Расчет валковой дробилки для дробления угля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Иркутский государственный технический университет

Кафедра химической технологии неорганических веществ и материалов

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине Оборудование и основы проектирования

Расчет валковой дробилки для дробления угля

Выполнил студент

группы ХТС - 05

Саливанчук Е.А.

Нормоконтролер

доцент Пешков М.П.

Иркутск 2009 г.

Оглавление

валковый дробилка измельчение

1. Общие сведения и классификация

2. Конструкция валковых дробилок

3. Валковые дробилки

3.1 Валковая дробилка тонкого дробления

3.2 Валковая дробилка мелкого и среднего дробления

3.3 Дырчатые вальцы

3.4 Валковая дробилка среднего дробления с зубчатыми валками

3.5. Камневыделительная валковая дробилка

3.6 Одновалковая дробилка

4. Расчет дробилки

4.1 Диаметр валков

4.2 Длина валков

4.3 Расчетная производительность

4.4 Мощность двигателя

Заключение

Список литературы

1. Общие сведения и классификация

Валковые дробилки широко применяются в промышленности строительных материалов, особенно при измельчении вязких и влажных материалов. Валковые дробилки служат для тонкого, среднего и мелкого дробления глинистых материалов, шамота, кварца, шпата; вторичного дробления твердых пород (известняка, угля, различных руд и т.д.).

Принцип действия этих дробилок состоит из измельчения материала в основном раздавливанием, частично - истиранием, ударом или изгибом между двумя вращающимися навстречу друг другу валками с гладкой, зубчатой или рифленой поверхностью. Дробилки классифицируют по следующим трем признакам:

По методу установки валков: дробилки с одной парой подвижных и другой парой неподвижных подшипников; дробилки с подвижно установленными подшипниками;

По конструкции валков: дробилки с зубчатыми валками; дробилки с ребристыми валками; дробилки с гладкими валками;

По принципу действия: валковые дробилки, действующие раздавливанием; валковые дробилки, в которых раздавливание сочетается с истиранием, раскалыванием или разрыванием материала; валковые дробилки, действующие раздавливанием и частично ударом.

Валковые дробилки строятся с валками диаметром от 400 до 1500 мм и более.

Ширина валков принимается равной 0,4-1,0 диаметра валков. Степень измельчения в зависимости от свойств измельчаемого материала, конструкции валков и принципа действия дробилки принимается: для твердых пород - до 4, для мягких вязких - до 6-8; при дроблении в зубчатых валках вязких глинистых материалов - до 11-12 и более. Производительность валковых дробилок в зависимости от размеров валков, числа их оборотов и вида измельчаемого материала колеблется от 5 до 100 т/ч и более.

2. Конструкция валковых дробилок

Конструкция валковой дробилки весьма проста (рис. 1). Рабочим органом в валковой дробилке являются два цилиндра (валка), вращающихся навстречу друг другу и раздвинутые на расстояние, определяемое максимальным размером выходящего продукта. Материал, подлежащий дроблению, вследствие трения затягивается между валками и при этом постепенно измельчается.

Рис. 1. Схема валковой дробилки

Внутри станины 1 установлены валки 2 и 3, валы которых смонтированы в подшипниках 4 и 5. Подшипники 4 болтами жестко прикреплены к станине, а подшипники 5 удерживаются пружинами 6, которые предохраняют от поломки шестерни, станину и другие детали в случае попадания в дробилку недробимого предмета, пружины позволяют валку 2 отойти от валка 3 и пропустить недробимый предмет через щель между ними. Привод валков осуществляется через ременную передачу, шкив 7, вал 12 и шестерни 8,9,10 и 11 (или только через ременную передачу). Шестерни 10 и 11, соединяющие валы валков, изготовляют с удлиненным зубом с увеличенным модулем.

Дробилки с одним подвижным валком (рис. 2) наиболее распространены. Почти во всех существующих конструкциях валковых дробилок один из валков установлен в подвижных подшипниках, скользящих по направляющим. Подшипники удерживаются на месте пружинами, сжимаемыми при помощи специальных болтов. При попадании посторонних предметов пружины под увеличивающейся при этом нагрузкой дают осадку, зазор между валками увеличивается и инородное тело выпадает из дробилки. Далее, под действием пружин подшипники с валком возвращаются в исходное положение.

Рис. 2. Схема валковой дробилки с одним подвижным валком

В дробилках с подвижно установленными подшипниками (рис. 3) обе пары подшипников подвижные, упираются в пружины, и поэтому при попадании посторонних предметов оба валка раздвигаются и пропускают инородные тела. Так как валки, расходясь, движутся в противоположном направлении с одинаковой скоростью, а возникающие при перемещении валков силы инерции взаимно уравновешиваются, то дробилки этого типа работают относительно спокойно и их называют уравновешенными. Однако этот тип дробилок вследствие сложности конструкции и дороговизны не нашел широкого применения.

Рис. 3. Схема валковой дробилки с двумя подвижными валками

3. Валковые дробилки

3.1 Валковая дробилка тонкого дробления

Валковая дробилка тонкого дробления СМ-24 (рис. 4) с гладкими валками характерна тем, что зазор между валками 1 и 2 устанавливается 1-2 мм, а привод валков в большинстве случаев осуществляется через ременную передачу - шкивы 3 и 4.

Рис. 4. Валковая дробилка тонкого дробления СМ-24

Станина 5 дробилки отлита из чугуна; валки 1 и 2 выполнены без съемных бандажей; валы валков смонтированы в шарикоподшипниках; предохранительным устройством являются пружины 6. Для очистки поверхности валков предусмотрены скребки 7. Кроме того, валки частично самоочищаются благодаря разной скорости вращения.

Вследствие того, что валкам дробилки сообщают разную скорость. Они измельчают материал раздавливанием и истиранием, и поэтому их поверхность подвержена быстрому износу. В целях экономии металла и облегчения ремонта, валки этих дробилок должны изготавливаться со сменными бандажами из высококачественной стали. Для удлинения срока службы поверхность валков должна навариваться твердым сплавом.

3.2 Валковая дробилка мелкого и среднего дробления

Валковая дробилка мелкого и среднего дробления (рис. 5) предназначена для первичного (грубого) дробления глины, шамота, кирпича и других материалов.

Рис. 5. Валковая дробилка мелкого и среднего дробления

Отличительными особенностями этих дробилок является то, что они имеют валки как с гладкой, так и с рифленой или зубчатой поверхностью; зазор между валками устанавливается в пределах от 3 до 30 мм; привод валков в большинстве случаев осуществляется через ременную передачу и две пары цилиндрических шестерен, причем шестерни, соединяющие валы валков, выполняются с удлиненными зубьями.

Часто валкам сообщают разную окружную скорость вращения, в результате чего они дробят материал раздавливанием и истиранием, а в дробилках с зубчатыми валками - ударом и изгибом.

Для того чтобы валки могли захватывать более крупные кучки материала, в некоторых конструкциях дробилок (например, СМ - 12) один из валков имеет продольные полукруглые выемки. В этом случае валки диаметром 600 мм могут захватывать куски материала диаметром 60 - 85 мм в поперечнике.

3.3 Дырчатые вальцы

Дырчатые вальцы предназначены для тонкого и мелкого дробления глины и формования гранул при производстве керамзита. Устройство и привод машины понятны из рисунка 6.

Дырчатые вальцы состоят из тихоходного 1 и быстроходного 2 валков, рамы 3, направляющих 4 для подвижных подшипников 5, пружин 6, приемной воронки 7. Глиняная масса, подлежащая измельчению, подается в приемную воронку и затягивается между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. Имеющиеся в глине каменистые включения дробятся. Глиняная масса, затягиваемая и измельчаемая валками, продавливается через отверстия 8 внутрь валков в виде отдельных полосок и далее отводится. Рабочий зазор между валками устанавливается равным 5мм.



Рис. 6. Дырчатые вальцы

Привод каждого валка осуществляется от отдельного электродвигателя 1 через шестеренчатый редуктор 2 (рис. 7). Передача вращения на тихоходный валок 3 осуществляется через зубчатую пару 4, обеспечивающую отход валка. Возврат валка 3 в исходное положение осуществляется пружинами.

Рис. 7. Кинематическая схема дырчатой валковой дробилки

3.4 Валковая дробилка среднего дробления с зубчатыми валками

Данная дробилка (рис. 8) применяется для дробления глин разной твердости и хрупких материалов.

Рис. 8. Валковая дробилка среднего дробления с зубчатыми валками

Чугунные стенки 10 и 16 станины скреплены между собой стяжными болтами 9, между которыми помещены валки 13 и 17, представляющие собой набор дисков, в которых радиально закреплены вставные зубья. Валы валков установлены в подшипниках 7 и 11. Подшипники 11 жестко скреплены со станиной, а подшипники 7 удерживаются пружинами 8. Валки приводятся во вращение от электродвигателя через ременную передачу и две пары цилиндрических шестерен - 18, 12 и 15. 14. Валки вращаются с различной скоростью навстречу друг другу (отношение чисел оборотов составляет примерно 1:4), причем зубья одного валка проходят между зубьями другого. В процессе работы глина поступает на тихоходный валок; зубья быстроходного валка ударяют по ней, отрывают от нее куски глины и выбрасывают их в щель между валками. Материал из дробилки выходит в виде разорванных кусков. Куски материала такой формы в случае последующей их сушки, имея большую площадь соприкосновения с горячими газами, скорее просыхают.

Скребки, закрепленные на осях 2 и 5, под действием пружин 6 и 1, которые скреплены с рычагами 3 и 4, постоянно соприкасаются с валками и очищают их от налипающей глины.

3.5 Камневыделительная валковая дробилка

Камневыделительная валковая дробилка (рис. 9) относится к дробилкам среднего дробления; предназначается для измельчения глинистых пластичных материалов с одновременным удалением твердых включений (камней и других инородных тел).

Дробилка имеет два валка 1 и 2 разного диаметра; у большого валка 1 поверхность гладкая, а у меньшего валка 2 имеются продольные ребра 3. Крепление ребер показано на рисунке. Валы валков смонтированы в шарикоподшипниках, корпусы которых 4 и 5 прикреплены к станине 6, а в корпусы подшипников 7 и 8 упираются пружины 9.

На валу каждого валка установлены приводные шкивы 10 и 11. большой валок имеет угловую скорость = 4,2ч6,3 рад/сек (40-60 об/мин), а меньший = 42ч63 рад/сек (400-600 об/мин).



Рис. 9. Камневыделительная (дизинтеграторная) валковая дробилка

На валу каждого валка установлены приводные шкивы 10 и 11. большой валок имеет угловую скорость = 4,2ч6,3 рад/сек (40-60 об/мин), а меньший = 42ч63 рад/сек (400-600 об/мин).

Имеются конструкции дезинтеграторных валковых дробилок, у которых больший валок приводится во вращение от электродвигателя через редуктор, а меньший - от электродвигателя через клиноременную передачу.

Глина, подлежащая измельчению, через воронку 12 поступает по направляющему лотку 13 на быстровращающийся ребристый валок 2. Под ударами ребер мягкая пластичная глина, поглощая значительную часть энергии удара, деформируется (сплющивается) и с небольшой скоростью отбрасывается на тихоходный гладкий валок 1, который затягивает ее в зазор между валками, где она и измельчается. Твердые куски материала при ударе ребер отбрасываются в сторону гладкого валка, ударяются о верхнюю крышку кожуха 14, отражаются от нее и удаляются через отверстие 15.

3.6 Одновалковая дробилка

Одновалковая дробилка (рис. 10) применяется на цементных заводах для измельчения вязких пород средней и малой твердости (мергеля). На ступице 1 дробильного валка закрепляются при помощи болтов зубчатые сегменты 2 (или бандаж с зубьями). В передней части дробилки на оси 3 шарнирно подвешивается щека 4 с укрепленной на ней дробящей плитой 5. Две тяги 6 с пружинами 7 удерживают щеку в рабочем положении. Наличие тяг и пружин исключает возможность поломки дробилки при попадании в нее посторонних предметов.

Рис. 10. Одновалковая дробилка

Степень измельчения в дробилках данного типа доходит до 15 и более. Валок снабжен зубьями различной высоты: более высокие зубья захватывают и дробят куски, а зубья меньших размеров дробят материал уже до требуемого размера.

Кроме рассмотренных валковых дробилок, имеются еще камневыделительные дробилки, у которых один из валков выполнен с гладкой поверхностью, а другой - с винтовой. В этом случае валки могут захватывать и измельчать куски материала; камни величиной примерно в 13 раз меньше, чем диаметр валка. Куски материала или камни большего размера не захватываются валками, а остаются на их поверхности и перемещаются винтовой нарезкой к разгрузочному отверстию, через которое они удаляются из дробилки. В последнее время для среднего и мелкого дробления начинают использовать щечно-валковые дробилки, представляющие собой сочетание щековой и валковой дробилок. Здесь материал сначала поступает в щековую дробилку, а затем в валковую. Степень измельчения в таких дробилках достигает 15-18.

4. Расчет дробилки

4.1 Диаметр валков

, (4.1.1)

где - диаметр валка, м;

- ширина зазора между валами, м;

- диаметр кусков для дробления, м;

= мм = м;

- угол захвата материала, град.

Деля уравнение (9.1.1) на , получаем

(4.1.2)

Принимая по данным практики (т.е. степень измельчения ), получаем

Принимая и , получаем

Следовательно

м.

4.2 Длина валков

, (4.2.1)

где - длина валка, м;

- производительность валковой дробилки, кг/с;

т/чкг/c;

- окружная скорость валков, об/с;

- коэффициент, учитывающий использование длины валков и разрыхление материала;

- объемная масса материала, кг/м³;

кг/м³=т/м³;

Зная, что , находим

м

Учитывая центробежную силу, действующую на материал, находящийся на вращающемся цилиндре, определим теоретически допустимое число оборотов валков в секунду по формуле

, (4.2.2)

где - коэффициент трения материала о валок;

Приняв , получаем

, об/c.

Практически с целью уменьшения износа рубашки валков число оборотов валков в секунду принимаем

, (4.2.3)

получаем

; об/с.

Находим окружную скорость валков

, (4.2.4)

где - число оборотов валка, об/c;

получаем

об/с

Принимая коэффициент , определяем длину валка по формуле (4.2.1)

м.

4.3 Расчетная производительность

, (4.3.1)

где - производительность валковой дробилки, т/ч;

- объемная масса материала, т/м³;

- число оборотов валка, об/мин;

получаем

т/ч

4.4 Мощность двигателя

, (4.4.1)

где - общий расход мощности для нормальной работы дробилки, Вт;

- КПД;

Найдем среднее удельное давление на валок

, (4.4.2)

где - среднее удельное давление на валок, Мн/м²;

- коэффициент, равный ;

- предел текучести, н/м² ;

н/м²;

- толщина нейтрального слоя, м;

- коэффициент, определяемый по соотношению

, (4.4.3)

 - коэффициент трения материала о валок;

- угол захвата материала, град;

- линейное обжатие материала, м;

- толщина выходящей ленты материала, равная наибольшему размеру выходящих кусков, м;

м.

При коэффициенте и , находим

;

Находим толщину нейтрального слоя

, (4.4.4)

где - начальная толщина поступающего материала, равная наибольшему размеру поступающих кусков, значит м.

получаем

м

Определяем линейное обжатие материала

, (4.4.5)

получаем

м

Подставляя полученные значения в формулу (4.4.2), получим

Мн/м²

Площадь, по которой будет действовать, полученное выше давление равна

, (4.4.6)

где - длина дуги, на которой измельчается материал;

, (4.4.7)

где - угол захвата, выраженный в радианах;

рад.

получаем

м

Подставив полученное значение в формулу (4.4.6) получаем

м²

Вводя коэффициент, учитывающий использование длины валка и степень разрыхления материала ,

, (4.4.8)

получаем

н

Проекция на горизонтальную ось, принимая приближенно, что точка приложения этой силы находится на половине длины дуги, равна

, (4.4.9)

где ;

получаем

н

Суммарный путь, который проходит точка приложения сил нажатия обоих валков нам материал, есть проекция перемещения точек приложения этих сил. Находим величину горизонтального пути, проходимого точкой приложения этой силы (для обеих сил) по формуле

, (4.4.10)

получаем

м

Работа, совершаемая силами на суммарном пути, будет равна

, (4.4.11)

Дж

При этом расход мощности составит

, (4.4.12)

где - число оборотов валка, об/c;

Вт

Мощность, потребляемая на преодоление трения материала о валок равна

, (4.4.13)

где - коэффициент трения материала о валок, равный ;

получаем

Вт

Расход мощности на трение в подшипниках для двух валков будет равен

, (4.4.14)

где - диаметр цапфы валка, м;

- приведенный к валу коэффициент трения качения, ;

- результирующая сила, н;

- число оборотов валка, об/с;

, (4.4.15)

где - сила тяжести валка, н;

, (4.4.16)

где - масса валка, т;

Массу валка найдем по формуле

,

где - объем валка, м³;

, (4.4.17)

где - радиус валка, м;

- длина валка, м;

получаем, что масса валка равна

 (4.4.18)

т

Подставляя полученную массу валка в формулу (4.4.16) получаем

н

Следовательно, результирующая сила равна

н

Принимаем диаметр цапфы валка равный м, получаем

Вт

Находим общий расход мощности для нормальной работы дробилки

(4.4.19)

Вт

Передача от двигателей на шкивы клиноременная. КПД клиноременной передачи принимаем равным . Тогда получим, что мощность двигателя равна

Вт

Заключение

В данной курсовой работе мною была рассчитана валковая дробилка для дробления угля. Приняв угол захвата материала , что соответствует коэффициенту трения материала о валок , получили диаметр валка, равный м и длину валка равную м. Полученное число оборотов валков равно об/сек, окружная скорость валков об/сек. Расчетная производительность т/ч. Среднее удельное давление на валок равно Мн/м², общий расход мощности для нормальной работы дробилки Вт. При коэффициенте полезного действия мощность двигателя Вт.

Список литературы

1. Байсоголов В.Г. Механическое и транспортное оборудование заводов огнеупорной промышленности. Москва «Металлургия» 1981,- 296 с.

2. Ильевич А.П. Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров. Изд-во «Машиностроение» 1968,- 356 с.

3. Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. Учеб. для строительных вузов и факультетов. М., «Высшая школа». 1971.- 382 с. с илл.

Размещено на Allbest.ru