Измельчитель игольчатый роторно-центробежного типа для измельчения волокнистых материалов, входящая в состав агрегата для производства сухих смесей

Вал вторичный _ РЦА-4000А.01.04.000 СБ.cdw

РЦА-4000А.01.04.000 СБ
* Размеры для справок
Остальные технические требования по СТБ 1022-96
Cмазка трущихся поверхностей МЛи 412-3 (Литол-24)

РЦА-4000А.01.01.000.spw

РЦА-4000А.01.01.00.000
РЦА-4000А.01.01.00.000 СБ
РЦА-4000А.01.01.01.000
РЦА-4000А.01.01.01.001
РЦА-4000А.01.01.01.002
Электродвигатель АИР1326SУ
ТУ РБ 05755950-420-93

РЦА-4000А.00.00.000 ПЗ.docx

Энергоемкость является основным из показателей любого технологического процесса. Одним из наиболее энергоемких является процесс измельчения материалов и особенно тонкого то есть помола. Мощность привода барабанной шаровой мельницы в ряде производств в настоящее время достигает 15 тысяч киловатт а расход электроэнергии на измельчение составляет около 10% её мирового производства. В тоже время несмотря на то что ежегодно патентуется большое количество новых конструкций мельниц более простой и надежной в эксплуатации особенно в крупнотоннажном производстве мельницы чем барабанная на сегодня не существует чем и объясняется её долгожительство [1].
Исследованиями и широкомасштабными внедрениями последних лет доказано что для среднего и мелкого дробления а также для грубого и среднего помола весьма эффективными оказались ударно-центробежные измельчители стержневого и метательного типа. Принцип измельчения в таких конструкциях весьма прост и заключается в том что в центр вращающегося ротора подается исходный материал где он за счет центробежной силы инерции направляется в разгонные каналы и на выходе из них с высокой скоростью ударяется об отражательную стенку где и происходит измельчение. Высокие скорости на выходе из каналов позволяют кускам материала двигаться поштучно и удар их о стенку получается не стесненный а свободный. Это позволяет достигать высокой степени измельчения всех кусков с получением продукта более равномерного состава что является очень ценным в некоторых производствах например в комбикормовой промышленности. В таких конструкциях ударно – центробежных мельниц продукты легко удаляются из зоны измельчения а в некоторых осуществляется его классификация с возвратом крупной фракции на повторное доизмельчение.
Анализ научно-технической литературы и патентный обзор
1 Анализ научно-технической литературы
В настоящее время известно большое количество как металлических так и неметаллических материалов применяемых в борьбе с износом а также различных технологических способов обеспечения износостойкости покрытий (наплавка напыление поверхностная закалка термодиффузионные методы облицовка резиной применение биметаллических профилей и т. д.). С целью эффективного размола материалов углы атаки в ударных измельчителях обычно выбирают большими и равными α = 60 ÷ 90°. В таких условиях мягкие и пластичные стали более износостойки чем закаленные. Этот факт установлен исследованиями И.Р. Клейса. Кроме того с увеличением скорости удара износостойкость закаленных сталей начинает резко падать. На практике термообработанные стали (например такие как сталь 45 У8 ШХ15 С60Н и другие) применяют для изготовления рабочих органов ударных измельчителей довольно редко даже при размоле материалов средней прочности. Объясняется это тем что еще лучшие результаты в плане износостойкости дает применение некоторых литых материалов (специальных чугунов) о которых будет сказано чуть ниже.
Наиболее широкое применение при изготовлении рабочих органов ударных измельчителей (бил молотков лопастей отбойных плит и т. д.) получила высокомарганцовистая сталь типа 110Г13Л разработанная Р. А. Гадфильдом еще в 1888 г. У этой стали как известно твердость поверхностного слоя под давлением увеличивается до 3 раза достигая HV 700. Однако при помоле кварца ее износостойкость ниже износостойкости обычных углеродистых сталей. Но при размоле в молотковой мельнице коксика (DCP 2 мм) стойкость стали 110Г13Л превышает стойкость стали СтЗ в 27 раза. Высокомарганцовистая сталь 110Г13Л успешно применяется также при помоле известняка гранита и угля в ударных измельчителях. По данным В. Н. Виноградова легирование стали 110Г13Л ванадием (045 %) приводит к повышению ресурса молотков для измельчения известняка на 50 %.
Рисунок 1.1 – Способ определения коэффициента восстановления детали после удара по теории И.Р. Клейса
При помоле материалов средней твердости лучшие результаты в плане износостойкости были получены при использовании белых и высоколегированных специальных чугунов (по сравнению с легированными и термобработанными сталями).
В настоящее время в качестве износостойкого материала широко распространены легированные никелем белые чугуны разработанные компанией «Интернейшенел никель лимитед» (США) и названные нихардами. Производят эти сплавы в четырех модификациях из которых нихард – 4 наиболее стоек к эрозионному изнашиванию. Нихард применяется также для изготовления лопастей центробежных роторов бил и отбойных плит угольных мельниц футеровочных плит и мелющих тел шаровых мельниц сопл пескоструйных аппаратов и т. д.
Другой вид высоколегированных белых чугунов разработанный компанией «Клаймакс молибдениум» (США) имеет обозначение 15 – 3 (по среднему содержанию Сг и Мо – 15 % и 3 % соответственно). Появление этого сплава открывает новые возможности в размольной технике. Например изготовление из него тел размола ударных измельчителей для производства гранитного щебня позволило сократить производственные расходы в 36 раза. Ресурс рабочих элементов из чугуна 15 – при размоле таконитовых руд в 25 раза больше чем при применении высокомарганцовистой стали 110Г13Л и в 77 раз больше чем в случае использования обычной перлит – стали. Его стойкость в спиральных классификаторах в 6.5 раз выше стойкости закаленной стали и в 36 раз выше стойкости белого перлитного чугуна содержащего 1 % хрома.
Что же касается серых чугунов то согласно исследованиям В.Н. Виноградова они уступают по износостойкости сталям в условиях изнашивания как твердыми так и мягкими абразивными частицами.
В последнее время для борьбы с износом все более широкое распространение получают различные методы наплавки и наплавочные материалы. Современные методы наплавки позволяют получать износостойкие слои на поверхности тел помола тех же типов о которых шла речь выше. Кроме того создавая композиции из высокотвердых карбидов и боридов можно получать покрытия твердость которых даже превышает твердость кварца что нереализуемо литыми и термообработанными сплавами. В ряде случаев целесообразно наплавлять не только рабочие органы измельчителей но и элементы корпуса т. к. расход времени на наплавку почти равен продолжительности замены изношенных элементов.
Однако согласно исследованиям И. Р. Клейса применение наплавочных материалов целесообразно главным образом только для защиты и восстановления корпусных деталей ударных измельчителей особенно при малых углах атаки (α45°). Для изготовления же тел размола (бил молотков лопастей отбойных плит и т. д.) более экономичным является применение литых деталей в том числе и двухслойных отливок.
Что же касается порошковых твердых сплавов керамических и полимерных материалов то в виду своих низких прочностных характеристик они практически не применяются для борьбы с износом в ударных измельчителях где имеют место значительные ударные нагрузки и большие углы атаки (α = 60 ÷ 90°) 26 30.
В настоящее время усовершенствование конструкций ударных измельчителей осуществляется главным образом с целью повышения эффективности их работы за счет увеличения ресурса рабочих элементов машины и снижения энергозатрат на измельчение материалов. Однако следует иметь в виду что повышение ресурса рабочих элементов ударных измельчителей не должно приводить к снижению эффективности измельчения. Например нельзя уменьшить угол атаки чтобы уменьшить интенсивность изнашивания. Требованию обеспечения эффективного измельчения противоречит и снижение скорости удара. Как уже отмечалось ранее наиболее эффективным способом повышения ресурса рабочих элементов ударных измельчителей является использование износостойких материалов.
Ввиду того что процесс измельчения материалов является весьма энергоемким и металлоемким процессом вопрос снижения энергозатрат на измельчение является весьма актуальным для всех без исключения измельчителей в том числе и для мельниц ударного действия.
В этом плане представляют большой интерес специальные исследования процесса измельчения различных материалов в ударно-центробежной мельнице типа «Торнадо» проводимые фирмой «Спокейн Крашер» (США) с применением скоростной киносъемки. Цель исследований заключалась в снижении износа деталей и повышении динамической уравновешенности машины. Сравнение полученных кинограмм с аналогичными снимками процесса измельчения в роторных мельницах с горизонтальным валом подтверждает сходство процессов разрушения материала в обоих случаях. Исходя из этих исследований специалисты фирмы «Спокейн Крашер» рекомендуют в ударно-центробежных мельницах типа «камень о металл» устанавливать броневые плиты отражательной поверхностью под углом к радиусу с тем чтобы обеспечить близкий к прямому угол встречи (атаки) при ударе. При этом кинетическая энергия кусков материала используется для разрушения с минимальными потерями. Количество рикошетирующих осколков также минимально.
- питающий патрубок; 2 - крышка корпуса; 3 - ускоритель; 4 - разгонные ребра; 5 - брони; 6 - электродвигатель; 7 - клиноременная передача
Рисунок 1.2 - Дробилка "Торнадо
За последние 30 лет в области измельчения кроме механических был разработан целый ряд новых способов измельчения. Сюда относятся: электрогидравлический ультразвуковой гравитационный способ измельчения световым лучом полученным при помощи квантового генератора кавитационный а также способ измельчения быстро сменяющимися высокими и низкими температурами. Все эти способы пока находятся в стадии исследований и не получили широкого промышленного применения.
Основными технико-экономическими показателями работы дробильно-помольных машин являются степень измельчения и удельный расход энергии на измельчение единицы объема (массы) готовой продукции.
Степень измельчения представляет собой отношение размеров кусков (зерен) исходного продукта к размеру кусков (зерен) конечного продукта и показывает во сколько раз уменьшился размер куска (зерна) материала при его измельчении.
В настоящее время общепринято условно разделять процесс измельчения на дробление и помол а измельчающие машины соответственно на дробилки и мельницы. Кроме этого в зависимости от размера кусков исходного сырья и конечного продукта измельчение условно делят на несколько классов (табл. 1.1.)
Таблица 1.1. – Классификация процессов измельчения
Размер кусков до измельчения мм
Размер кусков после измельчения мм
В настоящее время для дробления кусковых материалов в промышленности в основном применяются щековые конусные валковые роторные молотковые дробилки. Устройство и принцип работы этих дробилок подробно изложены в работах. Согласно вышеприведенным литературным источникам удельный расход электроэнергии на измельчение материалов в щековых конусных валковых роторных и молотковых дробилках незначительно отличается а их КПД довольно высокий и составляет 25 ÷ 60 %. Однако исследования по совершенствованию конструкций дробилок с целью снижения энергозатрат на измельчение материалов продолжаются и по сей день. Ярким тому примером является создание новых конструкций виброщековых вибророликовых конусных инерционных дробилок и т. д. .
2 Анализ патентной информации
2.1 Дробилка средней производительности для домола СДМ А1–КДО [Приложение Б] предназначена для измельчения строительных материалов производительностью 25 тч. Дробилка состоит из транспортера 9 рушителя 7 измельчителя 2. Транспортер выполнен в виде бесконечной ленты 8 охватывающей ведущий и ведомый барабаны. Лента снабжена скребками для подачи монолитных кусков попадающихся в исходном сырье на вращающийся ротор рушителя а также для зачистки днища транспортера при реверсивном движении ленты.
Рушитель предназначен для предварительного разрушения крупных монолитных кусков с последующей их подачей в измельчитель. Основной рабочий орган рушителя – ротор – представляет собой вал 6 выполненный в средней части из трубы с закрепленными на ней четырьмя планками 5 со штифтами.
Измельчитель предназначен для измельчения исходного продукта до требуемой крупности и подачи его к выпускному патрубку 4. Рабочими органами измельчителя является ротор 3 и две деки 1. Ротор выполнен в виде цилиндрического валка опирающегося на два радиальных шарикоподшипника которые закреплены в торцевых крышках сварного корпуса. Ротор приводится во вращение от фланцевого электродвигателя.
Деки выполнены в виде гнутых кронштейнов из уголка с прикрепленными к ним обечайками охватывающими ротор. Деки установлены в корпусе шарнирно и подпружинены для удобства регулирования зазора между ними и ротором а также для предотвращения поломки рабочих органов при попадании в измельчитель посторонних твердых предметов.
Корпус измельчителя снабжен дверками для удобства обслуживания.
Рисунок 1.3 Дробилка А1–КДО
Исходный продукт высыпается на транспортер и подается к измельчителю. В случае обнаружения в исходном продукте крупных монолитных кусков необходимо включить рушитель для предварительного разрушения их на более мелкие. Далее продукт рушителя и мелкий поступает в клиновидное входное отверстие измельчителя увлекается вращающимся ротором измельчителя в зазор между ротором и деками измельчителя и выбрасывается в выпускное отверстие где подхватывается пневмотранспортером.
2.2 Установка для измельчения волокнистых материалов содержащая цилиндрические камеры сопряженные между собой образую общий контур и разделенные перегородкой с расположенными внутри них роторами оснащенные средствами для подачи исходного материала и отвода готовой продукции причем ротор первой камеры составленный из набора дисков установлен эксцентрично относительно центральной оси со смещением их по винтовой линии а ротор второй камеры составлен из закрепленных на пальцах пластин - бил с режущими кромками и расположен внутри сетчатого барабана.
Такая установка пригодна для практической переработки большого спектра волокнистых материалов однако дальнейшая интенсификация её рабочего процесса сдерживается технологическими возможностями измельчительной системы второй камеры. Это связано с тем что била даже с режущими кромками недостаточно эффективно осуществляют тонкий и особенно сверхтонкий размол материала так как число рабочих элементов создающих не только ударные режущие но и разрывные воздействия на частицы измельчаемого продукта сравнительно не велико что также не позволяет за короткий промежуток времени нахождения материального потока в рабочих зонах получить однородные композиции как по крупности образующих их частиц так и по равномерности их распределения.
Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация процесса измельчения и гомогенизации получаемых композиций.
Рисунок 1.5 - Измельчитель игольчатый роторно-центробежного типа
Устройство содержит цилиндрический корпус состоящий из двух горизонтально размещенных друг за другом камер: камеры грубого помола 1 и камеры тонкого помола 2 с крышками 3 и 4. Камеры расположены соосно на двух валах 5 и 6. В камере грубого помола 1 на валу 5 расположен ротор 7 с режущими элементами в виде дисков 8. Диски ротора закреплены со смещением относительно друг друга образуя винтообразный канал с углом наклона винтовой линии Y направленный в сторону выгрузки материала. В верхней части корпуса камеры грубого помола 1 над корпусом расположен пневмоупругий валковый питатель для подачи материала состоящий из загрузочного лотка 9 и подающего валика 10 (рисунок 1.4). Внутри камеры 1 расположен эксцентрично установленный относительно оси цилиндрического корпуса барабан 11 который футерован съемными элементами (профильными пластинами) 12 установленными в неподвижных направляющих 13 имеющими отверстия для выхода материала. Барабан 11 крепится с помощью регулировочного устройства 14 и удерживается на пружинах 15. (рисунок 1.4). Внутреннее пространство рабочей зоны камеры 1 ограничено разделительной перегородкой 16 (рисунок 1.4). Камеры 1 и 2 сообщаются через переходные отверстия 17 перегородки 18.
Рисунок 1.6 - Камера помола в виде режущих элементов щетки.
Во второй камере (камере тонкого помола или диспергрования) 2 установлен рабочий орган - ротор состоящий из жестко закрепленной на валу 6 ступицы 19 с пальцами 20 в которых с помощью серьг 21 на осях22 смонтированы била 23 выполненные в виде щёток 24 состоящих из секций 25 жёстко смонтированных на осях 26. Для соответствующей фиксации осей 20 и 26 предусмотрены шплинты 27 и болты 28. Била могут быть также выполнены из одной плоской щётки 29 двух плоских щёток 30 31 или наклонной щётки 32 установленных на держателях 33 ступиц 34. Камера 2 сообщается с камерой 1 через входное отверстие 35. Рабочая зона камеры 2 диаметрально ограничена сетчатым барабаном (кольцом) 36. У входа в корпус камеры 2 расположен патрубок 37 для введения наполнителей а в верхней части этой камеры тангенциально корпусу расположен выгрузочный патрубок 38.
Устройство для измельчения волокнистых материалов работает следующим образом: Исходный материал загружается с помощью подающего валика 10 и загрузочного лотка 9 в камеру грубого помола 1 и предварительно измельчается при помощи режущих дисков 8 ротора 7. Снабжение внутренней поверхности камеры профилированными пластинами 12 позволяет интенсифицировать процесс помола. Затем измельченная в камере 1 масса по винтовому каналу образованному дисками 8 ротора 7 через отверстия съемных элементов (профилированных пластин) 12 через переходные отверстия 17 перегородки 18 и входные отверстия 35 камеры 2 по мере измельчения попадает в рабочую зону камеры 2. Причем подача материала измельченного в камере грубого помола 1 в камеру тонкого помола (диспергирования) 2 происходит за счет разрежения созданного в рабочей зоне камеры 2. Это позволяет засасывать измельченную в камере 1 массу через входное отверстие в камеру 2 где внутри сетчатого барабана происходит окончательное доизмельчение (диспергирование) и смешение компонентов смеси. Одновременно через загрузочное устройство (патрубок) 37 вводятся тонкодисперсные добавки в рабочую зону второй камеры. После окончательного измельчения до необходимой тонины помола масса выводится за пределы камеры через выгрузочное отверстие 38. [Приложение Б]
Обоснование темы проекта и описание предлагаемой конструкции
На основе анализа патенто-технической информации изложенной выше в данном курсовом проекте предлагается вариант исполнения роторно-центробежного агрегата конструкция и работа которого основывается на принципах изложенный в авторском свидетельстве [ПриложениеБ].
Базовым является помольный РЦА работающий по схеме представленной на рисунке 1.7.
– привод; 2- камера первичная; 3 – камера вторичная
Рисунок 1.7- Измельчитель игольчатый роторно-центробежног типа
Установка для измельчения волокнистых материалов содержащая цилиндрические камеры измельчения сопряженные между собой образуя общий контур и разделенные перегородкой с расположенными внутри них роторами оснащенные средствами для подачи исходного материала и добавок и отвода готовой продукции причем ротор первой камеры установлен эксцентрично и составлен из набора дисков закрепленных на оси со смещением относительно друг друга по винтовой линии а ротор второй камеры составлен из закрепленных на пальцах бил и расположен внутри сетчатого барабана окаймленного цилиндрической поверхностью этой камеры била второй камеры выполнены из набора стержневых элементов собранных в пакеты и жестко закрепленных одним концом на держателе.
Роль стержневых элементов собранных в пакеты различных видов например щёток и помещённых в камере тонкого помола заключается в создании эффективных механизмов разрушения большом числе единичных актов воздействия и распределения их большом объёме рабочей камеры. Поверхность торцев щёточных бил (рисунок 1.6) до минимума уменьшает проскальзывание частиц материала по этой поверхности что даёт значительный энергетический выигрыш и увеличивает итоговую производительность работы всей установки.
Рисунок 1.8- Вал вторичной камеры
Одновременно таким образом можно получить готовый продукт более высокого качества а долговечность рабочих органов при этом повышается в том числе и за счёт переустановок щёток на держателях прежде всего для цилиндрических щёток.
Пакеты выполнены в виде щеток стержневые элементы которых расположены в плоскостях перпендикулярных оси ротора.
Каждое из бил выполнено составным из отдельных щеток жестко связанных между собой.
Щётки выполнены цилиндрическими наборы стержневых элементов выполнены в виде плоских щеток.
Стержневые элементы щеток установлены в направлении приложения ударных воздействий.
Торцевые поверхности бил расположены под углом к направлению приложения ударных воздействий.
Наборы стержневых элементов выполнены из отрезков стальной проволоки диаметром 01 - 50 мм.
Предлагаемая конструкция устройства позволяет:
а) повысить степень измельчения материала и получать однородную композиционную смесь за счет конструктивного исполнения измельчающих элементов камеры тонкого помола которые обеспечивают эффективный механизм диспергирования;
в)повысить производительность агрегата за счет рациональной организации постадийного процесса измельчения волокнистых материалов в последовательно расположенных камерах измельчения.
г)перерабатывать более прочные и абразивные материалы так как стержневые элементы обладают повышенной износостойкостью и характеризуются хорошей демпфирующей способностью.
В.1 Наименование и область применения
В.1.1 Наименование - Измельчитель игольчатый.
В.1.2 Область применения
Областью применения измельчителя игольчатого является переработка нерудного минерального сырья.
В.2 Основание для разработки.
Инициативная разработка кафедры СДПТМиО.
В.5 Цель и назначение разработки.
В.5.1 Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса измельчения материала.
В.5.2 Разработка позволит решить следующие задачи:
- расширить номенклатуру уже известных измельчителей;
- конкурировать с зарубежными аналогами.
В.6 Источник финансирования.
За счет средств ГУ ВПО «БРУ».
В.7 Основные требования к научно-технической продукции.
В.7.1 Требования отсутствуют - измельчитель является изделием техники.
В.8 Технические требования.
В.8.1 Требования назначения.
В.8.1.1 Измельчение компонентов должно осуществляться не в уплотненном а во взвешенном состоянии когда силы сцепления между частицами минимальны; измельчение материалов находящихся во взвешенном состоянии позволяет снизить установленную мощность технологического оборудования сократить время рабочего цикла.
В.8.2 Состав продукции
В.8.2.1 Основные составные части измельчителя:
- камера грубого помола;
- камера мелкого помола;
В.8.3 Конструктивные требования.
В.8.3.1 Конструкция измельчителя должна разрабатываться с учетом использования технологических возможностей кафедры СДПТМиО.
В.8.3.2 Конструкция должна обеспечивать:
- легкий доступ к рабочему оборудованию и узлам;
- удобство установки измельчителя на раму;
- безопасность эксплуатации.
В.8.4 Требования надежности.
В.8.4.1 Назначаемый срок службы - 5 лет.
В.8.5 Требования технологичности.
В.8.5.1 Конструкция измельчителя должна быть разработана учетом использования технологических возможностей кафедры СДПТМиО.
В.8.5.2 Конструкция измельчителя должна обеспечивать возможность изготовления сборки с использованием стандартного инструмента и приспособлений.
В.8.6 Требования эргономики
В.8.6.1 Конструктивное исполнение компоновка оборудования должны отвечать требованиям технической эстетики.
В.8.7 Устройства безопасности.
В.8.7.1 Установка должна быть оборудована заземляющим приспособ-лением.
В.8.8 Окружающая среда - не взрывоопасная и не пожароопасная не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях разрущающих металлы и изоляцию.
В.9 Экономические показатели.
Оценка ориентировочной стоимости разработки изготовления и испытания измельчителя определяется на этапе подготовки производства к выпуску.
В.10 Стадии и этапы разработки.
В соответствии с планом
В.11 Порядок контроля и приемки материалы предъявляемые по окончании отдельных стадий.
В.11.1 На приемочные испытания предъявляются:
- комплект конструкторской документации;
- комплект эксплуатационной документации;
В.11.2 Место проведения испытаний: лаборатория кафедры СДПТМиО.
В.12 Количество изготавливаемых образцов - 1 шт.
Выбор и расчет основных параметров
1 Выбор основных параметров
К параметрам определяющим работу роторно-центробежного агрегата следует отнести мощность затрачиваемую на привод валов входящих в состав каждой из камер а также часовую производительность установки.
2 Расчет производительности роторно-центробежного агрегата.
Производительность разработанного комплексного агрегата будет характеризоваться двумя составляющими: Qизм – производительностью помольного блока; Qсмес - производительность смесительной камеры. Ввиду конструктивных особенностей агрегата должно выполняться следующее условие: Qсмес Qизм. Вначале рассмотрим специфику работы помольного блока РЦА.
Рисунок 2.1- Схема к расчету производительности
В ходе проведенных исследований работы РЦИ выяснилось что на производительность помольного блока агрегата основное влияние оказывает интенсивность разрушения материала в зоне зубчатой оболочки ротора. Предварительные и последующие стадии разрушения частиц материала являются вспомогательными и не оказывают характерного влияния на величину производительности помольного блока.
Представим зависимость в общем виде
где Vмат- объем перерабатываемого материла заключенный в режущих канавках съемного рабочего элемента (м3);
- насыпная плотность измельчаемого материала (кгм3);
n- частота вращения ротора (мин-1)
Выражение является общим и не учитывает ряд конструктивно – технологических параметров. Введем следующие величины: - угол наклона режущих канавок к оси ротора k -коэффициент заполнения материалом k-коэффициент учитывающий выходной зазор помольной части агрегата.
Объем перерабатываемого материала рассчитываем как
b - ширина канавки м;
h - высота канавки м;
Z-количество канавок шт;
Подставив 2.3. в выражение 2.2. получим окончательную формулу производительности помольного блока РЦА
Следует учесть что величина k=065-075. При отсутствии конической насадки ограничивающей площадь выходного сечения агрегата и являющейся основным сдерживающим фактором эффективность работы РЦИ существенно снизится. Поэтому величина коэффициента учитывающего выходной зазор помольной части агрегата составляет k=001-003.
В соответствии с полученной методикой рассчитаем производительность созданной опытно – экспериментальной установки
Qизм=06*05*07*12*1800*3*03*cos5º=4000 кгч
3 Расчет мощности потребляемой роторно-центробежным агрегатом
При работе РЦА мощность затрачивается на
- предварительное разрушение частиц материала билами или ножами -
- перемещение материала винтовой лопастью –
- разрезание материала в каждой из ячеек ротора-
- трение слоя материала между рабочими поверхностями РЦИ-
- перемещение материала выгрузочной крыльчаткой-
= преодоление аэродинамического сопротивления среды в смесительной
Рисунок 2.2- Схема к расчету мощности затрачиваемой на измельчение
Отсюда получаем общую формулу потребляемой мощности
где - КПД электродвигателя.
Мощность затрачиваемая на разрезание материала находим по формуле
N3=(Рсопр·rp)·w (4.6)
где Рсопр-суммарное сопротивление возникающее при срезе слоя материала в ячейках Н;
rp - радиус ротора rp=0124 м [2].
Суммарное сопротивление находим по формуле
Рсопр = Рсопр.яч·Z (4.7)
где Рсопр.яч - сопротивление возникающее при срезе слоя материала в одной ячейке Н
Сопротивление в одной ячейке находим
РSсопр.яч =Р·ns (4.8)
где Р-сила сопротивления разрезанию частицы материала Н; Р=3925 Н;
ns - среднестатистическое количество зерен в ячейке.
Мощность затрачиваемая на трение слоя материала между рабочими поверхностями находим по формуле
где m-масса материала кг;
w-угловая скорость ротора м;
t-коэффициент трения;
Мощность затрачиваемая на вентилятор находим по формуле
Nв=b·k·i··n·sinα (4.12)
где Qm-производительность РЦИ кгс;
L-ширина крыльчатки м;
kc - общий коэффициент аэродинамического сопротивления; kc=18[2];
b-ширина лопастей м;
k-удельное сопротивление массы резанию Нм2;
n-частота вращения ротора с-1;
α-угол поворота лопастей; α =45º
R-радиус окружности описываемой лопастью м; R=0174 м;
r-расстояние от центра вращения до начала лопасти r= 0046 м.
Рисунок 2.3- Схема к расчету мощности при соударении материала с рабочим органом
По приведенным формулам производим расчет мощности привода РЦА принимаем размер средневзвешенной частицы материала равной аср=0005 м .
Находим объем средневзвешенного зерна материала
Vср.ч=43··(aср 2)3 (4.13)
Находим среднестатистическое количество зерен материала в ячейке
Ns Vяч.·kя Vср.ч. (4.14)
Мощность затрачиваемая на разрезание материала
Nраз=379155·0.124·94.24=4430 Вт;
Рсопр =126385·30=379155 Н;
РSсопр.яч=3925·322=126385 Н;
Мощность затрачиваемая на трение слоя материала
Nтр.сл =19·9424·0124·19=426 Вт;
Мощность затрачиваемая на вентилятор
Nвент =1450+810= 2263 Вт;
N1=687·981·012·18=1450 Вт;
Поскольку смешиваемые компоненты в камере гомогенизации находятся в газодисперсном состоянии то потребляемая мощность (N7) будет расходоваться на преодоление аэродинамического сопротивления движению двухфазного воздухоматериального потока.
Рисунок 2.4- Схема к расчету мощности расходуемой на преодоление аэродинамиче-ского сопротивления
Поэтому мощность затрачиваемая на работу смесительной камеры характеризуется зависимостью
где L- производительность камеры по воздуху Р- избыточное давление в смесительной камере которое расходуется на преодоление местных сопротивлений и сопротивления силы трения двухфазного потока.
где зо; ро; рк – коэффициенты местного сопротивления загрузочных и разгрузочных отверстиц а также рабочего канала связанного с искривлением двухфазного потока; Fзо; Fро; Fрк – площади загрузочного и разгрузочного отверстий а также поперечного сечения рабочего канала; 2ф- плотность двухфазного потока.
где 2ф- коэффициент сопротивления трения для двухфазного воздухоматериального потока который может быть найден по эмпирической формуле
где - средневзвешенный размер частиц смеси;
Re- число Рейнольдса рассчитывается как
где - коэффициент кинематической вязкости воздуха.
Fr- число Фруда рассчитывается как
Рассчитав соответствующие величины L и Р получим значение мощности потребляемой второй камерой
N7= 312·155·=50 кВт;
Тогда суммарная потребляемая РЦА мощность составит
Принимаем электродвигатель типа АИР112М2 для первичной камеры (7 кВТ) принимаем электродвигатель типа АИР143М3 для вторичной камеры (5 кВт) .
Надежность и качество которых проверено в самых суровых условиях эксплуатации. Модульная конструкция двигателя позволяет адаптировать его под любые присоединительные размеры возможность установки датчиков обратной связи (энкодеры тахогенераторы) обеспечивает точность позиционирования.
Определение удельных энергозатрат агрегата. Удельные энергозатраты комплексного РЦА находим по формуле
Расчеты на прочность
1 Расчет вала первичной камеры на прочность
Расчет вала на усталостную прочность. При совместном действии напряжений кручения и изгиба запас сопротивления усталости определяют по формуле
где - запас сопротивления усталости по изгибу
- запас сопротивления усталости по кручению определяют по формуле
где и - эффективные коэффициенты концентрации напряжений определяемые по таблице [3] равны соответственно 185 и 14;
- масштабный фактор по рисунку 15.5 7=075;
- фактор шероховатости по рисунку 15.6 7=093;
-корректирующий коэффициент =01 ;
и - пределы выносливости при нагружении
где - временный предел прочности =750 МПа для материала Сталь 45;
Рисунок 3.1 - Схема нагружения вала
Согласно принятому выше условию
В начале рассчитаем реакции опор
где Q- возмущающая сила ножей
Строим эпюру моментов
Z=0.076 М=-9365 Н м;
Т- крутящий момент на валу электродвигателя определяется по формуле
где N- мощность электродвигателя 4 кВт;
n- частота вращения вала = 2865 мин-1;
Находим амплитуды переменных составляющих цикла
Находим запас сопротивления усталости по изгибу
Находим запас сопротивления усталости по кручению:
Находим запас сопротивления усталости
Таким образом запас усталостной прочности обеспечен.
Проверку вала на статическую прочность проведем по формуле:
Схема нагружения вала рис. 3.1
где - напряжения изгиба в критическом сечении
Находим напряжения изгиба в критическом сечении вала
- касательные напряжения в критическом сечении
Находим касательные напряжения в критическом сечении вала:
- допускаемые напряжения =360 МПа;
Определим эквивалентные напряжения
Условие статической прочности выполнено.
В данном курсовом проекте был разработан измельчитель игольчаты роторно-центробежного типа для измельчения волокнистых материалов входящая в состав агрегата для производства сухих смесей.
В процессе разработки данной конструкции были закреплены навыки проектирования рабочих органов строительных и дорожных машин оформления конструкторской документации.
Разработанная конструкция полностью удовлетворяет требованиям охраны труда и экологии.
Михайличенко С.А. Роторно - центробежный диспергатор со смежными камерами классификации и гомогенизации. Качество безопасность энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге ХХI века: Сб. докл. Междунар. науч.-практич. конф. – Белгород: изд-во БелГТАСМ 2000.-Ч.6.–С.195-198
Мартынов В.Д. Машины и монтажное оборудование: Учебник для студентов вузов по специальности «Подъемно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование. В.Д. Мартынов Н.И. Алешин Б.П. Морозов. М.: «Машиностроение» 1990г 352с.: ил.
Портной К. И. Дисперсноупрочненные материалы К. И. Портной Б. Н. Бабич. - М. : Металлургия 1974. - 200 с.

РЦА-4000А.01.00.000.cdw

Частота вращения вала
Измельчитель в сборе
Cмазка подшипников Литол 24-МЛи-412-3 ГОСТ 21150-87
Остальные технические требования по СТБ 1022-96.
* Размеры для справок.
Технические требования
Диаметр корпуса на выходе
Потребляемая мощность
Техническая характеристика
- камера первичного измельчения 5
- камера вторичного измельчения 6

РЦА-4000А.01.01.000.cdw

на глубину не более 15 мм с шагом не менее 10мм на диаметре 230 мм.
*Размеры для справок.
Остальные технические требования по СТБ 1022-96
РЦА-4000А.01.01.00.000 СБ
* Размеры для справок
Cмазка трущихся поверхностей МЛи 412-3 (Литол-24)
РЦА-200.01.02.200 СБ
РЦА-200.01.03.200 СБ
РЦА-200.01.05.000 СБ
Неуказанные литейные радиусы 3мм.
Точность отливки 7-8 ГОСТ 26645-85.
Остальные технические требования к отливке по ГОСТ 26358-84.
Cтатически балансировать. Дисбаланс не более 2 г м. Балансировку
производить путем удаления металла с поверхности Б сверлением отверстий
Остальные технические требования по СТБ 1014-95.
Остальные технические требования по СТБ 1014-95
Остальные технические требования к отливке
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Техническая характеристика
загружаемого материала
Номинальное давление в пневмосистеме
Технические требования
- мощность на первичной камере
- мощность на вторичной камере
Тонкость исходного материала
Тонкость конечного материала
Привод вторичной камеры
РЦА-200.01.03.200 Д1
Белорусско-Российский

РЦА-4000А.01.04.000.spw

Описание.docx

Измельчитель игольчатый с разработкой рабочего оборудования
Измельчитель в сборе привод вал вторичный
Введение анализ патентов и тех. литературы техническое задание расчет основных параметров расчеты на прочность заключение

РЦА-4000А.01.00.000.spw

Измельчитель в сборе
РЦА-4000А.01.00.000 СБ
РЦА-4000А.01.01.00.000
РЦА-4000А.01.02.00.000
Измельчитель игольчатый
РЦА-4000А.01.00.00.001
РЦА-4000А.01.00.00.002