Дробилки 2 (курсовая, расчёт)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВАЛКОВЫХ ДРОБИЛОК

Цель работы: изучение назначения и устройства, принципа действия валковой дробилки с приводом через карданные валы, расчет основных параметров валковой дробилки.

1.Назначение, область применения, классификация валковых

дробилок

Впромышленности строительных материалов широкое применение получили валковые агрегаты, предназначенные для крупного, среднего, мелкого и тонкого измельчения материалов малой и средней прочности, удаления из глины каменистых включений и т. д.

Ввалковых дробилках разрушение материала происходит между вращающимися навстречу друг другу валками или между вращающимся валком и камерой дробления под действием сжимающих нагрузок.

Измельчение материала осуществляется преимущественно раздавливанием

ичастично истиранием или изгибом между двумя вращающимися валками. Поверхность валков в зависимости от свойств измельчаемого материала бывает гладкой, рифленой или зубчатой.

Дробилки с гладкими валками применяются для среднего и мелкого дроб-

ления пород средней прочности (σсж ≤ 150МПа ); с рифлеными, зубчатыми валками – для крупного и среднего дробления хрупких и мягких пород (σсж ≤ 80МПа ). Классификация валковых дробилок и агрегатов, применяемых в различных отраслях промышленности строительных материалов, представлена на рис. 11.

41

Достоинства валковых дробилок заключаются в простоте устройства и надежности работы, небольшом расходе энергии.

К недостаткам валковых дробилок можно отнести: низкую производительность, невысокую степень измельчения, ограниченный размер загружаемых кусков материала, неоднородный зерновой состав готового продукта с большим количеством плоских и удлиненных зерен. Кроме того, при работе валковых дробилок происходит непрерывная вибрация подвижного вала под действием деформации пружины от давления измельчаемого материала. Валковые дробилки нуждаются в непрерывном и равномерном питании исходным материалом по всей длине валка, поэтому они снабжаются собственными питателями.

Рис. 11. Классификация валковых машин и агрегатов

2.Конструкция и принцип действия валковых дробилок с гладкими

валками

Валковая дробилка с гладкими валками (рис. 12) состоит из двух параллельно расположенных цилиндрических валков 4 и 6, которые вращаются во-

42

круг горизонтальных осей навстречу друг другу. Валок 4 насажен на вал, вращающийся в подвижно закрепленных подшипниках 5. Валок 6 установлен в неподвижных подшипниках. Вращение валки получают от электродвигателя 1 через редуктор 2 и карданные валы 3. Дробящие валки закрыты кожухом, который препятствует проникновению в помещение пыли, образующейся при дроблении материала, а также обеспечивает соблюдение мер техники безопасности. Техническая характеристика валковых дробилок дана в табл. 10.

А

А-А

d1

Рис. 12. Схема валковой дробилки

Таблица 10

Техническая характеристика валковых дробилок

Характе-

Тип дробилки

СМК-

СМК-

СМК-

СМ-

СМК-

СМ-

СМК-

ДДЗ-

СМ-

ристика

83

102

12

438

212

1198

194

700

3698

Дробле-

Тонкое

Среднее

Круп-

Формование

ние

ное

гранул

Конст-

Гладкие

Рифл.

Зубчатые

Реб-

Винтов.

Дис-

Вал-

рукция

и

рист.,

и глад-

ко-

ки

валков

гладк.

гладкий

кий

зуб-

дыр-

камне-

камне-

чат.

ча-

выдел.

выд.

тые

43

Окончание табл. 10

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Произво-	6,94		2,22-	17,4	8,33	6,94	9,72	19,4	11,1
	дитель-			6,94
	ность
	x10-3, кг/ч
	Диаметр	1000		600	1090/	620/	600/	750	1250	1000
	валков				990	480	1000
	x103, м
	Ширина	700	1000	400	900	1490	700	800	1000	640
	x103, м
	Частота	2,67/	3,17/	1,25	0,67	0,67/	7,33/	1,08/	2,83/	0,35/
	враще-	3,08	4,83			0,42	0,67	3,17	3,33	0,50
	ния, с-1
	Мощ-	22/30	40/75	20	28	50/30	30/13	55	60	40
	ность ЭД,
	кВт
	Габарит-	3,8 x	5,7 x	2,2 x	3,2 x	5 x	3,2 x	2,9 x	4,4 x	2,6 x
	ные раз-	3,2 x	4,2 x	1,6 x	2,4 x	3,6 x	2,8 x	3,0 x	2,8 x	3,5 x
	меры, м	1,2	1,8	0,8	1,1	1,5	1,3	1,54	1,6	1,2
	Масса	5,6	14,25	3,4	6,5	11,6	4,95	6,7	13,5	6,0
	x10-3, кг

Примечание*. В числителе – диаметр по вершине, в знаменателе – диаметр по основанию зубьев; в числителе – диаметр ребристого, в знаменателе – гладкого валка; частота вращения двух вальцев (ребристого – в числителе, гладкого в знаменателе); размеры отверстий (12х45)х10 м.

3.Расчет основных параметров валковых дробилок

Определение соотношения диаметра валка и размера дробимого мате-

риала

Для обеспечения процесса дробления в валковых дробилках необходимо, чтобы куски дробимой породы втягивались в межвалковое пространство валками. Рассмотрим условие, при котором возможно втягивание куска материала и последующее его дробление. Примем, что поступившие на дробление куски имеют форму шара. На кусок материала диаметром d в момент его захвата валками действуют следующие силы (рис. 13):

44

PТР = Pn f

G – сила тяжести материала, приложенная в центре вала и направленная вниз (ввиду малости значения в расчетах не учитывается);

Pn – сила нормального давления на кусок дробимого материала;

– сила трения (f – коэффициент трения дробимого материала о валки) направлена по касательной к окружности валка.

a)

	/2)
	Psin(	Pfsin(		/2)
			d		P
		B			D
	M		N
A	/	C	Pcos(		/2)
	2
Pfcos(	/2)
		Pf
	D/2 d1		D/2

а – вид в плане; б – изометрия Рис. 13. Расчетная схема валковой дробилки

Сила PTР и Pn действуют в обеих точках касания M и N (на рис. 13 показаны действующие в одной точке M). Кусок дробимого материала втягивается

45

валками при условии, если сумма сил, направленная вниз, больше суммы сил, направленных вверх (см. рис. 13):

2Pn	sin	α	≤ 2PТР	cos	α .	(29)
		2			2

α

Разделив правую и левую части неравенства на 2Pn cos 2 , получим

tg	α	≤ f .	(30)
	2

Между диаметром поступающего куска d и диаметром валка D существует следующее соотношение: из треугольника АВC (см. рис. 13) следует

	D		+	d		α	=	D	+	d	1	;(D + d)cos	α	= D + d1
					cos										,	(31)
		2		2		2		2		2			2

где d1 – ширина выходной щели, м.

Разделив правую и левую части уравнения на d, получим

cos

α

−

1

D

α

D

d1

D

=

2

i

+1 cos

2

=

d

+

d

, или

d

α

,

d

1− cos 2

где i – степень измельчения, i = d

d1

= 4 – среднее значение валковых дроби-

лок,

d1

= 0,25 ; после преобразования получим

d

D

cos

α

− 0,25

=

2

d

1− cos

α .

(32)

2

Величина коэффициента трения f кусков твердых пород (известняка, песчаника, гранита и т.д.) о поверхность стального валка в среднем равна f = 0,3, а для кусков влажной глины f = 0,45 . Для указанных значений предельный

угол β = α 2 составляет 16°40' и 24°20'.

46

Определение производительности валковых дробилок
Производительность валковых дробилок по массе, кг/с,
Q = Bd1νρk ,	(33)

где B – ширина валков, м;

ν – окружная скорость валков, м/с; ρ – плотность дробимого материала, кг/м3;

k – коэффициент, учитывающий использование ширины валков и степень разрыхления материала. Для твердых пород k = 0,2 0,3, для влажных материалов (глин) k = 0,4 0,6 .

При измельчении твердых пород возрастает сопротивление раздавлива-

нию; валки, сжимая пружины, раздвигаются на величину 1,25d1.
Тогда, если ν = πDn , то
Q = 1,25πDBnρkd1 ,	(34)

где D – диаметр валка, м.

Частота вращения валков n, с-1, определяется по формуле предложенной проф. Л.Б.Левенсоном:

nmax ≤ 102,5	f	.	(35)
	ρdD

Практически с целью уменьшения износа поверхности валков частоту их вращения принимают равной n = (0,4...0,7)nmax .

Определение мощности

Мощность электродвигателя валковой дробилки, Вт

	PДВ	=	P1 + P2 + P3	,	(36)
			η

где P1 – мощность, затрачиваемая на дробление материала, Вт;

P2 – мощность, затрачиваемая на преодоление трения материала о валок, Вт; P3 – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в цапфах валков, Вт;

47

(37)

(38)

(39)

для

η – КПД привода, η = 0,95.

P1 = Fср.н.Sn ,

Fср.н. – среднее значение силы нормального давления, Н:

Fср.н. = σ сж AKр ,

где σсж – предел прочности материала при сжатии, Па (см. приложение 1); A – площадь дробления, м2:

A = BRβ .

Здесь R = D 2 – радиус валка, м;

απ

β – угол дуги, рад, β = 2 360 ;

Kр – коэффициент разрыхления; для прочных пород KР = 0,2 0,3, глины KР = 0,4 0,6 .

S – суммарный путь, который проходит точка приложения сил, м:

					β
S = 2R 1− cos							.	(40)
					2
P2	=	f P1 .						(41)
P3	= 2π dц fпр Gр n ,							(42)
где dц – диаметр цапфы валков (определяется замером), м;
fпр – приведенный к валу коэффициент трения качения,								fпр = 0,001;
Gp – результирующая сила от силы нормального давления Fср.н. и силы тя-
жести валков GB, Н:
Gр	=		Fср2	.н. + GВ2 .				(43)

При определении силы тяжести валков считаем их цельнотелыми:

	=	πD	2
GВ		4	Bρg ,	(44)

где ρ – плотность материала, для стали ρ = 7860 кг/м3.

48

							Таблица 11
		Результаты замера и расчетов
Q, кг/ч	d1, м		d, м	D, м		B, м	PДВ, Вт

Последовательность выполнения лабораторной работы

1.Ознакомиться с описанием работы.

2.Изучить назначение, конструкцию и принцип действия лабораторной установки.

3.Начертить кинематическую схему валковой дробилки.

4.Кратко описать устройство и принцип действия валковой дробилки.

5.Произвести замеры диаметра валка D, м; длины валка L, м; ширины выходной щели d1, м.

6.Произвести расчет производительности Q и мощности PДВ, Вт.

7.Результаты замера и расчетов занести в табл. 11.

8.Привести в порядок рабочее место.

9.Оформить отчет. Сдать работу.

49

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Предел прочности и модуль упругости материалов

Материал	Предел прочности,	Модуль упру-	Плотность,
	кгс/см2	гости, кгс/см2	кг/м3
Апатит...............................	800÷1500	3·105	3190
Базальт...............................	2500÷5000	-
Базальтовая лава...............	300÷1500	-
Гранит выборгский……..	1200	3·105	2680
Гранит уральский……….	1450	-	2700
Гранит очень твердый…..	3500	6·105	2720
Гранит мягкий...................	500	-	2630
Диабаз................................	1800÷2400	-	3080
Известняк..........................	250÷1900	-	2650
Кварц..................................	1200÷1500	-	2650
Мрамор..............................	500÷2500	-	2690
Нитрофоска.......................	300÷900	-
Сланец кровельный……..	1000÷2500	6·104÷24·104
Уголь каменный…………	20÷290	7·103÷60·103	1350

Примечание. 1кгс/см2=9,8065·104 Н/м2.

50