РОЗГЛЯНУТО ТА ЗАТВЕРДЖЕНО

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання розрахунково-практичних робіт

з дисципліни «Основи проектування»

для студентів

Спеціальності 5. 05050207 Обслуговування та ремонт обладнання підприємств хімічної і нафтогазопереробної промисловості

РОЗГЛЯНУТО ТА ЗАТВЕРДЖЕНО

на засіданні ЦМК

спеціальних механічних дисциплін

Прот. № ____від ___________

Голова ЦМК______Є.Г.Русанов

Розробила А.А. Власенко

Слов’янськ – 2015

Тема Проектування змішуючих бігунів

ПР № 4 Розрахунок змішуючих бігунів

1. Загальні відомості

У промисловості будівельних матеріалів бігуни застосовуються як для дрібного дроблення (кінцевий розмір зерен 3... 8 мм), так і для грубого помелу до 0,2... 0,5 мм таких матеріалів, як волога глина, суха глина, кварц шамот, доломіт, вугілля, бій продукції. Всі існуючі типи бігунів можуть бути класифіковані по конструкції, технологічним призначенням і способу дії.

По конструкції розрізняють:

- бігуни з нерухомою чашею, по якій котяться катки, кожен з яких одночасно обертається навколо своєї горизонтальної осі;

- бігуни з чашею, яка обертається, в якій катки, що захоплюються тертям, обертаються тільки навколо своєї горизонтальної осі;

- бігуни з верхнім приводом;

- бігуни з нижнім приводом.

За технологічним призначенням розрізняють:

- бігуни для мокрого подрібнення, коли вологість подрібнювального матеріалу не перевищує 15 - 16%;

- бігуни для сухого і напівсухого подрібнення, коли вологість матеріалу не перевищує 10 - 11%;

- бігуни змішувальні, призначені для змішування різних складових при одночасному подрібненні і ущільненні матеріалу. Застосовують для матеріалів з вологістю не більше 10 - 11%.

За способом дії розрізняють:

- бігуни безперервної дії;

- бігуни періодичної дії.

Принцип дії бігунів полягає в подрібненні матеріалів роздавлюванням і стиранням між циліндричною поверхнею катків і плоскою поверхнею чаші. Катки бігунів за допомогою кривошипів шарнірно з'єднані з хомутом, жорстко закріпленому на вертикальному валу. Завдяки кривошипному з'єднанню з вертикальним валом катки всією вагою спираються на матеріал, що знаходиться в чаші і можуть вільно підніматися при збільшенні шару матеріалу або при попаданні недробимих предметів. Таке кріплення катків оберігає деталі бігунів від поломок, а вертикальний вал - від вигину. При обертанні вертикального вала катки бігунів обертаються як навколо вертикального валу, так і навколо власних осей.

Верхній привід бігунів значно зручніше для ремонту та спостереження за ним, ніж нижній. Однак при зносі шестерні конічної відкритої передачі можливе забруднення маси тирсою і маслом, що дуже небажано у виробництві тонкої кераміки і скла. При нижньому приводі складніше розбирання і триваліше ремонт, але зате маса їх забруднюється.

У бігунах з нерухомою чашею при обертанні катків виникають значні відцентрові сили, які прагнуть зірвати катки. Перевагою таких бігунів є невелике навантаження на підп'ятник, а також те, що відцентрова сила не робить впливу на матеріал в чаші.

Бігуни з чашею, що обертається, мають більш спокійний хід, так як відцентрова сила не робить впливу на ковзанки. Недолік таких бігунів - вплив відцентрової сили на матеріал і велике навантаження на підшипники вертикального вала (крім ваги ковзанок ще й вага чаші).

З економічної точки зору бігуни сухого подрібнення у порівнянні з валковими дробарками менш ефективні, оскільки вони витрачають більше енергії на тонну продукції, що перероблюється, мають більш складну конструкцію і складні в ремонті. Бігуни застосовувати більш раціонально при переробці таких матеріалів, як глина, коли поряд з подрібненням особливе значення має ущільнення, розтирання і часткове знекиснення маси.

Бігуни в порівнянні з дробарками мають такі переваги:

- в них можна завантажувати великі шматки матеріалу;

- можна отримати значно більший ступінь подрібнення;

- можна регулювати досить просто тонкість помелу.

2. Конструктивний розрахунок

2.1. Визначення кута захвату і розмірів деталей бігунів

Нехай потрібно втягнути під каток і роздрібнити шматок матеріалу діаметром d (рис. 2.1.)

Рисунок 2.1. - До визначення кута захвату

У момент захоплення шматка матеріалу в точці зіткнення виникають сила F нормального тиску і сила тертя Т.

Шматок буде захоплюватися за умови

F · sinα ≤ ƒ · F1 + ƒ · F · cosα (2.1)

Проектуючи всі сили на вертикальну вісь, отримуємо

F1 - F · cosα - ƒ · F · sinα = 0 або (2.2)

F1 = F · (cosα + ƒ · sinα) (2.3)

Підставляючи в формулу (2.1) значення F1 з формули (2.3) отримаємо

F · sinα ≤ ƒ · F (cosα + ƒsinα) + ƒ · Fcosα

Розділимо ліву і праву частину на F · cosα отримаємо:

Замінюючи коефіцієнт тертя ƒ через tg φ (φ - кут тертя), отримаємо

α ≤ 2φ (2.5)

Отже, кут захоплення повинен бути менше подвійного кута тертя.

Коефіцієнт тертя ƒ = 0,3... 0,5, що відповідає куту захоплення α = 30˚... 50˚ [2, с.76]

Щоб визначити співвідношення між розміром шматка, що поступає d з діаметром катка D, розглянемо схему рис. 2.2.

Рисунок 2.2. - Для визначення співвідношення між D і d

Діаметр катка [1, с.187]

Так як α = 30˚... 50˚, то діаметр катка

D = (4,6... 14) d, м (2.7)

Ширина катка [1, с.183]

Діаметр чаші бігунів [1, с.183]

= (4,5... 6) · b, м (2.9)

2.2. Розрахунок швидкості обертання катків

а) При обертанні чаші бігунів

Частоту обертання чаші бігунів можна визначити, виходячи з умови, що при обертанні чаші матеріал не відкидається до бортів, а перебуває під катками.

Частота обертання чаші [1, 1.187]

де ƒ = 0,3 - коефіцієнт тертя твердих порід;

ƒ = 0,5 - коефіцієнт тертя для зволожених глин; [1, с.187]

- зовнішній радіус кочення катка, м

Кутова швидкість чаші [1, с.187]

б) При обертанні катків бігунів

Для твердих порід [1, с. 57]

Для зволожених глин

де - зовнішній радіус кочення катка, м.

2.3. Визначення продуктивності бігунів

Продуктивність бігунів залежить від фізичних властивостей подрібнюваного матеріалу, ступеня його подрібнення, розміру і маси катків, конструкції чаші, частоти обертання вертикального вала, ступеня вологості матеріалу. При подрібненні пегматита, польового шпату, крейди використовують формулу [1, с.57]

де n - частота обертання вертикального вала, об/хв;

m - маса катка, кг;

- діаметр чаші, м;

2.4. Визначення потужності двигуна.

Вибір двигуна по ГОСТ 19523-81.

Потужність двигуна бігунів може бути визначена підрахунком потужностей, потрібних на подолання сил тертя-кочення котків, сил тертя-ковзання катків і сил тертя в окремих частинах механізму бігунів.

Потужність, необхідна для подолання сил тертя-кочення катка [1, с.58]

де G = m · g, Н - сила тяжіння катка;

ƒк = 0,03 м - коефіцієнт тертя кочення котків [1, с.58];

R - радіус катка, м;

Vср - середня окружна швидкість кочення катка, м/с;

Vср = w · Rср, м/с

Rср - середній радіус кочення катків, [1, с.58]

i = 2 - число катків у чаші.

Потужність, необхідна на подолання сил тертя ковзання котків [1, с.58]

де ƒк = 0,3... 0,5 - коефіцієнт тертя ковзання [1, с.57]

b - ширина катка, м; зазвичай b коливається в межах 200 - 550 мм.

Потрібна потужність двигуна [1, с.59]

де А - коефіцієнт збільшення потужності на подолання пускового моменту і сил тертя скреба по дну чаші. Приймаємо А = (1,1... 1,5) [1, с.59]

η = (0,5... 0,8) - к.к.д. установки, що враховує втрати на тертя в підшипниках і приводі [1, с.59]

За ГОСТ 19523-81 приймаємо електродвигун серії 4А [3, с.390].

Приклад умовного позначення електродвигуна потужністю 11 кВт, у якого синхронна частота обертання = 1500 об / хв, ковзання S = 2,8% [3, с.390]

Електродвигун 4А 132М4У3 ГОСТ 19523-81.

Приклад виконання

Тема Проектування змішуючих бігунів

ПР № 4 Розрахунок змішуючих бігунів

Мета роботи: виробити вміння та навички при виконанні розрахунку змішуючих бігунів.

Умова: виконати проектний розрахунок змішуючих бігунів сухого подрібнення, якщо = 1400мм.

Розв’язання:

1.Визначення кута захвату і розмірів деталей бігунів

Потрібно втягнути під каток і роздрібнити шматок матеріалу діаметром d (рис. 2.1.)

Рисунок 2.1. - До визначення кута захвату

У момент захоплення шматка матеріалу в точці зіткнення виникають сила F нормального тиску і сила тертя Т.

Шматок буде захоплюватися за умови

F · sinα ≤ ƒ · F1 + ƒ · F · cosα

Проектуючи всі сили на вертикальну вісь, отримуємо

F1 - F · cosα - ƒ · F · sinα = 0 або

F1 = F · (cosα + ƒ · sinα)

Підставляючи в формулу (2.1) значення F1 з формули (2.3) отримаємо

F · sinα ≤ ƒ · F (cosα + ƒsinα) + ƒ · Fcosα

Розділимо ліву і праву частину на F · cosα отримаємо:

Замінюючи коефіцієнт тертя ƒ через tg φ (φ - кут тертя), отримаємо

α ≤ 2φ

Отже, кут захоплення повинен бути менше подвійного кута тертя.

Коефіцієнт тертя ƒ = 0,3... 0,5, що відповідає куту захоплення α = 30˚... 50˚ [2, с.76]

Для визначення співвідношення між розміром шматка, що поступає d з діаметром катка D, розглянемо схему рис. 2.2.

Рисунок 2.2. - Для визначення співвідношення між D і d

Діаметр катка [1, с.187]

Так як α = 30˚... 50˚, то діаметр катка

= (4,6... 14) d, м

тоді d = , мм

де - діаметр катка, мм; = 1400мм

тоді d = = (304…100) мм

Для міцних порід повинно виконуватися співвідношення = 11, тому приймаємо

d = 125 мм = 0,125м

(Для вологих глин = 5)

Ширина катка [1, с.183]

Приймаю b = 0,4 м

Діаметр чаші бігунів [1, с.183]

= (4,5... 6) · b, м

= (4,5... 6) · 0,4 = (2,4…3,2) м

Приймаю = 3,2 м

2.Розрахунок частоти обертання катків

При обертанні чаші бігунів

Частоту обертання чаші бігунів можна визначити, виходячи з умови, що при обертанні чаші матеріал не відкидається до бортів, а перебуває під катками.

Частота обертання чаші [1, 1.187]

де ƒ = 0,3 - коефіцієнт тертя твердих порід;

(ƒ = 0,5 - коефіцієнт тертя для зволожених глин); [1, с.187]

- зовнішній радіус кочення катка, м

= , м

де – зовнішній діаметр кочення катка, м

= – (0,150…0,200), м

= 3,2 – (0,150…0,200) = 3,05…3,0 м

Приймаю = 3,0 м,

тоді = = 1,5 м

Приймаю n = 13 об/хв

Кутова швидкість чаші [1, с.187]

3. Визначення продуктивності бігунів

Продуктивність бігунів залежить від фізичних властивостей подрібнюваного матеріалу, ступеня його подрібнення, розміру і маси катків, конструкції чаші, частоти обертання вертикального вала, ступеня вологості матеріалу. При подрібненні пегматита, польового шпату, крейди використовують формулу [1, с.57]

де - діаметр чаші, м;

n - частота обертання вертикального вала, об/хв;

m - маса катка, кг;

m = 7,85 , кг

де – об’єм катка, ;

= b,

= 0,4 = 0,6

m = 7,85 0,6 = 4,71т = 4710кг

кг/ч = 6,998 т/ч

4. Визначення потужності двигуна.

Вибір двигуна по ГОСТ 19523-81.

Потужність двигуна бігунів може бути визначена підрахунком потужностей, потрібних на подолання сил тертя-кочення котків, сил тертя-ковзання катків і сил тертя в окремих частинах механізму бігунів.

Потужність, необхідна для подолання сил тертя-кочення катка [1, с.58]

де G = m · g, Н - сила тяжіння катка, Н;

G = 4710 9,81 = 46205,1 Н

ƒк = 0,03 м - коефіцієнт тертя кочення котків [1, с.58];

R - радіус катка, м; R = 0,7м;

Vср - середня окружна швидкість кочення катка, м/с;

Vср = w · Rср, м/с;

де Rср - середній радіус кочення катків, [1, с.58]

Vср = 1,36 1,5 = 2,041 м/с

i = 2 - число катків у чаші;

Потужність, необхідна на подолання сил тертя ковзання котків [1, с.58]

де ƒк = 0,3... 0,5 - коефіцієнт тертя ковзання [1, с.57]

b - ширина катка, м; зазвичай b коливається в межах 200 - 550 мм.

Потрібна потужність двигуна [1, с.59]

де А - коефіцієнт збільшення потужності на подолання пускового моменту і сил тертя скреба по дну чаші. Приймаємо А = (1,1... 1,5) [1, с.59]

η = (0,5... 0,8) - к.к.д. установки, що враховує втрати на тертя в підшипниках і приводі [1, с.59]

кВт

За ГОСТ 19523-81 приймаємо електродвигун серії 4А [3, с.390].

Умовне позначення Електродвигун 4А200М4УЗ ГОСТ 19523-81, у якого потужність 37 кВт, синхронна частота обертання = 1500 об/хв, ковзання S = 1,7% [3, с.390]

Література:

1. Ільєвіч А.П. Машини та обладнання для заводів з виробництва кераміки і вогнетривів. М.: Машинобудування, 1968. - 356 с.

2. Сапожников М.Я. Механічне обладнання підприємств будівельних матеріалів, виробів та конструкцій. М.: Вища. шк., 1971. - 382 с.

3. Чернавський С.А. Курсове проектування деталей машин. М.: Машинобудування, 1987. - 416 с.

Тема Проектування змішуючих бігунів

ПР № 4 Розрахунок змішуючих бігунів

Мета роботи: виробити вміння та навички при виконанні розрахунку змішуючих бігунів.

Умова: виконати проектний розрахунок змішуючих бігунів сухого/мокрого подрібнення, якщо = мм.

Необхідні дані вибрати з таблиці.

Таблиця – Дані для розрахунку

№ п/п	Діаметр катка , мм	Подрібнення	№ п/п	Діаметр катка , мм	Подрібнення
		мокре			мокре
		сухе			сухе
		мокре			мокре
		сухе			сухе
		мокре			мокре
		сухе			сухе
		мокре			мокре
		сухе			сухе
		мокре			мокре
		сухе			сухе

Поиск по сайту: