Технологія подрібнення кам’яних матеріалів (дезінтегрування)

Подрібнення порід високої й середньої міцності здійснюється роздавлюванням, розколюванням та ударом; помел - стиранням і ударом.

Залежно від ступеня подрібнення матеріалів машини для подрібнення поділяють на дробарки та млини. Деякі машини можуть працювати і як дробарки, і як млини (наприклад, валкові дробарки, бігуни). За принципом дії та конструктивними ознаками дробарки поділяють на: щокові, конусні, валкові, молоткові й роторні; млини - на барабанні, кульові, бігункові і вібраційні. Різні типи дробарок дозволяють отримати належний для даної конструкції ступінь подрібнення: щокові - 2…8; валкові - 1,5…10; конусні - 3…8; молоткові - 5…30; млини - 0,05…5 мм. Вибір типу обладнання здійснюють залежно від максимальної крупності кусків вихідного матеріалу, його міцності, необхідного ступеня подрібнення та продуктивності.

Подрібнення проводять за один або декілька етапів. Більше розповсюдження отримало поетапне подрібнення, за якого матеріал подрібнюють 2-3 рази на дробарках різних типів.

Основними показниками роботи дробарок є: максимальна крупність подрібнення, ступінь подрібнення, питомі витрати енергії, кВтгод./м3, продуктивність, м3/год. або т/год.

1.2 Конструкція та визначення основних параметрів машин для помелу матеріалів

При виготовленні цементу, вапна, гіпсу i т. iн. використовують тонке подрібнення матеріалу -- помел. Здійснюють його барабанним, середньохiдними, ударними, вiбрацiйними та струменевими млинами. Найпоширенішими для помелу с барабанні млини, в яких матеріал мелеться в барабані, що обертаються, вільно падаючими молотильними кулями або циліндриками. Барабанні млини прості за конструкцією та надiйнi у роботі, проте мають такі недоліки, як значна витрата енергії (35...40 кВт год/т), низьке використання у робочому процесі об'єму барабана (35 --45%), малі швидкості дії на матеріал молотильних тiл, а також значний шум при роботі.

Барабанні млини класифікують:

- за режимом роботи -- періодично (мал.. 1.2,а) та безперервно (мал.. 1.2, б--д) дії;

- за способом помелу -- сухого та мокрого помелу;

- за характером роботи -- млини, що працюють за відкритим i замкнутим циклом;

- за формою молотильних тіл -- кульові, стержньові та самоподрiбнення (без молотильних тіл);

- за способом вивантаження -- з механічним i пневматичним вивантаженням;

- за конструкцією завантажувального й вивантажувального пристрою -- через люк (мал.. 1.2,а), через порожнисті цапфи (мал.. 1.2, 6--е), з периферійним вивантаженням (мал.. 1.2,в);

- за конструкцією привода -- з центральним (мал.. 1.2,є) i периферійним (мал.. 1.2,е) приводом.

Мал.. 1 2. Схеми барабанних млинів

Визначальними параметрами барабанних млинів с діаметр В i довжина I. барабана. Вважається, що при відношенні І/В = 2... 3 млини мають назву барабанні з вiдповiдними молотильними тілами (кульовими, стержньовими), а при І/В - 3...6 -- трубні млини. Ці параметри, тобто І i В, входять i в позначення млинів. Наприклад, млин 0,9 х 1,8 -- це млин з діаметром 0,9 м i довжиною 1,8 м.

Конструкцii основних вузлів різних барабанних млинів багато в чому аналогічні. На мал.. 1.3 показана типова конструкція двокамерного трубного млина. Установлений у підшипниках 2 барабан 3 приводиться в обертання двигуном 9 через редуктор 7 i проміжний вал 5. Матеріал, що подрібнюється, подасться в барабан завантажувальним пристроєм 1, а готовий продукт вивантажується з допомогою вивантажувального пристрою б. У середній частині барабана розташована вивантажувально-завантажувальна між камерна секція 4. Млин має систему централізованого змащення 11 для обслуговування редуктора i підшипників барабана. Для виконання ремонтних робіт у млині передбачений допоміжний привод 8.

Мал.. 1.3. Двокамерний трубний млин

Для зниження температури i зняття статичної електрики, що виникає в другій камері при стирання клінкеру з добавками, в млин розподільною системою труб i форсунок насосом 10 подається вода.

Основні розрахункові параметри барабанних млинів:

- кутова швидкість барабана;

- маса молотильних тіл;

- продуктивність;

- потужність електродвигуна.

Кутова швидкість барабана визначає характер руху молотильних тіл, від якого залежить інтенсивність подрібнення матеріалу в млині.

У разі малої кутової швидкості барабана молотильні тіла i матеріал, що подрiбнюєтъся, зсуваються в бік обертання барабана i разом з ним пiднiмаються на таку висоту, де кут підйому а дорівнює куту тертя.

Звідси паралельними шарами молотильні тіла i матеріал скочуються каскадом вниз. За каскадного режиму подрібнюється матеріал роздавлюванням i стиранням тілами, що перекочуються. При підвищенні частоти обертання млина до певної величини кут повороту завантаження молотильних тіл дещо збільшується. Тоді молотильні тіла (кулі або стержні) пiднiмаються на деяку висоту, з ходять з колової траєкторії i починають рухатися параболічною траєкторією. Такий водоспадний режим забезпечує подрібнення не тільки стиранням, а в основному ударами падаючих тіл, завдяки чому значно підвищується інтенсивність помелу. За надмірної кутової швидкості барабана значно зростають вiдцентровi сили, які стають більшими за сили тяжіння i завдяки цьому молотильні кулі разом з матеріалом притискуються до стінки барабана й обертаються разом з ним i не відриваються навіть у точцi В. Де робота подрібнення в цей час дорівнює нулю. Кутова швидкiстъ, за якої виникає таке становище, називають критичною.

На ефективність роботи барабанних млинів значно впливає маса молотильних тіл. За малої кількості молотильних тіл не забезпечується достатній пiдпiр i кулі скочуватимуться, не піднявшись на оптимальну висоту. За надмірної кiлькостi молотильних тіл подрібнення матеріалу знижується через малий простір для переміщення тіл. Ступінь завантаження барабана молотильними тілами характеризується коефіцієнтом завантаження К3 .

Продуктивність барабанних млинів залежить від багатьох чинників: фiзико-механiчних властивостей матеріалу, тонкості подрібнення, розмірів молотильних тіл, конструктивних особливостей млинів, режимів роботи, виду помелу (сухий чи мокрий) i т. ін. Через це теоретичний розрахунок продуктивності фактично неможливий i тому використовують емпіричні формули.

Продуктивність млинів, що проектуються, може бути розрахована на основі подібності останніх з впровадженими вже у виробництво механізмами, в яких вiдомi конструктивні характеристики та технологічні показники.

Потужність двигуна барабанних млинів визначаться за енергією на підйому молотильних тіл i матеріалу, надання їм кінетичної енергії i на подолання сил тертя в механізмах привода та опорах барабана.

Серед інших конструкцій млинів звертають на себе увагу млини з підвищеною швидкістю руху робочих органів. Це кульовий кільцевий (мал.. 1.4,а), валковий (мал.. 1.4,6) i ролико-маятниковий (мал.. 1.4,в) млини. Їх використовують для тонкого помелу матеріалів середньої та малої міцності (каолін, шихта, магнезит). У таких машинах подрібнення досягають роздавлюванням i частково стиранням матеріалу між циліндричними, конічними або кульоподiбними поверхнями роликів 2 i плоскими або криволiнiйними поверхнями кільця 1 при їх взаємному розміщенні i при обертанні вiд привода 4. Оскільки маса роликів невелика, то в деяких конструкціях вони притискаються до матеріалу, що подрібнюється з допомогою пружин З або відцентровими силами інерції. Кутова швидкість обертання приводного вала в таких млинах 10.. .30 рад/с.

Один з найбільш важливих параметрів цих млинів - кутова швидкість, рад/с.

Мал.. 1.4. Млини з підвищеною швидкістю руху робочих органів:

а -- кульовий; б -- валковий; в -- ролико-маятниковий

Тонкість помелу матеріалів має важливе значення для інтенсифікації різних технологічних процесів. Так, збільшення тонкості помелу цементу на 60--70% дозволяє майже вдвiчi підняти його марку i скоротити час тверднення, що дає суттєву економію при виготовлення виробів на основі цементу. Машини, які забезпечують таку тонкість помелу називають машинами для понадтонкого помелу. Серед різних конструкцій найбільш поширений вiбрацiйний млин.

Мал.. 1.5. Схема вібраційного млина

а -- конструктивна; б -- розрахункова

Такий млин (мал.. 1.5) складається з корпусу 1, в якому на підшипниках З встановлений незрiвноважений (дебалансовий) вал 2, який обертається двигуном 4. Корпус млина вiброiзолюють від фундаменту пружинами 5. При обертанні вала за рахунок його дебалансу (мал.. 1.5,б) виникає відцентрова сила , яка спричинює вібрацію корпусу, де всередині розмащуються молотильні тіла. Завдяки великий частота коливань (25...50 с-1) молотильні тіла інтенсивно діють на матеріал i подрібнюють його. Характерним з точки зору роботи машини є те, що тіла i матеріал, що с у млині поволі повертаються в бік, протилежний напрямку обертання дебалансного вала. Параметри цих млинів розраховують на основі розгляду млинів як динамічних систем (див. мал.. 1.5,б), рух яких описується диференціальним рівнянням.

2. Опис конструкції

2.1 Призначення виробу

дезінтегрування подрібнення кам'яний

Комплекс призначений для інтенсивного безперервного (потокового) подрібнення, помелу твердих сипких матеріалів різного походження методом ударної дії (дезінтегрування).

Комплекс об'єднує на загальній рамі необхідне технологічне устаткування: фільтр-пиловловлювач, гвинтові конвеєри подачі і видачі матеріалу, приймальний бункер, подрібнювач-дезінтегратор, пульт управління, пристрої контролю, а також інші елементи, що забезпечують функціонування комплексу.

Комплекс забезпечує ефективне подрібнення, тонкий помел сипких матеріалів різного гранулометричного складу, щільність, твердістю до 7 одиниць за шкалою Мооса, вологістю до 6%, не схильних до адгезії.

Кліматичного виконання - У, категорія розміщення 2 по ГОСТ 15150 при температурі навколишнього середовища від - 5 до + 40°С.

2.2 Технічні характеристики виробу

Основні технічні характеристики і дані вироби приведені в таблиці 1.

Практична продуктивність модульного комплексу при обробці конкретного виду матеріалу встановлюється досвідченим шляхом, виходячи з фізико-механічних властивостей даного матеріалу.

Таблиця 1

Технічні характеристики

2.3 Основні технічні характеристики і дані електроустаткування

2.3.1 Помольним агрегатом комплексу є подрібнювач - дезінтегратор

Як привід подрібнювача - дезінтегратора застосовується електродвигун асинхронний трифазний з коротко замкнутим ротором по ГОСТ Р 51689, який забезпечує надійну роботу подрібнювача - дезінтегратора і задовольняє технічним вимогам, що пред'являються до пристроїв подібного роду.

Основні технічні характеристики вживаного електродвигуна приведені в таблиці 2.

Таблиця 2

Основні технічні характеристики електродвигуна

Двигун трифазний асинхронний типу АИР 160 М2 43 декларує на відповідність вимогам ГОСТ Р 51689: Декларація про відповідність РОС RU.МЕ95. Д00013, дійсна до 14.04.2015, зареєстрована «ТЕСТ-С-ПЕТЕРБУРГ»; 190103, р. С-ПЕТЕРБУРГ, вул. Курляндськая, д.1.

Двигун трифазний асинхронний типу АИР 160 М2 43 відповідає Директивам Євросоюзу 73/23/ЕЕС і 98/37/ЕЕС. Знак відповідності - ЦЕ.

Система менеджменту якості підприємства сертифікована по DIN EN ISO 9001-2000.

Підприємство-виробник: ВАТ ELDIN (Ярославський завод електромашинобудування); Росія, 150040, м. Ярославль, проспект Жовтня, 74.

Допускається комплектування виробу подрібнювачем - дезінтегратором з електродвигунами номінальною потужністю 11 кВт, 18,5 кВт, 30 кВт і 45 кВт.

2.3.2 Шафа управління асинхронними двигунами серії ШУ

Призначення шафи управління асинхронними двигунами серії ШУ.

Шафа управління асинхронними двигунами серії ШУ, далі по тексту ШУ, призначений для почергового управління одним електродвигуном потужністю 3,7 кВт, з можливістю регулювання швидкості обертання, а також двома електродвигунами потужністю 18,5 кВт і одним потужністю 3 кВт в режимі прямого пуску.

Ступінь захисту IP30

ШУ повинен експлуатуватися за наступних умов навколишнього середовища:

- висота над рівнем морить до 1000 м;

- температура навколишнього середовища від 0° С до +25° С, вологість не більше 85% без утворення конденсату;

- навколишнє середовище не повинне бути вибухонебезпечна, не повинна містити масляних бризок, металевого пилу, струмопровідного пилу, агресивних газів і парів;

- при установці устаткування в приміщенні з температурою вище 0°С після його зберігання при температурі 0°С і нижче, необхідно витримати це устаткування в приміщенні не менш 2-го годинника до включення в роботу.

Рекомендується застосовувати екрановані кабелі від частотного перетворювача до електродвигуна для зменшення високочастотних перешкод.

Довжина кабелів не повинна перевищувати 50м.

Комутація всіх кабелів допускається тільки при вимкненому живленні.

Габаритні розміри ШУ приведені в таблиця 3.

Таблиця 3

Габаритні розміри ШУ

2.4 Склад виробу

До складу модульного комплексу входять основні складальні одиниці і деталі, приведені в таблиці 4.

Таблиця 4

Основні складальні одиниці і деталі модульного комплексу

2.5 Пристрій і принцип роботи виробу

2.5.1 Пристрій дезінтегратора

Дезінтегратор (мал.. 1) складається з підставки, на якій встановлений корпус дезінтегратора з двома електродвигунами, обертання від яких передається вбудованим в корпус двом роторам через співвісні приводні вали.

На приводних валах закріплені монтажні диски, які служать для кріплення робочих дисків корзин: закритою і відкритою.

На робочих дисках по концентричних колах розташовані ряди пальців-бил втулкового типу (на деяких моделях можуть встановлюватися різьбові пальці-била). Кожен ряд пальців одного диска вільно входить між рядами пальців іншого диска.

Вали правий і лівий виконаний порожнистими. Вал правий - приводний вал з робочим диском (закрита корзина) має гвинтові борозенки, виконані із зносостійкого матеріалу для напірної подачі сипкого матеріалу в помольну камеру дезінтегратора, якою є внутрішня частина корпусу дезінтегратора.

Помольна камера дезінтегратора утворена корпусом-кожухом і пластиною корпусу. На корпусі-кожусі і пластині корпуси встановлені підшипникові опори, завантажувальний бункер, розвантажувальний фланець, пластини кріплення електродвигунів, захисні кожуха ремінної передачі. На пластині корпусу встановлені опори, які дозволяють відвести пластину корпусу в положення відкритої помольної камери (положення заміни корзин) і дістати доступ до робочих органів дезінтегратора.

Пластина кріплення електродвигуна встановленого з боку корпусу-кожуха має отвори для кріплення корпусу до підрамника дезінтегратора. Пластина кріплення електродвигуна встановленого з боку пластини корпусу, також має отвори для кріплення корпусу до підрамника дезінтегратора, для відведення пластини корпусу в положення відкритої помольної камери необхідно зняти болти кріплення пластини двигуна до підрамника.

Корпус-кожух з підшипниковим вузлом, пластиною кріплення електродвигуна і завантажувальним бункером позначений як Вузол № 2. Пластина корпусу з підшипниковим вузлом, пластиною кріплення електродвигуна, протилежна вузлу № 2, позначена як Вузол № 1 (див. мал..1).

Корпус-кожух і пластина корпусу (Вузол № 1, Вузол № 2) з'єднуються за допомогою болтів. У верхній частині корпусу-кожуха розташовані патрубки для подачі стислого повітря в помольну камеру дезінтегратора.

Мал..1 - Загальний вид виробу

Подача стислого повітря в помольну камеру дезінтегратора дозволяє уникнути налипання оброблюваного матеріалу на внутрішній поверхні помольної камери дезінтегратора. Функцію подачі стислого повітря рекомендується використовувати при обробці матеріалу підвищеної вологості, схильного до адгезії.

При обробці матеріалів, що мають рекомендовану вологість і не схильних до адгезії, функцію продування помольної камери дезінтегратора можна не задіювати.

2.5.2 Пристрій гвинтового конвеєра

До складу модульного комплексу також входять гвинтові конвеєри загальнопромислового призначення. Гвинтові конвеєри призначені для транспортування пилоподібних, зернистих і дрібнокускових сипких матеріалів.

У складі виробу гвинтові конвеєри використовуються як живильник і пристрій видачі матеріалу.

Гвинтовий конвеєр складається з наступних вузлів і деталей: корпусу (1), гвинта (2), підшипникових опор (3), завантажувального і розвантажувального отвору (4) з приєднувальними фланцями (5), редуктора (6) і приводного електродвигуна (7) (Мал.. 2). При обертанні гвинта матеріал, що транспортується, переміщається від завантажувального отвору до розвантажувального.

Мал.. 2 - Гвинтовий конвеєр

Гвинтовий конвеєр видачі матеріалу має привід подаючого гвинта розташований з боку розвантажувального патрубка. У приймальній частині гвинтового конвеєра розташований бункер. У верхній частині бункера є приєднувальний фланець, для герметичного з'єднання гвинтового конвеєра видачі матеріалу з розвантажувальним вікном - фланцем дезінтегратора. На задній стінці бункера гвинтового конвеєра розташований інспекційний лючок. Розвантажувальний патрубок гвинтового конвеєра видачі матеріалу має приєднувальний фланець. Управління гвинтовим конвеєром видачі матеріалу здійснюється з шафи управління асинхронними двигунами серії ШУ.

Гвинтовий конвеєр подачі матеріалу має привід подаючого гвинта розташований з боку завантажувального патрубка. Завантажувальний патрубок гвинтового конвеєра подачі матеріалу має приєднувальний фланець, для з'єднання гвинтового конвеєра з витратним бункером матеріалу. Управління гвинтовим конвеєром подачі матеріалу здійснюється з шафи управління асинхронними двигунами серії ШУ.

Для регулювання продуктивності гвинтового конвеєра подачі матеріалу ШУ комплектується перетворювач частоти електричного струму.

2.5.3 Пристрій рукавного фільтру

Фільтр рукавний загальнопромислового призначення, призначений для скидання надмірного тиску з транспортної системи виробу. При роботі частини дезінтегратора, що обертаються, утворюють матеріало-повітряний потік.

Продуктивність дезінтегратора по нагнітанню повітря, складає 1000 - 1500 м3/ч. Для скидання надмірного тиску з транспортної системи в середній частині гвинтового конвеєра видачі матеріалу встановлений рукавний фільтр. Для регенерації поверхні, що фільтрує, рукавний фільтр оснащується пристроєм струшування елементів, що фільтрують.

2.5.4 Принцип роботи виробу

Перед початком робіт необхідно:

- Перевірити занулення електрошафи і заземлення виробу.

- Перевірити стан ізоляції струмопровідних кабелів (перевіряється візуально).

- Переконатися у відсутності замикань на корпус виробу струмопровідних частин.

- Перевірити справність пристрою захисного відключення.

Матеріал, що підлягає подрібненню, завантажується у витратний бункер гвинтового конвеєра подачі матеріалу (витратний бункер не входить в комплект постачання виробу).

Встановити перемикач автоматичного вимикача «Мережа» в положення «ВКЛ».

Натиснути кнопку «Д1 Пуск» запуску першого електродвигуна, при цьому сигнальна лампа «Д1 включений» зажевріє зеленим кольором.

Ланцюги управління електродвигунами дезінтегратора мають блокування теплових реле захисту двигуна і амперметрів на момент пуску контактами приставок витримки часу (витримка часу на 20% більше часу розкручування). Після повного розкручування робочого диска агрегату повинні включитися теплове реле і амперметр «Амперметр Д1». Після того, як «Амперметр Д1» почав показувати струм, натиснути кнопку «Д2 Пуск» запуску другого електродвигуна, при цьому сигнальна лампа «Д2 включений» зажевріє зеленим кольором.

Після запуску другого двигуна, «Амперметр Д2» почав показувати струм, натиснути кнопку «Вк1 Пуск» запуску гвинтового конвеєра видачі матеріалу. При цьому сигнальна лампа «Вк1 включений» зажевріє зеленим кольором.

Для запуску гвинтового конвеєра подачі матеріалу одноразово натиснути кнопку «Вк2 Пуск/стоп» перетворювача частоти управління роботою гвинтового конвеєра подачі матеріалу, при цьому на панелі управління частотного перетворювача почне відображатися частота обертання двигуна з наростанням до встановленого значення.

Для уточнення продуктивності помольного агрегату (дезінтегратора) при обробці конкретного виду матеріалу необхідне коректування продуктивності гвинтового конвеєра подачі матеріалу.

Регулювання продуктивності гвинтового конвеєра проводиться при працюючому помольному агрегаті!

Для регулювання продуктивності гвинтового конвеєра подачі матеріалу, в пусковому блоці управління змонтований перетворювач частоти електричного струму. Перетворювач частоти електричного струму дозволяє змінювати частоту обертання подаючого гвинта в широких межах.

Збільшення частоти обертання подаючого гвинта підвищує продуктивність гвинтового конвеєра.

Зменшення частоти обертання подаючого гвинта знижує продуктивність гвинтового конвеєра.

Збільшення кількості матеріалу, що подається в помольний агрегат, відповідно збільшує навантаження на електродвигуни приводу робочих дисків дезінтегратора. Для контролю навантаження на пусковому блоці управління змонтовані амперметри лівого і правого двигуна.

Для коректування продуктивності помольного агрегату необхідно встановити частоту електричного струму близько 25 Гц, включити привід гвинтового конвеєра подачі матеріалу. При цьому навантаження на електродвигуни приводу робочих дисків дезінтегратора збільшиться.

Збільшуючи частоту електричного струму і відповідно підвищуючи продуктивність гвинтового конвеєра подачі матеріалу, необхідно контролювати навантаження на електродвигуни приводу робочих дисків дезінтегратора. Для помольного агрегату, оснащеного електродвигунами потужністю 18.5 кВт кожен, сила струму під навантаженням не повинна перевищувати 35 Ампер.

Матеріал, що підлягає подрібненню, через завантажувальний бункер на бічній пластині корпусу правою (Вузол № 2), подається до центральної частини робочого диска закритої корзини і, переміщаючись до периферії, піддається багатократним ударам тих, що обертаються в зустрічних напрямах пальців-бил. Послідовні удари приводять до швидкого руйнування оброблюваного матеріалу, який через розвантажувальний фланець потрапляє в приймальний бункер гвинтового конвеєра видачі матеріалу.

2.5.5 Пристрій монтажної балки

Монтажна балка служить для установки підйомного пристрою типу: таль ручна ланцюгова.

При комплектуванні талі кареткою (кішкою) таль може застосовуватися для переміщення вантажів по монорельсовому шляху двотаврового перетину (монтажної балки).

Таль ручна ланцюгова використовується при проведенні робіт по обслуговуванню дезінтегратора і інших складових частин виробу.

Підйомний пристрій не призначений для монтажу і демонтажу дезінтегратора на раму виробу.

Монтажна балка може за узгодженням із замовником комплектуватися ручною ланцюговою талью фірми «LEMA» вантажопідйомністю 500 кг, і висотою підйому до 3000 мм.

2.6 Пристрій і робота складових частин виробу

Підставка дезінтегратора є металоконструкцією у вигляді просторової рами з прямокутною підставою, на яку проводиться кріплення корпусу дезінтегратора з електродвигунами, пристроєм продування помольної камери, пристроєм завантаження матеріалу і приймальним бункером матеріалу приведена в додатку Б.

2.6.1 Пластина корпусу права

Корпус-кожух з підшипниковим вузлом, пластиною кріплення електродвигуна, розвантажувальним отвором з приєднувальним фланцем, завантажувальним бункером і приводним валом закритої корзини позначається як Вузол № 2.

Корпус-кожух з підшипниковим вузлом і завантажувальним бункером з кресленням фланця завантажувального патрубка представлений на малюнку 3.

У центральній частині пластини корпусу-кожуха розташований отвір входу приводного валу правого в помольну камеру.

На приводному валу вузла № 2 встановлений монтажний фланець, на якому кріпиться закрита корзина, що складається з робочого диска, кілець кріплення пальців- бил, пальців-бил втулкового типу, болтів кріплення пальців-бил. Пальці - била втулкового типу встановлюються на робочому диску закритої корзини за допомогою болтів і кільця кріплення пальців- бил.

Мал.. 3 - Фланець завантажувального патрубка

Кільця кріплення мають різьбові отвори для установки болтів кріплення пальців-бил. Болти кріплення встановлюються з боку робочого диска закритої корзини. Для установки (заміни) болтів кріплення пальців-бил потрібно демонтувати закриту корзину в зборі, для чого необхідно відвернути болти кріплення робочого диска закритої корзини до монтажного фланця приводного валу.

З'єднання робочих дисків з дисками монтажними - болтове. Приводний вал правий має різьбові отвори для установки веденого шківа клиноременной передачі.

Закрита корзина дезінтегратора представлена на мал.. 4.

Мал.. 4 - Закрита корзина Дезінтегратора

1 - болти кріплення малих втулкових пальців - бил, 2 - болти кріплення великих втулкових пальців - бил, 3 - робочий диск закритої корзини, 4 - великі втулкові пальці - били, 5 - малі втулкові пальці - били, 6 - монтажний диск, 7 - диск кріплення закритої корзини, 8 - болти кріплення закритої корзини, 9 - кільце

На пластині корпусу-кожуха через фігурні пластини кріплення, встановлений корпус підшипників. Корпус підшипників має різьбові отвори для подачі змащувального матеріалу до підшипників дезінтегратора (див. мал.. 6).

2.6.2 Пластина корпусу ліва

Пластина корпусу з підшипниковим вузлом, пластиною кріплення електродвигуна і приводним валом лівим позначається як Вузол № 1.

В центрі пластини корпусу розташований отвір входу приводного валу лівого в помольну камеру.

На приводному валу лівому вузла № 1 встановлений монтажний фланець, на якому закріплена відкрита корзина, яка складається з робочого диска і пальцев- бив втулкового типу. Пальці - бил встановлюються на робочому диску відкритої корзини за допомогою болтів і кілець кріплення пальців- бил. Порядок установки (заміни) болтів кріплення пальців-бил аналогічний розглянутому вище.

Відкрита корзина дезінтегратора представлена на малюнку 5.

Мал... 5 Відкрита корзина дезінтегратора

1- болтів кріплення великих втулкових пальців - бил, 2 - монтажний диск, 3 - робочий диск відкритої корзини, 4 - болти кріплення відкритої корзини, 5 - великі втулкові пальці - били, 6 - кільце

На пластині корпусу через пластини кріплення встановлений корпус підшипників.

Корпуси підшипників, розташовані у Вузлах №1 і 2, мають різьбові отвори для подачі змащувального матеріалу до підшипників дезінтегратора. Рекомендовані сорти змащувальних матеріалів і схема мастила дезінтегратора в таблиці 6.

Корпуси підшипників закриті кришками з отворами для виходу валу. У кришках підшипника встановлені гумові армовані манжети.

Схема підшипникового вузла представлена на малюнку 6.

Мал.. 6 - Схема підшипникового вузла

1 - привертная кришка корпусу підшипника, 2 - масляна пробка, 3 - корпус підшипників, 4 - втулка проставочная, 5 - підшипник, 6 - кільце проставочное, 7 - манжета, 8 - болти кріплення привертной кришки до корпусу підшипник.

У нижній частині корпуса- кожуха, створюючого помольну камеру дезінтегратора, є розвантажувальний отвір з приєднувальним фланцем, який представлений на мал.. 7.

Мал... 7 Розвантажувальний отвір

Оскільки вихідна фракція оброблюваного матеріалу вилітає з розвантажувального вікна з великою швидкістю, необхідно під'єднувати його до приймального бункера матеріалу або транспортної системи відповідно до приєднувальних розмірів розвантажувального фланця, вказаних на мал.. 7.

3. Конструкторські розрахунки

Зважаючи на відсутність готових формул для визначення продуктивності і енергоспоживання дезінтегратора представилося необхідним вивести їх в ході справжньої роботи на підставі даних спеціально поставлених дослідів теоретичних розрахунків.

Максимальна продуктивність дезінтегратора виведена в припущенні, що:

1) теоретична максимальна кількість піску, що уміщається між двома пальцями, відповідає об'єму, займаному зернами, діаметр яких “а” і число яких рівне числу зерен, що зменшуються на ширину корзини. тобто a/b штук (“b” - внутрішня ширина корзини);

2) при кожному повному обороті корзини всі проміжки між пальцями заповнюються і звільняють вказаним в пункті "1" кількістю піску один раз (при попаданні проміжку пальця під струмінь піску, що поступає в дезінтегратор). Продуктивність дезінтегратора рівна:

(3.1)

де n - число оборотів внутрішньої корзини дезінтегратора в хвилину. Коефіцієнт заповнюваної С на підставі даних дослідів в практичних розрахунках слід приймати С = 0,5. Інші позначення приведені на мал.. 3.1.

Аналіз вимірів витрати енергії на пропускання через дезінтегратор пісків різної зернистості і з різним числом оборотів корзин показав, що енергопотреба Е знаходиться в логарифмічній залежності від кількості дезінтегруємого піску G:

ln| E = A + B·G|

де А і В коефіцієнти, що характеризують дезінтегратор.

З них коефіцієнт В практично не мінявся із зміною числа оборотів дезінтегратора, значення ж коефіцієнта А мінялися при цьому сильно.

Мал.. 3.1 - Геометричні характеристики дезінтегратора

Вираз коефіцієнта А було визначено на підставі теоретичних розрахунків і спостережень характеру зносу пальців, що показує, що велика частина енергії, що витрачається дезінтегратором, йде на повідомлення піщинок прискорень. Тому, виходячи з виразу енергії рухомого тіла, теоретична енергопотреба визначається формулою:

Wa = 0,38·10-6·G·Dk2·n2 (3.2)

(3.3)

N - число рядів пальців дезінтегратора;

Di - діаметр відповідного ряду пальців;

n=n1=n2 - число оборотів корзини.

Прийнято, що множник А характеризується цією теоретичною формулою, як величина, кратна Wa. Коефіцієнт “B” вважається практично не залежним від числа оборотів дезінтегратора, але залежним від співвідношення відстані між пальцями (а + d) і теоретично мінімальної середньої відстані між пальцями (P1P2'ср), при якій піщинка, що дістала прискорення від пальця сусіднього ряду, має ще можливість пройти ряд не зачіпаючи пальців (див. мал.. 4).

(3.4)

P1P2'ср виходить як арифметичне середнє величин P1P2'i (всіх рядів корзин), які обчислюються відповідно до позначень з урахуванням швидкостей обертання корзин:

(3.5)

де: r - радіус пальців;

l - радіус піщинки;

R1 - радіус круга центрів пальців першого ряду пальців;

R2 - відповідний радіус другого ряду пальців.

Функція залежності В прийнята статичною, а показник ступеня визначений по методу найменших квадратів рівним 2,5.

Формула для визначення енергопотреби має таким чином вигляд:

(3.6)

Мал.. 4 - Траєкторія руху матеріалу

Теоретичний аналіз формули по екстремальних значеннях показує, що формула застосовна в області BG<1|. Якщо ж добуток B · G опиниться більше одиниці, то його слід вводити у формулу із значенням B · G = 1.

Обчислення приросту питомих поверхонь дезінтегрованого піску (q в м2/кг) на одиницю енергії (у ват-часах), що витрачається, показало, що воно рівне в середньому 4,5 м2/ватгод і є більш-менш постійною величиною для даного матеріалу і установки. При помелі горючого сланцю і сланцевої золи q виявилося значно великим (до 50 м2/ватгод) і знаходиться залежно від твердості матеріалу. Таким чином, отримані всі необхідні дані для визначення основних параметрів дезінтегратора.

4. Розрахунки на міцність деталей привода дезінтегратора

4.1 Розрахунок вала

Для виготовлення вала вибираємо сталь 45 по ГОСТ1050-88, яка має такі механічні характеристики: МПа, МПа, МПа, МПа, МПа.

Орієнтовний розрахунок діаметра вала роблять на кручення за значно зниженими допустимими дотичними напруженнями:

, (4.1)

де - обертальний момент у поперечних перерізах вала;

- полярний момент опору круглого перерізу полого вала;

МПа - допустиме напруження на кручення для валів з легованої сталі. Менші значення - для швидкохідних, більші - для тихохідних.

Низькі значення допустимого дотичного напруження пояснюються тим, що: не враховується згин вала; не беруть до уваги змінність у часі напружень, що виникають; не враховується концентрація напружень.

Обертальний момент на валу привода барабана згідно з розрахунками наведеними у третьому розділі становить Нм.

Діаметр вала d, мм:

, мм. (4.2)

де - крутний момент на валу в Нмм;

- допустиме напруження на кручення, МПа (Н/мм2).

(4.3)

Таким чином для передачі обертального моменту найменша ділянка вала повинна мати діаметр не менше ніж 80 мм.

4.2 Перевірка міцності вала на згин i кручення (складний опір)

Визначаємо навантаження, що діє на вал при роботі привода дезінтегратора. Воно дорівнює максимальному зусиллю, що діє у тяговій стрічці кН

Зусилля, що передаються на опорні ділянки вала у місці встановлення ступиць барабана визначаємо залежністю, Н:

(4.4)

де - коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу зусилля, що діє на вал при роботі ходового пристрою.

(4.5)

Розрахункову схему та епюри моментів приводимо на мал.. 4.1.

Визначаємо реакції опор вала окремо в вертикальній площині. Величини прольотів згідно з попередньою компоновкою ведучого барабану у зборі мм; мм; мм, мм;.

: (4.6)

(4.7)

: (4.8)

(4.9)

: (4.10)

Визначаємо згинальні моменти в характерних точках та будуємо епюри згинальних моментів.

На основі третьої гіпотези міцності, при побудові епюри зведених моментів визначають за формулою:

. (4.11)

Коефіцієнт враховує різниці в характеристиках циклів навантажень. При нереверсивній передачі , де - граничне напруження на витривалість при асиметричному циклі, для вуглецевих сталей МПа [6, c.173]; - граничне напруження на витривалість при віднульовому циклі навантаження, для легованих сталей МПа.

Будуємо епюру обертових моментів.

Мал.. 4.1. Розрахункова схема вала

Тоді

(4.12)

(4.13)

(4.14)

(4.15)

(4.16)

Розрахунковий діаметр вала в точці, мм:

(4.17)

(4.18)

Приймаємо діаметр вала на цій ділянці з урахуванням запасу міцності у 1,5 на циклічну втому рівним 80 мм.

(4.19)

Приймаємо діаметр вала на цій ділянці рівним 80 мм з метою забезпечення встановлення підшипників розрахункової довговічності.

4.3 Перевірка вала на витривалість

Визначити коефіцієнти запасу міцності для небезпечних перерізів вала барабана. Матеріал вала - сталь 45, поверхнево зміцнена.

Перевіримо найбільш небезпечний переріз 2-2, в якому наявний концентратор напружень зумовлений наявністю шпонкового паза та діють великі напруження згину та кручення. Розрахунок на втомну міцність виконуємо у вигляді перевірки коефіцієнтів запасу міцності за умовою для млинів. Розрахунковий коефіцієнт запасу міцності визначають у загальному випадку за формулою:

, (4.20)

де , - коефіцієнти запасу міцності за нормальними та дотичними напруженнями відповідно (без урахування поверхневого зміцнення):

(4.21)

(4.22)

де , - границі витривалості матеріалу валів при симетричному циклі згину i кручення;

, - ефективні концентратори напружень, що залежать від механічних характеристик матеріалу вала та форми концентратора напружень у перерізі вала, де визначають коефіцієнт запасу міцності, для валів з шпонковим пазом виконаним пальцевою фрезою ; ;

; - коефіцієнти, що характеризують чутливість матеріалу вала до асиметрії циклу напружень, можна брати для сталевих валів:

(4.23)

(4.24)

- коефіцієнт, що враховує вплив абсолютних розмірів перерізу вала, та залежить від його матеріалу та діаметра перерізу, .

Для вала нормальні напруження згину змінюються за симетричним циклом:

, (4.25)

(MПа); (Нм); (мм3).

Дотичні напруження для валів, що обертаються тільки в один бік, змінюються за вiднульовим циклом:

, (4.26)

(MПа); (Нм); (мм3).

Осьовий та полярний момент опору перерізу треба брати за фактичними розмірами перерізів. Якщо у перерізі є шпонковий паз, мм3:

(4.27)

(4.28)

За діаметром вала мм згідно зі стандартом вибираємо розміри з'єднання ширина шпонки мм, висота мм, глибина паза на валу мм у ступиці барабану мм.

Тоді

(4.29)

(4.30)

(4.31)

(4.32)

(4.33)

(4.34)

(4.35)

Таким чином розглянутий переріз вала задовольняє перевірці за коефіцієнтами запасу міцності.

4.4 Розрахунок підшипників кочення

Перевірка правильності підбору підшипників кочення для вала виконується розрахунком довговічності підшипників та порівнянням її із заданою довговічністю.

Вихідні дані: потрібна довговічність підшипників, які використовуються у складі машин безперервного транспорту - 40000 год.; навантаження на підшипник - осьове навантаження Н; радіальні навантаження на опори вала Н; Н; кутова швидкість вала с-1; діаметр цапф вала для підшипників мм.

Аналіз умов навантаження та вибір типорозміру підшипників. Розрахункова схема для підбору та розрахунку підшипників вала зображена на рисунку 4.1, на якій вказані напрями сил, що діють на його опори. Оскільки відстань між опорами вала перевищує 1 метр, то для опор вала доцільно застосовувати роликові радіальні сферичні дворядні підшипники, конструкція яких дозволяє компенсувати неспіввісність їх корпусів на несучій рамі, що виникає при монтажі. Зважаючи на значне радіальне навантаження та маючи діаметри цапф під підшипники, будемо орієнтуватися на підшипники легкої серії 3520 по ГОСТ 5721-75, для яких маємо наступні характеристики: базова статична вантажопідйомність кН; базова динамічна вантажність кН.

Визначення розрахункового еквівалентного навантаження на підшипник. Розрахункове еквівалентне навантаження знаходять за формулою [2, с. 446]:

(4.36)

де: - коефіцієнт інтенсивності, для легкого режиму навантаження ;

- розрахункове еквівалентне навантаження на підшипник [2, с.443]:

(4.37)

де , - радіальне та осьове зовнішні навантаження на підшипник відповідно. У даному випадку Н, а для радіальних кулькових підшипників Н.

, - коефіцієнти радіального та осьового навантаження відповідно, для визначення цих коефіцієнтів знаходимо відношення і беремо параметр осьового навантаження .

- коефіцієнт обертання, якщо обертається внутрішнє кільце ;

- коефіцієнт безпеки, при легких поштовхах і короткочасних перевантаженнях до 125% ;

- температурний коефіцієнт, якщо робоча температура опори .

(4.38)

Розрахункове еквівалентне навантаження на підшипник, Н:

(4.39)

З урахуванням режиму навантаження протягом строку служби

(4.40)

Розрахункова довговічність підшипника, млн. об. [2, с. 442]:

(4.41)

де - коефіцієнт, який враховується у тому випадку, коли треба мати підшипники підвищеної надійності, при 90%-й надійності ;

- коефіцієнт, який враховує якість матеріалу деталей підшипника та умови експлуатації, за звичайних умов роботи серійних підшипників для кулькових, крім сферичних, ;

- базова динамічна вантажність;

- показник степеня, для роликових підшипників .

 (4.42)

Розрахункова довговічність підшипника, год.,

, (4.43)

де - частота обертання рухомої обойми підшипника, згідно з розрахунками третього розділу 46,1 хв-1.

(4.44)

Попередньо вибраний підшипник 3520 для опор вала має довговічність більшу від заданої потрібної.

год.

4.5 Розрахунок шпонкових з'єднань

Виконаємо розрахунок для шпонкового з'єднання ступиці ведучого барабана і опорної шийки вала.

За діаметром вала мм згідно зі стандартом вибираємо розміри з'єднання ширина шпонки мм, висота мм, глибина паза на валу мм у ступиці барабану мм.

Перевіряємо міцність шпонкового з'єднання на зминання за формулою [6, с.190]:

, (4.45)

де Т - номінальний крутний момент;

d - діаметр вала, мм;

- робоча довжина шпонки, для призматичної шпонки зі округленими кінцями мм;

- глибина паза на валу;

- допустиме напруження на валу, при посадках із гарантованим натягом та втулкою зі сталі МПа.

(4.46)

Перевіряємо шпонкове з'єднання на зріз.

, (4.47)

де - допустиме напруження зрізання, МПа;:

(4.48)

(4.49)

Розрахуємо шпонкове з'єднання вала барабана із зірочкою ланцюгової передачі.

За діаметром вала мм згідно зі стандартом вибираємо розміри з'єднання ширина шпонки мм, висота мм, глибина паза на валу мм у ступиці зірочки мм.

Перевіряємо міцність шпонкового з'єднання на зминання за формулою (3.15):

(4.50)

Перевіряємо шпонкове з'єднання на зріз.

(4.51)

Всі шпонкові з'єднання привода тягового пристрою дезінтегратора відповідають вимогам несучої здатності.

4.6 Розрахунок болтових з'єднань

Напруження у болтових з'єднаннях виникають після додавання робочого навантаження. Ненапружені болти працюють тільки на розтягання або стиск. Умова міцності болта

(4.52)

(4.53)

де Р - сила, що діє уздовж осі болта, Н;

- внутрішній діаметр різьблення, см;

- напруження, що допускається, при розтяганні (стиску), МПа.

Розрахуємо болтове з'єднання корпуса підшипника нижнього веденого вала з рамою нижньої секції, розривне зусилля, що діє у болтовому з'єднанні дорівнює максимальному зусиллю у тяговій стрічці 11550 Н; допустиме напруження для болтів другої групи міцності зі сталі = 90 МПа. Ураховуючи те, що навантаження прикладене одночасно до чотирьох болтів, що закріплюють корпуси підшипників вала веденого барабана, сила, що діє вздовж осі одного болта з урахуванням коефіцієнта нерівномірності розподілу навантаження, Н становить

(4.54)

(4.55)

Для закріплення приймаємо болти по ГОСТ 7805-70.

5. Охорона праці

5.1 Аналіз потенційних небезпек експлуатації комплексу подрібнення сипких матеріалів.

Фізично небезпечні і шкідливі виробничі фактори комплексу подрібнення сипких матеріалів ( таблиця 6.1) підрозділяються на наступні:

- підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони;

- підвищена або знижена вологість повітря;

- небезпечна напруга в електричному ланцюзі;

- відсутність або недолік відповідного висвітлення;

- недостатня освітленість робочої зони;