Министерство образования Российской Федерации Восточно – Сибирский государственный технологический университет
Бегуны д...
38 downloads
173 Views
187KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования Российской Федерации Восточно – Сибирский государственный технологический университет
Бегуны для переработки кусковых, порошкообразных и волокнистых материалов Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии»
Составитель: Дамдинова Д.Р.
Издательство ВСГТУ Улан – Удэ 2002
Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» для студентов специальности 290600 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций направлений 55100, 653500 Строительство Рецензент: Чимитов А.Ж.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПО МЕХАНИЧЕСКОМУ ОБОРУДОВАНИЮ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ. Выполнение курсового проекта по механическому оборудованию предприятий строительных материалов имеет целью систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний, углубленное изучение одного из вопросов, поставленных в проекте, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач, производства технических расчетов и графического оформления проекта. Курсовой проект выполняется в соответствии с требованиями современной передовой техники, с учетом норм технического проектирования и правил безопасности. Проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Расчетно-пояснительная записка содержит: 1) Титульный лист, согласно СТП ВСГТУ 10-99; 2) Задание на курсовой проект; 3) Подробное описание назначения, области применения, работы и особенности конструкции основных узлов и деталей проектируемого оборудования. Описание конструкции машины должно сопровождаться критическим анализом конструкцией подобного рода машин; 4) Кинематический расчет и расчет основных параметров: производительности, мощности, числа оборотов и др.; 5) Конструктивные расчеты на прочность основных узлов и деталей; 6) Основные правила эксплуатации и техники безопасности при работе данного оборудования; 7) Список использованной литературы.
Расчеты необходимо сопровождать пояснениями, схемами и ссылками на используемые источники. Объем расчетно-пояснительной записки должен составлять 30-40 рукописного текста на листах формата 210х293. Кроме того, студентом могут быть представлены электронная версия расчетно-пояснительной записки и программа для определения параметров проектируемой машины с необходимыми пояснениями к использованию программы. Графическая часть проекта должна включать: а) общий вид механизма, машины или установки; б) общий вид проектируемых узлов; в) рабочие чертежи основных деталей (по указанию руководителя); Общий объем 2 листа формата А22. Чертежи общих видов машины, ее узлов и деталей должны иметь необходимое число проекций (не менее двух) и разрезов, обеспечивающих ясность и наглядность конструкции. Необходима на всех чертежах простановка основных размеров: привязочных, установочных, габаритных, посадочных с соответствующими допусками, а на рабочих чертежах деталей классов чистоты поверхностей. Спецификация основных узлов и деталей помещается на чертежах или в расчетно-пояснительной записке. В правом нижнем углу листа проставляется штамп установленной формы.
2. КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БЕГУНОВ. ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Бегуны широко используются в различных отраслях промышленности строительных материалов - керамической, огнеупорной, стекольной, асбестоцементной и др. Они предназначены для мелкого дробления (до 3 ÷8⋅10-3 м) и грубого помола (до 0,2÷0,5⋅10-3 м) сырьевых материалов. В бегунах измельчают такие материалы, как доломит, известняк, влажную и сухую глину, кварц, бой керамической продукции, шамот и др. В асбестоцементной промышленности их широко используют для первой стадии распушки асбеста. Применение бегунов, имеющих меньшую эффективность (по сравнению, например, с валковыми дробилками), обусловлено удовлетворением специальных технологических требований, когда наряду с измельчением необходимо обеспечить уплотнение, растирание, обезвоздушивание масс. Измельчение в бегунах осуществляется в результате раздавливания с одновременным истиранием между цилиндрической поверхностью катков и плоской поверхностью чаши (пода) бегунов, по которой перекатываются катки. Существующие типы бегунов могут быть классифицированы по конструкции, технологическому назначению и способу действия. По конструкции различают бегуны с неподвижной чашей, с вращающейся чашей, с верхним и нижним приводом. Катки бегунов изготавливают из материала или камня (гранита, кварца, каменного литья и др.). Иногда катки и чашу бегунов выполняют каменными. Это обусловлено технологическими требованиями производства, лимитирующими содержание железистых примесей в
измельчаемом материале. Размеры и масса катков являются техническими характеристиками бегунов. На рис. 1 изображены кинематические схемы основных типов бегунов, выпускаемых промышленностью.
Рис. 1. Кинематические схемы бегунов: а - с неподвижной чашей; б – с вращающейся чашей; в – с вращающейся чашей и подвешенными катками
У бегунов с неподвижной чашей (см. рис.1.,а) к верхней части вертикального вала 1 шарнирно прикреплены кривошипы осей 2 катков 3 и 4. Катки при вращении вала катятся по неподвижной чаше 5, вращаясь при этом вокруг своих горизонтальных осей 2. Шарнирное крепление осей к валу при помощи кривошипа обеспечивает свободное поднятие катков при попадании в чашу больших кусков материала или недробимых предметов. Для увеличения рабочей поверхности измельчения чаши катки устанавливаются на различном расстоянии от вертикального вала l1, l2. Вертикальный вал получает вращение от двигателя и редуктора через коническую пару 6. Измельчаемый материал вначале поступает на внутреннюю дорожку 7, где раздавливается и истирается катком 4, расположенным ближе к центру чаши, а затем направляется скребками на внешнюю периферийную дорожку 8 из дырчатых плит с овальными отверстиями размером от (6х30)⋅10-3 до (12х40)⋅10-3м в зависимости от требуемой крупности готового продукта. Чтобы отверстия не забивались, их выполняют книзу расширенными. Каток 3 продавливает материал сквозь отверстия в дырчатых плитах на вращающуюся с валом тарелку 9, с которой удаляется неподвижно укрепленным скребком. Масса удаленного катка меньше, чем масса катка, расположенного ближе к оси машины, что уравновешивает центробежные силы обоих катков. К вертикальному валу бегунов прикреплены поводки со скребками, очищающие борта и дно чаши от налипшего материала и равномерно падающие его под катки. Бегуны с вращающейся чашей имеют верхний привод (см. рис.1, б). Катки 3 и 4 бегунов расположены на горизонтальной оси 2 и вращаются на ней, увлекаемые силами трения при вращении чаши 5. Концы горизонтальной оси катков находятся в направляющих 7, по которым ось с катками может перемещаться вверх или вниз в зависимости
от слон материала в чаше или при попадании под каток недробимого предмета. В верхней части вертикального вала 1 расположена коническая зубчатая пара 6, получающая вращение от привода. В нижней части вала 1 жестко закреплена ступица чаши. Дно чаши у центра и под катками выполнено из сплошных плит, а по периферии чаши расположено кольцевое сито 8. Скребковые устройства равномерно подают поступающий сверху из загрузочной воронки исходный материал под катки, а измельченный - на кольцевое сито. Не прошедшие сквозь отверстия сита куски снова подаются скребками под катки. Просеянный материал поступает на неподвижный поддон, с которого подается скребком в сборный лоток. Производительность бегунов (см. рис.1 а, б) лимитируется частотой вращения вертикального вала пв. (пв≤0,3÷0,06с-1). Превышение указанного предела в бегунах с неподвижной чашей связано с созданием более сложной конструкции крепления бандажей и ступиц бегунов к осям, а также с более тщательной балансировкой вращающихся масс. При превышении допустимой частоты вращения вертикального вала в бегунах с вращающейся чашей измельчаемый материал будет отбрасываться к бортам чаши. Повышенная частота вращения вертикального вала пв допускается в бегунах специальной конструкции (см. рис.1, г). Измельчаемый материал выгружается под действием центробежных сил в регулируемый зазор между дном 9 и бортом 10 чаши. Частицы, размер которых больше, чем зазор, подаются скребками под катки. Ось 11 катков 3 и 4 соединена тягами 12 с поперечиной 13, которая через пружину опирается на раму. Действие пружины таково: если в чаше нет измельчаемого Материала, то зазор между катком и дном чаши составляет (8÷10)⋅10-3 м. При работе машины катки поднимаются,
освобождая пружину, а следовательно, и раму от нагрузки (увеличивая нагрузку на чашу). Данная конструкция подвески катков облегчает пуск бегунов и снижает нагрузки на оси катков. Привод бегунов может иметь нижнее или верхнее исполнение. Для снижения массы катков и обеспечения необходимой для измельчения материала силы их нажатия в бегунах устанавливают дополнительные пружины, гидравлические или пневматические устройства. По технологическому назначению различают бегуны мокрого способа измельчения материалов (с влажностью 1518% и выше); бегуны сухого и полусухого измельчения сыпучих материалов (с влажностью не выше 10-12%), смесительные бегуны для смешивания, уплотнения и измельчения различных компонентов смеси влажностью не выше 10-12%. Бегуны с неподвижной чашей и нижним приводом (см. рис.1, а) применяют для мокрого измельчения глин. Технические характеристики бегунов см. в табл. 1. Таблица 1 Тип
Размер катков, м
Масса катков, кг
С неподвижной чашей и нижним приводом
1,2х0,3 1,8х0,55
(2÷7)⋅103
С вращающейся чашей и верхним приводом или подвешенными катками
0,6х0,2 1,8х0,45
до 7⋅103
Производ Расход иэнергии, тельность (кВт⋅ч/т) бегунов, т/ч 10÷28
1,4
0,5÷10
2,2÷4
Смесительные бегуны используют преимущественно для измельчения с одновременным перемешиванием и растиранием обрабатываемых материалов (например, слабоувлажненной массы в производстве огнеупорных изделий). Бегуны имеют глубокую чащу со сплошным дном, куда порционно загружается до 10 кг массы. Периодически опускаемые в чашу специальные скребки обеспечивают ее выгрузку через борт в вагонетку или на транспортер. Бегуны для растирания асбеста имеют два чугунных катка массой 3⋅103 кг каждый, оси которых связаны с вертикальным валом, вращающимся с частотой 0,27 с-1. Масса асбеста влажностью 32÷37%, загружаемая в чашу со сплошным дном, составляет до 150 кг. По способу действия различают бегуны непрерывного и периодического действия. Смесительные бегуны работают периодически, время обработки массы составляет 12÷25 мин. Расчет параметров бегунов. Необходимое условие нормальной работы бегунов в том, что угол захвата α не должен превышать двойного угла трения ϕ, т.е. α≤2ϕ (рис.2). Значения коэффициента трения находятся в пределах ƒ = tg ϕ =0,3÷0,5, что соответствует углу захвата α ≈ 30÷50°. Коэффициент трения и угол захвата для более твердых пород меньше, чем для более мягких. Соотношение между диаметром d поступающего куска материала и диаметром D катка
Соотношение между диаметром d поступающего куска материала и диаметром D катка D = (4,6÷14) d (35) При условии, что материал не должен выбрасываться из чаши центробежной силой, возникающей при ее вращении (за исключением бегунов с центробежной разгрузкой материала), угловая скорость ω вертикального вала бегунов, рад/с
ω≤
ƒg Rн
(36)
Полагая ω = 2 π n, определим частоту вращения п, с n ≤ 0, 5
ƒ
----Rн Для твердых пород при ƒ = 0,3
ω≤
0,3 ⋅9,81 1,72 ------------ ≤ ----------RН √ RН
n ≤ 0,5
-1
0, 3 0,27 ---------- ≤ -------√ RН RН
(37)
(38)
(39)
где Rн - наружный радиус качения катков, м. Для влажных пород при ƒ = 0,5
ω ≤
n ≤ 0,5
2,2 0,5 ⋅ 9,81 ------------- ≤ -------√ RН
(40)
0,5 0,35 -------- ≤ -------√ RН RН
(41)
работы агрегата и т. д., и ввиду сложности теоретического обоснования определяется по эмпирической зависимости. У бегунов мокрого измельчения материалов, кг/с Q = S l ( a+b ) γ n μ
где S - площадь одного отверстия в плите, м; l - длина глиняного прутка, продавливаемого сквозь отверстия в плите при одном проходе катка, м (для глин с влажностью 20-22% величину следует принимать равной (20 ÷ 25) ⋅ 10-3 м); a - число отверстий, перекрываемых внутренним катком за один оборот вертикального вала; b - число отверстий, перекрываемых внешним катком за один оборот вертикального вала; γ - плотность глиняных прутков, кг/м3; n - частота вращения вертикального валя, с-1; μ поправочный коэффициент, μ=0,8÷0,9. У бегунов сухого помола, кг/с Q = 6 ⋅ 10-4 mD’n (43) где m - масса катка, кг; D’ - диаметр чаши, м. Мощность N двигателя привода бегунов, Вт N1 + N2 + N3 N=--------------------Kд
η
Производительность бегунов Q зависит от совокупного влияния множества факторов - физикомеханических характеристик измельчаемого материала, его влажности, конструктивных особенностей, режима
(42)
(44)
где N1 - мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения качения катков по материалу, Вт; N2 - мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения скольжения катков по материалу, Вт; N3 - мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения скребков о чашу и катки, Вт; Kд коэффициент динамичности, определяющий долю общей мощности двигателя, необходимую для преодоления пускового момента и сил инерции, возникающих при
ускорении вращающихся масс до приобретения ими постоянных рабочих угловых скоростей (Kд=1,2÷1,4, а при пуске машины без загрузки ее материалом Kд=1,0 ); η к.п.д. привода бегунов, η=0,7÷0,8. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения качения катков по материалу, Вт (45) N1 =P V Z = G μ1 2π R nk Z где P - сила тяги, Н; V - средняя окружная скорость катков, м/с; Z - количество катков; G - сила нажатия катка на дно чаши, Н; μ1 – коэффициент тяги, μ1=0,05÷0,10; R – средний радиус качения, м; nk – частота вращения катков, с-1 2R nк=n ---D Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения скольжения катков по материалу, Вт N2 = 1,57 Gƒ B nk Z (46) где B - ширина катка, м. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения скребков о чашу и катки, Вт N3 = P1 I Vскр ƒ1 (47) где Р1 – сила нажатия скребков на чашу, Р1 =1000Н; I – количество скребков; V – скорость относительно движения скребков, м/с; Vскр= 2πRn; ƒ1 – коэффициент трения кребков о чашу, ƒ1 ≈ 0,2. Задавшись исходными геометрическими и скоростными параметрами бегунов, по вышеприведенным формулам можно рассчитать их основные характеристики.
Рекомендуемая литература: 1. Сапожников М.Я., Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. М., Изд-во литературы по строительству, 1970. 2. Мартынов В.Д. Строительные машины и монтажное оборудование, М., Высш. школа, 1984. 3. Константопуло Г.С. Механическое оборудование заводов железобетонных изделий и теплоизоляционных материалов. М., Высш. школа, 1988.
БЕГУНЫ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ КУСКОВЫХ, ПОРОШКООБРАЗНЫХ И ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии»
Составитель: Дамдинова Д.Р.
Подписано в печать 24.05.2002 г. Формат 60х84 1/16. Усл.п.л. 0,93, уч.-изд. 0,7. Тираж 50 экз. С. 139. Издательство ВСГТУ, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40,а ВСГТУ, 2002 г.