Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Читинскийгосударственный университет
(ЧитГУ)
Кафедра Строительныхи дорожных машин
Дипломныйпроект
Чита 2008
Реферат
Пояснительная записка 112стр.,20 илл., 12 табл., библ. 10 наим.
ДРОБИЛКА РОТОРНАЯ, РОТОР,ПЛИТА ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ, ПЕРЕДАЧА КЛИНОРЕМЕННАЯ, РЕСУРС ТЕХНИЧЕСКИЙ, БИЛО, КОРПУС, ОТВЕРСТИЕПРИЁМНОЕ, ПРИВОД ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ.
В дипломном проектепроведён обзор конструкций роторных дробилок, рассмотрены пути повышениятехнического ресурса, приведены технические решения по совершенствованиюотдельных узлов дробилки, рассмотрены технико-экономические показатели с учётомсовершенствования конструкции дробилки, рассмотрены вопросы охраны труда,охраны окружающей среды и техники безопасности, технологический процесс обработкикорпуса подшипника ротора дробилки и приведены соответствующие конструкторскиерасчёты.
Принятые в проектетехнические решения позволяют увеличить технический ресурс на 2800 часов.
Ожидаемый экономическийэффект от одной машины составляет 671400 рублей.
Содержание
Введение
1 Конструкторская часть
1.1 Назначение, область применения и техническая характеристика
1.2 Обзор конструкций однороторных дробилок
1.3 Совершенствование конструкции однороторной дробилкиСМД-86
1.4 Устройство и принцип действия однороторной дробилки СМД-86
1.5 Выбор основных параметров
1.6 Расчёт производительности модернизированной дробилки
1.7 Расчёт мощности привода
1.8 Расчёт ременной передачи
1.9 Расчёт ротора на прочность
1.10 Расчёт показателей надежности
1.11 Расчёт гидропривода механизма раскрытия корпуса
1.12 Подбор антиадгезионной прослойки и самотвердеющей смеси
2 Технологическая часть
3 Экономическая часть
4 Безопасность и экологичность проекта
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1. Проведение патентных исследований
Введение
Возрастающие темпыстроительства в Российской Федерации невозможны без соответствующейматериально-технической базы. Отрасль строительного и дорожного машиностроениявносит значительный вклад в обеспечение роста эффективности производства. Насовременном этапе в России существует большое количество фирм и предприятий,которые выпускают весь ассортимент строительных и дорожных машин.
Развитиедорожно-строительного машиностроения направлено на постоянное повышениетехнического уровня и в первую очередь на увеличение эффективности машин, ихединичной мощности, качества и надежности, внедрение средств автоматизации иконтроля за качеством работы, повышение мобильности, улучшения условийобслуживания. Значительное внимание на сегодня уделяется выпускувысокопроизводительных, энерго- и металлоёмких машин, с применением которыхобеспечивается выполнение работ в строительстве новыми прогрессивными иэкономическими методами. Так же немаловажное значение имеют вопросы, связанныес сервисом, гарантийным и послегарантийным обслуживанием техникипредприятиями-изготовителями.
Задачей данногодипломного проекта является совершенствование конструкции однороторной дробилкиСМД-86 с целью увеличения её технического ресурса, повышения производительности,а также удобства обслуживания. Новая дробилка по сравнению с базисным вариантомСМД-86 имеет ряд конструктивных отличий, обеспечивающих повышение параметровтехнической характеристики. В связи с принятыми усовершенствованиями улучшаетсяобслуживание дробилки в процессе её эксплуатации, обеспечивается сокращениепростоев дробилки, что значительно увеличивает её технический ресурс.
1 Конструкторскаячасть
1.1 Назначение,область применения и техническая характеристика
Дробилка однороторная СМД-861250×1000 мм предназначена для крупного дробления известняка, доломита,мергеля, мрамора, гипса, руд малой абразивности и других подобных материалов.Дробилкой не рекомендуется дробить влажные материалы, склонные к налипанию.
Роторные дробилкиприменяют в нерудной промышленности для дробления осадочных и изверженных породпри производстве заполнителя для бетона, в цементной и известковойпромышленности для измельчения сырьевых материалов и клинкера. Наиболеенадёжными показали себя роторные дробилки при переработке доменных итомасовских шлаков, содержащих включения металла. В угольной промышленностирассматриваемые машины широко применяют для дробления вскрышных пород воткрытых карьерах, а также для получения закладочного материала в шахтах прииспользовании пневмо- и гидротранспорта. Благодаря малой металлоёмкостироторные дробилки успешно применяют на передвижных дробильных установках.
На данный момент дробилкаСМД-86 серийно выпускается на заводах ОАО «Владимир-Доркомплект» (Владимирскаяобласть, Судогодский р-он, п. Улыбышево) и ОАО «Дробмаш» (г. Челябинск). Такжеданная дробилка собирается на заказ различными фирмами, но уже с некоторымисовершенствованиями в соответствии с пожеланиями заказчика.
Техническаяхарактеристика дробилки однороторной СМД-86:
Размеры ротора, мм:
диаметр, Dр 1250
длина, Lр 1000
Размеры приёмногоотверстия, мм:
продольный, Lо 1000
поперечный, Bо 875
Производительностьдробилки, м3/ч 125
Максимальный размер куска
загружаемого материала,мм (Dм) 600
Окружная скорость билротора, м/с 20
Число рядов бил ротора 3
Регулируемая ширинавыходных
щелей, мм:
максимальная, не менее
S1 250
S2 160
минимальная, не более
S1=S2 25
Установочная мощность,кВт 100
Габаритные размеры, мм:
длина L 3200
ширина B 2350
высота H 2800
Масса дробилки, кг 15000
Примечания:
1 Производительностьдробилки СМД-86 указана для известняка с пределом прочности на растяжение />, плотностью />, при средневзвешенномразмере кусков загружаемого материала не более />,окружной скорости бил ротора /> иразмере выходной щели />.
2 Масса дробилкиуказана без привода, клиновых ремней, ограждения, пусковой электроаппаратуры,шкивов привода, фундаментных болтов, фланца приёмной коробки с крепёжнымиболтами, механизма раскрытия корпуса дробилки, инструмента и принадлежностейдля обслуживания дробилки, комплекта запасных частей.
1.2 Обзорконструкций однороторных дробилок
По конструктивнымпризнакам однороторные дробилки могут классифицироваться следующим образом:
1) дробилкиоднороторные, по способу разгрузки готового продукта – со свободной разгрузкой,характер исполнения отражательных органов – отражательные плиты с шарнирнойподвеской, по форме линии профиля отражательной поверхности – поверхностьотражательных плит выполнена по ломаной линии. Такие дробилки в свою очередьподразделяются по числу камер дробления и реверсированию вращения ротора.
2) дробилки однороторные,по реверсированию движения ротора – нереверсивные, с шарнирной подвескойотражательных плит, с криволинейной поверхностью. Такие дробилкиклассифицируются по характеру отражательной поверхности и числу камердробления.
3) дробилки однороторные,нереверсивные, со свободной разгрузкой, способ подвески отражательных плит –комбинированная. Отличаются количеством камер дробления и формой линии профиляотражательной поверхности.
4) дробилкиоднороторные, нереверсивные с одной камерой дробления, со свободной разгрузкой,с жесткой подвеской отражательных плит, с зубчатой криволинейной поверхностьюотражательных плит.
5) дробилкиоднороторные, нереверсивные, разгрузка через контрольную колосниковую решетку,с шарнирной подвеской отражательных плит, поверхность отражательных плитвыполнена по ломаной линии.
6) дробилкиоднороторные, нереверсивные, разгрузка комбинированная, подвеска отражательныхплит – комбинированная. Отличаются числом камер, формой линии профиля и формойотражательной поверхности.
7) дробилкиоднороторные, нереверсивные, однокамерные, со свободной разгрузкой готовогопродукта, характер исполнения отражательных органов – отражательныеколосниковые решётки, с комбинированной подвеской отражательных устройств.Отличается расположением колосников и линией профиля отражательной поверхности.
8) дробилкиоднороторные, нереверсивные, с комбинированной разгрузкой, с отражательнымиколосниковыми решётками, с плоскими и криволинейными отражательнымиповерхностями.
При интенсивном развитиироторных дробилок постоянно появляются новые конструктивные решения. Прииспользовании новых дробилок на практике представляется возможным выбратьоптимальный вариант, отвечающий следующим требованиям:
- наибольшаяпроизводительность;
- минимальный износрабочих органов;
- дробление содновременной подсушкой или промывкой продукта;
- минимальнаяэнергоёмкость и металлоёмкость и т.д.
1.3 Совершенствованиеконструкции однороторной дробилки СМД-86
Для сравнения в качествебазисного варианта применяется серийно выпускаемая дробилка однороторнаякрупного дробления СМД-86.
Недостатком базисноговарианта является большой износ рабочих органов и поверхности в местахинтенсивного соприкасания с дробимым материалом, значительные простои дробилкиво время обслуживания.
Новая модернизированнаядробилка по сравнению с базисной дробилкой СМД-86 имеет ряд конструктивных иэксплуатационных отличий, обеспечивающих повышение параметров техническойхарактеристики, а именно:
1) увеличен ресурсдробилки до первого капитального ремонта на 2800 часов за счёт следующихконструктивных изменений:
– изменена конструкциякрепления бил на роторе;
– взамен отражательныхплит со сменными футеровками установлены две цельнолитые реверсивные плиты сволнообразной рабочей поверхностью;
– введён взаменвинтового механизма раскрытия корпуса дробилки гидравлический привод.
2) улучшено удобствообслуживания дробилки в процессе её эксплуатации, что обеспечивает сокращениепростоев дробилки, времени на замену бил и обслуживание.
1.4 Устройствои принцип действия дробилки СМД-86
Дробилка состоит (см.рисунок 12) из сварного корпуса 13, ротора 16, двух реверсивных отражательныхплит 5,9 и привода 39 (рисунок 14). Корпус дробилки разъёмный, состоит изстанины 15 и двух каркасов – основного 4 и откидного 12 верхней части корпуса.Крепление основного каркаса к станине осуществляется болтами. Откидной каркассоединяется со станиной осями 14 и крепится к основному каркасу откиднымиболтами 36. Корпус дробилки в местах интенсивного соприкасания с дробимымматериалом обкладывается футеровками, которые крепятся болтами. Секторы 3 и 10,расположенные над дисками ротора, по нижним торцам наплавляются сплавом Т-620.Для осмотра и обслуживания в корпусе имеются люки 30,34 35 и 37 (рисунок 14).
Основной рабочий органдробилки – ротор. Он вращается на роликоподшипниках, установленных в корпусах изакрепленных на станине. С торцов корпуса ротора приварены диски 2,наплавленные по диаметру и с внутренней стороны твёрдым сплавом Т-620. В пазахкорпуса ротора устанавливаются била 1. От выпадения их удерживают расположенныемежду билом и брусом 18 фиксаторы 17.
Реверсивные отражательныеплиты 5 и 9, изготовленные из высокомарганцовистой стали, шарнирно установленыв основном и откидном каркасах верхней части корпуса. При износе нижней частиплиты её можно перевернуть. Плиты снабжены предохранительно-регулировочнымиустройствами 6, которые служат для регулирования выходных щелей и предохранениядробилки от поломок при попадании некрупных недробимых предметов.
Привод дробилки осуществляетсяот электродвигателя, установленного на раме, через клиноременную передачу.Изменение скорости производится в результате переустановки шкивов на валуротора. Направление вращения ротора показано стрелкой на рисунке 12.
/>
Рисунок 12 — Схема однороторной дробилки СМД-86 (общий вид)
/>
Рисунок 13 — Схема однороторной дробилки СМД-86 (вид В)
/>
Рисунок 14 — Схема однороторной дробилки СМД-86 (вид Д)
Загрузка дробилкипроизводится с помощью питателя, транспортёра или других средств. Исходныйматериал, попадая через загрузочную течку в приёмное отверстие, падает нанаклонную плиту и движется навстречу быстровращающемуся ротору, разбиваетсябилами и отбрасывается на первую отражательную плиту, о которую дополнительнодробится. Раздробленный материал через щель между билами ротора и первойотражательной плитой попадает во вторую камеру, где дополнительно дробится ичерез щель между ротором и второй отражательной плитой попадает черезразгрузочную течку на выгрузочный транспортер.
Электрооборудованиедробилки состоит из шкафа электроаппаратного, в котором расположена аппаратурапуска, управление, защиты и сигнализации; электродвигателя; пусковогосопротивления, которое должно устанавливаться около электроаппаратного шкафа.
Раскрытие корпусапроизводится с помощью винтового механизма открытия корпуса, при этомобеспечивается доступ к ротору для осмотра дробилки и замены износившихсядеталей.
1.5 Выборосновных параметров
Расчёт ведётся по [1].
Главными параметрамироторных дробилок являются диаметр и длина ротора.
У однороторных дробилокдиаметр ротора />, м, определяетсяразмером наибольших кусков загружаемого материала
/>, (1)
Где /> - максимальный размеркуска загружаемого материала, />.
/>.
Длина ротора дробилки />, м, вычисляется по формуле
/>, (2)
При этом для дробилоккрупного дробления с целью получения большего момента инерции ротора применьшей его массе необходимо чтобы выполнялось условие
/>, (3)
/>.
Условное число бил ротора/> зависит от диаметра ротораи назначения дробилки по крупности дробления.
По выбранному модулюротора определяют условное число бил
/>, (4)
Где /> - модуль ротора, длядробилок крупного дробления />.
/>.
Определение критическогодиаметра />, м, куска дробимогоматериала
/>, (5)
где /> - предел прочности породы,Па; /> - плотность материала,кг/м3; /> - скоростьудара, равная скорости вращения ротора, м/с.
Дробимый материал –известняк с пределом прочности на растяжение /> иплотностью />. Для разных скоростейвращения ротора:
/>,
/>,
/>.
Размер выходной щели длядробилки СМД-86 устанавливается
/>, (6)
/>.
1.6 Расчётпроизводительности модернизированной дробилки
Производительностьдробилки />, м3/ч, считаетсяпо формуле
/>, (7)
где /> - производительностьдробилки при />; />; />; />; />;
/>;
/> - коэффициент, учитывающий влияниеугла установки отражательной плиты;
/>, (8)
/> - угол установки первойотражательной плиты;
/>,
/> - коэффициент, учитывающий влияниеразмера кусков материала, определяется из выражения />;
/> - коэффициент, учитывающий влияниеширины выходной щели;
/>, (9)
/>,
/>,
/> - коэффициент, учитывающий влияниезакругления передней кромки била, />; /> - коэффициент, учитывающийвлияние физических свойств дробимого материла;
/>, (10)
/> - критерий прочности;
/>,
/>,
/> - коэффициент, учитывающий влияниевнешней поверхности била, для волнообразной формы />;
/>.
Как видим,производительность модернизированной дробилки больше производительностибазисной дробилки на 19 м3/ч.
1.7 Расчётмощности привода
Мощность электродвигателя/>, кВт, привода дробилкирассчитывается по формуле
/>, (11)
где /> - удельный энергетическийпоказатель дробилки, при дробимом материале известняке /> [1];
/> - производительность дробилки, м3/ч;
/> - степень дробления, для роторнойдробилки типоразмера 1250´1000 мм /> [1];
/> - средневзвешенный диаметр исходногопродукта, м;
/> - к.п.д. дробилки, />;
/> - к.п.д. привода, />.
/>.
/>.
Выбираем трёхфазныйасинхронный электродвигатель А315М8 с фазным ротором мощностью N=100кВт и числом оборотов n=730об/мин.
1.8 Расчётременной передачи
Расчёт ведём по [6].
Принято:
электродвигатель А315М8
N=100 кВт, n=730 об/мин;
ремень клиновойГ-500-Т2А130 ГОСТ 1284.1 – 80;
диаметр ведущего шкива /> мм.
Окружные скорости роторасогласно ГОСТ 12375-70 должны соответствовать:
20±0,6 м/с;
26,5±0,8 м/с;
35±1,05 м/с.
Определяем частотувращения ротора />, об/мин, согласноГОСТ 12375-70
/>, (12)
/>,
/>,
/>.
Определяем диаметрыведомых шкивов />, мм
/>, (13)
где /> - диаметр ведущего шкивапринятого электродвигателя, />;
/> - число оборотов ротора принятогоэлектродвигателя, />;
/> - к.п.д. электродвигателя, />.
/>,
/>,
/>.
Принимаем по ГОСТу1284.1-80 диаметры шкивов:
/>,
/>,
/>.
Определяем передаточныечисла
/>, (14)
/>,
/>,
/>.
Фактические скоростиротора определяются по формуле
/>, м/с (15)
/>,
/>,
/>.
Фактическое числооборотов ротора будет
/>,
/>,
/>.
Определяем межцентровоерасстояние между шкивами ротора и привода />,мм, по формуле
/>, (16)
где /> - расчётная длина ремня,измеряемая по нейтральному слою, мм.
/>, (17)
/>,
/>,
/>.
Определяем расчётнуюдлину ремня, измеряемую по нейтральному слою по формуле
/>, (18)
где /> - длина шкиваэлектродвигателя, />;
/> - средний диаметр, мм.
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>.
Наименьшее расстояние,необходимое для надевания ремня />, определяетсяпо формуле
/>.
Наибольшее расстояние,необходимое для компенсации вытяжки ремней />,определяется по формуле
/>.
Требуемый ходэлектродвигателя на салазках />
/>.
Определим необходимоечисло шкивовых ремней /> по формуле
/>, (19)
где /> - окружное усилие, кг; /> - допустимое полезноенапряжение в ремне, кг/см2; /> -площадь сечения ремня, см2.
/>, (20)
где /> - мощностьэлектродвигателя, />;
/> - окружная скорость шкива, м/с.
/>, (21)
/>,
/>,
/>.
Принимаем />.
/>.
Допустимое полезноенапряжение в ремне определяется по формуле
/>, (22)
где /> - полезное напряжение при /> и предварительномнатяжении />, />;
/> - коэффициент влияния угла обхвата;
/> - коэффициент влияния центробежныхсил, />;
/> - коэффициент режима работы, />.
/>, (23)
/>, град (24)
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>.
Практически принимаем /> ремней.
1.9Расчёт ротора на прочность
Ротор представляет собойстальную отливку из стали 30ГЛ с пределом текучести />.
/>
Рисунок 15 – Схема для расчёта опасных сечений
На ротор при дроблениймаксимального размера куска материала (известняк объёмом 0,216 м3 иобъёмной плотностью /> при падении свысоты 2 м от уровня ротора) через била «Г» действует сила />, равная 3920000 Н, действиекоторой может разрушить ротор по сечениям А-А, Б-Б, В-В. В сечении А-А роторможет быть разбит на две части вращением левой части относительно точки «К».Момент силы /> относительно точки «К» равен
/>.
Подсчитываем моментинерции сечения А-А />, относительнооси КК
/>, (25)
Момент инерции />, каждой из этих площадокравен
/>, (26)
причём /> и />.
Таблица 1 – Длины площадок
/>
/>
/> Для площадок А и Д 400 440 600 Для площадок Б и Е 400 160 Для площадки В 440 500 600 Для площадки Г 440 100
/>
Момент сопротивлениясечения А-А />, считается по формуле
/>.
Максимальное напряжение всечении А-А (по оси Л-Л) />
/>.
Изгибающий моментотносительно сечения Б-Б />
/>.
Так как весь удар можетбыть воспринят только одним билом (из трёх монтируемых по длине в каждом пазу),в запас расчёта принимаем, что в сопротивлении участвует только часть ротора,расположенная против одного била.
/>
Рисунок 16 – Сечение части ротора, расположенное против одного била
Момент инерции частисечения Б-Б />, расположенного противодного била
/>, (27)
где /> - момент инерции части 1,м4;
/> - момент инерции части 2, м4.
/>.
/> и />.
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>.
Момент сопротивленияотносительно сечения В-В />,расположенного против одного била
/>,
/>.
Из расчётов видно, чтомаксимальное напряжение в сечении Б-Б
/>.
Принимая во внимание, чтополученное напряжение более чем в два раза ниже предела текучести стали 30ГЛ, атакже принятое нами допущение, что работает только часть сечения ротора,расположенная против одного била, считаем полученное напряжение допустимым.
1.10 Расчетпоказателей надёжности
1.10.1 Определениесреднего и гамма-процентного ресурсов до первого капитального ремонта
Расчёт ведется по [8] и [9].
Предполагаемый законраспределения ресурса для роторных дробилок – нормальный. Для вычислениязначений функции распределения предварительно определяются порядковые номера /> групп изделий,израсходовавших ресурс
/>, (28)
где /> - порядковый номерпредшествующей группы, для данной выборки в первом интервале />;
/> - очередное приращение порядковогономера.
/>, (29)
где /> - суммарное числоприостановленных /> иизрасходовавших /> ресурс изделий,предшествующих данной группе.
Значение /> находим по формуле
/>, (30)
Результаты всехвычислений сводим в таблицу 2.
Таблица 2 – Результаты вычисленияфункции распределения
Середина
интервала
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 11500 - 1 1 1 1 0,06 12500 1 2 2 15 14 1,07 2,14 3,14 0,19 13500 1 - 14500 - - 15500 1 3 6 12,86 10 1,28 3,84 6,98 0,44 16500 - 1 1,28 1,28 8,26 0,52 17500 - 1 1,28 1,28 9,54 0,60 18500 - - 19500 - 3 1,28 3,84 13,38 0,84 20500 - - 21500 1 -
По значениям эмпирическойфункции распределения /> и значениямсередин интервалов строим график эмпирической функции распределения ресурса.
Для определения90-процентного ресурса /> модернизированнойдробилки на оси ординат отмечаем точку />,проводим горизонтальную прямую и из точки пересечения с графиком опускаемперпендикуляр на ось абсцисс. Находим точку />.
При нормальном законераспределения ресурса средний ресурс определяется как 50-процентный.
Для определения среднегоресурса /> находим значениеэмпирической функции /> и получаемзначение среднего ресурса />.
/>
Рисунок 17 – График эмпирической функции распределения ресурса
1.10.2 Определениеустановленного ресурса до первого капитального ремонта
Значение установленногоресурса принимается равным />.Принимаем
/>, (31)
где /> - 80-процентный ресурс,определяемый по графику эмпирической функции распределения ресурса.
Значение функции /> соответствует значение />.
/>.
1.10.3 Определение коэффициента технического использования модернизированной дробилки
Значение коэффициентатехнического использования />определяетсяпо формуле
/>, (32)
где /> - суммарнаяпродолжительность наработок всех наблюдаемых изделий, ч; /> - суммарная продолжительностьнеплановых ремонтных работ, ч; /> -суммарная оперативная продолжительность плановых ремонтов и обслуживаний, ч.
Таблица 3 — Продолжительностинаработок№
/>, ч
/>, ч
/>, ч 1 21859 1000 748 2 10940 800 75 3 13000 1000 40 4 8000 400 100 5 8000 400 100 6 8000 150 72
/> 70599 3750 1135
/>.
1.10.4 Определениеудельной суммарной оперативной трудоёмкости плановых технических обслуживаний
Удельная суммарнаяоперативная трудоёмкость плановых технических обслуживаний />, определятся по формуле
/>, (33)
где /> - межремонтный цикл, длядробилки СМД-86 составляет 14000 ч;
/> - продолжительность выполнения ТО-1,ч;
/> - количество техническихобслуживаний в межремонтном цикле;
/> - среднее число исполнителей.
/> - проводят через 5000 часов работы: />, />, />.
/> - проводят через 1000 часов работы: />, />, />.
/> - проводят через 200 часов работы: />, />, />.
/> - проводят через 5000 часов работы: />, />, />.
/>.
Полученные значенияпоказателей надежности соответствуют нормативным значениям, заложенным в ТУ 22-5321-82.
1.11 Расчётгидропривода механизма раскрытия
1.11.1 Исходныеданные для расчёта гидросистемы
1.11.1.1 Расчётвнешней нагрузки на выходном звене гидропривода. Расчёт ведется по [4], [5] и [10].
На рабочее оборудование механизмараскрытия корпуса дробилки действуют следующие силы: сила тяжести откиднойчасти />, и усилие подъема на штокегидроцилиндра />.
/>
Рисунок 18 — Схема к определению усилия на штоке гидроцилиндра
Сила тяжести откиднойчасти корпуса дробилки вместе с отражательной плитой определяется по формуле
/>, (34)
где /> - масса откидной части совторой отражательной плитой, />;
/> - ускорение свободного падения, />.
/>.
Для определения усилия наштоке гидроцилиндра />, составимуравнение моментов относительно точки />(см.рисунок 18)
/>,
/>,
/>,
/> .
1.11.1.2 Обоснованиеуровня номинального давления в гидросистеме. Давление рабочей жидкости в гидросистеме зависит оттипа насоса и назначения гидропривода (для вспомогательных операций или дляпривода основного оборудования) на данной машине. Давление насоса должно бытьтем больше, чем больше нагрузка или мощность приводимого в движение механизма.
Принимаем номинальноедавление в гидросистеме механизма открытия корпуса дробилки />.
1.11.1.3 Выборрабочей жидкости. Рабочаяжидкость, кроме основной функции – передачи энергии от насоса к гидродвигателю,выполняет ряд вспомогательных, но весьма важных функций: смазка трущихсяповерхностей сопряженных деталей, отвод тепла и удаление продуктов износа иззон трения, предохранение деталей гидропривода от коррозии. В общем, рабочуюжидкость для гидросистемы следует выбирать с учетом рекомендацийзаводов-изготовителей гидрооборудования, режима работы гидропривода,климатических условий эксплуатации, соответствия вязкости жидкости номинальномудавлению.
Выбираем рабочую жидкостьАУ со следующей характеристикой:
ГОСТ 17479.3-85 МГ-15-А
Плотность при />, /> 890
Вязкость, сСт при /> 22
при /> 170
Температура вспышки, /> 165
Температура застывания, /> –45
Температурные пределы
применения, /> –30;+60
1.11.2 Расчёт и выбор гидрооборудования
1.11.2.1 Расчётмощности, подачи гидронасосов и их выбор. Для определения мощности насосной установки вначалевычисляется мощность, которую должны обеспечить исполнительные механизмыгидропривода. Полезная мощность />, наштоке силового гидроцилиндра находится по формуле
/>, (35)
где /> - усилие на штокегидроцилиндра, />;
/> - скорость перемещения штока, />;
/> - общий КПД гидроцилиндра, />.
/>
При расчете мощностинасоса, приводящего в действие гидродвигатели, учитываются возможные потеридавления и подачи в гидросистеме коэффициентами запаса по усилию и скорости
/>, (36)
где /> - коэффициент запаса поусилию;
/> - коэффициент запаса по скорости.
Меньшие значениякоэффициентов выбираются для гидроприводов, работающих в легком и среднемрежимах, а большие – в тяжелом и весьма тяжелом режимах эксплуатации. Так какрежим работы механизма открытия корпуса дробилки относится к легкому, топринимаем /> и />.
/>.
Определив мощностьнасоса, рассчитывается требуемая подача насоса />,в гидросистему по формуле
/>, (37)
где /> - номинальное давление вгидросистеме.
/>.
Выбор конкретной маркинасоса производится по рабочему объему />,расчетное значение которого вычисляется по формуле
/>, (38)
где /> - объемный КПД насоса;
/> - угловая скорость вала насоса.
/>.
Выбираем шестеренный насосНШ-4 со следующими техническими данными:
Рабочий объем, /> 4
Давление, МПа:
номинальное 20
максимальное 25
Частота вращения, />:
номинальная 40
максимальная 50
КПД:
объемный 0,9
механический 0,9
общий 0,8
Масса, кг 1,7
Далее рассчитываетсядействительная подача />, насоснойустановки по формуле
/>, (39)
где /> - число насосов.
/> - значение рабочего объема выбранного насоса.
/>.
После этого вычисляетсяприводная мощность насосной установки />,по формуле
/>, (40)
где /> - коэффициент запаса;
/> - полный КПД насоса.
/>.
1.11.2.2 Расчет ивыбор гидроцилиндров. Наибольшее распространение в гидроприводах СДМ получили гидроцилиндрыдвухстороннего действия с односторонним штоком.
Основными параметрамисиловых гидроцилиндров являются номинальное давление, внутренний диаметрцилиндра, диаметр штока и ход поршня. По этим параметрам определяютсяразвиваемое на штоке усилие, скорость перемещения поршня, требуемый расходрабочей жидкости.
Усилие, развиваемое наштоке гидроцилиндра, определяется по формулам:
а) при подаче жидкости впоршневую полость
/>, (41)
б) при подаче жидкости вштоковую полость
/>, (42)
где /> - давление жидкости всливной магистрали;
/> - диаметр внутренней полости цилиндра,м;
/> - диаметр штока, м;
/> - механический КПД гидроцилиндра.
Поскольку усилие, котороедолжен развивать гидроцилиндр, в дипломном проекте определяется расчетом, тонеобходимый внутренний диаметр гидроцилиндра определяется по формуле
/>, (43)
Для устранения перекосапри раскрытии корпуса принимаем два гидроцилиндра, тогда общее усилие,определяемое расчётным путем, необходимо разделить пополам
/>,
/>.
Диаметр штокаопределяется из соотношения
/> (44)
/>.
Ход поршня определяется всоответствии с необходимым ходом рабочего органа, а так как откидная частьдробилки поднимается на 327 мм, то примем ход поршня с запасом, то есть равным 400мм.
Рассчитанные величиныприводятся в соответствие с ГОСТ 22-1417-79:
/>
а) />,
б) />.
Действительные значенияскоростей поршней будут равны:
а) при выталкивании
/>, (45)
где /> - объемный КПД цилиндра;
/> - число гидроцилиндров, />.
б) при втягивании
/>, (46)
/>,
/>.
Необходимый расходжидкости для обеспечения заданной скорости поршня:
а) при подаче жидкости впоршневую полость
/>, (47)
/>.
б) при подаче жидкости вштоковую полость
/>, (48)
/>.
1.11.2.3 Выборнаправляющей и регулирующей аппаратуры. Направляющая гидроаппаратура предназначена для изменениянаправления и запирания потока рабочей жидкости путем полного открытия илиполного закрытия проходных каналов гидроэлементов. К ней относятсягидрораспределители, обратные клапаны, гидрозамки, гидроусилители.
Регулирующаягидроаппаратура применяется для регулирования величин давления и потока рабочейжидкости путем изменения площади проходного сечения отверстия. К ней относятсяпредохранительные, переливные, редукционные клапаны, дроссели, регуляторыпотока.
Основными параметраминаправляющей и регулирующей гидроаппаратуры являются номинальное давление />, номинальный поток /> и условный проход />.
При проектировании обычногидроаппаратура не рассчитывается, а выбирается из нормализированных аппаратови агрегатов, серийно изготовляемых специализированными заводами по основнымприведенным параметрам.
1) Распределитель секционный Р-16
Условный проход, мм 16
Расход рабочей жидкости, />:
номинальный 10,52
максимальный 13,36
Давление на входе, МПа:
номинальное 16
максимальное 17
Падение давления враспределителе, МПа:
в трех секциях 0,2
Допустимое давление насливе, МПа 1,0
2) Клапан предохранительный У 4790.15
Расход рабочей жидкости, />:
номинальный 26,7
минимальный 2,7
Номинальное давление, МПа 16
Условный проход, мм 32
Масса, кг 12
1.11.2.4 Выборфильтров. Основнымипараметрами фильтров являются условный проход, номинальное давление иноминальная тонкость фильтрации.
В гидросистемах СДМприменяются магистральные и встроенные фильтры с бумажным и проволочным(сетчатым) фильтроэлементами, обеспечивающими тонкость фильтрации 25, 40 и 63мкм. Фильтры устанавливаются, как правило, на сливной линии, магистральные –обычно перед масляным баком, а встроенные – в масляном баке.
В нашем случае этовстроенный фильтр
Условный проход, мм 20
Номинальный поток при
перепаде давления 0,08МПа
и вязкости 30-40 сСт, /> 0,67
Номинальная тонкостьфильтрации, мкм 25
Номинальное давление, МПа 0,63
Максимальный допустимый
перепад давления, МПа 0,35
Ресурс работыфильтроэлемента
до замены или промывки, ч 200
Масса встроенногофильтра, кг 8,7
1.11.2.5 Расчет ивыбор трубопроводов. Длясоединения элементов гидропривода, не имеющих взаимного перемещения,применяются стальные бесшовные трубы, а для соединения гидроагрегатов, имеющихвзаимное перемещение, применяются гибкие рукава, причем для низких давлений –резиновые рукава с нитяными оплетками, для высоких давлений – с металлическимиоплетками.
Расчет трубопроводовсостоит из гидравлического расчета и расчета на прочность. Под гидравлическимрасчетом понимается определение внутреннего диаметра трубы />, по формуле
/>, (49)
где /> - подача насоса;
/> – скорость потока жидкости, />.
В зависимости отназначения трубопровода, давления в гидросистеме выбирается скорость потокарабочей жидкости на основе следующих рекомендаций:
а) для всасывающеготрубопровода – />, принимаем />.
/>.
б) для сливноготрубопровода – />, принимаем />.
/>.
в) для напорноготрубопровода – />, принимаем />.
/>.
В дренажных трубопроводахнеобходимо обеспечить свободный слив утечек жидкости, поэтому независимо отколичества этих утечек минимальный диаметр дренажной магистрали выбирается впределах 8…10 мм.
Расчет на прочностьсостоит в определении толщины стенки металлического трубопровода />, по формуле
/>, (50)
где /> - допускаемое напряжениена разрыв, для стали 20 />, длямедных трубопроводов />;
/> - номинальное давление жидкости.
а) для всасывающеготрубопровода
/>.
б) для сливноготрубопровода
/>.
в) для напорноготрубопровода
/>.
Полученные значения диаметровтрубопроводов согласовываются со стандартными значениями:
а) всасывающийтрубопровод />
б) сливной трубопровод />
в) напорный трубопровод />
Теперь посчитаемдействительные значения скорости потока рабочей жидкости во всасывающем,сливном и напорном трубопроводах в соответствии с полученными стандартнымизначениями диаметров. Для этого выразим из формулы (49) скорость />
/>, (51)
а) всасывающийтрубопровод
/>.
б) сливной трубопровод
/>.
в) напорный трубопровод
/>.
1.11.2.6 Расчет ивыбор емкости гидробака. Гидробаки предназначены для содержания запаса, отстоя (деаэрации),фильтрации рабочей жидкости и отвода тепла из гидросистемы в атмосферу.Вместимость гидробака, его форма, месторасположение на машине, некоторыеконструктивные особенности оказывают существенное влияние на работоспособностьгидравлического привода.
Главным параметром бакаявляется его вместимость. От этого параметра зависят значения установившейсятемпературы рабочей жидкости и интенсивность ее нарастания при пуске машины,время выхода гидропривода на оптимальный тепловой режим, объемный КПДгидропривода и, в конечном итоге, производительность машины в целом.
Для гидросистем мобильныхмашин рекомендуется выбирать объем бака на основании следующего соотношения
/>, (52)
где /> – объем гидробака, />;
/> - минутная подача насосной установки.
Однако при обоснованиипринятого соотношения следует учитывать мощность, режим работы гидропривода,климатические условия эксплуатации. В результате длительного опытапроектирования и эксплуатации гидрофицированных машин выработаны следующиерекомендации выбора объема бака (в данном случае для легкого режима работы)
/>, (53)
/>.
После предварительногорасчета значения объема бака необходимо согласовать с нормализованным значениемпо ГОСТ 12448-80
/>.
1.11.3 Поверочныйрасчет гидропривода
1.11.3.1 Расчетпотерь давления в гидросистеме. Расчет потерь давления в гидросистеме производится дляопределения эффективности спроектированного гидропривода. Потери давления вгидросистеме, обусловленные трением жидкости о стенки трубопроводов игидроагрегатов и внутренним трением жидкости, зависят от следующих факторов:длины, диаметра и формы трубопроводов, скорости течения и вязкости рабочейжидкости в трубопроводе. Для выполнения расчета потерь давления необходимознать гидравлическую схему соединений, внутренний диаметр и длинутрубопроводов, подачу насоса, вязкость и плотность рабочей жидкости.
Суммарная величина потерьдавления в гидросистеме может быть определена как сумма потерь в отдельныхэлементах гидросистемы
/>, (54)
где /> - суммарные путевые потеридавления на прямолинейных участках трубопроводов, Па;
/> - суммарные местные потери, Па;
/> - суммарные потери давления вгидроагрегатах, Па.
Суммирование потерь давлениянеобходимо выполнять не на всех участках гидросистемы, имеющей несколькоисполнительных гидродвигателей, а в магистрали каждого гидродвигателя отдельно.Для этого целесообразно разбить всю магистраль на отдельные участки, в каждомиз которых равны диаметры трубопровода и скорости потока жидкости.
Суммарные потери давленияпри работе гидроцилиндра (см. рисунок 2) определяются из выражения
/>, (55)
где /> – путевые и местные потерина различных участках, Па;
/> – потери давления в распределителе ифильтре, Па.
/>
Рисунок 19 — Гидравлическая схема соединений к расчёту потерь давления
Путевые потериопределяются по формуле />
/>, (56)
где /> – коэффициент тренияжидкости о стенки трубопровода; /> –плотность жидкости, />; /> – длина участкатрубопровода, м; /> – внутреннийдиаметр трубопровода, м; /> –скорость потока жидкости в трубопроводе, />.
Коэффициент трения /> зависит от числаРейнольдса – /> и в зависимости от режиматечения рассчитывается по формулам:
а) при ламинарном режиме />
/>, (57)
б) при турбулентномрежиме />
/>, (58)
В свою очередь числоРейнольдса находится из выражения
/>, (59)
где /> – кинематическая вязкостьрабочей жидкости, /> (при />).
а) для сливноготрубопровода
/> (ламинарный режим).
б) для напорноготрубопровода
/> (ламинарный режим).
Коэффициент трения />: а) для сливноготрубопровода
/>.
б) для напорноготрубопровода
/>.
Путевые потери />, Па: а) для сливноготрубопровода
/>,
/>.
б) для напорноготрубопровода
/>,
/>.
Местные потери давления вгидросистеме />, определяются по формуле
/>, (60)
где /> – коэффициент местныхсопротивлений, который суммируется из коэффициентов отдельных местныхсопротивлений, встречающихся на пути потока жидкости.
а) для сливноготрубопровода
/>,
/>.
в) для напорноготрубопровода
/>,
/>.
Потери давления враспределителе и фильтре:
/> (из технической характеристики Р-16),
/> (определены как потери в местных сопротивлениях поформуле (60)),
/>
1.11.3.2 Расчетдействительного значения КПД гидропривода. Для оптимально разработанной гидросистемы общих КПД /> находится в пределах />. Общий КПД гидроприводаопределяется произведением гидравлического, механического и объемного КПД
/> , (61)
Гидравлический КПДрассчитывается исходя из суммарных потерь давления в гидросистеме
/>, (62)
/>.
Механический КПДопределяется произведением механических КПД всех последовательно соединенныхгидроагрегатов
/>, (63)
где /> - механический КПД насоса,/>;
/> - механический КПД распределителя, />;
/> - механический КПД гидроцилиндра, />;
/>.
Объемный КПД гидроприводарассчитывают из выражения
/>, (64)
где /> - объемный КПД насоса, />;
/> - объемный КПД распределителя, />;
/> - объемный КПД гидроцилиндра, />.
/>,
/>.
1.11.3.3 Тепловойрежим гидросистемы. Тепловойрежим гидросистемы выполняется с целью определения установившейся температурырабочей жидкости гидропривода, уточнения объема гидробака и поверхноститеплоотдачи, а также выяснения необходимости применения теплообменников.
Как высокие, так и низкиетемпературы рабочей жидкости оказывают нежелательное влияние наработоспособность и производительность гидрофицированных машин. Поэтому весьмаважно знать граничные температуры рабочей жидкости. Минимальная температурарабочей жидкости определяется температурой воздуха той климатической зоны, вкоторой эксплуатируется машина. Максимальная температура жидкости зависит отконструктивных особенностей гидросистемы, режима эксплуатации гидропривода итемпературы окружающего воздуха.
Повышение температурырабочей жидкости прежде всего связано с внутренним трением масла, особенно придросселировании жидкости. Все потери мощности в гидросистеме в конечном итогепревращаются в тепло, которое аккумулируется в жидкости.
Количество тепла,получаемое гидросистемой в единицу времени />,соответствует потерянной в гидроприводе мощности и определяется по формуле
/>, (65)
где /> - коэффициентэквивалентности;
/> - затраченная мощность приводанасосов;
/> - коэффициент продолжительностиработы гидропривода под нагрузкой.
/>.
Максимальнаяустановившаяся температура рабочей жидкости />,определяется по формуле
/>, (66)
где /> - коэффициент теплоотдачи;
/> - суммарная площадь теплоизлучаемыхповерхностей гидропривода, />;
/> - максимальная температураокружающего воздуха.
Площадь теплоизлучаемыхповерхностей гидропривода />, находитсяиз соотношения
/>, (67)
где /> - площадь поверхностигидробака, />.
/>, /> (68)
где /> - емкость гидробака.
/>,
/>,
/>.
1.12 Подборантиадгезионной прослойки и самотвердеющей смеси
Литьё в самотвердеющиеформы – процессполучения отливок, при котором используют литейные формы и стержни,изготовленные из смесей, затвердевающих на воздухе и не требующих сушки идополнительной обработки внешними реагентами.
Самотвердеющие смеси (СС)состоят из наполнителей, связующих материалов, отвердителей, иногда в их составвходит вода. В некоторых смесях один и тот же материал (например, цемент)выполняет роль связующего и обеспечивает самозатвердевание. Применяютсянеорганические и органические связующие материалы. Используют смеси трёх типов:пластичные – ПСС, жидкие – ЖСС и сыпучие – ССС (термины условные). Стержни иформы из ПСС при изготовлении необходимо уплотнять, ЖСС наливают в стержневыеящики и модели, ССС почти не требуют уплотнения.
Все типы СС применяют дляизготовления форм и стержней преимущественно в индивидуальном, мелкосерийном икрупносерийном производстве для получения отливок практически любой формы иразмеров из стали, чугуна и нежелезных сплавов. На сегодня разработаны смеси сочень коротким циклом затвердевания, соответствующим требованиям массовогопроизводства.
Адгезия (от лат. adhaesio – прилипание) в физике – сцеплениеповерхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел. Адгезия обусловленамежмолекулярным взаимодействием (вандерваальсовым, полярным, иногда — образованием химических связей и взаимной диффузией) в поверхностном слое ихарактеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей. Внекоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, т.е.сцепление внутри однородного материала, в таких случаях при приложении разрывающегоусилия происходит когезионный разрыв, т.е. разрыв в объёме менее прочного изсоприкасающихся материалов.
В качестве самотвердеющейсмеси в данном проекте рассмотрим две жидкие самотвердеющие смеси: Пенолит ЖССи Паста ДС РАС.
Таблица 4 — Сравнительнаяхарактеристика жидких СС Пенолит ЖСС Паста ДС РАС
Область
применения Для использования в литейном производстве для приготовления жидких самотвердеющих смесей Для использования в литейном производстве для приготовления жидких самотвердеющих смесей Состав Водный раствор смеси ПАВ Водный раствор смеси ПАВ Внешний вид Однородная жидкость от желтого до коричневого цвета Однородная жидкость светлокоричневого цвета
Плотность при />,/> 1045-1100 1025-1090 Водородный Показатель (рН) пенообразователя, в пределах 7,5-10,0 7,0-10,0
Степень биоразложения,
% более 90 45-50 растворимость в воде не растворяется полная
Цена, /> 5800 4950
Выбираем Пенолит ЖСС,т.к. он не растворяется в воде, что имеет немаловажное значение, т.к. вдробилку может попасть влажный материал.
В качествеантиадгезионной прослойки рассмотрим разделительные смазки Пента-107 иПента-111, представляющие собой антиадгезионные смазки на основе силикона.Смазки серии Пента-100 образуют на обрабатываемой поверхности сшитый полимерныйслой – сверхтонкую, прочную, эластичную плёнку, работоспособную до 250 />.
Таблица 5 — Сравнительнаяхарактеристика антиадгезионных смазок Пента-107 Пента-111 Скорость сушки
не более 45 минут при />
не более 45 минут при />
Цена, /> 165 166
Выбираем смазкуПента-107, т.к. для застывания Пента-111 требуется обеспечить температуру +165/>, что технологическиневыполнимо.
Рассчитаем расходныеобъёмы Пенолит ЖСС и смазки Пента-107.
/>
Рисунок 20 — Схема для определения потребности в расходных материалах
Объём самотвердеющейсмеси />, заливаемой за один раздля одного била, определяется по формуле
/>, (69)
где /> - площадь заливаемойсмеси, />;
/> - длина заливаемой поверхности,равная длине била, />.
/>.
Объём самотвердеющейсмеси для трёх бил
/>.
Масса самотвердеющейсмеси />, определяется по формуле
/>, (70)
где /> - плотность самотвердеющейсмеси, />.
/>.
Объём антиадгезионнойпрослойки />, необходимой для укладки водин паз била, определяется по формуле
/>, (71)
где/> - площадь антиадгезионнойпрослойки, прилегающей к поверхности била, />;
/> - площадь антиадгезионной прослойки,прилегающей к поверхности паза, />.
/>.
Объем антиадгезионнойпрослойки, необходимой для трёх бил
/>.
2 Технологическаячасть
Расчёт ведём по [2].
Корпус подшипникапредназначен для установки ротора дробилки. Деталь изготовляется из заготовки,полученной путём отливки из чугуна СЧ20.
А. Установить корпусподшипника на опорную поверхность кулачков, выверить по наружному и внутреннемудиаметру с точностью до 1 мм. По справочнику находим вспомогательное время /> и вносим в операционныекарты.
1. Подрезать торец с Ç260 до Ç203 мм.
Известно: />
/> - число проходов;
/> - глубина резания.
По справочнику находим />, где /> - подача суппортов наоборот шпинделя, />.
Определяем скоростьрезания />, по формуле
/>, (72)
где /> - коэффициент, зависящийот условий работы и механических качеств обрабатываемого материала, />; /> - поправочный коэффициентна скорость резания, />; /> и /> - значения степеней, />, />.
/>.
Определяем частотувращения шпинделя />, токарно-карусельногостанка 1531М по формуле
/>, (73)
/>.
По паспорту станканаходим />.
Основное время />, затраченное на операцию,определяем по формуле
/>, (74)
/>.
Вспомогательное времяопределяем по справочнику, />.
Б. Переустановить корпусподшипника на обработанный торец, выверить и закрепить, />.
2. Подрезать торец с Ç470 мм предварительно.
Известно:
/>.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
3. Расточить отверстие сÇ194 до Ç220 мм на длину 52 мм.
Известно:/>.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
4. Расточить отверстие до Ç360 мм на длину 163 мм.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
5. Подрезать торец с Ç360 до Ç220 мм.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
6. Расточить отверстиедо Ç238 мм предварительно с подрезкойторца.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станка />.
/>,
/>.
7. Расточить фаску /> в отверстии Ç238 мм.
/>,
/>.
8. Расточить отверстиедо Ç378 мм на длину 142 ммпредварительно.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
9. Расточить канавку до Ç381 мм шириной 8+0,36 мм.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
10. Точить поверхностьдо Ç470 мм в размер 210±0,5 мм.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>, />.
11. Подрезать торецокончательно в размер 215-0,72 мм.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
12. Расточитьотверстие до Ç380H7 мм окончательно.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станка находим/>.
/>,
/>.
13. Расточить фаску />. Известно: />.
/>,
/>.
14. Расточитьотверстие до Ç240H9 мм окончательно.
Известно: />.
/>,
/>.
По паспорту станканаходим />.
/>,
/>.
В. Раскрепить и снятьдеталь.
/>,
/>.
Определяем техническуюнорму времени на операцию />, поформуле
/>, (75)
где /> - размер партии, />.
/>.
3 Экономическаячасть
3.1 Выборбазисного варианта
Для сравнения в качествебазисного варианта применяется серийно выпускаемая дробилка однороторнаякрупного дробления СМД-86. Завод-изготовитель – ОАО «Владимир-Доркомплект»(Владимирская область, Судогодский р-н, п. Улыбышево).
Таблица 6 — Исходные данныеНаименование
Условное
обозначение
Единица
измерения Значения
Базовая
техника
(БТ)
Новая
техника
(НТ)
Часовая техническая производительность
Номинальная мощность электродвигателя
Масса
Коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной
Оптовая цена завода-изготовителя
Ресурс дробилки до первого капитального ремонта (при работе дробилки на материале с показателями абразивности /> не более />
Периодичность выполнения текущего ремонта
Периодичность выполнения технического обслуживания
Количество обслуживающего персонала
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Б
/>
/>
/>
-
руб.
ч
ч
ч
чел
125
100
15
0,4
1607142
9600
3750
250
1
144
100
15,2
0,4
-
11700
3750
250
1
3.2 Определениекапитальных затрат
Расчёт ведём по [3].
Расчётно-балансоваястоимость базовой дробилки />,определяется по формуле
/>, (76)
где /> - оптовая цена дробилки, />;
/> - коэффициент перехода от оптовойцены к средне-балансовой стоимости, />.
/>.
Балансовая стоимостьдробилки после модернизации />,изменяется на величину модернизации по формуле
/>, (77)
где /> - стоимость модернизации, />.
/>.
3.3 Определениегодовой эксплуатационной производительности
Эксплуатационнаяпроизводительность машины рассчитывается на базе технической производительностипри одинаковых условиях эксплуатации. Эксплуатационная производительностьрассчитывается за час (смену) и за год.
Часовая эксплуатационнаяпроизводительность/>, определяется поформуле
/>, (78)
где /> - часовая техническаяпроизводительность, для базовой техники (БТ) />,для новой техники (НТ) />;
/> - коэффициент перехода оттехнической производительности к эксплуатационной, />.
/>,
/>.
Годовая эксплуатационнаяпроизводительность машины />, рассчитываетсяпо формуле
/>/>, (79)
где /> - коэффициентиспользования внутрисменного времени, />;
/> - годовой действительный фонд рабочеговремени машины, />.
/>, (80)
где /> - годовой действительныйфонд рабочего времени техники, />;
/> - средняя продолжительность смены, />;
/> - коэффициент сменности, />;
/> - простои в днях во всех видахтехнического обслуживания и ремонта, приходящихся на один час работы машины;
/> - продолжительность однойперебазировки, дни;
/> - среднее количество машино-часовработы на одном объекте.
/>, (81)
где/> - продолжительностьпребывания техники в /> ремонте или ТО,дни;
/> - продолжительность ожиданияремонта, доставки в ремонт и обратно, дни;
/> - количество ремонтов или ТО замежремонтный период;
/> - межремонтный цикл, />;
/> - число разновидностей ремонтов и ТОза межремонтный цикл.
Время на доставку машиныв ремонт и его ожидание принимается в размере 10 дней для текущего ремонта и 20дней для капитального ремонта.
В соответствии срекомендациями по организации технического обслуживания и ремонта строительныхмашин принимаем:
/> - простои в капитальном ремонте;
/> - простои в текущем ремонте;
/> - простои в техническомобслуживании;
/> - количество капитальных ремонтов;
/> - количество текущих ремонтов;
/> - количество техническихобслуживаний.
Количество текущихремонтов /> для базовой и новойтехники определяется по формуле
/>, (82)
где/> - средний ресурс допервого капитального ремонта, ч; /> -периодичность выполнения текущего ремонта, />.Средний ресурс до первого капитального ремонта />,определяется по формуле
/>, (83)
где/> - гамма-процентный ресурс,/>, />; /> - коэффициент перехода отгамма-процентного к среднему ресурсу, для нормального распределения скоэффициентом вариации /> при /> />.
/>,
/>,
/>,
/>.
Количество техническихобслуживаний /> для базовой и новойтехники определяется по формуле
/>, (84)
где/> - периодичность выполнениятехнического обслуживания, />.
/>,
/>.
Межремонтный цикл машины />, определяется по формуле
/>, (85)
где/> - коэффициент переводамото-часов в машино-часы.
/>, (86)
где/> - коэффициентиспользования двигателя по времени, />;
/> - коэффициент использованиядвигателя машины по мощности, />.
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
По формуле (80)определяем количество машино-часов работы базовой и новой техники. Так какроторная дробилка устанавливается в стационарных технологических линиях, то />.
/>,
/>,
/>,
/>.
3.4 Определениегодовых текущих затрат
Годовые текущие затраты />, определяются по формуле
/>, (87)
Где /> - себестоимостьмашино-смены, />;
/> - количество смен в году, />.
/>, (88)
где /> - единовременные затраты, />;
/> - сменные затраты по амортизационнымотчислениям, />;
/> - сменные затраты на обслуживающийперсонал, />;
/> - сменные энергетические затраты, />;
/> - сменные затраты на ТО и ТР, />; /> - сменные затраты на износи ремонт сменной оснастки, />.
Единовременные затратыимеют место до начала эксплуатации машин на объекте. В них входит стоимостьпогрузки машин на транспортные средства, транспортные расходы по действующимтарифам и стоимость разгрузки машин на строительной площадке; расходы поустройству фундаментов под оборудование, а также стоимость пусконаладочныхработ.
/>, (89)
где /> - коэффициент, учитывающийзаготовительно-складские расходы, />;
/> - стоимость транспортных расходоводной тонны машины, />;
/> - масса машины, />, />;
/> - коэффициент, учитывающий плановыенакопления, />;
/> - стоимость монтажа, />;
/> - число перебазирований машины собъекта на объект в году с демонтажем и монтажом, />.
/>,
/>.
Сменные затраты поамортизационным отчислениям />,определяются по формуле
/>, (90)
где 1,1 – коэффициент,учитывающий косвенные расходы (10%);
А – амортизационныеотчисления на полное восстановление и капитальный ремонт машины, руб.
/>, (91)
где /> - балансовая стоимостьдробилки, />;
/> - норма амортизационных отчислений, />.
/>,
/>,
/>,
/>.
Сменные затраты наобслуживающий персонал />,принимаются в соответствии с числом и квалификацией персонал. Эти затратыопределяют с учётом косвенных расходов (25%), доплат за тяжёлые условия труда(24%) и премиальных надбавок (12,5%)
/>, (92)
где /> - количествообслуживающего персонала, />;
/> - заработная плата оператора за однусмену, />.
/>, (93)
где /> - часовая тарифная ставкарабочего четвёртого разряда, />;
/> - продолжительность одной смены, />.
/>, (94)
где/> - часовая тарифная ставкарабочего первого разряда, />;
/> - тарифный коэффициент операторадробилки, приравненного к рабочему четвёртого разряда, />.
/>, (95)
Где МРОТ – минимальныйразмер оплаты труда, для Читинской области за первый квартал установлен МРОТ=4838руб;
/> - количество часов работы в месяц, />.
/>,
/>,
/>,
/>.
Сменные энергетическиезатраты />, определяются по формуле
/>, (96)
где/> - расход электроэнергиидля машин с электродвигателями за одну машино-смену, />;
/> - стоимость одного киловаттаэнергии, />.
/>, (97)
где/> - номинальная мощностьэлектродвигателя, />;
/> - число смен, />;
/> - коэффициент использованиядвигателя по времени, />;
/> - коэффициент использованиядвигателя по мощности, />;
/> - коэффициент учитываемой потериэлектроэнергии и расход на вспомогательные нужды, />;
/> - коэффициент полезного действиядвигателя при принятой его загрузке, определяемой коэффициентом использованиядвигателя по мощности.
/>, (98)
где/> - поправочный коэффициент,/>.
/>,
/>,
/>.
Сменные затраты натехническое обслуживание и текущий ремонт />, можно принять 13% отрасчётно-балансовой стоимости дробилки
/>, (99)
/>,
/>.
Сметные затраты на износи ремонт сменной оснастки можно принять 5% от расчётно-балансовой стоимостимашины
/>, (100)
/>,
/>,
/>,
/>,
/>,
/>.
3.5 Определениеосновных показателей и экономической эффективности капитальных вложений
Удельные капитальныевложения на /> переработанного материала />, определяются исходя изинвентарно-расчётной стоимости машины и её годовой производительности
/>, (101)
/>,
/>.
Удельные текущие затратына /> переработанного материала />, для базовой и новой машинопределяются исходя из годовых текущих затрат и годовой производительности
/>, (102)
/>,
/>.
Удельные приведённыезатраты на /> переработанного материала /> определяется по формуле
/>, (103)
Где /> - нормативный коэффициентэкономической эффективности, />.
/>,
/>.
Годовой экономическийэффект на одну машину />, определяется поформуле
/>, (104)
/>.
Срок окупаемостидополнительных капитальных вложений /> определяетсяпо формуле
/>, (105)
/>.
3.6 Расчёттрудоёмкости разработки 1000 м³ грунта и экономия по затратам труда
Годовые затраты трудаслаживаются из затрат труда обслуживающего персонала и ремонт.
Затраты трудаобслуживающего персонала />, рассчитываютсяпо формуле
/>, (106)
где/> - режим работы рабочих, />;
/> - число смен в году, />;
/> - продолжительность рабочей смены, />.
/>.
Затраты труда на ремонт(в смену) определяем по формуле
/>, (107)
где /> - затраты труда на ремонтв смену, />, />;
/> - число часов работы дробилки в год,/>.
/>,
/>.
Общегодовые затраты трудапо машине />, определяются по формуле
/>, (108)
/>,
/>.
Трудоёмкость переработки /> грунта />определяется по формуле
/>, (109)
/>,
/>.
Годовая экономия позатратам труда, />, определяется поформуле
/>, (110)
где/> - эффективный годовой фондрабочего времени одного рабочего, />.
/>.
3.7 Расчётметаллоёмкости по сравниваемым вариантам
Расчёт удельной металлоёмкости/>, производится по формуле
/>, (111)
где/> - масса машины, />, />.
/>,
/>.
Годовая экономия металлана одну машину />, определяется поформуле
/>, (112)
/>.
3.8 Определениесебестоимости продукции
Себестоимость продукции />, определяется по формуле
/>, (113)
где /> - сменная эксплуатационнаяпроизводительность, />, />;
/> - себестоимость машино-смены,
/>,
/>.
/>,
/>.
Результаты всех расчётовсводим в таблицу 7.
Таблица 7 — Технико-экономическиепоказателиПоказатели
Единица
измерения Машины
Базовая
(БТ)
Новая
(НТ) Балансовая стоимость машины тыс. руб. 1800 1825
Эксплуатационная производительность машины:
часовая
годовая
м3/ч
м3/год
50
144935
57,6
167437 Себестоимость одной машино-смены руб. 8495 8532 Себестоимость единицы продукции
руб./м3 11,3 9,9 Годовая экономия по затратам труда чел. - 0,0004 Годовая экономия металла т/год - 1,67 Годовой экономический эффект тыс. руб. - 671,4 Удельные капитальные вложения
руб./1000м3 12419 10900 Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений год - 0,4
4 Безопасностьи экологичность проекта
Общие требованиябезопасности производственного оборудования установлены ГОСТ 12.2.003, согласнокоторому они должные обеспечивать требования безопасности при монтаже (внеобходимых случаях – демонтаже), эксплуатации, ремонте, транспортировании ихранении, при использовании отдельно или в составе комплексов и технологическихсистем.
Безопасностьпроизводственного оборудования обеспечивается: выбором принципов действия,конструктивных схем, безопасных элементов конструкции и т.п.; применением вконструкции средств защиты; выполнением эргономических требований; включениемтребований безопасности в техническую документацию по монтажу, эксплуатации, ремонту,транспортированию и хранению; применением в конструкции соответствующихматериалов. Органы управления производственным оборудованием должнысоответствовать следующим основным требованиям: располагаться в рабочей зонетак, чтобы расстояние между ними, а также по отношению к другим элементамконструкции, не затрудняло выполнение операций; размещаться с учётом требуемыхдля их перемещения усилий и направлений; приводиться в действие усилиями, непревышающими установленных стандартами норм с учётом частоты пользования и др.
4.1 Анализпотенциальных опасностей на проектируемом объекте
4.1.1 Промышленнаясанитария
4.1.1.1 Запылённость.Запылённость воздухавблизи работающей роторной дробилки без применения средств обеспыливаниязначительно превышает санитарную норму. По данным исследований запылённостьвоздуха у роторной дробилки СМД-86, установленной на Горенскомкарьероуправлении в помещении и перерабатывающей известняк со средневзвешеннымпределом прочности при сжатии /> припроизводительности /> и влажностипродуктов дробления /> достигала сотен /> (см. таблицу 6).
Таблица 8 — Запылённость воздуха приработе однороторной дробилки СМД-86 (аспирация отсутствует)Место отбора проб
Число
проб
Концентрация пыли в /> Пределы колебаний Средняя
Под дробилкой, у натяжного барабана разгрузочного конвейера
Слева от корпуса дробилки на расстоянии 2,5м, на уровне дыхания
Справа от дробилки на расстоянии 2,0 м, на уровне дыхания
В месте выпуска материала на разгрузочный конвейер
14
14
14
18
532,0-152,0
74,5-57,8
76,6-43,3
11670-3720
282,5
66,5
55,9
6360,0
Содержание пыли вблизидробилки СМД-86, особенно в месте выпуска продуктов дробления, измеряетсямногими десятками и сотнями />. Такаязапылённость воздуха объясняется высокой степенью дробления, свойственнойударному способу разрушения кусковых материалов. Интенсивное образование пылисочетается с созданием на холостом ходу направленных потоков воздуха. Врезультате пыль выдувается из дробилки и разносится на большие расстояния.Отсюда становится очевидной «пылевая опасность» этой дробилки.
Таблица 9 — Интенсивность образованияпыли при переработке известняков роторной дробилки СМД-86 (/>)
Характеристика
известняков,
месторождение
Характеристика
работы
дробилки Число проб
Интенсивность
образования
пыли Производительность, т/ч Стадия переработки Влажность материала, %
Количество воздуха, м3/ч Средняя, кг/ч
На 1 т перерабатываемо-
го материала, кг
Прочные, Пятовское
Прочные, Пятовское
185
217
первичная
вторичная
4,1
2,9
3600
5420
11
13
20,4
62,0
0,11
0,29
Данные таблицы 7показывают, что хотя интенсивность образования пыли при получении щебня изкарбонатных пород значительно колеблется в зависимости от влажности и наличиямягких включений, уровни её весьма велики. Они составляют 0,11-0,29 кг накаждую тонну перерабатываемого материала (или 20,4-62,0 кг/ч по измерениям васпирационных воздухопроводах). Можно предполагать, что такая же повышеннаяинтенсивность образования пыли будет наблюдаться и при переработке других породи материалов.
В таблице 8 приведенадисперсность образующейся пыли. Дисперсный состав определён в двух местах: навыходе пылевоздушного потока из укрытия разгрузочной течки и на расстоянии 5 мот конца укрытия, над конвейерной лентой. В связи со спецификой условий пробыотобраны путём пересечения потока предметным стеклом с нанесённым на неготонким слоем фиксирующей среды. Подсчёт числа частиц выполнен под микроскопомпри увеличении в 900 раз. Пыль разделена по фракциям только в пределахкрупности до 10 мкм. Остальная пыль отнесена к группе более 10 мкм.
Таблица 10 — Дисперсный состав пылипри работе дробилки СМД-86 (Ковровское карьероуправление, число проб 6)Место отбора Содержание фракций пыли в % До 2 мкм 2-5 мкм 5-10 мкм Более 10 мкм
На выходе потока из укрытия разгрузочной течки
Над ленточным конвейером в 5 м от конца укрытия
18,2
23,2
36,5
36,2
10,5
23,1
34,8
17,5
Из таблицы 8 видно, чтосодержание пыли с размерами до 10 мкм на выходе воздушного потока из укрытиясоставляет 62.5% и возрастает до 82,5% на расстоянии до 5 м от него. Пыльспособна длительное время витать в воздухе; она создаёт устойчивое облаковблизи дробилки, вызывая опасность профессионального заболевания среди рабочих.
Таким образом, работаоднороторных дробилок отличается высокой интенсивностью образования и выделенияпыли, причём в пыли содержатся в значительном количестве мелкодисперсныефракции.
4.1.1.2 Шум. Сильный шум вредно отражается наздоровье людей. Продолжительный сильный шум угнетающе действует на центральнуюнервную систему и через неё на весь организм.
Допустимый уровеньпроизводственных шумов регламентируется санитарными нормами СН 2.2.412.1.8.562-99«Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и территориижилых застроек». Помимо этого заводы-изготовители обязаны проводить испытаниямашин, создающих шум, и снабжать их паспортом, в котором указывать шумовуюхарактеристику. Все необходимые измерения выполняются в соответствии с ГОСТом11870-66 «Машины. Шумовые характеристики и методы их определения».
Шум, создаваемый приработе роторных дробилок, среднечастотный и превышает допустимый уровень, еслине принимаются меры по его подавлению. Максимальное превышение 20-23 дБприходится на область частот 250-2000 Гц.
Таблица 11 — Шум при работе дробилкиСМД-86 по данным ВНИИ Стройдормаша, полученным на Ковровском карьероуправленииМесто установки, место замера, режим работы Уровень шума, дБ
Превышение
нормы, дБ по шкале С по шкале А
первичное дробление, с противоположной от привода стороны:
холостой ход
рабочий ход
96
105
-
-
-
-
В таблице 9 приведеныданные, характеризующие шум у дробилки СМД-86 при производстве строительногощебня. Как видно, на холостом ходу СМД-86 генерирует шум в 96 дБ, а на рабочемходу уровень шума повышается до 105 дБ.
Шум, создаваемыйвращающимся ротором, незначителен. Если учесть, что ротор совершает в минуту400 оборотов, а условное число бил равно 3, то частота звуковых колебанийсоставит />, т.е. даже меньшенормируемой.
При проектировании имонтаже технологических линий необходимо учитывать шум, создаваемый не толькороторными дробилками, но и течками, грохотами и другими сопряжёнными с нимиустройствами. Шум от металлических течек и грохотов может достигать 105 дБ.
Шум, создаваемыйроторными дробилками, на всех стадиях дробления при переработке известняковзначительно превышает допустимый уровень. Это свидетельствует о необходимостиразработки и внедрения мер по ослаблению шума и защите от него обслуживающегоперсонала.
4.1.1.3 Вибрация.Вибрация, как и шум,основана на учениях о колебаниях и волнах, а потому характеризуется частотой иамплитудой. Вибрация носит общий и локальный характер. При работе роторныхдробилок вибрация от вращения ротора передаётся на фундамент и через негодействует на обслуживающий персонал. Т.е. в данном случае вибрация носит общийхарактер. Учитывая, что оператор работает в течение долгого времени, необходимопредпринимать меры по уменьшению вредного воздействия вибрации.
4.1.2 Опасныефакторы
Рассмотрим опасныефакторы, возникающие при эксплуатации дробилки СМД-86. Эти факторы обусловленыособенностями работы роторных дробилок. Отметим наиболее существенные изособенностей:
1) ударныйспособ дробления, сопровождающийся разлетом кусков дробимого материала и ихрикошетированием в различных направлениях. В результате этого в окружающеепространство могут выбрасываться куски, скорости которых близки к скоростиудара, т. е. составляют />;
2)значительныйзапас кинетической энергии, заключенный в быстровращающемся роторе. Принеумелом обращении с дробилкой эта энергия способна произвести серьезныеразрушения;
3) большие (до несколькихдесятков тонн) центробежные силы, действующие на била и детали крепления. Этотребует надежного крепления бил в корпусе ротора и ротора в корпусе дробилки;
4) значительная массасменных изнашивающихся деталей (бил, футеровочных плит, отражательных плит) иограниченность пространства, в котором должны находиться рабочие при замене илиремонте этих деталей;
5) присутствиеобслуживающего персонала при работе дробильных установок в непосредственнойблизости от подающей и выпускной течек. При высокой производительности роторныхдробилок — до нескольких сотен кубометров в час — это требует повышенной прочноститечек.
6) при подаче загружаемогоматериала на пути от головки питателя до ротора дробилки могут образоватьсясужения и выступы, способные задерживать движущиеся по нему куски. Это можетпривести к образованию свода, ликвидация которого сопряжена с опасностью дляобслуживающего персонала.
7) возможность попадания вдробилку посторонних металлических предметов, превышающих 10% массы бил, чтоособенно опасно для дробилок среднего и мелкого дробления.
8) при ремонте иобслуживании дробилка также несёт большую опасность.
4.2 Мероприятияпо защите от вредных и опасных факторов
4.2.1 Промышленнаясанитария
4.2.1.1 Защитаот пыли. Пылеваяхарактеристика однороторных дробилок свидетельствует о необходимости применениярадикальных средств по оздоровлению условий труда работающих в цехахдробильно-сортировочных и обогатительных фабрик. Средствами оздоровления трудаявляются: гидрообеспыливание; изоляция обслуживающего персонала в специальныхкабинах с пультами дистанционного управления дробилкой; индивидуальные средствазащиты от пыли; аспирация.
Количество мелких пылевыхчастиц, образующихся при ударном дроблении, в значительной степени зависит отокружной скорости ротора, являющейся основным средством регулирования крупностикусков продукта дробления. С увеличением скорости увеличивается и выход мелкихпылевых частиц, поэтому снижение окружной скорости ротора может уменьшитьпылеобразование.
Однако выбор оптимальнойскорости прежде всего диктуется максимальным выходом деловых фракций продуктадробления, поэтому использование снижения окружной скорости как средствауменьшения выхода пыли весьма ограничено. Его следует применять, сообразуясь стехнологической возможностью.
Гидрообеспыливание можетбыть рекомендовано как дополнительное средство борьбы, когда увлажнениепродукта дробления допустимо или желательно. В этих случаях вода можетподаваться в дробилку в промежутки между отражательными плитами и выводиться вместес увлажнённым продуктом дробления.
Одним из средств защитыот пыли является устройство специальных кабин, изолированных от пыли и шума,для машинистов-операторов с пультом дистанционного управления. Это средстводаёт возможность значительную долю рабочего времени обеспечить нормальныесанитарно-гигиенические условия для обслуживающего персонала. Однако онаполностью не исключает необходимости нахождения рабочего в помещении внекабины, где запылённость воздуха может превышать допустимые уровни, например,для непосредственного осмотра машины. В этом случае, особенно при наличии пыли,содержащей свободную двуокись кремния (SiO2) или другие фиброгенные соединения, необходимоприменять индивидуальные средства защиты. Эффективны бесклапанныепротивопылевые респираторы типа ШБ-1 «Лепесток». Эти респираторы предназначеныдля защиты органов дыхания от пыли, содержащейся в воздухе в концентрациях,превышающих предельно допустимые.
Наиболее приемлемым иэффективным способом обеспыливания роторных дробилок является аспирация.Известно, что аспирация машин, работа движущихся частей которых сопровождаетсяперемещением больших масс воздуха, представляет определённую трудность. Онавызвана необходимостью учитывать в каждом отдельном случае направление и расходвоздушных потоков, возникающих на холостом и рабочем ходу.
Метод расчёта аспирациисоздан на базе изучения аэродинамических особенностей дробилок и направлен нарешение наиболее существенной задачи – определение потребного количествааспирационного воздуха, от чего во многом зависит создание гигиеническиэффективной и технически рациональной системы.
4.2.1.2 Защита от шума.Для уменьшения шумаможно применять резиновые прокладки под футеровки отражательных плит, междуфутеровкой приёмного лотка и др. Сведений об опыте подавления шума на роторныхдробилках пока нет. Однако на молотковых дробилках, сходных по характеру работыс роторными, такие сведения имеются. Научно-исследовательским и проектныминститутом по газоочистным сооружениям, технике безопасности и охране труда впромышленности строительных материалов (НИПИОТстром, г. Новороссийск) былиприменены звукоизолирующие и вибродемпфирующие прокладки между стенками корпусаи футеровочными плитами на крупных молотковых дробилках М20´21, работавших на дробленииизвестняка. В результате общий уровень шума с применением прокладок снизился от104 до 92 дБ. В качестве звукоизолирующего материала использоваласьрезиноподобная губка с динамическим модулем упругости 25 кгс/см2 итолщиной двух слоёв 20 мм.
С целью демпфированиявибрации соударяющихся частей в течках следует предусматривать сочлененияотдельных узлов из материалов, имеющих большое внутреннее трение, например изрезины. Целесообразно между деталями из металла ставить детали из незвучныхпластмасс. Для уменьшения вибраций необходимо всемерно усиливать жёсткостьстенок течек, поскольку они представляют собой поверхности излучения шума.Рекомендуется применять звукоизолирующие покрытия снаружи, а также покрытиевнутренних стенок каменным литьём.
Хорошие результатыполучены при использовании на грохотах резиновых сит, пневматическихамортизаторов, а также сплошных укрытий со звукоизолирующим слоем.
Положительный эффектможно получить при установке роторных дробилок в обособленных помещениях. Вэтом случае ослабление шума достигается, помимо прочего, отделкой помещениястекловатой, шлаковатой, акустическим фибролитом, поролоном, пенопластом идругими звукоизолирующими материалами. Слой звукопоглощающего материала можетрасполагаться вплотную к стенке или отстоять от неё. В последнем случаедостигается больший эффект.
При размещении роторныхдробилок в общих помещениях можно использовать экраны и кожухи с резонанснымизвукопоглотителями на внутренних стенках.
Если меры по ослаблениюшума в источнике недостаточны и обслуживающему персоналу приходится находитьсяв условиях повышенного шума длительное время, целесообразно пользоватьсяиндивидуальными защитными устройствами, например, наушниками типа БВ-1.
Получают распространениеспециальные кабины для оператора с пультом дистанционного управления,изолированные от шума и пыли и снабжённые кондиционером. Такие кабины можнорекомендовать как средство комплексного решения задачи улучшениясанитарно-гигиенических условий труда. Наиболее универсальным мероприятием,отвечающим современному уровню техники, является автоматизация процессовдробления с выводом обслуживающего персонала из зоны действия шума, пыли ивибрации.
4.2.1.3 Защита отвибрации. Вибрацияпри работе роторной дробилки носит общий характер. Чем лучше спроектированфундамент, тем лучше будет гаситься вибрация. Но тем не менее, полностьювибрацию он поглотить не может, поэтому обслуживающему персоналу необходимопользоваться индивидуальными средствами защиты – виброизолирующими сапогами.
4.2.2 Мерыпо борьбе и предупреждению опасных факторов
Для обеспечения безопасных условий труда и предупреждениянесчастных случаев при эксплуатации следует уделять внимание вопросамбезопасности на всех этапах создания роторных дробильных установок: конструированиимоделей, проектировании и строительстве установок, эксплуатации, ремонте.
При конструировании роторных дробилок необходимо предусматривать:
- изготовлениекорпусов дробилок из вязких и достаточно прочных материалов, способныхпротивостоять ударам частей ротора в случае его аварийной поломки;
- надёжныезапоры дверок люков в корпусе дробилки, способные противостоять ударам кусковдробимого материала;
- надёжноекрепление бил к корпусу ротора, исключающее возможность их выпадения прислучайных повреждениях крепёжных деталей;
- снабжениедробилки средствами, облегчающими производство монтажа и демонтажа бил и другихсменных деталей;
- установкуфиксаторов откидных или откатных частей корпусов дробилок, исключающихсамопроизвольное закрывание их в момент, когда в камере дробления производятсяработы и находятся люди;
- изготовлениешкивов вала ротора из прочной стали в виде сплошного диска, соединяющего ободсо ступицей;
- ограждениевращающихся частей.
При проектировании и строительстве установок с применениемроторных дробилок необходимо учитывать следующее:
- приёмныекоробки-ловители, присоединяемые к приёмному отверстию дробилки, должныприменяться независимо от того, имеется ли в дробилке предохранительная цепнаяштора или нет;
- конструкцииразгрузочных воронок, выпускных течек и аспирируемых укрытий должныобеспечивать полное предотвращение выброса камней из роторной дробилки вокружающее пространство;
- рабочееместо машиниста должно располагаться вне зоны возможного выброса кусковдробимого материала;
- вокругдробилки должны быть предусмотрены специальные места для укладки запасныхчастей и приспособлений на время проведения работ по замене изношенных деталей,а также места для установки подъёмно-транспортных средств при капитальныхремонтах;
- площадкавокруг дробилки должна иметь ровные нескользкие полы;
- всеуглубленные места ниже пола, а также специальные площадки, устраиваемые вышеуровня пола, должны быть ограждены перилами высотой не ниже 1 м;
- укрупных дробилок быть специальные площадки для обслуживания мест не доступныхрабочему, стоящему на уровне пола.
Помещения, где расположена дробилка, должны быть освещены согласносанитарным нормам. Освещение должно обеспечивать достаточную освещённость всейустановки и особенно таких узлов, как привод, регулировочно-амортизационныеустройства, места поступления и выпуска материала.
Возможность попадания в дробилку посторонних металлическихпредметов, превышающих 10% массы бил, недопустима. Поэтому на промежуточныхконвейерных линиях необходимо предусматривать установку металлосигнализаторов.Такие сигнализаторы способны реагировать на различные металлы, включая инемагнитные, давая сигнал на остановку конвейера и удаление постороннегопредмета или автоматически останавливая конвейер. Дробилки крупного дробления(к ним относится и СМД-86), хотя они выполняются более массивными и прочными,эксплуатировать необходимо так, чтобы исключить засорение дробимого материаламеталлическими предметами.
В приёмной коробке-ловителе необходимо предусмотреть лючки дляосмотра приёмного лотка и проверки наличия камней, прежде чем открывать камерудробления для проведения профилактических работ. Эти лючки также необходимы дляликвидации свода.
При эксплуатации роторных дробилок необходимо соблюдать следующиеправила безопасности.
Не допускать перегрузки дробилки, так как она может вызватьостановку ротора при заполненном рабочем пространстве. При вынужденнойостановке дробилки можно применить следующие способы разгрузки. На дробилках с открывающейсяверхней частью корпуса разгрузка производится вниз при осторожном открываниикорпуса. В это время рабочие должны быть удалены в безопасное место, чтобы избежатьтравмы падающих из дробилки кусков. На дробилках с не открывающимися корпусаминеобходимо осторожно открыть люки, ведущие в первую камеру дробления, принявпредварительно меры против внезапного раскрытия дверок под действиемопиравшихся на них кусков камня и выпадения их. Если позволяют размеры кусков,то их следует извлекать через люки специальными крючьями. Более крупные кускинеобходимо вынимать через приемное отверстие с помощью захватов и механическихподъемных средств. При этом сигнал на подъем должен подаваться не раньше, чемрабочий, наложивший захват на очередной кусок, удалится из камеры дробления.
При закупорке приемного лотка вследствие образования свода надротором необходимо обрушить свод на вращающийся ротор. Операция должнапроизводиться с соблюдением мер предосторожности. Для этого нужно сначалапопытаться ударами кувалды по боковым стенкам приемной коробки или корпусадробилки разрушить свод. Если это сделать не удается, необходимо остановитьдробилку, открыть люк, ведущий в первую камеру дробления, и, осветив корпусвнутри, выяснить положение дробимого материала. Выбрав кусок, подъем которогоможет разрушить свод, наложить на него захват. При необходимости спуститься вприемный лоток дробилки рабочий снабжается предохранительным поясом. Захвативтаким путем кусок, удаляют из дробилки рабочего, закрывают все люки и, включивдробилку и дав ротору набрать полное число оборотов, включают кран или тельфер.
Нельзя разрушать свод путем подталкивания ломом кусков снизу, таккак при ударе по его концу лом может травмировать рабочего.
Если описанным выше способом не удается разрушить свод, топрибегают, например, к помощи взрывчатых веществ, используемых обычно в горномделе. Для этой цели останавливают дробилку, изучают положение кусков и, найдяместа их контакта, закладывают заряд взрывчатки между ними. Заряд должен бытьдостаточным для разрушения кусков в месте контакта, но не способным вызватьразрушение дробилки. Не допускается закладывать заряд между стенками дробилки икамнем. Во время подготовки к взрыву удаляют посторонних людей из помещения,пускают дробилку и путем взрыва обрушивают свод на вращающийся ротор. Такойспособ можно применять только под руководством ответственного лица за работуустановки. Данная работа выполняется специальной организацией или поспец-наряду обученными людьми, имеющими разрешение и допуск на данный видработ. Опыт показывает, что способ подрывания при соблюдении указанных правилменее опасен и трудоемок, чем обрушение свода на неподвижный ротор споследующей очисткой камеры дробления.
Запрещается работать на неисправно дробилке; открывать во времяработы люки, ведущие в камеру дробления или приемный лоток, оставлять безприсмотра работающую дробилку; находиться во время работы дробилки в зоневозможного выброса кусков из дробилки, а также в плоскости вращения шкивов;останавливать дробилку с заполненными рабочими камерами (за исключениемаварийных случаев); оставлять на работающей дробилке инструмент или другиепредметы, которые могут упасть с нее; бросать в работающую дробилкуметаллические предметы.
При ремонте необходимо придерживаться следующих правил:
- преждечем приступать к ремонтным работам в приемном лотке или первой камередробления, нужно убедиться, что на питателе или подающем конвейере не осталоськусков дробимого материала, которые могут упасть в дробилку;
- предупредитьвозможность включения дробилки или питателя путем отключения общих рубильниковили удаления предохранительных вставок;
- вывеситьплакат с надписью «Не включать — работают люди»;
- застопоритьротор дробилки, чтобы он не мог самопроизвольно повернуться, когда на нем будутнаходиться люди (в дробилках с открывающимся корпусом должна быть зафиксированаоткатывающаяся или шарнирно откидывающаяся часть для предотвращениясамопроизвольного закрывания);
- массивныедетали и узлы дробилки поднимать и опускать с помощью исправных и проверенныхподъемно-транспортных средств и специальных приспособлений.
Замена изношенных деталей должна производиться не менее чем двумярабочими, из которых один должен отвечать за безопасность ведения работ исоблюдение правил техники безопасности. По окончании ремонтных работ следуетпроверить, не остался ли инструмент или другие посторонние предметы в дробилкеили на ней.
4.3 Охранатруда на проектируемом объекте
4.3.1 Аттестациярабочих мест на предмет классификации тяжести труда
Безопасность трудамашиниста и лиц, участвующих в эксплуатации дорожно-строительных машин, зависитот качества и технического состояния машины, принятой технологии выполненияработ, а также от уровня знаний и мастерства обслуживающего персонала. Машиныэксплуатируют в условиях, обеспечивающих безопасность производства работ иохрану окружающей среды.
К управлениюдорожно-строительных машин допускаются лица, прошедшие обучение по программам,утверждённым федеральным агентством образования, и аттестованные квалификационнойкомиссией. Машинисту выдаётся удостоверение об аттестации с указанием типамашины, к управлению которой он допущен. При переводе на новую машину машинистдолжен пройти соответствующую стажировку и его подготовленность к работе намашине другого типа определяется комиссией предприятия-владельца новой машины.
Машинист должен знатьинструкцию по эксплуатации, которая прикладывается к машинепредприятием-изготовителем, а также инструкцию (предприятия-владельца) побезопасному ведению работ на объекте применения, нормы расхода горючего, рабочейжидкости, смазочных материалов, электроэнергии за смену или на выполняемыеработы.
Аттестация по уровнюбезопасности проводится по трём показателям:
- Соответствиесанитарно-гигиенических условий труда установленным нормам и правилам.
- Оценка наличия травмоопасныхфакторов и средств защиты от них.
- Обеспечениерабочих спецодеждой, спецобувью и другими средствами индивидуальной защиты всоответствии с установленными нормами.
Баллы, установленные постепени вредности факторов и тяжести работ, корректируются по формуле
/>, (76)
где /> - отношение временидействия данного фактора к продолжительности рабочей. Если время действия этогофактора составляет более 90% рабочей смены, то />./> - количество баллов пооцениваемому фактору без учёта продолжительности действия данного фактора.
Таблица 12 — Аттестация операторадробилки по факторам производственной среды
N
п/п Факторы производственной среды
Норматив
ПДКПДУ Фактический уровень производственного фактора
/>
/>
/> 1
Запылённость, мг/м3 5 60 4 1 4 2 Шум, дБ 85 105 4 1 4 3
Температура воздуха на рабочем месте, /> 28-21 16 1 1 1 4 Скорость движения воздуха, м/с 0,3 0,5-5 2 1 2
/> данный вид работ относится к особотяжёлым и особо вредным условиям труда. При этом размер доплаты к тарифнойставке (окладу) должен составлять 24%.
4.4 Расчётаспирационного устройства
Количество аспирационноговоздуха />, рассчитывается по формуле
/>, (77)
Где /> - коэффициент, зависящийот типа применяемого укрытия, />;
/> - вентиляционная способностьдробилки, />;
/> - количество воздуха, эжектируемогодробимым материалом, />.
/>, (78)
где /> - длина ротора, />;
/> - частота вращения ротора, />;
/> — высота била, />;
/> - диаметр ротора, />.
/>.
/>, (79)
где /> - коэффициентпропорциональности, />;
/> - производительность дробилки, />.
/>,
/>.
Выбираем циклон ЦН-15
ОСТ 24.838.13 – 80
диаметр циклона, мм 1120
производительность, /> 11000-13000
масса циклона, кг 1620
В результате очисткивоздуха циклоном удалось добиться 100%-ной чистоты аспирируемого воздуха слеваи справа от корпуса дробилки на уровне дыхания. Улучшились показатели санитариии в итоге, что самое главное, улучшилась охрана труда обслуживающего персонала.
Заключение
1 Проведенпатентный поиск с целью выявления наиболее прогрессивных технических решений вобласти создания однороторных дробилок.
2 Установлено, чтоповышение технического ресурса однороторных дробилок при прочих равных условияхможно осуществить за счёт повышения показателей надёжности.
3 Проектом принятацелесообразность повышения технического ресурса однороторный дробилки за счётповышения износостойкости рабочих органов, уменьшения времени на замену бил иулучшения удобства обслуживания.
4 Принятые впроекте технические решения по повышению технического ресурса однороторнойдробилки обеспечивают ожидаемый экономический эффект в размере 671000 рублей вгод.
Списокиспользованных источников
1 Бауман, В.А.Роторные дробилки / В.А., Бауман. – М.: Машиностроение, 1973. – 352 с.
2 Малышев, Г.А.Справочник технолога авторемонтного производства / Г.А., Малышев. – М.:Транспорт, 1977. – 432 с.
3 Методическиеуказания к расчёту экономической части конструкторских дипломных проектов длястудентов специальности 1709 – «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожныемашины и оборудование» / Н.В., Мурашёва. – Чита.: ЧитГТУ, 1997. – 64 с.
4 Методическиеуказания по выполнению курсовой работы «Расчёт объёмного гидропривода» длястудентов специальности 1504 – «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожныемашины и оборудование» по курсу «Гидравлика, гидромашины и гидроприводстроительных и дорожных машин» (часть 1) / А.Ф., Чебунин. – Чита.: ЧитПИ,1992. – 34 с.
5 Методическиеуказания по выполнению курсовой работы «Расчёт объёмного гидропривода» длястудентов специальности 1504 – «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожныемашины и оборудование» по курсу «Гидравлика, гидромашины и гидроприводстроительных и дорожных машин» (часть 2) / А.Ф., Чебунин. – Чита.: ЧитПИ,1992. – 27 с.
6 Пронин, Б.А.,Ревков, Т.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи / Б.А.,Пронин, Т.А., Ревков. – М.: Машиностроение, 1984. – 183 с.
7 Пирумов, А.И.Обеспыливание воздуха / А.И., Пирумов. – М.: Стройиздат, 1981. – 296 с.
8 РД 22-37-80Методические указания по сбору, обработке и анализу информации о надёжностимашин и оборудования / М.: ВНИИстройдормаш, 1980. – 96 с.
9 РТМ 2201-82-80Методы статистической обработки информации о надёжности строительных и дорожныхмашин / М.: ВНИИстройдормаш, 1976. – 75 с.
10 Чебунин, А.Ф.Гидропривод транспортных и технологических машин: учеб. пособие. / А.Ф.,Чебунин. – Чита.: ЧитГТУ, 2003. – 132 с.