Механическое оборудование

Введение

    Мельница  – это машина, в которой материал измельчается внутри вращающегося барабана под воздействием дробящих тел. В  зависимости от вида дробящих тел  мельницы разделяют на стержневые, шаровые, рудно-галечные, рудного самоизмельчения. Наибольшее применение при измельчении алюминиевых руд нашли шаровые мельницы с центральной разгрузкой, у которых длина барабана несколько больше диаметра, и трубные мельницы, длина которых больше трех диаметров. 

    Мельницы  с центральной разгрузкой используют для шарового и стержневого измельчения. Удаление измельченного материала происходит в результате свободного слива через пустотелую разгрузочную цапфу, поэтому уровень пульпы в мельнице несколько выше нижней образующей поверхности отверстия разгрузочной цапфы. 

    Трубные мельницы большой длины 13 – 15 м удовлетворяют перспективным масштабам производства при приготовлении бокситовых и шламовых шихт для переработки их по способу спекания (производительность 100 – 300 т/ч). Мельницы могут работать с дуговым грохотом для отделения песков в цикле классификации. Обычно трубные мельницы используют для тонкого измельчения и работают в открытом цикле. Трубные мельницы изготовляют двух-, трех- и четырехкамерными. Часто эти мельницы используют как однокамерные. Заполнение объема камер шарами составляет 28 – 30 %.

    Измельченный  материал из последней камеры разгружается самотеком через щелевидные отверстия  решетки и удаляется из барабана через окна в разгрузочной крышке.

    В последние  годы широкое распространение получили мельницы, в которых измельчающей средой служат куски руды. Конструктивно  мельницы самоизмельчения отличаются от обычных мельниц увеличенными диаметрами барабана и цапф (крупность  питания увеличивается до 600 – 750 мм), а также конструкцией футеровки.

    Барабан мельницы самоизмельчения по образующим футеруют поперечными балками (лифтерами), а с торца – кольцевыми плитами. Под действием центробежных сил и с помощью подъемных устройств (лифтов) куски руды поднимаются на определенную высоту и, падая вниз, дробят и измельчают руду. Кольцевые плиты предотвращают сегрегацию руды вдоль барабана, отбрасывая куски в центр. Измельченный материал потоком воздуха (мельницы сухого измельчения МСС) или воды (мельницы мокрого измельчения ММС) выносятся из барабана. Изменение скорости потока приводит к изменению крупности продукта измельчения. Мельницы работают в замкнутом цикле с классификаторами.

    Аэродинамические  мельницы делят на следующие типы: струйные, взрыво-струйные и взрывные.

    В аппаратах  струйного типа разрушение частиц материала  происходит вследствие удара их об отбойную плиту или соударения частиц во встречных потоках. Кинетическую энергию частицы преобретают в результате разгона в потоке энергоносителя (эжекция воздухом или газом) или в зоне действия центробежных сил.

    В аппаратах  взрывного типа используется разрушающий  эффект мгновенного сброса давления газообразной среды (сжатый воздух или  газ, пар). В аппаратах взрыво-струйного  типа разрушающий эффект мгновенного сброса давления дополняется разгоном частиц материала в разгонных каналах (до 300 м/с). Газовый поток с взвешенными в нем частицами твердого периодически через быстродействующие клапаны (с периодом открытия от 0,01 до 0,02 с) выбрасываются в помольную камеру, где происходит соударение частиц твердого материала во встречных потоках.

    Конструктивно мельницы аэродинамического типа еще  не отработаны и находятся в стадии опытно-промышленных испытаний. 
 
 
 
 
 

Расчет  мельницы

Исходные  данные

П=60 т/сут; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Определение размеров печи и частоты  вращения барабана

 
 
 
 

1.1 Находим длину печи 
 

1.2 Определяем частоту вращения барабана 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчет  барабана на прочность

2.1 Рассчитываем наружный диаметр футировки 
 

            2.2 Находим толщину стенки корпуса барабана 
 

2.3 Определяем диаметр наружной стенки барабана 
 

2.4 Рассчитываем внутренний диаметр корпуса барабана 

2.5 Находим массу корпуса барабана 
 

2.6 Определяем массу футировки 
 

2.7 Находим массу материала находящегося в печи 
 

2.8 Рассчитываем суммарную массу корпуса барабана, футировки и материала в печи

 

           2.9 Находим линейную нагрузку  
 

           2.10 Определяем поперечную силу, действующую на барабан в месте  

           крепления венцовой шестерни 
 

         2.11 Рассчитываем максимальный изгибающий момент, действующий на барабан 
 

          2.12 Находим средний диаметр корпуса барабана 
 

          2.13 Определяем момент сопротивления сечения корпуса барабана 
 

          2.14 Рассчитываем напряжение в барабане 
 

          Условие прочности выполняется  

3. Расчет барабана на жесткость

3.1 Находим момент инерции одиночного кольцевого участка корпуса барабана 
 
 

3.2 Определяем линейную нагрузки от массы перерабатываемого материала 
 
 

3.3 Рассчитываем линейную нагрузку от масс корпуса барабана и футировки  
 

3.4 Находим суммарный максимальный прогиб от действующих нагрузок 
 

3.5 Определяем относительный прогиб 
 

Условие жесткости  выполнено 
 
 
 

4. Расчет  размеров бандажа  и опорного ролика

4.1 Рассчитываем реакции опор 
 
 
 
 

4.2 Находим реакцию опорного ролика 
 

4.3 Определяем угол между башмаками 
 

4.4 Рассчитываем число башмаков в одном квадранте 
 

Принимаем

4.5 Находим силу, действующую на самый нижний башмак 
 

4.6 Определяем силы, действующие на j-ю башмаки 
 
 
 
 
 

4.7 Находим нагрузку на бандаж 
 

4.8 Рассчитываем средний диаметр бандажа 
 

4.9 Находим расстояние 
 

4.10 Определяем максимальный изгибающий момент 
 

Принимаем ширину бандажа b=0,2 
 

4.11 Рассчитываем ширину опорного ролика 
 

4.12 Находим нагрузку на единицу длины контакта бандажа и опорного ролика 
 

4.13 Определяем наружный диаметр бандажа 
 

4.14 Рассчитываем контактное напряжение в материале бандажа и ролика 
 

Условие контактной прочности выполнено 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Определение мощности привода

5.1 Определяем мощность на подъем и перемещение материала 
 

5.2 Находим мощность на трение в подшипниках 
 

5.3 Рассчитываем мощность на трение бандажей по роликам 
 

5.4 Определяем полную мощность двигателя 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          
 
 
 

Заключение

      Выполнен расчет исходных параметров для выбора оборудования установки.

       Произведен расчет частоты вращения  барабана. Были определены размеры  печи.

       Произведен расчет барабана на прочность. Определена масса корпуса барабана, футировки и масса материала находящегося в печи. Рассчитана суммарная масса равная 72228,3 кг.

       Было рассчитано напряжение в  барабане и проанализировано  условие прочности 

      Выполнен расчет барабана на жесткость, определен относительный прогиб с выполненным условием жесткости

       Определены размеры бандажа и  опорного ролика, рассчитаны и  определены мощности привода. 

       Полная мощность двигателя составляет 7,6 кВт.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  литературы

1. Голдобин В.П., Свердлов С.С. Механическое и транспортное оборудование металлургических заводов. – М.: Металлургия, 1990.
2. Кохан Л.С., Навроцкий А.Г. Механическое оборудование цехов по производству цветных металлов. – М.: Металлургия, 1985.
3. Металлургические печи. Ч. 2. Общие принципы конструирования, оборудование и элементы печей. Печи заводов черной металлургии. Под ред. М.А.Глинкова. – М.: Металлургия, 1964.
4. Доронин С.В., Нехорошева Л.В. Оборудование металлургического производства. Ачинск 2003.