Курсовая работа (т): Привод вальцовой дробилки

Привод вальцовой дробилки

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Могилевский государственный университет продовольствия»

Кафедра прикладной механики

Привод вальцовой дробилки

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Прикладная механика»

Выполнила

студентка группы ТРБ-111

Лойко А. Н.

Руководитель проекта

к. т. н., доцент

Киркор М.А.

Могилёв 2014

1.Введение

привод редуктор дробилка

Объектом разработки курсового проекта является индивидуальный электромеханический привод. В данном случае привод вальцовой дробилки, который включает в себя электродвигатель, являющийся источником механической энергии, направленной на дробление.

Вальцовые дробилки широко применяются в пищевой промышленности для дробления и помола зерна, солода, плодов и т. д. Рабочей частью вальцовой дробилки являются горизонтальные валки. Количество валков может быть различным. Простейшая дробилка имеет один валок, вращающийся вокруг горизонтальной оси параллельно неподвижной рабочей щеке. В этом случае дробление происходит между неподвижной щекой и вращающимся валком. Однако чаще дробилки имеют пару или несколько валков. Парные валки вращаются навстречу один одному, и дробление происходит между валками. По характеру поверхности валков они могут быть гладкими, рифлеными и зубчатыми.

На рис. 1 представлена схема вальцовой дробилки. Подшипники валка 2 неподвижны, валка 1 подвижны и удерживаются при помощи пружин 3, что позволяет валку 1 смещаться при случайном попадании в дробилку твердых инородных тел. Размер кусков продукта определяется шириной щели между валками. Питание дробилки производится непосредственно из бункера при содействии питающих валков.

При вращении валков куски материала должны быть захвачены и раздроблены. Чтобы материал был захвачен, между диаметром валков и размером куска должно быть определенное соотношение. Рассмотрим случай, когда валки имеют гладкую поверхность и одинаковую частоту вращения (рис. 2). На валок действует со стороны куска А сила Р, обуславливаемая его тяжестью; со стороны валка соответственно действует на кусок такая же сила Р. Вертикальная слагаемая этой силы Р sin α выталкивает кусок сверху. Такая же сила действует и со стороны другого валка; следовательно, выталкивающие силы будут равны 2Р sin α. Сила трения составит 2fP, а ее вертикальная проекция - 2fPcos α, где f - коэффициент трения. Эта сила направлена вниз и увлекает куски в щель между валками. Чтобы частица была затянута валками, должно быть соблюдено условие:

P sin α < 2P cos α или tg α < f. (1)

Однако так как коэффициент трения f равен углу трения, то tg α < tg φ, где φ - угол трения измельчаемого продукта о материал валка. Угол трения φ продуктов дробления зерна составляет для гладкополированного чугуна 12 - 21 º, коэффициент трения - соответственно 0,213 - 0,384.

Из рис. 2 видно, что величина зависит от диаметра валка D, размера куска материала d и ширины щели b. С достаточной для практических целей точностью можно принять, что

Dmin= (d-b)/(1- cos φ). (2)

,2 - валки; 3 - пружина.

Рисунок 1- Вальцовая дробилка

Рисунок 2 - Схема работы вальцовой дробилки

На практике гладкие валки для дробления зерна имеют диаметр 250-350 мм. Если скорость вращения парных валков одинакова, материал только расплющивается и раздавливается. Чтобы одновременно происходило и истирание, частота вращения валков должна быть различной с соотношением 1/1,3-1/2,5. Окружная скорость вращения валков при дроблении зерна 2,5-5 м/с.

Для размола зерна применяют валки с рифленой поверхностью (рис. 3), которую получают нарезкой валков на специальных станках. Рифли образуют некоторый угол с образующей вала. Такие валки не только раздавливают, но и раскалывают материал. Они имеют иной угол захвата, чем гладкие. Если для гладких валков среднее отношение D/d= 20-25, то для рифленых - 10-12.

Кроме рифленых валков для дробления употребляются зубчатые валки. На рис. 4 представлена вальцовая дробилка с зубчатыми валками. Для такой дробилки отношение D/d=2-5. Производительность вальцовой дробилки может быть ориентировочно рассчитана следующим образом:

объем материала V, м3/ч, выходящего из щели дробилки:

V=b·l·π·D·n·60, (3)

где l - длина щели, или, длина валка дробилки, м;- диаметр валка, м;- частота вращения, об/мин;- ширина щели, м;

часовая производительность дробилки mч, кг/ч:

mч=b·l·π·D·n·60·ρ·φ, (4)

где ρ - плотность материала, кг/м3;

φ - поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность питания (для зерна он равен 0,5 - 0,7);

мощность на валу дробилки не поддается теоретическому определению и устанавливается по данным опыта для каждого материала и степени дробления.[5]

Рисунок 3 - Рифленый валок

Рисунок 4 - Дробилка с зубчатыми валками

Кинематическая схема привода

Рисунок 5 - Кинематическая схема привода.

Электродвигатель 4А100S2У3 ГОСТ 28330-89:

мощность - 4 кВт;

синхронная частота вращения - 2865 об/мин.

Редуктор КЦ1 - 200 - II- 2 - ЦУ2 ГОСТ 27142 - 86:

передаточное отношение - Uкцр = 20.

Цепная передача:

- передаточное отношение - Uцп = 3,25.

Таблица 1- Параметры на валах

2. Расчетная часть

2.1 Кинематический расчет привода

.1.1 Определяем общий к.п.д. привода η:

 (1)

где = 0,98…0,99 - КПД муфты;

= 0,9…0,92 - КПД открытой цепной передачи;

= 0,99…0,995 - КПД пары подшипников качения.

КПД коническо - цилиндрического редуктора:

 (2)

где =0,91...0,93 - КПД конической открытой зубчатой передачи;

0,92...0,94 - КПД цилиндрической открытой зубчатой передачи.

[табл. 1.2.1, 1]

.1.2 Определяем требуемую мощность электродвигателя Nтр, Вт:

 (3)

Вт.

2.1.3 Определяем частоту вращения на приводном валу n, об/мин:

, (4)

где w - угловая скорость, рад/с,

.

.1.4 Определяем общее оценочное передаточное отношение привода Umaxmin:

 (5)

где  - передаточное отношение цепной передачи;

- передаточное отношение коническо - цилиндрического редуктора. [табл. 1.2.2, 1]

.1.5 Определяем диапазон приемлемых частот вращения nmaxmin вала электродвигателя:

 (6)

.1.6 Выбор электродвигателя:

По расчетным данным Вт об/мин.

Исходя из условий  и , выбираем к установке электродвигатель 4А100S2У3 ГОСТ 28330-89.

Для него кВт, nдв = 2865 об/мин. [табл. 16.7.1, 1]

Рисунок 6 - Схема асинхронного двигателя

Таблица 2 - Габаритные и установочные размеры асинхронных электродвигателей

.1.7 Определяем действительное передаточное отношение привода U

, (7)

.

Принимаем передаточное число коническо - цилиндрического редуктора из стандартного ряда чисел  [табл. Б2,6], тогда

 (8)

.

.1.8 Определяем мощности, крутящие моменты, частоты вращения и угловые скорости на валах привода:вал

 (9)

об/мин,

 (10)

 (11)

,

 (12)

.

II вал

 (13)

,

 (14)

,

 (15)

,

 (16)

вал

 (17)

 (18)

,

 (19)

 (20)

IVвал

 (21)

 (22)

 (23)

,

 (24)

.2 Выбор редуктора

Коническо - цилиндрический редуктор выбирают по двум параметрам:

передаточное число редуктора (стандартное);

крутящий момент на тихоходном валу редуктора.

По расчетным даннымкцр = 20;

Тт = Т3 = 184,1 Нм.

Принимаем к установке коническо - цилиндрический редуктор с межосевым расстоянием 200мм; II - исполнение по передаточному числу;

- вид сборки; Ц - цилиндрический конец тихоходного вала; У - климатические условия; 2 - категория размещения: КЦ1 - 200 - II- 2 - ЦУ2 ГОСТ 15150 - 69. [табл.16,2]

Для него Uкцр = 20, Тт = 647,5 Нм, dб = 40 мм.

Рисунок 7 - Схема коническо-цилиндрического редуктора

Таблица 3 - Габаритные и присоединительные размеры редукторов КЦ1

Рисунок 8 - Быстроходный и тихоходный вал редуктора

Таблица 4 - Параметры редукторов КЦ1

.3 Выбор муфты

Муфту выбираем по двум параметрам:

передаваемый крутящий момент;

диаметры сопрягаемых валов.

По расчетным данным:

Т= 11,2 Н·м;

диаметру вала электродвигателя =28 мм;

диаметру быстроходного вала редуктора =40 мм;

выбираем к установке муфту МУВП - 250 - 28 - 1 - 40 - 4 ГОСТ 21424-93. [табл.13.3.1,1]

Рисунок 9 - Муфта упругая втулочно-пальцевая

Таблица 4 - Параметры и размеры, мм, упругих втулочно-пальцевых муфт

2.4 Расчет цепной передачи

звено соединительное;                2 - звено переходное.

Рисунок 10 - Приводные цепи типа ПР(ПРА)

Таблица 5 - Размеры и параметры приводных втулочных и роликовых цепей типа ПВ, 2ПВ, ПРД, ПРИ

Исходные данные:цп = 4,3 - передаточное число;= 2761,9 Вт - мощность на ведущем валу;=143,3 об/мин - частота вращения ведущего вала.

.4.1 Определяем число зубьев ведущей и ведомой звездочки Z1 и Z2:

Число зубьев ведущей звездочки Z1:

 (25)

Число зубьев ведомой звездочки Z2:

 (26)

.4.2 Определяем действительное передаточное отношение передачи uд: