Дробилки для щебня: роторная дробилка – главная по кубовидности

При строительстве автомобильных дорог важным критерием, определяющим надежность их работы, является качество щебня, используемого в конструктивных слоях дорожной одежды. Ежегодно дорожникам необходимы десятки миллионов кубометров кубовидного щебня для отсыпки верхнего слоя дорог.

 

Дробилки ударяющие, истирающие и раздавливающие

Практически весь щебень, используемый в дорожном строительстве, получается путем дробления горных пород на специализированном оборудовании с единым названием – дробилки, объединяющем машины, принцип действия которых отличается по существу. Единственное, что их объединяет, это функциональное назначение – превратить карьерный камень в полезный для строительства продукт.

Различают три базовых типа дробилок – по трем типам воздействия рабочего дробящего органа на обрабатываемый материал.

Появившаяся первой щековая дробилка использует эффект раздавливания материала между двумя поверхностями при сравнительно медленном нарастании давления. Принцип действия конусной дробилки основан и на истирании, и на сжатии материала между двумя движущимися поверхностями. Дробилка ударного действия (и в первую очередь роторная дробилка, появившаяся в середине ХХ века) измельчает материал посредством ударов: либо по куску материала, лежащему на поверхности, либо ударом быстро движущейся детали (до 70 м/сек.) по куску материала, либо ударом куска материала, движущегося с большой скоростью, о неподвижную плиту. На долю щековых и роторных дробилок приходится сегодня около 80% всего мирового производства щебня.

Основными параметрами, характеризующими щековую дробилку, являются  размеры загрузочного и разгрузочного отверстий. Шириной загрузочного отверстия определяется наибольший размер загружаемых кусков материала. Максимальный размер загружаемого куска принимается равным 0,8–0,85 ширины загрузочного отверстия. От равномерности подачи материала и равномерности распределения его по длине загрузочного отверстия зависит производительность дробилки.

Все указываемые изготовителями величины производительности являются только справочными, теоретически рассчитанными исходя из максимальных возможностей машины при дроблении эталонного материала определенного исходного размера и прочности. Так как на величину реальной производительности влияют способ и интенсивность подачи исходного материала, неоднородность его гранулометрического состава с возможностью попадания «негабарита» или недробимых элементов, то реальную величину производительности необходимо оценивать как 60–75% от указанных в рекламных каталогах.

Щековые дробилки по характеру движения подвижной щеки делятся на два больших класса – на дробилки с простым или сложным качанием щеки. Дробилки со сложным качанием щеки обеспечивают дробление материала не только за счет сжатия, но и за счет его истирания между рабочими поверхностями, так как величина вертикальной составляющей хода щеки в этих дробилках существенно выше. Однако ценой этого повышения эффективности является снижение срока службы защитных футеровок за счет повышенного износа.

По конструктивным признакам все существующие ударные дробилки (дробилки ударного действия) разделяются на следующие типы: молотковая дробилка с шарнирно-подвешенными молотками и роторная дробилка с жестко закрепленными билами.

Для производства товарного щебня из горных пород преимущественно используется роторное дробильное оборудование, так как колосниковые решетки молотковых дробилок не позволяют обеспечить надежной работы с материалом средней и высокой прочности.

Икона отечественного дробильного стиля

Базовым отечественным игроком на рынке дробильного оборудования, предназначенного для высокопроизводительного получения товарного щебня, принято считать ОАО «Дробмаш», отмечающий нынче свое 80-летие и выпускающий все известные типы стационарного оборудования для получения товарного щебня.

Щековую группу представляет типоразмерный ряд дробилок, выполненных по схеме со сложным качанием щеки, которые обеспечивают успешную работу с материалом с пределом прочности при сжатии до 300 МПа. Дробилки зарекомендовали себя надежными машинами, обеспечивающими дробление горной породы с размером куска до 600 мм (ДРО-609). Стоимостная политика предприятия обеспечивает устойчивый спрос на данные машины.

Однако, как и у всех щековых дробилок, степень измельчения материала у них не высока. Роторная машина имеет наглядное преимущество по степени измельчения.  (См. графики гранулометрического состава готового материала.)

График гранулометрического состава готового материала после дробления в щековой дробилке  

 График гранулометрического состава готового материала после дробления в роторной дробилке

Скорость бил до 41,5 м/сек позволяет обеспечить степень измельчения до 7–8 единиц при дроблении прочных известняков. Такая энергетическая эффективность имеет и свою оборотную сторону – производство большого количества отсевов (0–5 мм). Однако это компенсируется высоким выходом кубовидных зерен, обеспечивающих высокие потребительские качества щебня.

На предприятии изготавливается несколько типоразмеров роторного оборудования, предназначенного для крупного, среднего и мелкого дробления известняка, доломита, мергеля, мрамора, гипса, руд малой абразивности и других сходных по характеристикам материалов. Дробилки снабжены предохранительно-регулировочным устройством, обеспечивающим пропуск недробимых тел (зуб экскаватора, например), попавших в камеру дробления, и регулировку зазора между концами бил ротора и отбойными плитами. Необходимая крупность продукта дробления достигается изменением скорости вращения ротора (за счет установки сменных шкивов ременной передачи).

На основе вышеперечисленных базовых дробилок предприятием созданы различные технологические схемы для получения различных товарных продуктов. Наряду с общеизвестными схемами для получения щебня имеется две оригинальные установки, предназначенные для узкоспециализированных материалов. Во-первых, это установка для переработки строительных отходов в товарный щебень. Эта двухстадийная, с замкнутым циклом схема была впервые реализована в 1996 году на территории Очаковского кирпичного завода (г. Москва). В качестве дробилок были использованы роторные машины – первичного дробления – СМД-86А и среднего дробления – СМД-75А. Такой комплект оборудования показал себя практически безукоризненно при переработке такого разнородного и тяжелого материала, как загрязненный и замусоренный строительный лом. Единственным узким местом всего комплекса явился вибрационный питатель с шириной лотка 320 мм, установленный в технологической цепи после дробилки СМД-86А. Он быстро засорялся влажным мусором. После его замены на штатный пластинчатый питатель комплекс обеспечивал паспортную производительность при условии хорошей подготовки исходного материала.

Второй узкоспециализированной машиной, предназначенной только для получения кубовидного материала, следует назвать сепаратную установку – гранулятор. Эта модернизированная роторная машина встраивается в любую уже существующую производственную линию и предназначена для повышения процентного содержания кубовидных зерен.

Конструкция гранулятора сходна с роторной дробилкой, однако, имеет следующие существенные отличия:

  • Значительно увеличен объем дробильной камеры за счет сокращения числа отбойных плит до одной. Этим достигается уменьшение количества взаимных соударений между кусками материала.
  • Линейная скорость верхней точки бил снижена до 20 м/сек, что способствует и уменьшению количества раздрабливающих ударов, и их силы.

Эти конструктивные изменения позволили превратить дробильную машину в гранулирующую, определяющую форму зерен. Необходимо отметить, что этот эффект достигается лишь при мелком дроблении, то есть на заключительной стадии получения фракционного щебня. Практически в грануляторе дробятся только лещадные зерна, а зерна, уже приобретшие кубовидные формы, не претерпевают изменений. Идея этой машины вытекает из теории «минимально возможного дробимого зерна», обоснованной профессором, д.т.н. В. А. Бауманом – бывшим директором ВНИИстройдормаша, ныне покойным.

В начале века в России появился еще один производитель дробильно-измельчительного оборудования – ЗАО «Новые технологии» (Санкт-Петербург). Оборудование, производимое фирмой, базируется на давних разработках Министерства среднего машиностроения бывшего СССР. За короткий срок компания освоила большой типоразмерный ряд роторных инерционных дробилок c вертикальным расположением ротора, с производительностью от 1 до 650 тонн в час. В основе конструкции дробилок лежит хорошо известный еще с начала прошлого века принцип дробления «камень о камень», который широко применяется такими известными производителями, как Nordberg (Barmac), Koldberg-Pioneer и др.

Однако имеются и существенные отличия в конструкции, к которым можно отнести, прежде всего, использование вместо сложных и не очень надежных подшипниковых систем так называемой воздушно-статической опоры. При этом вращение на рабочий орган передается через карданный вал, а создаваемая в опоре воздушная подушка позволяет на порядок снизить влияние дебаланса, возникающего при дроблении материалов. Все это позволило значительно повысить не только надежность и долговечность оборудования, но и крупность исходного питания, а также скорость удара.

Дробление с более высокими скоростями (для щебня скорость составляет 56–64 м/сек.) позволяет увеличить не только степень дробления, но и качество получаемого щебня. Так, при дроблении гранитов кубовидность составляет 93–98%, а при переработке материалов со сланцевидной структурой (геллефлинты, базальты) – 89–93%. Причем форма зерна сохраняется по всем фракциям, включая мелкие, что позволяет использовать отсевы в качестве искусственного песка.

Примечание от редактора сайта:

Настоящий текст основан на статьях справочника, написанного более десяти лет назад. Сегодня невозможно процитировать без комментариев, например, следующее: «В настоящее время около 15 импортных технологических линий по производству щебня работают в нашей стране...»

Мы предприняли эту публикацию, с одной стороны, с целью дать системное представление о типах дробильных агрегатов, получить которое можно только в научных публикациях, не имеющих целью соответствовать веяниям рынка. С другой стороны – из уважения к рукописям, которые «не горят», даже если уже не 15, а 1115 «импортных технологических линий по производству щебня работают в нашей стране». По этой причине оговоримся: последующие упоминания иностранных производителей не носят оценочного характера, не претендуют на полноту их охвата и свидетельствуют только о том, кто в мире дробильной техники лидировал пару десятков лет назад.

Дробление по-японски

Nakayama, признанный мировой производитель горнорудного оборудования, предлагает производителям товарного щебня исчерпывающий спектр щековых дробилок, от тяжелых карьерных дробилок крупного дробления массой свыше 100 тонн до дробилок мелкого дробления массой около двух тонн. Шесть серий щековых дробилок: RJ, RS, SK, HS, HF и AC – обеспечивают широкий выбор для потребителя, заинтересованного в различном назначении дробильных машин, в плане как производительности, так и размеров и типа исходного перерабатываемого материала. Производитель предлагает обе известные схемы подвески и привода подвижной щеки – с простым качанием и со сложным. Однако характерной особенностью машин данной марки является наличие дробилок с низкой точкой загрузки. Это позволяет снизить габариты всей дробильной установки за счет значительного уменьшения высоты и длины питающих конвейеров.

Интересным инженерным решением является попытка сгладить, пожалуй, единственный явный недостаток щековых дробилок – высокое процентное содержание лещадных зерен. Для этого в моделях серии HS на четверть, по сравнению с обычной дробилкой, увеличена окружная скорость приводного вала при одновременном сокращении длины дробящей плиты, а значит, и числа сжатий материала дробящими плитами.

Такая конструкция, приближаясь по своему воздействию на материал к ударному роторному оборудованию, безусловно повышает процентное содержание кубовидного материала. Дробилка устанавливается в технологической схеме как агрегат вторичного дробления, контролирующий качество готового продукта.

Предприятие также выпускает типоразмерный ряд роторных машин. Диапазон установочной мощности от 22 до 250 кВт обеспечивает производительность от 20 тонн в час (для модели NCF-1A) до 360 тонн в час (для первичной дробилки NCF-3D).

Конструкция оснащена тремя отбойными плитами, две из которых регулируются винтовыми тягами. На рабочем органе дробилки – роторе установлено четыре ряда ударных бил. Максимальная линейная скорость верхней точки била не превышает 30 м/сек.

Производительность дробилки зависит от продолжительности рабочего цикла. Для сокращения потерь рабочего времени, вызываемого необходимостью регулярной смены или перестановки бил, открытие корпуса максимально облегчено, причем элементы корпуса снабжены силовыми гидроцилиндрами, обеспечивающими быстрое и легкое открытие и закрытие крышки корпуса.

Перечисленные выше дробилки являются базовыми элементами дробильно-сортировочных комплексов, предназначенных для производства щебня из горной природной массы. Такие установки используют в качестве первичных, как щековые, так и роторные модели.

Многоотраслевой концерн Komatsu представлен типоразмерным рядом мобильных машин на гусеничном ходу, пять из которых оборудованы щековыми дробилками, а две – роторными. Роторное дробильное оборудование ориентировано на среднее дробление (макс. размер куска – 500х500х200), а щековые дробилки позволяют принять кусок максимальным размеров до 1200 мм. Бункерное хозяйство оборудовано как вибрационными, так и пластинчатыми питателями. Установки оснащены двигателями Komatsu с прямым впрыском топлива и турбонаддувом, позволяющими достигать скорости передвижения до 3 км в час.

Щековая дробилка, которая работает «лёжа»

Горнорудное предприятие «Westfalia and Braun» с 200-летней историей завоевало лидирующее положение в своей области благодаря ударно-валковой дробилке. Наряду с этой выдающейся конструкцией предприятие выпускает три типа роторных и один тип щековой дробилки.

Роторная машина оснащена двумя отбойными плитами с гидравлической регулировкой и ротором с четырьмя рядами ударных бил. Следящая система регулировки выходной щели дробилки обеспечивает плавную установку отбойных плит в процессе работы, что сохраняет постоянным и оптимальным гранулометрический состав продукта, позволяет избежать дорогостоящих простоев и сократить до минимума износ бил.

В случае образования затора материала на входе дробилки передний дробильный кожух при помощи гидравлического устройства приподнимается, и затор, таким образом, устраняется без особых усилий. При этом ширина загрузочного отверстия не изменяется.

Для облегчения проведения работ по техническому обслуживанию корпус дробилки открывается при помощи двух силовых гидроцилиндров.

Совершенно необычна у фирмы Westfalia and Braun и щековая дробилка. Ее конструкция вызовет заинтересованность у потребителей, которые ограничены по высоте при использовании дробильно-сортировочного оборудования. Известная щековая схема в данной конструкции претерпела ряд модификаций: изменено расположение дробилки, она теперь «лежит» на боковых образующих дробильных щек, а материал попадает в дробильную камеру не за счет гравитации, а подается туда цепным пластинчатым конвейером.

Несомненным достижением этой дробилки является низкий уровень загрузки материала – всего 1 м над землей. Это попутно решает несколько вечных проблем загрузки – погрузчику не надо поднимать ковш, при этом экономится топливо, сокращается рабочий цикл и повышается производительность оборудования. Такой уровень загрузки позволяет вообще исключить из технологической схемы погрузчик – материал может подаваться непосредственно из кузова автосамосвала. Материал, поступив на лоток цепного питателя, под действием его ползущих брусьев затягивается под смыкающиеся дробящие щеки, где и раздрабливается.

Камнем преткновения у любой дробилки для камня является попадание в камеру дробления либо «негабарита», либо недробимого материала. В данной конструкции эта проблема удачно решена за счет включения в электрическую цепь управления конвейером процессора, получающего управляющие сигналы от датчика натяжения цепи конвейера. В случае заклинивания материалом цепи конвейера датчик «сообщает» об этом процессору, который сначала останавливает конвейер, а затем включает его задний ход примерно на 1 м. После этого конвейер заново подает материал в камеру дробления, и так продолжается до тех пор, пока материал на конвейере не расположится нужным образом.

HARTL: Истоки

Устойчиво рекламируемая на российском рынке фирма Kleemann Reiner выпускает комплектное дробильное оборудование. Предприятие предлагает на рынок 15 моделей щековых дробилок среднего и крупного дробления для материалов с пределом прочности при сжатии до 320 МПа и три модели для мелкого дробления, рассчитанные на материал прочностью до 500 МПа. На всех моделях используется схема сложного качания подвижной щеки.

Наряду с этим фирма производит свою роторную серию, состоящую из пяти типоразмеров дробилок среднего и крупного дробления. Конструкция отличается от известных увеличенным объемом рабочей камеры, что позволяет повысить процентное содержание кубообразных зерен. Две отбойные плиты расположены практически вертикально, снижая тем самым число соударений дробимого материала в камере. Роторная дробилка имеет производительность от 170 до 900 т/час.

Бесспорный лидер европейского рынка тяжелого оборудования KRUPP FORDERTECHNIK представлен исчерпывающей линейкой щековых и роторных дробилок, выполненных по классическим схемам. Практически все дробилки среднего дробления имеют три исполнения – стационарное, полумобильное и мобильное.

Необходимо обратить внимание на эксплуатируемый в Москве австрийский дробильный комплекс STARTRACK-404 PCVG фирмы HARTL. Его функциональное назначение более сложное, чем дробление однородной горной массы: он перерабатывает отходы от сноса железобетонных и кирпичных зданий. В качестве дробилки выбрана роторная схема с диаметром ротора 1250 мм. Рабочая масса установки – 42 тонны, она способна перерабатывать строительный лом размером до 700 мм с паспортной производительностью 350 тонн в час. На гусеничном шасси смонтированы приемный бункер емкостью 8 кубических метров, ступенчато регулируемый по скорости транспортирования вибрационный питатель, предварительный (до дробилки) вибрационный грохот, отсеивающий мелкую фракцию, роторное дробильное оборудование, дизель-генератор с гидросистемой управления исполнительными механизмами, транспортер выгрузки, магнитный сепаратор, пост управления.

Привод дробилки – клиноременная передача непосредственно от дизеля. Все остальные механизмы, включая гусеничные движители, получают вращающий момент от регулируемых гидромоторов единой гидросистемы. В комплект оборудования входит и отдельно стоящий на раме двухситовый грохот с тремя отгрузочными транспортерами, которые также приводятся в действие от единой гидросистемы.

При всей неоспоримой прогрессивности использования гидросистем, данная конструкция выявила и реальный недостаток в условиях эксплуатации в холодное время года. Так как грохот с конвейерами находится на существенном удалении от центральной гидросистемы, то ее запуск и эксплуатация при низких температурах (ниже – 10°С) затруднительны.

Фирма HARTL выпускает два типоразмерных ряда передвижных дробилок, один из которых оснащен щековыми дробилками, а другой – роторными. Причем роторные оснащены двумя отбойными плитами и ротором с четырьмя рядами бил. Особое внимание конструкторы фирмы уделяют проблеме повышения эффективности использования дорогостоящего металла рабочих органов. Предусмотрено четыре позиционирования одного и того же била. В одном ряду (по ширине ротора) устанавливается два била. После начала эксплуатации начинается износ бил в центральной части ротора, и почти не истираются била по бокам. Поэтому, после того как за счет изменения длины тяг отбойных плит исчерпана возможность контроля за шириной разгрузочной щели, два била меняют местами, и еще не изношенные их части оказываются в центре ротора. После истирания и этих частей била переворачивают относительно своей продольной оси. Так как бруски бил выполнены асимметричными, то это позволяет практически использовать металл бил не менее чем на 38-40%.

Ввиду географической удаленности, дробильное оборудование, сделанное в США, мало известно в России. Пожалуй, только компания Eagle Сrusher Сompany Inc. регулярно напоминает о себе российскому потребителю на различных строительных форумах. Характерно, что фирма практически перешла на выпуск исключительно полумобильных установок, априорно расширив поле действия такого тяжелого оборудования, каким являются камнедробильные машины.

Снабженная автономным дизельным приводом, камнедробилка «потеряла» ранее присущую ей постоянную прописку в одном карьере на весь срок службы и превратилась в высокомобильный комплекс, способный передрабливать твердые каменные породы в месте их образования, меняя местоположение в зависимости от потребностей заказчиков щебня.

Роторные модели спроектированы для работы с самыми прочными материалами, включая железобетон, доломит, базальт, а также твердые смешанные отходы. В качестве базовой конструкции принята роторная Jumbo 1400 с четырьмя рядами бил на роторе при трех отбойных регулируемых плитах. Ротор имеет массу 11 тонн при ширине 1450 мм. Вес всей дробилки приближается к 20 тоннам. Подача исходного материала обеспечивает виброгрохот-питатель размерами 5,49х1,45 м при высоте загрузки 4,72 м. Генератор мощностью 175 кВт обеспечивает энергией установку и имеет резервную мощность для подключения дополнительного грохота и комплекта отгрузочных конвейеров. Максимально возможная производительность такой машины не превышает 540 т/час.

Другие представители данного ряда – Mighty Max, Jumbo 1000-15 UltraMax и Jumbo 1200-25 UltraMax – отличаются от вышерассмотренного только меньшими размерами и величинами производительности.

Metso Minerals: классика дробильного жанра

Широкий выбор дробильно-сортировочного оборудования представлен скандинавским объединением Metso Minerals, еще недавно выступавшим на мировых рынках под двумя независимыми лидирующими горнорудными торговыми марками Svedala и Nordberg. Анализ дробильного оборудования производства Metso Minerals заставляет отметить его неоспоримые технические и технологические преимущества.

Несварная модульная конструкция рамы щековых дробилок Nordberg серии С позволяет свести к минимуму присутствие концентраторов напряжений конструкции, что благоприятно сказывается на общей надежности машины, работающей, как правило, при переменных нагрузках. Превосходная кинематика дробилки, обеспеченная оптимальным углом захвата, крутым углом установки распорной плиты, не плоским, фигурным профилем крайних кромок дробящих плит и повышенной скоростью вращения маховика, делает щековую дробилку Nordberg серии «С» более продуктивной, чем другие дробилки похожих типоразмеров.

Работать с дробилкой Nordberg серии «С» и обслуживать ее очень удобно. Места, требующие контроля, и точки для смазки сведены к минимуму. Регулировка размера разгрузочной щели производится бесступенчато при помощи клинового механизма.

Расположенные навстречу друг другу два регулировочных клина при их относительном смещении задают и удерживают положение подвижной щеки. Данная регулировка производится очень быстро и безопасно и может быть выполнена даже без остановки дробилки. Возможно применение как ручного, так и электрогидравлического привода регулировочного механизма.

В отличие от молотковых дробилок, в которых дробление щебня происходит посредством удара материала об молотки и отражательные плиты, роторные инерционные дробилки Nordberg Barmac, выпускаемые скандинавским машиностроительным объединением Metso Minerals, обладают рядом неоспоримых технологических и технических преимуществ для выпуска мелких фракций щебня с кубовидной формой зерна из каменных материалов с высокой степенью абразивности.

Компания Metso Minerals при помощи роторной инерционной дробилки Nordberg Barmac предлагает в наиболее экономичном режиме получить щебень гранитных, габброидных и других абразивных пород с показателем кубовидности 85–95% для мелких фракций 3–5 мм, 5–10 мм, 10–15 мм. Это достигается применением открытого и доведенного до совершенства компанией Metso Minerals ударного принципа дробления «камень о камень», то есть ударного принципа дробления с минимальным износом рабочих элементов машины. Дело в том, что камера дробления и ротор дробилки футеруются непосредственно перерабатываемым материалом, и частички материала дробятся посредством ударов друг о друга, а не об элементы дробилки.

Одним из дополнительных преимуществ применения дробилки Nordberg Barmac является возможность получения кубовидного материала во всем диапазоне продукта 0-20 мм. То есть наряду с фракциями 5–10, 10–15, 15–20 мм возможен выпуск высококачественного искусственного гранулированного песка 0–5, который с успехом применяется на АБЗ в качестве заполнителя.

Роторная Nordberg NP также произведена компанией «Метсо Минералз». При переработке известняка и подобных низкоабразивных пород дробилки Nordberg серии TP, благодаря специально разработанному профилю дробильной камеры и усовершенствованному дизайну ротора с повышенной инерционностью, отличаются высоким коэффициентом дробления и являются очень эффективными.

Nordberg NP может применяться на первой, второй и третьей стадиях дробления, в том числе и в технологиях дробления строительного мусора. Наличие вспомогательных гидравлических цилиндров для регулировки положения отражательных плит и подъема верхней части корпуса дробилки для технического обслуживания делают данную машину очень удобной в эксплуатации.

Специально разработанная система односторонней клиновой фиксации молотков к ротору обеспечивает их плотный контакт и снижает риск поломки данных компонентов дробилки. Наличие лебедки, входящей в комплектацию дробилки и располагаемой сверху дробилки на специальной поворотной балке, делает процедуру замены била менее трудоемкой.

Модельный ряд щековых дробилок Nordberg серии «С», роторных инерционных дробилок «Бармак» и молотковых дробилок Nordberg NP очень широк. Данное оборудование предлагается к поставке в виде самоходных установок на гусеничном ходу, мобильных установок на колесных полуприцепах или на опорных металлоконструкциях.

Текст подготовлен на основе публикации В.Я. Балагула и О.Л. Санько в журнале "Дорожная техника"

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Просмотров: 5447