Основными направлениями исследования торфа. Решение частичного (стадийного) переоснащения оборудования, страница 2

2.Информационный обзор.

Требования к разрабатываемому изделию: разрабатываемая дробилка будет работать в условиях дробления торфа, максимальный размер, которого в поперечнике – 30мм, для получения нужной фракций торфа степень дробления, которого будет 3,75. Полученный торф будет иметь максимальный размер  не более 8 мм. Производительность данной дробилки должна составлять 10,5т/час.

На кинематической схеме показанной на рис.2 изображена молотковая дробилка с виброколосниковой решеткой. На схеме показано, каким образом энергия электродвигателя преобразуется в движение раздавливания торфа.

1-  электродвигатель;

2-  муфта предохранительная;

3-  вал;

4-  диски с молотками;

5-  ведущий шкив;

6-  ведомый шкив;

7-  диск с дебалансам .                                           

Рис.2 Кинематическая схема молотковой дробилки с виброколосниковой решеткой

Лист

5

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Привод осуществляется  от электродвигателя. Непосредственно валу электродвигателя через предохранительную муфту сидит приводной шкив 5.                                                                                                                                                                     Вращение передаётся  на ведомый шкив 6 посредствам клиновых ремней передачи. Ведомый шкив – маховик 6 посажен на эксцентриковый вал с дискам дебалансам 7. А через вал (I) передается на диски с независимо закрепленными малютками. Разбитие торфа осуществляется молотками, неподвижной закрепленными отбойными плитами и колосниковой решеткой. В молотковых  дробилках  материал дробится с помощью раздавливающих, частично истирающих и разбивных усилий, передаваемых на материал движущейся частью машины. Молотки вращаясь соударяются с частичками дробимого торфа частично разбивают, придавая им моментально ускорения и направляют в отбойные плиты. Куски,  не достигшие размера выходных щелей колосниковой решетки , остаются в рабочем пространстве и при последующем движении молотка повторно растираются, чем могут вызывать забивания щелей колосниковой решетки что бы уменьшить вероятность забивания щелей колосниковой решетки используется вибратор . В зависимость от необходимой крупности дроблёного материала можно регулировать ширину выходной щели колосниковой решетки. Размеры приёмного отверстия должен быть больше на 30-40% наибольших размеров кусков материала, поступающего на дробление.

Добываемые в карьерах и шахтах твёрдые полезные ископаемые – руды, топливо, химическое сырьё, сырьё строительных материалов представляет собой, как правило, крупные куски, которые перед использованием должны быть измельчены до кусков необходимого размера. Измельчением принято называть процесс уменьшения размеров куска материала путём воздействия на него различных внешних  усилий. В зависимости от размеров кусков или частиц конечного продукта измельчение разделяют  на грубое (дробление) и тонкое (помол). В свою очередь различают дробление: крупное – размер кусков (150-1000 мм); среднее – размер кусков (25-150мм); мелкое – (2-25мм). Материал измельчают различными способами – раздавливанием, раскалыванием, истиранием и ударом (рис. 3)

(а)                     (б)                         (в)                      (г)

Рис. 3. способы измельчения материалов.

Лист

6

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

На практике в большинстве измельчающих машин эти способы встречаются в различных комбинациях. Иногда к воздействию главных способов присоединяются побочные – изгибающие и раздавливающие. При выборе характера измельчения и, следовательно, применяемого для этого машины, необходимо в первую очередь учитывать физические свойства измельчаемого материала: твёрдость и хрупкость. Для материалов отличающихся большой твёрдостью, более эффективным являться удар и раздавливание, для материалов вязких предпочтительней истирание, для хрупких – раскалывание. Одним из показателей процесса измельчения является количество затраченной энергии. Затраты эти тем больше, чем большей прочностью обладает измельчаемый материал

Необходимость использования различных нагрузок, а также различных по принципу действия и габаритным размерам машин связана с многообразием свойств и размеров измельчаемых материалов, а также с различными требованиями к крупности готового продукта. Так же, как процессы измельчения, машины, применяемые для этих процессов, различают на дробилки и мельницы. По принципу действия различают дробилки: Ударного действия (рис 4.г.), которые в свою очередь разделяют на молотковые и роторные. В молотковых дробилках материал измельчается в основном ударами шарнирно подвешенных молотков, а также истиранием. В роторных дробилках дробление достигается ударами по материалу жёстко закреплённых на роторе бил, ударами материала об отбойные плиты и соударениями кусков материала. Конусные, в которых материал дробится раздавливанием, изломом, частичным истиранием между 2 коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению к другой (рис.4.б.). Валковые , в которых материал раздавливается между 2 валками, вращающимися на встречу друг другу (рис 4.в.). Щёковые, в которых материал дробится под действием раздавливания, раскалывания и частичного истирания в пространстве между двумя щёками при их периодическом сближении (рис4.а.). 

Молотковые и роторные дробилки используют для крупного, среднего и мелкого дробления мягких материалов и материалов средней прочности небольшой влажности. Они имеют простую конструкцию и обслуживание, большую степень измельчения – 10 – 50 и более, малую массу, равномерность измельчения материала.

К их недостаткам следует отнести значительный износ молотков и бил, колосников и футеровки.

Щёковые дробилки применяют для крупного и среднего дробления. Эти машины имеют ряд преимуществ перед другими, т.к. при простой конструкции обладают большой производительностью (при одинаковых с др. машинами габаритных размерах и массе), не требуют в эксплуатации высокой квалификации обслуживающего персонала. Принцип дробления и дробящие усилия возникающие при дроблении материала, в конусных и щёковых дробилках аналогичны, с той лишь разницей, что в щёковых дробилках дробление происходит в течении половины борота приводного

Лист

7

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

вала, а в конусных – в течении всего оборота внутри конуса. Поэтому при равных габаритах и мощности щёковых и конусных дробилок последние обладают  большей производительностью.

Валковые дробилки широко применяют при изготовлении строительных материалов и, в частности, керамики. Основное  их назначение – дробление влажных и вязких материалов.

Рис.4 Классификация дробилок

а – щёковая; б – конусная; в – валковая; г – молотковая.

Исходя из вышеперечисленного и  из задания на курсовой проект, для дробления торфа с максимальным размером дробимого куска – 100мм, наиболее подходящей является  молотковая дробилка, обладающая большой производительностью, износостойкостью и простой конструкцией.

Лист

8

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

3.Разработка конструкции.

3.1.Выбор и обоснование конструктивно-компоновочной схемы.

Молотковая  дробилка для мелкого дробления с виброколосниковой решеткой (рис 5) предназначена для дробления торфа. Имеет колосниковую решетку 1. На каждом колоснике крепится по десять ножей 2 (девять ножей рабочих и один направляющий), повышающих эффективность измельчения материала, особенно древесных включений. Оси опираются на эксцентриковые втулки , с помощью которых регулируется зазор ( > 5 мм) между колосниковой решеткой и  молотками . Очистка колосников осуществляется вибратором 3. Зазор между боковыми поверхностями  молотков и ножами колосниковой решетки 8 мм.

Угол охвата ротора 4 дробилки колосниковой решеткой составляет 110°. Через проем между нижней гранью колосниковой решетки и противоположной стенкой корпуса удаляются не дробимые куски материала. Осмотр колосниковой решетки и при необходимости ее замена проводится через дверцы 5 в нижней части корпуса без его разборки.

С целью улучшения дробления материала за счет удара на стенках корпуса закреплены отбойные плиты . Молотки и колосники в дробилке 6 изготовлены из литой высокомарганцовистой стали.

рис.5 Конструкция молотковая  дробилка

Привод дробилки осуществляется от  электродвигателя 7 предохранительную муфту 8. Электродвигатель выбирается с запасом мощности на 5 – 15%. 

Лист

9

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

3.3.Расчёт

3.3.1.Общий расчёт и оценка важнейших эксплутационных свойств изделия.

Исходные данные

Производительность Q=30 м³/ч

Принимаем плотность торфа =350кг/м³

Отсюда следует что Q=30м³/ч*350кг/м³=10500кг/ч=10.5т/ч

Определяем степень дробления

Где d₁ и d₂ средний размер фракций до дробления и после дробления.

Принимаем d₁= 30 мм, а d₂= 8 мм

;

Определяем основные параметры ротора дробилки

м; [1. стр.47]

Где Dmax – это наибольший размер частицы, и принимаем его равный       Dmax =0,1м.

Принимаем ближайший больший размер Dр = 900 мм с длиной ротора

мм;

Принимаем мм.

Из формулы производительности при заданных параметрах дробилки определим чистоту вращения

  т/ч; [1. стр.46]

Кg – по Горфину 0,23…0,43 для торфа

с^-1;

 мин ^-1;

Принимаем частоту вращения дробилки 1000 мин ^-1

Мощность необходимая для привода дробилки

;   [1. стр.46]

 кВт;

Принимаем ближайший параметр мощности 55 кВт

Определяем предельное значения n_пр.

_; [1. стр.48]

Где H – это высота свободного падения;

 - это угол между молотками, принимаем 6 молотков, следовательно, угол между молотками =60⁰.

Лист

10

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

м.

Расчёт вибратора

;

где n – частота вращения вала вибратора (принимаем передаточное отношение клиноременной передачи равной 1), n=17.7 c^-1.

 - угловая скорость вала вибратора,

    [1, стр.17]

j_сит – ускорение колебания j_сит < 80 м/с² [1, стр.17]

а – амплитуда колебаний решетки (0,8-1,2 мм) [1, стр.17]

м/с

 – вес матерьяла.

p – плотность матерьяла.

L – длина колосниковой решетки L=720 мм.

H.

кВт

;

где F_B- сила, передаваемая на подшипники вала, Н, F_B = (mg + + та со²), Н; т - масса короба G_КОР/gи материала G_М  /g, находящегося на нем, кг;_п - коэффициент трения в подшипниках, _п = 0,002…0,005; - угловая скорость вращения вала, с^-1; а - амплитуда колебаний решетки (0,8-1,2 мм),м; d_B-диаметр вала в месте установки подшипника (точнее диаметр внутренней обоймы подшипника), м.

кВт.

Мощность Р_В.ГР (кВт) привода грохота состоит из составляющих на преодолении трения в подшипниках вала P_ГР.ПОД. и материала относительно сита P_{ГР f}, а также на подбрасывание материала –  кинетическая энергия, передаваемая материалу P_ГР.КИН.

P_{ГР f}   = 0 т.к. матерьял по колосниковой решетки не перемещается.

где  - КПД привода. 

Лист

11

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

 кВт.

Т.к. мощность двигателя дробилки обладает запасам оставляем конструктивную схему, изложенную на рис. 5

Лист

12

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

3.3.2. Расчёт сборочной единицы  и деталей.

Схема клиноременной передачи представлена на рис 6.

Исходя из сборочного чертежа, примем диаметры  шкивов  D_1,2=190мм.

Мощность передачи с одним ремнём  7.3 [4]:

Р_р=Р_оC_aC_L/С_р;

Где Р_о - номинальная мощность передачи одним ремнём, кВт; (табл. 7.2-7.8 [4]); C_a - к-т угла обхвата (табл. 7.9 [2]); C_L- к-т учитывающий длину ремня (табл. 7.10 [4]); С_р - к-т динамичности и режима работы (табл. 7.11 [4]);

Р_р==10,21 кВт.

Число ремней: = 55/ (10,210.9) = 5,9  (ф-ла 7.4 [4])

Принимаем  Z=6.

Длина ремня: L_р= 2а+0.5(D₁+D₂) +(D₂-D₁)²/4а = 2670+0.53.14(190+190)+(190-190)² / 4670 = 1340,2 мм [4]

Принимаем из стандартного ряда L_р= 1340 мм.

Рис. 5 Схема клиноременной передачи

Лист

13

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

           Расчёт бункера.

Спроектируем бункер, расположенный над пластинчатым питателем.

Объёмная производительность

рис.6 бункер где Q-производительность дробилки кг/ч, -плотность материала.

Объём бункера с учётом времени истечения материала из бункера

где =20 мин. - время истечения материала из бункера.

=9 .

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

,

Лист

14

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

где R=== 0,161м – гидравлический радиус,

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

0,8 – для крупных и тяжёлых частиц.

Определим угол наклона боковой стенки

,

, тогда .

;

=0,74. тогда скорость

.                 

Рис. 7 Расчет бункера графическим способом.

Лист

15

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Примем масштаб 100.,

ДЕ=,

.

Тогда найдём полное, нормальное и тангенциальное напряжения

,

В действительности на стенку листа бункера действуют не постоянные, а переменные нормальные давления. В этом случае для определения толщины стенки переменное давление переводят к эквивалентному постоянному давлению.

.

Так как у нас трапециидальный бункер, то преобразуем его в прямоугольный , так, чтобы площади были одинаковы.

 .

 . толщина стенки бункера

.

                         Расчет скребкового  конвейера.

Производительность конвейера:

Q м, где -площадь сечения шибера, -скорость ленты.

=hB,

Лист

16

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

где B- ширина нижней горловины бункера,  h-высота шибера (минимальная высота слоя груза на ленте).

Скорость  полотна  примем 0,65 м/с. Так как конвейера находится непосредственно у загрузочного окна дробилки, то производительность конвейера не должна превышать ее производительности .  Значит, производительность конвейера примем такой же, как и дробилок 21 т/ч.

Минимальная площадь сечения груза на  полотна

, где =0,8 т/м-коэффициент заполнения сечения.

0,0112 м.

Вычисляем ширину  полотна

B=1.1, где C=220-коэффициент производительности .

B=1.1=  0,52м.

Согласно ГОСТ 20-62 принимаем скребка полотна B=530мм.

Расчёт муфты

Размеры муфты

        [2, стр. 377]

  [2, стр. 377]

 [2, стр. 377]

 [2, стр. 377]

 Н*м

Лист

17

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

4. Использование изделия в производственных условиях

На технологической схеме производства (лист 3 ) показано, что исходный материал – торф  с D_max = 30мм, накапливается в бункере сырья. Далее подаётся непосредственно в молотковую дробилку поступает самотеком.

Дроблённый продукт с d_max= 8мм  из камеры дробления поступает на второй скребковый  конвейер с В = 530мм (т.к. производительность этажа), который транспортирует торф далее по технологической цепи.

Так как в цепи стоит две дробилки они запускаются поочередная по мере заполнения бункеров, что даёт значительную экономию энерга ресурсов в то вовремя когда на завод поступает торф нужной фракций и не габарита нет нужного количества для нормальной работы двух дробилок. 

Лист

18

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Заключение.

В результате выполнения курсовой работы была спроектирована молотковая дробилка с виброколосниковой решеткой  для дробления  торфа с D_max=30мм. Была принята  дробилка с независимо подвешенным молотком, определены размеры загрузочного отверстия  650650мм, зазор между колосниками 8 мм, необходимая частота вращения вала n =1000 обр./мин.

По мощности был подобран электродвигатель АИР250М6, Р=55кВт, n=1000мин ^–1. 

Привод дробилки осуществляется через предохранительную втулочную муфту со срезным штифтом, а привод выла вибратора через клиноременную передачу : D_1,2=190мм, число ремней 6шт; а = 670мм.

Был рассмотрен вопрос о расположении дробилки в технологической цепи, подобраны  загрузочный  скребковый конвейер с В=520мм, транспортирующий дробимый  продукт, и конвейер для транспортирования  готовой продукции – дроблёного материала с   d_max =  8 мм. Тип конвейера – скребковый, ширина В=670мм. Технологическая компоновочная схема представлена на Лист 3 .

Лист

19

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Литература

1.  Горфин О.С. Машины и оборудование переработке торфа: Учеб. для вузов. – М.:Недра 190. – 318 с.:ил. ISBN 5-247-01412-X

2.  Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя в 3-х томах Т.1-3 издательство «Машиностроение».

3.  Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирования. Учебник для вузов изд. М. Высшая школа, 2000г.

Лист

20

Изм.

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата