Производство искусственного теплоизоляционного материала

Задание на курсовую работу

 

Задание: выполнить расчет щековой дробилки со сложным движением щеки.

 

Исходные данные:

Максимальная крупность исходной горной породы – 1200 мм;

Максимальная крупность продукта дробления – 320 мм;

Физико-механические свойства горной породы: доломит

s = 180 МПа, Е = (6…7)·10⁴ МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Щековые дробилки применяются для  крупного и среднего дробления пород  высокой и средней прочности (s_в≤250 МПа). Дробилки со сложным качением щеки предназначены для дробления неабразивных горных пород.

 

 

Рис. 1. Схема щековой дробилки со сложным качением щеки:

                               1 – неподвижная щека;

                                2 – подвижная щека;

                                3 – дробильные плиты;

                                4 – главный вал; 

                                5 –  маховик; 

                                6 – распорная плита; 

                                7 – кусок дробимого материала

Дробилка со сложным качением щеки имеет цельносварную станину. У дробилок со сложным качением щеки последняя подвешена непосредственно на эксцентриковом валу, а в нижней части шарнирно соединена с распорной плитой, что обеспечивает точкам ее поверхности движение по замкнутым траекториям.

Подвижная щека, выполненная в виде стальной отливки, установлена в  двурядных сферических подшипниках  на эксцентриковом приводном валу, от которого получает движение. Вращение вала осуществляется шкивом-маховиком от электродвигателя с помощью клиноременной передачи. В нижней части щеки имеется паз, куда вставляется упор распорной плиты, и выступ для установки тяги замыкающего устройства. Подвижная и неподвижная щеки футеруются дробящими плитами.

 Для предотвращения вылета  кусков материала из камеры дробления под приемным отверстием дробилки установлен защитный кожух. Регулировка ширины выходной щели производится клиновым механизмом. Предохранительными элементами могут быть распорная плита или рычажно-пружинный механизм.

Схема щековой дробилки со сложным качением щеки представлена на (рис. 1).

Принцип работы щековой дробилки заключается  в следующем. Рабочий процесс  щековых дробилок происходит в камере дробления – замкнутом пространстве, образованном подвижной и неподвижной  щеками. В камеру  дробления, имеющую форму клина и образованную двумя щеками, из которой одна является неподвижной, а другая подвижной, подается материал, подлежащий дроблению. Клинообразная форма  камеры дробления обеспечивает расположение более крупных кусков материала сверху, менее крупных – внизу.

Подвижная щека периодически приближается к неподвижной.  При  сближении щек куски материала  подвергаются дроблению. При отходе подвижной щеки (холостой ход) куски  материала продвигаются вниз под  действием силы тяжести и занимают новое положение или выходят из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, называемой выходной щелью. Затем цикл повторяется.

1. Выбор типоразмера дробилки

 

Главными параметрами  щековой дробилки, определяющими  её типоразмер, являются размер приемного отверстия и размер выходной щели (В х L х b).

Ширина приемного отверстия должна обеспечить свободный прием кусков максимальной крупности [3, с. 141]:

                                                                                                   (1)

где D_max – максимальный размер исходного материала.

Принимаем В = 1420 мм.

 

Длина камеры дробления  L находится в зависимости  от В как:

 L = (1,2…2,3)×В = 1,25 ×1420 = 1775 мм

Принимаем  L = 1800 мм.

 

Ширина b выходной щели при использовании стандартных дробящих плит связана с максимальной крупностью кусков в готовом продукте зависимостью [3, с. 144]:

,                                                                                                   (2)

где К_ок – коэффициент относительной крупности продукта дробления в щековых

     дробилках, К_ок =1,2¸1,9.

Размер выходной щели составляет 20..80 мм для дробилок мелкого дробления, 40…120 мм – для среднего дробления и 100…250 мм – для крупного. В нашем случае дробление – крупное.

Принимаем b = 270 мм.

 

2. Определение размеров механизма дробилки

 

Размеры основных элементов механизма  щековой дробилки определяются конструктивно.

Высота камеры дробления:

,                                              (3)

где  a - угол захвата; a = 17°;

 мм

Принимаем Н = 3760 мм.

Остальные размеры щековой дробилки (рис. 2) вычислим по соотношениям, приведенным в таблице 1.

Рис. 2. Схема механизма щековой  дробилки

 

 

 

 Таблица 1. Размеры основных  элементов щековой дробилки

Параметры	Зависимость	Результат расчета
B1	(1,7¸2,1) В	2420
B3	(0,6¸0,9) В	860
B5	(2,5¸5,0) В	3550
B6	(2,0¸3,0) В	2840
H1	(2,2¸3,5) В	3900
l	(0,16¸0,32) В	300
r	(0,03¸0,05) В	35,5
l3	(0,8¸1,4) В	1600
l4	(0,6¸1,0) В	860
d1	(0,4¸0,7) В	700
d2	(0,35¸0,65) В	700
a, град	15¸20	17
b, град	20¸25	20
g, град	5¸12	8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Определение  массы деталей и узлов дробилки

 

Масса основных деталей и сборочных единиц дробилки определяется конструктивно. Для предварительных расчетов воспользуемся статистическими данными в зависимости от общей массы дробилки (таблица 2).

Согласно каталогам отечественных  производителей дробилка с заданными характеристиками может иметь массу » 120¸150 т.

Принимаем массу проектируемой  дробилки m_общ = 120 т.

 Таблица 2. Масса деталей и сборочных единиц щековых дробилок

                     (в долях от общей массы дробилки)

Наименование  детали и сборочной единицы	Зависимость	Результат расчета
Станина в сборе	(0,32¸0,4)mобщ	38,4 т
Дробящая плита: подвижная неподвижная	(0,035¸0,05)mобщ (0,03¸0,05)mобщ	4,2 т 3,6 т
Боковая броня (клинья)	(0,01¸0,02)mобщ	1,2 т
Вал приводной (эксцентриковый)	(0,035¸0,06)mобщ	5 т
Вал приводной в сборе (со шкивом, маховиком, шатуном и муфтами)	(0,49¸0,6)mобщ	60 т
Щека подвижная без дробящей плиты	(0,13¸0,2)mобщ	15,8 т
Плита распорная: передняя задняя	(0,01¸0,016)mобщ	1,8 т 1,2 т
Шкив	(0,06¸0,07)mобщ	7,2 т
Маховик	(0,06¸0,08)mобщ	7,2 т
Муфта фрикционная	(0,005¸0,007)mобщ	0,6 т

 

 

 

 

 

 

4. Определение конструктивных и технологических параметров дробилки

 

4.1. Ход подвижной щеки

 

Оптимальные значения хода сжатия для щековых дробилок с  различной кинематикой определены экспериментально.

Для дробилок со сложным  движением [5, стр. 28]:

Ход подвижной щеки вверху:

                                                                                       (4)

мм

Ход подвижной щеки внизу:

                                                                                                 (5)

мм

Величина среднего хода подвижной щеки дробилки:

                                                                                                  (6)

мм

 

4.2. Число оборотов  эксцентрикового вала дробилки

 

Определим число оборотов эксцентрикового вала дробилки.

Число оборотов  эксцентрикового вала дробилки определим по формуле:

,                                                                        (7)

где К_Д – коэффициент динамичности, для проектируемой дробилки К_Д= 0,8;

      К_СТ- коэффициент, учитывающий стесненное падение дробимого материала

               из камеры дробилки,  К_СТ=(0,9¸0,95);

      a - угол захвата, град;

      S_н – ход подвижной щеки внизу камеры дробления, м.

 об/с

Оптимальное число оборотов вала должно соответствовать максимальной производительности дробилки.

 

4.3. Производительность щековой  дробилки

 

Производительность щековых  дробилок определяется по формуле:

,                                                                 (8)

где   К_к– коэффициент кинематики, для дробилок со сложным движением К_к =1;

S_cр – средний ход подвижной щеки, м;

L – длина приемного отверстия, м;

b - ширина выходной щели, м;

n – частота оборотов эксцентрикового вала дробилки, об/с;

В – ширина приемного  отверстия, м;

D_св – средневзвешенный размер кусков в исходном материале, м;

α– угол захвата, град.

Для дробилок, работающих на рядовой  горной массе, преимущественно с  шириной приемного отверстия 900 мм и более средневзвешенный размер кусков D_св можно определить из выражения:

D_св = 0,31×В                                                                                                     (9)

D_св = 0,31×1420 = 440,2 мм

м³/с

Средневзвешенный размер дробленого продукта равен:

d_св = 0,8×b                                                                                                         (10)

d_св = 0,8×270 = 216 мм

 

4.4. Мощность привода дробилки

 

Расчет мощности основного привода

Мощность определим по формуле:

,                                                           (11)

где К_пр – коэффициент пропорциональности, учитывающий изменения прочности материала с изменением его размеров, К_пр = 0,92 [7, стр. 15];

σ – временное сопротивление сжатию дробимого материала, МПа;

L – длина приемного отверстия дробилки, м;

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

Е – модуль упругости материала, МПа;

D_св и d_св – средневзвешенный размер соответственно исходного материала  и продукта дробления, м;

η – механический КПД привода, η =0,8¸0,9 [7, стр. 15].

кВт

 

Установочная мощность электродвигателей  для щековых дробилок достаточно близка к фактической. Поэтому выбираем асинхронный трехфазный закрытый обдуваемый двигатель 4А355S10У3. Параметры двигателя:

- мощность  N = 90 кВт;

- номинальная частота вращения n = 575 об/мин;

 

5. Выбор и расчет кинематической схемы привода дробилки

 

Общее передаточное отношение определяется из выражения:

,                                                                                                       (12)

где n_дв – число оборотов электродвигателя;

      n – число оборотов эксцентрикового вала.

Полученное значение округляем  до стандартного i_общ = 4.

Определяем тип ремня по диапазону  передаваемой мощности: тип Д

[8, стр. 83].

Максимальный диаметр шкива  D₁=630 мм.

V= ,                                                                                                  (13)

V =

Мощность, передаваемая одним  ремнем N₀ = 34,7 кВт.

Диаметры шкивов определяются из соотношения:

                                                                                                       (14)

Определим диаметр  ведомого шкива.

 мм

Расчетные параметры дробилки:

W = p×(D₂+D₁)= 3,14×(2520+630)=9891 мм

Y=(D₂-D₁)²,                                                                                                      (15)

Y = (2520- 630)²=3572100 мм².

Определяем длину  ремня:     

L_p=2×l+W/2+Y/4l,                                                                                           (16)                    

где    l - ориентировочное межосевое расстояние, мм.

l = 0,55(d₂+d₁)+h                                                                                             (17)