Производство минеральной ваты

 

 

 

 

3.РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ  ВАЛКОВЫХ И МОЛОТКОВЫХ   ДРОБИЛОК

3.1 Расчёт основных параметров валковых дробилок.

Конструктивные  параметры.

Основными параметрами валковой дробилки являются: ширина выходной щели, угол захвата α, диаметр D, длины валков L, частоты их вращения n, и потребляемая мощность N.

Рисунок 1 - Схема для расчёта  валковой дробилки

Определяем ширину выходной щели а, м, из отношения:              

a/d = 0,25,                                               (1.1.1)

где d – диаметр куска материала, d = 85 = 0,085 м [по заданию]

                                       (1.1.2)

Значение D находиться из треугольника ABC (Рис. 1):

                                (1.1.3)

                                     (1.1.4)

где fн=tg(α/2) – коэффициент захвата сырья.                                     

Коэффициент fн трения для прочных пород принимают 0,3, при таких значениях угол α=16,7º, а отношение D/d:

                               (1.1.5)

 

Наибольший диаметр загружаемого материала (d) задан 85 мм, поэтому диаметр вальцов равен:

D=d*17=85*17=1445 мм

Максимально допустимое значение частоты вращения валка (n) определяется условиями отбрасывания частиц материала центробежными силами:

                                         (1.1.6)

ρ – плотность материала, для щебня от 1,4 до 3 г/см³

=1,34 об\с=80,4 об\мин

Для нахождения минимальных  и максимальных значений частоты  вращения валков воспользуемся формулами

                                                                                              (1.1.7)          

                                                                                           (1.1.8)

Длину валка L мм, находят из таблицы 1:

 

 

 

 

^{Таблица  1 - Техническая характеристика отечественных двухвалковых дробилок}

 

		Валковые дробилки
Показатель		с гладкими валками					с рифленым   и гладким валками
Размер  бандажа, мм:
диаметр	400	600	800	1000		1500	600
длина	250	400	500	550		600	400
Максимальная  крупность исходного материала, мм	20	30	40	50		75	60
Пределы        регулирования выходной щели, мм	2—12	2—14	4—16	4—18		4—20	10—30
Частота вращения  валком, об/мин	200	180	150	100		83	175
Окружная  скорость валков, м/с	4,2	5,6	6,2	5,2		6,5	5,5
Мощность    электродвигателя кВт	2X4,5	2X7,5	28	40		55	20
Производительность,    м³/ч, не менее  при выходной щели
минимальной	2,7	4,3	10,8	11,9		13,0	18
максимальной	16,2	30,2	43,0	53,5		65,0	54
Масса, т	2,2	3,4	12,5	15,9		32,4	3,33

 

Выбираем ближайшее значение L=600

 

 

Нагрузки в  основных элементах.

 Усилия в деталях  валковой дробилки определяются  нагрузкой, которая создается  пружинами предохранительного устройства. Эта нагрузка зависит от многих  факторов и может быть вычислена  лишь приближенно.

Предположим, что среднее  суммарное усилие между валками  при дроблении материала равно  Рср (Н). Площадь, на которой будет  действовать это усилие:

                                             (1.1.9)

где L - длина валков, м; l - длина дуги на участке измельчения материала, м,

l = Rα = Dα/2 (R - радиус  валка,  м;  α - угол дуги,  рад.).

При измельчении прочных  материалов α = 16° 70'.

Тогда l = 0,143*D=0,143*1,445=0,21 м.

F=0.6*0,21=0.124 м²

Среднее суммарное усилие (Н) дробления

                   (1.1.10)

где - предел прочности материала при сжатии, кг\см² ( =1200-1800 кг/см2); — коэффициент разрыхления материала, для прочных пород = 0,2-0,3.

1500*1240*20=37200000 Н=37,2 МН

Сила нажатия пружин подвижного валка должна обеспечивать указанные  значения .

Производительность  дробилки.

Производительность валковых дробилок можно вычислить, если представить  процесс дробления как движение ленты материала шириной, равной длине L валка, и толщиной, равной ширине а выходной щели. Тогда за один оборот вала объем (м³) ленты материала, прошедший через выходную щель:

                                           (1.1.11)   

Значит, при n (об/с) производительность (м³/с) дробилки будет:

                                        (1.1.12)

Необходимо иметь в  виду, что при дроблении материалов средней прочности пружины, поджимающие  валки, несколько сжимаются и  валки расходятся. При этом ширина выходной щели может существенно  измениться, что нужно учитывать, особенно при мелком дроблении пород  средней прочности на гладких  вплотную сдвинутых валках, т. е. при  d — 0. Значит Q = 0.

Фактически производительность не равна нулю, так как валки  раздвигаются на ширину b, зависящую от фактических усилий дробления и степени жесткости предохранительных пружин.  Тогда:

                                (1.1.13)

На основании практических данных b = 0,25dk, т. е. в расчетах производитель-

ности ширину выходной щели е учетом деформации пружин принимают  равной 1,25 dk. При dk = 0 фактическое значение b можно определить по средневзвешенному значению dCB готового продукта в каждом конкретном случае.

Так как обычно длина валка  используется не полностью и материал выходит из дробилки в разрыхленном виде, а не плотной лентой, то в  формулу учитывающий степень  разрыхленности материала: принимают  для прочных материалов μ = 0,2-0,3.

Часто в формулу вводят также плотность дробимого материала  ρ (т/м3). Тогда окончательно производительность Q (т/с) валковой дробилки

                      (1.1.14)

т/с=1,152 т\мин

Мощность двигателя.

Мощность двигателя N_дв валковой дробилки с учетом затрат мощности на преодоление всех сопротивлений при работе машины

N_дв = (N₁+N₂) / η,                                         (1.1.15)

где N₁ – мощность, расходуемая на дробление с учетом трения материалов  о валок;

N₂ – мощность расходуемая на трение подшипников;

η – КПД передачи, η = 0,90-0,95

Мощность двигателя N₁ необходима для дробления (Вт):                                                                                   (1.1.16)

где λ – коэффициент, учитывающий  одновременность раскалывания материалов, λ= 0,02

N₁ = 2х3,14х0,8х80х10⁶х0,5х0,33х0,4х0,02х0,45х0,85 = 41517 Вт

Мощность N₂, необходимая на преодоление трения в подшипниках двух валков, Вт:

                                       (1.1.17)

где d_ш – диаметр шейки вала, м;

f₁ – коэффициент трения качения, приведенный к валу, f₁ = 0,001

G – нагрузка на подшипники, Н.

                                                  (1.1.18)

где Q – сила тяжести валка, Н, Q = 25000Н

Вт

N_дв = (41517+3335,5)/0,95 = 47213 Вт = 47,2 кВт

 

 

3.2 Расчёт основных параметров молотковых дробилок.

Для молотковых дробилок основным критерием для расчетов является критическая линейная скорость ротора, при которой возможно разрушение материала заданной крупности.

 

(2.1)

 

где -предел прочности материала при растяжении, =25Мпа;

-объемная масса дробимого материала,  =1400кг/м3;

d-диаметр дробимого материала, d=0,2м.

 

Принимаем 40 м /с.

Исходя из рекомендаций литературы /4/, принимают диаметр дробилки:

 

(2.2)

 

Найдя необходимую скорость удара рабочего органа по измельчаемому  материалу и, задавшись диаметром  дробилки D=1000 мм, мы можем определить необходимую угловую скорость вращения ротора дробилки:

 

(2.3)

 

где R-радиус траектории движения ударного элемента;

Частота вращения ротора связана  с угловой скоростью следующей  зависимостью:

 

(2.4)

 

Длина ротора дробилки определяется следующей зависимостью:

 

(2.5)

 

Принимаем длину ротора дробилки L=800 мм.

Число бил будет зависеть от физико-механических свойств обрабатываемого  материала. Большое количество ярусов будет замедлять прохождение  материала через рабочую зону и, в конечном счете, сказываться  на производительности. А так же пострадает качество измельчения- возможно появление эффекта переизмельчения. При малом же числе бил будет  наблюдаться проскакивание частиц материала и вследствие малого воздействия  на материал, он не будет достигать  требуемой степени дробления. Обычно необходимое количество бил устанавливается  опытным путем. Мы принимаем число  бил:

Nярусов=4

Число ударных элементов  также влияет на все, о чем было сказано выше. Минимальное количество должно быть не менее 2, чтобы уравновесить вал ротора. Большое их количество снижает силу удара по частицам материала. Мы принимаем:

Nэл=4.

 

3.2.1 Определение производительности

 

По условию задания  производительность дробилки должна быть до 25 т/час. Определим производительность в кубометрах:

 

(2.6)

 

где g - объемная масса материала, g = 1,4 т/м3;

 

 

3.2.2 Определение мощности на привод дробилки

 

Для определения мощности на привод дробилки воспользуемся формулой ВНИИСтройдормаша, разработанной на основе закона поверхностей:

 

(2.7)

 

где -энергетический показатель разрушения материала, =3,6 Вт´час/м2;

-производительность дробилки, =17,86м3/час;

-степень дробления,  =200/8=25;

-КПД дробилки, =0,8;

-КПД привода,  =0,94.

Принимаем электродвигатель АИР160М6 мощностью 15 кВт

Частота вращения n=970 об/мин. Кратность пускового момента=2.

 

 

РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ  ГАЗА ДЛЯ ФРАКЦИИ 10-20.

Рассчитываем в качестве примера горение природного газа Саратовского месторождения.

Задано:

1.объемный состав газа(%)

Всего 100%.

2.влагосодержание воздуха,  согласно климатологическим таблицам  d составляет 10 г. на 1 кг сухого воздуха.

3.природный газ сжигается  во вращающейся керамзитообжигательной  печи. Требуемая температура обжига  t=1100˚C

Определить: количество, влагосодержание и энтальпию дымовых газов и расход воздуха на горение топлива.

Решение:

Определим калориметрическую  температуру горения

t =t /ŋ              t = 1000˚C/0.8=1375

Для проектных расчетов объемной теплоемкости продуктов горения допустимо пользоваться приближенной формулой

Сд=1,355+0,0000755t

Cд=1.355+0.0000755*1375=1.459 кДж

α=(Qn+t *C )/(V *t +Cg- V *C *t )= 2.14

Определяем объемный состав дымовых газов:

100V =100V *α=2036,38

Определяем влагосодержание  дымовых газов на 1 кг сухого воздуха

dд=6Н2О/Lcд=177,5/17,58=10,09

Lсд-  масса сухих дымовых газов от сжигания 1м топлива

Lсд=Lд-GH2O=(1235-177.5)/100=17.58

Энтальпию продуктов горения, отнесенную к 1 кг сухих дымовых газов, определяют по формуле:

Iд=(Qn+Vв*Сд* α*tв+tт*Gт)/17,58=(36400+9,67*1,4*2,14*10+10*1,7)/17,58=2086,73 кДж/кг

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. «Строительные машины  и оборудование»: учебник для  вузов/ В. П. Сергеев; -М.: Высшая  школа, 1987. -376 с.

2.  «Дробилки. Конструкция,  расчёт, особенности эксплуатации»:  Б. В. Клушанцев, А. И. Косарев,  Ю. А. Муйземнек; -М.: Машиностроение, 1990. 320с.

3. «Процессы в производстве  строительных материалов»: А.  Б. Лошкарёв, Д. А. Трапезников,  В. Б. Пономарёв, А. Н. Клинкин

4. Камалов С.А., Ли К.А.    География размещения месторождений 
природных ископаемых Уральской области и их народнохозяйственной 
применение. Уральск: 1992. - 139 с.

5.Котляр В.Д. Опоки – перспективное сырье для стеновой керамики / В.Д. Котляр, Б.В. Талпа // Строительные материалы. – 2007. – № 2. – С. 31–33. 
6.Котляр В.Д. Классификация кремнистых опоковидных пород как сырья для производства стеновой керамики / В.Д. Котляр // Строительные материалы. – 2009. – № 3. – С. 36–39. 
7.Котляр В.Д. Вещественный состав и дообжиговые керамические свойства глинистых опок / В.Д. Котляр, Д.И. Братский, А.В. Устинов // Инженерный вестник Дона. Электронный журнал (http://www.ivdon.ru) – 2010. – № 4. 
8.ГОСТ 21216.9-93. Сырье глинистое. Метод определения спекаемости. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1995. – 18 с.