Расчет производительности щековой дробилки по формуле: пример для гранита на СМД-108А

Фактическая производительность щековой дробилки всегда ниже теоретической, рассчитанной по формуле. Это объясняется влиянием множества эксплуатационных факторов, которые не учитываются в упрощенных расчетах.

Основными причинами снижения производительности являются неравномерность загрузки материала в камеру дробления, повышенная влажность дробимого сырья, которая приводит к налипанию мелких фракций на дробящие плиты, износ футеровки рабочих органов, что снижает эффективность захвата и удержания материала, а также наличие в загружаемом материале кусков различного размера, что ухудшает условия дробления.

Для учета этих факторов вводится эксплуатационный коэффициент, который обычно составляет от 0.6 до 0.8. При дроблении гранита средней прочности в нормальных условиях используют коэффициент 0.7, что означает, что реальная производительность составляет 70 процентов от теоретической.

Размер разгрузочной щели имеет прямое влияние на производительность дробилки. Согласно формуле расчета производительности, этот параметр входит в прямую зависимость, то есть производительность линейно увеличивается с увеличением размера щели.

При увеличении разгрузочной щели с 25 до 100 миллиметров производительность дробилки СМД-108А при дроблении гранита возрастает примерно в 4 раза - с 17 до 68 тонн в час в пересчете на фактическую производительность. Однако при этом увеличивается и максимальный размер готового продукта.

На практике размер разгрузочной щели выбирается исходя из требований к гранулометрическому составу готового продукта. Для получения щебня фракции 20-40 миллиметров обычно устанавливают щель 25-30 миллиметров, а для фракции 40-70 миллиметров требуется щель 40-50 миллиметров. Необходимо помнить, что 95 процентов дробленого материала имеет крупность не более полуторакратного размера щели.

Насыпная плотность дробленого материала существенно отличается от истинной плотности породы из-за наличия воздушных пустот между частицами. Этот параметр критически важен для расчета производительности дробилки по массе.

Для наиболее распространенных горных пород насыпная плотность составляет: гранит - от 1.4 до 1.6 тонны на кубический метр, базальт - от 1.5 до 1.65 тонны на кубический метр, известняк - от 1.25 до 1.35 тонны на кубический метр, песчаник - от 1.35 до 1.45 тонны на кубический метр, мрамор - около 1.45 тонны на кубический метр.

Насыпная плотность зависит не только от типа породы, но и от гранулометрического состава дробленого материала. Более мелкие фракции обеспечивают лучшее заполнение пространства и имеют более высокую насыпную плотность. Также на этот параметр влияет форма зерен - кубовидные частицы обеспечивают более плотную укладку по сравнению с лещадными.

При расчетах важно использовать значения насыпной плотности именно для дробленого материала, а не истинной плотности породы. Разница между этими величинами может достигать 40-50 процентов.

Коэффициент разрыхления учитывает особенности заполнения и опорожнения камеры дробления в процессе работы. Этот параметр отражает тот факт, что за один рабочий ход подвижной щеки из разгрузочного отверстия выпадает не весь объем материала, находящегося в нижней части камеры.

Для щековых дробилок со сложным движением щеки коэффициент разрыхления принимают равным 0.85. Это означает, что эффективно используется 85 процентов теоретического объема, который мог бы выйти из дробилки за один цикл работы. Более высокое значение коэффициента для дробилок со сложным движением объясняется тем, что подвижная щека совершает не только вертикальные колебания, но и горизонтальные перемещения, что способствует более интенсивному продвижению материала вниз.

Для дробилок с простым движением щеки используется меньший коэффициент - обычно от 0.65 до 0.70, так как в них материал продвигается только под действием силы тяжести без дополнительного проталкивающего эффекта. Коэффициент разрыхления является эмпирическим параметром, полученным на основе многочисленных промышленных испытаний различных конструкций дробилок.

Срок службы дробящих плит зависит от множества факторов и может существенно различаться в зависимости от условий эксплуатации. Основными факторами, определяющими износ футеровки, являются абразивность дробимого материала, крепость породы, режим работы дробилки и качество материала самих плит.

При дроблении высокоабразивных пород, таких как гранит, кварцит или базальт, срок службы дробящих плит из высокомарганцовистой стали составляет от 3 до 6 месяцев при круглосуточной работе. Для менее абразивных материалов, например известняка, срок службы может увеличиваться до 8-12 месяцев.

Замена футеровки должна производиться при износе, достигающем 30 процентов от первоначальной толщины плит. Дальнейшая эксплуатация изношенных плит приводит к значительному снижению производительности и может стать причиной повреждения корпусных деталей дробилки. Рекомендуется вести журнал учета наработки футеровки и проводить регулярные измерения остаточной толщины дробящих плит.

Современные материалы на основе высокомарганцовистой стали с добавлением хрома и молибдена обеспечивают повышенную износостойкость и могут увеличить срок службы футеровки в полтора-два раза по сравнению с обычной марганцовистой сталью.

Теоретически увеличение частоты вращения эксцентрикового вала приводит к пропорциональному росту производительности согласно расчетной формуле. Однако на практике возможности повышения частоты вращения ограничены конструктивными особенностями дробилки и физикой процесса дробления.

Для дробилки СМД-108А номинальная частота вращения составляет 285 оборотов в минуту. Это значение выбрано таким образом, чтобы обеспечить оптимальное соотношение между производительностью и эффективностью дробления. При слишком высокой частоте вращения материал не успевает провалиться в нижнюю часть камеры дробления между рабочими ходами щеки, что приводит к многократному дроблению одних и тех же кусков без увеличения общей производительности.

Кроме того, увеличение частоты вращения приводит к росту динамических нагрузок на механизмы дробилки, повышенному износу подшипников и ускоренному разрушению дробящих плит. Для обеспечения долговечности оборудования не рекомендуется превышать номинальную частоту вращения более чем на 5-10 процентов.

В то же время снижение частоты вращения может быть целесообразным при дроблении особо крепких пород, когда требуется увеличить силу раздавливания за счет некоторого снижения производительности.

Влажность дробимого материала является одним из критических параметров, определяющих эффективность работы щековой дробилки. При повышенной влажности наблюдается целый ряд негативных эффектов, снижающих производительность и ухудшающих качество готового продукта.

Оптимальная влажность для дробления большинства горных пород составляет не более 3-5 процентов. При такой влажности материал свободно пересыпается и не образует комков. Повышение влажности до 5-8 процентов приводит к заметному снижению производительности, так как влажная мелочь начинает налипать на дробящие плиты и забивать разгрузочную щель.

Особенно критична повышенная влажность для пористых материалов, таких как известняк, которые активно впитывают воду. Влажный известняк становится вязким и пластичным, что существенно затрудняет процесс дробления. Для гранита и других плотных пород влияние влажности менее критично, но также приводит к снижению производительности на 15-25 процентов при влажности более 8 процентов.

При невозможности обеспечить требуемую влажность материала рекомендуется предусмотреть систему предварительной подсушки или установку дробилки под навесом для защиты от атмосферных осадков. В холодное время года необходимо обеспечить подогрев материала для предотвращения смерзания.

Гранулометрический состав готового продукта определяется несколькими основными факторами. Наиболее важным из них является размер разгрузочной щели дробилки. Существует эмпирическое правило, согласно которому 95 процентов дробленого материала имеет крупность не более полуторакратного размера разгрузочной щели, а максимальные размеры отдельных кусков могут достигать двукратного размера щели.

Физико-механические свойства дробимого материала также оказывают существенное влияние на крупность готового продукта. Хрупкие породы, такие как известняк, дают более равномерное распределение частиц по крупности с меньшим выходом крупных кусков. Вязкие и крепкие породы, например габбро, характеризуются менее равномерным дроблением с образованием большего количества переизмельченных и крупных фракций.

Форма кусков загружаемого материала влияет на характер их разрушения в камере дробления. Удлиненные куски лещадной формы могут проходить через разгрузочную щель, ориентируясь наименьшим размером, что увеличивает выход крупных фракций в готовом продукте. Для получения продукта с более узким диапазоном крупности рекомендуется применять дополнительную стадию грохочения с возвратом крупных фракций на повторное дробление.

Правильная организация технического обслуживания является ключевым фактором обеспечения надежной работы и долговечности щековой дробилки. Система обслуживания должна включать ежедневные, еженедельные и периодические регламентные работы.

Ежедневное обслуживание включает визуальный осмотр всех узлов дробилки перед началом работы, проверку наличия смазки в подшипниковых узлах и состояния защитных кожухов, контроль отсутствия посторонних шумов и вибраций во время работы, а также проверку состояния дробящих плит и крепежных элементов. Любые отклонения от нормального состояния должны быть немедленно устранены.

Еженедельное обслуживание предусматривает проверку натяжения приводных ремней и их состояния, измерение температуры подшипниковых узлов, проверку уровня масла в системе смазки, а также контроль размера разгрузочной щели и ее равномерности по длине. Необходимо также проверять состояние пружин или гидроцилиндров системы защиты от перегрузок.

Периодическое обслуживание, выполняемое с интервалом один-три месяца в зависимости от интенсивности эксплуатации, включает замену смазки в подшипниковых узлах, тщательную проверку износа дробящих плит с измерением их остаточной толщины, проверку состояния эксцентрикового вала и его подшипников, а также ревизию всех болтовых соединений с протяжкой ослабленного крепежа. При обнаружении значительного износа футеровки следует планировать ее замену на ближайший плановый останов.