Исследование процесса измельчения в роторной дробилке

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА"

КАФЕДРА МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

 

 

 

РАССЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ПО

ПРОЦЕССАМ И АППАРАТАМ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

 

Исследование процесса измельчения в роторной дробилке

 

 

 

 

 

Выполнил:

Ст. гр. МОП-23

Герасименко А.А.

Проверил:

Проф. Семикопенко И.А.

 

 

 

 

 

Введение.

Для производства строительных материалов машиностроительные заводы выпускают самые разнообразные машины и оборудование, причем на ряду с созданием новых происходит непрерывное изменение и совершенствование существующих машин и общее увеличение объема их выпуска.

Большое внимание при создании новых машин и технологических линий отводится вопросам улучшения условий труда обслуживающего персонала, а именно механизации и автоматизации опасных и трудоемких процессов.

Колоссальные издержки, связанные с процессами измельчения, на современном уровне развития производства, вызывают острую необходимость разработки принципиально новых способов измельчения материалов, а также создания на их основе новых технологий и оборудования.

Дробильно-размольная техника прошла свой исторический путь развития, базируясь на достижениях современных ей наук. Это отражено в таких принципах измельчения, как шаровой, вибрационный, самоизмельчение, ударный, ударно-центробежный, струйный и другие.

Практически все существующие способы дезинтеграции осуществляются механическим путем. При этом энергетические потери огромны и избежать их можно только путем точечного или линейного силового воздействия.

Роторные дробилки применяются в основном для переработки каменных строительно-дорожных материалов. Но они нашли применение и в других отраслях народного хозяйства. Благодаря своим технико-экономическим параметрам они получают все большее распространение. Простота конструкции и легкость в эксплуатации, удобство профилактических и ремонтных работ выгодно отличают роторные дробилки от всех остальных. 
1.Устройство и принцип действия.

Роторная дробилка включает цилиндрический корпус 1, установленный вертикально, загрузочную течку 2 с перфорированным коллектором 3 (с отверстиями о его поверхности), соединенным с источником жидкости под давлением и колосниковой решеткой 4, бункер 5 для загрузки исходного продукта, разгрузочные течки б шлама и мелких фракций, дробленого продукта 7, недробимого продукта (предмета) 8, соосно в корпусе 1 установлен лопастной ротор из отдельных лопастей 9 в виде металлических пластин постоянной толщины и ширины, жестко прикрепленных (например, сваркой) на втулке к цилиндрической ее поверхности и под углом а - 50...60° к плоскости вращения. Втулка крепится на валу 10 ротора шпонкой. Количество лопастей целесообразно применять от трех до шести в зависимости от диаметра корпуса и крупности исходного продукта. Вал 10 ротора посредством муфты или редуктора 11 соединен с приводом 12 и вращается в упорных подшипниках 13 и 14, расположенных соответственно в верхней и нижней частях устройства. Причем нижний упорный подшипник 14 установлен в подпятнике на раме 15 и прикрыт крышкой 16, жестко закрепленной на валу 10.

За лопастным ротором с зазором 17 установлена колосниковая решетка 18. Она снабжена направляющими 19, которые пропущены через кронштейны 20 и не допускают ее вращательного движения, позволяют фиксировать и перемещать решетку 18 в осевом направлении посредством механизма регулирования : пружины 21, шайбы 22 и гайки 23, регулируя тем величину кольцевого зазора 17. Эта величина устанавливается такой, при которой получают дробленый продукт заданной крупности, т.е. соблюдается условие прохождения материала через отверстия решетки 18 без переизмельчения.

Лопасти 9, колосники 4 загрузочной течки 2 и колосники решетки 18 изготавливаются из более твердой стали, например, легированной стали марки 60С2 или 45х с закалкой до твердости 350-400Нв.

На торцовой колосниковой решетке 18, так же как и на колосниковой решетке 4 загрузочной течки 2, контролируется и отделяется соответственно дробленый продукт и мелкая фракция, не требующие дробления. Их разгрузка после прохождения через решетки 18 и 4 осуществляется соответственно посредством разгрузочных течек 7 и 6. Дробление кускового материала происходит до определенной крупности, заданной зазором 17 между лопастями ротора и торцовой решетки 18, а также размером ее межколосникового отверстия.

При попадании в материал недробимого продукта (предмета) на решетку 18 сказывается превышающее силовое давление и под его воздействием она отходит вниз, сжимая пружину 21. Между решеткой 18 и корпусом 1 образуется кольцевая щель, в которую производится выброс порции материала вместе с недробимым продуктом (предметом) в загрузочную течку 8. Выброс порции материала и недробимого продукта обусловлен центробежными силами, взаимодействующими на эту порцию лопастным ротором. После выброса недробимого продукта (предмета) пружины 21 разжимается и по направляющим 19 решетка 18 принимает первоначальное положение, образуя с лопастью ротора заданный зазор 17.

В течке 7 часть дробленого продукта отводится вращающейся совместно с валом 10 крышкой 16 от упорного подшипника 14, предохраняя его от забивания материалом.

Отмывка шлама и предварительный вывод из процесса дробления мелких фракций материала, минимальное его переизмельчение и вывод недробимого продукта (предмета) обеспечивает повышение качества дробленого продукта.

Рисунок 1. Роторная дробилка.

 

 

 

 

 

2.Расчет основных параметров

 

Для молотковых дробилок основным критерием для расчетов является критическая линейная скорость ротора, при которой возможно разрушение материала заданной крупности.

 

     (3.1) [2]

 

где -предел прочности материала при растяжении, =25Мпа;

  -объемная масса дробимого материала, =1400кг/м3;

 d-диаметр дробимого материала, d=0,2м.

 

Принимаем 40 м /с.

Исходя из рекомендаций литературы [2], принимают диаметр дробилки:

 

      (3.2) [2]

 

Найдя необходимую скорость удара рабочего органа по измельчаемому материалу и, задавшись диаметром дробилки D=1000 мм, мы можем определить необходимую угловую скорость вращения ротора дробилки:

      (3.3)

где R-радиус траектории движения ударного элемента;

Частота вращения ротора связана с угловой скоростью следующей зависимостью:

 

      (3.4)

 

     

Длина ротора дробилки определяется следующей зависимостью:

 

       (3.5) [2]

 

Принимаем длину ротора дробилки L=800 мм.

 

Число бил будет зависеть от физико-механических свойств обрабатываемого материала. Большое количество ярусов будет замедлять прохождение материала через рабочую зону и, в конечном счете, сказываться на производительности. А так же пострадает качество измельчения- возможно появление эффекта переизмельчения. При малом же числе бил будет наблюдаться проскакивание частиц материала и вследствие малого воздействия на материал, он не будет достигать требуемой степени дробления. Обычно необходимое количество бил устанавливается опытным путем. Мы принимаем число бил:

Nярусов=4

Число ударных элементов также влияет на все, о чем было сказано выше. Минимальное количество должно быть не менее 2, чтобы уравновесить вал ротора. Большое их количество снижает силу удара по частицам материала. Мы принимаем:

      Nэл=4.

 

2.1 Определение производительности

 

По условию задания производительность дробилки должна быть до 25 т/час. Определим производительность в кубометрах:

 

       (3.6) [2]

 

где g - объемная масса материала, g = 1,4 т/м3;

 

 

2.2 Определение мощности на привод дробилки

 

Для определения мощности на привод дробилки воспользуемся формулой, разработанной на основе закона поверхностей:

 

      (3.7) [2]

 

где -энергетический показатель разрушения материала,

=3,6 Вт´час/м2;

-производительность дробилки, =17,86м3/час;

-степень дробления, =200/8=25;

-КПД дробилки, =0,8;

-КПД привода, =0,94.

 

Выводы

В данном расчетно-графическом задании произведено исследование процесса измельчения в роторной дробилке. Определены основные параметры дробилки и приняты размеры рабочих органов. Определены производительность роторной дробилки и мощность затрачиваемая на привод роторной дробилки.

 

 

Список литературы

1. Машины и аппараты  пищевых производств. В 2 кн. Учеб. для  вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. - М.: Высш шк., 2001. - 703 с.: ил.

2. Бауман В.А. и другие. Механическое оборудование предприятий  строительных материалов, изделий  и конструкций. Учебник для Вузов. М.: «Машиностроение» 1975, 351 с., ил.