Курсовая работа (т): Аналіз конструкції обладнання

Аналіз конструкції обладнання

Вступ

У сільськогосподарських областях промисловості величезна увага приділяється процесу подрібнення (зерна, соковитих кормів, сіна). Дробильні машини є складовою ланкою у виробництві комбікормів та інших сполук та сумішей. На практиці, молоткова дробарка займає особливе положення серед іншого сільськогосподарського обладнання, так як подрібнення і дроблення зерна, кукурудзи, злаків і бобових потребує особливих апаратів. Саме для цих цілей у сільському господарстві застосовується молоткова дробарка зерна.

Молоткові дробарки мають ряд переваг:

·        універсальність;

·        можливість широкого регулювання ступеню подрібнення в межах від грубого помолу до тонкого:

·        відсутність нагрівання продукту, що перероблюється;

·        відсутність залипання робочих органів при переробці продуктів з підвищеною вологістю;

·        наявність вентилятора, що забезпечує транспортування здрібненого продукту.

Промисловість випускає для подрібнення зерна декілька молоткових дробарок: КДМ - 2,0; КДМ - 3,0; КДУ - 2,0; ДБ-5 та інші.

Метою курсового проекту є аналіз конструкції обладнання, а саме молоткової дробарки КДУ-2.0; її призначення, технічна характеристика та розрахунок параметрів її складових.

1.     
Аналіз конструкції обладнання

.1 Призначення і технічна характеристика

Кормодробарка універсальна КДУ - 2,0 призначена для подрібнення зерна, качанів кукурудзи, шроту, сіна та інших грубих кормів, а також для подрібнення зелених кормів, силосу та коренеплодів. Вона складається з силосорізки барабанного типу для попереднього грубого подрібнення несипких стеблових кормів та молоткової дробарки для перемелювання на борошно, дерть чи м'язгу.

1.2 Будова і принцип дії

Схема кормодробарки КДУ - 2,0 представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Універсальна дробарка кормів КДУ - 2,0: 1 - дробильний апарат; 2 - вентилятор; 3 - завантажувальний ківш; 4 - рукава; 5 - шлюзовий затвор; 6 - циклон; 7 - кормової трубопровід - 8 - повітряний трубопровід; 9 - фільтрувальний рукав; 10 - амперметр-індикатор; 11 - черв'ячний редуктор; 12 - ножовий барабан; 13 - важіль включення; 14 - подаючий транспортер; 15 - електродвигун; 16 - рама - 17 - підпресовуючий транспортер; 18 - редуктор.

Трибопроводи: прямий (нагнітальний) 7 і зворотній (відвідний) 8.

Крім того, дробарка обладнана барабаном 12, живильним 14 і пресуючим 17 транспортерами. Для підведення зернових матеріалів в дробильну камеру є завантажувальний бункер 3.

Всі вузли машин змонтовані на рамі 16. Привід робочих органів здійснюється від електродвигуна 15.

З машиною додатково постачають контрпривод для приводу машини від трактора.

Для попереднього подрібнення стеблових та інших несипучих кормів служить ножовий барабан 12 і протиріжуча пластина, для остаточного подрібнення - дробильний апарат. Зазор між ножем і протирізальною пластиною повинен бути 0,5…0,8 мм, який встановлюють двома регулювальними гвинтами.

Для зміни подачі ножовий барабан має дві змінні зірки з різною кількістю зубців (z1 -15 і z2 -20).

Для подачі стебельчатих та інших несипучих кормів до ножового барабана машина обладнана транспортерами: основним - живильним і допоміжним - пресуючим.

Пресування пухкої кормової маси забезпечується вагою пресуючого транспортера і тиском пружин. При цьому пресуючий транспортер притискається вниз до упору, встановленого на вертикальних стінках корита живильного транспортера.

Живильний і пресуючий транспортери примикають кінцями до завантажувального вікна кожуха ножового барабана і приводяться в дію від вала ножового барабана за допомогою передавального механізму.

Передавальний механізм складається з редуктора 4, закріпленого під рамою живильного транспортера. Конструкція редуктора забезпечує включення транспортерів в роботу, вимикання з неї і зворотну подачу матеріалу у випадках забивання завантажувальної горловини.

Дробильний апарат являє собою молоткову дробарку.

На одному кінці вала дробильного барабана закріплений шестилопатний вентилятор, на іншому - двоступінчастий багатострумковий шків для клинопасової передачі.

Молотковий барабан обертається в дробильній камері. Для відбору сухих подрібнених кормів є відсмоктуючий патрубок, а для відбору вологих кормів - замість решета вставляють викидну горловину прямокутного перерізу. При цьому відгвинчують дві смушкові (зі смушків) гайки і відкидають вниз кришку вивантажувального люка. До корпусу дробарки прикріплений улиткообразный кожух вентилятора. Його всмоктувальна горловина з'єднана з пиловідводним патрубком, а вихідний патрубок з'єднаний транспортуючим трубопроводом 8 (рис. 1.1) з циклоном 6. Циклон призначений для прийому подрібненого корму. Верхній патрубок циклону з'єднаний з верхнім кінцем повітропроводу 8.

Рис. 1.2. Схема дробарки КДУ - 2,0 (розріз): 1 - дробильний барабан; 2 - змінне решето; 3 - зарешітна камера; 4 - люк викиду; 5 - вставна викидна горловина; 6 - кришка дробильної камери; 7 - магнітний сепаратор; 8 - ківш-бункер для сипучих кормів; 9 - патрубок для води; 10 - ріжучий барабан; 11 - підпресовуючий транспортер; 12 - живильний (подаючий) транспортер; 13 - приймальний повітряний патрубок; 14 - рама; 15 - електродвигун; 16 - відсмоктуючий патрубок вентилятора; 17 - дека; 18 - протиріжуча пластина.

Повітряний потік, звільнений від розмеленого продукту, направляється з циклону по зворотному трубопроводу знову в дробарку, несучи з собою пилову фракцію. Частина зворотного повітряного потоку, проходячи через фільтрувальний рукав 9, встановлений перед дробаркою, відводиться назовні. Завдяки цьому в місцях надходження корму в дробильну камеру створюється розрідження і підсмоктування свіжого повітря. Це усуває запилювання і активізує надходження корму в дробильну камеру. У конусній частині циклону на діаметрально протилежних сторонах зроблені два вікна. Одне з них, закрите прозорою пластиною, служить для спостереження за потоком корму, інше, закрите металевою кришкою, служить для очищення циклону в разі його забивання подрібненим кормом. Нижньою частиною циклон з'єднаний зі шлюзовим затвором, який складається з порожнього корпуса з двома боковинами і ротора, що обертається усередині нього.

До вивантажувального патрубка шлюзового затвора прикріплені здвоєні набивні рукави з перекидною заслінкою і мішкодержачами.

Для подачі в дробильну камеру сипучого корму над верхньою живила горловиною змонтований завантажувальний ківш 8. Подача сипучої маси регулюється поворотною заслінкою з гвинтовим механізмом. У прорізах скатних стінок корпусу дробарки на шляху руху корму закріплені магнітні сепаратори: верхній і нижній, призначені для уловлювання залізних частинок, які випадково потрапили в корм. На валу електродвигуна встановлений восьмиструмковий двоступінчастий шків клинопасової передачі. Шість клиновидних ременів від одного ступеня шківа передають обертання дробильному барабану і вентилятору. Два ременя від другого ступеня шківа обертають ножовий барабан. Для полегшення запуску двигуна, зручності управління та контролю за ступенем його завантаження та інсталяції самої дробарки агрегат укомплектований магнітним пускачем з пусковою кнопкою, плавкими запобіжниками, пакетним перемикачем, автоматичної фрикційною муфтою відцентрової дії і амперметром-індикатором.

Магнітний пускач забезпечений тепловим реле, що відключає електродвигун при тривалому перевантаженні.

Магнітний пускач, плавкі запобіжники і пакетний перемикач змонтовані в спеціальному виносному шафі, який встановлюють у приміщенні, де працює кормодробарка.

Амперметр-індикатор призначений для спостереження за завантаженням машини в процесі роботи і дозволяє краще її регулювати. Амперметр-індикатор і пускова кнопка магнітного пускача закріплені на пружинах спеціальної рамки, встановленої на корпусі дробарки. Рамка з приладами зроблена поворотною і забезпечує зручне спостереження за показами амперметра з робочого місця машини. Автоматично діюча фрикційна відцентрова муфта служить для полегшення пуску в роботу двигуна в агрегаті з дробаркою. Устрій її наступний. Усередині полого шківа, що обертається на валу електродвигуна в двох шарикопідшипниках, поміщені чотири фрикційні колодки, закріплені на плоских пружинах. Пружини пов'язані з хрестовиною, що сидить міцно на валу електродвигуна. Порожнистий шків з'єднаний клиноподібними ременями зі шківом молоткового (дробильного) барабана. При запуску електродвигуна в роботу шків, вільно посаджений на валу, стоїть на місці внаслідок гальмування приводними ременями. Потім, по мірі збільшення частоти обертання вала електродвигуна, фрикційні колодки під дією відцентрової сили долають пружну дію пружин і входять в зіткнення з шківом. Таким чином забезпечується автоматичне включення в роботу дробарки при досягненні валом двигуна певної частоти обертання.

Технологічний процес.

В завантажувальний ківш засипають сипучі корми при закритій поворотній заслінкці. Потім запускають машину в роботу і, стежачи за показниками амперметра-індикатора, поступово відкривають заслінку завантажувального копа. Перевантажувати машину не рекомендується. Подрібнений корм з-під дробильної камери відсмоктується вентилятором через відсмоктуючий патрубок і по нагнітальній трубі подається в циклон. З циклону подрібнення маса через шлюзовий затвор надходить з двох вивантажних рукавів у мішки або на транспортер, встановлений під вивантажувальними рукавами, щоб подати її до бункера або інші машини. Кукурудзяні качани, сіно та інші несипучі і стебельчаті корми направляють по живильному транспортеру до ножового барабана для попереднього подрібнення. Корм, подрібнений ножовим барабаном, надходить в дробильну камеру, де відбувається остаточне подрібнення. Ступінь подрібнення регулюється постановкою відповідного змінного сита (решета) з великим або меншим діаметром отворів. Для подрібнення вологих кормів машину переобладнують. Виймають решето, а замість нього встановлюють вивантажувальний патрубок. Потім відкривають кришку вивантажувального люка, а засллонку завантажувального ковша закривають.

2.     
Розрахункова частина

Вихідними даними для розрахунку дробарки являється її годинна продуктивність Q (кг/год). Розрахункова частина курсового проекту буде основана на підрахунках з годинною продуктивністю дробарки Q = 3100 кг/год.

Виходячи з цього, підраховується питома, тобто секундна продуктивність Qc (кг/с):

= Q / 3600. (2.1)

= 3100/3600 = 0,861 кг/с.

Розміри подрібнювальної камери знаходяться з рівняння питомого навантаження на одиницю площі проекції камери:

’ = Qc / L · D; (2.2)

де q’ - питоме навантаження на одиницю площі проекції камери. Аналіз технічних показників сучасних молоткових дробарок показує, що при подрібненні фуражного зерна’ = 2…5 кг / м² · с;- розрахункова продуктивність дробарки, кг/с;- ширина подрібнювальної камери, м;- діаметр подрібнювальної камери, м.

Ширина і діаметр подрібнювальної камери знаходяться в заданому співвідношенні між собою:

= D / L. (2.3)

Для дробарок з периферійною подачею маси рекомендується K = 1…1,7.

При розрахунку одночасно рівнянь (2.2) і (2.3) відносно діаметра (D, м) отримаємо:

D = . (2.4)

= =0,32 м.

Ширина (L, м) подрібнювальної камери:

= D / K. (2.5)

= 0,32 / 1,3 = 0,25 м.

Діаметр (Dp) та довжину (Lp) подрібнювального ротора знаходять з урахуванням радіальних (ΔR) та бічних (ΔL) зазорів (рис. 2.1) за формулами:= D - 2ΔR

= L - 2ΔL (2.6)

Рис. 2.1. Технологічна схема ротора

Величину радіальних зазорів доцільно приймати в зоні ΔR = 2…3 мм, мінімально допустиму з конструктивних міркувань; в зоні решіт ΔR = 8…12 мм.

При конструюванні дробильного ротора слід прагнути, щоб бічні зазори (між площиною крайніх молотків на осі підвісу і бічний камерою подрібнювача) були більше радіальних:

·        в зоні дек: Dp = 0,32 - 2 ·0,003 = 0,314 м; Lp = 0,25 - 2·0,003 = 0,244 м;

·        в зоні решіт: Dp = 0,32 - 2 ·0,01 = 0,3 м; Lp = 0,25 - 2·0,01 = 0,23 м.

Частота обертання дробильного ротора повинна бути на такому рівні, щоб забезпечити радіальну швидкість молотків nм. Остання залежить від виду матеріалу, що переробляється, необхідної крупності продуктів подрібнення і конструктивних особливостей дробарки. У сучасних молоткових дробарках швидкість молотків знаходиться в межах nм = 60…105 м / с:

при подрібненні зерна: nм = 60…80 м / с;

при подрібненні сіна: nм = 70…100 м / с.

Приймаємо nм = 70 м / с.

Частота обертання дробарки ротора:

де nм - швидкість молотків, м/с;- робочий діаметр ротора, м.

n = 70 / 3,14 ∙ 0,314 = 70,99 с.

Відповідно до теорії ексцентричного удару зусилля не передаватиметься на вісь підвісу молотка при наступній умові:

; (2.8)

де l - відстань від вісі підвісу до кінця молотка, м;- радіус ротора дробарки по вісям підвісу молотків, м (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема визначення параметрів молотка

Тоді згідно з рис. 2.2:

= 2 / 13 Dp = 0.15 Dp; (2.9)

= 0,15 ∙ 300 = 45 мм.

= Rp - l = Dp/2 - l = 105 мм. (2.10)

Довжину (a) і ширину (b) молотків рекомендується знаходити, беручи до уваги такі співвідношення:

а = 1,5 ∙ l = 1,5 ∙45= 67,5 мм;                                      (2.11)

b = (0,4…0,45)∙а = (0,4…0,45)∙67,5 = (27…30,4) мм.                               (2.12)

Приймаємо: a = 67,5 мм; b = 29 мм.

Розміщувати молотки на дробильному роторі можна в шаховому порядку або по гвинтовій лінії. При цьому необхідно, щоб молотки забезпечували рівномірне перекриття по всій ширині камери подрібнення, сприяли рівномірному розподілу матеріалу по її ширині і зберігали умову рівноваги дробильного ротора.

Для розробки схеми розміщення молотків на дробильному роторі виконуємо наступні розрахунки. Залежно від товщини і густоти розміщення молотків визначаємо їх загальну кількість:

         (2.13)

де K2 - коефіцієнт густоти розміщення молотків на роторі. При подрібненні сухого зерна і сухих стебел рекомендується приймати:= 0,5…1,0;

 - товщина молотків, = 6 мм.= 1 ∙230 / 6 = 38 шт.

Залежно від числа осей підвісу на роторі визначаємо кількість встановлюваних на одній осі молотків:

,      (2.14)

де      - число вісей подвісу, приймаємо  = 4;

Для забезпечення необхідних відстаней між молотками на осях підвісу визначаємо крок гвинтової лінії :

,     (2.15)

і відстань між сусідніми слідами молотків х:

, (2.16)

де - загальна товщина несучих дисків і кронштейнів ротора, які перекриваються молотками. Приймаємо = 20 мм. Товщина решета залежно від виду матеріалу, що переробляється приймається  = 2…6 мм.

Продукти подрібнення видаляються з камери через гратчасту поверхню. Тому, чим більше площа останньої, тим вище може бути її пропускна здатність.

Крупність часток, що проходять через отвори решіт, завжди менше їх діаметру. Ставлення розміру часток ц до діаметру отворів решіт do називається коефіцієнтом проходу решіт: