Лабораторная работа 1

 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ И БЕЗОПАСНОЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ВИБРАЦИОННОЙ КОНУСНОЙ
МЕЛЬНИЦЫ−ДРОБИЛКИ

 

Цель работы:

1. Изучение конструкции мельницы-дробилки.

2. Исследование эффективности работы мельницы-дробилки.

3. Исследование безопасной эксплуатаций вибрационной конусной мельницы-дробилки.

 

Основные теоретические положения

 

Процесс уменьшения размеров упруго-хрупкого тела от исходной крупности до требуемой путем воздействия внешних сил называется дроблением или помолом, а машины, применяемые для этих целей, дробилками или мельницами.

Использование измельченных материалов позволяет значительно интенсифицировать такие процессы как растворение, экстрагирование, обжиг, химическое взаимодействие и др. Различные технологические процессы интенсифицируются вследствие увеличения поверхности фазового контакта взаимодействующих материалов.

В дробилках в зависимости от назначения и принципа действия используются, как правило, следующие виды нагрузок: раздавливание, удар, раскалывание, излом, истирание. Как правило, перечисленные нагрузки действуют одновременно, например раздавливание и истирание и др. Различные виды нагрузок, принцип действия и конструкции машин обусловлены разнообразными свойствами и размерами измельчаемых материалов, а также требованиями к размеру исходного материала и готового продукта.

В зависимости от принципа действия и конструктивных особенностей дробилки делятся на щековые, конусные, валковые, ударного действия (молотковые и роторные). Тип дробилки выбирается с обязательным учетом изико-механических свойств измельчаемого материала: прочность, хрупкость, абразивность, крупность кусков, а также требуемых размеров частиц готового продукта. Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения, показывающей во сколько раз мельче стали куски исходного материала.

Для измельчения материалов, различающихся как по размеру, так и по физико-механическим свойствам, на всех стадиях дробления широко применяют конусные дробилки. В этих дробилках материал измельчается в рабочей камере, образованной наружным неподвижным и внутренним подвижным усеченным конусами. В зависимости от технологического назначения различают дробилки: крупного дробления (ККД) (обеспечивают степень измельчения ); среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления (степень измельчения =). В химической промышленности, в основном, используются дробилки среднего и крупного дробления.

По способу опирания вала дробящего конуса различают дробилки с подвешенным валом, опорным пестом и с консольным валом. Последняя конструкция применяется в машинах КСД и КМД.

Основными источниками вредных воздействий при эксплуатации вибрационной конусной мельницы-дробилки являются пыление, вибрация и шум.

Кроме того, при работе конусных дробилок следует исключить возможность выброса измельчаемого материала из загрузочного устройства установки.

 

Описание установки

 

С помощью вибрационной конусной мельницы-дробилки ВКМД возможно осуществить дробление хрупких материалов различной прочности и твердости.

Мельница-дробилка состоит из следующих основных частей (рис. 1.1): основания 1, опоры 2, цилиндрического корпуса 3, конуса 4, чаши 5, ведомого 6 и ведущего 7 дебалансов,  электродвигателя 17.

      Корпус 3 состоит из двух соосно расположенных цилиндров: наружного и внутреннего. Цилиндры соединены между собой с помощью нижнего фланца и наклонной поверхности 13. Последняя служит для перемещения измельченного материала к разгрузочному отверстию 10, расположенному  в нижнем фланце корпуса. В полости, образованной внутренним цилиндром и опорой, расположены ведущий 7 и ведомый 6 дебалансы.

Нижняя наружная часть чаши 5 ввинчена в наружный корпус 3. Верхняя часть чаши служит приемной воронкой, а нижняя внутренняя имеет вид конуса. С чашей 5 стопорными винтами соединена упорная крышка 12. Путем поворота крышки чаша вывинчивается (ввинчивается) по резьбе корпуса. Вследствие этого можно изменять зазор между конусной частью чаши 5 и конусом 4.

В заданном положении чашу фиксируют с помощью стопорных винтов 11. Для защиты от износа нижнюю конусную часть чаши и конус футеруют плитами 14 из марганцовистой стали.

 

На вертикальном валу конуса 4 закреплен ведомый дебаланс 6, установленный пятой через сферическую опору-подпятник 8 на ведущем дебалансе 7 (рис. 1.2). На нижнем конце вала ведущего дебаланса 7 закреп-
лен ведомый двухканавочный шкив 15, который соединяется клиновым ремнем с ведущим шкивом 16 электродвигателя. При работе дробилки с расположением ремня в нижних ручьях шкивов частота вращения дебалансов увеличивается на 25% по сравнению с расположением ремня в верхних ручьях. Дебаланс 7 вращается от электродвигателя через клиноременную передачу. Ведомый дебаланс 6 вращается от ведущего дебаланса 7  через резиновые демпферы 9 (рис. 1.2). Ограничение амплитуды колебаний ведомого дебаланса 6, определяющего угол наклона дробящего конуса 4, происходит с помощью колец 18.

Готовый продукт выгружается через разгрузочное отверстие 10 корпуса в лоток 19. Расстояние между чашей и конусом измеряется с помощью рисок на корпусе и крышке. Дробилка работает следующим образом.

Подпись: a

     Камера измельчения (рис. 1.3), образованная поверхностями футеровок конуса и чаши, имеет две зоны дробления: верхнюю клиновидную и нижнюю параллельную. Перед включением дробилки разгрузочная щель равна , при этом оси дебалансов совпадают, зазор между дебалансами и ограничительными кольцами 18 максимальный и равен Δ ( см. рис. 1.3, а). Вращение ведомому дебалансу передается через резиновые демпферы от ведущего дебаланса, вращающегося от электродвигателя через клиноременную передачу. Он вращается синхронно с ведущим дебалансом, при этом дробящий конус с внутренней футеровкой совершает планетарную обкатку по внешней футеровке. В результате расстояние между футеровками уменьшается с одной стороны конуса до величины , а с противоположной – увеличивается до (при этом ). Величина зазора  определяется толщиной слоя измельчаемого материала  и может быть равна  (см. рис. 1.3, б).

Исходный материал через приемную воронку направляется в камеру измельчения. Частицы материала между футеровками подвергаются сжатию и сдвиговым деформациям под воздействием дробящего конуса или самоизмельчаются. В результате материал предварительно дробится. Далее частицы материала направляются в параллельную зону камеры измельчения, где измельчаются до требуемой крупности.

Перемещение материала в камере измельчения и разгрузка продукта осуществляется непрерывно под воздействием вибрации.

Мельница-дробилка снабжена резиновыми амортизаторами, которые исключают влияние вибрации от работы дробилки персонал и оборудование, размещенное в лаборатории.

Порядок выполнения работы

 

1. Установите заданную величину зазора между футеровками и заданную скорость вращения конуса.

Установка заданного расстояния между футеровками производится при выключенном электродвигателе дробилки следующим образом:

- ослабьте стопорные винты 11 (рис. 1.1);

- вкрутите до упора чашу 5 за ручки крышки, при этом риска крышки, находящаяся напротив риски корпуса, является началом отсчета;

- выкручивайте чашу до достижения необходимого расстояния между футеровками: поворот чаши на одну риску крышки изменяет расстояние между футеровками на 0,25 мм, а полный оборот чаши – на 6 мм;

- затяните стопорные винты.

2. Проведите измерение геометрических параметров мельницы-дробилки. Результаты измерений занесите в табл. 1.1.

3. Включите привод дробилки и произведите измерение скорости вращения дробящего конуса. Результаты измерений занесите в табл. 1.1.

4. Проведите замер расхода электрической энергии с помощью приборов на холостом ходу (без измельчения материала). Результаты измерений запишите в табл. 1.3.

5. Приготовьте три порции исходного материала определенной массы и произведите их ситовой анализ. Результаты запишите в табл. 1.2.

6. Включите привод дробилки и измельчите исходный материал. Одновременно произведите измерение расхода электроэнергии по приборам за время измельчения заданной порции исходного материала (на рабочем ходу). Результаты измерений занесите в табл. 1.3.

7. Произведите ситовый анализ измельченного материала. Полученные результаты запишите в табл. 1.2.

8. Измените режимные параметры работы дробилки (частоту вращения дробящего конуса) и проведите повторные испытания дробилки в соответствии с п п. 3…7.

 

Внимание!

1. Категорически запрещено регулировать зазор между футеровками во время работы дробилки.

2. Запрещается загружать исходный материал в выключенную дробилку. В процессе загрузки дробилки не допускайте попадания в загрузочное устройство недробимых тел.

3. Время измельчения следует фиксировать с момента попадания в рабочую камеру дробилки частиц измельчаемого материала и заканчивать с поступлением в приемный лоток последних частиц продукта.

 

 

Протокол испытаний

 

1.1. Геометрические параметры дробилки

 

Наименование параметра

Значение
параметра

Диаметр основания подвижного конуса , м

 

Ширина выходной щели , м

 

Длина параллельной зоны камеры измельчения

 

Частота вращения дробящего конуса , об/мин

 

Диаметры шкивов  и , м

 

 

1.2. Результаты исследования процесса измельчения

 

Время
измельчения
, с

Средний диаметр частиц исходного материала , мм

Средний диаметр частиц продукта , мм

Степень измельчения

Масса измельчаемого материала , кг

1

2

3

4

5

 

 

1.3. Результаты исследования знергозатрат

 

Производительность

Сила тока, мА

Мощность, потребляемая

дробилкой, кВт

Действительная

,

кг/ч

Расчетная

,

кг/ч

Холостой

ход

Рабочий  ход

Холостой ход

Рабочий ход

Действительная

Расчетная

1

2

3

4

5

6

7

8

 

Обработка опытных данных

 

1. Определите диаметр частиц исходного и измельченного материала по формуле

,

где  – весовая доля i-й фракции;  – средний ситовой размер i-й фракции (т.е. среднее значение между размерами проходного и непроходного сит).

2. Рассчитать степень измельчения. Результаты расчетов по пп. 1 и 2 занести в табл. 1.2.

3. Рассчитать теоретическую производительность дробилки:

, м3/с,

где = 0,7 – коэффициент разрыхления материала в камере дробления;  – диаметр основания подвижного конуса, м;  – длина параллельной зоны камеры измельчения, м;  – ширина выходной щели, м;  – частота вращения дробящего конуса, об/с.

4. Рассчитать действительную производительность дробилки.

5. Рассчитать теоретическую мощность, затрачиваемую на измельчение материала, по формуле:

, кВт,

где  – частота обкаток конуса, 1/с.

6. Рассчитать действительную мощность, расходуемую на измельчение материала:

, кВт,

где  – мощность, затрачиваемая, соответственно на рабочем и холостом ходах, кВт. Мощность на рабочем и холостом ходах  рассчитывается по формулам:

, Вт;  , Вт,

где  – сила тока на рабочем и холостом ходах, соответственно, А;  – напряжение, В.

7. Рассчитать удельный расход энергии:

, кВт·ч/т.

8. Оценить эффективность работы дробилки:

, т/кВт·ч.

Результаты расчетов по пп. 3 – 8 записать  в табл. 1.3.

9. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

10. Сделайте эскиз какого-либо защитного устройства, служащего для исключения получения травмы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Сформулируйте область предпочтительного применения конусных дробилок.

2. Назовите основные преимущества и недостатки конусных дробилок.

3. Назовите основные рабочие узлы  конусной мельницы-дробилки.

4. Охарактеризуйте принцип действия вибрационной конусной мельницы-дробилки.

5. Сформулируйте цель и методику испытания лабораторной установки.

6. Объясните отсутствие в конструкции конусной дробилки массивного маховика.

7. Объясните назначение вибраций в конусной мельнице-дробилке.

8. Из какого условия определяется угол захвата конусной дробилки?

9. Сформулируйте условие определения размаха колебаний дробящего конуса.

10. Какое дробление и способы измельчения реализуется в конусных дробилках?

11. Объясните физический смысл коэффициента разрыхления и его влияние на производительность дробилки.

12. Сформулируйте основные требования безопасной эксплуатации конусной мельницы-дробилки.

13. Назовите наиболее опасные узлы конусной мельницы-дробилки.

14. Перечислите источники вредных воздействий при работе конусной мельницы-дробилки.

 

 

 

тестирование по темеНа главную