Валковая дробилка

ФГАОУ ВПО Уральский Федеральный Университет имени

первого Президента России Б.Н.Ельцина

Факультет строительного материаловедения

Кафедра «Оборудование и автоматизация силикатных производств»

Курсовой проект по курсу

«Механическое оборудование и основы проектирования»

На тему «Валковая дробилка»

Руководитель                                                                                                                Илюнина Т.В.

Выполнил                                                                                                                              Буланов С.Г.

Группа                                                                                                                              СМ-47011

Екатеринбург 2011

Содержание

Введение                                                                                                                                                          3

1 Конструкция и принцип работы валковой дробилки                                          4

2 Технологические расчеты параметров валковой дробилки                            8

2.1 Угол захвата                                                                                                                              8

2.2 Частота вращения валов                                                                                                                9

2.3 Производительность валковой дробилки                                                                      9

2.4 Мощность электродвигателя валковой дробилки                                    10

3 Охрана труда и окружающей среды                                                                              12

Заключение                                                                                                                                      14

Список используемой литературы                                                                              15

Введение

Процесс уменьшения размеров упруго-хрупкого тела от исходной крупности до требуемой путем воздействия внешних сил называется дроблением или помолом, а машины, применяемые для этих целей, дробилками или мельницами.

Использование измельченных материалов позволяет значительно интенсифицировать такие процессы как растворение, экстрагирование, обжиг, химическое взаимодействие и др. Интенсификация перечисленных процессов обусловлена увеличением поверхности фазового контакта взаимодействующих масс. В некоторых отраслях промышленности дробление является подготовительным процессом, после которого продукт направляется на дальнейшую переработку. В других случаях после дробилок получается конечный продукт, т.е. процесс дробления является завершающей стадией.

Выбор типа дробилки осуществляется с обязательным учетом физико-механических свойств исходного материала: прочность, хрупкость, абразивность, крупность кусков, а также необходимой крупности кусков готового продукта. Процесс дробления характеризуется отношением размера кусков исходного материала к размеру кусков готового продукта. Данное отношение называют степенью дробления, и оно является важнейшим качественным показателем, как самого процесса, так и каждой дробилки в отдельности.

1 Конструкция и принцип работы валковой дробилки

Рис. 1 Схема валковой дробилки

   Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления. Различают дробилки с гладкими , рифлеными  и зубчатыми валками. Сочетание дробящих поверхностей может быть различным: например, оба валка могут иметь гладкую поверхность или один гладкую другой – рифленую. Дробилки с гладкими и рифлеными валками обычно применяют для дробления материалов средней прочности (Ϭсж= 150 МПа); дробилки с зубчатыми валками применяют для измельчения каменного угля и подобных материалов малой прочности (Ϭсж= 80 МПа). Крупность продукта дробления валковой дробилки зависит как от размера выходной щели между валками, так и от типа поверхности рабочих органов.

Наиболее распространены двухвалковые дробилки, где материал измельчается в пространстве между вращающимися навстречу друг другу валками одинакового размера. Куски материала удерживаются между валками силами трения. Один из валков подвижен и прижимается к другому системой тяг с пакетом пружин (для безаварийного пропуска не дробимых тел).

Рис 2. Валковая дробилка

Валковая дробилка (рис 2) состоит из станины 4, приводного вала 2 с клиноременным шкивом 6, передающим вращение зубчатой парой 1 валку 3, а от него зубчатой передачей 5 валку 7 Вал валка 3 опирается на роликовые подшипники, неподвижно укрепленные на станине. Подшипники вала 10 установлены в направляющих станины подвижно, но во время работы они прижаты пружинами 9 к упорам 11. Положение упоров определяет величину зазора между валками.

В одновалковых дробилках материал измельчается в пространстве между валком (зубчатым) и неподвижной плитой, многовалковые – это комбинации двух - и одновалковых, в которых материал дробится в несколько приемов. В валковых дробилках происходит однократное сжатие материала, что позволяет избежать переизмельчения продукта.

Достоинства валковых дробилок заключаются в простоте устройства и надежности работы, небольшом расходе энергии.

К недостаткам валковых дробилок можно отнести: низкую производительность, невысокую степень измельчения, ограниченный размер загружаемых кусков материала, неоднородный зерновой состав готового продукта с большим количеством плоских и удлиненных зерен., интенсивное и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей валков при обработке прочных и абразивных горных пород. Кроме того, при работе валковых дробилок происходит непрерывная вибрация подвижного вала под действием деформации пружины от давления измельчаемого материала. Валковые дробилки нуждаются в непрерывном и равномерном питании исходным материалом по всей длине валка, поэтому они снабжаются собственными питателями.

Основной недостаток валковых дробилок – возможность перекоса зубчатой передачи при неравномерной загрузке и пропуске не дробимых тел.

Для предохранения вальцов при попадании не дробимых предметов и включений на раме установлено пружинно-амортизационное устройство. Это устройство воспринимает горизонтальное усилие, действующее на валки, и обеспечивает отход передвижного валка на 30 мм при попадании не дробимых включений. При максимальном отходе валка происходит автоматическое отключение электродвигателей посредством установленных путевых выключателей. Передвижной и не передвижной валок состоит из бандажа, насажанного на два конусных диска, соединенных между собой шестью стяжками. Для увеличения срока эксплуатации, бандажи изготовлены из отбеленного чугуна или износостойкой термообработанной стали. Вал передвижного валка опирается на роликоподшипники, утопление которых осуществляется манжетами. В корпусах подшипников имеются продольные пазы для их перемещения при отходе валка.

Валок не передвижной имеет конструкцию, аналогичную валку передвижному и отличается тем, что корпуса подшипников закреплены болтами на раме. Привод валков от электродвигателей осуществляется посредством клиноременной передачи, защищенной ограждениями. Валки отбалансированы. Для устранения дисбаланса применяются грузы, устанавливаемые при балансировании внутри валка на стяжных шпильках. Для предотвращения появления дисбаланса и вибрации при попадании глиняной массы внутрь валков, отверстия в дисках закрыты крышками. Регулировка зазора между валками осуществляется за счет перемещения передвижного валка с помощью упорных болтов. Для очистки налипшей на валки глины установлены два скребка, которые при помощи системы рычагов и пружины прижимаются к валкам без зазора. Валки закрыты кожухом. В кожухе имеется загрузочная воронка, в которой крепится рассекатель потока массы. Это способствует более равномерному распределению массы по длине рабочей части валков.

2 Технологические расчеты параметров валковой дробилки

2.1 Угол захвата

Угол захвата в валковых дробилках - это угол между касательными к поверхности валков в точках соприкосновения с дробимым материалом.

Рис.3 Расчетная схема валковой дробилки

На дробимый материал (рис.2), имеющий форму шара и массу m, которой ввиду ее незначительности можно пренебречь, действуют силы давления Р от обоих валков и силы трения, равные Pf (здесь f- коэффициент трения материалов о валок).

Кусок будет затягиваться валками, если 2Pfcos≥2Psin или f≥tg, а так как f=tg (здесь -угол трения), то ≤. Но =2, значит ≤2.

Определяем размер куска захватываемого валком. Примем, что D и d- диаметры валка и куска материала, а- ширина выходной щели, то:

    или  

Разделим левую и правую часть на d и учитывая, что степень измельчения у валковых дробилок в среднем равна 4, те a/d=0.25, после соответствующих преобразований получим

Для материалов, измельчаемых в валковых дробилках, 0,3 ≤ f ≤ 0.45, а 16º40´ ≤ α ≤ 24º20´. При таких соотношениях имеем:

для прочих пород, а для мягких, соответственно, D/d=7.5

На практике для гладких валков отношение D/d принимается равным 20, для рифленых – 10, для зубчатых – 2.

2.2 Частота вращения валов

Частоту вращения валов определяют по формуле:

, с-1

где ρ – плотность материала,, кг/м3

Из формулы следует, что чем больше диаметр валка, диаметр кусков дробимого материала и  его плотность, тем меньше частота вращения валков, и наоборот чем меньше коэффициент f трения между кусками материала и валками, тем меньше частота вращения валков.

Для определения максимальной и минимальной частоты вращения валков предложены следующие эмпирические формулы (с-1):

где D – диаметр валков, м.

2.3 Производительность валковой дробилки

Производительность валковых дробилок по массе, кг/с,

где B – ширина валков, м;

ν – окружная скорость валков, м/с;

ρ – плотность дробимого материала, кг/м3;

k – коэффициент, учитывающий использование ширины валков и степень разрыхления материала. Для твердых пород k = 0,2 ÷ 0,3 , для влажных материалов (глин) k = 0,4 ÷ 0,6 .

              При измельчении твердых пород возрастает сопротивление раздавливанию; валки, сжимая пружины, раздвигаются на величину 1,25D.

Тогда, если ν = πdn , то

где d – диаметр валка, м.

2.4 Мощность электродвигателя валковой дробилки

Мощность электродвигателя валковой дробилки можно вычислить по формуле :

где P1 – мощность, затрачиваемая на дробление материала, Вт;

     P2 – мощность, затрачиваемая на преодоление трения материала о валок, Вт;

       P3 – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в цапфах валков, Вт;

       η – КПД привода, η = 0,95.

где Fср – среднее значение силы нормального давления, Н:

Где Ϭ – предел прочности материала при сжатии, Па

А- площадь дробления, м2:

Здесь R=D/2 радиус валка, м;

Β – угол дуги, рад

Кр – коэффициент разрыхления; для прочных пород кр=0,2-0,3, для глины кр=0,4-0,6.

S – суммарный путь, который проходит точка приложения сил, м:

Где dц – диаметр цапфы валков (определяется замер), м;

fпр – приведенный к валу коэффициент трения качения, fпр = 0,001;

Gр – результирующая сила от силы нормального давления Fср и силы тяжести валков Gв , Н:

При определении силы тяжести валков считают их цельнотелыми: