Щековая дробилка с простым качанием щеки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Щековая дробилка с простым качанием щеки



Введение

маховик дробильный привод

Дробильное оборудование широко применяется при переработке природных и искусственных материалов. Подсчитано, что на измельчение (дробление и помол) ежегодно тратиться не менее 5% всей производимой в мире энергии, включая энергию двигателей внутреннего сгорания. Такая большая доля в общем энергетическом балансе подчеркивает важность процессов дробления в жизнедеятельности человека. Вместе с тем необходимо признать, что весьма значительная часть энергии затрачивается непроизводительно вследствие несовершенства самих дробильных машин, например, нерациональной формы рабочих органов. Масштабы переработки сырья определяют повышенные требования к качеству применяемого дробильного оборудования и подтверждают актуальность работ, связанных с его совершенствованием. Все существующие технологии требуют измельчения исходного сырья. В связи с различными характеристиками перерабатываемого материала, а также разными требованиями к конечному продукту машиностроительные заводы должны выпускать самые разнообразные по типу и размерам дробильные машины, причем наряду с созданием новых непрерывно изменять и совершенствовать существующие конструкции машин и увеличивать объем их выпуска. Размерные ряды основных машин определены соответствующими ГОСТами, разработанными на основе научных исследований, изучения потребности и стремление полного обеспечение этой потребности путем наименьшего размерного ряда машин, что приводит к большому экономическому эффекту, так как значительно упрощает изготовление, повышает надежность машин, а также существенно облегчает их эксплуатацию. При создании машин большое внимание уделяется вопросам улучшения условий труда обслуживающего персонала, а именно: механизации и автоматизации трудоемких процессов, обеспечению действующих в России санитарных норм по допустимому уровню шума, вибрации и запыленности.

Промышленностью изготовляются дробилки щековые трех типов:

Дробилка щековая с простым движением щеки относительно оси ее подвеса и с одной подвижной щекой;

Дробилка щековая со сложным движением щеки относительно оси подвеса и с одной подвижной щекой (Рисунок 1, а);

Дробилка щековая со сложным движением обеих щек относительно их осей подвеса (Рисунок 1, б).

Во всех случаях движение щеки осуществляется эксцентриковым валом; в дробилке с простым качанием щеки на валу подвешен шатун, передающий движение щеке посредством распорной плиты, а в дробилке со сложным движением щеки последняя подвешена непосредственно на эксцентриковом валу.

Расширено число типоразмеров дробилок со сложным движением щеки. Создана дробилка со сложным движением обеих щек. В некоторых моделях несколько усложнена форма щек и дробящих плит с образованием небольшой параллельной зоны в нижней части камеры дробления.

а- с одной подвижной щекой; б- с двумя подвижными щеками.

Рисунок 1. Схемы щековых дробилок со сложным движением щеки



1. Обзор и анализ конструкций

Рисунок 2. Щековая дробилка со сложным движение щеки

На заводах дробление материала происходит обычно в несколько стадий. На первых стадиях при крупном и среднем дроблении обычно применяют щековые дробилки.

Дробление материала в щековой дробилке осуществляется раздавливанием кусков между подвижной и неподвижной щеками в тот момент, когда подвижная щека приближается к неподвижной. Разгрузка раздробленного материала осуществляется гравитационно при отходе подвижной щеки.

а) б) в) г)

а) с простым движением; б) со сложным движением щеки; в) с нижним подвесом щеки; г) с кулачковым механизмом.

Рисунок 3. Схемы щековых дробилок



Щековые дробилки классифицируют:

с простым движением щеки относительно неподвижной оси подвеса О₁ (рисунок 3, а); каждая точка щеки, находящаяся на каком то расстоянии от оси подвеса описывает дугу соответствующего радиуса;

со сложным движением подвижной щеки (рисунок 3, б), в которой щека Вшарнирно подвешена на эксцентрическую шейку главного вала; при вращении вала каждая точка рабочей поверхности щеки описывает замкнутые кривые, верхней части приближающиеся к окружности, в нижней части представляющие собой вытянутые эллипсы.

Дробилки различаются между собой расположением оси повеса подвижной щеки. Существуют дробилки с верхней точкой подвеса и с нижней точкой подвеса подвижной щеки (рисунок 3, в).

Преимуществом дробилок с нижним подвесом является более равномерный выход материала по крупности (минимальный ход щеки в нижней части). Однако небольшая производительность ограничивает их применение.

Щековые дробилки различаются также между собой выполнением движущего механизма шарнирно-рычажным или кулачковым (рисунок 3, г). В дробилках с кулачковым механизмом кулачок, насаженный на главный вал, давит на ролик балансира, передающего движение щеке через разборную плиту.

Для кулачковых механизмов требуются точное изготовление элементов из дорогих качественных материалов и тщательный уход из-за наличия шарнирных и скользящих пар. Поэтому дробилки с таким приводом почти не изготавливают.

Среди различного дробильного оборудования щековые дробилки получили преимущественное распространение. Их применяют как для самого крупного дробления, так и для более мелкого дробления на последующих стадиях. К преимуществам щековых дробилок следует отнести простату конструкции, надежность, небольшие габаритные размеры и массу, а также простое обслуживание и ремонт. Недостатком щековых дробилок является периодичность работы, наличие больших качающихся масс.

Щековая дробилка с простым качанием подвижной щеки состоит из станины, эксцентрикового вала, шатуна, подвижной щеки, распорных плит и оттяжной пружины с тягой. На боковых стенках станины размещены опоры для оси подвижной щеки и эксцентрикового вала. На обоих концах эксцентрикового вала установлены маховики, один из которых имеет проточки для клиновых ремней и служит в качестве приводного шкива. На средней эксцентриковой части вала верхней головкой подвешен шатун, в нижней части которого имеются пазы для вкладышей распорных плит. Подвижная щека верхней головкой шарнирно подвешена на неподвижно укрепленную ось, а нижней частью через вкладыш оперта на переднюю распорную плиту. Для предотвращения отрыва подвижной щеки от распорной плиты и выпадания распорных плит предусмотрена тяга с пружиной. Регулирование размера выходной щели производят заменой распорных плит, установкой регулировочных прокладок или клинового регулировочного механизма.

При вращении эксцентрикового вала шатун совершает возвратно - поступательное движение в вертикальной плоскости. При движении шатуна вверх вместе с ним перемещаются и распорные плиты. Вследствие увеличения угла, образованного плитами и шатуном, происходит отклонение подвижной щеки в сторону неподвижной, то есть совершается рабочий ход.

При сближении щек происходит дробление материала. При движении шатуна вниз подвижная щека отходит от неподвижной, и раздробленный материал выгружается из камеры дробления под действием силы тяжести.

В дробилках со сложным движением подвижная щека верхней головкой навешана на эксцентричную часть главного вала, выполняя одновременно роль шатуна. В нижней части шатун прикреплен к распорной плите, способной совершать колебательные движения около неподвижной точки. Благодаря такому закреплению при вращении главного вала каждая точка подвижной щеки будет описывать траекторию по замкнутой кривой в виде вытянутых эллипсов, при этом траектории нижних точек будут иметь вытянутые в продольном направлении замкнутые кривые, а при приближении к верху траектории точки подвижной щеки все больше и больше будут приближаться к форме круга. При приближении к неподвижной щеке одновременно происходит опускание подвижной щеки вниз, при этом дробимый материал кроме раздавливания подвергается касса тельному воздействию с ее стороны вследствие чего происходит как бы проталкивание материала и легкое его истирание. Получается полупринудительная разгрузка дробленого материала. Вследствие этого при одинаковых габаритных размерах дробилки со сложным движением щеки более производительны, чем дробилки с простым движением щеки. Дробилки со сложным движением подвижной щеки могут быть использованы во всех случаях, когда желательно получить щебень более мелких фракций, а также при дроблении вязких каменных пород, которые могут способствовать забиванию выходной щели.

Недостатком дробилки со сложным движением щеки является повышенный износ футерованных плит вследствие истирающего воздействия дробимого материала. При этом более интенсивно изнашиваются футеровочные плиты неподвижной щеки. Дробилки со сложным движением щеки обладают меньшим усилием дробления, чем дробилки с простым движением щеки, поэтому они предназначены для дробления материала меньшей прочности (МПа).

2. Выбор основных параметров

Задачей расчета является определение основных параметров щековой дробилки по исходным данным. Основными параметрами для расчета являются угол захвата а между неподвижной и подвижной щеками; наивыгоднейшая частота вращения эксцентрикового валаn, об/с, производительность машины П, м³/ч; мощность привода N, кВт наибольшее усилие дробления Q, Н; продольный и поперечный профиль футеровок;

маховый момент маховика при котором обеспечивается достаточная равномерность хода машины. Исходными данными при определении параметров являются физико-механические свойства дробильного материала, фракционный состав готового продукта.

Для осуществления нормального процесса дробления необходимо обеспечить захват исходного материала, т.е. камня, рабочим органам дробилки. Угол захвата должен быть таким, чтобы при нажатии качающейся щеки дробимый камень не выскочил из камеры дробления вверх.

Рисунок 4. Схема для определения угла захвата

Для исключения возможного выдавливания камня вверх необходимо, чтобы угол между дробящимися плитами был меньше двойного угла трения ц /2/

, (1)

где б - угол захвата;

ц - угол трения камня по металлу.

По данным ВНИИ Стройдормаша, угол захвата для более надёжной работы дробилки принимают в пределах (18-24⁰), примем б = 20°,/1/.



Рисунок 3. Схема для определения частоты вращения.

Частота вращения эксцентрикового вала n, об/мин, определяется по формуле,/2/

(2)

где n - частота вращения эксцентрикового вала, с^-1;

б - угол захвата, б = 20°;

S - ход подвижной щеки у выходной щеки дробилки, м.

Рисунок 6. Схема для определения хода подвижной щеки



(3)

где S - ход щеки, мм;

d_max - максимальная величина выходящего материала, d =250 мм.

Подсчитаем частоту вращения эксцентричного вала, /1/

с^-1. (4)

Найдем средний размер продукта

, (5)

где -наименьшая ширина выходной щели, м;

-наибольшая ширинавыходной щели, м.

; (6)

.

Определим степень дробления

(7)



где -ширина загрузочного отверстия щековой дробилки, ;

-диаметр готового продукта, = 0,250;

i-степень дробления.

-длина камеры дробления.

Глубина камеры дробления , найдем по формуле

(8)

где -ширина загрузочного отверстия, .

.

3. Определение производительности

Определяем производительность (м³/ч) камеры дробления по формуле,/2/

(9)

где n - частота вращения эксцентрикового вала, n = 3,7с^-1;

м - коэффициент разрыхления выпадающей из выпускной щели

массы продукта, м = (0,30…0,65), выбираем м = 0,5.

L - длина камеры дробления, м;

S - ход подвижной щеки у выходной щеки дробилки, S= 0,015 м;

-наименьшая ширина выходной щели, м;

-наибольшая ширинавыходной щели, м;

б - угол захвата, б = 20°.

Тогда окончательно получим:

.

4. Расчёт усилия дробления

Максимальное усилие дробления находим по формуле,/2/

гдеQ_max-максимальное усилие;

F - площадь дробящей плиты, м².

(11)

5. Определение мощности привода

Мощность привода дробилки (кВт) определяется следующим образом:

(12)

где Е_i - энергетический показатель, кВтч/т; определяется в зависимости от вида горной породы и месторождения, но, так как дробилки поставляются с универсальным приводом для работы на любых горных породах, на практике принимаетсяЕ_i=8 кВт ч/т;

k_м - коэффициент масштабного фактора, k_м=1.4;

П - производительность, м³/ч;

-плотность дробимого материала (гранита), т/м³.

- средневзвешенный размер исходного материала, мм.

Получим

После определения мощности привода можно определить работу дробления по формуле

(13)

6. Определение параметров маховика

Целью расчёта является определение геометрических параметров и массы маховика. Основной характеристикой маховика является его маховой момент (кгм²), определяемый по формуле:

(14)

где m - масса маховика, кг;

D - диаметр маховика, м;

n - частота вращения вала, с^-1;

- степень неравномерности работы маховика дробилки,

Примем.

- работа, выполняемая за счёт накопления энергии, определяется по формуле

(15)

где А - работа дробления.

Определим конструктивные параметры - массу и диаметр по формулам:

(16)

где 20 - окружная скорость на ободе.

Массу маховика определим из выражения

(17)



Обычно на дробилках ставится на концах эксцентрикового вала, один из которых является приводным шкивом, но в последнее время ряд предприятий выпускают дробилки с одним маховиком.

7. Расчёт на прочность подвижной дробящей плиты

Для расчета на прочность подвижные щеки рассчитываются на изгиб, как балки на двух опорах при действии распределённой нагрузки q и силы приложенной на расстоянииl/2 от нижней опорырис. 5. Эпюра М. В качестве материала подвижной щеки выбираем сталь ГОСТ 4543-71, /4/. Предел прочности стали при изгибе,/4/; И рассчитывается по формуле

(18)

где - максимальный изгибающий моментв расчетном сечении;

-момент сопротивления поперечного сечения щеки;

- предел прочности стали дробящей плиты.

Найдем изгибающий момент.



Рисунок 7. Эпюра изгибающего момента.

Реакции опор

. (19)

Найдём максимальный изгибающий момент:

Сумма моментов вокруг точки b

(20)

где R_b=13 MH, x=(0; l/2).

(21)

При х=0:

При х=l/2:

Рисунок 8. Сечение подвижной щеки

осле нахождения изгибающего момента, определяем момент сопротивления поперечного сечения щекипо формуле:

(22)

где - момент инерции поперечного сечения;

- координата центра тяжести.

Координата центра тяжести определяется по формуле

(23)

где В-длина щеки;

Н - общая высота рифления;

-толщина щеки с рифлением и плиты;

- толщина щеки до рифления;

-толщина рифления.

Исходя из конструктивных размеров выполненного чертежа подвижной щеки, получим размеры:

где В=3,45 м, Н=1,122 м,

Следовательно, получим координату центра тяжести

Определим момент инерции поперечного сечения по формуле

(24)

где ,,-площади поперечных сечений;

,,-моменты инерции поперечных сечений подвижной щеки.

Получим для каждого сечения свои формулы:

,,(25)



,,

Момент инерции

Найдём момент сопротивления поперечного сечения щеки

Окончательно получим, что напряжение в расчётном сечении при этом будет



Вывод

маховик дробильный привод

В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована дробилка со сложным движением подвижной щеки с заданными параметрами загрузочного отверстия 1300 х 2000, раздробленного материала 170-250 мм, и в качестве дробимого материала использовали гранит.

Также были произведены расчеты основных параметров:

угла захвата б = 20°, частоты вращения эксцентрикового вала n = 3,7 с^-1,

производительность П=4,6 м³ /ч, мощности привода N = 118 кВт, диаметр маховика D_м =1,72 м и его масса m=3371 кг.

Произведены необходимые расчеты на прочность подвижной дробящей плиты.



Библиографический список

1. Дорожные машины: в 2-х частях ч. II. Машины для устройства дорожных покрытий. Учебник для вузов по специальности «Строительные и дорожные машины и оборудование»/К.А. Артемьев, Т.В. Алексеева, В.Г. Белокрылов и др. - М.: Машиностроение, 1982-396 с.

2. Расчёт щековых дробилок: Методические указания /Сост. Ю.А. Федотенко, П.В. Коротких.-Омск: Изд-во СибАДИ, 2012.-20 с.

3. Сибиркий автомобильно-дорожжный институт им. Куйбышева В.В. Расчет щековых дробилок: Методические укозанияпо курсовому и дипломному проектированию Омск: Высш. Шк., 1978.30 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. Том 1, 1973. 416 с.

5. Дорожные машины «Атлас конструкций», под редакцией д.т.н проф. А.А. Бромбегра.-Москва: 1969.160 с.

Размещено на Allbest.ru