Содержание статьи
- 1. Основное правило подбора загрузочного отверстия
- 2. Методика расчета и практические примеры
- 3. Риски при неправильном подборе размеров
- 4. Учет формы исходных кусков материала
- 5. Таблица типоразмеров щековых дробилок
- 6. Дополнительные факторы выбора дробилки
- 7. Практические рекомендации по эксплуатации
- 8. Часто задаваемые вопросы
1. Основное правило подбора загрузочного отверстия
При подборе щековой дробилки для конкретного технологического процесса необходимо руководствоваться основополагающим инженерным правилом, которое было установлено на основе многолетней практики эксплуатации дробильного оборудования как в России, так и за рубежом. Данное правило гласит, что максимальный размер куска исходного материала должен составлять от восьмидесяти до восьмидесяти пяти процентов от ширины загрузочного окна дробилки.
Базовая формула расчета:
Dmax = B × k
где:
- Dmax — максимальный размер куска материала, мм
- B — ширина загрузочного окна дробилки, мм
- k — коэффициент безопасности, равный 0,80–0,85
Это правило применяется в международной практике дробления и закреплено в технической документации ведущих производителей дробильного оборудования, таких как Metso, Sandvik, Telsmith, Superior Industries, а также российских заводов-изготовителей. Соблюдение данного соотношения обеспечивает стабильную работу оборудования, предотвращает застревание крупных кусков в загрузочной зоне и гарантирует заявленную производительность дробилки.
Важно: Использование коэффициента 0,80 является более консервативным подходом и рекомендуется для материалов с неоднородной крупностью и сложной формой кусков. Коэффициент 0,85 допустим при работе с равномерно раздробленным материалом правильной формы.
2. Методика расчета и практические примеры
Определение оптимального размера загрузочного отверстия щековой дробилки представляет собой обратную задачу, когда известен максимальный размер куска исходного материала, а требуется найти минимально допустимую ширину приемного окна дробилки. Данная задача решается с использованием преобразованной формулы.
Формула для расчета требуемой ширины загрузочного окна:
Bmin = Dmax / k
где:
- Bmin — минимально требуемая ширина загрузочного окна, мм
- Dmax — максимальный размер куска материала, мм
- k — коэффициент безопасности, обычно принимается 0,85 для расчетов
Пример расчета 1: Гранитный карьер
Исходные данные: На гранитном карьере в результате буровзрывных работ получен материал с максимальным размером куска 500 мм. Требуется подобрать подходящую щековую дробилку.
Расчет:
Bmin = 500 мм / 0,85 = 588,2 мм
Решение: Необходимо выбрать дробилку с шириной загрузочного окна не менее 588 мм. Из стандартного ряда типоразмеров российских дробилок оптимально подойдет модель с загрузочным окном 600×900 мм, например, щековая дробилка СМД-110 (или ЩДС-6×9). Такая дробилка обеспечит надежную переработку материала без риска застревания крупных кусков.
Пример расчета 2: Переработка строительных отходов
Исходные данные: Предприятие по переработке строительного мусора получает железобетонные блоки с максимальным размером после предварительного дробления гидромолотом 340 мм.
Расчет:
Bmin = 340 мм / 0,85 = 400 мм
Решение: Рекомендуется использовать дробилку с загрузочным окном 400×600 мм (модели СМД-109 или ЩДС-4×6), которая точно соответствует расчетным требованиям и обеспечит эффективную переработку железобетона.
Пример расчета 3: Известняковый карьер
Исходные данные: Известняковый карьер поставляет материал с максимальной крупностью куска 750 мм для производства щебня.
Расчет:
Bmin = 750 мм / 0,85 = 882,4 мм
Решение: Необходима дробилка с загрузочным окном не менее 882 мм. Оптимальным выбором станет модель с окном 900×1200 мм (СМД-118 или ЩДП-9×12), которая обеспечит достаточный запас для безопасной эксплуатации.
| Максимальный размер куска, мм | Минимальная ширина окна при k=0,80, мм | Минимальная ширина окна при k=0,85, мм | Рекомендуемая модель |
|---|---|---|---|
| 200 | 250 | 235 | 250×400 (СМД-108) |
| 340 | 425 | 400 | 400×600 (СМД-109) |
| 500 | 625 | 588 | 600×900 (СМД-116) |
| 750 | 938 | 882 | 900×1200 (СМД-118) |
| 1000 | 1250 | 1176 | 1200×1500 (ЩДП-12×15) |
3. Риски при неправильном подборе размеров
Несоблюдение рекомендуемого соотношения между максимальным размером куска и шириной загрузочного окна приводит к целому комплексу серьезных эксплуатационных проблем, которые значительно снижают эффективность работы дробильного комплекса и увеличивают эксплуатационные расходы.
Застревание крупных кусков
Одной из наиболее частых и проблемных ситуаций является образование так называемых «козлов» — застревающих в загрузочном отверстии крупных кусков породы, которые блокируют подачу материала в дробильную камеру. Когда размер куска превышает восемьдесят пять процентов от ширины зева, вероятность застревания резко возрастает. Куски неправильной формы, особенно плоские и удлиненные, могут заклиниваться даже при меньших размерах, создавая «мостики» над загрузочным отверстием.
Последствия образования «козлов» включают в себя необходимость остановки технологического процесса, ручное или механическое удаление застрявших кусков с использованием специальных крючков, гидромолотов или взрывных работ, что создает дополнительные риски для обслуживающего персонала и требует значительных временных затрат. В среднем одно застревание может привести к простою оборудования от тридцати минут до нескольких часов.
Снижение производительности
Работа дробилки с негабаритным материалом приводит к существенному падению фактической производительности по сравнению с паспортными характеристиками. Крупные куски медленнее проходят через дробильную камеру, увеличивается время нахождения материала в рабочей зоне, снижается коэффициент заполнения камеры дробления. Вместо расчетной производительности в сто тонн в час реальная может составлять всего шестьдесят-семьдесят тонн, что критически влияет на общую эффективность производственной линии.
Перегрузка привода и повышенный износ
Попытки раздробить куски, превышающие допустимые размеры, создают экстремальные нагрузки на приводной механизм дробилки. Эксцентриковый вал, подшипники, ременные или муфтовые передачи испытывают перегрузки, многократно превышающие расчетные значения. Это приводит к преждевременному выходу из строя дорогостоящих узлов, увеличению затрат на ремонт и сокращению межремонтных периодов.
Критично: Систематическая работа с негабаритным материалом может сократить срок службы дробящих плит на тридцать-сорок процентов, подшипников эксцентрикового вала на пятьдесят процентов, а также вызвать повреждение распорных плит и рам дробилки.
Увеличение энергопотребления
Дробление негабаритных кусков требует значительно большей энергии. Электродвигатель работает в режиме перегрузки, что приводит к повышенному энергопотреблению и перегреву обмоток. В некоторых случаях срабатывает тепловая защита двигателя, что вызывает внеплановые остановки производства.
Риск аварийных ситуаций
Застревание крупных кусков может привести к срабатыванию предохранительных устройств дробилки, таких как срезные болты или предохранительные пластины. Хотя эти элементы предназначены для защиты более дорогих узлов, их срабатывание требует остановки производства и проведения ремонтных работ. В худшем случае возможны повреждения корпуса дробилки, рам, щек и других основных конструктивных элементов.
4. Учет формы исходных кусков материала
Помимо линейных размеров кусков, критически важным фактором при подборе щековой дробилки является форма исходного материала. Реальный материал, поступающий на дробление после буровзрывных работ или первичного дробления, редко имеет кубическую форму. Значительная часть кусков представляет собой плоские плиты, удлиненные стержни или неправильные многогранники.
Проблемы с плоскими и удлиненными кусками
Плоские куски имеют два больших размера и один малый. При попадании в загрузочное отверстие такой кусок может развернуться и встать поперек зева, при этом его максимальный размер может значительно превышать ширину загрузочного окна. Например, плита размером пятьсот на семьсот на сто пятьдесят миллиметров при попадании в дробилку с окном шестьсот миллиметров может заклиниться, несмотря на то, что её наименьший размер в полтора миллиметра укладывается в допустимые пределы.
Удлиненные куски также представляют серьезную опасность. Куски в форме стержней или балок имеют тенденцию застревать под углом между щеками дробилки, создавая аварийные ситуации даже при формально допустимых размерах по ширине.
Корректировка расчетов для неправильной формы
Формула с учетом формы кусков:
Bmin = Dmax × kформа / k
где:
- Bmin — минимально требуемая ширина загрузочного окна, мм
- Dmax — максимальный размер куска материала, мм
- k — основной коэффициент безопасности, 0,85
- kформа — коэффициент формы кусков, принимается равным 1,10–1,15
Для материала с преобладанием плоских и удлиненных кусков рекомендуется увеличивать ширину загрузочного окна на десять-пятнадцать процентов от расчетного значения. Это создает дополнительный запас, компенсирующий риски застревания кусков неправильной формы.
Практический пример с учетом формы
Исходные данные: Базальтовый карьер, максимальный размер куска 500 мм, материал характеризуется высоким содержанием плоских кусков (более тридцати процентов по массе).
Расчет без учета формы:
Bmin = 500 / 0,85 = 588 мм
Расчет с учетом формы (kформа = 1,15):
Bmin = 500 × 1,15 / 0,85 = 676 мм
Решение: Вместо дробилки 600×900 мм рекомендуется выбрать более крупную модель 900×1200 мм, которая обеспечит надежную работу при переработке материала сложной формы.
Практическая рекомендация: Перед выбором дробилки следует провести анализ гранулометрического и морфологического состава исходного материала. Если доля плоских и удлиненных кусков превышает двадцать процентов, обязательно применяйте повышающий коэффициент формы.
5. Таблица типоразмеров щековых дробилок
Российская и зарубежная промышленность выпускает широкую номенклатуру щековых дробилок различных типоразмеров, что позволяет подобрать оптимальное решение для конкретных условий эксплуатации. Ниже приведена таблица основных типоразмеров щековых дробилок с указанием размеров загрузочного окна и соответствующих максимальных размеров кусков материала.
| Модель дробилки | Загрузочное окно (Ш×Д), мм | Максимальный размер куска (k=0,85), мм | Ширина выходной щели, мм | Производительность, м³/ч |
|---|---|---|---|---|
| СМД-108 (ЩДС-2,5×9) | 250×900 | 210 | 25–60 | 15–50 |
| СМД-109 (ЩДС-4×6) | 400×600 | 340 | 40–100 | 20–60 |
| СМД-110 (ЩДС-6×9) | 600×900 | 500 | 65–160 | 40–105 |
| СМД-116 (ЩДП-6×9) | 600×900 | 500 | 75–200 | 45–110 |
| СМД-118 (ЩДП-9×12) | 900×1200 | 750 | 100–250 | 90–250 |
| ЩДП-12×15 | 1200×1500 | 1000 | 150–300 | 180–450 |
| ЩДП-15×21 | 1500×2100 | 1260 | 200–350 | 350–750 |
Международные аналоги
Помимо отечественных производителей, на российском рынке широко представлено оборудование ведущих мировых компаний. Ниже приведены примеры типоразмеров зарубежных щековых дробилок.
| Производитель | Модель | Загрузочное окно, мм | Максимальный размер куска, мм |
|---|---|---|---|
| Metso | C100 | 900×650 | 540 |
| Metso | C140 | 1100×850 | 700 |
| Sandvik | CJ612 | 1200×950 | 800 |
| Sandvik | CJ815 | 1500×1200 | 1000 |
| Telsmith | T500 | 1270×890 | 840 |
| Superior | 42×48 | 1067×1220 | 760 |
Примечание: При выборе конкретной модели необходимо учитывать не только размеры загрузочного окна, но и другие характеристики, такие как прочность перерабатываемого материала, требуемая производительность, тип привода щеки (простое или сложное качание), возможность регулировки выходной щели.
6. Дополнительные факторы выбора дробилки
Правильный подбор размера загрузочного отверстия является основным, но не единственным критерием выбора щековой дробилки. Для обеспечения эффективной и экономичной работы дробильного комплекса необходимо учитывать целый ряд дополнительных факторов.
Физико-механические свойства материала
Прочность породы на сжатие является определяющим параметром при выборе типа дробилки и режимов её работы. Щековые дробилки эффективно работают с материалами, имеющими предел прочности на сжатие от пятидесяти до трёхсот мегапаскалей. Для особо прочных пород, таких как граниты, габбро и кварциты, требуются дробилки с усиленной конструкцией и износостойкими дробящими плитами. Абразивность материала влияет на скорость износа дробящих плит и других рабочих элементов. Высокоабразивные материалы, такие как кварцевые песчаники, требуют применения плит из марганцовистой стали или специальных износостойких сплавов.
Требуемая степень дробления
Степень дробления определяется как отношение размера исходного куска к размеру готового продукта. Для щековых дробилок типичная степень дробления составляет от четырёх до восьми. Если требуется получить более мелкий продукт, необходимо либо использовать многостадийную схему дробления, либо выбирать дробилку с большим диапазоном регулировки выходной щели.
Производительность технологической линии
Производительность дробилки должна соответствовать общей производительности технологической линии с учётом коэффициентов неравномерности подачи материала. Недостаточная производительность дробилки приведёт к образованию заторов на входе, а избыточная — к нерациональному использованию оборудования и повышенным капитальным затратам. Фактическая производительность зависит от множества факторов, включая физические свойства материала, режим загрузки, износ дробящих плит и ширину выходной щели.
Тип привода подвижной щеки
Дробилки с простым качанием щеки характеризуются более простой конструкцией, меньшими эксплуатационными расходами и подходят для предварительного дробления крупнокускового материала. Дробилки со сложным качанием щеки обеспечивают более высокую производительность, лучше справляются с вязкими и глинистыми материалами, но имеют повышенный износ дробящих плит за счёт дополнительного истирающего действия.
Способ регулировки выходной щели
Механическая регулировка с помощью клинового механизма является более простой и надёжной, но требует остановки дробилки для изменения настроек. Гидравлическая регулировка позволяет изменять ширину выходной щели без остановки оборудования, что повышает гибкость производственного процесса. Кроме того, гидравлические системы обеспечивают защиту от недробимых предметов за счёт автоматического расширения щели при перегрузке.
Условия эксплуатации
Климатические условия, особенно работа при отрицательных температурах, требуют применения специальных масел и смазок, подогрева масляных систем и защиты электрооборудования. Запылённость среды влияет на необходимость применения пылезащитных уплотнений и систем аспирации. Возможность установки оборудования стационарно, на передвижной платформе или в составе мобильного комплекса определяет конструктивные особенности дробилки и способы её монтажа.
7. Практические рекомендации по эксплуатации
Правильный выбор размера загрузочного отверстия является лишь первым шагом к эффективной работе дробильного оборудования. Не менее важно соблюдение правил эксплуатации и технического обслуживания щековых дробилок.
Предварительная подготовка материала
Для обеспечения стабильной работы дробилки рекомендуется организовать предварительную сортировку исходного материала с удалением негабаритных кусков. Грохочение или скальпирование материала перед подачей в дробилку позволяет отсеять мелкую фракцию, которая уже соответствует требованиям, что повышает эффективность использования дробильной камеры. При наличии в исходном материале металлических включений необходимо использовать магнитные сепараторы или металлодетекторы для защиты дробящих плит от повреждений.
Организация загрузки материала
Загрузка материала в дробилку должна осуществляться равномерно и непрерывно с использованием питателей, таких как вибрационные грохоты, пластинчатые питатели или конвейеры. Рекомендуется поддерживать режим «завального» питания, когда дробильная камера заполнена материалом не менее чем на восемьдесят процентов объёма. Такой режим обеспечивает максимальную производительность и способствует получению более кубовидного продукта за счёт дробления кусков не только щеками, но и друг о друга. Следует избегать ударной загрузки крупных кусков, которая создаёт пиковые нагрузки на оборудование.
Контроль и регулировка выходной щели
Ширина выходной щели должна регулярно проверяться и корректироваться с учётом износа дробящих плит. По мере износа плит расстояние между ними увеличивается, что приводит к укрупнению продукта дробления. Регулировка производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации дробилки с использованием клиновых механизмов или гидравлических систем. Рекомендуется вести журнал контроля крупности продукта и корректировки настроек выходной щели.
Техническое обслуживание
Ежедневное техническое обслуживание включает проверку уровня масла в системе смазки, контроль температуры подшипников, осмотр крепёжных элементов и целостности дробящих плит. Еженедельное обслуживание предусматривает проверку натяжения клиновых ремней или состояния муфт, очистку дробильной камеры от налипшего материала, проверку работы систем защиты и блокировок. Ежемесячное обслуживание должно включать детальный осмотр всех узлов дробилки, замену смазки в подшипниках, проверку износа дробящих плит и других быстроизнашивающихся деталей.
Замена дробящих плит
Дробящие плиты являются основным расходным элементом щековой дробилки. Своевременная замена изношенных плит критически важна для поддержания производительности и качества продукта. Признаками необходимости замены являются снижение производительности, укрупнение продукта дробления, повышение вибрации и шума при работе. Замена производится при износе рабочей поверхности плит на величину, определённую производителем, обычно это от пятидесяти до семидесяти процентов первоначальной высоты рифлений.
Безопасность эксплуатации
К работе с дробильным оборудованием допускаются только специально обученные операторы, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Категорически запрещается производить какие-либо работы внутри дробильной камеры при работающем оборудовании, подавать в дробилку куски, превышающие максимально допустимые размеры, извлекать застрявшие куски вручную без использования специальных приспособлений. Все работы по техническому обслуживанию и ремонту должны проводиться только после полной остановки дробилки, отключения электропитания и установки предупредительных знаков.
8. Часто задаваемые вопросы
Запас в пятнадцать-двадцать процентов необходим по нескольким причинам. Во-первых, куски материала имеют неправильную форму и могут развернуться при падении в загрузочное отверстие, увеличивая эффективный размер. Во-вторых, загрузочное окно имеет форму трапеции, и его ширина уменьшается книзу, поэтому куски могут заклиниваться на промежуточной глубине. В-третьих, при работе дробилки происходят вибрации и колебания, которые могут привести к смещению кусков и их застреванию. Данный коэффициент установлен эмпирически на основе многолетней практики эксплуатации дробильного оборудования и обеспечивает оптимальное сочетание производительности и надёжности работы.
Негабаритные куски должны удаляться до попадания в дробилку с использованием грохотов или систем предварительной сортировки. Для разрушения особо крупных кусков можно применять несколько методов: дробление гидромолотом непосредственно в приёмном бункере или на рудном дворе, применение передвижных мобильных дробилок для предварительного дробления, в крайних случаях при единичных негабаритах возможно применение взрывного дробления с использованием шпуровых зарядов малой мощности. Систематическое появление негабаритных кусков свидетельствует о необходимости пересмотра параметров буровзрывных работ или использования дробилки большего типоразмера.
О работе дробилки в режиме перегрузки свидетельствуют следующие признаки: частое застревание кусков в загрузочном отверстии с необходимостью остановки для их извлечения, снижение фактической производительности по сравнению с паспортной более чем на двадцать процентов, повышенная вибрация и нехарактерный шум при работе, перегрев подшипников эксцентрикового вала выше допустимых значений, частое срабатывание защитных устройств, таких как срезные болты или предохранительные муфты, ускоренный износ дробящих плит и других рабочих элементов. При обнаружении этих признаков необходимо провести анализ гранулометрического состава загружаемого материала и при необходимости скорректировать технологический процесс.
Нет, увеличение мощности привода не решает проблему несоответствия размера загрузочного окна максимальной крупности материала. Основная проблема заключается в геометрическом несоответствии: куски физически не могут пройти через слишком узкое отверстие независимо от прилагаемой силы. Попытки форсировать процесс путём увеличения мощности приведут только к ускоренному износу и повреждению оборудования. Более того, чрезмерные усилия могут вызвать разрушение рам дробилки, поломку эксцентрикового вала или других критически важных элементов. Правильным решением является подбор дробилки соответствующего типоразмера или организация предварительного дробления материала до допустимых размеров.
Для предотвращения и устранения застревания крупных кусков применяются следующие методы. Профилактические меры включают правильный подбор размера загрузочного окна с учётом коэффициента безопасности, установку грохотов или скальперов перед дробилкой для удаления негабарита, организацию равномерной загрузки материала через вибропитатели или пластинчатые питатели. При возникновении застревания применяются специальные крючья для извлечения застрявших кусков, гидромолоты для разрушения «козлов» непосредственно в загрузочном отверстии, реверсивный запуск дробилки, если конструкция это позволяет. Некоторые современные дробилки оснащаются автоматическими системами обнаружения и устранения застреваний. Категорически запрещается пытаться извлекать застрявшие куски вручную при работающей дробилке.
Влажность материала оказывает существенное влияние на процесс дробления и может потребовать корректировки размера загрузочного окна. Влажные материалы имеют тенденцию к налипанию на стенки дробильной камеры и дробящие плиты, что уменьшает эффективное сечение камеры и может привести к заклиниванию материала. Материалы с влажностью более восьми-десяти процентов могут образовывать комки и «мостики», блокирующие прохождение материала через дробилку. Глинистые и сильно увлажнённые породы требуют применения дробилок со сложным качанием щеки, которые обеспечивают дополнительное истирающее действие и лучше справляются с налипанием. В некоторых случаях целесообразно предусмотреть предварительную подсушку материала или использование дробилок с увеличенным на десять-пятнадцать процентов загрузочным окном для компенсации негативного влияния влажности.
Выбор коэффициента зависит от условий эксплуатации и характеристик материала. Коэффициент восемьдесят сотых является более консервативным и рекомендуется в следующих случаях: при работе с материалом неоднородного гранулометрического состава, при высоком содержании плоских и удлинённых кусков более двадцати процентов, при переработке абразивных и особо прочных пород, при отсутствии систем предварительной сортировки и скальпирования, для мобильных дробильных комплексов с ограниченными возможностями по удалению негабарита. Коэффициент восемьдесят пять сотых допустим при наличии эффективной системы предварительной подготовки материала, равномерном гранулометрическом составе, преобладании кусков кубовидной формы, стационарной установке с возможностью оперативного удаления застреваний. При наличии сомнений рекомендуется использовать меньший коэффициент для обеспечения надёжной работы оборудования.
При определении максимального размера куска основным параметром является ширина загрузочного окна, так как именно она определяет минимальное сечение, через которое должен пройти материал. Однако длина загрузочного окна также имеет значение для обеспечения нормальной работы дробилки. Длина окна влияет на количество материала, которое может одновременно находиться в загрузочной зоне, и определяет производительность дробилки. Для большинства щековых дробилок отношение длины к ширине составляет от единицы до полутора. Дробилки с увеличенным отношением длина-ширина более двух используются для среднего и мелкого дробления. При выборе дробилки необходимо убедиться, что удлинённые куски могут поместиться в загрузочное окно по длине. Для этого максимальный размер куска по любому измерению не должен превышать соответствующий размер загрузочного окна с учётом коэффициента безопасности.
Контроль гранулометрического состава загружаемого материала должен проводиться регулярно в рамках производственного контроля качества. Рекомендуемая периодичность зависит от стабильности процессов добычи и подготовки материала. При стабильной работе карьера и постоянных параметрах буровзрывных работ достаточно проводить контрольные замеры один раз в неделю с отбором представительных проб материала. При изменении горно-геологических условий, корректировке параметров буровзрывных работ или переходе на новый участок карьера контроль должен проводиться ежедневно до установления стабильных параметров. Дополнительно операторы дробильного оборудования должны визуально контролировать крупность загружаемого материала в течение смены и сообщать о появлении негабаритных кусков. При частом застревании материала в дробилке необходимо провести внеплановый анализ крупности и принять меры по корректировке технологического процесса.
Основным нормативным документом, регламентирующим технические требования к щековым дробилкам в России, является ГОСТ 27412-93 «Дробилки щековые. Общие технические условия». Данный стандарт устанавливает требования к конструкции, техническим характеристикам и методам испытаний дробилок. Правила подбора оборудования для конкретных условий эксплуатации содержатся в отраслевых технологических регламентах и проектной документации. Кроме того, каждый производитель дробильного оборудования предоставляет техническую документацию и руководства по эксплуатации, которые содержат рекомендации по выбору типоразмера дробилки. В международной практике применяются стандарты ISO и национальные стандарты производителей. При проектировании дробильно-сортировочных комплексов необходимо руководствоваться также строительными нормами и правилами, требованиями промышленной безопасности и охраны труда.
