Материал: Разработка конструкции промышленной вибрационной мельницы с кантуемым размольным сосудом

Разработка конструкции промышленной вибрационной мельницы с кантуемым размольным сосудом

Разработка конструкции промышленной вибрационной мельницы с кантуемым размольным сосудом

Содержание

Введение

. Литературный обзор

. Оборудование для размола и смешивания порошков

. Цель и задачи работы

. Конструкторская часть

.1 Выбор принципиальных конструктивных решений и схем

.2 Конструкция вибрационной мельницы и ее узлов

.3 Расчеты при конструировании

. Разработка технологического процесса изготовления дебалансного вала

.1 Назначение, конструкция и анализ технологичности детали

.2 Выбор типа производства

.3 Выбор типа заготовки

.4 Себестоимость заготовки из проката

.5 Себестоимость заготовки из отливки

.6 Составление маршрута обработки детали

.7 Расчет припусков на обработку

.8 Выбор и расчет режимов резания

.9 Расчет скорости резания

. Техническое нормирование операций

.1 Выбор режущего инструмента

.2 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Производство деталей методом порошковой металлургии постоянно растет. Это требует совершенствование способов и оборудования для производительного изготовления высококачественных дисперсных порошков и порошковых смесей, в частности тонких порошковых смесей для производства твердых сплавов.

Машиностроительные заводы являются основными потребителями металлических порошков - изготавливая из этого универсального, технологически гибкого сырья детали по малоотходным технологиям.

Твердосплавные инструменты из-за дисперсности кобальта и вольфрама поставляются заводами в недостаточном количестве.

Изготовлять высококачественные порошковые смеси целесообразно именно в высокопроизводительных вибрационных мельницах.

Для дальнейшего роста отрасли порошковой металлургии и более полного удовлетворения запросов народного хозяйства необходимо непрерывное совершенствование ее производительной и материально-технической базы. В связи с этими вопросами возрастает роль инженерно-технических кадров в оснащении цехов порошковой металлургии наиболее рациональными типами аппаратов и устройств, а так же в их эффективном использовании.

1. Литературный обзор

Для размола твердых сплавов используют в основном мельницы различных типов: шаровые вращающиеся, вибрационные и планетарные, аттриторные, вихревые, струйные, гироскопические и т.д.

Шаровые мельницы это простейшие аппараты для измельчения, которые широко применяют в порошковой металлургии не только как рациональное оборудование, но и как смесительное.

Шаровые мельницы представляют собой металлический барабан, внутри которого находятся размольные тела: шары, пластины, стержни и другие. В зависимости от вида размольные мельницы делятся: шаровые и стержневые.

В зависимости от формы барабана и отношения его длины к диаметру различают: шаровые короткие мельницы, нормальные цилиндрические, трубные цилиндрические и цилиндроконические.

В порошковой металлургии наиболее часто применяют шаровые мельницы с периодической загрузкой и выгрузкой, барабан мельницы вращается либо непосредственно от электродвигателя, либо вследствие установки его на валки.

Шаровые вращающиеся мельницы могут быть с центральной загрузкой через цапфу или с периферической разгрузкой через сито.

Разновидностью шаровых мельниц являются аттриторные устройства, представляющие собой вертикально расположенный неподвижный сосуд с лопастной мешалкой. Пробки, наклонно укрепленные на лопастях (скалках) мешалки, обеспечивают хаотическую циркуляцию размольных тел и истирание измельченного материала. Изнутри рабочая камера футерована пластинами из твердого сплава марки ВК6, снаружи камера оснащена рубашкой охлаждения. Мешалка с тремя скалками, укрепленными под углом 120 градусов на вертикальном валу, вращается от привода. Вал мешалки футерован наплавкой релита, а скалки твердым сплавом. Смесь загружается через люк. Пульпа засасывается и отсасывается с помощью циркуляционного насоса.

В последние годы в порошковой металлургии для тонкого измельчения

различных материалов в мире применяют шаровые вибрационные мельницы.

2. Оборудование для размола и смешивания порошков

Вибромельница представляет собой камеру, установленную на упругой опоре и приводимую в движение вибраторами.

Вибрационная мельница принципиально отличается от вращающихся тел, тем, что в ней барабан с шарами не вращается, а подвергается вибрации, создаваемой, например, вращением дебалансного вала. При этом корпус барабана совершает круговые колебания с частотой 1500-3000 в минуту. Шары движутся по сложным траекториям внутри барабана, хаотично подбрасываясь и соударяясь во вращающейся мельнице, движение шаров совпадает с направлением вращения барабана, а в вибрационной мельнице циркуляция шаров противоположна направлению кругового колебательного движения корпуса мельницы. Благодаря непрерывному движению и соударению шаров на частицу измельчаемого материала во всех зонах мельницы действуют в различных направлениях ударные, сжимающие и срезывающие усилия переменной величины. Интенсивное движение объясняется большим числом размольных тел в единице объема и высокой частотой их вибрации.

Существующие вибромельницы отличаются по технологическим и конструктивным признакам: по типу помола, по характеру действия, по конструкции вибратора, по типу возбудителя колебаний, по форме корпуса мельницы, по типу опоры мельницы и т.д.

В вихревых мельницах порошок получается вследствие ударных и истирающих усилий, возникающих при взаимном соударении частиц во взвешенном состоянии в интенсивном газовом потоке.

Более эффективны и производительны струйные мельницы, в которых измельчение материала происходит за счет энергии, собираемой частицами, струями сжатого газа или перегретого пара, поступающими в рабочую полость из сопел со звуковой или даже сверхзвуковой скоростью.

Измельчение увлекаемых потоком газа частиц осуществляется только вследствие их многократного соударения при вихревом движении внутри камеры.

В последнее время для измельчения хрупких материалов начали применять планетарные и гироскопические мельницы различного конструктивного оформления.

В этих мельницах применяют в основном барабаны небольших размеров, закрепленные в обоймах, расположенных по периферии диска, вращающегося вокруг вертикальной оси. Кроме того, с помощью соответствующей системы передач каждый барабан тоже вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном направлению вращения диска. Сложный характер траектории движения шаров и совмещения действия центробежных сил, возникающих при противоположно направленных вращениях диска и барабанов, создают очень большие ускорения движения шаров.

На рисунке 1.1 изображена вибророликовая мельница, которая содержит корпус 1 с дебалансными вибраторами 2, измельчительную камеру 3, со свободно помещенными в ней мелющим роликом 4, который выполнен с продольными цилиндрическими пазами 5 и снабжен свободно размещенными в каждом пазу стержнями 6, причем диаметр стержня и глубина паза 5 равны. Вибрационный зазор между роликом 4 и камерой 3 позволяет исключить выпадание стержней 6 из пазов 5.

Центробежная сила дебалансов заставляет корпус совершать круговые движения, в результате чего ролик начинает обкатываться в измельчительной камере.

Одновременно получают обкатку стержни в пазах, которые также выполняют роль измельчителей. Обкатка ролика происходит в противофазе с корпусом и стержнями. Обкатка мелющих тел происходит по значительно увеличенной рабочей поверхности (без увеличения габаритов мельницы) что позволяет значительно повысить производительность устройства.

Вибрационная мельница состоит из помольной камеры 1 (количество

камер может быть любым, в зависимости от конструкции вибромельницы и назначения), с установленными на ее торцах разгрузочными точками 2, в которые вмонтированы съемные сетки 3, мелющие тела, выполненного в виде набора свободно установленных дисков 4, торцы которых с рифлениями. На рисунке 1.2. изображена вибрационная мельница.

Рисунок 1.1 - Вибророликовая мельница

Рисунок 1.2 - Вибрационная мельница

Рифления на торцах мелющих дисков имеются с двух сторон, за исключением первого и последнего дисков, у которых рифления нанесены только со стороны, обращенной к соседнему диску. В зависимости от толщины помола и физико-механических свойств материала, рифления могут быть треугольного, квадратного, трапецеидального и других сечений. Помольная камера и вибратор 6 жестко прикреплены к раме 7 и образуют одну колеблющуюся массу, совершающую круговые колебательные движения. Привод вибратора осуществляется от электродвигателя 8 через упругую муфту 9. Рама 7 упругими элементами 10, опирается на фундамент 11. Загружают материал через патрубок 12.

Работает мельница следующим образом: круговые колебательные движения через раму сообщаются помольной камере и мелющим дискам, которые обкатываясь по стенкам камеры измельчают материал. Мелят материал как периферии дисков так и их торцы. Это происходит вследствие того, что скорости обкатки дисков различны ввиду различия сопротивлений круговому движению каждого диска, в результате чего диски кроме кругового движения имеют еще и относительные перемещения. Под действием круговых колебаний и подпора подаваемого через патрубок материала, последний измельчаясь, перемещается от середины помольной камеры к ее торцам, просеиваясь через сетки и патрубки выводится из камер помола. Крупная фракция вновь попадает под удары дисков и доизмельчается.

Выполнение мелющего тела в виде набора свободно установленных дисков, торцы которых имеют рифления, что значительно повышает производительность вибрационной мельницы. Корпус 1 мельницы с опорной плитой 2 установлен посредствам виброизолирующих пружин 3 на раме 4. Мелящий ролик 5 ротационного действия жестко посажен на приводной вал 6, концевые опоры которого содержат подшипники 7, зафиксированные в верхних концах маятниковых рычагов 8. Нижними концами эти рычаги посредством осей 9 их качания и опор 10 шарнирно установлены на опорной плите корпуса, т.е. вал смонтирован в маятниковом подвесе. В теле ролика выполнены отверстия, в которые вставлены сменные дебалансы 11. Камера измельчения образована между рабочими поверхностями роторного ролика и статорного измельчающего элемента 12 и имеет форму сужающейся вниз изогнутой полости с клиновидной приемной частью вверху, концентричной калибрующей частью внизу.

Верхние концы маятниковых рычагов несут помимо опор вала хомут 13 с регулируемыми упругими ограничителями колебаний ролика относительно корпуса. Упругие ограничители содержат регулировочный резьбовой элемент 14 и буферный упругий элемент 15. В корпусе мельницы имеются разгрузочный 16 и выгрузочный 17 патрубки. В процессе работы мельницы вращение вала от приводного двигателя вызывает за счет вращения дебалансов колебания вала с роликом на маятниковых рычагах. Эти колебания сопровождаются упругими соударениями масс через ограничители. Исходный материал, поступающий из загрузочного патрубка в камеру измельчения, испытывает здесь различные разрушающие нагрузки, обусловленные вращением ролика и его вибраций - направленные колебаниями на рычагах. Путем регулирования ограничителей можно контролировать величину зазора в калибрующей части камеры и управлять параметрами вибраций. Продукт управляется через выгрузочный патрубок. Благодаря направленности и стабильности колебаний вращающегося ролика достигается однородность зернового состава продукта измельчения, определяющего его качество. Конструкциям, подобной разрабатываемой мельнице не найдено, поэтому объект является охранно-безопасным.

3. Цель и задачи работы

Цель работы: повышение эффективности производства металлических порошков и смесей (типа твердых смесей).

Задачи ВКР:

) информационный поиск аналогов;

) принятие принципиальных конструктивных решений;

) разработка компоновки и узлов вибрационной мельницы;

) разработка технологии изготовления.

4. Конструкторская часть

.1 Выбор принципиальных конструктивных решений и схем

Каждая конструкторская задача может иметь несколько решений. Важно по определенным критериям сопоставить конкурирующие варианты и выбрать один наиболее оптимальный и рациональный, который является актуальным для данных конкретных условий.

Вибрационная мельница должна содержать следующие конструктивные узлы: станина, электродвигатель, промежуточный вал, натяжное устройство, рессоры, размольную раму, дебалансный узел, механизм поворота сосуда и размольный сосуд. Выбор компоновки этих узлов является неотъемлемой частью разработки конструкции мельницы.

Конструкция должна удовлетворять условиям безопасности и экономики. Рабочая зона (дебалансный узел, электродвигатель, клиноременные передачи и т.д.) не должны находится в непосредственной близости от зоны обслуживания. Дебалансный узел не должен мешать повороту размольного сосуда.

Поворот сосуда производится с помощью червячного редуктора. Самотормозящаяся червячная пара исключает возможность самопроизвольного вращения сосуда, а следовательно и травмировать оператора.

Дебалансный узел наряду с надежностью работы должен быть удобным в обслуживании. Из нескольких схем дебалансного узла была выбрана схема с консольным расположением шкива, что значительно облегчает схему ремней, чем при его расположении между опор. Крепление дебалансов на валу производится с помощью Т-образных пазов и фиксирующих болтов.

В процессе конструирования схемы узлов не имели окончательного решения, а постоянно дополнялись, уточнялись и корректировались на всей стадии проектирования вибрационной мельницы, так как при расчетах: узлов, агрегатов, деталей и других элементов конструкции возникали нюансы, которыми невозможно было пренебречь в учет при окончательной компоновке и конструировании агрегата.

4.2 Конструкция вибрационной мельницы и ее узлов

К размольной раме 1 крепится дебалансный узел 2, механизм поворота 3 и размольный сосуд 4. Рама с помощью рессор 5 крепится к станине 6. На станине так же установлены электродвигатель 7 и натяжное устройство 8. Для передачи движения служат клиноременные передачи 9 и 10. Мельница устанавливается на фундамент 11. Схема вибрационной мельницы изображена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема вибрационной мельницы

Вращательное движение с вала электродвигателя посредством клиноременных передач передается на дебалансный вал, при вращении которого возникают вынужденные колебания. Колебания через раму и механизм передаются размольному сосуду, вследствие чего происходит размол порошков. Механизм поворота служит для облегчения операций загрузки выгрузки.