СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..4 1. Расчет щековой дробилки…………………………………………….6 1.1 Параметры камеры дробления………………………………………6 1.2 Угол захвата………………………………………………….……….7 1.3 Ход сжатия…………………………………………………….………8 1.4 Частота вращения эксцентрикового вала……………………..……..9 1.5 Определение производительности…………………………………..10 1.6 Определение мощности привода…………………………………….10 1.7 Определение максимального усилия дробления……………………11 2 СВОДНАЯ ТАБЛИЦА………………………………………………..13 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………….14 3 ВВЕДЕНИЕ Щековая дробилка - самый надежный и универсальный механизм для измельчения материалов. Используется для дробления горных пород, шлаковых отходов, некоторых материалов металлического состава. Максимальная входная крупность сырья - до 1500 миллиметров. Для дробилок малого типоразмера крупность готового продукта - до 10 мм. В каждом из классов дробления (мелком, среднем, крупном) присутствуют свои виды щековых дробилок. Используются для измельчения горных пород высокой крепкости (гранитов, базальт, кварцит) и схожих с ними по характеристикам материалов - шлаков, бетона, минералов. Более хрупкие субстанции каменный уголь, кирпич, керамические отходы, лом стекла - тем более легко поддаются измельчению щековыми дробилками. Основными техническими характеристиками щековых дробилок являются габариты приемного отверстия, захватный угол и диаметр выходной щели. Размер приемной щели устанавливает крупность исходного материала. Захватный угол (взаимное расположение дробящих плит) устанавливается так, чтобы загружаемое для дробления сырье не выталкивалось из камеры, а измельчалось. Размер выходного отверстия устанавливает максимальную крупность готового продукта. Надежный и неприхотливый механизм, щековая дробилка С – 644 используется на ОАО «Научно- Производственная Корпорация «УРАЛВАГОНЗАВОД» в цехе 561 для измельчения феррохрома. Преимущества щековых дробилок [1]: Щековые дробилки просты и дешевы в эксплуатации благодаря своей несложной конструкции и малому количеству деталей, подверженных быстрому износу. Ремонт и обслуживание также малозатратны и технически несложны; Благодаря своим небольшим размерам легко монтируются и транспортируются, и являются наилучшим решением для передвижных дробильных комплексов; Непритязательность к внешним факторам позволяет использовать их практически в любых условиях; Разгрузочная щель управляется гидравлическим приводом, благодаря чему ее регулировка происходит быстро и просто; 4 Дробилки всех типов и размеров оснащены зафиксированными щеками охватывающей формы, что предохраняет станину устройства от преждевременного изнашивания Недостатки щековых дробилок: Щековые дробилки выдают конечный материал с большим процентом лещадных зерен, поэтому не подходят для более мелкого дробления; На материалах упругих или вязких – древесине, полимерах, некоторых металлических сплавах их использование невозможно 5 1. Расчет щековой дробилки [2] Исходные данные для расчета Степень дробления i Исходного D Размер кусков материала, мм Конечного d Характеристика дробимого материала 8,5 – 3,4 340 40 - 100 Феррохром с плотностью 𝜌 = 6,8 кг⁄м3 К основным кинематическим и конструктивным параметрам относят: ширина B и длина L загрузочного отверстия, высота камеры дробления H , номинальная ширина выходной щели b, угол захвата α , ход подвижной щеки S , частота вращения эксцентрикового вала n , производительность П , работа дробления A, мощность привода N , максимальное усилие дробления Qmax. 1.1 Параметры камеры дробления Ширина загрузочного отверстия камеры дробления B определяется по максимальному размеру кусков исходного материала: 𝐵= 𝐷𝑚𝑎𝑥 340 = = 400 мм 0,85 0,85 Высота камеры дробления H: 𝐻 = (2 − 2,5) ∙ 𝐵 = 2,25 ∙ 400 = 900 мм Номинальная ширина выходной щели b определяется из формулы: 𝑏= 0,85 ∙ 𝐵 0,85 ∙ 400 = = 40 ÷ 100 мм (8,5 ÷ 3,4) 𝑖 Так как ширина b выходной щели – величина переменная, то принимают ее среднее (номинальное) значение. 𝑏= 40 + 100 = 70 мм 2 6 1.2 Угол захвата Схема для определения угла захвата Рис. 1 Угол захвата α - угол между неподвижной и подвижной щеками дробилки (рис. 1), который должен обеспечивать разрушение материала при сжатии, то есть захват куска, а не выталкивание его вверх. На кусок, зажатый между щеками, действуют усилие P и равнодействующая R , причем 𝑅 = 2 ∙ 𝑃 ∙ 𝑠𝑖𝑛 𝛼 2 Силы трения 𝐹 = 𝑓 ∙ 𝑃 действуют на кусок материала против направления выталкивающей силы, то есть, направлены вниз. При сжатии кусок материала не будет выталкиваться вверх, если силы трения будут больше или равны выталкивающей силе: 𝐹 = 𝑓 ∙ 𝑃 ∙ 𝑐𝑜𝑠 𝛼 𝛼 или 2 ∙ 𝑓 ∙ 𝑃 ∙ 𝑐𝑜𝑠 ≥ 𝑅 2 2 После преобразований получаем: 𝑓 ≥ 𝑡𝑔 𝛼 2 Так как коэффициент трения 𝑓 = 𝑡𝑔 𝜑 (где 𝜑 – угол внешнего трения дробимого материала по материалу дробящих плит), то 2∙𝜑 ≥𝛼 7 То есть нормальное дробление возможно, если угол захвата равен или меньше двойного угла трения. Согласно лабораторным исследованиям, коэффициент трения каменных материалов о сталь составляет 0,3, тогда угол внешнего трения 𝜑 = 16° и 𝛼 = 33°. Угол 33o является предельным углом захвата, обеспечивающим процесс дробления, но по результатам опытов по увеличению производительности и, исходя из конструктивных соображений, рекомендуется выбирать угол захвата 𝛼 = 18 − 20°. Принимаем 𝛼 = 20° 1.3 Ход сжатия Схема для определения хода подвижной щеки Рис. 2 Ход сжатия в верхнем (Sв) и нижнем (Sн) сечениях камеры дробления (рис. 2) должны обеспечивать интенсивный процесс дробления по всей высоте камеры и отвечать эффективным показателям процесса – производительности, степени дробления, расходу энергии. По результатам исследований, проведенных во ВНИИстройдормаше для дробилок с простым движением щеки 𝑆в = (0,01 − 0,03) ∙ 𝐵 = 0,02 ∙ 400 = 8 мм где B – ширина загрузочного отверстия, м. Ход сжатия (мм) в нижней части камеры дробления дробилки с простым движением щеки определяется по формуле: 8 𝑆н = 8 + 0,26 ∙ 𝑏 = 8 + 0,26 ∙ 70 = 26,2 мм где b – номинальная ширина выходной щели, мм. 1.4 Частота вращения эксцентрикового вала Схема для определения частоты вращения вала Рис. 3 Частота вращения эксцентрикового вала n , равная числу двойных качаний подвижной щеки, определяется из условия свободной разгрузки призмы материала из нижней зоны за время отхода подвижной щеки от неподвижной (рис. 3). Это условие обеспечивает максимальную про изводительность. Если эксцентриковый вал совершает n оборотов в секунду и время отхода щеки равно времени половины оборота, то 𝑡= 1 2∙𝑛 Из рис. 3 следует, что высота призмы материала, выпадающего из камеры дробления: ℎ= 𝑆н 𝑡𝑔 𝛼 С другой стороны: ℎ= 1 ∙ 𝑔 ∙ 𝑡2 2 9 Объединив эти выражения получим: 𝑛= 1 𝑔 ∙ 𝑡𝑔 𝛼 1 9,81 ∙ 𝑡𝑔 20 ∙√ = ∙√ = 4,13 с−1 2 2 ∙ 𝑆н 2 2 ∙ 0,0262 где g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2 1.5 Определение производительности Производительность дробилок рассчитывается по методике, предполагающей, что разгрузка материала происходит только при отходе подвижной щеки и при этом за один оборот вала из дробилки выпадает некоторый объем материала V (м3), заключенный в призме высотой h (заштрихованный участок на рис.3). П= 𝜇 ∙ (𝐵 − 𝑏) ∙ 𝑆ср ∙ 𝐻 ∙ 𝑛 ∙ 𝑏 2 ∙ 𝐷св ∙ 𝑡𝑔 𝛼 где 𝑆ср – средний ход сжатия, 𝑆ср = 𝑆н +𝑆в 2 = 26,2+8 2 = 17,1 мм 𝜇 – коэффициент разрыхления материала в объеме призмы, по экспериментальным данным 𝜇 = 0,5 − 0,6 𝑛 – частота вращения вала, с-1 𝐷св – средневзвешенный размер кусков в исходном материале, м; для дробилок с шириной приемного отверстия 600 мм и менее принимается равным B; для дробилок с шириной приемного отверстия 900 мм и более, работающих на рядовой горной массе 𝐷св = (0,3 − 0,4) ∙ 𝐵 = 0,35 ∙ 400 = 140 мм 0,55 ∙ (0,4 − 0,07) ∙ 0,0171 ∙ 0,9 ∙ 4,13 ∙ 0,07 м3 П= = 0,008 = 28,8 м3 /ч 2 ∙ 0,14 ∙ 𝑡𝑔 20 с 1.6 Определение мощности привода Определим мощность привода по следующей формуле: 𝑁 = 1,1 ∙ 𝐸𝑖 ∙ 𝐾м ∙ √𝑖 − 1 √𝐷св ∙П∙𝜌 где 𝐸𝑖 - энергетический показатель, кВт·ч/т; определяется в зависимости от вида горной породы и месторождения, но, так как дробилки поставляются 10 с универсальным приводом для работы на любых горных породах, на практике принимается 𝐸𝑖 = 8 кВт·ч/т; 𝐾м – коэффициент масштабного фактора, для ориентировочных расчетов принимается 𝐾м = 1 П – производительность, м3/ч 𝜌 – плотность дробимого материала, т/м3 𝑁 = 1,1 ∙ 8000 ∙ 1 ∙ √5,95 − 1 √0,14 ∙ 28,8 ∙ 6,8 ∙ 10−3 = 6629 кВт После определения мощности привода можно определить работу дробления (Дж) по формуле: 𝐴= 2 ∙ 𝑁 2 ∙ 6629 = = 3210 кДж 𝑛 4,13 Коэффициент 2 учитывает тот факт, что в дробилках половина работы дробления совершается за счет вращающихся маховиков. 1.7 Определение максимального усилия дробления По экспериментальным данным уточненное значение максимального усилия (Н) определяется по формуле: 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 2,7 ∙ 106 ∙ 𝐹 где F – площадь дробящей плиты, м; F = L ⋅ H . Для предотвращения ложного срабатывания предохранительных устройств полученное значение рекомендуется увеличить в 1,5 раза, поэтому окончательно выражение для максимального усилия можно записать 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 1,5 ∙ 2,7 ∙ 106 ∙ 𝐹 = 4 ∙ 106 ∙ 𝐹 = 4 ∙ 106 ∙ 0,5 ∙ 0,9 = 1,8 МН 11 Дробилка С - 644 Рис. 1 1—станина; 2—балка с регулировочным механизмом; 3—замыкающая пружина; 4 и 5—распорные плиты; 6—боковая футеровка (клинья); 7— неподвижная дробящая плита; 8—верхняя футеровка; 9 — защитный кожух; 10 — ось подвеса щеки; 11 — подвижная щека; 12—эксцентриковый вал; 13 — шатун; 14 — шкив. 12 2 СВОДНАЯ ТАБЛИЦА Характеристика Размер приемного отверстия, мм 𝐿 × 𝐵 Ширина выходной щели, мм Производительность, м3/ч Максимальный размер загружаемых кусков, мм Угол захвата, град Ход щеки, мм Эксцентриситет вала, мм Частота вращения эксцентрикового вала, об/мин Мощность привода, кВт Расчетные данные Паспортные данные 400 х 400 400 х 600 70 30 - 80 28,8 10 - 25 340 340 20 18,2 18 20 19 19 247,8 260 6,6 28 13 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов. Учебник для машиностроительных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977 2. Расчет щековых дробилок: Методические указания / Сост. Ю. А. Федотенко, П. В. Коротких. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2012. – 20 с. 3. Технологическое оборудование литейных цехов: Метод. указ. к выполнению курсовой работы. – Нижний Тагил : Составитель А. П. Фирстов; Нижний Тагил: Нижнетагильский технологический институт (филиал) УГТУ, 2008. – 134 с. 14