Строительные машины и оборудование

Расчет основных параметров режима работы барабанных мельниц

Угловая скорость барабана определяет характер движения мелю­щих тел, от которого зависит интенсивность измельчения матери­ала в мельнице. При малой угловой скорости барабана мелющие тела и измельчаемый материал смещаются в сторону вращения барабана и вместе с ним поднимаются на высоту, при которой угол подъема б становится равным углу тре­ния (точка А, рис. 6.4). Отсюда они скатыва­ются, измельчая материал легкими ударами и истиранием. Интенсивность измельчения при этом невысока. При чрезмерно высокой угловой скорости барабана значительно возрастают центробежные силы, которые пре­восходят силу тяжести, за счет этого мелю­щие шары прижимаются к стенке барабана и не будут отрываться от нее даже в точке Е. При этом работа измельчения произво­диться не будет. Угловая скорость, при кото­рой возникает такое положение, называется критической ((Окр) и определяется из условия P^mg, где P—mo)2KpR — центробежная сила, н ((оКр — критическая угловая скорость бара­
бана, рад/с; R— радиус барабана, м); т—масса ШаРа, кг; g— ускорение свободного падения, м/с2. Отсюда соКр^g/R - Оптималь­ная угловая скорость барабана определяется из условия обеспече­ния максимальной высоты падения шара, которая определяется координатами точки отрыва шара от стенки (точка В) и точки соприкосновения его с барабаном после падения (точка С).

В точке В на шар действуют силы инерции Р, сила тяжести tng и сила трения скольжения по стенке барабана Т, которой мож­но пренебречь ввиду подпора верхних частиц нижними. С учетом этого отрыв шара от стенки барабана в точке В будет происхо­дить при условии P^G sin а, где а — угол подъема шара (а= =35...40°). Подставляя в уравнение значения Р и G, получим mtoontR-^mg sin а. Отсюда угловая скорость (рад/с)

«'опт < К,? sin а/7?. (6.1)

Масса мелющих тел значительно влияет на эффективность ра­боты шаровых мельниц. При малом количестве мелющих тел они, не имея достаточного подпора, будут скатываться до подъема на необходимую высоту, не обеспечивая интенсивного измельчения. При чрезмерном количестве шары также не смогут измельчать ма­териал ввиду малого пространства для их перемещения. Степень загрузки барабана мелющими телами характеризуется коэффици­ентом загрузки ka, представляющим собой отношение площади поперечного сечения слоя загрузки 5 (в спокойном состоянии) к площади поперечного сечения барабана, т. е. k3=S(nR2) или k3=un/ (nRzLkpp), где m — масса мелющих тел, кг; R — внутренний радиус барабана мельницы, м; L — внутренняя длина барабана, м; kp—коэффициент разрыхления загрузки (для стальных шаров и гальки £р=0,575, для стальных цилиндров £р=0,55); р — плот­ность материала мелющих тел (для стали р=78,5 кг/м3, для гальки р=26 кг/м3). Отсюда оптимальная масса мелющих тел (кг)

M—nR2k3kpLp. (6.2)

Наилучшие результаты измельчения получаются при £3=0,26... ... 0,32.

Производительность шаровых мельниц зависит от многих фак­торов, связанных с физическими свойствами измельчаемого мате­риала, тонкостью помола, конструктивными особенностями мель­ниц, режимом работы, видом помола (сухой или мокрый) и т. д.

Для определения производительности (т/ч) используется эм­пирическая зависимость

П = 6,45 yb(VG]Vf"гяК (6.3)

Где D — внутренний диаметр футерованного барабана мельницы, м; G — масса мелющих тел, кг; V — рабочий объем барабана мельницы, м3; q — удельная производительность мельницы, зави­сящая от материала и способа помола; при сухом помоле клинке­ра, шлаков ^=0,04...0,06 т/(кВт-ч), при помоле глины и мела 9=0,03... 0,04 т/(кВт-ч); k — коэффициент, зависящий от тонко­сти помола, значения которого приведены ниже.

Остаток на сите 0С8, «/0 2 3 4 5 6 7 10 12 15 k 0,6 0,65 0,71 0,77 0,82 0,96 1,0 1,1 1,2

При аспирации многокамерных мельниц их производительность возрастает на 15...20%, что учитывается дополнительным коэф­фициентом. Значительно повышается производительность шаровых мельниц при загрузке материала, предварительно измельченного до размера 5... 15 мм, и загрузке барабана мельницы более мел­кими шарами.

Мощность двигателя барабанных мельниц расходуется на подъ­ем шаров и материала, сообщение им кинетической энергии и на преодоление сил трения в механизмах привода и опорах барабана.

Работа (Дж), затрачиваемая на подъем шагов и материала, A=mgh, где т — масса шаров й материала, кг; g — ускорение силы тяжести, м/с2; h — высота подъема, м. Высота подъема (м) при угле отрыва шаров ао=30° равна h=,3R. Следовательно, Ai=l,3mgR, Дж. Работа (Дж), затрачиваемая на сообщение ша­рам и материалу кинетической энергии, Л2 = ти2/2, где v = g>Ro—■ скорость приведенного (редуцированного) слоя шаров и мате­риала, движущегося на расстоянии R0 от центра барабана, /г. = У (Ri--R1i)/2 (R и Ri — соответственно радиус барабана и материала, м); и — угловая скорость вращения барабана, рад/с. Следовательно, A2=mRo2&2/2. Подставив в эту формулу значение ©опт, получим

A^f/f')'

Подставив в формулу значения а0 и R0=0,86R, получим Л2= =0,214mgR. Суммарная работа (Дж) одного цикла циркуляции (подъема и падения) шаров и материала будет равна A=A1-j - - hA2—l,3mgR-t-0,214mgR—l,514mgR. За один оборот барабана шары с материалом совершают несколько циклов циркуляций, количество которых при ао=30° вычислится как 2=1,644.

Мощность двигателя мельницы (кВт)

N—Aaz/ (2пті • 103), (6.4)

Где г) — КПД привода (ц—0,9... 0,94).