Принцип работы барабанной мельницы

Технологическая схема производства гипса. Расчет габаритных размеров барабанной мельницы, требуемой частоты вращения и мощности. Поверочный расчет зубчатой передачи. Проверка условия прочности зубьев колеса. Коэффициент неравномерности нагрузки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

Производство строительных материалов России, сегодня развивается, но, всё равно, при более низком качестве, стоимость продукции приближается к мировым уровням из-за более высоких экономических трат на производство. Из-за больших дополнительных трат на производство строительных материалов, не смотря на низкое качество продукта, стоимость получается неоправданно высокой. И это выражается не только в небольшом ассортименте таких изделий, но и в их низких показателях долговечности, экологической безопасности, внешнего вида и качества. Все дело в том, что у предприятий не остается денег на модернизацию производства, они вынуждены работать с «тем, сто есть», то есть, с практически полностью изношенным оборудованием, которое еще в прошлом веке было признано устаревшим. Да и само качество сырья, используемого в процессе производства, не выдерживает мировых требований в этой области.

В то же время, у той продукции, которая производится отечественными предприятиями, есть огромный рынок сбыта, множество людей и предприятий готовы приобретать именно отечественные материалы для строительства. Сегодня имеются позитивные подвижки: отечественные производителя стремятся к выпуску более качественных строительных материалов, они представлены на рынке в большем объеме, а на некоторых направлениях и вовсе наблюдается замещение и смещение иностранных производителей.

Выжнейшим технологическим процессом при производстве цемента, извести, керамических изделий и т.п. является измельчение различных материалов до частиц размером менне десятых долей мм.

Энергоемкость процесса помола большая. Однако на измельчение материалов расходуется лишь часть энергии, потребляемой помольной машиной. Значителная часть ее теряется в виде тепла, звука, а также на изнашивание рабочих органов и т.д. Учитывая, что тонкому измельчению подвергаются большие массы материалов (сотни миллионов тонн), становится очевидно экономическое значение совершенствования этого процесса и оборудования.

В современном производстве для помола материалов используют барабанные (шаровые и стержневые), среднеходные, ударные, вибрационные и струйные мельницы. Развитие конструкций этих аппаратов, снижение стоимости и увеличение долговечности позволят улучшить технико-экономические характеристики и эффективно применять их.

Задача данного проекта - изучить принцип работы барабанной мельницы, описать классификацию, указать преимущества и недостатки данного агрегата, описать патенты на изобретения, т.е. произвести литературно-патентный анализ на основе различных источников литератцры. Также необходимо произвести конструирование и расчет параметров агрегата [1].

1 

1. Литературно-патентный анализ

1.1 Литературный анализ

Барабанные (шаровые) мельницы относятся к машинам для тонкого измельчения (помола). К таким машинам также относятся: молотковые, кольцевые, трубные, вибрационные мельницы, а также мельницы струйной энергии. Шаровые мельницы могут быть классифицированы по следующим основным признакам:

По конструкции барабана и наличию перегородок:

1) цилиндрические однокамерные и многокамерные;

2) конические.

По принципу работы:

1) периодического действия (рисунок 1, а);

2) непрерывного действия -- с периферической разгрузкой и с разгрузкой через полую цапфу (рисунок 1, б-д).

По роду футеровки и характеру мелющих тел:

1) с неметаллической футеровкой и металлическими, мелющими телами;

2) с металлической футеровкой и металлическими мелющими телами - шарами, короткими цилиндрами или стержнями.

По конструкции привода:

1) с периферийным (шестеренчатым) приводом;

2) с центральным приводом.

По способу загрузки и разгрузки материалов:

1) через люк (рисунок 1, а);

2) через пустотелые цапфы (рисунок 1, б,д);

3) с загрузкой через цапфу и разгрузкой сквозь стенки барабана

(рисунок 1, в).

Мельницы могут работать в открытом или замкнутом цикле при условии непрерывного действия. В последнем случае выведенный из мельницы материал, подвергается сортировке и крупные частицы возвращаются в мельницу на домол. при такой схеме работы материал, измельченныйдо требуемого размера частиц, непрерывно удаляется из мельницы, что повышает эффективность ее работы. В барабанных мельницах можно размалывать материал, как сухим, так и мокрым способом.

Рисунок 1 - Основные схемы барабанных мельниц

В барабанных мельницах материал измельчается внутри полого вращающегося барабана, в который помещены тела (шары, стержни). При вращении барабана мелющие тела и материал сначала движутся по круговой траектории, (рисунок 2) а затем, отрываясь от стенки, падают по параболе. помол материала осуществляется в результате истирания при относительном перемещении шаров и частиц материала, а также удара шаров по материалу при падении их с некоторой высоты.

Барабан мельницы приводится во вращение через зубчатый венец или через центральную цапфу (рисунок 1, ж)



Рисунок 2 - Схема движения шаров в барабанной мельнице

Преимущества шаровых мельниц: высокая тонкость помола, однородность материала, легкость регулирования степени измельчения, простота и надежность конструкции.

Их недостатки: большой расход энергии, большие масса и размеры, резкий шум при работе.

Шаровые мельницы периодического действия используют в основном для тонкого помола мокрым способом многокомпонентных смесей при производстве электротехнического и хозяйственного фарфора, фаянсовых строительных изделий, глазурей, эмалей и других материалов. Производительность при мокром помоле на 25...30% выше, чем при сухом, так как вода способствует быстрейшему измельчению.

Мельница периодического действия состоит из барабана и привода. Барабан опирается на два подшипника, в средней части имеет люк, через который осуществляют загрузку и выгрузку материала, воды и мелющих тел. Во время работы люк закрыт крышкой. Диаметр барабанов таких мельниц 1000...2300 мм.

Короткие цилиндрические мельницы непрерывного действия с разгрузкой через полую цапфу широко применяют для сухого и мокрого помола. Материал питателем подается через одну из полых цапф, размалывается, продвигаясь вдоль барабана, и разгружается через противоположную цапфу. Чем больше подается материала на помол, тем быстрее он проходит через мельницу, тем крупнее частицы на выходе и выше производительность.

Однокамерная мельница с диафрагмой (рисунок 3) представляет собой цилиндрический барабан 6, к которому прикреплены торцовые днища 4. Днища отливают совместно с полыми цапфами, которыми барабан опирается на подшипники, имеющие самоустанавливающиеся вкладыши 2. Барабан и днища со стороны загрузки футерованы стальными бронеплитами, которые к днищукрепятся болтами, а в барабане располагаются параллельными, примыкающими друг к другу кольцами. В каждом кольце рядовые бронеплиты 13 замыкаются клиновой плитой 14, прикрепляемой к барабану двумя болтами. Шары общей массой 3000 кг загружают через люк, который закрывают крышкой 5. Для облегчения загрузки и разгрузки материала полые цапфы снабжены конусными втулками 3 и 11, расширяющимися в направлении движения материала. При мокром помоле материал в барабан подают улитковым питателем 1, который при каждом обороте барабана зачерпывает порцию материала из бассейна и направляет ее в конусную втулку 3. Производительность мельницы регулируют изменением уровня материала в питающем бассейне.

Рисунок 3 - Однокамерная мельница с диафрагмой



По мере продвижения вдоль барабана материал измельчается и выходит через втулку разгрузочной цапфы. Для ускорения разгрузки мельница снабжена диафрагмой 8, которая имеет радиальные перегородки (лифтеры) 9 и конические отверстия, а для предохранения от повреждения шарами прикрыта колосниковыми плитами 12 и сплошными бронеплитами. Для удаления излишка пульпы при случайной перегрузке мельницы служит труба 10. При грубом помоле диафрагма увеличивает производительность мельницы на 15...30%, при тонком поломе ее эффективность снижается. В этом случае обычно применяют мельницы со свободной разгрузкой через полую цапфу. Барабан мельницы вращается от электродвигателя через клиноременную передачу и зубчатую пару с венцовой шестерней 7. Частота вращения барабана в минуту 28. Мощность электродвигателя 55 кВт. Производительность при мокром помоле и измельчении материала от 60 до 0,85 мм равна 6 т/ч, до 0,21 5мм -- 3 т/ч, до 0,07 мм-- 1,5 т/ч.

При помоле мягких материалов применяют короткие цилиндрические мельницы с разгрузкой через полую цапфу, у которых вместо шаров мелющими телами являются стальные цилиндрические стержни, примерно равные длине барабана мельницы. Эффективность измельчения мягких материалов в стержневых мельницах объясняется интенсивным истирающим действием стержней при их перекатывании и вращении.

Для повышения производительности шаровой цилиндрической мельницы при сохранении высокой тонкости помола достаточно удлинить барабан. В этом случае увеличение скорости продвижения материала вдоль барабана увеличит производительность, но время его нахождения в барабане будет достаточным для тонкого помола, длина трубных мельниц превышает их диаметр в3...6 раз. Однокамерные трубные мельницы устроены так же, как и короткие, но обладают более высок...