Проектування грохоту для механічного сортування матеріалу з розробкою приводу

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Інженерно-хімічний факультет

Кафедра хімічного, полімерного та силікатного машинобудування

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

освітньо-кваліфікаційного рівня «Бакалавр»

з напряму підготовки (спеціальності) 6.0902 - Інженерна механіка

На тему

Проектування грохоту для механічного сортування матеріалу з розробкою приводу

Студент групи

ЛС-71 Педченко А.Ю

Керівник проекту

доц. Нестеров В.Г

Київ 2011р.

РЕФЕРАТ

Дипломний проект: __ с., __ рис., _ табл., _ додатків, __ джерел.

Об'єкт розробки і проектування - грохот колосниковий інерційний.

Мета проекту - розробка і проектування, згідно з технічним завданням, грохоту для механічного сортування матеріалу, на основі існуючих промислових аналогів; визначення можливостей і здійснення модернізації вузлів грохота.

Методи розробки і проектування - аналітичні, розрахункові, проектувальні; з використанням відомих методик, чисельних методів, комп'ютерних програм, нормативних документів.

При розробці та проектуванні інерційного колосникового грохота , на основі аналітичного огляду науково-технічної літератури, нормативної та конструкторської документації, патентних досліджень, інженерно-технічних розрахунків, виконано наступне:

1) вивчено принцип роботи і конструкцію промислових грохотів для сортування матеріалів, проаналізовано технічні параметри та характеристики машин;

2) виконано ряд інженерних розрахунків, необхідних для розробки і проектування грохота, згідно з технічним завданням;

3) на основі виконаних патентних досліджень модернізовано привід машини;

4) розроблено і спроектовано грохот колосниковий інерційний з розробкою приводу.

ГРОХОТ, ЦЕГЛА, ПІСОК, СОРТУВАННЯ, РОЗРОБКА, ПРОЕКТУВАННЯ, МОДЕРНІЗАЦІЯ, РОЗРАХУНКИ.

РЕФЕРАТ

Дипломный проект: __ с, __ рис, _ табл., _ приложений, __ источников.

Объект разработки и проектирования - грохот колосниковый инерционный.

Цель проекта - разработка и проектирование, согласно техническому заданию, грохота для механической сортировки материала, на основе существующих промышленных аналогов, определение возможностей и осуществления модернизации узлов грохота.

Методы разработки и проектирования - аналитические, расчетные, проектировочные, с использованием известных методик, численных методов, компьютерных программ, нормативных документов.

При разработке и проектировании инерционного колосникового грохота, на основе аналитического обзора научно-технической литературы, нормативной и конструкторской документации, патентных исследований, инженерно-технических расчетов, выполнено следующее:

1) изучены принцип работы и конструкцию промышленных грохотов для сортировки материалов, проанализированы технические параметры и характеристики машин;

2) выполнен ряд инженерных расчетов, необходимых для разработки и проектирования грохота, согласно техническому заданию;

3) на основе выполненных патентных исследований модернизировано привод машины;

4) разработан и спроектирован грохот колосниковый инерционный с разработкой приводу.

ГРОХОТ, КИРПИЧ, ПЕСОК, СОРТИРОВКА, РАЗРАБОТКА, ПРОЕКТИРО-ВАНИЕ, МОДЕРНИЗАЦИЯ, РАСЧЕТЫ.

ABSTRACT

Diploma project: __ p., __ fig., _ table, _ attachment,__ sources.

The object of development and design is an inertial bar screen.

Project objectives are development and design, according to the terms of requirements specification, screens for mechanical sorting of material, based on existing industrial analogues, identifying opportunities and modernization of units vibrating.

Methods of development and design are analysis, calculation, design, using known techniques, numerical methods, computer programs and normative.

When developing and designing inertial bar grizzly, based on an analytical review of scientific and technical literature, and design documentation, patent research, engineering calculations, performed as follows:

1) studied the working principle and construction of industrial screens for sorting materials, analyzed technical parameters and specifications of machines;

2) made a number of engineering calculations required for the development and design of screens, under terms of reference;

3) on the basis of the patent research upgraded drive vehicles;

4) developed and designed bar screen with the development of an inertial drive.

SCREENS, BRICK, SAND, GRADING, DEVELOPMENT, DESIGN, MODERNIZATION, CALCULATION.

ВСТУП

Грохот колосниковий - машина або пристрій для розділення (сортування) сипких матеріалів крупністю до 1200 мм. Даний грохот використовують при попередньому грохоченні, як правило, перед дробленням для виділення з гірничої маси грудок крупністю до 200 мм, що не вимагають дроблення.

Розрізняють грохоти нерухомі і рухомі. Останні бувають двох типів - консольний вібруючий і вібраційний. Грохоти колосникові відрізняються надзвичайно простою конструкцією, допускають розвантаження автомашин, шахтних скіпів і залізничних вагонів безпосередньо на колосникову решітку. Решітку нерухомого грохота з колосників фасонного перетину, яку встановлюють, як правило, під кутом до горизонту, іноді закріпляють консольно. Трапецевидний поперечний перетин колосників утворює отвори, що розширяються донизу і тим самим зменшує небезпеку застрявання грудок. Розмір щілини між колосниками 50…200 мм. Ширина грохота визначається фронтом його завантаження. Щоб уникнути заклинення великих шматків між бортами загальну ширину колосникової решітки приймають не менш потрійного розміру найбільшого шматка. Виготовляють колосникові грохоти продуктивністю 25-300 т/год. і більше.

При встановленні грохота перед крупними дробарками вони одночасно виконують функцію живильника та грохота, відокремлюючи куски, розмір яких менше за розмір вихідної щілини дробарки.

В промисловості колосникові грохоти застосовують головним чином на цементних заводах, де вони виконують функцію живильника для крупних щокових дробарок.

Метою даного проекту є проектування грохоту відповідно до задачі, проведення необхідних розрахунків, накреслити креслення, що повністю відображають конструкцію апарата, його складових частин та деталей.

1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА СИЛІКАТНОЇ ЦЕГЛИ БАРАБАННИМ МЕТОДОМ

Силікатну цеглу виготовляють із сировинної маси, що складається з піску (92%) та вапна (до8%).

В залежності від типу обладнання для гашення вапна розрізняють силосний та барабанний способи виробництва. Характерною рисою силосного способу є ретельна підготовка маси, що передбачає двоступінчате змішування маси в двухвальних мішалках і змішувачах безперервної дії.

При барабанному способі виробництва, вапно, що знаходиться в масі, гаситься в обертових гасильних барабанах, під тиском 3…4 атм.

Розглянемо схему виробництва силікатної цегли по барабанному способу:

Доставлений з кар'єру вагонеткою 1 пісок подається у бункер 2, з якого за допомогою стрічкового живильника 3 потрапляє на грохот 4. Засмічення та крупні куски ідуть у відсів, а просіяний пісок потрапляє у гасильний барабан 9. В цей самий час вапно з допомогою пластинчастого живильника 5 потрапляє у бункер, з якого шнековим живильником 6 транспортується у млин 7. Перемелене вапно шнековим живильником переміщують на автоматичні терези 8. Необхідна зважена кількість вапна потрапляє у гасильний барабан, де гаситься і одночасно перемішується з вапном. Отримана таким чином суміш через бункер іде на прес 10, де з піщано-вапняної маси, вологістю 8%, відбувається пресування силікатної цегли.

При випуску облицювальної кольорової цегли біля пресу монтують фарбувальний вузол (бункер і живильник).



1 - вагонетка; 2 - бункер; 3 - стрічковий живильник; 4 - грохот; 5 - пластинчастий живильник; 6 - шнековий живильник; 7 - млин; 8 - автоматичні терези для вапна; 9 - гасильний барабан; 10 - прес для формування цегли.

Рисунок 1 - Технологічна схема виробництва силікатної цегли барабанним методом

2. ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ГРОХОТА

Розмір просіюючої поверхні - 6200х3100 м;

Частота коливань за хвилину - 600;

Амплітуда коливань - 3мм;

Габаритні розміри:

висота - 5100 мм;

довжина - 6990 мм;

ширина з двигуном - 5090 мм;

ширина без двигуна - 4200 мм;

Продуктивність - 60 т/год.;

Електродвигун 4А160S4УЗ:

Потужність - 1,5 кВт;

Кількість обертів за хвилину - 935;

Вага машини - 2500 кг;

Максимальна крупність завантажувальних кусків - 1000 мм;

Кут нахилу грохота - 25°.

3. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ ТА ПРИНЦИП РОБОТИ ГРОХОТА ІНЕРЦІЙНОГО КОЛОСНИКОВОГО

Грохот складається з футерованого короба 1, всередині якого на різних рівнях розміщуються колосникові гратки. В середній частині короба встановлено вібратор 2. Вал вібратора опирається на два роликопідшипника, котрі кріпляться до коробу. Вал захищений від пилу і ударів трубою. На кінцях вала симетрично встановлені дебаланси, що забезпечують безступінчасте регулювання статичного моменту. На одному з кінців вала знаходиться шків 8, з'єднаний клинопасової передачею 9 зі шківом електродвигуна 7.

Для зменшення зносу клинових пасів і запобігання передачі вібрації на вал двигуна, привідний шків насаджено на вал вібратора з ексцентриситетом, приблизно рівним амплітуді коливань грохота.

Відцентрові сили інерції, що виникають при обертанні дебалансів, викликають колові чи близькі до них коливальні рухи коробу грохота. Амплітуда цих коливань залежить від сил інерції, характеристики амортизаторів і навантаження на грохот.

Грохот опирається на фундамент, для цього короб забезпечений чотирма кронштейнами 5, котрими він спирається на пружини 6. При збільшенні навантаження на грохот, амплітуда коливань його короба відповідно зменшиться, і навантаження на підшипники залишається практично постійним, тобто інерційний грохот має властивість «самозахисту» від перевантажень. Ця властивість дозволяє успішно використовувати інерційні грохоти для грубого грохочення крупно кускового матеріалу, наприклад, для відсіву мілкого матеріалу перед первинним подрібненням.



1 - футерований короб; 2 - вібратор; 3 - колосник; 4 - гратки; 5 - кронштейн; 6 - пружина; 7 - електродвигун; 8 - шків ведений; 9 - клинопасова передача Рисунок 2 - грохот колосниковий інерційний

4 ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНІЧНІ РОЗРАХУНКИ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ТА ХАРАКТЕРИСТИК ГРОХОТА

4.1 Кінематичні розрахунки машини

Кінематичні розрахунки проводяться згідно методики, викладеної у .

4.1.1 Вибір двигуна

Потужність приводу

кВт (4.1)

де - ККД урухомника, ; - приведений коефіцієнт тертя, ; - діаметр вала в місці встановлення підшипників, м.

Обираємо двигун 4А160S4УЗ, асинхронний.

Потужність кВт.

Частота обертів хв.^-1

4.1.2 Розрахунок клинопасової передачі

Передаточне число пасової передачі:

. (4.2)

Потужність на веденому шківу:

кВт. (4.3)

Крутний момент на валу електродвигуна:

Н·м. (4.4)

Крутний момент на валу веденого шківа:

Н·м. (4.5)

Вибираємо переріз паса за номограмою ГОСТ 1284.3-80 залежно від споживчої потужності на валу ведучого шківу і частоти його обертання категорії Б.

Рисунок 3 - Переріз клинового паса категорії Б

Для прийнятого перерізу паса визначаємо діаметр ведучого шківа. При цьому користуємось рекомендацією з метою підвищення строку служби паса. Приймаємо мм.

Визначаємо колову швидкість (м/с) та порівнюємо її з допустимою для цього типу паса

, (4.6)

де - діаметр ведучого шківа, мм; - частота обертання ведучого шківа, хв.^-1

Визначаємо діаметр веденого шківа (коефіцієнтом пружного ковзання паса нехтуємо в міру його малої величини, яка не впливає суттєво на знаходження діаметра веденого шківа):

мм, (4.7)

де - діаметр веденого шківа.

Визначаємо орієнтовну міжосьову відстань:

мм, (4.8)

де - коефіцієнт, що залежить від передаточного числа.

Визначаємо розрахункову довжину паса:

мм. (4.9)

Розраховане значення округляємо до найближчого стандартного згідно з ГОСТ 1284.1-89: мм.

Визначаємо число пробігів паса:

с^-1 с^-1. (4.10)

Уточнюємо міжосьову відстань відповідно до прийнятої довжини паса:

(4.11)

Визначаємо кут обхвату ведучого шківа

(4.12)

Визначаємо потрібну кількість пасів:

, (4.13)

де - потужність на ведучому шківі, кВт; - допустима потужність для одного клинового паса залежно від перерізу, діаметра ведучого шківа та ; - коефіцієнт динамічності, ; - коефіцієнт кута обхвату, ; - коефіцієнт, що враховує вплив на довговічність довжини паса залежно від відношення розрахункової довжини паса до базової :

; (4.14)

- коефіцієнт, що враховує кількість пасів у комплекті клинопасової передачі, .

приймаємо .

Визначаємо колову силу

Н, (4.15)

де - потужність, передаваєма шківом, кВт; - швидкість паса, м/с.

Визначаємо силу початкового натягу одного паса:

Н, (4.16)

де - маса одного метра паса, кг/м.

Знаходимо сили, що діють на вал та підшипники:

Н (4.17)

Визначаємо напруження у ведучій гілці паса:

, (4.18)

де - напруження від початкового натягу паса; для клинових пасів беруть середнє значення МПа; - прийнята кількість пасів; - площа перерізу паса.

МПа.

Визначають напруження згину у пасі на дузі обхвату ведучого шківа:

, (4.19)

де - модуль пружності для кордтканевих пасів, беремо МПа; - відстань від нейтральної лінії до найбільш напружених волокон.

МПа

Розрахуємо напруження, які виникають у пасі від дії відцентрових сил:

, (4.20)

де - питома маса паса, беремо кг/м³; - швидкість паса, м/с.

МПа.

Знаходимо максимальні напруження у перерізі ведучої гілки паса в місці набігання його на ведучий шків:

МПа. (4.21)

Розрахункова довговічність

, (4.21)

де - границя витривалості, беремо МПА; - показник степеня (для клинових пасів ); - коефіцієнт, що враховує вплив передатного числа, для ; - коефіцієнт,що враховує непостійність навантаження, ; - число пробігів паса за секунду.

тис. год

4.2 Розрахунок на міцність та жорсткість деталей машини

4.2.1 Розрахунок вала вібратора

Розрахунки проводяться згідно методики, викладеної у та. На рисунку представлено розрахункову схему навантаження валу та епюри моментів. На вал діють такі сили:

- колова сила шківа

Н; (4.22)

- зусилля, що діє на вал від клинопасової передачі;

Відцентрова сила, яка виникає при обертанні дебалансів:

Н, (4.23)

де - ексцентриситет дебалансів, м; - амплітуда коливань, м.

Матеріалу для виготовлення вала призначаємо вуглецеву сталь 45 по ГОСТ 1050-77. Механічні характеристики: , МПа, МПа.

Реакції опор та знаходимо з рівняння моментів відносно точки А

;

Н;Н.

Реакції опор та знаходимо з рівнянь статичної рівноваги:

;

;

Н;

Н.

Після знаходження всіх зусиль і реакцій опор будуємо епюри моментів по осям X і Y (див. рис.4).

За отриманими результатами знаходимо мінімальний допустимий діаметр в небезпечному перерізі. З умов міцності.

грохот механічний сортування матеріал

мм. (4.24)

Приймаючи до уваги коефіцієнт міцності

прийнятий діаметр вала під підшипник мм забезпечує міцність та жорсткість конструкції.

Еквівалентне напруження в небезпечному перерізі

МПа, (4.25)

де напруження згину та кручення в перерізі

МПа, (4.26)

МПа. (4.27)



Рисунок 4 - Схема навантаження вала

4.2.2 Розрахунок шпонкових з'єднань

Згідно методики, викладеної у найбільш небезпечною деформацією для шпонок і пазів є зминання від крутного моменту Т.

Розрахуємо міцність шпонки на кінці вала, на який насаджено ведений шків.

Рисунок 5 - Параметри шпонки

Для вала з мм вибираємо шпонку за ГОСТ 23360-78 виконання 3 з параметрами мм, мм, мм.

Виконуємо розрахунок шпонки на зминання. Для шпонок зі сталі 45 за ГОСТ 1070-88 при середньому режимі роботи границя зминання

МПа.

МПаМПа. (4.28)

Міцність шпонки забезпечена.

Границя витривалості сталі 45 на зріз становить

МПа

Виконуємо розрахунок шпонки на зріз

МПа. (4.28)

Міцність шпонкового з'єднання забезпечено.

Розрахуємо міцність шпонки в місці вала, на який насаджено дебаланс.

Для вала з мм вибираємо шпонку за ГОСТ Р 50536-93 з параметрами мм, мм.

Виконуємо розрахунок шпонки на зминання.

МПаМПа (4.29)

Міцність шпонки забезпечена.

4.2.3 Вибір підшипників

Згідно та технологічних міркувань для опор де балансного валу приймаємо підшипники роликові дворядні з закріплювальними втулками за ГОСТ 8545-75, номер 13632 середньої серії діаметрів:

мм, мм, мм, мм,

Рисунок 6 - Параметри підшипника

4.2.4 Розрахунок пружин

Розрахунок проводимо за методикою, викладеною в . Визначимо максимальне зусилля, яке діє на одну пружину.

На пружину діє навантаження від дії сили тяжіння вібрувальних мас М та інерція дебалансу. Вібрувальна маса:

кг. (4.30)

Загальна сила, що діє на пружини:

Н. (4.31)

Сила, яка діє на одну пружину:

Н. (4.32)

З конструктивного погляду обираємо матеріал пружини 50ХФА, який використовується для виготовлення пружин великих розмірів, клас ІІ, МПа, Н/м². Індекс пружини, що характеризує кривизну .

Коефіцієнт, що враховує кривизну витків та форму перерізу:

. (4.33)

Діаметр проволоки знаходимо з умови міцності:

мм, (4.34)

Приймаємо з конструктивних міркувань мм.

Середній діаметр:

мм. (4.35)

Визначаємо кількість витків:

, (4.36)

приймаємо витків.

Крок пружини:

мм. (4.37)

Повна довжина не навантаженої пружини:

мм. (4.38)

Довжина проволоки, необхідна для виготовлення пружини:

мм. (4.39)

Таблиця 1 - Патентний формуляр

№ п/п	Предмет пошуку	Країна видачі, вид і номер документа	Сутність заявленого технологічного рішення і ціль його створення
1	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1553199A1 Кл.В07В1/40, 1990 Автор Мельников А.П.	Винахід відноситься до сортування сипучих матеріалів за крупністю на вібраційних грохотах і дозволяє підвищити ефективність грохочення. На колосникову гратку Г3 встановлено зверху другу колосникову гратку Г2. Обидві гратки не зв'язані між собою. Віброзбудником збуджуються коливання стінок і Г3, а матеріал подається на Г2. Матеріал разом з Г2 підкидається над Г3.
2	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1553202A1 Кл.В07В1/46, 1990 Автори Потураєв В.Н., Надутий В.П., Благутана А.А.	Мета винаходу - зниження енергоємності процесу класифікації і металоємності грохота за рахунок більш раціонального розподілення навантаження на просіюючи ділянки (ПД) грохота. На рамі закріплено сито у вигляді спряжених між собою ПД, розташованих під різними кутами до горизонту. При роботі грохота під завалом віброзбудник виводить раму з ситом зі стану рівноваги з мінімальною затратою енергії. При переході матеріалу з однієї ПД на іншу виключається можливість застою матеріалу на ситі.
3	Віброгрохот-дробарка	СССР авторське свідоцтво SU1537312A1 Кл.В07В1/40, 1990 Автори Киданов Ф.Ф., Кудрявцев Ю.І.	Мета винаходу - підвищення експлуата-ційної ефективності. Віброгрохот-дро-барка містить колосниковий грохот, інерційний віброзбудник з дебалансами (Д), що виступають над колосниками. Над Д встановлений щільовий затвор з силовим циліндром (СЦ) з можливістю переміщення над колосниками. Негабаритні куски, що не дробляться Д, утоплюють золотник зі штоком і вал. Вал взаємодіє з золотником. Робочий агент поступає з СЦ, шток якого переміщує затвор, що здвигає з Д негабарит.
4	Грохот інерційний	СССР авторське свідоцтво SU2433580A1 Кл.В07В1/46, 1979 Автори Андишкін В.А., Аронова А.С., Єлагіна Л.А.	Мета винаходу - спрощення установки грохота на оптимальний режим роботи. Це досягається тим, що пристрій для компенсування зусиль клинопасової передачі виконано у вигляді розпірної штанги, шарнірно закріпленої одним кінцем на коробі грохота, а іншим - на нерухомій рамі електродвигуна. Недоліком даного пристрою являється те, що потрібно змінювати точку закріплення пружини пристрою при зміні кута нахилу грохота.
5	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1553199A1 Кл.В07В1/40, 1990 Автор Мельников А.П.	Мета винаходу - підвищення ефективності грохочення і динамічної зрівноваженості грохота. При обертанні віброзбудника короб здійснює неоднорідні по довжині коливання. При встановленні пружин під гострим кутом короб починає здійснювати складний рух. Відносна амплітуда передається пружинами на стійки з силою, що приводить їх до руху.
6	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1583181A1 Кл.В07В1/46, 1990 Автори Рейнгарт Е.С., Хвостов В.А., Зеленов Ю.Б., Раскатов В.Г., Сигал І.Я.	Мета винаходу - підвищення надійності грохота в роботі. Для забезпечення транспортування маси без втрат і пошкоджень один короб охоплює по ширині інший. При суміщенні шарнірів підвісок інерційні сили прикладаються в одному місці рами. При цьому врівноважуються і поперечні сили.
7	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1595584A1 Кл.В07В1/12, 1990 Автори Морковін Г.А., Виноградов А.І.	Мета винаходу - підвищення ефективності очистки. Кожний колосник виконаний двоплечим, довге плече якого в вихідному положенні через виточку опирається на раму, а коротке плече виконане консольно.
8	Вібраційний грохот	СССР авторське свідоцтво SU1438859A.С. Кл.В07В1/42, 1986 Автори Кучеров В.І., Гончар А.Н., Сорокін В.А., Дияконенко В.Г., Івченко І.І.	Грохот має пристосування для регулювання амплітуди вібрацій вздовж напрямку руху матеріалу, що містить набір важелів. Важелі обмежують вертикальну складову амплітуди вібрацій завантажувальної частини короба при збереженні її горизонтальної складової.
9	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1447422A.С. Кл.В07В1/12, 1986 Автори Савченко В.Ф., Хильченко Н.В.	Мета винаходу - підвищення надійності грохота за рахунок зменшення динамічних навантажень на колосники і зниження їх зносу шляхом плавного зміщення, що регулюється, центра тяжіння площадки відносно її вісі повороту.
10	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1445816A.С. Кл.В07В1/40, 1987 Автори Пустинський Н.В., Засельський В.Н., Бульдинов О.В.	Мета винаходу - підвищення якості грохочення за рахунок зменшення втрат корисного компонента з фракцією, що знаходиться над решіткою, при промивці сита і покращення очистки сита. Стиснене повітря виштовхує воду, яка змиває фракцію з решітки. Матеріал з-під решітки потрапляє в окрему секцію.
11	Колосникова решітка	СССР авторське свідоцтво SU1456247A.С.ДОП. Кл.В07В1/04, 1987 Автори Ажиненко Д.В., Єремменко П.Г., Колоколов В.Д., Прошин А.П.	Мета винаходу - покращення якості відділення мілких кусків матеріалу під час його перевантаження з верхнього горизонту на нижній з забезпеченням мінімального дроблення при їх надходженні на решітку. Решітка складається з секцій, колосники в кожній з яких повернуті на кут 6…15° секція відносно секції. Просіююча поверхня виконана в формі віток параболи.
12	Вібраційний грохот	СССР авторське свідоцтво SU1472144АВТ.СВІД. Кл.В07В1/46, 1987 Автори Бетиков І.Є., Лойко А.Н., Ситько В.С.	Мета винаходу - покращення якості класифікації за рахунок підвищення ймовірності відсіювання мілких частинок. Грохот має пристосування має пристосування у вигляді фартуків. Матеріал частково рухається під фартуками. Останні виконують ударні рухи по матеріалу.
13	Грохот	СССР авторське свідоцтво SU1482737АВТ.СВІД. Кл.В07В1/16, 1989 Автори Литвинов В.Г., Кабоскін Г.С., Логинова І.І., Григор'єва Т.В.	Мета винаходу - підвищення ефективності і продуктивності грохочення. Направляючі забезпечують зміну руху шару маси на нижній секції просіюючої поверхні і практично рівномірне розподілення маси по поверхні робочої решітки.
14	Грохот	Росія авторське свідоцтво RU2228226C1 Кл.В07В1/42, 2004 Автори Сладкова Л.А., Петров А.Н., Сладкова Л.В., Петрова В.А., Архіпов А.А., Олейник В.П.	Мета винаходу - підвищення ефективності та продуктивності грохочення. На валу привода встановлений багатогранний вузол, виконаний з окремих елементів, встановлений в своїх направляючих з можливістю фіксованого переміщення по останнім. При цьому направляючі встановлені на валу з можливістю зміни кута між суміжними направляючими.
15	Грохот	Росія авторське свідоцтво RU2199620C2 Кл.Е01В27/11, 2004 Автори Тарасов Ю.З., Морозов Ю.І., Кредер Е.Р., Гаваєв В.І.	На коробі встановлено щонайменше одне додаткове сито, розташоване над основним. Щонайменше одне з сит виконане арочним. Результат - підвищення продуктивності та покращення якості очистки матеріалу, а також забезпечення максимального габариту машини по ширині.
16	Грохот	Росія авторське свідоцтво RU2377075C1 Кл.В07В1/22, 2008 Автори Таратута В.Д., Сєрга В.Г.	Грохот включає просівну поверхню, розташовану між торцевими щоками, виконану у вигляді ламаного спіральної форми тунелю з багатокутний прохідним перетином. Привід, що відрізняється тим, що кожна секція просіює, в напрямку від завантаження до вивантаження виконана зі збільшеними щодо попередньої секції розмірами площі прохідного перерізу і змонтована з двох пар трапецій.
17	Грохот інерційний	Росія авторське свідоцтво RU2383397C1 Кл.В07В1/28, 2008 Автори Дябін Н.В., Лоскутов А.Б., Пахтєєва Т.В.	Грохот складається з похилої деки з ситами, закріпленої за допомогою підвісок на опорі. Дебаланс встановлено вздовж поздовжньої осі дека з можливістю повідомлення йому свободи коливань і з можливістю зсуву від центру ваги дека в бік завантаження гро-хота з подальшою фіксацією. В деці вико-нані отвори, розташовані вздовж поздов-жньої осі на відстані 0,06-0,12 довжини дека від центру ваги в бік завантаження грохота. Результат - підвищення ефек-тивності роботи грохота по класифікації продукту за крупністю частинок.

5 ПАТЕНТНО-ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД КОНСТРУКЦІЇ

5.1 Регламент пошуку

Регламент пошуку № ЛС71.133123.000РП

Найменування теми : Грохот колосниковий інерційний з розробкою приводу

Шифр теми : ЛС71.133123.000РП

Етапи : Проектування апарата та його складових частин

Дата завдання на проведення патентних досліджень: 13.05.2011

Обґрунтування регламенту пошуку. Предмет пошуку - 1) грохот колосниковий інерційний з розробкою приводу; 2) конструкція та матеріал сортувальних апаратів. Мета пошуку інформації - визначення патентоспроможності проектованого апарата й визначення тенденції розвитку даного напрямку в техніці.

Визначення держав пошуку. Встановлюємо такі держави пошуку: Україна, Російська Федерація, СРСР, США, Великобританія, Німеччина, Франція, Японія .

Ретроспективність. Термін дії патенту на винахід в Україні - 20 років, тому регламент пошуку встановлюємо такий 1991-2011.

Класифікаційні індекси. Міжнародна патентна класифікація МПК5 і МПК6 - В07В1/46, В07В1/40, В07В1/12, В07В1/42, В07В1/04, В07В1/16, В07В1/11, В07В1/22, В07В1/28, Е01В27/11.

Уніфікована десяткова класифікація УДК621.928.25(088.8).

Джерела інформації: 1) Патентна інформація: описи до винаходів, офіційні патентні бюлетені Держпатенту України, Роспатенту й Госпатенту СРСР, 2) Науково технічна інформація: підручники й навчальні посібники з курсу процесів та апаратів хімічної технології .

Початок пошуку 13.05.2011р. Закінчення пошуку 19.05.2011___

В результаті проведених патентних досліджень встановлено

Запропонований апарат, його складові частини не відповідають умовам патентоспроможності винаходу (корисної моделі) через те, що: усі суттєві ознаки прототипу використано в проектованому апараті; конструкція проектованого грохота не відповідає критерію “новизна”; усі суттєві ознаки грохота і елемента проектованого апарата є ідентичними суттєвим ознакам грохота інерційного елемента прототипу; елемент проектованого апарата не відповідає критерію “новизна”; останнім часом винахідницька активність промислово розвинених держав у галузі подрібнення матеріалів за допомогою грохотів залишається стабільною та навіть трохи зростає. Провідними державами у цій галузі є: США, Японія, Німеччина, Україна і Російська Федерація. При цьому патентовані винаходи і корисні моделі стосуються як апарата в цілому, так і його складових частин: сортувальних поверхонь, вузлів вібрації та інше.

Аналіз патентів дозволяє зробити висновок, що в галузі сортування за допомогою грохотів основні розробки спрямовані на патентування удосконалення просіюючої поверхні.

5.2 Сутність модернізації

Винахід відноситься до збагачувальних приладів, що застосовують при сортуванні гравію, щебеню та інших подібних сипучих матеріалів.

Недоліком даного приладу являється те, що для його приєднання потрібен будь-який додатковий елемент нерухомої конструкції. Іншим недоліком є те, що потрібно змінювати точку закріплення пружини цього приладу при зміні кута нахилу грохота.

Мета винаходу - спрощення настройки грохота на оптимальний режим роботи.

Це досягається тим, що зусилля клинопасової передачі виконане у вигляді розпірної штанги, шарнірно закріпленої одним кінцем на коробі грохота, а іншим - на нерухомій рамі двигуна.

5.3 Опис винаходу

Розпірна штанга виконана у вигляді телескопічної труби 4 із пружиною стиску 5, направляючим штоком 6. Телескопічна труба 4 входить в стакан 7, наприклад капроновий. Верхня втулка 8 сидить на резиновій втулці 9, що виконує роль еластичного шарніра, який дає можливість розпірній штанзі повертатися на невеликий кут, виключаючи тертя шарнірних деталей одна об іншу. Штанга кріпиться паралельно осі клинопасової передачі. Одним кінцем вона кріпиться за допомогою пальця 1 до короба грохота, а іншим - до нерухомої рами електродвигуна 3 за допомогою пальця 2.

Рисунок 7 - Розпірна штанга

Верхня втулка кріпиться безпосередньо біля вібратора для того, щоб при зміні кута нахилу грохота зміщення осі розпірної штанги відносно осі клинопасової передачі було найменшим. Це дає можливість змінювати кут нахилу грохота без зміни точки кріплення розпірної штанги, що значно спрощує процес настройки грохота на оптимальний режим.

6 РОЗРАХУНКОК ПАРАМЕТРІВ ГРОХОТУ ПІСЛЯ ВСТАНОВЛЕННЯ МОДЕРНІЗАЦІЇ

Модернізація приводу розрахована головним чином на полегшення настройки грохота на оптимальний режим роботи. Це досягається за рахунок компенсації зусиль клинопасової передачі розпірною штангою. Що веде за собою те, що коефіцієнт пружного ковзання падає практично до нуля, відбувається покращення зчеплення паса зі шківом. Відтак можна уточнити передаточне число, яке змінитися на несуттєву величину:

. (6.1)

Також при проведені даної модернізації, за рахунок того, що розпірна штанга дозволяє рівномірно проводити навантаження натягу на пас, збільшиться довговічність:

, (6.2)

де - границя витривалості, беремо МПА; - показник степеня (для клинових пасів ); - коефіцієнт, що враховує вплив передатного числа, для ; - коефіцієнт,що враховує непостійність навантаження, ; - число пробігів паса за секунду.

Розрахуємо процентний приріст довговічності:

. (6.3)

7 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ПІД ЧАС ЕКСПЛУАТАЦІЇ ГРОХОТА

До загальних вимог техніки безпеки при експлуатації грохота відносяться наступні.

Машина повинна бути надійно закріплена на міцному фундаменті, і її деталі повинні бути механічно міцними. Усі, що рухаються та обертаються частини машини, повинні бути обгороджені. Огородження повинне мати висоту не менше 2 м від підлоги. Знімати огородження на ходу і працювати без нього навіть короткий час категорично заборонено. Відгороджуватися повинні також небезпечні зони, куди можуть відлітати частини деталей, що зламалися, інструменти або відходи оброблюваного матеріалу. Саме огородження повинне бути міцним і надійно закріпленим на машині, що обгороджується, або фундаменті; воно повинно витримувати випадкові навантаження від ударів предметів, що відлітають з небезпечної зони, і випадкових впливів з боку обслуговуючого персоналу. Огородження повинно бути зроблене із суцільного металу або ґрат з осередками не більш 50 х 50 мм. Воно повинно легко зніматися і встановлюватися на місце при ремонтах і мати при необхідності двері, що відкриваються, для спостереження за машиною.

Змащування, обтирання, чищення і ремонт машини повинні відбуватися тільки при повній зупинці. Обов'язково повинні бути прийняті надійні міри проти помилкового або мимовільного пуску механізму. Самим надійним забезпеченням безпеки при змащуванні є її централізація й автоматизація. Якщо це здійснити не можна, то ручне змащування варто виконувати через масельники, винесені в безпечні місця.

Робітники повинні бути одягненні в справний, відповідний даному робочому місцю спецодяг. Забороняється одяг не по розміру, з довгими і широкими полами, рукавами і штанами, що можуть бути захоплені обертовими частинами машини. Жінки повинні заправляти волосся під головні убори без звисаючих кінців. Підлога біля машини повинна бути рівною, чистою і не слизькою. Пролиті рідини (вода, масло) необхідно відразу витирати. При раптовій зупинці необхідно негайно відключити від мережі електродвигун, якщо він не має автоматичного відключення.

Ширина проходу після установки огородження повинна бути не менше 1,2-1,5 м. Ширина головних проходів у цехи повинна бути не менше 1,5м. Ширина проходу уздовж стрічкових конвеєрів шириною до 600 мм повинна бути не менше 0,8 м і уздовж широких конвеєрів - не менше 1,1 м. Приводні станції і кінцеві частини конвеєрів повинні мати доступ з трьох сторін при ширині проходів не менше одного метра.

Пускові пристрої повинні розташовуватися так, щоб при включенні машини можна було переглядати всі проходи біля пускової машини. До пускових пристроїв до довгих стрічкових конвеєрів рекомендують прикріплювати сталевий трос (діаметром 5-6 мм) і протягати його уздовж конвеєра. За його допомогою можна при необхідності зупинити конвеєр з будь-якої точки.

Санітарно-гігієнічний благоустрій підприємств - важлива складова частина заходів щодо забезпечення здорових і безпечних умов праці. Санітарно-гігієнічні умови до експлуатації виробничих приміщень і устаткування регламентується санітарними нормами, що передбачають температуру, вологість і швидкість руху повітря у виробничих приміщеннях, освітленість і запиленість робочих місць, рівень шуму та вібраційні впливи.

Допустимий вміст пилу в повітрі виробничого приміщення залежить від змісту в пилу кварцу.

У цехах сортування пил утворюється в місцях завантаження і вивантаження продукту з грохоту.

Для того, щоб витримати норми запиленості, усі ці місця герметизуються, з укриттів відсмоктується курне повітря, що потім, після очищення від пилу, по трубопроводах викидається в атмосферу. В укриттях створюється розрідження (20-30 Па), що виключає проникнення курного повітря через нещільності. Іноді застосовують зрошення матеріалу, що сортується, у межах, що допускаються технологічним процесом. Осілий пил періодично прибирається промисловими пилососами. Добре збирати пил мокрим способом - зрошення підлог і конструкцій будинків з водопровідних шлангів. Змивні води направляють у спеціальні відстійники, що періодично очищаються.

Звук з фізичного боку характеризується частотою коливань і силою звуку, з фізіологічної - гучністю, тембром і висотою тону. Найбільша чутливість людського вуха відноситься до звуків з частотою від 1000 до 4000 Гц.

Шум - це безладне сполучення звуків, різних по частоті та силі. Вухо людини чутливе до тиску звукової хвилі. Діапазон звукового сприйняття людини складає близько 130 дБ, а шум 140 дБ людина не переносить. Шуми, що перевищують 85 дБ, приводять до тимчасового порушення працездатності і порушення слуху.

Боротьба зі шкідливим впливом шуму ведеться мірами загального характеру й індивідуального захисту. Міри загального характеру: заміна гучних машин або окремих вузлів безшумними; звукоізоляція джерел шумоутворення; автоматизація і механізація; а також дистанційне керування, що дозволяє робітникові стежити за роботою машин поза зоною дії шуму.

При роботі грохоту виникають вібрації (струси), що шкідливо діють на організм працюючих. Тривалий вплив вібрації може викликати професійне захворювання, що супроводжується розладом нервової і серцево-судинної системи, підвищенням кров'яного тиску, розладом опорно-рухового апарата.

Для виробничих вібрацій робочого місця санітарними нормами встановлюються гранично допустимі амплітуди, швидкості і прискорення коливальних рухів.

Зниження вібрацій досягається установкою машин, що викликають вібрації, на спеціальні фундаменти з віброізоляцією і на фундаменти, не зв'язані з будинком.

Для віброізоляції застосовують прокладки з гуми, повсті, пробки, дерева, а також пружини.

8 ТЕХНОЛОГІЯ МАШИНОБУДУВАННЯ

8.1 Опис конструкції і принцип роботи пристрою

Для закріплення заготовки використовуються пневматичні лещата (рис.4). Лещата функціонують наступним чином: при подачі стисненого повітря в нижню частину пневмокамери гумова діафрагма піднімає шток пневмокамери вгору і важіль 1, обертаючись навколо своєї горизонтальної осі, переміщує повзун 4 з рухомою губкою 3 вліво, і заготовка, яка розташовується між губками 2 і 3 стискається. При падінні тиску в пневмокамері пружина 5 переміщає повзун вправо і розтискає заготовку.

Рисунок 4 - Лещата з пневматичним затиском

8.2 Розрахунок сил закріплення деталі

Вибравши спосіб установки втулки, розмістивши установлені елементи в пристрої, визначають величину, місце прикладання і напрямок сили затиску деталі. На основі цього складаємо схему взаємодії сил різання і сил затиску на деталь, встановлену в пристрої.

Рисунок 5 - Втулка розпірної штанги грохота

Після цього, розв'язавши задачу статики про рівновагу робочого тіла, що знаходиться під дією прикладених до нього сил і моментів, визначаємо силу затиску .

Рисунок 6 - Взаємодія сили різання та сили затискання на деталь

Оброблювана деталь встановлена в призмі із кутом та затиснута силою . Повороту деталі навколо своєї осі протидіють сили тертя, що виникають на поверхні контакту деталі з установочними та затискними елементами пристосування. Без урахування тертя на торці деталі:



Звідки

Момент, що виникає при фрезеруванні:

Колова сила, що виникає при фрезеруванні

Приймаючи коефіцієнти тертя , розраховуємо затискну силу

ВИСНОВКИ

В результаті виконання дипломного проекту отримано наступні результати розробки і проектування грохота колосникового інерційного.

1. Вивчено принципи роботи і конструкції промислових грохотів для сортування матеріалів.

2. Проаналізовано технічні параметри і характеристики грохотів; визначено їх технічні переваги і деякі недоліки.

3. Виконано ряд інженерних розрахунків, необхідних для розробки і проектування грохоту, згідно з технічним завданням.

4. На основі виконаних патентних досліджень модернізовано привід машини.

5. Розроблено і спроектовано грохот для сортування піску, що йде на виробництво силікатної цегли.

6. Результати проекту можуть бути впровадженими на підприємствах, які розроблюють і виготовляють промислове обладнання і устаткування для виробництва будівельних матеріалів.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Методические указания к выполнению курсовых проектов по дисциплине «Процессы и аппараты отрасли». Раздел «Оборудование для измельчения и грохочения» для студентов машиностроительных и химико-технологических специальностей /Сост. В.В.Малиновский, И.В.Коваленко. - Киев.: КПИ, 1987. - 60с.

2. Розрахунок та конструювання валів. Вибір підшипників кочення за динамічною вантажопідйомністю: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт з дисципліни «Деталі машин» для студентів машинобудівних спеціальностей усіх форм навчання /Уклад. В.А.Стадник. - К.: ІВЦ Видавництво «Політехніка», 2004. - 108с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 2 М., 1982. - 584с.

4. Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов А.К. Механическое оборудование предприятий строительных материалов. Машгиз, 1970. - 376с.

5. Киркач Н.Ф., Баласанян. Р.А. Расчет и проектирование деталей машин. - Харьков: «Основа», 1991. - 273с.

6. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов изделий и конструкций. - М.: 1971. - 381с.

7. Сапожников М.Я. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. - М.: 1970. - 487с.

8. Сапожников М.Я. Машины и аппараты промышленности строительных материалов: Атлас конструкций. - М.: 1979. - 112с.

9. Сергеев В.П. Строительные машины и оборудование: Учеб. для вузов и спец. «Строительные машины и оборудование». - М.: Высшая школа, 1987.

10. Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин: Справочник/ И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. - 4-е изд., перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 640с.

Размещено на Allbest.ru