- •4.2 Определение основных параметров мельницы [4]
- •4 Барабан
- •4.4.2 Расчет открытой шевронной пары
- •4.4.3 Расчет открытой прямозубой пары
- •4.6.2 Проверка для шевронной вал-шестерни
- •4.6.3 Проверка для прямозубой вал-шестерни
- •4.7 Подбор и проверка шпонок и муфт [6,8]
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •4.8 Прочностной расчет валов [6]
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •4.9 Расчет прочности барабана мельницы [1]
- •Значение меньше допустимого, условие выполнено.
4 Расчетная часть
4.1 Конструкция, принцип действия мельницы [4]
Мельницы шаровые состоят из следующих деталей и узлов:
- барабана, который изготавливается из легированной или углеродистой стали. На барабан действует статическая и динамическая нагрузки, поэтому толщину стенок барабана рассчитывают для каждой в отдельности;
- крышек, которые отлиты заодно с пустотелыми цапфами;
- подшипников скольжения, которые устанавливаются на столбчатый фундамент;
- футеровки, которая изготовляется из высокомарганцовистой стали, высокохромистого белого чугуна или резины;
- масло станции обеспечивающей смазку отдельных узлов мельницы;
- лифтеров, которые обеспечивают поднятие пульпы и слив её в цапфу для разгрузки;
- загрузочного и разгрузочного отверстий;
- питателя, который обеспечивает подачу материала в барабан мельницы;
- решетки, которая не позволяет выпадать в разгрузку телам измельчения;
- привода, который включает в себя электродвигатель постоянного тока, зубчатый венец, вал-шестерню и соединяющие муфты.
1 Питатель
2 Футеровка
3 Крышка, отлитая заодно с пустотелой цапфой
4 Барабан
5 Привод
7 Подшипник скольжения
8 Разгрузочное отверстие
9 Загрузочное отверстие
Рисунок 6 –Мельница шаровая с решеткой
Зубчатый венец изготавливают из легированной стали литьем, так же в зависимости от размера его выполняют разьемным. Закрепляют обычно на разгрузочном конце, половинки венцов соединяют точеными болтами из
конструкционной стали и фиксируют в плоскости стыка шпонками. Венцы соединяют с фланцами барабана также точеными болтами. Используют два способа крепления зубчатых венцов: на фланце барабана и на фланце барабана и крышки.
По форме зубьев вал-шестерни делятся на: косозубые, прямозубые, шевронные и косозубые сдвоенные, согласно рисунку 7.
7.1 Прямозубая; 7.2 Косозубая; 7.3 Косозубая сдвоенная 7.3 Шевронная
Рисунок 7 – Форма зубьев вал-шестерни
Вал-шестерни изготавливается методом поковки-штамповки из углеродистых конструкционных или легированных сталей. Вал-шестерни изготавливается симметричной по длине, чтобы в случае износа одной стороны, можно было бы переставить на другую сторону. Подвенцовые шестерни выполняют как одно целое или раздельно, согласно рисунку 8.
8.1 Вал и шестерня выполнены раздельно; 8.2 Вал-шестерня
Для жесткости используется зубчатая муфта соединяющая вал-шестерню с валом электродвигателя.
Мельница шаровая отличается от мельницы с центральной разгрузкой только конструкцией отдельных деталей, главным образом узла разгрузки продукта. Разгрузка происходит через решетку, составленную из отдельных плит с большим числом щелей для выхода измельченного материала. Между решеткой и крышкой закреплены лифтеры (вычерпыватели) в виде ребер или отдельных черпаков. Зачерпнутая пульпа, поднятая до определенного уровня, сливается внутрь цапфы и выводится из барабана. Ребра и стенки крышки защищены от истирания резиной. Решетка закреплена на крышке болтами.
Принцип действия мельницы заключается в том, что материал поступает через загрузочное отверстие в барабан с измельчающими телами (шарами). При вращении в заданном режиме (каскадный или водопадный), материал истирается в водной среде до нужной величины, после измельчения материал поднимаясь лифтерами, сливается через решетку.
4.2 Определение основных параметров мельницы [4]
Исходные данные:
номинальный рабочий объем, ;
внутренний диаметр барабана (в свету), ;
длина барабана, ;
Определяем критическую частоту вращения
где внутренний диаметр барабана, м.
Определяем действительную частоту вращения
Практически число оборотов принимаем 70 ÷ 80 % от критической частоты вращения.
где действительная частота вращения.
Принимаем
Определяем число оборотов с учетом заполнения барабана шарами
где коэффициент заполнения, ;
Принимаем номинальное число оборотов барабана в минуту, согласно данным практики,
Определяем производительность
где коэффициент величины шаровой загрузки, ;
длина барабана, м.
Определяем массу шаровой загрузки
где номинальный рабочий объем, м3.
Принимаем
Определяем мощность
4.3 Кинематический расчет [5]
1 Электродвигатель I Вал электродвигателя
2 Муфта II Вал-шестерня
3 Вал-шестерня III Вал приводной тихоходный
4 Барабан
Рисунок 9 – Кинематическая схема привода мельницы
Выбираем электродвигатель постоянного тока серии 4П-450-36-500-УЗ с высотами вращения 355 и 450 мм. , ГОСТ 2479.
Рисунок 10 – Электродвигатель серии 4П-450-36-500-УЗ
Принимаем передаточное число открытой пары
Определяем частоты вращения на валах
Определяем угловые скорости на валах
Определяем мощности на валах
Определяем вращающие моменты на валах
Таблица 3 – Кинематические и силовые характеристики привода
Наименование |
Обозначение |
Единицы измерения |
Числовое значение |
Частоты вращения на валах |
|
об/мин То же // |
250,00 250,00 20,00 |
Угловые скорости на валах |
|
То же // |
26,16 26,16 2,09 |
|
|
|
|
Продолжение таблицы 3
Наименование |
Обозначение |
Единицы измерения |
Числовое значение |
Мощности на валах |
|
кВт То же // |
500,00 500,00 475,2 |
Вращающие моменты на валах |
|
То же // |
19113,15 19113,15 227368,42 |
4.4 Расчет открытой зубчатой пары [5,6]
I Вал тихоходный зубчатой передачи
II Вал быстроходный зубчатой передачи
Рисунок 11 – Открытая зубчатая передача
4.4.1 Расчет открытой косозубой пары
Исходные данные:
Выбираем материал:
для шестерни сталь 40ХН ГОСТ 4543 нормализация НВ=250
для колеса стальное литье 50Л ГОСТ 997 нормализация НВ = 200
Предел выносливости при цикле изгиба
Для шестерни
Принимаем
Для венца
Допускаемое напряжение изгиба
где коэффициент запаса прочности,
коэффициент концентрации напряжения у корня зуба,
Для шестерни
Для венца
Принимаем число зубьев для шестерни
Число зубьев колеса:
Принимаем число зубьев венца
Коэффициент формы зуба:
Для шестерни
Для венца
Сравнительная оценка прочности зубьев шестерни и колеса на изгиб:
Для шестерни
Для венца
Расчет ведем для зубьев венца как менее прочных
Требуемый модуль зацепления
где коэффициент нагрузки,
коэффициент износа,
коэффициент длины зуба,
Принимаем ГОСТ 9563
Основные размеры зубчатой пары:
Для шестерни
Для венца
Ширина зубчатых колес
где коэффициент ширины колес,
межосевое расстояние.
Силы действующие в зацеплении