Содержание статьи
- Введение в проблему
- Износ футеровки дробящих плит
- Ослабление натяжения распорных плит
- Снижение частоты вращения эксцентрикового вала
- Проскальзывание клиноременной передачи
- Падение напряжения в электросети
- Попадание мягких и вязких материалов
- Перегрузка дробилки материалом
- Неправильная регулировка разгрузочного зазора
- Износ подшипников эксцентрикового вала
- Неравномерная подача материала
- Методы диагностики проблем
- Систематизированные решения
- Часто задаваемые вопросы
Введение в проблему укрупнения фракции
Щековая дробилка представляет собой ключевое оборудование первой стадии дробления на горно-обогатительных комбинатах, карьерах и строительных производствах. Основной принцип работы заключается в раздавливании материала между двумя дробящими плитами, одна из которых неподвижна, а другая совершает возвратно-поступательное движение. Крупность готового продукта определяется шириной разгрузочной щели в нижней части камеры дробления.
Когда щековая дробилка начинает выдавать материал крупнее требуемой фракции, это приводит к серьезным технологическим проблемам. Перегрузка оборудования последующих стадий дробления, снижение общей производительности линии, увеличение энергозатрат и ускоренный износ оборудования вторичного дробления становятся неизбежными последствиями. Согласно данным технической литературы, при правильно установленной ширине разгрузочной щели D, около 95 процентов материала должно иметь размер менее 1,5D, а все 100 процентов должны быть меньше 2D.
Проблема укрупнения фракции может быть вызвана различными причинами, которые условно делятся на механические, эксплуатационные и технологические. Механические причины связаны с износом и повреждением узлов дробилки, эксплуатационные определяются условиями работы оборудования, а технологические обусловлены характеристиками перерабатываемого материала.
Причина 1. Износ футеровки дробящих плит
Износ футеровки является наиболее распространенной причиной укрупнения фракции на выходе щековой дробилки. Дробящие плиты изготавливаются из высокомарганцовистой стали типа 110Г13Л и подвергаются интенсивному абразивному износу в процессе работы. Особенно сильно изнашивается нижняя часть плит, которая подвергается наибольшему количеству циклов нагружения.
Механизм влияния износа
При износе футеровки происходит увеличение фактического зазора между дробящими поверхностями. Если изначально разгрузочная щель была установлена на 100 миллиметров, то после износа плит на 15-20 миллиметров с каждой стороны реальный зазор может достигать 130-140 миллиметров. Это означает, что материал будет проходить через щель значительно более крупными кусками, чем предусмотрено технологическим регламентом.
Расчет увеличения зазора при износе
Исходные данные:
Номинальная ширина разгрузочной щели: 100 мм
Износ неподвижной плиты: 15 мм
Износ подвижной плиты: 20 мм
Расчет:
Фактическая ширина щели = 100 мм + 15 мм + 20 мм = 135 мм
Увеличение зазора = 35 мм или 35% от номинала
Результат: Материал крупностью до 200-210 мм (135 мм × 1,5) будет проходить через щель
Практический пример
При эксплуатации щековой дробилки СМД-116 с номинальной шириной разгрузочной щели 120 миллиметров после длительного периода работы без замены футеровки может наблюдаться значительное увеличение содержания крупной фракции в готовом продукте. Измерение зазора в таких случаях часто показывает существенный износ дробящих плит. После замены изношенной футеровки гранулометрический состав продукта обычно возвращается к номинальным значениям, что подтверждает правильность диагностики.
Признаки износа футеровки
Визуальный осмотр позволяет выявить сглаживание рифлений на дробящих плитах, появление зон интенсивного истирания в нижней трети плит, образование сколов и трещин. Измерение зазора с помощью свинцовых шариков или щупов показывает отклонение от номинальных значений более чем на 10-15 процентов.
Причина 2. Ослабление натяжения распорных плит
Распорные плиты являются важным элементом кинематической схемы щековой дробилки, передающим движение от эксцентрикового вала к подвижной щеке. Ослабление их натяжения приводит к увеличению холостого хода подвижной щеки и, соответственно, к увеличению фактической ширины разгрузочной щели при максимальном отходе щеки.
Причины ослабления натяжения
Ослабление пружин натяжного устройства происходит в результате длительной эксплуатации, температурных деформаций и вибрационных нагрузок. Износ контактных поверхностей в местах сопряжения распорных плит с шатуном и задней стенкой станины также приводит к появлению зазоров. Нарушение регулировки натяжного механизма при техническом обслуживании может усугубить проблему.
При нормальной работе распорные плиты должны быть натянуты таким образом, чтобы зазор между верхней и нижней распорными плитами составлял 5-8 миллиметров. Увеличение этого зазора до 12-15 миллиметров свидетельствует о критическом ослаблении натяжения.
Практический пример
При диагностике щековой дробилки, выдающей увеличенную фракцию, проверка натяжения распорных плит может показать увеличенный зазор между верхней и нижней плитами. В таких случаях после регулировки натяжного устройства и подтяжки пружин до нормативных значений часто удается восстановить требуемую крупность продукта без замены изношенных деталей, что значительно сокращает время и затраты на устранение неисправности.
Причина 3. Снижение частоты вращения эксцентрикового вала
Частота вращения эксцентрикового вала напрямую влияет на производительность дробилки и качество дробления. Для большинства промышленных щековых дробилок номинальная частота вращения составляет от 250 до 350 оборотов в минуту в зависимости от размеров камеры дробления. Снижение частоты вращения приводит к уменьшению количества рабочих циклов дробления в единицу времени.
Влияние на крупность продукта
При снижении оборотов эксцентрикового вала материал получает меньше циклов дробления при прохождении через камеру. Это означает, что более крупные куски успевают провалиться через разгрузочную щель до достижения требуемой степени измельчения. Кроме того, при низких оборотах нарушается оптимальный режим самоизмельчения материала в камере дробления.
Оценка влияния снижения оборотов
Исходные данные:
Номинальные обороты: 300 об/мин
Фактические обороты: 240 об/мин
Высота камеры дробления: 1200 мм
Средняя скорость опускания материала: 15 мм/цикл
Расчет количества циклов:
Количество циклов при 300 об/мин = 1200 мм / 15 мм = 80 циклов
Количество циклов при 240 об/мин = 1200 мм / 18,75 мм = 64 цикла
Результат: Снижение количества циклов на 20% приводит к прохождению менее раздробленного материала
Причины снижения частоты вращения
Основными причинами снижения оборотов являются проскальзывание клиноременной передачи, падение напряжения в электросети, перегрузка дробилки материалом и износ подшипников эксцентрикового вала. Каждая из этих причин требует отдельного рассмотрения и специфических методов устранения.
Причина 4. Проскальзывание клиноременной передачи
Клиноременная передача является наиболее распространенным способом передачи крутящего момента от электродвигателя к эксцентриковому валу щековой дробилки. Проскальзывание ремней приводит к снижению частоты вращения эксцентрикового вала и, как следствие, к ухудшению качества дробления.
Механизм проскальзывания
Клиновые ремни передают усилие за счет трения между боковыми поверхностями ремня и канавками шкива. При недостаточном натяжении ремней или их износе сила трения становится недостаточной для передачи требуемого крутящего момента. Это особенно критично в момент максимальной нагрузки, когда подвижная щека сдавливает материал.
Нормативное натяжение клиноременной передачи для щековых дробилок должно обеспечивать прогиб верхней ветви ремня на 20-22 миллиметра при усилии 6 килограмм на середине расстояния между шкивами. Увеличение прогиба до 30-35 миллиметров свидетельствует о критическом ослаблении натяжения.
Практический пример
При эксплуатации щековой дробилки СМД-108 с установленными клиновыми ремнями типа Б после длительного периода работы может наблюдаться снижение производительности и увеличение крупности выходного продукта. Измерение частоты вращения с помощью тахометра в таких случаях часто показывает значения ниже номинальных. Проверка натяжения ремней может выявить чрезмерный прогиб верхней ветви. После регулировки натяжения перемещением салазок электродвигателя частота вращения обычно восстанавливается до требуемых значений, что нормализует процесс дробления.
Признаки проскальзывания ремней
Визуально проскальзывание можно определить по характерному запаху горелой резины, появлению черного налета на шкивах и ремнях, нагреву ремней выше обычной температуры. Инструментальная диагностика с помощью тахометра позволяет точно измерить частоту вращения и сравнить ее с номинальным значением.
Причина 5. Падение напряжения в электросети
Падение напряжения в питающей электросети является частой причиной снижения мощности электродвигателя дробилки и, соответственно, уменьшения частоты вращения эксцентрикового вала. Для нормальной работы трехфазных асинхронных электродвигателей, которые применяются на щековых дробилках, требуется стабильное напряжение с отклонением не более 5 процентов от номинального.
Влияние на работу дробилки
При падении напряжения на 10 процентов мощность асинхронного двигателя снижается примерно на 19 процентов, так как мощность пропорциональна квадрату напряжения. При номинальном напряжении 380 вольт снижение до 340 вольт приводит к заметному ухудшению параметров дробления.
Расчет потери мощности при падении напряжения
Исходные данные:
Номинальное напряжение: 380 В
Фактическое напряжение: 340 В
Номинальная мощность двигателя: 75 кВт
Расчет:
Коэффициент снижения напряжения = 340 В / 380 В = 0,895
Коэффициент снижения мощности = 0,895² = 0,801
Фактическая мощность = 75 кВт × 0,801 = 60 кВт
Результат: Потеря мощности составляет 15 кВт или 20% от номинальной
Причины падения напряжения
Падение напряжения может быть вызвано перегрузкой трансформаторной подстанции, большой длиной питающего кабеля с недостаточным сечением, одновременным пуском нескольких мощных потребителей, неисправностями в распределительных устройствах. На карьерах и удаленных объектах проблема усугубляется значительным расстоянием от источника питания.
Причина 6. Попадание мягких и вязких материалов
Щековые дробилки предназначены для дробления твердых и хрупких материалов, таких как горные породы, руды, бетон. При попадании в камеру дробления мягких, вязких или глинистых материалов нарушается нормальный процесс дробления. Вместо разрушения такие материалы деформируются и проскальзывают между дробящими плитами, не получая достаточного измельчения.
Механизм влияния
Мягкие материалы обладают пластическими свойствами и при сжатии между щеками не разрушаются, а сплющиваются до минимальной толщины разгрузочной щели и проходят через нее практически без измельчения. Глинистые примеси при влажности более 8 процентов образуют налипания на дробящих плитах, что эффективно увеличивает зазор между щеками и способствует прохождению крупных кусков.
Влияние влажности материала
Нормальная работа щековой дробилки происходит при влажности материала до 6-8 процентов. При более высокой влажности, особенно для материалов с содержанием глинистых частиц, происходит налипание на дробящие плиты и забивание разгрузочной щели. Это не только увеличивает крупность продукта, но и значительно снижает производительность дробилки.
Практический пример
При переработке известняка в периоды повышенной влажности содержание глинистых примесей в материале может существенно возрастать. В таких условиях щековая дробилка часто начинает выдавать материал с увеличенным количеством крупной фракции и недробленных кусков. После предварительной просушки сырья и снижения влажности до оптимальных значений крупность продукта обычно возвращается к нормальным показателям, что подтверждает влияние влажности на эффективность дробления.
Причина 7. Перегрузка дробилки материалом
Перегрузка дробилки происходит, когда количество подаваемого материала превышает расчетную производительность оборудования. В этом случае камера дробления оказывается заполненной материалом полностью, что нарушает нормальный процесс дробления и приводит к прохождению недостаточно раздробленного материала через разгрузочную щель.
Признаки перегрузки
Основным признаком перегрузки является заполнение камеры дробления материалом до верхнего уровня загрузочного окна. При этом наблюдается снижение частоты вращения эксцентрикового вала из-за возросшей нагрузки на двигатель, увеличение потребляемой мощности до максимальных значений, периодические остановки дробилки из-за срабатывания защиты электродвигателя.
Для оптимальной работы щековой дробилки камера дробления должна быть заполнена на две трети высоты. Это обеспечивает режим так называемого стесненного дробления или самоизмельчения, когда материал разрушается не только от сжатия дробящими плитами, но и от взаимного истирания кусков.
Определение оптимальной подачи материала
Исходные данные:
Паспортная производительность дробилки: 50 т/ч
Насыпная плотность материала: 1,6 т/м³
Объем камеры дробления: 2,5 м³
Расчет:
Объемная производительность = 50 т/ч / 1,6 т/м³ = 31,25 м³/ч
Оптимальный объем заполнения = 2,5 м³ × 0,67 = 1,67 м³
Время нахождения материала в камере = 1,67 м³ / (31,25 м³/ч) = 0,053 ч = 3,2 мин
Результат: При превышении подачи материала время дробления сокращается, что приводит к укрупнению фракции
Причины перегрузки
Перегрузка может быть вызвана неправильной настройкой питателя, подающего материал в дробилку, попаданием негабаритных кусков, превышающих допустимый размер загрузки, снижением производительности дробилки из-за износа футеровки или других неисправностей при сохранении прежней интенсивности подачи.
Причина 8. Неправильная регулировка разгрузочного зазора
Ширина разгрузочной щели является основным параметром, определяющим крупность выходного продукта щековой дробилки. Неправильная регулировка этого параметра приводит к получению материала несоответствующей фракции. Регулировка осуществляется с помощью специальных механизмов, которые могут быть механическими клиновыми или гидравлическими.
Типы регулировочных механизмов
В механических системах регулировка производится изменением положения распорных плит с помощью клиньев или регулировочных болтов. В дробилках с клиновой регулировкой между задней стенкой станины и распорной плитой устанавливается комплект прокладок определенной толщины. Изменяя количество или толщину прокладок, можно регулировать ширину разгрузочной щели.
Гидравлические системы регулировки позволяют изменять зазор даже под нагрузкой и обеспечивают более точную настройку. Они также выполняют функцию защиты от недробимых предметов, позволяя щеке временно отойти при попадании металлических включений.
Практический пример измерения зазора
Для проверки фактической ширины разгрузочной щели используется метод свинцовых шариков. В камеру дробления при работающей дробилке на холостом ходу помещаются свинцовые шарики диаметром 50-60 миллиметров. После прохождения через камеру шарики извлекаются и измеряется их минимальная толщина после сплющивания. Эта толщина соответствует фактической ширине разгрузочной щели. На одной из дробилок ЩДП 9×12 при номинальной установке зазора 100 миллиметров толщина сплющенных шариков составила 118 миллиметров, что указывало на необходимость регулировки.
Ошибки при регулировке
Наиболее распространенной ошибкой является регулировка зазора без учета износа футеровки. Если замер производится в верхней части камеры дробления, где износ минимален, а материал выходит через нижнюю часть, где износ максимален, то фактическая ширина щели в месте выхода материала будет больше измеренной.
Причина 9. Износ подшипников эксцентрикового вала
Подшипники эксцентрикового вала работают в тяжелых условиях знакопеременных нагрузок и должны обеспечивать точное положение вала относительно станины. Износ подшипников приводит к появлению радиального люфта вала, что нарушает геометрию камеры дробления и траекторию движения подвижной щеки.
Влияние износа подшипников
При появлении люфта в подшипниках эксцентриковый вал получает дополнительную степень свободы и его положение становится нестабильным. Это приводит к неравномерному зазору между дробящими плитами по ширине камеры дробления. В местах увеличенного зазора материал проходит практически без дробления.
Нормативный радиальный зазор в подшипниках качения для эксцентриковых валов щековых дробилок не должен превышать 0,3-0,5 миллиметра. При увеличении зазора до 1,5-2 миллиметров требуется замена подшипников.
Диагностика износа подшипников
Износ подшипников диагностируется по повышенному уровню вибрации дробилки, появлению нехарактерного шума в районе подшипниковых узлов, нагреву корпусов подшипников выше нормальной температуры 60-70 градусов Цельсия. Измерение радиального люфта производится с помощью индикатора часового типа при остановленной дробилке.
Причина 10. Неравномерная подача материала
Равномерная подача материала в камеру дробления является важным условием стабильной работы щековой дробилки и получения продукта стабильного гранулометрического состава. Неравномерная подача приводит к чередованию периодов недогрузки и перегрузки камеры дробления.
Последствия неравномерной подачи
При неравномерной подаче в моменты пиковой загрузки дробилка работает в режиме перегрузки, когда материал не получает достаточного количества циклов дробления. В результате в выходном продукте появляются куски увеличенной крупности. При недостаточной загрузке происходит холостая работа дробилки, что снижает общую производительность линии.
Неравномерная подача также приводит к нестабильной нагрузке на электродвигатель, что вызывает колебания частоты вращения эксцентрикового вала и ухудшает условия дробления. Особенно критична неравномерность подачи для дробилок большой производительности.
Практический пример
На щебеночном заводе для подачи материала в щековую дробилку использовался пластинчатый питатель без системы автоматического регулирования. Оператор вручную управлял скоростью подачи. Анализ гранулометрического состава продукта в течение смены показал значительные колебания содержания крупной фракции от 3 до 18 процентов. После установки вибропитателя с автоматическим регулированием производительности содержание крупной фракции стабилизировалось на уровне 4-5 процентов.
Обеспечение равномерной подачи
Для обеспечения равномерной подачи материала применяются питатели различных типов: пластинчатые, вибрационные, ленточные. Наиболее эффективными являются вибрационные питатели с системой автоматического регулирования производительности по токовой нагрузке электродвигателя дробилки. При увеличении нагрузки система автоматически снижает интенсивность подачи материала.
Методы диагностики проблем с фракцией
Своевременная и точная диагностика причин укрупнения фракции позволяет быстро устранить проблему и избежать длительных простоев оборудования. Современные методы диагностики включают визуальный осмотр, инструментальные измерения и анализ режимов работы оборудования.
Визуальная диагностика
Визуальный осмотр дробилки должен проводиться ежедневно перед началом работы и в течение смены. Осмотр включает проверку состояния дробящих плит, наличие трещин и сколов на футеровке, состояние клиновых ремней, наличие утечек смазки из подшипниковых узлов. Особое внимание следует уделять нижней части дробящих плит, где износ максимален.
Измерение зазора между дробящими плитами
Измерение фактической ширины разгрузочной щели производится несколькими методами. Метод свинцовых шариков является наиболее точным, но требует остановки дробилки и специальной подготовки. Свинцовые шарики диаметром 50-60 миллиметров помещаются в камеру дробления при работе на холостом ходу. После прохождения через камеру шарики извлекаются и измеряется их минимальная толщина штангенциркулем.
Метод щупов применяется для быстрой проверки зазора без остановки производства. Набор плоских щупов различной толщины вводится в разгрузочную щель при максимальном отходе подвижной щеки. Максимальная толщина щупа, который проходит в щель, соответствует ее ширине.
Методика измерения зазора щупом
Последовательность действий:
1. Запустить дробилку на холостом ходу без загрузки материала
2. Дождаться момента максимального отхода подвижной щеки
3. Ввести щуп в разгрузочную щель в нижней части камеры дробления
4. Зафиксировать максимальную толщину щупа, который проходит в щель
5. Провести измерение в трех точках по ширине камеры дробления
6. Сравнить полученные значения с паспортными данными
Критерий: Отклонение более 10% от номинала требует регулировки
Контроль частоты вращения эксцентрикового вала
Частота вращения эксцентрикового вала контролируется с помощью тахометра. Современные бесконтактные тахометры позволяют производить измерение без остановки дробилки. На торцевую часть маховика или шкива наносится светоотражающая метка, на которую направляется луч тахометра. Прибор показывает фактическую частоту вращения в оборотах в минуту.
Измерение следует проводить как на холостом ходу, так и под нагрузкой. Снижение частоты вращения под нагрузкой более чем на 5 процентов от значения на холостом ходу свидетельствует о перегрузке дробилки или проскальзывании ремней.
Проверка натяжения ремней
Натяжение клиноременной передачи проверяется методом измерения прогиба верхней ветви ремня. Посередине расстояния между шкивами к ремню прикладывается усилие 6 килограмм перпендикулярно его оси. Измеряется величина прогиба ремня под нагрузкой. Нормативное значение прогиба составляет 20-22 миллиметра. Увеличение прогиба до 30 миллиметров и более требует подтяжки ремней.
Контроль электрических параметров
Контроль напряжения питающей сети и потребляемого тока электродвигателя дробилки позволяет оценить режим работы оборудования. Измерение производится с помощью мультиметра или специальных приборов учета электроэнергии. Падение напряжения более чем на 5 процентов от номинала требует обращения к энергетической службе предприятия.
Потребляемый ток должен находиться в пределах 80-95 процентов от номинального при работе под нагрузкой. Превышение номинального тока свидетельствует о перегрузке дробилки или механических неисправностях.
Систематизированные решения проблемы
Устранение проблемы укрупнения фракции требует системного подхода, включающего правильную диагностику, своевременное техническое обслуживание и соблюдение технологических регламентов эксплуатации. Ниже приведена систематизированная таблица симптомов, причин и действий для устранения проблемы.
| Симптом | Возможная причина | Метод диагностики | Действие по устранению |
|---|---|---|---|
| Увеличение крупности выходного продукта на 20-40% | Износ футеровки дробящих плит | Измерение зазора свинцовыми шариками или щупом | Замена изношенной футеровки или регулировка зазора распорными плитами |
| Неравномерная крупность по ширине разгрузочной щели | Неравномерный износ плит или люфт эксцентрикового вала | Измерение зазора в нескольких точках, проверка люфта вала | Замена изношенных подшипников, выравнивание футеровки |
| Снижение производительности и укрупнение фракции | Проскальзывание клиноременной передачи | Измерение частоты вращения тахометром, проверка натяжения ремней | Натяжение ремней регулировкой салазок двигателя, замена изношенных ремней |
| Периодическое укрупнение фракции, колебания частоты вращения | Падение напряжения в электросети | Измерение напряжения мультиметром в течение смены | Увеличение сечения питающего кабеля, установка стабилизатора напряжения |
| Прохождение недробленых кусков, налипание материала на плитах | Повышенная влажность или попадание глинистых материалов | Визуальный осмотр материала, измерение влажности | Предварительная просушка сырья, установка колосникового грохота перед дробилкой |
| Заполнение камеры дробления, снижение оборотов под нагрузкой | Перегрузка дробилки материалом | Визуальный контроль заполнения камеры, измерение потребляемого тока | Снижение интенсивности подачи питателем, настройка автоматического регулирования |
| Укрупнение фракции при правильной настройке зазора | Ослабление натяжения распорных плит | Измерение зазора между распорными плитами | Регулировка натяжения пружин, замена изношенных распорных плит |
| Значительные колебания крупности продукта в течение смены | Неравномерная подача материала | Анализ режима работы питателя, контроль токовой нагрузки двигателя | Установка системы автоматического регулирования подачи, замена питателя |
| Вибрация, нагрев подшипников, укрупнение фракции | Износ подшипников эксцентрикового вала | Измерение радиального люфта индикатором, контроль температуры | Замена изношенных подшипников, проверка состояния посадочных мест |
| Постепенное увеличение крупности после регулировки | Неправильная методика регулировки зазора | Повторное измерение зазора через несколько часов работы | Регулировка с учетом температурного расширения деталей, контроль затяжки крепежа |
Профилактические мероприятия
Для предотвращения проблем с укрупнением фракции рекомендуется проводить регулярное техническое обслуживание дробилки. Ежедневный осмотр включает проверку состояния футеровки, ремней, уровня смазки в подшипниках. Еженедельный контроль предусматривает измерение зазора между дробящими плитами, проверку натяжения ремней, контроль частоты вращения.
Ежемесячное техническое обслуживание включает измерение люфтов в подшипниковых узлах, проверку затяжки всех резьбовых соединений, контроль состояния распорных плит. Ежегодное обслуживание предусматривает капитальный осмотр с разборкой основных узлов, замену изношенных деталей, ревизию электрооборудования.
