Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 8
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ЧитГУ институт технологических и транспортных систем)
Кафедра Строительных и дорожных машин
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Чита 2010
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ЧитГУ институт технологических и транспортных систем)
Кафедра Строительных и дорожных машин
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема проекта: «Валковая дробилка».
Выполнил: студент группы
СДМ – 06 Чупров С. А.
Руководитель: Вараница Е.Н.
Чита 2010
Реферат
ПЗ- 27 Ил.-1 Библ.-3 наим.
Дробилка, валок подвижный, сила дробления, производительность, мощность двигателя.
Целью курсового проектирования является приобретение навыков в расчете и конструировании специфических узлов дробилок, а также выработка умения применять теоретический материал при решении практических задач.
В работе были определены конструктивные параметры механизма: ширина выходной щели, угол захвата α, диаметр D, длины валков L, частоты их вращения n, и потребляемая мощность N; был произведён расчёт ведущего вала вальца; в экономической части проекта определяются основные технико-экономические показатели проектируемой машины.
Содержание
Введение…………………………………………………………………………………6
1. Расчет основных параметров валковой дробилки…………..……………..7
1.2 Расчет на прочность деталей дробилки
1.2 Расчет вала………………………………………………………………. .12
2. Экономическая часть
2.1 Определение эксплуатационной производительности………………17
2.2 Определение удельных капитальных вложений………………….…….18
2.3 Определение удельного расхода энергоресурсов………………….……19
2.4 Определение себестоимости машиносмены……………………………20
2.5 Определение себестоимости продукции……………………………...…22
2.6 Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой
дробилки………………………………………………………………………23
3. Охрана труда и окружающей среды……………………………………….…24
Заключение ………………………………………………………………………….…26
Список литературы………………………………………………………………….27
Введение
В настоящее время в нашей стране выпускаются более 2000 наименования машин и оборудования, в том числе высокопроизводительные щековые, конусные, молотковые, и роторные дробилки.
От инженера – механика, как создателя современных строительных машин, механизмов, инструментов и другой продукции требуется знание рабочих процессов, конструкций и методов расчета машин и оборудования, что обеспечивает существенное улучшение комплексной механизации строительных и монтажных работ.
Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления материалов в основном средней прочности на гладких и рифленых валках и мягких на зубчатых валках. По конструктивному исполнению валковые дробилки бывают одно, двух и четырех валковые. Валковые дробилки имеют небольшую производительность и неравномерный износ поверхности бандажей по длине валка.
1.1 Расчёт основных параметров
Конструктивные параметры.
Основными параметрами валковой дробилки являются: ширина выходной щели, угол захвата α, диаметр D, длины валков L, частоты их вращения n, и потребляемая мощность N.
Рисунок 1 - Схема для расчёта валковой дробилки
Определяем ширину выходной щели а, м, из отношения:
a/d = 0,25, (1.1.1)
где d – диаметр куска материала, d = 85 = 0,085 м [по заданию]
(1.1.2)
Значение D находиться из треугольника ABC (Рис. 1):
(1.1.3)
(1.1.4)
где fн=tg(α/2) – коэффициент захвата сырья.
Коэффициент fн трения для прочных пород принимают 0,3, при таких значениях угол α=16,7º, а отношение D/d:
(1.1.5)
Наибольший диаметр загружаемого материала (d) задан 85 мм, поэтому диаметр вальцов равен:
D=d*17=85*17=1445 мм
Максимально допустимое значение частоты вращения валка (n) определяется условиями отбрасывания частиц материала центробежными силами:
(1.1.6)
ρ – плотность материала, для щебня от 1,4 до 3 г/см³
=1,34 об\с=80,4 об\мин
Для нахождения минимальных и максимальных значений частоты вращения валков воспользуемся формулами
(1.1.7)
(1.1.8)
Длину валка L мм, находят из таблицы 1:
Таблица 1 - Техническая характеристика отечественных двухвалковых дробилок
|
Валковые дробилки |
||||||
|
Показатель |
с гладкими валками |
с рифле ным и гладким валками |
||||
|
Размер бандажа, мм: |
||||||
|
диаметр |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1500 |
600 |
|
длина |
250 |
400 |
500 |
550 |
600 |
400 |
|
Максимальная крупность исходного материала, мм |
20 |
30 |
40 |
50 |
75 |
60 |
|
Пределы регулирования выходной щели, мм |
2—12 |
2—14 |
4—16 |
4—18 |
4—20 |
10—30 |
|
Частота вращения валком, об/мин |
200 |
180 |
150 |
100 |
83 |
175 |
|
Окружная скорость валков, м/с |
4,2 |
5,6 |
6,2 |
5,2 |
6,5 |
5,5 |
|
Мощность электродвигателя кВт |
2X4,5 |
2X7,5 |
28 |
40 |
55 |
20 |
|
Производительность, м³/ч, не менее при выходной щели |
||||||
|
минимальной |
2,7 |
4,3 |
10,8 |
11,9 |
13,0 |
18 |
|
максимальной |
16,2 |
30,2 |
43,0 |
53,5 |
65,0 |
54 |
|
Масса, т |
2,2 |
3,4 |
12,5 |
15,9 |
32,4 |
3,33 |
Выбираем ближайшее значение L=600
Нагрузки в основных элементах.
Усилия в деталях валковой дробилки определяются нагрузкой, которая создается пружинами предохранительного устройства. Эта нагрузка зависит от многих факторов и может быть вычислена лишь приближенно.
Предположим, что среднее суммарное усилие между валками при дроблении материала равно Рср (Н). Площадь, на которой будет действовать это усилие:
(1.1.9)
где L - длина валков, м; l - длина дуги на участке измельчения материала, м,
l = Rα = Dα/2 (R - радиус валка, м; α - угол дуги, рад.).
При измельчении прочных материалов α = 16° 70'.
Тогда l = 0,143*D=0,143*1,445=0,21 м.
F=0.6*0,21=0.124 м²
Среднее суммарное усилие (Н) дробления
(1.1.10)
где - предел прочности материала при сжатии, кг\см² (=1200-1800 кг/см2); — коэффициент разрыхления материала, для прочных пород = 0,2-0,3.
1500*1240*20=37200000 Н=37,2 МН
Сила нажатия пружин подвижного валка должна обеспечивать указанные значения .
Производительность дробилки.
Производительность валковых дробилок можно вычислить, если представить процесс дробления как движение ленты материала шириной, равной длине L валка, и толщиной, равной ширине а выходной щели. Тогда за один оборот вала объем (м³) ленты материала, прошедший через выходную щель:
(1.1.11)
Значит, при n (об/с) производительность (м³/с) дробилки будет:
(1.1.12)
Необходимо иметь в виду, что при дроблении материалов средней прочности пружины, поджимающие валки, несколько сжимаются и валки расходятся. При этом ширина выходной щели может существенно измениться, что нужно учитывать, особенно при мелком дроблении пород средней прочности на гладких вплотную сдвинутых валках, т. е. при d — 0. Значит Q = 0.
Фактически производительность не равна нулю, так как валки раздвигаются на ширину b, зависящую от фактических усилий дробления и степени жесткости предохранительных пружин. Тогда:
(1.1.13)
На основании практических данных b = 0,25dk, т. е. в расчетах производитель-
ности ширину выходной щели е учетом деформации пружин принимают равной 1,25 dk. При dk = 0 фактическое значение b можно определить по средневзвешенному значению dCB готового продукта в каждом конкретном случае.
Так как обычно длина валка используется не полностью и материал выходит из дробилки в разрыхленном виде, а не плотной лентой, то в формулу учитывающий степень разрыхленности материала: принимают для прочных материалов μ = 0,2-0,3.
Часто в формулу вводят также плотность дробимого материала ρ (т/м3). Тогда окончательно производительность Q (т/с) валковой дробилки
(1.1.14)
т/с=1,152 т\мин
Мощность двигателя.
Мощность двигателя Nдв валковой дробилки с учетом затрат мощности на преодоление всех сопротивлений при работе машины
Nдв = (N1+N2) / η, (1.1.15)
где N1 – мощность, расходуемая на дробление с учетом трения материалов о валок;
N2 – мощность расходуемая на трение подшипников;
η – КПД передачи, η = 0,90-0,95
Мощность двигателя N1 необходима для дробления (Вт): (1.1.16)
где λ – коэффициент, учитывающий одновременность раскалывания материалов, λ= 0,02
N1 = 2х3,14х0,8х80х106х0,5х0,33х0,4х0,02х0,45х0,85 = 41517 Вт
Мощность N2, необходимая на преодоление трения в подшипниках двух валков, Вт:
(1.1.17)
где dш – диаметр шейки вала, м;
f1 – коэффициент трения качения, приведенный к валу, f1 = 0,001
G – нагрузка на подшипники, Н.
(1.1.18)
где Q – сила тяжести валка, Н, Q = 25000Н
Вт
Nдв = (41517+3335,5)/0,95 = 47213 Вт = 47,2 кВт
1.2 Расчет на прочность деталей валковой дробилки
1.2.1 Расчет вала
Расчет вала выполняется на кручение
Определяем крутящий момент вала
М = 7162(N/η) (1.2.1)
где N – мощность на валу, л.с., N = 34,46 л.с. (по прототипу)
η – число оборотов вала в минуту, η = 48об/м (по прототипу)
М = 7162(34,46/48) = 5141,7 Н*м
Определяем действующий на вал горизонтальные и вертикальные составляющие.
Находим окружное усилие соответствующее результирующее усилие:
pрез = 2М/D (1.2.2)
pрез = 2х5141,7/1,1 = 10270 Н
Находим проекции результирующего усилия на оси x и y.
Px = pрез соsα (1.2.3)
Px = 10270х cos24o20' = 9367,4 Н
Py = pрез sinα (1.2.4)
Py =10270х sin24o20' = 4209,9 Н
Строим эпюры изгибающих моментов. Вал рассматриваем как балку на двух опорах:
а) нагрузка в горизонтальной плоскости
Находим опорные реакции
ΣMa = 0; Px 0,95-HВ1,9 = 0
HВ = Px0,95/1,9
HВ = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН
ΣMa = 0; Px 0,95-HА1,9 = 0
HА = Px0,95/1,9 (1.2.5)
HА = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН
Проверка Σх = 0; HА + Px - HВ =0,
4,68-9,36+4,68 =0
0 = 0
Строим эпюру Мкг, кНм
ΣMк1г = Ha0,95;
ΣMк1г = 4,62х0,95 = 4,44 кНм
б) Нагрузка в вертикальной плоскости.
Находим опорные реакции
ΣMб = 0; Ra1,9 + Ру0,95 = 0
Rа = -Ру0,95/1,9, (1.2.6)
Rа = - 4,2 х 0,95/1,9 = -2,1 кН
ΣMa = 0; Rб1,9 + Ру0,95 = 0
Rб = 4,2 х 0,95/1,9 = 2,1 кН
Проверка Σу = 0; RA + Px - PВ =0,
-2.1+ 4.2-2.1 = 0
0 = 0
Строим эпюру Мхб, кНм
ΣМхб = RA0.95,
ΣМхб = 2,1 х 0,95 = 1,99 кНм
Рассчитываем диаметры ступенчатого вал:
(1.2.7)
где Мг – крутящий момент в горизонтальной плоскости,
Мг = 4,44кН;
Мб – крутящий момент в вертикальной плоскости,
Мб = 2,1кНм.
Сечение I-I:
(1.2.8)
Диаметр вала определяется по формуле:
, (1.2.9)
где [τ] – допускаемое напряжения, [τ] = 13,75 МПа [ по 2]
мм, принимаем 160мм
Сечение II –II:
мм.
Выполняем расчет вала на выносливость общий коэффициент запаса выносливости определяется:
(1.2.10)
где nσ – коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным
напряжениям;
nτ – коэффициент запаса усталостной прочности по касательным напряжениям.
(1.2.11)
где σ 1 – нормальное напряжение, σ 1 = 550МПа;
σmax – максимальное нормальное напряжение;
Кσσ- - коэффициент концентратор напряжений.
(1.2.12)
где Кσ – коэффициент концентратор, при σ = 800МПа, и σ = 1,8;
Еσ – масштабный фактор, Еσ =0,2;
βσ – коэффициент качества обработки поверхности, βσ =0,85;
βσ – коэффициент упрочнения частоты, βσ =1,5.
Кσσ=(1,8/0,8+1/0,85-1)1/1,5=1,62
, (1.2.13)
где Мn – результирующий крутящий момент, Мn =4,86кНм
Wx=ПD3/32 (1.2.14)
Wx = 3.14 х 283/32 = 215.4см3
(1.2.15)
где τ–1 – касательное напряжение, τ = 400 МПа;
- эффективный концентратор напряжения;
τа, τс – касательные напряжения.
τа = τс = τmax/2.
φτ – характеристика циклов нагружения, φτ = 0,06
(1.2.16)
где Кτ – коэффициент концентрации, Кτ = 1,7;
Еτ – масштабный фактор, Еτ = 0,8;
βτ – коэффициент качества обработки поверхности, βτ = 0,85.
(1.2.17)
где Wр – геометрическая характеристика продольного сечения, см3.
(1.2.18)
Определяем общий коэффициент запаса выносливости:
.
Необходимо выполнения условия для обеспечения прочности вала:
n > [n] = 1,35;
1,5 > 1,35. Условие выполняется.
Рисунок 2 – Схема для расчёта вала
2 Экономическая часть
В экономической части проекта определяются основные технико-экономические показатели проектируемой машины. По этим показате лям производится технико-экономический анализ разработанной кон струкции щековой дробилки
Исходные данные для расчета студент получает в процессе проек тирования дробилки, а также выбирает дополнительно по соответствующим нормативным материалам.
2.1 Определение эксплуатационной производительности
Сметную сменную производительность, Псм, для новых машин рассчитывают по часовой технической производительности:
(2.1.1)
где Пт – техническая производительность, Пт = 100,8м3/ч;
tсм – число часов работы дробилки в смену, tсм = 8,2ч;
kв – коэффициент перехода от часовой технической
производительности к эксплуатационной, kв = 0,6;
kэ – Коэффициент перехода от эксплуатационной
производительности к сменной, kэ = 0,8.
Годовая эксплуатационная производительность определяется сменной производительностью и числом работы смен в году:
(2.1.2)
где zсм.г. – число смен работы дробилки в году с учетом выходных и праздничных дней, продолжительности простоев на все виды ремонтов и обслуживания.
(2.1.2)
где Ти.г. – число часов работы машины в году, Ти.г. = 2025ч.
2.2 Определение удельных капитальных вложений
Удельные капитальные вложения Ку на единицу продукции (на 1м3) определяют по расчетно-балансовой стоимости дробилки и ее годовой производительности:
(2.2.1)
где К – расчетно-балансовая стоимость дробилки, К = 500000руб;
zсм.г.оп – число смен работы дробилки на отдельной операции,
zсм.г.оп = 247;
zсм.г. – число смен работы дробилки в год на всех операциях,
zсм.г. = 247.
2.3 Определение удельного расхода энергоресурсов
Данный, показатель характеризует экономичность дробилки по различным видам энергоресурсов или расход энергии на заданный объем работ.
Удельный расход энергоресурсов определяется по формуле:
(2.3.1)
где Э – суммарный расход энергоресурсов дробилкой в смену, кВт·ч.
(2.3.2)
где Nн – номинальная мощность двигателя, Nн = 47,213кВт.
;
2.4 Определение себестоимости машино-смены
Себестоимость машино-смены рассчитывают по формуле:
Ссм = Сед + Сам + Собс +Сэн + Сто + Сосн, (2.4.1)
где Сед – сменные единовременные затраты, руб/м-см;
Сам – сменные затраты по амортизационным отчислениям,
приходящиеся на 1 машино-смену, руб/м-см ;
Собс – сменные затраты на обслуживающий персонал, руб/ м-см;
Сэн – сменные энергетические затраты, руб/м-см ;
Сто – сменные затраты на ТО и ТР машины, руб/м-см ;
Сосн – сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки, руб/м-см.
Сменные единовременные затраты:
(2.4.2)
где Кзс – коэффициент, учитывающий заготовительно-складские рас ходы,
Kзс =1,04 ;
Cтр – стоимость транспортных расходов, Cтр = 5000руб;
G – масса дробилки, G = 11т;
Кпн – коэффициент, учитывающий плановые накопления
на мон тажных работах, Кпн = 1,13;
С – стоимость монтажа, С = 3500руб.
Сменные затраты на амортизационные отчисления, приходящиеся на 1 машино-смену:
(2.4.3)
где А – амортизационные отчисления на полное восстановление и
капитальный ремонт машины, руб.
(2.4.4)
где а – норма амортизационных отчислений, а = 12%.
Сменные затраты на обслуживающий персонал Собс принимают в соответствии с числом и квалификацией персонала. Эти затраты определяют с учетом косвенных расходов (25 %) и премиальных надбавок в размере 12,5 %.
(2.4.5)
где Зтч – часовая тарифная ставка, Зтч =22,95руб/ч.
Сменные энергетические затраты:
(2.4.6)
где Nдв – номинальная мощность двигателя, кВт;
Свсп – стоимость вспомогательных смазочных и обтирочных
материалов (принимается 1,7 % от расчетно-балансовой
стоимости маши ны), Свсп = 8500руб.
.
Сменные затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт можно принять 13% от расчетно-балансовой стоимости. Сменные за траты на износ и ремонт сменной оснастки можно принять 5 % от расчетно-балансовой стоимости машины.
Сто = 65000руб;
Сосн = 25000руб.
Ссм = 407,7+267+264,6+8508+55000+25000 = 99447,3руб.
2.5 Определение себестоимости продукции
Себестоимость единицы продукции определяют по величине ее себестоимости и сменной производительности машины:
Су = Ссм/Псм, (2.5.1)
Су = 99447,3/396 = 251,1руб/м3.
2.6 Годовой экономический эффект от внедрения
проектируемой дробилки
Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой машины определяется по формуле:
(2.6.1)
где Сун и Сус – себестоимость единицы продукции соответственно для
новой и сравниваемой машины, руб./м3,
Сун = 251,1руб.,
Сус = 273,4руб.;
Ен – нормативный коэффициент эффективности капиталовложения,
Ен = 0,15;
Кун и Кус – удельные капитальные вложения по новой и сравни ваемой
машинам , руб.-год/м3, Кун = 5530руб.,
Кус = 6000руб.
3 Охрана труда и окружающей среды
Безопасная работа дробилок может быть обеспечена путем соблюдения требований нормативных документов по технике безопасности. Предприятие, эксплуатирующее дробилку, назначает ответственных за безопасное производство работ.
Перед началом работы необходимо проверить:
В конструкции дробилки должно быть предусмотрено предохранительное устройство отключения электродвигателя в случае заклинивания вращающихся элементов дробилки. Кнопка отключения должна быть обозначена красным цветом.
Запрещается:
Монтаж дробилки осуществляется по частям: сначала устанавливается станина на поверхность, затем сама дробилка и редуктор с двигателем и передачами. Между станиной и поверхностью необходимо укладывать резиновую прокладку размером 2800×1840×30мм для снижения уровня вибрации, передаваемого от дробилки во время работы к поверхности на которую она установлена.
Во время работы дробилка является источником шума, поэтому обслуживающий персонал должен пользоваться индивидуальными средствами защиты от шума, такими как звукоизоляционные наушники.
Электрооборудование дробилки включает в себя: электродвигатель 4А28058 трех фазный, напряжение рабочее 360В; полуавтоматический выключатель; предохранительное реле – выключатель; плавкие предохранители; трехжильный кабель. Все электрооборудование должно быть защищено от попадания влаги, механических воздействий, должно быть заземлено.
При работе дробилки, как правило, происходит пыление от древесных материалов. Поэтому обслуживающий персонал должен использовать средства индивидуальной защиты, такие как защитные очки, респиратор.
При замене масла в редукторе и прошприцовке литолом подшипников все отходы собираются в емкость. Недопустим слив масла в почву!
Заключение
В результате расчетов были получены следующие основные параметры:
Ширина выходной щели, а = 21 мм;
Частота вращения валков, n = 80,4 об/мин;
Сила дробления, Рср = 37,2 МН;
Производительность 1,152 т/мин;
Мощность двигателя, Nдв = 47,213 кВт;
Себестоимость единицы продукции, Су = 251,1руб./м3.
Список литературы:
1. «Строительные машины и оборудование»: учебник для вузов/ В. П. Сергеев; -М.: Высшая школа, 1987. -376 с.
2. «Дробилки. Конструкция, расчёт, особенности эксплуатации»: Б. В. Клушанцев, А. И. Косарев, Ю. А. Муйземнек; -М.: Машиностроение, 1990. 320с.
3. «Процессы в производстве строительных материалов»: А. Б. Лошкарёв, Д. А. Трапезников, В. Б. Пономарёв, А. Н. Клинкин
EMBED Equation.3