Розрахунок молоткової дробарки

Молоткові дробарки застосовуються для отримання відносно дрібного і однорідного продукту без послідуючого застосування сортирувальних пристроїв. Вони ефективні при подрібненні крихких продуктів (зерно, кістки, сіль, цукор та ін). Продукт у молоткових дробарках подрібнюється ударами молотків по частинах матеріалу, ударами частинок об корпус дробарки і при пе­ретиранні частинок. Найширше застосування отримали дробарки з вільнопідвішеними молотками.

В дробарці первинне руйнування продукту відбувається при зустрічі частинки з молотками. Це можливо при коловій швидкості молотків, мінімальне значення якої визначається виходячи з закону кількості руху і приймаючи початкову швидкість руху частинки перед зіткненням її з молотком рівною нулю. Вона визначається з виразу:

де Р — середня миттєва сила опору руйнування частинки, Н;

τ - тривалість удару молотка по частинці, с;

m - маса частинки, кг.

При конструюванні молоткових дробарок з великими коловими швид­костями робочих органів необхідно врахувати інерційні сили, які виника­ють із-за неврівноваженості ротора. Найбільш сильні удари відбуваються при зустрічі частинок з кінцями молотків, коли вони займають найвище положення. Ці удари молотків передаються на всю дробарку і швидко виводять її з ладу.

Для зниження ударних дій на дробарку молотки повинні бути врівно­важені на удар. Це досягається при умові відсутності або незначній ударній реакції в осі підвіски молотків.

Розрахункова схема елементів молоткової дробарки показана на рис. 4.5.

Виходячи з умови рівноваги молотка і закону кількості руху в момент удару, визначено, що молоток забезпечує безударну роботу при дотри­манні слідуючого рівняння його конструктивних розмірів:

Рис. 4.5 - Розрахункова схема елементів молоткової дробарки.

r²= ,

де r - радіус інерції молотка відносно осі підвіски, м;

l - відстань від осі отвору молотка до його робочого кінця, м;

c - відстань між центром ваги молотка і віссю отвору його, м.

Для прямокутного молотка з одним отвором квадрат радіуса інерції відносно центра ваги:

і відносно осі підвіски:

де а і b - довжина і ширина молотка, м.

Приймаючи, що точка прикладання удару знаходиться на кінці мо­лотка, отримаємо залежність:

1=с + 0, 5а.

Відстань від осі підвіски молотка до центра ваги його повинна дорівнювати:

Для стійкості роботи молоткових дробарок рекомендується, щоб відстані від осі підвіски молотка до його зовнішньої кромки і до осі рото­ра не були б рівні, або досить близькі

Вал ротора, на якому кріпляться диски з проміжними кільцями виконується ступеневим. Перша ступінь - під шків, друга - під підшипник, третя - різьбова і четверта - під диски і кільця. Збільшення діаметра вала по ступенях орієнтовно враховується коефіцієнтом 1, 2.

де d_b - діаметр вала в небезпечному розрізі, м;

n - кількість ступенів.

Враховуючи, що вал у першому наближенні буде сприймати змінні навантаження і незначні згинаючі моменти, його діаметр визначається за формулою:

де σ _tmax - максимальне колове напруження в диску постійного пе­рерізу на твірній центрального отвору, Н/м²;

σ _t -колове напруження на твірній центрального отвору, що вра­ховує масу молотків, Н/м².

Максимальне колове напруження в стальному диску визначається з виразу:

де p - густина матеріалу диску, кг/м³;

R _д - зовнішній радіус диска, м;

r_о - радіус центрального отвору диска, м.

Колове напруження від сил інерції молотків в стальному диску на твірній центрального отвору визначається за формулою А. Р. Демидова:

Z- кількість отворів у диску під осі підвіски молотків;

δ _д - товщина диска, м.

Відцентрова сила інерції молотка:

Р_і = m_м * ω ² * R_с,

де m_м – маса молотка, кг;

R_с – радіус кола розміщення центрів ваги молотків, м.

Вал ротора, на якому кріпляться диски з проміжними кільцями, виконується ступеневим. Перша ступінь – під шків, друга – під підшипник, третя – різьбова і четверта – під диски і кільця. Збільшення діаметра вала по ступенях орієнтовно враховується коефіцієнтом 1, 2

(4.27)

де d_b – діаметр вала в небезпечному розрізі, м;

n – кількість ступенів.

Враховуючи, що вал у першому наближенні буде сприймати змінні навантаження і незначні згинаючі моменти, його діаметр визначається за формулою:

, (4.28)

де N – потужність, що передається валом, кВт;

ω – кутова швидкість вала, рад/с.

При розрахунку дисків ротора, враховуючи відцентрові сили від маси дисків і молотків, визначаємо сумарне напруження на твірній центрального отвору:

(4.29)

де – максимальне колове напруження в диску постійного перерізу на твірній центрального отвору, Н/м²;

– колове напруження на твірній центрального отвору, що враховує масу молотків, Н/м².

Максимальне колове напруження в стальному диску визначається з виразу:

(4.30)

де ρ – густина матеріалу диску, кг/м³;

R _д – зовнішній радіус диска, м;

r_о – радіус центрального отвору диска, м.

Колове напруження від сил інерції молотків в стальному диску на твірній центрального отвору визначається за формулою А. Р. Демидова:

(4.31)

де Р_i – відцентрова сила інерції молотка, Н;

R – радіус кола розміщення центрів осей підвіски молотків, м;

Z – кількість отворів у диску під осі підвіски молотків;

δ _д – товщина диска, м.

Відцентрова сила інерції молотка:

(4.32)

де m_м – маса молотка, кг;

R_с – радіус кола розміщення центрів ваги молотків, м.

Діаметр осі підвіски молотків визначається з умови роботи її як двоопорної балки на згинання:

(4.33)

де δ – товщина молотка, приймається (0, 002–0, 01), м

[σ ]₃ – напруження при згинанні, Н/м².

Перемичка між отворами над віссю підвіски і зовнішньою кромкою диска провіряється на зминання і зрізання:

(4.34)

де h_min – розмір перемички, м.

Допустимі напруження при зминанні і зрізі для дисків, виготовлених з вуглецевих сталей з тимчасовим опором розриву 490–590 МН/м², приймається до 150 МН/м² і береться в межах [σ ]_зм =60÷ 90 МН/м²; [σ ]_р = (0, 2–0, 3) σ _m, або [σ ]_зр = 0, 8 [σ ],

де σ _м – межа течіння;

[σ ] – допустиме напруження матеріалу при розтягу.