Передвижная дробильно-сортировочная установка

.

Содержание                                                                                                                   

Аннотация                                                                                                                    3

Введение                                                                                                                      4 1.Технологическая часть                                                                                        6

1.1Сведения о щебне и гравии для строительных работ                                    9

1.2 Разработка и описание структурно-технологической схемы                    10

2. . Расчёт потребного количества технологического оборудования            14

2.1.  Подбор щековой дробилки                                                                             14                                                                                  

2.2 Подбор конусной дробилки                                                                              15

2.3 Выбор питателя                                                                                           16 2.4 Выбор грохота                                                                                                      22

3. Область применения  щековой дробилки                                                         25

3.1 Конструктивный расчет                                                                                    27

3.2 Производительность щековой  дробилки                                                       29

4. Расчет деталей на прочность                                                                              31

5. Конструктвно патентный  расчет                                                                      32

6. Охрана труда                                                                                                         34

7. Техника безопастности                                                                                        40

8. Заключение                                                                                                         44                                                                                                                                          

Аннотация

       В курсовом  проекте приведены краткое описание  технологического процесса производства  дробильно-сортировочноой установки,  подбор и расчет необходимого  количества технологического оборудования, определены конструктивные и  технологические параметры щековой дробилки. Кроме того, описано устройство, техника безопасности при эксплуатации и принцип действия с последующим расчетом основных элементов.

       Курсовой проект  состоит из пояснительной записки  на 42страницах,

       содержит: формул-44;

                          рисунков-12;

                          таблиц-5;

                          библиографии 7- наименований  

Введение

Дробильно-сортировочные  заводы относятся к предприятиям промышленности нерудных строительных материалов и предназначены для производства щебня, гравия и песка, используемых для промышленного, гражданского и гидротехнического строительства, а также для строительства автомобильных и железных дорог и других целей. Большим потребителем нерудных материалов является промышленность сборного железобетона.

Дробильно-сортировочные  заводы строятся как предприятия районного значения и как ведомственные предприятия. Они бывают стационарные, сборно-заборные и передвижные. Сооружаются заводы по высотной или ступенчатой схеме. Производительность современных заводов превышает 2,4 млн. м³/год. В качестве типовых приняты дробильно-сортировочные заводы производительностью 400, 600, 1200 и 2400 тыс. м³/год. Они сооружаются, как правило, в стационарных и отапливаемых помещениях.

ПДСУ применяют  для производства щебня и песка  при разработке притрассовых карьеров. Они подразделяются на установки малой (до 10 м³/ч), средней (до 50 м³/ч) и большой (свыше 50 м³/ч) производительности. Современные ПДСУ имеют производительность 500 м³/ч и больше и состоят из двух агрегатов и более.

В качестве сырья  для получения нерудных строительных материалов используют горные породы, обладающие необходимыми качественными показателями по прочности, морозостойкости, истираемости, содержанию вредных примесей и другим параметрам. К таким горным породам относится большинство изверженных и метаморфических пород (гранитов, диабазов, габбро, базальтов и др.), однородных и неоднородных осадочных пород (доломитов, известняков, песчаников и др.), а также гравий и песок. Среди всех месторождений на долю карбонатных пород приходится 40 %. Весь комплекс переработки сырья на дробильно-сортировочных заводах и установках состоит из отдельных взаимосвязанных операций, образующих так называемую технологическую схему.[7]

1 Технологическая  часть

В современной мировой  практике передвижные дробильно-сортировочные  установки изготовляют производительностью  от 1,5 – 3 до 200 – 300 т/ч почти все  крупные машиностроительные фирмы  и предприятия, специализирующиеся на выпуске дробильного оборудования.

По ГОСТу предусмотрен выпуск установок пяти основных моделей: малой (до 10 т/ч), средней (до 50 т/ч) и большой (свыше 50 т/ч) производительности, предусмотрены  специальные, конструкции установок  большей производительности для переработки высокопрочных абразивных, малоабразивных и гравийно-песчаных пород.

Каждая из основных групп  ПДСУ имеет свою область применения и характерные конструктивные и  эксплуатационные особенности.

Установки малой производительности состоят из одного агрегата, и их используют при работах на дорогах местного значения с гравийным и щебеночным покрытием, в гражданском строительстве на строительных площадках для дробления и сортировки рядового щебня, гравия и отходов строительства: бетона, и других материалов. Крупность исходного материала установок не превышает 200 – 210 мм, что затрудняет механизацию добычи. Поэтому применяют их в основном только для получения строительных материалов незначительных объемов (рисунок 1).[3]

Рисунок 1. Передвижные дробильно-сортировочные установки малой производительности

Особенностью установок  этой группы является периодичность  эксплуатации, т. е. машины используют только в строительный сезон по мере необходимости в щебне; возможны их длительные простои в работе и частые переброски с одного объекта на другой.

Установки средней производительности для переработки скальных пород  предназначены для промышленного  и транспортного строительства. Годовая выработка такой установки  составляет 35 – 40 тыс. м³ щебня одной или двух товарных фракций для приготовления асфальто- или цементобетонов (рисунок 2).

Рисунок 2. Передвижные дробильно-сортировочные  установки средней производительности

Эти установки состоят  из двух агрегатов. Крупность загружаемого материала достигает 340 мм, поэтому для загрузки головной дробилки установки можно использовать экскаваторы с ковшом емкостью до 0,5 м³. Установки эксплуатируют на карьерах или полигонах и заводах ЖБИ и АБЗ сезон в одну или в две смены, в ряде случаев в течение всего времени строительства (рисунок 3).

Рисунок 3. Передвижные дробильно-сортировочные  установки большой производительности

Установки большой производительности используют при строительстве магистральных  автомобильных дорог, аэродромов гидротехническом строительстве обычно круглогодично в две смены. Эти установки состоят из отдельных, агрегатов, что позволяет компоновать их в различных сочетаниях в зависимости от горно-геологических условий месторождений и требований к производительности и крупности щебня.

Установки для переработки изверженных скальных пород работают по схемам трехстадийного дробления, снабжены дробилками крупных размеров и выдают две-три деловые фракции щебня. Установки для переработки осадочных и гравийно-песчаных пород работают по схемам двухстадийного дробления. Размер приемного отверстия первичной дробилки ПДСУ большой производительности допускает применение на добычных работах однокубового экскаватора, а также универсальных колесных и гусеничных погрузчиков. [4]

1.1 Сведения  о щебне и гравии для строительных работ

Щебень - продукт дробления горных пород. Для строительных работ щебень подразделяв на фракции (мм):

5...10 или 3...10, 10...20, 20...40, 40...70.

По согласованию с  потребителями для балластного  слоя железнодорожных путей и  для строительства автомобильных дорог фракции могут быть расширены, а для гидротехнических сооружений деление на фракции ужесточается.[7]

Щебень (гравий) с соотношением сторон 1:3 относится к кубовидному, а при большем значении - к игловатому, лещадному. Количество игловатых зерен в щебне в зависимости от его назначения регламентируется соответствующими ГОСТами. Так в кубовидном щебне по массе игловатых зерен должно быть до 15 %; а в щебне категорий: "улучшенный" от 15 до 25 %, "обычный" от 25 до 35%.

Гравий - несцементированные обломки горных пород и минералов различного состава, происхождения, степени окатанности и формы образующиеся в результате процессов выветривания горных пород. Гравий содержит зерна различной прочности, вредные примеси и требует соответствующей переработки и обогащения.

Песок для строительных целей состоит из зерен крупностью менее 5 мм. и по условиям применения в бетонах и растворах подразделяется на природный, образовавшийся в результате естественного разрушения горных пород, дробленый, получаемый путем искусственного измельчения пород, и фракционированный, получаемый разделением на фракции природных или дробленых песков.

В таблицах 1 и 2 приведены  механические характеристики горных пород, используемых для производства щебня. Гравий, песок состоят из различных горных пород, поэтому их характеристики, если приводятся, являются обобщающими. Истинная плотность горных пород, используемых для изготовления щебня, изменяется в узких пределах 2.5...3 г/см³.

Весь комплекс переработки  нерудных строительных материалов состоит из ряда технологических операций, определенная последовательность которых составляет схему переработки и обогащения сырья.

Принятие той или  иной технологической схемы диктуется  в основном характеристикой исходной горной массы (гранулометрическим составом, крупностью, прочностью, загрязненностью и т.д.). Крупность и прочность исходной горной массы, обычно, определяют схему дроблении. Влажность и содержание загрязнений (включения слюды, глины, органики) определяют схему промывки и сортировки. [1]

Таблица 1 Характеристика нерудных материалов

*Насыпная плотность ρ_н=(0.5–0.7)ρ [1]

1.2 Разработка и описание  структурно-технологической схемы

При разработке технологического процесса дробильно-сортировочного предприятия (ДСП) должны быть определены характер, последовательность выполнения и объем отдельных операций с выбором и размещением соответствующего перерабатывающего оборудования. Разрабатываемый технологический процесс должен обеспечивать полную механизацию и автоматизацию всех операций, рациональное сочетание работы карьерного и перерабатывающего оборудования, гибкость технологической схемы, обеспечивающей возможность получения разных сортов готовой продукции. [1]

Основными критериями при разработке структурно-технологической схемы предприятия являются следующие факторы: [1]

- Требуемая степень измельчения:

,                                                                                               (1.1)

где - максимальный размер кусков исходной горной массы, поступающей на переработку, мм (исходные данные); - верхняя граница фракций готового продукта, мм (исходные данные).

- Прочность перерабатываемого материала. Выбираем материал средней прочности 100 – 120 МПа.

Измельчение, как правило, осуществляется в несколько стадий дробления (две или три). После  каждой стадии дробления (в зависимости  от

разрабатываемой структурно-технологической  схемы) рекомендуется осуществлять контрольное грохочение. [1]

Требуемое количество стадий дробления:

,                                                                                          (1.2)

где - единична степень измельчения дробильного оборудования (таблица 3.1 [1]).

Принимаем двухстадийное дробление. Учитывая рекомендации по выбору типа дробильного оборудования (таблица 3.1 [1]), на первую стадию берем щековую  дробилку со сложным движением щеки, а на вторую конусную дробилку мелкого дробления. Для сортировки материала выбираем два вибрационного грохота, в каждом по два сита. Структурно-технологическая схема передвижной дробильно-сортировочной установки представлена на рисунке 4.

Рисунок 4. Структурно-технологическая  схема передвижной дробильно-сортировочной  установки:

1 – первая стадия дробления  (одна щековая дробилка); 2 – вторая  стадия дробления (конусная дробилка  мелкого дробления); 3 – приемный  бункер; 4 – питатель; 5, 8 – ленточные конвейеры; 6, 7 – наклонные двухситовые виброгрохоты.

2. Расчёт и подбор  потребного количества технологического  оборудования

2.1 Выбор щековой дробилки

  Исходя из паспортных данных,  для основных видов дробилок, исходным данным удовлетворяет  щековая дробилка ЩДС 6×9, производительность которой при номинальной щели составляет 62 м³/ч. [5]

Таблица 3.Техническая  характеристика щековой дробилки

Определим часовую производительность на 1 мм номинальной щели, м³/ч·мм[2]:

                                                             q=П/e, где                                                       (1)        

П - производительность дробилки, м³/ч

П = 62                                                                                                                        
е  — ширина номинальной щели, мм                                                               

е = 100

q = 62/100 = 0.62 м³/ч.

2.2 Выбор конусной дробилки

 Для второй стадии дробления необходима дробилка, способная принимать куски 100 мм.

  Исходя из размера загружаемого  материала, а также требуемой  производительности выбираем конусную  дробилку КСД - 1200Т [1].    

Таблица 4. Техническая  характеристика конусной дробилки

Рисунок 6. Конусная дробилка мелкого дробления КСД-1200Т.

Дробилка на второй стадии должна обеспечивать прием куска материала 100 мм. при производительности 60 м³/ч. Ранее рассмотренная дробилка КСД-1200 Т при минимальной щели 10 мм. имеет максимальный выходящий кусок:

d^’_max=10*2.2=22 мм. [2]

                Такие покзатели нас устраивают, и мы принимаем дробилку второй  стадии дробления КСД-1200.

о будет устраивать либо третью стадию дробления, либо организовывать “замкнутый цикл”, т.е. материал более 10 мм. после  контрольного сита отправлять во вторую дробилку. Но третью стадию дробления не экономично устанавливать из-за маленькой производительности и маленького размера куска. Следовательно, после конусной дробилки КСД – 1200 Т, материал крупнее 10 мм поступает на повторное измельчение в эту же дробилку.[2]

2.3 Выбор технологического оборудования для хранения, дозирования и подачи материала.

2.3.1 Выбор питателей

      В качестве питателя  щековой дробилки принимаем ленточный  конвейер производительностью 60 м³/ч

Рисунок 3. Расчетная схема конвейера

                    Рисунок  4  . Пластинчатый питатель ДРО 1049.

 Согласно методике, произведем следующие расчеты.[3]

   Ширина  ленты конвейера:, где                                                                                                                                                                                                             (2)

П_к=60- производительность конвейера, м³/ч;

С=0,95- коэффициент  снижения производительности в зависимости от угла наклона β при β =14;

V=1,3- скорость движения ленты транспортировке щебня , м/с;

ρ=1,7- плотность  щебня, т/м.[3]

м

   Окончательно  ширину ленты выбираем из нормального  ряда, округлив расчетное значение до ближайшего стандартного В₀=0,3м.

     Производим уточнение рабочей  скорости движения ленты, м/с.

, где                                                                                                     (3)                         

В=0,25-расчетная ширина ленты, м;

В₀=0,3- принятое значение ширины ленты по стандарту, м;[3]

V=1,3- предварительно выбранная скорость, м/с.

м/с

      Определяем необходимое число  прокладок ленты:

, где                                                                                                  (4)                       

S_наб- наибольшее натяжение набегающей ветви ленты, Н;

В₀=0,3- принятое значение ширины ленты по стандарту, см;[3]

[σ_р^/]- удельное допускаемое напряжение 1 см одной прокладки, Н/см.

     Для каждой стандартной  ширины ленты имеется допускаемый  диапазон количества прокладок.  Для ширины ленты В₀=0,25, z=3-5 шт.[3]

     Допускаемое напряжение ленты  на разрыв:

, где                                                                                                              (5)                   

k₁ выбирается в зависимости от ширины ленты и числа прокладок: k₁=9 при z=2-3. [3]

Предел  прочности на растяжение зависит  от применяемого материала ленты:

 для  бельтинга Б820 [σ^/_P]=600Н/см².

Н/см

   Наибольшее  натяжение ленты можно определить  методом обхода по тяговому  контуру (рисунок). Точка 1 сбега  ленты с приводного барабана (точка  с минимальным натяжением) принимается  за начало обхода по контуру. В точке 1, согласно схеме, лента конвейера имеет наименьшее S_i . Тогда усилие в точке 2, Н:

S₂=S₁+W_1-2, где                                                                                                             (6)                     W_1-2- сопротивление на порожней ветви конвейера, Н.

 Усилие  в точке 3 тягового контура  конвейера, Н:

 S₃=k₂S₂=k₂(S₁+W_1-2), где                                                                                             (7)                  

k₃- коэффициент сопротивления. При угле обхвата натяжного барабана α-180 k₂=1,05.[4]

S₄=S₃+W_3-4=k₂(S₁+W_1-2)+W_3-4, где                                                                               (8)                  

W_3-4 - сопротивление на наклонном участке грузовой ветви конвейера.

Для определения  усилий S₁ и S₂ требуется найти сопротивления W_1-2 иW_3-4.

W_1-2=(q_лcosβ+q_р.п)LW^/-q_лLsinβ, где                                                                                (9)                

q_л=(245…340)В₀- линейная сила тяжести ленты, Н/м;                                                

q_л=250*0,3=75 Н/м,

β=14- угол наклона транспортера;

q_р.п.=9,81m_р/l_k- приведенное сопротивление вращению элементов роликоопор порожней ветви транспортера, Н/м; [6]                                                                                                 

 m_р=10- масса вращающихся роликоопор, кг; l_k=2,5- расстояние между роликоопорами в порожней ветви, м;

q_р.п.=9,81*10/2,5= 39,3 Н/м.

L=55- длина транспортера;

W^/=0,03- коэффициент сопротивления движению ленты роликоопорам.[6]

W_1-2=(75*0,97+39,3)*55*0,03-75*55*0,24=-805,12Н.

      Сопротивление на участке 3-4

W_3-4=[(q_r+q_л)cosβ+q_р.гр]LW+(q_r+q_л)Lsinα, где                                                             (10)                 

q_r- линейная сила тяжести транспортируемого груза, Н/м

,                                                                                                                  (11)                              Н/м.

q_р.гр.- сопротивление вращению элементов роликоопор груженой ветви, Н/м.

, где                                                                                                       (12)                     

l_гр=1,3м- расстояние между роликоопорами груженной ветви конвейера.[5]

Н/м.

W_3-4=[(182+75)*0,97+75]*55*0,03+(182+75)*55*0,24=3927 Н.

     Силы натяжения S₁ и S₄ связаны отношением:

S₄≤S₁e^μα, где

е- основание  натурального логарифма;

μ- коэффициент  трения ленты о барабан;[4]

α- угол обхвата  барабана ленты, рад.

е^μα=2,56 [3]

S₄=S₃+W_3-4=k₂(S₁+W_1-2)+W_3-4                                                                                        (13)                     

S₁=S₄/e^μα,

S₄=k₂(S₄/e^μα+W_1-2)+W_3-4,                                                                                              (14)                     

S₄=1,05*(S₄/2,56-805,12)+3927,

S₄=5232 Н,

S₁=5232/2,56=2044 Н,

S₂=2044+(-805,12)=1238,8 Н,

S₃=1,05*(2044+(-805,12))=1300,8 Н.

       Наибольшим значением является  S₄=5232, тогда наибольшее число прокладок будет равняться:[5]

                                                                                                         (15)                

Принимаем число прокладок ленты  z=3.

      Расчет привода  конвейера:

      Находим необходимую  мощность двигателя, кВт[4]

, где                                                                                                            (16)                 

W -необходимое тяговое усилие на приводном барабане, Н;

η=0,75- кпд  привода барабана.[3]

     Тяговое усилие на приводном  барабане конвейера, Н

W=S_нб-S_сб=S₄-S₁,                                                                                                            (17)                  

W=5232-2044=3188 Н,

кВт.

Мощность  электродвигателя, кВт:

N_уст=k₃*N, где                                                                                                             (18)                     

k₃=1,13- коэффициент запаса;[3]

N_уст=1,13*3,8=4,3 кВт.

    Принимаем ближащий серийный  электродвигатель марки 4А100L2Y3, с частотой вращения n=2880мин^-1, с мощностью N_дв=5,5 кВт [4]

   Определим  основные конструктивные размеры барабанов конвейера:

   Диаметр  приводного барабана:[6]

D_б.прив.=(120…150)*z,                                                                                                (19)                     

D_б.прив=125*3=375 мм.

Диаметр натяжного  барабана:

D_б.нат.=100*z,                                                                                                                 (20)