 
        
        - •4.2 Определение основных параметров мельницы [4]
- •4 Барабан
- •4.4.2 Расчет открытой шевронной пары
- •4.4.3 Расчет открытой прямозубой пары
- •4.6.2 Проверка для шевронной вал-шестерни
- •4.6.3 Проверка для прямозубой вал-шестерни
- •4.7 Подбор и проверка шпонок и муфт [6,8]
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •4.8 Прочностной расчет валов [6]
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •Условие выполнено.
- •4.9 Расчет прочности барабана мельницы [1]
- •Значение меньше допустимого, условие выполнено.
 4
Расчетная часть
4
Расчетная часть
4.1 Конструкция, принцип действия мельницы [4]
Мельницы шаровые состоят из следующих деталей и узлов:
- барабана, который изготавливается из легированной или углеродистой стали. На барабан действует статическая и динамическая нагрузки, поэтому толщину стенок барабана рассчитывают для каждой в отдельности;
- крышек, которые отлиты заодно с пустотелыми цапфами;
- подшипников скольжения, которые устанавливаются на столбчатый фундамент;
- футеровки, которая изготовляется из высокомарганцовистой стали, высокохромистого белого чугуна или резины;
- масло станции обеспечивающей смазку отдельных узлов мельницы;
- лифтеров, которые обеспечивают поднятие пульпы и слив её в цапфу для разгрузки;
- загрузочного и разгрузочного отверстий;
- питателя, который обеспечивает подачу материала в барабан мельницы;
- решетки, которая не позволяет выпадать в разгрузку телам измельчения;
- привода, который включает в себя электродвигатель постоянного тока, зубчатый венец, вал-шестерню и соединяющие муфты.
 
1 Питатель
2 Футеровка
3 Крышка, отлитая заодно с пустотелой цапфой
4 Барабан
5 Привод
7 Подшипник скольжения
8 Разгрузочное отверстие
9 Загрузочное отверстие
Рисунок 6 –Мельница шаровая с решеткой
Зубчатый венец изготавливают из легированной стали литьем, так же в зависимости от размера его выполняют разьемным. Закрепляют обычно на разгрузочном конце, половинки венцов соединяют точеными болтами из
конструкционной стали и фиксируют в плоскости стыка шпонками. Венцы соединяют с фланцами барабана также точеными болтами. Используют два способа крепления зубчатых венцов: на фланце барабана и на фланце барабана и крышки.
По форме зубьев вал-шестерни делятся на: косозубые, прямозубые, шевронные и косозубые сдвоенные, согласно рисунку 7.
 
7.1 Прямозубая; 7.2 Косозубая; 7.3 Косозубая сдвоенная 7.3 Шевронная
Рисунок 7 – Форма зубьев вал-шестерни
Вал-шестерни изготавливается методом поковки-штамповки из углеродистых конструкционных или легированных сталей. Вал-шестерни изготавливается симметричной по длине, чтобы в случае износа одной стороны, можно было бы переставить на другую сторону. Подвенцовые шестерни выполняют как одно целое или раздельно, согласно рисунку 8.
 
8.1 Вал и шестерня выполнены раздельно; 8.2 Вал-шестерня
Для жесткости используется зубчатая муфта соединяющая вал-шестерню с валом электродвигателя.
 Мельница
шаровая отличается от мельницы с
центральной разгрузкой только конструкцией
отдельных деталей, главным образом узла
разгрузки продукта. Разгрузка происходит
через решетку, составленную из отдельных
плит с большим числом щелей для выхода
измельченного материала. Между решеткой
и крышкой закреплены лифтеры (вычерпыватели)
в виде ребер или отдельных черпаков.
Зачерпнутая пульпа, поднятая до
определенного уровня, сливается внутрь
цапфы и выводится из барабана. Ребра и
стенки крышки защищены от  истирания
резиной. Решетка закреплена на крышке
болтами.
Мельница
шаровая отличается от мельницы с
центральной разгрузкой только конструкцией
отдельных деталей, главным образом узла
разгрузки продукта. Разгрузка происходит
через решетку, составленную из отдельных
плит с большим числом щелей для выхода
измельченного материала. Между решеткой
и крышкой закреплены лифтеры (вычерпыватели)
в виде ребер или отдельных черпаков.
Зачерпнутая пульпа, поднятая до
определенного уровня, сливается внутрь
цапфы и выводится из барабана. Ребра и
стенки крышки защищены от  истирания
резиной. Решетка закреплена на крышке
болтами.
Принцип действия мельницы заключается в том, что материал поступает через загрузочное отверстие в барабан с измельчающими телами (шарами). При вращении в заданном режиме (каскадный или водопадный), материал истирается в водной среде до нужной величины, после измельчения материал поднимаясь лифтерами, сливается через решетку.
4.2 Определение основных параметров мельницы [4]
Исходные данные:
 номинальный
рабочий объем,
номинальный
рабочий объем, 
 ;
;
 внутренний
диаметр барабана (в свету),
внутренний
диаметр барабана (в свету), 
 ;
;
 длина
барабана,
длина
барабана, 
 ;
;
Определяем критическую частоту вращения
 
где внутренний диаметр барабана, м.
 
Определяем действительную частоту вращения
Практически число оборотов принимаем 70 ÷ 80 % от критической частоты вращения.
 
где
 
 действительная частота вращения.
действительная частота вращения.
 
Принимаем
 
Определяем число оборотов с учетом заполнения барабана шарами
 
где
 
 коэффициент заполнения,
коэффициент заполнения, 
 ;
;
 
 Принимаем
номинальное число оборотов барабана в
минуту, согласно данным практики, 
 
Определяем производительность
 
где
 коэффициент величины шаровой загрузки,
коэффициент величины шаровой загрузки,
 ;
;
длина барабана, м.
 
 Определяем
массу шаровой загрузки
Определяем
массу шаровой загрузки
 
 где
 
номинальный рабочий объем, м3.
где
 
номинальный рабочий объем, м3.
 
Принимаем
 
Определяем мощность
 
4.3 Кинематический расчет [5]
 
1 Электродвигатель I Вал электродвигателя
2 Муфта II Вал-шестерня
3 Вал-шестерня III Вал приводной тихоходный
4 Барабан
Рисунок 9 – Кинематическая схема привода мельницы
Выбираем
электродвигатель постоянного тока
серии 4П-450-36-500-УЗ с высотами вращения
355 и 450 мм. 
 ,
,
 ГОСТ 2479.
 ГОСТ 2479.
  
 
                
Рисунок 10 – Электродвигатель серии 4П-450-36-500-УЗ
Принимаем передаточное число открытой пары
 
 
 Определяем
частоты вращения на валах
Определяем
частоты вращения на валах
 
 
Определяем угловые скорости на валах
 
 
Определяем мощности на валах
 
 
Определяем вращающие моменты на валах
 
 
Таблица 3 – Кинематические и силовые характеристики привода
| Наименование | Обозначение | Единицы измерения | Числовое значение | 
| Частоты вращения на валах | 
			 
			 
			 | об/мин То же // | 250,00 250,00 20,00 | 
| Угловые скорости на валах | 
			 
			 
			 | 
			 То же // | 26,16 26,16 2,09 | 
| 
 | 
 | 
 | 
 | 
Продолжение таблицы 3
| Наименование | Обозначение | Единицы измерения | Числовое значение | 
| Мощности на валах | 
			 
			 
			 | кВт То же // | 500,00 500,00 475,2 | 
| Вращающие моменты на валах | 
			 
			 
			 | 
			 То же // | 19113,15 19113,15 227368,42 | 
4.4 Расчет открытой зубчатой пары [5,6]
 
I Вал тихоходный зубчатой передачи
II Вал быстроходный зубчатой передачи
Рисунок 11 – Открытая зубчатая передача
4.4.1 Расчет открытой косозубой пары
 Исходные
данные:
Исходные
данные:
 
 
 
 
Выбираем материал:
для
шестерни сталь 40ХН ГОСТ 4543 нормализация
НВ=250 
 
 
для колеса стальное литье 50Л ГОСТ 997 нормализация НВ = 200
 
 
Предел выносливости при цикле изгиба
Для шестерни
 
Принимаем
 
Для венца
 
Допускаемое напряжение изгиба
 
где
 
 коэффициент запаса прочности,
коэффициент запаса прочности, 
 
              
 коэффициент
концентрации напряжения у корня зуба,
коэффициент
концентрации напряжения у корня зуба,
 
          
Для шестерни
 
Для венца
 
Принимаем
число зубьев для шестерни 
 
Число зубьев колеса:
 
Принимаем
число зубьев венца 
 
 Коэффициент
формы зуба:
Коэффициент
формы зуба:
Для
шестерни  
 
 
  Для
венца   
 
 
Сравнительная оценка прочности зубьев шестерни и колеса на изгиб:
Для шестерни
 
Для венца
 
Расчет ведем для зубьев венца как менее прочных
 Требуемый
модуль зацепления
Требуемый
модуль зацепления
 
где
 
 коэффициент
нагрузки,
коэффициент
нагрузки, 
 
             
 коэффициент
износа,
коэффициент
износа, 
 
             
 коэффициент
длины зуба,
коэффициент
длины зуба, 
 
 
Принимаем
 ГОСТ 9563
 ГОСТ 9563
Основные размеры зубчатой пары:
Для шестерни
 
Для венца
 
Ширина зубчатых колес
 
где
 
 коэффициент
ширины колес,
коэффициент
ширины колес, 
 
            
 межосевое
расстояние.
межосевое
расстояние.
 
 
 
 
Силы действующие в зацеплении
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
