Дробилка однороторная

Чертеж общего вида.cdw

Размер загружаемых кусков
Техническая характеристика
Технические требования
Размеры для справок.

Вал ротора.dwg

Технические требования
Неуказанные допуски границ и скруглений Н14
Манжеты ГОСТ 8752-90

Вал ротора.cdw

Технические требования
Неуказанные допуски границ и скруглений Н14
Манжеты ГОСТ 8752-90

Чертеж общего вида.dwg

Размер загружаемых кусков
Техническая характеристика
Технические требования
Размеры для справок.

сдм записка.doc

Пояснительная записка содержит 36 страниц 4 рисунка 5 источников иллюстрированный материал 2 Формата А1.
Ротор вал дробилка измельчение била.
В курсовом проекте представлена конструкция однороторной дробилки среднего и мелкого дробления произведён расчёт её основных параметров разработаны мероприятия по охране труда.
В процессе работы проведён анализ существующих конструкций рассмотрены тенденции развития данной машины на мировом рынке проведён анализ существующих машин.
Задачей данной курсовой работы является разработка и расчет однороторной дробилки среднего и мелкого дробления. Разработка включает в себя расчет основных параметров составных частей дробилки ее кинематический расчет определение необходимых силовых параметров и выбор двигателя. Расчету также подвергаются некоторые детали дробилки: вал ротора и подшипники.
В данном проекте мною разработана однороторная дробилка мелкого и среднего дробления для производства строительных материалов. Это однороторная дробилка которая приводится в действия от электра двигателя через поликлиноременную передачу.
Механика разрушения горных пород и физические явления происходящие при этом очень сложны и изучены еще недостаточно. В большей части литературы по данному вопросу выделяются четыре способа измельчения: раздавливание раскалывание истирание и удар. Такое упрощенное представление сложных процессов происходящих при разрушении камня нельзя считать исчерпывающим и всегда правомерным. Рассматривая ударный способ разрушения следует отметить что статическими или динамическими могут быть все способы разрушения и нелогично скорость приложения нагрузки представлять в качестве механизма разрушения. В связи с этим непосредственное использование гипотез измельчения для технико-экономического и конструктивного расчета дробильно-помольных машин весьма затруднено и требует введения поправочных коэффициентов что делает необходимым проведение дополнительных исследований с целью создания обобщенной теории измельчения.
Исходные данные: диаметр дробимого материала - мм; производительность 35 тч=269 мч.
Предназначение описание конструкции и технологического процесса машины. [2]
Дробилки ударного действия получили широкое распространение при измельчении полезных ископаемых благодаря более высоким технико-эксплуатационным показателям. Они пригодны для крупного среднего и мелкого дробления разнообразных материалов обладающих высокой степенью измельчения и производительностью. Энергоемкость дробления в ударных дробилках ниже чем в других.
Однороторные дробилки ударного действия применяются для дробления пород мягкой и средней твердости (известняка мела гипса асбестовой руды угля ). Необходимо отметить что в последнее время зарубежные компонии начинают конструировать дробилки с тяжелыми молотками для дробления твердых пород. В роторных дробилках исходный материал разрушается в результате соударения с жестко закрепленными на роторе билами отбойными плитами и колосниковой решеткой.
Роторные дробилки применяют в нерудной промышленности для дробления осадочных и изверженных пород при производстве заполнителя для бетона в цементной и известковой промышленности для измельчения сырьевых материалов и клинкера. Наиболее надежными показали себя роторные дробилки при переработке доменных и томасовских шлаков содержащих включения металла.
При производстве грубой керамики дробилки применяют для измельчения шамота клинкера кирпичного и черепичного боя а также обломков капселей в результате чего получают продукт размером менее 2мм. В асбестовой промышленности роторные дробилки успешно заменяют вертикальные молотковые дробилки типа «Фиберицер» сокращая число стадий дробления с шести до трех и повышая выход асбестового волокна а также его качество. При этом расходы по дроблению сокращаются в несколько раз.
В угольной промышленности рассматриваемые машины широко применяют для дробления вскрышных пород в открытых карьерах а также для получения закладочного материала в шахтах при использовании пневмо- и гидротранспорта. В калийном производстве удалось успешно решить "проблему выделения глинистых включений из калийной руды путем шагоступенчатого дробления ее на роторных дробилках. Многие заводы мира применяют роторные дробилки в рудной промышленности для дробления железных марганцовистых свинцовых оловянистых медных сурьмяных а также бокситовых серных фосфорных руд и ангидрита.
Дробилка (рис. 1) предназначена для среднего и мелкого дробления неабразивных горных пород с пределом прочности при сжатии до 180 МПа. Производительность дробилки до 125 м3ч.
Станина 1 дробилки состоит из двух частей соединенных между собой болтами. Каждая из частей сварена из листовой стали. Для повышения прочности верхняя часть станины со стороны приемного отверстия снабжена ребрами жесткости. На внутренней поверхности верхней части станины шарнирно подвешены три отражательные плиты 2 и 3. Верхняя плита 2 конструктивно отличается от остальных двух. Один ее конец снабжен постоянным шарнирным креплением а второй связан с буфером 4. Остальные две плиты крепят непосредственно к буферам.
Буфера предохраняют плиты от повреждений при попадании недробимых предметов так как в этом случае плиты отклоняются к стенкам а затем возвращаются в рабочее положение под действием пружин и силы тяжести плит.
Отражательные плиты снабжены сменными футеровками. Внутри станины вращается ротор 5 который представляет собой стальной корпус насаженный на вал. В стальном корпусе симметрично расположены три фигурных паза которые предназначены для крепления бил 6. Била в пазах крепят с помощью клиньев и фигурных планок.
Дробилку загружают через приемное отверстие. Попадая на приемный лоток материал перемещается на встречу быстровращающемуся ротору разбивается билами и отбрасывается на отражательную плиту где дополнительно дробится. Раздробленный материал через щель между билами ротора и отбойной плитой попадает во вторую камеру где окончательно раздрабливается за счет ударов о вторую плиту и третью плиту.
Рисунок 1- Роторная дробилка
— станина 2 3 — отражательные плиты 4 — буфер. 5 — ротор 6 — било
Готовый продукт через щель между роторам и третьей отражательной плитой попадает в течку под дробилкой и на разгрузочный конвейер пли пластинчатый питатель.
Электроаппаратура дробилки позволяет автоматически останавливать машину при остановке загрузочного и разгрузочного конвейеров.
Определение основных параметров на основании исходных данных [3]
Определяем диаметр ротора
где диаметр ротора по концам вращающихся бил
наибольший размер дробимого материала
Определяем длину ротора по известной производительности и диаметру ротора.
Производительность однороторных дробилок по готовому продукту зависит от того как происходит питание дробилки материалом. По мере увеличения подаваемого в дробилку материала все большее количество его задерживается у поверхности образуемой движущими билами ротора и наконец над поверхностью ротора образуется скопление материала с плотностью близкой к насыпной объемной массе. Этот материал под действием сил тяжести проникает в зону бил на некоторую глубину (рис.3) срезается билами и измельчается.
Рисунок 2 – Схема к расчету производительности роторной дробилки
Производительность роторной дробилки находится из выражения
где - длина ротора м;
- диаметр ротора м ;
- скорость вращения ротора мс ;
- коэффициент зависящий от положения отражательной плиты .
Тогда длина ротора должна быть
С другой стороны по рекомендации [3] длину ротора необходимо определять по выражению
Проверяем соотношение длинны ротора к его диаметру
Определяем число бил ротора
где модуль ротора принимаем в интервале
Определяем высоту бил ротора
Определяем ширину бил ротора (била изготавливаются из стали марки 110Г13Л ГОСТ 2176-67)
Кинематический расчет машины с составлением кинематической схемы приводного механизма
Кинематическая схема привода приведена на рис.2
Рисунок 2 – Кинематическая схема привода
Определяем критическую скорость ротора
где - - предел прочности известняка при растяжении Па; (принимается по таблицам)
- насыпная плотность дробимого материала кгм3;
- размер кусков продукта дробления м;
Примем в качестве дробимого материала известняк средней плотности (кгм3) подставив значения получим:
Определяем угловую скорость на роторе
где R - радиус ротора м
Частота вращения ротора
Расчет мощности привода и выбор двигателя
Определяем требуемую мощность на выходном валу привода:
где -энергетический показатель (затраты элеткроэнергии на измельчение 1 м материала) Втч м Втч м;
- производительность ;
- степень измельчения ;
Оценим передаточные возможности привода с целью выбора оптимальной частоты вращения электродвигателя
На основании рекомендуемых средних величин передаточных чисел U для различных видов механических передач [1] и рекомендуемого их распределения в редукторах и приводах [1] определяем рекомендуемое передаточное число привода.
Высчитаем частоту вращения вала электродвигателя мин-1
По каталогу [3] выбираем электродвигатель из условия: и
Выбираем двигатель: 4АН250S2Y3
Параметры электродвигателя NдВ = 9 кВт; nэд = 750 мин-1; момент инерции J=0465 кг*м2
Определяем передаточное отношение между двигателем и ротором:
Крутящий момент на валу ротора будет равен:
подставив значения получим:
Определяем параметры поликлиноременной передачи в приводе дробилки:
Определяем расчетный диаметр ведомого шкива:
Округляем размеры до стандартных ближайших размеров согласно
Уточняем передаточное отношение и частоту вращения ведомого шкива:
Коэффициент скольжения
Определяем окружную силу ведущего шкива:
В зависимости от величины вращающего момента T1 и диаметра шкива D1 выбираем ремень: УАТУ38-40534-75
Определяем оптимальное межосевое расстояние ар мм.
Вычисляем расчетную длину ремня мм
Определяем угол обхвата на малом шкиве сравнивая с допустимыми значениями:
Определение силовых параметров
Энергия от ротора к дробимому материалу передается за весьма короткое время а накапливается ротором за время в десятки раз более длительное (при холостом пробеге ротора). Учитывая это для расчетов момента инерции ротора можно пренебречь энергией получаемой ротором от двигателя в момент удара и принять что вся энергия поглощаемая камнем используется только из запаса кинетической энергии ротора и всех вращающихся с ним масс. Запас энергии должен быть достаточным чтобы скорость ротора при попадании наибольших кусков не уменьшалась по сравнению с допускаемой.
Ударный импульс действующий на ротор равен
где - коэффициент активной массы ;
- масса куска материала кг;
- коэффициент восстановления при упругом ударе .
Масса куска материала (принимая что кусок имеет шаровидную форму) равна
где - радиус куска м ;
- плотность известняка .
Для осуществления дробления в условиях что на удар используется только кинетическая энергия ротора
где - диаметр ротора м ;
- угловая скорость вращения ротора радс ;
- степень неравномерности хода ротора .
Ударную силу можно определить по формуле
где - время удара с.
Эту силу принимаем при расчете нагрузки для определения сил действующих на вал и подшипники ротора.
Вал ротора передаёт крутящий момент Т=231Нм. на валу закреплен шкив клиноременной передачи при расчете дробилки необходимо учесть усилия действующие со стороны шкива на вал.
Определяем окружное усилие на ведомом шкиве:
Усилие предварительного натяжения комплекта ремней будет равно:
Коэффициент следовательно
Усилие действующие на вал ротора дробилки будет равно:
где - угол обхвата шкива
Расчет вала ротора дробилки
Для расчета вала роторной дробилки необходимо рассчитать силу возникающей при ударе. На вал также действует сила от натяжения ремней
Составляем расчетную схему вала ротора где указываем все силы действующие на него и указываем реакции опор (Рисунок-3 )
Рисунок 3 - Расчетная схема вала
Определяем реакции в опорах А и В вертикальной плоскости
Определяем реакции в опорах А и В горизонтальной плоскости
Рассчитываем реакции в опорах
Строим эпюру изгибающих моментов (Рисунок -4 )
Суммарный момент в опасном сечении равен
Эквивалентный момент в сечении
Определяем расчетный диаметр вала в характерном сечении
где - коэффициент запаса
Принимаем диаметр вала d =225мм.
Рисунок 4 - эпюра изгибающих моментов
Расчет подшипников вала ротора
В зависимости от диаметра вала выбираем подшипник по ГОСТ 24969-81
(153524Н): d = 125 мм ; D = 270 мм ; B = 90; C = 400 кН –динамическая грузоподъемность подшипника; C0 = 466 кН – статическая грузоподъемность подшипника.
Проверяем условие С ≥ Срас.
где С – динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу [1]
Срас - расчетная динамическая грузоподъемность.
Определяем динамическую грузоподъемность:
где - Fэ.ср –эквовалентная динамичечская радиальная нагрузка (кН);
nр – чистота вращения ротора обмин;
Lh – далговечности подшипника ч;
Определяем эквовалентную радиальную нагрузку Fэ:
дзе Fэ - эквівалентная дынамічная радыяльная нагрузка;
к – коэффициент учитывающий изменение циклаграмму изменение внешней нагрузки:
где р = 3.3 – роликоподшипников;
Определяем долговечность подшипника
Условие выполняется (С ≥ Сраз 466>375) - выбранный подшипник подходит.
Техника безопасности
Рассмотрим вопросы техники безопасности обусловленные особенностями работы роторных дробилок. Вытекающие из этих особенностей предупредительные меры могут быть рекомендованы как дополнительные к существующим правилам и требованиям техники безопасности. Отметим наиболее существенные из особенностей:
) ударный способ дробления сопровождающийся разлетом кусков дробимого материала и их рикошетированием в различных направлениях. В результате этого в окружающее пространство могут выбрасываться куски скорости которых близки к скорости удара т. е. составляют 20—60 мс;
) значительный запас кинетической энергии заключенный в быстровращающемся роторе. При неумелом обращении с дробилкой эта энергия способна произвести серьезные разрушения;
) большие (до нескольких десятков тонн) центробежные силы действующие на била и детали крепления. Это требует надежного крепления бил в корпусе ротора и ротора в корпусе дробилки;
) значительная масса сменных изнашивающихся деталей (бил футеровочных плит отражательных плит) и ограниченность
пространства в котором должны находиться рабочие при замене или ремонте этих деталей;
) присутствие обслуживающего персонала при работе дробильных установок в непосредственной близости от подающей и выпускной течек. При высокой производительности роторных дробилок — до нескольких сотен кубометров в час — это требует повышенной прочности течек.
Для обеспечения безопасных условий труда и предупреждения несчастных случаев при эксплуатации следует уделять внимание вопросам безопасности на всех этапах создания роторных дробильных установок: конструировании моделей проектировании и строительстве установок эксплуатации ремонте.
При конструировании роторных дробилок необходимо предусматривать:
— изготовление корпусов дробилок из вязких и достаточно прочных материалов способных противостоять ударам частей ротора в случае его аварийной поломки;
— надежные запоры дверок люков в корпусе дробилки способные противостоять ударам кусков дробимого материала; .
— надежное крепление бил к корпусу ротора исключающее возможность их выпадения при случайных повреждениях крепежных деталей;
— снабжение дробилки средствами облегчающими производство монтажа и демонтажа бил и других сменных деталей;
— установку стопоров предотвращающих произвольный поворот ротора при смене бил;
— установку фиксаторов откидных или откатных частей корпусов дробилок исключающих самопроизвольное закрывание их в момент когда в камере дробления производятся ремонтные работы и находятся люди;
— изготовление шкивов вала ротора из прочной стали в виде сплошного диска соединяющего обод со ступицей;
— ограждение вращающихся частей.
При проектировании и строительстве установок с применением роторных дробилок необходимо учитывать следующее:
— приемные коробки-ловители присоединяемые к приемному отверстию дробилки должны отвечать требованиям и применяться независимо от того имеется ли в дробилке предохранительная цепная штора или нет;
— конструкции разгрузочных воронок выпускных течек и аспирируемых укрытий должны обеспечивать полное предотвращение выброса камней из роторной дробилки в окружающее пространство;
рабочее место машиниста должно располагаться вне зоны возможного выброса кусков -дробимого материала;
— вокруг дробилки должны быть предусмотрены специальные места для укладки запасных частей и приспособлений на время проведения работ по замене изношенных деталей а также места
для установки подъемно-транспортных средств при капитальных ремонтах;
— площадка вокруг дробилки должна иметь ровные нескользкие полы;
— все углубленные места ниже пола а также специальные площадки устраиваемые выше уровня пола должны быть ограждены перилами высотой не ниже 1 м;
— у крупных дробилок должны быть специальные площадки для обслуживания мест не доступных рабочему стоящему на уровне пола.
Помещения где расположена дробилка должны быть освещены согласно санитарным нормам СН-254-63. Освещение должно обеспечивать достаточную освещенность всей установки и особенно таких узлов как привод регулировочно-амортизационные устройства места поступления и выпуска материала.
Возможность попадания в дробилку посторонних металлических предметов превышающих 10% массы бил недопустима. Особенно опасно попадание металлических предметов в дробилки среднего и мелкого дробления.
Поэтому на промежуточных конвейерных линиях необходимо предусматривать установку металлосигнализаторов. Такие сигнализаторы способны реагировать на различные металлы включая и немагнитные давая сигнал на остановку конвейера и удаление постороннего предмета или автоматически останавливая конвейер. Дробилки крупного дробления хотя они выполняются более массивными и прочными эксплуатировать необходимо так чтобы исключить засорение дробимого материала металлическими предметами.
Путь подачи загружаемого материала от головки питателя до ротора дробилки должен быть без сужений и выступов способных задерживать движущиеся по нему куски. Это может привести к образованию свода ликвидация которого сопряжена с опасностью для обслуживающего персонала.
В приемной коробке-ловителе необходимо предусмотреть лючки для осмотра приемного лотка и проверки наличия камней прежде чем открывать камеру дробления для проведения профилактических работ. Эти лючки необходимы также для ликвидации свода.
При эксплуатации роторных дробилок необходимо соблюдать следующие правила безопасности.
Не допускать перегрузки дробилки так как она может вызвать остановку; ротора при заполненном рабочем пространстве. При вынужденной остановке дробилки можно применить следующие способы разгрузки. На дробилках с открывающейся верхней частью корпуса разгрузка производится вниз при осторожном открывании корпуса. В это время рабочие должны быть удалены в безопасное место чтобы избежать травмы падающих из дробилки кусков. Если позволяют размеры кусков то их следует извлекать через люки специальными крючьями. Более крупные куски необходимо вынимать через приемное отверстие с помощью захватов и механических подъемных средств. При этом сигнал на подъем должен подаваться не раньше чем рабочий наложивший захват на очередной кусок удалится из камеры дробления.
При закупорке приемного лотка вследствие образования своде над ротором необходимо обрушить свод на вращающийся ротор. Операция должна производиться с соблюдением мер предосторожности. Для этого нужно сначала попытаться ударами кувалды по боковым стенкам приемной коробки или корпуса дробилки разрушить свод. Если это сделать не удается необходимо остановить дробилку открыть люк ведущий в первую камеру дробления и осветив корпус внутри выяснить положение дробимого материал. Выбрав кусок подъем которого может разрушить свод наложить на него захват. При необходимости спуститься в приемный лоток дробилки рабочий снабжается предохранительным поясом. Захватив таким путем кусок удаляют из дробилки рабочего закрыв все люки и включив дробилку и дав ротору набрать полно! число оборотов включают кран или тельфер.
Нельзя разрушать свод путем подталкивания ломом кусков снизу так как при ударе по его концу лом может травмировать рабочего.
Если описанным выше способом не удается разрушить свод то прибегают например к помощи взрывчатых веществ используемых обычно в горном деле. Для этой цели останавливают дробилку изучают положение кусков и найдя места их контакт закладывают заряд взрывчатки между ними. Заряд должен быть достаточным для разрушения кусков в месте контакта но не способным вызвать разрушение дробилки. Не допускается закладывать заряд между стенками дробилки и камнем. Во время подготовки к взрыву удаляют посторонних людей из помещении пускают дробилку и путем взрыва обрушивают свод на вращающийся ротор. Такой способ можно применять лишь при участии опытного взрывника и под руководством ответственного лица за работу установки. Опыт показывает что способ подрывании при соблюдении указанных правил менее опасен и трудоемок чем обрушение свода на неподвижный ротор с последующей очисткой камеры дробления.
Запрещается работать на неисправной дробилке; открывать во время работы люки ведущие в камеру дробления или приемный лоток оставлять без присмотра работающую дробилку; находиться во время работы дробилки в зоне возможного выброси кусков из дробилки а также в плоскости вращения шкивов; останавливать дробилку с заполненными рабочими камерами за исключением аварийных случаев); не оставлять на работающей
дробилке инструмент или другие предметы которые могут упасть
с нее; бросать в работающую дробилку металлические предметы.
При ремонте необходимо придерживаться следующих правил;
— прежде чем приступать к ремонтным работам в приемном лотке или первой камере дробления нужно убедиться что на питателе или подающем конвейере не осталось кусков дробимого материала которые могут упасть в дробилку;
— предупредить возможность включения дробилки или питателя путем отключения общих рубильников или удаления предохранительных вставок;
— вывесить плакат с надписью «Не включать — работают люди»;
— застопорить ротор дробилки чтобы он не мог самопроизвольно повернуться когда на нем будут находиться люди (в дробилках с открывающимся корпусом должна быть зафиксирована откатывающаяся или шарнирно откидывающаяся часть для предотвращения самопроизвольного закрывания);
— массивные детали и узлы дробилки поднимать и опускать с помощью исправных и проверенных подъемно-транспортных средств и специальных приспособлений.
Замена изношенных деталей должна производиться не менее чем двумя рабочими из которых один должен отвечать за безопасность ведения работ и соблюдение правил техники безопасности. По окончании ремонтных работ следует проверить не остался ли инструмент или другие посторонние предметы в дробилке или на ней.
При ведении горных работ в карьере должны приниматься организационные меры предупреждающие попадание металлических предметов в головную дробилку. Для этого можно рекомендовать следующее: содержать в чистоте добычные уступы; производить точный учет всех металлических предметов завозимых в карьер так как они вместе с горной массой могут попасть в дробилку; осуществлять своевременный контроль и профилактический ремонт оборудования находящегося в карьере с целью предотвращения обрыва зубьев ковша экскаватора траков гусениц и других деталей во время работы немедленно оповещать и организовывать розыск металлических деталей при их потере; лица виновные в утере металлических деталей которые могут попасть в дробилку должны нести материальную ответственность.
Заключение и основные выводы
Развитие предприятий для производства строительных материалов и изделий в настоящее время происходит по линии всемирного внедрения автоматического управление производственными процессами и совершенствования конструкций машин и оборудования входящих в эти предприятия. Так из дробильных машин преимущественно развитие получают дробилки ударного действия обладающие высокими технико-эксплуатационными показателями и производящие щебень более высокого качества.
Улучшение условий труда и соблюдение техники безопасности позволяет повысить безопасность рабочего персонала и повысить производительность дробилки а автоматизация их привода ведет к экономии энергетических ресурсов вследствие повышения общего КПД.
В конструктивном исполнении современные дробилки ударного действия отличаются широким применением унифицированных агрегатов что упрощает их эксплуатацию и ремонт. Применение в изготовлении дробилок современных технологий и композитных материалов приводит к высокому качеству дробилки ее малошумности и снижению энергозатрат.
Список используемых источников
Детали машин. Проектирование: Учеб. пособиеЛ. В. Курмаз А. Т. Скойбеда. – Мн. 2001.-290 с.- 63с.
Строительные машины. В.Д. Мартынов В.П. Сергеев – М 1984.
Роторные дробилки. Обзор.Б.В. Клушанцев А.И. Косарев - ЦИНТИАМ 1963.
Развитие конструкции дробильного оборудование в СССР. В.А. Бауман - М.1964.
Спец техника. Выпуск 678. – 2005-2006.