Министерство Образованияи Науки Российской Федерации
Федеральноеагентство по образованию
ИркутскийГосударственный Технический Университет
Курсовоепроектирование
По курсу «Оборудованиеи основы проектирования»
Тема проекта
Расчетшаровой мельницы
Студент
Борзов С.О.
Исходные данные
Диаметр барабана – 2500 мм, длина барабана – 15000 мм, объемная масса известняка 2600 кг/м3, коэффициентзаполнения металлическими шарами и цильпебсом барабана мельницы 0,31, объемнаямасса шаров в засыпке 4,6 т/м3, коэффициент размолоспособности 1,1,поправочный коэффициент на тонкость помола 1,05.
Определить критическуюи рабочую частоту вращения мельницы, массу загрузки шаров, производительностьмельницы и мощность её электродвигателя и размеры мелющих тел.
Рекомендуемаялитература
Байсоголов В.Г.Механическое и транспортное оборудование заводов огнеупорной промышленности.М.: Металлургия, 1984. 294с. Ильевич А.П. Машины и оборудовыание для заводов попроизводству керамики и огнеупоров. М.: Машиностроение, 1968. 355с.
Введение
Общие сведения
Шаровыемельницы широко применяют для грубого и тонкого помола материалов. Принципдействия шаровых мельниц состоит, в измельчении материла ударом и частичноистиранием свободно падающих мелющих тел во вращающемся барабане.
В зависимости от скорости вращения барабана мельницыразличают два основных режима работы мелющих тел: при малой скорости — каскадный, при большой — водопадный.
При каскадном режиме мелющие тела перекатываются иматериал измельчается под действием раздавливающих и истирающих усилий.
При водопадном режиме работы шары в результатетрения о внутреннюю поверхность корпуса поднимаются вместе с корпусом до точкиА, называемой точкой “отрыва”, а затем падают вниз к точке “падения” В. В этойточке происходит измельчение материала под действием ударных усилий.
Во время вращения мельницы наблюдаются оба режимаработы дробящей загрузки, так как часть шаров работает в каскадном, а часть вводопадном режиме.
Шаровыемельницы могут быть классифицированы по следующим основным признакам:
поконструкции барабана и наличию перегородок:
1)цилиндрические однокамерные и многокамерные
2)конические
попринципу работы:
1)периодического действия
2)непрерывного действия — с периферической разгрузкой и с разгрузкой через полуюцапфу
породу футеровки и характеру мелющих тел:
1)с неметаллической футеровкой и металлическими, мелющими телами;
2)с металлической футеровкой и металлическими мелющими телами – шарами, короткимицилиндрами или стержнями;
поконструкции привода:
1)с периферийным (шестеренчатым) приводом
2)с центральным приводом
Мельницымогут работать в открытом или замкнутом цикле при условии непрерывногодействия. В них можно размалывать материал, как сухим, таки мокрымспособом.
Достоинствашаровых мельниц:
1)возможность получения высокой и постоянной тонкости помола и регулирования её;
2)возможность подсушки материала в самой мельнице;
3)простота конструкции;
4)надежность в эксплуатации;
5)возможность измельчения пород различной твердости.
Недостатки:
1)значительный расход энергии;
2)большой вес и размеры;
3)большой пусковой момент;
4)сильный шум во время работы.
1.Мельницы периодического действия
Мельницыпериодического действия (рис. 3) с неметаллической футеровкой применяют вслучаях, когда надо получить весьма тонкий продукт, свободный от металлическихпримесей. Несмотря на невысокую производительность и сравнительно-большой расходэнергии, эти машины широко используют в производстве изделий тонкой керамикидля мокрого помола отощающих материалов, приготовления глазурей и эмалей.
Мельницапериодического действия представляет собой сварной барабан 1, закрытый собеих сторон чугунными или стальными днищами 2 с цапфами, которыми мельницаопирается на подшипники 3. Барабан внутри футерован кремневыми камнями,фарфоровыми плитами или плитами из высокоглиноземистых или циркониевыхматериалов. Мелющие тела изготовляют из тех же материалов или применяюткремневую гальку. Мельница приводится во вращение от фланцевогоэлектродвигателя 4 через планетарный редуктор 5 и зубчатую пару с внутреннимзацеплением, заключенную в кожухе 6.
Мельницазагружается мелющими телами и материалами через люк, закрываемый крышкой 7.Количество загружаемой массы материала составляет от 400 до 500 кг на 1 м3 емкости барабана, а вес кремневых шаров примерно равен весу материала.Разгружается мельница через тот же люк; чтобы при этом не выпадали мелющиетела, в люк вставляется стакан 8 с отверстиями, размеры которых меньше размеровмелющих тел. Для ускорения разгрузки мельницы с противоположной от люка сторонывывинчивается пробка и в мельницу поступает воздух.
Производительностьмельницы периодического действия зависит от её объема и продолжительностипомола. При нормальном числе оборотов мельницы на продолжительность помолаоказывают влияние физические свойства дробимого материала, размеры материала,поступающего в мельницу, заданная степень измельчения, форма, размеры икачество мелющих тел. Обычно цикл помола продолжается от 3 до 10 ч. Какправило, в мельницу поступает материал, предварительно измельченный докрупности 1 мм. Материал, измельченный в мельнице, должен проходить через сито№ 006 с остатком не более 2%.
Поданным Московского плиточного завода при приготовлении плиточно-фаянсовой массыв мельницу емкостью 6,72 м3 загружают: мелющих тел 3900 кг, отощающих материалов (песок, полевой шпат, бои плиток) 1412 кг (сухих), соды 234 кг, воды 1000 л и вращают мельницу (при 18 об/мин) 2—2,5 ч. Затем вмельницу догружают глинистых материалов (каолин просяновский и глинучасовъярскую) 158 кг, жидкого стекла 635 кг и воды 1454 л. Догруженную мельницу вращают 1 ч 15 мин — 1 ч 30 мин, после чего готовую массу сливают в мешалку.Общая продолжительность помола плиточно-фаянсовой массы составляет 3—4 ч.
Поданным Дмитровского фарфорового завода при приготовлении фарфоровой массы вмельницу объемом 6,2 м3 загружают: мелющих тел 3750 кг, пегматита 1010 кг (сухого), бой посуды глазурованной 266 кг и неглазурованной 152 кг, песка (глуховецкого) 803 кг, глины (веселовской) 277 кг и воды 2500 л. Продолжительность помола составляет 10 ч при скорости вращения мельницы 19 об/мин.
2.Мельницы непрерывного действия
2.1Мельницы с периферической разгрузкой через сито
Мельницы(рис.3.1), широко применяемые в огнеупорной промышленности, предназначены дляизмельчения материалов средней твердости (сухой глины, шамота, магнезита и т.п.), когда необходимо получить не менее 30—40% частиц величиной меньше 5 мм.
Мельницаимеет два торцовых днища 6 и 8 из листовой стали, которые изнутри облицованыстальными броневыми элитами 9. К внутренней стороне днищ прикреплены стальныеброневые плиты 7, расположенные уступами. К торцовым днищам крепятся с однойстороны ступица 5, с другой — горловина 13, отлитая вместе с лопастями 12 и ступицей10. К горловине 13 примыкает питающая воронка 11, установленная на фундаменте.Вал 4, на котором шпонками закреплены ступицы 5 и 10, опирается на подшипники,установленные на фундаментах.
Таккак броневые плиты расположены уступами, барабан может вращаться только внаправлении, указанномстрелкой. Броневые плиты с одной сторонынесколько утолщены, а в тонкой части имеют отверстия диаметром 5 мм, расширяющиеся в сторону прохода материала. Между плитами оставляются щели, перекрываемыеволнистыми щитками 14, которые задерживают крупные частицы материала отвыпадения.
Надплитами 7 смонтировано два ряда сит — 3 и 1. В первом из них отверстия больше,чем во втором. Сито 3 задерживает крупные частицы материала и предохраняет сито1 от излишней нагрузки и преждевременного износа. Сито 3 выполнено из отдельныхсекций, между которыми оставляются щели. Частицы материала, не прошедшие сквозьотверстия сита 1, возвращаются в барабан через щели между секциями сита 3 иплитами 7 для повторного измельчения. Измельченный и просеянный материалпоступает в кожух 2. Патрубок 15 служит для присоединения мельницы каспирационной установке.
Вмельницу поступает материал крупностью 25—75 мм, который измельчается до частицвеличиной 0,5 мм. Диаметр мелющих шаров 80—120 мм. Для мельницы размерами 2,26Х 1,38 рекомендуется набор шаров диаметром 120, 100 и 80 мм по 450 кг, общей массой 1350 кг.
Недостаткомрассматриваемых мельниц является то, что в них объединены помол и просев.Последний происходит только на небольшой части поверхности сита; это снижаетпроизводительность мельницы. Кроме того, в этих мельницах невозможен тонкийпомол материал из-за забивания тонких сит. В современных высокопроизводительныхустановках помол и просев осуществляется в разных машинах, работающих взамкнутом цикле.
Мельницыс периферической разгрузкой через сито изготовляют с размером между наружнымиситами 850 и 2260 мм и соответственно шириной между торцовыми дисками 450 и 1380 мм, угловой скоростью 45 и 25 об/мин, мощностью двигателя 2,2 и 22 кВт. Производительностьмельницы размерами 2,26 X1,38 составляет до 5 т/ч сухой глины при наружном сите с отверстиями 1 мм и до 7,5 т/ч шамота при сите с отверстиями 3 мм.
2.2Мельницы с разгрузкой через полую цапфу или торцовое днище (одно- имногокамерные)
Этимельницы бывают с коротким и длинным барабаном (с отношением длины к диаметру0,7—2 и 2—7), конусные и цилиндрические.
Конусныемельницы с разгрузкой через полую цапфу(рис. 3.2) применяют для мокрогои сухого помола материалов различной твердости. К цилиндрической части 1корпуса мельницы приклепаны с обеих сторон усеченные конусы: со сторонызагрузки — крутой конус 2 с углом при вершине 120°, со стороны выгрузки —пологий конус 3 с углом при вершине 60°. Цилиндрическая часть мельницыизготовляется длиной от 1/4 до 1/3 диаметра. В мельницах с кремневой футеровкойдлина цилиндрической части достигает величины диаметра.
Мельницазагружается металлическими шарами диаметром 60—125 мм, кремневой галькой илифарфоровыми шарами. Для увеличения производительности мельница устанавливаетсяс небольшим наклоном в сторону выгрузки материала (около 34 мм на 1 м длины барабана).
Вмельнице этого типа происходит автоматическое распределение шаров по крупностибез применения перегородок и достигается измельчение материала мелющими телами,соответствующими крупности его кусков или частиц. Благодаря этому конусныемельницы имеют более высокую производительность и расходуют меньше энергии, чемцилиндрические, где мелющие тела поднимаются на одинаковую высоту.
Размерпоступающих в мельницу кусков материала должен быть не больше 50 мм; измельчается материал до величины частиц 0,07 мм. Загрузка и разгрузка материалаосуществляются через полые цапфы.
2.3Многокамерные мельницы
Применяютсядля помола шамота, кварца, пегматита, известняка, цементного клинкера, угля идругих материалов, когда требуется высокая производительность и надо получитьпродукт высокой, инородной тонкости. В многокамерной мельнице объединены всестадии измельчения и может осуществляться как мокрый, так и сухой помолматериалов. Камеры загружаются мелющими телами разного размера соответственнокрупности измельчаемого материала.
Врезультате применения многокамерных мельниц упрощается процесс помола иобслуживание мельниц, значительно сокращается количество вспомогательнойаппаратуры и уменьшается кубатура здания. Это способствует широкомураспространению многокамерных мельниц. Наибольшее распространение получилимельницы, имеющие центральный привод с разгрузкой через полую цапфу и торцовоеднище.
Схемамногокамерной мельницы с разгрузкой через полую цапфу и с центральным приводомпоказана на рис. 3.3. Барабан 6 мельницы сварен из листовой стали толщиной 28 мм и закрыт с двух сторон торцовыми днищами 1 и 10. Днища отлиты заодно с пустотелыми цапфами 4 и13, которыми мельница опирается на литые чугунные подшипники 2 и 19 сбаббитовой заливкой. Подшипники имеют сферические опоры, снабжены водянымохлаждением и централизованной системой смазки. Внутри мельница облицованаброней из марганцовистой стали и разделена на две камеры дырчатой перегородкой5. Конструкция более совершенной мельницы размерами 2,2Х 13 (рис. 3.4)предусматривает возможность установки еще одной или двух перегородок.
Вкорпусе мельницы над каждой камерой сделаны овальные отверстия — люки,закрываемые крышками 7 (рис. 3.3). Через эти люки мельница загружается мелющимителами. В первых камерах мелющими телами обычно служат металлические шары, востальных — короткие металлические цилиндры (цильпебсы). Стальными телами камерызаполняют примерно на 23—28% их объема.
Кцапфе 4 (рис.3.4) жестко крепится груша 23 (разгрузочное устройство), навнутренней стороне которой имеются лопасти 26. Последние подают материал впустотелую цапфу. В эту цапфу вставлена втулка 24 с приваренными к нейлопастями. Лопасти груши и цапфы обеспечивают принудительное поступлениематериала в мельницу, причём параметры загрузочного устройства обеспечиваютзначительно большую производительность, чем производительность мельницы, чтоустраняет возможность её недогрузки.
Междузагрузочной течкой 3 (рис. 3.4) и грушей сделано двойное фетровое уплотнение сприжимным кольцом. Между кольцом и течкой нагнетается густая смазка.
Уразгрузочного днища 10 установлена диафрагма, состоящая из дырчатой перегородки8, пустотелого конуса 9 и приваренных к нему радиально направленных лопастей11. К цапфе 13, внутри которой вставлена втулка 12 с лопастями, прикрепленыразгрузочный патрубок 16 с окнами 18 по периферии и каркас контрольного сита15, охваченный кожухом 17.
Мельницаприводится в движение от электродвигателя 20 через двухступенчатый редуктор 21и вал 22 центрального привода, снабженный зубчатыми муфтами. Наличиецентрального привода позволяет обойтись без тяжелого и дорогого зубчатоговенца, обеспечивает более спокойный ход мельницы и возможность установкидвигателя с редуктором в отдельном помещении, защищенным от пыли.
Материал,измельчаемый в мельнице, проходит через межкамерные перегородки, затем черезперегородку в диафрагмы поступает на лопасти 11, поднимается ими и сползает поих поверхности и поверхность конуса 9 во втулку 12, где подхватываетсялопастями и подается в разгрузочный патрубок 16. Через окна 18 разгрузочногопатрубка материал переходит на контрольное сито 15.
Измельченныйматериал, прошедший через сито, поступает в кожух 17, а из него втранспортирующее устройство. Частицы материала имелкие остаткиобработанных мелющих тел, не прошедшие сквозь сито, через полость 25 кожухаудаляются из мельницы.
Патрубок14 служит для подсоединения мельницы к аспирационной системе.
3. Расчёт мельницы
3.1 Определитькритическую и рабочую частоту вращения мельницы
Критическая частотавращения.
/>
Рабочая частотавращения принимается 80% от критической.
/>
3.2 Определитьмассу загрузки шаров
/>
R–радиус мельницы
L– длина мельницы
γ – объемная массашаров
φ – коэффициентзаполнения
/>
3.3 Определить мощностьэлектродвигателя
/>
η – потери вприводе. Мы их принимаем, как 0,85.
3.4 Определитьразмеры мелющих тел
Принимаем известняк свеличиной кусков 25 мм, величина частиц 300мкм.
По Разумову:
/>1-ая камера, мм 2-ая камера, мм. 3-ая камера (цильпебсная), мм. 120 — 100 80 — 60 32 — 18
3.5 Определитьпроизводительность мельницы
/>
D– внутренний диаметр отфутерованного барабана, м;
V– внутренний полезный объем барабана, м3;
q– удельная производительность мельницы, т/кВт*ч;
k– поправочный коэффициент учитывающий тонкость помола.
/>
/>
Заключение
В данной работе мырассчитали шаровую мельницу с заданными размерами L=15м, D=2,5 м и определили: критическую ирабочую частоту вращения мельницы, массу загрузки шарами, размеры мелющих тел,мощность электродвигателя, а так же производительность мельницы.
Данный тип мельницприменяют в цементной промышленности, а именно на Ангарском цементном заводе иУЗТСМ в г. Норильск.
Библиографическийсписок
1. БайсоголовВ.Г. Механическое и транспортное оборудование заводов огнеупорнойпромышленности. М.: Металлургия, 1984. 294с.
2. ИльевичА.П. Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров.М.: Машиностроение, 1968. 355с.
3. СапожниковМ.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий иконструкций. М.: Высшая школа,1971. 382с.