- •1 Классификация дробилок
- •2 Расчет скоростных и геометрических параметров дробилки
- •Расчет кинематических параметров дробилки
- •Расчёт производительности дробилки
- •Расчёт мощности привода дробилки
- •3 Основы теории расчета пружинного активатора
- •4 Расчет молотковой дробилки
- •Расчет и выбор основных параметров
- •Обоснование и выбор бил
- •Расчет скоростных и геометрических параметров дробилки
- •Расчет кинематических параметров дробилки
- •Расчёт производительности дробилки
- •Расчёт мощности привода дробилки
3 Основы теории расчета пружинного активатора
Многообразие винтовых пружинных рабочих органов и аппаратов на их основе, а также отсутствие работ по исследованию их рабочих процессов, вызывают необходимость, с одной стороны, выбрать для исследований конкретные рабочие органы, а с другой – определить те основные задачи, которые необходимо решить с целью наиболее полного исследования созданного вида оборудования для повышения надежности.
Для каждого конкретного материала, подлежащего обработке, должны даваться рекомендации по выбору профилей поперечного сечения проката и их спряжений, применяемых для изготовления пружинного рабочего органа, а также физико-механические свойства проката и т.д. Для нашего случая рабочий орган принимаем круглого поперечного сечения.
Уже на стадии эскизного проекта аппарата необходимо иметь входные параметры обрабатываемого материала, дисперсность получаемого продукта и производительность. Исходными данными к расчету приняты:
Gm – массовая производительность аппарата;
dmax – размер частицы до измельчения;
dmin – размер частицы после измельчения;
m – плотность частицы материала;
м – предел прочности измельчаемого материала;
Ем – модуль упругости измельчаемого материала;
f – коэффициент трения скольжения материала по стали;
Физико-механические свойства пружинного материала:
Eст – модуль упругости стали;
- коэффициент Пуассона.
Для начала определим диаметр сечения проволоки с учетом исходного размера частиц:
, /3.1/
где d - диаметр сечения проволоки, мм;
- максимальный зазор межвиткового пространства, мм.
Расчет среднего диаметра пружины:
, /3.2/
где С – индекс пружины, рекомендованный на основе эксперимента.
Определение угла захвата производится с учетом абразивно-усталостного износа рабочего органа из формулы:
, град, /3.3/
где - установлен с учетом неже проведенных экспериментов.
Центральный угол изгиба оси пружины j определяется по формуле:
, град, /3.4/
где j – рекомендуется из соображения компоновки аппарата, j = 30, 90, 120, 180;
i – число рабочих витков пружины,
. /3.5/
В качестве основных параметров винтовой оси выделим:
Н – высоту рабочей части пружины в недеформируемом состоянии;
L – рабочую длину проволоки, из которой навита пружина (рабочая длина не включает длину концевых витков крепления пружины);
Dср – средний диаметр пружины.
Используя основные параметры, можно определить остальные параметры винтовой оси, а именно:
iо – общее число витков пружины (число рабочих витков плюс число неработающих концевых витков крепления);
, /3.6/
β - угол подъема винтовой линии;
, /3.7/
j – центральный угол пружины;
, /3.8/
h – шаг пружины;
. /3.9/
Следует отметить, что в основном, рабочим органом активатора является винтовая цилиндрическая пружина растяжения, которая может быть изготовлена с начальным прижатием витков. В этом случае, из условия плотного (без зазора) поджатия витков, шаг пружины h равен диаметру проволоки d или сечению проката.
Длина винтовой линии определяется из формулы:
, м. /3.11/
Следующим этапом является использование пакета программ "Prugina", позволяющего получить следующие результаты:
Рк – сила обжатия частицы между витками в монтажном положении, н;
А – межосевое расстояние по осям приводных валов, м;
Y, Z – координаты фланцев по горизонтали и вертикали, мм;
Mn,- изгибающий момент, необходимый для монтажа пружины, н*мм;
Fz – сила приложенная для смещения конца пружины по вертикали, н;
Fy – сила смещения конца пружины по горизонтали, н;
и др.
Далее ведем расчет необходимой силы обжатия Pk max,, приводящей к обязательному разрушению частицы:
, н, /3.12/
где b – ширина площадки контакта витка и материала, м;
S1 – величина деформации материала при разрушении, м;
Проверив условие разрушения частицы материала Pk Pkmax, в случае необходимости, проводим корректировку Dcp или j, согласно нормализованного ряда [13, 18].
Рассчитываем объемную производительность аппарата по исходному продукту:
, м3/ч /3.13/
Вычисляем счетное количество частиц, попавших в зону обработки:
, шт, /3.14/
где V- объем частицы материала от средневзвешенного размера, м3.
. /3.15/
Частоту вращения рабочего органа определяем по формуле:
, с-1, /3.16/
где m - масса частицы, кг;
r - радиус вращения захваченной частицы, м.
Рабочая частота вращения принимается:
, с-1 . /3.17/
Определяем время разрушения одиночной частицы в межвитковом пространстве рабочего органа:
, с /3.18/
Определяем необходимое среднее время пребывания материала в аппарате:
, с. /3.19/
Уточним объемную производительность:
, м3/ч, /3.20/
где Va - объем аппарата, м3, определяется как:
. /3.21/
где Dк – диаметр торовидной камеры, м;
kр – коэффициент разрыхления материала при измельчении.
Определим число проходов материала через зону обработки:
. /3.22/
По результатам испытаний уточняем достигаемую конечную крупность готового продукта при данном числе проходов n1. Если достигаемая крупность больше заданной, корректируем число проходов в сторону увеличения.
Уточняем массовую производительность:
/3.23/
где 1 – угол трения скольжения материала по корпусу, град;
- объемный вес измельчаемого материала, кг;
- коэффициент заполнения камеры;
- коэффициент, учитывающий снижение транспортирующей способности ПРО в процессе попутного измельчения.
Если меньше заданного Gm, корректируем параметры пружины по нормализованному ряду [13] и повторяем расчет. При выполнении условий переходим к расчету мощности привода:
. /3.24/
где W – скорость транспортирования материала по оси ПРО, м/с.
Подбираем двигатель по справочникам из условия:
. /3.25/