Молотковая дробилка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.Г. ШУХОВА

Факультет ИТОМ

КАФЕДРА: "Механического оборудования"

Курсовая работа

На тему: "Молотковая дробилка"

Выполнил: ст. гр. 4МО-31

Дудин В.А.

Проверил: Герасименко В.Б

Белгород 2011

Содержание

1. Изучение сведений о конструкциях машин и процессах происходящих в них

1.1 Назначение и область применения машин для измельчения

1.2 Сущность и основные закономерности технологических процессов, происходящих в машинах данной группы

1.3 Критерии или показатели оценки качества производимой продукций

1.4 Принцип работы и назначение молотковых дробилок

Литература

Приложение

1.     
Изучение сведений о конструкциях машин и процессах, происходящих в них

1.1 Назначение и область применения машин для измельчения

Все применяемые машины для измельчения материалов разделяют на две группы: дробилки и мельницы. К группе дробилок относятся такие типы: щековые, конусные, валковые, ударного действия, бегуны. Дробилки - это машины, которые применяются для дробления сравнительно крупных кусков материала (начальный размер), при этом степень измельчения находится в пределах 3-30 .

Мельницы предназначены для получения тонкоизмельченного порошкообразного материала, при этом размер конечного продукта составляет от 0,1-0,3 мм до долей микрона.

Классификация машин и оборудования для дробления. Анализ преимуществ и недостатков этих машин.

По конструкции и принципу действия различают следующие основные типы дробилок:

1)      Щековые дробилки.

Щековые дробилки в промышленности строительных чаще всего применяются для крупного и среднего дробления кусковых материалов . Они отличаются простотой и надежностью конструкции и не сложны в обслуживании .

Дробление материала в щековых дробилках происходит между подвижной и не подвижной щеками путем периодического нажатия подвижной щеки на материал.

Рисунок 1.1 Схема щековых дробилок.

Все существующие типы щековых дробилок можно классифицировать по следующим конструктивным признакам:

По методу подвеса щеки - на дробилки с верхним подвесом (рисунок 1.1 а,б,г) и с нижним подвесом подвижной щеки ( рисунок 1.1 в)

При нижнем подвесе наибольший размах подвижной щеки будет вверху, у входного отверстия. Серьезным недостатком дробилок с нижним подвесом подвижной щеки является то, что самые крупные куски, требующие наибольшего усилия раздавливания, располагаются на самом большом от оси расстоянии. В результате развивается значительный изгибающий момент, создающий повышенные нагрузки в частях механизмов, вследствие этого, незначительный размах подвижной щеки у выходного отверстия может разрушить дробилку, особенно при дроблении вязких материалов.

По конструкции устройства, приводящего в движение подвижную щеку, различают дробилки с шарнирно рычажным механизмом, он прост по конструкции и надежен в работе. Кулачковые механизмы в процессе работы быстро изнашиваются, так как от кулачка на ролик передается не по поверхности, а по линии .Поэтому необходимо изготавливать кулачки и ролики из высококачественных легированных сталей, что удорожает стоимость механизма.

- По характеру движения подвижной щеки на дробилки с простым ( рисунок 1.1а) или со сложным движением ( рисунок 1.1 б).

Срок службы футеровки щек находится в прямой зависимости от величины вертикальной составляющей хода щеки. Следовательно срок службы футеровки у дробилок со сложным движением щеки ниже , чем у дробилок с простым движением щеки, так как дробилки со сложным движением по мимо раздавливания имеют истирающее действие на материал.

)Конусные дробилки.

В конусных дробилках (рисунок 1.2)раздавливание кусков материала происходит между внешним конусом 1 и внутренним конусом 2 путем нажатия внутреннего конуса на материал. Конус при этом он или совершает качание относительно неподвижной точки (рисунок 1.2 б) или перемещается по круговой траектории, совершая поступательные движения внутреннего конуса образующие конусов то сближаются, то удаляются друг от друга. При сближении конусов материал дробится, а при удалении опускается вниз.

Рисунок 1.2 Схемы конусных дробилок.

Дробление в конусной дробилке происходит непрерывно при последовательном перемещении зоны дробления по окружности.

Конусные дробилки классифицируются по следующим признакам

- По технологическому назначению : дробилки крупного дробления ККД ( рисунок 1.2 а ), дробилки среднего дробления КСД ( рисунок 1.2 в ), дробилки мелкого дробления КМД ( рисунок 1.2 д ) .

-        По конструктивному исполнению : дробилки с подвешенным валом, дробилки инерционные с консольным валом, которые, в свою очередь, разделяются на нормальные , средние и короткоконусные.

3)Валковые дробилки.

Валковые дробилки (вальцы) широко применяются в промышленности строительных материалов, особенно при измельчении вязких и влажных материалов. Валковые дробилки применяются также для вторичного дробления твердых пород ( известняка, угля, руд и т.д.)

Рабочим органом в валковой дробилке являются два цилиндра (валка), вращающиеся на встречу друг другу и раздвинутые на расстояние, определяемое максимальным размером выходящего продукта. Материал, подлежащий дроблению, вследствие трения затягивается между валками и при этом постепенно измельчается.

Рисунок 1.3 Схемы валковых дробилок.

Валковые дробилки классифицируются по следующим признакам:

- По методу установки валков: дробилки с одной парой подвижных подшипников (рисунок 1.3 б)

  По конструкции валков: дробилки с зубчатыми валками, дробилки с ребристыми валками, дробилки с гладкими валками.

-        По принципу действия: валковые дробилки действующие раздавливанием, валковые дробилки в которых раздавливание сочетается с истиранием, валковые дробилки с раздавливанием и частичным ударом.

4) Дробилки ударного действия

Дробилки ударного действия применяются для дробления пород мягкой и средней твердости ( известняка, мела, гипса, угля и т. д ).

Измельчение в дробилке ударного действия происходит вследствие удара быстро вращающихся молотков по кускам материала и ударов кусков друг о друга, удара материала о дробящие плиты на которые он отбрасывается молотками, измельчение материала между молотками и дробящей плитой, а так же между молотками и колосниками.

Различают следующие типы дробилок ударного действия: молотковые дробилки с шарнирно-подвешенными молотками, роторная дробилка с жестко закрепленными билами.

Рисунок 1.4 Схемы роторных дробилок.

Роторные дробилки классифицируются по следующим признакам:

- По количеству роторов - однороторные дробилки (рисунок 1.4 а), двухроторные дробилки ( рисунок 1.4 б )

-        По конструкции отбойных поверхностей - роторные дробилки с колосниковыми решетками и ударно - центробежные дробилки с гладкими отбойными плитами.

         По принципу дробления в двухротоных дробилках - параллельно и последовательно.

Преимущества дробилок ударного действия: высокая степень измельчения (до 30) и малые удельные энергозатраты. В них можно осуществлять крупное , среднее и мелкое дробление.

Недостатки дробилок ударного действия : возможность измельчения в них лишь не абразивных пород с прочностью до 1200-1500кг*с/см2, преимущественно известняков , быстрый износ молотков , при возможности попадания в дробилку кусков металла происходит поломка, при влажности материала более 15% дробилка замазывается ,непригодность молотковых дробилок для дробления очень твердых пород.

)Бегуны.

Бегуны широко применяются для мелкого и тонкого дробления материалов мягких пород средней твердости.

Рисунок 1.5 Схемы бегунов.

Бегуны классифицируются по следующим основным признакам:

- По способу действия : периодического (рисунок 1.5 а ) и непрерывного ( рисунок 1.5 б,в,г)

-        По технологическому назначению : для измельчения и перемешивания и только перемешивания, для брикетирования сырьевой смеси, также различают бегуны с металлическими катками и чашей и каменными катками и чашей.

         По конструктивному оформлению : с неподвижной чашей (рисунок 1.5 а,б) , с вращающейся чашей ( рисунок 1.5 в,г,д) , с верхним ( рисунок 1,5 а, в,г,д) и нижним (рисунок 1.5 б ) приводом . При нижнем приводе сложней разборка , длительнее ремонт, но масса не загрязняется, с катками опирающимися на материал своей массой (рис.1,5 а,б, г) с дополнительным гидравлическим , пневматическим (рисунок 1.5 в ) или с пружинным ( рисунок 1.5 д ) нажатием на катки.

         По способу разгрузки : с ручной разгрузкой (рисунок 1.5 а ), с продавливанием через решетку (рисунок 1.5 б) , с центробежной разгрузкой (рисунок 1.5 в) , с разгрузкой по опускающемуся в чашу отвалу (рисунок 1.5 д). В бегунах с вращающимися катками вокруг вертикальной оси центробежные силы стремятся сорвать катки, а в случае не уравновешенности центральный вал может согнуться.

.2 Сущность и основные закономерности технологических процессов, происходящих в машинах данной группы

Под измельчением понимают последовательный ряд операций, имеющих цель уменьшить размеры кусков твердого материала от начальных до конечных, необходимых для промышленного использования продукта измельчения.

Процесс измельчения материалов принято разделять на две стадии: дробление и помол. В свою очередь дробление, в зависимости от крупности исходного куска или крупности промежуточного продукта подразделяют на крупное, среднее и мелкое дробление.

Методы измельчения материалов разнообразны . Измельчение может производиться путем раздавливания, истирания , излома , удара , раскалывания. На практике эти методы могут применяться в различном сочетании.

Рисунок 1.6

машина измельчение молотковый дробилка

1) Раздавливание

При раздавливании (рисунок 1.6 а) кусок материала зажимается между двумя поверхностями и раздавливается при сравнительно медленном нарастании давления.

)Удар (рисунок 1.6 б)

Материал измельчается путем удара по куску материала, лежащему на какой-либо поверхности, удара быстродвижущейся поверхностью (молотка, била)по куску материала; удара куска материала, движущегося с относительно большой скоростью, о неподвижную плиту; удара кусков материала друг о друга.

)Истирание (рисунок 1.6 в)

Материал измельчается путем трения между движущимися поверхностями или мелющими телами различной формы,а также при трении кусков материала друг о друга

4) Раскалывание (рисунок 1.6 г)

Кусок материала измельчается в результате раскалывающего действия клиновидных тел. За последние годы были предложены новые способы измельчения: электрогидравлический, ультразвуковой, гравитационный способ, способ высоких быстроменяющихся и низких температур, измельчение световым лучом , получаемом в квантовом генераторе .

Все перечисленные способы находятся в стадии развития и пока не имеют успешного промышленного применения. Наибольшее число исследований выполнено по методу гидравлического измельчения.

.3 Критерии или показатели качества производимой продукции

Основным технико-экономическим показателем работы машин для дробления являются степень измельчения и удельный расход энергии на измельчение единицы объема готовой продукции .

Степень измельчения определяется как отношение размеров куска ( зерен ) исходного продукта к размеру кусков ( зерен ) конечного продукта . Степень измельчения показывает , во сколько раз уменьшился размер куска материала при его измельчении ,

I=Dср/dср, (1.1)

где, Dср- средневзвешенный размер кусков исходного продукта , м ;

dср - средневзвешенный размер кусков конечного продукта , м;

Средневзвешенный размер куска определяется следующим образом. Смесь материала конечного или исходного продукта с помощью набора сит или решет разделяют на несколько фракций. В каждой фракции определяется средний размер куска как полу сумма размеров максимального и минимального кусков.

Dср=d1+d2/2 (1.2)

где, d1-средний размер максимального куска , м.

d2 - средний размер минимального куска, м.

Затем определяется средневзвешенный размер куска в конечном или исходном продукте.

dср.в=(C1*dср1 + C2*dср2+ C3*dср3+….+ Cn*dсрn)/(C1+C2+C3+…+Cn) (1.3)

где, dср1, dср2, dср3, dсрn- средние размеры кусков каждой фракции, определяемых по формуле (1.2), м;

C1, C2, C3, Cn - процентное содержание каждой фракции в продукте.

Средний размер отдельного куска определяется по одной из формул:

dср=a+b+c (1.4)

dср = (1.5)

где , a,b,c-геометрические размеры куска , м .

Зерновой состав конечного продукта по крупности не является постоянным для одной и той же дробильной машины. Он зависит от вида и физико-механических свойств исходного продукта, от процентного содержания кусков различной крупности в исходном продукте , а так же от конструкции машины , применяемой для измельчения.

При тонком и сверх тонком помоле , качество измельчения характеризуется количеством остатков (%) при просеивании на ситах, или величиной удельной поверхности , определяемой как поверхность всех частиц измельченного материала в единице массы (м²/кг или см²/г ) или в единице объема(см²/м³ или см²/см³ ).

При дроблении получить материал высокой степени измельчения невозможно, поэтому в ряде случаев приходится процесс дробления условно можно разделить на : крупное дробление - до кусков размером 125-250 мм ; среднего дробления - до кусков размером 20 - 125 мм; мелкого дробления - до кусков размером 3-20 мм.

Стадии помола бывают:

а) грубый помол - до зерен (частиц) 3-0,1 мм ;

б) тонкий помол - до зерен (частиц) 0,1-0,05 мм ;

в) сверхтонкий помол - до зерен (частиц) 50-1 мкм ;

В основу разделения на стадии дробления положены данные, характеризующие величину разгрузочной щели при наибольшем отдалении рабочих органов друг от друга.

Дробление и помол весьма энергоемкие операции.

Дробильно-помольные машины могут работать в открытом и замкнутом цикле. При открытом цикле материал проходит через дробильно-помольное оборудование один раз. При замкнутом цикле конечный продукт сортируется, и при необходимости возвращается в машину.

1.4 Принцип работы и назначение молотковых дробилок

Молотковые дробилки в настоящее время применяют для крупного, среднего и мелкого дробления. Эти дробилки не сложны по конструкции, просты и надежны в эксплуатации, невелики размером и при сравнительно высокой степени измельчения имеют высокую производительность.

К молотковым дробилкам относятся дробилки ударного действия с шарнирно закрепленными на роторе ударными элементами - молотками. Молотковые дробилки отличаются высокой степенью дробления, достигающей 100, а также малой массой и незначительной стоимостью 1 т перерабатываемого материала. Потребляемая мощность, масса и размеры молотковой дробилки на единицу производительности в 2 - 5 раз меньше, чем у щековых и конусных дробилок. Сравнительно небольшие размеры молотковых дробилок позволяют устанавливать их в ограниченных пространствах, например в шахтах. Герметичность корпуса и возможность плотного присоединения загрузочной и разгрузочной течек позволяют при малых затратах на аспирацию предупредить выброс пыли в окружающую среду. Большинство молотковых дробилок обладает малой чувствительностью к попаданию недробимых предметов в камеру дробления. Следует отметить такие преимущества молотковых дробилок, как простота конструкции и удобство обслуживания и ремонта. Удобство и быстрота ремонта и обслуживания обеспечиваются легкостью доступа внутрь дробилки благодаря наличию дверок или применению гидравлической системы раскрытия корпуса. Установка молотковой дробилки с динамически сбалансированным ротором не требует сооружения тяжелого фундамента.

Дробилки ударного действия применяют в основном для измельчения малоабразивных материалов средней прочности (известняка, доломитов, мергеля, угля, каменной соли и т. п.). В некоторых случаях из-за технологических особенностей производства дробилки ударного действия используют и при переработке материалов с повышенной прочностью и абразивностью (например, асбестовых руд, шлаков и т.п.).

До последнего времени вследствие сравнительно быстрого износа молотков, броневых плит, колосников и других внутренних деталей, а также возможности замазывания колосниковых решеток, низкого коэффициента использования и высоких эксплуатационных расходов область применения этих дробилок была ограниченной. В последнее время в результате совершенствования их конструкции, применения износостойких материалов, упрощения способов изготовления и замены быстроизнашивающихся деталей они получают все более широкое распространение.

В настоящее время молотковые дробилки нашли широкое применение в различных отраслях промышленности строительных материалов. В цементной промышленности молотковые дробилки используют для предварительного измельчения глины, известняка, мергеля и мела - основных компонентов цемента. Молотковые дробилки применяют для мелкого измельчения гипса и других добавок к цементному клинкеру. Молотковыми дробилками оборудуют колосниковые холодильники для дробления спекшихся кусков цементного клинкера. В асбестовой промышленности молотковые дробилки, получившие широкое распространение, эффективно используют для дробления и распушки асбестовой руды. Дробилки позволяют осуществлять эту операцию в 3 - 4 стадии.

Молотковые дробилки применяют для получения мелкодисперсного карбонатного сырья, применяемого для производства стекла, наполнителя в пластмассы, а также для производства доломитовой и известняковой муки.

При производстве строительного кирпича молотковые дробилки применяют для дробления боя кирпича, угля, сухой глины. При производстве силикатного кирпича вместо шаровых мельниц устанавливают молотковые дробилки для мелкого дробления извести после ее обжига в шахтных печах.

При производстве гипса молотковые дробилки применяют для первичного и мелкого дробления гипсового камня. Помимо этого молотковые дробилки используют для переработки слюды и слюдяного скрапа, при добыче и переработке каменной соли, фосфатов, селитры, соды. В угольной промышленности они находят применение для дробления сросшегося с пустой породой угля. В теплоэнергетике молотковые дробилки используют для мелкого измельчения угля, используемого в качестве топлива.

В дробилках ударного действия дробимый материал разрушается под действием механического удара, при котором кинетическая энергия движущихся тел полностью или частично переходит в энергию деформации и разрушения.

В отличие от других дробилок, сжимающих кусок между двумя дробящими поверхностями, в дробилках ударного действия кусок материала обычно подвергается воздействию только с одной стороны, а возникающие при этом усилия дробления определяются силами инерции массы самого куска.

Материал, подлежащий дроблению, загружают в дробилку сверху. Под действием силы тяжести он падает или скользит по лотку и попадает под действие молотков быстро вращающегося ротора. В результате удара молотком кусок разрушается, его осколки разлетаются и отбрасываются на футеровку - отбойные плиты или колосники, образующие камеру дробления. Ударяясь о футеровку, материал дополнительно измельчается и, отражаясь, снова попадает под действие ротора. Это повторяется многократно, пока куски материала, достигнув определенной крупности, не выйдут через разгрузочную щель или щель колосниковой решетки на разгрузку.

В некоторых случаях кусок материала, получив эксцентричный удар, начинает вращаться вокруг своего центра масс со скоростью, близкой к скорости рабочего органа дробилки (примерно 30 м/с). И разрушается, так как при этом от действия центробежных сил в куске материала возникает напряжение около 10 МПа, что превышает предел прочности при растяжении для многих горных пород.

Таким образом, в дробилках ударного действия материал измельчается в результате удара о быстро движущийся рабочий орган, соударения кусков один о другой, удара о неподвижную футеровку камеры дробления, а также под действием центробежных сил.

Устройство машины

Молотковая дробилка имеет сварной корпус (из листовой стали или чугуна).

Вращающийся в корпусе 1 со скоростью до 25 об/сек вал 2 устанавливается в роликоподшипниках 3. Вал снабжен молотками 4. При ударе бил по кускам материала они отбрасываются на отбойные (отражательные) плиты 5, вследствие чего происходит интенсивное измельчение материала, выходящего затем из дробилки через разгрузочное отверстие 6. При вращении барабана окружная скорость его доходит до 70 м/сек (уменьшается с увеличением размеров поступающих кусков).

Рис.1. Молотковая вертикальная дробилка

Литература

1 Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. - М.: Высшая школа, 1971.-382 с.

Бауман Л.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. -М.: Машиностроение, 1981. - 324 с.

Герасименко В.Б., Семикопенко И.А., Боровской А.Е., Технические основы создания машин: Учебное пособие для выполнения курсовых

работ. - Белгород: БелГТАСМ, 2002. - 90 с.

Богданович Л.Б., Бурьян В.А., Раутман Ф.И., Художественное конструирование в машиностроении. -Киев: "Техника", 1976. - 182 с.

Приложение