Расчет поточной линии разделения смеси на фракции и дробления продукта

Размещено на http://www.allbest.ru/

8

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный аграрный университет»

(ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ)

Институт агроинженерии

Факультет Технический сервис в агропромышленном комплексе

Кафедра Технический сервис машин, оборудования и безопасность жизнедеятельности

Дисциплина Процессы и аппараты

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему РАСЧЕТ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ НА ФРАКЦИИ И ДРОБЛЕНИЯ ПРОДУКТА

по направлению подготовки - 35.03.06 Агроинженерия профиль - Технологическое оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

Обучающийся Александрова А.Д.

Группа 245

Руководитель доцент, канд.техн.наук Кисимов Б.М.

Нормоконтролер доцент, канд.техн.наук Шумов А.В.

Челябинск 2020



Факультет "Технический сервис в агропромышленном комплексе"

Кафедра "Технический сервис машин, оборудования и безопасность жизнедеятельности"

ЗАДАНИЕ на курсовую работу по дисциплине

"Процессы и аппараты пищевых производств"

Тема: "Расчет поточной линии разделения смеси на фракции и дробления продукта"

Студент: Александрова А. Д.

Группа: 245

СОДЕРЖАНИЕ ЗАПИСКИ

Введение.

1. Провести вероятностный расчет возможности сортирования 2-х компонентной смеси с отделением продукта от примеси. Подобрать параметры сита для разделения смеси на фракции с содержанием в очищенном продукте 8-10% примеси.

2. Определить конструктивные параметры измельчающего органа и рабочие режимы работы дробилки.

3. Провести расчет процесса транспортировки и дозирования продукта в дробилку шнековым транспортером.

4. Составить поточную технологическую схему процесса получения дробленого продукта из двухкомпонентной смеси и дать описание ее работы.

Выводы. дробилка смесь конструктивный измельчающий

Литература.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1 лист: Машинно-аппаратная схема получения дробленого продукта (формат А2).

Схема делимости двухкомпонентной смеси по признаку x (формат А3).

Фрагмент пробивного сита для разделения смеси (формат А3).

2 лист: Сборочный чертеж дробилки (формат А2).

Сборочная единица. "Рабочий орган молотковой дробилки" (формат А3).

Элемент лопасти шнекового транспортера (формат А3).

Исходные данные для расчета:

Производительность линии по продукту: П=1,0

Признак делимости: Толщина

Статистическая зависимость распределения частиц примеси и продукта по варианту №1

Вид дробилки: Молотковая

Другие исходные данные сырья: масса измельчаемой частицы: 710^-5 кг,сила сопротивления частицы разрушению Р=80, степень дробления материала i=6, коэффициент разрыхления материала k=0,7, плотность материала p=600, коэффициент трения f=0.3,продолжительность удара молотка по частице продукта t=1*10^-5

Остальные конструкторские и технологические параметры назначить исходя из рекомендаций по расчету заданного вида оборудования.

Объем курсовой работы: расчетно-пояснительная записка: 30…40 с. машинописного текста (формата А4). Чертежно-графическая часть - 2 листа (формата А1). Оформление работы должно соответствовать требованиям СТП.

Задание принято к исполнению - 13.09.2020 г.

Срок защиты студентом законченной работы - 18.12.2020 г.

Руководитель проекта

канд. техн. наук, доцент Б.М. Кисимов



Содержание

Введение

1. Машинно- аппаратная схема производства дробленого продукта

2. Расчет рабочих параметров аппарата

3. Расчет параметров шнекового транспортера

4. Расчет параметров рабочих органов молотковой дробилки

Заключение

Список литературы

Приложение А Спецификация сборочного чертежа



Введение

Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года (далее - Стратегия) предусматривает системное решение проблем развития пищевой и перерабатывающей промышленности, ресурсное и финансовое обеспечение, а также механизмы реализации мероприятий Стратегии и показатели их результативности.

В 2020 году производство пищевых продуктов должно увеличиться в 1,4 раза при среднегодовом темпе прироста 3,5 - 5 процентов к уровню 2010 года. При этом предполагаются более высокие темпы прироста мяса и мясопродуктов, отдельных секторов молокопродуктов, сахара, крахмалопродуктов и плодоовощной продукции. Коэффициент использования производственных мощностей должен достигнуть 85 процентов.

Прогнозируемые объемы производства продукции сельского хозяйства и пищевых продуктов по большинству их видов позволят обеспечить питание населения страны в соответствии с рациональными нормами потребления пищевых продуктов и решить основные задачи, определенные Доктриной.

Существенную роль играет малый бизнес в мукомольно-крупяной и хлебопекарной промышленности. Объем производства муки малыми предприятиями составляет до 30 процентов, хлебобулочных изделий - более 20 процентов.

Осуществление мероприятий по стимулированию производства зерна связано с увеличением объемов его переработки и наращиванием экспортного потенциала готовой продукции.

Организации мукомольно-крупяной промышленности в 2010 году произвели 9823 тыс. тонн муки и 1235 тыс. тонн крупы, что в полном объеме обеспечивает потребности населения страны и смежных отраслей промышленности, а также параметры безопасности страны по данным видам продуктов. В то же время имеется ряд проблем, которые необходимо решить для развития отрасли.

Около 50 процентов мельзаводов и крупяных предприятий находятся в работе по 30 - 40 лет и по своей технической оснащенности устарели, используют несовершенные технику и технологии, энергоемки, не автоматизированы, что не позволяет вырабатывать продукцию с высокими показателями качества.

Проведение модернизации мукомольно-крупяной промышленности позволит повысить степень переработки зерна, расширить ассортимент вырабатываемой продукции, вовлечь в хозяйственный оборот вторичные ресурсы, снизить удельный расход энергоресурсов на единицу выпускаемой продукции.

Целью данной курсовой работы является приобретение профессиональных знаний по видам и особенностям перерабатывающих производств и аппаратов, применяемых при технологической реализации. Научиться проектировать технологическую линию и рассчитывать оборудование для реализации заданных технологических процессов.

Задачи проекта:

* Определить конструктивные и технологические параметры сита для разделения смеси на фракции «примесь- продукт»;

* Рассчитать параметры рабочих органов молотковой дробилки;

* Рассчитать технологические параметры шнековых транспортеров-дозаторов;

* Составить поточно-технологическую схему процесса получения дробленого продукта из двухкомпонентной смеси.



1. Машинно- аппаратная схема производства дробленого продукта

Каждый вид продукции имеет различные свойства и вырабатывается из разных видов сырья. В связи с этим машинно-аппаратная схема, даже для одинаковых групп изделий, будут иметь существенные отличия. Избранная схема должна обеспечивать получение необходимой продукции и сбор отходов производства.

Рисунок 1.1 Поточно-технологическая схема дробления продукта где 1-разгрузочно-загрузочное устройство;2- транспорт;3 - завальная яма; 4-нория; 5-сито;6-бункер накопитель;7-шнековый транспортер;8 - молотковая дробилка

Рассмотрим технологическую схему производства дробленого продукта. Схема технологического процесса начинается с того этапа, что сначала с помощью самосвала или какой-либо другой машины производят выгрузку сырья в завальную яму, где сырье и хранится до момента начала его переработки. Далее из завальной ямы сырье с помощью нории поступает на вибрационное сито, где и происходит один из главных этапов разделение фракций (отделения продукта от различных примесей).

Просеянная продукция (то есть отделенная от различных примесей - проход) поступает на норию, и с помощью неё поступает на шнековый транспортер. Далее продукт с помощью шнекового транспортера поступает на дробление в молотковую дробилку. После дробления измельченный продукт поступает в завальную яму. Из ямы продукт с помощью нории подается в подвесной бункер-накопитель. И в завершении технологического процесса готовый продукт из бункера-накопителя подается в машину, и продукция поступает на реализацию, либо на дальнейшую переработку.

Что касается отходов от продукта, которые еще называют сходом, то в данном случае после просеивания примесь попадает в завальную яму и далее с помощью нории подается на ленточный конвейер. С ленточного конвейера примесь загружаются в подвесной бункер-накопитель. И в завершении, из бункера-накопителя примесь поступает в кузов автомобиля. В условиях нашей задачи отходы нигде не используются и нигде не реализуются, они вывозятся на свалку как переработанный продукт.

2. Расчет рабочих параметров аппарата

В качестве признака делимости используем те геометрические размеры, которые обеспечат наиболее полное разделение материала на фракции с заданными показателями их качества.

Процесс разделения называется сортированием, классификацией или сепарированием сыпучих материалов. Виды классификации: механическое, гидравлическое, воздушное, магнитное разделение.

Для исходной смеси, состоящей из продукта и примесей, закон распределения которых по толщине частиц задан вариационными рядами определить конструктивные параметры сита для разделения на фракции: «примесь» - «продукт». Причем в продукте, исходя из экономических соображений, допустимо оставить 8-10% примеси.

Возможные варианты делимости двухкомпонентной смеси рассмотрены на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 Варианты делимости двухкомпонентной смеси по признаку х: а - разделимые смеси; б - трудноразделимые смеси; в - неразделимые смеси

Таблица 2.1

Распределение примеси и продукта по диаметру частиц (ширине)

Для примеси
Граница разряда	2-2,5	2,5-3	3-3,5	3,5-4	4-4,5	4,5-5	5-5,5	5,5-6	6-6,5	6,5-7	7-7,5	7,5 -8	8-8,5	8,5-9	9 -9,5
Количество частиц в интервале	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Для продукта
Граница разряда	5-5,5	5,5-6	6-6,5	6,5-7	7-7,5	7,5-8	8-8,5	8,5-9	9-9,5	9,5-10	10-10,5	10,5-11	11-11,5	11,5-12	12-12,5
Количество частиц в интервале	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

Примем условие, что все частицы имеют круглую форму и массу m=7·10^-5кг, независимо от их размеров.

1. На основании статистических данных размеров частиц, построим ряд распределения геометрических параметров примеси и продукта (табл. 2.2, 2.3).

Таблица 2.2

Ряды распределения размеров частиц для примеси

Для примеси
Граница разряда, мм	2-2,5	2,5-3	3-3,5	3,5-4	4-4,5	4,5-5	5-5,5	5,5-6	6-6,5	6,5-7	7-7,5	7,5 -8	8-8,5	8,5-9	9 -9,5
Количество частиц в интервале, шт.	1	2	5	10	20	30	40	50	40	30	20	10	5	2	1
Среднее значение частиц интервала	2,25	2,75	3,25	3,75	4,25	4,75	5,25	5,75	6,25	6,75	7,25	7,75	8,25	8,75	9,25

Таблица 2.3

Ряды распределения размеров частиц для продукта

Для продукта
Граница разряда, мм	5-5,5	5,5-6	6-6,5	6,5-7	7-7,5	7,5-8	8-8,5	8,5-9	9-9,5	9,5-10	10-10,5	10,5-11	11-11,5	11,5-12	12-12,5
Количество частиц в интервале, шт.	1	2	5	10	20	30	40	50	40	30	20	10	5	2	1
Среднее значение частиц в интервале	5,25	5,75	6,25	6,75	7,25	7,75	8,25	8,75	9,25	9,75	10,25	10,75	11,25	11,75	12,25

2. Используя данные таблиц 2.2 и 2.3, строим гистограмму распределения:

- по оси абсцисс откладываем среднее значение разряда, по оси ординат - численность;

- соединяем верхние части отрезков и получаем кривую распределения примесей и продуктов

Рисунок 2.2 Гистограмма распределения примесей и продуктов

3. Определим вероятность появления значений распределений каждого интервала (Р_i):

, (1),

где - количество частиц в i-м интервале разряда, шт.;

N - общее количество частиц в распределении, шт.

Результаты расчета представлены в таблице 2.4.

N_{примеси}=1+2+5+10+20+30+40+50+40+30+20+10+5+2+1=266

N_{продукта}=1+2+5+10+20+30+40+50+40+30+20+10+5+2+1=266



Таблица 2.4

Вероятность значений распределения каждого ряда для примеси и продукта

Для продукта
Номер разряда	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Количество частиц в интервале, n, шт	1	2	5	10	20	30	40	50	40	30	20	10	5	2	1
Вероятность распределения, Р	0,003	0,007	0,018	0,037	0,075	0,113	0,150	0,188	0,150	0,113	0,075	0,037	0,018	0,007	0,003
Для примеси
Номер разряда	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Количество частиц в интервале, n, шт	1	2	5	10	20	30	40	50	40	30	20	10	5	2	1
Вероятность распределения, Р	0,003	0,007	0,018	0,037	0,075	0,113	0,150	0,188	0,150	0,113	0,075	0,037	0,018	0,007	0,003

4. Определяем математическое ожидание случайной величины

(2),

Учтем, что, тогда

а) Для примеси:

m_x=0,003•2,25+0,007•2,75+0,018•3,25+0,037•3,75+0,075•4,25+0,113•4,75+0,150•5,25+0,188•5,75+0,150•6,25+0,113•6,75+0,075•7,25+0,037•7,75+0,018•8,25+0,007•8,75+0,003•9,25=5,71

б) Для продукта:

m_x=0,003•5,25+0,007•5,75+0,018•6,25+0,037•6,75+0,075•7,25+0,113•7,75+0,150•8,25+0,188•8,75+0,150•9,25+0,113•9,75+0,075•10,25+0,037•10,75+0,018•11,25+0,007•11,75+0,003•12,25= 8,69

Определяем дисперсию случайной величины

(3),

а) Для примеси:

б) Для продукта:

5. Определяем величину среднего квадратического отклонения

(4),

а) Для примеси:=1,17

б) Для продукта:

6. Построим функцию распределения случайной величины

Рисунок 2.3 Функция распределения примеси и продукта

Из рисунка видно, что:

- кривая распределения имеет симметричный холмообразный вид;

- максимальная ордината кривой соответствует значению х=m_x;

- по мере удаления от точки m_x плотность распределения падает, а при х>±? приближается к оси абсцисс.

Все эти признаки свидетельствуют о том, что распределение подчиняется нормальному закону, которое описывается уравнением Гаусса:

(5),

Уравнение Гаусса не вычисляется через элементарную функцию, поэтому расчет ведется через специальную функцию- интеграл вероятности:

(6),

гдеб - примерная точка пересечения кривых распределения примеси и продукта по оси х (рисунок 2.2);

в - наибольший размер примеси;

у - среднее квадратичное отклонение для примеси;

Ф - нормальная функция распределения Ф(х) - табличное значение.

7. Определим вероятность попадания примеси в продукт.

Примем: а= 7,25; в= 9,25, (данные для пересчета значений в приложении А) тогда:

или 8%

8. Определим вероятность попадания продукта в примесь. Примем б=5,25 в=7,75, тогда:

P(7,75)=Ф(или 21 %

9. Исходя из полученных результатов, можно подобрать сито для разделения смеси. Сито является основной частью всех просеивающих машин. Сита различаются по материалу, из которого изготовлены, и по способу их изготовления. В данном случае выбираем пробивное сито со штампованными отверстиями прямоугольной формы, рабочий размер D=7,25, соответственно номер сита 7,75. С таким размером сит почти вся примесь и 21% продукта будет попадать в проход, а 92% продукта и 8% примеси - в сход, что не противоречит исходным требованиям.

Расчеты показывают, что при таком расположении ячеек площадь живого сечения на изображенном участке:

(7),

(8),

S= (9)

S=

(10),

Это соответствует рекомендуемым значениям для пробивных сит.

Диаметр отверстия- 7,25 Номер сита- 7,25

3. Расчет параметров шнекового транспортера

Основным элементом любого винтового конвейера является подающий винт (шнек). Форма и исполнение подающего винта в значительной степени зависит от физических свойств подаваемого материала.

Сплошной винт состоит из трубы 1, с приваренным по спирали пером 2, кромка которого образует небольшой зазор с внутренней стенкой корпуса шнека 3 (рисунок 3.1). Винт подвергают обязательной балансировке, чтобы избежать нежелательных вибраций и шумов при работе. Шаг винтовой линии спирального шнека непостоянен по его длине: в зоне загрузки шаг выполняют более мелким, чем в основной транспортной зоне. Сплошной шнековый винт используется для транспортировки материалов обладающих высокой подвижностью.

Рисунок 3.1 Сплошной шнек: 1-труба; 2-перо; 3-корпус

Рисунок 3.2 Ленточный шнек: 1-труба; 2- промежуточные рёбра; 3-лента

Ленточный винт состоит из трубы 1, на которой, через промежуточные рёбра 2, смонтирована широкая лента 3 (рисунок 3.2). Шнековый транспортер такого исполнения используется:

1) для подачи вязких, густых порошков или связующих материалов, которые могут прилипать к винту на соединении с валом;

2) для подачи кусковых материалов, таких как известняк и гравий;

3) для быстрых дозирующих конвейеров, когда требуется хорошее извлечение.

Устанавливая на валу ленточного шнека другую ленту меньшего диаметра, имеющую шаг с отрицательной тягой, можно получить смешивающий шнек.

Ленточные винты (рисунок 3.3) без центральной оси (безосевой шнек) используются для транспортировки сложных разнородных, вязких или штучных продуктов. Они могут иметь крепления с обоих концов или только с одной стороны, при этом торец пера ленточного винта будет скользить по днищу корпуса винтового конвейера.

Рисунок 3.3 Ленточный безосевой шнек

Рисунок 3.4 Лопастной шнек: 1- труба; 2-сплошной винт; 3 -лопастной винт

Лопастные винты (рисунок 3.4) используются на шнеках, которые помимо транспортирования должны осуществлять предварительное перемешивание продукта. Часто шнеки такой формы используются для создания многовальных транспортных систем.

Рисунок 3.5 Специальный шнек

Для материалов имеющих плохую подвижность и высокую слёживаемость могут использоваться подающие винты со специальной формой пера (рисунок 3.5).

Для транспортировки материалов, обладающих высокой абразивностью, кромку шнекового пера упрочняют посредством нанесения специального износостойкого покрытия (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 Упрочнение пера шнека: 1-труба; 2-перо; 3-износостойкое покрытие

Винтовые конвейеры часто используются для объёмного дозирования сыпучих материалов (рисунок 3.7). Основной проблемой такой эксплуатации, является сложность в достижении точного дозирования, вызванная волнообразностью подачи материала. Для повышения равномерности подачи продукта, на разгрузочном конце шнека устанавливают специальное приспособление - дозирующий винт, который имеет многозаходную спираль с малым шагом.



Рисунок 3.7 Дозирующий шнек: 1-винтовой шнек; 2-дозирующий винт; 3-выгрузное окно

При работе с жидкими или высокоподвижными продуктами, а также при использовании шнеков, имеющих наклон в сторону выгрузки (рисунок 3.8), часто наблюдается эффект сифонирования, то есть истечение продукта при остановленном шнеке. Для снижения этого эффекта используют специальное приспособление, которое крепится на валу шнекового конвейера в конце винтового пера перед выходным патрубком.

Рисунок 3.8 Шнек для подачи жидких материалов: 1-винтовой шнек; 2- шнековая заглушка; 3- выгрузное окно

Для обеспечения герметичности шнека и предотвращения попадания частиц подаваемого продукта в подшипниковые узлы, вал подающего винта имеет надёжные уплотнения (рисунок 3.9). С целью снижения вероятности выхода из строя подшипников, при катастрофическом износе уплотнений, подшипниковый и уплотнительный узлы реализованы в различных корпусах. Уплотнения вала имеют возможность ручной регулировки, а по специальному заказу они изготавливаются с пневматической системой продувки.

Рисунок 3.9 Схема подшипникового узла и уплотнения вала шнека

Длинные шнеки нуждаются в установке промежуточных подшипниковых опор (более подробно о промежуточных опорах см. раздел Запасные части). Эти опоры устанавливаются внутри шнека для поддержки центральной оси подающего винта и передачи крутящего момента (рисунок 3.10). Подшипник скольжения изготавливается из бронзы или других сплавов на основе меди. Промежуточные опоры шнеков для пищевой промышленности изготавливаются самосмазывающимися, и в отличие от прочих, не требуют обслуживания. Замена вышедших из строя промежуточных опор осуществляется через ревизионные люки, расположенные под каждой опорой.



Рисунок 3.10 Промежуточная опора шнека: 1- первый винтовой шнек; 2- второй винтовой шнек; 3 -промежуточная подшипниковая опора

Вращение шнека, как правило, осуществляется через компактный двухступенчатый цилиндрический редуктор. Редуктор соединён со шнеком надёжным шлицевым соединением, и шпоночным соединением с электродвигателем. Передаточное число редуктора выбирается в зависимости от требуемой скорости вращения и производительности винтового конвейера. В момент включения шнека, на выходном валу редуктора возникает большой крутящий момент, который может стать причиной выхода из строя редуктора. Предохранительная муфта специальной конструкции позволяет обезопасить привод шнека в подобных случаях. Помимо зубчатых редукторов, в качестве понижающей передачи может использоваться цепная или ремённая передача.

Электродвигатели шнеков имеют фланцевое исполнение и предназначены для эксплуатации при температуре от -25° до +40°С. Мощность двигателя определяется на основе сведений о транспортируемом материале, геометрических параметрах шнека, характеристиках редуктора и требуемой производительности.

Расчет шнека.

1. Учитывая практический опыт эксплуатации данных конструкций, примем наружный диаметр шнека D=150мм.

Рассчитаем шаг Н витков шнека:

Н=(0,7…0,8) D (1),

Н=0.8=120 мм

2. Определим предельный диаметр вала шнека, d_пр:

3. Используя рекомендации в соотношении диаметра шнека и вала для шнековых транспортеров а = D/d = 1.8…3,0, рассчитаем диаметр вала шнека:

(3),

4. Определим угол подъема винтовой линии на внешней стороне шнека:

5. Рассчитаем угол подъема винтовой линии внутренней стороне шнека:

6. Вычислим среднее значение угла подъема винтовой линии витка шнека:

7. Определим коэффициент отставания частиц материала при работе шнека:

8. Определим величину изгибающего момента в витке по внутреннему контуру, т.е. у вала шнека:

(8),

9. Выберем материал для изготовления шнека



10. Рассчитаем толщину витка шнека , преобразовав в формулу:

11. Определим площадь внутренней поверхности цилиндрического корпуса устройства на длине одного шага:

12. Рассчитаем длину развертки винтовой линии по диаметру вала шнека:

13. Рассчитаем длину развертки винтовой линии по наружному диаметру витков:

14. Вычислим площадь поверхности витка на длине одного шага шнека:

15. Проверить соотношения и . Оно должно соответствовать условию

(14),

0,017 - условие выполняется

16. Крутящий момент определим по формуле:

17. Вычислим осевое усилие:

18. Определим нормальное напряжение в опасном сечении вала, ослабленном на 2 мм, по диаметру в месте изготовления канавки для колец-заготовок (:



19. Рассчитаем касательное напряжение в опасном сечении вала шнека:

20. Определим эквивалентное напряжение в опасном сечении вала шнека:

21. Эквивалентное напряжение для материала находится в пределах допустимого значения

22. Примем коэффициент заполнения межвиткового пространства равным единице (ш= 1) и определим угловую скорость вращения шнека, преобразовав в выражение:



23. Переведем угловую скорость , рад/с в об/мин:

Допустимое число оборотов для данного процесса формования не должно превышать [n_доп] = 5…80об/мин. Если условие не выполняется, необходимо произвести перерасчет параметров шнека увеличив или уменьшив наружный диаметр цилиндра D. Допустимое количество оборотов для шнека-дозатора [n_доп] = 50…100об/мин.

24. Исходя из условий работы формователя, примем длину шнека I=720мм.

Определим число витков шнека m, шт.:

25. Рассчитаем ширину витков шнека:

26. Вычислим угол выреза в кольце заготовки:

Учитывая, что 1 радиан равен углу 57⁰18', получим:

27. Определим диаметр колец заготовки по внутреннему контуру:

28. Рассчитаем диаметр колец заготовки по внешнему диаметру:



Рисунок 3.3 Кольцо-заготовка витка шнека d-внутренний диаметр; D2-наружный диаметр; -угол выреза в кольце заготовки

4. Расчет параметров измельчающего органа молотковой дробилки и определение режимов работы

Дробилка молотковая - механическая дробильная машина, применяемая для разрушения кусков, зёрен и частиц минерального сырья и аналогичных материалов, путём дробления породы ударами молотков, шарнирно закреплённых на быстро вращающемся роторе, а также методом разрушения кусков при ударах о плиты корпуса дробилки.

Вот уже на протяжении многих лет, молотковые дробилки используются в самых различных отраслях промышленности, и играют очень важную роль на всех производственных площадях. В подавляющем большинстве случаев молотковые дробилки используются в комбикормовой промышленности, но, кроме того, они также часто используются в других сферах производства.

Молотковые дробилки эффективны при разрушении хрупких материалов (сахарного- песка, соли, зерна и др.) и менее эффективны при измельчении влажных продуктов с высоким содержанием жира.

Молотковые дробилки классифицируют:

- по количеству валов на одновальные (однороторные) и двухвальные (двухроторные);

- по способу крепления молотков на дробилки с жестко закрепленными и шарнирно подвешенными молотками;

- по расположению молотков на однорядные и многорядные.

Разрушение продукта происходит в результате ударов по нему стальных молотков, ударов частиц продукта о кожух дробилки и истирание их о штампованное сито, которое является основной частью корпуса дробилки.

В корпусе дробилки смонтирован ротор с молотками и на одном валу с ним вентиляторное колесо, сменное сито и неподвижная дека. Вентиляторное колесо вращается в камере корпуса дробилки. Воздушный поток способствует выведению измельченного материала из корпуса дробилки.

На корпусе расположен приемный бункер, а в бункере - задвижка для регулирования поступающего продукта. Для очистки исходного продукта от металлопримесей в латунной коробке установлены постоянные магниты.

В передней стенке корпуса предусмотрены щели для добавочной подачи воздуха в дробилку. Величина этих щелей регулируется специальной планкой. Ротор дробилки приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу и шкив. Наличие крышки в корпусе и консольное расположение ротора позволяют легко заменять молотки и сито при износе.

Молотковые дробилки без колосниковых решёток обеспечивают получение равномерного по крупности дробления продукта, благодаря повышенной скорости вращения ротора, при которой куски дробимого материала подвергаются многократному ударному воздействию молотков за время прохождения через дробилку.

Молотковые дробилки с встроенными в их рабочую зону конвейерами тяжёлого типа предназначены для дробления влажных материалов. Конвейеры, подавая материал, подлежащий дроблению, к ротору, исключают забивание дробилок

Эффективность дробления при ударе куска дробимого материала об отбойную плиту зависит от местоположения плиты относительно ротора. В некоторых конструкциях дробилок эти плиты выполняются с регулировкой наклона, который выбирается опытным путём при эксплуатации дробилки.

К достоинствам молотковых дробилок относятся:

§ простота и компактность конструкции,

§ достаточная надежность,

§ непрерывность работы,

§ большая производительность,

§ невысокие удельные энергозатраты.

Недостатки молотковых дробилок:

§ быстрый износ молотков, особенно при дроблении абразивных материалов; при переработке материалов влажностью свыше 15% колосниковые решетки замазываются;

§ при попадании в дробилку недробимых предметов возможны аварии.

Повышение степени измельчения молотковой дробилки, ведет к падению ее производительности и повышению энергозатрат.

Дробилка может быть установлена, как в помещении, так и на открытой площадке под навесом. Высота и конструкция площадок или опорных стоек определяется исходя из условий отгрузки материала.

Молотковая дробилка



Рисунок 4. 1 Молотковая дробилка: 1 - корпус; 2 - шкив; 3 - камера для вентиляторного колеса; 4 - вентиляторное колесо; 5 - неподвижная дека; 6 - коробки для магнитов; 7 - постоянные магниты; 8 - приемный бункер; 9 - крышка; 10 - ротор в сборе; 11 - сито; 12 - планка; 13 - щель подачи воздуха; 14 - молоток; 15 -задвижка

1. Принимая начальную скорость движения частицы продукта равной нулю, найдем минимально необходимую скорость молотка V_min, м/с:

(1)

2.Исходя из анализа конструкций молотковых дробилок, имеющих соответствующую производительность и мощность на процесс дробления, зададим геометрические размеры молотка: длина а = 100 мм, ширина в = 40 мм, толщина д_м = 10 мм. Молотки будем применять с одним отверстием для установки на барабан.

3. Определим расстояние с, мм от центра масс молотка до оси отверстия установки на барабане:

(2)

4.Квадрат радиуса инерции молотка r₀ ², м² относительно центра массы:

(3)

5.Вычислим квадрат радиуса момента инерции r², м² относительно оси подвеса:

(4)

6.Определим величину радиуса момента инерции r, м относительно оси подвеса:

(5)

Радиус инерции r =36,5 мм.

7.Вычислим расстояние от конца молотка до оси его подвеса:



(6)

8.Исходя из условия равновесия молотка и закона количества движения в момент удара, проверим условие обеспечения безударной работы молотка:

(7)

Значения r² и l·c совпадают. Условие безударной работы молотка выполняется.

9.В соответствии с рекомендациями примем расстояние от оси подвеса молотка до оси ротора R₀ = 90,7 мм, т. е. большее, чем расстояние от конца молотка до оси его подвеса l = 69,3 мм.

10.Определим радиус вращения наиболее удаленной от оси ротора точки молотка:

(8)

11.Вычислим величину угловой скорости наиболее удаленной точки молотка:

(9)

Для дальнейших расчетов примем щ = 110 рад/с, т. е. дополнительный запас в вычислениях прочностных показателей конструкции.

12.Определим массу молотка изготовленного из хромоникелевой стали (с = 7850 кг/м³):



(10)

13. Вычислим радиус окружности R_с, мм расположения центров массы молотков:

(11)

14. Определим центробежную силу инерции молотка:

(12)

15. Вычислим диаметр оси молотка:

(13)

где [у_и]= 100 МПа - допустимое напряжение изгиба для данного типа материала (из справочника).

16. Определим минимальную толщину диска молотковой дробилки преобразовав формулу:

(14)

где [у_см] = 65 МПа, допустимое напряжение.

В соответствии с рекомендациями предпочтительных размеров, примем толщину диска с запасом д_д = 4 мм

17. Вычислим минимальный размер перемычки дисков ротора преобразовав формулу:

(15)

где [у_см] = 60 МПа, допустимое напряжение на срез.

18. Определим наружный размер диска:

(16)

В соответствии с рекомендациями предпочтительных размеров, примем наружный диаметр диска с запасом R = 100 мм. При этом h_min увеличится до значения 6,5 мм, что обеспечит больший запас прочности.

19. Определим величину диаметра вала привода в опасном месте у шкива:

(17)

Для этого определим необходимую мощность дробилки для измельчения продукта:

(18)

где i- степень дробления материала;

Q - Производительность дробилки, т/ч.



(19)

Учитывая возможность ослабления вала шпонкой под шкив привода прием d₀ = 30 мм.

20.Рассчитаем все пять ступеней увеличения диаметра вала ротора по местам их назначения:

(20)

n = 0 - шкив, d= 30 мм;

n = 1 - подшипник, d = 40 мм;

n = 2 - место для посадки дисков, d = 48 мм;

n = 3 - место для манжеты, d = 60 мм;

21. Определим ширину ротора b_р,м молотковой дробилки:

(21)

где ц - опытный коэффициент для дробилок (ц=4…6,2)

(22)

(23)

22. Рассчитаем мощность электродвигателя N_д, кВт для привода ротора дробилки:

(24)

где k - запас мощности на пуск электродвигателя дробилки (для данного случая k = 1,1…1,2);

з - к.п.д. привода (для данного случая з = 0,99…0,995).

Рисунок 4.2 Схема ротора молотковой дробилки: 1-питатель; 2 - молотки ;3 - стержни;4 -сито



Заключение

Задачей данной курсовой работы являлись:

· расчет технологических параметров сита для исходной смеси, состоящей из продукта и примеси;

· сортирования двух компонентной смеси с отделением примеси от продукта;

· подбор параметров сита для разделения смеси на фракции;

· определение расчетных параметров измельчающего органа и рабочего режима работы молотковой дробилки;

· расчет процесса транспортировки и дозирования продукта в дробилку шнековым транспортером.

Главной задачей этого проекта был расчет возможности сортирования двух компонентной смеси с отделением примеси от продукта. Для исходной смеси, состоящей из продукта и примесей, закон распределения которых по толщине частиц был задан вариационными рядами, для того, чтобы правильно определить конструктивные параметры сита для разделения смеси на фракции: «примесь» - «продукт».

От результатов этого расчета зависели параметры расчета молотковой дробилки и расчет параметров шнека. В результате расчета параметра разделения двух компонентной смеси. Исходя из полученных результатов, я подобрала сито для разделения двух компонентной смеси.

В завершении можно сделать вывод, что цель курсовой работы выполнена. Данные, полученные в результате решения, соответствуют заданным требованиям каждого из пунктов курсовой работы. В процессе выполнения курсовой работы, я узнала много полезного о процессе разделения примеси от продукта. Подробно изучила устройство вальцовой дробилки и шнекового транспортера.



Список литературы

1. Аминов М.С. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Колос, 1999.

2. Антипов, С.Т. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 2: Учеб.для вузов/. М.: Высшая школа, 2001.

3. Глебов, Л.А. Технологическое оборудование предприятий отрасли зерноперерабатывающие предприятия. М: ДеЛипринт, 2006.

4. Плаксин Ю.М., и др. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для студентов высших учебных заведений. М: Колос,2008.

5. Гордиевских М.Л. Расчет параметров шнекового транспортера: Методическое указание/ЧГАА. Ч., 2012.

6. Плаксин Ю.М., и др. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для студентов высших учебных заведений. М: Колос, 2008.

7. Антипов С.Т., Кретов И.Т. Машины и аппараты пищевых производств: учебник. М: Высшая школа, 2001.

8. Кретов И.Т., Остриков А.Н., Кравченко В.М. Технологическое оборудование пищевой промышленности. В., 1996.

9. Рахштадт А.Г., В.А. Брострем. Справочник металлиста, т. 2. М.: Машиностроение, 1976.

Размещено на Allbest.ru