Модернізація щокової дробарки

ВСТУП

         Задачі розвитку народного господарства України, зокрема  ріст промислового та цивільного будівництва, потребують значного збільшення видобування  і переробки мінеральної сировини, утилізації залізобетонних виробів  і конструкцій, виробництва у  все більших обсягах нерудних будівельних матеріалів, що забезпечують матеріалами підприємства виробництва будівельних виробів і конструкцій.

   Для виробництва будівельних матеріалів, а також інших вихідних продуктів, які необхідні для  задоволення  потреб підприємств будівельної індустрії машинобудівні заводи випускають самі різноманітні машини і обладнання, ведеться будівництво нових і проводиться реконструкція існуючих підприємств гірничо-рудної, хімічної, металургійної промисловості, промисловості будівельних матеріалів і деяких інших галузей народного господарства де мінеральна сировина і інші матеріали піддаються подрібненню. В умовах науково-технічної революції відбувається непервна зміна і вдосконалення конструкцій машин із загальним збільшенням обсягів їх випуску.

   Передбачуване зниження собівартості продукції при одночасному підвищенні її якості і збільшенні рентабельності виробництва грунтується на широкому впровадженні нової техніки і підвищенні ефективності використання існуючого обладнання. Особливу увагу при цьому варто приділити вдосконаленню дробарно-сортувального  обладнання, яке широко застосовується при подрібненні різного роду матеріалів, і експлуатаційні витрати  якого  складають значну частку затрат при переробцы сировини.    

   Так за даними металургійної промисловості в середньому біля 40% вартості і до 60% енергії, що витрачається на переробку руди, припадає на

   

процеси подрібнення. Подрібнення є також основним процесом при виробництві будівельних  матеріалів - таких як щебінь, цемент, пісок, гравій об’єми випуску яких зростають з кожним роком, у зв’язку із значним ростом будівельних робіт і завданнями на найближчий час які витікають у звязку із будівництвом щирокої мережі автомобільних доріг міжнародного значення.

   На  даний час в Україні знаходиться  в експлуатації порядка 6 тисяч різноманітних подрібнюючих машин  постає  питання  забезпечиення їхньої безперебійної і надійної роботу, так як їх простої з будь яких причин призводять до значних збитків.

   В зв’язку з різними характеристиками перероблюваного матеріалу, а також різними вимогами до кінцевого продукту, машинобудівні заводи повинні випускати самі різноманітні за типом і розміром подрібнюючі машини, причому поряд із створенням нових машин необхідно неперервно змінювати і вдосконалювати існуючі конструкції машин,  наррощуючи обсяги їх випуску.

   При створенні машин велика увага  приділяється питанням покращення умов праці обслуговуючого персонала, а  іменно механізації і автоматизації  трудомістких процесів, забезпечення діючих санітарних норм із допустимого рівня шуму , вібрації і запиленості. Автоматизація виробничих процесів-самий дієвий і перспективний спосіб підвищення якості готової подукції і збільшення  продуктивності обладнання , тому основні дробарні машини пристосовані для їх включення в автоматичні лінії. Системне уявлення наявного парку подрібнюючих машин різної конструкції, як вітчизняного так і закордонного виробництва може явитися відправною точкою для пошуку нових рішень в області створення прогресивних машин і раціональних технологічних рішень при їх проектуванні.

       І. Опис технологічної лінії

       

       Одним із головних видів будівельних матеріалів є цемент, який по праву називають  «хлібом будівництва». Сировиною  для виробництва цементу є  два основних компоненти: вапняк (чи крейда) і глина.

       Залежно від хімічного чи мінералогічного складу цих компонентів до них можна додавати інші матеріали: природні мінерали чи відходи — шлаки металургійних і хімічних виробництв.

       Виробництво цементу здійснюється за мокрим, сухим  чи комбінованим способами.

       Характерною рисою мокрого способу є введення в технологічний процес значної кількості води, в основному при подрібнюванні й помелі вихідної сировини (вапняку, крейди, глини). При подальшій тепловій обробці в обертових печах на випаровування води витрачається велика кількість теплоти. Тому обертові печі виходять досить довгими. Мокрий спосіб найпоширеніший у країнах, що мають значні джерела палива.

       За  сухого способу виробництва вихідні  сировинні матеріали надходять  у технологічний процес із природною  вологістю, завдяки чому використовують коротші обертові печі.

       Прагнення зменшити витрати палива при тепловій обробці сировини в обертових  печах і водночас більш повно  використовувати устаткування діючих технологічних ліній мокрого  способу сприяло розробленню  комбінованого способу виробництва. За цього способу вихідні сировинні матеріали подрібнюються і мелються на устаткуванні мокрого способу. Після цього здійснюється глибоке зневоднювання отриманого сировинного шламу на фільтрпресах. Випалювання виконують у коротких обертових печах. 
 

         
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рис 1.1 Технологічна схема виробництва  цементу мокрим способом

       

       

       За  мокрим способом виробництва (рис. 1.1) вихідні сировинні матеріали, що добуваються в кар'єрах, проходять першу стадію оброблення — подрібнення у щокових, конусних, молоткових чи роторних, валкових дробарках, гідрофолах. М'які сировинні матеріали (глина, крейда) попередньо подрібнюються в глинобовтанках 2 чи млинах 3 типу «Гідрофол» з додаванням води. Вибір того чи іншого устаткування для подрібнення залежить від фізико-механічних властивостей вихідної сировини.

       Великі  куски вапняку, пройшовши першу  стадію дроблення в дробарці / (щоковій), спрямовуються на другу стадію в  молоткову дробарку 4, попередньо відсортувавшись на грохоті 5, і далі на склад сировини. Схема дроблення після щокової дробарки дає змогу направити матеріал на молоткову дробарку, а потім на грохот.

       

       Підготовлені  й віддозовані матеріали надходять  у трубні кульові млини 6 для розмелювання в шлам вологістю 35...45 % і в крайніх випадках ЗО...50 %. Для отримання такої консистенції в млини додають багато води, щоб мати задовільну рухливість шламу для його транспортування за допомогою шламових насосів по трубопроводах. Підвищення вологості шламу небажане, оскільки це призводить до зайвої витрати теплоти на випаровування води.

       Із  млина 6 шлам перекачується в проміжні вмістища 7, звідки надходить у горизонтальні шламові басейни 10, де доводиться до потрібного хімічного складу і безперервно перемішується крановими мішалками. Із басейнів шлам по трубопроводу подається до дозувальних пристроїв / / і далі — в обертову піч 12, де під дією спалюваного палива відбувається термохімічна обробка шламу й утворюється цементний клінкер. Температура газів у печі становить 2000...2050 К. Спалюване в печі паливо (тверде — вугільний порошок, рідке — мазут і газоподібне) подається в піч за допомогою пальників відповідних конструкцій. Відпрацьовані гази з обертової печі по трубопроводу 9 спрямовуються на очищення в електрофільтр 8 і далі в трубу.

       У колосниковий охолодник 14 цементний клінкер подається конвеєром 13, охолоджується до 380 К і транспортується на склад. Після цього віддозований клінкер разом із добавками 15 передається в кульовий цементний млин / 7 помольного агрегату 16. Готовий цемент пневмотранс-иортом спрямовується до силосних складів 18, а звідти — до пакувального відділення 19 і на транспортні засоби — морські судна, в автомобільний транспорт, спеціалізовані залізничні вагони тощо.

       Повітря з повітряних сепараторів помольного агрегату 16 після очищення в електрофільтрі викидається в атмосферу. 
 

ІІ. Огляд існуючих конструкцій машин для подрібнення матеріалів.

2.1.Область застосування, принцип дії, класифікація дробарок.

    У промисловості будівельних матеріалів щокові дробарки (ЩД) застосовують для грубого і середнього подрібнення гірських порід з межею міцності на стиск до 300 МПа при виробництві щебеню, гравію, піску, а також при подрібненні вапняку на цементних заводах.

    Щокові  дробарки відрізняються великою  різноманітністю конструкцій, і  в залежності від кінематичних і конструктивно-технологічних особливостей їх розділяють на три основні групи: дробарки з простим рухом  щоки,  дробарки із складним рухом  щоки і дробарки із комбінованим рухом щоки.

    Крім  того, дробарки розрізняються:

    -  за типом підвісу рухомої щоки (верхнім і нижнім);

    -  за кількістю робочих камер  (одно- і двокамерні);

    - за типом привода (шарнірно–важільні  з ексцентриковим валом, з кулачковим механізмом, з гідроприводом).

    У дробарці з простим рухом (ЩДП) рухома щока у верхній частині підвішена на нерухомій осі, а верхня голівка шатуна шарнірно з'єднана з ексцентриковим валом.

    

    У дробарок із складним рухом щоки (ЩДС) рухома щока верхнім кінцем безпосередньо  підвішена на ексцентриковому валу, а нижня шарнірно, за допомогою розпірної плити з'єднана з клиновим регулювальним пристроєм, розташованим на задній частині станини.        При обертанні ексцентрикового вала рухома щока робить складний рух: колихання по дузі окружності щодо осі ексцентрикового вала і зворотно-поступальний рух вздовж нерухомої щоки. Для цього типу дробарок характерно, що будь-яка точка, яка належить рухомій щоці, описує замкнуту траєкторію: у нижній частині це витягнутий еліпс, у верхній форма траєкторії наближається до окружності. Характер руху рухомої щоки показує, що в ЩДС стираючі зусилля переважають над роздавлюючими.

    Досвід  експлуатації ЩД показує, що термін служби подрібнючих плит знаходиться в  прямої залежності від вертикальної складової ходу рухомої щоки, при цьому вартість плит перевищує 30% загальних експлуатаційних витрат.

    У зв'язку з цим однією із головних переваг ЩДП перед ЩДС є  менша питома витрата подрібнюючих плит, що і визначає, поряд з іншими перевагами, їх більш широке поширення.

    ЩДП варто застосовувати при подрібненні  високоміцних і абразивних порід, а ЩДС – для подрібнення порід меншої міцності й абразивності, тому що вони менш піддаються залипанню при подрібненні в’язких порід. Однак  через малі габарити ЩДС застосовуються на дробарно-сортувальних установках і при подрібненні міцних і абразивних порід.

    В свою чергу, у ЩДП можна виділити чотири характерні підгрупи.

    

    1. Для першої підгрупи (рис.1.1,а)  характерно, що рухома щока підвішується у верхній частині, а зусилля від привода передається через нижню частину щоки, при цьому у верхній частині робочої камери дробарки розвиваються менші зусилля, аніж у нижній. Істотним недоліком ЩДП цієї підгрупи є мала продуктивність верхньої частини  робочої камери, що не забезпечує матеріалом нижню, і як наслідок приводить до нерівномірності роботи дробарки і в цілому знижує продуктивність. Проте, через простоту конструкції і досить високу експлуатаційну надійність, дробарки цієї підгрупи знайшли саме широке застосування як у нас, так і за рубежем. Перевагами таких дробарок є мала частка стираючих зусиль, внаслідок чого знос футерувальних плит тут найменший.

    2. ЩДП другої підгрупи (рис. 1.1,б)  відрізняються тим що рухома  щока шарнірно закріплена на  осі в нижній частині, а привод  її здійснюється через верхню  частину. Цим самим усунуті  основні недоліки першої групи  – хід щоки у верхній частині робочої камери максимальний, у нижній – мінімальний. Однак тут очевидні такі недоліки: через малий хід рухомої щоки в нижній частині утруднене розвантаження подрібненого матеріалу, можливі завали, що  в цілому знижує продуктивність. Крім цього, ЩДП цієї підгрупи мають велику встановлену потужність привода і металоємність рухомої щоки, що ускладнює їхню експлуатацію і знижує надійність, через що ЩДП цієї  підгрупи широкого поширення не одержали.

    3. У ЩДП третьої підгрупи (рис.1.1,в)  рухома щока має рівномірний хід по всій її довжині. Це забезпечує раціональні умови процесу подрібнення.  Ці ЩДП мають велику продуктивність  порівняно з першими двома підгрупами. Однак дробарки цієї підгрупи мають складну кінематичну схему привода, у зв'язку з чим широкого поширення не отримали.