Дробильная установка

При выработке обойной муки, измельчении ингредиентов комбикормов и микродобавок ставится задача измельчения продукта до определенной степени дисперсности. Такое разрушение продукта называется простым измельчением. Для простого измельчения применяют молотковые валковые дробилки, зубчатые измельчители и вальцовые станки. В комбикормовой промышленности измельчению подвергаются все виды зерна, кукуруза в початках, жмыхи, дрожжи, крупные фракции кормовых продуктов пищевых производств и кормов животного происхождения, минеральное сырьё, сено.

Сыпучие смеси, состоящие из относительно мелких и однородных частиц (зерновые смеси), измельчают на дробильных машинах обычно за один проход через машину, тогда как продукты, состоящие из крупных кусков (жмыхи), подвергают сначала предварительному дроблению, а затем окончательному измельчению. Цель предварительного дробления — получить продукт в таком виде, в котором он был бы легко доступен обработке на машинах, производящих дальнейшее измельчение. Величина, кусков продукта после предварительного измельчения достигает примерно 40−60 мм, в зависимости от размеров загрузочного отверстия дробилки. Трудно измельчаемое сырье рекомендуется подвергать просеиванию и получаемые схода повторно измельчать. 2]

В линиях для первичной переработки сельскохозяйственного сырья технологический процесс направлен на разделение его на компоненты. Такими линиями оснащены предприятия по обработке и переработке сырья растительного (зерна, масличных семян, сахарной свеклы, картофеля, плодовоовощного сырья, винограда и др.) и животного (скота, птицы, рыбы, молока и др.) происхождения. [3]

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДРОБИЛЬНЫХ УСТАНОВОК. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМЫ ПРОЭКТА.

1.1 Назначение и классификация дробильных установок

В пищевой промышленности применяются следующие виды ударных машин: молотковые дробилки, дезинтеграторы, конусные дробилки и многоступенчатые дисковые мельницы. Наиболее распространены молотковые дробилки и дезинтеграторы.

Дробилки хорошо разрушают хрупкие материалы (сухое зерно, мел, кости, лед, соль, сахар) и менее эффективны при измельчении влажных продуктов или продуктов с большим содержанием жира (шоколадная масса). В этих машинах материал разрушается благодаря ударам по нему стальных молотков, ударам частиц о кожух дробилки и в результате истирания их о штампованное сито, составляющее основную часть кожуха дробилки. Наибольшее распространение получили молотковые дробилки со свободно подвешенными молотками. 2]

Рис. 1 — Основные типы дробилок: а — щековая (1,2 — соотв. неподвижная и подвижная щеки); б — конусная (1,2 — соотв. неподвижный и качающийся конусы, 3 — вал); в — валковая; г — роторная (1 — ротор с молотками либо билами, 2 — статор, 3 — колосники)

Щековые дробилки (рис. 1, а) служат для грубого и среднего дробления. В них материал раздавливается между неподвижной и подвижной плитами, наз. щеками, рабочие поверхностисти которых имеют зубчатую форму; расстояние между щеками уменьшается в направлении движения материала. Осн. достоинства: высокая производительность, простота конструкции, широкая область, компактность, легкость обслуживания; недостатки: периодичность воздействия на материал (только при сближении щек), неполная уравновешенность движущихся масс, что является причиной шума и сотрясений зданий, где работают дробилки, интенсивный износ рабочих органов.

В конусных дробилках (рис. 2, б) предназначенных для среднего и мелкого дробления, материал подвергается раздавливанию (и частично излому) между неподвижным наружным конусом и внутренним, вращающимся в нем эксцентрично; зазор между конусами уменьшается книзу (по ходу материала). Осн. достоинства: надежность работы, высокая степень измельчения; недостатки: сложность конструкции и обслуживания.

Валковые дробилки (рис. 2, в), используемые для мелкого дробления, состоят из одной или двух пар горизонтальных зубчатых валков, которые, вращаясь навстречу друг другу, захватывают и раздавливают куски материала; при разной частоте вращения валков происходит также истирание материала. Осн. достоинства: простота конструкции, равномерность измельчения материала; недостатки: малая производительность и непригодность для дробления высокотвердых материалов, неравномерный износ валков; степень измельчения 2−4.

Для дробления всех видов служат роторные, или молотковые, дробилки (рис. 2, г), где материал измельчается ударами вращающихся шарнирно подвешенных молотков либо жестко закрепленных на роторе бил, а также при ударах кусков материала друг о друга и о поверхность статора или отбойных плит. Основные достоинства: компактность конструкции, высокие производительность и степень измельчения, низкие энергозатраты; недостаток — повышенный абразивный износ. В ряде пищевых производств для выработки готовой продукции необходимо измельчение исходного сырья или полуфабрикатов с целью получения смеси сыпучих частиц той или иной степени крупности. 1]

Измельчающие машины применяются, например, в следующих отраслях пищевой промышленности: в мукомольной — для размола зерна хлебных злаков в муку; в комбикормовой — для размола зерна и сена в муку и различных добавок (соль, мел, микроэлементы, витамины, антибиотики) в порошок, а также для крупного дробления жмыхов, кукурузных початков и их стержней; в производстве пищеконцентратов — для плющения зерна овса и кукурузы, измельчения сухих овощей, фруктов и различных добавок (сахар, соль и др.) в порошки; в кофецикорном производстве — для измельчения в мелкую крупку обжаренного зерна (кофе, желудей, ржи, ячменя, сои, цикория и др.); в кондитерской — для размола жиросодержащих полуфабрикатов (какао-крупка, ядра орехов и миндаля, шоколадная и ореховая массы), сахарного песка в пудру, отходов шоколадного производства; в мясоперерабатывающей — для дробления костей, шквары, льда; в жиродобывающей — для измельчения масличных семян в маслобойном производстве и плющения их в маслоэкстракционном производстве, а также для дробления жмыха; в бродильной — для дробления ячменя, зеленого солода, сухого пивоваренного солода и истирания картофеля; в рыбной — для получения рыбной муки; в соляной — для измельчения соли; в предприятиях общественного питания для среднего и тонкого измельчения вареных овощей, творога и т. п. [3]

1.2. Современные конструкции дробильных установок

На рис. 2 показана дробилка со свободно подвешенными молотками, применяемая для размола различных сыпучих пищевых продуктов.

Рис. 2 — Устройство молотковой дробилки со свободно подвешенными молотками На валу 1 при помощи шпонки укреплены диски 2 с промежуточными кольцами 3. В осевом направлении диски закреплены гайкой 4. Вал вращается в двух роликоподшипниках 5. На стержнях 6 подвешены молотки 7. В нижней части машины имеется сменное сито 8, укрепленное в кольцевых пазах корпуса. На одном конце вала смонтировано колесо 9 вентилятора, вращающегося в корпусе 10. Всасывающее отверстие вентилятора соединено воздухопроводом 11 с нижней частью дробилки. Отверстие, через которое нагнетается воздух, соединено обычно со сборником, состоящим из циклона и матерчатого фильтра. Двойной патрубок с задвижками для выпуска размолотого продукта находится в нижней части циклона.

Одна из новых конструкций молотковых дробилок с пропускной способностью до 3 т/ч изображена на рис. 3, а схема ее устройства — на рис. 4. 3]

Рис. 3 — Общий вид молотковой дробилки с поперечным выводом продукта из зоны измельчения Рис. 4 — Схема работы молотковой дробилки с поперечным выводом продукта из зоны измельчения Как видно из этих рисунков, молотковый ротор 1 окружен сплошной ребристой декой 2, а сменные сита 3 размещены в торцовых плоскостях корпуса дробилки. Продукт для измельчения поступает через центральное отверстие 4 в торцовой стенке дробилки и подвергается разрушению ударами по нему молотков 6 и последующими ударами продукта о ребристую деку 2. Частицы измельченного продукта отсасываются через сита 3 двумя вентиляторами 7, смонтированными на торцовых стенках дисков 5 и далее транспортируются в виде аэросмеси через объединенное выхлопное отверстие 8 от двух вентиляторов 7 в материалопровод, присоединенный к циклону-разгрузителю. [3]

В качестве сит в этих дробилках используют металлические штампованные сита с диаметром отверстий до 0,5 мм или плетеные проволочные сетки с соответствующим размером ячейки. По данным заводов, выпускающих эти дробилки, их применение целесообразно в тех случаях, когда необходимо обеспечить холодный размол материала. 3]

Основными рабочими органами молотковых дробилок являются молотки, сита и броневые плиты. В комбикормовой промышленности применяют дробилки с пластинчатыми молотками прямоугольной формы, имеющими два отверстия. К преимуществам этих молотков относятся простота изготовления, возможность максимального использования их рабочей поверхности, так как при износе одного конца молотка может работать другой после поворота молотка. Для изготовления молотков применяют легированную сталь ЗОХГС.

Продолжительность работы молотков зависит от их качества, вида измельчаемого продукта, режима работы дробилки и колеблется в пределах 72−280 ч. При износе молотков расстояние между их внешней кромкой и внутренней поверхностью ситового барабана увеличивается, вследствие чего продукт, находящийся в этой зоне, плохо измельчается, а расход энергии на преодоление трения увеличивается. Кроме того, при чрезмерном и неравномерном износе молотков нарушается балансировка ротора, в результате чего возникают вибрации, отрицательно влияющие на прочность машины. 2]

Ситовые поверхности молотковых дробилок служат для вывода измельченного продукта из рабочей зоны дробилки, а броневые — для усиления эффекта измельчения. Сита изготовляют из металлических листов толщиной от 3 до 8 мм с круглыми, квадратными и продолговатыми отверстиями. Отверстия сит располагают в шахматном порядке.

В зависимости от формы отверстий и толщины листа сита делают штампованными пробивными и сверлеными. На рисунке 5показаны сита, наиболее часто применяемые в комбикормовой промышленности. Чешуйчатые сита с пробивными отверстиями делают из листов стали толщиной 2,5−3 мм. При изготовлении чешуйчатых сит надрезанную часть металла выдавливают или отгибают в одну сторону; при этом образуются отверстия полуовальной или прямоугольной формы. Поверхность чешуйчатых сит с одной стороны гладкая, а с другой — острошероховатая с отогнутыми кромками отверстий. При установке сита в дробилку острошероховатая поверхность его обращена к ротору, а отогнутые кромки отверстий направлены против движения ротора.

Рис. 5 — Сита молотковых дробилок: 1 — с высверленными отверстиями конической формы; 2-чешуйчатое с пробивными отверстиями полуовальной формы; 3 — чешуйчатое с пробивными отверстиями прямоугольной формы Допускается на всех типах дробилок для размола зерна и кормовых продуктов пищевых производств применение сит из стали толщиной 3−5 мм с круглыми отверстиями диаметром 2−8 мм. [2]

1.3 Технико-экономическое обоснование темы проекта

Дробилка типа ДДМ характеризуется высокими технико-экономическими показателями, определяющими затраты труда на изготовление, эксплуатацию или ремонт машины.

На этапе выполнения предпроектных работ определяются основные технические характеристики машин и формулируются основные технологические и конструктивные принципы её устройства и функционирования.

Технологическая эффективность работы дробилок характеризуется степенью измельчения продукта, производительностью и расходом энергии. На качество работы дробилок влияют физические свойства продукта (влажность, твердость, вязкость, крупнота частиц и т. д.) и параметры рабочих органов дробилки: окружная скорость молотков, форма, размеры и качество молотков; величина зазора между верхней кромкой молотков и ситовой поверхностью; форма отверстий сита и их размеры; наличие вентилятора для отсоса воздуха из рабочей зоны машины и др.

Режим работы молотковых дробилок устанавливают применительно к особенностям каждого вида измельчаемого продукта. Если удельный расход энергии на измельчение овса принять за 100%, то удельный расход энергии для измельчения ячменя будет меньше на 20%, кукурузы — на 43 и чины — на 57%. Овес, имея значительное количество пленок и более вязкую структуру ядра, труднее поддается измельчению, чем ячмень, обладающий более твердым и хрупким ядром. Для измельчения кукурузы и чины, не имеющих пленок, требуется еще меньше энергии. 1]

При увеличении производительности дробилки расход энергии на измельчение возрастает. С повышением влажности зерна производительность дробилки снижается, а удельный расход энергии растет, — поэтому на комбикормовых заводах целесообразна предварительно подсушивать зерно до 15−15,5% влажности.

Рис. 6 — Зависимость эффективности работы молотковой дробилки ДМ-300

Рис. 7 — Графики зависимости степени измельчения и удельного расхода энергии на размол от радиального зазора между окружностью ротора и ситовой обечайкой: 1 и 6-гречиха; 2и 5-пшеница;3 и 4-горох, На рисунке 6 приведены графики зависимости эффективности работы дробилки от размеров отверстий сита, а также от физических свойств зерна. С увеличением отверстий сита производительность дробилки увеличивается, а удельный расход энергий уменьшается. Наибольшая эффективность работы дробилки наблюдается при измельчении кукурузы, а наименьшая — при измельчении овса. С увеличением отверстий сита пропускная способность его повышается, но при этом увеличивается и крупность размола.

На производительность и удельный расход энергии влияет такжеформа отверстий сита. Так, при размоле овса с использованием чещуйчатого сита, имеющего прямоугольные отверстия 2X18 мм, производительность дробилки возрастает почти в два раза по сравнению. с использованием сита, имеющего круглые отверстия диаметром 6 мм. Чешуйчатые сита по сравнению с ситами, имеющими круглые отверстия, при одной и той же площади живого сечения обладают большейпропускной способностью, что повышает эффективность работы молотковых дробилок.

Степень измельчения зерна и удельный расход энергии на размол зависят от величины радиального зазора между окружностью молоткового ротора дробилки и окружающим его ситом. С уменьшением зазора степень измельчения и удельный расход электроэнергии увеличиваются (рис. 7).

С учетом влияния различных факторов на эффективность работы дробилки в таблице 25 приводятся ориентировочные параметры рабочих) органов молотковых дробилок и рекомендуемые окружные скорости ротора. 2]

1.4 Задачи проекта

Основными задачами проекта является:

— изучение методологии проектирования машин и видов проектирования; определение основных направлений прогресса в машиностроении;

— изучение основ теории производительности машин, основ квалиметрии и теории надежности;

— изучение методов расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств для выбора наиболее рационального метода повышения эффективности машин, снижения материалоемкости, повышения долговечности и надежности оборудования.

Изучение его отдельных разделов включает сведения, излагаемые в материаловедении, технологических процессах в машиностроении, сопротивлении материалов, теоретической механике, теории механизмов и машин, деталях машин, технологическом оборудовании и т. д.

Важнейшими условиями создания прогрессивного оборудования, позволяющего эффективно решать проблему комплексной переработки сельскохозяйственного сырья и производства продуктов питания, являются:

— всемерное снижение стоимости новых конструкций машин на единицу производительности (мощности);

— повышение в оптимальных пределах единичной мощности машин при одновременном уменьшении их габаритов;

— снижение энергопотребления, удельной металлоемкости;

— обеспечение экономичности в эксплуатации, надежности и безопасности конструкций машин.

Реализацию этих мероприятий можно осуществить как за счет использования новых конструкторских решений и автоматизированных методов расчета, так и за счет применения перспективных материалов повышенной прочности, новых экономичных профилей проката и т. п.

Применение методов оптимального проектирования технологического оборудования, основанных на использовании математического моделирования на ЭВМ, позволит в значительной степени автоматизировать процесс расчета и конструирования машин и выбрать наиболее оптимальный вариант предлагаемых решений. 1]

2. ОПИСАНИЕ МОЛОТКОВОЙ ДРОБИЛКИ ДДМ

2.1 Назначение и область применения машины

Молотковая дробилка ДДМ предназначена для измельчения зерна пленчатых и злаковых культур и жмыха.

При выработке обойной муки, измельчении ингредиентов комбикормов и микродобавок ставится задача измельчения продукта до определенной степени дисперсности. Такое разрушение продукта называется простым измельчением. Для простого измельчения применяют молотковые валковые дробилки, зубчатые измельчители и вальцовые станки. В комбикормовой промышленности измельчению подвергаются все виды зерна, кукуруза в початках, жмыхи, дрожжи, крупные фракции кормовых продуктов пищевых производств и кормов животного происхождения, минеральное сырьё, сено.

Сыпучие смеси, состоящие из относительно мелких и однородных частиц (зерновые смеси), измельчают на дробильных машинах обычно за один проход через машину, тогда как продукты, состоящие из крупных кусков (жмыхи), подвергают сначала предварительному дроблению, а затем окончательному измельчению.

Цель предварительного дробления — получить продукт в таком виде, в котором он был бы легко доступен обработке на машинах, производящих дальнейшее измельчение. Величина, кусков продукта после предварительного измельчения достигает примерно 40−60 мм, в зависимости от размеров загрузочного отверстия дробилки. Трудно измельчаемое сырье рекомендуется подвергать просеиванию и получаемые схода повторно измельчать[2]

2.2 Описание конструкции и принцип действия

Молотковая дробилка ДДМ предназначена для измельчения зерна пленчатых и злаковых культур и жмыха.

Дробилка ДДМ — однороторная, с двумя деками, состоит из разборного чугунного корпуса, ротора 1 с молотками 7, питателя, сит 8 и двух дек.

В верхней части корпуса дробилки расположен питатель, обеспечивающий равномерную подачу исходного продукта. Эксцентриковый вал питателя приводится во вращение от индивидуального электродвигателя через клиноременную передачу, В средней части корпуса на оси установлена чугунная дека, которую можно поворачивать вокруг оси. Изменение размера клиновидной щели между декой и ротором позволяет обеспечить нормальное поступление продукта в зону дробления. В нижней части корпуса находится сито 8, положение которого фиксируется двумя стальными лентами.

Стальные ленты с одной стороны фиксируются вручную, а с другого конца натягиваются винтами с маховиками.

Сита входят в корпус машины по направляющим. Чтобы снять сита, ленты ослабляют с одного конца с помощью винтов, а с другого конца вручную. Снизу стык сит перекрывается упором, который можно перемещать в вертикальном направлении с помощью рычагов и винта, установленного снаружи корпуса. При снятии сит. упор отводят в нижнее положение, а при установке — поднимают в верхнее положение, прижимают к, ситам и перекрывают стык. Для перекрытия щелей, которые могут образоваться при сборке между ситом и основанием ловушки с одной стороны и на стыке сит с другой стороны, служит приспособление.

В боковых стенках корпуса вокруг ротора имеются регулируемые по величине щели для подсоса воздуха. В откидной крышке установлено сито, прижимаемое к выступам корпуса двумя уголками помощью винтов. В нижней части между уголками помещают прижим для перекрытия возможной щели в стыке сит.

Другая крышка имеет ловушку для крупных металлических примесей и камней. Пространство ловушки образуется стенками крышки и декой.

Поворачивая деку вокруг оси, можно регулировать улавливание посторонних примесей в ловушку. Для удаления примесей в крышке предусмотрена дверка. Наличие откидных крышек обеспечивает легкий доступ к ротору и ситам, что позволяет быстро производить замену сит и молотков.

Ротор дробилки опирается на два роликовых сферических подшипника 5, смонтированных в чугунных корпусах на кронштейнах корпуса. Привод ротора осуществляется от электродвигателя через фрикционную муфту. Электродвигатель устанавливают на салазках смонтированных на отдельном фундаменте.

Питатель приводится в движение ещё одним электродвигателем. Конструкция разгрузочной коробки предусматривает возможность пневматического или механического удаления продукта размола из машины. При удалении продукта пневматическим транспортом к нижней части коробки присоединяют пневмоприемник.

Исходный продукт по самотеку поступает в питатель дробилки. Питатель, настроенный с помощью задвижки на определенную производительность, равномерно подает продукт в зону дробления. Измельченный продукт проходит через сито и удаляется из дробилки через выпускное отверстие. 6]

2.3 Техническая характеристика

Таблица 1 — Технические характеристики дробилки

3. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

Определение производительности дробилки.

Пропускная способность дробилки (кг/ч)

(1)

молотковый дробилка монтаж ремонт где D — диаметр ротора, 0,5 м; L — длина ротора, 0,2 м; n — частота вращения вала ротора, равная 1470 об/мин; - опытный коэффициент, величина которого зависит от конструкции дробилки и твердости измельчаемого материала с=2,7· 10−5 (пщеница), — обьемная масса измельчаемого изделия в кг/м3, — окружная скорость ротора в м/сек Пропускную способность можно увеличена на 30%, т. к. из-под сита вентилятор отсасывает воздух из расчета 4000 м3/ч на один квадратный метр общей площади сита.

(2)

Как видно производительность дробилка большая, что позволяет её применять для достаточно крупных производств.

3.1 Кинематический расчет

Определение потребной мощности электродвигателя.

Потребную мощность электродвигателя на процесс измельчения в дробилке определяют по эмпирической формуле:

(3)

где k2· - эмпирический коэффициент (зависит от размера сит); k3 — эмпирический коэффициент, учитывающий степень измельчения продукта (6,5…10,5), возьмём k = 8; с — плотность измельчаемого продукта, кг/м,.

k2 = 19

N = 3,6?19· 8·0,05?·0,2·24,5·1100=7,3 кВт.

Выбираем электродвигатель АИР132S4 мощностью 7,5 кВт.

Подбор вентилятора и его двигателя.

Вентилятор подбираем по аэродинамическим характеристикам с максимальным КПД по расходу LВ=4000 м3/ч и рВ=2769,6 Па.

При просмотре характеристик радиальных вентиляторов для LВ=4000 м3/ч и рВ= 2769,6 Па подходит вентилятор В. Ц5−35−8-01 с n=1450 об/мин и =0,72. Марка окончательно выбранного вентилятора совпадает с маркой вентилятора, выбранного предварительно.

Определим мощность для привода вентилятора:

(4)

кВт (5)

Потребная мощность электродвигателя:

где (6)

1 — КПД подшипников вентилятора; 1=0,98;

2 — КПД передачи клиноременной; 2=0,95;

kз — коэффициент запаса; для мощности Nв до 5 кВт принимают равным 1,15.

кВт Для вентилятора В. Ц5−35−8-01 нам подходит электродвигатель АИР132S4 мощностью 7,5 кВт.

Подбор редуктора и муфты В зависимости от частоты вращения и мощности двигателя выбираем одноступенчатый вертикальный редуктор с цилиндрическими колесами.

Марки ЦУ — 160 — 3,15 — У.

Муфта ГОСТ 15 622–22 предохранительная фрикционная — ставиться для предохранения приводного устройства от повреждений при возникновении случайных перегрузок. Они автоматически размыкают приводную линию.

Расчет ременной передачи По номограмме в зависимости от частоты вращения меньшего шкива n1=nдв=1470 об/мин и передаваемой мощности Р =Рдв=7 кВт.

принимаем сечение клинового ремня А.

Определение вращающего момента на валу ведущего шкива.

(7)

Определение диаметров меньшего и большего шкивов.

Определение диаметра меньшего шкива.

(8)

Округляем до стандартного значения по ГОСТ 17 383–73: D1=200 мм Определение диаметра ведомого шкива.

(9)

где е — скольжение ремня для передач с регулируемым натяжением.

Округляем до стандартного значения по ГОСТ 17 383–73: D2=500 мм Определение межосевого расстояния.

Определение min межосевого расстояния.

(10)

где Т0 — высота сечения ремня.

Определение max межосевого расстояния.

Принимаем =650 мм Определение расчетной длины ремня.

(11)

Округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 1284.1−80:

Lp=1180 мм Определение числа ремней в передаче

(12)

где Р0=6,3 кВт — мощность, передаваемая одним клиновым ремнем, Ср=1.0 — коэффициент для привода к ленточному конвейеру при односменной работе, СL=0.92 — коэффициент, учитывающий влияние длины ремня при сечении, А и длине Lp=1180 мм, Сб=0.89 — коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата, Сz=0.95 — коэффициент, учитывающий число ремней в передаче, предполагая, что число ремней z=2−3.

Округляя до целого числа, получим, что число ремней z=3.

Определение сил, действующих в ременной передаче.

Определение натяжения ветви клинового ремня.

(13)

где скорость н=0.5щдв?D1=0.5?48,7?350?10−3=8,5 м/с, и=0.1Н?с2/м2 — коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил для ремня сечения А.

Определение силы, действующей на вал.

(14)

Определение ширины шкивов.

где е=25мм, f=20 мм — размеры канавок.

Определение рабочего ресурса передачи.

(15)

где — коэффициент, учитывающий влияние передаточного отношения

— при периодически изменяющейся нагрузке от нуля до номинального значения,

Nоц — базовое число циклов. Для ремней сечением, А примем Nоц=4.6,

— предел выносливости. Для клиновых ремней ,

максимальное напряжение в сечении ремня где напряжение от растяжения

(16)

ширина и толщина ремня. Для кожаных ремней (по ГОСТ 18 679–73)

.

;

напряжение от изгиба ремня

(17)

для кожаных ремней Eи=100−200Мпа. Берем Eи=100Мпа

;

напряжение от центробежной силы

(18)

плотность ремня. Примем

;

Таким образом,

— условие выполнено;

Рассчитаем необходимую долговечность:

(19)

Рекомендуемая долговечность не меньше 2000 ч.

Расчеты на прочность Рис. 8

Определение диаметра вала.

(22)

Округляем диаметр вала до ближайшего большего значения. Таким образом,

= 50 мм.

Определим диаметр под подшипники.

Принимаем радиальный роликовый подшипник.

Берем среднюю серию:

№ 309 =50 мм, D2=100 мм, В2=25 мм. ГОСТ 8338–75, где — диаметр внутреннего кольца подшипника,

D2- диаметр внешнего кольца подшипника, В2- ширина подшипника.

Определение реакций опор подшипника и проверка вала на прочность Из предыдущих расчетов имеем ;

Реакции опор найдём из уравнений равновесия:

(23)

(24)

Найдем для каждой точки максимальное напряжение на валу:

кН/м2 (25)

кН/м2 (26)

кН/м2 (27)

Мизг. В >Mизг. С

кН•м

Согласно с принятой IV теорией прочности:

кН•м (28)

кН/м2

(29)

— условие прочности выполнено.

Подшипники выбираем по более нагруженной опоре, для этого находим Rmax.

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку Р, которая при действии на подшипник обеспечивает ту же долговечность, какую данный подшипник имеет при действительных условиях нагружения и вращения.

Для радиальных шарикоподшипников

(30)

где — радиальная нагрузка на подшипник,

— коэффициент условия работы : — для расчета берем =1.3,

— температурный коэффициент: берем =1,

x — коэффициент для радиальных подшипников: x=1,

V — коэффициент вращения внутреннего кольца: V=1,

Определение эквивалентной динамической нагрузки для вала.

Определение динамической грузоподъемности подшипника.

(31)

где — зависит от типа подшипника.

Для радиальных шарикоподшипников ,

Lh — долговечность подшипника. Для расчета берем Lh=20 000 часов,

n — частота вращения вала.

По предварительному назначению серии подшипников сравниваем табличную динамическую грузоподъемность с расчетным значением: (32)

— следовательно, выбранный ранее подшипник средней серии № 309 =50 мм, D2=100 мм, В2=25 мм. ГОСТ 8338– — 75 подходит.

4. МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ

4.1 Монтаж

Монтаж дробилок ДМ и ДДМ производят на фундаменте или на перекрытии согласно установочному чертежу. Перед монтажом дробилки ДДМ необходимо произвести заливку подмоторной плиты, подготовить отверстия для болтов, подводящие и отводящие самотеки. После установки машину выверяют по уровню и укрепляют на фундаменте болтами. Уровень ставят на свободный конец вала ротора. Таким же образом устанавливают плиту с электродвигателем. Открытые магнитные пускатели следует заключать в изолированные кабины или устанавливать вне помещения со взрывоопасной средой.

Сверху дробилки рекомендуется располагать бункер с сеткой, имеющей отверстия размером 15−20 мм, для улавливания посторонних предметов, а также несколько магнитных дуг для улавливания металломагнитных примесей.

Изготовитель — Днепропетровский завод Продмаш Министерства машиностроения для легкой и пищевой промышленности и бытовых приборов СССР. [2]

Рис. 9 — Установочный чертеж: а — дробилки ДМ; б — дробилки ДДМ

4.2 Эксплуатация, техническое обслуживание

Во время работы дробилки необходимо следить за непрерывной и равномерной подачей продукта, за наличие продукта в бункере и нагревом подшипников. Температура подшипников у дробилок ДДМ, ДМ-440у, ДДО не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 50° С. Температура нагрева подшипников ротора дробилок ДМ и ДДМ не должна быть более 60° С.

При снижении производительности дробилки нужно осмотреть бичи и при обнаружении большого износа углов повернуть все бичи на 180°. Использование всех четырех углов бича увеличивает продолжительность его эксплуатации. В случае замены износившихся бичей новыми проводят статическую балансировку ротора с бичами. Для этого взвешивают пакеты бичей и два наиболее близких пакета устанавливают на противоположных осях ротора дробилки в одной плоскости.

При остановке дробилки прекращают подачу продукта, выключают электродвигатель и после остановки машины удаляют с магнита электромагнитные примеси. [2]

4.3 Ремонт

Питатель разбирают снятием приводного электродвигателя, исполнительного механизма, разборкой реечной заслонки, приводного механизма.

При длительной эксплуатации питателя изнашивается заслонка. Под воздействием потоков частиц продукта уменьшается ее толщина. Чаще всего заслонку заменяют, так как изготовить новую в условиях предприятия нетрудно.

Подшипники питателя ремонтируют в установленном порядке. При сильном износе всех узлов питатель заменяют.

Ротор со съемным диском в процессе эксплуатации изнашивается больше всех деталей элементов дробилки.

При замене износившихся молотков ротор необходимо уравновесить. Для этого наборы молотков, находящихся на одном стержне, взвешивают на чашечных двадцатикилограммовых весах. Два наиболее близких по весу набора должны быть установлены на диаметрально противоположных несущих валиках ротора дробилки в одной плоскости.

Молотки дробилки ДДМ изготавливают следующих размеров: длина 165, ширина 50 и толщина 2 мм, диаметр отверстий 21 мм. Молотки должны быть изготовлены из высококачественной стали марки 20ХГС.

Диски при значительном износе не ремонтируют — их заменяют.

Вал ротора дробилки чаще всего изнашивается в местах установки подшипников. Изношенную часть шеек восстанавливают наплавкой электросваркой с последующей токарной обработкой. Подшипники ремонтируют в обычном порядке.

Быстроходные дробилки предъявляет особые требования по уходу за подшипниками вала ротора. Смазывать подшипники следует консистентной смазкой. Свободное пространство внутри корпуса подшипника должно быть заполнено смазкой не более чем наполовину, так как избыток смазки приводит к нагреву подшипника.

Менять смазку следует через 1−1,5 месяца. Если подшипник нагревается выше 60 градусов, его следует вскрыть, чтобы выявить и устранить дефекты.

После ремонта перед пуском под нагрузкой дробилку необходимо проверить, чтобы ее ротор вращался по часовой стрелке, если смотреть на дробилку со стороны привода. При работе дробилки подшипники не должны нагреваться, а масло вытекать из них. Дробилка должна работать без вибраций, вызванных дисбалансом ротора.

При пуске дробилка под нагрузкой продукт необходимо подавать постепенно.

Для обеспечения длительного срока эксплуатации и увеличения межремонтного периода необходимо обеспечить непрерывную и равномерную подачу продукта в дробилку, немедленно устранять появившиеся неисправности.

УРАВНОВЕШИВАНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАСС — одна из основных операций, обеспечивающих нормальную работу молотковых дробилок. Неуравновешенность вращающихся масс вызывает дополнительные давления на подшипники, в результате чего быстро изнашиваются трущиеся детали, нарушается спокойный ход дробилки, уменьшается коэффициент полезного действия и могут произойти аварии. Неуравновешенность ротора дробилки может быть статическая и динамическая.

Статическая неуравновешенность возникает при несовпадении центра тяжести вращающихся масс с геометрической осью вращения вследствие неодинакового веса дисков и молотков, неточности геометрических размеров, изгиба вала ротора, неточностей в сопряжениях дисков с валом и молотков с дисками. Кроме этого, на неуравновешенность машины влияет неуравновешенность приводного шкива.

Статическую балансировку ротора проводят следующим образом: ротор без диска (вал) кладут на два строго горизонтальных и параллельных ножа так, чтобы ось была перпендикулярна к граням ножа. Статически неуравновешенный ротор будет перекатываться по ножам, пока центр тяжести не займет несшее положение. При этом положении ротора на один из дисков снизу наносят мелом точку.

Эту операцию повторяют несколько раз, при этом, если отметки мелом неравномерно распределяются по окружности диска, ротор неуравновешенный.

Для уравновешивания удаляют напильником часть металла с той стороны ротора, где группируются меловые точки. Металл удаляют до тех пор, пока меловые точки будут равномерно распределены по всей поверхности диска. После статической балансировки на ротор подвешивают штифтовой диск.

Технологический эффект работы дробилки после окончания ремонтных работ и балансировки ротора проверяют по крупности размола сырья. Эффективной работу дробилки считают в том случае, если сырье измельчается до степени норм крупности размола. [4]

5. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Дробилка ДДМ, как и другое технологическое оборудование должно отвечать правилам по охране труда, условиям безопасной работы.

Механическое оборудование с электроприводом, ограждающие кожухи пускорегулирующей аппаратуры должны быть заземлены.

Шины и провода защитного заземления (зануления) должны быть доступны для осмотра и окрашены в черный цвет.

Электрическая схема оборудования должна предусматривать защиту электродвигателей от длительных перегрузок, а также автоматическую защиту всех элементов оборудования от токов короткого замыкания.

Перед началом работы электромеханическое оборудование необходимо осмотреть и опробовать на холостом ходу.

Производственное оборудование должно быть пожарои взрывобезопасным при монтаже, эксплуатации, ремонте, транспортировке и хранении.

Пожарои взрывобезопасность производственного оборудования рекомендуется обеспечивать следующими мерами:

* реализацией проектных решений, обеспечивающих нормы пожарои взрывобезопасности оборудования и технологических процессов;

* организационно-техническими мероприятиями по поддержанию режимов работ, предусмотренных эксплуатационной документацией;

* применением средств и способов предупреждения возникновения пожаров и взрывов;

* применением систем противопожарной защиты и взрывозащиты, снижающих вероятность воздействия опасных факторов пожара и взрыва на работников.

Производственное оборудование не должно иметь острых углов, кромок и неровностей поверхности, представляющих опасность травмирования работников. Компоновка составных частей оборудования должна обеспечивать свободный доступ к ним, безопасность при монтаже и эксплуатации.

Ширина проходов при немеханизированной доставке не менее 1,5 м, при механизированной (применение электропогрузчиков) не менее 2,5 м.

Части производственного оборудования, механическое повреждение которых может вызвать возникновение опасности, должны быть защищены ограждениями и расположены так, чтобы предотвратить их случайное повреждение работниками или средствами технического обслуживания.

Вращающиеся валы должны быть закрыты кожухом. Защитные ограждения должны легко сниматься (подниматься) для санитарной обработки оборудования или его частей.

Производственное оборудование необходимо оснащать аппаратом аварийного отключения «стоп», который монтируется на каждом рабочем месте управления этим оборудованием. Кнопки аварийного отключения должны быть красного цвета и увеличенного размера по сравнению с другими кнопками.

Санитарная обработка, разборка, чистка и мойка производятся после отключения оборудования от источников питания, полной остановки подвижных и вращающихся частей.

Для проталкивания продуктов внутрь бункера или рабочей камеры должны применяться специальные приспособления (толкачи, пестики, лопатки).

Удаление заклинившихся продуктов или остатков необходимо производить после полной остановки двигателя и рабочих органов машины.

Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддержания чистоты воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция.

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое действие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность. Естественное и искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 23−05−95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003−83 с дополнениями 1989 г. и СН 2.2.4/2.1.8.562−96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». 5]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дробилка ДДМ по характеристическим показателям вполне удовлетворяет тем требованиям, которые предъявляются для измельчения зерна злаковых пленчатых культур. А также она имеет ряд преимуществ по сравнению с другими измельчающими машинами.

Во-первых, габаритные размеры по сравнению с другими дробилками, которые применяются для измельчения, небольшие.

Во-вторых, при достаточно большой производительности (2730 кг/ч), мощность выбранного электродвигателя АО 52−2 небольшая 7 кВт. В-третьих, дробилка ДДМ имеет высокую степень измельчения. Также были произведены: подбор вентилятора с расходом 4000 м3/ч двигателя к нему с мощностью 7,5 кВт; кинематический расчет ременной передачи, долговечность которой 2066 ч, проверка вала на прочность, построены эпюры изгибающих и вращающих моментов. Скорость вращения молотков соответствует требованиям дробильных машин и составляет 76 м/с.

При конструировании данной дробилки особое внимание следует уделять геометрии масс ротора дробилки и динамике ее работы. Вызвано это действием инерционных сил ротора и ударными импульсами, являющиеся результатом реакций на удары лопаток по измельчаемому телу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник по оборудованию зерно перерабатывающих предприятий. Демский А. Б., Борискин М. А., 1970 — 432 с.

2. Основы расчета и конструирования машин и автоматов пищевых производств. Учебное пособие для вузов. Под редакцией д-ра техн. наук, проф. Соколова А. Я. М., «Машиностроение», 1969. — 637 с.

3. Драгилев А. И., Дроздов В. С. Технические машины и аппараты пищевых производств. — М.: Колос, 1999. — 378 с.

4. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов/ С. Т. Антипов, И. Т. Кретов, АН. Остриков и др.; Под ред. акад. Расхн В. А. Панфилова. — М.: Высш. шк., 2001. — 703 с.

5. Теслер Л. А. Ремонт оборудования хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятий. М., «Колос», 1969. 336 с.