Конусна дробарка крупного подрібнення з розробкою нерухомого конуса

.

Фактичне передаточне  число

.

Кут ділильного конуса

Частота обертання тихохідного  вала

об/хв.

Число зубців умовного плоского колеса

.

Середня конусна відстань

мм.

Ширина зуба

мм.

Зовнішня конусна відстань

мм.

Зовнішній коловий модуль

мм.

Крутний момент на тихохідному  валі

Н·м.

 

4.1.3. Вибір муфт [4]

 

Муфту встановлено на валі між шківом клиноремінної передачі та ведучою  конічною шестернею.

Виходячі з крутного моменту, що передається муфтою М_кр2 = 38397 Н·м, вибираємо муфту зубчасту загального призначення МЗ №4 ГОСТ 5006-55 з допустимим крутним моментом М_доп = 56000 Н·м.

 

4. 3.Розрахунки на міцність [3, 4, 5]

4.3.1. Розрахунок на міцність вертикального вала

Розрахункова схема навантаження вертикального вала з дроблячим конусом силами, що виникають при подрібненні матеріалу, зображена на рис. 4.1.

 

Рис. 1.6. Розрахункова схема навантаження вертикального вала.

Відстань між точкою прикладання сил і вертикальною віссю обертання конуса

м,

де R₁ = 0,428 м – верхній радіус конуса;

R₂ = 0,9 м – нижній радіус конуса.

Відстань між точкою прикладання сил і нижньою  основою конуса по горизонталі 

м,

де h = 2,1 м – висота конуса.

Горизонтальна складова прикладеної сили

Н,

де q = 80° – кут між твірною конуса і горизонталлю.

Вертикальна складова прикладеної  сили

Н.

Горизонтальна складова прикладеної сили з урахуванням  коефіцієнта послаблення

Н.

Вертикальна складова прикладеної сили з урахуванням коефіцієнта послаблення

Н.

 

 

5. Патентно-літературний огляд конусної дробарки

Конструкція конусної дробарки описана в [1].

В[1] описана конусна інерційна дробарка крупного подрібнення, яка містить корпус із зовнішні конусом і розміщеним в ньому внутрішнім конусом , що встановлений на сферичну опору має вал з дебалансним вібратором, опорою якого служить зубчате колесо, виконане з противагою і штовхачем дебаланса, що входить в зачеплення з конічною шестернею приводу, а також мають засоби обмеження амплітуди і пристрій для регулювання розвантажувальної щілини, що відрізняється тим, що з метою спрощення конструкції і експлуатаційного обслуговування, де балансний вібратор встановлений з можливістю переміщення уздовж вала внутрішнього конуса і зв’язаний із зубчатим колесом за допомогою сферичної п’яти, центр якої суміщений з центром гірацій внутрішнього конуса, а пристрій для регулювання рис.1.6).

            

Рис. 1.7. Схема модернізованого внутрішнього конуса

 

 

В [2] розглянута конусна граційна дробарка крупного подрібнення, яка відрізняється тим що, з метою підвищення надійності та технологічності ексцентрикового вузла, приводна ексцентрикова втулка виконана з пазом і зв’язана з підшипниковою втулкою за допомогою змонтованого на останній бічного виступу, при цьому повідець виконаний у вигляд шарніра і сполучений з виступом, а поверхні контакту противаги і зубчатого колеса виконані плоскими (рис.1.8).

Рис. 1.8. Схема модернізації ексцентрикового вузла

В [3] розглянуто винахід який відноситься до дробильно-розмілюючого устаткування, а власне до приводів конусних граційних дробарок для крупного подрібнення. Метою винаходу є підвищення надійності, зменшення зносу зубів і зниження додаткових навантажень на них і на опори приводного вала, завдяки чому підвищується надійність приводу, а продуктивність збільшується орієнтовно на 10%.(рис.1.9)

Рис. 1.9. Схема приводу конусної граційної дробарки

В  [4] розглянута конусна граційна дробарка крупного подрібнення, яка містить корпус із подрібнюючою чашою і подрібнюючим конусом з сферичною опорою, хвостовик валу, який виконаний у вигляді шарніра і розміщений у стакані веденої втулки, на якій зафіксовано зубчате колесо з противагою, розташованим діаметрально протилежно ексцентриситету втулки, яка відрізняється тим, що з метою підвищення продуктивності, ступеня здрібнення та надійності дробарки противага має підшипникову втулку сполученою з валом подрібнюючого конуса і встановлений на верхній частині зубчатого колеса з можливістю зміщення навколо центру сферичної опори подрібнюю чого конуса, при цьому противага пов’язана із зубчатим колесом за допомогою повідця, розміщеного в площині ексцентриситету приводної втулки. (рис.1.10).

 

 

 

 

Рис.1.10 Схема конусної граційної дробарки

В  [5] розглянута конусна дробарка крупного подрібнення з граційним рухом порібнюючого конуса, яка складається з корпуса, подрібнюю чого конуса, ексцентрикового вузла і привода.Подрібнюючий конус і броньована середня частина корпуса піддаються інтенсивному зношуванні. Корпус дробарки в середній частині виготовляють з отворами, у кожному з яких змонтований опорний ковпак, взаємодіючим з корпусом і плунжером гідродомкрата. При такій конструкції відбувається збільшення ексцентрика, що призводить до зміни середньго розміру матеріалу на виході, а все це сприяє підвищенню продуктивності конусної дробарки.

Призначення опорного ковпака  або стержня з головкою забезпечує розташування стика броней над мостом установки гідродомкрата з урахуванням неточності розмірів броней і їх розклинування, яке може призвести до здвигу броней, а також для попадання цементної заливки на гідродомкрат.

 

 

 

Рис.1.11 Схема модернізованого нерухомого конуса

В [6] розглянуто винахід призначений для крупногого подрібнення твердого матеріалу. Конусна дробарка (рис.1.12) включає рухомий, встановлений на конічний вал, і нерухомий подрібнювальні конуси, воронку з лотком, привід, зубчату конічну передачу з шестернею і колесом, ексцентрикову втулку, сферичний опорний підп'ятник, при чому привід воронки у вигляді планетарногомеханізму встановлений на розташованому під корпусом дробарки нерухомої хрестовини та виконаний з валом, на якому закріплена втулка з прорізом, кінематично - контактуюча з хвостовиком конічного валу з можливістю переміщенні в прорізі, при цьому розположення хвостовика і радіус переміщення вала задані залежністю. Вал планетарного механізму може включати ведучу шестерню, яка знаходиться в зачеплені з трьома сателітами. Винахід дозволяє забезпечити надійність завантаження і рівномірно розповсюджувати твердий матеріал у подрібнювальному отворі, покращити ефективність подрібнення.

Наявність в нижній частині зовнішньої броні подрібнювального конуса виступів, поступово збільшуючись до зони видалення матеріалу, сприяє підвищення ефективності руйнування руйнує мого матеріалу, при зменшенні енерговитрат в процесі подрібнення, підвищенні якості зернового складу подрібнювального матеріалу і зниження зношуваності камери подрібнення.

 

           

Рис 1.12. Схема конусна дробарка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Патентний формуляр

№ п/п	Предмет пошуку	Країна видачі, вид та номер документа	Суть заявленого технологічного рішення та мета його створення
1	Конусна інерційна дробарка крупного подріб-нення	Авторське свідотство СРСР  №759122/1, 1978. Автор:Зарогатський Л.П.	Використання: збагачувальні фабрики Мета винаходу: - спрощення конструкції і експлуатаційного обслуговування, де балансний вібратор встановлений з можливістю переміщення уздовж вала внутрішнього конуса і зв’язаний із зубчатим колесом за допомогою сферичної п’яти, центр якої суміщений центром гірацій внутрішнього конуса.
2	Конусна гіраційна дробарка крупного подріб-нення	Авторське свідотство СРСР №1347975В02С2/04, 1983. Автор: Ковалев Н. А.	Використання, у промбудматеріалах. Мета винаходу: - підвищення надійності конусної дробарки з ексцентриком. Суть винаходу: приводна ексцентрикова втулка виконана з пазом і зв’язана з підшипниковою втулкою за допомогою змонтованого на останній бічного виступу, при цьому повідець виконаний у вигляд шарніра і сполучений з виступом, а поверхні контакту противаги і зубчатого колеса виконані плоскими.
3	Привід конусної граційної  дробарки крупного подріб-нення	Авторське свідотство СРСР  №944640 В02С2/04, 1980. Автор: Ковалев Н. А.	Використання: у промбудматеріалах.   Мета винаходу:.підвищення надійності, зменшення зносу зубів і зниження додаткових навантажень на них і на опори приводного вала, завдяки чому підвищується надійність приводу, а продуктивність збільшується орієнтовно на 10% винахід який відноситься до дробильно-розмілюючого устаткування, а власне до приводів конусних граційних дробарок для крупного подрібнення.
4	Конусна граційна дробарка крупного подріб-нення	Авторське свідотство RU №845836  В 02С 2/04, 1979. Автори: Калюнов Г.А., Ковалев Н.А., Хинич І.Я., Червяков С.А.	Пропонований винахід дозволяє підвищити термін служби ексцентрика в 2 рази і допускає збільшення числа коливань конуса, що дробить приблизно на 20 %, що призводить до відповідного підвищення виробництва і зниженню крупності продукту. з метою підвищення ступеня здрібнення та надійності дробарки противага має підшипникову втулку сполученою з валом подрібнюючого конуса і встановлений на верхній частині зубчатого колеса з можливістю зміщення навколо центру сферичної опори подрібнюю чого конуса, при цьому противага пов’язана із зубчатим колесом за допомогою повідця, розміщеного в площині ексцентриситету приводної втулки.
5	Конусна дробарка крупного подріб-нення з граційним рухом  подрібнюючого конуса	Авторське свідоцтво№295330, В02С2/02 1967 Автори: А. А. Левншко, С. Г. Толстев, Е. Л. Горин, И. Т. Поручиков, А. Д. Литвин , Н. П. Кудленко	Дана дробарка складається  з корпуса, подрібнюю чого конуса, ексцентрикового вузла і привода.Подрібнюючий конус і броньована середня частина корпуса піддаються інтенсивному зношуванні. Корпус дробарки в середній частині виготовляють з отворами, у кожному з яких змонтований опорний ковпак, взаємодіючим з корпусом і плунжером гідродомкрата. При такій конструкції відбувається збільшення ексцентрика, що призводить до зміни середньго розміру матеріалу на виході, а все це сприяє підвищенню продуктивності конусної дробарки.Призначення опорного ковпака або стержня з головкою забезпечує розташування стика броней над мостом установки гідродомкрата з урахуванням неточності розмірів броней і їх розклинування, яке може призвести до здвигу броней, а також для попадання цементної заливки на гідродомкрат.
6	Конусна дробарка крупного подрібнення	Авторське свідоцтво№ 2181626 В 02 С 02/04 1999 Автори: Іванов A.M., Потапов А.С., Панченко А.І., Євдокимов Н.М., Мухін М.М.	Використання: промбудматеріали Мета винаходу: Винахід дозволяє забезпечити надійність завантаження і рівномірно розповсюджувати твердий матеріал у подрібнювальному отворі, покращити ефективність подрібнення.

 

 

 

6. Розрахунки модернізованої конусної дробарки

6.1. Розрахунок  продуктивності конусної дробарки

Вихідні дані: параметри  матеріалу - модуль пружності Е = 2·10⁴ МПа; границя міцності на стиснення s = 40 МН/м³ ;об’ємна маса коефіцієнт тертя ковзання котків по матеріалу вагова продуктивність Горизонтальна складова прикладеної сили з урахуванням коефіцієнта послаблення Н.

Кут захвату з формули:

Враховуючі умову  приймаемо:

кут між твірною нерухомого конуса і вертикаллю a₁ = 10°,

кут між твірною рухомого конуса і вертикаллю a₂ = 15°.

Хід рухомого конуса

S=1,3d_c =1,3*0,05=0,065 м

Частота обертання рухомого конуса

об/с.

Продуктивність конусної дробарки крупного подрібнення модернізованої конструкції, м³/год:

 Об’ємна продуктивність

                    м³/год

де μ-коефіцієнт розпушування шару матеріалу після котків, μ=0,35.

Продуктивність модернізованої машини становить П_v=265,1 м³/год, тобто підвищилась на 10%.

 

 

 

 

 

 

6.2. Розрахунок на міцність модернізованого нерухомого конуса конусної дробарки

В даному проекті будемо розраховувати на міцність модернізований нерухомий конус, а саме його подрібнюючий конус з вала. Головний вертикальний вал підвішений за допомогою шарніра, що сприймає одночасно навантаження на дробящий конус від роздавлювання. Максимальні напруження виникають у найтонкішому перерізі вала, де його діаметр становить d_min = 0,45 м.

 

Рис. 1.13. Розрахункова схема навантаження вертикального вала.

Відстань між точкою прикладання сил і вертикальною віссю обертання конуса

м,

де R₁ = 0,428 м – верхній радіус конуса;

R₂ = 0,9 м – нижній радіус конуса.

Відстань між точкою прикладання сил і нижньою основою конуса по горизонталі

м,

де h = 2,1 м – висота конуса.

Горизонтальна складова прикладеної сили

Н,

де q = 80° – кут між твірною конуса і горизонталлю.

Вертикальна складова прикладеної сили

Н.

Горизонтальна складова прикладеної сили з урахуванням  коефіцієнта послаблення

Н.

Вертикальна складова прикладеної  сили з урахуванням коефіцієнта  послаблення

Н.

 

Найбільші напруження виникають у вертикальному валі під дією крутних моментів. Епюра діючих на вертикальний вал крутних моментів зображена на рис. 1.14.

 

Рис. 1.14. Епюра діючих крутних моментів.

     Полярний момент опору в небезпечному перерізі

м³.

Напруження в небезпечному перерізі

Па.

Границя міцності на кручення для сталі Ст. 5 становить 

МПа. Напруження, що виникають у валі, лежать у допустимих межах.

 

7. Техніка безпеки та охорона навколишнього середовища

Охорона праці

Причини травматизму й професійних захворювань на підприємствах по переробці кам'яних матеріалів можна класифікувати в такий спосіб:

• технічні причини, викликані конструктивними недоліками в області інженерних рішень по охороні праці дробильних, сортувальних і транспортуючих машин; до цих же причин ставляться недосконалість технологічних процесів і неспавний стан машин;
• санітарно-гігієнічні причини: незадовільне висвітлення, підвищений рівень шуму, запилення повітря;
• організаційні причини: недостатня кваліфікація робітників, відсутність необхідного нагляду за провадженням робіт, порушення технологічного процесу, порушення режиму роботи й відпочинку, низька культура виробництва, використання робітників не за фахом;

• психологічні й фізіологічні причини: недостатній рівень уваги, ослаблення пам'яті.

Головними небезпеками для здоров'я обслуговуючого персоналу на підприємствах по дробленню кам'яних матеріалів є підвищена запиленості повітря, виробничі шуми, вібрація й поразки електричним струмом.

Зміст пилу вимірюють у міліграмах на 1 м3 повітря. Найбільш шкідливим є дрібний пил з розмірами часток до 10 мкм, тому що вір, не затримуючись у верхніх дихальних шляхах, проникає в легені й викликає їхнє захворювання різними видами пневмоконіозма (силікозу). Більший пил затримується на слизуватих оболонках верхніх дихальних шляхів і робить дратівну дію, викликаючи хронічні катари бронхів. Крім того, від тривалого перебування в курній зоні в людини витікають захворювання очей, шкіри. Незначний зміст пилу в повітрі не викликає шкідливих наслідків, концентрація, що допускається граничного пилу в повітрі робочої зони виробничих приміщень установлена санітарними нормами.