Cars and the equipment for crushing of stone materials

CARS AND THE EQUIPMENT FOR CRUSHING OF STONE MATERIALS

      Crushing is process of consecutive reduction of the sizes of pieces of a firm material from initial the fineness of to demanded. By manufacture of rubble as a result of crushing the ready product turns out. In other cases this process is preparatory for the further processing, for example, by cement manufacture.

      Depending on initial and final the fineness of material pieces distinguish two principal views of process of crushing: crushing and a grinding. Depending on the fineness of an end-product distinguish: crushing - large (the size of pieces of 100-350 mm), an average (40-100 mm), small (5-40 mm); a grinding - rough (the size of particles of 5-0,1 mm), thin (0,1-0,05 mm), superthin (less than 0,05 mm).

      Theoretical bases of crushing and crushing of stone materials. The energy necessary for crushing of a material, depends on a number of factors: durabilities, fragility, uniformity of an initial material, its humidity, the size, the form, a relative positioning of pieces, a method of crushing, a kind and a condition of a working surface of the car, etc. the Analytical dependences establishing connection between power consumption on crushing and physicomechanical properties of the crushed material and parameters of an end-product, have the approached character.

      For definition of the energy necessary for crushing, some hypotheses are developed: the first speaks about proportionality of energy of again formed surface (the first hypothesis of crushing – a hypothesis of surfaces); the second - about proportionality of energy to volumes or weights of split up bodies (the second hypothesis - volumes); the third, combined, a hypothesis speaks about proportionality of energy of crushing to formed surfaces and volumes of split up bodies.

      Classification of methods and cars for crushing of materials. Depending on appointment and a principle of action of the cars intended for crushing of materials, following methods of destruction are used: crushing (fig. 2,), shock influence (fig. 2,), splitting (fig. 2,), a break (fig. 2,), abrasion (fig. 2). Thus simultaneously some methods can be realized, for example, crushing and abrasionе, blow and abrasion, etc. Necessity for various methods of crushing, and also in various by a principle of action designs and the sizes of cars for crushing is caused by variety of properties and the sizes of crushed materials, and also various requirements to the fineness of a ready product. Cars applied to crushing divide into crushers and mills.

      Crushers by an action principle divide on jaw (fig. 3,) in which the material is exposed crushing, to splitting and partially abrasion between two plates-cheeks at their periodic rapprochement; cone (fig. 3,) in which the material collapses in process crushng, a break and partial abrasion between two conic surfaces one of which moves excentricly in relation to another, carrying out continuous crushing of a material; rolling (fig. 3,) in which the material is crushed between two rolling, rotating towards to one another (are sometimes shaky rotate with different frequency and then crushing a material it is combined with abrasion); shock action which, in turn, happen hammering (fig. 3,) and rotor (fig. 3,); In hammering crushers the material is crushed basically by blow the hinged the suspended hammers, and also abrasion, in rotor - crushing is carried out at the expense of blow rigidly attached to a rotor beat, material blow about reflective plates and blows of pieces of a material one about another.

      A number of crushing cars (runners and disintegrators) can be carried to crushers and to mills as them disintegrators apply to a rough grinding and for small crushing.

      Mills by an action principle divide on drum-type (fig. 3, е-з) in which the material is crushed in rotating (fig. 3,) or vibrating (fig. 3,) a drum by means of the grinding bodies loaded into a drum or without them by blows and abrasion material particles one about another and about lining a drum (fig. 3,); the average course of the in which the material is crushed crushing and partial abrasion between any basis and a working surface of a sphere, it is shaky, a roller (in a roliko-pendular mill (fig. 3, a roller nestles centrifugal force on a board of a bowl and crushes a material getting between a board and a roller); shock (fig. 3, in which the material is crushed by blow hinge or rigidly fixed hammers (the product which has reached defined frame of a grinding, is taken out from an operative range of hammers by an air stream); jet (fig. 3, where the material is crushed as a result of a friction and impact of particles of a material one about another, and also about chamber walls at movement of particles under the influence of the air stream having a great speed.

      The listed ways of crushing concern a method of mechanical crushing under the influence of working body on a material or material particles one on another. There are methods of crushing of the materials, based on other physical phenomena: by means of electrohydraulic effect by realization of the high-voltage category in a liquid, ultrasonic fluctuations, changeable high and low temperatures, beams of the laser, energy of a stream of water, etc.

      Cars for crushing of materials should have the simple design providing convenience and safety of service; the minimum number of wearing out easily replaced details; safety devices which at excess of safe loads should collapse (spacers plates, shear bolts, etc.) or to be deformed (spring), preventing breakages of more difficult knots. The design should answer sanitary-and-hygienic norms of sound pressure, vibration and air dust content.

      Shchekovye crushers. Shchekovye crushers apply to large and average crushing. The work principle jaw crushers consists in the following. In the chamber of crushing having the form of a wedge and formed by two cheeks from which one in most cases is motionless, and another mobile, moves a material which is subject to crushing. The wedge-shaped form of the chamber of crushing provides an arrangement of larger pieces of a material from above, less large - below. The mobile cheek periodically comes nearer to the motionless. At rapprochement of cheeks (a compression course) material pieces are exposed to crushing. At a withdrawal of a mobile cheek (idling) material pieces move downwards by gravity and occupy new position or leave the crushing chamber if their sizes became less than the narrowest part of the chamber named a target crack. Then the cycle repeats.

      Character of movement of a mobile cheek depends on kinematic features of the mechanism jaw crushers. During application of these crushers for processing of various materials it was offered and a considerable quantity of the diversified kinematic schemes of the mechanism of crushers is carried out.

      Crushers with difficult movement of a mobile cheek have a compression course sufficient for intensive crushing on all height of the chamber of crushing. As it has been noted, an essential lack of these crushers is the intensive wear process of splitting up plates caused by a trajectory of movement of a mobile cheek. At the same time these crushers are easier on a design, more compactly, less metal-consuming. In some cases, for example, at application of such crushers in mobile installations or in underground minings, these advantages are defining; crushers with difficult movement of a cheek as well as crushers with simple movement of a cheek, widely use in various branches of a national economy, and them produce many machine-building firms in the world.

      Long-term practice of creation and operation jaw crushers shows that at a perfection estimation jaw crushers and its qualities simplicity of the kinematic scheme and a design should be taken especially into consideration. Scheme complication as it invitingly doesn't look at first sight, leads to design complication, operation rise in price.

      The main parameter jaw crushers is In х L - product of width In reception apertures for the length L crushing chambers. Width of a reception aperture - distance between splitting up plates in the top part of the chamber of crushing at the moment of the maximum withdrawal of a mobile cheek. This size defines maximum the fineness of the pieces loaded into a crusher: Dmax = 0,85 V.Dlina of the chamber of crushing L it is defined, how many pieces in diameter Dmax can be loaded simultaneously. Important parameter jaw crushers is also the width b a target crack. It is defined as the least distance between splitting up plates in the chamber of crushing at the moment of the maximum withdrawal of a mobile cheek. The width of a target crack can be changed the adjusting device. It allows to change the fineness of a ready product or to support the fineness of a constant irrespective of degree of deterioration of splitting up plates.

      Bed jaw crushers with difficult movement of a mobile cheek (fig. 4) the welded. Its lateral walls are connected among themselves by a forward wall of 1 box-shaped section and a back beam 4. Last also is the case of the adjusting device. Over a reception aperture the protective casing 2 preventing a departure of pieces of breed from the chamber of crushing is strengthened. The mobile cheek 9 represents steel casting which is located on an excentric part of a power shaft 3. The cracker is inserted Into the bottom groove for an emphasis accept plates 8. Accept the plate rests other end against a cracker of the adjusting device 5 with wedge the mechanism. The closing device consists of draft 7 and a cylindrical spring 6. A spring tension regulate a nut. At a course of compression the spring is compressed. Aspiring to be unclenched, it promotes return of a cheek and provides constant short circuit of links of the sharnirno-lever mechanism - a mobile cheek, accept plates, the adjusting device. The safety device represents accept a plate which breaks at the loadings exceeding admissible (for example, at hit in the chamber of crushing of not split up subjects). More rational are safety devices which don't collapse at increase of loadings. Such devices happen spring, frictional, hydraulic. Rigidity of springs should ensure functioning of a crusher at usual loadings. At hit in the chamber of crushing of not split up subjects of a spring are compressed on the size necessary for turning eccentric of a shaft at the stopped mobile cheek.

      In gaw crushers apply the hydraulic safety devices, allowing to pass to a normal operating mode automatically, without a crusher stop. There are safety devices in which the hydropneumatic accumulator is used. At an overload the liquid flows from the cylinder in the accumulator through an aperture with rather big section that provides fast operation of the device. Back in the cylinder oil passes through the channel with the reduced section through passage, gradually redeeming initial position. To regulation of width of a target crack in jaw crushers apply usually wedge the mechanism. Splitting up plates 10 and 11 are the basic working bodies jaw crushers. They replaceable, wearing. The expense of metal on splitting up plates makes about one third of all expenses on crushing. Plates jaw  crushers produce from high manganese a steel possessing high wear resistance. The design of a splitting up plate is defined its longitudinal and cross-section by profiles (fig. 5). A working part of a plate do corrugated and it is rare for primary (rough) crushing - smooth. The capture corner, size of a curvilinear or parallel zone and other parameters of the chamber of the crushing depends on a longitudinal profile of splitting up plates, influencing crushing process. Fluting trapezoidal forms (type I) apply to preliminary crushing in crushers with a reception aperture in width of 250 and 400 mm; fluting the triangular form (type II) of 500 mm and more and for definitive crushing in crushers with a reception aperture in width 250 use for preliminary crushing in crushers with a reception aperture in width, 400 and 600 mm. The step t and height h corrugation  for both profiles depending on width b a target crack is recommended to be defined on expression t=2h = b. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      МАШИНЫ  И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

      Измельчение является процессом последовательного  уменьшения размеров кусков твердого материала от первоначальной крупности  до требуемой. При производстве щебня  в результате измельчения получается готовый продукт. В других случаях  этот процесс является подготовительным для дальнейшей переработки, например, при производстве цемента.

      В зависимости от начальной и конечной крупности кусков материала различают  два основных вида процесса измельчения: дробление и помол. В зависимости  от крупности конечного продукта различают: дробление - крупное (размер кусков 100-350 мм), среднее (40-100 мм), мелкое (5-40 Мм); помол - грубый (размер частиц 5-0,1 мм), тонкий (0,1-0,05 мм), сверхтонкий (менее 0,05 мм).

      Теоретические основы дробления  и измельчения  каменных материалов. Энергия, необходимая для измельчения материала, зависит от ряда факторов: прочности, хрупкости, однородности исходного материала, его влажности, размера, формы, взаимного расположения кусков, метода дробления, вида и состояния рабочей поверхности машины и др. Аналитические зависимости, устанавливающие связь между расходом энергии на измельчение и физико-механическими свойствами измельчаемого материала и параметрами конечного продукта, носят приближенный характер.

      Для определения энергии, необходимой  для измельчения, разработано несколько  гипотез: первая говорит о пропорциональности энергии вновь образованной поверхности (первая гипотеза измельчения –  гипотеза поверхностей); вторая - о пропорциональности энергии объемам или массам дробимых тел (вторая гипотеза - объемов); третья, комбинированная, гипотеза говорит о пропорциональности энергии измельчения образующимся поверхностям и объемам дробимых тел.

      Классификация методов и машин для измельчения материалов. В зависимости от назначения и принципа действия машин, предназначенных для измельчения материалов, используются следующие методы разрушения: раздавливание (рис. 2, а), ударное воздействие (рис. 2, б), раскалывание (рис. 2, в), излом (рис. 2, г), истирание (рис. 2). При этом одновременно могут реализоваться несколько методов, например, раздавливание и истирание, удар и истирание и др. Необходимость в различных методах измельчения, а также в различных по принципу действия конструкциях и размерах машин для измельчения вызывается многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов, а также различными требованиями к крупности готового продукта. Применяемые для измельчения машины разделяют на дробилки и мельницы. 

      Рис.1. Схема основных методов механического измельчения:

      а – раздавливание; б – удар; в  – раскалывание; г – излом; д  – истирание. 

      Дробилки  по принципу действия разделяют на щековые (рис. 3, а), в которых материал подвергается раздавливанию, раскалыванию и частично истиранию между двумя плитами-щеками при их периодическом сближении; конусные (рис. 3, б), в которых материал разрушается в процессе раздавливания, излома и частичного истирания между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению к другой, осуществляя непрерывное дробление материала; валковые (рис. 3, в), в которых материал раздавливается между двумя валками, вращающимися навстречу один другому (иногда валки вращаются с разной частотой, и тогда раздавливание материала сочетается с истиранием); ударного действия, которые, в свою очередь, бывают молотковыми (рис. 3, г) и роторными (рис. 3, д); в молотковых дробилках материал измельчается в основном ударом шарнирно подвешенных молотков, а также истиранием, в роторных - дробление осуществляется за счет удара жестко прикрепленных к ротору бил, удара материала об отражательные плиты и ударов кусков материала один о другой. 

      Рис.2. Схемы принципов действия машин для дробления:

      а - щековая дробилка; б - конусная; в - валковая ударного действия; г - молотковая дробилка; д - роторная для помола каменных материалов; мельницы: е - вращающиеся  с мелющими телами; ж - вибрирующие  с мелющими телами; з - истиранием частиц материала друг о друга; и - среднеходные роликовые; к - ударные; л – струйные. 

      Ряд измельчающих машин (бегуны и дезинтеграторы) можно отнести к дробилкам  и к мельницам, так как их применяют  для грубого помола и для мелкого  дробления.

      Мельницы  по принципу действия разделяют на барабанные (рис. 3, е-з), в которых материал измельчается во вращающемся (рис. 3, е) или вибрирующем (рис. 3, ж) барабане с помощью загруженных в барабан мелющих тел или без них ударами и истиранием частиц материала один о другой и о футеровку барабана (рис. 3, з); среднеходные, в которых материал измельчается раздавливанием и частичным истиранием между каким-либо основанием и рабочей поверхностью шара, валка, ролика (в ролико-маятниковой мельнице (рис. 3, и) ролик прижимается центробежной силой к борту чаши и измельчает материал, попадающий между бортом и роликом); ударные (рис. 3, к), в которых материал измельчается ударом шарнирных или жестко закрепленных молотков (продукт, достигший определенной тонины помола, выносится из зоны действия молотков воздушным потоком); струйные (рис. 3, л), где материал измельчается в результате трения и соударения частиц материала одна о другую, а также о стенки камеры при движении частиц под действием воздушного потока, имеющего большую скорость.

      Перечисленные способы измельчения относятся  к методу механического измельчения  под воздействием рабочего органа на материал или частиц материала одна на другую. Существуют методы измельчения  материалов, основанные на других физических явлениях: с помощью электрогидравлического эффекта путем осуществления  высоковольтного разряда в жидкости, ультразвуковых колебаний, быстроменяющихся высоких и низких температур, лучей  лазера, энергии струи воды и др.

      Машины  для измельчения материалов должны иметь простую конструкцию, обеспечивающую удобство и безопасность обслуживания; минимальное число изнашивающихся легко заменяемых деталей; предохранительные  устройства, которые при превышении допустимых нагрузок должны разрушаться (распорные плиты, срезные болты  и др.) или деформироваться (пружины), предотвращая поломки более сложных  узлов. Конструкция должна отвечать санитарно-гигиеническим нормам звукового  давления, вибрации и запыленности воздуха.

      Щековые дробилки. Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления. Принцип работы щековой дробилки заключается в следующем. В камеру дробления, имеющую форму клина и образованную двумя щеками, из которых одна в большинстве случаев является неподвижной, а другая подвижной, подается материал, подлежащий дроблению. Клинообразная форма камеры дробления обеспечивает расположение более крупных кусков материала сверху, менее крупных - внизу. Подвижная щека периодически приближается к неподвижной. При сближении щек (ход сжатия) куски материала подвергаются дроблению. При отходе подвижной щеки (холостой ход) куски материала подвигаются вниз под действием силы тяжести и занимают новое положение или выходят из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, называемой выходной щелью. Затем цикл повторяется.