Podribnennya (1)
.pdf4.Контрольні запитання
1.З якою метою застосовують подрібнення твердих матеріалів?
2.На які види поділяється подрібнення в залежності від початкових і кінцевих розмірів вихідних шматків матеріалу?
3.Чим характеризується процес подрібнення ?
4.Якими методами проводиться подрібнення твердих матеріалів?
5.Які схеми подрібнення застосовуються в харчовій промисловості?
6.Від яких характеристик подрібнюючих матеріалів залежить робота, що витрачається на реалізацію означеного процесу ?
7.Які типи подрібнюючих машин застосовують в промисловості? Перерахуйте характеристики дробарок та млинів.
8.Перерахуйте вимоги до подрібнюючим машинам.
9.Який принцип дії щекових, гіраціонних і молоткових дробарок ?
10.Які млини застосовують для дроблення і помелу зерна?
11.Який принцип дії скорорізки ?
51
5. Контрольні завдання
Задача 1. Розрахувати щокову дробарку простого (складного) коливання з
розмірами |
завантажувальної |
камери B L , |
мм, яка |
має |
ширину |
|||
розвантажувальної |
щілини |
в , |
мм. |
Густина подрібнювального |
матеріалу |
|||
, кг/ м3. Хід щоки |
в , мм. |
Кут захвату подрібнювальної камери |
. Маса |
|||||
маховика |
m , кг. Розрахункові дані взяти з таблиці 1. |
|
|
|||||
Приклад 1. Розрахувати щокову дробарку простого коливання з |
||||||||
розмірами |
завантажувальної |
камери |
B L 1200 1500мм , яка |
має |
ширину |
|||
розвантажувальної |
щілини в 200мм . |
Густина |
подрібнювального |
матеріалу |
2400кг/ м3 . Хід щоки в 30мм . Кут захвату подрібнювальної камери 20 .
Маса маховика m 300кг .
1. |
Кількість коливань рухомої щоки (L 1,5м 1м) |
: |
|
|||||||||||||||||||
|
0,85 |
|
|
|
|
|
0,85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
tg |
|
|
tg20 |
2,26 с-1 . |
|
||||||||||||||
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.1.1) |
||||
|
L2 3 |
в |
1,52 3 |
0,03 |
||||||||||||||||||
2. |
Об’ємна продуктивність дробарки : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
Q |
nL |
2в в в |
2,26 1,5 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
2 tg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
2 0,2 0,03 0,03 |
|
0,06м3 с . |
|
(1.1.2) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 tg20 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3. |
Масова продуктивність дробарки : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Qм Qv 0,06 2400 0,4 57,6 кг/с , |
|
(1.1.3) |
|||||||||||||||||||
де 0,4 –велика дробарка і твердий матеріал. |
|
|
||||||||||||||||||||
4. |
Розрахункова потужність електродвигуна дробарки : |
|
||||||||||||||||||||
|
Pелр 39 nА1,25 |
|
39 2,26 1,2 1,5 1,25 183,8 кВт , |
(1.4) |
||||||||||||||||||
де А B L 1,2 1,5 м2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
5. |
Робота, що витрачається на подрібнення матеріалу : |
|
||||||||||||||||||||
|
А |
1000Рел |
|
1000 183,8 |
0,7 57 103Дж |
, |
(1.1.5) |
|||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
n |
|
|
2,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де 0,7 – ККД дробарки.
52
6. Максимальне зусилля подрібнення:
|
Fmax |
2A |
|
2 57 103 |
12 106 Н , |
(1.1.6) |
||||||||
|
в1 |
9,4 10 3 |
|
|||||||||||
де |
в1 ( вcos ) 3 0,03cos20 3 0,0094м |
|
– хід рухомої щоки для |
дробарок |
||||||||||
простого коливання. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7. |
Сила, що стискає розпірну плиту : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Fр.п. |
Fтах |
|
l1 |
|
12 106 |
|
1 |
4,06 106 H , |
(1.1.7) |
||||
|
|
|
sin80 |
|
||||||||||
|
|
sin |
|
l |
|
|
3 |
|
|
де l1 l3 , а l1l 13 ;
80 – кут між рухомою щокою і розпірною плитою.
1.Зусилля, що розтягує шатун дробарки:
Fш 2Fр.п. cos 2 4,06 106 cos80 1,4 106 H, |
(1.1.8) |
|||||||
де 80 – кут між розпірною плитою і шатуном (для дробарок простого |
||||||||
коливання). |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Момент інерції маховика : |
|
|
|
|
||||
|
А |
|
|
57 103 |
|
|||
J |
|
|
|
|
|
|
7068 кг м2 , |
(1.1.9) |
2 |
|
2 14,2 |
2 |
|
||||
|
2 |
|
|
0,02 |
|
|||
де 2 n 2 3,14 2,26 14,2 с-1; |
|
|
|
|
||||
0,02 – ступінь нерівномірності обертання маховика. |
|
|||||||
3. Орієнтовний радіус маховика |
R = r : |
|
Rм |
J |
|
7068 |
4,85м , |
|
300 |
|||
|
m |
|
де m 300 кг – маса маховика
4. Колова сила на маховику :
Ft |
Pелр 103 |
|
183,8 103 |
2,67 103 Н ; |
|||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
Rм |
|
14,2 4,85 |
|
|
|
||||
|
|
|
Pр |
103 |
Pр |
103 |
|
||||
|
|
|
ел |
|
|
|
|
|
ел |
|
|
Т |
|
|
|
|
; FtRм |
|
|
||||
|
|
|
|
|
. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.1.10)
(1.1.11)
(1.1.12)
53
Приклад |
2. Розрахувати |
щокову |
дробарку |
складного |
коливання |
||||||||||||
В L 1,2 1,5м , яка має ширину розвантажувальної щілини |
в 200мм , а хід щоки |
||||||||||||||||
в 30мм . Ексцентриситет вала дробарки |
е=10мм . Маса маховика m 300кг . |
||||||||||||||||
Густина матеріалу 2400кг/ м3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. |
Кількість коливань рухомої щоки (L 1,5м 1м) : |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
0,85 |
|
|
|
|
|
|
0,85 |
|
|
|
|
2,26 с-1 , |
|
|
|
|
n |
|
|
tg |
|
|
|
tg20 |
|
|
(1.2.1) |
|||||
|
|
L2 3 |
|
1,52 3 |
0,03 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
||||||||
де = 20 |
– кут захвату матеріалу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2. |
Об’ємна продуктивність дробарки : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
QV nL 2в в в 2,26 1,5 2 0,2 0,03 0,03 0,06 м3/с |
.( 1.2.2) |
||||||||||||||
|
|
2 tg |
|
|
|
|
|
|
2 tg20 |
|
|
||||||
3. |
Масова продуктивність дробарки : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Qм Qv 0,06 2400 0,4 57,6 кг/с , |
(1.2.3) |
де 0,4 –велика дробарка і твердий матеріал. 4. Потужність електродвигуна дробарки :
|
|
|
|
Pел 39 nА1,25 39 2,26 1,2 1,5 1,25 |
183,8 кВт , |
(1.2.4) |
|||||||||||||||||||
де А B L 1,2 1,5 м2 – площа осьового перерізу завантажувальної камери. |
|
||||||||||||||||||||||||
5. |
Робота, що витрачається на подрібнення матеріалу : |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1000Рел |
|
|
|
|
|
1000 183,8 |
|
|
3 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 57 10 Дж , |
(1.2.5) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
2,26 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
де 0,7 – ККД дробарки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
6. Максимальне зусилля подрібнення : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
F |
|
2A |
|
2 57 103 |
6,1 106 н |
, |
(1.2.6) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
max |
|
в1 |
9,4 10 3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
де |
в1 |
в 2e |
cos |
0,03 0,01 |
cos20 0,0188м |
– хід рухомої щоки для дробарок |
|||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
складного коливання. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6. |
Сила, що стискує розпірну плиту : |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
l |
|
6,1 106 |
|
1 |
3,52 106 Н , |
|
||||||||
|
|
|
|
|
Fр.п. |
|
тах |
|
1 |
|
|
|
|
|
(1.2.7) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
sin |
|
sin60 |
2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
де l1 l 1/2 – для дробарок складного коливання; |
60 – кут між рухомою |
щокою і розпірною плитою.
54
7. |
Зусилля, що розтягує шатун дробарки : |
|
|
|
||||||||||||||||
|
Fш 2Fр.п.cos 2 3,52 106 |
|
cos80 1,2 106 н , |
(1.2.8) |
||||||||||||||||
де 80 – кут між розпірною плитою і шатуном (для дробарок складного |
||||||||||||||||||||
коливання). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
Момент інерції маховика : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
J |
А |
|
|
|
|
57 103 |
|
7068 кг м2 |
, |
(1.2.9) |
|||||||||
|
2 |
|
|
2 14,2 |
2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|||||||||||
де 2 n 2 3,14 2,26 14,2 с-1; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0,02– ступінь нерівномірності обертання маховика. |
|
|
||||||||||||||||||
9. |
Орієнтовний радіус маховика R = r : |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Rм |
|
J |
|
|
7068 |
4,85м , |
|
(1.2.10) |
||||||||||
|
|
m |
|
|
300 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
де m 300 кг – маса маховика. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
10.Колова сила на маховику : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Ft |
Pелр 103 |
|
183,8 103 |
2,67 103 н . |
(1.2.11) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Rм |
|
|
|
14,2 4,85 |
|
|
|
L
В |
|
|
В |
3 |
|
2 |
||
4 |
||
5 |
е |
|
1 |
а |
|
|
||
в |
6 |
|
|
||
в |
а |
L
В
1
3 |
е |
|
|
2 |
4 |
5 |
е |
в
вб
6
1 – нерухома щока; 2 – рухома щока; 3 – привід рухомої щоки; 4 – привід шатуна; 5 – шатун; 6 – розмірні плити
Рис. 1. Схеми дробарок з простим (а) і складним (б) коливанням щоки
55
Таблиця 1 – Вихідні дані для розрахунку щокових дробарок
Тип дробарки, варіант |
|
в, |
в, |
, |
|
|
е*, |
|
|
|
L В, м |
|
|
||||
Простого |
Складного |
|
|
|
|
|
|
|
мм |
мм |
кг/м3 |
|
мм |
||||
коливання |
коливання |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
11 |
1,2 1,5 |
150 |
20 |
1500 |
19 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
12 |
1,0 1,4 |
90 |
18 |
1400 |
20 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
13 |
1,5 0,8 |
60 |
15 |
1200 |
21 |
10 |
|
4 |
14 |
0,8 1,2 |
75 |
12 |
1600 |
22 |
13 |
|
5 |
15 |
0,9 1,2 |
80 |
15 |
1700 |
22 |
14 |
|
6 |
16 |
0,6 0,9 |
50 |
14 |
2200 |
18 |
15 |
|
7 |
17 |
0,5 0,8 |
50 |
25 |
3200 |
19 |
13 |
|
8 |
18 |
0,4 0,7 |
60 |
12 |
2500 |
20 |
12 |
|
9 |
19 |
0,5 0,8 |
40 |
10 |
2800 |
21 |
10 |
|
10 |
20 |
0,45 0,6 |
45 |
14 |
2400 |
22 |
12 |
е* – ексцентриситет (лише для дробарок складного коливання)
Задача 2. Розрахувати основні параметри робочих органів молоткової дробарки і розробити схему ротора, якщо відомо: маса подрібнюваної частинки m кг, час удару с, сила опору руйнування F Н, розрахункова потужність електродвигуна дробарки Pелр , кВт. Дані для розрахунку вибирати з таблиці 2.
Приклад 1. Розрахувати основні параметри робочих органів молоткової дробарки і розробити схему ротора, якщо відомо: маса подрібнюваної частинки m 3 10 5 кг, час удару 10 5 с, сила опору руйнування F 120 Н, потужність 10
кВт.
Під час удару молотка і частинки, енергія удару передається на дробарку і швидко виводить її з ладу. Для зниження ударних дій на дробарку молотки повинні бути врівноважені на удар. Це досягається за умови відсутності або
56
незначній ударній реакції в осі підвіски молотків, що можливе лише при дотриманні певних конструктивних розмірів.
|
|
min |
в |
|
|
|
ц. в. |
||
|
h |
|||
a |
l |
|
||
|
|
|
||
c |
|
|
|
|
|
|
|
R |
м |
|
d |
м |
|
|
|
|
д |
||
|
|
|
||
|
|
|
R |
|
|
|
o |
|
R |
|
|
r |
|
|
Рис. 2. Розрахункова схема ротора дробарки
1. Мінімальна колова швидкість молотка, що забезпечує подрібнення:
min |
F |
|
120 10 5 |
40м/с . |
(2.1.1) |
|
|
m |
3 10 5 |
||||
2. Конструктивно прийнято а 100 |
мм – довжина, в 40 |
мм – ширина, |
м 10 мм – товщина молотка; молотки з одним отвором.
3.Відстань від центра ваги молотка до осі його підвіски :
с |
а2 в2 |
|
0,12 0,042 |
0,0193м . |
|
6а |
6 0,1 |
||||
|
|
|
4. Квадрат радіуса інерції молотка відносно його центра ваги :
rc2 а2 в2 0,12 0,042 0,000965м2 12 12
і відносно осі підвіски :
r2 rc2 c2 0,0009652 0,01932 0,001339м2 .
5. Відстань l:
(2.1.2)
(2.1.3)
(2.1.4)
l c 0,5a 0,0193 0,5 0,1 0,0693м . |
(2.1.5) |
6. Відстань від осі підвіски молотка до осі ротора R та від осі підвіски до |
|
кінця молотка l різні, але досить близькі, що забезпечує |
стійкість роботи |
дробарки. Рекомендовано: |
|
57
R l 3...6 мм 69,3 3...6 72,3...75,3мм .
Прийнято R 0,08 м.
7. Радіус найбільш віддаленої точки молотка :
Rм R l 0,08 0,0693 0,149м .
8. Кутова швидкість найбільш віддаленої точки ( min Rм) :
|
min |
|
40 |
268с 1. |
|
0,149 |
|||
|
Rм |
|
9. Маса молотка (для сталі 7850 кг/м3) :
тм ав м 0,1 0,04 0,01 7850 0,314кг .
10.Радіус розміщення центру ваги молотків :
Rц.в. R c 0,08 0,0193 0,1м .
11.Відцентрова сила інерції молотка:
(2.1.6)
(2.1.7)
(2.1.8)
(2.1.9)
(2.1.10)
Fв mм 2Rц.в 0,314 2682 0,1 2255H . |
(2.1.11) |
12.Діаметр осі підвіски молотка знаходять з умови міцності на згин:
|
|
|
М |
F |
м |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
зг |
|
|
|
в |
|
зг ; |
|
|
|
||||||
W |
|
|
|
3 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
о |
2 0,1dом |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
dом 3 |
Fв м |
|
1,713 |
Fв м |
|
1,713 |
2255 10 |
|
10,4мм |
||||||||
0,2 |
зг |
|
зг |
|
100 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де зг 100МПа допустимі напруження згину.
Прийнято dом 12мм .
Перевірка можливості зрізу осі:
(2.1.12.1)
(2.1.12.2)
зр |
4Fв |
|
4 2255 |
25,2МПа |
зр |
60МПа . |
(2.1.12.3) |
|
do2м |
|
3,14 122 |
|
|
|
|
м |
|
Fв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
Рис. 3. Схема розрахунку осі молотка
58
13.Діаметр вала ротора:
|
|
|
Рр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|||
|
dв 0,0523 |
ел |
|
0,0523 |
|
|
|
0,0174м 17,4мм . |
(2.1.13) |
||||||
|
|
268 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Прийнято, з врахуванням ослаблення вала шпонковим пазом |
dв 20мм ; |
||||||||||||||
d1 1,2dв 1,2 20 24мм ; dп 25мм ; |
dо 1,2 dп 1,2 25 30мм (рис.4). |
|
|||||||||||||
14. Товщина диска ротора (за умови незминання диска на осі підвісу |
|||||||||||||||
молотка): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зм |
|
|
Fв |
|
зм , |
(2.1.14.1) |
|||||||
|
|
dом д |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Fв |
2255 |
|
|
3,13мм , |
(2.1.14.2) |
|||||||
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
dом зм 12 60 |
|
|
де зм 60МПа – допустимі напруження зминання ( зм 60...88МПа) .
Прийнято д 5мм .
|
1 |
в |
d |
d |
|
|
д |
|
o |
п |
d |
d |
|
Рис. 4. Конструкція вала ротора
15.Мінімальний розмір перемички :
|
|
Fв |
|
|
|
|
|
|
|
|
зр |
|
|
зр |
|
||||
|
2 дhmin |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
hmin |
|
Fв |
|
2255 |
|
3,96мм , |
||
|
2 д зр |
2 5 57 |
|||||||
|
|
|
|
||||||
де зр 57МПа |
– допустимі напруження зрізу ( зр 0,2...0,3 т; т |
||||||||
Прийнято hmin 4мм . |
|
|
|
|
|
|
|
||
16. Зовнішній діаметр диска : |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Rд R 0,5dом hmin 80 0,5 12 4 90мм . |
(2.1.15)
(2.1.15.1)
0,8 в) .
(2.1.16)
59
17. Максимальне колове напруження в диску на твірній центрального отвору :
tmax 2 0,825Rд2 0,175ro2 7850 2682
0,825 0,092 0,175 0,0152 38 105 H/м2, |
|
(2.1.17) |
||||
|
|
|||||
де 7850 кг/м3– густина сталі; |
|
|
|
|
|
|
ro – радіус центрального отвору в диску (ro dо 2 |
30 2 15мм ). |
|
||||
18. Колове напруження від сил інерції молотків : |
|
|
|
|||
t |
FвRz |
|
2255 0,08 4 |
, |
|
|
д R2 ro2 |
3,14 0,05 0,082 |
0,0152 |
(2.1.18) |
74,4 104 H/м2
де z 4 – кількість молотків на диску ротора. 19. Сумарне напруження :
tmax t |
38 105 7,4 105 |
|
|
(2.1.19) |
||||||
45,4 105н/м2 |
в 500 106Н/м2 |
, |
|
|||||||
|
|
|||||||||
де в 500 106H/м2 – границя міцності для дисків з вуглецевих сталей. |
||||||||||
20. Мінімальний розмір шматків подрібнення : |
|
|
|
|
||||||
dmin |
2300 p |
|
|
|
2300 0,9 |
|
0,0026м 2,6мм |
, |
(2.1.20) |
|
o 1,5 |
|
2300 501,5 |
||||||||
|
|
|
|
|
де p 0,9H/м2 – границя міцності вапняку (вапняк взято для прикладу);
o 2300 кг/м3 – густина вапняку; min 0,8 400,8 50м/с .
21. Необхідна потужність електродвигуна при подрібненні вапняку, кВт:
|
Рр |
K K |
2 |
|
D2L |
р |
|
, |
(2.1.21) |
|
ел |
1 |
|
o д |
|
||||
де K1 1,5 10 4 – коефіцієнт для сит з діаметром отворів до 3 мм; |
|
||||||||
K2 6,4...10,5 кВт/(кг/с) |
– |
коефіцієнт, |
|
що враховує |
ступінь |
подрібнення. Прийнято K2 8 кВт/(кг /с) ;
Lр – довжина ротора.
Lр 0,32...0,64 Dд 0,32...0,64 180 57,6...115,2 мм.
Прийнято Lр 80мм . Тоді :
60