Розрахунок щокової дробарки

Міністерство аграрної політики України

Вінницький національний аграрний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ДИСЦИПЛІНИ

«МАШИНИ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ПРОДУКЦІЇ»

для студентів напряму підготовки

0919 – Механізація та електрифікація сільського господарства спеціальності 6.091902 – Механізація сільського господарства

денної та заочної форми навчання

Лабораторна робота №3 ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПОДРІБНЕННЯ

Вінниця

Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Машини та обладнання для переробки сільськогосподарської продукції» для студентів напряму підготовки 0919 – Механізація та електрифікація сільського господарства спеціальності 6.091902 – Механізація сільського господарства денної та заочної форми навчання. / Укладачі: В. М. Бандура, Л.В.Фіалковська, І.М. Берник. – Вінниця: ВНАУ, 2010. – с.

Укладачі: к.т.н., доцент кафедри «Процеси та обладнання переробних і харчових виробництв ім. професора П.С. Берника» В. М. Бандура; к.т.н., доцент кафедри «Процеси та обладнання переробних і харчових виробництв ім. професора П.С. Берника» Л. В. Фіалковська.

Відповідальний за випуск І.П. Паламарчук, д. т. н., професор ВНАУ

Рецензенти: д.т.н., професор ВНАУ М.Ф. Друкований; д.т.н., професор Вінницького національного технічного університету І. О. Сивак

Рекомендовано до друку:

- на засіданні методичної комісії факультету механізації сільського господарства ВНАУ протокол № 1 від “ “ 2010 р.

- рішенням навчально-методичної комісії Вінницького національного аграрного університету протокол № від “ “ 2010 р.

ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПОДРІБНЕННЯ

Розрахунок щокової дробарки

Щокові дробарки призначенні для крупного і середнього подрібнення матеріалу зі ступенем подрібнення і = 3÷ 5. Подрібнення матеріалу в них проходить шляхом роздавлювання, розколювання і розтирання при русі рухомої щоки до нерухомої. По характеру дії рухомої щоки вони ділять­ся на дробарки з простим і складним коливанням. У дробарках першого і ипу рухома щока підвішена на нерухомій осі і при русі її всі точки опису­ють дуги кола (рис. 4.1), а в дробарках другого типу рухома щока підвішується на ексцентриковому валу і при її русі відбуваються як ко­ливання, так і переміщення догори і донизу (рис. 4.2).

1 - нерухома щока; 2 - рухома щока; 3 - шарнір; 4 - привід.

При розрахунку щокових дробарок задаються максимальними розмірами шматків подрібнюваного матеріалу D_max і розміром подрібнених шматків d _max, міцністю і густиною матеріалу та продуктивністю дробарки.

Ширина В завантажувального отвору дробарки вибирається з умови розміщення шматка матеріалу максимальних розмірів у верхній частині дробильної камери: В =(1, 2÷ 4, 25) D_max. Ширина вихідної щілини b залежить від розмірів шматків подрібненого матеріалу і приймається b=0, 8 d _max.

Важливим параметром при розрахунку щокових дробарок є кут захва­ту шматків матеріалу. Це кут між нерухомою і рухомою щоками, який визначається з умови невиштовхування шматків матеріалу з дробильної камери під дією зусиль щік. Захват шматків буде відбуватися при умові, якщо сили тертя будуть більші, ніж сили виштовхування (рис. 4.3).

Рис 4.3. Розрахункова схема щокової дробарки.

Виштовхувальна сила (проекція на вертикальну вісь):

Проекція сили тертя на цю вісь:

Тоді умова захвату шматків матеріалу буде:

,

де P- зусилля, що діє нашматок з боку щік, H

f – коефіцієнт тертя.

де φ - кут тертя між подрібнювальним матеріалом і щокою.

Отже, умова захвату забезпечується, якщо кут захвату дорівнює або менший подвійного кута тертя. На практиці для щокових дробарок пропонується приймати кут захвату:

Кількість коливань рухомої щоки відповідає частоті обертання ексцентрикового вала і пропонується для розрахунку використовувати рівняння: при довжині розвантажувальної щілини до 1 м:

а при довжині розвантажувальної щілини більше 1 м:

де ∆ b- хід щоки в розвантажувальній щілині, м;

L- довжина розвантажувальної щілини, м;

В зв'язку з нестабільністю фізико-механічних властивостей матері­алів, невизначеністю форми шматків та їх взаємодії з робочими органа­ми дробарки, хід стискання вибирається з запасом:

- для дробарок з простим коливанням рухомої щоки:

- для дробарок з складним коливанням:

Об'ємна продуктивність дробарок розраховується за формулою:

м³

де п - кількість коливань щоки за секунду;

L - довжина розвантажувальної щілини, м;

b - ширина розвантажувальної щілини, м;

∆ b - хід щоки в розвантажувальній щілині, м.

Масова продуктивність дробарки:

де - густина подрібнюваного матеріалу,

Ψ -коефіцієнт розпушення матеріалу приймається:

Ψ = 0, 3 ÷ 0, 5 - для великих дробарок і твердих матеріалів;

Ψ = 0, 5÷ 0, 7 -для середніх дробарок і нетвердих матеріалів.

Для дробарок із складним рухом щоки Ψ необхідно збільшити на 20÷ 25 %.

Потужність електродвигуна для приводу дробарки вираховується за формулою:

N = , кВт,

де А - робота, що затрачається на подрібнення матеріалу, Дж;

n - кількість коливань щоки за секунду;

ŋ = 0, 6 ÷ 0, 7 - к.к.д. дробарки.

Для практичних розрахунків потужність електродвигуна пропонуєть­ся розраховувати за емпіричною формулою:

, кВт,

де n - кількість коливань щоки за секунду;

F=B L - площа завантажувальної щілини, м²;

В - ширина завантажувальної щілини, м;

L-довжина завантажувальної щілини, м.

Тоді робота, що затрачається на подрібнення матеріалу, визначаєть­ся за формулою:

Дж.

Максимальне зусилля, що виникає при подрібненні

де ∆ b' - хід рухомої щоки в точці прикладення сили, м

Зусилля Р_max є фіксованим по довжині рухомої щоки і встановлюється:

- для дробарок простого коливання ;

- для дробарок складного коливання

За довжину щоки приймається відстань від шарніру підвіски щоки до шарніру розпірної плити.

Тоді для цих умов ∆ b' визначається з рівнянь:

Рис 4.4 - Схема щокової дробарки.

Для дробарок простого коливання:

- для дробарок складного коливання:

Зусилля, що стискує розпірну плиту, визначається за формолою:

,

де β - кут між рухомою щокою і розпірною плитою приймається:

β = 80°- для дробарок простого коливання;

β =50-65°- для дробарок складного коливання.

Зусилля, що розтягує шатун дробарки простого коливання, розрахо­вується з умови, що кут між розпірною плитою і шатуном складає γ = 80°.

Щокова дробарка має два маховики для акумуляції енергії Е, що накопичується в період холостого ходу рухомої щоки. Рахуючи, що енергія накопичується лише одним маховиком, можна записати:

де - J = m*(R²+r²)/2 - момент інерції маховика при умові, що вся його маса віднесена до обода;

m - маса маховика, кг;

R і r - зовнішній і внутрішній радіуси обода маховика, м;

ω = 2π n - середня кутова швидкість маховика, 1/с;

δ = (ω _max - ω _min)/ ω _ср - ступінь нерівномірності обертання маховика.

У практичних розрахунках, при малій товщині ободу маховика по­рівняно з його радіусом, приймається R = r, тоді момент інерції маховика визначається за формулою:

Приклад 1. Щокова дробарка простого коливання з розмірами за­вантажувального отвору BхL = 1200x1500 мм має ширину розвантажу­вальної щілини b = 200 мм. У дробарці подрібнюється матеріал густи­ною ρ =2400 кг/м³.

Розрахувати масову продуктивність дробарки, якщо хід щоки в розвантажувальній щілині складає ∆ b = 30 мм, а коефіцієнт тертя матеріалу f = 0, 25*а