Историческая эволюция дробилок в горнодобывающей промышленности

Разработка дробилок стала краеугольным камнем в развитии горнодобывающей промышленности и карьерных разработок, изменив способ обработки сырья. От скромных начинаний в 19 веке до сложных современных машин дробилки развивались благодаря изобретательности и материальным достижениям. В этой статье рассматриваются историческое происхождение и основные этапы развития различных типов дробилок, задокументированные в ранних инженерных записях.

Происхождение Щековые дробилки

Дробилка щековая с двойным качанием

Дробилка с двойным качающимся рычагом берет свое начало в 1858 году, когда г-н Э. У. Блейк запатентовал новаторскую конструкцию. Этот механизм представлял собой эксцентриковый вал, вращающийся в неподвижных подшипниках внутри тяжелой чугунной рамы. Мощность передавалась через шатун, колеблющийся между двумя качающимися пластинами — одна из которых вращалась в регулируемом блоке, а другая опиралась на щековую дробилку. Такая установка придавала подвижной щеке маятниковый ход, при этом удар дробления был самым сильным на выходе и самым слабым на входе, оптимизируя рычаг для больших кусков. Ранние модели использовали чугун для рамы, щековой дробилки и шатуна, что требовало массивной конструкции для выдерживания нагрузки. Примерно к 1890 году стальное литье заменило чугун, что значительно снизило вес и повысило прочность, примером чего является щековая дробилка Хэдфилда со стальной рамой.

Дробилка щековая с одним качающимся рычагом

Щековая дробилка с одним рычагом появилась около 1879 года, ее авторство приписывают г-ну Г. Далтону из HR Marsden & Company, хотя ее истинное происхождение может предшествовать этому патенту. В отличие от двух рычагов, щековая дробилка была установлена на эксцентриковом валу над загрузочным отверстием, с одной распорной пластиной, контролирующей ход нижней щеки. Такая конструкция производила круговое движение вверху, переходящее в эллиптическую траекторию на выходе, предлагая уникальное дробящее действие. Первоначально сконструированная из чугунных отливок, она позже приняла стальные рамы и щековые дробилки, причем марганцевая сталь стала стандартом для щек и щековых пластин из-за абразивного износа от движения качения.

Развитие вращательного движения Дробилки

Конусная дробилка с длинным валом

Гирационная дробилка с длинным валом была изобретена г-ном Чарльзом М. Брауном из Чикаго, который подал патент в 1877 году. Эта конструкция представляла собой полужесткий вал, поддерживаемый крестовиной поперек загрузочного отверстия, а нижний конец приводился в движение эксцентриком. Дробильная головка, расположенная между верхним подшипником и эксцентриком, действовала как рычаг с точкой опоры в крестовине. Ранние модели включали съемные футеровки в дробильном бассейне, сменный конус и верхний шарикоподшипник. Разработанные Gates Iron Works, эти дробилки претерпели усовершенствования, такие как отказ от проблемного шарикоподшипника в пользу конического подшипника, что со временем повысило долговечность и износостойкость.

Коротковальная конусная дробилка

Коротковалочная конусная дробилка появилась в 1869 году, ее изобретение приписывают Джеймсу У. Раттеру из Сент-Луиса, штат Миссури. Конструкция Раттера представляла собой конус на квадратном валу внутри открытого цилиндра, поддерживаемый шаровым шарниром и приводимый в движение эксцентриковым колесом. Это уменьшило высоту машины по сравнению с моделями с длинным валом, хотя ранние версии боролись с проблемами выгрузки из-за препятствий в виде крестовины и шестерни. Коротковаловая дробилка McCully, представленная позже, стала серьезным конкурентом, усовершенствовав конструкцию с помощью свободно вращающегося разгрузочного желоба и более высокого расположения эксцентрика, что повысило жесткость вала примерно на 55%.

Эволюция ролла Дробилки

Дробильные валки с зубчатым приводом

Дробильные валки с зубчатым приводом появились около 1806 года, их представили на шахтах Корнуолла, где они получили название «Корнуоллские валки». Эти ранние машины с валками диаметром от 18 до 30 дюймов и шириной от 11 до 20 дюймов работали со скоростью от 5 до 15 об/мин, приводимые в действие водяными колесами через зубчатые передачи. Установленные на тяжелых валах в открытых подшипниках в чугунных рамах, один валок приводился в движение принудительно, а другой вращался за счет трения. К 1895 году их использование распространилось на карьеры по добыче дорожного камня для подготовки щебня, причем Хэдфилдс построил более крупные модели с литыми стальными рамами и зубчатыми оболочками из марганцевой стали.

Дробильные валки с ременным приводом

Валки с ременным приводом были впервые изобретены г-ном С. Р. Кромом в Соединенных Штатах около 1874 года, они были предназначены для дробления средней и мелкой фракции. Эти валки использовали тяжелые ременные шкивы на валах, исключая шестерни для уменьшения трения и увеличения скорости. Ранние конструкции включали фиксированный валок, прикрепленный болтами к опорной плите, и регулируемый валок на качающихся рычагах с пружинными батареями. Более поздние инновации решали проблемы выравнивания с помощью поворотных подшипников и двойных стяжных стержней, достигнув кульминации в высокоскоростных моделях, таких как валки Traylor диаметром 78 дюймов к началу 20-го века. Валки грубого дробления Томаса А. Эдисона 1894 года с зубьями «отбойного молотка» еще больше расширили их возможности для больших каменных блоков.

Специализированные инновации в области дробления

Дисковые дробилки

Дисковые дробилки дебютировали около 1908 года, используя центробежную силу для распределения материала по дробящим поверхностям. Ранние горизонтальные дисковые конструкции имели два блюдцеобразных диска — один фиксированный, один вращающийся — приводимые в движение полым валом и системой шкивов. К началу 20 века усовершенствования включали эксцентриковые шкивы для увеличения ударов дробления, что снижало необходимость в подшипниках с водяным охлаждением. Вертикальные дисковые дробилки с 48-дюймовыми дисками появились позже для более тонкого измельчения на крупных заводах по переработке медной руды.

Одновалковые дробилки

Одновалковые дробилки появились в 1864 году с британским патентом г-на А. Томаса на мельницу с валками и грудной крошкой, изначально использовавшуюся для зерна, но адаптированную для дробления камней. К концу 19 века они стали известными угольными дробилками, имеющими зубчатый валок и шарнирную дробильную пластину. Версия Allis-Chalmers, разработанная в начале 20 века, усовершенствовала эту конструкцию с помощью литых стальных компонентов и мощных пружин для обработки известняка и скользких материалов.

Дробилки с качающимся молотком

Дробилки с качающимся молотом были представлены г-ном Милтоном Ф. Уильямсом в 1895 году, они представляли собой поворотные молоты на роторе внутри деревянной рамы. К 1904 году такие конструкции, как у Patent Lightning Crusher Company, приняли U-образные «стремянные» молоты, повышающие эффективность удара. Они эволюционировали в молотковые мельницы со стальной рамой от Pennsylvania Crusher Company, способные измельчать большие блоки известняка за одну операцию.

Специальные конусные машины для вторичного дробления

Специализированные конусные дробилки для вторичного дробления появились позже, с дробилкой Newhouse (лицензированной Edgar Allen & Company) и безредукторной мелкой дробилкой Kennedy (Sheepbridge Coal and Iron Company) в начале 20-го века, перерабатывающей высокоскоростное измельчение. Конусная дробилка, радикальный шаг, устранила крестовину и верхний подшипник, используя длинную эксцентриковую и подпружиненную чашу, что ознаменовало значительный сдвиг к середине 20-го века.

Заключение

История дробилок отражает путь инноваций, от щековой дробилки Блейка 1858 года до современных конусных и валковых конструкций 20-го века. Эволюция каждого типа — обусловленная механической изобретательностью и достижениями в области материалов — сформировала их незаменимую роль в горнодобывающей промышленности, проложив путь для современных эффективных технологий обработки.