Дробилки

Дробилки, приборы для дробления (смотрите) различных материалов. В зависимости от конструкции и характера применяемых при дроблении усилий дробильные приборы носят различные названия: собственно дробилки (в которых раздавливание происходит путем прерывного нажатия), валки (непрерывное раздавливание), толчеи (удар), истиратели (преимущественно истирание), мельницы (раздавливание, истирание и удар), дезинтеграторы (удар и «свободный удар»), пульверизаторы (свободный удар). Последние два вида дробильных приборов, а также игловые Д., действующие по принципу раскалывания, применяются при дроблении хрупких и мягких пород; остальные виды Д.—при дроблении твердых пород.

Д. должны удовлетворять ряду условий, из^к-рых главнейшие таковы: в отношении работы Д.—получение равномерного готового продукта; немедленное удаление раздробленных кусков из рабочего пространства; наименьшее пылеобразование; неболь

шой расход энергии на единицу продукции; в отношении конструкции—непрерывная и автоматич. разгрузка Д.; легко осуществимое изменение степени измельчения; возможность удобной смены изнашивающихся частей; наличие среди работающих частей Д. предохранительных частей—особо простых и дешевых, легко ломающихся при возрастании усилий сверх нормальных. Общее свойство всех дробильных приборов—уменьшение производительности с увеличением степени измельчения.

1) Собственно дробилки делятся на:

а) щековые Д. и б) конические Д.

а) Щековые Д. К этому классу относятся Д., сконструированные для дробления твердыхи среднейтвердости пород и действующие раздавливанием путем прерывного нажатия; в новейших конструкциях, приспособленных для мягких пород, к раздавливанию присоединяется и истирание. Типичными представителями этого класса являются Д. сист. Б лека, Доджа и Самсона.

Дробление кусков породы в Д. сист. Бле-ка (фигура 1) происходит в рабочем пространстве между неподвижной G и подвижной D

Фигура 1.

щеками, снабженными съемными ребристыми плитами из специальной стали. Боковые стенки рабочего пространства также защищены съемными плитами е. Подвижная щека подвешена на оси А и приводится в качательное движение от эксцентрика, укрепленного на валу W, с помощью шатуна Р, шарнирно связанного деталями к и I с этой щекой. Тяги g и пружины d создают в движущейся системе натяжение и обусловливают обратное движение щеки D. Пара клиньев т и п, положение которых м. б. изменено болтами а и 6, регулируют ширину выпускной щели s и степень измельчения; В — рама дробилки, F — нажимной болт, удерживающий съемную плиту качающейся щеки в определенном положении. Д. сист. Блека строятся как для крупного, так и для мелкого дробления. Данные о размерах, производительности, расходовании энергии этой Д. приведены в таблице 1.

Д. сист. Доджа изображена на фигуре 2. В этой конструкции качающаяся щека D укреплена на коротком плече массивного рычага А, качающегося около оси О. Длинное плечо с помощью шатуна Р соединено с эксцентриком вала W. Регулировка ширины выпускной щели s производится парными болтами а, которые передвигают подшипники оси О в особых направляющих в раме Д. Данные об этой Д. приведены в таблице 1.

Таблица 1 .—X арактер истина дробилок.

Размер пасти в миллиметров	Ширина щели в миллиметров	Степень измель чения	Производит, в т/ч	Число об/м.	Мощи, двигат. в IP
Дробилки Блека 120 х 305.	38,1	3,3	2,0	300	4—5
696 х 1 067.	101,6	6,9	115	210—225	85—100
1 676×2 134.	304,0	5,5	520	85—90	250—300
Дробилки Доджа 152x228.	25	6,0	3-5	250—300	4
178X280.	38	4,65	6—8	250—300	7
280x382.	51	5,6	10—20	250—300	15
Дробилки Самсона 102x152.			1—1,5	300	2
204x408.	—	—	10—15	250	7
Дробилки Гетса 127×508.	22	5,8	4,5	600	4-6
456x1 174.	70	6,5	110	375	65—100
1 070x3 460.	228	4,7	1 300	300	225—280

В противоположность дробилкам Блека и Доджа, подвижная щека которых имеет простое качателыюе движение, в Д. сист. Самсона подвижная щека D (фигура 3) имеет сложное движение. Эта щека подвешена непосредственно к эксцентрику приводного вала;

нижняя часть щеки шарнирно соединяется с парною тягой I, которая качается около оси о. Благодаря такой конструкции верхний конец щеки имеет круговое движение со значительным поперечным размахом. По мере удаления от эксцентрика вниз движение различных точек щеки переходит все более и более в эллиптическое с длинной осью, направленной по длине щеки. Данные Д. сист. Самсона приведены в таблице 1. Д. сист. Доджа и Самсона строятся небольшого размера—для среднего и мелкого дробления, причем Д. сист. Самсона пригодны как для твердых, так и для вязких пород.

Расчет щековых дробилок. В Д. сист. Блека имеет место чистое раздавливание, ибо все точки поверхности щеки движутся по дугам окружностей, центр которых О лежит в рабочей плоскости щеки (фигура 4). Иное положение представлено на фигуре 5 и 6. На фигуре 5 ось качания лежит впереди рабочей плоскости, в силу чего является составляющая F_s скорости V, направленная вниз; на фигуре 6, обратно, ось качания находится за рабочей плоскостью,и появляется слагающая V_s, направленная вверх. Наличие обеих слагающих вызывает относительное перемещение дробимой породы и щеки и, следовательно, появление истирающего усилия и вследствие этого пылеобразование. В конструктивном отношении условия фигура 6 выгоднее, т. к. здесь шейка качающейся щеки не закрывает загрузочного отверстия; однако, вынос центра качания за рабочую поверхность имеет предел, определяемый величиной образующегося выталкивающего усилия. Найдем максимальную величину угла а между щеками, при котором возможен процесс дробления, то есть при котором куски руды еще не выталкиваются из пасти дробилки. На фигуре 7 неподвижная щека А изображена вертикальной и составляет с подвижной щекой В угол а. Замечая, что давление Р щеки на руду всегда направлено по нормали к плоскости касания в точке соприкосновения и что сила трения всегда направлена в сторону, обратную скорости рассматриваемого тела, можно отметить, что на тело будут действовать: равнодействующая давлений тела на подвижную и неподвижную щеки В, причем

R=2Р sin I,

и две силы трения в точках а и Ь, направленные в сторону противоположную В и равные fP. Разлагая их на горизонтальную и вертикальную составляющие

/Р sin I и /Р cos I,

из которых первые две взаимно уравновешиваются, получаем, что для возможности дробления необходимо, чтобы равнодействующая сил трения была больше силы В, то есть

2/Р cos |^2Р sin I или=tg ρ tg I,

а τ. к. оба угла лежат в первом квадранте, это равносильно α^2ρ. При=tg ρ=0,3 угол ρ=17° и угол а должен быть меньше 34°. На

практике угол а берут в пределах от 15 до 25°. На основании вышеизложенного становится ясным, что при данном угле а расположение щек по фигура 5 затрудняет, а по фигура 6 облегчает выталкивание дробимой породы. Число двойных качаний в минуту, равное числу оборотов вала дробилки, определяется по формуле:

400 Vs ’

где s—ход щеки (в см) у выпускного отвер-

стия, а угол между щеками α=20°. Производительность щековой дробилки в т/ч Q =0,15 μ·γ· к- b- d- s, где μ—коэфф. разрыхления (равный 0,5— 0,7), γ—вес одного сии⁸ породы в к г, b— длина выпускного отверстия в ем, d—поперечник кусков готового продукта в см; к, s—значения прежние.

По Трескотту, производительность щековой дробилки можно принять в среднем ок. 0,015 т/ч на 1 см² площади впускного отверстия. Расход мощности в щековой Д.

Е =

h σ - b ф- - d^!)

1720 000 E ’

где D и d—диаметры поступающих и выходящих из Д. кусков в см, а—разрушающее усилие для дробимого материала в килограммах/см² и Ё—модуль упругости в килограммах/см²; b, к—значения прежние. Расход мощности на 1 т/чруды можно принять для больших Д.—0,5, средних—1,0 и малых—21P. Производительность камнедробилок на 1 IP/ч равна 0,4—0,8 м³при камнях средней твердости и 0,3—0,5 м³

Фигура 8.

при камнях большой твердости. Стоимость дробления (по данным американской практики) для малых дробилок равна 16-У20 к. за», для больших—4-1-6 к. за т. б) Конические Д. Типичными представителями Д. этого класса являются Д. сист. Гетса (Gates). Принцип действия их— раздавливание путем прерывного нажатия. Конструкция Д. в главных чертах такова (фигура 8): рабочее пространство образовано двумя усеченными конусами—наружным 1, укрепленным в теле Д., и внутренним 2, насаженным на главный вал 3, и представляет постепенно суживающееся кольцевое пространство. Способ подвеса вала—помощью кольцевой цапфы 4, помещающейся в крестовине 5. Вращение вертикальноговала производится от горизонтального вала 6 при помощи двух конич. шестерен 7 и 8. Загрузка породы производится в загрузочную воронку 9, разгрузка—через кольцевое пространство 10, ширина к-рого, а следовательно, и степень измельчения регулируются подъемом или опусканием вертикального вала при помощи разъемной гайки 11. Внеш

ний конус облицован съемными плитами, приготовляемыми, как и внутренний конус, из специальных сортов стали. Данные Д. сист. Гетса приведены в таблице 1.

2) Дробильные валки. Приборы этого класса действуют по принципу раздавливания путем постепенного и непрерывного нажатия. По конструкции своей (фигура 9)

они представляют пару вв 1иВ одинакового диаметра, которые вращаются на параллельных осях, расположенных в горизонтальной плоскости, навстречу друг друх’у. Порода поступает сверху из засыпной воронки, ущемляется валками и силою трения увлекается в щель между валками, постепенно раздробляясь на все меньшие и меньшие зерна. Цапфы одного из вв А укреплены в неподвижных подшипниках, цапфы другого В—в подвижных, могущих сколь-зитьпо направляющим в фундаментной раме. Для координирования перемещений подвижные подшипники соединяются иногда подкововидной отливкой. Нажатие подвижного валка на неподвижный достигается натяжными болтами Т с сильными пружинами S. Регулировка ширины щели между валками производится при помощи шайб Р, вставляемых между подшипниками неподвижного и подвижного вв, или при помощи гаек М, действующих на натяжные болты Т. Валки заключены в кожух К. Обычно валки снабжаются съемной рабочей частью— бандажами, которые делаются из специальных сортов стали. Валки приводятся в движение обычно ременной передачей при помощи шкивов, насаженных на концы вв. Ведущим является валок, покоящийся в неподвижных подшипниках, второй валок вращается во время дробления трением;тем не менее его привод в движение самостоятельной передачей необходим, чтобы не получался удар при начале дробления; по этой же причине крайне важно непрерывное питание вв рудой. Валки работают раздавливанием; но когда желательно получить истирающее действие, например при глинистом материале, валкам сообщают разную скорость вращения. Отношение скоростей не должно быть меньше 0,98, иначе неизбежно быстрое изнашивание вв. В табл. 2 приведены главнейшие данные о валках.

Валки применяются для среднего дробления и обычно при степени измельчения, равной 4, иногда для мелкого, почти тонкого дробления (вплотную поставленные валки) и редко—для крупного, так как в этом случае валки очень быстро получают слишком

Таблица 2.—Д анные о валках.

Производственные данные	Размеры вв (диам. хшир.) в м
Производственные данные	0,610x0,356	1,068x0,408	1,380x0,458
Размеры наиб, зерен в миллиметров.	28,7	51,0	64,0
Ширина щели при степени измельч.=4.	7,2	12,7	16,0
Число об/м.	90	41	28
Мощность двигателя в IP.	11	20	25
Часовая произв. в т.	15,4	24,0	30,6
Вес в т. ♦	5,6	18,5	50

большие размеры. Стоимость дробления в валках колеблется, по Ригардау, от 7 до 15 к. на 1 тонна руды.

Расчет вв. Для возможности дробления угол захвата а (фигура 10) должен быть меньше угла трения; при значении коэфф-та трения =0,3 угол α= 18°. Наибольший диаметр 2г зерен (предполагаются шарообразные), которые могут быть захвачены валками диаметром 2R, раздвинутыми на расстояние 21, определяется (по Л. Б. Левенсону) следующим выражением:

2_r _ 2Н (1 - cosa) + 2ί _

При сдвинутых валках 21=0. Размер конечного продукта в этом случае теоретически равен нулю, в действительности же он зависит от жесткости пружин, нажимающих на подвижной валок. Расход работы при дроблении в валках слагается из: 1) работы раздавливания, 2) работы трения руды на валках и 3) работы трения цапф вв в подшипниках, и выражается формулой:

,_т B-R-nf, е^!

^ ~ 13000 V 600о) ’

где все размеры даны в см, п—число об/м., В—длина вв. Максимальная производительность вв в т/ч определяется по ф-ле:

Qmax=0,2 Ψ γ В R η {21 + р), где ψ—коэфф. разрыхления загружаемой породы (для вв <р=0,3-|-0,5), у—вес1 см³, породы в кз, 2о—величина раздвигания вв, зависящая от жесткости пружины; В, R, I и р—в см. Необходимая сила нажатия пружин м. б. вычислена по ф-ле:

Р₌ 0,021^!,

⁷ -п а число об/м. вв по ф-ле:

^птах — 308 j/~; —тд

(значение буквенных обозначений прежнее).

3) Толчеи являются приборами, действующими путем удара, и применяются для мелкого и отчасти тонкого дробления твердых руд в кусках не свыше 50 миллиметров до величины в 5—1,0 миллиметров. Об их конструкции и характере работы см. Толчеи.

4) Истиратели. Типичным представителем этого класса дробильных приборов, работающих преимущественно истиранием, являются дисковые истиратели. Они применяются для тонкого измельчения материала в зернах не свыше 2 — 1 миллиметров до состояния шламов при степени измельчения от 2 до 60. Применение истирателей для измельчения твердых пород очень ограничено по причине большого расхода энергии, т. к. в этих приборах кроме работы измельчения выполняется еще значительная работа трения. Для измельчения мягких пород, и особенно зерновых продуктов в сельском хозяйстве, истиратели, т. н. жернова, нашли широкое применение (смотрите Мукомольное дело). При обработке твердых пород и руд применяются истиратели как с вертикальными дисками, так и с горизонтальными. Первые употребляются чаще. В основном они состоят (фигура 11)

изнеподвижного стального диска 1, укрепленного в передней стенке рабочего пространства, и подвижного 2, насаженного на горизонтальном валу, приводимом в движение от ременной передачи. Загружаемый материал через засыпную воронку 3 поступает в центральную полость дисков 4 и оттуда центробежной силой отбрасывается к периферии. Расстояние между дисками, а следовательно степень измельчения, регулируется установочным винтом 5. Истиратели е горизонтальными дисками нашли себе применение для обработки золотых, и особенно серебряных, руд, где они применяются для тонкого измельчения с одновременным выполнением амальгамации.

5) Мельницы являются приборами, действующими раздавливанием, соединенным с истиранием. Они отличаются большим разнообразием конструкций. Дробление происходит между катящимися одна по другой поверхностями рабочих частей, из которых по крайней мере одна представляет поверхность тела вращения (каток), причем качение ее по другой поверхности (основанию) не может происходить без одновременного скольжения. Качение производит раздавливание непрерывным нажатием, а скольжение—истирающее действие. Мельницы применяются для мелкого и тонкого дробления и пригодны как для твердого, так и мягкого материала; по форме основания их можно разбить на дисковые и кольцевые; и те и другие конструируются с неподвижным и подвижным основанием (диском или кольцом), причем последнее делается горизонтальным или вертикальным. Наиболее распространенным типом дисковых мельниц являются бегу ны (смотрите).

Типом кольцевой ввой мельницы является мельница фирмы Стюртевант с вер-

тикальным кольцом, вращаемым от привода горизонтальным валом и тремя шарообразными валками; последние вращаются трением о кольцо или породу. Размол их отличается большой степенью измельчения; эти мельницы применяются в цементном, кирпичном и других производствах, где требуется сухое дробление, а также при измельчении тонко вкрапленных руд. В мельнице Кента вращение сообщается одному из вв, к-рый и приводит в движение кольцо и остальные валки.

Шаровые и трубные мельницы—Д., действующие раздавливанием, соединенным с ударом и истиранием. Эти Д. применяются для мелкого и тонкого дробления наиболее твердых пород и пригодны как для сухого, так и для мокрого дробления. О конструкции их и характере работы см. Шаровые мельницы.

6) Для измельчения хрупких и м я г-кихпород применяются дробильные приборы, разделяющиеся на 3 класса:а) Д.действующие раскалыванием, б) разрывом и в) свободным ударом. а) Представителем первого класса является игловая Д. сист. Гумбольта, приспособленная для крупного дробления, гл. обр.,

Фигура 12.

хрупких пород, например углей. Д. состоит (фигура 12) из двух рабочих камер А и А², куда периодически входят иглы В, В², укрепленные в качающейся челюсти С, получающей движение от эксцентриков посредством шатуна а вала W.T.о., дробление исполняется в два приема при степени измельчения не больше 2 за каждый прием. Между рабочими камерами помещается качающийся грохот, отделяющий готовый продукт после первого приема дробления. Производительность 15— 30 m/ч, расход мощности 5 1Р.

б) Д. второго класса применяются как для крупного, так и среднего дробления. К аппаратам этого класса относятся дробильные валки с зубчатой (для более крупного дробления) или рифленой (для мелкого дробления) поверхностью и конич. мельницы. Зубчатая поверхность вв либо образована накладными плитами с отлитыми зубцами либо составляется из литых кольцевых зубчатых вв. Величина и форма зубцов зависят от качества и крупности измельчаемо го материала. Конич. мельница Стюртеван-та (фигура 13) применяется для измельчения мягких пород (шамот, фосфаты, кокс и т. д.) с значительной степенью измельчения. Она состоит из след, частей: верхней, представляющей опрокинутую усеченную коническую поверхность, нижней — прямую усеченную коническую поверхность, и внутреннего конуса, также состоящего соответственно из двух конических рабочих поверхностей. В верхней части поверхности снабжены более грубым нариф-лением, чем в ниж-йей, где острые ребра производят режущее действие. В Фигура 13.

верхней части производится предварительное разрыхление материала, а в нижней—мелкое дробление. в) К последнему классу дробильных приборов относятся приборы, действующие ударом по кускам породы, находящимся в момент удара в движении. В результате такого свободного удара получается более равномерный продукт и минимальное пыле-образование. Эти Д. особенно пригодны для хрупких пород. К этому классу надо отнести дезинтеграторы (смотрите) и пульверизаторы. В рабочем пространстве дезинтегратора Карра (фигура 14) движутся четыре системы горизонтальных брусков, прикрепленных к вращающимся-дискам 4иВ так, что две системы а,а_г движутся в одну сторону, а две b,b_Х—в обратную. Диски окружены кожухом. Материал поступает в центральную полость диска В. В процессе падения между быстро вращающимися в противоположных направлениях брусками материал получает ряд сильных ударов. Производительность дезинтеграторов от 2 до 45 m/ч; расход мощности 1 IP на то/ч. На фигуре 15 изображен пульверизатор Стюртеванта; в рабочей камере быстро вращается система ударных

штанг А, укрепленных на оси между несколькими параллельными дисками В; последние укреплены на горизонтальном валу. Внутри рабочей камеры вставляют решетки С, расстояния между к-рыми определяют степень измельчения. Пульверизаторы пригодны для измельчения пород мягких, среди, твердости и вязких. Производительность

пульверизаторов при дроблении известняка, поступающего в кусках около 50 миллиметров и измельчаемого до размеров в 3 миллиметров, достигает 20—25 т/ч при затрате мощности в

20—25 HP, а для несортированного мягкого угля, измельчаемого до размеров в 6 миллиметров, она достигает 250 т/ч при затрате мощности в 225—250 HP. Пульверизаторы получили большое распространение в Америке.

Лит.: Ч е ч о т т Г. О., Обогащение полезных ископаемых, вып. 1, Л., 1924; Левенсон Л. Б., Машины для обогащения полезных ископаемых, вып. 3 — Щековые дробилки, Л., 1926; его же, Дробильные валки, их теория, расчет и проектирование, «Труды Ин-та механическ. обработки полезных ископаемых», М., 1927, вып. 4; Richards R. Н. a. Locke С. Е., Textbook of Ore Dressing, N. Y., 1925; Taggart A. F., Handbook of Ore Dressing, N. Y., 1927; Peele R., Mining Engineers’ Handbook, 6 ed., N. Y., 1927. £. Прокопьев.