Введение в конструктивные схемы
Валковые дробилки представлены несколькими основными конструктивными схемами, которые определяют их принцип действия и область применения. Эти схемы классифицируются по количеству и взаимному расположению рабочих органов — валков.
Одновалковые дробилки
В одновалковых дробилках камера дробления образуется между поверхностью единственного валка и неподвижной футеровкой или колосниковой решеткой. Такие машины, оснащенные зубчатым валком, широко применяются для дробления угля, агломерата и других материалов. Конструктивно дробилка включает зубчатый валок и колосниковую решетку, которая шарнирно подвешена в верхней части рамы. Нижний конец решетки притянут пружиной к регулируемому упору. Такое решение позволяет не только изменять рабочий зазор, но и защищает механизм от поломок при попадании недробимых предметов. На агломерационных фабриках длиннозубчатые валки иногда устанавливают непосредственно над движущейся колосниковой решеткой, при этом зубья валка входят в зазоры между колосниками, что повышает эффективность дробления пластов агломерата.
Отечественные одновалковые длиннозубчатые дробилки предназначены для работы с горячим агломератом (температура 600–850 °C). Для отвода тепла от цапф вала, контактирующих с горячим материалом, вал выполняют полым с системой циркуляции воды. Станина представляет собой сварную конструкцию из листового проката, оснащенную сменными колосниками в нижней части и износостойкими плитами на боковых стенках. На валу монтируются звездочки и дистанционные втулки.
Особые конструкции одновалковых дробилок
Существуют одновалковые дробилки с уникальной кинематикой, где валок закреплен не жестко, а шарнирно на эксцентриковой части вала. По такой схеме, например, выполнена валково-щековая дробилка-гранулятор Grunilor фирмы Ateliers Berazho (Франция). В этой машине валок с рифленым бандажом установлен на эксцентриковом валу через роликовые подшипники. Неподвижная щека имеет сложную подвеску с предохранительными болтами в распорной плите, которые срезаются при перегрузке. Машина предназначена для получения мелкого щебня с высокой долей кубообразных зерен.
Другая схема предполагает наличие двух камер дробления с гладкими рабочими поверхностями, что почти вдвое увеличивает производительность по сравнению с предыдущим типом. Примером служит дробилка Rotecht фирмы Vizerhütte (ФРГ), оснащенная двойной защитой: фрикционной муфтой на приводе и предварительно напряженными спиральными пружинами между щекой и корпусом. Фирма Westinghouse (США) создала аналогичную конструкцию с гидравлической системой как для регулировки щели, так и для защиты от недробимых предметов.
Еще одна комбинированная схема, впервые предложенная фирмой Diamond (США), объединяет в одной машине щековую и валковую дробилки для передвижных установок. Материал сначала дробится между щеками, а затем доизмельчается между валком и нижней частью подвижной щеки. Несмотря на заявленное снижение массы установки на 30–40%, эксплуатация выявила проблемы с надежностью таких машин.
Двухвалковые дробилки
Наиболее распространенный тип — двухвалковая дробилка, валки которой вращаются навстречу друг другу, захватывая и раздавливая материал. Для увеличения истирающего эффекта валкам иногда сообщают разную окружную скорость. В классической конструкции подшипники одного из валков (или обоих) установлены на пружинах, что позволяет валкам расходиться при попадании недробимого предмета, защищая механизм от поломок.
Привод валков может осуществляться по-разному: от одного двигателя через редуктор и шестеренчатую передачу с удлиненными зубьями (компенсирующими изменение межосевого расстояния), либо индивидуально для каждого валка от отдельного электродвигателя через редуктор и карданные валы.
В отечественных конструкциях, например, один валок (часто рифленый) закреплен жестко, а второй (гладкий) установлен на подвижной раме с амортизационными пружинами. Привод каждого валка осуществляется индивидуально клиноременными передачами, что исключает изменение межцентрового расстояния при расхождении валков.
Особой разновидностью является двухвалковая дискозубчатая дробилка (например, СМД-153), применяемая для грубого дробления угля и материалов с пределом прочности до 60 МПа. Ее корпус разъемный, валки имеют индивидуальный привод и оснащены предохранительными устройствами. Зубчатые валки состоят из набора дисков (полузвездочек), собранных на валу квадратного сечения, что упрощает их замену.
Трехвалковые и четырёхвалковые дробилки
Трехвалковые дробилки, как у фирмы Pioneer (США), имеют один жестко закрепленный ведущий вал и два ведомых, прижимаемых пружинами. Интересной особенностью является использование автомобильных шин в приводе для обеспечения упругого зацепления и компенсации перемещений валков. Отечественная трехвалковая дробилка СМД-130 с валками диаметром 600 мм предназначена для измельчения склонных к налипанию материалов, таких как нитроаммофоска, но может использоваться и для других мягких пород. Она оснащена сложным рычажно-пружинным амортизирующим устройством и механизмом регулировки щели.
Четырехвалковые дробилки по сути представляют собой две двухвалковые дробилки, смонтированные в одном корпусе одна над другой. Обычно верхняя пара валков — рифленая или зубчатая (для крупного дробления), а нижняя — гладкая (для тонкого измельчения), что позволяет достигать высокой степени дробления. Такие машины применяются, например, на агломерационных фабриках для дробления коксика и угля. Отечественная конструкция с гладкими валками диаметром 900 мм оснащена механизмами для обтачивания бандажей непосредственно в составе дробилки.
Фирма Universal (США) предложила оригинальную схему четырехвалковой дробилки, где на двух валах смонтированы четыре валка разного диаметра, что имитирует работу двух параллельных дробилок для среднего и мелкого дробления. Это решение позволяет проводить многостадийное дробление в компактном агрегате, хотя и имеет недостаток в виде невозможности раздельной регулировки пар валков.
Таким образом, разнообразие конструктивных схем валковых дробилок позволяет оптимально подбирать оборудование для конкретных технологических задач, учитывая требуемую степень дробления, свойства материала и условия эксплуатации.