Proiectarea și calcularea principalilor parametri ai concasoarelor cu fălci

Concasoarele cu fălci fac parte din unitățile de acțiune periodică. Ele sunt utilizate pentru zdrobirea materialelor cu σv ≤ 350 MPa la zdrobire grosieră și medie. În funcție de dispozitiv, acestea sunt împărțite în două grupe: cu oscilație simplă și complexă a fălcilor (este posibilă mișcarea atât a unei fălci, cât și a două fălci).

07.12.2017 Subiect: Industria minereurilor de fier Autor: Paxey

În acest articol:

Proiectarea concasoarelor cu fălci

Concasoarele cu fălci fac parte din unitățile de acțiune periodică. Ele sunt utilizate pentru zdrobirea materialelor cu σ_в≤ 350 MPa pentru concasare grosieră și medie. Acestea sunt împărțite în două grupe în funcție de designul lor: cu oscilație simplă și complexă a fălcilor (este posibilă mișcarea unui fălci și a două fălci). Figura 1, a prezintă un concasor cu oscilație simplă a fălcilor. Falca mobilă 2 este acționată de arborele excentric 3 prin intermediul tijei de legătură 4, al plăcilor de distanțare din față 9 și din spate 8. Lățimea fălcii de descărcare este reglată de dispozitivul 5. Când fălcile mobile 2 și fixe 1 se apropie una de cealaltă, minereul este zdrobit. Legătura cinematică indestructibilă a fălcii mobile cu plăcile distanțiere și cu tija de legătură este asigurată numai de resortul 6 prin tija 7. În cazul mișcării complexe a fălcilor (figura 1, b), mișcarea de la arborele excentric 3 este transmisă fălcilor 2. Balansarea fălcii 2 este asigurată de placa de distanțare 4, care acționează ca un braț oscilant. Celelalte mecanisme sunt aceleași ca la concasorul cu oscilație simplă a fălcilor. La concasorul cu două fălci 1 și 4 (figura 1, c), fălcile exterioare 1 sunt acționate de arborele excentric 3 prin tija 2.

Figura 2 prezintă un concasor de concasare grosieră ShchKD 15-21 cu lungimea deschiderii de alimentare a concasorului (magazie) de 2100 mm și lățimea de 1500 mm pentru concasarea rocilor de rezistență 18-20 pe scara Protodyakonov. Patul concasorului este alcătuit din opt părți: pereții din față și din spate din secțiunea cutiei și plăcile laterale cu nervuri. Peretele frontal inferior are o suprafață curbilinie cu o convexitate orientată spre secțiunea concavă a fălcii mobile pentru a mări lungimea zonei paralele, ceea ce crește productivitatea mașinii, durata de viață a acestor pereți și îmbunătățește condițiile de descărcare din produsele de măcinare. Fălca mobilă 4 este fixată pe axul 5 în două rulmenți drepți.

Spațiul de strivire este format din fălcile de strivire 1, 4 și pereții laterali ai patului. Pentru a proteja împotriva abraziunii, fălcile sunt căptușite cu plăci canelate 2 și 5, iar pereții laterali sunt căptușite cu plăci netede. Plăcile sunt fixate cu șuruburi pe pereți, iar căptușeala este fixată suplimentar pe falca mobilă cu o pană 14 . Toate plăcile de căptușeală sunt realizate ca plăci compozite pentru a facilita repararea. Mecanismul executiv este alcătuit dintr-un arbore excentric 6, montat în pat pe rulmenți drepți cu umplutură babbittovy, o tijă de legătură 8 din oțel turnat masiv cu un cap despicat și două plăci distanțiere 10, 12. Biela este montată pe butucul arborelui excentric în rulmenți simpli cu umplutură de babbitt. Plăcile distanțiere sunt realizate sub formă compozită pentru a asigura înlocuirea ușoară a pieselor de capăt în caz de uzură a acestora. Plăcile distanțiere cu capetele lor se sprijină în bilele de uscare 13 tratate termic (garnituri) instalate în fălci, bielă și dispozitivul cu pene. Forțele uriașe de până la 20MN fac imposibilă realizarea articulațiilor detașabile ale plăcilor cu fălcile și tija de legătură. Prin urmare, pentru închiderea acestora, se utilizează arcuri de forță 9, care acționează prin tija 11 asupra fălcilor mobile. Acționarea concasorului constă dintr-un motor electric, scripete, transmisie cu curea trapezoidală, scripete cu ambreiaj de fricțiune și volant cu ambreiaj de fricțiune 7.

Construcția ambreiajului cu fricțiune este prezentată în figura 3. Volanul (poleiul) 1 este montat liber pe rulmenți 9, situați pe o bucșă canelată 7, fixată pe arborele 10. În canelurile crestate ale bucșei intră discurile conducătoare 8 ale scripetelui (antrenate pentru volant). Între acestea se află discurile antrenate 2 cu caneluri exterioare, care intră în carcasa canelată a cuplajului 11, sudată rigid la volant (scripete). Pentru comprimarea discurilor sunt utilizate arcuri ale căror forțe sunt transmise discurilor prin capacul 3. Arcurile sunt deblocate de plonjorul 6 care acționează asupra capacului din partea opusă acțiunii arcurilor.

Înainte de pornirea concasorului, pistonul este presurizat prin intermediul conductei de ulei 5. Plonjorul comprimă arcurile și eliberează discurile. Motorul electric este apoi pornit și accelerează un scripete până la viteza de funcționare. Sub piston, presiunea uleiului este eliberată și, sub acțiunea arcurilor, discurile se cuplează și arborele excentric începe să se rotească. Atunci când arborele atinge viteza de funcționare, presiunea de sub plonjorul ambreiajului de fricțiune al volanului este eliberată, iar discurile se ambreiază împreună pentru a accelera volanul la viteza specificată.

Pentru reglarea fantei de descărcare, se utilizează o pană de oprire, al cărei capăt este susținut de șuruburi de presare. Între capătul cadrului și peretele din spate al penei de oprire se introduce un set de distanțiere, iar după reglarea finală a fantei de descărcare, poziția dispozitivului de blocare este fixată de pană.

Concasoarele mari dispun de două sisteme de lubrifiere automată centralizată. Stația de lubrifiere groasă furnizează ulei la rulmenții mecanismului de acționare, la piesele de frecare ale plăcilor distanțiere și la suportul fălcilor mobile, la intervale regulate, prin intermediul unui alimentator automat. Sistemul de lubrifiere lichidă este alimentat la suporturile arborilor excentrici și la capul bielii. Sistemul este alcătuit dintr-un rezervor, pompe de angrenaje principale și de rezervă care alimentează cu ulei din rezervor printr-un filtru răcitor și un sistem de conducte către suprafețele de frecare. Atunci când presiunea din conductele de alimentare scade, acționarea concasorului este dezactivată.

La proiectarea concasoarelor, se acordă o mare atenție dispozitivelor care protejează concasorul de supraîncărcare. La concasoarele medii, atât placa de împrăștiere din spate, cât și tija de legătură sunt utilizate ca dispozitive de siguranță. Atunci când corpurile care nu sunt de concasare lovesc concasorul, placa din spate se rupe și fălcile mobile se opresc din oscilație.

În cazul unei bielete compozite, rolul de siguranță este îndeplinit de o placă calibrată așezată pe matrice, pe care se sprijină placa distanțiere frontală prin intermediul unui perforator. Atunci când sarcina pe placa distanțiere depășește valoarea admisă, perforatorul străpunge placa de siguranță și cade în matrice, separând plăcile distanțiere și biela. Pentru a elimina supraîncărcarea, acționarea este prevăzută cu curele de alunecare sau discuri de fricțiune cu ambreiaj.

Figura 4 prezintă proiectarea unui concasor cu fălci cu mișcare complexă a fălcilor. În această schemă, maxilarul mobil 3 este simultan o bielă așezată pe rulmenți cu role pe arborele excentric 4, de asemenea montat pe rulmenți cu role. În partea inferioară, fălcile mobile se sprijină pe o placă de distanțare 8 . Închiderea cinematică a mecanismului cu patru brațe de mai sus este asigurată de resortul 6, care acționează asupra sistemului prin intermediul tijei 9. Mecanismul cu pană 7 este utilizat pentru a regla dimensiunea fantei de descărcare prin intermediul șurubului 5.

Cadrul de oțel al concasorului este întărit cu nervuri de rigidizare. Deschiderea de încărcare este căptușită cu fălci fixe 1 și mobile 3 și cu pereți laterali 2 .

Figura 4 — Concasor cu mișcare complexă a fălcilor

Rotirea arborelui excentric este transmisă de la motorul electric prin intermediul unui scripete și al unei curele trapezoidale. Sensul de rotație al volanului este ales în sens invers acelor de ceasornic, astfel încât, în momentul zdrobirii, fălcile să se deplaseze în jos, accelerând evacuarea produselor de măcinare și crescând productivitatea concasorului. În comparație cu concasoarele cu mișcare simplă a fălcilor, aceste concasoare pot concasa roci lipicioase și vâscoase, au un grad mai ridicat de concasare cu o eliberare mai uniformă a produselor de concasare, au o productivitate specifică mai mare, au o construcție mai simplă. Cu toate acestea, cinematica mișcării fălcilor mobile determină un procent mai mare de abraziune a bucăților de minereu și, în consecință, a plăcilor de concasare.

Mai jos sunt principalii parametri ai concasoarelor cu fălci interne.

Calcularea parametrilor de bază ai concasoarelor cu fălci

Parametrii concasoarelor cu fălci cu oscilație simplă a fălcilor

Analiza caracteristicilor dimensiunii minereului zdrobit arată că în cavitatea de încărcare la gradul de umplere ψ = 0,3 — 0,6 se conțin minereuri de dimens:

• 0,8-0,85 V (V — lățimea fantei de încărcare) — 4-6% din volumul umplut;
• 0,4-0,5 V — 11-15% din volumul umplut;
• 0,15-0,3 V — 70-85% din volumul umplut.

În acest caz, pentru selectarea parametrilor concasorului este convenabil, conform metodei lui L.S. Kohan, să se reprezinte umplerea cavității de încărcare cu o încărcare convențională cu bile, astfel încât raportul să fie îndeplinit

La o astfel de alegere a încărcării, grosimea pieselor primite la un grad de umplere ψ = 0,59 — 0,595 va fi:

• (0,8-0,85) В — 6 %;
• (0,43-0,5) В — 11,6%;
• până la 0,3 V — 84 %.

Comparația dintre rezultatele date și cele obținute arată că, din punct de vedere cantitativ, alegerea încărcării bilelor dă rezultate satisfăcătoare.

Folosind dependența anterioară, determinăm numitorul progresiei:

Parametrii de proiectare (inclusiv gradul nominal de concasare și numitorul progresiei) pentru concasoare de diferite dimensiuni sunt prezentați mai jos:

Este cunoscut faptul că, la concasarea grosieră, atunci când se modifică dimensiunea unei bucăți de minereu de la D_z la un produs de dimensiune d _z lucrul la zdrobirea acestuia este determinat de dependența

Pe de altă parte, lucrul forței elastice P_z pe calea S_z = D_z — d_z se calculează prin formula A_z = P_zS_z /2. Egalând dependențele de mai sus, se calculează forța de strivire a oricărei piese Z.

iar forța totală pe întreaga cavitate de încărcare la dimensiunea nominală a fantei de descărcare e _н este egală în conformitate cu formula lui L.S. Kohan:

Pentru zdrobirea medie, lucrul este proporțional cu modificarea suprafeței pieselor, iar în acest caz forța totală de zdrobire la valoarea nominală a fantei de evacuare este e_н:

Conform formulei primite, se calculează forțele concasoarelor ShchKD4x6, ShchKD6x9, ShchKD9x12. Pentru comparație, mai sus sunt date forțele experimentale de zdrobire a minereului cu rezistența σ_в = 200 MPa.

Atunci când se modifică lățimea fantei de descărcare e în intervalul de la e_н până la e_mah forța de zdrobire:

Studiul modelului de încărcare cu bile arată că forța de-a lungul maxilarului este distribuită liniar, iar centrul de presiune este situat de la punctul de suspensie al maxilarului mobil la o distanță L_ЦТ ≈ 0,44 din lungimea acesteia.

În fiecare moment de timp, forța totală depinde liniar de dimensiunea corpurilor strivite sau este proporțională cu valoarea unghiului de oscilație a maxilarului, de la unghiul a l, corespunzător poziției sale anterioare, la unghiul a k, corespunzător poziției finale posterioare. Luând în considerare unghiurile a ale arborelui excetric față de verticală în sensul invers acelor de ceasornic, din cinematica concasorului se determină valorile actuale ale puterii de concasare:

Puterea de concasare este egală cu: Ținând seama de faptul că acționarea concasorului include volane, se calculează puterea medie a ciclului N_cp = 0,0027 P_eSn_х unde P_е — forța de strivire, kN; S — cursa fălcii mobile, m; n_х — este numărul de curse ale fălcilor.

Valorile de putere calculate de mai sus sunt în concordanță satisfăcătoare cu valorile din catalog.

La calcularea parametrilor de bază ai concasării, alegerea numărului de curse sau a vitezei arborelui principal depinde de asigurarea celei mai mari capacități de concasare. La fiecare cursă a fălcilor se zdrobește volumul de minereu conținut între pozițiile extreme ale fălcilor

În același timp, o coloană cu înălțimea H= 0,204D_max pentru concasoarele mici și mijlocii și H = 0,31D_max pentru concasoarele mari. Căderea liberă a produsului are loc sub acțiunea gravitației pe o traiectorie h pentru timpul t , adică h = 0,5gt 2 și determină viteza optimă a concasoarelor pentru concasare mică și medie

și pentru concasarea grosieră

Principalii parametri ai modului mecanic al concasoarelor includ productivitatea. Aceasta este determinată de volumul Δ V și de numărul de curse. Pentru concasoarele de concasare medie și fină productivitatea

pentru concasoarele grosiere

Productivitatea calculată practic nu diferă de productivitatea de proiectare. Trebuie luat în considerare faptul că capacitatea reală depinde de umiditatea și proprietățile fizice ale minereului.

Parametrii concasorului complex cu fălci

Particularitatea mișcării fălcilor mobile ale concasorului constă în traiectoriile diferite ale fiecărui punct de-a lungul înălțimii sale. Practic, orice punct descrie o curbă eliptică, a cărei axă majoră este egală cu două raze de excentricitate r și este orientată de-a lungul înălțimii fălcilor, iar axa minoră variază de la 2r la marginea superioară a fălcilor până la minim la marginea inferioară. Cursa orizontală Z a unei bucăți de minereu

Folosind raportul obținut, calculați parametrii concasorului cu mișcare complexă a fălcilor:

Forța totală de strivire este similară cu cea calculată mai sus pentru concasoarele cu mișcare simplă a fălcilor

(prima cifră pentru concasoarele ShchS 25×40, ShchS 25×90 și ShchS 40×90, a doua — pentru alte concasoare și depinde de numărul de bucăți de minereu plasate pe lungimea fălcii mobile, care determină centrul de presiune l_ts.t. = 0,716 — 0,735l_N unde l_N — este lungimea fălcilor.

Diferențiind dependența cursei fălcilor concasorului de timp, se calculează viteza de mișcare și apoi puterea curentă a procesului de concasare

La acționarea volanului concasorului, puterea medie este distribuită uniform pe parcursul ciclului

Capacitatea concasorului este determinată de volumul de minereu concasat între pozițiile extreme ale fălcilor mobile. Productivitatea concasoarelor cu fălci ShchS25×40, ShchS 25×90 și ShchS 40×90 (cu lățimea fălcilor B ≤ 60 mm) este determinată de dependența