валковые дробилки, в которых куски пород разрушаются за счет их перемещения и сжатия между цилиндрическими поверхностями валков, вращающихся в противоположных направлениях.

Для крупного и среднего дробления материалов средней и большой твердости используются щековые дробилки. Они получили широкое применение в промышленности строительных материалов, так как отличаются простой конструкцией. Надежностью и удобством в процессе эксплуатации. В этих дробилках материал разрушается при сближении подвижной щеки с неподвижной под действием сжимающих нагрузок. дробилок относятся угол захвата, ход подвижной щеки, частота вращения эксцентрикового вала, производительность и потребляемая мощность.

Угол захвата – это угол, образуемый плоскостями подвижной и неподвижной щек. При уменьшении угла захвата производительность дробилки повышается. Однако уменьшение угла захвата сужает приемное отверстие дробилки, а, следовательно, снижает возможность приема больших кусков горной породы.

Ход подвижной щеки определяет производительность дробилки и крупность дробленого продукта. От того, насколько правильно выбран ход подвижной щеки, зависит эффективность использования рабочего пространства дробилки. Ход щеки должен быть прямо пропорционален крупности загружаемого материла. Кроме того, для дробилок со сложным движением подвижной щеки ее ход в самой нижней части должен быть меньше хода щеки в верхней части. В этом случае рабочее пространство используется равномерно на всю глубину, более значительное уменьшение хода щеки в нижней части приводит к использованию рабочего пространства преимущественно в верхней зоне, а чрезмерное увеличение – к использованию рабочего пространства, в основном, в нижней зоне.

Частота вращения эксцентрикового вала определяет производительность дробилки.

Для крупного, среднего и мелкого дробления горных пород средней и большой твердости используются конусные дробилки.

Конусные дробилки по сравнению с щековыми обладают рядом преимуществ, которые предопределяют их широкое применение, а именно: непрерывность рабочего процесса, высокую уравновешенность подвижных частей, возможность запуска под завалом, большую степень измельчения материала, надежность в работе.

В конусных дробилках процесс дробления происходит в пространстве (камере дробления), образуемом поверхностями наружного подвижного и внутреннего подвижного усеченных конусов. Материал измельчается при обкатывании дробящих конусов в результате действия сжимающих, истирающих и изгибающих нагрузок, причем последние достигают значительной величины благодаря круговой поверхности камеры дробления.

В дробилках ударного действия материалы измельчаются при их ударе о быстровращающиеся рабочие органы (била, молотки), а также ограждающие элементы - футеровки, колосниковые решетки.

Дробилки ударного действия широко распространены благодаря их высокой производительности и большой степени измельчения (до 30 - 40 мм). К недостаткам этих дробилок следует отнести интенсивное изнашивание рабочих органов, особенно при измельчении абразивных материалов.

Дробилки ударного действия могут быть использованы для крупного, среднего и мелкого дробления самых разнообразных материалов.

Дробилки подразделяют на роторные и молотковые.

Роторные дробилки – это машины ударного действия, предназначенные для дробления с помощью бил, жестко закрепленных на внешней поверхности ротора, вращающегося вокруг горизонтальной оси.

В роторных дробилках дробят известняк, доломит, мергель, гипс, мрамор с пределом прочности при сжатии до 200 МПа.

Однороторные дробилки представляют собой корпус, в котором расположены один или два ударных элемента – ротора. Процесс дробления в них происходит следующим образом: куски породы подаются из расположенного над дробилкой бункера в приемное отверстие непосредственно или с помощью питателя. Билы ротора наносят поступающим в дробилку кускам материала сильные удары на лету. Под их действием куски разбиваются на части и с большой силой отбрасываются на отражательные плиты, укрепленные внутри на стенках корпуса.

В мировой практике для мелкого и среднего дробления используются валковые дробилки. Валковые дробилки бывают одно-, двух-, трех- и четырехвалковые. Четырехвалковую дробилку в ряде случаев можно рассматривать как две двухвалковые, смонтированные в одном корпусе.

Основным рабочим элементом валковой дробилки является вращающийся на горизонтальной оси цилиндрический валок. Подлежащий дроблению материал подается сверху, затягивается между валками или валком и футеровкой камеры дробления и в результате этого дробится.

Поверхности валков бывают гладкие, рифленые ребристые и зубчатые длинно и короткозубчатые. Сочетание дробящих поверхностей может быть различным: например, оба валка могут иметь гладкую поверхность или один гладкую, другой рифленую дробилки с гладкими и рифлеными валками обычно применяют для дробления материалов средней прочности ( до s=150 МПа); дробилки с зубчатыми валками применяют для измельчения каменного угля и подобных материалов малой прочности (s=80 МПа). Крупность продукта дробления валковой дробилки зависит как от размера выходной щели между валками, так и от типа поверхности рабочих органов.

Разработка высокоэффективной дробильной техники, обеспечивающей ускоренное производство работ по строительству и ремонту автомобильных дорог, повышение производительности и сокращение материальных и энергетических затрат является основной задачей строительного и дорожного машиностроения. В связи с различными характеристиками перерабатываемого материала, в том числе старых асфальтобетонных покрытий, а также требованиями к качеству конечного продукта, возникает необходимость в создании и разработке перспективных и рациональных конструкций дробильных машин.

Литература:

1. Назарбаев Н.А. Казахстан на пороге нового рывка вперед в своем развитии. Послание Президента Республики Казахстан Нурсултана Назарбаева народу Казахстана. – Астана: Елорда, 2006. – 48с.

2. Рейш А.К. Повышение износостойкости строительных и дорожных машин.- М.: Машиностроение, 1994. – 432 с.

3. Андреев С.Е., Петров В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых.- М.: Недра, 1980.- 130с.