Дробилка щековая

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

Кафедра «Дорожные машины»

Курсовая работа по теме:

Дробилка щековая

Омск - 2011

Введение

Щековые дробилки - машины, предназначенные для дробления материала механическим способом под действием усилия: раскалывания, раздавливания и частичного истирания в пространстве между двумя щеками при их периодическом сближении.

Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления различных материалов во многих отраслях народного хозяйства, в основном в горно-рудной промышленности и промышленности строительных материалов.

Существует большое число конструктивных схем щековых дробилок, отличающихся расположением точки подвеса подвижной щеки, типом привода и т.п. Наибольшее распространение имеют дробилки с верхним подвесом подвижной щеки.

Дробилки с простым движением щеки применяются для дробления различных горных пород с пределом прочности на сжатии, не превышающим 350 МПА. Для них характерна большая собственная масса и в отличие от дробилок со сложным движением щеки имеют сравнительно меньший износ дробящих плит и малые нагрузки на подшипниковые опоры эксцентрикового вала.

1. Обзор и анализ конструкций

Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления горных пород средней и большой твердости. Разрушение материала в них происходит при сближении подвязной и неподвижной щек. Имеется несколько разновидностей конструкций цеховых дробило, из которых наибольшее распространение получили дробилки с простым качанием щеки и дробилки со сложным качанием щеки. Во-первых подвижная щека совершает простое качательное движение; а во вторых подвижная щека подвешена на эксцентриковом валу, и траектория движения любой ее точки имеет форму эллипса.

Существует большое число конструктивных схем щековых дробилок, отличающихся расположением точки подвеса подвижной щеки, типом привода и т.п. Наибольшее распространение имеют дробилки с верхним подвесом подвижной щеки.

К дробилкам первой группы относят дробилки, у которых движение от кривошипа к подвижной щеке передается кинематической цепью. При этом траектории движения точек подвижной щеки представляют собой или прямые линии или части дуги окружности. Эти машины называют щековыми дробилками с простым движением подвижной щеки.

Щековые дробилки с простым качанием щеки делятся на подгруппы.

Первая группа, первая подгруппа. Во главе этой подгруппы приведена широко распространенная во всем мире щековая дробилка с простым Движением подвижной щеки, кинематическая схема которой, сохранилась неизменной с момента ее изобретения в 1858 г.

Основные особенности схем первой подгруппы заключаются в следующем.

Подвижная щека совершает качательные движения, центром которых является центр оси подвеса щеки. При этом наибольший размах качания (ход сжатия) имеет нижняя точка подвижной щеки. Чем ближе расположена точка подвижной щеки к приемному отверстию камеры дробления, тем ход этой точки будет меньше.

За ход сжатия какой-либо точки подвижной щеки принимают проекцию траектории движения данной точки на нормаль к неподвижной щеке. Так как в большинстве случаев неподвижная щека вертикальна, то можно условно, рассматривать горизонтальные и вертикальные составляющие траектории движения какой-либо точки щеки. Если горизонтальную составляющую хода сжатия подвижной щеки в нижней точке камеры дробления принять I равной X, то в большинстве существующих конструкций дробилок с простым движением ход в верхней точке камеры будет равен примерно 0,5Х.Вертикальные составляющие хода равны соответственно 0,ЗХ и 0,15Х.

Достоинством схемы следует считать малую вертикальную доставляющую хода сжатия 0,ЗХ и 0Д5Х, благодаря чему уменьшается трение основных рабочих элементов машины - дробящих плит о перерабатываемый материал, т.е. увеличивается срок службы плит, что весьма важно для оценки общей эффективности машины. Другим достоинством этой кинематической схемы является обеспечение большого выигрыша в силе в верхней части камеры дробления (рычаг второго рода), что очень важно при дроблении кусков горной массы больших размеров и высокой прочности.

Доказано, что существенным недостатком этих дробилок, присущим данной кинематической схеме, является малый ход сжатия в верхней части камеры дробления. Из-за малого хода сжатия верхняя часть камеры дробления работает плохо и не обеспечивает достаточным количеством материала нижние, более активные слои камеры дробления, что приводит к значительному снижению производительности.

В верхнюю часть камеры дробления попадают крупные куски материала, для надежного захвата и дробления которых необходим больший ход, чем в нижней части, где дробятся куски меньших размеров и формируется готовый продукт. В дробилке с простым движением щеки имеет место обратное явление, т.е. наибольший ход сжатия имеет низ подвижной щеки, в верхней' же части этот ход значительно меньше. Таким образом, в дробилке с простым движением при выгодных условиях обеспечения необходимых усилий дробления создаются невыгодные условия надежного захвата, и дробления материала в верхней части камеры дробления. Однако отмеченные преимущества данной схемы определяют ее широкое применение при производстве дробильных машин.

Схема щековой дробилки с нижним расположением эксцентрикового вала была впервые предложена американской фирмой «Телсмит», и вначале считалось, что благодаря действию усилий непосредственно на узел эксцентрикового вала ее можно применять только для машин среднего типоразмера. Однако последнее время ряд фирм используют данную схему для своих дробилок, в том числе и для дробилок крупного типоразмера.

Дробилки с кулачковым механизмом привода одно время имели довольно большое распространение. За границей их изготовляла фирма «Акмея (ФРГ), а в СССР - Рыбинский завод.

Широко известии дробилки фирмы «Стартеванта» с кулачковым механизмом с осью подвеса вверху. У этих дробилок подвижная щека приводится в движение кулачковым роликовым механизмом. За один оборот вала щека совершает два полных качания. Фирма «Стартевант» выпускала также дробилки с кулачковым механизмом с нижней осью подвеса схеме. Наличие двойного рычага второго рода в механизме дробилки типа «Стартевант» значительно усложняет конструкцию и не дает большого преимущества. Кроме того, наличие высшей кинематической пары - кулачка и ролика соприкасающихся не по поверхности, а по линии, значительно снижает срок службы механизма дробилки.

Весьма оригинальный привод имеет дробилка с простым движением щеки, сконструированная фирмой «Кротез». При вращении вала шар, заключенный между пятой вала и подвижной щекой, обегает по наклонному выступу щеки и тем самым придает ей качательное движение. Необходимо заметить, что в данной конструкции ограничены возможности передачи больших усилий через точечные контакты шара. Первая группа, вторая подгруппа. Кинематические схема машин этой подгруппы отражают попытки устранить отмеченные недостатки машин первой подгруппы. Однако наряду с устранением недостатков были утрачены некоторые преимущества, а в ряде случаев получены новые существенные недостатки. Например обеспечивается значительный выигрыш в силе (рычаг второго рода) в верхней части камеры дробления, где дробятся крупные куски породы. Машины второй подгруппы этого преимущества не имеют, что усложняет работу, а значит конструкцию трущихся и вращающихся пар. Машины второй подгруппы не получили широкого распространения.

Дробилки, второй подгруппы относятся к дробилкой с простым движением щеки при расположении оси подвеса внизу (схема Додж). Изготовление таких дробилок вызвано стремлением увеличить ход подвижной щеки вверху, где дробятся крупные куски и, наоборот, уменьшить ход ее внизу, где формируется готовый продукт. Однако кинематические схемы этих дробилок нельзя признать удачными, так как действующие в них усилия обратно пропорциональны полезному сопротивлению, т.е. наибольшее усилие может быть получены внизу камеры дробления, а не вверху.

Ввиду малого хода подвижной щеки внизу выходное отверстие дробилки часто забивается материалом. Поэтому дробилки типа Доджа выпускают сравнительно небольших размеров и применяют их там, где требуется мелкий и однородный продукт измельчения. Имеется несколько конструкций этих дробилок при примерно одной и той же кинематической схеме.

Первая группа, третья подгруппа. Создание дробилки фирмы «Шранц» и дробилки фирмы «Стартевант» вызвано стремлением более равномерно распределить ход сжатия по глубине камеры дробления при сохранении преимуществ простого движения, т.е. без большого истирания материала. Однако это достигается довольно сложными конструктивными решениями.

Дробилка с двумя подвижными щеками также может иметь оптимальные ходы сжатия при полном отсутствии вертикальных перемещений одной дробящей плиты по отношению к другой, т.е. отсутствия истирающего действия при дроблении материала. Эта схема несмотря на очевидные преимущества тоже не получила промышленное внедрение ввиду ее сложности.

Первая группа, четвертая подгруппа включает в себя машины, схемы которых по основному принципу распределения ходов сжатия в камере дробления практически ничем не отличаются от схем первой подгруппы, но они представляют отдельную подгруппу потому, что конструктивное исполнение самих машин и привода подвижной щеки обеспечивает им дополнительный технологический эффект (увеличение производительности, степени дробления и др.). В данных дробилках жесткая механическая связь между отдельными звеньями привода заменена объемным гидроприводом. Данная схема имеет весьма большие преимущества, так как обеспечивает возможность управления временем цикла дробления и защиты от перегрузок. Конструкция дробилок с гидравлическим приводом будет рассмотрена ниже.

Фирма «Крупп» (ФРГ) выпускает так называемые щековые дробилки ударного действия. Эти дробилки имеют много интересных конструктивных особенностей, которые подробно рассмотрены ниже.

Для получения более высоких степеней дробления, чем у обычных щековых дробилок, приходится прибегать к двух- или трехступенчатому дроблению, что вызывает необходимость постройки сложных сооружений. Попытки увеличить степень дробления щековых дробилок в одном агрегате привели к созданию дробилок с двумя или несколькими камерами дробления.

Впервые такая дробилка была выпущена в двадцатых годах (дробилка «Бакстер»). В этой дробилке дробление крупных кусков происходило в верхней камере, из которой материал поступал в две камеры мелкого дробления. Подвижные щеки приводились в движение с помощью весьма сложного кулачкового механизма. Эти дробилки распространения не получили.

В пятидесятых годах завода «Цемаг» (ГДР) разработал дробилку, в которых камеры дробления одинаковых размеров и расположены не одна под другой, а на одном уровне. Подвижные щеки, совершающие маятниковое движение, приводятся от общего эксцентрикового вала. Завод «Цемаг» изготовлял эти дробилки трех типоразмеров: 250x400, 375x600 и 600x900 мм. Необходимость загрузки материала в дробилку «Цемаг» с двух противоположных сторон значительно усложняет технологическую схему предприятия и затрудняет доступ к дробилке для ее обслуживания.

Небольшая экономия металла при общем приводе не оправдывает усложнения эксплуатации.

В дробилке фирмы «Еберсол» с двумя камерами дробления, одна камера расположена над другой. Верхняя подвижная щека совершает простое движение, а траектория движения нижней щеки напоминает сложное движение с обратным углом наклона распорной плиты. Производительность всего агрегата при данной схеме без промежуточного отсева мелочи между первой и второй ступенями дробления зависит от производительности нижней камеры, имеющей меньшую производительность, чем верхняя. Практика показала, что такую компоновку нельзя признать удачной.

Материал - диабаз

Исходные данные для проектирования:

Размер приемного отверстия - 150*220

Размер конечного продукта - 12 мм

Качание щеки - простое

Прототип дробилки СДМ-115

2. Выбор параметров

Основными параметрами щековых дробилок, от которых зависят надежность и экономичность их работы, и на которых должен базироваться расчет на прочность их элементов, являются: размеры загрузочного отверстия (- длина, - ширина) и камеры дробления (- глубина), угол захвата между подвижной и неподвижной щеками, частота вращения эксцентрикового вала, наибольшее усилие раздавливания ; требуемая мощность двигателя ; маховый момент (характеристика маховика) , обеспечивающий достаточную равномерность хода машины при работе; производительность машины П.

2.1 Определение размеров загрузочного отверстия и камеры дробления

Основным параметром, характеризующим щековую дробилку, является величина загрузочного отверстия /зева/. Ширина этого отверстия a определяет наибольший допустимый размер загружаемых кусков материала D. Найдем исходный продукт по формуле /1.3/:

(1)

i-степень измельчения материала, i=10

d-размер куска продукта, мм,

D-исходный продукт, мм.

(2)

Затем найдем ширину загрузочного отверстия, преобразовав формулу /1.4/:

D = (0, 80 ... 0, 85) a, мм

D=0.8*150=120мм

а=200/0,8=250мм.

Глубина камеры дробления H должна быть в 2-2,5 раза больше ширины камеры/1.4/, т.е.

H = (2 … 2,5) a, мм(3)

H = 150 * 2 = 300 мм.

2.2 Определение угла захвата

По данным ВНИИСтройдормаша, угол зацепления = 18-19?является оптимальным для дробления пород с пределом прочности при сжатии до = 3000 кг/см?.

Таким образом, для определения угла захвата выбираем горную породу мрамор с пределом прочности при сжатии до = 1000 кг/см?. Угол зацепления = 19?. Полученный угол является предельным для надежных работ дробилки.

При = 19? определили наибольшую ширину выходной щели dmax/1.4/:

tag = ; (4)

dmax=-Нtg+a,

dmax=-300+150=47мм.

2.3 Определение частоты вращения эксцентрикового вала

Для дробилок с простым качением щеки оптимальное значение эксцентрикового вала n рекомендуется определять по зависимости /1.5/.

n = об/мин(5)

S - ход щеки в нижней зоне, у выпускной щели дробилки

2.4 Величину оптимального хода подвижной щеки в нижней зоне можно определить по зависимости

Sпр. = 8 + 0,26* dmax, мм(6)

Sпр. = 8 + 0,26 *47 = 26 мм

После найденной величины оптимального хода подвижной щеки в нижней зоне, можно определить значение эксцентрикового вала

n = 470 = 51,8 об/мин

3. Определение производительности

Для определения производительности обычно пользуются теоретической зависимостью

n-частота вращения эксцентрикового вала, (об/мин):

b-длина камеры дробления, (м);

S-ход подвижной щеки у выходной щели дробилки, (м);

d-средний размер готового продукта, (м);

-коэффициент разрыхления выходящей из выходной щели массы продукта,=0,30…0,65;

4. Определение мощности двигателя

Для определения мощности двигателя наибольшее распространение получила формула Л.Б.Левинсона/1.10/:

N = кВт,(8)

Где - предел прочности камня, кВт;

n - частота вращения эксцентрикового вала, об/мин;

D - размер исходного материала в см;

d - средний размер готового продукта в см;

E - модуль упругости исходного материала в кВт

- К.П.Д. механизма привода = 0,8.

N = = 8,4 кВт

5. Расчет маховика

Расчет маховика дробилки сводится к определению его характеристики (махового момента) и конструктивных размеров/1.20/:

(9)

Где: - объем дробимого материала,;

N-мощность двигателя, кВт;

n-частота вращения вала, об/мин;

степень неравномерности; .

=356,4

-характеристика маховика, по величине которой можно определить его конструктивные размеры, для чего предварительно задаются диаметром маховика , исходя из величины его скорости V/1.21/.

дробилка захват узел вал

Приняв конструктивно диаметр маховика, определяют его вес. Полный вес маховика со спицами и ступицей определяются по формуле/1.21/:



6. Расчет на прочность

6.1 Определение максимального усилия дробления

Максимальное усилие дробления рассчитывается по формуле /1.12/:

Где:

-ход подвижной щеки в точке приложения силы Qmax,измеряемой по линии действия силы (определяется графическим путем).

По данным В. А. Баумана (ВНИИстройдормаш) можно принять, что точка приложения усилия расположена на 1/3Н (здесь Н-высота камеры дробления, считая от верхней кромки неподвижной щеки).

1,3кН (13)

Где: -плечи действия сил.

Следует принять, что/1.21/:

Сжимающее усилие Т, действующее вдоль распорной плиты, при крайнем верхнем положении будет/1.12/:

Определим растягивающее усилие, действующее на главный шатун /1.12/:



6.2 Расчет эксцентрикового вала на вала на прочность

Этот вал подвергается одновременному действию напряжений изгиба и кручения. Изгибающий момент М определяется в основном силой Р, действующей через подшипники, при помощи которых шатун подвешен на эксцентриковых шейках вала. В приближенном расчете массой маховиков и силой натяжения ремней пренебрегают.

Где N-мощность двигателя привода дробилки, кВт;

n-частота вращения эксцентрикового вала, об/мин.

(19)

Где е-эксцентриситет вала.е=30

Напряжение кручения/3.48/:

Суммарное напряжение/3.48/:

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы была спроектирована дробилка с простым качанием щеки, удовлетворяющая мощности 5,8 кВт.

Список использованных источников

1. «Расчет щековых дробилок». Методические указания к курсовому проекту / Сост. Абрамов С.В. - Омск, изд-во СибАДИ, 1978 - 30 с.

2. «Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации» / Б.В. Клушанцев, А.И. Косарев, Ю.А. Муйземнек. - М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

3. «Дорожные машины. Машины для устройства дорожных покрытий. 2 часть» Артемьев К.А., Алексеева Т.В. - М.: Машиностроение, 1982. - 397 с.

Размещено на Allbest.ru