Двухступенчатая валковая дробилка

                                                    pрез = 2М/D                                           (1.2.2)

pрез = 2х5141,7/1,1 = 10270 Н

Находим проекции результирующего усилия на оси x и y.

                                                    Px = pрез соsα                                         (1.2.3)

Px = 10270х cos24o20' = 9367,4 Н

                                           Py = pрез sinα                                            (1.2.4)

Py =10270х sin24o20' = 4209,9 Н

Строим эпюры изгибающих моментов. Вал рассматриваем как балку на двух опорах:

а) нагрузка в горизонтальной плоскости

Находим опорные реакции

ΣMa = 0; Px 0,95-HВ1,9 = 0

HВ = Px0,95/1,9

HВ = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН

ΣMa = 0; Px 0,95-HА1,9 = 0

                                        HА = Px0,95/1,9                                   (1.2.5)

HА = 9,367х0,95/1,9 = 4,68 кН

Проверка Σх = 0; HА + Px - HВ =0,

4,68-9,36+4,68 =0

0 = 0

Строим эпюру Мкг, кНм

ΣMк1г = Ha0,95;

ΣMк1г = 4,62х0,95 = 4,44 кНм

б) Нагрузка в вертикальной плоскости.

Находим опорные реакции

ΣMб = 0; Ra1,9 + Ру0,95 = 0

                                            Rа = -Ру0,95/1,9,                                    (1.2.6)

Rа = - 4,2 х 0,95/1,9 = -2,1 кН

ΣMa = 0; Rб1,9 + Ру0,95 = 0

Rб = 4,2 х 0,95/1,9 = 2,1 кН

Проверка Σу = 0; RA + Px - PВ =0,

-2.1+ 4.2-2.1 = 0

0 = 0

Строим эпюру Мхб, кНм

ΣМхб = RA0.95,

ΣМхб = 2,1 х 0,95 = 1,99 кНм

Рассчитываем диаметры ступенчатого вал:

                                  

                              (1.2.7)

где Мг – крутящий момент в горизонтальной плоскости,

Мг = 4,44кН;

Мб – крутящий момент в вертикальной плоскости,

Мб = 2,1кНм.

Сечение I-I: 

                                      

                                  (1.2.8)

Диаметр вала определяется по формуле:

                                            ,                                             (1.2.9)

 где [τ] – допускаемое напряжения, [τ] = 13,75 МПа [ по 2]

мм, принимаем 160мм

Сечение II –II:

мм.

Выполняем расчет вала на выносливость общий коэффициент запаса выносливости определяется:

                                                                             (1.2.10)

где nσ – коэффициент запаса усталостной прочности по нормальным 

напряжениям;

nτ – коэффициент запаса усталостной прочности по касательным напряжениям.

                                                                                             (1.2.11)

где σ 1 – нормальное напряжение, σ 1 = 550МПа;

      σmax – максимальное нормальное напряжение;

      Кσσ- - коэффициент концентратор напряжений.    

                                                                                 (1.2.12)

где Кσ – коэффициент концентратор, при σ = 800МПа, и σ = 1,8;                                                                                                                                              

       Еσ – масштабный фактор, Еσ =0,2;

       βσ – коэффициент качества обработки поверхности, βσ =0,85;

       βσ – коэффициент упрочнения частоты, βσ =1,5.

Кσσ=(1,8/0,8+1/0,85-1)1/1,5=1,62

                                         ,                                                  (1.2.13)

где Мn – результирующий крутящий момент, Мn =4,86кНм

Wx=ПD3/32                                                                                                (1.2.14)

Wx = 3.14 х 283/32 = 215.4см3

                                          

                               (1.2.15)

где τ–1 – касательное напряжение, τ = 400 МПа;

      - эффективный концентратор напряжения;

      τа, τс – касательные напряжения.

τа = τс = τmax/2.

φτ – характеристика циклов нагружения,  φτ = 0,06

                                                                                  (1.2.16)

где Кτ – коэффициент концентрации, Кτ = 1,7;

      Еτ – масштабный фактор, Еτ = 0,8;

      βτ – коэффициент качества обработки поверхности, βτ = 0,85.

                                               

                                          (1.2.17)

где Wр – геометрическая характеристика продольного сечения, см3.

                                               

                                        (1.2.18)

Определяем общий коэффициент запаса выносливости:

.

Необходимо выполнения условия для обеспечения прочности вала:

n > [n] = 1,35;

1,5 > 1,35. Условие выполняется.

Рисунок 2 – Схема для расчёта вала

2 Экономическая часть

В экономической части проекта определяются основные технико-экономические показатели проектируемой машины. По этим показателям производится технико-экономический анализ разработанной конструкции щековой дробилки. Исходные данные для расчета студент получает в процессе проектирования дробилки, а также выбирает дополнительно по соответствующим нормативным материалам.

 

2.1 Определение эксплуатационной производительности

Сметную сменную производительность, Псм, для новых машин рассчитывают по часовой технической производительности:

                                                                               (2.1.1)

где Пт – техническая производительность, Пт = 100,8м3/ч;

      tсм – число часов работы дробилки в смену, tсм = 8,2ч;

      kв – коэффициент перехода от часовой технической 

             производительности к эксплуатационной, kв = 0,6;

      kэ – Коэффициент перехода от эксплуатационной

                производительности к   сменной, kэ = 0,8.

Годовая эксплуатационная производительность определяется сменной производительностью и числом работы смен в году:

                                                                                          (2.1.2)

где zсм.г. – число смен работы дробилки в году с учетом выходных и  праздничных дней, продолжительности простоев на все виды  ремонтов и обслуживания.

                                                                                           (2.1.2)

где Ти.г. – число часов работы машины в году, Ти.г. = 2025ч.

2.2 Определение удельных капитальных вложений

 

Удельные капитальные вложения Ку на единицу продукции (на 1м3) определяют по расчетно-балансовой стоимости дробилки и ее годовой производительности:

                                                                                      (2.2.1)

 где К – расчетно-балансовая стоимость дробилки, К = 500000руб;

       zсм.г.оп – число смен работы дробилки на отдельной операции,

       zсм.г.оп =  247;

      zсм.г. – число смен работы дробилки в год на всех операциях,

      zсм.г. =  247.

 

2.3  Определение удельного  расхода энергоресурсов

Данный, показатель характеризует экономичность дробилки по различным видам энергоресурсов или расход энергии на заданный объем работ.

Удельный расход энергоресурсов определяется по формуле:

                                                                                               (2.3.1)

где Э – суммарный расход энергоресурсов дробилкой  в смену, кВт·ч.

                                                                                           (2.3.2)

где Nн – номинальная мощность двигателя,  Nн = 47,213кВт.

;

 

2.4 Определение себестоимости машино-смены

         Себестоимость машино-смены рассчитывают по формуле:

                                   Ссм = Сед + Сам + Собс +Сэн + Сто + Сосн,                (2.4.1)

где Сед – сменные единовременные затраты, руб/м-см;

       Сам – сменные затраты по амортизационным отчислениям,         

                 приходящиеся на 1  машино-смену, руб/м-см ;

     Собс – сменные затраты на обслуживающий персонал, руб/ м-см;

     Сэн – сменные энергетические затраты, руб/м-см ;

    Сто – сменные затраты на ТО и ТР машины, руб/м-см ;

    Сосн – сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки, руб/м-см.

Сменные единовременные затраты:

                                                           (2.4.2)

где Кзс – коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы,

     Kзс =1,04 ;

      Cтр – стоимость транспортных расходов, Cтр = 5000руб;

      G – масса дробилки, G = 11т;

      Кпн – коэффициент, учитывающий плановые накопления

              на монтажных  работах, Кпн = 1,13;                  

      С – стоимость монтажа, С = 3500руб.

Сменные  затраты   на   амортизационные отчисления, приходящиеся на 1  машино-смену:

                                                                          (2.4.3)

где А – амортизационные отчисления на полное восстановление и 

             капитальный ремонт машины, руб.

                                                                                            (2.4.4)

где а – норма амортизационных отчислений,  а = 12%.

Сменные затраты на обслуживающий персонал Собс принимают в соответствии с числом и квалификацией персонала. Эти затраты определяют с учетом косвенных расходов (25 %) и премиальных надбавок в размере 12,5 %.

                                                                            (2.4.5)

где Зтч – часовая тарифная ставка, Зтч =22,95руб/ч.

Сменные энергетические затраты:

                                                                            (2.4.6)

где Nдв – номинальная мощность двигателя, кВт;

      Свсп – стоимость вспомогательных смазочных и обтирочных 

                 материалов (принимается 1,7 % от расчетно-балансовой 

                 стоимости машины), Свсп  = 8500руб.

.

Сменные затраты на техническое обслуживание и текущий ремонт можно принять 13% от расчетно-балансовой стоимости. Сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки можно принять 5 % от расчетно-балансовой стоимости машины.

Сто = 65000руб;

Сосн = 25000руб.

Ссм = 407,7+267+264,6+8508+55000+25000 = 99447,3руб.

 

.5 Определение себестоимости продукции

Себестоимость единицы продукции определяют по величине ее себестоимости и сменной производительности машины:

                                            Су = Ссм/Псм,                                      (2.5.1)

Су = 99447,3/396 = 251,1руб/м3.

 

2.6 Годовой экономический эффект от внедрения

проектируемой дробилки

 

Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой машины определяется по формуле:

                                                          (2.6.1)

где Сун и Сус – себестоимость единицы продукции соответственно для 

                новой и сравниваемой машины, руб./м3,

Сун = 251,1руб.,      

Сус = 273,4руб.;

Ен – нормативный коэффициент эффективности капиталовложения, 

Ен = 0,15;

Кун и Кус – удельные капитальные вложения по новой и сравниваемой

 машинам , руб.-год/м3,  Кун = 5530руб.,

Кус = 6000руб.

 

3  Охрана труда и окружающей среды

Безопасная работа дробилок может быть обеспечена путем соблюдения требований нормативных документов по технике безопасности. Предприятие, эксплуатирующее дробилку, назначает ответственных за безопасное производство работ.

Перед началом работы необходимо проверить:

• отсутствие посторонних предметов на вращающихся элементах дробилки;
• наличие защитного кожуха на вращающихся частях механизмов и надежного его закрепления;
• электропроводку на наличие повреждений;
• отсутствие на дробящих частях посторонних предметов;
• отсутствие механических повреждений (трещин, сколов) на валах и дробящих элементах;
• наличия заземления;
• надежность крепления грузового патрубка к входному окну дробилки.

В конструкции дробилки должно быть предусмотрено предохранительное устройство отключения электродвигателя в случае заклинивания вращающихся элементов дробилки. Кнопка отключения должна быть обозначена красным цветом.

Запрещается:

• запускать дробилку при наличии посторонних предметов на дробящих элементах;
• загружать в дробилку материал с категорией прочности выше допустимой;
• до набора максимального числа оборотов дробилкой загружать дробимый материал;
• при работающей дробилке производить ремонтные работы;
• запускать дробилку во время проведения ремонтных работ и обслуживания;
• производить ремонт дробилки персоналом, не имеющим определенной категории допуска;
• запускать дробилку при обнаружении дефектов до их устранения.