КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Конструирование горных машин и оборудования» На тему: «Щековая дробилка»

У нас на сайте представлено огромное количество информации, которая сможет помочь Вам в написании необходимой учебной работы.

Но если вдруг:

Вам нужна качественная учебная работа (контрольная, реферат, курсовая, дипломная, отчет по практике, перевод, эссе, РГР, ВКР, диссертация, шпоры...) с проверкой на плагиат (с высоким % оригинальности) выполненная в самые короткие сроки, с гарантией и бесплатными доработками до самой сдачи/защиты - ОБРАЩАЙТЕСЬ!

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине ««Конструирование горных машин и оборудования»

На тему: «Щековая дробилка»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………..3

1. Назначение и классификация щековых дробилок…………..4

1.1. Понятие о процессе дробления……………………………..4

1.2. Классификация и устройство щековых дробилок………....5

2. Конструкция щековой дробилки……………………………...9

3. Расчет щековой дробилки…………………………………….12

4. Модернизация…………………………………………………23

Заключение……………………………………………………….34

Библиографический список……………………………………..25

ВВЕДЕНИЕ

Щековые дробилки в промышленности строительных материалов чаще всего применяются для крупного и среднего дробления кусковых материалов. Они отличаются простотой и надежностью конструкции и несложны в обслуживании. Дробление материала в щековых дробилках происходит между подвижной и неподвижной щеками путем периодического нажатия подвижной щеки на материал. Основными параметрами, характеризующими щековую дробилку, являются размеры загрузочного и разгрузочного отверстий. Например, щековая дробилка СМ-888 имеет следующие размеры загрузочного отверстия: ширину 1500 мм; длину 2100 мм; ширину разгрузочного отверстия при полном отходе щеки 180 мм. Шириной загрузочного отверстия определяется наибольший размер загружаемых кусков. Размер куска принимается равным 0,8-0,85 ширины загрузочного отверстия. От равномерности подачи материала и равномерности распределения его по длине загрузочного отверстия зависит производительность дробилки. Все существующие типы щековых дробилок можно классифицировать по следующим конструктивным признакам: по методу подвеса подвижной щеки – на дробилки с верхним подвесом (рис.1,а,б,в) и с нижним подвесом подвижной щеки (рис.1,е). При нижнем подвесе наибольший размах подвижной щеки будет вверху, у входного отверстия.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК

1.1. Понятие о процессе дробления

Процесс уменьшения размеров упруго-хрупкого тела от первоначальной (исходной) крупности до требуемой путем воздействия внешних сил называется дроблением или помолом, а машины, применяемые для этих целей, дробилками или мельницами. В зависимости от конечной крупности кусков материала различают следующие основные виды этого процесса: - крупное дробление (100 – 350 мм); - среднее дробление (40 – 100 мм); - мелкое дробление (5 – 40 мм); - помол (менее 5 мм). Наиболее распространенными строительными материалами, получаемыми в результате измельчения горных пород, являются щебень, гравий и песок. Для дорожного строительства предусмотрены следующие фракции щебня по крупности: - крупный (40 – 70 мм); - средний (20 – 40 мм); - мелкий (10 – 20 мм); - клинец (5 – 10 мм). ГОСТ 8267-93 предусматривает следующие фракции щебня и гравия: 5 – 10, 10 – 15, 10 – 20, 15 – 20, 20 – 40, 40 – 80, смесь 5 – 20, а также по заказу предприятий 80 – 120 и 120 – 150. Для обеспечения эффективности дробления материала от исходной до конечной крупности этот процесс осуществляется в большинстве случаев в несколько приемов, то есть последовательно на нескольких дробилках. Каждая отдельная дробилка выполняет часть общего процесса, называемую стадией дробления. Одним из основных типов дробильных машин являются щековые дробилки. Они применяются для крупного и среднего дробления горных пород средней и большой прочности. При дроблении в несколько стадий щековые дробилки обычно осуществляют первую стадию дробления, хотя нередко применяются и на последующих стадиях. Процесс дробления характеризуется отношением размера кусков исходного материала к размеру кусков готового продукта. Это отношение называют степенью дробления i . Существуют разные оценки степени дробления. Например, ее можно выразить как отношение размера максимального куска в исходном материале к размеру максимального куска в готовом продукте ( max max i = D / d ) или как отношение средней крупности – ср ср i = D / d . Наиболее точно степень дробления определяется соотношени- 5 ем средневзвешенных размеров кусков исходного и конечного материалов – Dсв dсв i = / . Для ориентировочных расчетов степень дробления можно определить по формуле b B i ⋅ = 85,0 , (1) где B – ширина приемного отверстия дробилки, м; b – ширина выходной щели камеры дробления дробилки, м. Число стадий дробления назначается, исходя из требуемой степени дробления. Например, для уменьшения кусков исходного материала размером 1200 мм до размера 40 мм требуемая степень дробления будет составлять i =1200/ 40 = 30.

Так как большинство дробильных машин позволяют получить степень дробления от 3 до 7, то для получения i = 30 требуется как минимум 2 – 3 стадии.

1.2. Классификация и устройство щековых дробилок

Принцип работы щековой дробилки заключается в следующем. В камеру дробления, имеющую форму клина и образованную двумя щеками, из которых одна в большинстве случаев является неподвижной, а другая подвижной, подается дробимый материал. Благодаря клинообразной форме камеры дробления куски материала располагаются по высоте камеры в зависимости от их крупности: более крупные – вверху, менее крупные – внизу. Подвижная щека периодически приближается к неподвижной, причем при сближении щек (ход сжатия) куски материала дробятся, при отходе подвижной щеки (холостой ход) куски материала продвигаются вниз под действием силы тяжести, выходя из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, называемой выходной щелью, или занимают новое положение, соответствующее своему новому размеру. Затем цикл повторяется. Характер движения подвижной щеки зависит от кинематических особенностей механизма щековых дробилок. За время применения этих дробилок для переработки различных материалов было предложено большое количество самых разнообразных кинематических схем механизма дробилок. Все они могут быть разделены на две большие группы: дробилки с простым движением подвижной щеки (ЩДП), у которых траектории движения точек подвижной щеки представляют собой прямые линии или части дуги окружности, и дробилки со сложным движением подвижной щеки (ЩДС), траектории точек подвижной щеки которых представляют собой замкнутые кривые, чаще всего эллипсы. Несмотря на большое многообразие схем, большинство выпускаемых в мире щековых дробилок выполнены по первоначальным схемам, предложенным более 100 лет назад (рисунки 1 и 2).

В России щековые 6 дробилки выпускаются согласно ГОСТ 7084-85. Основные параметры и размеры дробилок должны соответствовать ГОСТ 27412-93. В нашей стране выпуском щековых дробилок занимаются такие предприятия, как ЗАО «Автокомпозит» (торговая марка «Дробмаш», г. Выкса), ОАО «Волгоцеммаш» (г. Тольятти), машиностроительная корпорация «Уралмаш» (г. Екатеринбург) и, в меньших масштабах, другие предприятия. На рисунке 1 изображена дробилка с простым движением подвижной щеки. Она состоит из: станины 1, в боковых стенках которой закреплены коренные подшипники эксцентрикового вала 6. На эксцентричной части вала подвешен шатун 7, в нижней части которого имеются пазы для установки сухарей,

являющихся опорными поверхностями для передней и 13 и задней 12 распорных плит.

При вращении эксцентрикового вала шатун получает качательное движение, которое с помощью распорных плит передается подвижной щеке 4. Щека получает маятниковое движение с центром в оси 3 подвеса. Силовое замыкание звеньев механизма привода подвижной щеки обеспечивается тягами и пружинами 9.

Рисунок 1 – Дробилка с простым движением щеки

На один конец эксцентрикового вала насажен шкив-маховик 5, на другой – маховик. На неподвижной и подвижной щеках закреплены неподвижная 15 и подвижная 14 дробящие плиты (футеровки). Часть боковых стенок станины облицована боковыми плитами 2. Ширину выходной щели регулируют путем установки между упором 11 и задней стенкой станины дополнительных прокладок 10 различной толщины. Для облегчения этой операции предусмотрен гидравлический домкрат 8. Другим вариантом изменения ширины выходной щели является замена задней распорной плиты более длинной или короткой.

Рисунок 2 – Дробилка со сложным движением щеки

Дробилка со сложным движением щеки (рисунок 2) состоит из подвижной щеки 9, которая представляет собой стальную отливку, расположенную на эксцентричной части приводного вала 3. В ее нижней части имеется паз, куда вставлен сухарь для упора распорной плиты 8. Другим концом распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства 5 с клиновым механизмом. Замыкающее устройство состоит из тяги 7 и пружины 6. Натяжение пружины регулируется гайкой. В нижней части подвижной щеки имеется выступ, на который установлена дробящая плита 10. Неподвижная дробящая плита 11 снизу опирается на выступ станины 1, а с боковых сторон зажата боковыми футеровками, выполненными в виде клиньев. Регулировка выходной щели осуществляется с помощью электродвигателя. Для предотвращения вылета дробимого материала предусмотрен кожух 2. Предохранительным устройством обычно является распорная плита 8. Ее делают либо с искусственно ослабленным сечением, либо составной из двух частей, скрепленных болтами (заклепками). При превышении допустимой нагрузки распорная плита ломается, предотвращая тем самым выход из строя более ответственных и дорогих узлов дробилки.

Направление вращения эксцентрикового вала 3 в дробилках со сложным движением щеки должно обеспечивать затягивание дробимого материала между дробящими плитами 10 и 11. У каждого из двух основных типов щековых дробилок есть свои достоинства и недостатки. Преимуществами дробилок с простым качанием щеки являются: возможность дробления высокопрочных пород, сравнительно малый износ дробящих плит;

недостатком – большая металлоемкость по сравнению с дробилками со сложным качанием щеки, а также большая неравномерность получаемой фракции. Дробилки со сложным качанием щеки более производительны по сравнению с аналогичными дробилками с простым качанием щеки, но из-за трения дробимого материала о дробящие плиты они подвергаются быстрому изнашиванию. Для изготовления дробилок используют следующие материалы. Станины чаще всего делают из стали марки 35Л или Ст3. Подвижную щеку изготавливают из стали 35Л, дробящие плиты (футеровки) отливают из высокомарганцовистой стали 110Г13Л. Эксцентриковый вал и ось подвижной щеки делают из стали 40Х, оттяжную пружину – из стали 60С2, шатун – из стали 25Л, клин и ползун регулировочного устройства – из стали 25ГЛ. Распорные плиты и маховики дробилок отливают из чугуна марок СЧ-18-36 или СЧ-24-34.

2. КОНСТРУКЦИЯ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛОК

Рассмотрим конструкцию щековой дробилки на примере дробилки с наибольшим размахом в шпальте. Все детали и части дробилки находятся внутри массивной станины из чугуна, укрепленной на прочном кирпичном или бетонном основании. В габаритных машинах станина, как правило, разборная, изготавливается из стального литья или толстых (от 25 до 50 миллиметров) стальных плит путем их сваривания. Раздавливание крупнокускового материала осуществляется в рабочем пространстве машины, между ее подвижной щекой и неподвижной. Щеки (подвижная и неподвижная) и боковые стенки рабочего пространства машины защищены выполненными из специальной стали ребристыми съемными плитами. Подвешенная на неподвижной оси подвижная щека дробилки начинает совершать колебательные движения благодаря эксцентриковому валу и шатуну, который шарнирно связан с данной щекой рычагами (распорные плиты) и регулировочными клиньями. Ширину выпускной щели, которая определяет степень измельчения материала, регулируют клиньями путем их перемещения. Расположение клиньев изменяют при помощи предусмотренных для этих целей болтов. Натяжение в движущейся системе создается тягой и пружинами, которые обеспечивают так же обратное движение подвижной щеки.

Измельчение кусков материала происходит в момент поднятия шатуна, когда подвижная щека дробилки подходит к неподвижной. Когда шатун опускается,

происходит открытие щели дробилки и выпадение измельченного материала из рабочего пространства. Шатун машины и ее распорные плиты образуют основу конструкции щековой машины – коленчатый рычаг, который позволяет получать огромные давления.

Дробилки этого типа характеризуются размерами загрузочного и выходного отверстия. Наиболее изнашиваемыми частями этих машин являются щеки, поэтому их изготавливают из износостойких материалов и делают съемными. Металл для щек выбирают в зависимости от характера материала, который подвергается измельчению. Для измельчения более мягких материалов щеки дробилки изготавливают из отбеленного (половинчатого) чугуна, для дробления твердых материалов – из стали (хромистой или же марганцовистой).

Поверхность щек дробилки может быть как ребристой, так и гладкой. Ребристые щеки применяют при крупном дроблении и для твердых материалов, гладкие – при мелком измельчении и для хрупких материалов.

Работающие на сжатие рычаги (опорные плиты) изготавливают обычно из стали, либо же из чугуна с отбелкой в концах. Сечение одного из рычагов делают таким, чтобы он ломался, если в машину случайно попадет очень твердый материал, к примеру, кусок металла, то есть, это своего рода предохранитель.

Щековые дробилки отличаются надежной конструкцией и просты в уходе. К их достоинствам можно так же отнести открывание выходной щели для выгрузки материала при обратном ходе подвижной щеки, сравнительную компактность установки и возможность быстрой замены изношенных частей.

Производители щековых машин сегодня изготавливают самые разнообразные по типу и размеру машины, начиная от самых компактных лабораторных агрегатов с размером зева 150 на 100 миллиметров и заканчивая довольно габаритными машинами, имеющими размер загрузочного отверстия 2100 на 3000 миллиметров. Последние способны дробить достаточно большие куски материала, объем которых составляет от 1 до 2 кубометра. Производительность таких машин – до 2,5 тысяч тонн в час при мощности привода до 400 киловатт.

Щековые дробилки сегодня широко используют для крупного дробления различных твердых материалов.

Конструкция дробилки, имеющей наибольший размах в загрузочном отверстии (зеве). Подвижная щека в этой дробилке представлена в виде массивного рычага, который качается возле нижней оси. Длинное плечо этого

рычага (подвижная щека) соединено с эксцентриковым валом при помощи шатуна.

Регулировка щели машины осуществляется парными болтами, которые помогают передвигать подшипники нижней оси, находящиеся в специальной направляющей раме.

Ввиду того, что наибольший размах подвижной щеки в этой машине происходит не выходном отверстии, а в зеве, ширина выходной щели на протяжении всей работы не меняется, то есть остается той же, а выгружаемый из дробилки измельченный материал по величине кусков получается более однородным. Однако скапливающийся в нижней части агрегата измельченный материал может его засорить, именно это является самым основным недостатком этой дробилки.

Машины этого типа применяются преимущественно для предварительного дробления не слишком твердых материалов

3. РАСЧЕТ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ

Задачей расчета является определение основных параметров щековой дробилки по исходным данным. Основными параметрами для расчета являются угол захвата а между неподвижной и подвижной щеками; наивыгоднейшая частота вращения эксцентрикового вала n, об/с, производительность машины П, м3/ч; мощность привода N, кВт наибольшее усилие дробления Q, Н; продольный и поперечный профиль футеровок; маховый момент маховика при котором обеспечивается достаточная равномерность хода машины. Исходными данными при определении параметров являются физико-механические свойства дробильного материала, фракционный состав готового продукта. Для осуществления нормального процесса дробления необходимо обеспечить захват исходного материала, т.е. камня, рабочим органам дробилки. Угол захвата должен быть таким, чтобы при нажатии качающейся щеки дробимый камень не выскочил из камеры дробления вверх.

Рисунок 4. Схема для определения угла захвата

Для исключения возможного выдавливания камня вверх необходимо, чтобы угол между дробящимися плитами был меньше двойного угла трения

(1)

где б - угол захвата; ц - угол трения камня по металлу. По данным ВНИИ Стройдормаша, угол захвата для более надёжной работы дробилки принимают ределах (18-240), примем б = 20°,/1/.

Рисунок 3. Схема для определения частоты вращения.

Частота вращения эксцентрикового вала n, об/мин, определяется по формуле(2)

(2)

где n - частота вращения эксцентрикового вала, с-1;

б - угол захвата, б = 20°;

S - ход подвижной щеки у выходной щеки дробилки, м.

Рисунок 6. Схема для определения хода подвижной щеки

(3)

где S - ход щеки, мм;

dmax - максимальная величина выходящего материала, d =250 мм.

Подсчитаем частоту вращения эксцентричного вала, /1/

(4)

Найдем средний размер продукта

(5)

Где

-наименьшая ширина выходной щели, м;

-наибольшая ширина выходной щели, м.

(6)

Определим степень дробления

(7)

-диаметр готового продукта, = 0,250;

i-степень дробления.

-длина камеры дробления.

Глубина камеры дробления , найдем по формуле

(8)

где -ширина загрузочного отверстия,

Определение производительности

Определяем производительность (м3/ч) камеры дробления по формуле,/2/

(9)

где n - частота вращения эксцентрикового вала, n = 3,7с-1;

м - коэффициент разрыхления выпадающей из выпускной щели массы продукта, м = (0,30…0,65), выбираем м = 0,5. L - длина камеры дробления, м; S - ход подвижной щеки у выходной щеки дробилки, S= 0,015 м;

-наименьшая ширина выходной щели, м;

-наибольшая ширина выходной щели, м;

б - угол захвата, б = 20°. Тогда окончательно получим:

Расчёт усилия дробления Максимальное усилие дробления находим по формуле,/2/

Где Qmax-максимальное усилие; F - площадь дробящей плиты, м2.

(11)

Определение мощности привода Мощность привода дробилки (кВт) определяется следующим образом:

Получим

После определения мощности привода можно определить работу дробления по формуле

(13)

Определение параметров маховика

Целью расчёта является определение геометрических параметров и массы маховика. Основной характеристикой маховика является его маховой момент (кгм2), определяемый по формуле:

(14)

где m - масса маховика, кг;

D - диаметр маховика, м;

n - частота вращения вала, с-1;

- степень неравномерности работы маховика дробилки,

Примем

- работа, выполняемая за счёт накопления энергии, определяется по формуле

(15)

где А - работа дробления

Определим конструктивные параметры - массу и диаметр по формулам:

(16)

где 20 - окружная скорость на ободе.

Массу маховика определим из выражения

(17)

Обычно на дробилках ставится на концах эксцентрикового вала, один из которых является приводным шкивом, но в последнее время ряд предприятий выпускают дробилки с одним маховиком.

Расчёт на прочность подвижной дробящей плиты

Для расчета на прочность подвижные щеки рассчитываются на изгиб, как балки на двух опорах при действии распределённой нагрузки q и силыприложенной на расстоянииl/2 от нижней опорырис. 5. Эпюра М. В качестве материала подвижной щеки выбираем сталь[Б1] ГОСТ 4543-71, /4/. Предел прочности стали при изгибе,/4/; И рассчитывается по формуле

(18)

где - максимальный изгибающий моментв расчетном сечении;

-момент сопротивления поперечного сечения щеки;

- предел прочности стали дробящей плиты.

Найдем изгибающий момент.

Реакции опор

(19)

Найдём максимальный изгибающий момент:

Сумма моментов вокруг точки b

(20)

где Rb=13 MH, x=(0; l/2).

(21)

При х=0:

При х=l/2

Рисунок 8. Сечение подвижной щеки

После нахождения изгибающего момента, определяем момент сопротивления поперечного сечения щеки по формуле:

(22)

где - момент инерции поперечного сечения;

- координата центра тяжести.

Координата центра тяжести определяется по формуле

(23)

Где В-длина щеки;

Н - общая высота рифления;

-толщина щеки с рифлением и плиты;

- толщина щеки до рифления;

-толщина рифления.

Исходя из конструктивных размеров выполненного чертежа подвижной щеки, получим размеры: где В=3,45 м, Н=1,122 м,

Следовательно, получим координату центра тяжести

Определим момент инерции поперечного сечения по формуле

(24)

где ,,-площади поперечных сечений;

-моменты инерции поперечных сечений подвижной щеки. Получим для каждого сечения свои формулы:

(25)

Момент инерции

Найдём момент сопротивления поперечного сечения щеки

4. МОДЕРНИЗАЦИЯ

Причиной проведение модернизации дробилки явились их недостатки, такие как:

— совершенствование конструкции рабочей камеры за счет разработки новых типов дробящих плит и применения схем взаимного их расположения и крепления;

— разработка новой конструкции роторов и систем крепления бил;

В результате проведенной модернизации, которая обеспечит наибольшую эффективность процесса дробления, для устранения одного из самых главных недостатков на наш взгляд быстрый износ дробящих плит, нами выбран патент № 2 223 147, ведущий к повышению надежности и долговечности футеровочных плит. Для этого съемная футеровка корпуса выполнена в виде размещенных в шахматном порядке конусов, обращенных вершинами внутрь камеры дробления, при этом угол при вершине конусов принят меньше двойного угла трения в паре футеровка — дробимая порода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована дробилка со сложным движением подвижной щеки с заданными параметрами загрузочного отверстия 1300 х 2000, раздробленного материала 170-250 мм, и в качестве дробимого материала использовали руду.

Также были произведены расчеты основных параметров: угла захвата б = 20°, частоты вращения эксцентрикового вала n = 3,7 с-1, производительность П=4,6 м3 /ч, мощности привода N = 118 кВт, диаметр маховика Dм =1,72 м и его масса m=3371 кг.

Произведены необходимые расчеты на прочность подвижной дробящей плиты.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Расчёт щековых дробилок: Методические указания /Сост. Ю.А. Федотенко, П.В. Коротких.-Омск: Изд-во СибАДИ, 2012.-20 с.

2. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1979. Т. 1. 728 с,

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. 5-е изд. перераб. . и доп. М.: Машиностроение, 1978. Т. 2. 559 с.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3- т. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. Т. 3. 557 с.

5. Бауман В. А., Быковский Я, Я. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высш. шк. 1977. 225 с.

6. Бауман В. А., Клушанцев Б, В., Мартынов В, Д, Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. М.: Машиностроение, 1981. 324 с.

7. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов: Справочник/Под ред. В. А. Баумана. М..: Машиностроение, 1970. 548 с.

8. Вибрации в технике: Справочник: В 6 т. М. : Машиностроение, 1981. Т. 4. Вибрационные процессы и машины / Под ред. Э. Э. Лавендела. 509 с.

9. Гузенков Я. Г. Детали машин: Учеб. пособие для студентов втузов. 3-е изд., перераб, и доп. М.: Высш. шк,, 1982. 351 с.

10. Журавлев М. Я., Фоломеев А, А. Механическое оборудование предприятий вяжущих материалов и изделий на базе их. М.: Высш. шк., 1983. 309 с.

11. Морозов М. /С. Механическое оборудование заводов сборного железобетона. К.: Высш. шк., 1977. 264 с.

12. Решетов Д. Я. Детали машин. М.: Машиностроение, 1974. 655 с.

[Б1]