Чертежи бегунов мокрого помола с чертежами и пояснениями

МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «тюменский государственный нефтегазовый университет» Институт Транспорта Кафедра «Транспортные и технологические системы» Курсовая Выполнил студент: гр. МОПб - 13 Иванцов В.С. Проверил: к.т.н. Костырченко В.А. Тюмень, 2015 Содержание Введение 1. Общие сведения и классификация бегунов 2. Конструкция, принцип действия и описание процессов, происходящих в машине 3. Техническая характеристика и расчёт основных параметров Заключение Список используемой литературы Введение Многообразие измельчаемых материалов по их свойствам и преследуемым промышленным целям этого процесса приводит к большому количеству различных конструкций дробильно-помольных машин и установок. Все применяемые машины для измельчения материалов разделяют на две группы: дробилки и мельницы. Дробилки - это машины, которые применяются для дробления сравнительно крупных кусков материала, начальный размер 100-1200 мм, размер кусков конечного продукта 250-3 мм. Дробилки применяются в горнодобывающей, горнорудной, строительной, химической и других отраслях промышленности для крупного, среднего и мелкого дробления различных горных пород. Степень измельчения в дробилках находится в пределах 3-20. Мельницы предназначаются для получения тонко измельченного порошкообразного материала. Они применяются при грубом, тонком и сверхтонком помоле известняка, мела, мрамора, глины, угля, клинкера и других материалов, при этом размер начальных кусков равен 2-20 мм, а размер частиц конечного продукта составляет от 0,1-0,3 мм до долей микрометра. По конструкции и принципу действия различаются следующие виды дробилок: щековые (дробление происходит между подвижной и неподвижной щеками), конусные (раздавливание материала и частичное его изгибание происходят между двумя конусами), валковые (материал раздавливается между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу), бегуны (измельчение материала происходит между вращающимися катками и чашей (подвижной или неподвижной) путем раздавливания и истирания.), дробилки ударного действия. По сравнению с другими машинами для измельчения материала, например валковыми дробилками, в общем случае бегуны менее эффективны. Поэтому их следует применять только тогда, когда это вызывается специальными технологическими требованиями, когда наряду с измельчением необходимо обеспечить уплотнение, растирание, обезвоздушивание массы (например, при переработке глины). 1. Общие сведения и классификация бегунов Бегуны классифицируют по следующим основным признакам. По способу действия: периодического и непрерывного действия. По технологическому назначению: для мокрого, сухого и полусухого измельчения; для измельчения и перемешивания и только перемешивания; для брикетирования сырьевой смеси; с металлическими катками и металлическим подом; с каменными катками и каменным подом. По конструктивному оформлению: с неподвижной чашей; с вращающейся; с верхним и нижним приводом (при нижнем приводе сложнее разборка, длительнее ремонт, но масса не загрязняется); с катками, опирающимися на материал своей массой или с дополнительным гидравлическим, пневматическим или с пружинным нажатием на катки. По способу разгрузки: с ручной разгрузкой; продавливанием через подовую решетку; с центробежной разгрузкой; с разгрузкой через периферическую подовую решетку и с разгрузкой по опускающемуся в чашу отвалу. В бегунах с вращающимися катками вокруг вертикальной оси центробежные силы стремятся сорвать катки, а в случае их неуравновешенности вертикальный вал может изогнуться, но центробежные силы при этом не оказывают влияния на материал, находящийся в чаше. У бегунов с вращающейся чашей более спокойный ход, но центробежные силы отбрасывают материал к периферии, кроме того, у этих бегунов большая нагрузка на упорный подшипник (массы катков и чаши). Достоинства бегунов по сравнению с валковыми дробилками: можно загружать значительно большие куски материала; проще регулировать тонкость измельчения; улучшаются пластические свойства глиняных материалов из-за многократного воздействия катков. Недостатки бегунов: громоздкость; более сложный ремонт; повышенный удельный расход энергии на единицу массы перерабатываемого материала. 2. Конструкция, принцип действия и описание процессов, происходящих в машине Бегуны мокрого помола (материал влажностью более 15 %) с вращающимися катками (рис. 1) имеют нижнее расположение привода. При вращении вертикального вала 1 катки 5, установленные на подшипниках на водилах 6, перекатываются по поддону 4 и одновременно вращаются вокруг собственных осей. Коленчатые водила, шарнирно закрепленные в цапфе 7, позволяют каткам подниматься или опускаться в зависимости от толщины слоя материала и преодолевать недробимые предметы. Катки устанавливают на разных радиусах от центра поддона, чтобы они перекрывали большую площадь. Поддон укладывают плитами, имеющими овальные отверстия размером от 6×30 до 12×40 мм. Измельченный материал продавливается сквозь отверстия в поддоне и попадает на вращающуюся тарелку 8, с которой сбрасывается скребком 3 в разгрузочный лоток 2. К валу 1 прикреплены поводки со скребками 9, которые очищают борта и поверхность чаши от налипшего материала и равномерно направляют его под катки. Рисунок 1 Применяют также верхний привод катков, бегуны с вращающейся чашей, бегуны с пружинным, гидравлическим или пневматическим прижимом катков. Использование последних позволяет снизить металлоемкость машины. В бегунах массивные катки, перекатываясь по слою материала, находящемуся на поддоне, измельчают его раздавливанием и истиранием. Это происходит вследствие того, что широкие катки, перемещаясь по окружности небольшого радиуса, непрерывно разворачиваются относительно поддона и их внешняя сторона скользит юзом, а внутренняя буксует. В бегунах может осуществляться как сухой, так и мокрый помол материалов. Главным параметром бегунов является диаметр D и ширина b катков. Для мокрого помола выпускают бегуны с размерами D х b от 1200 х 300 до 1800 х 800 мм с катками массой, соответственно 2...9 т. Для сухого помола изготавливают бегуны с D х b от 600 х 200 до 1800 х 450 мм. Бегуны мокрого помола СМ – 365 предназначены для тонкого помола, перемешивания, растирания и увлажнения керамических масс. Чугунное кольцо станины состоит из шести секций, скреплённых болтами. Стальная литая чаша бегунов, укреплённая на станине, имеет форму усечённого конуса, расширяющегося к верху. Отливка чаши выполнена без днища, днищем служат сегментообразные дырчатые плиты, образующие дорожку, по которой перекатываются катки. Перерабатываемый материал загружается в загрузочную воронку, и далее через течку попадает под каток, раздавливается и истирается. Далее материал продавливается через отверстия решётчатых плит и просыпается под чашу на тарель, с которой сбрасывается на течку для измельчённого материала. Отверстия в дырчатых плитах конические, увеличивающиеся к низу для обеспечения свободного просыпания продавленных в отверстия кусочков материала. На вертикальном валу бегунов укреплена крестовина с горизонтальными полуосями, на которых вращаются катки. Катки для более эффективного помола снабжены специальными пружинными прижимами. Для регулирования силы прижима катков имеются регулировочные гайки. Катки бегунов состоят из двух частей: чугунного корпуса и прочно насаженного на него стального бандажа. Бегуны получают движение от электродвигателя через фрикционную муфту, редуктор, горизонтальный приводной вал с конической шестерней. Коническое колесо, входящее в зацепление с шестерней, насажено на вертикальный вал. Для равномерности загрузки бегуны оснащают вращающейся загрузочной воронкой. 3. Техническая характеристика и Расчёт основных параметров Размеры катков, Сила давления катка (при работе), Частота вращения вертикального вала, Перерабатываемый материал Влажность перерабатываемого материала, Производительность по исходному материалу, Мощность электродвигателя, Размеры отверстий в решетках, Масса бегунов без электродвигателя, Габаритные размеры: 1800х800 мм 90 кВ 22,7 об/мин Глина 16-20 % 43 т/ч 80 кВт 16х50 мм 32700 кг высота 4250 мм длина 6700 мм ширина 3350 мм 1) Определение угла захвата. Углом захвата называют угол, образованный плоскостью чаши и касательными, проведёнными через точки соприкосновения куска материала с поверхностью катка. Рисунок 2 В момент захвата куска материала в точке А возникает сила нормального давления Р и сила F=P· f, где f – коэффициент трения (рис.2,схема а). Возникает также сила противодействия P1 и сила трения P1· f. При равновесии куска имеем: ∑x=0, P· sinα – P· f· cosα - P1· f=0, P· sinα= P1· f+ P· f· cosα ∑y=0, P1 – P· f· sinα – P· cosα P1= P· f· sinα + P· cosα Получаем: P· sinα=f· P· cosα + f· P· (cosα + fsinα). (1) tgα= 2· f/(1 – f2) Подставим значение коэффициента трения f=tg2 φ, где φ – угол трения: tgα=2tg φ/(1 – tg2 φ)=tg2 φ (2) α<2 φ (3) Следовательно, угол захвата должен быть меньше двойного угла трения. Коэффициент трения может колебаться в пределах 0,3 – 0,5, что соответствует углу захвата 30 – 50 ˚. 2) Определение соотношений между диаметром катка бегунов и диаметром дробимого материала (рис.2, схема б). D2-d2=D2+d2·cosα, (4) где D – диаметр катка, d – диаметр куска дробимого материала. D=d·1+cosα1-cosα (5) При угле α = 50˚ получаем: D=d·1+cos50˚1-cos50˚=4,6d При угле α = 30˚: D=d·1+cos30˚1-cos30˚=14d D = (4,6…14) d. (6) При D =1800 мм возможная крупность дробимого материала: dmax = 18004,6…14=391…128 мм . При переработке влажных глин отношение D/d составляет 5…6, следовательно для бегунов СМ – 365 максимальная крупность исходного материала составляет: dmax = 18005…6=360…300 мм . Для обеспечения надёжного захвата материала максимальная крупность кусков принимается на 20% меньше. d = 0,8· dmax =0,8 · (360…300) = 288…240 мм. 3) Сила нормального давления, действующая на материал (усилие раздавливание), H: Pср = σсж · F · Kρ (7) где σсж – предел прочности материала при сжатии, H/м2, для мягких пород σсж = 80МПа, для прочных σсж ≥ 150МПа (1 H/м2 = 10-6 МПа); F – площадь дробления, м2; Kρ -коэффициент разрыхления материала (для прочных пород Kρ = 0,2 … 0,3, для глины Kρ = 0,4 … 0,6). Полагая, что F=b· l = b· R· β, где l – длина дуги на участке измельчения материала, м; R=D/2 - радиус катка, м; b – ширина катков, м; β - угол дуги, рад, β = α /2. Формула (7) принимает следующий вид При дроблении твердых пород (β=16°40’ ): Pср = 0,04· σсж · b· D, (8) при дроблении глин (β = 24°20’ ): Pср = 0,1 · σсж · b· D (9) Для бегунов СМ – 365: σсж = 80 МПа = 800000 Н. B = 0,8 м; D = 1,8 м. Pср=0,1· 8000000· 0,8· 1,8=152000 Н. 4) Определение угловой скорости и числа оборотов вертикального вала бегунов. На вращающейся чаше материал находится под действием двух сил: силы трения G· f, удерживающей материал на чаше, и центробежной сил mω2·mv2r, стремящейся отбросить материал (где r – наружный радиус качения катка; ω – угловая скорость вращения вертикального вала; v - линейная скорость.). Чтобы материал не отбрасывался к борту чаши должно соблюдаться условие: Gf≥ m· ω2· r; Gf≥ m· v2/r, где ω – угловая скорость вращения вертикального вала; m=G/g; v=π· r· n/30. Тогда: Gf≥Gg· ω2· r; Gf≥π2·r2·n2g·302·r , где n – частота вращения вала. ω≤f·gr (рад/с); (10) n≤30f/r (об/мин). (11) Приняв для увлажнённых глин f=0,5 получаем: Угловая скорость вращения вертикального вала: ω≤0,5 · 9,81,3 =2,4 рад/с Частота вращения вала: n≤300,51,3 = 23,3 об/мин. 5) Определение производительности бегунов. Для ориентировочного расчёта производительности бегунов с решётчатым подом используют следующую формулу: Q = S· l· a ·ω· λ2· π (м3/с); (12) Q = S· l· a· n · 60· λ (м3/ч); (13) где S – площадь отверстия в решётчатой плите, м2; l – длина глиняного прутка, м, продавливаемого при каждом набегании катка (l= 25 – 35 мм для глин влажностью 20 – 22%); а – число отверстий, перекрываемых катком за один оборот вертикального вала; ω – угловая скорость вертикального вала, рад/с; n – частота вращения вертикального вала, об/мин; λ – поправочный коэффициент, λ = 0,8 – 0,9. Исходные данные для бегунов мокрого помола СМ – 365: S = 34 · 2· 8 + 2π ·822 = 745 мм2 =0,000745 м2; а = 920; l = 30мм = 0,03м; λ = 0,8; n = 22,7 об/мин. Q = 0,000745 · 0,03 · 920· 22,7· 60· 0,8 = 22,4 м3/ч. При плотности глины (влажностью 20%) γ = 1450 кг/м3 получим: Q = 22,4 · 1450 = 38480 кг/ч = 38,4 т/ч. 6) Определение мощности двигателя. Мощность двигателя может быть определена как сумма мощностей, необходимых в основном для преодоления сил трения качения и трения скольжения катков. N = (N1 + N2)/ η, (14) где N1 – мощность, необходимая для преодоления сил трения качения; N2 – мощность, необходимая для преодоления сил трения скольжения катков. η – КПД установки, η = 0,5 – 0,8. Мощность, необходимая для преодоления сил трения качения N1 = G· fk· VсрR· 1000 (кВт), (15) где G – вес (сила тяжести катка), Н; fk - коэффициент трения качения; vср – средняя окружная скорость качения катка, м/с: R – радиус катка, м. Подставляя в формулу значение средней окружной скорости vср =π· r· n/30, получаем N1 = G· fk· ω· r· iR· 1000 ; (16) N1 = G· fk· π ·rср ·n ·iR· 1000 ·30 = G· fk ·r ·n ·i9554 ·R (кВт), (17) где i – число катков. Исходные данные: G = 90000 Н; fk = 0,03; r = 0,9 м; n = 22,7 об/мин ; i = 2; R = 0,9 м. N1 = 90000· 0,03 ·22,7·0,9· 29554 ·0,9 = 12,8 кВт. Мощность, необходимая для преодоления сил трения скольжения катков: N2 = ω ·b ·G·fск· i4000 (кВт); (18) N2 = π ·n ·G · b ·fск· i30· 4000 = n ·G · b· fск ·i38216 (кВт), (19) где fск - коэффициент трения скольжения; b – ширина катка. Для бегунов СМ – 365: fск = 0,3; b = 0,8 м. N2 = 90000 ·0,3· 0,8 ·22,7· 238216 = 25,7 кВт. Необходимая мощность электродвигателя: N = kN·G·n·iη· r ·fk9554 R+ b ·fск38216 , (20) где kN – коэффициент мощности двигателя на преодоление пускового момента, kN = 1,1 – 1,5. N = 1,190000·22,7·20,7 ·0,9 ·0,039554· 0,9+ 0,8 ·0,338216 = 60,48 кВт. Заключение В результате проведённых вычислений были выявлены следующие зависимости: 1) С повышением частоты вращения вертикального вала увеличивается производительность бегунов; 2) С увеличением частоты вращения вала повышается мощность двигателя; 3) С увеличением числа отверстий в решётчатых плитах увеличивается производительность; 4) С увеличением силы давления катка на измельчаемый материал повышается мощность двигателя. Список литературы 1. Сапожников В.А. и др. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций». М., «Высшая школа». 1971. – 382 с. 2. Ильевич А.П. «Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров». М., «Высшая школа», 1979. – 343 с. 3. Сапожников Н. Я. «Атлас механического оборудования» 4. Уваров В.А., Семикопенко И.А., Чемеричко Г.И., «Процессы в производстве строительных материалов и изделий». БелГТАСМ, 2002. – 121с.