Расчет щековой дробилки

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

 

^{Федеральное государственное  бюджетное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования}

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра «Механическое  оборудование, детали машин и технология металлов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная работа №1«Расчет щековой дробилки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент  ф-та МиАС 4-1

Вербовский А.В.

Проверил: проф. Лукьянов Н.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва

2012г.

Исходные данные:

Максимальная  крупность исходной горной породы – 650 мм;

максимальная крупность продукта дробления – 210 мм;

временное сопротивление  сжатию - s = 125 МП;

модуль упругости - Е = (4,5…5,5)·10⁴ МПа;

горная порода –известняк.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор типоразмера дробилки

 

Главными  параметрами щековой дробилки, определяющими  её типоразмер, являются размер приемного  отверстия и размер выходной щели

  (В х L х b).

Ширина приемного  отверстия должна обеспечить свободный  прием кусков максимальной крупности

                                                                                                   (1)

где D_max – максимальный размер исходного материала.

Принимаем В=800 мм

Длина камеры дробления L находится в зависимости от В как:

 L = (1,2…2,3)×В = 1,5 ×800 = 1200 мм

Принимаем  L = 1200 мм.

 

Ширина b выходной щели при использовании стандартных дробящих плит связана с максимальной крупностью кусков в готовом продукте зависимостью:

,                                                                                                   (2)

где К_ок – коэффициент относительной крупности продукта дробления в щековых

     дробилках, К_ок =1,2¸1,9.

Размер выходной щели составляет 20..80 мм для дробилок мелкого дробления, 40…120 мм – для  среднего дробления и 100…250 мм –  для крупного. В нашем случае дробление  – крупное.

Принимаем b = 140 мм.

 

2. Определение размеров механизма дробилки

 

Размеры основных элементов механизма щековой  дробилки определяются конструктивно.

Высота камеры дробления:

,                                              (3)

где  a - угол захвата; a = 19°;

 мм

Принимаем Н = 1920 мм.

Остальные размеры щековой дробилки (рис. 2) вычислим по соотношениям, приведенным в таблице 1.

Рис. 2. Схема  механизма щековой дробилки

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Размеры  основных элементов щековой дробилки

Параметры	Зависимость	Результат расчета
B1	(1,7¸2,1) В	1360
B3	(0,6¸0,9) В	480
B5	(2,5¸5,0) В	2000
B6	(2,0¸3,0) В	1600
H1	(2,2¸3,5) В	1760
l	(0,16¸0,32) В	128
r	(0,03¸0,05) В	24
l3	(0,8¸1,4) В	640
l4	(0,6¸1,0) В	480
d1	(0,4¸0,7) В	320
d2	(0,35¸0,65) В	280
a, град	15¸20	19
b, град	20¸25	20
g, град	5¸12	8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Определение массы деталей и узлов дробилки

 

Масса основных деталей и сборочных единиц дробилки определяется конструктивно. Для предварительных  расчетов воспользуемся статистическими  данными в зависимости от общей  массы дробилки (таблица 2).

Согласно  каталогам отечественных производителей дробилка с заданными характеристиками может иметь массу » 20¸30 т.

Принимаем массу  проектируемой дробилки m_общ = 20 т.

 Таблица  2. Масса деталей и сборочных единиц щековых дробилок

                     (в долях от общей массы дробилки)

Наименование  детали и сборочной  единицы	Зависимость	Результат расчета
Станина в сборе	(0,32¸0,4)mобщ	6,4 т
Дробящая плита: подвижная неподвижная	(0,035¸0,05)mобщ (0,03¸0,05)mобщ	0,7 т 0,6 т
Боковая броня (клинья)	(0,01¸0,02)mобщ	0,2 т
Вал приводной (эксцентриковый)	(0,035¸0,06)mобщ	0,7 т
Вал приводной в сборе (со шкивом, маховиком, шатуном и муфтами)	(0,49¸0,6)mобщ	10 т
Щека подвижная без дробящей плиты	(0,13¸0,2)mобщ	3 т
Плита распорная: передняя задняя	(0,01¸0,016)mобщ	0,2 т 0,32 т
Шкив	(0,06¸0,07)mобщ	1,2 т
Маховик	(0,06¸0,08)mобщ	1,2 т
Муфта фрикционная	(0,005¸0,007)mобщ	0,1 т

 

4. Определение конструктивных и технологических параметров дробилки

 

4.1. Ход подвижной  щеки

 

Оптимальные значения хода сжатия для щековых  дробилок с различной кинематикой  определены экспериментально.

Для дробилок со сложным движением :

Ход подвижной  щеки вверху:

                                                                                       (4)

мм

Ход подвижной  щеки внизу:

                                                                                                 (5)

мм

Величина  среднего хода подвижной щеки дробилки:

                                                                                                  (6)

мм

 

4.2. Число  оборотов эксцентрикового вала  дробилки

 

Определим число  оборотов эксцентрикового  вала дробилки.

Число оборотов  эксцентрикового вала дробилки определим  по формуле:

,                                                                        (7)

где К_Д – коэффициент динамичности, для проектируемой дробилки К_Д= 0,8;

      К_СТ- коэффициент, учитывающий стесненное падение дробимого материала

               из камеры дробилки,  К_СТ=(0,9¸0,95);

      a - угол захвата, град;

      S_н – ход подвижной щеки внизу камеры дробления, м.

 об/с

Оптимальное число оборотов вала должно соответствовать  максимальной производительности дробилки.

 

4.3. Производительность  щековой дробилки

 

Производительность  щековых дробилок определяется по формуле:

,                                                                 (8)

где   К_к– коэффициент кинематики, для дробилок со сложным движением К_к =1;

S_cр – средний ход подвижной щеки, м;

L – длина приемного отверстия, м;

b - ширина выходной щели, м;

n – частота оборотов эксцентрикового вала дробилки, об/с;

В – ширина приемного отверстия, м;

D_св – средневзвешенный размер кусков в исходном материале, м;

α– угол захвата, град.

Для дробилок, работающих на рядовой горной массе, преимущественно с шириной приемного  отверстия 900 мм и более средневзвешенный размер кусков D_св можно определить из выражения:

D_св = 0,31×В                                                                                                     (9)

D_св = 0,31×800 = 0,248 м

м³/с

Средневзвешенный  размер дробленого продукта равен:

d_св=0,65×b                                                                                                         (10)

d_св = 0,65×140 = 91 мм

 

4.4. Мощность  привода дробилки

 

Расчет  мощности основного привода

Мощность  определим по формуле:

,                                                           (11)

где К_пр – коэффициент пропорциональности, учитывающий изменения прочности материала с изменением его размеров, К_пр = 1 ;

σ – временное сопротивление сжатию дробимого материала, МПа;

L – длина приемного отверстия дробилки, м;

n – частота вращения эксцентрикового вала, с^-1;

Е – модуль упругости материала, МПа;

D_св и d_св – средневзвешенный размер соответственно исходного материала  и продукта дробления, м;

η – механический КПД привода, η =0,8¸0,9 [7, стр. 15].

кВт

 

Установочная мощность электродвигателей  для щековых дробилок достаточно близка к фактической. Поэтому выбираем асинхронный трехфазный закрытый обдуваемый двигатель 4А200L6У3. Параметры двигателя:

- мощность  N = 30 кВт;

- номинальная частота вращения n = 980 об/мин;

М_ном.дв=9550*30/980=292,35 Нм  М_{пуск.дв}=292,35*1,3=458,4 Нм

Расчёт параметров вспомогательного привода

М_сп=2.1*М_н*√(В)

М_сп=2,1*292,35* √0,6=475,5 Нм

М_{пуск.дв}< М_сп, следовательно требуется вспомогательный привод 

N_всп=62,72*10^-4 *М_сп* n_сп/( ή_1·ή₂ )=62,72*10^-4 *475,55* 0.015/ (0.97*0.7)=0.066 кВт

Выбираем  двигатель вспомогательного привода 4А50В4У3 N=0,09 кВт

n=1380 об/мин

5. Выбор  и расчет кинематической схемы  привода дробилки    Общее передаточное отношение определяется из выражения:

,                                                                                                       (12)

где n_дв – число оборотов электродвигателя;

      n – число оборотов эксцентрикового вала.

Полученное значение округляем  до стандартного i_общ = 4.

Определяем тип ремня по диапазону  передаваемой мощности: Принимаем

клиновой ремень узкого сечения  УБ, при этом D1=180 мм

 

V= ,                                                                                                  (13)

V =

Мощность, передаваемая одним ремнем N₀ = 7,3 кВт.

Диаметры шкивов определяются из соотношения:

                                                                                                       (14)

 

Определим диаметр ведомого шкива.

 мм

Расчетные параметры дробилки:

W = p×(D₂+D₁)= 3,14×(720+180)=1826 мм

Y=(D₂-D₁)²,                                                                                                      (15)

Y = (2720- 180)²=291600 мм².

Определяем длину ремня:     

L_p=2×l+W/2+Y/4а,                                                                                           (16)                    

где    а - ориентировочное межосевое расстояние, мм.

а = 0,55(d₂+d₁)+h                                                                                             (17)

а = 0,55(720+180)+158=653 мм

L_p= 2×653+3,14/2(720+180)+(720-180)²/4*653= 2830,63 мм

Определяем по ГОСТ-1284-68 до ближайшего значения L = 3150 мм.

Межосевое расстояние:

                                               (18)

мм

Находим угол обхвата малого шкива:

a₁ = 180° – 57°(d₂ – d₁)/А_р                                                                         (19)

a₁ = 180° – 57°(720– 180)/1085 = 151,63°

Мощность, передаваемая одним ремнем с учетом условий работы:

           N_p=N₀×k₁×k₂,                                                                                               (20)

где     k₁ – коэффициент, учитывающий угол обхвата шкива, k₁=0,86;

  k₂ – коэффициент, учитывающий условия работы, k₂=0,87.

N_p=7,3×0,86×0,87=5,46 кВт.

Количество необходимых ремней:

Z = 30/ 5,46= 5,49

Округляем количество ремней до 6

6. Определение нагрузок в элементах дробилки

    Силовой расчет дробилки состоит в определении внешних неизвестных сил, действующих на звенья механизма, а также сил взаимодействия звеньев в местах их соприкосновения, то есть реакций в кинематических опорах.

Усилие, приходящееся на дробящую плиту, то есть усилие дробления  Р, определяется по формуле:

,                                                                                                   (21)

где F_дроб – активная площадь дробящей плиты (рабочая поверхность плиты без скосов), м², определяется из конструктивной схемы     F_др = H×L = 2,3 м²;

       p – удельное усилие дробления, Н/м².