Дробилка ударного действия с вертикальным валом (VSI) — это машина для производства песка и финальной формовки на дробильно-сортировочном заводе: материал подаётся в центр высокоскоростного вертикального ротора и отбрасывается наружу с высокой скоростью, разрушаясь при ударе. Constmach выпускает четыре модели VSI — от машины с закрытым ротором на 700 мм производительностью 60-100 т/ч до машины с открытым ротором на 975 мм производительностью 250-300 т/ч, — превращающие мелкую фракцию дробления в товарный песок и кубовидный щебень.
Что такое дробилка ударного действия с вертикальным валом?
Дробилка с вертикальным валом — это машина третичного, мелкого дробления, ротор которой вращается вокруг вертикальной, а не горизонтальной оси. Именно это отличие определяет принцип её работы. Вместо того чтобы сжимать породу между двумя поверхностями, она разгоняет материал и использует скорость для разрушения. В результате получаются не просто более мелкие частицы, а частицы лучшей формы.
На заводе Constmach VSI устанавливается в конце дробильной линии. К моменту, когда материал попадает в неё, щековые, роторные или конусные дробилки уже уменьшили породу до небольшого, удобного для дальнейшей обработки размера. VSI забирает эту мелкую фракцию и превращает её в товарный песок и кубовидный мелкий заполнитель. Именно эта машина позволяет карьеру производить песок на продажу непосредственно на месте, а не закупать природный речной песок.
Вертикальная ось имеет вполне практическое значение. Дробилка с горизонтальным валом отбрасывает материал на неподвижные отбойные плиты, что даёт более грубую и менее стабильную форму зерна. Вертикальный ротор раскручивает материал симметрично и разгружает его по кругу на 360 градусов, поэтому каждая частица проходит схожий путь и встречает ударную поверхность под похожим углом. Именно эта симметрия обеспечивает узкий, повторяемый гранулометрический состав — то, что требуют технические условия на песок.
Как работает дробилка VSI
Материал поступает сверху и падает в центр ротора, вращающегося с высокой скоростью. Центробежная сила отбрасывает каждую частицу наружу и разгоняет её до высокой скорости ещё до выхода за пределы наконечников ротора. Что происходит дальше, зависит от конфигурации ротора.
В машине с закрытым ротором (CR) разогнанные частицы ударяются о неподвижное металлическое наковальное кольцо вокруг ротора. Это классическая схема «порода по наковальне». Жёсткий удар о сталь обеспечивает агрессивную формовку и высокую долю мелкой фракции, что подходит для менее абразивного сырья, при котором износ наковальни остаётся приемлемым.
В машине с открытым ротором (OR) частицы, напротив, ударяются о слой того же материала, удерживаемый в камере «порода по породе». Порода разрушается о породу, а не об изнашиваемую деталь. Поскольку ударной поверхностью служит сам материал, расход изнашиваемых деталей резко снижается, поэтому открытый ротор выбирают для более абразивного сырья. Компромиссом является несколько иной гранулометрический состав продукта, но для твёрдой, богатой кремнезёмом породы экономия на эксплуатационных расходах оказывается решающей.
Результат определяют два параметра: окружная скорость наконечников ротора и скорость подачи материала. Скорость наконечников задаёт силу удара каждой частицы и, соответственно, количество энергии, идущей на формовку; при её увеличении получают больше песка и более мелкий продукт, но и расход изнашиваемых деталей возрастает. Скорость подачи определяет, сколько материала одновременно находится в полёте. Если подавать материал слишком интенсивно, частицы начинают сталкиваться друг с другом ещё до достижения ударной поверхности, что смягчает разрушение и приводит к потере энергии. Правильно настроенная VSI удерживает оба параметра в балансе ради того гранулометрического состава, который завод продаёт.
Стоит знать ещё одну деталь, связанную с потоком материала. Большинство роторов VSI пропускают контролируемую долю материала вниз через центральный зазор в виде байпасного потока, поэтому не каждая частица разгоняется до полной скорости. Этот байпас смягчает гранулометрический состав и не даёт ротору производить избыточное количество самых мелких фракций. Регулировка ротора и распределения подачи — часть настройки машины под конкретную кривую гранулометрии песка.
Зачем нужна дробилка с вертикальным валом?
Форма зерна и песок. Щековые, конусные и первичные роторные дробилки хорошо справляются со своей задачей, но в продукте могут присутствовать лещадные или удлинённые частицы, а природный песок не всегда доступен или экономически оправдан. VSI решает обе проблемы. Высокоскоростной удар скалывает острые углы у лещадных зёрен и приближает гранулометрический состав к кубовидному, хорошо отсортированному продукту.
Форма зерна — не просто эстетика. Кубовидный заполнитель лучше уплотняется и требует меньше воды и вяжущего для достижения заданной удобоукладываемости, поэтому производитель бетона или асфальта, закупающий песок хорошей формы, тратит меньше цемента или битума на ту же смесь. Лещадные, удлинённые зёрна действуют наоборот: они плохо сцепляются друг с другом, повышают потребность в воде и ослабляют смесь. Улучшение формы мелкой фракции с помощью VSI напрямую влияет на то, что сможет произвести конечный потребитель.
Вторая причина — обеспеченность сырьём. На многих площадках достаточно камня, но не хватает мелкого песка. VSI производит песок из дроблёной породы, поэтому карьер может выполнить требования к песку без завоза речного песка автотранспортом. Это в такой же мере коммерческое преимущество, как и техническое, а в регионах, где добыча речного песка ограничена, зачастую это единственный способ вообще получить песок на продажу.
Модельный ряд VSI Constmach
Constmach предлагает четыре дробилки с вертикальным валом — от небольших задач формовки до производства песка с высокой производительностью. Самая лёгкая модель, VSI-700-CR, весит около 6,500 кг и работает с одним двигателем, что упрощает её добавление в уже существующий завод. Три более крупные модели используют по два двигателя для более высокой производительности. Модели с закрытым ротором подходят для стандартного сырья и материала с низкой абразивностью; модель с открытым ротором VSI-1000-OR создана для абразивных материалов, где схема «порода по породе» защищает эксплуатационные расходы.
| Модель | Диаметр ротора | Конфигурация | Производительность (т/ч) | Привод |
|---|
| VSI-700-CR | 700 мм | Закрытый ротор / наковальня | 60-100 | 110 кВт (один двигатель) |
| VSI-800-CR | 800 мм | Закрытый ротор / наковальня | 150-200 | 2 x 160 кВт |
| VSI-900-CR | 900 мм | Закрытый ротор / наковальня | 200-250 | 2 x 185 кВт |
| VSI-1000-OR | 975 мм | Открытый ротор / порода по породе | 250-300 | 2 x 200 кВт |
Название модели говорит о том, что вы получаете. Число — это диаметр ротора в миллиметрах; CR обозначает закрытый ротор с наковальным кольцом; OR — открытый ротор, дробящий породу по породе. Производительность растёт вместе с размером ротора и установленной мощностью, поэтому выбор модели определяется целевой тоннажностью и абразивностью сырья. У модели VSI-1000-OR фактический диаметр ротора составляет 975 мм, а не буквально 1000 мм: номер модели округляет класс машины, тогда как реальным размером является именно диаметр ротора.
Закрытый ротор или открытый ротор?
Это первое решение, и определяет его характер вашей породы. Выбирайте машину с закрытым ротором (CR), если сырьё имеет умеренную абразивность и вам нужна максимальная формовка с образованием мелкой фракции; наковальное кольцо обеспечивает жёсткий, контролируемый удар. Выбирайте машину с открытым ротором (OR), если сырьё твёрдое и абразивное — например, гравий с высоким содержанием кремнезёма и кварцитовая порода, — поскольку дробление «порода по породе» сдерживает расходы на изнашиваемые детали на протяжении всего срока службы завода.
Когда выигрывает закрытый ротор
Для известняка и другой менее абразивной породы износ наковальни остаётся приемлемым, а закрытый ротор обеспечивает наиболее интенсивное производство песка. Наковальня представляет собой жёсткую, неподатливую поверхность, поэтому большая часть энергии удара идёт на разрушение зерна, а не поглощается податливым слоем породы. Именно поэтому три из четырёх моделей Constmach выполнены с закрытым ротором: большая часть заполнителей находится в диапазоне умеренной абразивности, где наковальня себя оправдывает.
Когда выигрывает открытый ротор
На абразивном сырье расходные детали машины с наковальней изнашивались бы быстро, увеличивая себестоимость тонны продукта. VSI-1000-OR обходит эту проблему, позволяя материалу формировать собственную дробящую поверхность. Слой породы, накапливающийся в камере, постоянно обновляется поступающим сырьём, поэтому изнашиваемая поверхность фактически ничего не стоит. Вы теряете немного в интенсивности формовки по сравнению с закрытым ротором, но на кварците или речном гравии экономия на расходных деталях с лихвой это компенсирует.
Качество изготовления и путь износа
Внутри VSI изнашиваемой деталью является всё, что соприкасается с разогнанной породой: наконечники ротора, футеровочные плиты ротора, а также наковальное кольцо (CR) либо элементы камеры «порода по породе» (OR). Constmach использует на этих поверхностях закалённые, сменные изнашиваемые компоненты, чтобы защитить конструкцию и подшипники — периодической замены требуют только расходные детали.
Узел ротора и подшипников несёт нагрузку от тяжёлой массы, вращающейся на высокой скорости, поэтому важны балансировка и жёсткость корпуса подшипников. Разбалансированный ротор передаёт на подшипники циклическую нагрузку при каждом обороте, и на скоростях, характерных для VSI, эта нагрузка быстро перерастает в вибрацию и нагрев. Constmach изготавливает основные конструктивные детали собственными силами, что позволяет контролировать качество и поставки запасных частей в рамках одного предприятия и гарантирует, что ротор покидает завод уже сбалансированным в сборе.
Автоматическая смазка в стандартной комплектации
Срок службы подшипников высокоскоростного ротора зависит от чистой, стабильной смазки. Каждая VSI Constmach поставляется с автоматической системой смазки в стандартной комплектации, поэтому подшипники получают нужное количество смазки или масла по графику, без необходимости полагаться на память оператора. Это устраняет наиболее частую причину преждевременного выхода подшипников из строя и делает техническое обслуживание предсказуемым. Кроме того, это снимает с оператора ежедневную ручную задачу, что важно там, где персонал следит за целым технологическим циклом, а не за одной машиной.
Место VSI в дробильной линии
VSI — последняя дробилка в цепочке. Типичная схема выглядит так: первичная щековая дробилка, затем вторичная дробилка (роторная или конусная), затем VSI для формовки и производства песка, при этом вибрационные грохоты и ленточные конвейеры перемещают и классифицируют материал между стадиями. Грохоты замыкают цикл так, что негабарит возвращается на VSI, а покидают линию только песок и заполнитель товарной фракции.
Питатель перед VSI заслуживает отдельного внимания. Машина предпочитает равномерную, «под завязку» контролируемую подачу, а не рывки, поскольку поток материала, за которым следует пауза, сбивает нагрузку на ротор, а вместе с ней и гранулометрический состав. Ленточный питатель или вибрационный питатель, забирающий материал из буферного бункера, сглаживает поток, а сам бункер защищает VSI от прерывистого ритма работы дробилок и грохотов, расположенных выше по линии.
Ниже по потоку замыкающий грохот выполняет две функции. Он выводит готовый песок и мелкий заполнитель в качестве продукта и возвращает на VSI негабарит, который ещё не приобрёл нужную форму. Расчёт этого возвратного потока — реальная часть проектирования, поскольку весь циркулирующий материал потребляет производительность, которая не покидает линию в виде продукта. Ленточные конвейеры связывают контур воедино, и их скорость и ширина должны соответствовать как свежей подаче, так и рециркулирующей нагрузке, а не только чистому выходу продукта.
Поскольку VSI формует мелкую фракцию, а не дробит крупную породу, на неё никогда не должен поступать негабаритный материал. Максимальный размер загружаемого материала по конструкции невелик. Именно подача материала правильного размера защищает ротор и обеспечивает стабильный продукт.
Производительность и подбор оборудования
Номинальная производительность составляет от 60-100 т/ч у модели VSI-700-CR до 250-300 т/ч у модели VSI-1000-OR. Эти показатели зависят от гранулометрического состава сырья, доли материала, которую нужно превратить в песок, скорости ротора и того, насколько плотно замкнут контур. Машина, рециркулирующая большую долю негабарита, будет показывать более низкий чистый выход продукта, чем предполагает её пропускная способность.
Подбирайте VSI исходя из количества песка, которое она должна производить, а не только из тоннажа, проходящего через неё. Если вашему заводу требуется, скажем, 80 т/ч товарного песка из заданного сырья, правильной моделью будет та, которая обеспечивает этот чистый выход продукта с учётом возврата с грохота. Инженеры-прикладники Constmach подбирают машину исходя из вашего гранулометрического состава, а не из заявленной в рекламе цифры.
Пример расчёта подбора оборудования
Предположим, цель — 120 т/ч товарного песка, проходящего через заданное сито, а ваши настройки подачи и ротора при однократном проходе превращают в этот продукт около 60 процентов материала, поступающего в ротор. Остальные 40 процентов уходят с замыкающего грохота как негабарит и возвращаются на повторную обработку. Чтобы обеспечить чистые 120 т/ч, машина должна пропускать через ротор около 200 т/ч с учётом рециркулирующей нагрузки. Это ставит задачу в диапазон моделей VSI-800-CR или VSI-900-CR, а не машины, на табличке которой указано просто 120. Воспринимайте показатель производительности как пропускную способность и всегда пересчитывайте его в чистый продукт через коэффициент преобразования и рециркулирующую нагрузку; именно разрыв между этими двумя величинами разочаровывает владельцев заниженных по мощности заводов. Коэффициент преобразования зависит от породы, гранулометрического состава сырья и режима работы ротора, поэтому реальный подбор опирается на ваши собственные цифры, а не на эти иллюстративные.
Материалы и области применения
VSI перерабатывает предварительно раздробленную мелкую фракцию большинства карьерных пород: известняка, базальта, гранита, речного гравия и аналогичных заполнителей. Продуктом является товарный песок для использования в качестве заполнителя в бетоне и асфальте, а также кубовидный мелкий заполнитель там, где форма зерна нормируется.
- Товарный песок для замены или дополнения природного и речного песка.
- Кубовидный мелкий заполнитель для бетонных и асфальтовых смесей.
- Формовка продукта дробления для снижения доли лещадных и удлинённых частиц.
- Доработка мелкой фракции существующего завода, которому не хватает песка.
Последний пункт стоит подчеркнуть особо. VSI не обязательно закладывать в проект с самого начала. Её можно добавить к уже существующему заводу, чтобы восполнить нехватку песка, забирая уже производимую мелкую фракцию и превращая её в песок на продажу.
Экономика износа: закрытый ротор против открытого ротора в долгосрочной перспективе
Выбор между машиной с наковальней и машиной «порода по породе» в конечном счёте сводится к арифметической задаче, которая решается на протяжении тысяч часов работы. На умеренно абразивном известняке наковальное кольцо служит разумный срок, а более сильная формовка закрытого ротора себя окупает, поэтому себестоимость тонны продукта остаётся низкой, и машина CR оказывается правильной покупкой. Если тот же закрытый ротор поставить на кварцит или гравий с высоким содержанием кремнезёма, наковальня изнашивается за долю этого времени: расходы на комплектующие растут, растут и затраты на труд и простои при их замене, а себестоимость тонны продукта увеличивается.
Открытый ротор меняет расчёт. Дробя породу о породу, он превращает абразивное сырьё в собственную изнашиваемую поверхность, поэтому изнашиваются наконечники и плиты ротора, а не массивная стальная наковальня. Расход комплектующих на тонну снижается, а интервалы между заменами растягиваются — именно на абразивной породе открытый ротор окупает свою несколько более мягкую формовку. Честное сравнение этих двух вариантов — не цена покупки, а суммарные затраты на изнашиваемые детали, труд и потерянное производство за год при вашей тоннажности и вашей абразивности. Подберите конфигурацию под породу — и эта сумма останется под контролем; ошибётесь с выбором — и расходные детали незаметно станут самой крупной статьёй эксплуатационных расходов.
Техническое обслуживание и изнашиваемые детали
Техническое обслуживание VSI сосредоточено на пути износа. Наконечники ротора, футеровочные плиты, а также наковальное кольцо или элементы камеры «порода по породе» — это детали, которые заменяются с периодичностью, зависящей от абразивности вашего сырья и объёма переработанных тонн. Их осмотр по установленному графику и замена до полного износа защищают корпус ротора.
Конструкция с открытым ротором создана именно для того, чтобы растянуть эти интервалы на абразивной породе. Поскольку смазкой подшипников занимается автоматическая система, повседневная работа сводится главным образом к осмотру и замене изнашиваемых деталей, а также к поддержанию правильного размера подаваемого материала, чтобы ротор не перегружался и не получал негабарит. Замена изнашиваемых деталей сбалансированным комплектом, а не по отдельности, сохраняет соосность ротора, а учёт тоннажа, переработанного между заменами, превращает обслуживание из неожиданности в прогноз, который можно заложить в бюджет.
Советы по эксплуатации для стабильного производства песка
Несколько привычек отличают VSI, стабильно удерживающую гранулометрический состав, от той, что «плывёт». Поддерживайте равномерную, «под завязку» контролируемую подачу вместо рывков, чтобы ротор испытывал постоянную нагрузку. Следите за током привода как за показателем того, насколько тяжело работает машина: резкий рост обычно означает переполнение камеры или партию негабарита, а резкое падение — что подача обеднела. Не допускайте попадания негабарита на вход, поскольку VSI формует, а не дробит первично, и случайный крупный камень повреждает наконечники ротора. Регулярно отбирайте пробы продукта с грохота и корректируйте скорость подачи и скорость ротора небольшими шагами, а не резкими изменениями, поскольку реакция машины чувствительна, а перекоррекция лишь смещает проблему в другую сторону. Ведите учёт наработки изнашиваемых деталей, чтобы замена наконечника или плиты планировалась заранее в рамках смены, а не вынуждалась аварийным отказом.
Типичные ошибки, которых следует избегать
- Подача негабарита. VSI формует мелкую фракцию. Загрузка крупного камня нагружает ротор и приводит к перерасходу изнашиваемых деталей. Не выходите за пределы номинального максимального размера подаваемого материала.
- Выбор закрытого ротора для абразивного сырья. Наковальня будет изнашиваться быстро, а себестоимость тонны продукта будет расти. Подбирайте конфигурацию под породу.
- Подбор только по пропускной способности. Значение имеет чистый выход песка после возврата с грохота; если это игнорировать, завод не будет выдавать заявленный объём.
- Пренебрежение балансировкой ротора и заменой изнашиваемых деталей. Изношенные или неравномерно изношенные детали вызывают вибрацию и сокращают срок службы подшипников.
- Работа с разомкнутым контуром. Без замыкающего грохота гранулометрический состав «плывёт», а негабарит попадает в готовый продукт.
Как выбрать VSI
Начните с породы, затем перейдите к тоннажу, а затем — к контексту завода. Сначала определитесь с закрытым или открытым ротором исходя из абразивности: менее абразивное сырьё указывает на модель CR, твёрдое абразивное сырьё — на машину OR. Далее задайте целевой чистый выход песка и подберите размер ротора и привод, соответствующие ему. Наконец, учтите, как машина будет интегрирована: однодвигательная VSI-700-CR массой около 6,500 кг — самый простой вариант для дооснащения существующего завода, тогда как двухдвигательные модели подходят для специально спроектированных высокопроизводительных линий.
VSI — узкоспециализированный инструмент. Она выполняет одну задачу — производство песка и формовку — и делает это хорошо, если правильно подобрана под сырьё и получает материал корректного размера. Верно подобранные конфигурация и типоразмер под ваш собственный гранулометрический состав окупаются за счёт производства песка на месте и более товарного, кубовидного заполнителя.
