|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХСтр 1 из 9Следующая ⇒
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Горные машины»
П.В. Цыбуленко
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ Конспект лекций, часть I
Рекомендовано учебно-методическим объединением высших учебных заведений Республики Беларусь по образованию в области горно-добывающей промышленности для студентов специальности 1-36 10 01 «Горные машины и оборудование» по направлению 1-36 10 01-03 «Обогатительно-перерабатывающее производство» Минск 2010 УДК 622.2(075.8) ББК 33.3я7 Ц 82
Р е з е н з е н т ы : Н.И. Березовский, Г.А. Куптель
Цыбуленко, П.В. Ц 82 Машины и оборудование обогатительных и перерабатывающих производств: конспект лекций, часть 1 / П.В. Цыбуленко.- Минск: БНТУ, 22010.- 60 с.
В конспекте лекций изложено назначение, устройство, работа и расчет оборудования приемных бункерных устройств, механизмов для разгрузки, дозирования и перемешивания горных пород.
УДК 622.2(075.8) ББК 33.3я7
ISBN Цыбуленко П.В., 2010 БНТУ, 2010 Содержание дисциплины «Машины и оборудование обогатительных и перерабатывающих производств» включает изучение широкой номенклатуры машин и оборудования, применяемых при переработке и обогащении горных пород (калийная руда, торф, бурые угли, сырье строительных материалов). Вследствие ухудшения горно-геологических условий добычи полезных ископаемых, а также снижения их качественных характеристик, возрастает роль процессов обогащения, что способствует созданию новых обогатительных и перерабатывающих машин и оборудования. Задачей курса является приобретение студентами знаний в области комплексной механизации процессов обогащения и переработки горных пород, навыков расчета и конструирования машин и оборудования для получения продукции из горных пород. В первой части методического пособия рассматриваются вопросы, касающиеся приемных бункерных устройств, оборудования для разгрузки, дозирования и перемешивания горных пород.
Тема 1. СТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ МАШИН Вопросы для самоконтроля
1. Что понимается под термином «машина»? 2. Какие виды машин применяются в производстве? 3. Перечислите группы машин, объединенные по функциональному признаку. 4. Сформулируйте основные требования, предъявляемые к перерабатывающим машинам.
Тема 2. БУНКЕРЫ Вопросы темы: Назначение и классификация бункеров. Истечение материала из выпускных отверстий бункеров. Давления на стенки бункеров. Определение эквивалентных давлений и условное преобразование листов стенок бункера. Расчет обшивки и опор бункеров.
Для большинства сыпучих тел
x =
где f0 – коэффициент межчастичного трения сыпучего тела. Подставляя в формулу (2.4) значение местного давления, получим
Если принять среднее для распространенных насыпных грузов значение x = 1,6 то
После подстановки в формулу (2.6) q = 9,81 м/с2 получим
а коэффициент истечения
Пропуская способность Q б (т/ч) непрерывно действующих бункеров определяется количеством материала, проходящего в единицу времени через выпускное отверстие Q б = 3,6
где F0 – площадь выпускного отверстия, м2;
Давления на стенки бункера На стенки бункера, заполненного материалом, действуют давления от массы материала, которые зависят от физико-механических свойств материала (плотности, влажности, сыпучести), а также от коэффициента трения материала о стенки, способа формирования материала в бункере, формы бункера и др. Давление на дно бункера Если материал по своим физико-механическим свойствам близок к жидкости, то вертикальное давление Ру (Па), действующее на дно бункера, близко к гидравлическому
Ру =
где h – глубина расположения рассматриваемой точки над уровнем материала, м;
q – ускорение силы тяжести, м/с2. Для материалов хорошо сыпучих в результате действия сил внутреннего трения, а также сил трения материала о стенки бункера давление на дно уменьшается. Это влияние учитывает коэффициент зависания Кз. Тогда
Ру = Коэффициент Кз тем выше, чем большее значение имеет коэффициент бокового распора
К3 = где x = f – коэффициент трения материала о стенки бункера; R 0 – гидравлический радиус (отношение площади дна бункера к периметру), м. При загрузке бункера с большой высоты или возможности образования внутри бункера пустот и затем резкого падения материала давление на дно бункера значительно увеличивается. Это явление учитывает коэффициент динамики К q. Для бункеров, оборудованных вибраторами, К q = 1,3 Давление на дно бункера с учетом всех вышеизложенных факторов
Ру =
Металлических бункеров
Стенки бункеров изготавливаются из стальных листов, которые крепятся по углам каркаса бункера. Привести точное уравнение для расчета этих листов нельзя в силу неопределенности их закрепления и переменного давления по высоте. При расчете листов прямоугольных панелей применяется метод расчета пластин нагруженных равномерным давлением. При использовании этого метода для расчета треугольных и прямоугольных листов применяется способ условного преобразования указанных контуров в прямоугольные, а переменное по высоте давление на листы приводят к среднему давлению, которое и используется в качестве расчетного. Под действием массы загруженного материала стенки бункера подвергаются деформации изгиба и растяжения. Однако, составляющая растягивающих напряжений мала по сравнению с изгибом, что позволяет ею пренебречь. Максимальный изгибающий момент от нормальных давлений Рн будет действовать относительно оси X–Х в середине длинной стороны (рис 2.4).
Рис. 2.4. Схема нагружения листа бункера
МИ =
где а – меньшая сторона, м; в – большая сторона, м; РН – нормальное давление на панель, Па; Таблица 2.1
По МИ можно определить толщину листа обшивки бункера. Момент сопротивления прямоугольного листа
Известно, что
отсюда
где К – коэффициент запаса, зависящий от степени коррозии металла (0,1–0,2), мм;
Ст. 2 – Ст. 3 – Нормальное давление, действующее на отдельные элементы стенок, изменяется по высоте бункера. Для расчета листа приводят переменное давление к эквивалентному, постоянному по высоте бункера. При этом для расчета эквивалентных давлений применяются следующие уравнения: а – для прямоугольной панели –
где б – для треугольной панели –
в – для трапецеидальной панели –
Для расчета толщины треугольных и трапецеидальных листов обшивки необходимо произвести их преобразование в прямоугольную форму. Для этого пользуются следующей методикой (рис. 2.5, 2.6). Основой метода является равенство площадей исходного и преобразованного листа.
Преобразование треугольного листа в прямоугольный
Рис. 2.5.
Для этого параллельно основанию АВ проведем через центр тяжести треугольника прямую Е F до пересечения с линиями АС и СВ. Длина Е F и есть расчетная ширина преобразованного прямоугольника. Из рис. 2.5. стороны
Преобразование трапецеидального листа в прямоугольный
Рис. 2.6.
Шиберные затворы Шиберные затворы имеют вид плоской задвижки, перемещающиеся в пазах, расположенных по сторонам прямоугольного выпускного отверстия. Приводятся в действие ручным рычажным одно- или двух- реечным механизмом с помощью механического привода или гидропневмоцилиндров. Затворы этого типа применяются для бункеров, работающих на хорошо сыпучих материалах. Схема затвора с механическим приводом представлена на рис. 3.1. Для затворов больших размеров и воспринимающих большие нагрузки вместо направляющих скольжения применяют роликовые опоры. Расчет шиберных затворов сводится к определению усилия, необходимого для открытия шибера затвора, которое наибольшее в начальный момент трогания с места. При открывании затвора по направляющим скольжения действуют следующие силы сопротивления (рис. 3.2). Усилие открывания определяется
Р = (Р1 + Р2) . К3.
Учитывая, что Р1 = Ру . а . в . f1 и Р2 = (Ру . а . в + mш . q). f2, получим
Р = [Ру . а . в . f1 + (Ру . а . в + m ш . q) . f2] . K3,
Рис. 3.1. Схема шиберного затвора 1 – металлоконструкция; 2 – опорный ролик; 3 – шибер; 4 – рейка; 5 – вал; 6 - зубчатое колесо
Рис. 3.2. Схема действия сил на шибер Р1 – сила сопротивления от трения материала по шиберу; Р2 – сила сопротивления в направляющих шибера
где m ш – масса шибера, кг; f1 и f2 – коэффициенты трения материала по шиберу и шибера по направляющим; q – ускорение силы тяжести; Ру – вертикальное давление, действующее на затвор, Па; К3 – коэффициент запаса, учитывающий возможность перекоса и заедания затвора, К3 = 1,25-1,5. При движении шибера по направляющим качения усилие открывания (рис. 3.3.)
Р = (Р1 + Р3 + Р4 .
где Р3 – сопротивление качению шибера по ролику,
Р3 = Р . а . в . К,
где К = 0,01–0,012 – коэффициент сопротивления качению стали по стали; Р4 – сопротивление трения в оси ролика, которое определяется
Р4 = (Ру . а . в + m ш . q) . f3,
где f3 – коэффициент трения в оси ролика; d – диаметр оси, м; D – диаметр ролика, м. Скорость открывания затвора
где t – время перемещения затвора в крайнее положение, с. Мощность, затрачиваемая на перемещение затвора
Рис. 3.3. Схема действия сил на ролик
Секторные затворы Челюстной затвор состоит из двух секторов или челюстей 1 (рис. 3.4, б), которые соединены между собой зубчатыми секторами 2, находящимися в зацеплении. Обе челюсти открываются и закрываются одновременно. Челюстные затворы лучше приспособлены для частых открываний и закрываний бункеров и регулирования подачи материала. При расчете секторного или челюстного затвора учитывается, что наибольший момент необходимо приложить в начале открывания затвора. Суммарный момент сопротивления складывается из потерь на трение в цапфах или подвесках М1 и от трения материала о сектор М2.
Рис. 3.4. Схема затворов: а – секторный, б – челюстной
М = М1 + М2.
Момент М1 = F1 .
где F1 – сила трения в цапфе, Н; Р у – давление, действующее на затвор, Па; mc – масса сектора, кг; f ц – коэффициент трения в цапфе; d ц – диаметр цапфы, м; а и в – размеры выпускного отверстия, м. Момент
М2 = F2 . R = Ру . а . в . f1 . R,
где F2 – сила трения материала о сектор, Н; f1 – коэффициент трения материала о сектор; R – радиус вращения сектора, м. Усилие, необходимое для открывания секторного затвора
Р = М / R Н.
Пальцевые затворы Применяются для выпуска из бункеров кусковых и мелкокусковых материалов. Работает по принципу перекрывания выпускных наклонных желобов (поз 1, рис. 3.5) бункера. Рабочим органом пальцевого затвора является пальцевая решетка 2, шарнирно закрепленная в желобе. Элементы решетки (пальцы) выполнены из круглого прямоугольного профиля и изогнуты под углом
Рис. 3.5. Пальцевый затвор
Расчет сводится к определению усилия Р, необходимого для подъема пальцевой решетки. Это усилие определяется при рассмотрении равновесия сил, действующих на затвор относительно точки О. Сумма моментов относительно точки О должна быть равна нулю
Отсюда
где G – усилие, действующее на пальцы от давления материала, Н; Gp – сила тяжести решетки, Н; f – коэффициент трения материала о пальцы; Усилие на пальцы
G = P . F м,
где Р – давление, действующее со стороны материала на пальцы, Па; F – площадь соприкосновения пальцев с материалом, м2. При расчетах рекомендуются следующие соотношения конструктивных параметров: Н = (0,6–0,9) . В, м; длина пальцев принимается (1,8–2,5) . Н, м. Лотковые затворы
Применяются для различных по крупности материалов, из-за чего они нашли широкое применение. Рабочим органом лоткового затвора является шарнирно закрепленный под выпускным отверстием лоток (рис. 3.6). При закрытом положении затвора лоток 1 находится в горизонтальном положении. При перемещении лотка относительно шарнира О на угол больший угла естественного откоса материала, последний скользит по дну лотка и удаляется из бункера. Кроме этого с увеличением угла наклона лотка соответственно увеличивается скорость движения материала и его производительность. Подъем и опускание лотка осуществляется с помощью пневмо или гидроцилиндра, связанных с проушиной 2. Для уменьшения нагрузок на привод в затворе имеется противовес 3. Расчет затвора сводится к определению усилия Р, необходимого для подъема лотка с находящимся на нем материалом.
Рис. 3.6. Схема лоткового затвора
Для расчета затвора принимаем следующие обозначения: В – сторона квадрата выпускного отверстия, м; В1 – ширина лотка, м; L – длина лотка, м; h ср – средняя высота загрузки лотка, м;
q – сила тяжести одного погонного метра лотка, Н; Q – сила тяжести сыпучего материала на лотке, Н; G0 – сила тяжести контр груза, Н;
Рассматривая действие сил относительно оси поворота О получим
Среднюю высоту загрузки лотка по его длине можно с запасом считать h ср = 0,4 . В1, следовательно, сила
Q = B1 . L . 0,4 . В1 . Принимая
Р =
Вопросы для самоконтроля 1. Для чего применяются затворы сыпучих материалов? 2. Перечислите основные конструктивные элементы шиберного затвора. 3. Определите усилие для открывания шиберного затвора на направляющих скольжения. 4. Определите усилие для открывания затвора на направляющих качения. 5. Устройство и расчет секторного и челюстного затвора. 6. Дайте область применения пальцевого и лоткового затворов. 7. К чему сводится расчет пальцевого и лоткового затворов. 8. Рассчитайте усилие для подъема лоткового затвора.
Скребковые питатели Применяются для выгрузки материала из бункера. Верхняя ветвь питателя находится внутри бункера и перемещается по его дну. Скребки захватывают материал и передвигают его по дну к разгрузочному окну. Вследствие того, что высота скребков выше выступов на полотне пластинчатого питателя, сцепление их с материалом лучше и поэтому скребковые питатели используются для разгрузки волокнистых материалов. Производительность (т/ч) пластинчатых и скребковых питателей определяется
Q = 3,6 . Впл . h . v . p . k общ, (4.1) где Впл и h – соответственно ширина и высота разгрузочного окна, м; v = 0,02 k общ – обобщенный коэффициент, учитывающий физико-механические свойства дозируемых материалов и параметры питателя, k общ = 1,29 Мощность привода Рпл пластинчатого питателя, используемого в качестве дна бункера, отличается от расчета обычного пластинчатого питателя тем, что на подвижный слой передается давление вышележащего материала. Вертикальное давление (Па) на подвижный слой определяется глубиной Н его залегания
рв = р . Н . q . k зав,
где k зав – коэффициент зависания, учитывающий трение материала при опускании о стенки бункера (см. расчет бункеров). Горизонтальное давление (рис. 4.1, б) на боковые стенки (пренебрегая его изменением по высоте подвижного слоя)
p бок =
где При перемещении полотна пластинчатого питателя преодолеваются силы: трения F1 подвижного слоя материала о неподвижный; трения
F1 = рв . Впл . L . f вн, (4.3) W гр = (рв . В + q 0 . q) . L . w, (4.5) W пор = q0 . q . L . w, (4.6)
где f вн и f – внутренний и внешний коэффициенты трения (торф о стенку бункера); w – коэффициент сопротивления движению катков цепей питателя по направляющим; L – длина бункера (при расчете питателей бункера сырья ТБЗ длину питателя принимают равной длине бункера, для схемы, приведенной на рис. 4.1, L = q 0 – масса 1 м длины движущихся частей питателя, кг. Мощность Рпл.пит (кВт) двигателя привода пластинчатого питателя
Рпл.пит =
где составляющие силы определяются по формулам (4.3)–(4.6). При расчете мощности привода скребкового питателя следует учесть силу трения F3 подвижного слоя по дну бункера (увеличением общей высоты слоя материала на величину h можно пренебречь)
F3 = pB . B . L . f .
При вычислении W гр по формуле (4.5) не учитывается давление материала на подвижные элементы питателя
W гр = W пор = q 0 . q . L . w. (4.7)
Тогда мощность (кВт) двигателя привода скребкового питателя
Ленточные питатели отличаются от пластинчатых тем, что под бункером устанавливается короткий ленточный конвейер, но при этом длину
Барабанные питатели
Принцип действия барабанного питателя сводится к тому, что смонтированный на горизонтальной оси барабан перекрывает выпускное отверстие бункера. При вращении барабана материал увлекается силой трения и равномерно подается на приемный конвейер. Производительность барабанных питателей находится в пределах 10–150 м3/ч и регулируется с помощью частоты вращения барабана, а также высотой поднятия шибера (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Схема барабанного питателя 1 – бункер; 2 – барабан; 3 – рукав; 4 – шибер
Производительность барабанного питателя
где F = h ш .В – площадь выпускного отверстия, м2 (h ш – высота поднятия шибера; В – ширина питателя);
Давление, действующее на затвор, относят к так называемым «местным», зависящим от способа формирования материала в бункере, и определяют
где R – гидравлический радиус выпускного отверстия ( f вн – коэффициент внутреннего трения материала; m – коэффициент подвижности; k ф – коэффициент формирования материала в бункере (k ф = 2 при неподвижном материале; k ф = 1 при движении). Для большинства сыпучих грузов m . f вн ≈ 0,18, тогда
Рз = 5,6 . k ф .
Мощность на работу затвора
N = (M1 + M2 + M3) . ω, Bт
где М1 – момент сопротивления при сдвиге материала на уровне шибера, Н.м; М2 – момент сопротивления в цапфах барабана, Н.м; М3 – момент сопротивления от трения материала о боковую поверхность, Н.м;
где F1 – сила сопротивления сдвигу материала, F1 = Pз . а .В . f внт (f внт – коэффициент внутреннего трения материала); D – диаметр барабана, м.
где m б – масса барабана, кг; f ц – коэффициент сопротивления в цапфах; d ц – диаметр цапфы, м.
где L – длина дуги, по которой движется материал, м; f – коэффициент трения материала о внутреннюю поверхность барабана; ε – коэффициент бокового давления; Рб – боковое давление на боковую поверхность, Па. Шлюзовые питатели Шлюзовые питатели применяются для подачи материала в аппараты с повышенным или пониженным давлением (топки, сушилки, пневмотранспортные установки). Состоят из цилиндрического барабана 1 (рис. 4.3), на поверхности которого вдоль продольной оси закреплены лопасти 2. При вращении барабана лопасти захватывают материал и перемещает его к нижнему разгрузочному окну. Производительность шлюзового питателя
где V – объем одной ячейки барабана, м3; z – число ячеек, шт; n – частота вращения барабана, с-1; p – насыпная плотность материала, кг/м3;
Рис. 4.3. Схема шлюзового питателя 1 – бункер; 2 – барабан
Мощность на валу барабана определяется по аналогии с барабанным питателем при коэффициенте трения в опорах цапф (f ц = 0,05 – для подшипников качения и f ц = 0,15 – для подшипников скольжения).
Винтовые питатели Широко используются на заводах благодаря главному их достоинству – герметичности. Винтовой питатель (рис. 4.4) состоит из вала с приваренным к нему винтом 1, концевых подшипников 2 и привода. Вследствие небольшой длины питателей 1–3 м промежуточный подшипник не применяется. Для уплотнения материала и создания герметичности винт питателя в средней части делается с меньшим шагом.
Рис. 4.4. Схема винтового питателя 1 – винт; 2 - подшипники
Производительность винтовых питателей
где Dв и dв – диаметры винта соответственно наружный и внутренний, м; S – шаг винта (S ≈ Dв), м; Ψ = 0,8 – коэффициент использования объема винта. Мощность приводного двигателя
где к3 = 1,1 LГ – длина горизонтальной проекции питателя, м; ω – коэффициент сопротивления (для неабразивных материалов ω = 1,2 Н – высота подъема (для наклонных питателей), м. Если питатель установлен таким образом, что воспринимает часть веса материала, находящегося в бункере, то дополнительную мощность на преодоление этого сопротивления следует учесть аналогично, как в круглом затворе. Крутящий момент на валу Мкр = Р . 1000 / ω Н.м,
где ω – угловая скорость вала, рад/с. Продольная сила на винт
где r = (0,7
φ – угол трения материала о винт.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение понятию питатель. 2. Как классифицируются питатели? 3. Перечислите основные конструктивные элементы пластинчатого питателя. 4. Выполните расчёт производительности и мощности питателя. 5. Назовите отличие ленточного питателя от пластинчатого питателя. 6. Устройство и расчёт барабанного питателя. 7. Назовите область применения шлюзовых затворов и приведите его конструкцию. 8. Устройство и расчёт винтового питателя.
Тема 5. ДОЗАТОРЫ Вопросы темы: Назначение дозаторов. Ленточный дозатор с механической связью. Тарельчатый дозатор.
Дозаторы применяются для точной дозированной подачи материала при составлении смесей определенной рецептуры. Дозирование материалов может осуществляться по объему и массе. Объемный метод пригоден только для дозирования порошкообразных материалов, имеющих постоянный гранулометрический состав и не склонных к слипанию и комкованию. Точность дозирования по массе более высокая, так как в этом случае не влияет изменение плотности исходного материала. Объемные дозаторы проще по устройству, но их точность ниже, чем у весовых.
Ленточный дозатор
При непрерывном технологическом процессе широко используют автоматические дозаторы непрерывного действия, которые за определённый отрезок времени подают равномерным потоком заданное количество дозируемого материала. Ленточный стационарный дозатор с механической связью датчика и регулятора (рис. 5.1) для сыпучих материалов состоит из приемной воронки 5, короткого ленточного конвейера, который служит весовой платформой дозатора, и весового рычажного механизма с грузоприёмным роликом, расположенным под весовым участком ленты. На раме 1 дозатора смонтирован ленточный конвейер, ведущий барабан 3, который приводится в движение от электродвигателя 2. Над лентой 9 дозатора на стойке 4 установлена приёмная воронка 5. Материал из воронки поступает на ленту дозатора, которая захватывает материал и вытягивает его из воронки. Весовой механизм дозатора представляет собой рычаг с весовым роликом 8 на одном плече. На ролик действует сила тяжести ленты с находящимся на ней материалом. Другое плечо рычага тягой соединено с коромыслом 10, на котором имеется гиря 7. Если материал поступает равномерным потоком, то коромысло находится в равновесии. Как только масса материала изменится, изменится и давление на ролик. Когда количество материала на ленте увеличится, ролик начнёт опускаться, одновременно другой конец рычага через тягу будет поднимать правое плечо коромысла. Вследствие этого левое плечо коромысла и связанная с ним заслонка 6 начнут опускаться, уменьшая впускное отверстие приемной воронки. В результате выход материала на ленту будет уменьшаться до тех пор, пока не восстановится заданная производительность. При уменьшении количества материала на ленте произойдет обратное – грузоприёмный ролик поднимется и коромысло поднимет заслонку, вследствие чего увеличится подача материала на ленту.
Рис. 5.1 Ленточный стационарный дозатор с механической связью датчика и регулятора
Производительность дозатора
Q = 3600 . v . m т/ч, (5.1)
где v – скорость ленты, м/с; m – масса материала на 1 м ленты, т.
Тарельчатый дозатор
Тарельчатый дозатор представляет собой вращающийся диск 5 (рис. 5.2, а), на который высыпается материал из бункера 1. Неподвижным скребком 3 материал сгребается с диска и направляется в рукав 4. Регулирование производительности питателя осуществляется с помощью подвижной манжеты 2, которая перемещается гидроцилиндром 6. Тарельчатые питатели могут использоваться при работе с любыми материалами. Но из-за сложности герметизации на заводах по переработке торфа распространение получили только для дозирования различных минеральных компонентов.
Рис. 5.2. Схемы тарельчатого питателя (а), действующих на частицу сил (б) и схема (в) для определения производительности питателя
Частота n вращения диска питателя подбирается таким образом, чтобы сбрасывание частиц материала под действием центробежной силы не происходило (для организации правильной разгрузки материала в месте установки скребка). Частица массой m находится под действием сил трения Ff = m . g . f (5.2)
и центробежной силы Fц = m .
где v – окружная скорость вращения диска, м/с; n – частота вращения диска, с-1. Для удержания частицы на поверхности диска должно быть соблюдено условие (рис. 5.2, б) Ff > Fц. Используя формулы (5.2) и (5.3), получаем
где R1 – радиус основания конуса, м, f – коэффициент трения материала по диску. Радиус (рис. 5.2, в)
R1 = D / 2 +│h / (tg φ)│, (5.5) где D – внутренний диаметр манжеты, м; φ – угол естественного откоса в движении; h – зазор между манжетой и диском. Производительность Q т.пит тарельчатого питателя при наибольшем съеме материала с диска (снимается кольцо, в поперечном сечении имеющее фигуру треугольника ABC – рис. 5.1, в)
Qт.пит = 3,6 Ω ABC 2 π . R ц.т . п . где R ц.т – расстояние от центра тяжести треугольника ABC до оси вращения R ц.т = R + h / (3 tgφ); Ω ABC – площадь поперечного сечения срезаемой фигуры
Ω ABC = Тогда Q т.пит = 3,6 = 3,6 Мощность двигателя питателя складывается из двух составляющих: Сила трения
где f1 – коэффициент трения материала по дну диска. Используя формулы (5.6) и (5.7), получаем
Скорость vм (м/с) перемещения материала вдоль скребка может быть прибавлена к скорости перемещения центра тяжести треугольника ABC, так как материал течёт сплошным непрерывным потоком
v м = 2π . R ц.т . n = 2π(R + Тогда составляющая мощности (кВт)
При перемещении материала на скребок действует сила, равная силе трения материала по диску. Скребок установлен на диске под углом β. Нормальная к скребку сила равна
где f2 – коэффициент трения материала по скребку. Тогда Общая мощность (кВт) электродвигателя
P т.пит = (
Вопросы для самоконтроля
1. Для чего предназначены дозаторы? 2. Перечислите методы дозирования. 3. Перечислите основные элементы ленточного дозатора. 4. Вычертите схему тарельчатого дозатора. 5. Выведите формулу производительности тарельчатого дозатора. 6. Чему равна мощность на привод тарельчатого дозатора.
Тема 6. СМЕСИТЕЛИ Вопросы темы: Назначение и устройство смесителей. Их классификация. Барабанные смесители. Лопастные смесители.
Под смешением принято понимать такой механический процесс, в результате которого первоначально находящиеся раздельно компоненты после равномерного распределения каждого из них в смешиваемом объеме образуют однородную смесь. Под термином «перемешивание» понимается следствие воздействия рабочего органа на сыпучий материал, которое не всегда приводит смесь к однородному состоянию. Качество (однородность) смешивания зависит от длительности, физико-механических свойств смешиваемых материалов и конструкции смесителя. Смесители сыпучих материалов можно классифицировать по одному из следующих признаков: - по способу их установки (передвижные, стационарные); - по характеру протекающего в них процесса смешивания (периодического или непрерывного действия); - по скорости вращения рабочего органа (тихоходные, скоростные); - по способу воздействия на смесь (гравитационные, центробежные, пневматические).
Барабанные смесители
Барабанные смесители с вращающимся корпусом относятся к наиболее распространенным в настоящее время машинам, применяемым для смешения сыпучих материалов. Различаются они формой корпуса и его расположением по отношению к оси вращения. В промышленности используются следующие типы барабанных смесителей: цилиндрический горизонтальный с осью вращения, совпадающей с осью цилиндра (рис. 6.1, б); биконический горизонтальный с осью вращения, совпадающей с осью корпуса (рис. 6.1, в); биконический вертикальный с осью вращения, перпендикулярной к оси вращения корпуса (рис. 6.1, г); граненый горизонтальный с осью вращения, совпадающей с осью корпуса (рис. 6.1, д); бицилиндрический, иногда называемый V- образным (рис. 6.1, е); кубический (рис. 6.1, ж); тетраэдрический (рис. 6.1, з); цилиндрический с осью вращения, наклоненной к оси корпуса, так называемая «пьяная бочка» (рис. 6.1, и).
Рис. 6.1 Схемы основных типов барабанных смесителей
Барабанные смесители относятся к тихоходным машинам, так как окружная скорость вращения их корпуса невелика и составляет 0,17–1 м/с. Рабочая скорость вращения, обеспечивающая оптимальное количество смеси, зависит в основном от типа смесителя и физико-механических свойств перемешиваемых компонентов. Устанавливается она экспериментально. Т. Яно (Япония) предлагает находить оптимальную рабочую скорость вращения по эмпирической формуле
n опт = (1500 где d ч – среднеарифметический диаметр частиц смешиваемых компонентов; R max – максимальный радиус вращения корпуса смесителя.
Лопастные смесители
Лопастные смесители получили широкое распространение в промышленности. Они отличаются простотой конструкции, непрерывностью действия, большой производительностью и лёгкостью обслуживания. Недостатки лопастных смесителей: 1) не обеспечивается тщательное смешение компонентов и 2) лопасти смесителя вгоняют воздух в смешиваемую массу, что ухудшает её пластичность. Смесители бывают одно- и двухвальные. Остановимся на рассмотрении более совершенных – двухвальных смесителей. Двухвальные лопастные смесители при меньшей длине лучше смешивают материалы, чем одновальные. Двухвальные смесители бывают с одинаковым и разным числом оборотов лопастных валов, прямоточные и противоточные. Двухвальный лопастный прямоточный смеситель с одинаковым числом оборотов лопастных валов (рис. 6.2) широко распространен для смешивания как сухих, так и влажных пластичных материалов. Смеситель имеет широкое корыто 1, закрытое с двух сторон крышками, на кронштейнах 2 которых установлены подшипники 3 валов 4 и 5. Внутри корыта на каждом валу по прерывистой винтовой линии закреплены лопасти 6. Обычно лопасти обоих валов имеют общую прямую линию соприкосновения. Существуют также мешалки, в которых лопасти одного вала входят в промежутки между лопастями другого вала, что обеспечивает более тщательное перемешивание. Вал 4 мешалки приводится во вращение от электродвигателя 7 через редуктор 8, а вал 5 – от вала 4 через пару цилиндрических зубчатых колёс 9. Материалы, непрерывно загружаемые в смеситель, смешиваются вращающимися навстречу друг другу лопастями валов 4 и 5. Лопасти измельчают также комья и подвигают массу к разгрузочному отверстию 10. Техническая характеристика двухвальных и одновальных смесителей приведена в табл. 6.1.
Рис. 6.2 Двухвальный лопастный смеситель СМ-447
Таблица 6.1 Техническая характеристика лопастных смесителей
Для более тщательного перемешивания применяются двухвальные противоточные смесители. Конструктивно они идентичны смесителю СМ-447, но углы установки лопастей на валах противоположны. Такая схема создаёт встречные потоки частиц при общем движении частиц к разгрузочному окну, поскольку угловая скорость одного вала больше угловой скорости другого.
Вопросы для самоконтроля
1. Для чего предназначены смесители? 2. Перечислите признаки, по которым классифицируются смесители. 3. Перечислите типы барабанных смесителей. 4. Устройство и работа лопастного смесителя. 5. Выполните расчёт производительности и мощности для одновального смесителя. 6. Выполните этот же расчет для двухвального смесителя. Вагоноопрокидыватель ВУ-1
Вагоноопрокидыватель ВУ-1 состоит из ротора 2, опирающегося на каретки 3 (по две с каждого конца ротора) и поддерживающие ролики 10 (рис. 7.1). Каретки установлены на раме 4 вагоноопрокидывателя. На продольных балках 11 ротора закреплены двуплечий рычаг 9, изогнутый рычаг 6 и два простых рачага. Рычаги придают прижимной стенке 7 и упорно-прижимной стенке 12 плоскопараллельное движение. Со стороны прижимной стенки установлено по два рычага 6 и 5, а упорно-прижимной – по три рычага 9 и 5, так как через упорно-прижимную стенку и рычаги передается вес вагона с грузом на раму вагоноопрокидывателя.
Рис. 7.1 Схема вагоноопрокидывателя ВУ-1
Схема кинематики упорно-прижимной стенки представлена на рис. 7.2.
Рис. 7.2. Схема работы упорно-прижимной стенки
При включении привода вращения ротора он начинает поворачиваться. Ролики рычагов 9 и 6 выкатываются из специальных углублений – фиксирующих гнёзд на круговую часть направляющей 13, при этом рычаги 6 и 9 поворачиваются вокруг осей крепления и приводят в плоскопараллельное движение соответствующую прижимную стенку. Прижимные стенки Г-образной формы сжимают вагон с боков и прижимают к рельсам до полного сжатия пружин подвески. Фиксация вагона прижимными стенками происходит при повороте ротора на угол от 0 до 16˚. Привод вращения ротора располагается сверху на раме вогоноопрокидывателя. Вращение ротора осуществляется от электродвигателя через редуктор, транммиссионные валы, концевые звёздочки и две цепи 8, жестко прикрепленные обоими концами к противоположным сторонам обечаек ротора. С помощью специальных болтов производится натяжение цепей. Ограничение вращения ротора осуществляется конечным выключателем, с помощью которого ротор фиксируется в двух положениях: исходном и перевернутом. Для точной остановки ротора в определенном положении в приводе установлен электромагнитный тормоз ТКТ-200. Для гарантированной остановки ротора в фиксированных положениях (при выходе из строя конечных выключателей) на раме 4 вагоноопрокидывателя установлены упоры 1. Разработана новая модель ВУ-3, у которой масса снижена на 30 % и привод установлен не на верху, а на уровне земли, что упростило его обслуживание.
Вопросы для самоконтроля
1. Назначение вагоноопрокидывателей. 2. Опишите устройство и работу вагоноопрокидывателя ВУ-1. 3. Приведите схему привода упорно-прижимной стенки ротора. 4. Какие силы сопротивления возникают при повороте ротора вагоноопрокидывателя? 5. Как определить мощность на привод ротора ВУ-1?
Табл. 8.1.
К2 и К3 – коэффициенты, зависящие от гранулометрического состава исходного материала. Коэффициент К2 выбирается в зависимости от содержания фракций нижнего класса в исходном материале (см. табл.8.2) Табл.8.2.
Коэффициент К3 выбирается по значению содержания в нижнем классе частиц, размером меньше половины размера отверстий ситв (см. табл.8.3) Табл. 8.3.
Расчёт параметров колебания грохота. Работа грохотов в вибрационном режиме, как отмечалось выше, улучшает условия классификации за счёт сегрегации частиц. Кроме этого, на основании экспериментальных данных установлено, что высота hr подбрасывания частиц должна иметь определенную высоту, равную hr≥0,4 D, где D – размер отверстия. В этом случае обеспечиваются наилучшие условия самоочистки сит. Из условия самоочистки максимальная скорость v сит сита в направлении колебания: Для горизонтального грохота с направленными колебаниями рабочей поверхности v сит=√2ghr/sinβ; (9) для наклонного грохота с направленными колебаниями v сит=√2ghr(cos αsinβ); (10) где β и α - углы соответственно направления колебания к просеивающей поверхности и наклона плоскости сита к горизонту. В момент отрыва частицы от поверхности сита её скорость равна амплитудному значению скорости рабочей поверхности v = αω≤ vсит (11) и должна иметь меньше необходимой с точки зрения самоочистки сита грохота скорости vсит , вычисленной по формулам (9) или (10). Решая совместно уравнения (9) – (11) получаем выражение, из которого можно определить α или α ω. Для наклонных грохотов с направленными колебаними имеем α ω= √ 0,8 gD ( cos α/ sin β ) (12) Для горизонтальных грохотов с направленными колебаниями α ω= √ 0,8 gD / sin β (13) В качестве второй зависимости, связывающей α и ω между собой, используют кривую оптимальных сочетаний амплитуд и частот колебаний при грохочении мелкозернистых материалов (рис.8,9) или данные табл.8.4.
Рис.8.9 Зависимость частоты n колебания грохотов от амплитуды а Таблица. 8.4
Размеры сита. По вычисленным значениям α и ω можно определить величину ускорения колебаний ј сит = α ω2 и скорость vм транспортирования материала по ситу vм =H v =H α ω, (14) где Н – коэффициент передачи скорости (рис.8.10); v – амплиудное значение скорости рабочего органа.
Рис.8.10 Зависимость коэффициента к передачи скорости от ускорения, а ω2 колебания рабочего органа.
Ускорение колебания ј сит рекомендуется принимать не более 80м/с2 во избежание быстрого выхода из строя узлов грохота при установке грохота на междуэтажном перекрытии значение максимального ускорения колебания снижается до 40-50м/с2. При перемещении материала его скорость vм всегда меньше значения v. С одной стороны, скорость v направлена под каким-то углом β к поверхности сита( в этот момент сила, отрывающая материал от поверхности сита, становится больше силы веса), vм – вдоль сита. С другой стороны, во время части периода колебания рабочего органа материал относительно сита не перемещается. На рис.8.11 изображено перемещение плоскости грохота (Г=1) и частицы при Г=2; 3,3 и 6,28. При Г =2 время полёта частицы обозначено через t пол. Только время совместного движения материала и плоскости за период tп равно (tп – t пол). В течение этого времени, относительно перемещения материала по поверхности сита не происходит и поэтому vм =0. Отставание скорости транспортирования материала от скорости рабочего органа характеризуется коэффициентом передачи скорости Н =vм/м, который при известном значении ускорения колебания α ω2 определяется по графику (см.рис.8.10). Формулу производительности грохота Qв.гр = 3,6 Bhм vм p (15) Можно преобразовать относительно hм и вычислить высоту слоя материала (м) в месте загрузки.
Рис. 8.11 Схема перемещения частиц материала при разных значениях коэффициента Г. БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Горные машины»
П.В. Цыбуленко
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-06-20; Просмотров: 469; Нарушение авторского права страницы
Введение
,
. (2.5)
. (2.6)
, (2.7)
. (2.8)
, (2.9)
– скорость истечения материала, м/с;
– плотность материала, кг/м3.
,
, который равен 
Рх / Ру , где Рх – боковое давление в рассматриваемой точке. Так для жидкости 
и Кз = 1. Для хорошо сыпучих материалов 
, тогда Кз можно принимать в пределах в пределах 0,8–0,9. Точное определение Кз находят по зависимости
,
;
1,5; при загрузке бункера с большой высоты К q = 1,1 
. Рн . 
. в Н·м,
(табл. 2.1).
.
,
,
– допускаемое напряжение изгиба для листов из стали:
120 мПа;
Па,
и 
– соответственно нормальные давления в верхней и нижней кромках листа, Па;
Па,
Па,
м; 
м.
;
.
) . К3,
,
Вт.
= (Ру . а . в + mc . q) . fц . 
Н.м,
. Подъем и опускание решетки 2 осуществляется гидро или пневмоцилиндром через проушину 3.
.
Н,
– плечи сил, м.
– плотность материала, кг/м3;
– плечи сил, м.
Н. м. (3.1)
≈ 0,5L и коэффициент запаса К = 1,3 получим из (3.1)
Н.
0,15 – скорость перемещения цепей питателя, м/с;
0,94. В основном коэффициент k общ учитывает уплотнение материала за счет местного давления скребка или выступов полотна пластинчатого питателя на поток перемещаемого слоя и давления вышележащего материала. При высоте разгрузочного окна 20 мм k общ = 1,29, с увеличением высоты окна до 100 мм коэффициент уменьшается до 0,94.
рв,
– коэффициент бокового давления.
подвижного слоя о две боковые стенки бункера; сопротивление движению грузовой ветви W гр питателя, воспринимающей вертикальное давление материала, и порожней 
, (4.4)
акт – длина зоны активного давления), м;
(4.8)
акт участка активного давления материала на ленту стремятся выполнять минимальной.
кг/с,
– окружная скорость барабана, м/с (D – диаметр барабана, м; n – частота вращения, с-1);
– коэффициент использования объема, 
Па,
где S – площадь, П – периметр отверстия);
– угловая скорость, рад/с.
Н.м,
Н.м,
Нм,
кг/с,
т/ч,
кВт,
,
– радиус действия силы, м;
= аrсtg 
– угол подъема винтовой линии (S – шаг винта);
, (5.3)
, (5.4)
. 
. 2π (R + 
) . п . 
(R + 
т.пит – мощности на преодоление сил трения материала по дну диска;
т.пит – мощности на преодоление трения материала по скребку. 
(Н) материала по дну диска
(5.9) 
). (5.10) 
т.пит = 10-3 . 
. cos β, а сила трения 
материала по скребку
= 
. vм = 10-3 . 
т.пит + 
т.пит) / ηпр = 10-3 . 
2000) 
об/мин,
