КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭКСЦЕНТРИКОМ

CONE CRUSHER WITH ADJUSTABLE ECCENTRIC

Mikhail Golovkin

graduate student, department of mechanical equipment, Belgorod State Technological University V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod

Nikolai Zagorodny

candidate of technical sciences, Associate Professor, Belgorod State University of Technology V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлен анализ особенностей конструкции конусной эксцентриковой дробилки, ее основные недостатки, такие как: низкая степень дробления, невозможность запуска дробилки в загруженном состоянии, чувствительность к неравномерной загрузке материала. Предложена разработанная модель конусной дробилки с регулируемым эксцентриковым узлом, позволяющая устранить вышеперечисленные недостатки, повысив при этом ее производительность и степень дробления.

ABSTRACT

This article presents an analysis of the design features of an eccentric cone crusher, its main disadvantages, such as: low degree of crushing, the impossibility of starting the crusher in a loaded state, and sensitivity to uneven material loading. The developed model of a cone crusher with an adjustable eccentric assembly is proposed, which makes it possible to eliminate the above disadvantages, while increasing its productivity and degree of crushing.

Ключевые слова: конусная дробилка; эксцентриковый узел; степень дробления.

Keywords: cone crusher; eccentric assembly; crushing degree.

Одними из самых распространенных машин для дробления материалов являются конусные дробилки. Однако, их конструкция является несовершенной, так как отсутствует возможность регулировки эксцентриситета и присутствует жесткая кинематическая связь между дробящим конусом и механизмом привода [1, c. 8 – 14]. В конусных эксцентриковых дробилках процесс дробления материала происходит за счет эксцентричного движения подвижного конуса внутри неподвижного. Материал, попадая между конусами, подвергается раздавливанию с изгибом. Процесс измельчения показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Процесс измельчения в конусной дробилке

Классическая конусная эксцентриковая дробилка состоит из подвижного вращающегося конуса внутри неподвижного конуса. Поверхность внутреннего и наружного конуса может быть либо гладкой, либо ребристой. Внутренний вращающийся конус жестко крепится на приводном валу [4, c. 105]. Подвижный конус приводится в движение за счет эксцентрика и выполняет колебательные движения, регулируя разгрузочный зазор между конусами (рис. 2).

Рисунок 2. Схема конусной дробилки

Материал, попадая в камеру дробления, при сужении расстояния между стенками конусов, начинает измельчаться за счет силы трения [2, с. 101]. Когда конус начинает двигаться в противоположную сторону зазор между стенками увеличивается, и измельченная фракция материала просыпается через разгрузочное отверстие. Наиболее крупные куски материала, которые не получилось измельчить до нужно размера, спускаются ниже и за счет повторного сближения конусов измельчаются до необходимого размера [5, с. 48].

Первая конусная дробилка с эксцентриковым узлом была создана Эдгаром Саймосом в 1920 г. До настоящего времени в конструкцию данной дробилки вносили незначительные изменения с целью повысить ее надежность и производительность [3, с. 67]. Конструкция конусной эксцентриковой дробилки для среднего и мелкого дробления представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Кинематическая схема конусной дробилки с эксцентриковым узлом

1 – распределительная чаша; 2 - камера дробления; 3 – внешний неподвижный конус; 4 – установочное кольцо; 5 - эксцентрик; 6 - передаточный механизм; 7 – коническая шестерня; 8 - подпятник; 9 - цилиндрическая шестерня; 10 - корпус; 11 - сферический подшипник; 12 - пружина; 13 - вал; 14 - подвижный внутренний конус.

Однако, конусная дробилка такого типа имеет низкую степень дробления в связи с тем, что подвижный конус является приводным и жестко связан с механизмом привода, что ограничивает его амплитуду качания. В связи с этим, даже материал низкой твердости не может быть измельчен на величину, большую чем зазор между конусами. Также конусная дробилка с эксцентриковым узлом чувствительна к неравномерной загрузке материала в камеру дробления, в результате чего износ плиты дробящего конуса будет происходить неравномерно и приведет к снижению эффективности дробления.

Еще одним недостатком конусных эксцентриковых дробилок является невозможность запуска в загруженном состояния. Перед запуском дробилки необходимо убедиться, что в камере дробления отсутствуют оставшиеся куски материала. Попытка включения дробилки с материалом внутри может привести к ее поломке.

Была разработана и смоделирована модель конусной эксцентриковой дробилки, принципиально отличающаяся от других тем, что эксцентриковый узел выполнен в виде двух пар дисков опорного и регулировочного, относительный угол поворота которых определяет величину отклонения подвижного конуса. Эксцентрик в предлагаемой модели не имеет свободного хода и таким образом внутренний подвижный конус кинематически связан с внешним. При этом для обеспечения запуска в загруженном состоянии предусмотрен механизм регулировки радиального отклонения эксцентрика в процессе работы.

Техническим результатом изобретения является автоматическая регулировка эксцентриситета оси подвижного конуса. За счет этого возможен запуск дробилки в загруженном состоянии, при нулевом эксцентриситете оси подвижного конуса и постепенное его увеличение в процессе работы.

Особенности данной конструкции заключаются в том, что дробящее усилие не зависит от центробежной силы. За счет передаточного механизма имеется возможность добиться большего усилия при меньшей скорости вращения, а также регулировать величину отклонения подвижного конуса от центральной оси. Модель данной конусной дробилки была спроектирована в среде SOLIDWORKS и показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Модель конусной дробилки с усовершенствованной конструкцией эксцентрикового узла

Схема усовершенствованной конструкции эксцентрикового узла конусной дробилки представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Усовершенствованная конструкция эксцентрикового узла конусной дробилки

  1-ведомый вал; 2-валик ролика; 3-верхний внешний диск; 4-нижний внешний диск; 6-дробящий конус; 7-верхнее кольцо между подшипниками; 8-нижнее кольцо между подшипниками; 13-кольцо под дробящим конусом; 15-опора нижних подшипников; 16-опорная плита; 17-опорное ребро; 18-палец верхний; 19-палец нижний; 20,21-подшипники; 22-регулировочный диск верхний; 23-регулировочный диск нижний; 24-ролик; 25-стакан нижний; 26-опора подвижного конуса.

Применение разработанной конструкции эксцентрикового узла конусной дробилки позволит повысить производительность и степень дробления, а также снизить потребление электроэнергии, что является экономически эффективным решением.

Список литературы:

1. Афанасьев М.М., Зарогатский Л.П., Нагаев Р.Ф. Динамика рабочего органа конусной дробилки // Машиноведение. 1976. № 6.
2. Бауман В.А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / В.А. Бауман, Б.В. Клушанцев, В.Д. Мартынов: учебник для ВУЗов. М.: Машиностроение, 1975.
3. Груздев        A.B. Тенденции совершенствования рабочего процесса в конусных дробилках / A.B. Груздев, Ю.А. Муйземнек // Строительные и дорожные машины. - 1999. -№7. - С. 5-7.
4. Клушанцев Б.В. Дробилки. Конструкция, расчёт, особенности эксплуатации / Б.В. Клушанцев, А.И. Косарев, Ю.А. Муйземнек. - М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.
5. Руднев В.Д. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления (методика расчёта) / В.Д. Руднев - Томск: Изд-во Томского университета, 1988. - 120 с.