Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-74 06 02 «Техническое обеспечение процессов хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»

Главная страница
Контакты

    Главная страница


Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-74 06 02 «Техническое обеспечение процессов хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»



страница12/37
Дата08.04.2018
Размер3,63 Mb.


1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   37
Расчет параметров рабочих органов молотковых дробилок

Молотковые дробилки применяются в том случае, когда необходимо получить относительно мелко измельченный и однородный продукт без последующего применения сортировочных устройств. Они эффективны при разрушении хрупких продуктов (зерно, кость, лед, соль, сахар) и менее эффективны для продуктов с большим содержанием жира. Продукт в молотковых дробилках измельчается от ударов молотков по частицам продукта, а также от ударов частиц о кожух дробилки и в результате истирания частиц.



Наибольшее распространение получили дробилки со свободно подвешенными молотками. Конструктивная схема рабочего органа такой дробилки — ротора — представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 — Чертеж ротора с молотками:

1 — вал; 2 — промежуточное кольцо; 3 диск; 4 ось; 5 — молоток
На валу ротора собран пакет из колец и дисков, поджатых с одной стороны гайкой. В дисках сделаны отверстия. Молотки устанавливаются между дисками. Ось проходит через отверстия дисков и отверстия молотков, чем осуществляется шарнирное закрепление молотков (подвешивание) на оси. Количество молотков, располагаемых по окружности ротора с постоянным угловым шагом, может равняться четырем и более.

Считается, что первичное разрушение продукта должно происходить при встрече частицы с молотком. Оно возможно при определенной окружной скорости молотков, минимальное значение которой определяют исходя из закона количества движения и принимая начальную скорость движения частицы перед соприкосновением ее с молотком, равной нулю по выражению:

min = Рt / m, (41)

где Р — средняя мгновенная сила сопротивления разрушению частицы, Н;



t — продолжительность удара молотка по частице, с;

m — масса измельчаемой частицы, кг.

При конструировании молотковых дробилок с большими окружными скоростями рабочих органов необходимо считаться с возможным возникновением инерционных сил из-за неуравновешенности ротора, значения которых могут достигать больших величин. Поэтому при изготовлении деталей ротора дробилки необходимо точное выполнение геометрической формы деталей в соответствии с чертежом. Посадочные размеры и диаметры сопряженных деталей необходимо выдерживать по 7-му квалитету. Все молотки должны располагаться строго симметрично по окружности дисков.

Наиболее сильные удары происходят при встрече частиц с концами молотков, когда последние занимают наивысшие рабочие положения. Эти удары при неудачной конструкции молотков передаются на всю машину и быстро выводят ее из строя.

Для снижения ударных воздействий на машину ударная реакция молотков должна быть уравновешена на силу удара. Это достигается при условии отсутствия или незначительности ударной реакции в осях подвеса молотков.

Исходя из условия равновесия молотка и закона количества движения в момент удара найдено, что молоток обеспечит безударную работу при соблюдении следующего равенства его конструктивных размеров:
r2 = lс, (42)
где r радиус инерции молотка относительно оси подвеса, м;

l — расстояние от оси отверстия молотка до его рабочего конца, м;

с — расстояние между центром тяжести массы и осью отверстия молотка, м.

Для прямоугольного молотка с одним отверстием квадрат радиуса инерции относительно центра массы


rс2 = (а2 + b2) / 12, (43)
и относительно оси подвеса
r2 = r2c + с2, (44)
где а и b длина и ширина молотка, м.

Принимая, что точка приложения удара находится на конце молотка, имеем зависимость:


l = с + 0,5а (45)
Расстояние от оси подвеса до центра массы молотка:
с = (а2 + b2) / 6а (46)
Рабочие размеры молотка с двумя отверстиями при соблюдении условия уравновешивания его на силу удара можно определить из следующих зависимостей:
rс2 = 0,5ас, (47)
,
где d — диаметр оси подвеса молотка, м.

Наличие второго отверстия в молотке позволяет путем перестановки использовать при работе еще два его рабочих угла. При этом, однако, надо иметь в виду, что даже износ одного рабочего угла молотка ведет к нарушению условия равновесия на удар со всеми вытекающими последствиями.



Во избежание нарушения устойчивой работы молотковых дробилок рекомендуется, чтобы расстояния от оси подвеса молотка, как до его внешней рабочей кромки, так и до оси ротора не были бы равны или достаточно близки.

Вал ротора, на котором крепятся диски с промежуточными кольцами, выполняется ступенчатым. Первая ступень — под шкив, вторая — под подшипник, третья — резьбовая и четвертая — под диски и кольца. Увеличение диаметра вала dв от ступени к ступени можно ориентировочно оценить коэффициентом 1,2n:
dв = d01,2n, (48)
где d0 диаметр вала в опасном сечении, м;

n — число ступеней вала.

Считая в первом приближении, что вал будет испытывать переменные нагрузки и малые изгибающие моменты, его диаметр можно определить по формуле:
, (49)
где N — передаваемая валом мощность, кВт;

w — угловая скорость вала, рад/с.

При расчете дисков ротора, учитывая центробежные силы как от массы дисков, так и от массы молотков, находят суммарное напряжение на образующей центрального отверстия по формуле:


= imax +t (50)
где imax — максимальное окружное напряжение в диске постоянного сечения на образующей центрального отверстия, Па;

t — окружное напряжение на образующей центрального отверстия, учитывающее массу молотков, Па.

Максимальное окружное напряжение в стальном диске можно определить из выражения:
tmax = w2(0,0825R2 + 0,175r02) (51)
где  — плотность материала диска, кг/м3;

R наружный радиус диска, м;

r0 — радиус центрального отверстия диска, м.

Окружное напряжение от сил инерции молотков в стальном диске на образующей центрального отверстия определяется из следующей зависимости:
t = PиR0z / [ (R02r02)] (52)
где Ри — центробежная сила инерции молотка (без учета отверстия в нем), Н;

R0 — радиус окружности расположения центров осей подвеса молотка, м;

z — число отверстий в диске под оси подвеса (число молотков);

 — толщина диска, м.

Центробежная сила инерции молотка:
Ри = mм w2Rc , (53)
где mм — масса молотка, кг;

Rс радиус окружности расположения центров массы молотков, м.

Диаметр оси подвеса молотков определяют из условия его работы как двухопорной балки на изгиб по формуле:


, (54)
где м — толщина молотка, м;

[и] — допускаемое напряжение при изгибе, Па.

Толщина молотка принимается 210 мм.

Перемычки между отверстиями под оси подвеса и наружной кромкой диска проверяют на сопротивление смятию и срезу по формулам:


Ри / (d)  [см], (55)
0,5Ри / (hmin)  [ср], (56)
где hmin — размер перемычки, м.

Вал, диски и оси под молотки изготовляют из обычных конструкционных сталей, а молотки — из легированной термически обработанной вязкой износоустойчивой стали, например, 30ХГСА. Термообработка стали этой марки заключается в ее нагреве до 880 °С с дальнейшим охлаждением в масле и отпуске при 225 °С. После такой термообработки молотки имеют твердость 39–47,5 HRCэ.

Допускаемые напряжения при смятии и срезе для дисков, изготовленных из углеродистых сталей с временным сопротивлением разрыву 490–590 МПа, при спокойном режиме можно принимать до 150 МПа. Обычно их принимают:
[см] =59–88 МПа, (57)
[ср] = (0,2–0,3)т или [ср] = 0,8 [],
где т — предел текучести;

[] — допускаемое напряжение материала при растяжении (значения т и [] для некоторых материалов приведены в приложении Г).




1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   37