124468 (Техніко-економічне обґрунтування модернізації щокової дробарки)

Зміст

1. Огляд існуючих конструкцій машин і обладнання для подрібнення і лому матеріалів та обґрунтування необхідності проведення модернізації.

2. Розрахункова частина

   1. Кут захвату

   2. Хід списку

   3. Частота обертання ексцентрикового вала

   4. Об'єм призми подрібненого матеріалу

   5. Потужність електродвигуна

   6. Розрахунок навантажень в основних елементах щокової дробарки

      1. Максимальне зусилля подрібнення

      2. Станина

      3. Ексцентриковий вал

      4. Шатун

      5. Рухома щока

      6. Механізм регулювання вихідної щілини

      7. Розмірна плита

      8. Характеристика маховика

   7. Розрахунок редуктора сумісної дії ексцентрикових валів

ІІІ. Технологічна частина

3.1. Свердлильна операція

3.2. Токарна операція

3.3. Фрезерна операція

3.4. Термічна обробка

3.5. Шліфувальна операція

3.6. Нормування часу проведеної обробки деталі

IV. Експлуатаційна частина

V. Техніка безпеки і охорона праці

VI. Заключення

Література

2. Огляд існуючих конструкцій машин і обладнання для подрібнення і лому матеріалів та обґрунтування необхідності проведення модернізації

В машині призначеній для подрібнення матеріалів, в залежності від її призначення і принципу дії можуть використовуватись наступні навантаження: роздушування, удар, розколювання, зломлення, стирання в більшості випадків різні навантаження діють одночасно, наприклад, роздушування та стирання, удар та стирання і т.д. Необхідність використання різних навантажень, а також різного принципу дії і габаритним розмірам машин пов’язана з різноманітністю властивостей і розмірів матеріалів, що подрібнюються, а також різними вимогами до крупності готового продукту. Так як, і процеси подрібнення, машини, що використовується для цих процесів, поділяються на дробарки та млини.

По принципу дії розрізняють дробарки:

Щокові, в яких матеріал подрібнюється під дією роздушування, розколення та часткового стирання в просторі між двома щоками при їх періодичному зближенні.

Конусні, в яких матеріал подрібнюється роздушуванням, зломленням, частковим стиранням між двома конічними поверхнями, одна з яких рухається ексцентрично по відношенні до іншої, здійснюючи тим самим безперервне подрібнення матеріалу.

Полкові, в яких матеріал роздушується між двома валками, що обертаються назустріч один одному. Нерідко валки обертаються з різною частотою і тоді роздушення матеріалу суміщається з його стиранням.

Ударної дії, які в свою чергу поділяються на молоткові та роторні в молоткових дробарках матеріал подрібнюється в основному ударами шарнірно підвішених молотів, а також стиранням. В роторних дробарках подрібнення досягається ударами по матеріалу жорстко закріплених на роторі бивків, ударами матеріалу по відбивних плитах та співударами кусків матеріалу.

Деякі машини для подрібнення (бігуни та дезінтегратори) модна віднести до дробарок і до млинів, так як їх застосовують і для грубого помолу, і для мілкого подрібнення.

Млини по принципу дії поділяються на:

Барабанні з подрібненням матеріалу в барабані, що обертається або вібрує за допомогою завантажених в барабан тіл, що перемелюються ударами та стиранням частинок матеріалу одна об другу та футеровку барабана.

Середньохідні, в яких матеріал подрібнюється роздавлюванням та частковим стиранням між якою-небудь основою та робочою поверхнею шара, валка, ролика.

Ролик притискується відцентровою силою до борта чаши та подрібнює матеріал, що попадає між бортом та роликом.

Струменеві, де матеріал подрібнюється тертям і співударами частинок матеріалу, а також по стінкам камери при русі частинок повітряним струменем великої швидкості.

Ударні з подрібненням матеріалу ударами шарнірних (шахтні млини) або жорстко закріплених (аеробільні млини) молотків. Подрібнений матеріал з визначеною тонкістю помолу видаляється з зони дії молотків повітряним потоком.

Подрібнення в дробарках та млинах відносять до механічного подрібнення при безпосередній дії робочого органу на матеріал, що подрібнюється або частинок матеріалу однієї на другу. Розроблюються методи подрібнення матеріалів з використанням електрогідравлічного ефекту (високовольтний розряд в рідині), ультразвукових коливань, швидкозмінюючих високих та низьких температур, променів лазера, енергії потоку води та ін..

Не дивлячись на різноманітність видів машин для подрібнення матеріалів, існують загальні вимоги, яким повинні задовольняти ці машини: простота конструкції, небезпека її обслуговування, мінімальне число зношуваних деталей, а також можливість їх легкої заміни, наявність запобіжних пристроїв, які при перевищенні допустимих навантажень руйнувалися б (розмірні плити, болти чи ін..) або деформувались (пружини), дотримання санітарно-гігієнічних норм по шуму, вібрації та запилення повітря.

Серед різних типів дробильного обладнання найбільше поширення отримали щокові дробарки. Принцип їх роботи заключається в наступному.

В камеру подрібнення, що має форму клина і утворену двома щоками, з яких одна в більшості випадків нерухома, а інша рухома, подається матеріал, що підлягає подрібненню. В процесі роботи машини в результаті клиноподібної форми камери подрібнення куски матеріалу розміщуються по висоті камери в залежності від їх крупності: більш крупні зверху, менш крупні знизу. Рухома щока періодично наближається до нерухомої, причому при наближенні щок одна до одної (холостий хід) куски матеріалу просуваються вниз під дією сили тяжіння і виходять з камери подрібнення, якщо їх розміри стали менше найбільш вузької частини камери, що називається вихідною щілиною, або займають нове положення, що відповідає своєму новому розміру. Потім цикл повторюється.

Конструкція щокових дробарок порівняно проста і надійна, але їх деякі специфічні особливості, про які мова буде йти нижче, змусили дослідників та конструкторів винаходити різні конструктивні рішення, що покращують процеси подрібнення.

За більш ніж сторічний період промислового виготовлення щокових дробарок було запропоновано і здійснено багато різних кінематичних схем цих машин.

В залежності від кінематичних особливостей механізму всі щокові дробарки поділяються на дві основі групи.

Група І. Дробарки, в яких рух від кривошипа до рухомої щоки передається відповідною кінематичною ланкою. При цьому траєкторії руху рухомої щоки являють собою частини дуги кола. Ці машини називаються щоковими дробарками з простим рухом щоки.

Група ІІ. Дробарки, в яких кривошип і рухома щока або кривошип і одна з рухомих щок утворюють одну кінематичну пару. В цьому випадку траєкторії руху точок рухомої щоки являють собою замкнуті криві, в більшості випадків еліпси. Дробарки з такою кінематикою називаються щоковими дробарками із складним рухом рухомої щоки.

Щокові дробарки по даним схемам виготовляють в великій кількості різних типорозмірів у багатьох країнах.

Термін службі дробильних плит знаходиться в прямій залежності від вертикальної складової ходу (при інших рівних умовах), що підтверджується практикою експлуатації щокових дробарок. На дробарках з простим рухом при малій вертикальній складовій руху стиску дробильні плити служать в декілька разів довше, чим на дробарках із складним рухом, де цей хід набагато більший. В цьому заклечається перевага кінематичної схеми дробарки з простим рухом рухомої щоки. Іншою перевагою цієї схеми є забезпечення великого виграшу в силі в верхній частині камери подрібнення, що дуже важливо в подрібненні кусків гірської породи великих розмірів і високої міцності.

Недоліком дробарок з простим рухом є малий хід стиску у верхній частині камери подрібнення. У верхню частину камери подрібнення подають крупні куски матеріалу, для надійного захвату і подрібнення яких необхідний великий хід, ніж він потрібний в нижній частині, де подрібнюються куски менших розмірів і формується готовий продукт. Тому в нижній частині камери подрібнення хід стиску повинен бути відповідно меншим.

В подрібненні з простим рухом щоки має місце зворотне явище, тобто найбільший хід стиску має низ рухомої щоки, у верхній же частині цей хід значно менший. Таким чином в дробарці з простим рухом при вигідних умовах для забезпечення необхідних умов подрібнення створюються несприятливі умови для надійного захвату та подрібнення матеріалу у верхній частині подрібнення.

В дробарках із складним рухом рухома щока шарнірно підвішена на ексцентричній частині привідного вала. Низ рухомої щоки шарнірно опирається на розмірну плиту. Другим кінцем розмірна плита опирається на регульований пристрій.

Дробарка із складним рухом найбільш простіша по конструкції, компактна і найменш металоємка в порівняні з дробарками інших типів. В такої дробарки траєкторія руху рухомої щоки являє собою замкнуту криву. У верхній частині камери подрібнення ця крива – еліпс, що наближається до кола, в нижній частині – сильно витягнутий еліпс.

Якщо прийняти горизонтальну складову хода в нижній точці рухомої щоки рівною «х», то горизонтальна складова у верхній точці буде рівна «1,5х», а вертикальні складові хода відповідно «3» і «2,5х».

Інтенсивне стирання каменя в нижній частині камери дробарки при складному русі щоки відбувається внаслідок великої вертикальної складової ходу. При подрібненні щільного і абразивного матеріалу це приводить до швидкого зношення дробильних плит. Крім того, при стиранні утворюється велика кількість передрібненого матеріалу, на що непродуктивно витрачається деяка частина потужності, що споживається при подрібненні.

В цих дробарках горизонтальний хід щоки у верхній частині камери подрібнення достатній для інтенсивного подрібнення, а напрямок руху верхніх точок рухомої щоки в сторону розвантаження сприяє кращому захвачуванню кусків породи.

Кінематика щокової дробарки із складним рухом щоки визначає роботу дробарки, яка відрізняється від роботи дробарки з простим рухом ще слідкуючою особливістю.

При обертанні ексцентрикового вала рухома щока піднімається доверху і наближається до нерухомої, тобто відбувається хід стиску. В цей час у верхній частині камери подрібнення рухома щока відходить від нерухомої. При русі ексцентрика далі верх і низ рухомої щоки наближаються до нерухомої (це загальна ділянка ходу стиску), а потім верх буде продовжуватись наближатись до нерухомої щоки, низ почне відходити. При подальшому русі ексцентрика верх і низ рухомої щоки будуть відходити від нерухомої (це загальна ділянка холостого ходу).

Таким чином, подрібнення матеріалу, що знаходиться в камері подрібнення щокової дробарки із складним рухом рухомої щоки, відбувається на протязі ¾ оберту ексцентрикового вала, а повний вихід щоки тільки на протязі четвертої частини оберту, тобто при русі рухома щока як би коливається. В результаті такого руху рухомої щоки дробарки із складним рухом менш підлягають залипанню при подрібненні в’язких порід.

Із сказаного слідує, що дробарки з простим рухом рухомої щоки можуть бути з успіхом застосовані при подрібненні високоміцних і абразивних порід, а дробарки із складним рухом більш пристосовані для подрібнення порід із середньою міцністю і меншою абразивністю. Але із-за меншої ваги та габаритних розмірів дробарок із складним рухом їх частіше всього використовують і при подрібненні міцних і абразивних порід, в частості на пересувних дробильно-сортувальних установках, де вказані переваги мають рішуче значення.

Особливості щокових дробарок, виконаних по іншим кінематичним схемам, детально розглянуті в спеціальній літературі [6, ст..21].

Щокова дробарка з нижнім розміщенням ексцентрикового вала. Така схема була застосована вперше американською фірмою Телеміт, і спочатку вважалось, що в результаті дії зусиль безпосередньо на вузол ексцентрикового вала вона може застосовуватись тільки для машин середнього типорозміру.

Останнім часом фірма Крупп (ФРН) пропонує споживачу шість типорозмірів щокових дробарок типу D, зконструйованих по такій схемі, з розмірами завантажувального отвору від 500х800 до 1400х1800 мм. Ці дробарки в порівнянні із звичайними дробарками з простим рухом щоки мають дещо меншу вагу і габаритні розміри.

Кінематична схема дробарки з простим рухом рухомої щоки англійської фірми Марсден. Дробарка має шарнірно-важільний механізм з балансиром. Ця конструкція не отримала поширення в зв’язку складності та відсутності яких-небудь переваг з більш простою конструкцією дробарки.

Досить оригінальний привід має дробарка з простим рухом щоки, сконструйована німецькою фірмою Кротс. При обертанні вала шар, розміщений між п’ятою вала і рухомою щокою, обігає по похилому виступі щоки і тим самим надає їй коливальний рух. Ці дробарки не отримали поширення внаслідок складності конструкції.

Фірмою Кеппрен (ФРН) виготовлена по ліцензії щокова дробарка з гідроприводом. Це перша щокова дробарка, в механізмі якої жорстка механічна зв’язка між окремими ланками замінена об’ємним гідроприводом. Перевагою даної конструкції є можливість керування часом циклу подрібнення і надійність захисту від перевантажень.

Щокова дробарка ударної дії, посилено рекламується фірмою Крупп (ФРН). Конструкція дробарки принципово відрізняється від всіх переглянутих вище. Нахил робочих щок до вертикалі у цієї дробарки значно більший, ніж у звичайних щокових дробарках. А конструкцією привода рухомої щоки передбачена пружина, що стискається при перевантаженні дробарки або при подачі предметів, що не подрібнюються. Частота обертання ексцентрикового вала для різних типорозмірів (500, 900, 1200 об/хв) дещо перевищує частоту обертання звичайної дробарки, чим досягається ударний характер подрібнення. По заявці фірми Крупп, дана дробарка внаслідок особливості конструкції має велику продуктивність, підвищену ступінь подрібнення і менші витрати електроенергії на одиницю продуктивності в порівнянні з іншими щоковими дробарками.

Фірма виготовляє вказані дробарки 18 типорозмірів для первинного і вторинного помолу.