Дипломный проект на тему: Проект шаровой мельницы МШР-3200х6000 для обогатительной фабрики

3. Расчетная часть

Исходные данные

Мельница предназначена для работы во второй стадии измельчения. Крупность исходного питания d = 20 мм. Максимальная загрузка шаров . Насыпная масса руды кг/м3. Истинная масса руды кг/м3. Процесс измельчения – мокрый. Внутренний диаметр барабана (без футеровки) мм. Длина барабана внутренняя (без футеровки) мм. Коэффициент заполнения барабана . Привод зубчатый, редукторный.

3.1. Определение мощности, приведенной к валу двигателя

Привод состоит из асинхронного двигателя постоянного тока, нестандартного цилиндрического редуктора Ц-800 и открытой зубчатой передачи, как показано на рис. 3.1.

Расчетная схема привода мельницы

Расчетная схема привода мельницы

Рис. 3.1

Мощность, приведенная к валу электродвигателя, определяется по методике ОАО «ТЯЖМАШ» [2]:

, кВт,

где kг – коэффициент, учитывающий гидроподпор, kг = 0,95;

kп – коэффициент нестабильности пульпы, kп = 1,015;

Dр – расчетный диаметр барабана, Dр = 2,78 м;

V – полезный объем размольной камеры мельницы, м3,

,

где L – длина барабана до решетки, L = 5,62 м;

м3;

? – насыпная масса смеси шаров и пульпы, т/м3,

,

где ?ш – насыпная масса шаров, ?ш = 4,6 т/м3;

?п – насыпная масса пульпы, т/м3,

,

где kи – коэффициент, учитывающий степень измельчения руды во второй степени измельчения, kи = 0,95;

?р – удельная масса титаномагнетитовой руды, ?р = 3,1 т/м3;

?в – удельная масса воды в пульпе, ?в = 0,05 т/м3;

т/м3;

? – общая степень заполнения барабана, ? = 0,45

?ш – степень заполнения барабана только стальными шарами с учетом их насыпной массы,

,

где Gш – масса шаров, Gш = 66 т;

– удельная масса стальных шаров, = 7,85 т/м3;

;

?п – степень заполнения барабана пульпой,

,

т/м3;

N0 – удельная мощность для общей степени заполнения барабана,

при ? = 0,45 N0 = 3 кВт;

? – отношение частоты вращения к критической,

,

где nб – частота вращения барабана, мин-1,

,

где nэ – частота вращения двигателя, nэ = 1048 мин-1;

iв – передаточное число открытой зубчатой передачи,

,

где Dв – делительный диаметр зубчатого венца, Dв = 4,984 м;

dш – делительный диаметр приводной шестерни, dш = 0,643 м;

;

iр – передаточное число редуктора, для редуктора Ц-800 iр = 6,524;

мин-1;

nкр – критическая частота вращения барабана,

мин-1;

;

? – КПД привода,

,

где ?р – КПД редуктора, для редуктора Ц-800 ?р = 0,98;

?в – КПД открытой зубчатой передачи, ?в = 0,95;

.

Таким образом,

кВт.

Принимаем двигатель, характеристика которого приведена в табл. 3.1

Таблица 3.1

Техническая характеристика электродвигателя

Тип:

1GG7403-SNF40-2V1-Z

Мощность:

Nэ = 835 кВт

Частота вращения:

nэ = 1048 мин-1

Момент на валу двигателя:

Mдв = 9555·Nэ/nэ = 7613 Н•м

Фирма:

“Сименс”

3.2. Определение нагрузок на барабан и подшипники

Исходные данные для расчета приведены в табл 3.2:

Таблица 3.2

Исходные данные

Параметр

Обозначение

Значение

1

Расстояние между осями подшипников

L

6010 мм

2

Расстояние от осей подшипников до оси зубчатого венца

l

2130 мм

3

Угол установки приводной шестерни

?

24,127°

4

Расстояние до основания опорной плиты подшипников до оси мельницы

hп

3020 мм

5

Расстояние от основания фундаментной рамы до оси приводной шестерни

hш

700 мм

6

Вес барабана с футеровкой

Gб

1088,9 кН

7

Вес зубчатого венца

Gв

118,3 кН

8

Вес подшипника

Gпк

190,3 кН

9

Вес установки приводной шестерни

Gш

53,0 кН

10

Диметр барабана (внутренний)

Dб

3200 мм

11

Толщина обечайки

?

30 мм

12

Диаметр делительного цилиндра

Dд

4984 мм

13

Угол наклона зубьев к делительному цилиндру

?

5,67°

14

Диаметр делительного цилиндра шестерни

dш

643 мм

15

Передаточное число зубчатой передачи

iв

7,75

16

КПД зубчатой передачи

?в

0,95

17

Вес загружаемой пульпы и шаров

Gпш

853,4 кН

18

Мощность электродвигателя

Nэ

835 кВт

19

Частота вращения вала электродвигателя

nэ

1048 мин-1

20

Передаточное число редуктора

iр

6,524

21

КПД редуктора

?р

0,98

22

Суммарное передаточное отношение от барабана к двигателю

i

50,56

23

Полный КПД привода

?

0,931

Силы, действующие на барабан от загрузки

Во время работы мельницы на барабан действует центробежная сила, сила со стороны падающей пульпы и шаров, связанной с барабаном контура. Однако, как показали ранее проделанные расчеты мельниц самоизмельчения, сумма этих сил сводиться в конечном итоге к вертикальной силе, приложенной в центре барабана и равной весу загружаемой пульпы и шаров Gпш = 87,0 т.

Силы, действующие на барабан при передаче крутящего момента графически показаны на рис 3.2.

Рассчитаем усилия на зубчатом венце:

Силы, действующие в зацеплении и на барабан мельницы

Силы, действующие в зацеплении и на барабан

Рис. 3.2

1. Окружная сила , кН,

где Mкр – крутящий момент на барабане,

,

где Nб – мощность, приведенная к оси барабана,

кВт,

nб – частота вращения барабана,

, мин-1,

мин-1.

кН•м.

Таким образом, кН.

2. Радиальная сила , кН,

где ?0 – угол зацепления, °,

? – угол наклона зуба, °.

кН.

3. Осевое усилие

, кН.

кН.

Считая, что проекции всех сил на оси координат равны нулю, найдем силы, действующие на барабан:

, кН;

кН.

, кН;

кН.

Определение реакций подшипников при установившемся движении

На рис 3.3 показаны силы, действующие на барабан.

Схема распределения нагрузок на барабан

Схема распределения нагрузок на барабан

Рис. 3.3

Проекции сил в вертикальной плоскости приведены на рис. 3.4

Схема сил, действующих в вертикальной плоскости

Схема сил, действующих в вертикальной плоскости

l1 = 2130 мм, l2 = 3005 мм, L = 6010 мм.

Рис. 3.4

Момент в вертикальной плоскости от действия осевого усилияP0:

, кН•м;

кН•м;

Рассчитаем реакции опор:

;

, кН;

кН;

;

, кН;

= 974,5 кН.

Проверка: , верно.

Аналогично, рассчитаем реакции для горизонтальной плоскости. Проекции сил в горизонтальной плоскости приведены на рис. 3.4:

Схема сил, действующих в горизонтальной плоскости

Схема сил, действующих в горизонтальной плоскости

Рис. 3.5

Момент в горизонтальной плоскости от действия осевого усилия P0:

, кН•м;

кН•м.

Рассчитаем реакции опор:

;

, кН;

кН.

;

, кН;

кН;

Проверка: , верно.

Определим нагрузки действующие на опорные подшипники:

1. Подшипник загрузочной части. Схема нагрузки на подшипник приведена на рис3.6.

Горизонтальная нагрузка:

кН;

кН.

Вертикальная нагрузка:

, кН;

кН.

Моменты:

кН•м;

кН•м.

Схема нагрузки на подшипник загрузочной части

Схема нагрузки на подшипник загрузочной части

Рис. 3.6

2. Подшипник разгрузочной части (рис 3.7).

Горизонтальная нагрузка:

кН;

Вертикальная нагрузка:

, кН;

кН.

Момент:

кН.

Схема нагрузки на подшипник разгрузочной части

Рис. 3.7

3.3. Расчет сегментных подшипников скольжения

Основная расчетная схема нагружения сегментного подшипника скольжения показана на рис 3.8.

Схема нагружения сегментного подшипника скольжения

Схема нагружения сегментного подшипника скольжения

1 – цапфа, 2 – сегмент, 3 – сфера охватывающая, 4 – сфера опорная, 5 – коромысло, 6 – ось, 7 – корпус подшипника

Рис. 3.8

Исходные данные для расчета представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Исходные данные

Название параметра

Обозначение

Значение

1

Диаметр цапфы

dц

3,96 м

2

Диаметр бурта

dб

4,07 м

3

Длина сегмента

L

0,67 м

4

Ширина сегмента

B

0,5 м

5

Толщина сегмента

dс

0,2 м

6

Угол отклонения сегмента

b

30°

7

Угол наклона сегмента

g

15°

8

Расстояние до оси сфер

l

0,399 м

9

Радиус сферы опорной

r1

0,99 м

10

Материал сферы опорной

Сталь 38ХНЗМФА

11

Радиус сферы охватывающей

r2

0,1 м

12

Материал сферы оватывающей

Сталь 40ХН

13

Диаметр коромысла

dк

0,2 м

14

Длина оси коромысла активная

lоси

0,41 м

15

Высота сечения коромысла

hк

0,335 м

16

Плечо оси коромысла

Lк

0,785 м

17

Вертикальная реакция

Nz

976,9 кН

18

Осевое усилие, расчетное

S

14,3 кН

19

Число оборотов

n

20,73 мин-1

20

Угловая скорость

w

2,17 с-1

Определим усилия, действующие на элементы конструкции:

Усилие, действующее на ось коромысла

, кН;

кН.

Усилие, действующее на сегмент, радиальное:

, кН;

кН.

Удельное давление на сегмент, среднее, радиальное:

, кПа;

кПа.

Удельное давление на торец сегмента, при восприятии им всего осевого усилия:

, кПа,

где Fs – площадь торца сегмента, воспринимающего усилие S,

м2.

кПа.

Аналогично, при восприятии усилия S четырьмя сегментами:

< [Ps], кПа,

где [Ps] – допустимое удельное давление, [Ps]=493 кПа.

кПа < [493 кПа]

Контактные давления в сферах с зазором r = 1 мм [4]:

, кг/см2,

где E – модуль упругости для стали, E = 2000000 кг/см2;

– допускаемые контактные давления,

для стали 40ХН кг/см2.

кг/см2 < 3600 кг/см2.

Переведем кг/см2 в МПа (1 МПа = 0,098 кг/см2): МПа

Диаметр пятна контакта:

, м,

где a – радиус пятна контакта, м,

,

где fк – площадь пятна контакта, м2,

м2.

м;

м.

Расчет коромысла на изгиб

Коромысло выполнено из стали 25Л.

Сечение I-I (см. рис. 3.8):

Изгибающая сила N1 = 291,9 кН.

Плечо действия силы до среднего сечения коромысла (сечение I-I)

lI-I = 0,577 м

Изгибающий момент:

, кН•м;

кН•м.

Размеры сечения I-I:

- ширина b = 0,43 м;

- высота H = 0,335 м.

Момент сопротивления сечения изгибу:

, м3;

м3.

Напряжение изгиба в сечении I-I коромысла:

МПа.

Сечение II-II (см. рис. 3.8):

Изгибающая сила та же, что и сечении I-I: N1 = 291,9 кН.

Плечо действия изгибающей силы lII-II = 0,145 м.

Изгибающий момент:

, кН•м;

кН•м.

Размеры сечения II-I:

- ширина b = 0,43 м;

- высота H = 0,18 м.

Момент сопротивления сечения изгибу:

, м3;

м3.

Напряжение изгиба в сечении I-I коромысла:

, МПа;

МПа.

Из требования повышенной жесткости, принимаем допускаемые напряжения для коромысла: МПа.

Давление на ось коромысла:

, МПа,

где N – усилие, действующее на ось, N = 564,0 кН;

lоси – длина оси активная, lоси = 0,41 м;

dк – диаметр оси, dк = 0,2 м.

МПа,

Допускаемое напряжение смятия [?]см = 78,6 МПа.

Проверка сегмента на жесткость

В качестве расчетной схемы используем консольную балку, изображенную на рис. 3.9

Расчетная схема сегмента подшипника

Расчетная схема сегмента подшипника

Рис. 3.9

На рис 3.9 lс = 0,25 м – длина сегмента, bс = 0,01 м – ширина сечения сегмента, Hс = 0,195 м – высота сечения сегмента, а также B = 0,5 м – ширина сегмента, находящаяся под распределенной нагрузкой.

Распределенная нагрузка, действующая на балку вычисляется по формуле:

, кН/м;

кН/м.

Прогиб края сегмента относительно его продольной оси:

< [Y], мкм

где E – модуль упругости стали, E = 2•106 МПа,

I – момент инерции, м– 4;

[Y] – допускаемый прогиб, [Y] = 10 мкм.

мкм < 10 мкм

Напряжения изгиба в сечении:

, МПа,

где Mи – изгибающий момент в среднем сечении сегмента,

кН•м;

Wи – момент сопротивления сечения балки изгибу;

м–3.

МПа.

Для материала сегмента – сталь 25ГС – допускаемое напряжение изгиба:

[?]и = 1,52 МПа

Рассчитаем сечение III-III сегмента:

Расчетная схема – балка на двух опорах, показанная на рис. 3.10:

Расчетная схема сечения III-III

Расчетная схема сечения III-III N1 = 292,3 кН; l1 = 0,346 м; l2 = 0,475 м

Рис. 3.10

Из уравнений моментов относительно опор рассчитаем реакции опор:

, кН;

кН.

, кН;

кН.

Проверка,

Геометрические характеристики сечения III-III приведены в табл. 3.4. Само сечение показано на рис. 3.11.

Сечение III-III сегмента

Сечение III-III сегмента

Рис. 3.11

Таблица 3.4

Геометрические характеристики сечения

a, м

b, м

a1, м

b1, м

y, м

y1, м

0,5

0,195

0,25

0,085

0,0975

0,0425

Рассчитаем напряжение изгиба для данного сечения:

< [?]и, МПа,

где Mи – изгибающий момент в сечении III-III,

кН•м;

Wи – момент сопротивления изгибу, м3,

,

где I – момент инерции сечения, м4,

,

где yc – центр тяжести сечения,

, м;

м;

м4;

м3;

[?]и – допускаемое напряжение изгиба, 152,4 МПа.

МПа < 152,4 МПа.

Корзина
Чертежей: 0
0 руб
Корзина пуста
Каталог платных и бесплатных чертежей