Разработка молотковой дробилки

 

    

    3 Расчетная часть 

    3.1 Расчет молотков

    Чтобы на вал и подшипники не передавались импульсы от молотков, квадрат радиуса  инерции молотка r_с относительно точки его подвеса к диску должен быть равен расстоянию с от центра тяжести молотка до оси подвеса, умноженному на расстояние l от той же оси подвеса до конца молотка, т.е.:

            \* MERGEFORMAT ()

    где r_c – радиус инерции молотка, м;

        с - расстояние от центра тяжести молотка до оси подвеса, м;

        l - расстояние от оси подвеса до конца молотка, м.

        При c=0,017 м и 1₁=0,059 м имеем:

 

    Для соблюдения этого условия координаты точки подвеса пластинчатого  молотка прямоугольной формы  с одним отверстием (рисунок 12) определяем по уравнению:

            \* MERGEFORMAT ()

    где a и b - соответственно длина и ширина молотка, м (рисунок 21).

    

 

    Рисунок 18 - Молоток прямоугольной формы с одним отверстием. 

    

    Квадрат радиуса инерции молотка относительно его центра тяжести:

            \* MERGEFORMAT ()

            

    Квадрат радиуса инерции молотка относительно его оси подвеса:

            \* MERGEFORMAT ()

            

    Расстояние  от конца молотка до его оси  подвеса:

            \* MERGEFORMAT ()

            

    Проверка  обеспечения безударной работы молотка:

            \* MERGEFORMAT ()

            

    Радиус  наиболее удаленной от оси ротора точки молотка R₁:

            \* MERGEFORMAT ()

    где n - частота вращения ротора молотковой дробилки, об/с;.

        ω- угловая скорость ротора, рад/с;

        v - минимальная окружная скорость молотков, м/с.

        

    Конструктивное  назначение расстояния от оси подвеса  молотка до оси ротора (во избежание  нарушения устойчивой работы молотковой дробилки это расстояние должно быть больше расстояния от конца молотка  до его оси подвеса):

            \* MERGEFORMAT ()

            

    Центробежная  сила инерции молотков F:

            \* MERGEFORMAT ()

    где -масса молотка, кг;

        V_M - объем молотка, м³;

        ρ_м - плотность материала, кг/м³;

        ω - угловая скорость ротора рад/с;

        

            \* MERGEFORMAT ()

        где R_c - радиус окружности расположения центров тяжести молотков, м.

        

    Диаметр оси подвеса молотка d:

            \* MERGEFORMAT ()

    где Па - допускаемое напряжение при изгибе.

    

    Толщина ротора Н, м:

            \* MERGEFORMAT ()

    где Па – допускаемое напряжение при смятии.

    

    Минимальный размер перемычки между отверстиями  под оси подвеса и наружной кромкой диска h_min, м:

            \* MERGEFORMAT ()

    где Па - допускаемое напряжение на сдвиг.

    

    Наружный  радиус диска R_д:

            \* MERGEFORMAT ()

    

    Диаметр вала в опасном сечении у шкива  d₀:

            \* MERGEFORMAT ()

    

    Производительность  молотковой дробилки Q:

            \* MERGEFORMAT ()

    где К₁ - эмпирический коэффициент, который зависит от типа и размеров ячеек сиговой поверхности, физико-механических свойств сырья (вид, прочность крупность и др.); K₁ = (1,3...1,7)∙10^-4 для сит с размером отверстий до 3 мм; К]=(2,2...5,2)∙10^-4  для чешуйчатых сит с размером отверстий от 3 до 10 мм (меньшие размеры К, принимают для сит с меньшими размерами отверстий);

    ρ_n - плотность измельчаемого продукта, кг/м³;

    L - длина ротора дробилки, м;

            \* MERGEFORMAT ()

    ω - угловая скорость ротора, рад/с.

    

    Мощность  электродвигателя молотковой дробилки N:

            \* MERGEFORMAT ()

    

    где К₂ = (6,4...10,5) - эмпирический коэффициент, учитывающий степень измельчения продукта (меньшее значение К₂ принимают при грубом измельчении, а большее - при тонком).

    

            \* MERGEFORMAT ()

    где D - диаметр ротора дробилки, м.

    

    Определим напряжения, возникающие в молотке  от центробежной силы. Напряжение при  одноосном растяжении, возникающее  в сечении I-I (рисунок 21):

            \* MERGEFORMAT ()

    

    Допускаемое напряжение при этом определяется по формуле:

            \* MERGEFORMAT ()

    где n - запас прочности. (n=5 - для молотка), σ_Т= 950∙10⁶ Па.

    

    Напряжение  сдвига τ, Па, в сечениях II-II и III-III (рисунок 21),

            \* MERGEFORMAT ()

    

    Напряжение  смятия , Па, возникающее в молотке,

            \* MERGEFORMAT ()

    

 

    3.2 Расчет основных параметров

    Для молотковых дробилок основным критерием  для расчетов является критическая  линейная скорость ротора, при которой  возможно разрушение материала заданной крупности.

            \* MERGEFORMAT ()

    где - критическая линейная скорость ротора, м/с;

          - предел прочности материала при растяжении, МПа;

         - производительность дробилки, кг/ч;

        d - диаметр дробимого материала, м.

            \* MERGEFORMAT ()

    Принимаем 260 м/с.

    Исходя  из рекомендаций литературы /4/, принимают  диаметр дробилки:

            \* MERGEFORMAT ()

    Найдя необходимую скорость удара рабочего органа по измельчаемому материалу  и, задавшись диаметром дробилки D=2000 мм, мы можем определить необходимую угловую скорость вращения ротора дробилки:

            \* MERGEFORMAT ()

    где R-радиус траектории движения ударного элемента.

            

    Частота вращения ротора связана с угловой  скоростью следующей зависимостью:

            \* MERGEFORMAT ()

            

    Длина ротора дробилки определяется следующей  зависимостью:

            \* MERGEFORMAT ()

    Принимаем длину ротора дробилки L=1600 мм.

    Число бил будет зависеть от физико-механических свойств обрабатываемого материала. Большое количество ярусов будет  замедлять прохождение материала  через рабочую зону и, в конечном счете, сказываться на производительности. А так же пострадает качество измельчения- возможно появление эффекта переизмельчения. При малом же числе бил будет наблюдаться проскакивание частиц материала и вследствие малого воздействия на материал, он не будет достигать требуемой степени дробления. Обычно необходимое количество бил устанавливается опытным путем. Принимаем число бил N=72. 

    3.3 Определение мощности на привод дробилки

    Для определения мощности на привод дробилки воспользуемся формулой ВНИИСтройдормаша, разработанной на основе закона поверхностей:

            \* MERGEFORMAT ()

    где - энергетический показатель разрушения материала, Вт∙ч/м²;

        Q - производительность дробилки, кг/ч;

        i - степень дробления;

          - КПД дробилки;

          - КПД привода.

            

    Принимаем электродвигатель АИР250М2 мощностью 90 кВт

    Частота вращения n=3000 об/мин. Кратность пускового момента=1,8. 

    3.4 Расчет подшипников ротора по статической грузоподъемности

    Расчет  проведем по формуле:

            \* MERGEFORMAT ()

    где Р_о- эквивалентная статическая нагрузка, Н;

        С_о- статическая грузоподъемность подшипника. Н.

    Расчет  проведем для нижнего подшипника ротора. Приведенная нагрузка определяется по формуле:

            \* MERGEFORMAT ()

    где Х- коэффициент радиальной нагрузки;

        R- радиальная нагрузка, Н;

        Y-коэффициент осевой нагрузки;

        A-осевая нагрузка (вес ротора), Н;

            

    С_о - величина статической грузоподъемности подшипника, для роликоподшипника конического однорядного с внутренним диаметром 40 мм она составляет С_о=89600 Н. /7/

    

    Таким образом, условие статической грузоподъемности подшипника выполнено. 

    3.5 Расчет подшипников по динамической грузоподъемности

    Расчет  подшипников по динамической грузоподъемности проведем по формуле:

            \* MERGEFORMAT ()

    где С - расчетная динамическая грузоподъемность, Н;

        С_ПАСП-паспортная динамическая грузоподъемность, Н.

            \* MERGEFORMAT ()

    где L- ресурс работы подшипников, ч;

        P- эквивалентная динамическая нагрузка, Н.

            \* MERGEFORMAT ()

    где - коэффициент безопасности;

         - коэффициент температурных условий работы;

    Определим эквивалентную динамическую нагрузку:

            

    Находим расчетную динамическую грузоподъемность :

            

    Находим паспортную динамическую грузоподъемность подшипника /7/:

    С=102300 Н.

    Таким образом, условие динамической грузоподъемности подшипника выполнено.

    3.6 Расчет сварных соединений

    Касательные напряжения определяются по формуле: