9. Расчет на прочность основных деталей и узлов оборудования

Все захваченные валками куски материала подвергаются сжатию радиально направленными силами Р₁ Р₂, Р₃, . . ., Р_пи увлекаются силами трения fP_ltfP₂. fP₃, . . ., fP_n{рис.3,б). Направленную вертикально вниз равнодействующуюТвсех сил трения можно рассматривать как окружное усилие, развиваемое рабочим (приводным) валком.

СилаТпреодолевает сопротивление материала сжатию и раздавливанию. В первом приближении она пропорциональна усилию Рпружин, сжимающих валкиТ = кР, где к — коэффициент, аналогичный коэф-у трения.

Рабочее усилие пружин считают пропорциональным площади продольного сечения валка P = qDL, где q- расчетное удельное давление, кгс/см². В проекте принято удельное давление q= 17 кгс/см². Отсюда среднее погонное давление р, т. е. отнесенное к единице длины валка, будет p =P/L =qD =17D, кгс/см.Максимальное погонное давление на 1 см длины валка принимается вдвое большим P_max= 2p = 2qD= 34D, кгс/см, где D— в см.

Б андаж представляет собой замкнутую криволинейную балку прямоугольного сечения.

, .

Т.к. за 1 оборот кажд. точка находится то в сложном то в растяженном состоянии, то Ме работает на усталость=>необходимо выполнить проверку на выносливость исходя из инерции цикла:

Во избежание поломки поломок, распорное усилие между валками Р сравнивается с допустимым давлением на валки Р_д (Р<P_д). , – предел прочности материала при сжатии, k – коэф.учитывающий использование длинны валков и степень разрыхления материала, w–для тв.парод – 0,145, для пластичных 0,215. P_д=𝜎_д*L, 𝜎_д – допускаемая линейная нагрузка, 2÷4МН/м.

10. Эксплуатация, ремонт и монтаж оборудования

У валковых дробилок необходимо следить за состоянием рабочей поверхности валков и при появлении значительных борозд производить проточку валков.

Необходимо равномерно подтягивать гайки болтов, сжимающих пружины, контролируя при этом расстояние между подвижными и неподвижными подшипниками валков, которое должно быть одинаковым с обеих сторон дробилки.Величина щели между валками контролируется обычно щупом или пропусканием между валками свинцовой проволоки или шайбы.

Смазка подшипников валков производится консистентной смазкой принудительно от специального насоса. В зубчатые валковые дробилки не допускается попадание случайных металлических предметов. Трущиеся части дробилки смазывают жидкой и консистентной смазкой.Наиболее быстро изнашивающимися частями зубчатых дробилок являются зубчатые сегменты (зубья наплавляют слоями) из сплавов и вкладыши подшипников.

2. Роторные дробилки.

1) В измельчителях ударного действия измельчение материала осуществляется под действием ударных нагрузок. Эти нагрузки могут возникать при взаимном столкновении частиц измельчаемого материала, столкновении частиц материала с неподвижной поверхностью, столкновении материала и движущихся рабочих органов машин.

Дробление материала происходит под воздействием механического удара. При этом кинетическая энергия движущихся тел частично или полностью переходит в деформации разрушения.

К измельчителям ударного действия относятся: роторные и молотковые дробилки, а также пальцевые измельчители.

Применяются для крупного, среднего и мелкого дробления.

Роторные дробилки могут применяться для дробления крупных кусков, так как имеют массивный ротор с билами (роторно-бильные) и обладают большим запасом энергии рабочих органов.

Молотковые дробилки – это дробилки ударного действия с шарнирно закрепленными на роторе ударными элементами – молотками.

В молотковых дробилках процесс дробления определяет лишь кинетическая энергия самого молотка.

Роторные дробилки

Д робилка, дробление в которой осуществляется ударами бил, жестко закрепленных на вращающемся вокруг горизонтальной оси роторе.

Однороторная нереверсивная 2-х камерная 4-х бильная

дробилка со свободной выгрузкой

1 – лоток; 2 – корпус; 3 – ротор; 4 – била; 5 – станина;

6 - отражательные плиты.

Типоразмер роторных дробилок характеризуется параметром D×L, где D — диаметр ротора, мм; L — длина ротора, мм.

Классификация:

По технологическому назначению:

дробилки крупного (ДРК); L/D для этих дробилок составляет 0,8

среднего (ДРС) и

мелкого дробления (ДРМ); L/D = 1.

По конструктивным признакам:

по числу роторов: однороторные (распространены наиболее широко), двух- и трехроторные.

В свою очередь роторы по числу бил бывают двух-, трех-, четырех- и шестибильные;

по способу разгрузки готового продукта: со свободной разгрузкой; с разгрузкой через контрольную колосниковую решетку, которая охватывает всю нижнюю полуокружность ротора;

по характеру исполнения отражательных устройств: с отражательными плитами; с отражательными колосниковыми решетками (которые служат одновременно ситом и определяют крупность готового продукта);

по числу камер дробления: однокамерные, многокамерные (на рис. 1.9 двухкамерная дробилка). Чаще всего число камер соответствует количеству отражательных плит;

по способу подвески отражательных устройств: с жесткой подвеской; с шарнирной подвеской;

по направлению вращения ротора: реверсивные и нереверсивные;

по характеру отражательной поверхности: с гладкой поверхностью; с рифленой или зубчатой поверхностью.

Дробилка состоит из станины 5, корпуса 2, футерованного изнутри износостойкими плитами, ротора 3 с билами 4, отражательных плит 6 со сменными пластинами и пружинных возвратно-регулировочных устройств. Загрузка материала осуществляется через люк.

Отражательные плиты 6 на шарнирной подвеске устанавливаются под углом к горизонтальной оси. Их профиль выполнен по логарифмической спирали. В результате этого первая отражательная плита обеспечивает возвращение кусков основного потока в приемный загрузочный лоток для повторных ударов, чем достигается высокая степень дробления (при увеличении ширины выходной щели степень дробления снижается), а вторая отражательная плита направляет отраженные куски на ротор, обеспечивая максимальное их возвращение в рабочую зону, поскольку углы падения кусков на нее меньше, чем у первой.

Наиболее часто используемыми для вторичной переработки пластмасс являются роторно-ножевые дробилки, которые маркировались как «измельчитель пластмасс роторный» ИПР. Дробление в таком агрегате осуществляется ударами ножей, жестко закрепленных на вращающемся вокруг горизонтальной оси роторе.

Дробилки роторно-ножевые предназначены для переработки отходов термопластов (полиэтилена высокого и низкого давления, ПВХ, полистирола и его сополимеров, полипропилена, ПЭТ, полиамидов и других наполненных и ненаполненных термопластов), а также резины и неабразивных реактопластов. На роторно-ножевых дробилках сложно перерабатываются полимеры с невысокими механическими характеристиками – твердостью и жесткостью, в том числе некоторые материалы из описанных выше (особенно тонкостенные изделия из ПЭВД). Пленки такими типами дробилок не перерабатываются.

2 ) Показателем эффективности работы роторной дробилки является степень измельчения, которую можно представить как отношение размера максимального куска в исходном материале к размеру максимального куска в готовом продукте.

3) Производительность роторных дробилок определяют, допуская, что била ротора подобно фрезе срезают стружку материала, который опускается на ротор под действием силы тяжести. В соответствии с этим теоретическая производительность дробилки равна:

Q_V = В L_р h n z, м³ /с,

где В – длина хорды дуги ротора, соприкасающейся с материалом, м; L_р – длина ротора, м; h – толщина стружки, равная пути свободно падающих тел за время поворота ротора от одного била до следующего, м; n – частота вращения ротора, об/с; z – число рядов бил ротора.

Схема к расчету роторных дробилок

Повышение производительности: 1. Увеличение окружной скорости ротора; 2. Не допускать попадание недробимых тел, что может вызвать поломку бил. 3. Правильная регулировка положения отражательных плит. 4. Увеличение числа рядов бил ротора. 5. Подбор оптимальных геометрических параметров, длины ротора и его диаметра.

4) Мощность электродвигателя привода (кВт) роторных дробилок определяется по формуле:

где W_ДР – энергетический показатель, зависящий от дробимого материала, Вт·ч/м³; Q – производительность, м³/с; η_ДР – КПД дробилки (0,75-0,95); η_ПР – КПД привода (для клиноременной передачи 0,92-0,96); i - степень измельчения.

Снижение энергозатрат: 1. Снижение энергетического показателя, а именно снижение затрат энергии на дробление материала, которая зависит от предела прочности материала (Па) (снижать предел прочности материала); 2. Не допускать попадание недробимых тел; 3. Чем больше размер раздробленного материала, тем меньше степень измельчения, следовательно меньше энергозатраты, поэтому необходимо правильно подбирать размеры раздробленного материала для каждого конкретного хим. процесса. 4. Увеличение η_ДР и η_ПР.

5) Степень измельчения роторных дробилок составляет (10-40), а конечный размер частиц редко бывает ниже 3 мм. Окружная скорость вращения ротор 12-70 м/с. Производительность машины 3-500 т/ч.

6 ) Привод осуществляется от асинхронного электродвигателя через эластичную муфту и через клиноременную передачу.

7) Одним из условий, влияющих на работу подшипников, является чрезмерное выделение тепла, которое часто является основной причиной возникновения нарушений функционирования подшипников роторной дробилки. Наилучшим вариантом является использование сферического роликового подшипника.

Двухрядные радиальные сферические роликовые подшипники имеют более высокую грузоподъёмность по сравнению с подшипниками других типов. Двухрядные радиальные сферические роликовые подшипники способны компенсировать не соосность и прогибы валов, а так же могут нести комбинированные нагрузки, как осевую, так и радиальную.

Подшипники фиксируют вал в осевом направлении в обе стороны в пределах осевых зазоров.

Основной недостаток роторных и молотковых дробилок - малый ресурс бил. Поэтому била и молотки, работающие в тяжелых условиях в абразивной среде, изготовляют из износостойкой стали (110Г13Л), отбеленного чугуна или из обычной углеродистой стали с наплавкой на рабочие поверхности износостойких сплавов.

Внутренняя поверхность корпуса, образующая камеру дробления, футеруется сменными износостойкими плитами из термически обработанных сталей 45 или 65 Г.

Корпус ротора выполнен в основном из углеродистой стали 35Л, вал ротора – из сталей 45 или 40Х.

8) 1. Для максимального использования поверхности бил, привод ротора делают реверсивным, в этом случае дробильную камеру делают симметричной.

2. Чтобы материал не выходил через загрузочное устройство, в нем вешают жалюзи в виде цепей.

3. При работе дробилке происходит значительное пылевыделение. Решение проблемы установка газоочистных устройств, герметизация дробильной камеры, увлажнение дробимого материала.

4. Для равномерного износа бил, необходимо обеспечить равномерную загрузку материала по всей длине ротора с помощью распределительных устройств.

5. Для максимального использования ресурса бил, необходимо обеспечивать их конструкцию так, чтобы их можно было переворачивать на 180̊.

6. Для увеличения эффективности дробления можно увеличить число отражательных плит, и расположить их так, чтобы они образовывали гребень.

7. Для увеличения эффективности применять многороторные дробилки.

9) Порядок расчёта вала ротора: - Принимаем диаметр вала; - Определяем допустимую частоту вращения вала; - Определяем прогиб вала от действия массы ротора и высушиваемого материала; - Рассчитываем реакции опор с учётом действия неуравновешенных масс и прогиба вала, - Определяем напряжение в опасном сечении вала и сравниваем с . Рассчитывают вал на устойчивость.

Расчет на устойчивость (Wкрит)

, где m – масса ротора; прогиб вала (коэффициент влияния) в точке крепления ротора массой m.

При

10) При эксплуатации роторных дробилок необходимо проводить ежедневное, ежемесячное и периодическое техническое обслуживание изделия и его составных частей.

1. Техническое обслуживание в течение рабочей смены. Оператор, обслуживающий линию, производит:

а) проверку состояния привода дробилки (при необходимости производить подтяжку винтов и болтов);

б) по окончании работы—очистку составляющих частей линии от пыли и остатков материала дробления.

2. Еженедельное техническое обслуживание:

а) проверяется состояние режущих кромок ножей и фрез дробилки;

б) проверяются винты крепления неподвижных ножей и отбойников, при необходимости затягивать динамометрическим ключом;

3. Ежемесячное техническое обслуживание:

а) проверяют надежность крепления проводов, отсутствие повреждения изоляции, проверяется электрооборудование;

б) обдувкой устраняется пыль, при необходимости производится смазка механизмов и шприцевание подшипниковых опор приводного вала дробилки.

Контрольно-регулировочные работы:

1. Ременные передачи. При работе ремень вытягивается из-за чего изменяются все показатели работы ременной передачи. В вытянутом ремне увеличивается величина скольжения. При увеличении натяжения КПД падает, трение и интенсивность изнашивания падает. Регулировку ремня выполняют перемещением эл. двигателя по салазкам или натяжным роликом или перешивкой ремня.

2. Подшипники качения. Подшипники монтируют в узлах, обеспечивающих свободное вращение и отсутствие защемления. Оптимальный зазор устанавливается путем смещения одного из колец за счет прокладки в крышках, вращением регулирующих упоров. Проверку осевого смещения выполняют индикатором, установленным в торец вала либо щупом.

Ремонт:

1. Восстановление посадочных поверхностей вала наплавкой, металлизацией. Устранение прогиба вала на призмах. После ремонта, обязательная его балансировка.

2. Ремонт ротора.

3. Ремонт бил, при небольшом износе путем затачивания, при значительном – путем наплавки износостойких сплавов: сармайт, релит.

4. Ремонт футеровочных плит. При износе плит до 30-40% толщины их наплавляют, если больше – то выбраковывают. Футеровка часто крепится болтами. Для облегчения снятия плит, сначало выкручивают все болты кроме одного, затем машину запускают. Броня расшатывается, что приводит к ее легкому снятию. Иногда вырезают автогеном.

5. Под опорную раму кладут демпфирующие основания (деревянные брусья).