5637

Изучение и расчет конструкции дробилок

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Введение Увеличивающиеся из года в год объемы промышленного, гидротехнического, жилищного, дорожного и других видов строительства требуют огромного количества нерудных строительных материалов (щебня, гравия, песка), идущих на изготовление железобето...

Русский

2012-12-16

2.65 MB

187 чел.

Введение

Увеличивающиеся из года в год объемы промышленного, гидротехнического, жилищного, дорожного и других видов строительства требуют огромного количества нерудных строительных материалов (щебня, гравия, песка), идущих на изготовление железобетонных конструкций и асфальтобетонных покрытий, а также балластных слоев при транспортном строительстве.

Добыча и переработка нерудных строительных материалов - древнейшая область производственной деятельности человека. На протяжении всей истории человечества камень неизбежно служил основным материалом при создании сооружений. Длительное время производство нерудных строительных материалов было примитивным и основывалось на ручном труде. В дореволюционной России эта отрасль промышленности была на низком уровне. В стране действовало не более 360 карьеров, на которых добывали всего 2 милионов м3 в год каменных материалов. Более половины этого количества составлял бутовый камень, а остальное - гравий и песок. В связи с индустриализацией строительства, переходом на высокие скорости железнодорожного транспорта, высокой интенсивностью движения на автомагистралях предъявляются новые требования к камню, используемому в строительстве. Конструкции из сборного железобетона с каждым годом совершенствуется в направлении их облегчения.

В общей массе сооружаемых объектов в настоящее время объем материалов и конструкций, получаемых на основе минерального сырья, составляет в среднем 70 %, а для некоторых объектов - 90 %. Из общего количества камня около 75 % его потребляют непосредственно на строительстве для изготовления бетонных конструкций, остальные 25 % - для производства цемента и других целей.

Превращение промышленности нерудных строительных материалов в крупную высокоразвитую отрасль строительной индустрии невозможно без подготовки квалифицированных инженерно-технических кадров.

1 Назначение, область применения, классификация конусных дробилок

Рассмотрим конструкции дробилок на примерах конусной дробилки крупного дробления ККД 1500/180 (рисунок 1.1) и конусной дробилки среднего дробления КСД-2200 Гр производства Уралмашзавода, которые являются типичными для этого класса дробилок.

На массивной станине 1 (рисунок 1.1) дробилки закреплен корпус, состоящий из двух частей - нижней 2 и верхней 3, фланцы которых скреплены между собой болтами. Фланцы имеют цилиндрический поясок и соответствующую расточку, которые центрируют одну часть корпуса с другой и станиной. Корпусные детали отлиты из стали 25Л или 35Л. Внутренние поверхности их облицованы в зоне дробления сменными плитами 4 из марганцовистой стали 110Г13Л, в зоне разгрузки дробленого материала - стальными листами из проката, которые защищают станину от изнашивания. К фланцу верхней части корпуса прикреплена траверса 5, лапы которой защищены от изнашивания поступающим в дробилку материалом сменными плитами 6. В средней части траверсы расположен узел подвески вала подвижного конуса, защищенный сверху от попадания грязи в верхний подвес и от ударов падающими кусками дробимого материала колпаком 7.

Рисунок 1.1 - Конусная дробилка ККД-1500/180 крупного дробления производства Уралмашзавода

На вал 8 подвижного конуса на прессовую посадку посажен конус 9, облицованный сменными плитами 10 из высокомарганцовистой стали 110Г13Л, которые образуют дробящую поверхность подвижного конуса. В центре нижней части станины расположен патрубок 15, в котором установлен эксцентриковый узел, состоящий из эксцентрикового стакана И с напрессованным на него коническим колесом 12. Внутренняя и наружная поверхности эксцентрикового стакана имеют баббитовую наплавку или заливку. Со стальной втулкой, которая запрессована в центральный патрубок 15, и с валом 8 подвижного конуса эксцентриковый стакан образует два подшипника скольжения, которые воспринимают усилия от дробления.

В вертикальной плоскости эксцентриковый стакан опирается на систему плоских бронзовых и стальных шайб, воспринимающих вес эксцентрика. Ось наружной цилиндрической поверхности эксцентрикового стакана 11 совпадает с осью дробилки, ось внутренней эксцентричной расточки стакана 11 наклонена к оси дробилки и пересекается с ней в точке гирации, чем и достигается гирационное движение оси подвижного конуса. Угол между осями дробилки и подвижного конуса в этой дробилке приблизительно равен 20’.

Рисунок 1.2 - Верхний подвес подвижного конуса

Эксцентрик 11 получает вращение от клиноременных передач 14, приводных валов 13 и конической передачи 12. Эксцентриковый узел является наиболее нагруженным узлом дробилки, воспринимающим не- -посредственно составляющие усилия дробления. Для обеспечения надежной работы этого узла используют баббит с повышенными механическими свойствами. В практике чаще всего используют баббит Б-83.

На рисунке 1.2 показан узел верхнего подвеса подвижного конуса. В центральной расточке траверсы установлены цилиндрическая втулка 1 и плоская опорная шайба 2. По этим деталям при работе дробилки катается конусная втулка 3, установленная на валу подвижного конуса. Наружные поверхности ее выполнены так, что при наклоне оси этой втулки на угол гирации (угол между осями подвижного конуса и дробилки) образующие этой втулки со стороны наклона станут вертикальной и горизонтальной, т. е. возникнет линейный контакт между конусной втулкой 3, плоской шайбой 2 и цилиндрической втулкой 1. Конусная втулка 3 зафиксирована на валу подвижного конуса с помощью обоймы 4 и гайки 5. Гайка 5, выполненная разрезной для исключения произвольного самоотворачивания, сопрягается с обоймой 4 по конической посадке и дополнительно фиксируется шпонкой. В свою очередь обойма 4 связана с конусной втулкой 3 шиповым соединением. Такая конструкция деталей подвеса исключает проворачивание конусной втулки на шейке вала подвижного конуса, и тем самым предотвращается изнашивание шейки вала.

При ввинчивании или вывинчивании гайки 5 подвижный конус поднимается или опускается, и тем самым регулируется ширина разгрузочной щели дробилки.

Детали конического подвеса воспринимают вес подвижного конуса и составляющие усилия дробления, которые вызывают большие контактные напряжения во втулке 1, шайбе 2 и втулке 3. Поэтому эти детали изготовляют из подшипниковой стали; они имеют высокую чистоту обработки рабочих поверхностей. Твердость рабочих поверхностей сопрягаемвтх деталей соответственно 48,5-53,5 и 54,5-59 HRCa. Густой смазочный материал к трущимся поверхностям верхнего подвеса подается по маслопроводу 6.

Для тяжелых условий эксплуатации при переработке крепких и вязких руд в дробилках ККД 1500/180 предусмотрена установка двух самостоятельных клиноременных передач, как это показано на рисунке 1.1. Опыт эксплуатации таких дробилок показал невысокую эффективность использования двух приводов при дроблении и пуске под завалом, т. е. с заполненной рабочей камерой дробимым материалом. Для пуска дробилки под завалом более эффективна гидроопора подвижного конуса, которая позволяет в период пуска заклиненной дробилки путем опускания подвижного конуса существенно уменьшить сопротивление движению его и обеспечить успешный пуск дробилки под завалом.

На рисунке 1.3 показана серийная конусная дробилка среднего дробления (КСД) производства Уралмашзавода. На консольную часть вала 13 жестко посажен корпус подвижного конуса облицованный плитами из высокомарганцовистой стали. Зазоры между корпусом конуса и плитами залиты цинковым сплавом или высококачественным цементным раствором. Это сделано для того, чтобы плиты не нагружались изгибными напряжениями и не имели возможности подвижки под действием сил трения, возникающих вследствие проскальзывания кусков материала относительно рабочей поверхности подвижных конусов. В первом случае при отсутствии заливки могут возникнуть напряжения в плитах, превышающие допустимые, во втором - будут изнашиваться посадочные поверхности плиты и корпуса конуса, расположенные в нижней части плиты. Плиты подвижного конуса , прижаты к посадочному пояску корпуса устройством, расположенным в верхней части подвижного конуса, препятствующим ослаблению посадки плит на корпус и имеющим разнообразное конструктивное исполнение. Сверху к этому устройству прикреплена распределительная тарелка 1, которая вместе с подвижным конусом совершает колебательное движение и способствует равномерному распределению дробимого материала по периметру дробящего пространства. Корпус подвижного конуса опирается через бронзовое кольцо 6 на сферический подпятник 17, воспринимающий кроме веса подвижного конуса преимущественно вертикальные составляющие усилия дробления. Нижний конец вала 13 подвижного конуса входит в центральную расточку эксцентрика 10, ось которой пересекается с осью дробилки в точке гирации. Угол между осями дробилки и подвижного конуса в этих дробилках принимают в зависимости от типоразмера от 1,5° до 3,5°.

В центральный патрубок станины 8 дробилки запрессована цилиндрическая втулка 9, являющаяся радиальной опорой трения скольжения эксцентрика 10. В центральную расточку эксцентрика запрессована коническая втулка 11, которая является радиальной опорой трения скольжения подвижного конуса, эта пара трения - хвостовик вала 13 подвижного конуса и коническая втулка 11 - воспринимает горизонтальную составляющую усилия, дробления. К эксцентрику 10 прикреплено коническое колесо 7, находящееся в зацеплении с шестерней 14 приводного вала 16 дробилки. Вес эксцентрикового узла в сборе воспринимается системой плоских бронзовых и стальных шайб подпятника 12.

Рисунок 1.3 - Конусная дробилка среднего дробления КСД-2200 Гр

Нагрузки, приходящиеся на эксцентриковый узел, значительны, поэтому он работает в напряженных условиях. Опорные поверхности узла и, прежде всего, бронзовые втулки 9 и 11 подвержены изнашиванию, В последнее время получили распространение биметаллические втулки, рабочие поверхности которых наплавлены баббитом. Они экономичней бронзовых и допускают восстановление при ремонтах.

Зазоры в подшипниках скольжения эксцентрикового узла имеют большие размеры по сравнению с обычными подшипниками скольжения. Такое конструктивное решение, по мнению Э. Саймонса - автора конструкции конусной дробилки с консольным валом, приводит к образованию между трущимися поверхностями масляной «подушки», хорошо воспринимающей динамические нагрузки от усилий дробления. В дополнение к этому увеличенные зазоры позволяют прокачивать через эксцентриковый узел большое количество смазочного материала, которое является также охлаждающей жидкостью, способствующей нормальной эксплуатации.

В верхней части станины 5 имеется фланец, на который установлено опорное кольцо 3. Опорное кольцо прижато к фланцу станины блоками пружин 5, равномерно расположенных по периметру станины. Число их выбирают из условия необходимого усилия дробления для обеспечения эффективного процесса дробления. При превышении этого усилия, например, при попадании в камеру дробления недробимого тела, которым могут оказаться случайные металлические предметы (зубья ковшей экскаваторов, ролики транспортных конвейеров, болты, гайки и др.), опорное кольцо 3 приподнимается в зоне попадания недробимого тела, и амортизирующие пружины получают дополнительную деформацию. Таким образом, максимальное усилие дробления, которое может возникнуть в камере дробления, ограничивается амортизирующими пружинами, которые выполняют функцию предохранительного устройства.

На внутренней поверхности опорного кольца имеется упорная резьба, в которую ввинчивается корпус регулирующего кольца 2. К внутренней поверхности регулирующего кольца 2 прикреплена плита 19, которая является неподвижным дробящим конусом. Зазор между этой плитой и регулирующим кольцом, так же как и в подвижном конусе, заполнен цинковым сплавом или высококачественным цементным раствором. Для более надежного крепления неподвижной плиты к регулирующему кольцу 2 неподвижная плита снабжена литыми приливами, за которые, как за крюки, она притянута к регулирующему кольцу скобами. Регулирующее кольцо 2 можно перемещать вверх или вниз, поворачивая его в резьбовом соединении. Тем самым регулируется ширина разгрузочной щели дробилки и компенсируется износ плит при эксплуатации. Регулирующее кольцо поворачивается специальным храповым механизмом 20. После того как установлена необходимая ширина разгрузочной щели, регулирующее кольцо фиксируют относительно опорного кольца стопорным по устройством, и затем клиновым соединением 21 выбирают зазорна в резьбовом соединении опорного и регулирующего кольца. В результате опорное и регулирующее кольца оказываются плотно соединенными между собой. Это препятствует разработке резьбового соединения опорного и регулирующего колец под действием переменной нагрузки дробления.

Дробилки среднего и мелкого дробления имеют смазочную систему жидкого циркуляционного смазывания. Масло под давлением подается специальным насосом в нижнюю часть эксцентрикового узла, смазывает трущиеся поверхности подпятника 12 и поднимается по зазорам втулок 9 и 11 эксцентрикового узла, обильно смазывая и охлаждая их. Одновременно масло поступает в осевое отверстие вала подвижного конуса и далее по радиальному каналу к сферическому подпятнику. После смазывания поверхностей трения эксцентрикового узла и сферической опоры и охлаждения их масло сливается на коническую передачу, смазывая ее, и из нижней части станины 8 по сливной трубе поступает в бак-отстойник. Отстойник выполнен с электроподогревателями для масла, которые используют в холодное время года.

Масляная система имеет контрольные приборы, регистрирующие расход масла (количество масла, поступающего в дробилку), его давление и температуру. При отклонении показателей работы масляной системы от заданных для нормального режима работы включается сигнальная система, и привод дробилки автоматически отключается.

Корпус 15 приводного вала дробилки в сборе является самостоятельной монтажной единицей. Установлен он в патрубке станины дробилки, к которому прикреплен болтами. Под фланцем корпуса привода имеется набор плоских прокладок, с помощью которых регулируют коническую передачу. Другой комплект регулировочных прокладок установлен под шайбами подпятника 12. Нагрузки от усилий в конической передаче воспринимаются двумя подшипниковыми втулками, в которых установлен вал 16 привода. Смазочный материал к этим подшипникам поступает от общей смазочной системы по маслопроводу непосредственно в корпус привода (на рисунке 1.3 не показан).

Дробимый материал разгружается из дробилки по кольцевому пространству. Патрубок приводного вала и ребра станины, соединяющие центральный патрубок с наружным кольцом, в местах разгрузки дробимого материала закрыты плитами. Для предохранения картера дробилки от пыли в сферической опоре 17 имеется водяная ванна, в которой постоянно находятся воротник 18, скрепленный с корпусом подвижного конуса. В результате полость картера дробилки оказывается всегда изолированной от зоны разгрузки дробленого материала. Водяная ванна является проточной - в ванну вода подается под давлением, а слив происходит самотеком. В результате поддерживается постоянный уровень воды в ванне.

Подлежащий дроблению материал подается сверху в приемную воронку 22 и далее на распределительную тарелку 1.

а - для среднего дробления; б - для мелкого дробления

Рисунок 1.4 - Камеры дробления конусных дробилок

По принципу работы дробилки среднего и мелкого дробления идентичны. Различаются они прежде всего по форме камеры дробления, т. е. профилями дробящих конусов (подвижного и неподвижного). Камеры для мелкого дробления (рисунок 1.4, б) принимают меньшие по размеру куски и при одинаковой ширине разгрузочной щели выдают более мелкий продукт, чем камера для среднего дробления (рисунок 1.4, а). Это достигается более длинной параллельной зоной, в которой происходит гарантированный захват кусков дробимого материала.

Конусные дробилки классифицируют по различным признакам. В зависимости от назначения конусные дробилки разделяют на дробилки для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. В горной промышленности используют конусные дробилки, которые занимают промежуточное положение между дробилками крупного и среднего дробления, получившие название дробилки редукционного дробления (КРД). Их используют для повторного дробления продукта дробилок крупного дробления.

Дробилки ККД характеризуются шириной приемной щели и в зависимости от типоразмера могут принимать куски горной породы размером 400-1200 мм, шириной разгрузочной щели 75-300 мм и производительностью 150-2600 м3/ч.

В дробилках КСД и КМД характеристикой является диаметр подвижного конуса, который в серийных промышленных типоразмерах дробилок равен 600-3000 мм.

Проведенные во ВНИИстройдормаше исследования показали, что технико-эксплуатационные характеристики конусных дробилок во многом зависят от траектории движения рабочего органа, определяемой принятой кинематической схемой. Траектория движения подвижного конуса во многом зависит от взаимного положения осей подвижного конуса и точки гирации относительно камеры дробления. Могут быть отмечены три характерных положения точки гирации относительно камеры дробления: вверху, внизу и когда оси дробилки и подвижного конуса параллельны. Классификация дробилок может быть проведена по этому признаку.

В дополнение к этому при классификации могут быть учтены конструктивные особенности дробилок. При классификации по конструктивным признакам наиболее характерно схемное решение опор подвижного конуса. Могут быть применены такие схемные решения опор подвижного конуса: с верхней опорой подвижного конуса с консольным валом, с консольной осью - с консольным неподвижным валом.

Рассмотренные серийные конусные дробилки крупного (ККД) и среднего (КСД) дробления относятся соответственно к дробилкам с верхней опорой подвижного конуса и с консольным валом подвижного конуса, Они имеют верхнее расположение точки гирации. В дробилках с консольной осью подвижный конус опирается на неподвижный вал, запрессованный в корпус дробилки.

Конструктивные решения дробилок по этим схемам могут быть весьма разнообразными. Рассмотрим некоторые из них.

Группа 1 (рисунок 1.5) - конусные дробилки с верхним расположением точки гирации. Они характеризуются большим ходом рабочих органов (дробящих конусов) в нижней части камере дробления по сравнению с ходом в верхней части у загрузочного отверстия. Другими словами, в верхней зоне камеры дробления, где располагаются крупные куски дробимого материала, номинальное сближение дробящих конусов, а следовательно, и номинальная деформация кусков меньше, чем в нижней части камеры дробления, где куски и осколки дробимого материала меньше, а номинальная деформация кусков дробимого материала оказывается большей. На первый взгляд такая ситуация представляется парадоксальной.

Проведенное кинематографирование процесса дробления показало, что в действительности эти теоретические предпосылки не реализуются в реальных процессах Дробления. В верхней части камеры дробления деформируются куски дробимого материала, близкие по своим размерам к номинальной ширине разгрузочной Щели в фазе сближения профилей дробящих конусов - т.е. рабочему ходу подвижного конуса. При этом вследствие незначительных деформаций, которые испытывают куски в верхней части камеры дробления, не происходит запрессовки кусков и не возникают значительные усилия дробления.

По мере перехода к нижней части камеры дробления размеры кусков, которые разрушаются в этих сечениях, уменьшаются. Однако номинальная деформация кусков дробимого материала в этих частях, соответствующая сближению дробящих конусов во время рабочего хода, не реализуется. Причем по мере перехода от верхних сечений к нижним действительные деформации кусков материала не увеличиваются, а даже уменьшаются. В результате и в этих частях камеры дробления не происходит запрессовки Дробимого материала и возникновения значительных усилий Дробления, а увеличение рабочих ходов дробящего конуса по мере перехода от верхней части камеры дробления к нижней способствует повышению пропускной способности и рыхлому расположению материала в камере дробления. Это в конечном счете предопределяет эффективность процесса дробления.

1.1.1 - 1.2.3 - с точкой подвеса над камерой; -2.1.1 - 2.2.2 - с нижним расположением точки гирации; 3.1,1 - 3.2.2 - с параллельными осями дробилки и подвижного конуса

Рисунок 1.5 - Конструктивные схемы дробилок

Применение верхней опоры подвижного конуса позволяет дробилку сделать статически определимой в расчетном отношении, а детали и узлы дробилки, воспринимающие усилия дробления, надежными.

Основной недостаток дробилок такой конструктивной схемы затруднено равномерное распределение дробимого материала пс периметру дробящего пространства ввиду отсутствия загрузочной тарелки и траверса частично перекрывает загрузочное пространство.

Подгруппа 1.1. Подавляющее большинство дробилок крупного дробления в мировой практике сделано по рассмотренной конструктивной схеме (рисунок 1.1). Разновидностью такой, конструктивной схемы следует считать дробилки с гидравлическим регулированием разгрузочной щели. В этих дробилках подвижный конус в осевом направлении опирается на гидроцилиндр, положением поршня которого можно регулировать положение подвижного конуса по высоте. В дробилке, схема 1.1.1 которой показана на рисунок 1.5, вал подвижного конуса опирается через сферическую пяту на гидравлический цилиндр. Гидравлическая схема такой дробилки включает гидронасос и гидробалон. Подкачивая или, наоборот, стравливая масло в гидросистеме, можно изменять положение подвижного конуса по высоте. В момент резкого возрастания усилия дробления (например, при попадании недробимого тела в камеру дробления), а следовательно, и вертикальной составляющей его, давление в гидросистеме должно увеличиться, гидробалон, который работает на подобие амортизатора, препятствует жесткому удару и ограничивает динамические нагрузки. Дробилки, выполненные по такой конструктивной схеме, впервые стала поставлять на мировой рынок американская фирма «Аллис Чалмерз».

В дробилках, выполненных по схеме 1.1.2, система гидроамортизации установлена в верхней опоре подвижного конуса. Принцип действия ее идентичен принципу действия дробилки, выполненной по схеме 1.1.1. Вместо гидроцилиндров в некоторых случаях применяют пружины - винтовые или тарельчатые. Такие схемы не позволяют регулировать ширину разгрузочной щели дробилки. В дробилке, выполненной по схеме 1.1.2, использовано другое конструктивное решение привода дробилки. С эксцентриковым узлом жестко соединен шкив ременной передачи, которая'' получает движение от двигателя с вертикальным расположением оси (торцовый двигатель). Дробилки, выполненные по такой схеме, изготовляла американская фирма Тейлор. Эти дробилки широкого распространения не получили.

По своеобразной конструктивной схеме 1.1.3 выпускает дробилки фирма «Эш-Верке» (ФРГ). В эксцентриковом узле таких дробилок использованы подшипники качения. Амортизационная система несимметрична относительно оси дробилки и может ограничивать нагрузки при попадании недробимого тела только в зону камеры дробления, расположенной со стороны амортизационной системы. В этой зоне камеры дробления ширина разгрузочной щели может увеличиваться путем поворота траверсы Дробилки в шарнирных соединениях. Очевидно предполагается, что в эту зону камеры дробления дробимый материал загружается самосвалом.

Подгруппа 1.2. Конусные дробилки (рисунок 1.3) среднего .и мелкого дробления, выполненные по схеме 1.2.1 (рисунок 1.1), в настоящее время имеют самое широкое распространение и

поставляются на мировой рынок многими ведущими фирмами В эту подгруппу включены также разновидности схемы 1.2.1 получившие ограниченное распространение в мировой практике схему 1.2.2 использует фирма Телсмит. Своеобразной в этих дробилках является камера дробления - сферическая форма подвижного конуса, что позволяет стабилизировать положение равнодействующей усилия дробления при изменении условий процесса дробления. В этих дробилках вместо сферической опоры подвижного конуса, которую использовали в дробилках, выполненных по схеме 1.2.1, применены крупногабаритные роликоподшипники специального исполнения. Расположенный между этими подшипниками клиновой диск обеспечивает при вращении эксцентрика прецессионное движение подвижного конуса.

Схему 1.2.3 использует франко-английская фирма Баббитлес, что в переводе на русский язык означает без баббитная. Во всех опорах трения в этих дробилках применены подшипники качения. По рекламным данным фирмы уменьшение зазоров в опорах эксцентрикового узла путем замены подшипников скольжения подшипники качения должно обеспечить получение более мелкого материала. Однако такое конструктивное решение опор эксцентрикового узла ограничивает возможности по созданию дробилок больших типоразмеров.

Группа 2 (рисунок 1.5) - конусные дробилки с нижним расположением точки гирации. В этих дробилках номинальный ход подвижного конуса в верхней части камеры дробления больше, чем в нижней.

Подгруппа 2.1. Дробилки этой подгруппы - с нижним расположением точки гирации, выполненные по схемам 2.1.1 и 2.1.2, приведены в патентных материалах, однако промышленность их не изготовляла. Это, видимо, связано с трудностью обеспечения надежного конструктивного решения опор подвижного конуса при большом рабочем ходе его в верхней части камеры дробления, а следовательно, и больших усилий дробления в верхней части камеры дробления, которые оказываются консольными нагрузками для опор подвижного конуса.

Подгруппа 2.2 включает дробилки с нижним расположением точки гирации подвижного конуса и верхней его опорой.

Эксцентрик и привод дробилки, выполненный по схеме 2.2.1 расположены вверху. Такую конструктивную и кинематическую схему дробилки использовали некоторые известные зарубежные фирмы, например фирма Аллис Чалмерз. Дробилки с таким конструктивным решением не нашли широкого применения из-за сложности конструкции, неудобства эксплуатации (размещение привода в зоне загрузки материала) и отсутствия, по мнений фирм-изготовителей, каких-либо решающих преимуществ. Однако при оценке дробилок с такой конструктивной схемой необходимее иметь в виду, что создатели ее не ставили задачи правильного распределения рабочего хода подвижного конуса и не подбирали оптимальные для данной кинематики рабочих органов профили камеры дробления.

Дробилка, выполненная по схеме 2.2.2, спроектирована во ВНИИстройдормаше и содержит оригинальные конструктивные решения, предложенные Б. В. Клушанцевым и Г.А.Сперанским. В этой дробилке эксцентриковый вал установлен в корпусе дробилки на подшипниках качения. Подвижный конус закреплен на полом валу, который в верхней части опирается через подшипник качения на эксцентриковый вал, а в нижней части - через подшипник качения на корпус дробилки. Центр этого сферического подшипника качения является точкой качания. При создании этой дробилки был экспериментально обоснован специальный профиль камеры дробления, обеспечивающий эффективность процесса дробления.

Группа 3 (рисунок 1.1). В эту группу включены машины с параллельными осями дробилки и подвижного конуса. Рабочий ход конусов в верхней и нижней зонах камеры дробления одинаков.

Подгруппа 3.1 содержит дробилки, в которых подвижный конус расположен на консольной оси. Характерным признаком этих машин является наличие запрессованной в корпус дробилки консольной оси, на которой вращается эксцентриковая втулка. К этой подгруппе относятся дробилки английской фирмы Пегзон, выполненные до схеме 3.1.1, и фирмы Ведаг (ФРГ), выполненные по схеме 3.1.2, а также некоторые другие.

Подгруппа 3.2. В эту подгруппу включены машины с параллельными осями дробилки и подвижного конуса и двумя опорами центрального вала. В первом случае (схема 3.2.1) на двухопорную ось установлен эксцентриковый полый вал, соединенный с приводом, имеющим верхнее расположение. По такой схеме, например, выполнены дробилки фирмы Эш-Верке, предназначенные Для передвижных дробильно-сортировочных установок.

В дробилках, выполненных по схеме 3.2.2, центральный вал, получающий вращение от привода, имеет эксцентриковую часть, на которую посажен подвижный конус. При вращении центрального вала подвижный конус совершает гирационное движение.

2 Патентный обзор

Известна конструкция /3/ - регулирующая кольцо конусной дробилки.

Рисунок 2.1 - Элемент регулирующего кольца конусной дробилки среднего дробления

Изобретение относится к конструктивным узлам, а именно к регулирующему кольцу конусных дробилок среднего и мелкого дробления, применяемых в горнорудной промышленности.

Цель изобретения - повышение эффекта шумоизоляции и устойчивости упругих элементов к динамическим нагрузкам.

На рисунке 2.1 показан элемент регулирующего кольца конусной дробилки среднего дробления, общий вид; на рисунке 2.2 - разрез А-А на рисунке 2.1; на рисунке 3.3-разрез Б-Б на рисунке 2.1.

Регулирующее кольцо конусной дробилки имеет чашу 1 с пазами 2, в которых закреплены при помощи винтов 3 упругие элементы 4, и футеровку 5. Упругие элементы 4 расположены с промежутками 6 вдоль образующих чаши 1. На внешней поверхности футеровки 5 расположены полуцилиндрические выступы 7 вдоль образующих футеровки и выступы 8 и 9 в виде колец в верхней и нижней части футеровки. Футеровка 5 закреплена к корпусу регулирующего кольца болтами 10. Для исключения контакта болтов 10 с корпусом регулирующего кольца установлены резйно-металлические шайбы 11. Между проушиной 12 футеровки 5 и корпусом чаши установлена резиновая обойма 13.

При работе конусной дробилки между футеровками чаши 1 и конуса возникают силы ударного взаимодействия через куски дробимого материала, а также силы упругой деформации при сжатии кусков дробимого материала. В результате действия этих сил происходит упругая деформация элементов 4, 11 и 13, что приводит к снижению, передачи структурных колебаний от футеровки 5 на чашу 1.

При кратковременной перегрузке дробилки или попадании в зону дробления недробимых материалов происходит резкое увеличение статических и динамических сил на футеровку 5. Происходит дальнейшая деформация элементов 4, 11 и 13 до соприкосновения выступов 7 - 9 с поверхностью чаши 1. Дальнейшая деформация элементов 4 возможна только за счет местного смятия выступов 7-9 или местной деформации футеровки 5 в местах взаимодействия с недробимым материалом.

Существенная деформация элементов 4 исключается за счет повышенной жесткости футеровки 5. Возможность деформации элементов 4, 11 и 13 до соприкосновения футеровки с корпусом чаши 1 в момент перегрузки позволяет также улучшить условия прохождения кусков дробимого материала при перегрузке дробилки.

Выбор высоты полуцилиндрических выступов на внешней поверхности футеровки в пределах 0,25-0,30 толщины футеровки определяется необходимой величиной повышения жесткости футеровки на участках между упругими элементами и толщиной выступающей части упругих элементов, величина которой должна быть в пределах 30-35 мм для обеспечения эффективного снижения ударного шума.

Рисунок 2.2

Выбор величины зазора между выступами футеровки и внутренней поверхностью чаши в пределах 0,10-0,15 толщины выступающей части упругого элемента определяется допустимой величиной деформации упругих элементов до момента начала их разрушения.

Применение предлагаемого устройства позволяет улучшить условия труда по шуму при дроблении, увеличить межремонтные сроки, сократить расход цинка, исключить разрушение упругих элементов.

Рисунок 2.3

Известна конструкция /2/ - корпус конусной дробилки.

Изобретение относится к конструкции корпусов конусных дробилок среднего и мелкого дробления, имеющих сопряженное опорное кольцо и верхний фланец станины.

Целью изобретения является снижение ударного шума и износа кольца и фланца при попадании в дробилку недробимого тела.

На рисунке 2.4 изображен корпус дробилки, разрез; на рисунке 2.5 - сечение А-А на рисунке 23.4; на рисунке 2.6 - сечение Б-Б на рисунке 2.4.

Корпус конусной дробилки состоит из станины 1 с фланцем 2 и опорного кольца 3, стяжных болтов 4, проходящих через отверстия 5 и 6, и прижимных пружин 7. Во фланце 2 выполнена кольцевая проточка 8 и имеются приливы 9 с пальцами 10 и пружины 11, между которыми в проточке 8 помещены металлические съемные элементы в виде сегментов 12 с углублениями 13 против пальцев 10.

Верхняя часть сегментов 12 имеет синусоидальный профиль 14. Такой же профиль имеет нижняя часть опорного кольца 3. Между сегментами 12 имеются зазоры 15, которые позволяют сегментам поворачиваться вокруг оси дробилки на величину, равную 0,25-0,30 расстояния между смежными выступами опорного кольца при его подъеме в момент пропуска недробимого тела.

Рисунок 2.4 - Корпус дробилки

Величина поворота съемных элементов в пределах 0,25-0,30 от величины расстояния между соседними выступами опорного кольца определилась величиной максимального подъема опорного кольца,, которая для более широко применяемых конусных дробилок достигает (1,5-2,0) hщ, где hщ - минимальный зазор между футеровками, а также величиной перекрытия гребней выступов опорного кольца и съемных элементов, которая должна быть в пределах 0,20-0,25 от амплитуды синусоидальных поверхностей.

Уменьшение поворота съемных элементов менее 0,25 от величины расстояния между смежными выступами опорного кольца приводит к образованию зазора между опорным кольцом и фланцем при попадании между футеровками кусков недробимого материала с размерами в пределах 1,5-2,0.

При поворотах съемных элементов на величину более 0,30 от расстояния между смежными выступами опорного кольца может привести к попаданию выступов опорного кольца на выступы съемных элементов, что исключает возврат опорного кольца в рабочее положение.

Съемные элементы 12 удерживаются на фланце 2 при помощи пальцев 10, закрепленных к приливам 9.

Рисунок 2.5

Рисунок 2.6

Известна конструкция /3/ - предохранительное устройство конусной дробилки.

Изобретение относится к конусным дробилкам среднего и мелкого дробления с пружинной амортизацией, широко применяемым в горно-обогатительной и нерудной промышленности.

Цель изобретения - повышение надежности стопорения болтов и снижение трудоемкости монтажно-демонтажных работ.

На рисунке 2.7 изображена часть конусной дробилки, оснащенной предлагаемым предохранительным устройством, вертикальный разрез; на рисунке 2.8 - один из пакетов пружин, вид снизу.

Рисунок 2.7 - Конусная дробилка, оснащенная предлагаемым предохранительным устройством

Устройство представляет собой несколько пакетов пружин 1, расположенных по окружности под верхним фланцем 2 станины 3, размещенных между верхними А и нижними 5 опорными сегментами и упруго стягивающих посредством болтов 6 станину 3 и опорное кольцо 7 дробилки, в которое ввинчено регулирующее кольцо 8 с броней 9, образующей совместно с броней дробящего конуса 10 камеру для дробления материала. Нижние опорные сегменты 5 выполнены из двух частей: наружного пластинчатого элемента 11 и внутреннего пластинчатого элемента 12, связывающих попарно стяжные болты 6. Элемент 11 воспринимает нагрузку от двух пружин 1 пакета, а элемент 12 - от трех пружин, поэтому диаметр болтов 6 наружного ряда выполнен на 25% меньше болтов внутреннего ряда пакетов. Усилие предварительной затяжки пружин 1 является одновременно стопорным для резьбового соединения болтов 6 и гаек 13. При работе дробилки в момент попадания недробимого тела или перегрузке в камере дробления регулирующее кольцо 8 вместе с опорным кольцом 7 приподнимается с одной стороны над станиной 3 за счет дополнительного сжатия пружин 1. Вибрации не вызывают самоотвинчивания гаек 13, постоянно находящихся под усилием сжатых пружин 1, действующих через элементы 11 и 12 на каждую пару болтов. При обрыве резьбовой части любого болта 6 пружина остается на стержне болта и не вылетает из пакета. Во время сборки-разборки пакетов пружин элементы 11 и 12 устанавливаются по отдельности, тем самым вдвое снижается усилие для подъема детали вручную в сравнении с существующим цельным нижним сегментом, а также вдвое уменьшается трудоемкость затяжки болтов 6 при замене лопнувших пружин. В то же время обеспечивается механизированная затяжка пакетов с помощью гидроскобы, губка которой заводится под пакет и действует на центральную часть элементов 11 и 12. Отсутствие каких-либо стопорных деталей уменьшает металлоемкость конструкции.

Применение предлагаемой конструкции повысит надежность предохранительного устройства дробилки, уменьшит трудоемкость сборки-разборки пакетов на заводе-изготовителе и в эксплуатации, а также уменьшит металлоемкость машины.

Рисунок 2.8

3 Расчет основных параметров конусной дробилки

Equation Section 3

Исходными данными для выбора типоразмера дробилки являются максимальный размер куска исходного материала и требуемый максимальный размер продукта дробления ( и ).

Ширина приемного (загрузочного) отверстия на открытой стороне определяется из выражения: 

     (3.1)

где  - максимальный размер кусков исходного материала, мм.

Размер выходной щели при открытом цикле дробления выбирается по заданному максимальному размеру продукта дробления из следующего соотношения:

     (3.2)

где - коэффициент относительной крупности продукта дробления в конусных дробилках среднего и мелкого дробления. Значения коэффициента определяются по графикам типовых (зерновых) характеристик крупности продуктов дробления. При отсутствии графиков принимаются следующие значения коэффициента:

=1,7...2,6 (для дробилок среднего дробления);

=2…4 (для дробилок мелкого дробления).

На основании существующих конструкций конусных дробилок среднего дробления, принимаем дробилку с диаметр основания подвижного конуса =3 м.

Согласно источника /6/ угол наклона оси подвижного конуса к вертикали ψ=3° (рисунок 3.1); угол между нижним основанием и образующей подвижного конуса γ=40°.

Рисунок 3.1 - Схема для определения производительности и мощности привода дробилок КСД

Частоту эксцентриковой втулки, определим по формуле /6/:

где  - коэффициент трения материала о поверхность конусов, =0,3;

 - длина зоны параллельности, .

Эксцентриситет оси подвижного конуса, измеренный в плоскости разгрузочной щели определим по формуле /6/:

Производительность определим по формуле /6/:

где  - коэффициент разрыхления материала /6/, =0,5;

 - средний размер куска дробленного материала, =0,02 м.

Потребляемую мощность при работе конусной дробилки среднего дробления Nдр (кВт) определим по формуле:

где  - предел прочности при сжатии, для базальта таблица 1.1 /6/ =50…250 МПа;

 - диаметр окружности нахождения исходного куска диаметром D, =0,96 м;

 - модуль упругости, для базальта таблица 1.1 /6/ =46000 МПа.

4 Расчет на прочность

Equation Section 5

4.1 Расчет на прочность вала дробящего конуса КСД

Для расчета на прочность вала необходимо знать реакцию эксцентрика Rэ, которую можно определить графически, как это сделано на рисунке 4.1, или аналитически

где - расстояние от точки О гирации до дробимого куска;

- плечо действия Rэ.

Рисунок 4.1 - Схема сил. действующих на подвижный конус, сферический подпятник и эксцентриковый узел при дроблении (а) и расчетная схема вала (б)

Равнодействующая усилий дробления вызывает наряду с Rэ также и реакцию Rc сферического подпятника. При равновесии подвижного конуса линии действия этих сил должны пересекаться в одной точке. При этом точку приложения силы Rэ рассматривают в середине высоты эксцентриковой втулки. Следует отметить, что центр кривизны шарового подпятника почти совпадает с геометрической вершиной конуса (точка О), если определить ее как точку пересечения образующих броневых плит. Расчет на прочность вала производят для опасных сечений его. Наиболее нагруженным от действующих усилий считают сечения а - а и б - б (рисунок 4.1).

Ориентировочные размеры вала в сечениях а - а и б - б принимают из чертежей соответствующих типоразмеров дробилок.

Материал вала - сталь 40Х (механические характеристики приведены выше). Расчет вала на прочность производится с учетом пульсирующей нагрузки. Вал в сечении б - б проверяют с учетом наличия концентрации напряжений от прессовой посадки дробящего конуса. Среднее напряжение цикла при этом определяется по формуле

где - минимальное значение напряжения изгиба при пульсирующем цикле (равно нулю);

d - диаметр вала в сечении б - б.

Предел выносливости с учетом концентрации напряжений

где - эффективный коэффициент концентрации напряжений, =1,5;

- предел выносливости при отсутствии концентрации,.

Запас прочности

Минимальный запас прочности  принимается равным 2. При попадании недробимого материала в дробилку напряжение изгиба  рассчитывается по формуле

Для расчета усилия дробления можно воспользоваться формулой:

4.2 Расчет на прочность шпонки электродвигателя

Диаметр вала в месте шпоночного паза dв = 150 мм. По СТ СЭВ 189-75 выбираем шпонку призматическую обыкновенную со следующими размерами: b=36 мм, h = 32 мм, ℓ = 200 мм.

Крутящий момент на шкиву

где - мощность двигателя, кВт.

По /3/ находим допускаемое напряжение смятия: при материале шпонки – сталь 45 [σсм] = 140 МПа.

Определяем напряжение смятия:

где Т- крутящий момент, передаваемый шпоночным соединением;

к – рабочая высота шпонки

к = 0,4 · h = 0,4 · 32 = 12,8 мм,

р - рабочая длина шпонки

р =  ℓ - b = 200 – 36 = 164 мм;

Условие прочности выполняется.

5 Метрология и стандартизация

5.1 Основные задачи метрологии

Один из существующих факторов, обеспечивает высокое качество получаемой продукции, является соблюдение заданной точности исполнения изделия при наличии массового производства.

Стремление управлять качеством изделий требуют наличие знаний и метрологии, анализа точности ее реализации и возможности его контроля. Единство измерений во всех отраслях народного хозяйства обеспечивается системой государственной стандартизации, в ведении которого находится метрологические институты и лаборатории.

Самым эффективным методом поддержание единства системы измерения является использование эталонов.

Согласно ГОСТ 16263-70 “Государственная система обеспечения Единства измерений. Метрология, термины и определения”. Эталон – средство измерения, обеспечивающие воспроизводство и сохранение единицы с целью передачи его размеров по проверочной схеме средством измерения. Эталон воспроизводится с наивысшей технологической точностью, достаточной на данном этапе развития науки техники.

Основными задачами метрологии являются:

развитие общей теории измерений;

установление единых физических величин;

разработка методов и средств измерений;

установление эталонов.

5.2 Основные задачи стандартизации

Стандартизация – установление и применение правил с целью

Упорядочивания деятельности в определенной области в пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности.

В развитии машиностроении большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости. Стандарты основываются на объединении достижений науки, техники, практического опыта и определяют основы не только настоящего, но и будущего развития производства.

5.3 Нормативные документы

При выполнении данного дипломного проекта были использованы следующие ГОСТы:

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД “Общие требования к текстовой документации”;

ГОСТ 2.004-88 ЕСКД “Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ ”;

ГОСТ 2.104-68 ст. СЭВ 104-74;

ст. СЭВ 3657-76 ЕСКД “Основные надписи”;

ГОСТ 2.106-96 ЕСКД “Текстовые документации”;

ГОСТ 2.107-84 ЕСКД “Спецификации”;

ГОСТ 2.109-73 ст. СЭВ 858;

ст. СЭВ1182-78 ЕСКД “Основные требования к чертежам”;

ГОСТ 2.103-68 ст. СЭВ1181 ЕСКД “Форматы”;

ГОСТ 2.302-68 ст. СЭВ1181 ЕСКД “Форматы”;

ГОСТ 2.305-68 ЕСКД “Изображения, виды, сечения и разрезы”;

ГОСТ 2.309 ст. СЭВ1632 ЕСКД “Обозначение шероховатости поверхности”;

ГОСТ 7796-70 “Болты с шестигранной головкой”;

ГОСТ 6401-70 “Шайбы”.

6 Охрана труда

Для исключения передачи вибрации, дробилка установлена на фундаменте, заглубленном ниже фундамента стен, изолированном от почвы воздушными разрывами.

Для исключения поражения человека электрическим током, применены следующие мероприятия: изолированы токоведущие части электрооборудования и провода; применены ограждения укрепленные на шарнирах запирающихся на замок или запор, открывающийся специальным ключом; установлены плавкие вставки в электрических аппаратах, пускателях, рубильниках.

Технические мероприятия по обеспечению электробезопасности работ на дробилке относятся:

а) отключение ремонтируемого оборудования и принятие мер против ошибочного его обратного включения или самовключения.

б) установка временных ограждений неотключенных токоведущих частей и вывешивание запрещающих плакатов "Не включать, работают люди" или " Не включать - работа на линии".

в) присоединение переносного заземления - закоротки к заземляющей шине стационарного заземляющего устройства и проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, которые на время работ должны быть закорочены и заземлены.

г) наложение переносных заземлителей на отключенные токоведущие части грохота сразу после проверки отсутствия на них напряжения или включение заземляющих ножей разъединителей.

д) ограждение рабочего места и вывешивание разрешающего плаката "Работать здесь".

Дробилка оборудована звуковой и световой сигнализацией для предупреждения о пуске его в работу.

Для защиты от шума применено звукоизолирующее покрытие участков оборудование, где происходит дробление материала и трение рабочих частей друг о друга.

Проталкивание массы в приемную горловину дробилки, очистку роторов производится при отключенном электродвигателе привода от электропитающей сети.

Клиноременная передача ограждена сетчатыми ограждениями.

Производственное здание оборудовано местной вентиляцией с установленными в нее фильтрами.

Отработанное редукторное масло сливать в специальные емкости и отправлять его для дальнейшей регенерации.

Заключение

В результате работы над курсовым проектом были изучены конструкции дробилок и рассчитана согласно задания одна из них.

Было выбраны и рассчитаны основные технологические и конструктивные параметры заданной машины.

Список использованных источников

А.с. 1368032, МКИ В02С 2/04. Регулирующее кольцо конусной дробилки/ Б.Я. Барам, Ю.Г. Лисицын. - № 3504754/22-03; Заявлено 07.07.86; Опубл. 23.01.88, Бюл. № 3. – 2с.

2 А.с. 1380775 А1 СССР, МКИ В02С 2/04. Корпус конусной дробилки/ Б.А. Корнеев, Д.Н. Шатилов (СССР). - № 4111633/29-33; Заявлено 16.06.87; Опубл. 30.05.89, Бюл. № 20. – 3с.

3 А.с. 1315018 А1 СССР, МКИ В02С 2/04. Предохранительное устройство конусной дробилки/ В.Б. Пермяков, К.В. Беляев (СССР). - № 4011719/29-33; Заявлено 20.01.86; Опубл. 07.06.87, – 2с.

4 Строительные машины: Справочник в 2 т. Под ред. Кузина Э.Н. – М.: Машиностроение, 1991. – 496 с.

5 Шарипов Л.Х. Технологические схемы и оборудование дробильно-сортировочных предприятий: выбор, расчет: Учебное пособие. – Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета, 1997. – 184 с.

6 Дорожные машины. Часть 2. Дорожные машины и комплексы. Изд. 3–е, переработ. и доп. М., «Машиностроение», 1972, стр. 504. Авт. Алексеева Т.В., Артемьев К. А., Бромберг А. А. и др.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49488. Тепловая установка для варки жидкого натриевого стекла 175.5 KB
  Вводная часть Технология производства жидкого стекла в общем виде включает следующие технологические операции: Прием и подготовка исходных сырьевых материалов; Растворение исходных сырьевых материалов в воде или в щелочных растворах; Корректирование состава жидкого стекла в процессе варки или после его завершения при необходимости; Отстаивание жидкого стекла в бассейнеотстойнике; Фильтрация и концентрирование жидкого стекла упариванием; Хранение и отгрузка жидкого стекла. Существует несколько способов изготовления этапа...
49490. Расчет компаратора для однополярных напряжений с гистерезисной характеристикой 1.4 MB
  Сравниваемые напряжения подаются на оба входа одновременно. В исходном состоянии Uх = 0 поэтому состояние выхода схемы определяется Uоп , т.е. получаем высокий уровень в точке С и низкий уровень на выходе схемы. Потенциал точки В будет равен потенциалу верхней точки срабатывания (считая, что операционный усилитель (ОУ) идеальный)
49491. Расчет компаратора для однополярных напряжений с гистерезисной характеристикой 89.5 KB
  Выбор и анализ схемы. Принцип работы схемы. Расчет схемы. Выбор и анализ схемы Выбор ОУ производился исходя из значений Tокр.
49492. Проект ОКС 7 на ГТС с УВС 1.27 MB
  Список всех возможных нормальных сигнальных маршрутов сети ОКС для каждой пары пунктов сигнализации ПСi ПСj формируется по следующим правилам: нормальный маршрут должен быть либо прямым без транзитов либо если прямых маршрутов нет проходить через минимальное число транзитных пунктов STP SP STP. телефонным Указатель выбранных нормальных маршрутов Исх i Вхд j...
49493. Vетоды проектирования линейной части цифровой волоконно-оптической системы передачи данных 1.3 MB
  Разработана линейная часть волоконнооптической системы передачи данных со следующими параметрами: а число каналов 4320 288 из них не заняты; б рабочая длины волны 1310 мкм; в протяженностью трассы 612 км; г метод прокладки: подвес вдоль ж д; д минимальный энергетический запас 4 дБ; е компенсация дисперсии на трассе не требуется; ж оптическое волокно марки OFS llWve; з марка кабеля ОФС ДТ 865 8; и семь регенерационных пунктов; к избыточностью системы 67; л стоимостью каналокилометра: ; м коэффициентом готовности 0. Так...
49495. Определение в планируемом периоде количества ТО и КР 287.5 KB
  Каждому типу машин присуще свое определенное распределение трудоемкости по видам работ. Удельный вес видов работ в общем, объеме трудоемкость остается без существенных изменений, несмотря на совершенствование технологии ремонта и снижение общих трудозатрат на ремонт машин данного типа.