НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

„КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Інженерно-хімічний факультет

Кафедра хімічного, полімерного та силікатного машинобудування До захисту допущено

Завідувач кафедри

________ В.І.Сівецький

«_____» ___________2016 р.

Дипломний проект на здобуття ступеня бакалавра

зі спеціальності 6.050502 - Інженерна механіка

на тему: Дробарка молоткова з розробкою ротора

Виконала студентка 4 курсу, групи ЛУ-21 (шифр групи)

Громова Вероніка Валеріївна ________ (прізвище, ім’я, по батькові) (підпис)

Керівник доц., к.т.н, с.н.с. Шаповал А.А. ________ (посада, наукова ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали) (підпис)

Консультанти з розділів:

ОХОРОНА ПРАЦІ ас. Ковтун А.І.

МОДЕРНІЗАЦІЯ доц. Щербина В.Ю.

ТЕХНОЛОГІЯ МАШИНОБУДУВАННЯ ст. викл. Борщик С.О.

РЕЦЕНЗЕНТ

_____________________________________________________________________ (посада, наукова ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали) (підпис)

Засвідчую, що у цьому дипломному

проекті немає запозичень з праць інших

авторів без відповідних посилань.

Студент _____________ (підпис)

Київ 2016 рік

Національний технічний університет України

„Київський політехнічний інститут”

Інженерно-хімічний факультет

Кафедра __хімічного, полімерного і силікатного машинобудування___

Рівень вищої освіти – перший (бакалаврський)

Спеціальність _6.050502 - інженерна механіка

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри

__________________ В.І..Сівецький___

(підпис) (ініціали, прізвище)

«______» ____________2016 р.

ЗАВДАННЯ

на дипломний проект студенту

Громовій Вероніці Валеріївні___________________________________________________

(П.І.Б.)

1. Тема проекту _____ Дробарка молоткова з розробкою ротора ______________________

______________________________________________________________________________

керівник проекту ___доц., к.т.н. Шаповал А.А._____________________________________

затверджена наказом по університету від « 12 » травня 2016 р. № 1525-с

2. Строк подання студентом проекту « 13 » червня 2016 р._______

3. Вихідні дані до проекту __об’єкт розробки – дробарка молоткова, подрібнюваний матеріал –

будівельний гіпс, модуль пружності Е= МН/м2, напруження σ=71 МН/м

2, об’ємна

маса ρ=2,35 т/м3, продуктивність Пρ=47 т/год, маса молотка Gм=15,6 кг, розмір шматків, що

завантажуються Dсер=0,3 м, розмір шматків, що розвантажуються dсер=0,045м

_______________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік завдань, які потрібно розробити)

_Вступ; 1. Опис технологічного процесу виробництва будівельного гіпсу; 2. Технічна

характеристика дробарки молоткової; 3. Опис конструкції та принцип роботи дробарки

молоткової; 4. Літературно-патентний пошук; 5. Заходи з техніки безпеки; Загальні висновки;

Перелік посилань.________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень) __Лист 1 –

Технологічна схема виробництва будівельного гіпсу; Лист 2 – Загальний вигляд дробарки

молоткової; Лист 3 – Кінематична схема; Ротор; Вал ротора; Колосникова гратка; Лист 4 –

Модернізація ротора; Лист 5 – Схема пристосування (трикулачковий патрон); Лист 6 –

Розрахунок вала ротора за допомогою пакета ANSYS_______________________________

______________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

6. Консультанти розділів проекту

Розділ Прізвище, ініціали та посада

консультанта

Підпис, дата

завдання

видав

завдання

прийняв

ОП Ковтун А.І., ас. 31.05.2016

Модернізація Щербина В.Ю., доц.

Тех. маш. Борщик С.О., ст.викл. 6.06.2016

7. Дата видачі завдання

Календарний план

№

з/п

Назва етапів виконання

дипломного проекту

Строк виконання

етапів проекту Примітка

1 Отримання обґрунтування та узгодження

технічного завдання 2.05.2016-3.05.2016

2 Розробка технологічної схеми виробництва

будівельних матеріалів, опис базової

конструкції та принципу дії дробарки

4.05.2016-7.05.2016

3 Літературний огляд сучасних конструкцій

машин. Патентні дослідження 8.05.2016-11.05.2016

4 Розробка та конструювання модернізованої

машини 12.05.2016-15.05.2016

5 Інженерно-технічні розрахунки параметрів і

характеристик дробарки 16.05.2016-18.05.2016

6 Розробка заходів з охорони праці при

експлуатації машини 19.05.2016-21.05.2016

7 Виконання графічної частини проекту 22.05.2016-27.05.2016

8 Оформлення текстової частини дипломного

проекту 28.05.2016-31.05.2016

Студент ____________ __В.В. Громова_______ (підпис) (ініціали, прізвище)

Керівник проекту (роботи) ____________ __А.А. Шаповал______ (підпис) (ініціали, прізвище)

3. РЕФЕРАТ З КЛЮЧОВИМИ СЛОВАМИ (УКР)

Дипломний проект: ____ стор., ___ рисунків, ____ табл., ___

додатків, ___ літературних джерел.

Об’єкт проектування дробарка молоткова з розробкою ротора.

Мета проекту розробка і проектування дробарки молоткової для

подрібнення будівельного гіпсу на основі існуючих промислових аналогів;

визначення можливостей і здійснення модернізації ротора.

Методи розробки і проектування аналітичні, розрахункові,

проектувальні; з використанням чисельних методів, комп’ютерних

програм, нормативних документів.

При проектуванні дробарки молоткової виконано наступне:

1) вивчено принципи роботи і конструкцію дробарок молоткових,

проаналізовано їх технічні параметри і характеристики;

2) з метою позбавлення деяких недоліків дробарки молоткової і виконання

модернізації ротора було проведено літературно-патентний огляд питання,

а саме було знайдено технічне рішення щодо захисту від мимовільних

зміщень осі в пазах в радіальному напрямку за допомогою встановлених

фіксаторів на кожному диску ротора;

3) виконано ряд інженерних розрахунків, які дали змогу підтвердити

працездатність конструкції, а також підвищити її робочі характеристики і

надійність експлуатації дробарки.

Результати дипломного проекту можуть бути впроваджені на

підприємствах, які розробляють і виготовляють промислове обладнання

для виробництва будівельних матеріалів (зокрема – молоткові дробарки).

КЛЮЧОВІ СЛОВА: ДРОБАРКА МОЛОТКОВА, БУДІВЕЛЬНИЙ

ГІПС, ПОДРІБНЕННЯ, РОТОР, РОЗРОБКА, ПРОЕКТУВАННЯ,

ТЕХНІЧНЕ РІШЕННЯ, ФІКСАТОР, РОЗРАХУНКИ, ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ

4. РЕФЕРАТ С КЛЮЧЕВЫМИ СЛОВАМИ (РУС)

Дипломный проект: ___стр., ___рисунков, ___табл., __приложений,

__ литературных источников. Объект проектирования – дробилка

молотковая с разработкой ротора. Цель проекта – разработка и

проектирование дробилки молотковой для измельчения строительного

гипса на основе существующих промышленных аналогов; определение

возможностей и осуществление модернизации ротора. Методы разработки

и проектирования – аналитические, расчетные, проектировочные; с

использованием численных методов, компьютерных программ,

нормативных документов.

При проектировании дробилки было выполнено следующее:

1) изучено принципы работы и конструкцию дробилок молотковых,

выполнен анализ их технических параметров и характеристик;

2) во избежание некоторых недостатков дробилки молотковой и исполнения

модернизации ротора был проведен литературно-патентный обзор вопроса,

а именно было найдено техническое решение по защите от

непроизвольных смещений оси в пазах в радиальном направлении с

помощью установленных фиксаторов на каждом диске ротора;

3) выполнено ряд инженерных расчетов, которые позволили подтвердить

трудоспособность конструкции, а также повысить ее рабочие

характеристики и надежность эксплуатации дробилки.

Результаты дипломного проекта могут быть внедрены на

предприятиях, которые разрабатывают и изготовляют промышленное

оборудование для производства строительных материалов (в частности –

молотковые дробилки).

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ДРОБИЛКА МОЛОТКОВАЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЙ

ГИПС, ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ, РОТОР, РАЗРАБОТКА, ПРОЕКТИРОВАНИЕ,

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ, ФИКСАТОР, РАСЧЕТЫ,

ТРУДОСПОСОБНОСТЬ

5. ABSTRACT WITH KEYWORD (ENG)

Diploma project: ____ p., ___ figures, ____ tables, ___ applications, ___

literature.

The property of design is hammer crusher with the development of the

rotor.

The purpose of the project is the development and design of Hammer

crusher for crushing plaster on existing industrial analogues; determining and

implementing modernization rotor.

Methods development and design used analytical, calculation, design;

using numerical methods, computer programs and regulations.

When designing hammer crusher was made as follows:

1) studied the principles of design and hammer crushers, analyzes their technical

parameters and characteristics;

2) in order to avoid some disadvantages Hammer crusher rotor and the

modernization was held literary and overview of patent issues, namely technical

solution was found to protect against involuntary displacement axis in the

grooves in the radial direction using clamps installed on each disk rotor;

3) made a number of engineering calculations that made it possible to confirm

design efficiency and improve its performance and reliable operation of the

crusher.

The results of the diploma project can be implemented in companies that

develop and manufacture industrial equipment for production of building

materials (in particular - Hammer crusher).

KEY WORDS: HAMMER CRUSHER, PLASTER, CRUSHING, ROTOR,

DEVELOPMENT, DESIGN, TECHNICAL SOLUTION, CLAMP,

CALCULATION, PERFORMANCE

7. ПЕРЕЛІК ТЕКСТОВИХ ЧАСТИН

Пояснювальна записка (ПЗ): 25 стор.

Розрахунки (РР): 22 стор.

Технологія машинобудування (ТД): 19 стор.

8. ЗМІСТ ПЗ

ВСТУП……………………………………………………………………………

1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА

БУДІВЕЛЬНОГО ГІПСУ……………………………………………………….

2. ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДРОБАРКИ МОЛОТКОВОЇ………….

3. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ ТА ПРИНЦИП РОБОТИ ДРОБАРКИ

МОЛОТКОВОЇ…………………………………………………………………..

4. ЛІТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНИЙ ПОШУК……………………………….......

4.1. Патентний огляд……………….....................................................................

4.2. Обгрунтування і розробка вибраної модернізації………………………...

5. ЗАХОДИ З ОХОРОНИ ПРАЦІ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

ДРОБАРКИ………………………………………………………………………

5.1. Електронебезпека……………………………………………………….......

5.2. Вплив механізмів, які рухаються…………………………………………

5.3. Шум і вібрація………………………………………………………………

5.4. Пожежна безпека…………….…………………………….…………..........

5.5. Освітлення………………………………………………………………….

5.6. Захист від пилу……………………………………………………………...

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ………………………………………………………...

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ………………………………………………………….

9. ВСТУП

Молоткові дробарки широко застосовуються в промисловості.

Найбільше використання молоткові дробарки мають в

сільськогосподарській та гірничій промисловості та на

вуглезбагачувальних фабриках. Молоткові дробарки призначені для

крупного, середнього і дрібного дроблення матеріалів низької і середньої

твердості, але частіше їх застосовують для середнього і дрібного

дроблення.

На вуглезбагачувальних фабриках застосовуються однороторні

молоткові дробарки, реверсивні молоткові дробарки знаходять найбільше

застосування у вуглепідготовчих цехах коксохімічних заводів для

остаточного дроблення збагаченої шихти. Молоткова дробарка може

виконувати дроблення як сухого, так і мокрого матеріалу.

До переваг молоткових дробарок відносяться:

- висока продуктивність;

- малі енергозатрати;

- висока ступінь подрібнювання;

- компактність;

- легко регулюється швидкість обертання;

- невелика маса;

- простота конструкції.

Недоліками молоткових дробарок є:

- не придатність для подрібнювання твердих матеріалів;

- швидкий знос молотків і футеровки;

- не можливість подрібнювати дуже вологі матеріали;

- потреба міцного фундаменту;

- відсутність чіткої теорії розрахунку процесу.

Мета проекту – розробка і проектування, згідно з технічним

завданням, молоткової дробарки для подрібнення будівельного гіпсу, на

основі існуючих промислових аналогів; визначення можливостей і

здійснення модернізації ротора.

Актуальним є питання модернізації ротора дробарки для

підвищення її робочих характеристик і надійності експлуатації.

10. ТАБЛИЦЯ РОЗГЛЯНУТИХ ПАТЕНТІВ

Таблиця 1 – Патентна документація, вибрана для подальшого аналізу

Об’єкт

патентних

досліджень

Документи на об’єкти промислової власності

Бібліографічні дані Відомості

щодо дії

1 2 3

Ротор

дробарки

RU; 96343; В02С 13/02 ; 27.07.2010;

Дробарка молоткова; Баранов М.Ф.,

Фуфачев В.С., Зикін А.О.

не діє

RU; 122592; В02С 13/06; 10.12.2012;

Дробарка молоткова; Висоцький В.М.

діє

RU; 90354; В02С 13/02; 10.01.2010;

Дробарка молоткова; ЗАТ

"Машинобудівна компанія "Технекс"

діє

RU; 104190; В02С 13/04; 10.01.2014;

Дробарка молоткова; Бабицький Л.Ф.,

Соболевський І.В., Кириченко В.Є.

не діє

UА; 83237; В02С 13/00; 27.08.2013;

Дробарка молоткова; Ревенко І.І.,

Ревенко Ю.І.

не діє

RU; 2528456; В02С 13/14; В02С 13/00;

20.09.2014; Дробарка молоткова; ЗАТ

"Машинобудівна компанія "Технекс"

діє

11. ВИСНОВКИ З РОЗДІЛУ

1. Завдання проекту в частині патентних досліджень виконано.

В результаті проведених патентних досліджень відібрано наступні

матеріали: патенти № 90354, № 2528456.

2.Матеріали патентного пошуку дозволять модернізувати конструкцію

дробарки молоткової, а саме ротора, який оснащений фіксаторами, що

встановлені в пазах на кожному диску ротора, що захищає осі від

мимовільних зміщень в радіальному напрямку, а також ротор

встановлений на підшипникових опорах, змонтованих на опорних

площадках, що дозволяє збільшити надійність роботи дробарки, скоротити

час і знизити трудомісткість монтажу і демонтажу ротора і підвищити

якість подрібнення сипкого матеріалу.

12. ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. В.В. Малиновський, І.В. Коваленко. Розрахунки основних процесів,

машин та апаратів хімічних виробництв.-К., 2007.

2. В.В. Малиновський, І.В. Коваленко. Методичні вказівки до виконання

курсової роботи по дисципліні «Процеси і апарати промисловості». -

К.,1988.

3. О.В. Сапожніков, Н.Е. Дроздов. Механічне обладання підприємств

будівельних матеріалів, деталей і конструкцій. Атлас конструкцій. -

М.,1970.

4. О.М.Тимонін, В.Г. Нестеров, В.В. Малишев. Атлас конструкцій

обладнання хімічних виробництв та підприємств будівельних

матеріалів.-К.-2007.

5. В.М. Барабашкін. Молоткові і роторні дробарки. - М.,1973

6. І.В. Коваленко. Основні процеси, машини та апарати хімічних

виробництв: Підручник / І. В. Коваленко, В. В. Малиновський. — К. :

Воля, 2006. — 264с.

7. Патент на корисну модель № 96343 Росія, МПК В02С 13/12. Молоткова

дробарка / М.К. Баранов, В.С. Фуфачев, А.О. Зикін; заяв. 22.04.2009;

опубл. 27.07.2010; Бюл.№46.

8. Патент на корисну модель № 122592 Росія, МПК В02С 13/06.

Молоткова дробарка / В.М. Висоцький; заяв. 11.07.2012; опубл.

10.12.2012; Бюл.№14.

9. Патент на корисну модель № 90354 Росія, МПК В02С 13/02. Молоткова

дробарка / ЗАТ «Машинобудівна компанія Технекс»; заяв. 11.08.2009;

опубл. 10.01.2010.

10. Патент на корисну модель № 104190 Україна, МПК В02С 13/04.

Молоткова дробарка / Л.Ф. Бабицький, І.В. Соболевський, В.Є.

Кириченко; заяв. 17.01.2012; опубл. 10.01.2014; Бюл. №1.

11. Патент на корисну модель № 83237 Україна, МПК В02С 13/00.

Молоткова дробарка / І.І. Ревенко, Ю.І. Ревенко; заяв. 02.04.2013;

опубл. 27.08.2013. Бюл. №16.

12. Патент на корисну модель № 69244 Україна, МПК В02С 13/26.

Молоткова дробарка / І.І. Ревенко, Ю.І. Ревенко; заяв. 01.07.2011;

опубл. 26.03.2012; Бюл.№6.

13. Патент на винахід № 2528456; Росія, МПК В02С 13/14; В02С 13/00;

Дробарка молоткова; / ЗАТ "Машинобудівна компанія "Технекс", заяв.

18.04.13, опубл 20.09.2014.

13. ЗМІСТ ЧАСТИНИ «РОЗРАХУНКИ»

ВСТУП……………………………………………………………………………

1. ПАРАМЕТРИЧНІ РОЗРАХУНКИ…………………………………………..

1.1. Розрахунок ротора…………………………………………………………..

1.2. Розрахунок молотка………………………………………………………...

2. КІНЕМАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ПРИВОДУ ДРОБАРКИ………….......

3. РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ДЕТАЛЕЙ НА МІЦНІСТЬ…………………

3.1. Розрахунок на міцність молотка…………………………………………...

3.2. Розрахунок на міцність вала ротора……………………………………….

3.3. Розрахунок на міцність вала ротора за допомогою пакета ANSYS……..

ВИСНОВКИ………………………………………………………………….......

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ…………………………………………………………

ВИСНОВКИ РР

При виконанні розділу «Розрахунки» було проведено розрахунок

основних деталей та елементів дробарки молоткової: приводу дробарки,

вала ротора та молотків.

Виконано параметричний розрахунок ротора та молотків, при якому

обрано кут повороту молотка та двигун при заданій потужності. Також

даний розрахунок підтверджує правильність вибору форми і розмірів

молотків.

Міцнісні і кінематичні розрахунки підтверджують, що дробарка

молоткова придатна до роботи, при яких також забезпечується

працездатність і надійність конструкції в заданих умовах.

Виконано розрахунок вала ротора, який показує, що дробарка

витримує прикладені на нього навантаження.

14. ЗМІСТ ЧАСТИНИ «ТЕХНОЛОГІЯ МАШИНОБУДУВАННЯ»

(ТД)

ВСТУП……………………………………………………………………………

1. РОЗРОБКА МАРШРУТНОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ДЕТАЛІ

«ВАЛ РОТОРА»…………………………………………………………………

1.1. Маршрутна карта……………………………………………………………

1.2. Карта ескізів…………………………………………………………………

1.3. Операційна карта……………………………………………………………

2. ВИБІР І РОЗРАХУНОК ПРИСТОСУВАННЯ ДЛЯ ОБРОБКИ

ДЕТАЛІ…………………………………………………………………………...

2.1. Вибір пристосування для обробки деталі…………………………………

2.2. Розрахунок сил закріплення у пристосуванні…………………………….

ВИСНОВКИ………………………………………………………………….......

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ………………………………………………………….

ВИСНОВКИ ТД

При виконанні розділу «Технологія машинобудування» даного

дипломного проекту було розроблено технологічний процес виготовлення

деталі "Вал", призначено послідовність виконання технологічних операцій

виготовлення деталі, обрано пристосування.

Деталь "Вал" призначена для передачі крутного моменту вздовж

своєї осьової лінії та для підтримки деталей, що обертаються.

Для операцій, що виконуються під час токарної обробки деталі

використано трикулачковий самоцентруючий патрон. Трикулачкові

самоцентруючі патрони отримали широке розповсюдження у виробничій

практиці як найбільш зручні і надійні пристрої для закріплення деталей

циліндричної форми.

Також було розраховано сили закріплення, що діють на деталь, і

визначено, що для надійного закріплення деталі її значення має бути не

менше, ніж знайдене значення.

15. ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ПО ДП

В дипломному проекті освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр»

отримано наступні результати проектування дробарки молоткової з

розробкою ротора:

1. Вивчено принципи роботи і конструкції дробарки молоткової для

виробництва будівельного гіпсу.

2. Проаналізовано технічні параметри і характеристики молоткових

дробарок; визначено їх технічні переваги, до яких належать висока

продуктивність, малі енергозатрати, високий ступень подрібнення,

компактність, простота конструкції, а також визначено деякі недоліки,

серед яких не придатність до подрібнювання твердих матеріалів, швидкий

знос молотків і футеровки, не можливість подрібнювати дуже вологі

матеріали, потреба міцного фундаменту.

3. У проекті описано технологічну схему для виготовлення будівельного

гіпсу, в якій бере участь дробарка молоткова.

4. Проведено літературно-патентний пошук, в результаті якого було

обрано патенти № 2528456, 90354, метою яких було підвищення робочих

характеристик дробарки і надійності її експлуатації.

3. Виконано ряд інженерних розрахунків, необхідних для розробки і

проектування молоткової дробарки, а також розрахунки, які

підтверджують її працездатність в заданих умовах.

5. Результати дипломного проекту можуть бути впроваджені на

підприємствах, які розробляють і виготовляють промислове обладнання і

устаткування для виробництва будівельних матеріалів (зокрема –

молоткові дробарки).

ПЕРЕЛІК НАУКОВО-ТЕХНІЧНИХ ДОСЯГНЕНЬ

1. ХV Міжнародна студентська науково-практична конференція «Україна:

історія, культура, пам’ять», 12 – 13 квітня 2012 року, кафедри історії

НТУУ «КПІ», Київ, 2012р.

«Становлення вищої освіти в Україні. Перші університети», Громова В.В.

2. XI Міжнародна молодіжна науково-практична конференція «Історія

розвитку науки, техніки і освіти» за темою «Розбудова дослідницького

університету», Київ, 2013р.

«Застосування математики в суміжних науках», Громова В. В., доц.

Барановська Л.В.

3. Міжнародна науково-практична конференція «Математика в сучасному

технічному університеті», 20–21 грудня 2013р.

«Про одну математичну модель в суміжних науках», Громова В. В., доц.

Барановська Л.В.

4. «Проблеми охорони праці, промислової та цивільної безпеки»

«Безпечні та екологічно чисті технології переробки та упаковки харчових

продуктів по Тетра-Пак», Ковтун А. І. ст. викл. (каф. ОПЦБ НТУУ

«КПІ»), Громова В. В. студ. (гр. ЛУ-21, ІХФ НТУУ «КПІ»), Київ, 2014р.

5. «Місце корупції в міжнародному розумінні організованої злочинності»,

Камоцький О. Б., доц., к.ю.н., Громова В. В., ІХФ, Київ, 2015р.

6. ІV Всеукраїнська науково-практична конференція «Ефективні процеси

та обладнання хімічних виробництв та пакувальної техніки»

«Розробка і конструювання молоткової дробарки з модернізацією ротора»

Громова В.В., студ.