Дробилка валковая

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия.

(СибАДИ)

 

 

 

 

Кафедра «ТНКИ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск  2012

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Сибирская государственная  автомобильно-дорожная академия.

(СибАДИ)

 

 

Кафедра «ТНКИ»

«Утверждаю»

Зав. каф. _____________________

«___»     _______________ 2012 г.

 

 

Пояснительная записка

ДВ 03.05.2012.00 ПЗ

К курсовой работе по дисциплине «Конструкция, расчет и потребительские свойства изделий. Строительные и коммунальные машины»

 

Тема работы: «Дробилка валковая».

 

Автор работы:   __________     /Зоммер В.И. гр.СМ-09Т1/

                                       (Подпись)

 

Специальность: 190603 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (строительные, дорожные и коммунальные машины)»

 

Руководитель работы:   ____________    /Титенко В.В./

                                                           (Подпись)

 

Работа защищена:        _______________________

(Число, оценка)

 

 

 

Омск  2012

 

Содержание

 

1.Введение…………………………………………………………………….….4

2.Задание на проектирование………………………………………………..….5  3.Обзор и анализ существующих конструкций……………………………….. 6

4. Выбор основных параметров……………..…………………...……………..10

5. Расчет на прочность валка……………………………………………………14

6. Расчет на прочность длиннозубой шестерни………………………………..17

7.Заключение……………………………………………………………………..18

8.Список использованной литературы…………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   

                                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

  

Строительные машины в настоящее время неотъемлемая часть в любой сфере косвенно или прямо связанной со строительством. Позволяют улучшить и проконтролировать  качество строительства. Ускорить сроки строительства. Облегчить труд человека как частично, так и в целом автоматизируя процесс производства в некоторых отраслях.

В строительстве ежегодно потребляется большое количество каменных материалов: щебня, гравия и песка. Большая часть этих материалов используется на приготовление бетона. Добыча песка и гравия производится в естественных отложениях механическим или гидравлическим способом, а щебня из естественного камня путем дробления взорванных скальных пород. Добываемые каменные материалы перерабатываются на камнедробильных и промывочно-сортировочных заводах, а затем в виде готового продукта стандартного качества доставляются потребителю.

Во многих отраслях промышленности строительных материалов керамической, стекольной, цементной и других широкое распространение получили валковые дробилки, предназначенные для крупного, среднего, мелкого и тонкого измельчения материалов малой и средней прочности, удаления из глины каменистых включений и т.д.

 

 

 

                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Обзор  и анализ существующих конструкций

Роторные дробилки

 Первичная роторная дробилка

Первичные роторные дробилки особенно подходят для переработки  материалов средней и высокой  твёрдости. После попадания в  рабочий сектор ротора загружаемый материал падает на неподвижное било и разламывается при ударе о верхнюю и нижнюю отбойные щеки. Производительность достигает 2500 т/ч, а степень измельчения 1:20. Максимальный размер загружаемого материала составляет прибл. 1000 мм.

Перерабатываемый материал: известняк, гипс, поташ, вскрышная порода, шлак

Вторичная роторная мельница

Вторичные роторные мельницы используются при разработке месторождений каменного угля и соли, производстве извести, гипса, керамики и на предприятиях металлургической промышленности для дробления материалов низкой и средней твёрдости. После попадания в рабочий сектор ротора загружаемый материал падает на неподвижное било и разламывается при ударе о верхнюю и нижнюю отбойные щеки. Производительность достигает 1000 т/ч, а степень измельчения ? 1:20.

Перерабатываемый материал: известь, гипс, уголь, соли, металлургические материалы

    Рисунок 1- Первичная  роторная дробилка

 

 

 

Валковые дробилки

BTM Technologies / Решения / Дробление / Валковые дробилки

Одновалковая дробилка

Одновалковые  дробилки используются на угольных электростанциях, предприятиях химической, металлургической и добывающей нерудные полезные ископаемые промышленности для щадящего дробления материалов низкой и средней твёрдости. Вращающийся валок и противолежащая подпружиненная рабочая щека (гребенка) дробилки образуют клиновидную камеру дробления. Дробление происходит в результате возникновения в материале напряжений сжатия и среза. Производительность достигает 1200 т/ч, а степень измельчения 1:6.

Перерабатываемый  материал: уголь, известь, гипс, соли, шлак

Зубчатая  дробилка / дробилка горячего агломерата

Зубчатые дробилки используются на предприятиях металлургической промышленности для предварительного дробления горячего агломерата. Дробильный валок и колосниковая решётка для чушек образуют единый дробильный узел, при этом подача горячего агломерата производится с помощью агломерационной ленты и загрузочного стола. Материал попадает под дробильные валки и разламывается на колосниковой решетке. Производительность достигает 1000 т/ч, а степень измельчения 1:6.

  Перерабатываемый  материал: горячий агломерат

  Двухвалковая  дробилка

Двухвалковые  дробилки находят широкое применение при подготовке продукта к последующей переработке и служат для щадящего дробления сыпучих материалов низкой и средней твёрдости.  Разламывание загружаемого материала происходит между противоходными валками, а измельчение вследствие возникновения в материале напряжений сжатия и среза. Производительность достигает 2000 т/ч, а степень измельчения 1:6.

Перерабатываемый  материал: известь, гипс, уголь, кокс, металлургические материалы  
 
Гладковалковая мельница

Гладковалковые  мельницы используются на угольных электростанциях, коксохимических производствах, при  производстве керамики, на сталеплавильных заводах, предприятиях энергетической, химической, металлургической и добывающей нерудные полезные ископаемые промышленности, а также при вторичной переработке отходов. Подаваемый по транспортным желобам загружаемый материал распределяется по всей ширине валков. Валки имеют гладкую рабочую поверхность и индивидуальный противоходный привод. Возможны размеры зерна дробленого продукта существенно меньше 1 мм, производительность достигает 250 т/ч, а степень измельчения 1:5.

Перерабатываемый  материал: удобрения, соль, кокс, уголь, стекло

Двухвалковая  дробилка-классификатор

Двухвалковые  дробилки-классификаторы используются для предварительного дробления в шахте и повторного дробления (вторая и третья ступень). Разламывание загружаемого материала происходит либо между противоходными валками при направлении их вращения вовнутрь (Center-Sizer), либо между валками и рабочими щеками при направлении вращения валков вовне (Side-Sizer). Благодаря наклонному расположению боковин с установленными на них гребенками улучшается захват крупногабаритных кусков. Дробление происходит в результате возникновения в материале напряжений сжатия и среза, создаваемых большим моментом силы на поверхности дробильных валков при их незначительной окружной скорости. Производительность достигает 5000 т/ч, а степень измельчения 1:4.

Перерабатываемый  материал: бурый уголь, уголь, горная порода низкой и средней твёрдости, руда, мел, гипс, известняк, грунт, вскрышная порода и подобные материалы

Трехвалковая  дробилка

Трехвалковые  дробилки используются в промышленности удобрений, на электростанциях и на предприятиях химической промышленности для среднего и тонкого помола загружаемого материала размером до 250 мм при размерах зерна дробленого продукта до 1 мм и менее. Трехвалковая комбинированная дробилка объединяет две ступени дробления в одной машине (одновалковую дробилку и гладковалковую мельницу). На первой ступени в верхней части между рабочей щекой и дробильным валком осуществляется предварительное дробление загружаемого материала. Элементы дробления могут выполняться в виде кольца или рейки. На второй ступени между двумя противоходными валками осуществляется повторное дробление. Валки с индивидуальным приводом обеспечивают оптимальное движение материала.

Производительность  достигает 50 т/ч, а степень измельчения  на каждой ступени 1:4.

Перерабатываемый материал: удобрения, уголь, кокс, химические продукты

Четырехвалковая дробилка

Четырёхвалковые дробилки используются при открытом способе добычи, на предприятиях металлургической промышленности и на электростанциях для дробления материалов низкой и средней твёрдости. Подаваемый по транспортным желобам дробимый материал распределяется по всей ширине валков. Противоходные валки ступени предварительного дробления, рабочая поверхность которых имеет выбранную в зависимости от материала зубчатую структуру, осуществляют дробление загружаемого материала и его передачу на ступень повторного дробления, также снабженную противоходными валками. Производительность достигает 200 т/ч, максимальный размер загружаемого материала составляет прибл. 150 мм, возможны размеры зерна дробленого продукта < 3 мм. Степень измельчения на каждой ступени прибл. 1:4.

Перерабатываемый  материал: уголь, кокс, известняк, гипс, соли

 Двухступенчатая  мельница 

Двухступенчатые мельницы используются в промышленности удобрений и в химической промышленности для дробления материалов низкой и средней твёрдости. Подаваемый по транспортным желобам дробимый материал распределяется по всей ширине валков. Противоходные валки ступени предварительного дробления, рабочая поверхность которых имеет выбранную в зависимости от материала рифленую структуру, осуществляют дробление загружаемого материала и его передачу на ступень повторного дробления, также снабженную противоходными валками. Производительность достигает 30 т/ч, возможны размеры зерна дробленого продукта < 1 мм.

Степень измельчения  на каждой ступени составляет прибл. 1:4.

Перерабатываемый  материал: удобрения, химические продукты, соли

 

 

Для расчета в данном курсовом проекте была выбрана двухвалковая дробилка с гладкими валиками, потому что она наиболее оптимально подходит для дробления сыпучих материалов, а также материалов низкой и средней прочности(мрамор, уголь, гипс, известняк,  руда).  

Валковые дробилки надежны  в работе и имеют высокую производительность 2000 т/ч.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

 

 

 

 

 

 

4. Выбор    основных  параметров

Итак, мне нужно сделать  выбор основных параметров, принимая в расчет эти исходные данные:

- Прочность материала  = 70 МПа

- Продукт dс = 20 мм = 0,02 м

- Производительность  П = 25 м³/ч

Нужно выбрать исходную дробилку, так сказать базовую, для расчёта. Изучив атласы и альбомы конструкций, я выбрал валковую дробилку 600х400 мм. Вот её параметры, необходимые мне для дальнейших расчётов:

Диаметр валка D = 600 мм = 0,6 м

Радиус валка R = 300 мм = 0,3 м

Длина валка L = 400 мм = 0,4 м

Итак, есть все параметры  для дальнейших вычислений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет частоты  вращения валка

 

                                                                           (1)

где

П – производительность дробилки, м³/ч

µ - коэффициент разрыхления  материала в движении (примем = 0,5)

L – длина валка, м

dс – крупность продукта, м

n – частота вращения валка, 1/с

R – радиус валка, м

 

 

Из формулы (1),

                                                                                     (2)               

                n=25/28000*0.5*0.4*0.02*0.3=25/33.6=0.74  1/с

 

Определение  угловой скорости  валка

                                               (3)

 

             υ=2*3.14*0.3*0.74=1.39

 

Максимальная окружная скорость поверхности гладкого валка  не должна превышать 2 м/с, для того, чтобы дробимый материал затягивался  внутрь.

Как мы видим, окружная скорость валка меньше максимально допустимой. Следовательно, можно продолжать расчеты.

Теперь необходимо найти  размер дробимого материала

Затягивание материала  в дробилке с гладкими валками  будет происходить при условии:

                                  

                                                                                                    (4)

    где

d – крупность исходного материала, м

D – диаметр валка, м

    

                                           d=0.6/20=0.03 м

 

 

Расчёт сил дробления

 

Дробящие усилия, они  же силы дробления, будут определяться по пределу прочности каменного материала на сжатие, а также площади, где происходит дробление (рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                    (11)     

где

P – дробящие усилия,

F- площадь, где происходит сжатие/дробление,

σ_сж – предел прочности на сжатие (принимаем 70 МПа).

                                            F=L·B                                                           (12)

                                

                                          B=0,1 · π · R                                                   (13)

                                  

 

Подставив формулы (12) и (13) в формулу (11), получим следующую  формулу для вычисления сил дробления:

                                    Fдробл = 0,314 · σ_сж · R · L                                             (14)

         Fдробл  = 0,314 · 7000000 · 0,3 · 0,4 = 263,7 кН .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет на прочность вала приводного валка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N=Mω

 

ω=1.39 рад/с

 

15000=M*1.39

 

M=15000/1.39=7913 H*м=0.99 *10³ кГ*м

 

Fдробл=263,7 кН=26,4 m=26,4*10³ кТ

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Рисунок  3- Эпюра крутящего момента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Рисунок  4- Эпюра изгибающего момента

 
     Расчет на изгиб

     

W_x=π*d³/32

 

W_k= π*d³/16

 

δ_max=M_max/ W_x≤[δ]

 

d=13 см

 

W_x=215.6 см³

 

 

 

 

Выбираем легированную сталь 40ХНМА

 

 

 

Расчет на кручение

 

 

Поскольку, напряжения нормальное и тангенсальное не превышает  допустимого, то вал выдерживает заданную прочность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производительность дробилки

 

При условии непрерывной  подачи материала производительность дробилки будет равна

 

                                                         (21)

 П – производительность  дробилки, м³/ч

µ - коэффициент разрыхления  материала в движении (примем = 0,5)

L – длина валка, м

dс – крупность продукта, м

n – частота вращения валка, 1/с

R – радиус валка, м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Заключение

 

Во многих отраслях промышленности строительных материалов керамической, стекольной, цементной и других широкое распространение получили валковые дробилки, предназначенные для крупного, среднего, мелкого и тонкого измельчения материалов малой и средней прочности, удаления из глины каменистых включений и т.д.

Анализ зарубежного  опыта показывает большое распространение  валковых дробилок различных конструкций  для дробления самых разнообразных  материалов, особенно в составе передвижных  дробильно-сортировочных установок. Это объясняется тем, что валковые дробилки наиболее приспособлены для переработки очень распространенных материалов, склонных к налипанию или содержащих липкие включения. Во время работы дробилок налипший на поверхность валков материал срезается очистными скребками и при необходимости отводится в сторону. Применение дробилок других типов на переработке таких материалов или вообще невозможно, или вызывает частые простои, связанные с длительной и трудоемкой работой по очистке камеры дробления. Возможность перерабатывать материалы, склонные к налипанию на рабочих органах, выгодно отличает валковые дробилки от других типов дробильного оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Список использованной литературы

 

 

1 Иванов В. Ф. Дробильно-сортировочное оборудование. – Красноярск: Красноярское книжное издательство, 1966.

2 Клушанцев В.В.. Дробилки. Конструкция, расчёт, особенности эксплуатации. – М.: Машиностроение, 1990.

3 Сапожников М. Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов. Атлас – М.: Машиностроение, 1978.

4  Дамдинова Д. Р. Валковые агрегаты для измельчения и переработки    материалов – Улан-Удэ.: Издательство ВСГТУ

5 Артемьев К.А. Дорожные  машины ,Ч.2 –М.: Машиностроение, 1982