Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

УМК МАХП - 2 ч. Жаркова, Митинов

.pdf
Скачиваний:
126
Добавлен:
18.05.2015
Размер:
4.76 Mб
Скачать

Примеры для самостоятельного решения

По данным табл. 11 рассчитать мощность привода мельницы и ее

производительность.

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначения:

 

 

 

 

 

 

 

 

mб

масса барабана мельницы без мелющих тел, кг;

 

D

диаметр барабана, мм;

 

 

 

 

L / D отношение длины барабана к его диаметру;

 

β

коэффициент заполнения барабана;

 

 

 

 

dц

диаметр цапф, мм.

 

 

 

 

 

 

 

Плотность стали – 7 860

кг/м3; керамики – 2 500

кг/м3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 11

 

 

 

Исходные данные для расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dц

Материал

 

mб

D

 

L / D

 

β

 

мелющих

варианта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

5 000

1 000

 

1,30

 

0,40

 

300

керамика

2

 

10 450

1 300

 

1,40

 

0,25

 

350

сталь

3

 

12 000

1 300

 

1,53

 

0,30

 

350

сталь

4

 

12 200

1 600

 

1,25

 

0,50

 

400

керамика

5

 

16 500

1 800

 

1,60

 

0,40

 

500

сталь

6

 

12 000

1 800

 

1,30

 

0,35

 

500

сталь

7

 

23 500

2 000

 

1,40

 

0,40

 

600

сталь

8

 

28 000

2 400

 

1,80

 

0,35

 

750

керамика

9

 

36 000

2 400

 

1,50

 

0,25

 

700

сталь

10

 

25 000

1 800

 

1,65

 

0,45

 

550

сталь

11

 

74 800

2 800

 

1,32

 

0,30

 

750

сталь

12

 

40 000

2 400

 

1,25

 

0,35

 

600

керамика

13

 

5 950

1 000

 

1,50

 

0,50

 

300

сталь

14

 

14 000

2 600

 

1,40

 

0,40

 

400

сталь

15

 

21 200

2 000

 

1,60

 

0,35

 

600

сталь

Грохоты

Грохоты применяются для сортировки сыпучего материала с целью:

выделения из материала, предназначенного для дробления, кус- ков, размеры которых превышают максимально допустимые для данной машины;

отделения кусков, размеры которых меньше или больше требуе- мых на данной стадии обработки;

разделения измельченного материала по крупности на несколько сортов, что бывает необходимо при составлении смеси (шихты) в отдельных пропорциях из частиц разных размеров.

251

Плоские качающиеся грохоты

Плоские качающиеся грохоты представляют собой прямоугольные короба с набором решет, шарнирно подвешенные на тягах; выполняются как с горизонтальным, так и с наклонным расположением решет; приво- дятся в колебательное движение от коленчатого вала или эксцентрика.

Максимальный размер частиц, проваливающихся через отверстие горизонтального решета, обычно принимают d = 0,8 × do .

Для наклонного решета

d £ dо × cos α - δ×sin α ,

где dо диаметр отверстий в решете, м;

α =10 ¸ 20 – угол наклона решета, м; δ = (0,6 ¸ 0,8) × do толщина решета, м.

Предельная скорость движения грохота, при которой еще может происходить грохочение,

wmax = 2,36 × d , м/с,

где d максимальный размер проваливающихся частиц, м. Число оборотов коленчатого (эксцентрикового) вала

n = wmax , об/с,

2 × π× e

где e радиус кривошипа или эксцентриситет вала, м. Производительность грохота по загружаемому материалу

G = h ×b × ωм ×ρм × ψ,

где h высота слоя материала на решете, м; b ширина короба грохота, м;

ωм = (0, 2 ¸ 0,5) – скорость движения материала по грохоту, м/с;

ρм плотность материала, кг/м3;

ψ= (0,3 ÷ 0,6) – коэффициент разрыхления материала.

Высоту слоя материала при крупном грохочении принимают равной размеру максимальных кусков. При мелком грохочении можно брать h = 4 × do .

Мощность N э привода плоского качающегося грохота в основном определяется работой A1 , затрачиваемой на сообщение кинетической энер-

гии поступательно движущейся массе грохота; работой A2 , затрачиваемой

252

на трение в эксцентрике, и мощностью N тр , расходуемой на преодоление трения материала о грохот.

Nэ = ( A1 + A2 )3××n + Nтр , кВт, 10 η

A1 = 4 ×(mч + mм ) ×(π× n × e)2 , Дж,

где n число оборотов вала в секунду; e эксцентриситет вала, м. Работа трения в эксцентрике

A2 = Pu × fэ × π× dэ, Дж,

где Pu = mк × ω2 × e сила инерции колеблющихся масс, Н; f э коэффициент трения в эксцентрике;

dэ диаметр эксцентрика, м.

Мощность, затрачиваемая на преодоление трения материала о гро- хот, учитывая, что материал имеет некоторое движение по грохоту, рас- считывается по формуле

Nтр = mм × g × f м × wм × cos α , Вт,

где mм масса материала, кг;

f м коэффициент трения материала;

wм скорость движения материала по грохоту, м/с;

α угол наклона решета, град.

Барабанные грохоты

Барабанные грохоты состоят из нескольких перфорированных обеча- ек, имеющих отверстия различных диаметров. Ось барабана имеет угол наклона к горизонтали 3 – 7°. Барабан крепится к центральному валу, имеющему две опоры.

Число оборотов барабана, обеспечивающее наиболее эффективное грохочение материала,

n = 0,2 , об/с,

R

где R внутренний радиус барабана, м. Объемная производительность грохота

V = S × wм , м3/с,

253

где

wм скорость движения материала вдоль грохота, м/с,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w = 2 × π × R × n ×

α

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

sin j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

угол наклона барабана к горизонтали, рад;

 

ϕ –

угол естественного откоса материала (угол трения), град;

 

S

площадь сечения барабан, занятая материалом, м2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S = 1,9 × R × h3 ;

 

 

h

высота слоя материала в грохоте, м;

h £ 0,3 × R при прохожде-

нии крупнокускового материала, м; h = 10 - 25

мм при грохочении мелко-

го сыпучего материала.

 

 

 

 

 

 

Мощность электропривода грохота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nэ

= M × ω , Вт,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η

 

где

M

суммарный момент сил, действующих в грохоте, Н·м;

 

ω –

угловая скорость вращения грохота, с-1;

 

η

кпд привода грохота, η = 0,7 ÷ 0,8 .

 

 

Для грохота с опорами на центральном валу суммарный момент сил

(рис. 14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M = M1 + M 2 + M 3 ,

где

M1 = mм × g ×sin γ× R0 момент подъема материала, Н·м;

 

M 2 = Pтр × R = (Pц + mм × g × cos γ)× f м × R

момент от силы трения ма-

териала о стенку барабана, Н·м;

 

 

 

 

 

 

M

3

= (m

+ m

м

)× g × f ×

dв

момент от сил трения на двух опорах ба-

 

 

 

 

 

 

б

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рабана, Н·м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В уравнениях моментов обозначены:

 

 

P = m

м

× ω2 × R

центробежная сила от массы материала, Н;

 

ц

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R0

радиус центра массы материала, м (учитывая небольшую вели-

чину h , можно принимать R0 = R );

 

 

f м коэффициент трения материала о стенки грохота;

 

f

 

коэффициент трения скольжения в цапфах вала;

 

dв

 

диаметр вала, м.

 

 

 

 

 

254

Угол подъема материала обычно превышает угол ϕ на 5 – 10° и со- ставляет 40 – 45°.

Рис. 14. Усилия, действующие в барабанном грохоте

Вибрационные (инерционные) грохоты

Вибрационные (инерционные) грохоты рационально применять при грохочении мелкого материала (с размерами частиц до 35 мм). Подвижная часть грохота с набором сит подвешивается к станине на пружинах. Сита могут быть горизонтальными или наклонными. Вибрации ситам передают- ся от вращающихся сдвоенных или одиночных дебалансов. Сдвоенные де- балансы обеспечивают наиболее спокойную работу грохота.

Эффективное грохочение материала наблюдается при ускорениях колеблющихся частей грохота

a = ω2 × e =10 ¸ 25 м/с2,

где ω угловая скорость дебалансных валов, с-1. Амплитуды колебаний грохота обычно лежат в пределах

e = 0,001÷ 0,003 м.

Колебания грохота определяются центробежной силой дебалансов

Pц = mд × ω2 × r ,

где mд масса дебалансов, кг (при сдвоенных дебалансах учитывается масса обоих дебалансов);

r радиус центра массы дебаланса, м.

255

Масса одного дебаланса

mд¢ = mк××e , кг, 2 r

где mк масса колеблющихся частей грохота, включая и материал, кг. Вибрационный (инерционный) грохот может работать в условиях,

близких к резонансу. В этом случае упругая постоянная пружины (сила, обеспечивающая деформацию пружины в 1 м)

k =

m × g

=

m × ω2

к

к

 

, Н/м,

z × a

 

 

 

 

 

z

 

ст

 

 

 

 

где z число пружин грохота;

aст статическая деформация пружины от массы грохота, м.

a =

mк × g

=

g

, м.

 

 

 

ст

 

 

 

z × k

 

 

w2

 

 

 

 

 

 

 

Мощность привода грохота может быть рассчитана по формуле

Nэ =

( A1 + A2 ) × n

 

103 ×

 

 

, кВт.

 

 

 

η

Кинетическая энергия, сообщаемая колеблющимся массам,

A = m ×w2 = m ×ω2 ×e2 , Дж.

1

к

 

 

 

к

В условиях резонанса учитывается только работа A2

N

 

=

A2 × n

, кВт.

 

 

 

 

э

 

103 × η

При расчете работы A2

вместо силы инерции Pи необходимо брать

центробежную силу дебалансов

A2 = Pц × f × π× dв , Дж.

Центробежная сила дебалансов связана с упругой постоянной пру- жин и амплитудой колебаний грохота соотношением, справедливым также и при работе без резонанса

Pц = k × z ×e , Н.

Примеры для самостоятельного решения

По условиям табл. 12 рассчитать мощность электропривода грохота. Обозначения:

G производительность грохота, кг/с;

256

 

L

 

длина короба грохота, м;

 

 

 

 

 

 

 

b, D ширина короба или диаметр барабана грохота, м;

 

 

 

h

толщина слоя материала в грохоте, мм;

 

 

 

 

 

mг

масса грохота, кг;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

угол наклона грохота, град;

 

 

 

 

 

 

 

e

эксцентриситет вала грохота, мм;

 

 

 

 

 

 

dэ, dв диаметр эксцентрика или центрального вала грохота, мм;

 

ρн

насыпная плотность материала, кг/м3;

 

 

 

 

 

f м

коэффициент трения материала;

 

 

 

 

 

 

dmax максимальный размер просеиваемых частиц, мм.

 

 

 

Варианты 1 – 8 – плоский качающийся наклонный грохот с эксцен-

триковым приводом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты 9 – 15 – барабанный грохот с опорами на центральном валу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 12

 

 

 

 

 

 

Исходные данные для расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

L

b, D

 

h

mг

 

α

e

dэ, dв

ρн

f м

d max

вар.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

29,0

 

7,0

1,5

 

100

250

 

10

40

120

1 300

0,35

30

2

25,0

 

6,5

1,5

 

100

230

 

15

40

120

1 200

0,30

30

3

19,0

 

5,0

1,3

 

80

200

 

12

40

110

1 400

0,25

25

4

20,0

 

4,5

1,2

 

80

185

 

18

30

100

1 600

0,40

25

5

10,5

 

4,0

1,2

 

70

170

 

15

30

90

1 150

0,45

23

6

8,5

 

4,0

1,0

 

70

165

 

8

25

90

1 200

0,35

22

7

7,5

 

3,5

1,0

 

65

160

 

10

25

80

1 400

0,40

20

8

6,0

 

3,0

0,95

 

50

150

 

15

20

60

1 600

0,25

20

9

 

 

6,0

1,0

 

130

560

 

3

60

1 200

0,35

10

 

 

6,0

0,8

 

115

400

 

4

50

1 350

0,40

11

 

 

5,0

0,8

 

115

360

 

5

50

1 100

0,45

12

 

 

4,0

0,8

 

100

320

 

4

50

1 080

0,30

13

 

 

5,0

0,6

 

85

185

 

6

45

1 400

0,35

14

 

 

4,0

0,6

 

80

160

 

7

45

1 200

0,45

15

 

 

3,0

0,6

 

90

135

 

5

45

1 300

0,50

СМЕСИТЕЛИ ДЛЯ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Смешение сыпучих полимерных материалов

Под названием «сыпучий материал» понимается совокупность мел- ких твердых частиц. В зависимости от размеров и формы частиц сыпучий материал может быть в пылевидном, порошкообразном, зернистом и кус- ковом видах.

257

Смешение твердых сыпучих материалов заключается в пространст- венной перегруппировке частиц компонентов, происходящей под внешним механическим воздействием и продолжающейся до достижения заданной степени однородности смеси.

Качество получаемых механических смесей оценивается коэффици- ентом неоднородности Kc (в %), определяемым по формуле

 

 

 

 

i

- c0 )2 × ni

 

 

100

 

(ci

Kc

=

×

1

 

,

c0

 

 

 

 

 

 

n -1

где ci значение концентрации одного из компонентов в пробах, %

масс.;

c0 значение концентрации этого же компонента при идеально рав-

номерном распределении, % масс.;

i число групп проб ( i = n ); ni

ni число проб в каждой группе одинаковых значений ci ; n общее число проб.

Величина Kc определяется по тому компоненту, массовая концен-

трация c0 которого является наименьшей.

Для получения достоверной оценки качества смешения число проб n должно быть достаточно велико (10), масса же каждой пробы должна быть, наоборот, мала (~ 1 г).

Чем меньше значение величины коэффициента неоднородности Kc ,

тем выше степень смешения. При идеальном смешении Kc 0.

Материал считается удовлетворительно смешанным при условии

Kc 0,35÷0,40.

Барабанные смесители

Наиболее распространенными в настоящее время механизмами для осуществления процесса смешения сыпучих материалов являются барабан- ные смесители с вращающимся конусом. Известны шесть основных типов смесительных барабанов с опорой на цапфах: с цилиндрическим (горизон- тально и вертикально расположенным) корпусом, с граненым корпусом, с биконическим корпусом, с наклонным корпусом и с бицилиндрическим кор- пусом. Барабанные смесители относятся к тихоходным машинам (линейная

258

скорость вращения барабана 0,8÷1 м/с). Рабочее число оборотов (об/мин) в

барабанным смесителях n

 

 

12

 

, где R радиус барабана, м.

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

смесителей

периодического

действия производительность G

(кг/ч) определяется по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G =

60 ×V × j ×rc

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

 

 

 

где

V

объем аппарата, м3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ –

коэффициент заполнения, равный 0,3 ÷ 0,5;

 

 

ρc

насыпная плотность смеси,

кг/м3

(зависит от гранулометриче-

ского состава, влажности и способа загрузки материала);

 

 

τ

 

длительность перемешивания, мин,

 

 

 

 

или по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G =

60 ×V × j × (r1 × a1 + ... + ρi × ai )

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

τ

 

 

 

 

 

 

где

ρi

насыпная плотность компонентов смеси, кг/м3;

 

 

ai

массовая доля компонентов смеси.

 

 

 

 

 

Примеры для самостоятельного решения

 

 

Определить основные размеры цилиндрического барабанного смеси-

теля по исходным данным, приведенным в табл. 13.

 

 

Обозначения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G производительность, кг/ч;

 

 

 

 

 

 

 

ρc

насыпная плотность смеси, кг/м3;

 

 

 

 

 

τ

 

длительность перемешивания, мин;

 

 

ϕ –

коэффициент заполнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 13

 

 

 

 

 

Исходные данные для расчета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

ρc

 

 

 

 

τ

 

 

L / D

ϕ

варианта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

500

 

 

1 050

 

 

 

 

 

15

 

 

1,1

0,3

 

2

 

2 000

 

 

1 800

 

 

 

 

 

25

 

 

1,2

0,4

 

3

 

700

 

 

1 300

 

 

 

 

 

20

 

 

1,3

0,5

 

4

 

1 000

 

 

1 200

 

 

 

 

 

30

 

 

1,4

0,4

 

5

 

1 500

 

 

2 100

 

 

 

 

 

25

 

 

1,5

0,5

 

6

 

500

 

 

800

 

 

 

 

 

15

 

 

1,3

0,3

 

7

 

2 000

 

 

1 300

 

 

 

 

 

40

 

 

1,1

0,4

 

8

 

1 000

 

 

650

 

 

 

 

 

30

 

 

1,2

0,3

 

9

 

750

 

 

500

 

 

 

 

 

25

 

 

1,3

0,5

 

10

 

1 200

 

 

1 100

 

 

 

 

 

35

 

 

1,4

1,4

259

Для приготовления различных композиций из полимерных материа- лов применяются турбоскоростные, турбошнековые, центробежные смеси- тели.

Центробежные смесители

Центробежные смесители (рис.15) состоят из корпуса 1, внутри ко- торого размещен усеченный конус 2 с лопастями 3, приводимый во враща- тельное движение от двигателя 4, установленного под корпусом. Основ- ным рабочим элементом смесителя является конус, при вращении которого материал, загруженный внутрь последнего, под действием центробежной силы поднимается по внутренней поверхности его стенок, пересыпается в корпус смесителя и через отверстие 5, имеющееся в нижней части конуса, возвращается на повторную рециркуляцию.

Рис. 15. Схема центробежного смесителя:

1 – корпус; 2 – усеченный конус; 3 – лопасти; 4 – двигатель; 5 – отверстие

Производительность смесителя, работающего по периодическому циклу, определяется по формулам, справедливым для барабанных смеси- телей.

Для определения производительности того же смесителя при непре- рывном процессе необходимо иметь экспериментальные данные о кратно- сти циркуляции.

260