Дробилки крупного дробления Уралмашзавода

Первая отечественная дробилка крупного дробления была изготовлена в 1935 г. Она имела приемное отверстие 300 мм. В последующие годы было освоено производство ряда конусных дробилок с приемным отверстием от 400 до 1500 мм. Дробилки имели характерную для того периода боковую разгрузку дробленого материала, прямолинейные очертания дробящего пространства и, за отсутствием собственного опыта, конструктивно во многом повторяли известные зарубежные образцы. Техническая характеристика дробилок с боковой разгрузкой приведена в табл. 13. Наиболее «ходовыми» типоразмерами являлись дробилки ККД-500 и ККД-900, как наиболее отвечающие в то время потребностям обогатительной промышленности и средним масштабам строящихся предприятий. В 1938 г. Уралмашзавод изготовил конусную дробилку ККД-1500 (рис. 88). При ее проектировании и изготовлении был решен ряд сложных технических вопросов, обусловленных высокими требованиями на изготовление крупногабаритных деталей и узлов машины. Высота дробилки над подошвой фундамента составляет 8390 мм, наружный диаметр броней траверсы 5800 мм и вес 500.3 т.

Корпус дробилки ККД-1500 по высоте состоит из пяти частей, скрепленных болтами. Первое и второе кольца корпуса образуют нижнюю часть дробилки или станину 1, имеющую два наклонных лотка для разгрузки дробленого материала и патрубки для возможности установки приводного вала с правой или левой стороны в зависимости от компоновки фабрики. Два верхних кольца составляют среднюю часть 2 корпуса дробилки. Все кольца представляют собой массивные крупногабаритные отливки сложной конфигурации, имеющие мощные фланцы толщиной до 400 мм, усиленные ребрами жесткости. Для возможности изготовления и транспортировки по железной дороге, кольца корпуса выполнены разъемными. При монтаже кольца соединяются посредством болтов, а также анкеров 4 и скоб 5, устанавливаемых с натягом по прессовой посадке. Все кольца сопрягаются по цилиндрическим посадкам и фиксируются штифтами. Для дробилок меньших типоразмеров принято соединение корпусных деталей по конусным посадкам. Траверса 3 дробилки для уменьшения габаритов выполнена с отъемными боковыми балками.
Средняя часть корпуса зафутерована пятью поясами неподвижных броней. Брони первого пояса опираются на выступ станины. Пространство между бронями и корпусом заливается цементом. При надлежащей расклинке броней цементная заливка обеспечивает их неподвижность до износа. Брони подвижного конуса 6 заливаются цинком и затягиваются гайками. Пылевое уплотнение 7 конуса состоит из двух сферических колец, опирающихся на опорную шайбу станины. При подъеме конуса в процессе регулирования разгрузочной щели устанавливается сменная шайба соответствующей высоты. Наружная баббитовая заливка эксцентрика 8 выполнена заподлицо с «тонкой» стороной корпуса эксцентрика, а проход масла обеспечивается в основном за счет вертикальных каналов. Аналогичные каналы выполнены также в ненагруженной зоне внутренней расточки эксцентрика. При такой конструкции обеспечиваются малые диаметральные зазоры (1—1,5 и 1—1,4 мм соответственно для наружной и внутренней поверхностей).
Эксцентрик опирается на подпятник скольжения 9, состоящий из двух стальных и среднего бронзового дисков. Верхний диск связан дюбелем с эксцентриком, нижний диск неподвижен. Демонтаж эксцентрика осуществляется вниз посредством специального механического подъемника. Ведомый шкив 12 выполнен разъемным и посажен на трехопорном валу с выносным подшипником скольжения 11.
Смазочное масло подается снизу дробилки через подпружиненный штуцер 10 во внутреннюю полость эксцентрика, поднимается вверх по зазорам и каналам и переливается вниз, омывая наружную поверхность эксцентрика и коническое зацепление. Масло для смазки дисков подпятника эксцентрика поступает через небольшие радиальные отверстия в штуцере и сливается в общую ванну.
первая дробилка ККД-1500 эксплуатируется с 1940 г., перерабатывая ежегодно 10—11 млн. т сульфидной руды крепостью 6—8 единиц по шкале М.М. Протодьяконова. Многолетняя эксплуатация дробилки дала материал для совершенствования отечественного дробильного оборудования.

В 1954 К Уралмашзавод изготовил второй образец дробилки ККД-1500 (рис. 89). В этой дробилке перереботаны узлы корпуса, подвижного конуса, эксцентрика и приводного вала, что в совокупности позволило устранить большинство недостатков машины первого выпуска. Существенно переработана конструкция подвижного конуса 3. Точка подвеса конуса поднята на 170 мм, что в сочетании с измененной конфигурацией траверсы 1 обеспечивает. возможность вертикального подъема конуса на 200 мм и позволяет полнее изнашивать брони. Вместо дюбелей и шпонок, оказавшихся ненадежными в работе, введено шиповое соединение обоймы с конусной втулкой верхнего подвеса.
Переработана конструкция пылевого уплотнения 4. Уплотнение образовано тремя сферическими шайбами, расположенными в расточке конуса. При подъеме конуса средняя шайба перемешается относительно втулки 5 центрального стакана станины 6. Нижняя шайба уплотнения выступает над торцом конуса и изнашивается рудой при подпрессовке разгрузочных течек 11. В последующих дробилках пылевое уплотнение было «утоплено» во внутрь конуса.
Средняя часть 2 корпуса зафутерована четырьмя поясами броней. Брони нижнего пояса опираются на бурт станины, брони верхнего кольца подвешены на специальных шипах, заходящих в кольцевую проточку корпуса. Такое крепление броней позволяет производить независимую перефутеровку каждого кольца.
Ведомый шкив 7 выполнен цельнолитым и посажен на длинном трехопорном валу для возможности демонтажа приводного вала 9 совместно со шкивом. Шкив имеет срезные предохранительные пальцы 8 для защиты привода при заклинивании дробилки недробимым телом. Эксцентрик 10 дробилки выполнен без вертикальных смазочных каналов и имеет увеличенные масляные зазоры, составляющие 1,09—2,07 и 5,21—6,08 мм соответственно по наружной и внутренней поверхностям. Монтаж эксцентрика производится с помощью гидравлического подъемника, заменившего недостаточно надежный механический подъемник.

Гидроподъемник (рис. 90) состоит из цилиндра 2, полого плунжера 1, который при нагнетании масла от насосной установки смазочной станции дробилки поднимает платформу 4 совместно с нижней крышкой станины и эксцентриком 6. При движении платформа опирается лапами на боковые направляющие 5, укрепленные на стенках фундаментного проема. Направляющие разгружают уплотнения цилиндра от воздействия радиальных нагрузок. Платформа снабжена роликовым поворотным кругом 7 для центрирования эксцентрика. Гидроподъемник работает надежно, но его установка связана с дополнительным заглублением фундамента: отметка низа приямка гидроподъемника заглублена по отношению подошвы станины на 10550 мм.

Описываемая дробилка ККД-1500 с 1955 г. установлена на комбинате ЮГОК и перерабатывает ежегодно 12—13 млн. т высокоабразивных магнетитовых роговиков крепостью 14—18 единиц по шкале М.М. Протодьяконова.
Стремление уменьшить габариты дробилки и исключить под-прессовку дробящего пространства при переработке влажных, загрязненных руд привело к созданию эксцентриковых дробилок. На рис. 91 изображена эксцентриковая дробилка 500 Уралмашзавода. Дробилка имеет низкую станину 1 с центральной разгрузкой дробленого материала и ось 2, относительно которой вращается эксцентрик 3. Ось закреплена в станине и траверсе 4 посредством конусных клиньев 5 для удобства разборки узлов при ремонтах и осмотрах.

Ось наружной поверхности эксцентрика параллельно смещена относительно центральной оси дробилки, поэтому подвижный конус 6 имеет постоянный по высоте эксцентриситет, равный 12 мм. Поверхности трения эксцентрика имеют бронзовые втулки из высокоолозянистой бронзы ОС 8-12 или ОС 8-21. Эксцентрик находится внутри корпуса конуса и непосредственно воспринимает горизонтальную составляющую усилий дробления. Вертикальная составляющая усилий дробления и вес конуса воспринимаются подпятником скольжения 7. Эксцентрик имеет независимый подпятник скольжения 9.
Ввиду ограниченной грузоподъемности подшипников эксцентрика и трудности обеспечения эффективной смазки узлов трения эксцентриковая дробилка 500 может перерабатывать только породы средней крепости типа известняков, сланцев и т. д.

Подвижный конус эксцентриковой дробилки не имеет вертикального перемещения, что исключает регулировку разгрузочной щели по мере износа броней.
Эксцентриковые дробилки не получили распространения в отечественной и мировой практике и сохранились только в номенклатуре фирм «Телсмнт» и «Пегзон».
Эксцентриковая дробилка 500 послужила переходной ступенью к современным дробилкам с нижней разгрузкой. Конусные дробилки с боковой разгрузкой просты по конструкции, но склонны к подпрессовке при дроблении влажных, глинистых руд, поэтому требуют постоянного контроля за непрерывностью разгрузки и, при необходимости, ручной шуровки течек. При подпрессовке конуса руда через пылевое уплотнение попадает в масло и может вывести из строя подшипники эксцентрика и приводного вала. Замена боковой разгрузки нижней, центральной позволяет улучшить условия прохождения дробленого материала, отказаться от гидравлического подъемника эксцентрика и значительно уменьшить габариты и вес машины. Достаточно сказать, что дробилка ККД-1500 с нижней разгрузкой на 100 т легче и на 800 мм ниже дробилки прежней конструкции.
Первые дробилки с нижней разгрузкой были изготовлены на Уралмашзаводе в 1954 г. с загрузочным отверстием 500 мм. Позднее, в 1956—1957 гг., были освоены дробилки ККД-900 и ККД-1200.

В 1956—1957 гг. дробилки с нижней разгрузкой были модернизированы с целью повышения производительности, надежности и удобства эксплуатации, а также обеспечения пуска дробилок ККД-1500 и ККД-1200 под завалом. На рис. 92 изображена модернизированная дробилка ККД-1500/180. В отличие от дробилок ККД-1500 с боковой разгрузкой станина 1 и нижнее кольцо средней части корпуса 2 выполнены цельнолитыми. Неразъемная конструкция станины гарантирует герметичность масляной ванны эксцентрика и упрощает ведение монтажа. Верхнее разъемное кольцо корпуса имеет промежуточный фланец, через который пропущены удлиненные болты; при такой конструкции строительная часть приемного бункера не мешает затяжке гаек крепления траверсы 3. Ребра траверсы П-образной формы и зафутерованы бронями на всю высоту. В дробилках первых выпусков боковые поверхности ребер траверсы не футеровались и подвергались интенсивному износу в процессе эксплуатации. Диаметр нижней брони подвижного конуса 8 увеличен до 2520 мм, что в сочетании с криволинейным профилем дробящего пространства в зоне разгрузки обеспечивает повышение производительности до 1150 м3/ч.
Эксцентрик 10 имеет верхнее расположение зубчатого колеса и залит слоем баббита Б83 толщиной 12 мм. Для надежного сцепления баббитового слоя со стальной основой в корпусе эксцентрика имеется система кольцевых и продольных пазов в форме «ласточкина хвоста» и сквозных отверстий, соединяющих наружную и внутреннюю заливку. Качество сцепления баббита с основой контролируется ультразвуком. Смазочное масло подается в нижнюю крышку центрального патрубка станины и поднимается по внутренней и наружной поверхностям эксцентрика, омывая подпятник и зубчатую передачу.
Эксцентрик закрыт патрубком пылевого уплотнения (рис. 93). Патрубок 1 имеет обработанную цилиндрическую поверхность, по которой при регулировке разгрузочной щели перемещается среднее кольцо 2 пылевого уплотнения подвижного конуса. В профильную выточку среднего кольца заложен уплотнительный резиновый шнур 3 диаметром 30—35 мм. Отбойник 4 предотвращает «всплывание» эксцентрика при повышении давления смазочного масла или в результате местного нарушения геометрии баббитового слоя («натягах») после прохождения недробимого тела. Верхнее кольцо 5 подпятника крепится болтами 6 с потайной головкой и имеет специальные пазы для прохода масла, поступающего по наружной поверхности эксцентрика. Аналогичные пазы выполнены в отбойнике. Нижнее кольцо подпятника неподвижно и фиксируется двумя штифтами 7.

Для обеспечения аварийного пуска под завалом дробилки ККД-1500 и ККД-1200 снабжены двухдвигательным приводом.
В 1962 г. головной образец модернизированной дробилки ККД-1500/180 был подвергнут всесторонним технологическим испытаниям на Южном горнообогатительном комбинате (Кривой Рог) и принят Государственной комиссией в качестве базовой модели. Производительность дробилки при ширине разгрузочной щели на отрытой стороне 178 мм составила 2500 т/ч при крупности питания 52% минус 750 мм. Количество кусков размером больше 1500 мм не превышало 1%. Ситовая характеристика продукта по ряду замеров приведена в табл. 14.

Наряду с проверкой паспортной характеристики производились многократные пуски машины под нагрузкой в следующих режимах: 1) в остановленную дробилку загружалось 150 т руды и дробилка пускалась от двух приводных электродвигателей; 2) дробилка останавливалась под нагрузкой и вновь пускалась в работу; 3) в остановленную под нагрузкой дробилку дополнительно загружалось 300 т руды, после чего дробилка пускалась в работу. Попытки пуска дробилки под завалом одним приводным электродвигателем мощностью 310 квт оказались безуспешными.
Дробилка ККД-1200/150 конструктивно аналогична базовой дробилке ККД-1500/180. Корпусные детали дробилки, включая траверсу, — цельнолитые и соединены по конусным посадкам с затяжкой болтами. Габариты корнусных деталей и подвижного конуса приняты с учетом возможности транспортировки по шахтным выработкам для установки в подземных условиях (рис. 94).

Из конструктивного ряда дробилок крупного дробления выделяются дробилки ККД-500/75 и ККД-1500/300. Дробилка ККД-500/75 имеет консольно расположенный ведомый шкив с предохранительными срезными пальцами и электродвигатель с выносным подшипником и ведущим шкивом.
Корпусные детали дробилки ККД-1500/300, включая станину, для возможности транспортировки по железным дорогам, выполнены разъемными с толщиной стенок до 200 м, усиленными ребрами жесткости.
Нижнее и верхнее кольца корпуса соединяются анкерами с натягом по прессовой посадке. Станина соединяется болтами М130, установленными с подогревом до температуры 110—120° С. Траверса крепится длинными болтами М130, пропущенными через фланцы верхнего кольца станины. Для обеспечения герметичности масляной ванны эксцентрик помещен в специальный цельнолитой стакан весом 22 т, расположенный в разъемной станине. Дробилка приводится двумя двигателями мощностью по 400 квт.
Диаметр брони подвижного конуса по низу 3250 мм, вес конуса 132,5 т. Общий вес дробилки 610 т. Дробилка ККД-1500/300 — одна из самых крупных, известных в мировой практике. Она предназначена для комбинатов производительностью 30—40 млн. т в год при четырехстадийной схеме дробления в сочетании с редукционными дробилками КРД-900/100.
Параметры дробилки ККД-1500/300 можно сравнить с дробилкой 1500 фирмы «Трейлор» (США), установленной на дробильной фабрике компании «Эри Маннинг». Эта дробилка выполнена с боковой разгрузкой и имеет следующую техническую характеристику:

В комплексе с дробилкой 1500 на фабрике установлены четыре редукционных дробилки 900 с шириной разгрузочной щели 80—120 мм производительностью до 1000 т/ч с приводной мощностью 400 л. с. Фабрика рассчитана на переработку 63—66 тыс. т руды в сутки или 22,5 млн. т в год. Близкие размеры имеет дробилка 60—109 «Супернор» фирмы «Аллис-Чалмерс».
Производство дробилок ККД-1500/300 имеет единичный характер.
С целью повышения надежности и удобства эксплуатации верхнее разъемное кольцо дробилки ККД-1500/180 было заменено транспортабельным цельнолитым, что упростило его изготовление и монтаж. Вес кольца снижен на 13 т. Внедрены марганцовистые футеровки станины и нижней части центрального стакана с надежной защитой маслопроводов от износа потоком падающей руды. Усилена конструкция корпусов подвижных конусов и траверс. С целью повышения усталостной прочности вала подвижного конуса введено упрочнение галтелей и несущих поверхностей обкаткой роликами. Для снижения динамических нагрузок в приводе значительно снижены маховые массы шкивов, а зубчатые муфты приводного вала заменены эластичными.
Рассмотренные выше конструкции конусных дробилок имеют механическое регулирование величины разгрузочной щели с применением разрезной гайки, навинчиваемой на вал подвижного конуса. В процессе эксплуатации, под воздействием веса конуса и усилий дробления разрезная гайка «закусывается» на конусной посадке в обойме, что затрудняет последующую разборку этих деталей.
В дробилках с гидравлическим регулированием щели положение конуса при эксплуатации определяется подвижной гидравлической опорой.

На рис. 95 изображена конусная дробилка ККД-1500/180 с гидравлическим регулированием щели (ГРЩ). Дробилка выполнена на базе серийной машины с верхним подвесом подвижного конуса и отличается от последней наличием нижней гидравлической опоры. Подвижный конус 5 через «опорный вал» — «пест» 12 опирается на поршень 11 гидравлического цилиндра 10, который воспринимает вес узла и вертикальную составляющую усилия дробления. Конструкция пестовой опоры была предложена в 1959 г. для редукционной дробилки КРД-900/100 и позднее была применена в дробилках крупного дробления с гидравлическим регулированием разгрузочной щели. При номинальном положении подвижного конуса, соответствующем паспортной величине разгрузочной щели при новых бронях, под поршнем сохраняется слой масла высотой 70—105 мм в зависимости от величины дробилки. По мере подъема конуса для компенсации износа броней в процессе эксплуатации высота масляного слоя увеличивается и достигает 250—300 мм. Масляная «подушка» поршня позволяет ослабить зажатие кусков руды в дробящем пространстве, опустив конус вниз для облегчения последующего пуска дробилки под завалом.
При попадании недробимого тела и внезапной остановке дробилки резко возрастает давление в гидросистеме и масло из-под поршня частично вытесняется через предохранительный клапан в бак-отстойник (или в аккумулятор у дробилок 900/130 и 500/75). При заклинивании дробилки электроконтактный манометр гидросистемы дает импульс на отключение приводного электродвигателя. Для монтажа и обслуживания гидроцилиндра предусмотрен рельсовый путь с выдвижной площадкой 14, перекрывающей разгрузочный проем под дробилкой, и транспортная тележка 13. По окончании монтажных или ремонтных работ рельсовый путь и тележка убираются в специальный проем фундамента, а ремонтный проем изолируется от разгрузочного пространства под дробилкой.
В отличие от рассмотренных конструкций, в дробилках с гидравлическим регулированием щели масло для смазки узлов трения поступает по трубопроводу и системе отверстий непосредственно в подвижный поршень и далее поднимается вверх по зазорам эксцентрикового узла.
Дробилки ККД-900/130-ГРЩ и ККД-500/75-ГРЩ имеют пневматический аккумулятор.
Эксплуатация первых образцов дробилок с гидравлическим регулированием щели подтвердила работоспособность опор конуса и эффективность применения гидравлики, особенно при пуске под завалом. При испытаниях на Южном горнообогатительном комбинате в 1965 г. дробилка ККД-1500/180-ГРЩ хорошо пускалась под завалом от одного приводного электродвигателя мощностью 400 квт, вместо двух двигателей по 320 квт, необходимых для аналогичных условий пуска дробилки с жестким подвесом.
Аналогичные испытания дробилки ККД-1200/150-ГРЩ были проведены в 1966 г. на рудах крепостью 8—12 единиц по шкале М. М. Протодьяконова.
Эксплуатация первых дробилок ГРЩ выявила также ряд их отрицательных факторов, обусловленных нижним расположением гидроопоры: ускоренный износ фланца станины и корпуса гидроцилиндра, трудность монтажа и демонтажа гидроцилиндра посредством винтовых домкратов, износ подводящих трубопроводов. В последующих конструкциях дробилок ККД-1500/180-ГРЩ и ККД-1200/150-ГРЩ вопросы защиты от абразивного износа и повышения удобства эксплуатации были решены положительно. Низ центрального стакана станины и корпуса гидроцилиндра был зафутерован сменными бронями из марганцовистого литья, а наружная разводка трубопроводов заменена системой сверлений непосредственно в корпусе цилиндра. Вместо ручных винтовых домкратов предусмотрен гидравлический подъемник, встроенный в транспортную тележку. Все гидравлические дробилки приняты в однодвигательном исполнении.

Техническая характеристика модернизированных конусных дробилок крупного дробления с механическим и гидравлическим регулированием щели приведена в табл. 15.
С 1967 г. в номенклатуре завода преобладают дробилки с гидравлическим регулированием щели как наиболее отвечающие современным требованиям обогатительной промышленности.
Одним из последних конструктивных решений являются дробилки с верхним гидравлическим подвесом конуса (ГВП). В дробилках ГВП гидравлическая опора подвижного конуса расположена непосредственно в траверсе 3 (рис. 96), что облегчает ее обслуживание и исключает необходимость ремонтного проема в фундаменте. Узел верхней гидравлической опоры включает многоплунжерный блок и стакан 5 с опорой подвижного конуса 7.

Гидравлический блок состоит из корпуса 4, в котором по периферии расположены гидравлические цилиндры, имеющие общую масляную полость. Подводящий масляный трубопровод имеет линейный компенсатор длины. Уплотнения гидроцилиндров разгружены от горизонтальной реакции опоры. Верхнее расположение уплотнений позволяет легко регулировать затяжку манжет или производить их замену без разборки узла траверсы и подвижного конуса. В случае выхода из строя одного из гидроцилиндров плунжер последнего может быть извлечен через сопрягаемое отверстие в подвижном стакане, а полость цилиндра заглушена герметичной крышкой.
В гидравлический блок запрессованы две неподвижные колонны, которые являются стопорным устройством от проворота стакана вокруг оси. При нагнетании масла в полость гидравлического блока плунжеры 6 поднимаются вверх, одновременно поднимая стакан с опорой подвижного конуса. При вытеснении масла из гидроблока в бак насосной установки 9 стакан опускается вниз и опирается на торцы фланцев стопорных колонок. В нижнем положении стакана плунжеры разгружены от осевых усилий и свободно опираются на дно масляной ванны гидроблока.
В табл. 16 приведена характеристика гидроцилиндров различных исполнений дробилок ККД-1500 и ККД-1200 с гидравлическим регулированием щели.

Расчетное рабочее давление в цилиндрах дробилок ГВП в зависимости от крепости и вязкости руды составляет 50—80 кГ/см2 с «пиками» при заклинивании конуса до 200—250 кГ/см2. Уплотнения гидроцилиндров и трубопроводов выбраны с запасом в расчете на постоянное давление 320 кГ/см2. Для обеспечения условий загрузки при увеличенных размерах центрального стакана траверсы точка подвеса конуса в дробилках ГВП поднята по сравнению с одноименными машинами. За счет этого увеличился ход подвижного конуса по верху зоны при сохранении величины эксцентриситета по низу баббитовой заливки. В существующих дробилках вследствие ограниченного хода конуса по верху куски предельных размеров дробятся неэффективно. Для сравнения в табл. 17 приведены эксцентриситеты подвижных конусов дробилок крупного дробления.

Дробилки ККД-1200 и ККД-1500-ГВП за счет установки сменных броней нижних поясов корпуса могут иметь по три исполнения разгрузочных щелей. При изготовлении дробилки комплектуются бронями на номинальную щель 150 и 180 мм; специальное исполнение оговаривается условиями поставки. Для расфутеровки изношенных нижних поясов корпуса предусмотрено специальное гидравлическое устройство.
Дробилки ГВП имеют централизованный подвод густой смазки в пылевое уплотнение конуса, а также встроенные гидродомкраты для монтажа и демонтажа приводного вала. Для разборки конусного сопряжения корпусных деталей предусмотрены посадочные места для установки стандартных 100—200-тонных гидродомкратов с подводом питания от насосной установки дробилки.