Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Модернизация щековой дробилки

Содержание

Введение……………………………………………………………………………

Общая часть………………………………………………………………....

Описание конструкции машины………………………………….....
Система смазки…………………………………………………….....
Достатки и недостатки агрегата……………………………………..

Специальная часть…..………………………………………………………

Краткая характеристика основной дробилки………………….........
Определение производительности щековой дробилки…………….
Определение энергосиловых параметров…………………………...
Расчёт клиноременной передачи щековой дробилки…………........

Выводы……………………………………………………………………………...

Литература………………………………………………………………………….

Спецификация к чертежам………………………………………………………...

ВВЕДЕНИЕ

Непрерывный рост металлургического производства требует ежегодного ввода в эксплуатацию новых, более мощных металлургических агрегатов и постоянной модернизации ранее установленного оборудования с целью повышения его производительности и уровня механизации и автоматизации.

Комплекс работ, обеспечивающих рациональную эксплуатацию действующих и вновь устанавливаемых металлургических агрегатов, складывается из качественного монтажа и наладки, систематического ухода и смазки, своевременного проведения планово-предупредительных ремонтов оборудования. Выполнение указанных работ входит и в повседневные обязанности механизмов металлургических цехов и заводов, а изучения теоретических основ и практических методов их проведения является необходимой и ответственной частью подготовки будущих механизмов металлургических предприятий.

Описание металлургических цехов высокопроизводительным оборудованием, полностью механизированным и в значительной мере автоматизированным, ещё более повышает требования, предъявленные к улучшению организации и техники обслуживания и ремонтов, а также ставит широкие задачи в области изучения характера износов и мер, способствующих повышению надёжности и долговечности.

В проекте представлен расчёт клиноременной передачи, определение производительности, выбор энергосиловых параметров щековой дробилки, приложены чертежи устройства конструкции, с целью модернизации отдельных узлов агрегата.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МАШИНЫ.

Щековые дробилки разделяют на два основных исполнения: с простым движением щеки ЩПД и со сложным движением щеки ЩДС (СМД-109). В свою очередь, различают дробилки ЩДС-1 с соотношением длины приёмного отверстия к его ширине более 1,6 и дробилки ЩДС-2, у которых это отношение достигает 1,6 включительно.

Щековые дробилки составляют 30% общего количества. У щековой дробилки с простым движением щеки точки подвижной щеки движутся прямолинейно или по дуге окружности, близкой и прямой. У щековой дробилки со сложным движение щеки, как в нашем случае, точки подвижной щеки движутся по замкнутым кривым.

Щековые дробилки со сложным движением щеки предназначены для дробления гранитов, базальтов, кварцитов, песчаников, известняков, руд и других подобных горных пород с пределом прочности при сжатии до 300 МПа (3000 кг см²).

Различают дробилки: с верхним подвесом щеки или с нижним её опорной; с шарнирно-рычажным или с кулачковым механизмом привода; с распорными плитами или без них; с жёсткими или упругими кинематическими звеньями; с электроприводом или гидроприводом; с фиксированными траекториями щеки или динамическими перемещениями (инерционные дробилки); с приводом подвижной щеки от одного или двух главных валов; с одной, двумя или тремя камерами дробления.

Несмотря на разнообразие конструкций, наибольшее распространение имеют ЩДП с верхним подвесом щеки (см. рис 1.1.,а). Эта схема шарнирно-рычажного механизма с эксцентрико-шатунным приводом, созданная Бленом в 1858г., при малых усилиях на головки шатуна и шейках вала благодаря небольшому отклонению распорных плит от горизонтали обеспечивает в 15-20 раз большее раздавливающее усилие между щеками. При нижнем подвесе затруднена разгрузка материала.

Рис. 1.1. а – с простым движением щеки и верхним подвесом щеки в точке О₁; б – со сложным движением щеки и одной подвижной щекой; 1 – неподвижная щека; 2 – подвижная щека; 3 – распорная плита; О – ось главного вала.

В бывшем СССР выпуск щековых дробилок регламентирован ГОСТом 7084-80 «Дробилки щековые». Технические условия – по три дробилки с простым и сложным движением щеки: ЩДП – 9х12, ЩДП – 12х15, ЩДП – 15х21 и ЩДС – 1-2,5х9.0, ЩДС – 1-4х9, ЩДС – 2-6х9. В этих обозначениях арабские цифры показывают ширину и длину приёмного отверстия в дециметрах, римские – исполнение. Дробилки ЩДП изготавливаются по «Волгоцеммаш». ЩДС Выксунским заводом дробильно-размольного оборудования. Дробилка ЩДП – 15х21 имеет производительность 600 м³ / с при разгрузочной щели 180 мм, частоте вращения главного вала 140 об/мин и мощности главного привода 250 кВт. Масса – 252т.

Разработана одна из крупнейших в мире более мощная дробилка ЩДП – 21х25 с массой 470т., производительностью 800 м³/ч при разгрузочной щели 250 мм, и при мощности привода 400 кВт. Размер наибольшего исходного куска 1700 мм.

Конструкции дробилок показаны на рис. 1.2.(а, б). Основой служит сборно-сварная станина, воспринимающая усилия дробления. Плоскости распорных плит образуют между собой малый угол β. При рабочем ходе (подъём шатуна) угол β уменьшается, распорные плиты приходят в почти горизонтальное положение нажимая на подвижную щеку. Она приближается к неподвижной щеки, уменьшая выходную щель до минимального размера . При обратном (холостом) ходе шатуна (вниз) угол β увеличивается, щель раскрывается до размера , где S – ход щеки в нижней точке. При этом подвижная щека свершает маятниковое колебательное движение.

Номинальной шириной разгрузочной щели считается размер b – расстояние от вершины выступов одной брони до наиболее удалённой точки впадины на противоположной броне при разомкнутом положении щёк. Футеровки щёк рифление, боковых стенок – гладкие, из стали 110 Г13Л.

По ГОСТ 13757-80 «Плиты дробящие щековых дробилок». Технические условия рифления на плитах имеют треугольную или трапецеидальную форму. Направление рифлений – по ходу материала, вертикальное. Плиты укладывают так, чтобы выступы на плите неподвижной щеки находились против впадин на плите подвижной щеки. Это облегчает дробление кусков, так как дробящее усилие концентрируются на лишней площади выступов футеровочных плит и раздавливание частично заменяется раскалыванием, изломом, при которых пределы прочности при растяжении, изгибе, сдвиге значительно меньше, чем при сжатии. Плиты выполняют симметричными для возможности разворачивания при неравномерном износе, что практически удваивает срок их службы.

а) б)

Рис. 1.2. Конструкции основных дробилок

а) ЩДП; б) ЩДС;

1. Неподвижная щека; 2. Футеровка неподвижной щеки; 3. Футеровка боковой стенки; 4. Футеровка подвижной щеки; 5. Подвижная щека; 6. Ось; 7. Маховик; 8. Крышка шатуна; 9. Роликоподшипник; 10. Главный вал; 11. Шатун; 12. Электрическая клиноременная передача; 13. Электрический вал микропривода;14. Редуктор микропривода; 15. Вал ведущего шкива; 16. Натяжное устройство главной клиноременной передачи; 17. Рама привода; 18. Главный электродвигатель; 19. Клиноременная передача микропривода; 20. Подвеска; 21. Задняя балка станины; 22. Гидравлическое устройство регулирования загрузочной щели; 23. Упор; 24. Сухарь упора; 25. Задняя распорная плита; 26. Сухари шатуна; 27. Передняя распорная плита; 28. Вкладыш подвижной щеки; 29. Замыкающее устройство; 30. Винтовое регулирующее устройство; 31. Защитный кожух.

По сравнению с прежними конструкциями для увеличения степени дробления в настоящее время щековые дробилки изготовляют с увеличенной высотой камеры дробления (пространства, ограниченного щеками и боковыми стенками). Эта высота, примерно в 2 – 2,3 раза больше ширины приёмного отверстия. Кроме того, футеровку неподвижной щеки в нижней части скашивают, создавая в месте разгрузки параллельную калибрующую зону. Ось подвеса подвижной щеки обычно располагается выше верхнего уровня камеры дробления примерно на половине ширины приёмного отверстия. Этим достигается увеличение хода подвижной щеки на уровне приёмного отверстия. Ход щеки на этом уровне принимают равным 0,01 ширины приёмного отверстия.

СИСТЕМА СМАЗКИ.

Подшипники оси подвижной щеки и вала ведущего шкива, сухари и вкладыши подключены к автоматической системы подачи пластичного смазочного материала, подшипники главного вала – к циркуляционной маслосистеме.

В прежних конструкциях применяли баббитовые подшипники скольжения главного вала, в последних – роликовые подшипники.

ДОСТАТКИ И НЕДОСТАТКИ АГРЕГАТА.

Для предохранения машины от поломок при попадании не дробимых тел в их конструкции предусматривают разрушаемый предохранительный элемент. В старых конструкциях таким элементом служили распорные плиты; сейчас на главном валу устанавливают фрикционные предохранительные муфты.

Вспомогательный микро привод с обгонной муфтой облегчает запуск дробилки и позволяет производить его «под завалом», т.е. с материалом. Мощность микро привода составляет 10 – 17% мощности главного двигателя.

Гидравлические или электрические винтовые устройства позволяют изменять ширину разгрузочной щели механизировано, быстро, дистанционно.

Угол обеспечивает работу крупных щековых дробилок, в частности нашей, в самых тяжёлых условиях (дробление прочных материалов окатой формы). Увеличение угла захвата может привести к снижению производительности, уменьшения угла вызывает неоправданное увеличение габаритов и массы и массы дробилок.

Таким образом на данном дипломном проекте ставится задача выполнить энергосиловые расчёты дробления, определить производительность дробилки и подобрать предохранительную муфту для главного вала.

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКО ОСНОВНОЙ ДРОБИЛКИ.

Устройство и технические данные щековой дробилки ЩДС (СМД – 109).

Общий вид дробилки изображён на рис. 2.1.

Таблица 2.1.

Наименование основных параметров и размеров

Нормы для типовых размеров

СМД - 109

Размеры для приёмного отверстия, мм:

Ширина

Длинна

400

900

Наибольший размер пуска исходного мателиала, мм

340

Ширина выходной щели, мм;

Номинальная

Диапазон регулирования, не менее

+30

Производительность (при номинальной ширине выходной щели),

не менее

Установленная мощность электродвигателя главного привода, кВт, не более

Габаритные размеры, мм, не более

Длинна

Ширина

Высота

Масса * дробилки т., не более

2500

2400

2200

*Масса дробилки указана без электродвигателя, салазок, клиновых ремней, приспособлений, инструмента и запасных частей.

Дробилка СМД – 109 предназначена для дробления материала с пределом прочности при сжатии до 300 МПа, размер пуска дробления D=340 мм, степень дробления .

Размер пуска после дробления

2.2. ОПРЕДЕЛИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ.

Расчётная схема на рис. 2.2.

Рис. 2.2. К расчёту производительности.

Оптимальную скорость эксцентрикового вала устанавливаем из условия, что путь, который проходит призма материала при свободном падении:

где ускорение свободного падения.

Из последней формулы, время падения материала

При одном обороте эксцентрикового вала подвижная щека делает одно полное качение и время отхода щеки

где - угловая скорость вращения вала.

Для свободного выпадения материала в виде призмы, необходимо, чтобы , тогда

Из рисунка 2.2. видно что

где S – ход щеки; - угол захвата (угол между щеками при минимальном расстоянии между ними).

Подставляя, получаем

Для определения угла захвата, воспользуемся условием захвата

где - угол трения дробимого материала о плиту. Для условий Константиновского Динасового завода, при дроблении……… угол захвата равен.

принимаем

Тогда оптимальная угловая скорость вращения проводного вала равна.

Оптимальная частота вращения вала

принимаем

Производительность щековой дробилки

где L – рабочая длинна щеки

= 0,25…….0,6 – коэффициент, учитывающий разрыхление материала.

Полученное значение близко к паспортным данным.

Проверка хода подвижной щеки.

Ход подвижной щеки S (перемещение щеки на уровне разгрузочной щеки) (рис. 2.2.) определяют из условия обязательности разрушения. При этом

;

где - напряжение в наибольшем куске; - относительная деформация E – модуль продольной упругости; - предел прочности дробильного материала при сжатии; В – ширина приёмного отверстия.

Ход имени на уровне приёмного отверстия шириной В относится к ходу щеки S на уровне разгрузочной щели радиус L_B подвижной щеки на уровне приёмного отверстия к наибольшему радиусу L₅ щеки, т.е.

Отсюда , тогда

, откуда

где - коэффициент гарантированного дробления наиболее крупного куска (=1,25…….1,5).

Полученная S близко раннее принятому значению S=20 мм.

2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ.

Работа по разрушению твёрдого тела

Максимальное усилие дробления

Исследованиями установлено, что среднее за цикл усилие дробления значительно меньше

где - коэффициент отношения

Среднюю мощность электродвигателя щековой дробилки определяют по эмпирической формуле, при сложном качении щеки

где Н – высота неподвижной щеки, Р=1000 мм; - эксцентриковый вал.

Проверим полученные значения по методике В. А. Баумана.

Эффективное (максимальное) усилие дробления

где q – среднее расчётное давление (по рекомендациям института Механобр), q=3 МПа.

Средняя потребляемая мощность для щековых дробилок со сложным движением щеки

где m – конструктивный параметр, для ЩДС, m=0,5…….0,7

Как видно значения близки

Окончательно принимаем:

Усилие дробления:

Максимальное

Среднее

Мощность дробилки

Для продолжения типовой нагрузки и возможности пуска двигателя под завалом принимают расчётную мощность двигателя.

где =1,3…….1,5 – коэффициент запаса.

Принимаем двигатель МТМ 280910

Тип

Асинхронный с фазовым ротором

Мощность

Р=45

Частота вращения вала двигателя

=600

Для обеспечения равномерной работы дробилки в периоды холостого хода и дробления устанавливают маховики – в первый период накапливается энергия, а во второй период она расходуется.

Количество энергии, отдаваемой маховиком, равно разности кинетической энергии.

где

- средняя скорость вала двигателя,

- степень неравномерности

Мощность холостого хода

, откуда

где - КПД.

Так как работы равны, то

, откуда

Необходимый общий момент инерции масс

Так как маховик будет насаживаться на эксцентриковый вал, то , тогда

2.4. РАСЧЁТ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ.

Исходные данные:

Передаваемая мощность	P=45 кВт
Частота вращения ведущего шкива
Частота вращения ведомого шкива
Межосевое расстояние принять	мм
Пусковая нагрузка	150% от номинальной
Рабочая нагрузка с незначительными толчками
Работа двухсменная

Передаточное отношение ременной передачи

Расчётная схема клиноременной передачи показана на рис. 2.3

В качестве расчётного принимаем сечение ремня В (ГОСТ 1284.1-80).

Имеющий следующие характеристики (рис. 2.4, табл. 2.1.).

По рекомендациям, принимаем диаметр меньшего шкива мм.

Определим диаметр большего шкива, принимая коэффициент упругого скольжения , получаем

мм

Рис. 2.3 Схема клиноременной передачи

Рис. 2.4 Ремень клиноременной передачи

Таблица 2.2. – Размеры клиноременного ремня

Тип ремня

Обозна-чения

сечения

мм

мм²

Предельные

Расчётные длины, мм

мм

Клиновые

По ГОСТ

1284.1-80

12843-80

0(2)

А(А)

Б(В)

В(С)

Г(О)

Д(Е)

8,5

10,5

13,5

23,5

2,1

2,8

4,0

4,8

6,9

8,3

138

230

476

692

1170

400…2500

560…4000

800…6300

1800…10600

3150…15000

4500…18000

6300…18000

125

200

315

500

800

<25

11..70

40..190

110..550

450..2000

1100..4500

>2200

Клиновые узкие по ТУ38-40534-75 и ТУ38-105161-84

УО

УA

УБ

УВ

8,5

2,8

3,5

4,8

159

278

630…3550

800…4500

1250…8000

2000…8000

140

224

<150

90..400

300..2000

>1500

По ГОСТ 1284-68 принимаем диаметр шкива для сечения В, м.

Определим скорость сечения ремня

Значение скорости не выходит из пределов рекомендуемых скоростей для рассматриваемого сечения.

Условие соблюдено.

Длинна ремня определяется по формуле

мм.

Принимаем расчётную длину ближайшей вычисленной: L=7000 мм.

Так как стандартная и вычислительная длинна увеличиваются лишь на 2 мм, межосевое расстояние не уточняем. Натяжение ремня производится перемещением двигателя.

Определим число прогибов ремня.

Угол обхвата по формуле

Коэффициент угла обхвата

Коэффициент скорости

Для данного типа ремня из справочника, принимаем полезное напряжение , при

Полезное допускаемое напряжение в заданных условиях по формуле

где - коэффициент динамичности.

Определим число ремней по формуле

шт.

Окончательно принимаем девять ремней В-2650Т ГОСТ 1284-68.

Определим усилия ведущей и ведомой ветви ременной передачи:

В ведущей ветви

Н;

В ведомой ветви

Н.

где е – основание натурального логарифма,

- угол скольжения, равный 0,7 от угла обхвата α;

- коэффициент трения скольжения.

Напряжение в ремне, вызванные центробежными силами, определяются как в свободно вращающемся маховике,

где =1200 - плотность материала ремня.

Максимальные напряжения в ведущей ветви будут равны

Напряжение в ведомой ветви

Суммарная эпюра напряжений, возникающая в ремне представлена на рис.2.4.

Расчётная долговечность по формуле

часа,

где m - показатель степени (m=8 – для клиновых ремней); - предел выносливости, для клиновых ремней ; - число пробегов в секунду; - коэффициент учитывающий влияние передаточного числа: при ; - коэффициент, учитывающий непостоянство нагрузки: при постоянной нагрузке , при изменении нагрузки от 0 до расчётной величины .

Рис. 2.4 Суммарная эпюра напряжений, возникающая в ремне.

Обычно для клиновых ремней общего назначения ч.

Шкивы клиноременной передачи выполняем литыми из чугуна.

Определим размеры шкива (рис. 2.5.).

Для ремня сечением В по рекомендациям ГОСТ 1284-68, принимаем b=22, t=25,5 мм, S=17мм, e=20мм, c=5.4мм,

Ширина шкива

Наружный диаметр шкивов

Посадочный диаметр шкива принимаем 170 мм.

Длинна ступицы

Принято мм.

Для дальнейшего расчёта вала дробилки необходимо определить силы, действующие на малый шкив. Расчётная схема представлена на (рис. 2.6.)

Угол в радианах равен

Так как ось клиноременной передачи наклонена к горизонту на то это необходимо учесть при определении вертикальной и горизонтальной составляющей давления на вал.

Вертикальная составляющая давления на вал

Рис. 2.5. Шкив клиноременной передачи

Рис. 2.6. Схема сил, действующих на малый шкив.

Горизонтальная составляющая давления на вал

Для проверки полученных результатов, при помощи расчётного модуля КОМПАС-SHAFT 2D, входящего в состав в систему автоматизированного проектирования Компас-3D, был проведён многовариантовый расчёт клиноременной передачи. Бланки отчётов, содержащие расчётные данные, произведены в положении. Анализируя полученные данные, видим, что фактические напряжения и значения коэффициентов запаса лежат в пределах принятых нами.

ВЫВОДЫ

В дипломном проекте была рассмотрена щековая дробилка СМД-109 (ЩДС) со сложным движением щеки, находящимся на первом участке дробильно-помольного цеха Красноармейского Динасового завода. Были рассмотрены её недостатки, назначения, конструкция, предоставлены расчёты клиноременной передачи с несколькими вариантами для сравнения и достижения таких параметров как долговечность (ресурс на износ ремней), а также с экономической точки зрения.

При расчёте клиноременной передачи видим, что коэффициент запаса лежит в норме.

Таблица 2.3.

Проектный расчёт клиноременной передачи
Исходные данные
Наименование параметра	Ведущий шкив	Ведомый шкив
Предварительное передаточное отношение	2,744
Предварительное межцентровое расстояние, мм	1500
Передаваемая мощность, кВт	45
Частота вращения ведущего шкива, об/мин	590
Коэффициент динамичности нагрузки и режима работы	1,5
Тип ремня	кордшнуровой
Определяемые параметры
Диаметр шкива, мм	355.000	1000.000
Действительное передаточное отношение	2,845
Действительное межцентровое расстояние, мм	1140,000
Обозначения ремня	D ГОСТ 1284.1-89
Длинна ремня, мм	4500,000
Количество ремней	4
Окружная скорость, м/с	10,967	10,857
Угол профиля канавок шкива, мм
Наружный диаметр шкива, мм	371,200	1016,200
Глубина канавок шкива, мм	28,000	28,000
Ширина канавки по наружному диаметру шкива, мм	32,300	32,900
Расстояние между канавками шкива, мм	37,000	37,000
Расстояние от торца шкива до середины крайней канавки, мм	24,000	24,000
Ширина шкива, мм	159,000	159,000
Расчёт на выносливость
Расчётное напряжение, МПа	3,440
Допускаемое напряжение, МПа	4,038
Коэффициент запаса	1,174

Модернизация щековой дробилки 📙 Курсовая → 🆔 133029