Выбор варианта структуры и параметров мельницы. Расчет и разработка изделия. Проверка условия для оптимальной частоты вращения

1.2   Выбор варианта структуры и параметров мельницы.

Для выбора варианта структуры мельницы используем метод построения комбинационной матрицы, который позволяет по отдельным конструктивным признакам синтезировать структуру мельницы способной выполнять требуемые функции..

В комбинационной матрице структур признаки являются факторами – существенными сторонами объекта разработки, а уровни факторов являются вариантами реализации данного фактора.

В качестве факторов примем основные конструктивные признаки:

1)  Вид тел измельчения

2)  тип барабана;

3)  тип привода;

БАРАБАННЫЕ МЕЛЬНИЦЫ

Цилиндрические

Цилиндро-конические

Короткие

Длинные

Трубные

Короткие

Длинные

Трубные

Вид тел измельчения.

Шар

Стержень

Галька

Цильпебс

Эл е к т р м е х а н.

Э л е к т р.

М е х а н.

Э л е к т р. м е х а н.

Э л е к т р.

М е х а н.

Э л е к т р м е х а н

Эл ек тр.

М е х а н.

Эл Е к т р ме х а н

Эл ек тр.

Ме ха н.

Эл ек тр ме ха н

Эл ек тр.

Ме ха н.

Эл ек тр ме ха н

Эл ек тр.

Ме х а н.

Тип привода

Рис 2.22. Комбинационная матрица.

Чтобы определить наиболее оптимальные параметры машины был проведен вариантный анализ шаровой мельницы (рис2.23). При исследовании зависимостей производительности от диаметра барабана, мощности от угловой скорости и диаметра барабана было установлено, что для разрабатываемого в проекте оборудования при заданных условиях наиболее целесообразно будет принять диаметр барабана 3.2м и угловую скорость 1.456 рад/c. На основе полученных в результате данного анализа параметров будут определяться и все остальные показатели.

2. Расчет и разработка изделия.

2.1 Проверка условия для оптимальной частоты вращения.

Для того чтобы измельчение материала было наиболее эффективным должно выполняться условие:

mg*cosPц где m-масса шаров;кг

-угол подъема шара;

Pц-центробежная сила,H   

Рис.1. Силы, действующие на шар в верхнем квадранте при движении его по круговой траектории

mg*cos

mg*cos

R-радиус барабана,м

угловая скорость вращения барабана, рад/c

  [3];

cos=0.63

n-частота вращения барабана; мин

Условие выполняется.

2.22Расчет производительности и мощности.

Производительность мельницы:

Где k’=0.1-0.2-коэффициент пропорциональности [1,стр147];

D-диаметр барабана,м;

L-длина барабана,м.

Мощность мельницы:

-масса мелющих тел;

=(0.25-0.3)V;

V-объем барабана;

=7800 кг/м-плотность стали;

=0.25;

=0.85-привода.

Принимаем двигатель: ДТА-900-6УХЛ2, N=900кВт, n=210об/мин.

2.23Кинематический расчет.

Передаточное число:

U=

Примем материал шестерни Ст45 с твердостью HB320.

Контактное напряжение:

Где =2HB+70-базовый предел контактной прочности.

=2HB+70=640+70=710МПа.

коэффициент долговечности.

-базовое число циклов[2,стр112].

эквивалентное число циклов.

T-максимальный момент,Нм;

c-число колес в зацеплении;

Lhi-время работы передачи,час;

n-частота вращения вала, мин.

Lhi примем 5000 часов, c=1, T=Ti.

 циклов;

- коэффициент безопасности.

Примем материал колеса Ст45 с твердостью HB290.

=2HB+70=580+70=650МПа.

;

-базовое число циклов[2,стр112].

 циклов принимаем 1.

Расчет ведем по наименьшему контактному напряжению.

Межосевое расстояние:

Где Т=N/w=900000/1.465=Нм- крутящий момент барабана.

коэффициент распределения нагрузки.

 коэффициент ширины колеса.

Примем 3200мм.

Делительные диаметры:

При диаметре шестерни 400 мм в данной ситуации целесообразно будет использовать вал-шестерню.

Толщина шестерни:

b1==3200

=0. 315-коэффициент ширины шестерни.

Модуль:

=45- коэффициент ширины шестерни относительно модуля.

Примем m=20мм.

Числа зубьев:

;

Диаметры впадин и вершин:

Силы действующие в зацеплении:

-окружная скорость.

-окружная сила.

-радиальная сила.

Предварительный расчет вала:

напряжение изгиба вала, МПа.

Под подшипником примем d=260мм.

2.24 Уточненный расчет вала.

На приводной вал действуют силы от реакции опор качения, силы зубчатого зацепления и сила от зубчатой муфты .

m-модуль муфты, мм; Примем m=3мм.

z-число зубьев муфты; Примем z=40.

Вертикальная плоскость:

Горизонтальная плоскость:

Cуммарный момент:

Эквивалентный момент:

Диаметр вала:

допускаемое напряжение;

2.25 Расчет привода для проведения ремонтных работ.

Для ремонта необходимая частота вращения  барабана n=0.93-0.7 мин.

Тогда мощность:

Принимаем двигатель:4А315М12УЗ, N=55кВт, n=375 мин.

Передаточное число привода:

U=

Примем коническо-цилиндрический 2-х ступенчатый редуктор КЦ1-300 с U=28.

2.2 Расчет вспомогательного оборудования

Расчёт ленточных питателей

Расчёт ленточных питателей:

где – плотность материала,

-скорость ленты,

c=250 – коэффициент роликоопор.

Примем согласно ГОСТ 22644-77 B=800мм

Уточняем скорость ленты:

м/c

Расчёт бункера.

Спроектируем бункер, расположенный над ленточным питателем.

Объёмная производительность

                                                                рис.7 бункер

где Q-производительность питателя, -плотность материала.

Объём бункера с учётом времени истечения материала из бункера

где =15 мин. - время истечения материала из бункера.

=34,2 .

Нижнее отверстие бункера

, где - угол естественного откоса,

к – коэффициент, зависящий от вида материала.

Верхнее отверстие бункера

.

Так как объём бункера

.

Отсюда высота бункера

.

Подставив значения, получим

.

Скорость истечения материала

, где R=== 0,0845м – гидравлический радиус,

, где 0,38 - для мелких и лёгких частиц,

0,8 – для крупных и тяжёлых частиц.

=0,38. тогда скорость

.