Пример №1. Определить напряжение в стенке бункера с площадью затвора F = 0,38 м2, длиной I = 1,9 м и шириной а = 0,2 м, высотой /і=3 м при угле есте­ственного откоса <р = 36° (/ = 0,73) и насыпном весе 7 = 26 кН/м3.

1. Угол обрушения /3 = 0,5<^ + 45° = 63°.

2. Высота обрушения h — a ctg (90° — (3) = 0,2 ctg (90° — 63°) = 1,92 м.

3. Гидравлический радиус R = F/2(a + I) = 0,091 м.

4. Коэффициент подвижности тп — (1 — sin ps)/(! + sin ip) = 0,26.

5. Напряжение в стенке <гт = 7R/fmn = 12,5 кПа.

Пример №2. Рассчитать прочность тарели питателя при радиусе тарели п = = 1 м, радиусе опоры го=0,25 м, толщине тарели 6 = 0,2 м при нагружении руды на высоту h — 0,4 м руды с углом естественного откоса 6 = 36° (/ = 0,73) и насыпной массой 2,5 т/м3. По опытным данным коэффициент динамичности КД = 5.

1. Определяем по отношению di/do = 1/0,25 = 4 коэффициенты К = 3 и К2 = = 0,9.

2. Гидравлический радиус R = ту /г = 0,5.

3. Коэффициент подвижности тп = (1 — sin <р)/(1 + sin ip) = 0,26.

4. Давление Р = (7R)/(fm„) = (2,5 • 104 • 0,5)(0,73 • 0,26) = 7,3 ■ 104 Па.

5. Напряжение су = KyPr^KJS2 = 3 • 7,3 • 104 • 5/0,12 = 109,5 МПа,

ат = К2Рг2Ка/62 = 0,9 • 7,3 • Ю4 • 5/0,12 = 33,2 МПа.

6. Полное напряжение <тп = д/Ю9,52 4- 33,22 = 114,4 МПа.

7. Используем для тарели сталь ЗОХГСНМЛ с <гт=550 МПа. При тройном запасе пз = 3 допускаемое напряжение [а] = <гт/3 = 180МПа > <тп.

Пример №3. Рассчитать прочность щеки дробилки ЩКД 15x21 при усилии дробления Р = 21МН, толщине щеки <5Щ = 0,8 м, толщине стенки 0,4, высоте щеки Н = Зм, длине щеки L — 2,1 м, длине боковой стенки Lc = 6,3 м.

1. Напряжение изгиба по центру щеки, по углам щеки, боковой стенки, дополни­тельное напряжение в щеке и по центру щеки:

<тіщ = 1,5РЬ/(Нё^) - 6M/HS^ = 33,76 МПа;

а2щ = 6 М3/Я(52 = 0,68 МПа;

(Тіс = 6М3/Н62 = 2/75 МПа;

о-з = —1,5Р eaL/2/НбщСх cos (aL/2) = 148,3 МПа;

од = 1,5Р [tg (aL/2) - 1] /Нб^а = 20,75 МПа;

где М3 = PLf(8 • [1 + (1/L) ■ №/6*)]) и а = ф/(Я<53).

2. Полное напряжение

по центру щеки егщ = (Тіщ + (Тц = 33,76 + 26,75 = 60,5 МПа;

в углах щек (Ту = (Т2Щ + <т3 =148,98 МПа.

3. Допустимое напряжение материала щеки 1704-200 МПа больше максимального (ту=148,98 МПа.

Пример №4. Определить срок службы дробящего конуса дробилки ККД 1500/180 при величине эквивалентного напряжения (тэкв = 70,6 МПа и заданному отношению радиуса галтели вала к диаметру цапфы г=0,02.

1. Определение рабочего эффективного напряжения

сг2 = (тЭквл/Кф = 70,6 • у/Ь,7 — 168,5 МПа,

где коэффициент формы Кф = 5,7 вычисляется по отношению г=0,02 (см. раздел дробилки ККД).

2. Предельные напряжения: cry = 1,5<Т2 = 252,8 МПа и <73 = 0,5<Т2 = 84,25 МПа.

3. Для материала вала <тв = 1000 МПа, откуда предел усталости <t_j = = 0,43егв=430 МПа.

4. Коэффициент запаса пу = сг_і/crj = 430/252,8 = 1,7; п2 = сг-х/стъ = = 430/168,5 = 2,55;

пз = <т_)/<тз = 430/84,25 = 5,1.

5. Длительный предел усталости сг_ід = а-у/у/'Кф = 180МПа.

Угловой коэффициент К = 1,5 + 0,19<т_і = 83 МПа.

6. Число циклов напряжений

TVi = N0 • lO^-^/^Hi-i/^i) = 2,8 • 107 ■ ю(18°/83)0-і/>.7) = 21,8 • 107;

N2 = 2,8 • 107 • io(180/83)(i-1/2,55) = 56 . io7;

N3 = 2,8 • 107 • юОво/яЧО-i/M) = 152 . Ю7.

7. Число циклов вала до первой поломки

Nn = 1 /TV, + 0,792/N2 + 0,3/Ni = 0,51 • 109.

8- Годовое число качаний вала Nr при рабочей частоте п = 80 мин-1, Nr — 0,36 х х 106п = 29 • 10® цикл.

9. Срок службы Т = Nn/Nr — 0,51 • 109 /0,29 • 108 = 17,5 лет.

Пример №5. Рассчитать мощность привода барабанного вакуум-фильтра с по­верхностью фильтрации F = 70 м2 при длине I — 2,6 м, толщина слоя осадка Л,] = = 0,01 м, объемном весе 7о = 2 • 104 Н/м3, диаметре барабана D — 2,6 м, весе барабана с осадком 105 Н, частоте вращения пх = 2 об/мин.

1. Момент неравномерности осадка Му = 0,278lhyD(D + h) = 974 Н-м.

2. Момент сопротивления срезу осадков М2 — 0,33/i<rz(D3 — d3)/(D + d) — = 475 Н-м, где / = 0,2 - Ь 0,3 — коэффициент трения; а = 760 — напряжение среза, кПа.

3. Момент трения по торцу распределительной головки М3 = zf FrTpPo = 1730 Н-м, где z — число распределительных головок; FTp = 0,6 м2 — площадь трения; Ро = 360 кПа — давление прижатия; гтр = 0,67(d3 — d3)/(d2 — г/2) = 0,2 м, — радиус трения; dH, dB — наружный и внутренний диаметры торца.

4. Момент трения барабана о пульпу М4 = 0,02М2 = 9,5 Н-м.

5. Момент трения в опорах М5 = 0,5/iGO6 • dy = 2200 Н-м, где /і = 0,1 — коэф­фициент трения, G0б — общий вес вала с осадками, dy — 0,44 — диаметр опорной поверхности.

6. Мощность привода N = М • 1,2 • nj/(9750 • rf) = 2,29 кВт.

Пример №6. Определить мощность привода барабанного смесителя 2,8x6 при радиусе барабана 2R = 5,6 м и ролика 2R = 0,4 м, положении центра тяжести гц = = 0,1 м, общем весе смешиваемой шихты и агрегата 2 • 10® Н, коэффициенте трения качания // = 0,002, коэффициенте трения /ц = 0,02, скорости смесителя п = 6 мин-1, насыпной массе р = 2,5т/м3, коэффициенте заполнения £ = 0,6

Му = 0,338/?3Lpg-£ = 82 кНм.

Момент сопротивления в опорах ролика

М2 = Go6[((/?i + г)р + /Цгцй])/С • COS7] = 4,6кНм;

Мощность электродвигателя М = (М] + М2) п/(9750г;) = 53,5 кВт.

Пример №7. Рассчитать мощность привода и производительность агломера­ционной машины АКМ-75 для производства агломерата с насыпной массой рш — = 2,5т/м3, высотой слоя шихты h = 0,3 м, выходом годного К — 0,6, весом паллет qT = 0,1 МН, длиной рабочей части машины L = 30 м, шириной рабочей части В = = 2,5 м, шириной вакуумных камер В — 2,5 м, шириной уплотнительных пластин Ь = 0,05 м, скоростью движения V — 1,5 м/мин, разряжением под лентой Р = 10 кПа, давлением в уплотнениях Ру — 20кПа, радиусом звездочки R = 1,965 м, размером паллет l = 1 м, весом шихты (?ш=7,35рщ.

1. Общее число паллет Хсб = + Х2 + Х^ — 2 + l/lj + 2 = 34, где Х — число

паллет без шихты (Xi = 2), Х3 — число паллет над вакуумной камерой (Хд = 2)

2. Тянущее усилие на горизонтальном участке машины, МН

Т — /пр[<7Т А'об + Циіі^Х2 + Хл) + {рВ — 2pyh)l Хл] + 2руЬ ■ 11Х3/1;

Т = 0,01[30 ■ 105 • 34 + 7,35 • 2,5 • 103 • 32 + (104 • 2,5 - 2 • 104 • 2 • 0,05) • 30 • 1 +

+ 2 • 2 • 104 • 0,05 • 30 • 2 • 0,051 = 0,053,

где /Пр=0,01 — приведенный коэффициент сопротивления движению; /j = 0,05 — коэффициент трения в уплотнениях.

3. Момент на звездочке Mi23 = 1,934Я«7Т = 4 ■ 1,965'- 0,1 = 0,79 МН-м.

4. Общий момент на звездочке М — Мх2з + TR = 0,79 + 0,053 ■ 1,965 = 0,89 МН-м.

5. Частота вращения звездочки п = V/irD3B — 1,5/7г ■ 2 • 1,965 = 0,12 об/мин.

6. Мощность двигателя /V = 1,ЗМп/(9750»7) = 1,3 ■ 0,89 - 0,12 - 106/9750 • 0,95 = = 15 кВт.

7. Производительность Q = 60KBhVрш = 60 • 0,6 • 2,5 • 0,3 • 1,5 - 2,5 = 101т/ч.

Часть 2

Производительность агломашин по годному агломерату определяется зависимо­стью I

Q = 60 A' Bhvp,

где К — коэффициент выхода годного {К — 0,3 - f- 0,5 для свинцового агломерата, К = 0,5 - г - 0,7 для агломерата медных и никелевых руд, К = 0,4 -=- 0,6 для черных металлов); В и h — ширина и высота слоя шихты, м; v — скорость паллет на горизонтальном участке, м/мин; р — насыпная масса, 2,5—3,0т/м3.

Скорость паллет v = Lc/h, где L — длина ленты, м; с = 20 - і - 30 мм/мин — скорость спекания.

Выбор мощности привода агломерационной машины определяется сопротивле­нием передвижению паллет на горизонтальных верхних направляющих и подъемом паллет приводными звездочками [2].

Исходя из приведенных параметров агломашины, определяется необходимое тя­говое усилие на звездочки (точка 3 рис. 1.62) для преодоления сопротивления паллет
при их движении на горизонтальном участке

Т = /г7Р[<7т(п1 +п2 + «з) + qul{n2 4- пА) 4- (рВі - 2рув)/,пз] 4- 2рув/,пз/,,

где /пр — приведенный коэффициент сопротивления движению тележки; f/T — сила тяжести одной паллеты, МН; цш — сила тяжести шихты, размещенной в одной тележ­ке, МН; п — число паллет без шихты; п2 — число паллет с шихтой, расположенных вне вакуумных камер; «з — число паллет с шихтой над вакуумными камерами; р — разряжение под паллетами, Па; ру = (1,5 4- 2)р — давление на контактных поверхностях уплотнения; В і — ширина вакуумной камеры по уплотнительным пластинам, м; в — ширина уплотнительной пластины, м; /] — длина спекательной тележки, м; /і = 0,5 — коэффициент трения в уплотнении.

Приведенный коэффициент трения

/пр = (fd + 2p)Kp/Dp,

где / — коэффициент трения качения в подшипниках опор паллеты диаметром d (d - 0,065 м); Кр = 2 — коэффициент реборд; // — 0,02 - коэффициент трения качения из-за загрязнения направляющих; Dp — 0,25 - г 0,3 м — диаметр роликов.

Рис. 1.62. Расчетная схема ленточной агломерационной машины

Для реальных конструкций роликов и их опор величина приведенного коэффи­циента /пр = 0,01 4- 0,04.

Число паллет п без шихты принимают равным 2, число паллет п2 с шихтой, не находящихся в зоне действия вакуумных камер, составляет 2—3. Наконец, число паллет па = «общ ~ («і + п2), где «общ — число спекательных тележек.

Высота слоя шихты и ширина для машин с площадью спекания не более 85 м2 составляют hm — 0,3 м, В — 2,5 м; при большей площади спекания /іш = 0,35 м и В = = 4 м. Тогда сила тяжести шихты для машин с площадью спекания не более 85 м2 составляет f/m = 7,35рш, а для машин с большей площадью спекания 13,7рш кН. Здесь р — насыпная масса шихты, т/м3.

Сопротивление, вызываемое подъемом паллет, вычисляется по двум зонам. На длине 1-2 спекательные тележки располагаются по кольцевой направляющей и пе­

ремещаются зубьями звездочки. Тогда момент сил сопротивления одной паллеты составит

М, = <7т(/ПрЯк cos <р 4 Rsin <р),

где /пр — приведенный коэффициент трения; RK — радиус кольцевого рельса; R — радиус начальной окружности звездочки, м.

Радиус начальной окружности R выбирается таким, чтобы на участке 1—2 раз­местилось три паллеты. Тогда центральные углы каждой паллеты будут ip = 15°, ірі = 45° и <р$ = 75°.

Полный момент всех паллет на участке

На участке 2—3 паллета держится на звездочке. Момент сопротивления движения

одной паллеты М2 = qTRcostpi. Для всех паллет момент сопротивления на участ-

з

ке 2-3 будет М23 = qTR^2 cos ірг. Величины углов соответственно равны 15°, 45° и 75°, откуда М2з = 1,934/їг/т.

Полный момент сопротивления движению звездочки АДгз = 1,934(2/?, + fnpRK). Связь между радиусами R и RK определяется зависимостью RK — R + 0,5Dp. Так, для агломашин с площадью спекания 50 м2 диаметр ролика Dp = 0,25 м и диаметр звездочки 2R = 3855 мм. Соответственно для машин с площадью спекания 75 м2 и более Dp — 0,3 м и 2R = 3930 мм. Эти данные определяют радиус RK = 1,07/2 с учетом коэффициента трения /пр = 0,01 определим М]2з = 4RqT.

Суммарный момент на ведущих звездочках М = М]2з +TRK.

С учетом сопротивлений на неучтенных потерях мощности (нож-гладилка и т. п.) определим мощность двигателя, кВт:

N = l,3Mn3B/(9750»j),

где пзв — частота вращения звездочки, об/мин; г] = 0,8 4- 0,95 — к. п.д.

При установке в разгрузочной части электродвигателей, работающих в тормозном режиме, в расчет вводятся данные дополнительные сопротивления.

Наиболее нагруженные детали агломерационной машины — ролики, звездочки и зубчатые колеса. Ролики изготовляются из углеродистых сталей 35Л, 45, 50 и чу­гуна С4 35-56 (для малых машин). По опытным данным срок службы роликов агломерационной машины АКМ-75 из стали 45 составляет 24 мес. Сопряженный с ним рельс изготовляется из стали Р43 и имеет срок службы 96 мес.

Прочность контактной пары ролик-плоский рельс определяется по формуле Беляева-Герца

где Р = 0,25(<7т + </,„), Н — нагрузка на ролик; Е — 2,1 • 105 МПа— модуль упругости; Rp = 0,25 4 0,3 м — радиус ролика; КДИИ — коэффициент динамичности; ei — ширина рельса, м.

При твердости контактирующих тел < НВ350 допускаемые напряжения [<тк] = = (2,5 4 3,0)НВ, МПа. При повышении твердости контактирующих тел допускаемое напряжение [<тк] = HRC25, МПа.

где р — наименьший радиус г или Rp т — коэффициент зависящий от отношения г/Яр < 1: при г ^ Яр принимается отношение Rp/r. По данному отношению выби­рается коэффициент т.

0,

05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

1,25 0,95 0,70 0,60 0,53 0,50 0,45 0,48 0,41 0,40 0,398

Для тел качения, ограниченных сферическими поверхностями или плоскостью т — 0,388.

I. 20. Контрольные вопросы и задания

1. Какой состав механического оборудования обслуживает рудный двор?

2. Какие основные механизмы составляют конструкцию башенного и роторного вагоноопрокидывателя?

3. Как производится выбор мощности вагоноопрокидывателя?

4. Дать основные зависимости расчета обода роторного ваг оноопрокидывателя.

5. Какие основные узлы у шихтовых машин?

6. Для чего предназначены питатели и какие имеются основные типы питателей?

7. Дать схему расчета напряжений, возникающих в опорной тарели тарельчатого питателя.

8. Как определяется усилие дробления руды?

9. Какие основные механизмы составляют конструкцию щековой дробилки?

10. Дать схему расчета прочности основных рабочих деталей щековой дробилки.

II. Дать схему расчета прочности основных рабочих деталей конусных дробилок.

12. Какие виды мельниц используются на металлургических заводах?

13. Как выбирается угловая скорость (число оборотов) вращения барабанных мель­ниц?

14. Какие основные виды механического оборудования используются для переработ­ки лома и стружки?

15. Какие стадии прессования стружки выполняет пакетировочный пресс?

16. Какие основные типы машин используются при грохочении и их конструктивные особенности?

17. Как рассчитать динамическую прочность колосников грохотов?

18. Как выбирается частота сотрясений вибрационного грохота?

19. Какое основное оборудование используется для обогащения?

20. Конструктивные особенности обогатительного оборудования.

21. Какие основные типы сгустителей применяются при процессах обогащения ших­ты?

22. Дать описание конструкции барабанной сушилки.

23. Описать конструкцию смесителей для агломашин.

24. Как осуществляется выбор скорости вращения барабанных смесителей?

25. Какие основные виды окомкователей используются для окатывания шихты?

26. Какие виды напряжений возникают в наиболее нагруженных деталях окомкова­телей (в корпусе, валках и т. п.)

27. Дать описание ленточной конструкции агломашины.

28. Дать схему расчета при выборе привода агломерационной машины.