реферат конусные дробилки. реф конусные дробилки. Конусные дробилки. Конструкция, принцип действия, область применения, основные технологические характеристики
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. СЕРИКБАЕВА Школа металлургии и обогащения полезных ископаемых Реферат на тему: Конусные дробилки. Конструкция, принцип действия, область применения, основные технологические характеристики. Выполнил (а): Курмангалиева Е.В., группа 22-ОПВ-3, факультет ШМиОПИ Проверила: Преподаватель ШМиОПИ Әділқанова Меруерт Әділқанқызы Өскемен Усть-Каменогорск 2022 ВВЕДЕНИЕ Процессы измельчения материалов широко применяются в химической промышленности. Темпы развития химической и других смежных отраслей промышленности требуют совершенствования конструкций оборудования для измельчения, повышения его надежности и работоспособности. Кроме того, остро стоит проблема снижения себестоимости продукции, повышения ее качества и увеличения рентабельности производства. Данная проблема может быть решена путем широкого внедрения новой техники и повышения эффективности использования действующего оборудования. Необходимая интенсификация процесса измельчения может быть достигнута только на основе глубоких знаний как принципа действия и конструкции соответствующего оборудования, так и особенностей его эксплуатации. При изучении машин для измельчения материалов следует уяснить необходимость применения в химической промышленности большого разнообразия типов и размеров дробильно-размольных машин, реализующих различные способы измельчения материалов. Выбор рациональной конструкции машины для измельчения материалов базируется на анализе свойств материала как объекта измельчения с учетом размеров измельченного материала и различных требований к крупности готового продукта. К основным физико-механическим свойствам исходного материала относятся прочность, хрупкость, абразивность. Необходимо обратить внимание на основные свойства и назначение дробилок и мельниц; кроме того, следует усвоить специфические особенности различных схем организации процесса измельчения, а также многостадийного измельчения; объяснить целесообразность применения предварительной и промежуточной сортировки материалов при их измельчении. В крупнотоннажных производствах широко распространены барабанные мельницы. При изучении принципа действия мельниц следует выяснить влияние режима движения мелющих тел в барабане на эффективность помола. Особое внимание следует уделить рассмотрению методик технологического расчета дробилок и мельниц. При этом необходимо учитывать, что, по причине аналогичных условий захвата и дробления материала в щековых и конусных дробилках, их расчеты базируются на одинаковых исходных данных и осуществляются с использованием подобных расчетных зависимостей. 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССАХ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ 1.1 ПРОЦЕССЫ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ Измельчением называют процесс разрушения кусков твердого материала при критических внутренних напряжениях, создаваемых в результате какого-либо нагружения и превышающих соответствующий предел прочности. Напряжения в материале могут создаваться механическим нагружением, температурными воздействиями, ультразвуковыми колебаниями и др. Наибольшее применение в современном производстве имеют механические способы измельчения. Измельчение делят на дробление и помол, а машины, применяемые для этих целей, называются дробилками и мельницами. В зависимости от размеров частиц продукта различают следующие виды измельчения: дробление крупное ( dк = 100…350 мм), среднее ( dк = 40…100 мм), мелкое ( dк = 5…40 мм), помол грубый ( dк = 0,1…5 мм), средний ( dк = 0,05… 0,1 мм), тонкий ( dк = 0,001…0,05 мм), сверхтонкий ( dк < 0,001 мм). Основной характеристикой процесса измельчения является степень измельчения, которая определяется соотношением средневзвешенных размеров частиц материала до и после измельчения: i = dн / dк . Степень измельчения отражает технологию и определяет параметры измельчителей. С целью обеспечения эффективности измельчение материала от исходной до конечной крупности осуществляется, как правило, в несколько приемов, с последовательным переходом от крупного дробления к более мелкому и к помолу с постадийным разделением материала по классам. Следовательно, процесс измельчения целесообразно осуществлять последовательно на нескольких измельчителях. Каждый отдельный измельчитель выполняет часть общего процесса, называемую стадией измельчения [1]. Число стадий измельчения определяется требуемой степенью измельчения. Например, если в исходном твердом материале содержатся куски размером до 1200 мм, а готовый продукт должен содержать частицы с максимальным размером до 40 мм, то общая степень измельчения 1200 / 40 30 io = = . Степень измельчения, достигаемая на одной машине, для большинства видов дробильного оборудования не превышает 3…7. Поэтому для обеспечения i = 30 необходимо применить несколько стадий дробления, например: i1 = 3, i2 = 3, i3 = 4 . Тогда io = i1i2i3 = 3⋅3⋅ 4 = 36, т.е. требуется минимум три стадии измельчения. В то же время следует отметить, что увеличение стадий дробления приводит к повышению капитальных затрат на строительство заводов, переизмельчению материала и к удорожанию эксплуатации завода. Поэтому выбор схемы измельчения следует осуществлять из условия обеспечения минимального числа стадий дробления. Однако, в ряде случаев только применение многостадийных схем (четырех- и пятистадийных) обеспечивает получение готового продукта в необходимом объеме и высокого качества. Энергозатраты, нагрузки на элементы измельчителей и качество продукта зависят от прочности, хрупкости, твердости, упругости, абразивности и плотности твердых материалов. Прочность – свойство твердого материала сопротивляться разрушению при возникновении внутренних напряжений, появляющихся в результате какого-либо нагружения. Обычно прочность твердых материалов оценивается пределом прочности при сжатии σc . По величине σc измельчаемые материалы делят на мягкие ( σc < 80 МПа), средней прочности ( σc = 80...150 МПа), прочные ( σc = 150...250 МПа) и очень прочные ( σc > 250 МПа) [2]. При других видах деформаций прочность твердых материалов существенно ниже. Например, предел прочности известняка, гранита составляет при растяжении 2…5 %, при изгибе 8…10 % и при сдвиге 10…15 % предела прочности при сжатии. Хрупкость – свойство твердого материала разрушаться без заметных пластических деформаций. Она определяется на специальном копре числом ударов мерного груза. По числу ударов, выдерживаемых образцами, твердые материалы делят на очень хрупкие (до 2), хрупкие (2…5), вязкие (5…10), очень вязкие (более 10). Абразивность – способность перерабатываемого материала изнашивать рабочие органы машины. Ее оценивают в граммах износа эталонных бил, отнесенных к одной тонне измельченного материала. 1.2 КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В зависимости от назначения и принципа действия в машинах для измельчения могут использоваться различные виды нагрузок: раздавливание (сжатие куска), излом (изгиб), раскалывание (эквивалентно растяжению), истирание и удар (рис. 1.1).  Рис. 1.1 Способы механического разрушения материалов, реализуемые в дробилках и мельницах: ---- – преобладающие; - - - - - – сопутствующие Как правило, перечисленные виды силовых нагрузок в процессе измельчения действуют одновременно, например, раздавливание и истирание, удар и истирание и др. Необходимость в различных видах нагрузок, а также в различных по принципу действия конструкциях и размерах машин вызвана многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов и различными требованиями к крупности исходного материала и готового продукта. Однако при работе измельчителей в зависимости от их конструкций преобладает тот или иной способ измельчения. Имеются практические рекомендации по использованию соответствующих видов нагрузок в зависимости от типа измельчаемого материала. Так, дробление прочных и хрупких материалов целесообразно осуществлять раздавливанием и изломом, а прочных и вязких – раздавливанием и истиранием. Крупное дробление мягких и хрупких материалов предпочтительно выполнять раскалыванием, среднее и мелкое – ударом. В промышленности дробление материалов проводят, как правило, сухим способом. Реже применяют мокрое дробление, когда в загрузочные устройства машин разбрызгивают воду для уменьшения пылеобразования. Помол твердых материалов осуществляют ударом и истиранием. Также как и дробление, помол может быть сухим и мокрым. По сравнению с сухим, мокрый помол экологически более совершенен и более производителен. Однако мокрый помол может применяться только тогда, когда допускается контакт измельчаемого материала с водой. По способу воздействия на измельчаемый материал различают дробилки, разрушающие материал сжатием (щековые, конусные и валковые дробилки) и ударом (роторные и молотковые дробилки). В щековых дробилках измельчение материала происходит, в основном, раздавливанием в камере между щеками при периодическом их сближении. При отходе подвижной щеки от неподвижной измельченный материал выпадает из дробилки. Одновременно при сжатии кусков имеет место их относительное перемещение, вследствие чего куски истираются. При рифленых рабочих поверхностях щек измельчение кусков материала может сопровождаться также раскалыванием и изломом. В конусных дробилках разрушение материала происходит раздавливанием, изломом и истиранием при обкатывании подвижного конуса внутри неподвижного. При этом происходит периодическое сближение и отход от рабочих поверхностей конусов, в принципе, как в щековых дробилках. В валковых дробилках материал измельчается в сужающемся пространстве между вращающимися навстречу друг другу валками путем раздавливания. При использовании рифленых и зубчатых валков материал измельчается также раскалыванием и изломом. В роторных и молотковых дробилках ударного действия измельчение материала происходит за счет удара по кускам вращающихся бил или молотков, а также соударения отброшенных кусков с отражательными элементами машин. В шаровых барабанных мельницах материал измельчается во вращающемся барабане путем удара мелющих тел, падающих с некоторой высоты. Кроме того, при относительном движении мелющих тел и частиц материала происходит истирание последних. В вибрационных мельницах измельчение материала осуществляется в барабане, заполненном мелющими телами, ударом и истиранием при высокочастотных колебаниях корпуса. В струйных мельницах измельчение материала происходит истиранием при соударении частиц между собой и со стенками рабочей камеры при хаотическом движении частиц в газовом потоке высокой турбулентности. Машины для измельчения делят на дробилки и мельницы. Пальцевые измельчители и бегуны занимают промежуточное положение между дробилками и мельницами, так как их можно применять как для мелкого дробления, так и для крупного помола. Мельницы делят на барабанные (тихоходные), роликовые, маятниковые, кольцевые и другие (среднеходные), молотковые, вертикальные, шахтные (ударные), вибрационные и струйные. 2 КОНУСНЫЕ ДРОБИЛКИ Конусные дробилки выгодно отличаются от щековых тем, что процесс дробления породы в них осуществляется непрерывно, т.е. отсутствует холостой ход. Куски породы раздавливаются в пространстве между двумя коническими поверхностями, образованными подвижным органом и неподвижной конусообразной чашей. акая конструкция используется, когда необходимо измельчить руду черных или цветных металлов, а также не очень крупные куски неметаллических руд. Следует отметить также, что, при прочих равных условиях, лещадность щебня получаемого при помощи конусных дробилок ниже, чем щековых.  Конический рабочий орган совершает вращательно-колебательное (гирационное) движение внутри чаши-основания, измельчая подаваемые в верхнюю загрузочную кольцевую щель породу. Готовый продукт удаляется под действием силы тяжести в нижнее разгрузочное отверстие. Наглядно рассмотреть принцип работы конусной дробилки можно на приведенном изображении-анимации. Конструкция конусной дробилки была изобретена давно, в 1877 году, практическое применение было осуществлено лишь в 20-х годах прошлого столетия. Технологически конусные дробилки подразделяют на дробилки крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Конструктивное отличие между этими дробилками заключается не только в размерах рабочих органов, но и в соотношении высоты конусов к диаметру основания. У дробилок крупного дробления такое соотношение выше, т.е. конус узкий и высокий (угол при вершине около 20 град.). Загрузочная щель широкая и позволяет принимать куски породы размером до 1200 мм, например дробилка ККД-1500/300 (здесь 1500 - ширина приемной щели, а 300 - диаметр разгрузочного отверстия). У конусных дробилок среднего и мелкого дробления угол конической поверхности рабочих органов больше (до 100 град.), т.е. соотношение высоты конуса к диаметру его основания меньше.  Форма дробящей поверхности конусных дробилок не образует правильный конус. На различных ступенях и участках взаимодействия кусков руды с рабочими органами прилагаются разные дробящие нагрузки. Это достигается ступенчатым или плавным изменением угла конической поверхности по высоте конуса. Основным недостатком дробилок такого типа является повышенная энергоемкость технологии дробления, громоздкость и металлоемкость конструкции. Преимущества - высокая производительность и непрерывный цикл воздействия на дробимый материал. Проблема попадания между рабочими органами недробимого материала решена при помощи пружинной подвески неподвижной конической чаши к раме. При заклинивании дробилки из-за попадания твердого куска породы, чаша слегка опускается или смещается в сторону, увеличивая тем самым выпускной проем, и недробимый элемент удаляется под действием силы тяжести. Следует отметить, что такая конструкция применяется лишь в конусных дробилках среднего и мелкого дробления. Среди новаторских решений для конструкций конусных дробилок можно отметить применение в качестве привода подвижной конической головки вибраторов дебалансного типа, сообщающих подвижному дробящему конусу вибрацию, что обеспечивает высокую степень дробления. Дебалансиры позволяют устранить вибрацию агрегата и необходимость применения тяжелых фундаментов. Дробилки такого типа называют инерционными конусными дробилками.  К достоинствам такой конструкции можно отнести возможность запуска при загруженном рабочем пространстве, при завале, более высокую производительность и качество дробления. Среди недостатков - усложнение конструкции, повышение энергопотребления. В последние годы получают все большее распространение дробилки с гидравлическим регулированием щели, что позволяет упростить настройку размера продукта на выходе (фракции), а также использовать гидравлику в качестве предохранителя (компенсатора) перегрузок, возникающих при попадании в рабочую полость труднодробимого продукта. Подобные дробилки выпускает ряд фирм ФРГ: "Эш-Верке", "Ведаг", "Гутехоффнунгсхютте", а также франко-английская фирма "Баббитлесс" и шведская фирма "Маргардсхаммар". Отдельно следует отметить интересное решение конструкторов фирмы "Эш-Верке", которые разработали уникальную форму неподвижной чаши и подвижного конуса дробилки, получив своеобразный гибрид щековой и конусной дробилок. Внешний вид такой установки представлен на рисунке слева. Верхняя часть загрузочной щели выполнена более полого, что позволяет загружать в щель крупные куски горной массы. На этом участке сопряжения неподвижного и подвижного органов дробилка работает подобно классической щековой. В средней и нижней части чаши и конуса щель сужается, и дробимый продукт измельчается по технологии конусной дробилки. В результате, как уже отмечалось, можно использовать для измельчения крупное сырье, как в щековых дробилках, а на выходе получать щебень кубовидной формы, как в классической конусной дробилке. Среди прочих конструктивных особенностей конусных дробилок можно отметить применение гидравлических затворов, позволяющих предохранить втулки опор и приводные узлы от попадания грязи и пыли [3]. 2.1СТРУКТУРА УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИП РАБОТЫ Стандартная конусная дробилка представляет собой чашу, внутри которой размещен конический подвижный орган. Тот в свою очередь крепится к валу, позволяющему ему свободно двигаться внутри чаши. Во время движения между подвижным органом и внутренней поверхностью чаши образовываются конические пространства, в которые попадают частицы горной породы. Руда засыпается в погрузочное отверстие в верхней части чаши. После того как руда попадает в конусное пространство, подвижная деталь начинает движение в обратном направлении и создает высокое давление на руду, которая не выдерживая нагрузки измельчается и под силой земного притяжение падает в нижнее разгрузочное отверстие. При этом поверхности подвижного конуса и чаши покрыты слоем прочной стали с большим содержанием марганца, что значительно продлевает срок службы комплектующих, уменьшая износ во время работы. При такой схеме работы конусная дробилка проявляет ряд преимуществ, которые выгодно отличают ее от других: она создает очень низкий уровень шума при работе, что снижает дискомфорт при работе с ней; благодаря практичной конструкции повышается качество дробления породы; устройство может работать как с мокрой породой, так и с сухой, что позволяет дробить даже твердую породу; отсутствие холостого хода значительно уменьшает количество энергии, необходимой для переработки единицы руды. 2.2НЕДОСТАТКИ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОКВ отличии от щековых и молотковых дробилок устройства конусного типа отличаются высоким уровнем потребления энергии. Затраты энергии идут на обе фазы хода движимого органа. В щековых устройствах используется обратный ход, который значительно уменьшает потребление электричества. Но, и продуктивность таких устройств ниже. Для установки конусной дробилки нужно большое помещение, так как ККД отличаются большой громоздкостью. Масса таких устройств может достигать 675 тонн. Еще одним недостатком устройства является необходимость периодической замены съемных стальных пластин на рабочих поверхностях, которые не смотря на высокую износостойкость все же имеют ограниченный срок эксплуатации. Конусная дробилка в системе горнодобывающего оборудования Решением выявленных в процессе работы проблем занимаются мировые производители конусных дробилок, среди которых наиболее известными являются «Баббитлесс», «Эш-Верке», «Ведаг» и другие. Их стараниями уже была решена проблема загрезнения механизмов устройства путем установки гидравлических заслонок, которые препятствуют попаданию пыли и мелкой крошки в узлы агрегата во время рабочей фазы. Актуальной тенденцией также является совмещение нескольких типов дробилок в одной. Так, например, компания «Эш-Верке» организовывает выпуск моделей, в которых совмещено устройства щекового и конусного типа. Механизм работы такой системы имеет следующую схему: крупная руда попадает в верхнюю часть дробилки (щековую), где дробится до средних размеров плоским подвижным элементом; порода средних размеров попадает в нижнюю (конусную) часть, где измельчается на кубические куски с минимальной шириной поперечного разреза, который может составлять до 10 мм. Это позволяет обрабатывать на конусных дробилках особо крупные породы до мелких частиц в одной машине. 2.2ТИПЫ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК По своим техническим и функциональным качествам дробилки, основывающиеся на такой технологии, разделены на агрегаты крупного дробления (сокращенный вариант ККД), среднего дробления (соответственно КСД) и мелкого дробления (КМД). Главными критериями такого разделения является размер рабочего движущегося конуса и соотношение высоты чаши к размерам ее поперечного разреза. От этих показателей зависит куски каких размеров могут проходить обработку и каких размеров будет уже обработанное сырье. 2.3ДРОБИЛКА КРУПНОГО ДРОБЛЕНИЯ (ККД) Устройства данного типа в конструктивном плане отличаются высоким узким конусом. В верхней части угол между наклоном конуса и поверхностью чаши составляет порядка 20 градусов. При этом чаще всего в таких машинах ширина верхнего кольцевого отверстия составляет 1500 мм. Нижнее разгрузочное кольцо имеет радиус 150 мм. Данные характеристики обозначаются на заводских моделях штампами типа «ККД-1500/300». В такой машине обрабатываются куски породы до 1200 мм в диаметре. Продуктивность дробильных устройств такого типа может достигать до 2300 кубических метров породы за час времени. Конусная дробилка «ККД-1500/300» Конусные дробилки среднего и мелкого дробления (КСД и КМД) В машинах типов КСД и КМД угол поверхности конической подвижной детали доходит до 100 градусов. Соответственно такие дробилки более низкие с широким основанием. КСД обрабатывают куски породы размерами до 300 мм. Нижнее разгрузочное отверстие имеет диаметр 15-60 мм. Общая продуктивность таких устройств за час составляет до 580 кубических метров руды. В зависимости от диаметра поперечного разреза внутреннего конуса выделяют такие типы дробилок конусных КСД 600, а также КСД 900. Размер руды, которую способны обрабатывать КМД составляет до 100 мм. Общая продуктивность работы механизмовданного типа – от 10 до 220 кубических метров в час. Разгрузочное отверстие до 15 мм. Основными типами конусных дробилок мелкого дробления являются КМД-1200, КМД-1750 и КМД-2200. Еще одним отличием конусных агрегатов мелкого и среднего дробления является использование подвески пружинного типа, на которую к раме крепится внешний неподвижный конус. Без этой подвески довольно частым явлением была остановка работы из-за попадания между поверхностями движимого органа и чаши частей особо твердых пород. Пружина позволяет чаше смещаться в сторону или незначительно проседать вниз. Это увеличивает нижнее разгрузочное отверстие и порода проходит дальше. 2.4 КОНУСНАЯ ИНЕРЦИОННАЯ ДРОБИЛКАНесмотря на стабильность уже существующих дробилок конусного типа, постоянно ведутся исследования и модернизация устройств. Среди последних новшеств следует отметить конусные дробилки на основе дебалансных вибраторов, которые приобрели название конусная инерционная дробилка. Принцип работы механизма заключается в том, что во время работы на движущийся конус также передается вибрация с установленного вибрационного устройства, что позволяет улучшить качество дробления материала, а также справляться с более твердой породой. Дробилка конусная инерционная Использование устройств данного типа в их первоначальном виде создавало мощные вибрации, которые часто вызывали повреждения фундамента в рабочих помещениях. Так что использовать их приходилось в зданиях с особо прочной структурой фундамента. В современных инерционных дробилках используется новый вибратор дебалансного типа. Его строение позволяет передать максимальное значение вибрации на движущийся орган, снизив до минимума внешнюю вибрацию. Это сделало их полностью безопасными для помещений, где они функционируют. Одним из главных моментов такого устройства являет возможность запуска даже при загруженном рабочем пространстве. Таким образом, конусная инерционная дробилка отличается более высокой продуктивностью переработки горных пород и более тщательным дроблением. Применение данной технологии позволяет создавать устройства небольших размеров, которые подходят для небольших предприятий [4]. Список используемой литературы 1Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. Конструкции, расчет, особенности эксплуатации. М.: Машиностроение, 1990. 320 с. 2 Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи: Учебное пособие для студентов втузов / И.В. Доманский, В.П. Исаков, Г.М. Островский и др.; Под общ. ред. В.Н. Соколова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. 384 с. 3 https://spec-machine.ru/stroitelnaya/konusnie-drobilki-ustroistvo-i-rabota/ 4 http://MoeZerno.ru/texnika/crusher/konusnaya-drobilka-printsip-raboty.html 5 Борщев В.Я Дробилки мельницы |