Расчет щековой дробилки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образовании

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра «ТНКИ»

Курсовая работа

по дисциплине «Строительные и дорожные машины»

на тему: «Расчет щековой дробилки»

Выполнил: студент группы

СНГб-12Т1, Фомин О.И.

Проверил: к.т.н., доцент,

Семкин Д.С.

Омск 2015

Содержание

Введение

1. Обзор и анализ конструкций

2. Выбор и определение основных параметров

2.1 Параметры камеры дробления

2.2 Угол захвата

2.3 Ход сжатия

2.4 Частота вращения эксцентрикового вала

2.5 Производительность дробилки

3. Расчет максимального усилия дробления

5. Расчет мощности привода

6. Параметры маховика

7. Расчет на прочность распорной плиты

Заключение

Список использованных источников

Введение

щековый дробилка привод вал

Дробление - процесс измельчения крупных кусков каменного материала от первоначальной крупности до требуемой. В зависимости от конечной крупности кусков материала дробление принято условно различать на крупное (125…250мм), среднее (20…70мм) и мелкое (5…20мм).

Измельчение каменных материалов до порошкообразного состояния принято называть помолом.

По принципу действия и характеру воздействия на измельчаемый материал в машинах и оборудовании для дробления, помола и сортирования используются следующие способы разрушения: раздавливание, когда материал разрушается в основном вследствие деформации сжатия, раскалывание, удар, истирание.

В дробильных машинах указанные способы разрушения используют в различном сочетании. Например, крупное дробление прочных материалов в щековой дробилке производится в основном раздавливанием, которое сопровождается раскалыванием при наличии рифлений на рабочих частях машины, и ударом, так как рабочие части дробилки движутся с большой скоростью. Кроме того, материал подвергается деформациям изгиба при соответствующей форме дробящих поверхностей и кусков материала.

По принципу действия различают дробилки:

щековые, в которых материал измельчается раздавливанием при периодическом сближении рабочих частей - щек;

конусные, в которых материал дробится раздавливанием, изломом, частичным истиранием между эксцентрично расположенными дробящими частями, выполненными по форме усеченного конуса и работающими непрерывным нажатием дробящего конуса;

валковые, в которых материал раздавливается между двумя волками, имеющими цилиндрическую форму и вращающимися навстречу один другому;

ударного действия, в которых материал измельчается ударами молотков или бил, ударами дробимого материала о футеровочные устройства.

Кроме того, для тонкого измельчения материала применяют шаровые мельницы, в которых материал измельчается при помощи свободно падающих тел - шаров, стержней.

Щековые дробилки применяют для крупного первичного дробления весьма прочных материалов.

1. Обзор и анализ конструкций

На заводах дробление материала происходит обычно в несколько стадий. На первых стадиях при крупном и среднем дроблении обычно применяют щековые дробилки.

Дробление материала в щековой дробилке осуществляется раздавливанием кусков между подвижной и неподвижной щеками в тот момент, когда подвижная щека приближается к неподвижной. Разгрузка раздробленного материала осуществляется гравитационно при отходе подвижной щеки.

а) б) в) г)

Рисунок 1.1 - Схемы щековых дробилок: а) с простым движением; б) со сложным движением щеки; в) с нижним подвесом щеки; г) с кулачковым механизмом

Щековые дробилки классифицируют:

1. По сложности качания подвижной щеки:

-- с простым движением щеки относительно неподвижной оси подвеса О1 (рис.1.1, а);

-- со сложным движением подвижной щеки (1.1, б).

2. По способу расположения оси повеса подвижной щеки:

-- с верхней точкой подвеса

-- с нижней точкой подвеса подвижной щеки (рис. 1.1, в).

Преимуществом дробилок с нижним подвесом является более равномерный выход материала по крупности (минимальный ход щеки в нижней части). Однако небольшая производительность ограничивает их применение.

Щековые дробилки различаются также между собой выполнением движущего механизма шарнирно-рычажным или кулачковым (рис.1.1, г). В дробилках с кулачковым механизмом кулачок, насаженный на главный вал, давит на ролик балансира, передающего движение щеке через разборную плиту.

Для кулачковых механизмов требуются точное изготовление элементов из дорогих качественных материалов и тщательный уход из-за наличия шарнирных и скользящих пар. Поэтому дробилки с таким приводом почти не изготавливают.

Среди различного дробильного оборудования щековые дробилки получили преимущественное распространение. Их применяют как для самого крупного дробления, так и для более мелкого дробления на последующих стадиях. К преимуществам щековых дробилок следует отнести простату конструкции, надежность, небольшие габаритные размеры и массу, а также простое обслуживание и ремонт. Недостатком щековых дробилок является периодичность работы, наличие больших качающихся масс.

Описание щековой дробилки с простым качанием щеки:

Щековая дробилка с простым качанием подвижной щеки состоит из станины, эксцентрикового вала, шатуна, подвижной щеки, распорных плит и оттяжной пружины с тягой. На боковых стенках станины размещены опоры для оси подвижной щеки и эксцентрикового вала. На обоих концах эксцентрикового вала установлены маховики, один из которых имеет проточки для клиновых ремней и служит в качестве приводного шкива. На средней эксцентриковой части вала верхней головкой подвешен шатун, в нижней части которого имеются пазы для вкладышей распорных плит. Подвижная щека верхней головкой шарнирно подвешена на неподвижно укрепленную ось, а нижней частью через вкладыш оперта на переднюю распорную плиту. Для предотвращения отрыва подвижной щеки от распорной плиты и выпадания распорных плит предусмотрена тяга с пружиной. Регулирование размера выходной щели производят заменой распорных плит, установкой регулировочных прокладок или клинового регулировочного механизма.

При вращении эксцентрикового вала шатун совершает возвратно - поступательное движение в вертикальной плоскости. При движении шатуна вверх вместе с ним перемещаются и распорные плиты. Вследствие увеличения угла, образованного плитами и шатуном, происходит отклонение подвижной щеки в сторону неподвижной, то есть совершается рабочий ход.

При сближении щек происходит дробление материала. При движении шатуна вниз подвижная щека отходит от неподвижной, и раздробленный материал выгружается из камеры дробления под действием силы тяжести.

Описание щековой дробилки со сложным качанием щеки:

В дробилках со сложным движением подвижная щека верхней головкой навешана на эксцентричную часть главного вала, выполняя одновременно роль шатуна. В нижней части шатун прикреплен к распорной плите, способной совершать колебательные движения около неподвижной точки. Благодаря такому закреплению при вращении главного вала каждая точка подвижной щеки будет описывать траекторию по замкнутой кривой в виде вытянутых эллипсов, при этом траектории нижних точек будут иметь вытянутые в продольном направлении замкнутые кривые, а при приближении к верху траектории точки подвижной щеки все больше и больше будут приближаться к форме круга. При приближении к неподвижной щеке одновременно происходит опускание подвижной щеки вниз, при этом дробимый материал кроме раздавливания подвергается касса- тельному воздействию с ее стороны вследствие чего происходит как бы проталкивание материала и легкое его истирание. Получается полупринудительная разгрузка дробленого материала. Вследствие этого при одинаковых габаритных размерах дробилки со сложным движением щеки более производительны, чем дробилки с простым движением щеки. Дробилки со сложным движением подвижной щеки могут быть использованы во всех случаях, когда желательно получить щебень более мелких фракций, а также при дроблении вязких каменных пород, которые могут способствовать забиванию выходной щели.

Недостатком дробилки со сложным движением щеки является повышенный износ футерованных плит вследствие истирающего воздействия дробимого материала. При этом более интенсивно изнашиваются футеровочные плиты неподвижной щеки. Дробилки со сложным движением щеки обладают меньшим усилием дробления, чем дробилки с простым движением щеки, поэтому они предназначены для дробления материала меньшей прочности (МПа).

В конструкции современных щековых дробилок предусмотрен ряд мероприятий по их усовершенствованию. В дробилках с простым движением щеки для увеличения хода в верхней части ось подвеса поднята и вынесена на биссектрису угла захвата. Благодаря этому улучшаются условия захвата камня, снижается износ дробящих плит и повышается часовая производительность машины.

Повышению производительности и степени измельчения способствует увеличение глубины камеры дробления, а выполнение нижней части камеры с зоной параллельности способствует получению более равномерного по крупности продукта и снижению износа нижней части футеровок вследствие уменьшения забивания приемного отверстия.

Описание дробилки с двумя подвижными щеками:

Большие преимущества имеют дробилки с двумя подвижными щеками (рис.1.2). Две щеки, верхними головками подвешенные на отдельных эксцентриковых валах (образуют камеру дробления), совершают зеркально - синхронные движения на встречу друг другу и производят дробление материала. При этом материал разгружается не только под действием силы тяжести, но и в результате ускорения, сообщаемого ему щеками в зоне рабочего хода. С учетом приведенного выше возможно увеличить производительность такой дробилки вследствие повышения частоты вращении эксцентрикового вала (что невозможно в дробилках с одной подвижной щекой).

Рисунок 1.2 - Схема дробилки с двумя подвижными щеками: 1-эксцентриковые валы; 2-распорные плиты; 3-щеки.

Некоторые зарубежные фирмы выпускают щековые дробилки с объемным гидроприводом. Применение гидропривода дает возможность увеличить частоту качаний подвижной щеки за счет повышения скорости рабочего хода при сохранении времени, необходимого для гравитационной выгрузки готового продукта.

Другими конструктивным решением повышения эффективности щековых дробилок является создание машин с двумя камерами дробления. В таких дробилках передняя и задняя стенки служат в качестве неподвижных щек, а подвешенная в середине дробящая головка приводится в качательное

движение от эксцентрикового вала. При качаниях дробящей головки в камерах поочередно совершаются рабочие ходы и выгрузка готового продукта. В таких дробилках может быть получена удвоенная производительность при лучшей балансировке механизма.

2. Выбор и определение основных параметров

К основным кинематическим и конструктивным параметрам относятся: ширина В и длина L загрузочного отверстия, высота камеры дробления Н , номинальная ширина выходной щели b , угол захвата б , ход подвижной щеки S , частота вращения эксцентрикового вала п , производительность П , работа дробления А , мощность привода N , максимальное усилие дробления Qmax , маховой момент маховика mD2 .

2.1 Параметры камеры дробления

Размеры ширины и длины загрузочного отверстия даны в задании на курсовую работу.

Высота камеры дробления Н определяется по формуле [1]

, (1)

Ширина загрузочного отверстия равна [1]

(2)

где Dmax - максимальный размер исходного материала, мм.

Из формулы (2) определяем максимальный размер исходного материала Dmax [1]

Для ориентировочных расчетов степень дробления i равна [1]

 (3)

где b - ширина выходной щели камеры дробления, мм.

Из формулы (3) определяем размер выходной щели b

Дробилки в зависимости от области применения комплектуют дробящими плитами различной конфигурацией и размеров рифлений. Рифления отечественных дробилок по результатам исследований ВНИИстройдормаша приняты треугольными или трапецеидальными (рис. 2). Для дробилок с шириной отверстия 250 и 400 мм применяют трапецеидальной формы рифления.

Рисунок 2 - Рифления дробящих плит отечественных дробилок

Для всех плит шаг t и высоту рифлений h определяют по формуле

(4)

2.2 Угол захвата

Угол захвата б - угол между неподвижной и подвижной щеками дробилки, который должен обеспечивать разрушение материала при сжатии, то есть захват куска, а не выталкивание его вверх. Он определяется из треугольника KMN (рис. А1, Приложение А).

Угол б определяется из уравнения

(5)

, отсюда б = 21°

Рисунок 3 - Схема для определения угла захвата

2.3 Ход сжатия

Схема для определения хода подвижной щеки представлена на рисунке 4. По результатам исследования, для дробилок со сложным качание щеки, ход сжатия в верхнем сечении камеры дробления Sв определяется по формуле [1]

(6)

где В - ширина загрузочного отверстия, мм.

Рисунок 4 - Схема для определения хода подвижной чеки

Ход сжатия в нижней части камеры дробления Sн определяется по формуле

(7)

где b - номинальная ширина выходной щели, мм.

2.4 Частота вращения эксцентрикового вала

Частота вращения эксцентрикового вала п , равна числу двойных качаний подвижной щеки, определяется из условия свободной разгрузки призмы материала из нижней зоны за время отхода подвижной щеки от неподвижной (рис. 4). Это условие обеспечивает максимальную производительность.

Частоту вращения эксцентрикового вала п можно определить по формуле [3]

(8)

где Sн - ход сжатия в нижней части камеры дробления, мм.

2.5 Производительность дробилки

Производительность дробилки рассчитывается по методике, предполагающей, что разгрузка материала происходит только при отходе подвижной щеки и при этом за один оборот вала из дробилки выпадает некоторый объем материала V (м3), заключенный в призме высотой h (рис. 4) [1]

(9)

где µ - коэффициент разрыхления материала в объеме призмы, по экспериментальным данным µ = 0,5;

п - частота вращения вала, с-1.

Объем призмы V определяется по формуле [1]

(10)

где с - минимальное расстояние между подвижной и неподвижной дробящей плитой в момент сближения плит, м (рис. 4).

Подставив выражение (10) в (11), получаем формулу для определения производительности П (м3/ч)

(11)

3. Расчет максимального усилия дробления

По экспериментальным данным уточненное значение максимального усилия Qmax (Н) определяется по формуле [1]

(12)

где F - площадь дробящей плиты, м2.

(13)

где а - ширина подвижной щеки, м, а = L = 0,250 м;

d - длина подвижной щеки, м, из Приложении А принимаем d = 0,378м.

Усилие дробления Qmax определяется в зависимости от работы дробления. Согласно [4], принимается во внимание, что дробящее усилие изменяется в течение рабочего хода щеки от 0 до максимального значения, поэтому работа дробления А (Дж) определяется по формуле [1]

(14)

где Sср - средний ход сжатия, м.

(15)

4. Расчет мощности привода

Мощность привода N (Вт) определяется по формуле [1]

(16)

где А - работа дробления, Дж;

п - частота вращения вала, с-1.

Коэффициент 2 учитывает тот факт, что в дробилках половина работы

дробления совершается за счет вращения маховиков.

5. Нагрузка на узлы дробилки

Нагрузки, действующие на основные узлы дробилки (станину, подвижную щеку, эксцентриковый вал, шатун, распорные плиты), для дробилок со сложным качанием определяются графическим способом.

Нагрузки на узлы щековой дробилки со сложным движением щеки определяются следующим образом (рис. 5).

Рисунок 5 - Схема для определения нагрузок на узлы

Дробящее усилие Qmax известно по значению и направленно перпендикулярно поверхности рабочей щеки ВС в точке, соответствующей 1/3Н. Все остальные векторы сил также показаны на рисунке. Для определения значений, вычерчивается схема в масштабе (Приложение А). По известному максимальному усилию дробления вычисляется силовой масштаб построения µс (кН/мм), действующих на элементы [1]:

 (17)

µс = 3780 Н; Т = 275940 Н; R = 272160 H; P = 268380 H; S = 15120 H

где lQ - размер вектора максимального усилия, мм.

После построения плана сила, измеряя длину векторов и умножая ее на силовой масштаб, получаем все требуемые силы.

6. Параметры маховика

Основной характеристикой маховика является его маховой момент (кг·м2), определяется по формуле [3]

(18)

где m - масса маховиков, кг;

D - диаметр маховика, м;

п - частота вращения вала, с-1;

д - степень неравномерности работы маховика дробилки, д = 0,035[1].

Am - работа, выполняемая за счет накопления энергии, определяется из условия, что половина все работы дробления осуществляется за счет энергии маховика:

(19)

Диаметр маховика (м) находится из того условия, что окржная скорость на его ободе из условий прочности не должен превышать 20 м/с [3].

(20)

Тогда

(21)

Конструктивно принимаем диаметр маховика D = 0,320 м.

Масса маховика (кг) определяется по формуле

(22)

На дробилках ставится два маховика на концах эксцентрикового вала. С учетом этого масса одного маховика равна

(23)

7. Расчет на прочность распорной плиты

Из конструктивных соображений, распорная плита состоит из двух частей, закрепленных между собой болтами. Выбираем болт М20х44. Болты изготавливаются из стали 40Х, с пределом прочности на срез [ф]=160 МПа. Расчет необходимой прочности на срез болта определяется по формуле

(24)

где Т - усилие в узле распорной плиты и подвижной щеки, Н;

F - площадь поперечного сечения болта, м2.

(25)

Тогда

Для определения количества болтов (m), необходимо требуемый предел прочности одного болта поделить на предел прочности стали 40Х на срез [?]

(26)

Заключение

В результате курсовой работы, были рассчитаны основные параметры щековой дробилки со сложным движение щеки с шириной входного отверстии В = 160 мм и длинной L = 250 мм; степенью дробления i = 5. Ширина выходной щели b = 27,2 мм; частота вращения эксцентрикового вала п = 2,1 об/с; производительность П = 0,5 м3/ч; мощность привода N = 1786 Вт; максимальное усилие дробления Qmax = 378 кН.

Разработаны два чертежа: общий вид и сборочный чертеж распорной плиты.

Список использованных источников

1. Расчет щековых дробилок. - Методические указания для выполнения курсовой работы / Ю. А. Федотенко, П. В. Коротких, В. М. Ворожейкин. - Омск: СибАДИ, 2014 - 20с.

2. Клушанцев Б.В. Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации/ Б. В. Клушанцев, А. И. Косарев, Ю. А. Муйземнек. - М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

3. Машины для устройства дорожных покрытий / К. А. Артемьев, Т. В. Алексеева, В. Г. Белокрылов и др. - М.: Машиностроение, 1982. - 396с.

Размещено на Allbest.ru

...