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
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. И.И. ПОЛЗУНОВА
Кафедра: «Машины и аппараты пищевых производств»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: «Технологическое оборудование»
Тема: «Вибростол для камнеотборника Р3-БКТ 100»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Разработал:
ст.гр. МАПП-11 Франчук М.В.
Проверил:
д.т.н., профессор Злочевский В.Л.
Задание
Разработать техническое задание проектирование вибростола для камнеотборника Р3-БКТ 100.
Основной учебник: «Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств». О.Г. Лунин,В.Н. Вельтищев и др. М. Агропромиздат. 1990. ББК36 К 93 УДК 664. 002. 51: 658. 512. 3
Барнаул 2006г.
Содержание
Техническое задание………………………………………………………………3
Введение……………………………………………………………………………4
1 Литературный обзор камнеотделительных машин……………………………5
2 Устройство камнеотборника Р3-БКТ 100……………………………………...9
3 Место камнеотборника в технологической схеме мукомольного завода…..13
4 Принцип действия вибропневмафрикционного сепарирования…………….13
5 Элементы теории движения кузова при инерционном приводе…………….15
6 Расчетно-конструкторская часть………………………………………………20
6.1 Технологический расчет………………………………………………….20
6.2 Кинематический расчет…………………………………………………..21
6.2.1 Расчет электродвигателя…………………………………………….21
6.2.2 Расчет амплитуды колебаний……………………………………….22
6.3 Прочностной расчет………………………………………………………24
6.3.1 Расчет шпоночного соединения…………………………………….24
6.3.2 Проверочный расчет жесткости пружин…………………………...25
7 Монтаж камнеотборника………………………………………………………29
7.1 Комплектность машины…………………………………………………..29
7.2 Указания по производству работ………………………………………...29
7.3 Инструмент и приспособления…………………………………………..32
8 Техника безопасности………………………………………………………….33
Заключение………………………………………………………………………..36
Список литературы……………………………………………………………….37
Техническое задание
на курсовой проект по технологическому оборудованию ЗПП студенту гр. МАПП-11 – Франчук М.В. камнеотделительной машины Р3-БКТ-100
Тема: Разработка вибростола для машины Р3-БКТ-100
Исходные данные:
Прототип – камнеотделительной машины Р3-БКТ-100;
Производительность – 6…9 т/ч;
Перерабатываемый продукт – зерно;
Эффективность - 98%
Введение
Данный курсовой проект является завершающим этапом в изучении специальности «Технологическое оборудования зерноперерабатывающих машин». Кроме того выполнение данного курсового проекта предполагает использование знаний по другим дисциплинам, таким как «Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств», «Детали машин».
Темой данной работы является разработать техническое задание на проектирование и разработать вибростол для камнеотборника Р3-БКТ 100. Отчет должен содержать литературный обзор, технологический и кинематический расчеты, принципы работы и процессы происходящие в рабочей зоне камнеотборника, описания структурных, кинематических, и функциональных схем.
Кроме этого к отчету должны прилагаться чертежи содержащие общий вид проектируемой машины, функциональную, кинематическую, структурную схемы, а так же чертеж проектируемой машины.
1 Литературный обзор камнеотделительных машин
Зерновая смесь после очистки в сепараторах, как правило, содержит органические и минеральные примеси, которые могут быть легче или тяжелее зерна, но практически не отличаются по размерам и аэродинамическим свойствам. Поэтому такие примеси не выделяются на ситах и воздушным потоком. Эти примеси в практике очистки зерна считают трудноотделимыми.
В зерне, передаваемом из подготовительного отделения в размольное, минеральных примесей не должно быть, поскольку даже их незначительное присутствие в готовой продукции вызывает ощущение хруста при разжевывании и вредно для здоровья.
Для очистки зерна от минеральных примесей используют камнеотделительные машины. По принципу действия их можно разделить на вибрационные, вибропневматические и гидродинамические.
Основой рабочего процесса машин первой группы является использование инерционных сил, возникающих в сыпучей среде при колебаниях сортирующей поверхности. Расслоение и разделение однородных компонентов смеси происходят вследствие их различия по размерам, форме, состоянию поверхности, плотности или совокупности показателей. Это машины с круговым поступательным движением в горизонтальной плоскости.
Во вторую группу входят машины, в которых используется восходящий поток в сочетании с колебаниями сортирующей поверхности. Это машины с возвратно – поступательным движением в горизонтальной плоскости. Вибропневматический способ разделения зерновой смеси использован в малогабаритных камнеотделительных машинах А1-БКВ, А1-БКР, которые применяют для обработки промежуточной фракции, содержащей минеральные примеси, после камнеотделительной машины А1-БОК, а также на рисозаводах. В состав комплектного высокопроизводительного оборудования мукомольных заводов входят вибропневматические камнеотделительные машины Р3-БКТ, Р3-БКТ-100, Р3-БКТ-150.
К третьей группе относят машины, в которых осаждение минеральных примесей происходит в потоке воды. С точки зрения эффективности разделения этот способ дает хорошие результаты. Однако у него есть и недостаток – необходимость последующей сушки зерна и отходов.
Эффективность работы камнеотделительных машин определяют так же, как и эффективность работы других зерноочистительных машин, т.е. по содержанию минеральных примесей до и после очистки зерна. Работу камнеотделительной машины считают эффективной, если обеспечивается выделение 95% минеральных примесей.
Вибропневматическая камнеотделительная машина А1-БКВ
Машина А1-БКВ предназначена для выделения полноценного зерна из отходов: на мукомольных заводах после основных камнеотделительных машин, а на рисозаводах после пневмосортировальных столов.
Машина состоит из бункера, питающего вибролотка, вибростола, виброгруппы и пневмогруппы (рисунок 1).
Бункер является промежуточной емкостью, необходимой для поддержания постоянной нагрузки на рабочий орган. К нижнему фланцу бункера крепится питающий лоток для регулирования количества поступающего продукта.
Основным рабочим органом машины является вибростол. В нем установлена съемная деревянная рама, покрытая сверху металломагнитной
сеткой с отверстиями размером 0,7 × 1,0 мм, толщина проволоки 0,8 мм. В нижнем конце вибростола установлена подвижная заслонка, образующая порог при сходе зерна с сита, высота порога регулируется винтовым механизмом.
Виброгруппа служит для сообщения рабочему органу возвратно – поступательных гармонических колебаний. Вибростол шарнирно соединен с рамой, установленной на плоских пружинных стойках на станине под углом 30 к горизонтали. Рама с вибростолом и приемным лотком приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу. Частоту колебаний вибростола регулируют вариатором через винтовой механизм (от 500 до 650 колеб/мин при амплитуде 5,5 мм). Угол наклона вибростола (от 5 до 10) относительно рамы регулируют при помощи винтового механизма через гибкий вал.
Пневмогруппа состоит из диффузора, вентилятора, воздухораспределительной решетки и гибкого рукава. Диффузор служит для равномерного распределения воздушного потока по всей ситовой поверхности вибростола. На распределительную раму снизу натянуто ситовое полотно с отверстиями 3 мм и капроновое сито №10. Воздух в диффузор нагнетается центробежным вентилятором, установленным на станине. С всасывающей стороны вентилятор соединен масляным фильтром. Для регулирования количества воздуха в фильтре установлен клапан, а на всасывающем патрубке вентилятора дополнительно заслонка.
1 – бункер; 2 – питающий вибролоток; 3 – вибростол; 4 – виброгруппа; 5 – пневмогруппа;
- исходная смесь; - минеральные примеси;
- воздух; - относы; - очищенное зерно.
Рисунок 1. – Функциональная схема камнеотделительной
машины А1-БКВ
Исходную смесь после камнеотборочной машины 3К-15М направляют в бункер, и далее через питающий механизм она поступает на рабочий орган машины – наклонную ситовую поверхность вибростола, совершающую возвратно – поступательное движение. Исходная смесь под действием направленных вибраций и восходящего воздушного потока разделяется на две фракции. Тяжелые частицы (минеральные примеси), опускаясь к ситовой
поверхности, транспортируются вверх и через суженное отверстие удаляются из машины. Основная масса зерна, как более легкая, приобретая свойство текучести, движется вниз и через регулируемый порог выводится из машины.
Испытания машины А1-БКВ проводились на обработке отходов после камнеотделительной машины и на очистке зерновой смеси от минеральных примесей. Было установлено, что технологическая эффективность очистки зерна от гальки независимо от концентрации ее в исходной смеси от 0,12 до 5,67% и от 3,06 до 31,51% составляет 99,6 – 100%.
Содержание нормального зерна в отходах, полученных после машины А1-БКВ, во всех случаях незначительное и колеблется от 0 до 0,6%.
Основные недостатки камнеотделительных машин типа А1-БКВ:
- использование нагнетающего вентилятора для создания разряжения в верхних слоях продукта;
- необходимость применения бункера, как промежуточной емкости.
Вибропневматическая машина
Машина предназначена для выделения камней. Конструкция и принцип действия данной машины аналогичны камнеотделительной машины А1-БКВ.
Отличие заключается в том, что в распределительной решетке сделаны отверстия размером 30×18 мм и наклонные козырьки, что повышает эффективность работы.
2 Устройство камнеотборника Р3-БКТ 100
Выпускают три модификации этих машин: Р3-БКТ, Р3-БКТ 100,
Р3-БКТ 150 с одинаковым принципом действия и небольшими конструктивными различиями. Данные машины применяют на мукомольных заводах.
Устройство рассмотрим на примере проектируемой машины
Р3-БКТ-100.
Основной рабочий орган камнеотборника – дека 14 (рисунок 2) представляет собой металлическую сетку, натянутую на алюминиевую раму.
Дека закреплена на вибростоле, который опирается с одной стороны на две витые цилиндрические пружины 12, а с другой стороны на опору 2 с механизмом регулирования её длины. Это позволяет изменять наклон вибростола, а значит и эффективность разделения смеси. Вибростол сверху закрыт пластмассовой крышкой с отверстиями для приёмно-питающего устройства 7, аспирационного патрубка 5 и смотровых окон.
Привод вибростола осуществляется от вибратора 13, представляющего собой электродвигатель с закрепленными на каждом конце вала двумя грузами, поворачивая которые можно изменять положение их центра масс, а значит, и регулировать амплитуду колебаний. Для выпуска полученных в результате сепарирования фракций служат выпускные патрубки 3 и 11 с резиновыми рукавами, применение которых снижает подсос воздуха. Все вышеуказанные элементы опираются на раму 1.
- исходная смесь; - воздух; - минеральные примеси;
- сходовая фракция;
1-рама; 2-передняя опора; 3-патрубок для минеральной примеси; 4-крышка;
5-аспирационный патрубок; 6-дроссельная заслонка; 7-приёмно-питающее устройство;
8-клапан; 9-механизм поджатия клапана; 10-распределительная дека; 11-патрубок для очищенного зерна; 12-задняя опора; 13-привод; 14 - дека.
Рисунок 2 – Функциональная схема камнеотборника Р3 – БКТ 100.
Зерносмесь из приёмно-питающего устройства попадает на сортирующую поверхность деки 14. В результате вибраций и восходящего потока воздуха смесь расслаивается: более лёгкие фракции (зерно) “всплывает” вверх, а более тяжёлые фракции (минеральные примеси) опускаются на деку. Минеральные примеси, взаимодействуя с декой, поднимаются по ней вверх и выводятся через патрубок 3. Зерновой слой в результате вибраций и воздушного потока, приобретая некоторые свойства жидкости, “стекает” под действием, силы тяжести в два патрубка 11.
Производительность камнеотборника регулируется положением клапана 8 путём изменения натяжения пружины. Скорость (расход) воздуха, пронизывающий слой сыпучего материала изменяется с помощью дроссельной заслонки 6, установленной в аспирационном патрубке 5. Амплитуду колебаний вибростола можно регулировать, изменяя взаимоположение грузов – дебалансов на вибраторе 13. Направление колебаний изменяется путём передвижения вибратора 13 в горизонтальной плоскости и вокруг оси его крепления. Угол наклона деки регулируется изменением высоты передней опоры 2. Кроме вышеперечисленных регулировок в зоне выпуска минеральных примесей имеются уголки и пластина из оргстекла, положение которых можно изменять; тем самым, оказывая влияние на содержание зерна во фракции минеральных примесей.
Эффективность очистки на камнеотборнике Р3 - БКТ - 100 может достигать 98...99%.
Рисунок 3 Структурная схема камнеотборника Р3-БКТ
Рисунок 4 Кинематическая схема камнеотборника Р3-БКТ
|
Показатели |
РЗ-БКТ |
РЗ-БКТ 100 |
РЗ-БКТ 150 |
|
Производительность, т/ч |
9 |
9 |
12 |
|
Площадь ситовой поверхности м2 |
1 |
1 |
1,5 |
|
Уклон наклона деки, град |
6..7 |
6..7 |
6..7 |
|
Частота колебаний, колеб/мин |
960 |
960 |
960 |
|
Амплитуда колебаний, мм |
2,0..2,5 |
2,0..2,5 |
2,0..2,5 |
|
Расход воздуха, м3 /мин |
80 |
80 |
120 |
|
Разрежение в корпусе (без нагрузки), Па |
750 |
750 |
750 |
|
Мощность электровибратора, кВт |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
|
Габариты, мм: |
|||
|
длина |
1700 |
1750 |
1750 |
|
ширина |
1410 |
1420 |
2020 |
|
высота |
1960 |
1530 |
1530 |
|
Масса, кг |
500 |
275 |
400 |
3 Место камнеотборника в технологической схеме мукомольного завода.
На мукомольных заводах применяют сухой способ очистки зерна который может обеспечить высокоэффективное выделение минеральных примесей. Эта операция производится в вибропневматических камнеотделительных машинах типа РЗ-БКТ. Их устанавливают после сепараторов.
Минеральные примеси выделяют на первом этапе очистки зерна, чтобы предотвратить износ рабочих органов последующих машин и возможность искрообразования.
После камнеотделительных машин устанавливают триеры или концентраторы.
Работа концентратора также основана на вибропневматическом разделении зерновой смеси. Он выделяет легковесные примеси органического происхождения, в том числе овсюг. Поэтому концентраторы устанавливают вместо триеров-овсюгоотборников.
4 Принцип действия вибропневмафрикционного сепарирования
Принцип вибропневмафрикционного разделения зерна и минеральных примесей состоит в том, что, находясь на воздухопроницаемой вибрирующей поверхности (рисунок 5), смесь продувается снизу вверх непрерывной струей воздуха. В результате действия направленных вибраций и восходящего потока воздуха проявляются различия аэрогравитационных свойств отдельных компонентов смеси (плотность, коэффициент трения, скорость витания и др.), происходит расслоение продукта. Зерно, частицы которого менее плотные, образует верхние слои смеси, под действием составляющей силы тяжести mgsina перемещается вниз по ситовой поверхности и выводится из машины. Минеральные примеси, как более плотные оседают непосредственно па поверхности сита. При движении сита вверх частицы перемещаются за ним за счет силы трения, а при обратном движении сита частицы продолжают двигаться вверх за счет сил инерции.
Несмотря на то, что рабочим органом камнеотборочных машин являются сита, процесс отделения минеральных примесей проходит без просеивания.
- зерно; - минеральная примесь;
g – ускорение свободного падения
Fптр – сила трения минеральной примеси о поверхность деки
Rп – сила аэродинамического сопротивления минеральной примеси
Nп – сила реакции опоры, действующая на минеральную примесь
mп – масса минеральной примеси
Fпин – сила инерции, действующая на минеральную примесь
mз – масса зерновки
Rз - сила аэродинамического сопротивления зерновки
Рисунок 5 – Схема действия сил на зерновую массу
5 Элементы теории движения кузова при инерционном приводе
Инерционный привод благодаря своим преимуществам (главным образом простоте и возможности регулирования амплитуды колебания) в значительной мере вытеснил другие виды преобразователей (кривошипные) и получил широкое распространение в ЗПП. В основе принципа действия инерционного преобразователя лежит теория о центре масс системы. Если балансир - груз, центр массы которого смещен относительно оси вращения, то его ось, соединенная с рабочим органом через подшипник, под воздействием силы инерции будет совершать поступательное движение.
В последнее время зачастую грузы-балансиры располагают непосредственно на валу электродвигателя, который крепится к колеблющемуся рабочему органу. При этом его ось вращения может быть расположена горизонтально, вертикально, наклонно.
Чтобы определить параметры движения кузова рассмотрим систему кузов - грузы в одном из промежуточных положений (рисунок 6). При этом сделаем следующие допущения:
колебания кузова только в горизонтальной плоскости, т. е. длина подвесок L достаточно велика;
упругостью подвесок пренебрегаем;
пренебрегаем сопротивлением среды (воздуха);
считаем, что трение в подшипниках ничтожно мало.
Рисунок 6 – Схема сил при инерционном приводе с горизонтальной осью вращения (с двумя грузами)
Т. о., если систему считать свободной в горизонтальной плоскости, то перемещение кузова может быть определено из теоремы о движении центра масс системы:
Мг2 Rsint=(Мк+Мг) d2x/dt2 , (5.1)
где Мг – масса колеблющихся грузов;
Мк – масса колеблющегося кузова;
- угловая скорость движения грузов;
R - радиус центра масс вращающихся грузов;
х – путь, пройденный центром масс системы;
t - время;
Из (7.17) имеем:
(5.2)
Отклонение кузова от среднего положения можно определить, интегрируя (7.18) с учетом граничных условий:
x = -Мг R sint /(Мг+Мк) (5.3)
Это выражение характеризует гармоническое возвратно-поступательное движение (колебание). Знак (-) указывает, что кузов и грузы движутся в противоположные направления. Амплитуда колебания кузова составляет:
А = - Мг R / (Мг+Мк) (5.4)
Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:
амплитуда колебаний кузова равна отношению статического момента массы вращающихся грузов к массе колеблющейся системы;
Для учета длины и жесткости подвесок рассмотрим движение кузова как колебание маятника, возмущаемого вращающимися грузами. Для составления уравнения движения кузова применим принцип Д’Аламбера и рассмотрим условие динамического равновесия системы в мгновение t, когда грузы повернуты на угол t, а кузов отклонится влево на величину x (рисунок 7).
Рисунок 7 – Схема уравновешивания
На систему в горизонтальной плоскости будут действовать:
Риг = Мг 2 R sint (5.5)
Рик = -(Мк+Мг) d2x / dt2 (5.5)
Рп = -z с х (5.6)
где z - число подвесок;
с - жесткость подвесок;
РT = -(Мк+Мг)gsin = -(Мк+Мг)g x/L (5.7)
Тогда уравнение динамического равновесия в проекции на ось х будет иметь следующий вид:
(Мк+Мг) d2x /dt2 + zcx + (Мк+Мг) gx/L + Мг 2 R sint =0 (5.8)
После преобразований получим:
(5.9)
d2x /dt2 + [zc/(Мк+Мг) +g/L] x = Мг 2 R sint / Мк+Мг, (5.10)
Обозначим: zc/(Мк+Мг) + gL = k2 , Мг 2 R / Мк+Мг = p.
Тогда дифференциальное уравнение движения кузова примет следующий вид:
d2x /dt2 + k2x = -р sint , (5.11)
Общий интеграл этого уравнения можно найти как сумму частного решения этого уравнения x1 и общего решения того же уравнения, но без правой части x2:
x = x1 + x2 , (5.12)
Частное решение уравнения (5.11) имеет вид
x1 =в sint (5.13)
где в = const.
Подстановка этого решения в уравнение (5.11) даст
-в2 sint + k2 в sint = -р sint (5.14)
откуда
в = - р / (k2 - 2) и x1 = - р sint / (k2 - 2).
Общее решение уравнения (5.11) имеет вид
x2 = а sin(kt +) (5.15)
где а = const; = const.
Из граничных условий t = 0, k = 0, = 0
x2 = а sinkt (5.16)
Учитывая вышесказанное общее решение уравнения (5.11) будет иметь вид:
x = - р sint / (k2 - 2) + а sinkt (5.17)
Первое слагаемое уравнения (5.17) характеризует вынужденные колебания, а второе - собственные с частотой k. При этом
Экспериментальные исследования и опыт эксплуатации свидетельствуют, что неучтенные силы (сопротивление окружающей среды, трение в подшипниках) оказывают незначительное влияние на вынужденные колебания, но приводят к быстрому затуханию собственных, т. е. с достаточной точностью движение системы можно описать уравнением:
x = А sint (5.18)
где А = р / (k2 - 2) - амплитуда колебаний.
Анализируя выражение (5.18) нетрудно прийти к следующим выводам:
1. При частоте колебаний = k наступает резонанс; при этом амплитуда теоретически стремится к бесконечности (рисунок 8). На самом деле неучтенные сопротивления ограничивают величину амплитуды. Однако, чтобы избежать резонанса и увеличения амплитуды колебаний выше определенного значения рекомендуется работать на частоте = (7....10) кр; кр =k.
2. При работе на частоте < кр фаза колебаний совпадает с величиной возмущающей силы, т. е. кузов отклоняется в ту же сторону, что и горизонтальная составляющая силы инерции грузов, а сумма сил инерции грузов и корпуса уравновешиваются силой упругости подвесок и горизонтальной составляющей силы тяжести.
При расчете машины важно найти амплитуду колебаний
(5.19)
Для ограничения амплитуды колебаний машины при ее пуске и остановке используют различного рода амортизаторы.
Рисунок 8 – Зависимость амплитуды колебаний от угловой
скорости вращения грузов
6 Расчетно-конструкторская часть
6.1 Технологический расчет
Эффективность разделения зерновой смеси зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важным являются скорость зерновой смеси вдоль сита и кинематические параметры вибрации сит. Скорость vз зерновой смеси вдоль колеблющегося сита существенно зависит от скорости воздуха vв, проходящего через сито и слой зерна. Исследования ВНИИЗом данного способа очистки зерна позволили установить зависимость vз от скорости воздуха vв:
(6.1)
Скорость воздуха vв, проходящего через сито и слой зерна, можно определить по формуле:
(6.2)
где Qв – расход воздуха, м3/с
Fc – площадь поверхности сита, через которую проходит воздушный поток, м2.
Согласно паспортным данным Qв= 80 м3/мин, Fc = 1 м2.
Подставляя эти данные в уравнение (6.2) имеем:
м/с
Полученное значение подставим в уравнение (6.1) и вычислим скорость движения зерновой смеси по деке:
м/с
Производительность камнеотборника можно вычислить по формуле:
G= vз·ρз·Fсл (6.3)
где ρз – плотность зерна, кг/м3;
Fсл – площадь сечения, расположенная перпендикулярно направлению движения зерна, м2;
ρз = 1300 кг/м3 [1]
Площадь сечения находим по формуле
Fсл = Lд·hсл (6.4)
где · Lд – ширина деки, м. (равна 1,32 м);
hсл – высота слоя зерна, м. (равна 0,006 м);
Подставим (6.4) в (6.3) и вычислим производительность камнеотборника:
G=0,243·1300·1,32·0,006·3600=9007 кг/ч
6.2 Кинематический расчет
Одними из основных кинематических параметров камнеотборника, влияющими на эффективность его работы являются частота колебаний кузова и амплитуда его колебаний.
6.2.1 Расчет электродвигателя
Частота колебаний кузова определяется частотой вращения электровибратора, установленного на камнеотборнике. При выборе электропривода необходимо вычислить мощность электродвигателя. Для этого воспользуемся формулой:
(6.5)
где с- коэффициент, учитывающий транспортабельность груза;
с=1 – для хорошо транспортируемых грузов (зерно)
Q – производительность, т/ч;
- коэффициент полезного действия;
=0,8
К – коэффициент удельной затраты мощности на транспортирование 1 т груза на длину 1 м.
К=37
H – высота подъема груза, м;
L – длина транспортирования;
L=0,7м
Угол наклона деки составляет 7˚.
Следовательно , м
кВт
6.2.2 Расчет амплитуды колебаний
Для определения параметров движения кузова необходимо сделать следующие допущения:
колебания кузова только в горизонтальной плоскости, т. е. длина подвесок L достаточно велика;
упругостью подвесок пренебрегаем;
считаем, что трение в подшипниках ничтожно мало.
, (5.19)
где Mг - масса колеблющихся грузов;
Mк - масса колеблющегося кузова;
ω - угловая скорость движения грузов, с-1;
(6.6)
рад/сек;
R - радиус центра масс вращающихся грузов;
g – ускорение свободного падения;
L – длина подвесок;
Z – число подвесок;
R=0.07м
L=0.01м
Z=4шт.
С – жесткость подвесок;
С=138,3 Н/мм
Масса грузов принимается 15 кг.
мм
Значение амплитуды, полученное расчетным путем, входит в пределы значений, при которых технологический процесс будет эффективным. А=2…5мм.
6.3 Прочностной расчёт
6.3.1 Расчёт шпоночного соединения
Крутящий момент при помощи шпоночных соединений передаётся грузам - дебалансам от вала электродвигателя.
Размеры, тип шпонки определяется в зависимости от диаметра вала, на
котором устанавливается шпонка. Подбор призматических шпонок производится в соответствии с ГОСТ 23360-78
Диаметр вала d1=19 мм, при этом условии сечение шпонки составляет ()мм. При этом глубина паза вала мм, глубина паза ступицы дебаланса мм. Рабочая длина шпонки находится в пределах (14-70)мм, длина хвостовика вала мм, поэтому принимается длина шпонки l=30 мм.
Шпонку необходимо проверить на смятие.
(6.7)
- расчетное значение напряжения смятия шпонки при передаче вращающего момента, МПа
- значение напряжения, при котором произойдёт смятие шпонки, МПа.
Значение этого параметра зависит от материала, из которого изготовлена шпонка, =(80…120) МПа для материала сталь 40 ХН.
Т – вращающий момент на валу электродвигателя, Н·м;
(6.8)
Р – мощность электродвигателя, кВт;
n - частота врвщения вала электродвигателя, об/мин;
d1 – диаметр вала, на котором установлена шпонка;
d1=19 мм;
h-высота рассчитываемой шпонки;
h=6 мм;
- глубина паза вала;
мм;
l - рабочая длина шпонки;
l=30 мм.
МПа
Значение напряжения, которое испытывает шпонка во время работы МПа значительно меньше напряжения, при котором произойдёт смятие шпонки =80 МПа. На основании этого можно сделать вывод о том, что надежная передача вращения обеспечена.
6.3.2 Проверочный расчет жесткости и напряжений пружин
Пружины, применяемые в данной машине, являются пружинами сжатия.
Исходные данные для расчета:
сила пружины при предварительной деформации, Н;
сила пружины при рабочей деформации, Н;
рабочий ход пружины, мм;
мм
наружный диаметр пружины, мм;
наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или разгрузке, м/с;
м/с
выносливость пружины, число циклов до разрушения.
,
где m – масса машины;
m – 400 кг
, (6.9)
где - сила инерции кузова, Н
, (6.10)
Н,
Н.
Так как камнеотделительная машина опирается на 4 пружины, то силы действующая на одну пружину:
Н, Н. (6.11)
При заданной выносливости пружину следует отнести к классу I [(3), табл 1, стр. 180].
Сила пружины при максимальной деформации:
, (6.12)
где - относительный инерционный зазор пружины.
(6.13)
Для пружин сжатия классов I:
H
В интервале от 2487 до 3150 Н (ГОСТ 13766-86) пружин класса I , разряда 3 имеются следующие силы : 2500; 2650; 2800; 3000; 3150; 3350 Н
Исходя из заданных размеров диаметра и стремления обеспечить наибольшую критическую скорость, останавливаемся на витке со следующими данными (номер позиции 209): , d=9.0мм; мм; Н/мм; мм.
Максимальное касательное напряжение при кручении МПа [(3), табл 2, стр. 181].
Принадлежность к классу I проверяем путем определения отношения
,
Где - критическая скорость пружин сжатия , м/с;
, (6.14)
где G – модуль сдвига, МПа;
G= - для пружинной стали;
P - динамическая (гравитационная плотность материала);
P = 8000;
м/с
0,98<1, неравенство свидетельствует на отсутствие соударения витков, и, следовательно, выбранная пружина удовлетворяет заданным условиям
Жесткость пружины с,
(6.15)
Н/мм;
Число рабочих витков пружины:
(6.16)
Уточненная жесткость имеет значение:
(6.17)
Н/мм
При полутора нерабочих витках полное число витков:
(6.18)
Средний диаметр пружины:
(6.19)
мм
Предварительная деформация пружины:
(6.20)
мм
Рабочая деформация пружины:
(6.21)
мм
Максимальная деформация пружины:
(6.22)
мм
Длина пружины при максимальной деформации
(6.23)
мм
Длина пружины в свободном состоянии:
(6.24)
мм
Длина пружины при предварительной деформации:
(6.25)
мм
Длина пружины при рабочей деформации:
(6.26)
мм
Шаг пружины в свободном состоянии:
(6.27)
мм.
В результате проведенных расчетов была выбрана одножильная пружина I класса 3 разряда. Марка стали – 60С2А по ГОСТ 14956-79.
7 Монтаж камнеотборника
7.1 Комплектность машины
Основными блоками камнеотборника и комплектующими его изделиями являются: опорная рама; дека, состоящая из сортирующей поверхности, корпуса и несущей рамы; вибратор; регуляторы угла наклона деки, воздуха, выпуска примесей, амплитуды колебаний и направления колебаний; приемное устройство, состоящее из приемника и распределителя; выпускные устройства для минеральных примесей и очищенного зерна; аспирационный патрубок; манометр для контроля разрежения в машине.
7.2 Указания по производству работ
Монтаж оборудования включает в себя подготовку, укрупнительную сборку, установку и закрепление в проектном положении оборудования, технологических металлоконструкций, систем автоматики и коммуникационных линий, доведение смонтированного оборудования до эксплуатационного состояния.
От качества выполнения монтажных работ зависит эксплуатационная безопасность, надёжность машины, также ход рабочего процесса в машине, выполнение требований технологического процесса производства.
Монтаж камнеотделительной машины включает доставку машины к месту установки на этаже с последующей разметкой места установки. Разметка включает в себя нанесение осевых линии и центров всех отверстий в полу для крепления подставки. Оборудование в производственных помещениях устанавливают так, чтобы его было удобно и безопасно обслуживать и ремонтировать. Машина должна быть выверена в горизонтальной плоскости. Необходимо подготовить и соединенить самотёчные трубы для подачи исходного продукта, его вывода, подключить воздуховоды к аспирационной сети, материалопроводы должны размещаются таким образом, чтобы их монтаж, ремонт и обслуживание обеспечивали безопасность и удобство.
Перед тем, как произвести подключение электродвигателей привода, вентилятора к силовой электросети, необходимо проверить сопротивление изоляции обмоток статора двигателя привода, аспирации, вентиляторов, которая должна быть не меньше 0,5 МОм. Контроль произвести мегаомметром МИ-100/4 ТУ 25-04-2131-72.
Для безопасной эксплуатации оборудования должна быть предусмотрена защита от поражения электрическим током, а также исключена возможность накопления зарядов статического электричества. С этой целью машина, электродвигатель машины, участки самотечных труб должны быть заземлены.
После выполнения монтажных работ следует произвести обкатку камнеотделительной машины на холостом ходу.
После монтажа оборудование должно работать без несвойственного ему шума, заедания или повышенного трения в частях механизмов.
В рабочем режиме следует производить пуск и остановку машины без нагрузки.
Нельзя допускать перегрузки машины, приводящей к завалам, перегреву и аварии приводных устройств. К обслуживанию оборудования можно допускать лиц, знающих принцип его работы и устройство, правила эксплуатации и обслуживания, прошедших соответствующий инструктаж и медицинское освидетельствование. В машине регулируют следующие параметры:
- нагрузку;
- амплитуду и направление колебаний;
- расход воздуха;
- угол наклона деки;
-выходное отверстие щели для минеральных примесей;
- положение питающего клапана.
После проверки машины на холостом ходу устанавливают деку в рабочее положение под углом 7 к горизонтали. Амплитуду и направление колебаний регулируют с помощью диска. До пуска машины все диски устанавливают так, чтобы вертикальная стрелка на корпусе машины находилась между 30 и 40 нижней шкалы. При работе машины направление пунктирной линии с кружками на диске должно совпадать с направлением колебаний – видна четкая линия. Если видна расплывчатая линия, значит, направления не совпадают. Следует ослабить фиксирующий винт, повернуть диск в нужное положение и снова закрепить. При отклонении от заданного угла больше 5 по шкале дисков, установленных на одной боковой стороне корпуса, необходимо провести коррекцию положения вибратора по вертикали.
Угол направления колебаний корректируют следующим образом: ослабляют скобы вибратора и поворачивают его в вертикальном направлении. Если вибратор перемещают вниз, то угол направления колебаний со стороны выхода очищенного зерна увеличивается, а с противоположной стороны уменьшается. Если вибратор смещают вверх - уменьшается угол со стороны очищенного зерна и увеличивается с противоположной стороны.
Если наблюдается расхождение показаний по шкале дисков, находящихся на разных сторонах корпуса, сдвигают вибратор по оси вала виброрегулятора в сторону меньшего угла направления колебаний.
Регулируют амплитуду колебаний перемещением грузов дисбалансов вокруг вала вибратора. При раздвижении грузов амплитуда уменьшается, а при сближении их увеличивается. Положение грузов, установленных в верхней части вибратора должно точно соответствовать положению нижних грузов.
При работе машины на дисках возникает эффект пересечения линии хода с линией шкалы. Тачка пересечения указывает величину амплитуды колебаний, которая при нормальной работе должна находиться между отметками 4 и 5, что соответствует амплитуде 2,0-2,5 мм.
Заслонку регулятора воздуха устанавливают в положение, при котором давление в манометре будет 750 Па без нагрузки.
7.3 Инструмент и приспособления
В спецификацию потребной оснастки и инструментов для крупноблочного монтажа входит:
8 Техника безопасности
Технологические процессы должны проводиться в соответствии с регламентами, правилами технической эксплуатации и другой утвержденной в установленном порядке нормативно-технической и эксплуатационной документацией, а оборудование, предназначенное для использования пожароопасных и взрывопожароопасных веществ и материалов, должно соответствовать конструкторской документации.
Производственное оборудование должно отвечать требованиям, изложенным в ГОСТ 12.2.003-74 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности».
Оборудование должно быть исправным, а параметры его работы – соответствовать техническим паспортам.
Конструкция машин должна предусматривать защиту от поражения электрическим током, должна быть исключена возможность накопления зарядов статического электричества в опасных количествах. С этой целью все машины, участки самотёчных труб и другие устройства, генерирующие заряды статического электричества, снабжаются надёжной системой заземления.
Оборудование также должно быть пожаровзрывобезопасным и в процессе эксплуатации не выделять вредные вещества (пыль) в окружающую среду выше установленных норм.
Машина должна иметь плавные очертания, поскольку на такой поверхности оседает меньше пыли и её легче удалить. Конструкция материалопроводов и воздуховодов должна предотвращать накопление пожароопасных отложений пыли и обеспечивать возможность их очистки пожаробезопасными способами.
Конструкция оборудования должна обеспечивать режимы работы, при которых не превышаются установленные уровни шума и вибрации.
По условиям безопасности обязательно ограждают движущиеся части машин, поэтому выступающий вал электродвигателя должен быть закрыт кожухом, окрашенным в яркий цвет.
Плановый ремонт и профилактический осмотр оборудования должны проводиться в установленные сроки и при выполнении мер пожарной безопасности, предусмотренных соответствующей технической документацией по эксплуатации.
Правила техники безопасности при обслуживании
1. К обслуживанию камнеотборника допускается персонал, прошедший инструктаж по технике безопасности и медицинский осмотр.
2. Для надежной и безаварийной работы камнеотборника обслуживающий персонал должен твердо знать устройство и работу оборудования, правила техники безопасности, а также своевременно обслуживать и качественно производить текущий ремонт.
3. Необходимо особо внимательно следить за состоянием электрооборудования, соблюдать следующие требования:
3.1 Электропроводка не должна иметь нарушений изоляции, концы проводов подключения к двигателю и электроаппаратуре должны быть тщательно изолированы;
3.2 Камнеотборник должен быть надежно заземлен. Сопротивление между заземляющим болтом и каждой доступной прикасанию металлической нетоковедущей частью изделия, которая может оказаться под напряжением, не должно превышать 0,1 Ом.
4. На постоянном рабочем месте оператора:
4.1 Уровень звукового давления не превышает значений, допустимых СН-3223-85;
4.2 Концентрация зерновой пыли в воздухе рабочей зоны не превышает 4 мг/м согласно ГОСТ 12.1.005-88;
4.3 Значения параметров вибрации не превышает допустимых в ГОСТ 12.1.012-78.
5. Детали и узлы камнеотборника контактирующие с пищевым продуктом (зерном) изготовлены из металлов, синтетических и других материалов разрешенных Минздравом России согласно РТМ 27-72-15-82.
6. Запрещается:
- производить ремонт и очистку электрооборудования находящегося под напряжением;
- производить ремонтные работы, смазку, очистку движущихся частей во время работы оборудования;
- допускать скопление зерновой пыли на наружных поверхностях камнеотборника.
7. При возникновении аварийной ситуации необходимо:
- немедленно выключить оборудование;
- устранить неисправность;
- обкатать оборудование на холостом ходу и, убедившись в его надежности, продолжить дальнейшую работу.
8. При возникновении пожаровзрывоопасной обстановки необходимо:
- немедленно обесточить все оборудование;
- принять меры по ликвидации очага пожара;
- при необходимости вызвать пожарную команду.
Заключение
В данной проекте был разработан проект вибростола для камнеотборника (рисунок 9), производительностью G = 9 т/ч.
Рисунок 9 – Камнеотборник Р3-БКТ 100
Машина, при правильной настройке, будет обладать высокой эффективностью очистки от минеральных примесей ( до 98-99 %) и низким энергопотреблением.
Список литературы
1 Тарасов В.П. Технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий: Учебное пособие/ Алт.гос.техн.ун-т им. И.И.Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002.
2 Оборудование для производства муки и крупы. Справочник/ А.Б. Демский и др. – М.: Агропромиздат, 1990.-351с.
3 Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2.- 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 559 с.
4 Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб.пособие для студ.техн.спец.вузов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 496 с
5 Заика П.М. Динамика вибрационных зерноочистительных машин. – М., Машиностроение, 1997 – 278 с
6 Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна.; под ред. А.Я. Соколова М.: Колос, 1984.-445 с.
7 Соколов В.И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств: Учебник для вузов по специальности «Машины и аппараты пищевых производств». – М.: Машиностроение, 1983. – 447 с.
КП. 170600. 25. 000. ПЗ
4
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
5
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
4
7
9
10
11
13
10
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
14
1
2
3
12
6
5
8
9
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
13
Лист
Дата
одпись
№ докум.
Лист
Изм.
15
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
17
Лист
16
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
19
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
20
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
21
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
6
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
14
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
18
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
23
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
36
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
29
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
2
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
8
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
7
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
АлтГТУ, ФПП, МАПП-11
37
Листов
Лит.
Проектирование вибро-
Деки для камнеотборни-
ка Р3-БКТ-100
Утверд.
Н. Контр.
Реценз.
Злочевский В.Л.
Провер.
Франчук М.В.
Разраб.
3
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
37
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
33
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
32
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Изм.
11
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
12
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
30
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
31
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
34
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
35
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
24
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
25
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
26
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
27
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
28
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.