Проектирование и расчет молотковой дробилки

 

Цель работы: приобретение практических навыков расчёта и проектирования молотковой дробилки.

Задание: Определить основные параметры рабочих органов молотковой дробилки и дать схему поперечного сечения ротора, если известны следующие данные: масса измельчаемой частицы m, кг, продолжительность удара молотка по частице продукта t, c, сила сопротивления частицы разрушению P, Н, производительность Q, т/ч (продукт – пшеница), число молотков z, шт. Размеры молотка конструктивно примем: длина а, м, ширина b, м и толщина δ _м, м (приложение 1).

Принимая начальную скорость движения частицы продукта равной нулю, найдем минимальную необходимую окружную скорость молотка V_min, м/с по выражению:

 

(4.1)

 

где P – средняя мгновенная сила сопротивления разрушению частицы, Н;

t – продолжительность удара молотка по частице, c;

m – масса измельчаемой частицы, кг.

Молотки будем изготовлять с одним отверстием. При этом расстояние от центра тяжести молотка до оси отверстия с, м по условию:

 

(4.2)

 

Квадрат радиуса инерции молотка относительно его центра тяжести определяем по формуле:

 

(4.3)

Квадрат радиуса инерции молотка относительно его оси подвеса по выражению:

 

(4.4)

 

Расстояние от конца молотка до его оси подвеса l, м находим по зависимости:

 

(4.5)

 

Произведем проверку сделанных вычислений по формуле:

 

(4.6)

 

где r – радиус инерции молотка, относительно оси подвеса, м;

l – расстояние от оси отверстия молотка до его рабочего конца, м;

c – расстояние между центром тяжести молотка и осью отверстия молотка, м.

Примем согласно ранее высказанным рекомендациям
(R_o > l) расстояние от оси подвеса молотка до оси ротора больше расстояния от конца молотка до его оси подвеса. Радиус R₁ наиболее удаленной от оси ротора точки молотка конструктивно принимаем 0, 160 м. Тогда из выражения находим R_o:

 

(4.7)

 

Необходимую угловую скорость ω , с^-1 определяем по формуле:

 

(4.8)

 

Отсюда частота вращения ротора n_р, мин^-1 составляет:

 

(4.9)

 

Массу молотка m_м, кг определяем по формуле:

 

(4.10)

 

где a – длина молотка, м;

b – ширина молотка, м;

δ _м – толщина молока, δ _м =0, 01 м;

ρ _с – плотность стали, ρ _с =7850 кг/м³.

Радиус окружности расположения центров тяжести молотков R_c, м определяем по формуле:

 

(4.11)

 

Центробежную силу инерции молотка P_и, Н определяем по выражению:

 

(4.12)

 

где m_м – масса молотка, кг;

R_c – радиус окружности расположения центров тяжести молотков, м.

Диаметр оси подвеса молотка d, м, принимая для стали 35 допускаемое напряжение при изгибе [σ ]_и равным 100 МПа, найдем по формуле:

 

(4.13)

 

где δ _м – толщина молотка (0, 002—0, 01), м;

[σ ]_и – допускаемое напряжение при изгибе, Н/м².

В соответствии с рядом нормальных линейных размеров (ГОСТ6636-80) принимаем d, м.

Для диска из стали марки Ст 5 принимаем допускаемые напряжения при смятии [σ ]_см= 65 МПа и при срезе с учетом предела текучести.

Определяем толщину диска δ _д, м из формулы:

(4.14)

 

Минимальный размер перемычки h_min, м определяем по формуле:

 

(4.15)

 

где [σ ]_ср – предел текучести, [σ ]_ср=60 МПа

Наружный радиус диска R₂, м равен:

 

(4.16)

 

С целью проверки сделанных расчетов чертим схему (в масштабе) установки молотка на диске рис. 4.1а. Убедившись в согласованности полученных размеров, приступаем к определению напряжений в опасном месте диска на поверхности центрального отверстия.

 

Рис. 4.1 а – схема установки молотка на диске; б – схема поперечного сечения ротора с молотками.

 

Максимальное окружное напряжение в диске на образующей центрального отверстия σ _tmax, Н/м² определяем по выражению:

 

(4.17)

 

где ρ _с – плотность материала диска, ρ _с =7850 кг/м³;

R₂ – наружный радиус диска, м;

r_o – радиус центрального отверстия диска, r_o=0, 045 м

Окружное напряжение от сил инерции молотков на образующей центрального отверстия σ _t, Па определяем по зависимости:

 

(4.18)

 

где P_и – центробежная сила инерции молотка (без учета отверстия в нем), Н;

R_o – радиус окружности расположения центров осей подвеса молотков, м;

z – число отверстий в диске под оси подвеса (число молотков);

δ _д – толщина диска, м.

Суммарное напряжение на образующей центрального отверстия σ , Па находим по формуле:

 

(4.19)

 

Заключаем, что оно находится в допустимых пределах.

Теперь даем рабочий чертеж поперечного сечения ротора с молотками, который представлен на рис. 4.1б.

Длину ротора молотковой дробилки L_р, м определяем из формулы:

 

(4.20)

 

где k₁ – опытный коэффициент, величина которого зависит от типа и размеров ячеек ситовой поверхности. Для сит с диаметром отверстия до 3 мм k₁ = 1, 3·10^-4…1, 7·10^-4, для чешуйчатых и для сит с диаметром отверстия 3…10 мм k₁ = 2, 2·10^–4 …5, 25·10^–4;

ρ _п – объемная масса измельчаемого продукта, ρ _п=760 кг/м³;

D_р – диаметр ротора, м, который равен D_р = 2R₁;

Q – производительность молотковой дробилки, т/ч;

n_р – частота вращения ротора, мин^–1

 

Мощность для привода молотковой дробилки N, кВт определяется по формуле:

 

(4.21)

 

где k₂ – коэффициент измельчения (k₂ =6, 4…10, 5), меньшее значение принимают при грубом измельчении, а большее – при тонком.

Площадь ситовой поверхности F, м² определяем из формулы:

 

(4.22)

 

где q – удельная производительность сита, q =2…4 кг/(м²·с);

Q – производительность, кг/с.

Угол α , град обхвата ситом ротора определяем из выражения:

 

(4.23)

 

где R_сита – радиус обечайки сита, м ;

В – ширина сита, м, равна длине ротора B = L_р;

 

Для обеспечения вращения ротора с частотой n_р, мин^–1 разработаем кинематическую схему привода.

Кинематическая схема представлена на рис.4.2.

В качестве электродвигателя применяем электродвигатель с частотой вращения n_дв, мин^–1.

Тогда общее передаточное число привода i определяем по формуле:

 

(4.24)

 

Рис.4.2. Кинематическая схема молотковой дробилки:

1– ротор; 2 – ременная передача; 3 – электродвигатель

 

Для рассчитанного передаточного отношения достаточно установить ременную передачу, которая обеспечивает точную частоту вращения ротора.

Общий коэффициент полезного действия является произведением всех КПД передач привода и определяется по формуле:

 

(4.25)

 

Установленную мощность привода N_пр, кВт определяем по формуле:

 

(4.26)

 

Выбираем для привода ротора по приложению 2 электродвигатель ГОСТ 19523-74 с N_дв , кВт, n_дв , мин^–1.

Диаметр вала в опасном сечении у шкива рассчитываем по

выражению:

 

(4.27)

 

где N_дв – передаваемая валом мощность, кВт;

ω – угловая скорость вала, с^–1.

Учитывая далее четыре ступени увеличения диаметра вала, по условию найдем диаметр вала под дисками:

 

(4.28)

 

где d_o – диаметр вала в опасном сечении, м;

п – число ступеней вала, n=4.

Порядок оформления отчета. Отчет о расчетно-практической работе оформляется в соответствии с требованиями, изложенными в [10], и включает в себя следующие разделы:

– цель работы;

– расчетную часть, в которой приводится расчет молотковой дробилки согласно предлагаемому варианту (приложение 1);

– графическую часть, в которой даются чертеж схемы установки молотка на диске, поперечного сечения ротора с молотками и кинематическая схема молотковой дробилки с указанием рассчитанных параметров передач.

 

 

 

Приложение 1

 

Таблица 4.1– Исходные данные для расчета

 

Номер варианта	Производительность, Q кг/ч	Масса измельчаемой частицы продукта m·10 5, кг	Продолжительность удара по частице, t·105, с	Сила сопротивления частицы разрушению, P, Н	Длина молотка, a, м	Ширина молотка, b, м	Число молотков, z, шт
		3.0	1.0		0.120	0, 05
		2.8	1.0		0.100	0, 048
		2.6	1.0		0.090	0, 046
		2.4	0.8		0.095	0, 044
		2.2	0.8		0.080	0, 042
		3.2	1.0		0.110	0, 04
		3.0	1.0		0.115	0, 038
		2.8	0.6		0.112	0, 036
		2.6	0.6		0.108	0, 048
		2.8	0.8		0.105	0, 046
		4.5	1.0		0.070	0, 044
		4.8	1.2		0.060	0, 042
		4.2	1.0		0.080	0, 04
		5.0	0.8		0.090	0, 038
		4.0	1.0		0.065	0, 036

 

 

 

Приложение 2

 

Таблица 4.2– Технические данные двигателей серии АИР

(тип/асинхронная частота вращения, мин ^-1)

Мощность Рдв, кВт	Синхронная частота, мин -1
0, 37 0, 55 0, 75 1, 1 1, 5 2, 2 5, 5 7, 5 18, 5	- 63В2/2730 71А2/2820 71В2/2805 80А2/2850 80В2/2850 90L2/2850 100S2/2850 100L2/2850 112M2/2895 132M2/2910 160S2/2910 (1) 160M2/2910 (1) 180S2/2919 (1) 180M2/2925 (1)	- 71A4/1357 71B4/1350 80A4/1395 80B4/1395 90L4/1395 100S4/1410 100L4/1410 112M4/1432 132S4/1440 132M4/1447 160S4/1455 (2) 160M4/1455(2) 180S4/1462(3) 180M4/1470(1)	71A6/915 71B6/915 80A6/920 80B6/920 90L6/925 100L6/945 112MA6/950 112MB6/950 132S6/960 132M6/960 160S6/970 (4) 160M6/970 (5) 180M6/980 (3) - -	- 80В8/700 90LA8/695 90LB8/695 100L8/702 112MA8/709 112MB8/709 132S8/716 132M8/712 160S8/727 (3) 160M8/727 (3) 180M8/731 (3) - - -
Примечания: 1. Отношение максимального вращающего момента к номинальному Тmax /Т = 2, 2; для отмеченных (в скобках) 1) 2, 7; 2) 2, 9; 3) 2, 4; 4) 2, 5; 5) 2, 6. 2. Пример обозначения двигателя: Двигатель АИР100L2 ТУ 16-525.564-84.

Практическая работа №5

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: