Борщёв В.Я. - Оборудование для измельчения материалов - дробилки и мельницы (1093777), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Следовательно, масса загрузкиmз = 1,14 mм = 1,14 π R 2 Lρ ϕ µ,т.где L – длина барабана, м; ρ – плотность материала мелющих тел,т/м3; µ – коэффициент неплотности загрузки (для шаров µ = 0,57, длястержней µ = 0,78).Коэффициент полезного действия зависит от типа привода: прицентральном приводе η = 0,9...0,94, при периферийном η = 0,85...0,88. Всвязи с необходимостью преодоления инерционного момента припуске установочную мощность двигателя назначают на 10…15 %больше расчетной.Производительность барабанных шаровых мельниц зависит отмногих, часто трудно поддающихся учету, факторов.
Вследствие это62В.Я. БОРЩЁВго ее рассчитывают по эмпирическим формулам применительно к определенным продуктам измельчения. Например, производительностьшаровой мельницы в цементной промышленностиm Qм = 6,45Vб D м Vб 0,8k q,т/ч,где k – поправочный коэффициент, учитывающий тонину помола (k == 0,6...1,0 в зависимости от остатка на сите 008 от 2 до 10 %); q = 0,4 –удельная производительность измельчителя, т/(кВт⋅ч).Для ориентировочных расчетов эту формулу используют и в других отраслях промышленности.3.1.2 Расчет нагрузок на элементыбарабанных измельчителейРасчет выполняют для двух состояний мельницы: статическом идинамическом (при вращении барабана). В случае неподвижного барабана силу тяжести корпуса барабана с футеровкой Gк суммируют ссилой тяжести загрузки (мелющих тел и измельчаемого материала).При этом, как было отмечено выше, Gз = mз g = 1,14 mм g .
Равнодействующая этих сил равна P0 = Gк + Gз . Интенсивность этой нагрузки приравномерном ее распределении по длине барабана равна q0 = P0 / l ( l –расстояние между опорами барабана).Расчет опорных реакций и построение эпюр изгибающих моментов выполняют с учетом нагрузки от веса зубчатого венца и днищ, которые рассматривают как сосредоточенные силы. Кроме того, учитывают окружное усилие на венцовой шестерне, возникающее в моментпуска машины.
Подвенцовую шестерню целесообразно устанавливатьтак, чтобы окружное усилие на венцовой шестерне было направленовверх и разгружало опоры барабана. Окружное усилие определяютчерез крутящий момент на барабане M кр = N η / ω.Расчет корпуса барабана выполняют по приведенному моменту,т.е. с учетом изгиба и кручения. Допускаемое напряжение принимаютпо режиму статического нагружения. При расчете момента сопротивления поперечного кольцевого сечения корпуса (без футеровки) учитывают ослабление барабана отверстиями под болты и лазы, если последние попадают в опасное сечение.63В.Я. БОРЩЁВБолты фланцевых соединений рассчитывают по условию нераскрытия стыка от совместного действия изгибающего и крутящего моментов.На корпус вращающегося барабана действует сила тяжести толькочасти загрузки, которая вращается вместе с корпусом.
Ее величинуможно определить как отношение времени tб движения загрузки с барабаном ко времени циклаmб = mзtб / T = 0,55mз .Следовательно, корпусом барабана и его опорами воспринимаетсявес загрузки, равныйGб = mб g = 0,55 mз g = 0,627 mм g .Центробежная сила от массы загрузки, движущейся с барабаном,Учитывая, что ωопт = 2,38 / R, получимPи = mб ω2 R .Pи = 3,55 mм = 0,362 mм g .Как было отмечено выше, корпус барабана на прочность рассчитывают от действия как равномерно распределенной нагрузки, так идействия сосредоточенных сил. Так как при вращении барабана вкорпусе возникают знакопеременные напряжения и, кроме того, трудно учесть воздействие динамической ударной нагрузки на напряженное состояние корпуса, его рассчитывают по заниженным допускаемым напряжениям. Так, например, при изготовлении корпуса из сталиСт.3 принимают [σ] = 36...46 МПа.3.1.3 Пример расчета барабаннойшаровой мельницыЗадание.
Рассчитать размеры барабанной шаровой мельницы,рабочую и критическую скорость вращения барабана, размеры и массу мелющих тел, а также мощность электродвигателя, приняв кпдпривода равным η = 0,9.Исходные данные для расчета: производительность Q = 3,5 т/ч; коэффициент заполнения ϕ = 30 %; максимальная крупность кусков в исходном материале d н = 12 мм; конечный размер частиц d к = 0,09 мм;отношение длины барабана к его диаметру z =L= 2,5.D1 Для определения диаметра барабана воспользуемся формулойрасчета производительности мельницы [15]:64В.Я.
БОРЩЁВQ = K V D 0, 6 ,т/ч,где K – коэффициент пропорциональности, зависящий от крупностиисходного и конечного материала; V – объем барабана, м3; D – внутренний диаметр барабана, м.Коэффициент K определяется по формуле()K = 2,3 ⋅ 10 −3...8 ⋅ 10 −3 d н d к ,где d н – средний диаметр частиц материала до измельчения, мм; d к –средний диаметр частиц после измельчения, мм.K = 5 ⋅ 10 −3 d н d к = 5 ⋅ 10 −312= 0,66.0,09Тогда, принимая отношение длины барабана к его диаметру равным 2,5 (т.е. L = 2,5D), получимQ = K V D 0,6 = 0,66 ⋅ 0,785 D 2 2,5 DD 0,6 = 1,3D 3,6 .Откуда10, 28 Q 3,6 3,5 D = = = 1,32 м. 1,3 1,3 барабана равна L = 2,5D = 2,5 ⋅ 1,32 = 3,3 м.Тогда длина2 Критическую угловую скорость барабана находим по формуле:ωк ≤g=R9,81= 4,040,6рад/с,где R – радиус внутренней поверхности барабана, м.Следовательно, критическая частота вращения барабана равнаnк = 30ωк= 38,6πоб/мин.3 Рабочую частоту вращения барабана принимаем равнойnр = 0,75nк = 0,75 ⋅ 38,6 ≈ 29 об/мин.4 Размер шаров, загружаемых в барабан, зависит от размеровчастиц измельчаемого материала и готового продукта, и может бытьопределен по следующему эмпирическому соотношению (формулаВ.А.
Олевского):d ш = 4,8 (1gd к ) d н = 4,8 (1g 90) 12 ≈ 32 мм,где d н – размер частиц материала до измельчения, мм; d к – размер частиц материала после измельчения, мкм.65В.Я. БОРЩЁВ5 Шаровая загрузка барабанных мельниц составляет приблизительно 30 % от объема барабана, т.е. коэффициент заполнения барабана мелющими телами равен ϕ = 0,3. Коэффициент заполнения можнорассчитать по формулеϕ=Mш,ρ нVгде M ш – масса шаров, кг; ρн – насыпная плотность шаров, ρн = 4100кг/м3.По этой формуле определим массу шаровой загрузки:M ш = ϕ ρн V = 0,3 ⋅ 4100 ⋅ 0,785 ⋅ 1,32 2 ⋅ 3,3 ≈ 5552 кг.6 Определим параметры шаровой загрузки мельницы. Масса одного стального шара диаметром d ш = 32 мм равнаmш =()34 34π rш ρ = ⋅ 3,14 ⋅ 16 ⋅ 10 −3 ⋅ 7800 = 0,13433кг,где rш – радиус шара, м; ρ = 7800 кг/м3 – плотность стали.Число шаров в загрузке составляетz=M ш 5552=≈ 41433.mш 0,1347 Мощность электродвигателя определяем по формулеN = 0,39 mз R ωg,ηгде mз – масса загрузки, состоящая из массы M ш мелющих тел и массы измельчаемого материала, которую принимают равной 14 % массымелющих тел, следовательноmз = 1,14 M ш = 1,14 ⋅ 5552 ≈ 6330 кг = 6,33 т.Масса измельчаемого материала, находящегося в мельнице, равнаmи = 0,14 M ш = 0,14 ⋅ 5552 ≈ 778 кг.ТогдаN = 0,39 mз R ωg3,14 ⋅ 29 9.81= 0,39 ⋅ 6,33 ⋅ 0,66 ⋅⋅≈ 54η300,9кВт.Установочную мощность двигателя принимаем на 15 % большерасчетной с целью преодоления инерционного момента при пуске.Следовательно,N дв = 1,15 N ≈ 62,5 кВт.66В.Я.
БОРЩЁВ8 В результате выполненного расчета барабанная мельница производительностью 3,5 т/ч обесфторенных фосфатов при измельченииих от начальных размеров d н = 12 мм до конечных размеров d к = 0,09мм должна иметь следующую техническую характеристику: внутренний диаметр барабана D = 1320 мм; длина барабана L = 3300 мм; частота вращения барабана np = 29 об/мин; диаметр шаров d ш = 32 мм;масса шаровой загрузки M ш = 5552 кг; масса обесфторенных фосфатов, находящихся в мельнице mн = 778 кг; мощность двигателяN дв = 62,5 кВт.3.2 СРЕДНЕХОДНЫЕ МЕЛЬНИЦЫПри уменьшении размера частиц их относительная прочность повышается. Это происходит вследствие того, что уменьшается числоучастков с нарушенной структурой в результате предварительногоизмельчения.
Кроме того, в зоне упругих деформаций при снятии напряжений микротрещины могут смыкаться под действием молекулярных сил.Для повышения интенсивности измельчения материалов применяют среднеходные мельницы, имеющие скорость движения рабочихоргановдо4 м/с. Данные мельницы характеризуются повышенной скоростьюприложения нагрузок и частотой воздействия импульсов сил.3.2.1 Конструкции мельницВалковые мельницы (рис.
3.4, а, б) состоят из вращающейся тарелки 1, привода 5, валков 2. Для обеспечения необходимого давленияна материал валки установлены на осях, жестко закрепленных на рычагах 4, стягиваемых пружинами 3. При вращении тарелки валки поддействием сил трения также вращаются вокруг собственных осей иперекатываются по тарелке. Материал измельчается под валками раздавливанием и истиранием.Роликомаятниковая мельница (рис. 3.4, в) состоит из четырех роликов 7, закрепленных на маятниках, шарнирно подвешенных к центральному валу-крестовине 8.
Материал измельчается между непод67В.Я. БОРЩЁВвижным кольцом 6, в желобе которого перекатываются ролики 7.Давление роликов на кольцо создается центробежными силами инерции, возникающими при вращении вокруг вертикальной оси крестовины 8 вместе с маятниковыми осями 9.Вал-крестовина должен вращаться с такой скоростью, чтобыобеспечить возникновение центробежной силы роликов, достаточнойдля создания удельного усилия их прижатия к кольцу не менее Р =0,1…0,25 МН/м.Рис.
3.4 Схемы среднеходных мельницШаровая кольцевая мельница (рис. 3.4, г) состоит из поддона 10,вращающегося от привода 5. В желобе поддона размещены шары 13,прижимаемые к поддону пружинами 12 через кольцо 11. Измельчаемый материал подается на поддон, при вращении которого отбрасывается в желоб с помещенными в нем шарами, где и измельчается.Измельченный материал под действием центробежных сил выбрасывается из кольца к кожуху, из которого уносится воздушным потокомв сепаратор.68В.Я. БОРЩЁВНа рис. 3.5 приведена конструкция валковой мельницы, состоящей из валков 4, тарелки 2, приводимой во вращение от двигателя через редуктор 1. Валки установлены на осях, закрепленных в балансирных рычагах 5, стягиваемых пружинами 6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
