Файл: Технологические машины и оборудование (по отраслям).docx
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 263
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Q = 265 м3/ч;
Dсв – средневзвешенный размер кусков, в материале, Dсв = 400 мм;
– объемная масса материала, = 1,9 т/м3
Степень дробления:
(4.8)
где dcв – средневзвешенный размер кусков продукта дробления, мм;
dcв = 0,8 b = 0,8 · 180 = 144 мм (4.9)
.
Подставляем
Руст =
кВт
С учетом типоразмера существующих двигателей используем электродвигатель с установленной мощностью 250 кВт.
4.2 Расчет параметров предохранительного устройства
Минимально допустимый момент инерции определим графическим методом, построив диаграмму касательных сил и нагрузок в шатуне в зависимости от угла поворота эксцентрикового вала.
Касательные силы Т на валу определяются в каждом положении эксцентрикового вала по известным усилиям в шатуне Q для каждого положения. Характер измерения нагрузок в шатуне берем из (рис. 2.5).
При этом максимальное рабочее усилие в шатуне Qmax = 5800 кН, полученное экспериментальным путем.
Средняя касательная сила (от крутящего момента двигателя).
, Н (4.10)
где Мкр – крутящий момент электродвигателя приведенного к валу дробилки, кН·м;
е – эксцентриситет, м.
е = (0,03 0,05)В = (0,03 0,05)1500 = 45 – 75 мм принимаем е = 0,065м.
Крутящий момент электродвигателя:
, 
(4.11)
где Р – мощность электродвигателя, Р = 250 квт;
η – к.п.д передачи, η = 0,93;
n – число оборотов вала двигателя.
n – 2,085 С-1 = 125 мин-1
Изменение нагрузки в шатуне в зависимости от угла поворота эксцентрикового вала
Рисунок 4.2 - Диаграмма касательных сил.
Подставляем
Определяем максимальный крутящий момент при дроблении породы
Мgp = Tmax e (4.12)
где Tmax – максимальное значение касательных сил.
Теоретически находим max так, как касательные силы зависят прямо пропорционально от вертикального усилия в шатуне.
Qmax = 5800 кН достигается при повороте точки на 180°, а максимальное значение касательных сил приходится на поворот в 120° для этой точки:
Q = Qmax = sin 120° = 5800·0,5 = 2900 кН (4.13)
Тогда:
Тmax = Q ·сos 120° = 2900 · 0,87 = 2500 кН (4.14)
Мgp = 2500 · 0,065 = 162,5 кН·м
Определение фактического момента инерции движущихся частей дробилки:
Для шкива
В1 = 0,89 м
h = 0,1 м
R 1, 1 = 1,735 м
Для маховика
B2 = 0,6 м
h 2 = 0,1 м
R 1,2= 1,747 м
Gоб = ƔVg , кг (4.15)
где Gоб – вес обода;
Ɣ – плотность материала,Ɣ = 7850 кг/м3;
Vg – объем обода.
Рисунок 4.3 Характер измерения нагрузок в шатуне.
Рисунок 4.4 Схема для расчета фактического момента инерции движущихся частей дробилки.
V = DBn , м3 (4.16)
, (4.17)
м;
м;
Gоб1 = 78500·3,14·3,57·0,89·0,1 = 78360 Н
Gоб2 = 78500·3,14·3,594·0,6·0,1 = 53180 Н
Вес шкива и маховика с учетом спиц и ступицы.
G = 1,1·1,2·Gоб , Н (4.18)
G1 = 1,1·1,2·78360 = 104400 Н
G2 = 1,1·1,2·53180 = 70910 Н
Момент инерции.
, кг·м2 (4.19)
кг·м2
кг·м2
Суммарный момент срабатывания:
М = МgpK, (4.20)
где Мgp – максимальный крутящий момент;
К – коэффициент запаса, К = 1,5.
М = 162,5·1,5 = 243,75 кН·м.
Поскольку механизма два (в шкиве и маховике) то, момент срабатывания каждого определим в соответствии с их моментом инерции.
М = М1 + М2 (4.21)
(4.22)
где М1 , М2 – крутящие моменты шкива и маховика;
J1 , J2 – соответственно моменты инерции
М1 = 3391 М = М1 + М2
М2 = 2334 то М1 = 1,453М2
М = М1 + 1453М1
М1 = 144,4 кН·м, М2 = 99,4 кН · м
Расчет пружин предохранительного устройства.
Находим средний радиус поверхности трения.
, м (4.23)
где Rср– средний радиус поверхности трения, м;
RH – наружный радиус поверхности трения, м;
RB – внутренний радиус поверхности трения, м.
Из чертежа выбираем конструктивно.
RH = 0,585 м;
RB = 0,4 м;
м.
Усилие необходимое для прижатия дисков
, Н (4.24)
где Р – усилие необходимое для прижатия дисков, Н;
i – число пар трения, конструктивно принимаем i = 14;
f – коэффициент трения, f = 0,3.
Н,
Н.
Конструктивно выбираем для фрикционной муфты десять пружин.
Сила, приходящаяся на одну пружину.
Рисунок 4.4 Характеристика пружины
, Н (4.25)
где Р’– cила, приходящаяся на одну пружину, Н;
n – количество пружин.
Р1/ = 69800/10= 6980 Н
Р2/ =4850/10= 4805Н
С целью унификации в фрикционных муфтах шкива и маховика используем пружины со следующими параметрами:
Параметры пружины по ГОСТ 1377668
Но = 189 мм, D = 105 мм, d = 20 мм.
Материал – пружинная сталь по ГОСТ 504749, типа П.
Для получения силы Р1/ = 6980 Н пружину сжимают до Н1 = 158 мм, соответственно Р2/= 4805Н до Н2 = 168 мм.
Рисунок 4.5 - Расчетная схема для определения усилия контакта
Рассчитаем усилия контакта ролика, шкива и маховика:
, Н (4.26)
где R – плечо приложения силы Т, конструктивно принимаем R = 1,49 м.
Т1 = 144,4·103/2·1,49=48500 Н
Т2 =99,4·103/2·1,49=33400 Н
Запишем условие равновесия системы:
T·l1 = Q·l2 , (4.27)
где Т – усилие в контакте «ролик-шкив, маховик», Н;
Q – усилие пружины рычажного механизма, Н;
l1 и l2 – плечи приложения сил Т и Q соответственно, м.
l1 = 0,041 м, l2 = 0,304 м.
Усилие пружины рычажного механизма;
, Н (4.28)
Q1 = 485000,304 = 6540 H
Q2 = 334000,304 = 4500H
Рассчитываем пружины рычажного механизма шкива.
Исходные данные:
Р1 = Q – сила пружины при предварительной деформации,
Р1 = Q1= 6540 Н.
h – рабочий ход пружины, м;
Р2 – сила пружины при рабочей деформации, Р2 = 10450 Н;
Р3 – сила пружины при максимальной деформации, Н.
Н.
Для указанного интервала в таблице ГОСТ 1377668 на пружины сжатия III класса останавливается на пружине №37 со следующими данными:
Р3 = 13200Н;
d – диаметр проволоки, d = 0,018м;
D – наружный диаметр пружины, D =0,17 м;
f3 – наибольший прогиб одного витка, f3 = 44,09 мм;
z1 – жесткость одного витка, z1 = 2,994×105 Н/м.
Жесткость пружины:
, Н/м (4.29)
Н/м
Число рабочих витков:
(4.30)
Полное число витков:
n1 = n + 1,5 (4.31)
n1 = 6,5 + 1,5 = 8
где 1,5 – число нерабочих витков.
Предварительная деформация пружины:
, м (4.32)
м.
Рабочая деформация пружины:
, м (4.33)
м.
Максимальная деформация пружины:
, м (4.34)
м.
Высота пружины при максимальной деформации:
Н3 = (n1 +1 n3)d, м (4.35)
где Н3 – высота пружины при максимальной деформации, м;
n3 – число зашлифованных витков, n3 = 1,5.
Н3 = (8 + 1 1,5)0,018 = 0,135 м.
Высота пружины при предварительной деформации:
, м (4.36)
м.
Высота пружины при рабочей деформации:
, м. (4.37)
Н2 = 0,422 – 0,227 = 0,195 м.
Шаг пружины:
t = f3+ d , м (4.38)
t = 44,09 + 18 = 62,09 мм.
Рисунок 4.6 - Работы момент от сил, создаваемых пружинами рычажного механизма и фрикционной муфты, на плече l2 не превосходит начального момента срабатывания, создаваемого силой Т на плече R, чтобы значение силы Т в процессе срабатывания механизма не превосходило своего первоначального значения.
Dсв – средневзвешенный размер кусков, в материале, Dсв = 400 мм;
– объемная масса материала, = 1,9 т/м3Степень дробления:
(4.8)где dcв – средневзвешенный размер кусков продукта дробления, мм;
dcв = 0,8 b = 0,8 · 180 = 144 мм (4.9)
.Подставляем
Руст =
кВтС учетом типоразмера существующих двигателей используем электродвигатель с установленной мощностью 250 кВт.
4.2 Расчет параметров предохранительного устройства
Минимально допустимый момент инерции определим графическим методом, построив диаграмму касательных сил и нагрузок в шатуне в зависимости от угла поворота эксцентрикового вала.
Касательные силы Т на валу определяются в каждом положении эксцентрикового вала по известным усилиям в шатуне Q для каждого положения. Характер измерения нагрузок в шатуне берем из (рис. 2.5).
При этом максимальное рабочее усилие в шатуне Qmax = 5800 кН, полученное экспериментальным путем.
Средняя касательная сила (от крутящего момента двигателя).
, Н (4.10)где Мкр – крутящий момент электродвигателя приведенного к валу дробилки, кН·м;
е – эксцентриситет, м.
е = (0,03 0,05)В = (0,03 0,05)1500 = 45 – 75 мм принимаем е = 0,065м.
Крутящий момент электродвигателя:
, (4.11)где Р – мощность электродвигателя, Р = 250 квт;
η – к.п.д передачи, η = 0,93;
n – число оборотов вала двигателя.
n – 2,085 С-1 = 125 мин-1
Изменение нагрузки в шатуне в зависимости от угла поворота эксцентрикового вала
Рисунок 4.2 - Диаграмма касательных сил.
Подставляем
Определяем максимальный крутящий момент при дроблении породы
Мgp = Tmax e (4.12)
где Tmax – максимальное значение касательных сил.
Теоретически находим max так, как касательные силы зависят прямо пропорционально от вертикального усилия в шатуне.
Qmax = 5800 кН достигается при повороте точки на 180°, а максимальное значение касательных сил приходится на поворот в 120° для этой точки:
Q = Qmax = sin 120° = 5800·0,5 = 2900 кН (4.13)
Тогда:
Тmax = Q ·сos 120° = 2900 · 0,87 = 2500 кН (4.14)
Мgp = 2500 · 0,065 = 162,5 кН·м
Определение фактического момента инерции движущихся частей дробилки:
Для шкива
В1 = 0,89 м
h = 0,1 м
R 1, 1 = 1,735 м
Для маховика
B2 = 0,6 м
h 2 = 0,1 м
R 1,2= 1,747 м
Gоб = ƔVg , кг (4.15)
где Gоб – вес обода;
Ɣ – плотность материала,Ɣ = 7850 кг/м3;
Vg – объем обода.
Рисунок 4.3 Характер измерения нагрузок в шатуне.
Рисунок 4.4 Схема для расчета фактического момента инерции движущихся частей дробилки.
V = DBn , м3 (4.16)
, (4.17) м; м;Gоб1 = 78500·3,14·3,57·0,89·0,1 = 78360 Н
Gоб2 = 78500·3,14·3,594·0,6·0,1 = 53180 Н
Вес шкива и маховика с учетом спиц и ступицы.
G = 1,1·1,2·Gоб , Н (4.18)
G1 = 1,1·1,2·78360 = 104400 Н
G2 = 1,1·1,2·53180 = 70910 Н
Момент инерции.
, кг·м2 (4.19) кг·м2 кг·м2Суммарный момент срабатывания:
М = МgpK, (4.20)
где Мgp – максимальный крутящий момент;
К – коэффициент запаса, К = 1,5.
М = 162,5·1,5 = 243,75 кН·м.
Поскольку механизма два (в шкиве и маховике) то, момент срабатывания каждого определим в соответствии с их моментом инерции.
М = М1 + М2 (4.21)
(4.22)где М1 , М2 – крутящие моменты шкива и маховика;
J1 , J2 – соответственно моменты инерции
М1 = 3391 М = М1 + М2
М2 = 2334 то М1 = 1,453М2
М = М1 + 1453М1
М1 = 144,4 кН·м, М2 = 99,4 кН · м
Расчет пружин предохранительного устройства.
Находим средний радиус поверхности трения.
, м (4.23)где Rср– средний радиус поверхности трения, м;
RH – наружный радиус поверхности трения, м;
RB – внутренний радиус поверхности трения, м.
Из чертежа выбираем конструктивно.
RH = 0,585 м;
RB = 0,4 м;
м.Усилие необходимое для прижатия дисков
, Н (4.24)где Р – усилие необходимое для прижатия дисков, Н;
i – число пар трения, конструктивно принимаем i = 14;
f – коэффициент трения, f = 0,3.
Н, Н.Конструктивно выбираем для фрикционной муфты десять пружин.
Сила, приходящаяся на одну пружину.
Рисунок 4.4 Характеристика пружины
, Н (4.25)где Р’– cила, приходящаяся на одну пружину, Н;
n – количество пружин.
Р1/ = 69800/10= 6980 Н
Р2/ =4850/10= 4805Н
С целью унификации в фрикционных муфтах шкива и маховика используем пружины со следующими параметрами:
Параметры пружины по ГОСТ 1377668
Но = 189 мм, D = 105 мм, d = 20 мм.
Материал – пружинная сталь по ГОСТ 504749, типа П.
Для получения силы Р1/ = 6980 Н пружину сжимают до Н1 = 158 мм, соответственно Р2/= 4805Н до Н2 = 168 мм.
Рисунок 4.5 - Расчетная схема для определения усилия контакта
Рассчитаем усилия контакта ролика, шкива и маховика:
, Н (4.26) где R – плечо приложения силы Т, конструктивно принимаем R = 1,49 м.
Т1 = 144,4·103/2·1,49=48500 Н
Т2 =99,4·103/2·1,49=33400 Н
Запишем условие равновесия системы:
T·l1 = Q·l2 , (4.27)
где Т – усилие в контакте «ролик-шкив, маховик», Н;
Q – усилие пружины рычажного механизма, Н;
l1 и l2 – плечи приложения сил Т и Q соответственно, м.
l1 = 0,041 м, l2 = 0,304 м.
Усилие пружины рычажного механизма;
, Н (4.28)Q1 = 485000,304 = 6540 H
Q2 = 334000,304 = 4500H
Рассчитываем пружины рычажного механизма шкива.
Исходные данные:
Р1 = Q – сила пружины при предварительной деформации,
Р1 = Q1= 6540 Н.
h – рабочий ход пружины, м;
Р2 – сила пружины при рабочей деформации, Р2 = 10450 Н;
Р3 – сила пружины при максимальной деформации, Н.
Н.Для указанного интервала в таблице ГОСТ 1377668 на пружины сжатия III класса останавливается на пружине №37 со следующими данными:
Р3 = 13200Н;
d – диаметр проволоки, d = 0,018м;
D – наружный диаметр пружины, D =0,17 м;
f3 – наибольший прогиб одного витка, f3 = 44,09 мм;
z1 – жесткость одного витка, z1 = 2,994×105 Н/м.
Жесткость пружины:
, Н/м (4.29) Н/мЧисло рабочих витков:
(4.30) Полное число витков:
n1 = n + 1,5 (4.31)
n1 = 6,5 + 1,5 = 8
где 1,5 – число нерабочих витков.
Предварительная деформация пружины:
, м (4.32)
м.
Рабочая деформация пружины:
, м (4.33) м.Максимальная деформация пружины:
, м (4.34) м.Высота пружины при максимальной деформации:
Н3 = (n1 +1 n3)d, м (4.35)
где Н3 – высота пружины при максимальной деформации, м;
n3 – число зашлифованных витков, n3 = 1,5.
Н3 = (8 + 1 1,5)0,018 = 0,135 м.
Высота пружины при предварительной деформации:
, м (4.36) м.Высота пружины при рабочей деформации:
, м. (4.37)Н2 = 0,422 – 0,227 = 0,195 м.
Шаг пружины:
t = f3+ d , м (4.38)
t = 44,09 + 18 = 62,09 мм.
Рисунок 4.6 - Работы момент от сил, создаваемых пружинами рычажного механизма и фрикционной муфты, на плече l2 не превосходит начального момента срабатывания, создаваемого силой Т на плече R, чтобы значение силы Т в процессе срабатывания механизма не превосходило своего первоначального значения.