Аналіз дії незбалансованості ротора молоткової дробарки на його опори

Abstract

Молоткові дробарки – один з поширених видів дробильного обладнання яке виконує дії по дробленню та подрібненні, переважно крихких, матеріалів Одним з вагомих факторів який впливає на надійність та довговічність роботи як елементів механічного обладнання так й усього технологічного комплексу виявляється технічний, що впливає на продуктивність і затрачену потужність – це високочастотні динамічні коливання, а саме – вібрація, воно ж – неврівноваженість. Вібрація ротора з часом збільшується й негативно впливає на вальниці, електричний двигун та на саму конструкцію дробарки в цілому що призводить до зменшення надійності, а відповідно – до ризику поламки, що в свою чергу призводить до збільшення вірогідності аварійної відмови обладнання. Одним із завдань цього дослідження є представлення способу аналізу та візуалізація, визначення та виявлення значень негативного технологічного фактора – вібрації обертових елементів, яка може бути викликана: невдалою конструкцією як ротора то й дробарки взагалі; похибки при виготовленні й монтажі ротора й молотків; нерівномірним зносом робочих чи опорних елементів. Для аналізу й розуміння дій вібрації на опорні елементи (вальниці) молоткової дробарки необхідно було спрогнозувати величину дії сили викликану незбалансованістю ротора та розрахувати масу вантажу для балансування, що й будо досягнене через дослідження, які проводилися на основі стенду для дослідження процесу роботи молоткової дробарки для розуміння й оптимізації параметрів й режимів дроблення дробильного обладнання необхідного для подрібнення інтерметалідів Ni-Al. Оскільки відцентрова сила змінює напрямок під час обертання на 3600 було визначено максимальну і мінімальну сили, а відповідно й реакції. Максимальні реакції виникають в ті моменти коли центр ваги і вісь обертання знаходяться на одній горизонталі. Провівши розрахунки – побудовані графіки візуалізації реакцій опор в вертикальній площині та горизонтальній, які дозволяють побачити циклічність процесу динамічного навантаження на опори ротора й те що вал прагне описати овальну траєкторію. Також встановлені: максимальні значеня навантаження під час обертання ротора дробарки розрахунковим шляхом: при існуючих розмірах, технічних можливостях та габаритах ротора максимальне навантаження яке будуть відчувати опори становить 49,64 Н в площині XOZ й 27,64 Н в площині XOY; та це без урахування додаткового навантаження яке буде додаватися при дробленні від зіткнення шматків матеріалу для дроблення з молотками ротора.

Молотковые дробилки - один из распространенных видов дробильного оборудования, которое выполняет действия по дроблению и измельчении, преимущественно хрупких, материалов Одним из весомых факторов влияющим на надежность и долговечность работы как элементов механического оборудования, так и всего комплекса оказывается технический, влияет на производительность и затрачиваемую мощность – это высокочастотные динамические колебания, а именно – вибрация, оно же –неуравновешенность. Вибрация ротора со временем увеличивается и негативно влияет на подшипники, электрический двигатель и на саму конструкцию дробилки в целом что приводит к уменьшению надежности, а соответственно – к риску поломки, что в свою очередь приводит к увеличению вероятности аварийного отказа оборудования. Одной из задач данного исследования является представление способа анализа и визуализации, определения и выявления значений отрицательного технологического фактора – вибрации вращающихся элементов, которая может быть вызвана: неудачной конструкции как ротора то и дробилки вообще; погрешности при изготовлении и монтаже ротора и молотков; неравномерным износом рабочих или опорных элементов. Для анализа и понимания действий вибрации на опорные элементы (подшипники) молотковой дробилки необходимо было спрогнозировать величину действия силы вызванную несбалансированностью ротора и рассчитать массу груза для балансировки, и будо достигнуто через исследования, которые проводились на основе стенда для исследования процесса работы молотковой дробилки для понимания и оптимизации параметров и режимов дробления дробильного оборудования необходимого для измельчения интерметаллидов Ni-Al. Поскольку центробежная сила меняет направление во время вращения в 3600 было определено максимальную и минимальную силы, а соответственно и реакции. Максимальные реакции возникают в те моменты, когда центр тяжести и ось вращения находятся на одной горизонтали. Проведя расчеты - построены графики визуализации реакций опор в вертикальной плоскости и горизонтальной, которые позволяют увидеть цикличность процесса динамической нагрузки на опоры ротора и то вал стремится описать овальную траекторию. Также установлены: максимальных значений нагрузки при вращении ротора дробилки расчетным путем: при существующих размерах, технических возможностях и габаритах ротора максимальная нагрузка которое будут испытывать опоры составляет 49,64 Н в плоскости XOZ и 27,64 Н в плоскости XOY; и это без учета дополнительной нагрузки которое будет добавляться при дроблении от столкновения кусков материала для дробления с молотками ротора.

Hammer crushers is one of the common types of crushing equipment that performs crushing and grinding operations, mainly of brittle materials. One of the important factors that affect the reliability and durability of both mechanical equipment and the entire technological complex is technical, which affects the performance and power consumed – it is high-frequency dynamic vibrations, namely – vibration, it is – imbalance. The vibration of the rotor increases with time and adversely affects the rollers, the electric motor and the crusher itself as a whole, which leads to a decrease in reliability and, consequently, to a risk of breakage, which in turn leads to an increased likelihood of equipment failure. One of the objectives of this study is to present a method of analysis and visualization, determination and detection of the values of a negative technological factor – the vibration of rotating elements, which can be caused by: a poor design of both the rotor and the crusher in general; errors in the manufacture and installation of the rotor and hammers; uneven wear of work or support elements. To analyze and understand the effects of vibration on the support elements (rollers) of the crusher, it was necessary to predict the magnitude of the force caused by the unbalance of the rotor and to calculate the weight of the load for balancing, which will be achieved through research conducted on the basis of a bench to investigate the operation of the hammer crusher and optimization of the parameters and modes of crushing of the crushing equipment required for crushing Ni-Al intermetallides. As the centrifugal force changes direction during the 3600 rotation, the maximum and minimum forces and, accordingly, reactions were determined. Maximum reactions occur when the center of gravity and the axis of rotation are on the same horizontal. Carrying out the calculations - graphs of visualization of the reactions of the supports in the vertical plane and horizontal, which allow to see the cyclicality of the process of dynamic loading on the supports of the rotor and that the shaft seeks to describe the oval trajectory. Also set: maximum load values during the rotation of the crusher rotor by calculation: at the existing dimensions, technical capacities and dimensions of the rotor, the maximum load that the supports will experience is 49,64 N in the XOZ plane and 27,64 N in the XOY plane; and this is without taking into account the additional load that will be added when crushing from the collision of pieces of material for crushing with rotor hammers.