MODELAREA UNUI CONCASOR CU FĂLCI UTILIZÂND AUTODESK INVENTOR 2010 Autor : Cadru didactic coordonator : Universitatea Dunarea de Jos, Facultatea de Mecanica , Galati
Rezumat:
Prezentarea generala a concasoarelor cu falci Memoriu de calcul al concasorului Date tehnice ale concasorului Scurta descriere a componentelor Anexe
Prezentarea generala a concasoarelor cu falci
Concasorul cu fãlci se utilizeazã la sfãrâmarea minereurilor si rocilor în mine si cariere de piatrã, în industria chimicã si a materialelor de constructii, etc. Conc Concaso asoare arele le sunt sunt prin printr tree cele cele mai mai vech vechii util utilaje aje de sfara sfarama mare re dar dar se util utiliz izea eaza za frectvent si la ora actuala. Concasoarele realizeaza sfaramarea diferitelor minereuri si roci : - grosiera - medie - maruntire Clasificarea concasoarelor cu flaci se realizeaza in functie de 3 criterii : -criteriul miscarii falcii mobile -modul de fixare a falcii mobile
-modul de actionare a falcii mobile Criteriul miscarii falcii mobile - in functie de acest criteriu avem doua tipuri de concasoare : -cu miscare simpla a falcii mobile -cu miscare multipla a falcii mobile In cazul concasoarelor cu miscare simpla a falcii mobile axul O, a falcii mobile executa miscarea simpla alternativa in jurul articulatiei sale. In cazul concasoarelor cu miscare compuasa axul O al falcii mobile este fixat pe excentricul de actionare.
Partile componente : -falca fixa -falca mobila -biela -placi de distantiere sau placi de presiune Avantajele concasoarelor cu falci : -simplitatea masinii -sunt usor demontat si de intretinut -pret de cost relativ redus -sunt robuste -nu necesita personal de intretinere specializat Dezavantaje : - productivitatea relativ scazuta comparativ cu alte concasoare datorita faptului ca sfaramarea se realizeaza numai la cursa de apropiere a falcii mobile de falca fixa. - lucru periodic necesita utilizearea volantilor care induc forte mari de inertie si sunt greu de echilibrat si produc vibratii.
Principalale caracteristice ale concasoarelor cu falci sunt dimensiunile camerei de alimentare : - latime - lungime In functie de aceste dimensiuni avem trei tipuri de concasoare : -concasoare cu camera de alimentare intre 600-900 [mm] -concasoare cu camera de alimentare intre 400-250 [mm] -concasoare cu camera de alimentare intre 250-400 [mm]
Concasor :
1-falca fixa; 2-falca mobila; 3,5-placi distantiere (placi de presiune); 4-piesa de sprijin; 6-culisa; 7 pana de reglaj; 8-arc; 9,10-tija filetata; 11-biela; 12-arbore excentric
Memoriu de calcul Calculul turatiei arborelui excentric Alegerea unghiului de convergenta al falcilor concasorului
Unghiul de convergenta al falcilor este recomandat a fi de 10 °,dar in cazul acesta vom folosi un unghi de 23°.
2.2. Calculul cursei falci mobile
Marimea cursei falcii mobile este de cateva ori mai mica decat deschiderea de evacuare,astfel : S =
C
...
C
[ mm ] 8 5 100 100 S = ... = 12.5...20 [ mm ]. 8 5
unde: S[mm]-cursa falcii mobile C[mm]-deschiderea gurii de evacuare C=100[mm] Se adopta S=20[mm]. Timpul unei oscilatii simple a falcii mobile este : t =
1 2
−
60 n
=
30 n
[sec] =
30 200
= 0.15.
n – turatia arborelui excentric [rot/min] In timpul t materialul cade liber, la retragerea falcii mobile are inaltimea: h=
h=
g ⋅ t 2 2
g 2
.
⋅ 0.15 2 =
g ⋅ 0.0225 2
= g ⋅ 0.01125.
Calculam inaltimea h : h
=
n
=
S
0 ,020
=
tg α
=
0 ,424
0 ,047 [ m ]
210 [ rot / min].
Turatia se corecteaza cu randament de transmisie : n = η ⋅ 210 = 0 ,95 ⋅ 210 = 200 [ rot / min].
Dimensionarea gaurilor de alimentare
Latimea camerei de sfaramare sa va calcula cu urmatoarea relatie : B =
2 ⋅ tg α ⋅ Q 60 ⋅ ϕ ⋅ n ⋅ ( 2 ⋅ C + S ) ⋅ S
[ m ].
Q[m3/h]-debitul concasorului cu falci Φ(0,65)-coeficient de umplere al concasorului C[m]-deschiderea gurii de evacuare S[m]-cursa falcii mobile B
=
B
=
2 ⋅ tg 23 ⋅ 24 60 ⋅ 0 ,65 ⋅ 200 ⋅ ( 2 ⋅ 0 ,1 + 0 ,020 ) ⋅ 0 ,010
=
20.5 17 .16
=
1.2m.
0 ,2[ m ]
Calculul puterii necesare pentru actionare
P =
n
⋅
A
60 100 ⋅102
[ kW ]
n-turatia arboreli excentric [rot/min] A[daN/cm]-lucrul mecanic de sfaramare a falcii mobile A =
2 σ
⋅ V
2 ⋅ E
[daN ⋅ cm]
σ[daN/cm2]-rezistenta materialului la sfaramare, σ=3000 E-modul de elasticitate a materialului concasat, E=690·103
V = V 1 − V 2 = 39250 − 2260 = 36989 [ cm 3 ] π
V 1 =
6 π
V 2 =
A = P =
6
⋅ B ⋅ D
2
=
2
⋅ B ⋅ d =
π
6 π
2 ⋅ 680 n A
2
6
6
9000 ⋅ 36989
⋅ 120 ⋅ 25
= 39250 [ cm
⋅ 120 ⋅ 6 =
3
]
2260 [ cm 3 ].
= 244780 [ daN ⋅ cm ]
⋅
=
60 100 ⋅ 102
200 60
⋅
244780 100 ⋅ 102
= 80 [ kW ].
Vom alege un motor asincron de tip MIP2 315S - 6, 220 cu puterea nominala P=80 [kW] si turatia 978 [rot/min]
Dimensionarea camarei de sfaramare
tg 23 =
H
=
D − C H
D − C tg 23
=
2131[ mm]
Calculul lungimii falci fixe H' cos 23 =
H '
H
⇒
'
H
=
H cos 23
=
2114 [ mm ].
Calculul eforturilor principale din concasor
Calclul fortei teoretice din concasor
N t =
6000 ⋅ W ⋅ Q n ⋅ S
=
6000 ⋅ 20 ⋅ 11 200 ⋅ 0 ,020
= 518460 [ daN ].
Nt-forta teoretica de concasare W[kwh/t]-indicele de sfarmabilitate; W=20 S[m]-cursa falcii mobile n[rot/min]-turatia arborelui excentric
Forta din placile de presiune
F 1 max
=
c ⋅ N t [ daN ].
unde: c-coeficient de impact c=1,5...2,5 Nt[daN]-forta teoretica de concasare F 1 max = c ⋅ N t = 2 ⋅ 518460 = 1036920 [ daN ].
Forta din biela
F b max = 2 ⋅ F 1 max ⋅ cos β = 2 ⋅ F 1 max ⋅ sin α1 = 0 ,3 ⋅ 1036920 = 311076 [ daN ].
F bmax [daN]-forta din biela F1max [daN]-forta din placile de presiune
Dimensionarea placilor de presiune
Placile de presiune au rolul de a transforma energia din sfaramare de la biela la falca mobila.In constructia concasorului sunt prezente doua placi de presiune. - prima placa de presiune face legatura intre biela si falca mobila. - a doua face legatura intre biela si peretele de reglaj. Placile de presiune sunt solicitate la compresiune. Efortul din placile de presiune a fost calculat anterior si este : F1max = 1036920 [daN]. Materialul indicat pentru placile de presiune este fonta cenusie. Se alege Fe 200 conform STAS 568-75 cu urmatoarele caracteristici : - rezistenta la tractiune/compresiune σac = 90...100 [N/mm 2]. - duritatea Brinel HB = 1,2..229. Placile de presiune se vor dimensiona cu urmatoarea relatie:
Anec = Anec =
F 1 max
2
[ mm ]
σ ac
1036920 100
= 103692[ mm
2
].
Anec – aria minima necesara. F1max – efortul din placile de presiune [N]. σac – rezistenta la compresiune [N/mm2].
Sectiunea placilor de presiune este sub forma drepthinghiulara si se va alege constructia in functie de latimea bielei si latimea falcii mobile. Sectiunea alaeasa are urmatoarele dimensiuni. Aria acestei sectiuni este : A
=
l ⋅ b[ mm 2 ]
unde: l =1170[mm] b = 1100[mm] A = 100 ⋅ 1170 = 1287000 [ mm 2 ].
Generalitati.Domeniu de utilizare
Concasorul cu fãlci este un concasor bipendular cu miscare simplã a fãlcii mobile. La aceste tipuri de concasoare, falca mobilã executã în timpul lucrului simple oscilatii în jurul articulatiei de fixare din partea superioarã din batiu. Materialul introdus în camera de concasare va fi sfãrâmat în special datoritã actiunii de comprimare, pânã când, sfãrâmându-se la o dimensiune suficient de micã , are posibilitatea sã cadã prin fanta de evacuare a concasorului. Concasoarele bipendulare se utilizeazã mai ales pentru sfãrâmarea pietrei (cu o rezistentã maximã de rupere prin compresiune de 3000 Kgf / cm2 ) în primul stadiu de concasare, pentru concasarea medie si grosolanã. Gradul de sfãrâmare variazã cu deschiderea fantei de evacuare, dimensiunile si rezistenta de rupere prin compresiune a materialului concasat. Determinat teoretic, gradul de sfãrâmare variazã între limitele 1,5. . . . 4.
Caracterisitici tehnice
Dimensiunile gurii de alimentare: -lãtime
1200 mm
-lungime
900 mm
Dimensiunile maxime ale rocilor de alimetare
760 x 760 mm
Fanta de evacuare: -minim
100 mm
-maxim
180 mm
Turatia axului concasorului
200 rot / min.
Productivitatea medie a concasorului: -la fanta minimã (100)
100 m3/h
-la fanta maxima (180)
140 m3/h
Dimensiunile de gabarit: -lungime
4750 mm
-lãtime
2890 mm
-înãltime
2950 mm
Greutatea concasorului propriu-zis
~ 44500 Kg
Puterea necesarã
100 kW
Antrenarea cu cursele trapezoidale tip:
E. 10000 - C 10 STAS 1164-71
Greutatea totalã a concasorului cu antrenare :
~ 48000 Kg,
Descrierea concasorului
Pãrti componente: Principalele pãrti componente sunt:
Batiul serveste la sustinerea tuturor celorlalte organe, si este executat din otel slab aliat în constructie sudatã. Rigiditatea este asiguratã prin nervuri sudate atât pe peretii frontali cât si pe cei longitudinali. Batiul constituie piesa cea mai masivã din componenta concasorului.Peretii laterali ai camerei de concasare sunt cãptusiti cu blindaje din otel manganos. Pe peretele frontal înclinat se fixeazã, prin pene si suruburi, blindajul fix executat din 4 bucãti din otel manganos. Celãlalt perete frontal al camerei de concasare îl constituie falca mobilã.De partea superioarã a peretilor laterali se fixeazã prin sudurã cele douã corpuri de lagãr ale bielei si cele douã corpuri de lagãr ale pendulei.De celãlalt perete frontal al batiului se fixeazã mecanismul de reglare al fantei de evacuare si suportul arcului de rapel. Pe unul din peretii laterali se fixeazã mecanismul de demaraj. Falca mobilã este formatã din pendulã, axul pendulei, presat în corpul pendulei.Pendula împreunã cu axul sãu oscileazã în douã bucse fixate în lagãrele din batiul concasorului.Pe pendulã se fixeazã prin pene si suruburi blindajele executate din otel manganos. Blindajele fãlcii mobile ca si blindajul fix ce se prinde de peretele frontal al batiului sunt ridate longitudinal pentru a usura sfãrâmarea materialului de concasat. Pendula are la partea inferioarã un suport care constituie un punct de articulatie pentru una din plãcile de presiune. De asemenea, pendula este prevãzurã la partea inferioarã cu patru urechi de care se prind douã tije cu resoarte pentru readucerea fãlcii mobile.Pendula are o cavitate interioarã în care se introduce uleiul destinat sã asigure ungerea capãtului plãcii de presiune. Arborele excentric cu biela este format dintr-un arbore excentric, pe care se gãseste montatã biela prin intermediul a doi rulmenti oscilanti cu role butoi. Alti doi rulmenti oscilanti cu role butoi se fixeazã în lagãrele din batiu. La cele douã capete ale arborelui excentric se gãsesc cei doi volanti. Unul din volanti este prevãzut cu canale pentru curele trapezoidale. Biela are la partea inferioarã doi suporti care constituie puncte de articulatie pentru cele douã plãci de presiune. Corpul bielei are o cavitate interioarã în care se introduce uleiul destinat sã asigure ungerea capetelor plãcilor de presiune. Plãcile de presiune formeazã împreunã cu biela si pendula un mecanism cu genunchi care serveste la multiplicarea fortei date de arborele excentric, pânã la forta necesarã spargerii materialului de concasat. Plãcile de presiune joacã, de asemenea, rolul unor bare articulate în cadrul mecanismului patrulater de actionare a fãlcii mobile. Placa de presiune posterioarã face legãtura dintre mecanismul de reglare a fantei de evacuare si bielã. Ea este astfel calculatã încât sã nu se spargã în cazul unor suprasolicitãri datorate pãtrunderii în gura concasorului a unor bucãti de metal.Placa de presiune anterioarã face legãtura dintre bielã si pendulã.
Mecanismul de reglare a fantei de evacuare este format din piese de reglaj, pana de reglaj, douã tije filetate, douã roti dintate, roata dintatã de actionare, bulonul si pârghia cu clichet Mecanismul de demaraj (Figura 5) se utilizeazã în toate cazurile când se urmãreste ca rotirea arborelui excentric sã se facã manual.
Anexe
