2.4. Порядок оформления отчета

1. Дать описание конструкции и принципа работы бегунов.

2. Привести кинема­тическую схему привода лабораторных бегунов и дать ее описание.

3. По литера­турным источникам [1-4] выполнить схему узла монтажа катков и объяснить не­обходимость различной длины их осей.

4. Все данные, полученные при измерении параметров лабораторных бегунов, сравнить с расчетом заданных серийных бегунов и выполнить анализ получен­ных результатов.

Литература: [1, с. 74-82; 4, с. 41-53].

Лабораторная работа № 3

ШАРОВЫЕ МЕЛЬНИЦЫ

3.1. Цель работы

Изучение конструкции, принципа действия и применения шаровых мельниц, а также овладение методикой расчета основных технико-экономических парамет­ров шаровых мельниц.

3.2. Краткие теоретические сведения

По принципу действия мельницы подразделяются на:

1) барабанные (рис. 3.1 а, б, в), в которых материал измельчается во вращающемся (рис. 3.1 а) или виб­рирующем (рис. 3.1, б) барабане при помощи загруженных в барабан мелющих тел (шаров или цилиндриков - цильпебсов), или без мелющих тел ударами и ис­тиранием частиц материала один о другой и о футеровку барабана (рис. 3.1, в);

2) среднеходные, в которых материал измельчается раздавливанием и час­тичным истиранием между каким-либо основанием и рабочей поверхностью шара, валка, ролика (рис. 3.1, г).

3) ударные, в которых материал измельчается ударом шарнирных или жестко закрепленных молотков. Продукт, достигший определенной степени помола, вы­носится из зоны действия молотков воздушным потоком (рис. 3.1, д).

4) струйные, где материал измельчается в результате трения и соударения частиц материала одна о другую, а также о стенки камеры при движении частиц воздушным потоком с большой скоростью (рис. 3.1, е).

Рис. 3.1. Схемы машин для помола

3.3. Последовательность выполнения работы

3.3.1. Изучить конструкцию, принцип действия и область применения шаро­вых мельниц.

3.3.2. Выполнить принципиальную схему лабораторной модели шаровой мельницы и кинематическую схему ее привода. Описать конструкцию и прин­цип действия модели.

3.3.3. Изучить и описать методику расчета критической и оптимальной час­тот вращения барабана мельницы; выбора типа мелющих тел и расчета их коли­чества; расчета производительности и мощности привода шаровых мельниц.

3.3.4. По заданному варианту из (табл. 3.1) выбрать марку промышленного образца шаровой мельницы, описать ее конструкцию, области применения и рассчитать основные конструктивно-эксплуатационные параметры, после чего сравнить с паспортными данными.

Таблица 3.1

Марки промышленных образцов шаровых мельниц

Элементы характеристики	Варианты мельниц
	1	2	3	4	5	6
	2,0х10,5	2,6х13	3,0х14	3,2х15	3,2х8,5	4,2х10,0
Диаметр барабана, м	2,0	2,6	3,0	3,2	3,2	4,2
Длина барабана, м	10,5	13	14	15	8,5	10
Частота вращения, мин	22,8	17,6	18,5	16,94	16,8	15,62
Масса мелющих тел, т	35	80	82	134	71	118
Производительность (проектная), т/ч	45	33,5	55	70	43	130
Мощность электро­двигателя, кВт	500	1000	1600	2000	1250	2000

Шаровая мельница представляет собой вращающийся барабан, заполнен­ный частично мелющими телами ( шарами, цилиндриками ). При вращении бара­бана мелющие тела перемещаются, измельчая загруженный в барабан материал.

Характер измельчения зависит от частоты вращения барабана. При относи­тельно малой частоте угол подъема мелющих тел в барабане невелик и материал измельчается раздавливанием и истиранием. При увеличении частоты вращения мелющие тела прижимаются к внутренней поверхности барабана и, достигнув определенной высоты, отрываются от стенки барабана и под действием собст­венного веса падают вниз, измельчая материал за счет удара и истирания.

При дальнейшем увеличении частоты вращения барабана наступает такой момент, когда центробежная сила будет больше веса мелющих тел, они не будут отрываться от поверхности барабана и, вращаясь вместе с ним, перестанут из­мельчать материал. Такая частота вращения барабана называется критической. Следовательно, оптимальная (рабочая) частота вращения должна быть меньше критической, при которой высота отрыва шаров будет максимальной, обеспечи­вая максимальный эффект измельчения материала за счет удара шаров. Схема для определения критической и оптимальной частот вращения барабана приведена на (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Схема к определению частоты вращения барабана

В точке А на шар действует сила тяжести шара G и центробежная сила инер­ции F_ц. Обозначив угол отрыва шара через X , разложим силу тяжести G на две составляющие: касательную Т = G sin α и нормальную Q=G cos α.

Критическая скорость, при которой шары не будут отрываться от внутренней поверхности барабана, будет тогда, когда центробежная сила F_ц будет больше или равна силе Q; т.е.

. (3.1)

Максимальное значение силы Q = G бу­дет при достижении шаром точки B, т.е. при α = 0 или cos α =1 . Тогда последнее уравнение примет вид

или , (3.2)

откуда определяется критическая ско­рость вращения барабана:

мин^-1 , или , (3.3)

где D - внутренний диаметр барабана, м.

По данным исследований Л. Б. Левинсона, оптимальная частота вращения барабана мельницы будет при значении угла α = 54°40', т.е.

мин^-1 ,или с^-1 . (3.4)

Эта частота вращения барабана является оптимальной для мельниц сухого помола. Опытом установлено, что для мельниц мокрого помола при D>1,25м

с^-1 , (3.5)

а при D<1,25м

с^-1. (3.6)

Выбор вида и размеров мелющих тел зависит от конструкции мельницы, размеров и твердости поступаемого в мельницу материала. Для мельниц однокамерных, мелющими телами являются шары, для трубных многокамерных мельниц - шары и цилиндрики (цильпебс). Размер цильпебса составляет по диаметру 18...20 мм и по длине – 25…30 мм. Этими телами загружаются последние камеры тонкого измельчения.

Шарами загружаются первые камеры барабана. Их размер можно определить по формуле К.А. Разумова:

(3.7)

где d - наибольший размер кусков измельчаемого материала, мм.

Вес мелющих тел определяется по формуле

(3.8)

где D - внутренний диаметр барабана, м; L - длина барабана, м; φ - коэффициент заполнения объема барабана мелющими телами. Для различных условий работы φ =0,25...0,35; γ - плотность мелющих тел (для стальных шаров γ =7,85 ^m/м³); μ - степень разрыхления загрузки (для стальных шаров μ = 0,575, для цильпебса μ =0,550).

Производительность шаровой мельницы можно определить при сухом помо­ле по формуле, рекомендуемой "Нормами технологического проектирования це­ментных заводов" [3]:

, m/ч, (3.9)

где V - внутренний полезный объем мельницы, м³ ; G - масса мелющих тел, т; k - поправочный коэффициент, учитывающий тонкость помола, принимае­мый по табл. 3.2.; q - удельная производительность мельниц, т/кВт ч, принимаемая по табл. 3.3 в зависимости от измельчаемого материала.

Таблица 3.2

Значение коэффициента k

Остаток на сите №008	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
к	0.59	0.65	0.71.	0.77	0.82	0.86	0.91	0.95	1.00	1.04	1.09	1.13

Таблица 3.3

Удельная производительность мельницы q

Наименование материала	Значение q при помоле
	мокром	сухом
Сырьевая шихта, состоящая из:
мела и глины	0,15....0,25	-
доменного шлака и известняка	-	0,4
известняка и глины	0,07....0,1	0,05. ...0,08
мергель	0,06....0,09	0,05....0,08
шлак гранулированный	-	0,035....0,04
трепел	-	0,05....0,06
клинкер вращающихся печей	-	0,036....0,04

Мощность электродвигателя шаровой мельницы определяется по эмпириче­ской формуле В.В. Товарова:

, кВт , (3.10)

где G - масса мелющих тел, т; D - внутренний диаметр барабана, м; V - внутренний полезный объем мельницы, м³ .