По конструктивному исполнению различают дробилки с подвешенным конусным валом и дробилки с консольным валом и с нижней опорой.

Процесс дробления исходного продукта в конусных Дробилках протекает в пространстве между внешним и внутренним дробящими конусами. Дробление кусков камней происходит в той половине кольцевого пространства, в которой поверхности в данный момент сближаются, а на противоположной стороне кольцевого пространства, где поверхности расходятся, в этот момент будет происходить разгрузка. Таким образом, процесс Дробления и выдачи готового продукта в конусной дробилке протекает непрерывно. Внешний конус неподвижен и связан с корпусом (станиной) дробилки. Внутренний подвижной конус насажен на ось, нижний конец которой свободно входит в эксцентрично расточенное отверстие стакана-эксцентрика. Верхний конец оси подвешен шарнирно на траверсе, перекрывающей загрузочное отверстие дробилки. Геометрические оси подвижного и неподвижного конусов образуют угол 2…3°.

При вращении эксцентрикового стакана нижний конец оси движется по круговой траектории, ее геометрическая ось описывает конусную поверхность с вершиной в точке подвеса. При этом подвижной конус будет как бы обкатывать внутреннюю поверхность неподвижного конуса. Благодаря криволинейной поверхности дробящих конусов облегчается процесс дробления, так как процесс раздавливания совмещается с изгибом, а сопротивление изгибу значительно меньше, чем сопротивление раздавливанию. Основные детали конусных дробилок изготовляют из высококачественных материалов.

Конусы от износа защищены броней из высокомарганцовистой стали.

Конусные дробилки предназначены для крупного, среднего и мелкого дробления твердых и средней прочности горных пород, настоящее время в промышленности нерудных строительных материалов их используют в основном для среднего и мелкого дробления и реже для крупного. Эксплуатация конусных дробилок крупного дробления подтверждает, что они свободно достигают паспортной производительности и могут работать с перегрузкой до 15—20%.

В отличие от щековых конусные дробилки более производительны (хотя и более сложны), процесс дробления в них непрерывный, при эксплуатации допускают некоторые перегрузки.

Большие конусные дробилки крупного дробления могут работать без пластинчатого питателя при порционной загрузке материалом, т. е. «под завалом». Дробилки меньшего размера обычно работают с питателями, обеспечивающими равномерную загрузку.

В конусных дробилках материал раздавливается между поверхностями двух конусов: вращающимся внутренним и неподвижным внешним конусом. В зависимости от типа дробилки внутренний конус совершает круговые колебания по одной из трех схем. В конусных дробилках с крутым конусом и подвешенным валом внутренний конус совершает круговые колебания около неподвижной точки 0, находящейся на оси наружного конуса, при этом центр основания внутреннего конуса описывает окружность вокруг этой оси. В конусных дробилках с крутым конусом круговые колебания внутреннего конуса совершаются с перемещением его оси по образующей АВ цилиндра с радиусом, равным эксцентрицитету. В дробилках с консольным валом точка 0, вокруг которой совершаются круговые колебания внутреннего конуса, смещена вниз до уровня верхней кромки наружного конуса.

При круговых колебаниях поверхность внутреннего конуса поочередно то приближается к поверхности наружного конуса, то удаляется от нее. В момент приближения внутреннего конуса к поверхности внешнего происходит дробление, а при удалении раздробленный материал под действием собственного веса выпадает из кольцевого отверстия дробилки. Таким образом дробление и разгрузка в дробилке происходят непрерывно.

Конусные дробилки классифицируют по следующим признакам.

По конструктивному исполнению: дробилки с подвешенным валом — с крутым конусом (гирационные); дробилки эксцентриковые — с крутым конусом; дробилки с консольным валом (грибовидные), которые в свою очередь подразделяются на нормальные для среднего дробления, среднеконусные для мелкого дробления и ко-роткоконусные для особо мелкого дробления.

По технологическому назначению: дробилки крупного дробления (ККД) с шириной загрузочного отверстия 500—1500 мм; дробилки среднего дробления (КСД) (максимальные размеры поступающих кусков в зависимости от диаметра конуса дробилки допускаются 30—550 мм); дробилки мелкого и среднего дробления (КМД) (максимальные размеры поступающих кусков в зависимости от диаметра конуса дробилки допускаются 35—170 мм).

Рис. 1. Схемы конусных дробилок
а — гирационная; б — эксцентриковая; в — грибовидная

Дробилки с подвешенным валом и эксцентриковые применяют для крупного, а дробилки с консольным валом — для среднего и мелкого дробления, в основном для вторичного дробления. Конусные дробилки для среднего и мелкого дробления характеризуются диаметром основания дробящего конуса, а дробилки крупного дробления с крутым конусом — шириной загрузочного отверстия.

Конструкция конусных дробилок

Дробилка с подвешенным валом состоит из нижней части (основания) и средней части корпуса, скрепленных болтами. На корпусе крепится массивная траверса, в центре которой смонтирована подвеска (подшипник) вала дробящего конуса, закрываемая колпаком. Подвеска вала состоит из опорного кольца и втулок. Наличие конусов на нижнем торце и наружной поверхности втулки обеспечивает прилегание деталей при отклонении оси вала от вертикали, т. е. втулка как бы перекатывается по опорному кольцу внутри втулки. Подвеска вала, испытывающая высокие нагрузки, — один из ответственных узлов конусных дробилок.

Средняя часть корпуса состоит из двух частей и является неподвижным (наружным) конусом. С внутренней рабочей стороны корпус выложен броневыми плитами из марганцовистой стали.

На вал наглухо насажен дробящий (внутренний) конус с защитной броней из марганцовистой стали. Нижний конец вала вставлен в наклонную расточку эксцентриковой втулки с укрепленным на ней коническим зубчатым колесом. Поверхности эксцентриковой втулки, воспринимающие радиальные нагрузки, залиты или наплавлены баббитом. Втулка вращается в вертикальном стакане, отлитом заодно с нижней частью корпуса. Внутри стакана запрессована стальная втулка. Уплотнение служит для предохранения наиболее уязвимого места (эксцентриковой втулки) от пыли.

Коническое зубчатое колесо находится в зацеплении с малой зубчатой шестерней, закрепленной на приводном валу. Привод дробилки может быть осуществлен непосредственно от тихоходного электродвигателя или от электродвигателя с помощью клиноременной передачи. В дробилках крупного дробления в последнее время начали применять гидродинамический привод, который передает крутящий момент от электродвигателя на эксцентрик через гидромуфту или гидротрансформатор.

Дробящий конус выполнен удлиненным и с крутым углом у основания конуса (примерно 70—80°). Броня (футеровка) состоит из двух или трех колец, надеваемых на корпус конуса и затягиваемых сверху гайкой. Для плотного прилегания брони к корпусу конуса зазор между ними заливают цинком.

Рис. 2. Конусная дробилка крупного дробления ККД-1500

Средняя часть корпуса (неподвижный или наружный конус) покрыта броней, состоящей из двух рядов плит, расклиненных по окружности и опирающихся на выступ в нижней части корпуса. Для предупреждения сдвига брони вверх под действием выталкивающих усилий в ней предусмотрены специальные выступы, входящие в соответствующие впадины на корпусе. Перед установкой уступы брони с задней (ребристой) стороны заливают цементным раствором.

Разгрузочной (нижней) части обоих конусов придано криволинейное очертание, что способствует получению более одинакового по размерам продукта и увеличивает производительность дробилки до 10%.

Дробилка работает следующим образом. При вращении эксцентриковой втулки ось дробящего конуса описывает коническую поверхность с вершиной в неподвижной точке подвеса на траверсе, т. е. совершает качательное круговое движение, в результате чего образующие дробящего конуса и неподвижного конуса то сближаются, то расходятся. Вследствие трения, возникающего между дробимым материалом и дробящим конусом, в дробильной камере чистое перекатывание (качение) дробящего конуса сопровождается и некоторым его проскальзыванием.

Сырье подают в загрузочное отверстие траверсы. Оно дробится между конусами и, постепенно опускаясь вниз, разгружается непрерывно. Смазка дробилки (приводного вала, вала дробящего конуса и эксцентриковой втулки) жидкая, циркуляционная, от отдельной насосной установки. Смазка подвески дробящего конуса густая.

Смазка дробилки производится от шестеренчатого насоса. Масло из бака подается в фильтр-холодильник и оттуда по трубе подводится к крышке под эксцентриковую втулку. Выпускают масло по сливной трубе. Для работы в зимнее время и в неотапливаемых помещениях бак для масла оборудован электроподогревом, позволяющим поднимать температуру масла перед запуском дробилки. В летнее время при повышенной температуре масла к фильтру-холодильнику предусмотрен подвод воды.

Фундамент дробилки обычно изготовляют с таким расчетом, чтобы центральная (нижняя) часть позволяла свободный доступ к ней (ремонт, монтаж, демонтаж).

Дробилка с консольным валом (грибовидная). Дробилка с консольным валом отличается от конусной дробилки крупного дробления конфигурацией внутреннего и наружного конусов. Дробящий конус приводится в движение от горизонтального вала через коническую зубчатую передачу и вал, который вращается в конусной втулке, имеющей наклонную эксцентричную расточку. Дробящий конус опирается на сферический бронзовый подпятник. Вес вала и дробящего конуса, а также вертикальные составляющие усилия дробления воспринимаются этим подпятником. Поступающий на дробление материал направляется на тарелку, закрепленную в верхней части вала, и при качании тарелки сбрасывается на дробящий конус, который покрыт броней 8 из марганцовистой стали.

Рис. 3. Конусная дробилка с консольным валом (грибовидная)

Конусная втулка опирается на подпятник, состоящий из стальных и бронзовых шайб. Консольный вал вращается в бронзовой втулке.

При качании дробящего конуса с валом возникает центробежная сила, направленная в сторону смещения вала. При вращении конусной втулки, центр тяжести которой не совпадает с осью ее вращения, также возникают центробежные силы. Для уравновешивания этих центробежных сил и для исключения возможной вибрации заливают свинцом часть обода (пазуху) большого конического колеса или отливают колесо с соответствующим приливом (дебалансом).

Для предохранения трущихся поверхностей сферического подпятника от пыли дробящий конус имеет гидравлическое уплотнение. Это уплотнение состоит из воротника, имеющего форму усеченного конуса и выполненного из прорезиненной ткани, один конец которого закреплен на дробящем конусе, а второй конец находится в кольцевой канавке опорной чаши. Кольцевая канавка заполняется водой (летом) или незамерзающей жидкостью (зимой). Применяются также и механические уплотнения, например, в виде специальных воротников, устанавливаемых на неподвижной опорной чаше и поджимаемых к дробящему конусу пружинами.

Для регулирования размеров разгрузочного отверстия служит опорное кольцо, притянутое пружинами к станине дробилки.

В опорное кольцо ввернут на трапецеидальной резьбе наружный конус. При попадании в дробящее пространство дробилки недробимых (металлических) предметов благодаря пружинам наружный конус вместе с броней приподнимается, что предотвращает аварию. Однако от заклинивания посторонних предметов это полностью не предохраняет, а извлечение их сопряжено с большими трудностями. Дробилка имеет централизованную смазку и стопорное устройство.

Степень измельчения в конусных дробилках с консольным валом достигает 20 и более. Здесь материал дробится более равномерно, чем в конусных дробилках других типов, .так как образующие обоих конусов расположены в нижней части параллельло друг другу.

На рис. 4 представлены профили дробящих пространств конусных дробилок. Длина зоны параллельности принимается с таким расчетом, чтобы время, затрачиваемое на проход этой зоны кусками раздробленного материала, было равно или несколько больше времени одного полного оборота дробящего конуса. Таким образом, каждый кусок дробимого материала, проходя зону параллельности, подвергается дроблению не менее одного раза.

Длина зоны параллельности для дробилок с консольным валом нормального типа может быть принята равной 0,08 наружного диаметра дробящего конуса. В короткоконусной дробилке зона параллельности составляет 0,16—0,17 диаметра дробящего конуса, что обеспечивает, особенно при мелком дроблении, получение продукта с более одинаковыми по величине кусками. Как видно из рисунка, у дробилок нормального типа рабочая полость (вверху) более широкая, а зона параллельности (внизу) менее длинная, чем у короткоконусных дробилок.

Рис. 4. Профили дробящего пространства конусных дробилок
а — нормальных типа КСД; б — короткоконусных типа КМД

Дробящий конус у дробилок с консольным валом выполнен из двух частей: корпуса и брони. Угол у основания конуса обычно принимают равным 40—42°. Броню из марганцовистой стали отливают в виде рубашки.

Рис. 5. Короткоконусная дробилка с гидравлической регулировкой и гидравлическим предохранительным устройством а — общий вид дробилки; б — схема гидравлического устройства

Процесс регулирования ширины разгрузочного отверстия с помощью трапецеидальной резьбы трудоемок. Резьбовое соединение дружного конуса и опорного кольца в процессе работы забивается пылью, которая смешивается со смазкой, уплотняется и тем самым затрудняет регулирование. Нередко для проворачивания наружного конуса применяют лебедки и краны. При этом резьбу предварительно продувают паром.

Эти недостатки конусных дробилок с консольным валом устранены в новых конструкциях дробилок для среднего и мелкого дробления с гидравлическим регулированием.

Модернизированная короткоконусная дробилка с диаметром конуса 2200 мм представлена на рис. 5. Дробящий конус закреплен на стакане, который может свободно перемещаться вдоль эксцентрикового стакана. Стакан через шаровую опору, чашу и скалку со сферическими концами опирается на поршень. Пространство между поршнем и нижней крышкой цилиндра заполнено маслом. Эта полость маслопроводом соединена с аккумулятором, заполненным инертным газом (азотом) под высоким давлением. При попадании в дробилку металлических или других недробимых предметов давление на масло резко повышается и последнее, сжимая инертный газ, вытесняется в аккумулятор; поршень, а следовательно, и дробящий конус опускаются, ширина разгрузочного отверстия увеличивается, и недробимый предмет выпадает. После снятия дополнительной нагрузки находящийся в аккумуляторе инертный газ вытесняет масло обратно в полость цилиндра, поднимая при этом поршень, и дробящий конус возвращается в исходное положение.

Если недробимый предмет застрянет в дробилке, то после 4—5-кратного колебательного движения масла в гидравлической системе дробилка автоматически отключится от сети и остановится. Для извлечения заклинившегося предмета необходимо спустить из гидравлического цилиндра масло и немного опустить дробящий конус.

Вследствие введения дистанционного гидравлического регулирования модернизированные конусные дробилки сравнительно легко «вписываются» в систему централизованного автоматизированного управления.

Основные расчеты конусных дробилок

Определение производительности конусных дробилок. Дробление и разгрузка продукта в конусных дробилках осуществляются так же, как в щековых.

Отличие только в том, что в конусных дробилках дробление и разгрузка происходят непрерывно. Таким образом, приведенные выше для щековых дробилок формулы определения наивыгоднейшего числа оборотов, производительности и расхода энергии можно использовать с соответствующими поправками и для конусных дробилок. Следует отметить, что эти формулы применимы при расчете только тех конусных дробилок, в которых материал выпадает под действием силы тяжести. Таким образом, указанные формулы действительны для конусных дробилок с крутым конусом.

При расчете дробилок с консольным валом (грибовидных), в которых материал выпадает из дробилки под действием силы тяжести и центробежных сил инерции, эти формулы неприемлемы.

При расчете конусных дробилок допустим, что оси дробящего конуса и вертикального вала при работе параллельны (как у дробилок эксцентриковых). Для дробилок с крутым конусом и подвешенным валом это отступление не имеет практического значения, поскольку угол между осями обычно не превышает 2—3°.

Процесс дробления и разгрузки в дробилке с консольным валом (грибовидной) резко отличается от тех же процессов не только в щековой дробилке, но и в конусной дробилке с крутым конусом. В дробилке с консольным валом раздробленный материал не выпадает свободно вертикально вниз под.действием одной силы тяжести, а скользит по наклонной поверхности дробящего конуса, подвергаясь действию сил тяжести и центробежных сил инерции.

Рис. 6. Схема к определению производительности дробилок с консольным валом

—

Конусные дробилки применяют для дробления прочных и высокопрочных горных пород на различных стадиях дробления.