Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ВВЕДЕНИЕ
Мельницы, представляющие собой цилиндрические барабаны с дробящей средой в виде шаров, являются одними из основных агрегатов, применяемых для измельчения при обогащении руд черных и цветных металлов, производстве цемента и размоле угля на тепловых электростанциях. Измельчительный процесс в указанных производствах является самым энергоемким и дорогостоящим. Общие затраты на измельчение руд на обогатительных фабриках и цементных заводах достигают более 60% стоимости переработки материалов.
В шаровых мельницах футеровка после шаров является основным узлом, от которого зависят эксплуатационные показатели измельчительного агрегата в целом. Расход футеровки из марганцовистых сталей на тонну измельченного материала по отдельным отраслям промышленности составляет：
при измельчении руд 60—100 21m;
при измельчении углей 35—40 2/тп;
при производстве цемента до 500 г/т.
Установлено, что расход материала футеровок и дробящих тел зависит от профиля футеровочных плит, причем профиль оказывает существенное влияние на режим работы дробящей среды. В свою очередь, режим работы дробящей среды при всех прочих равных условиях определяет производительность и эффективность измельчения материала в шаровой мельнице. Поэтому всякие мероприятия, направленные на сокращение расхода футеровок и дробящей среды на тонну измельченного продукта, а также мероприятия ио_ увеличению производительности и эффективности измельчи- 山五вных агрегатов дадут неоспоримые экономические выгоды. К сожалению, необходимо отметить, что подавляющее большинство исследований по определению наивыгоднейшего числа оборотов шаровых мельниц, их производительности и эффективности измельчения не связаны с геометрией профиля футеровки. Поэтому зачастую выводы этих работ противоречивы, в связи с чем существуют значительные трудности в обобщении проделанных исследований. Обычно при выборе профиля футеровок пользуются опытными данными. Положение усложняется еще и тем, “то до сего времени в литературе не освещены вопросы, касающиеся
теоретического определения профиля футеровок с точки зрения их сцепления и влияния на режим работы дробящей среды.
На страницах предлагаемой книги автор в какой-то мере попытался восполнить этот пробел. Материалом для этого послу- жили научно-исследовательские работы, проведенные автором в содружестве с сотрудниками заводов изготовителей мельниц, горнообогатительных предприятий Украины и Урала, а также обобщенные данные, опубликованные в отечественной и зарубежной периодической печати.
Шаровые мельницы обычно предназначаются для тонкого измельчения материалов различной твердости, прошедших предва- рительное дробление до крупности отдельных кусков не более 60 мм. Крупность же продукта, прошедшего измельчение в шаровых мельницах, колеблется в пределах 1,5—0,05 мм в зависимости от конструктивных особенностей мельниц и требований технологии производства.
Для мокрого измельчения руд черных и цветных металлов при подготовке их к обогащению применяют рудоразмольные шаровые мельницы. При этом необходимые качественные показатели процесса обогащения достигаются последовательным измельчением руды в нескольких мельницах грубого. и тонкого измельчения.
На тепловых электростанциях для сухого измельчения углей различных характеристик при подготовке их к сжиганию приме- няют углеразмольные шаровые мельницы. Необходимая тонкость помола достигается размолом в одной мельнице, при этом для улучшения эффективности процесса уголь обычно предварительно высушивают.
Основными агрегатами при производстве цемента являются цементные трубные шаровые мельницы. При этом, исходя из условий технологии производства цемента, применяют одновременно как мельницы мокрого измельчения (сырьевые) для получения шламов при изготовлении клинкера, так и мельницы сухого помола при измельчении клинкера, т. е. в последней стадии изготовления цемента.
Кроме того, шаровые мельницы применяют при тонком измельчении материалов в химической промышленности и при измельче- нии алмазосодержащих пород при извлечении алмазов.
、Общим элементом всех конструкций шаровых мельниц, применяемых в разных отраслях промышленности, является цилиндрический или цилиндро-конический барабан, заполненный до определенного объема мелющими телами. С торцов барабан закрыт крышками с полыми цапфами, на которых мельница вращается на своих подшипник ах. Для защиты барабана от износа мелю- щими телами и материалом, а также для создания более эффективной циркуляции дробящей среды его внутренняя поверхность футеруется специальными броневыми плитами определенного профиля, чаще из марганцовистой стали. Однако применяются
также футеровочные плиты из чугуна, железобетона, резины, базальта и других материалов.
Длн проведения контрольных осмотров и ремонтных работ барабан имеет два диаметрально расположенных люка. Размеры люка выбираются из условий прохода самой крупной детали, установленной внутри барабана. При вращении барабана с определенной скоростью через одну из полых цапф, называемую загрузоч- ной, непрерывно подается материал. Под действием падающих пгаров материал измельчается. Измельченный материал непрерывно разгружается через разгрузочную цапфу.
Фиг. 1. Трубная многокамерная мельница:
」—загрузочная воронка; 4 з, 4 — соответственно первая, вторая и третья камеры мельницы; 5 ——междукамерные перегородки; 6 — разгрузочная цапфа.
По внешней форме барабана мельницы разделяются на цилиндрические и конические. Наибольшее распространение во всех отраслях промышленности имеют цилиндрические мельницы. Некоторые типы углеразмольных мельниц изготовляют с коническим барабаном. Коническая мельница, в отличие от цилиндрической, изготовляется с переменным диаметром по длине. Со стороны питания мельница имеет короткий крутой конус, со стороны разгрузки ——пологий длинный конус. Средняя часть мельницы мзтото- вляется цилиндрической.
При вращении конической мельницы шары разного диаметра распределяются таким образом, что шары наибольших размеров занимают цилиндрическую часть мельницы, имеющую наибольшую окружную скорость. Обладая большей энергией удара, эти тары эффективно измельчают более крупный материал, поступающий в мельницу. В конической части мельницы располагаются тары мелких размеров с убывающим диаметром по мере уменьшения диаметра конуса.
По линейным размерам мельницы разделяются в зависимости от отношения длины барабана к его диаметру. При этом различают шаровые мельницы, у которых отношение длины к диаметру находится в пределах 0,8—2 и более двух (до семи). Мельницы первой группы нашли наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности. Мельницы второй группы называют трубными. Они, в свою очередь, делятся на однокамерные и многокамерные. Трубные однокамерные мельницы по основному
конструктивному исполнению ничем не отличаются от коротких шаровых мельниц. Барабан многокамерной мельницы (фиг. 1) обычно делится внутренними перегородками — решетками — на несколько камер. Решетки служат для сепарации измельчаемого материала. В первой камере по ходу материала происходит грубое измельчение, в последую-
Фиг. 2. Шаровые цилиндрические мельницы:Фиг. 2. Шаровые цилиндрические мельницы:а ——с центральной разгрузкой; 6 ——с разгрузкой через решетку; 1 — барабан мельницы;2 — футеровка; 3 — торцевая футеровка； 4 — загрузочный патрубок; 5 — разгруеочная воронка； 6 — комбинированный питатель; 7 — люк; 8 — венцовая шестерня привода; 9 ―> разгрузочная решетка; 70 — центральная футеровка решетки.а ——с центральной разгрузкой; 6 ——с разгрузкой через решетку; 1 — барабан мельницы;2 — футеровка; 3 — торцевая футеровка； 4 — загрузочный патрубок; 5 — разгруеочная воронка； 6 — комбинированный питатель; 7 — люк; 8 — венцовая шестерня привода; 9 ―> разгрузочная решетка; 70 — центральная футеровка решетки.щих — доизмел ьчение.
Фиг. 2. Шаровые цилиндрические мельницы:
Фиг. 2. Шаровые цилиндрические мельницы:
а ——с центральной разгрузкой; 6 ——с разгрузкой через решетку; 1 — барабан мельницы;
2 — футеровка; 3 — торцевая футеровка； 4 — загрузочный патрубок; 5 — разгруеочная воронка； 6 — комбинированный питатель; 7 — люк; 8 — венцовая шестерня привода; 9 ―> разгрузочная решетка; 70 — центральная футеровка решетки.
а ——с центральной разгрузкой; 6 ——с разгрузкой через решетку; 1 — барабан мельницы;
2 — футеровка; 3 — торцевая футеровка； 4 — загрузочный патрубок; 5 — разгруеочная воронка； 6 — комбинированный питатель; 7 — люк; 8 — венцовая шестерня привода; 9 ―> разгрузочная решетка; 70 — центральная футеровка решетки.
В связи с этим первая камера, имеющая футеровку с более выраженными ребрами, загружается наиболее крупными шарами, что способствует более интенсивному измельчению загружаемого материала. Каждая последующая камера, обычно имеющая или гладкую футеровку, или футеровку с менее выраженными ребрами, загружается все более мелкими шарами или цильпебсом (небольшими цилиндрическими стержнями). В этих камерах измельчение материала происходит в основном путем истирания. В разгрузочном конце мельницы материал проходит через разгрузочную решетку и при помощи ее спиральных перегородок ссыпается на внутреннюю поверхность цапфы.
Трубные мельницы при измельчении руд и yfhn не、 нашли применения, однако в цементной пр омышленности эти мельницы являются основными измельчительными
агрегатами как при мокром, так и при сухом помоле.
По способу разгрузки шаровые мельницы делятся в основном на мельницы с центральной разгрузкой (фиг. 2, 〃) и мельницы с решеткой (фиг. 2, 6). Шаровые мельницы с решеткой отличаются от мельниц с центральной разгрузкой наличием в разгрузочном конце барабана диафрагмы с отверстиями для разгрузки материала.
Со стороны разгрузочной крышки диафрагма имеет радиальные ребра, делящие пространство между ней и торцевой крышкой на секторные камеры, открытые со стороны цапфы. При вращении
барабана эти ребра выполняют роль лифтеров, которые поднимают измельченный материал, прошедший через отверстия диафрагмы ДО уровня разгрузочной цапфы. Если открыть все отверстия, уровень материала в мельнице будет самый низкий, а скорость
прохождения материала—— наибольшая. Если закрыть внешний ряд отверстий в диафрагме, то скорость прохождения материала через мельницу уменьшится. Такое устройство называют разгрузочным с регулируемым уровнем в отличие от разгрузочного устройства с решеткой без регулирования уровня. Диафрагма такого устройства состоит из отдельных
Рис. 3. Барабанный питатель:Рис. 3. Барабанный питатель:1 一 крышка питателя; 2— загрузочное отверстие; з — разгрузочное отверстие.1 一 крышка питателя; 2— загрузочное отверстие; з — разгрузочное отверстие.секторных колосниковых решеток с отверстиями.
Рис. 3. Барабанный питатель:
Рис. 3. Барабанный питатель:
1 一 крышка питателя; 2— загрузочное отверстие; з — разгрузочное отверстие.
1 一 крышка питателя; 2— загрузочное отверстие; з — разгрузочное отверстие.
Общая площадь отверстий решетки примерно в 10 раз больше площади полой разгрузочной цапфы. Приспособлений для
Фиг. 4. Улитковый питатель:Фиг. 4. Улитковый питатель:7 — корпус питателя; 2 — сменный ковы- рек.7 — корпус питателя; 2 — сменный ковы- рек.изменения уровня материала в мельнице нет.
Фиг. 4. Улитковый питатель:
Фиг. 4. Улитковый питатель:
7 — корпус питателя; 2 — сменный ковы- рек.
7 — корпус питателя; 2 — сменный ковы- рек.
Мельницы с центральной разгрузкой и с разгрузкой через решетку применяются как при мокром, так и при сухом измельчении материалов. Углеразмольные мельницы, как правило, выполняют с центральной разгрузкой. •
По способу подачи материала в загрузочную цапфу мельницы можно разделить на мельницы с барабанными, улитковыми и комбинированными питателями и на мельницы с загрузочными воронками.
Барабанный питатель (фиг. 3) представляет собой литую из чу
гуна или сварную из стали цилиндро-коническую камеру, открытую с обоих концов. Отверстие 2 служит для загрузки и отверстие 3—для разгрузки материала. Питатель крепится болтами к загрузочной цапфе мельницы. Большее распространение барабанные питатели получили Для загрузки на уровне оси мельниц при питании последних крупным сухим исходным материалом. При применении этих питателей отпадает необходимость в устройстве специальной
Фиг. 5. Комбинированный питатель:Фиг. 5. Комбинированный питатель:симальный размер ку —"-Комбинированныйсимальный размер ку —"-Комбинированный•аоьвьо 叔 oaoJAR—2~и09。«зяармоа I N ~3»MHguaw кгеюйга^ I z : и!31гф>ЬЕ』иа;п KaHdoIBSOJAn 0 «2»а2к&фагоф^—^ -SSKWOSWKSa^ I g -SMHqlrBdiHBR— z KBsHodIHBoaHH) 8300X09 I в -9 C6 HS5§S но口OBSdH §SH ・z -ёв•аоьвьо 叔 oaoJAR—2~и09。«зяармоа I N ~3»MHguaw кгеюйга^ I z : и!31гф>ЬЕ』иа;п KaHdoIBSOJAn 0 «2»а2к&фагоф^—^ -SSKWOSWKSa^ I g -SMHqlrBdiHBR— z KBsHodIHBoaHH) 8300X09 I в -9 C6 HS5§S но口OBSdH §SH ・z -ёв.^Яил5а XIHHqlfoKmp&IfJA н мйдьз§^ BHHodoH HBHHOmAdJBm ・9 .JHe.^Яил5а XIHHqlfoKmp&IfJA н мйдьз§^ BHHodoH HBHHOmAdJBm ・9 .JHe
Фиг. 5. Комбинированный питатель:
Фиг. 5. Комбинированный питатель:
симальный размер ку —"-Комбинированный
симальный размер ку —"-Комбинированный
•аоьвьо 叔 oaoJAR—2
~и09。«зяармоа I N ~3»MHguaw кгеюйга^ I z : и!31гф>ЬЕ』иа;п KaHdoIBSOJAn 0 «2»а2к&фагоф^—^ -SSKWOSWKSa^ I g -SMHqlrBdiHBR— z KBsHodIHBoaHH) 8300X09 I в -9 C6 HS5§S но口OBSdH §SH ・z -ёв
•аоьвьо 叔 oaoJAR—2
~и09。«зяармоа I N ~3»MHguaw кгеюйга^ I z : и!31гф>ЬЕ』иа;п KaHdoIBSOJAn 0 «2»а2к&фагоф^—^ -SSKWOSWKSa^ I g -SMHqlrBdiHBR— z KBsHodIHBoaHH) 8300X09 I в -9 C6 HS5§S но口OBSdH §SH ・z -ёв
.^Яил5а XIHHqlfoKmp&IfJA н мйдьз§^ BHHodoH HBHHOmAdJBm ・9 .JHe
.^Яил5а XIHHqlfoKmp&IfJA н мйдьз§^ BHHodoH HBHHOmAdJBm ・9 .JHe
загрузочной коробки, необходимой, например, при применении улиткового питателя (фиг. 4).
一 Улитковый питатель представляет собой конструкцию из одного, двух или трех спиральных черпаков. Обычно питатель делается сварным из листовой стали. Питатель имеет отверстие для выпуска зачерпнутого материала.
На конце каждого черпака крепится сменный козырек из мар
ганцовистой стали или легированного чугуна.
Максимальный радиус улиткового питателя выбирается в зависимости от скорости вращения мельницы. Для предотвращения разбрасывания материала в загрузочной коробке скорость черпа-
ния не должна превышать 85% критической скорости, вычисленной по отношению к козырьку улитки.
Предпочтительнее делать питатели симметричными, так как при одночерпаковых питателях, из-за неурановешен- ности вращающихся частей мельницы иногда появляется неравномерный износ зубьев венцов ой шестерни привода
мельницы.
.Мельницы с улитковыми
1 — корпус питателя; 2 ——спиральный чер-
пак； з — ковырек； 4 — крышка.питателями применяют в тех
случаях, когда необходимо- производить загрузку материала с более низкого уровня, например, при работе с классификатором.
Улитковый питатель снабжен загрузочной коробкой. Между
стенками и днищем загрузочной коробки и улиткой должны быть предусмотрены зазоры, по размеру несколько большие, чем мак- )ка руды или догружаемого шара.
питатель (фиг. 5) представляет собой конструкцию, объединяющую достоинства барабанных и улитковых питателей. При использовании барабанного питателя крупнокус- новый материал попадает в мельницу, минуя загрузочную коробку. Черпаки при этом служат как элеваторы.
Углеразмольные и цементные (трубные) мельницы специальными питателями не снабжаются; они имеют питающие патрубки или загрузочные воронки (фиг. 6) с герметичным уплотнением, устраняющим подсос холодного воздуха внутрь барабана мель-
ницы.
По типу привода мельницы можно разделить на мельницы с боковым (внецентровым), центральным, фрикционным и безредуктор- ным приводами.
Подавляющее большинство шаровых и стержневых мельниц оборудовано боковым приводом (фиг. 7, 〃，6 и в) левого или
правого расположения в зависимости от места зацепления зубчатой пары, что имеет важное значение при выборе компоновки оборудования обогатительной фабрики. Этот тип привода осуществляется от электродвигателя через зубчатую пару. Зубчатая пара состоит из венцовой шестерни, смонтированной на корпусе барабана, и приводной (подвенцовой) шестерни, соединенной или с валом тихоходного электродвигателя, или с тихоходным валом редуктора, приводимого от быстроходного электродвигателя. У некоторых типов рассматриваемого привода разгрузочная цапфа мельницы является тихоходным валом редуктора. В этом случае корпус редуктора одновременно несет функции главного подшипника мельницы (фиг. 7, в).
Центральный привод (фиг. 7, а) является также редукторным, но тихоходный вал редуктора в этом случае соединен с удлиненной цапфой мельницы при помощи центрального вала и эластичной муфты. Центральным приводом оборудуются в основном трубные (цементные) мельницы.
Фрикционный привод (фиг. 7, 8), осуществляемый через два приводных ролика на одном валу под двумя бандажами, применяется весьма редко.
В безредукторном приводе (фиг. 7, е) вместо электродвигателя обычной конструкции над роторным ободом 2, сидящим на барабане мельницы 1, устанав л ив ается дуговой статор 3 с бегущим магнитным полем. Между роторным ободом и дуговым статором при его включении в электрическую сеть возникает электромагнит-
Таблица 2
Шаровые мельницы с решеткой для мокрого измельчения
Номинальные размеры В Л1Л1
Скорость вращения
Установленная мощность в кет
Масса шаров в тл
При- близи- тель- ная масса мельницы в m
Радиус черпака улиткового питателя в мм
Габаритные размеры (ориентировочно) в мм
Диаметр
Длина
в
об / мин
в % от критической
Длина
Ширина
Вы-
900
600
40
83
8,8
4,6
750
2150
3200
1750
900
900
40
83
12,5
6,8
750
2700
2300
1750
1200
1200
35
87
30,0
12,8
1150
3750
4550
2450
1500
1500
28—32
77—88
55—65
15,0
1200—1400
4700
4400
2500
1500
3000
24—28
66—77
75—80
11—12
17—24
1200—1400
5700
3勲
2800
1800
1500
24—26
73—79
75
4,5—5,0
19—20
1200
4200
2500
2800
2100
1500
20—22
67—73
95—110
8,0一8,2
30-31
1200
4400
3300
3400
2100
3000
22—24
73—80
210
18—20
43,5
1300
8650
4600
4204
2700
2100
19—21
72—83
285
15—24
55—70
1500
8800
5600
4900
2700
3600
21
80
400—450
40—41
70
1500
10 000
5800
4900
3200
3100
18
74,5
600
47
103,7
2000
40000
6600
5200
3600
4000
18,1
1100
60
151
9612
7162
5374
3600
5000
18,12
1250
96,5
163
19930
7559
5644
4000
5000
12,9
141
217
6155,
4500
5000
Таблица 2
Шаровые мельницы с центральной нагрузкой
Номинальные размеры Б мм
Скорость вращения
Установленная мощность в кет
Масса ■ шаров в m
При- близц- тель- ная масса мельницы в т
Радиус улиткового питателя в мм
Габаритные размеры (ориентировочно) В ММ
忠^
Длина
в об/мин
в % от критической
Длина
Ширина
Высота
900
1800
35—44
74—93
21—25
1,4—2,0
5—9
750
3500
2000
2080
1200
2400
32—35
77,5—84,5
37
4,5-5,0
10-17
<1100
4500
2500
2600
1500
3000
28—30,5
77—84
75—100
8-10
17—25
1200
5400
3000
3100
4800
3000
23—25
70—76
110—150
9—13,5
24—35
1300
5500
3300
3500
2100
3000
20—24
66-80
183—200
18—20
46
1400
6000
3500
3700
2400
3000
18—21,5
64—76
250—280
25—26
60
1400
6500
3800
4100
2700
3600
16-21
61—80
370—450
28-41
75—83
1500
7200
4200
4500
3200
4500
19,8
900
73,5
133
13 397
7300
5420
3600
4000
18,12
900
78
136
12 932
7162
5374
3600
5500
18,12
1250
102
158
14432
7560
5644
4000
5500
17,4
141
217
6155
4500
6000
16,25
2500
186
237,5
18245
9540
6340
Примечание. Внутренний диаметр мельницы при вычислении процента от критической скорости принят для всех мельниц на 150 мм меньше номинального (кроме мельницы диаметром 900 мм, для ноторой внутренний диаметр принят на 100 мм меньше).
Таблица 3
Шаровые углеразмольные мельницы
Марка
Номинальные размеры в мм
Скорость вращения
Установленная мощность в кет
Масса шаров в m
При- близи- тель- ная масса мельницы в т
Габаритные размеры (ориентировочно) в мм
Диаметр
Длина
в
об / мин
в % от критической
Длина
Ширина
Вы
сота
ШБМ 250/390
2500
3900
20
0,73
370
25
45
8700
5400
4030
ШБМ 287/410
2870
4100
18,75
0,74
475-500
30
57
9500
6400
4150
•ШБМ 287/470
2870
4700
18,75
0,74
570—625
35
60
10 100
6400
4150
ШБМ 340/600
3400
6000
17,2
0,735
1000
64,5
143
11880
7900
5000
ШБМ 380/550
3800
5500
18
0,82
630
70
108
9174
7986
4973
ШБМ 400/800
4000
8000
16,7
0,78
2450
127
184,3
19800
8250
4950
Примечания： 1. Внутренний диаметр мельницы при вычислении процента от критической скорости принят для всех мельниц на 100 мм меньше номинального.
2. Масса мельниц указана без шаровой загрузки и электрооборудования.
ный момент, приводящий роторный обод, а вместе с ним и барабан мельницы во вращение.
В табл. 1, 2 и 3 приведены основные сведения о шаровых ру- доразмольных и углеразмольных мельницах отечественного производства.
Фиг. 8. Каскадный режим работы дробящей среды.Фиг. 8. Каскадный режим работы дробящей среды.
Фиг. 8. Каскадный режим работы дробящей среды.
Фиг. 8. Каскадный режим работы дробящей среды.
1・ ТЕОРИЯ ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦ И ИХ РАБОТА
Режимы работы дробящей среды
Одним из важнейших факторов, определяющих эффективность работы шаровой мельницы, является режим работы ее дробящей среды. В зависимости от скорости вращения барабана мельницы
можно наблюдать следующие три основных режима работы дро
бящей среды: каскадный, водопадный и сверхкритический.
Каскадный режим. При малых скоростях вращения барабана шаровая загрузка поднимается в сторону вращения на угол 6 равный 35——45°, и образует наклонную поверхность, по которой поднимающиеся по- круговым траекториям (вместе с барабаном) шары скатываются вниз. Такой режим работы шаровой загрузки принято называть каскадным (фиг. 8). При каскадном режиме измельчение материала происходит в основ-
ном истиранием и раздавливанием между шарами и между шарами и футеровкой барабана
мельницы.
Одним из существенных недостатков этого режима является то, что более интенсивное измельчение материала происходит в основном только в слоях скатывающихся шаров. В слоях же шаров, поднимающихся вместе с барабаном, из-за слабого их скольжения друг относительно друга измельчение материала происходит незначительно. Кроме того, в центре контура дробящей загрузки имеется центральная область, в которой дробящие' тела практически остаются на месте, а поэтому в измельчении почти не- участвуют.
Вращающий момент, необходимый для приведения дробящей： среды при каскадном режиме, определяется из выражения
Мш = G2 = mgl = mgx sin 0 нм,
где G — сила тнжестм шаровой загрузки в н;
т ——масса шаровой загрузки в кг;
g — ускорение силы тяжести в м/с/;
=—расстояние центра тяжести дробящей среды от оси барабана в м;
0 ——угол поворота дробящей среды в град.
Угол поворота шаровой загрузки 6 зависит в основном от коэф
фициента заполнения барабана между дробящей средой и футеровкой барабана.
Коэффициент заполнения барабана 屮 есть отношение объема, занятого дробящей средой, ко всему объему барабана мельницы. Увеличение скорости вращения барабана при данном коэффициенте за- полнения ф увеличивает циркуляцию дробящей среды и практически не влияет на величину угла 0. Следовательно, можно заключить, что при изменении скорости вращения барабана в диапазо-
屮 и коэффициента трения ктР屮 и коэффициента трения ктРФиг. 9・ Построение контура дробящей среды при каскадном режиме работы.Фиг. 9・ Построение контура дробящей среды при каскадном режиме работы.не существования каскадного режима, вращающий момент Мш есть величина постоянная.
屮 и коэффициента трения ктР
屮 и коэффициента трения ктР
Фиг. 9・ Построение контура дробящей среды при каскадном режиме работы.
Фиг. 9・ Построение контура дробящей среды при каскадном режиме работы.
Каскадные режимы работы дробящей среды применяются в основном при тонком измельчении материала, прошедшего уже предварительное измельчение. Для вычисления усилий, возникающих между барабаном и шаровой загрузкой, а также для наглядного представления о ее распределении при каскадном режиме, необходимо построить контуры поперечного сечения областей шаров, поднимающихся и скатывающихся. Построение (фиг. 9) можно произвести, предположив, что между шарами, поднимающимися по круговым траекториям (контур Ло, Сз, %з, &), и барабаном нет скольжения, а толщины слоев 〃】шаров, поднимающихся и скатывающихся (контур Ло, 3, 3', Во), равны. Допущение о равенстве толщины слоев, поднимающихся и скатывающихся, может быть принято только при скоростях каскадного режима, принимаемых на промышленных мельницах. При низких скоростях вращения барабана скорость скатывающихся шаров будет значительно выше скорости поднимающихся, поэтому такое предположение оказывается несправедливым. Точки пересечения дуг Лп В1? Л2, В2, Л3, Б3 концентрических окружностей, определяющих границы слоев, и соответствующих хорд °1, “1，。2，力2，Сз，〃з определяют границу раздела поднимающихся и скатывающихся шаров.
Водопадный режим. При скоростях вращения барабана, больших, чем при каскадном режиме, шары под действием центробежных сил поднимаются вместе с корпусом барабана на большую высоту; затем отрываются от стенки барабана и падают как тела, брошенные под углом к горизонту с начальной скоростью, равной окружной скорости данного слоя шаров. Такой режим работы шаровой загрузки называют катарактным или водопадным (фиг. 10). При этом режиме работы измельчение материала производится главным образом за счет ударов падающих шаров в области В/。.
Одним из основных недостатков этого режима является то, что материал очень слабо подвергается
Фиг. 10. Водопадный режим работы дробящей среды.Фиг. 10. Водопадный режим работы дробящей среды.измельчению из-за малого относительно слоев шаров, с барабаном,
Фиг. 10. Водопадный режим работы дробящей среды.
Фиг. 10. Водопадный режим работы дробящей среды.
истиранием, скольжения ДРУГ друга «связанных» т. е. находяистиранием, скольжения ДРУГ друга «связанных» т. е. находящихся на круговых траекториях. Таким образом, почти половина шаровой загрузки эффективно не используется.
истиранием, скольжения ДРУГ друга «связанных» т. е. находя
истиранием, скольжения ДРУГ друга «связанных» т. е. находя
Пренебрегая скольжением дробящих тел по стенке барабана, напишем основную зависимость между углом отрыва дробя-
щих тел данного слоя, радиусом этого слоя и числом оборотов барабана мельницы
cos。》/，
⑵⑵где R — радиус данного слоя шаров в 九；
⑵
⑵
а — угол отрыва шаров, равный углу между вертикальной осью барабана и радиусом, проведенным через центр тяжести отрывающегося дробящего тела в град;
п — скорость вращения барабана в об/мин.
ОЕ =ОЕ =450450к鈴Тк鈴Т(3)(3)Точки отрыва дробящих тел различных слоев, т. е. различных радиусов, согласно уравнению (2), лежат на окружности с радиусом
ОЕ =
ОЕ =
450
450
к鈴Т
к鈴Т
(3)
(3)
Скорость вращения барабана, при которой угол отрыва шаров внешнего слоя становится равным нулю (cos а0 = 1, т. е. шары
внешнего слоя, не отрываясь, вращаются вместе с корпусом барабана, называют критической.
На основании уравнения (2)
пк =об/мин.(4)
где п — критическая скорость вращения барабана в об/мин;
% — соответственно внутренний радиус и диаметр барабана в м.
Действительную рабочую скорость вращения барабана мельницы обычно выражают в относительных единицах (в долях или процентах от критической)
屮=口 ^(5)
Используя уравнения ⑷ и (5), определим рабочее число оборотов барабана мельницы
⑹⑹42,4 .30 屮
⑹
⑹
VA */Яо
Угол падения дробящих тел данного слоя, т. е. угол между радиусом, проведенным через точку падения тела на окружность и горизонтальным диаметром барабана, определяется из выражения
§ = За—90, (7)
Из изложенного видно, что при водопадном режиме часть дробящих тел находится на круговых траекториях, т. е. движется вместе с барабаном, если пренебречь скольжением, а часть находится на параболических траекториях, т. е. в свободном падении и не связана с барабаном мельницы. Для вычисления усилий, возникающих между барабаном и дробящей загрузкой, а также для наглядного представления о ее распределении при работе мельницы, строят контур этой загрузки по поперечному сечению барабана (фиг. 10). Построение сводится к следующему. Прежде всего, наносят окружность радиусом, равным внутреннему радиусу барабана мельницы за вычетом толщины футеровки. Затем наносят дугу 441, которая представляет линию отрыва дробящих тел различных слоев. Радиус этой дуги определяется из уравнения (3). Легко уяснить, что положение дуги AGA1 зависит только от скорости вращения барабана. Кривую В^В^ определяющую места падения дробящих тел, строят по точкам, определяемым радиусами слоев и соответствующими им углами падения § дро- бящих тел.
Например, точку.В0 определяют радиусом внешнего слоя дробящих тел 凡(внутренним радиусом барабана) и углом падения дробящих тел этого слоя р0, который находится из выражения
ро = Зао-9О°,
где а0 — угол отрыва дробящих тел радиуса %.
Заметим, что положение кривой 为呂 связано с положением дуги /()41，т・ е. зависит только от угловой скорости барабана мельницы.
Положение други А^^ концентричной барабану, по которой располагаются дробящие тела внутреннего слоя, определяют радиусом Rq. При заданной скорости оно зависит только от коэффициента заполнения барабана. Величину А】 при заданных ф и *ф находят в определенной зависимости от радиуса Но внешнего слоя дробящих тел
% = £% К=左=爵，(8)
где К — параметр, зависящий от относительной скорости и коэффициента заполнения барабана.
К сожалению, аналитической зависимости К от <р и 屮 не установлено, поэтому величину К определяют для каждых частных значений ф и *ф отдельно. Однако В. М・ Осецкий и 3. Б. Канторович нашли зависимость между углами а0, а丄 и коэффициентом заполнения 屮 в виде
呻 cos2 а0 =[偿 л — а) cos 2a —义 а + у sin 2а +
+ 8sin4ak(9)
Зная коэффициент заполнения барабана ф, относительную скорость вращения 屮 и используя соотношение cos a0 = -ф2, по формуле (9) можно определить значение угла ale
Определив cos а1? по формулам (8) находят величины К и К1Л
В целях сокращения трудоемкости вычислений параметра К, удобнее пользоваться табл. 4, составленной проф. С. Е. Андрее- вым (2].
Таблица 4
Значения параметра К при различных значениях 屮 и 屮
65
70
75
80
85
90
95
100
30
0,527
0,625
0,700
0,746
0,777
0总02
0,819
0,881
35
—
0,511
0,618
0,683
0,726
0,759
0,781
0,797
40
—
0,287
0,508
0,606
0,669
0,711
0,740
0,760
45
—
—
0,288
0,506
0,600
0,656
0,694
0,721
50
—
-—
—
0,322
0,508
0,592
0,644
0,676
Произведя указанные построения, получим контур А0А ^B^B^Aq загрузки, «связанной» с барабаном мельницы, т. е. контур дробящих тел, находящихся на круговых траекториях. Однако, как будет показано в следующем параграфе, такое построение справедливо
фиг. И. Значения параметра К для различных относительных скоростей вращения и коэффициентов заполнения барабана мельницы.фиг. И. Значения параметра К для различных относительных скоростей вращения и коэффициентов заполнения барабана мельницы.материала при этом режиме осуществляется как за счет ударов дробящих тел, так и за счет истирания между ними. Промышленматериала при этом режиме осуществляется как за счет ударов дробящих тел, так и за счет истирания между ними. Промышлен1717
фиг. И. Значения параметра К для различных относительных скоростей вращения и коэффициентов заполнения барабана мельницы.
фиг. И. Значения параметра К для различных относительных скоростей вращения и коэффициентов заполнения барабана мельницы.
материала при этом режиме осуществляется как за счет ударов дробящих тел, так и за счет истирания между ними. Промышлен
материала при этом режиме осуществляется как за счет ударов дробящих тел, так и за счет истирания между ними. Промышлен
17
17
только при малых коэффициентах заполнения барабана. Как уже указывалось, дробящие тела после отрыва от стенки барабана или от соседнего внешнего слоя, продолжают свободное движение по параболическим траекториям.
По данным табл. 4 построен график (фиг. 11) для различных значений К, ср,屮.Кривая АВ этого графика определяет предельные значения Кпр при различных 屮 и 屮.Рассмотрение кривой показывает, что водопадный режим при разных степенях запол
нения мельницы начинается
при разных скоростях вра- щения барабана. Таким образом, эта кривая является границей каскадного и водопадного режимов. В областях, близких к этой границе, существуют смешанные режимы, т. е. часть шаровой .загрузки работает в каскадном и часть в водопадном режимах.
Сверхкритический режим начинается при увеличении скорости вращения ба- рабана относительно скорости, соответствующей режиму, когда внешний слой шаров не отрывается от стен- ки барабана. Измельчение
ного применения этот режим пока не находит.
Усилия, возникающие между барабаном и дробящей средойпри водопадном режиме работы
Можно показать, что при работе мельницы на элементарную массу m дробящих тел, находящихся в барабане, вращающемся с угловой скоростью (о (фиг. 12), действует сила тяжести mg, представленная вектором АС и центробежная сила т^2, Яо, пред- ■стявленная вектором АВ. Равнодействующую этих сил обозначим вектором /〃. Легко показать, что линия, продолжающая вектор АД, пересекает вертикальный диаметр барабана в точке М^ которая будет одной и той же для всех элементарных масс контура дробящих тел.
Вследствие подобия треугольников О АМ и АВД имеем
ОМ BD - ОМ mg oZ= лв или К=^ЭТ?
2 Заказ 2043.
откуда
С Р g 900
OM = RK = ^ =—
(10}
Фиг. 12. Силы, действующие на элемент массы дробящей среды во вращающемся барабане.Фиг. 12. Силы, действующие на элемент массы дробящей среды во вращающемся барабане.
Фиг. 12. Силы, действующие на элемент массы дробящей среды во вращающемся барабане.
Фиг. 12. Силы, действующие на элемент массы дробящей среды во вращающемся барабане.
Величину равнодействующей АД легко определить из соотношения
AD/МAD q
АВОАИЛИ m^R = ~R *
Обозначив вектор АД через /, имеем
(10(10j = т^^.
(10
(10
По величине и направлению сила / представляет собой центробежную силу, которая действует на элементарную массу 机,
вращающуюся со скоростью ① во- круг точки М. Как видно из фиг. 12, сила / по величине будет одинаковой для всех элементарных масс т, находящихся на окружности радиуса q . При иных значе- ниях радиуса q эта сила имеет иное, но также постоянное значение для всех элементарных масс тТ расположенных по следу окружности этого радиуса.
Векторы элементарных сил 厶 действующих на частицы загруз- ки, которые расположены по следу окружности радиуса Qr
являются нормальными к касательным, проведенным к этой окружности через точки пересечения
радиуса q . След этой окружности является как бы следом основания, на которое насыпаны дро
бящие тела с размалываемым материалом. В этом случае взаимодействие дробящих тел и материала между собой будет аналогичным показанному на фиг. 13. Образующая верхней поверх
ности насыпного конуса шаровой загрузки и размалываемого ма
териала составляет с основанием угол естественного откоса 恥・ Величина этого угла зависит от характеристики шаровой загрузки и размалываемого материала, важнейшими из которых являются форма, величина и коэффициент сыпучести.
Принимая это во внимание, можно утверждать, что во вращающемся барабане имеется внутренняя поверхность контура дробящих, «связанных» с барабаном тел, след которой в любой точке касательной к окружности, проведенной радиусом из точки М, образует угол естественного откоса(ре.
Как показал Уггла, кривая следа внутренней поверхности дробящих тел является отрезком (фиг. 13) спирали с полюсом в точке М, описываемой уравнением
г = сс&а. (12)
Нетрудно заметить, что при заданных коэффициентах (р и 屮 контуры загрузки, «связанной» с барабаном, построенные согласно теориям Девиса (фиг. 10) и Уггла (фиг. 13), будут отличаться ДРУГ 9T друга. Однако, как показали, расчеты, для вычисления усилии,
действующих на барабан (футеровку) от дробящей загрузки, с достаточной для практики точностью, удобнее пользоваться построением контура по Девису при коэффициентах заполнения вплоть до 0,4. При более высоких коэффициентах заполнения необходимо вносить поправку, учитывая угол естественного откоса или же строить контур по Уггла.
Чтобы определить усилия, действующие на барабан мельницы, изобразим сектор с центром в точке М бесконечно малым углом <dv (фиг. 14). jL；, £；, Е； Е； — точки пересечения этого сектора с контуром «связанной» загрузки.
Действие всех сил, проявляющихся в массах, заключенных в этом секторе, можно заменить одной силой, действующей по биссектрисе MLQ угла dv.
Обозначим величину массы единицы объема, вырезанного сектором в контуре шаровой загрузки, через
卄陶
- 一- —■
g
Фиг. 14. К определению усилия, действующего на барабан от дробящей среды.Фиг. 14. К определению усилия, действующего на барабан от дробящей среды.
Фиг. 14. К определению усилия, действующего на барабан от дробящей среды.
Фиг. 14. К определению усилия, действующего на барабан от дробящей среды.
где 丫 ——объемная масса дробящих тел в н/л^з；
卩 一 объемная масса сырья в н/м3;
6 — коэффициент, учитывающий объем материала, отнесенный к объему, занимаемому дробящими телами.
Обозначив расстояние элементарной массы от центра М через q , найдем величину массы дробящих тел и сырья на единицу длины между расстояниями q и (q + 助)
Фиг. 15. Усилия, действующие на барабан от сектора контура дробящей среды.
Тогда сила, действующая на этот элемент массы, согласно уравнению (11) равна
d/ = dm 炉。=со?。? d” &q …丫 彳％ •.(14)
Интегрируя это выражение в пределах от Qi до q0, найдем что
2 2,(Y+闷"""(У-”〉(區一Q；)
= J G)2q2 d, @Q j " 紘-'———.(15>
01
Переходя от бесконечно малого угла dv к реальному углу v (фиг. 15) и преобразуя уравнение (15) к виду, удобному для пользования, получим выражение усилия, действующего на 1 см барабана по оси мельницы,
F =普 V (у + 3) (Q?-館)«, (16)
где п — число оборотов барабана мельницы в минуту;
Y + р-6 — объемная масса шаровой загрузки и сырья в н/м3;： V — центральный угол в град;
Q М Q1 — длины биссектрис в л.
Для удобства графических построений рекомендуется контур загрузки разбить на три больших сектора AqMAu МВ^ и В^МВ。.. (фиг. 16), а каждый из этих секторов разбить на более мелкие секторы с равными центральными углами. Направление биссектрис и точки их пересечения с барабаном мельницы Ьоь Lo2・・・£on будут определять направления и точки приложения равнодействующих сил F отдельных секторов дробящей загрузки.. Силы F, нанесенные в выбранном масштабе, нетрудно разложить на нормальные Н и тангенциальные Т силы относительно барабана мельницы.
Суммируя тангенциальные и нормальные усилия на окружности барабана, получим суммарные тангециальное и нормальное усилия на 1 см длины барабана по оси мельницы
尹=给+北+北+…+珍(17)
2^ = % + % + %+ …+%•(18)
Однако при рассмотрении вычисленных масс мы не учитывали динамическое давление, возникающее от удара дробящих тел при переходе их с параболической траектории на круговую (кривая ВХВ^ фиг. 16). Возникающее при этом давление от удара отдельных соударяющихся тел можно рассматривать как давление от удара непрерывно движущейся струи. Давление от падающей дробящей среды при ее водопадных режимах может достигать значи- тельных величин, поэтому пренебрежение усилиями, возникающими в этом случае, может привести к ощутимым погрешностям в основном при расчетах барабана мельницы. Пренебрежение этими усилиями при расчете полезной мощности мельницы приводит к незначительным погрешностям. Методика определения упомянутых динамических усилий разработана проф. Б. Л. Давыдовым и канд. техн, наук Б. А. Скородумовым [10].
Пример. Определить усилия, действующие на футеровку барабана шаровой мельницы 3200 X 3100 мм, если скорость вращения барабана пр = 19,6 об/мин, коэффициент заполнения ф = 0,4,. насыпная сила тяжести шаровой загрузки (у + 卩6) = 47 000 н/№,. средняя высота ^футеровки по радиусу барабана равна 50 мм.
Для построения контура шаровой загрузки связанной с барабаном мельницы необходимо определить следующие параметры:
критическую скорость вращения барабана
〃髭=М ± =24,2 об/мин,М0 入55
где Re ——внутренний радиус барабана мельницы за вычетом средней толщины футеровки в м;
，紡
А
汤
-ри
乃
屮3
胆
/4
F5 /// /
Н7Л I / I
/7//
Масштабы
чФиг.чФиг.
чФиг.
чФиг.
16. Графическое определение усилии, действующих на барабан от таро-вой загрузки мельницы 3200 х 3100 мм.
▽=▽=относительную скорость вращения барабана мельницы
▽=
▽=
24,2
по табл. 4 определить значение параметра К для значений
<р = 0,4 м 屮=0,8
к = 0,606;
внутренний радиус контура шаровой загрузки
R1 = K-R0 = 0,606 ・ 1,55 = 0,93 м;
критический радиус
%=0М=岑=^^=2,34%；
построить контур шаровой загрузки (см. фиг. 16), для чего:-
в вьгбранном масштабе радиусом & из центра О строим окружность;
爪抬爪抬на линии вертикального диаметра окружности, отклады*- вая от центра Q отрезок ОМ равный Нк, находим точку М;
爪抬
爪抬
в) из точки Е [ ОЕ =в) из точки Е [ ОЕ =радиусом -у- наносим дугу Ло4
в) из точки Е [ ОЕ =
в) из точки Е [ ОЕ =
определяющую места отрыва шаров разных слоев;
из центра О радиусом 凡 наносим дугу АВ;
измерив углы а0 и а】 (соответственно равны 49° 307 口 66° 30'), определим соответствующие углы падения 0。и 0^ по формулам
Р = 3а- 90°,
0о = 58° 30' и 01 = 109。30、
Далее, отложив углы 0。и 0】от горизонтального диаметра- на окружность радиуса Во и &, найдем точки Во и 瓦，лежащие на кривой, определяющей место падения шаров. Промежуточные точки этой кривой находятся аналогично.
Таким образом мы получили контур AqA^jBqAq дробящих тел, находящихся на круговых траекториях (фиг. 16).
Для определения усилий делим полученный контур на секторы с центральными углами в точке М. Для этого из точки Во на дуге Зо—о откладываем последовательно дуги, равные х/24 длины окружности с радиусом Rq(1/24 длины окружности равна дуге, определяющей шаг футеровочной плиты).
Через полученные точки из полюса М проводим секущие. Таким образом, мы получим секторы с углами v. Проведя биссектрисы центральных углов до пересечения с окружностью, получим точки (Дл 厶u), (Z02 Ь12),(厶оз 厶】з) и т. 口. до пересечения биссектрис с контуром шаровой загрузки, что позволит определить q& и qx для каждого сектора.
Направление биссектрис определяет направление усилий F, а точки их пересечения с окружностью места их приложения.
Усилия F, действующие на 1 см длины барабана от шаровой загрузки для каждого сектора, определяются по формуле （16）
夕=霏虫Y +3m國一僞），
Значения v,qohqi, входящие в это уравнение, определяются измерением на чертеже. Данные вычислений для каждого сектора •сводим в табл. 5. Например, усилие, действующее в первом секторе контура шаровой загрузки （строка 1 табл. 5） определится
歹1 = 6：08@V1（Y + р.6）（6oi ~611） =
=&5湍名 1,5-47 000（1,923 一 ！,8з）= 2,55 н.
Полученные усилия Г каждого сектора разлагаем на нормальные Н и тангенциальные Т составляющие. Результаты разложения сводим в табл. 5..
Таблица 5
Результаты вычисления усилий, действующих на барабан шаровоймельницы 3200 х 3100 мм
N сектора шаровой загрузки
Показатели
V в град
Q0 в м
Q1 в м
F в н
н в н
т
в н
К в град
1,5- *
1,92
1,8
2,55
0,2
2,45
2,5
2,27
1,84
15,7
4,91
14,7
4
2,61
1,92
51,0
23,54
45,2
4,5
2,95
2,02
92,21
55,9
72,6
4,5
3,24
2,12
164,8
122,6
109,9
5
347
2,63
155
131,5
82,4
5,5
3,65
2,97
146,17
134,4
57,9
5,5
3,78
3,16
148,13
144,2
34,3
9
5,5
3»85
3,48
103
102
9,81
• 10
6
3,85
3,65
56,9
64,7
—4,9
11
4,5
3,79
3,72
15,7
16,7
—3,9
102
Е Н = 797,65 н； 工 Т = 418,46 н;
Е Т
岛I = у т' ~ 0,525
Усилия, возникающие между барабаном и дробящей средойпри каскадном режиме работы
Для вычисления усилий при каскадных режимах дробящей -среды, необходимо построить контуры дробящих тел, поднимающихся по круговым траекториям вместе с барабаном в предпо- 24
ложении, что скольжение дробящих тел (контур /о°з〃пВо) и тел скатывающихся (контур А^ 3ГВО, фиг. 9) отсутствует. Построение
ведется в предположении, что толщина слоев 仰 поднимающихся и скатывающихся тел равна.
При заданном коэффициенте заполнения и числе оборотов барабана усилие, действующее на элементарную дугу бара- бана, например, £0£0£0 будет складываться из усилия /кр, равного силе тяжести дробящих тел, находящихся на круговых траекториях и усилия /ск, равного силе тяжести, приходящейся на элементарную дугу 厶乙厶 элементарного объема abed скатывающихся дробящих тел (фиг. 17).
Вычисление усилия / для сегмента с реальным углом v производят по формуле (16) так же, как для водопадного ре- жима. Вычисление массы скатывающихся дробящих тел производят по площади abed на 1 см по оси барабана мельницы.
Далее определяют суммарное LJ^^^ Величину и направление ческой суммы усилий fKP и /=•
Фиг. 17. К определению усилий, действующих на барабан при каскадном режиме работы дробящей среды.Фиг. 17. К определению усилий, действующих на барабан при каскадном режиме работы дробящей среды.усилие /, действующее на дугу-вектор а / находят из геометри-усилие /, действующее на дугу-вектор а / находят из геометри-Экспериментальное определение усилий,возникающих между дробящей средой и барабаном мельницы
Фиг. 17. К определению усилий, действующих на барабан при каскадном режиме работы дробящей среды.
Фиг. 17. К определению усилий, действующих на барабан при каскадном режиме работы дробящей среды.
усилие /, действующее на дугу-вектор а / находят из геометри-
усилие /, действующее на дугу-вектор а / находят из геометри-
На фиг. 18 приведено графоаналитическое определение тангенциальных Т и нормальных Н усилий для шаровой мельницы 2700 X 3600 мм при водопадном режиме работы. Величины вычисленных усилий, действующих на барабан мельницы в отдельных контурах шаровой загрузки, приведены в табл. 6.
Для подтверждения описанной методики графоаналитического определения усилий между барабаном и шаровой загрузкой, автором было произведено снятие экспериментальной диаграммы распределения нормальных усилий от шаровой загрузки по окружности барабана при нормальной работе мельницы 2700 X 3600 мм (фиг. 19). Для снятия экспериментальной диаграммы необходимо« одновременно регистрировать давление шаровой загрузки и угол
"1
修
。
77
те
Н4
W5
50 н
«7
Нб
"5
F4
Фиг. 18. Графоаналитическое определение усилий, действующих ва барабан от шаровой загрузки мельвицы 2700 X 3600 мм.
S
мельница 2700^3600
0=a6; 3 = 0.4
Fl
Габлица 6
Результаты вычисления усилий, действующих иа барабан шаровой мельницы 2700 X 3600 мм
Усилия
Секторы
в н
I
2
3
4
5
6
7
8
9
F
36,2
81,4
129,2
119,5
114,0
113,0
79,4
47,6
1,57
Я
12,8
47,2
95,2
101,0
107,0
110,0
78,5
47,2
44,2
Т
34,4
66,8
87,4
63,7
44,2
26,5
8,82
—3,93
—3,93
工 Т = 324 % Е 笈=643,1 н； А” = 0,505
поворота барабана мельницы. Принципиальное устройство использованного для этих целей датчика можно уяснить из фиг. 20. Если зтот датчик перед началом пуска мельницы установить в положение,
Одна секундаОдна секундаДавление шаробДавление шаробПо графоаналитическомуПо графоаналитическому也也Н7Н74=38°4=38°0d〃〃 еМригп SbuMhq uiupgRii мельнииа 3600d〃〃 еМригп SbuMhq uiupgRii мельнииа 360Угловое перемещение барабапоУгловое перемещение барабапорасчету "寸回心=54纱расчету "寸回心=54纱Н9Н9租 序若租 序若Фиг. 19. Осциллограмма нормальных усилий, действующих на барабан мель- ницы 2700 X 3600 мм. .Фиг. 19. Осциллограмма нормальных усилий, действующих на барабан мель- ницы 2700 X 3600 мм. .耽0。*耽0。*
Одна секунда
Одна секунда
Давление шароб
Давление шароб
По графоаналитическому
По графоаналитическому
也
也
Н7
Н7
4=38°
4=38°
0d〃〃 еМригп SbuMhq uiupgRii мельнииа 360
0d〃〃 еМригп SbuMhq uiupgRii мельнииа 360
Угловое перемещение барабапо
Угловое перемещение барабапо
расчету "寸回心=54纱
расчету "寸回心=54纱
Н9
Н9
租 序若
租 序若
Фиг. 19. Осциллограмма нормальных усилий, действующих на барабан мель- ницы 2700 X 3600 мм. .
Фиг. 19. Осциллограмма нормальных усилий, действующих на барабан мель- ницы 2700 X 3600 мм. .
耽0。*
耽0。*
соответствующее углу а0 = 0, т. е. в верхней точке окружности барабана, то после начала вращения до точки В на головку датчика давления оказываться не будет. И только на отрезке ВА головка датчика будет находиться под изменяющимся определенным образом давлением шаровой загрузки. Давление шаровой загрузки передается через шток 2 балочке 2・ Деформация балочки воспринимается наклеенными на нее проволочными тензометрами 5 и далее через усилитель регистрируется осциллографом.
При этом заметим, что шток головки пропущен с очень малым зазором через жестко укрепленную на барабане цилиндрическую направляющую 6, ориентированную вдоль радиуса барабана. Этим достигается возможность выделить только нормальные составляющие усилий шаровой загрузки, действующие на барабан.
При движении датчика от точки Л до точки О давления шаровой загрузки наблюдаться не будет. Следовательно, точка Л, где
нормальное давление становится равным нулю, будет определять место отрыва шаров внешнего слоя. Известно, что положение точки Л определяет величину угла а0.
Точка В (начало кривой давления) определяет или угол ро или границу образования «пятки» при катарактном и каскадном режимах работы дробящей среды. Конструктивное исполнение
Фиг. 20. Принципиальное устрой- • ство датчика для измерения нормальных усилий, действующих на барабан от дробящей среды:Фиг. 20. Принципиальное устрой- • ство датчика для измерения нормальных усилий, действующих на барабан от дробящей среды:описанного датчика показано на фиг. 21.Одновременно с регистрацией давления шаров фиксируетсяописанного датчика показано на фиг. 21.Одновременно с регистрацией давления шаров фиксируетсяФиг. 21. Установка датчика нормальных усилий:Фиг. 21. Установка датчика нормальных усилий:•I — измерительная балочка; 2 — шток;3 — микропористая резина； 4 — го-ловка штока; 5 — проволочные тензо-метры; 6 ——направляющая штока.•I — измерительная балочка; 2 — шток;3 — микропористая резина； 4 — го-ловка штока; 5 — проволочные тензо-метры; 6 ——направляющая штока.а — измерительная балочка на барабане мель-ницы; 6 — головка штока внутри барабанамельницы.а — измерительная балочка на барабане мель-ницы; 6 — головка штока внутри барабанамельницы.
Фиг. 20. Принципиальное устрой- • ство датчика для измерения нормальных усилий, действующих на барабан от дробящей среды:
Фиг. 20. Принципиальное устрой- • ство датчика для измерения нормальных усилий, действующих на барабан от дробящей среды:
описанного датчика показано на фиг. 21.
Одновременно с регистрацией давления шаров фиксируется
описанного датчика показано на фиг. 21.
Одновременно с регистрацией давления шаров фиксируется
Фиг. 21. Установка датчика нормальных усилий:
Фиг. 21. Установка датчика нормальных усилий:
•I — измерительная балочка; 2 — шток;
3 — микропористая резина； 4 — го-ловка штока; 5 — проволочные тензо-метры; 6 ——направляющая штока.
•I — измерительная балочка; 2 — шток;
3 — микропористая резина； 4 — го-ловка штока; 5 — проволочные тензо-метры; 6 ——направляющая штока.
а — измерительная балочка на барабане мель-ницы; 6 — головка штока внутри барабанамельницы.
а — измерительная балочка на барабане мель-ницы; 6 — головка штока внутри барабанамельницы.
угол поворота барабана. Для измерения угловых перемещений существуют различные способы, описанные в специальной литературе. В данном случае производилось измерение и регистрация упомянутых перемещений при помощи реохордного датчика, принципиальное устройство которого показано на фиг. 22. При вращении барабана мельницы, в результате разбалансировки моста датчика, на осциллограмме получаются наклонные линии —прямые при равномерном и искривленные при неравномерном вращении. Максимальная ордината ломаной линии соответствует повороту барабана на 360°. Кроме того, один период лома-
ной линии (по оси абсцис) также соответствует 360° поворота барабана.
На фиг. 19 совместно с осциллограммой нормального давления шаровой загрузки мельницы 2700 X 3600 мм, показана кри- вая относительного распределения нормальных давлений, полученная графоаналитическим методом, приведенным на фиг. 18.
Фиг. 22. Принципиальная схема датчика угловых перемещений барабана мельницы.
Сравнивая расчетные и экспериментальные кривые относительного распределения усилий "по окружности барабана мельницы, можно сделать следующие выводы:
Практически достаточное совпадение расчетных и экспериментально полученных кривых нормального давления шаровой загрузки подтверждает правильность теоретических положений графоаналитического метода определения усилий, возникающих между дробящей загрузкой и барабаном мельницы.
Для мельницы 2700 X 3600 мм эксперимент а льно замеренный угол отрыва шаров внешнего слоя а0 равен 54° 30' (см. фиг. 19). Теоретически вычисленное значение угла а0 равно 50° (см. фиг. 18). Разница в 4°30' объясняется имеющимся скольжением шаровой загрузки и пренебрежением при расчетах радиусом шаров.
Ясно, что скольжение, изменяя режим работы шаровой загрузки против теоретического, влияет так же на относительное распределение нормальных усилий по окружности барабана, чем и объясняется некоторое несовпадение кривых нормального давления.
Рабочая скорость вращения барабапа мельницы
Рабочую скорость вращения барабана определяют исходя из условий получения наибольшей кинетической энергии дробящей среды с учетом конструктивных параметров и назначения мельницы.
Число оборотов барабана, при котором дробящие тела внешнего слоя имеют м аксим а льную кинетическую энергию, будет
Пр =萼=0,76%. (19>
Угол отрыва дробящих тел внешнего слоя в этом случае равен 54°40г, при этом коэффициент заполнения барабана равен 0,4.
Если в наивыгоднейшие условия поставить редуцированный слой, т. е. слой динамически заменяющий всю дробящую загрузку» то скорость вращения барабана должна быть
пр — 且=0,88 〃貯. (20} jo
Коэффициент заполнения барабана в этом случае не должен превышать 0,54.
Теоретически значения скоростей в пределах 0,76—0,88 от критической скорости, соответствующие наивыгоднейшим режимам внешнего и редуцированного слоя дробящих тел, близко соответствуют скоростям, принимаемым для промышленных мель- ниц.
Не трудно убедиться, что при разных коэффициентах заполнения и при одной и той же скорости барабана в наивыгоднейших условиях будут находиться разные слои дробящей загрузки, т. е. наивыгоднейшая скорость будет зависеть от величины коэффициента заполнения барабана дробящей средой. Наибольшая производительность мельницы при разных коэффициентах заполнения барабана соответствует разным скоростям вращения и, наобо- рот, при одной и той же скорости наибольшая производительность соответствует разным коэффициентам заполнения барабана.
Установлено, что производительность мельницы по готовому продукту или по расчетному классу практически пропорциональна потребляемой полезной мощности мельницы. Поэтому, с точки зрения получения максимальной производительности мельницы, число оборотов, соответствующее максимальной полезной мощности, потребляемой мельницей при данном коэффициенте заполнения барабана, можно назвать наивыгоднейшим.
В качестве иллюстрации указанных положений на фиг. 23 приведены построенные пр оф. С. Е. Андреевым [2] кривые полезной мощности при разных коэффициентах заполнения и относительных скоростях вращения барабана.
Все приведенные здесь рассуждения о наивыгоднейшей скорости, соответствующей максимальной производительности, оде-
ланы в предположении отсутствия скольжения между дробящей средой и футеровкой барабана мельницы, т. е. в предположении, что скорость вращения барабана равна скорости дробящих тел,
находящихся на круговых траекториях. Величина скольжения дробящих тел относительно футеровки зависит от величины сил
не будет соответствовать наивы-§ £6 I 4.2 § 3.8 S 3,4 冬3。R 2・62.2 В 7* W Г g L0не будет соответствовать наивы-§ £6 I 4.2 § 3.8 S 3,4 冬3。R 2・62.2 В 7* W Г g L0трения между ними. Малые силы трения обусловливают большие скольжения дробящей среды, вследствие чего выбранное наивыгоднейшее число оборотов барабана
не будет соответствовать наивы-
§ £6 I 4.2 § 3.8 S 3,4 冬3。
R 2・6
2.2 В 7* W Г g L0
не будет соответствовать наивы-
§ £6 I 4.2 § 3.8 S 3,4 冬3。
R 2・6
2.2 В 7* W Г g L0
£0.50.50.7“8 QJ 7.0"Относительная скорость£0.50.50.7“8 QJ 7.0"Относительная скоростьгоднейшему режиму работы дробящей среды.
£0.50.50.7“8 QJ 7.0"
Относительная скорость
£0.50.50.7“8 QJ 7.0"
Относительная скорость
Сила трения между дробящей средой и футеровкой зависит от коэффициента заполнения, относительной •скорости вращения барабана, объемного веса дробящей среды и главным образом от коэффициента трения, величина которого точно не определена. Экспериментальные данные измерений коэффициента трения разно-
Фиг. 23. Потребляемая мельницей полез-ная мощность при различных скоро-стях вращения и коэффициентах запол-нения барабана.Фиг. 23. Потребляемая мельницей полез-ная мощность при различных скоро-стях вращения и коэффициентах запол-нения барабана.речивы, так как обусловлены значительным количеством 'факторов, зависящих от кон
Фиг. 23. Потребляемая мельницей полез-ная мощность при различных скоро-стях вращения и коэффициентах запол-нения барабана.
Фиг. 23. Потребляемая мельницей полез-ная мощность при различных скоро-стях вращения и коэффициентах запол-нения барабана.
кретных условий измерения. Кроме того, на режим работы дробящей среды в значительной степени влияет профиль футеровки, иными словами коэффициент сцепления футеровки с дробящей средой. В силу перечисленных причин, обычно выбираемые скорости вращения барабанов мельницы не соответ
ствуют наивыгоднейшим режимам дробящей среды из-за ее скольжения по футеровке.
В последнее время автором [17 ] выполнены исследования, позволяющие путем выбора профиля футеровки с соответствующим коэффициентом сцепления ликвидировать скольжение дробящей среды и тем самым приблизить действительные режимы ее работы к наивыгоднейшим с точки зрения максимальной производительности, рассчитанной теоретически.
Однако следует заметить, что с точки зрения получения максимальной эффективности измельчения, снижения расхода мелющих тел и удельных расходов энергии скорость вращения барабана, соответствующая максимальной производительности, может не соответствовать оптимальной. Рассмотрим более подробно влияние скорости вращения барабана мельницы на эффективность и стоимость измельчения.
В результате опытов измельчения мягкого доломита и твердой кремнистой руды на лабораторной шаровой мельнице с коэф-
фициентом заполнения барабана шарами 45%, были получены зависимости эффективности измельчения от скорости вращения барабана, приведенные на фиг. 24. Мельница допускала работу с низким и высоким уровнем пульпы. При работе с высоким уров
нем пульпы эти опыты подчеркивают, что максимальная эффек
тивность измельчения как мягкой, так и твердой руды достигается
■ Скорость Вращения барабана б 7с от критической■ Скорость Вращения барабана б 7с от критическойФиг. 24. Зависимость эффективности измельчения от относитель- вой скорости вращения барабана и крепости размалываемого материала:Фиг. 24. Зависимость эффективности измельчения от относитель- вой скорости вращения барабана и крепости размалываемого материала:1 — при низком уровне разгрузки;2 — при высоком уровне раегрувки.1 — при низком уровне разгрузки;2 — при высоком уровне раегрувки.при 50% скорости вращения барабана от критической. При этом эффективность измельчения твердой руды получается выше на 7%. При работе с низким уровнем пульпы при измельчении мягкой руды эффективность неуклонно повышается при снижении скорости вращения барабана. При измельчении твердой руды в этом случае эффективность измельчения практически не зависит от скорости вращения барабана.
■ Скорость Вращения барабана б 7с от критической
■ Скорость Вращения барабана б 7с от критической
Фиг. 24. Зависимость эффективности измельчения от относитель- вой скорости вращения барабана и крепости размалываемого материала:
Фиг. 24. Зависимость эффективности измельчения от относитель- вой скорости вращения барабана и крепости размалываемого материала:
1 — при низком уровне разгрузки;2 — при высоком уровне раегрувки.
1 — при низком уровне разгрузки;2 — при высоком уровне раегрувки.
Влияние скорости на эффективность измельчения при работе промышленных шаровых мельниц исследовалось на промышленных рудообогатительных фабриках 123 ]. Результаты этих исследований, характеризующие работу кониче-
ских мельниц при разных относительных скоростях вращения барабана, приведены в табл. 7.
Относительные затраты на измельчение руды при разных скоростях барабана получены при одинаковом питании мельницы рудой в количестве 43 т/ч при выходе 22 т — 200 меш в час. Рас-
чет произведен без учета затрат по износу футеровки, эксплуатации и стоимости вспомогательного оборудования.
Данные табл. 7 подчеркивают получение значительной экономии расходов на измельчение при работе мельницы на низких скоростях. В таблице приведены данные, относящиеся к работе цилиндрических мелышц с высоким уровнем разгрузки (2700 X X 2700 мм). Экономия расходов на измельчение в этом случае
ниже, чем при использовании конических мельниц, однако необ
ходимо учесть, что по размеру первые значительно меньше вторых.
Анализ данных графика, приведенного на фиг. 24 и табл. 7, позволяет сделать следующие выводы:
Максимальная эффективность измельчения при работе шаровой мельницы зависит от скорости вращения барабана, физико-
Таблица 7
Сравнение затрат на измельчение при различных относительных скоростяхвращения барабана мельниц
Показатели
Размеры мельниц D X L в мм
3050X3050 1
3050X3350 1
3050 X 3660
Биконические мельницы
Скорость вращения в % от критической
80
60
50
Число оборотов барабана в минуту
20,1
15,1
12,5
Коэффициент заполнения барабана
0,41
0,4
0,41
Шаровая загрузка в кг
45 300
49000
53000
Потребляемая мощность в кет ..
426
318
282
Питание мельницы в т/ч
43
43
43
Эффективность измельчения в m —
200 меш на 1 кет • м
0,051
0,069
0,078
Расход энергии на 1 m — 200 меш в кет • ч
19,5
14,5
12,8
Расход шаров в кг/т
1,33
1,03
0,878
Стоимость в условных единицах: энергии на измельчение в год
41 760
31 032
27628
израсходованных шаров в год
59 221
45 705
38 947
энергии и шаров в год ....
100 981
76 737
66 595
мельницы и двигателя •...
58000
63000
68 000
Стоимость мельницы + годовая стоимость энергии и шаров в у слов- вых единицах
158 981
139 737
134 595
Снижение стоимости измельчения за год при уменьшении скорости вращения от 屮=0,8 в условных единицах
0
24244
34386
Экономия издержек за счет уменьшения расхода шаров и энергии в условных единицах на тонну измельченной руды
0
0,0708
0,1005
Цилиндрические мельницы
Снижение стоимости измельчения за год за счет уменьшения расхода шаров и энергии для мельниц 2700 х 2700 尿儿 в условных единицах
0
9109
12 920
Экономия издержек в условных единицах на тонну для мельниц 2700 X 2700 мм
0
0,0266
0,0377
Примечание. При расчетах снижения стоимости измельчения не учтена экономия от снижения расхода металла футеровок за недостаточностыо данных.
механических свойств размалываемого материала и высоты уровня пульпы в барабане.
3333Производительность мельницы, работающей на пониженной скорости с высоким уровнем пульпы, можно повысить до уровня производительности мельницы, работающей при нормальной скорости, за счет соответствующего увеличения объема барабана
33
33
3 Заказ 2043
мельницы. При этом применение малой скорости даст возможность возместить разницу в капитальных затратах на изготовление и установку этих мельниц через год работы только за счет экономии энергии и шаров.
Таким образом, существует два значения наивыгоднейшей скорости. Одно, значение более высокое (0,76—0,88), соответствует получению максимальной производительности мельницы, другое, более низкое (〜0,5 屮)，соответствует максимальной эффективности измельчения.
Выбор необходимой оптимальной скорости вращения барабана, соответствующей получению наилучших технико-экономических показателей, решается в каждом конкретном случае с учетом всех показателей работы измельчительной установки, т. е. стадии и степени измельчения, типа мельницы, физико-механических свойств размалываемого материала, расхода энергии, шаров, фу- теровок и капитальных затрат на оборудование.
Полезная мощность шаровой мельницы
Полезной мощностью шаровой мельницы принято считать мощность, необходимую для приведения в движение только дробящей загрузки с размалываемым материалом.
Для каскадного режима работы дробящей загрузки полезную мощность с достаточной для практических целей точностью можно определить на основании формулы (1) из выражения
(23)(23)取以•几_ cosine—_吧遗竺уд吐曰吧
(23)
(23)
9550 = ~9550~—9550
где Мш ——момент, необходимый для приведения шаровой загрузки в движение, в нм;
G — сила тяжести дробящей загрузки в н;
х ——расстояние центра тяжести дробящей загрузки от оси барабана в м;
п — скорость вращения барабана в об/мин;
0 — угол поворота дробящей загрузки в град;
Яо ——внутренний радиус барабана за вычетом толщины фу~ теровки в м;
L ——внутренняя длина барабана мельницы в л€； (у+р^б) — сила тяжести 1 м3 дробящей загрузки с размалываемым материалом в н/炉.
Воспользовавшись вычислениями пр оф. С. Е. Андреева 13], можно также определить полезную мощность при рассматриваемом режиме путем определения тангенциальной составляющей силы тяжести, которая стремится повернуть дробящую загрузку против направления вращения барабана.
Из однородной массы дробящей загрузки с материалом, находящейся на дуге ab радиуса Л (фиг. 25), выделим бесконечно 34
малый объем размером RdaM dR dL. Масса этого объема будет. равна
dG = (у + рб) R dR dL d%.(24)
Силу тяжести dG можно разложить на радиальную dH и тангенциальную dT с ост авляющие. Тангенциал ьн ая составляющая будет равна
dT = dG sin % = (у + “)R dR dL sin aM da&・ (25)
Tангенциальная составляющая dT, действуя на радиусе 五，создает относительно оси мельницы элементарный момент
dMT = d ТА (у + р,6) х
X /?2 dR dL sin ам d а^. (26) Момент Мт тангенциальных сил тяжести относительно оси мельницы определится тройным интегрированием в соответствующих пределах и в конечном итоге может быть записан в виде
"т = "f"(丫 + “)招必 sin? М sin 0.
(27)
Формула полезной мощности при среды получает вид
Фиг. 25. К определению полезной мощности при каскадном режиме работы дробящей среды.Фиг. 25. К определению полезной мощности при каскадном режиме работы дробящей среды.каскадном режиме дробящейкаскадном режиме дробящейкет,кет,(28)(28)Мтп "(Y 屮6 碎厶 sin3丹 sin 6
Фиг. 25. К определению полезной мощности при каскадном режиме работы дробящей среды.
Фиг. 25. К определению полезной мощности при каскадном режиме работы дробящей среды.
каскадном режиме дробящей
каскадном режиме дробящей
кет,
кет,
(28)
(28)
955014 325
где Q ——центральный угол, соответствующий сектору поперечного сечения дробящей загрузки, в град;
Му — момент тангенциальных сил тяжести относительно оси барабана в нм;
〃 一скорость вращения барабана в об/мин.
Для вычисления полезной мощности по формулам (23) и (28) остается неизвестным только угол 6. Пр оф. С. А. Андреевым [3] вычислены величины угла 6 при различных значениях коэффициента заполнения барабана <р и относительных скоростях 屮 при коэффициенте трения к = 0,4 (табл. 8).
По формулам (23) и (28) может быть определена полезная мощность с практически достаточной точностью.
Для водопадного режима работы дробящей загрузки полезную мощность можно определять по формулам, предложенным
Л. Б. Левенсоном [18], 3. Б. Канторовичем, С« Е. Андреевым [2]и др.“
Формула С. Е. Андреева, выведенная для любой относительной скорости 屮 водопадного режима, имеет вид
Р一端^ 1/石炉卜(1 一 个)一宁^(1 一 К》卜姉(29)
ров, указывает, что в основеров, указывает, что в основегде G — сила тяжести шаровой загрузки в н.
ров, указывает, что в основе
ров, указывает, что в основе
Проф. Н. П. Неронов, анализируя выводы упомянутых авто- их формул положена теорема о кинетической энергии, на основании которой можно напи-
寺Величина углаф = 0,3屮=0,4屮=0,50,329。46'31。36'32。53'0,430°52'32。52'34。23'0,532。14'34。31'36。22'0,634。05'36。30'38。46'0,736。05'38。50'41。39’0,838。30'41。40,44。57"寺Величина углаф = 0,3屮=0,4屮=0,50,329。46'31。36'32。53'0,430°52'32。52'34。23'0,532。14'34。31'36。22'0,634。05'36。30'38。46'0,736。05'38。50'41。39’0,838。30'41。40,44。57"Таблица 8Таблица 8Величины угла 6 для различных значений коэффициентов 屮 и 屮Величины угла 6 для различных значений коэффициентов 屮 и 屮сать равенство
寺
Величина угла
ф = 0,3
屮=0,4
屮=0,5
0,3
29。46'
31。36'
32。53'
0,4
30°52'
32。52'
34。23'
0,5
32。14'
34。31'
36。22'
0,6
34。05'
36。30'
38。46'
0,7
36。05'
38。50'
41。39’
0,8
38。30'
41。40,
44。57"
寺
Величина угла
ф = 0,3
屮=0,4
屮=0,5
0,3
29。46'
31。36'
32。53'
0,4
30°52'
32。52'
34。23'
0,5
32。14'
34。31'
36。22'
0,6
34。05'
36。30'
38。46'
0,7
36。05'
38。50'
41。39’
0,8
38。30'
41。40,
44。57"
Таблица 8
Таблица 8
Величины угла 6 для различных значений коэффициентов 屮 и 屮
Величины угла 6 для различных значений коэффициентов 屮 и 屮
2
rnvi mv2 .,
где ьм% ——соответственно начальная и конечная скорости шара массой т при свободном параболическом движении, соответствующие точкам отрыва и падения.
Из приведенного уравнения можно заключить, что кинетическая энергия шара в тбчке падения складывается из кинети
ческой энергии в начальный момент падения и приращения потенциальной энергии. Это, по мнению авторов формул, эквивалентно предположению, что при ударе тара вся кинетическая 2 mv
энергия -~- расходуется на неупругий удар и подлежит непрерывному восстановлению. Однако можно показать, что после удара шар все же имеет скорость р. Поэтому восстановленшо
потеряпотеря2机拧 mv22机拧 mv2=mgh.=mgh.подлежит не вся кинетическая энергия шара —^—} а только ее
потеря
потеря
2
机拧 mv2
2
机拧 mv2
=mgh.
=mgh.
Приняв во внимание указанное уточнение, проф. Н. П. Неронов предложил определять мощность, необходимую для приведения дробящей загрузки мельницы в катарактный режим, по следующему выражению:
-炉 /司[3 (1 一 №) - 2屮4 (1 -К6)] Kem, (30)
где G ——сила тяжести шаровой загрузки в н; 36
Dq ——внутренний диаметр барабана мельницы за вычетом толщины футеровки в м;
К — параметр, зависящий от <р и 屮(см. табл. 4).
Как показали экспериментальные исследования автора, вм- числение полезной мощности по формуле проф. Неронова дает результаты, близкие к действительным.
Практически достаточно точные результаты дают вычисления по графоаналитическому методу. Выше описана методика определения суммарного тангенциального усилия £ 7 на 1 см длины барабана по оси мельницы (см. фиг. 16):
£Т = 7\ + Т2 + ^з + ... + ТпН.
Полагая, что движение шаровой загрузки происходит без скольжения, можно написать выражение вращающего момента, необходимого для поддержания движения шаровой загрузки при заданных А。，屮，屮
Mui = £ TR0L нм, (31)
где BQ —— внешний радиус шаровой загрузки в м;
L — внутренняя длина барабана по оси мельницы в см. Полезная мощность, не о бходимая для приведения в движение шаровой загрузки при заданном числе оборотов барабана
W也？I9550W也？I9550У TR^Ln9550~У TR^Ln9550~кет.кет.(32)(32)
W也？I
9550
W也？I
9550
У TR^Ln9550~
У TR^Ln9550~
кет.
кет.
(32)
(32)
Так как трубные мельницы в своем большинстве являются многокамерными, при определении полезной мощности мельницы необходимо учитывать, что могут быть разными внутренние диаметры и длины камер, их коэффициенты зацолнения и насыпные массы дробящих тел. Поэтому графоаналитические вычисления тангенциальных усилий необходимо вести для каждой камеры в отдельности.
Суммарный момент относительно оси трубной мельницы будет равен
2"ш = m仅］十力/w2 +"也3 + ... +儿&△=
=2 71%比1 + X T2H02e2 + …+ N TnRqJn "心(33)
где £ 笃，N 北…N T久一 соответственно суммарные тангенциальные силы первой, второй и п-й камер барабана трубной мельницы в «;
Яоь 马2…Нот» — соответственно внутренние радиусы, за вычетом толщины футеровки первой, второй и n-й камер мельницы в м;
£工,Ь2 •-• Ln —— соответственно длины первой, второй и n-й камер в см.
Нетрудно написать выражение полезной мощности трубной мельницы
£ ^шпб ~955(Г£ ^шпб ~955(Гкет.кет.(34)(34)
£ ^шпб ~955(Г
£ ^шпб ~955(Г
кет.
кет.
(34)
(34)
Диаметр шара в ммМасса одного шара в кгКоличество шаров на 1 wМасса 1 «м3 шаров в кг1004,1152404560802,1074604620600,88911202660500,51419634708400,26338003760300,Ш90004850Диаметр шара в ммМасса одного шара в кгКоличество шаров на 1 wМасса 1 «м3 шаров в кг1004,1152404560802,1074604620600,88911202660500,51419634708400,26338003760300,Ш90004850ваной, в большинстве случаевваной, в большинстве случаевТаблицаТаблицаОбъемная масса прокатных или кованых шаров различных диаметровОбъемная масса прокатных или кованых шаров различных диаметров
Диаметр шара в мм
Масса одного шара в кг
Количество шаров на 1 w
Масса 1 «м3 шаров в кг
100
4,115
240
4560
80
2,107
460
4620
60
0,889
1120
2660
50
0,514
1963
4708
40
0,263
3800
3760
30
0,Ш
9000
4850
Диаметр шара в мм
Масса одного шара в кг
Количество шаров на 1 w
Масса 1 «м3 шаров в кг
100
4,115
240
4560
80
2,107
460
4620
60
0,889
1120
2660
50
0,514
1963
4708
40
0,263
3800
3760
30
0,Ш
9000
4850
ваной, в большинстве случаев
ваной, в большинстве случаев
Таблица
Таблица
Объемная масса прокатных или кованых шаров различных диаметров
Объемная масса прокатных или кованых шаров различных диаметров
Дробящая среда
Дробящая среда является рабочей частью мельницы, произ- водящей при наличии материала в барабане полезную работу. Однако мощность, потребляемая дробящей средой, остается пран-
тически постоянной (± 10%),тически постоянной (± 10%),независимо от того, производит она
тически постоянной (± 10%),
тически постоянной (± 10%),
99полезную работу или нет, т. е. работает мельница с материалом/ производя измельчение у или без него. Таким образом, мощность при заданных геометрических размерах и скорости вращения барабана определяется в основном величиной дробящей среды и ее характеристикой (коэффициентом заполнения барабана и объемной массой загрузки).
9
9
Дробящей средой шаровых мельниц обычно являются шары диаметром 30—120 мм. Шары изготовляют из литой или ко- углеродистой стали. В последнее
время шары изготовляют прокаткой на прокатных станах, обеспечивающих большую производительность. Применяются также чугунные литые шары.
При производстве цемента в качестве мелющих тел последних камер трубных мельниц широко применяют цилиндры (циль- пебсы) диаметром 30, 25 и 18 мм длиной 25——40 мм, изготовляемые из прокатной стали или чугуна. Реже применяют чугунные эллип
соиды.
Объемная масса или масса единицы объема дробящей среды определяется удельной массой дробящих тел и степенью заполнения объема, занятого этими телами, что, в свою очередь, зависит от характера укладки дробящих тел. Объемная масса шаров в за- висимости от диаметра приведена в табл. 9.
Практически шаровая загрузка мельницы состоит из смеси шаров разных размеров, беспорядочно уложенных в барабане.
Опытным путем установлено, что процент пустот в шаровой загрузке при случайной укладке составляет 38%, что приблизительно является средним между 30% при укладке по тетраэдру и 48% при укладке по кубу. Поэтому в расчетах объемную массу
стальных шаров, соответствующую 38% пустот, принимают равной 4800 кг/м3. Объемная масса цильпебсов по опытным данным составляет 4400—4500 кг/м3. Экспериментально установлено, что пустоты 1 т шаров заполняются в спокойном состоянии примерно 100 麗2 пульпы крупностью 6 меш.
Полезная работа, производимая дробящей средой мельницы, зависит от количества и формы дробящих тел, их удельной массы и размера по отношению к размеру кусков измельчаемого продукта. Для всех типов мельниц производительность пропорциональна расходу энергии на измельчение. При этом расход энергии связан со степенью заполнения объема барабана мельницы дробящей средой. С увеличением заполнения барабана дробящей средой увеличиваются как производительность, так и расход энергии, достигая максимума при коэффициенте заполнения равном 0,5 (см. фиг. 23).
Коэффициент заполнения шаровых мельниц с центральной разгрузкой ограничивается диаметром разгрузочной цапфы и поэтому указанные мельницы обычно работают при <р = 0,35—0,4. Заполнение барабана шаровых мельниц с решеткой находится в пределах 0,45—0,5. Коэффициент заполнения барабана цементных и у г лер азмольных мельниц, независимо от их типа, обычно выбирается в пределах 0,25——0,3- Это диктуется технологическими условиями и условиями выноса готовой фракции материала из полости барабана.
Форма дробящих тел в значительной степени определяет з巾一 фективность процесса измельчения материала. За длительный период эксплуатации мельниц многими исследователями предпринимались попытки найти более эффективную форму дробящих тел с точки зрения повышения эффективности измельчения и СНИ' жения расхода дробящих тел. Однако при измельчении руд в шаровых мельницах на обогатительных фабриках повсеместное применение нашли только шары разных диаметров и цилиндры (циль- пебсы). Установлено, что работа мельниц с изношенными и ломаными шарами, потерявшими сферическую форму, значительно понижает их производительность и эффективность,
Удельная масса дробящих тел также существенно влияет на производительность мельницы. Увеличение удельной массы дробящих тел при сохранении их размера и коэффициента заполнения барабана мельницы приводит к увеличению общей массы дробящей среды, а следовательно, и к увеличению расхода энергии (мощности), поглощаемой мельницей. Однако эффективность измельчения практически не зависит от удельной массы дробящих тел. Сказанное справедливо для дробящей среды, работающей как в каскадном, так и в водопадном режимах.
Размер дробящих тел в сильной степени влияет на эффективность и производительность мельницы. Опыт эксплуатации шаровых мельниц показывает, что производительность мельницы выше, если она работает на смеси шаров разных диаметров. Крупные
КрупностьДиа-КрупностьДиа-исходногометрисходногометрматериалашараматери-шараВ ммв ммала в лшВ мм0,075—0,1012,52,4—3,340,00,15—0,2016,04,7-6,749,00,30—0,4220,06,7-9,557,00,60—■0,8025,013,0—19,070,01,2-1,731,027,0—38,089,038,0—53,0100,0КрупностьДиа-КрупностьДиа-исходногометрисходногометрматериалашараматери-шараВ ммв ммала в лшВ мм0,075—0,1012,52,4—3,340,00,15—0,2016,04,7-6,749,00,30—0,4220,06,7-9,557,00,60—■0,8025,013,0—19,070,01,2-1,731,027,0—38,089,038,0—53,0100,0Таблица 10Таблица 10Величина оптимального диаметра шара для исходных материалов различной крупностиВеличина оптимального диаметра шара для исходных материалов различной крупностифутеровки, плотности пульпыфутеровки, плотности пульпы
Крупность
Диа-
Крупность
Диа-
исходного
метр
исходного
метр
материала
шара
матери-
шара
В мм
в мм
ала в лш
В мм
0,075—0,10
12,5
2,4—3,3
40,0
0,15—0,20
16,0
4,7-6,7
49,0
0,30—0,42
20,0
6,7-9,5
57,0
0,60—■0,80
25,0
13,0—19,0
70,0
1,2-1,7
31,0
27,0—38,0
89,0
38,0—53,0
100,0
Крупность
Диа-
Крупность
Диа-
исходного
метр
исходного
метр
материала
шара
матери-
шара
В мм
в мм
ала в лш
В мм
0,075—0,10
12,5
2,4—3,3
40,0
0,15—0,20
16,0
4,7-6,7
49,0
0,30—0,42
20,0
6,7-9,5
57,0
0,60—■0,80
25,0
13,0—19,0
70,0
1,2-1,7
31,0
27,0—38,0
89,0
38,0—53,0
100,0
Таблица 10
Таблица 10
Величина оптимального диаметра шара для исходных материалов различной крупности
Величина оптимального диаметра шара для исходных материалов различной крупности
футеровки, плотности пульпы
футеровки, плотности пульпы
шары необходимы, если размалываемый материал обладает значительной твердостью и крупностью, так как сила удара в этом случае будет большей. Мелкие и мягкие материалы лучше измельчаются шарами мелких размеров.
Для определенной крупности и твердости измельчаемого материала можно подобрать характеристику крупности шаровой смеси, обеспечивающую наиболее высокую производительность мельницы. Определение максимального диаметра шара в шаровой смеси от крупности измельчаемого материала производят по формуле, предложенной К. А. Разумовым
Dm = 28 歹dMMt (35)
где Dw — максимальный диаметр шара в мм;
d — максимальный размер куска загружаемого материала в мм.
Формула (35) основана на некоторых средних условиях. Вычис-
ленные по формуле (35)ленные по формуле (35)значения оптимального диаметра шара для
ленные по формуле (35)
ленные по формуле (35)
различной крупности исходного материала приведены в табл. 10.
В барабане шаровой мель- ницы параллельно с измельче- н口ем материала происходит и измельчение дробящей среды, т.е. износ дробящих тел, который зависит от многих факторов. Эти факторы изменяются по своей значимости в широких пределах в зависимости от материала, способа изготовления, размеров и массы дробящих тел, диаметра и скорости вращения барабана мельницы, характеристики измельчаемого материала, типа и т. д.
Закономерность износа металлов отлична от закономерности износа хрупких тел (какими являются в большинстве размалываемые материалы). Металл является телом вязким и в условиях мельничной установки работает с напряжениями значительно ниже разрушающих. Однако в зависимости от силы удара дробящего тела в зоне его контакта могут возникнуть относительно большие местные напряжения, вызывающие значительные физические изменения структуры, приводящие в зависмости от металлографического состава к повышению или, наоборот, к понижению стойкости дробящего тела истиранию. Поэтому в основном потеря металла дробящих тел связана с истиранием его поверхности, что в конечном итоге проявляется в уменьшении диаметра дробящего тела.
Изучению закона износа шаров, т. е. зависимости массы (диаметра) шаров от длительности пребывания их в мельнице, посвящено значительное количество работ, которые были обобщены К. А. Разумовым, предложившим исчислять скорость износа ша^ ров по формуле
警=一k國，(36)
где К —— постоянная уравнения;
Dm — диаметр шара в с謳；
G — масса шара в 舞2；
т — величина, изменяющаяся в зависимости от режима работы дробящей среды в пределах 2—3.
Значение т=2 получается при износе пропорционально поверхности, т. е. при износе шаров при чисто каскадных режимах ра-
Фиг. 26. Характеристики крупности установившихся.нагрузок шаров:1 — при преобладании водопадного режима работы шаров;2 — при смешанном режиме работы ш呼ов; 3 — при преобладании каскадного режима работы шаров.Фиг. 26. Характеристики крупности установившихся.нагрузок шаров:1 — при преобладании водопадного режима работы шаров;2 — при смешанном режиме работы ш呼ов; 3 — при преобладании каскадного режима работы шаров.
Фиг. 26. Характеристики крупности установившихся
.нагрузок шаров:
1 — при преобладании водопадного режима работы шаров;
2 — при смешанном режиме работы ш呼ов; 3 — при преобладании каскадного режима работы шаров.
Фиг. 26. Характеристики крупности установившихся
.нагрузок шаров:
1 — при преобладании водопадного режима работы шаров;
2 — при смешанном режиме работы ш呼ов; 3 — при преобладании каскадного режима работы шаров.
боты. Значение тп = 3 соответствует износу пропорционально массе при водопадных режимах работы шаровой загрузки.
В мельницах, шаровая загрузка которых работает при смешанных режимах, т. е. часть работает в каскадном, а часть в водопадном режимах, величина степени т находится между 2 и 3 в зависимости от преобладания4 того или иного режима. В связи с этим износ шаров также будет определяться пропорционально их поверхности и пропорционально массе.
Решение и анализ уравнения (36) показывают, что если мельница первоначально была загружена шарами одного диаметра и после пуска периодически догружается шарами того же диаметра, то через определенное время, когда первоначальная загрузка износится, в мельнице образуется смесь шаров всех диаметров, состав которой определяется законом износа шаров, представленным графически на фиг. 26 для случаев различных режимов
работы шаровой загрузки. При этом состав смеси сохраняется во все время работы постоянным, т. е. в мельнице образуется установившаяся шаровая загрузка, в составе которой, согласно кривым фиг. 26, преобладают крупные шары. Такая характеристика ша-
фиг 27 Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы 2870 X 5100 мм.фиг 27 Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы 2870 X 5100 мм.
фиг 27 Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы 2870 X 5100 мм.
фиг 27 Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы 2870 X 5100 мм.
шаров, обладающих на единицу Поэтому увеличение количествашаров, обладающих на единицу Поэтому увеличение количествадо-ша-до-ша-ПериодДлительность периода в чПотеряно металла в тУдельный расход металла шаров в г/тI6351,525II5802,0138Ш6653,0180IV■ 3253,15400ПериодДлительность периода в чПотеряно металла в тУдельный расход металла шаров в г/тI6351,525II5802,0138Ш6653,0180IV■ 3253,15400Таблица 11Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы2870 X 5100 ммТаблица 11Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы2870 X 5100 мм
шаров, обладающих на единицу Поэтому увеличение количества
шаров, обладающих на единицу Поэтому увеличение количества
до-ша-
до-ша-
Период
Длительность периода в ч
Потеряно металла в т
Удельный расход металла шаров в г/т
I
635
1,5
25
II
580
2,0
138
Ш
665
3,0
180
IV
■ 325
3,15
400
Период
Длительность периода в ч
Потеряно металла в т
Удельный расход металла шаров в г/т
I
635
1,5
25
II
580
2,0
138
Ш
665
3,0
180
IV
■ 325
3,15
400
Таблица 11
Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы
2870 X 5100 мм
Таблица 11
Износ шаров в зависимости от длительности работы мельницы
2870 X 5100 мм
ровой загрузки не дает оптимальных показателей по производительности и эффективности из-за недостатка мелких и средних объема большей поверхностью.
мелких шаров достигается грузкой мельницы смесью
ров нескольких диаметров.
Такое рационирование шаровой загрузки подбирается в каждом случае, исходя из конкретных условий, определяемых требуемой, степенью измельчения, гранулометрическим составом исходного продукта, его твердостью и другими факторами. При уменьшении диаметра добавляемых шаров будет большим износ и выход меньших шаров, что увеличивает расход стали. Последнее под
тверждается не только анализом уравнения (36), но и экспериментально полученной диаграммой изменения мощности, потребляе
мой электродвигателем, или, что то же самое, массой шаров в зависимости от времени работы мельницы 2870 X 5100 мм при размоле кизеловского угля (фиг. 27).
В первые дни после загрузки мельницы шарами (Do = 45 + + 50 мм, Gm = 25,5 m, Р = = 416 кет) падение мощности
идет менее интенсивно, чем в каждый последующий период после догрузки шаров. Длительность периодов и износ шаров в m приведены в табл. 11.
Как нетрудно убедиться, удельный расход в IV периоде достиг 400 г/т против 92 г/т в / периоде. Повышение удельного расхода шаров несомненно связано с резким уменьшением среднего размера шаров. На основании этого можно заключить, что с точки зрения экономии металла выгодно работать с шарами крупного размера. Однако выбор диаметра шаров не может решаться только на основании износа металла.
Исследования показывают, что при малых шарах эффективность и производительность более тонкого измельчения выше, чем при крупных. При этом удельные расходы энергии на измельчение при мелких шарах ниже, чем при более крупных. Однако выбор размера шаров диктуется, как было сказано ранее, еще гранулометрическим составом и твердостью измельчаемого продукта.
Немаловажное влияние на износ шаров оказывают величина скольжения загрузки по футеровке барабана и сегрегация шаров по его длине. Теоретически и экспериментально установлено, что увеличение скольжения дробящей загрузки вызывается при всех прочих равных условиях уменьшением заполнения барабана дробящими телами, а также уменьшением сцепления дробящих тел с футеровкой. Уменьшение сцепления дробящих тел с футеровкой обычно прогрессирует по мере ее износа, а также зависит от формы профиля даже не изношенных футеровочных плит.
Скольжение шаров по футеровке, в особенности шаров уже потерявших в какой-то степени сферическую поверхность или шаров недост ат очной твердости, приводит к появлению в мельнице «плоскуши», которая, в свою очередь, ведет к более прогрессивному износу шаров, а также заметно снижает производительность мельницы.
Как показывает многолетняя практика, одним из важнейших факторов, определяющих количественную и качественную сторону износа дробящих тел является их состав и твердость последних. Твердость шаров любого металлографического состава является необходимым условием, в особенности при измельчении крепких пород как с точки зрения эффективности измельчения, так и износа шаров. В настоящее время материалом для шаров служат в основном углеродистые стали, преимущественно без термической обработки. Расход шаров, например, на обогатительных комбинатах Кривбасса, достигает 1,8 кг на 1 m руды, поэтому выбор материала для шаров и повышение износостойкости имеют большое значение. Этому чрезвычайно актуальному вопросу посвящены в частности работы канд. техн, наук О. А. Несвижского [20], проф. Н. И. Блинова и проф. Н. А. Вороновой. Под руководством Н. А. Вороновой [7 ] на Южном горнообогатительном комбинате проведены исследования сравнительной износостойкости шаров, отлитых из криворожского и халиловского низкоуглеродистых чугунов, и стальных шаров различной твердости при измельчении криворожских железистых кварцитов крепостью 14—18 по Протодьяконову на шаровых мельницах 3200 — 3100 мм первой стадии.
Изностойкость массы на единицу циентом износаИзностойкость массы на единицу циентом износаВсе чугунные шары кокильного ливались из доменного чугуна,Все чугунные шары кокильного ливались из доменного чугуна,Фиг. 28. Зависимость коэффициента износа от твердости шаровФиг. 28. Зависимость коэффициента износа от твердости шаровно 20030。40。 500Твердость НВно 20030。40。 500Твердость НВФиг. 29. Расход шаров в зависимости от их твердости.Фиг. 29. Расход шаров в зависимости от их твердости.литья диаметром 125 мм от- пр о дутого кислородом и поэтому имеющего низкое содержание углерода (2,6—3%).Ониимели среднюю по сечению твердость 410—483 НВ. Стальные шары испытывались как из мягких ферритных, так и из тростит о-мартенсито- вых сталей твердостью 113—— 458 НВ. Вычисленные коэффициенты износа шаров позволили сопоставить износостойкость чугунных и стальных шаров различной твердо- стИ1 Зависимость износа шаров от твердости металла показана на фиг. 28. На фиг. 29 показана зависимость расхода шаров на 1 тп руды по данным промышленных испытаний (прямая 7) и зависимость коэффициента износа (прямая 2) от твердости шаров. Прямая 1 показывает насколько можно уменьшить расход шаров на 1 m руды при работе мельницы на более твердых шарах. Исследования показали, что износ шаров на едишщу поверхности, а также расход на 1 тп измельченной руды обратно пропорционален их твердости и не зависит от материала шаров. Однако при увеличелитья диаметром 125 мм от- пр о дутого кислородом и поэтому имеющего низкое содержание углерода (2,6—3%).Ониимели среднюю по сечению твердость 410—483 НВ. Стальные шары испытывались как из мягких ферритных, так и из тростит о-мартенсито- вых сталей твердостью 113—— 458 НВ. Вычисленные коэффициенты износа шаров позволили сопоставить износостойкость чугунных и стальных шаров различной твердо- стИ1 Зависимость износа шаров от твердости металла показана на фиг. 28. На фиг. 29 показана зависимость расхода шаров на 1 тп руды по данным промышленных испытаний (прямая 7) и зависимость коэффициента износа (прямая 2) от твердости шаров. Прямая 1 показывает насколько можно уменьшить расход шаров на 1 m руды при работе мельницы на более твердых шарах. Исследования показали, что износ шаров на едишщу поверхности, а также расход на 1 тп измельченной руды обратно пропорционален их твердости и не зависит от материала шаров. Однако при увеличе
Изностойкость массы на единицу циентом износа
Изностойкость массы на единицу циентом износа
Все чугунные шары кокильного ливались из доменного чугуна,
Все чугунные шары кокильного ливались из доменного чугуна,
Фиг. 28. Зависимость коэффициента износа от твердости шаров
Фиг. 28. Зависимость коэффициента износа от твердости шаров
но 20030。40。 500
Твердость НВ
но 20030。40。 500
Твердость НВ
Фиг. 29. Расход шаров в зависимости от их твердости.
Фиг. 29. Расход шаров в зависимости от их твердости.
литья диаметром 125 мм от- пр о дутого кислородом и поэтому имеющего низкое содержание углерода (2,6—3%).Они
имели среднюю по сечению твердость 410—483 НВ. Стальные шары испытывались как из мягких ферритных, так и из тростит о-мартенсито- вых сталей твердостью 113—— 458 НВ. Вычисленные коэффициенты износа шаров позволили сопоставить износостойкость чугунных и стальных шаров различной твердо- стИ1 Зависимость износа шаров от твердости металла показана на фиг. 28. На фиг. 29 показана зависимость расхода шаров на 1 тп руды по данным промышленных испытаний (прямая 7) и зависимость коэффициента износа (прямая 2) от твердости шаров. Прямая 1 показывает насколько можно уменьшить расход шаров на 1 m руды при работе мельницы на более твердых шарах. Исследования показали, что износ шаров на едишщу поверхности, а также расход на 1 тп измельченной руды обратно пропорционален их твердости и не зависит от материала шаров. Однако при увеличе
литья диаметром 125 мм от- пр о дутого кислородом и поэтому имеющего низкое содержание углерода (2,6—3%).Они
имели среднюю по сечению твердость 410—483 НВ. Стальные шары испытывались как из мягких ферритных, так и из тростит о-мартенсито- вых сталей твердостью 113—— 458 НВ. Вычисленные коэффициенты износа шаров позволили сопоставить износостойкость чугунных и стальных шаров различной твердо- стИ1 Зависимость износа шаров от твердости металла показана на фиг. 28. На фиг. 29 показана зависимость расхода шаров на 1 тп руды по данным промышленных испытаний (прямая 7) и зависимость коэффициента износа (прямая 2) от твердости шаров. Прямая 1 показывает насколько можно уменьшить расход шаров на 1 m руды при работе мельницы на более твердых шарах. Исследования показали, что износ шаров на едишщу поверхности, а также расход на 1 тп измельченной руды обратно пропорционален их твердости и не зависит от материала шаров. Однако при увеличе
при испытаниях характеризовалась потерейповерхности шара за 1 и работы, т. е. коэффи-
(37>(37>归=端2….%
(37>
(37>
массы шара, вмассы шара, вгде AW — потеря_
массы шара, в
массы шара, в
А£ — продолжительность работы шара в % s — поверхность шара в с川.
нии содержания углерода свыше 2,66%, несмотря иа увеличивающуюся твердость, износ шаров увеличивается из-за большой хрупкости такого чугуна.
Сегрегация дробящей среды
Известно, что установившаяся шаровая загрузка шаровой мельницы представляет смесь шаров различных диаметров.
На производительность и эффективность работы шаровых мельниц с цилиндрическим барабаном футерованным однотипными футеровочными плитами, значительное влияние оказывает сегрегация (отделение) дробящих тел по крупности поперек и вдоль барабана.
Поперечная сегрегация. Наблюдениями установлено, что при малых скоростях вращения барабана мелкие шары скопляются в средних частях его поперечного сечения (фиг. 30, 〃).
Фиг. 30. Поперечная сегрегация шаровой загрузки:
а — при низких скоростях вращения барабана; 6 — при обычных скоростях каасадного режима; в — при водопадном режиме работы дробящей среды.
При скоростях каскадного и водопадного режимов происходит скопление крупных шаров в центр альных областях, в то время как мелкие шары, наоборот, отжимаются к периферии поперечного сечения барабана.
Механизм рассортировки шаров в поперечном сечении контура дробящей загрузки можно теоретически объяснить следующим образом. Пренебрегая скольжением шара по футеровке, напишем на основании формулы (2) выражение для угла отрыва шара наружного слоя в зависимости от его диаметра
cos а0 =: * 喘一)， (38)
где гш ——радиус шара.
Из формулы (38) следует, что чем крупнее шар, тем будет больше угол его отрыва ак (фиг. 30, 8). А это значит, что и угол его падения 0笈 будет больше, чем у более мелких шаров (0 = =За — 90°). Вследствие этого точки падения более крупных шаров будут лежать • ближе к центральным областям контура про-
、 45
бящей среды. Это приводит к тому, что при последующих циклах движения более крупные шары переходят на меньшие радиусы движения, что приводит к еще большему увеличению угла отрыва шаров. Таким образом, крупные шары оказываются в центре контура, а по периферии движутся самые мелкие шары.
При каскадных режимах работы крупные шары, скопляясь в центре контура, очень слабо перемещаются относительно друг друга, поэтому слабо участвуют в измельчении, создавая лишь статическую нагрузку на нижележащие мелкие тары. При водопадных режимах работы дробящей среды скопление крупных шаров в центре загрузки приводит к снижению производительности и эффективности мельницы. Крупные шары, поднимаясь на малую высоту, имеют малый запас потенциальной энергии, а мелкие, хотя и имеют наибольшую высоту падения, обладают небольшой массой, поэтому и они не производят потребной эффективности дробления. Кроме того, необходимо учесть, что угол внутреннего трения между слоями, состоящими из шаров мелких диаметров и внутренними слоями более, крупных шаров, уменьшается по мере увеличения разности диаметров шаров соседних слоев. Это приводит к уменьшению сцепления крупных шаров с мелкими, находящимися у футеровки барабана. Последнее приводит к скольжению крупных шаров относительно мелких. Крупные шары, находясь в центре, работают в каскадном режиме истиранием, что не является эффективным.
Рассматривая всю загрузку, можно сказать, что она работает в комбинированном водопадно-каскадном режиме. При таком режиме работы крупных и мелких шаров в одном сечении возможны удары крупных шаров о мелкие. Это приводит к раскалыванию мелких шаров и увеличению износа крупных, причем расход дробящих тел на 1 m измельчаемого материала значительно увеличивается.
Продольная сегрегация, В цилиндрических мельницах крупные шары стремятся к скоплению у разгрузочного конца барабана. Это происходит вследствие того, что содержимое мельницы у загрузочного конца находится на более высокой отметке, нем у р азгрузочного. При скатывании по откосу мелкие шары легко проваливаются между более крупными шарами и далеко не откатываются. Чем крупнее шары, тем дальше они откатываются.
В результате более крупные шары оказываются у разгрузочного конца. Это приводит к снижению эффективности измельчения, так как крупные шары более необходимы в загрузочйом конце для дробления крупных частиц. Кроме того, эффективность измельчения уменьшается также вследствие уменьшения истирающей поверхности в разгрузочном конце. Следовательно, имеющая место в шаровых мельницах сегрегация дробящих тел по крупности как в поперечном сечении, так и вдоль оси барабана явление сугубо отрицательное.
Способы самосортировки дробящих тел
В борьбе с явлением сегрегации дробящей среды, т. е. для создания необходимой сортировки дробящих тел по крупности, применяют различные способы. Одним из таких способов является применение цилиндро-конического барабана мельницы (фиг. 31), состоящего из короткого цилиндра, который в сторону загрузочной цапфы переходит в короткий конус с углом при вершине около 120°, а в сторону разгрузочной цапфы ——в длинный конус с углом
Фиг. 31. Продольная сегрегация шаровой загрузки в барабане цилиндро-конической мельницы:
1 — загрузочная цапфа; 2 — разгрузочная цапфа.
60°. Внутри барабана конической мельницы отчетливо наблюдается концентрация крупных шаров в местах с наибольшим диаметром барабана.
Характер движения шаров также меняется по мере изменения диаметра барабана — от параболического падения с цилиндрической части (работа ударом в водопадйом режиме) до перекатывания дробящей загрузки на участках с небольшим диаметром вблизи разгрузочной цапфы, так как с уменьшением диаметра падает относительная скорость вращения, из-за чего шаровая загрузка работает в каскадном режиме (работа истиранием и раздавливанием).
В связи с тем, что в этом случае происходит активная рассортировка дробящих тел по крупности вдоль оси барабана, то практически исключается и поперечная сегрегация, так как в любом поперечном сечении барабана будут шары одной крупности, т. е. одного диаметра.
При указанных достоинствах конические мельницы имеют следующие существенные недостатки: • .
сложность и значительная трудоемкость изготовления барабана и футеровочных плит мельницы;
меньшая производительность цилиндро-конической мельницы по сравнению с цилиндрической таких же основных габаритных размеров, в связи с уменьшением диаметра в конической части. Известно, что производительность мельницы пропорциональна диаметру в степени 2,6 (Q = kD21^).
Из-за указанных недостатков цилиндро-конические мельницы в настоящее время находят относительно небольшое применение в углеразмольных установках тепловых электростанций.
РизЬертка 〃о 4РизЬертка 〃о 4Фиг. 32. Конусные самосортирующиеся футеровки шаровых мельниц:Фиг. 32. Конусные самосортирующиеся футеровки шаровых мельниц:а — каблучковая; 6 — гребенчатая.а — каблучковая; 6 — гребенчатая.
РизЬертка 〃о 4
РизЬертка 〃о 4
Фиг. 32. Конусные самосортирующиеся футеровки шаровых мельниц:
Фиг. 32. Конусные самосортирующиеся футеровки шаровых мельниц:
а — каблучковая; 6 — гребенчатая.
а — каблучковая; 6 — гребенчатая.
Для устранения явления сегрегации применяют также само- сортирующие футеровки барабана цилиндрических мельниц. Са- мосортирующие футеровки могут быть конусные или спиральные.
Конусные самосортирующие футеровки (фиг. 32) получают за счет применения конусных футеровочных плит. Внутренняя поверхность барабана при этом представляет как бы поверхность, составленную из отдельных усеченных конусов следующих друг за другом (фиг. 33). Для улучшения сцепления с дробящими телами конусных плит им придают или ребристую поверхность, или поверхность в виде каблучков. Механизм рассортировки дробящих тел при применении таких плит аналогичен процессу рассортировки в цилиндрическом барабане, так как барабан мельницы в этом случае можно рассматривать как ряд последовательно соединенных конусных барабанов.
Конусные футеровочные плиты, изготовленные с гребнями или каблучками, обеспечивают сцепление только с внешним слоем дробящих тел, в отличие от футеровок со ступенчатым профилем, которые обеспечивают сцепление с большей массой дробящих тел.
I — сторона загрузки; 2 — сторона разгрувки.I — сторона загрузки; 2 — сторона разгрувки.
I — сторона загрузки; 2 — сторона разгрувки.
I — сторона загрузки; 2 — сторона разгрувки.
Опыт применения каблучковых плит на рудоразмольных мельницах (Норильский горно-металлургический комбинат) не дал положительных результатов из-за малого срока службы. Однако
Фиг. 34. Спиральная футеровка.Фиг. 34. Спиральная футеровка.
Фиг. 34. Спиральная футеровка.
Фиг. 34. Спиральная футеровка.
конусные каблучковые самосортирующие футеровки с успехом применяют на цементных мельницах при измельчении шламов и клинкера.
Спиральные футеровки (фиг. 34) позволяют осуществить не- обходимую сортировку шаров по длине барабана. Направление спирали в этом случае выбирается таким образом, чтобы шары направлялись к разгрузочному концу мельницы. Как было показано выше, из-за поперечной сегрегации в контакте с футеровкой находятся более мелкие шары, которые в этом случае направляются спиралями к разгрузке, где и скопляются мелкие шары, способ-
ствуя лучшему измельчению. На Джезказганской обогатительной фабрике была испытана такая футеровка, но от нее отказались, как так никаких положительных результатов не было получено из-за быстрого износа спиралей (при этом самосортировка прекращалась).
Общими недостатками как конусных, так и спиральных футе- ровок являются:
Снижение эффективности работы дробящих тел на разгрузочном конце барабана, так как профиль футеровки как в загрузочном, так и в разгрузочном концах одинаков. Шаровая загрузка при этом работает практически в одинаковом режиме. Вследствие этого, в зависимости от числа оборотов барабана, или мелкие дробящие тела на разгрузочном конце работают в ударном режиме, или крупные на загрузочном конце работают исти- раннем в каскадном режиме, что и в том и другом случае не является эффективным.
Значительная сложность и трудоемкость изготовления и монтажа футеровок, в частности, невозможность изготовления их из проката.
Автором разработан и испытан способ самосортировки дробящих тел в барабане цилиндрической мельницы, заключающийся в том, что самосортировка дробящих тел по длине барабана достигается за счет футеровки барабана мельницы плитами обычной конструкции, но с разным шагом и высотой ребер по длине барабана. Причем в загрузочном конце барабан футеруется футеровкой с большим шагом и высотой ребер, чем в разгрузочном конце. Подробнее об этом см. в разделе 3.
Влияние основных конструктивных элементов мельницына ее работу
Экспериментально установлено, что производительность мельницы по готовому продукту или по расчетному классу примерно пропорциональна потребляемой полезной мощности.
Преобразовав уравнение (29) к виду
p = a02吃(39)
можно написать выражение, связывающее производительность мельницы с диаметром ее барабана при всех прочих равных условиях (одинаковых значениях <ри *ф, гранулометрическом и физикомеханическом составе продукта питания и дробящей среды, влажности и пульпы и т. д.)
Q = О02,5 = G£)2,5,(40)
где Q — производительность мельницы в m/u;
Р — полезная мощность в кет;
&, G — постоянные коэффициенты пропорциональности.
Известно, что измельчение продукта ударом тем эффективнее, чем больше кинетическая энергия падающей дробящей среды. При увеличении диаметра увеличивается и величина кинетической энергии, которая зависит также и от размера дробящих тел и скорости вращения барабана.
Кроме того, измельчение материала истиранием (раздавливанием между дробящими телами и дробящими телами и футеровкой барабана тем эффективнее, чем больше давление высоты столба дробящей среды. Приведенные выше зависимости хорошо согласуются с многими экспериментальными данными, полученными в условиях эксплуатации шаровых мельниц.
Опыт показывает, что с увеличением длины барабана количе- ство мелкого продукта за один проход увеличивается. Однако при Чрезмерном увеличении длины количество вновь образованного мелкого продукта на единицу затраченной энергии не всегда может быть большим, чем при менее коротком барабане.
Установлено, что при принимаемых в практике отношениях диаметра барабана к его длине справедлива эмпирическая зависимость, утверждающая, что производительность прямо пропорциональна длине барабана
0 = 40(2,5 + 2,6)乙， (41) где L — длина барабана мельницы;
С3 — постоянный коэффициент пропорциональности.
Эта зависимость подтверждается опытом реконструкции шаровых мельниц на многих промышленных предприятиях.
Однако необходимо учесть, что длинная недогруженная мельница может выполнить до 85% общей работы измельчения за однократное прохождение материала через мельницу длиной, равной ее диаметру. Дробящая загрузка остальной части мельницы будет работать не эффективно, увеличивая непроизводительно расход энергии и даже оказывая вредное влияние с точки зрения переизмельчения материала.
Правильный выбор длины барабана по отношению к ее диаметру оказывает большое влияние на получение максимальной производительности и на оптимальный расход энергии, т. е. на решающие технико-экономические показатели измельчительного агрегата в целом. Из-за стремления увеличить производительность мельшщы на практике находит место тенденция выбирать диаметр барабана при той же или меньшей длине пропорционально максимальному размеру куска в исходном материале, так как величина дробящих усилий в конечном итоге (при всех прочих равных условиях) определяется диаметром барабана. При правильно выбранных соотношениях диаметра и длины, крупности и твердости продукта и дробящих тел с увеличением производи- тельности в степени 2,6 от диаметра, в этой же степени растет и износ дробящих тел и футеровок мельницы. Чрезмерное увеличение диаметра при несоответствующих ему твердости и гранулометрическом составе продукта и дробящих тел может привести
к возникновению излишне больших дробящих усилий, которые не будут полностью использованы для измельчения, а будут приводить к несоответственно излишнему износу дробящих тел и футеровки.
Продолжительность воздействия дробящих сил на измельчаемый продукт находится в прямой зависимости от длины барабана, т. е. с удлинением мельницы возрастает количество мелкого продукта, получаемого за один проход. Кроме того, количество измельченного продукта будет зависеть и от скорости прохождения материала по мельнице.
Отношение диаметра к длине для современных шаровых рудоразмольных мельниц с центральной разгрузкой 0,5—0,8 для коротких и длинных мельниц с решеткой соответственно 0,75——1,6.
Отношение диаметра к длине барабана у у г лер азмольных вентилируемых мельниц выбирается в пределах 1,4—1,8, а для цементных трубных мельниц оно достигает 6—7.
При измельчении в замкнутом цикле недостаточность длины или диаметра мельницы для получения определенного характера продукта может быть компенсирована изменением циркулирующей нагрузки.
Уровень разгрузки по отношению к высоте загрузочного от~ верстия и длина барабана определяют средний уклон пульпы или сухого измельчаемого материала и, следовательно, среднюю скорость прохождения продукта через мельницу, что неразрывно связано с производительностью мельницы по определенному классу измельчения. Уровень разгрузки шаровых мельниц с центральной разгрузкой определяется диаметром разгрузочной цапфы. Уровень разгрузки шаровых мельниц с решеткой может быть как регулируемый, так и нерегулируемый. В этом случае уровень раз-' грузки определяется конструкцией решетки и лифтеров. Уровень разгрузки, независимо от типа, определяет также глубину пульпы или сухого продукта в барабане мельницы, что определенным образом сказывается на воздействии дробящей среды на измельчаемый продукт. При катарактном (водопадном) режиме работы дробящей среды наличие пульпы над пятой ухудшает измельче^ ние, так как кинетическая энергия дробящих тел только частью расходуется на дробление крупного продукта, а частью поглощается пульпой и тем сильнее, чем больше плотность пульпы.
При каскадных режимах дробящей среды наличие пульпы над пятой на эффективность измельчения сказывается незначительно, так как измельчение продукта в этих случаях происходит в основном не за счет удара дробящей среды, а за счет возникающих контактных давлений, т. е. истиранием.
Данные, полученные из практики, позволяют заключить, что более низкий уровень разгрузки в цилиндрических мельницах повышает производительность при наличии классификатор а соответствующей мощности. При этом необходимо отметить, что значительного понижения уровня разгрузки за счет увеличения диа-
метра разгрузочной цапфы на шаровых мельницах с центральной разгрузкой достичь нельзя. Это происходит потому, что при увеличении диаметра разгрузочной цапфы появляется возможность выброса дробящей среды из барабана при его нормальном коэффициенте заполнения.
Таким образом, стремление понизить уровень разгрузки за счет увеличения диаметра разгрузочной цапфы приводит к уменьшению коэффициента заполнения барабана, т. е. к уменьшению массы (объема) дробящей среды. Уменьшение коэффициента заполнения барабана приводит к уменьшению производительности и увеличению износа футеровок и дробящих тел за счет увеличения скольжения, так как известно, что скольжение дробящих тел по футеровке при всех прочих равных условиях возрастает с уменьшением коэффициента заполнения.
Кроме того, увеличение диаметра разгрузочной цапфы приводит к значительному увеличению диаметра главного опорного подшипника мельницы, что связано с определенными техническими трудностями. Таким образом, определение диаметра разгрузочной цапфы, с точки зрения повышения производительности мельницы, должно решаться с учетом величины коэффициента загрузки барабана, а для углеразмольных вентилируемых мельниц —— с учетом необходимой скорости и траекторий воздушного потока, а также из условий оптимальной мощности вентилятора, что, в свою очередь, определенным образом влияет на производительность мельницы.
Для увеличения производительности шаровой мельницы за счет понижения уровня разгрузки и регулирования степени измельчения при значительных коэффициентах заполнения барабана перед разгрузочной цапфой ставят решетку. Решетка служит для удержания в рабочем пространстве барабана шаров и недостаточно размолотой руды. Достаточно измельченный продукт проходит через отверстия решетки, поднимаётся ее ребрами (лифтерами) и выгружается через разгрузочную цапфу. Таким образом, ненужное переизмельчение материала не производится, так как в этом случае длина мельницы по отношению к барабану выбирается значительно меньшей, чем для мельниц с центральной разгрузкой.
Однако отметим, что увеличение производительности при раз- грузке через решетку по определенному классу достигается за счет увеличения циркуляционной нагрузки, т. е. неоднократного прохождения продукта через мельницу. Последнее обстоятельство приводит к несколько повышенному удельному расходу энергии и увеличению расхода стали. При этом диаметр разгрузочной цапфы выбирается в основном из условий улучшения работы опорного подшипника барабана мельницы.
Разгрузочная решетка мельницы (фиг. 35) обычно характеризуется «живым сечением», т. е. суммарной площадью всех отверстий. В отношении выбора «живого сечения» решеток в литературе
не имеется твердых указаний. Так, например, многие специалисты рекомендуют общее «живое сечение» решеток выбирать в 10 раз большим поперечного сечения разгрузочной цапфы. Диаметр цапф мельниц обычно не является параметром ГОСТа, поэтому определение «живого сечения» решеток, как функции нерегламенти- руемого параметра, следует считать неудачным. Канд. техн, наук Е. Н. Болталов «живое сечение» решетки рекомендует выражать как функцию от диаметра мельницы или от площади попереч-
2
Фиг. 35. Разгрузочная решетка шаровой мельницы:
1 — центральная футеровка； 2 — клинья крепления решетки.
ного сечения барабана. Тогда общее «живое сечение» решетки в про- центах запишется
Ср = /100 =切 100 =127 — ,(42)
где а — ширина щелей решетки в м;
£ b — общая длина щелей решетки в м;
D — внутренний диаметр барабана в ли
«Живое сечение» решеток современных мельниц, выпускаемых отечественными и зарубежными заводами, составляет 20—30% площади поперечного сечения барабана.
Ширина щели ориентировочно определяется из выражения а = (0,006 : 0,008) Do.(43)
При определении ширины щели необходимо учитывать, что в случае выбора ширины щели больших размеров, чем по формуле (43), появляется опасность проникновения в лифтерную камеру довольно крупных шаров и быстрого износа ее стенок. Значительная ширина щелей также способствует более быстрому износу решетки.
Определив ширину щели решетки и используя формулу (42) у легко вычислить общую длину щелей.
Толщина решетки определяется из выражения
sp = (0,028 9 0,03) О。. (44)
Профиль сечения щелей решеток в большинстве случаев выполняется сопловидной формы с углом расширения в сторону разгрузочной цапфы. Расположение щелей в плоскости решетки определенным образом влияет на производительность мельницы. Экспериментально доказано, что мельницы, оборудованные решетками с щелями, расположенными по хордам, имеют большую производительность по мелким классам и вновь образованной поверхности измельчаемого продукта.
Загрузочные устройства шаровых мельниц в принципе состоят из двух элементов —— питателя той или иной конструкции и загрузочного патрубка цапфы, служащего одновременно ее футеровкой. Оба эти элемента предназначены для транспортирования продукта с уровня загрузки в полость барабана мельницы. Конструкцию и размеры загрузочных устройств выбирают такими, чтобы обеспечить поступление необходимого количества продукта в барабан мельницы и тем самым обеспечивать необходимую скорость загрузки. Скорость загрузки определяется количеством материала, пропускаемого через мельницу в единицу времени. При работе мельницы в открытом цикле она равна производительности по исходному материалу. При работе в открытом цикле количеств» материала увеличенной крупности, выдаваемого мельницей, возрастает с увеличением скорости загрузки. Низкая скорость загрузки приводит к переизмельчению материала и, следовательно, к понижению производительности и эффективности измельчения по определенному классу. Таким образом, при неудачном выборе параметров питателя или загрузочного патрубка цапфы, может быть снижена производительнсть мельницы.
Одним из основных требований, которому должны удовлетворять питатели любой конструкдии, является его высокая транспортирующая сила, способная преодолеть все сопротивления движению загружаемого материала. Эти сопротивления движению материала слагаются из солротивлений движению в спиральном проходе и загрузочном патрубке цапфы, обусловленных трением и зависанием материала, а также из сопротивлений, обусловленных давлением пульпы из внутренней полости барабана мельницы.
Барабанные питатели (см. фиг. 3) предназначены для загрузки руды крупностью до 70 мм с уровня не ниже оси мельницы. Основным лимитирующим фактором производительности таких питателей является емкость барабана и сечение спирального прохода- Практикой установлено, что для предотвращения заклинивания крупнокускового материала спиральный проход должен иметь
•NW 0007x009m stfswrfss «ОИОЛ-rtB но9Adlвп ^эирога^&й^ ・9т .ёо 一■ -066一 色•NW 0007x009m stfswrfss «ОИОЛ-rtB но9Adlвп ^эирога^&й^ ・9т .ёо 一■ -066一 色увеличивающееся сечение к выходу питателя. Недостатком барабанного питателя является относительно малая транспортирующая сила, обусловленная малым диаметром спирали цилиндрической камеры питателя.
•NW 0007x009m stfswrfss «ОИОЛ-rtB но9Adlвп ^эирога^&й^ ・9т .ёо 一■ -066一 色
•NW 0007x009m stfswrfss «ОИОЛ-rtB но9Adlвп ^эирога^&й^ ・9т .ёо 一■ -066一 色
Известно, что транспортирующее действие спирали, как насоса, повышается с увеличением ее диаметра и числа оборотов. Исходя из этих условий относительно большей транспортирующей силой обладает улитковый питатель (см. фиг. 4). Радиус спирали улиткового питателя подбирается в зависимости от скорости вращения мельницы, при этом скорость на конце черпака не должна превышать критическую, так как в этом случае тангенциальная сила, действующая на материал, уменьшается по сравне- нию со значительно возрастающей нормальной составляющей; поэтому сила трения материала о поверхность спирали увеличивается и движение материала по спирали прекращается. Опытом установлено, что сечение спирального прохода питателя должно быть по крайней мере, в три раза больше диаметра максимального куска, загружаемого в мельницу.
Однако увеличение сечения спирального прохода уменьшает длину спирали, что с определенного момента становится не выгодным, так как транспортирующая сила, т. е. производительность питателя, прямо пропорциональна длине спирали. Это положение объясняет почему при одинаковой крупности материала производительность одночерпакового питателя
^ло^— 1080—±^ло^— 1080—±Фиг. 37. Питатель и загрузочный патрубок мельницы 3200 X 4500 мм.Фиг. 37. Питатель и загрузочный патрубок мельницы 3200 X 4500 мм.в два-четыре раза выше двухчерпакового, у которого спирали расположены в одной плоскости при одинаковой крупности загружаемого материала.
^ло^— 1080—±
^ло^— 1080—±
Фиг. 37. Питатель и загрузочный патрубок мельницы 3200 X 4500 мм.
Фиг. 37. Питатель и загрузочный патрубок мельницы 3200 X 4500 мм.
Недостатком одночерпакового питателя является в основном только его неуравновешенность, сказывающаяся на работе приводного механизма (нер авномерный износ зубьев шестерен).
Производительность двухчерпакового питателя по сравнению с одночерпаковым можно значительно повысить, если спирали выполнить такой же длины, как и спирали одночерпакового, расположив их в пар аллельных плоскостях. Тут же следует заметить, что это мероприятие усложняет и 'утяжеляет конструкцию.
Патрубок загрузочной цапфы при любом типе питателя так же является важным транспортирующим звеном, которое при определенных условиях может ограничить производительность загрузочного устройства в целом.
Большинство конструкций загрузочных патрубков имеет небольшую конусность, т. е. патрубки плавно расширяются от питателя к барабану мельницы.
При значительном расстоянии от питателя до внутренней полости барабана мельницы, малом диа- метре и крупном исходном материале появляется не- • обходимость в гребне по винтовой линии на внутренней поверхности патрубка (фиг. 36)・ Шаг спирали патрубка определяется в основном крупностью загружаемого продукта из условий предотвращения заклинивания межспирального прохода. Опыт показывает, что расстояние между гребнями спирали должно быть в 7—10 раз больше самого крупного куска загружаемого продукта. Высота гребня спирали также зависит от крупности материала. Чем крупнее материал, тем большей должна быть высота гребня в целях предотвращения пересыпания материала из одного прохода в другой. Для улучшения условий равномерности подачи материала спираль лучше выполнять двух-трехзаходной. При этом, как показал опыт, увеличивается. производительность устройства.
На обогатительной фабрике Ново-Криворожского горнообогатительного комбината разработана конструкция барабанного питателя и загрузочного патрубка, показанная на фиг. 37. Вместо двухзаходных спиралей применены трехзаходные, высота греб- ней спиралей конусного загрузочного патрубка увеличена со 100 до 250 мм, патрубок заменен цилиндрическим. Благодаря такому усовершенствованию производительность мельниц была увеличена со 130 до 260 т!ч. Последнее указывает на важность правильного выбора параметров загрузочных устройств с точки зрения повышения технико-экономических показателей работы мельницы в целом.
КОНСТРУКЦИИ ФУТЕРОВОК
Назначение и классификация футеровок
Футеровки предназначены для предохранения внутренних поверхностей барабана мельницы от износа дробящей средой и размалываемым материалом. Кроме того, футеровки играют существенную роль в механизме движения дробящей среды, что, в свою очередь, определяет характер измельчения материала. Поэтому при выборе футеровки руководствуются желательной формой движения дробящей среды и максимальным сопротивлением износу. Эти два требования в основном и обусловливают применение футеровок различных конструкций. Количество энергии, передаваемое футеровкой дробящей среде, неразрывно связано с ее режимом работы, который в конечном итоге определяет эффективность и производительность работы мельницы в зависимости от ее места в технологическом процессе, т. е. в зависимости от стадии измельчения и характеристики размалываемого материала. Как будет показано ниже, профиль футеровки влияет не только на ре- жим работы дробящей среды, но и в значительной степени определяет срок службы футеровки мельницы. Процесс перефутеровки мельницы является весьма трудоемким и дорогостоящим. Поэтому профиль применяемых футеровочных плит оказывает значительное влияние на общие технико-экономические показатели работы всего измельчительного агрегата в целом.
По назначению футеровки обычно делят на две основные группы 一 футеровки для мельниц, работающих на крупном загружаемом материале и футеровки для мельниц тонкого измельчения. Конечно, такое деление сугубо условное. Очень часто на обогатительных предприятиях, на мельницах крупного и тонкого измельчения примейяют футеровки одного типа, так как исчерпывающих исследований о влиянии поверхности футеровки на эффект измельчения до последнего времени не имелось.
По месту установки они делятся на футеровки цилиндрической или цилиндро-конической части барабана, торцевые футеровки и футеровки цапф мельницы. Футеровки торцевых частей барабана и разгрузочной цапфы мельницы непосредственно на режим работы дробящей среды, а следовательно, и на производительность мельницы, практически не влияют. Однако при сравнительно малых сроках службы этих футеровок технико-экономические
показатели работы измельчительного агрегата в целом могут снизиться из-за простоев, необходимых для смены футеровок. Футеровкой загрузочной цапфы мельницы обычно служит шнек, который является одним из ответственных рабочих органов мельницы.
По типу профиля футеровки цилиндрической части барабана делятся на ступенчатые, волнистые, комбинированные, ячеистые и каблучковые.
Футеровки барабанов в циливдрической части шаровых мельниц, работающих на крупном исходном материале, имеют ребра или волны. Футеровки мельниц тонкого измельчения имеют мелкие ребра или выполняются гладкими. Высота, расположение и конфигурация ребер или волн, т. е. параметры периодического профиля футеровки определяют механическое воздействие барабана мельницы на дробящую среду. В зависимости от гранулометрического состава и физико-механических свойств размалываемого материала, если необходим режим работы дробящих тел ударом, то применяют футеровки с большим сцеплением с дробящей средой, т. е. с большей высотой ребер. С меньшей высотой ребер или совсем гладкая футеровка применяется при дроблении сравнительно мягких пород или мелкого питания, когда не требуется создавать высокое давление дробящей среды, но зато требуется получить максимальное истирающее действие.
По способу крепления футеровки могут быть с болтовым и безболтовым креплением.
Футеровки могут быть стальные, чугунные и комбинированные (сталь с деревом, прокат с бетоном). С успехом применяют футеровки из каменного литья (плавленый базальт) и резины, однако широкого распространения они пока не получили.
Футеровки цилиндрической части барабана
Наиболее распространенными футеровками цилиндрической части барабана шаровых мельниц, выпускаемых отечественными заводами, являются ступенчатые и волнистые футеровки. Они применяются на мельницах для размола руд черных и цветных металлов (фиг. 38), а также и на углеразмольных мельницах (фиг. 39).
Футеровки рассматриваемых профилей выполняются в виде отдельных плит соответствующих размеров. Размеры плит выбираются такими, чтобы их можно было вводить внутрь барабана мельницы через люк или отверстие разгрузочной цапфы. Масса отдельных плит в зависимости от размеров барабана обычно находится в пределах 50——400 кг.
Ступенчатые футеровки укладывают по внутренней поверхности барабана внахлестку (фиг. 40), образуя сплошные ребра по образующей цилиндра барабана. Укладка внахлестку предотвра- щает расклепывание и закатку плит во время работы, что значительно упрощает расфутеровку барабана при замене изношенной футеровки.
Из соображений предотвращения износа барабана пульпой и материалом, плиты укладывают по внутренней поверхности таким образом, чтобы отсутствовал радиальный кольцевой зазор между торцами отдельных плит. С этой целью плиты делают раз- ной длины или со скошенным торцом. Крепление к барабану ступенчатых и волнистых футеровочных плит рудоразмольных мельниц осуществляется чаще при помощи болтов с фасонными толов- ками (фиг. 41). Для посадки фасонных головок болтов в тело плиты последние имеют отверстия овальной формы, идущие на конус в направлении к барабану.
Фиг. 38. Профили футеровочных плит шаровых мельниц.
От применения болтов с квадратной и прямоугольной головками отказались, так как по краям прямоугольных отверстий в футеровочных плитах при термообработке возникают большие остаточные напряжения, вызывающие поломку плит при работе мельниц. Болты изготовляют из стали с высоким сопротивлением разрыву с кованой фасонной головкой. Резьба болтов усиленная с малым шагом. Под гайки болтов на наружной поверхности барабана устанавливают резиновые уплотняющие кольца и металлические шайбы. Иногда вместо резиновых колец уплотнение осуществляется паклей на сурике. Каждая плита крепится двумя футеровочными болтами.
Мелышцы с таким креплением только на цилиндрической части барабана имеют от 150 до 600 болтов. Большие цифры относятся к трубным цементным мельницам. В частности, рудоразмольная мельница 3600 X 4000 мм Ново-Краматорского завода имеет 198 болтов М-42 X 200. Масса всех болтов с гайками достигает 1 т. Применение болтового крепления футеровок рудоразмольных мельниц, несмотря на относительную дороговизну (стоимость 1 т болтов равна примерно 450 руб.) и необходимость постоянного контроля уплотнений, оправдывается простотой монтажа при
•AHI08UXBHH BHao&IA仔 tt«5§§№ -0^ ・JHe
•SMOOTS
toHHnlw ojowskbl 置0 口 Bm OJOHOHBdmIH0RIH —Л58 XTHHHIfoKmc&IMA §»0&fc@ *6E ・』нф
перефутеровках мельниц, которые бывают довольно часто из-за относительно малых сроков службы футеровок.
仍 30x2仍 30x2Углеразмольные мельницы, выпускаемые отечественными заводами, имеют в основном волнистые футеровки с безболтовым креплением. Плиты в этом случае удерживаются имеюпщмися на их концах косыми выступами в виде ласточкина хвоста. На одной половине плиты выступ, выполненный сверху, удерживает соседнюю плиту, на другой половине выступ, выполненный снизу, сам удерживается верхним выступом соседней плиты. Общее крепление плит осуществляется одним клином по окружности. На больших у г л ер азмольных мельницах Ш-50 с диаметром барабана 4000 мм крепление плит осуществляется двумя клиньями по окружности, так как при одном клине набегает слишком большой допуск. Как показывает опыт эксплуатации футеровок с таким креплением, плиты надежно удерживают друг друга почти до полного износа.
仍 30x2
仍 30x2
hhФиг. 41. Болт для крепления футеровочных плит к барабану:Фиг. 41. Болт для крепления футеровочных плит к барабану:I — упругая шайба； 2 — уплот-няющая шайба; 3 — корпус ба-рабана.I — упругая шайба； 2 — уплот-няющая шайба; 3 — корпус ба-рабана.На некоторых мельницах, выпускаемых зарубежными заводами, футеровка крепится также одним клином, но плиты удерживают друг друга имеющимися на их концах впадинами и вы- ступами. Клинья соседних рядов располагаются на противоположных сторонах барабана. Такое крепление плит меиее удачно, так как наблюдается выпадение •еще неполностью изношенных плит.
h
h
Фиг. 41. Болт для крепления футеровочных плит к барабану:
Фиг. 41. Болт для крепления футеровочных плит к барабану:
I — упругая шайба； 2 — уплот-няющая шайба; 3 — корпус ба-рабана.
I — упругая шайба； 2 — уплот-няющая шайба; 3 — корпус ба-рабана.
Применяются так же комбинирован- ные футеровки (фиг. 42) самых разно
образных конструкций. Заводы-изготовители мельниц обычно не поставляют таких футеровок, однако предприятия, эксплуатирующие мельницы, принимают желаемую комбинированную футеровку из соображений или экономии дорогостоящих легированных сталей и удобств эксплуатации, либо из особенностей технологии измельчения, или других специфических особенностей. Рассмотрим некоторые футеровки, наиболее интересные с точки зрения конструкции и нашедшие более широкое применение.
На фиг. 43 показана комбинированная брусчатая футеровка безболтового крепления, применяемая на рудоразмольных мельницах Высокогорского рудоуправления. Более высокие «подъемные» бруски этой футеровки выполнены из марганцовистой стали, а промежуточные из обычной углеродистой.
■ Некоторые фабрики на мельницах второй и третьей стадий измельчения применяют стале-деревянные футеровки (фиг. 44).
Такие футеровки первоначально были использованы в Финляндии на фабрике Керетти и потому получили название финских. Футеровки представляют собой брусья из марганцовистой стали с раз—
Фиг. 42. Комбинированная футеровка.Фиг. 42. Комбинированная футеровка.
Фиг. 42. Комбинированная футеровка.
Фиг. 42. Комбинированная футеровка.
Ториевая крышкаТориевая крышкамельницымельницыФиг. 43. Футеровка безболтового крепления шаровой мельницы 2700 X 3600 мм Высокогорского рудоуправления.Фиг. 43. Футеровка безболтового крепления шаровой мельницы 2700 X 3600 мм Высокогорского рудоуправления.
Ториевая крышка
Ториевая крышка
мельницы
мельницы
Фиг. 43. Футеровка безболтового крепления шаровой мельницы 2700 X 3600 мм Высокогорского рудоуправления.
Фиг. 43. Футеровка безболтового крепления шаровой мельницы 2700 X 3600 мм Высокогорского рудоуправления.
мерами поперечного сечения 80 X 120 мм. вперемежку уложенные с деревянными брусьями сечением 30 X 100 мм. Для коротких мельниц длина брусьев выбирается равной длине барабана. На мельницах 2700 X 3600 мм длина брусьев в два раза меньше
длины барабана. Крепление брусьев производится торцевыми футеров^ ками и промежуточным клином по окружности.
При работе мельницы с такими футеровками мелкие шары заклиниваются между металлическими брусьями и остаются там до тех пор, пока не износятся и не выпадут, а их место занимают новые. Полную забивку пазов между металлическими брусьями предотвращают деревянные брусья. На одной из фабрик была сконструирована подобная футеровка, но без деревянных брусьевг 64
а просто co свободными пазами, ностью плотно забились шарами тилась в гладкую и быстро износилась. Применение таких футеровок на мельницах первичного измельчения, работающих на крупных шарах диаметром 80—120 см, не дало положительных результатов.
Представляют интерес комбинированные футеровки из катаной листовой стали, закрепляемой литыми стальными брусьями-клиньями, имеющими
При эксплуатации эти пазы пол-и футеровка практически превра-При эксплуатации эти пазы пол-и футеровка практически превра-Фиг. 44. Сталедеревяпная комбинированная футеровка шаровых мельниц тонкого измельчения.Фиг. 44. Сталедеревяпная комбинированная футеровка шаровых мельниц тонкого измельчения.Фиг. 45. Комбинированная футеровка шаровых мельниц:Z ——крепящие брусья из литой стали; 2 ——плиты из проката.Фиг. 45. Комбинированная футеровка шаровых мельниц:Z ——крепящие брусья из литой стали; 2 ——плиты из проката.Фиг. 46. Рельсобетонпые футеровки шаровых мельниц тонкого измельчения.Фиг. 46. Рельсобетонпые футеровки шаровых мельниц тонкого измельчения.отверстия для футеровочных болтов (фиг. 45). Эти футеровки применяют только на мельницах, работающих на мелких шарах
При эксплуатации эти пазы пол-и футеровка практически превра-
При эксплуатации эти пазы пол-и футеровка практически превра-
Фиг. 44. Сталедеревяпная комбинированная футеровка шаровых мельниц тонкого измельчения.
Фиг. 44. Сталедеревяпная комбинированная футеровка шаровых мельниц тонкого измельчения.
Фиг. 45. Комбинированная футеровка шаровых мельниц:
Z ——крепящие брусья из литой стали; 2 ——плиты из проката.
Фиг. 45. Комбинированная футеровка шаровых мельниц:
Z ——крепящие брусья из литой стали; 2 ——плиты из проката.
Фиг. 46. Рельсобетонпые футеровки шаровых мельниц тонкого измельчения.
Фиг. 46. Рельсобетонпые футеровки шаровых мельниц тонкого измельчения.
при тонком измельчении. Применение таких футеровок имеет целью увеличение рабочего объема мельницы и замены футеро^ вочных плит из литья катаной листовой сталью. Подобные
65655 Заказ 2043
65
65
конструкции футеровок применяют многие американские фабрики на мельницах первичного измельчения. Однако вместо катаной стали там устанавливают более толстые промежуточные литые плиты, имеющие волнистый или ступенчатый профиль.
Иногда с целью уменьшения расхода качественных сталей применяют различные конструкции рельсобетонных футеровок (фиг. 46). На современных крупных мельницах такие футеровки в настоящее время не применяются.
口口。丿。丿Фиг. 47. Ячеистые футеровки:Фиг. 47. Ячеистые футеровки:а 6 — футеровки с ячейками для шаров； в — Футеровка с карманами для измельчаемого материала.а 6 — футеровки с ячейками для шаров； в — Футеровка с карманами для измельчаемого материала.
口
口
。丿
。丿
Фиг. 47. Ячеистые футеровки:
Фиг. 47. Ячеистые футеровки:
а 6 — футеровки с ячейками для шаров； в — Футеровка с карманами для измельчаемого материала.
а 6 — футеровки с ячейками для шаров； в — Футеровка с карманами для измельчаемого материала.
На мельницах тонкого измельчения применяют ячеистые футеровки (фиг. 47, а, 6). Эти футеровки представляют собой литые плиты с ячейками, в которых заклиниваются шары. Ячейки имеют различную форму. Ячеистые футеровки по производительности равноценны гладким, но по срокам слуткбц они превосходят их.
К типу ячеистых можно отнести и футеровку с карманами (фиг. 47,明 применяемую фирмой Слегтен (Бельгия) на вентилируемых цементных сухого помола и углеразмольных мельницах. При прохождении под дробящей загрузкой карманы заполняются материалом и затем разгружаются при прохождении верхней части окружности. Это улучшает вынос из барабана готовой фрак-
ции размолотого материала. Применение таких плит дает значительное повышение производительности.
Каблучковые футеровки (фиг. 48) нашли в последнее время широкое применение на отечественных и зарубежных цементных заводах. Их применяют на мельницах мокрого и сухого помола. Размеры каблучков выбирают равными диаметру самых больших шаров, догружаемых в мельницу. Расстояния между каблучками выбирают такими, чтобы самые малые шары не заклинива-
Фиг. 48. Каблучковая цилиндрическая футеровка.
лись между каблучками. При меньшем диаметре каблучков плиты быстро изнашиваются из-за малого сцепления с шаровой загрузкой.
Расположение каблучков по квадрату дает большее сцепление с шаровой загрузкой, чем расположение по треугольнику. Для самосортировки дробящих тел по длине барабана применяют конусные каблучковые плиты. Опыт эксплуатации каблучковых плит показал их большую износостойкость, чем волнистых и ступенчатых футеровок, изготовленных из равноценной стали.
Каждая футеровочная плита обычно крепится одним футеровочным болтом. Разработаны также каблучковые футеровки без- болтового крепления по типу футеровок с выступами в виде ласточкина хвоста.
Серьезным недостатком каблучковых футеровок является их быстрый износ при заклинивании межкаблучковых промежутков металлическими предметами, попадающими в мельницу с шарами неправильной формы. Это требует установки мет алл оу лав лива- телей и частых сортировок шаровой загрузки, что встречает значительные трудности при размоле, например, руд черных металлов.
Футеровки торцевых частей барабана
Футеровка торцовых крышек мельниц с центральной разгрузкой является исключительно лишь защитным средством от износа торцов барабана. Форма футеровки выбирается из соображений
фиг. 49. Торцевые футеровки углеразмольных мельниц.
удобств монтажа, а толщина подбирается в соответствии с износом футеровок цилиндрической части, так чтобы совпало время замены всей футеровки.
У мельниц с решеткой роль футеровки торцевой части барабана на разгрузочном конце выполняет сама решетка, снабженная центральной футеровкой. Футеровку загрузочной и разгрузочной крышек чаще выполняют гладкой, состоящей из отдельных секторов (фиг. 49).
， Форма терцовых футеровок в основном зависит от степени заполнения барабана дробящей средой. На углеразмольных и цементных мельницах, которые работают при малых коэффициентах заполнения (<р = 0,25 4- 3), износу подвергается половина сектора, удаленная от центра (фиг. 49, а), а выбрасывать в лом при смене футеровок приходится всю плиту. Из соображений экономии металла в настоящее время почти все у г л ер азмольные и цементные мельницы имеют наружную торцовую броню, которая изнашивается и заменяется, и внутреннюю, которая практически служит неограниченно долго (фиг. 49, 6). На некоторых рудораз-
мольных мельницах применяют футеровки из трех фасонных частей (фиг. 50). Для облегчения работ по съему износившейся части футеровки разъемы между отдельными кольцами (внешним, центральным и внутренним) выполняют в плоскости, параллельной оси барабана, в то время как оси отверстий под крепящие болты располагают под прямым углом к поверхности торца барабана (фиг. 50 и 53). Для увеличения износостойкости плиты имеют радиальные ребра. На рудоразмольных мельницах, которые работают при больших коэффициентах заполнения барабана (ф = =0,35 4- 0,5), значительно большему износу подвергается половина сектора, близкая к центру.
Фиг. 50. Торцовые футеровки шаровых мельниц США:
2 — внутреннее кольцо； 2 — среднее кольцо； з — внешнее кольцо； 4 — клиновое кольце»
Для большей надежности в работе секторы торцовой футеровки на мельницах отечественного производства выполняют в виде одной плиты разной толщины. Часть плиты большей толщины располагается к центру, ближе к загрузочной или разгрузочной цапфам барабана. Для увеличения износостойкости футеровочные плиты имеют радиальные ребра, увеличивающие сцепление с дробящей средой. Из этих же соображений на мельницах с разгрузкой через решетку центральная футеровка и радиальные клинья выполняются также разнотолщинными. Имеющийся опыт эксплуатации некоторых предприятий оправдал применение раз- нот о лщинных в радиальном направлении секторов разгрузочной решетки.
В зарубежной практике иногда применяют каблучковые торцовые футеровки.
Крепление плит торцовых футеровок к крышкам барабана обычно осуществляется футеровочными болтами с фасонной головкой.
2 — решетка； 2 — центральная футеровка решетки; з — лифтеры； 4 — воронка.2 — решетка； 2 — центральная футеровка решетки; з — лифтеры； 4 — воронка.
2 — решетка； 2 — центральная футеровка решетки; з — лифтеры； 4 — воронка.
2 — решетка； 2 — центральная футеровка решетки; з — лифтеры； 4 — воронка.
Футеровка цапф барабана
Футеровки цапф барабана шаровых мельниц предназначены для защиты от износа пульпой и размалываемым материалом цапф барабана, а также для транспортирования материала и догружаемых дробящих тел на загрузочном конце барабана. На мельницах с центральной разгрузкой футеровка разгрузочной цапфы играет роль задерживающего приспособления, предотвращающего выкатывание шаров из барабана.
Футеровки загрузочной и разгрузочной цапф делают в виде вставных втулок разной конструкции. Загрузочный патрубок рудоразмольных мельниц выполняют из чугуна в виде ко- нуса, расширяющегося в сторону барабана. Лучшими же признаны цилиндрические патрубки с трехзаходной спиралью.
Футеровку разгрузочной цапфы выполняют в виде чугунной воронки с гладкой внутренней поверхностью (фиг. 51). Для того чтобы пульпа не попадала в зазор между загрузочным патрубком и цапфой, заводы-изготовители рекомендуют этот зазор заливать цементом. Опыт эксплуатации показал, что под действием пульпы и вибраций, происходящих при работе мель- ницы, цементная заливка выкрашивается и попадающая в кольцевой зазор пульпа способствует интенсивному изнашиванию цапфы торцовой крышки.
В настоящее время на некоторых фабриках применяют чугунные патрубки со стальными кольцами или просто стальные патрубки, которые после установки приваривают к цапфе по периметру с внутренней стороны мельницы. Это устройство исключает попадание пульпы в кольцевой зазор. Для наблюдения за состоянием цапфы имеются контрольные отверстия.
На загрузочной и разгрузочной цапфах большинства углеразмольных мельниц применяют литые чугунные втулки, имеющие в большинстве случаев форму усеченного конуса, расширяющегося от входа внутрь барабана. Такая форма втулок облегчает загрузку
и возврат в барабан крупного материала и шаров. Для той же цели втулки внутри имеют двухзаходную спираль. На некоторых мельницах спираль делается съемной из стальной полосы, приваренной к шпилькам, ввернутым во втулки.
Сызранский завод тяжелого машиностроения комплектует углеразмольные мельницы сварной втулкой полой цапфы с буртом у фланца и многозаходной спиралью (фиг. 52). Бурт возвышается над внутренней поверхностью цилиндра втулки, а многозаходная спираль предотвращает скопление угля или шаров у борта. Таким образом, в зазор между буртом втулки и кольцом патрубка уголь и шары не попадают и износа уплотняющих поверхностей между втулкой и подводящим или отводящим патрубками не происходит. Втулки загрузочной и разгрузочной цапф углеразмольных мельниц конструктивно одинаковы, за исключением направления спиралей.
Прокладки футеровок
Для предотвращения износа барабана пульпой и размалываемым ①呼• 52. Конструкция загрузоч- материалом, для предотвращения пой и разгрузочной втулок угле- размольных мельниц, разлома футеровочной плиты г при затяжке крепящих бол
тов и при сильных ударах дробящей среды, а также для снижения шума применяют прокладки между футеровочными плитами и барабаном (фиг. 53). Прокладки бывают особенно необходимы при применении чугунных или тонких стальных легированных футеровок.
Кроме того, путем регулирования толщины прокладок можно выбрать до минимума зазоры между отдельными футеровочными плитами при их безболтовом креплении. Последнее особенно важно, когда при литье плит не выдерживаются необходимые допуски.
На рудоразмольных мельницах в качестве прокладок чаще применяется листовая резина или прорезиненная ткань толщиной 5——6 мм. На некоторых мельницах зарубежного изготовления, на которых применяются футеровочные плиты с укладкой встык с большим допуском, в качестве прокладок применяют резиновые полосы (фиг. 53). Их укладывают таким образом, что один край
полосы находится под концом футеровки одного ряда, другой под началом плиты соседнего ряда. При затяжке футеровочных болтов полоса резины, находящаяся под плитами, сжимается, вследствие чего разъем между плитами соседних рядов, заполняется на некоторую высоту выпятившейся резиной. Так как в этом случае футеровочные плиты не имеют металлического контакта с барабаном мельницы, резиновые прокладки служат хорошей амортизацией, особенно, если плиты выпол- йены из относительно хрупкого
Фиг. 53. Прокладки футеровок шаровых мельниц:Фиг. 53. Прокладки футеровок шаровых мельниц:1 — отверстие для заливки смолы； 2 — смола； з — прокладка под плиты из резины или пластмассы; 4 — футеровочные плиты; 5 ——прокладки из полосовой резины; 6 ——прокладки из дерева.1 — отверстие для заливки смолы； 2 — смола； з — прокладка под плиты из резины или пластмассы; 4 — футеровочные плиты; 5 ——прокладки из полосовой резины; 6 ——прокладки из дерева.Фиг. 54. Прокладки и уплотнение цапфы барабана мельницы:Фиг. 54. Прокладки и уплотнение цапфы барабана мельницы:1 —дерево； 2 — ревицовый шланг.1 —дерево； 2 — ревицовый шланг.
Фиг. 53. Прокладки футеровок шаровых мельниц:
Фиг. 53. Прокладки футеровок шаровых мельниц:
1 — отверстие для заливки смолы； 2 — смола； з — прокладка под плиты из резины или пластмассы; 4 — футеровочные плиты; 5 ——прокладки из полосовой резины; 6 ——прокладки из дерева.
1 — отверстие для заливки смолы； 2 — смола； з — прокладка под плиты из резины или пластмассы; 4 — футеровочные плиты; 5 ——прокладки из полосовой резины; 6 ——прокладки из дерева.
Фиг. 54. Прокладки и уплотнение цапфы барабана мельницы:
Фиг. 54. Прокладки и уплотнение цапфы барабана мельницы:
1 —дерево； 2 — ревицовый шланг.
1 —дерево； 2 — ревицовый шланг.
металла (отбеленного чугуна). В эксплуатации часто вместо резины с успехом применяют деревянную фанеру соответствующей толщины. На американских и канадских рудообогатительных фабриках в качестве прокладок применяют листовые пластмассы типа «линотекс».
На углеразмольных и цементных мельницах сухого помола, имеющих относительно высокую температуру корпуса, в качестве прокладок используют асбестовый картон толщиной 5——12 мм. На большинстве цементных и некоторых углеразмольных мельницах вместо прокладок применяют подливку из цемента, что обеспечивает хорошее прилегание и увеличивает прочность самих футеровочных плит.
Между крышками барабана и торцевыми футеровками для прокладок применяют обычно те же материалы, что и при укладке плит цилиндрической части.
Между торцевыми футеровками и крышкой в районе цапф, а также между футеровкой цапф и ее поверхностью в качестве прокладок применяют смолу или раствор цемента. Лучшим из них является смола. Для заполнения смолой пространства между торцевой футеровкой и крышкой с цапфой, в крышке барабана мельницы просверливают отверстия 1 (фиг. 53). На внутренней поверхности крышки имеются желобки для лучшего растекания смолы.
На некоторых мельницах мокрого помола в качестве прокладок между цапфой и ее футеровкой применяют сухое дерево, которое, набухая, плотно заполняет пространство и предохраняет цапфу от износа пульпой (фиг. 54). ■
Материал футеровок
Значительное влияние на технико-экономические показатели футеровок (срок службы, стоимость и т. д.) оказывает материал, из которого они изготовлены. В качестве материала металлических футеровок находят
применение различные сплавы из сталей и чугуна. На крупных мельницах, а также. и на мельницах малых размеров, но работающих на крупных шарах, применяют, как правило, только стальные футеровки. На мельницах средних и малых размеров, работающих на мелких шарах (с диаметром 50 мм и ниже), находят применение (в особенности за рубежом) футеровки из специального чугуна и каменного литья (плавленого базальта).
Одним из главных требований, предъя в ляемых к материалу футеровок, является износостойкость истиранию при возможной ударной нагрузке. Опытом эксплуатации доказано, что
2020Фиг. 55. Зависимоегь коэффициента относительной износостойкости от твердости материала.Фиг. 55. Зависимоегь коэффициента относительной износостойкости от твердости материала.Z0C 4 勿 600 доо 冊 ТвердоетьZ0C 4 勿 600 доо 冊 ТвердоетьООизносостойкость в сильной степениизносостойкость в сильной степенизависит от твердости материала футеровки. На фиг. 55 приведен график, изображающий зависимость относительного коэффициента износостойкости от твердости для различных металлов. Величина коэффициента относительной износостойкости S указывает во
20
20
Фиг. 55. Зависимоегь коэффициента относительной износостойкости от твердости материала.
Фиг. 55. Зависимоегь коэффициента относительной износостойкости от твердости материала.
Z0C 4 勿 600 доо 冊 Твердоеть
Z0C 4 勿 600 доо 冊 Твердоеть
О
О
износостойкость в сильной степени
износостойкость в сильной степени
сколько раз износостойкость данного образца больше износостойкости эталонного образца. В качестве эталонного образца взята сталь Ст. 5.
Однако очень твердые материалы обладают значительной хрупкостью и малым сопротивлением ударной нагрузке. Одним из важных факторов, влияющих на износостойкость материала футеро- вок является его структура и состав. Учитывая это, материал для футеровки мельницы выбирают в соответствии с ее размерами и режимом работы дробящей среды. Испытания показали, что футеровки из более твердого, но хрупкого материала необходимо делать более толстыми. В начале эксплуатации износ футеровки действительно мал по сравнению, например, с футеровкой из более мягкого, но вязкого металла. Однако после определенного износа, когда футеровка становится тоньше, она под действием ударных нагрузок дробящей среды колется и быстро выходит из строя, тогда как футеровка с меньшей твердостью и большей вязкостью, хотя и относительно изнашивается быстрее, но может» не раскалываясь, работать практически до полного износа. При этом срок службы футеровки может быть значительно выше, а производительность мельницы из-за постоянного увеличения полезного объема при износе плит будет выше. Конечно, при каскадных режимах дробящей среды (при измельчении истиранием) и при малых статических давлениях дробящей среды более высокие технико-экономические показатели могут быть получены при применении футеров ок высокой твердости.
Футеровки для углеразмольных мельниц изготовляют из высокомарганцовистой стали Г13Л или хромистой стали Х1Л・ Опыт эксплуатации показал, что футеровки из стали Г13Л имеют несколько большие сроки службы.
Футеровки цилиндрической и торцевых частей барабана рудоразмольных и цементных мельниц изготовляют также из высокомарганцовистой стали твердостью не выше 229 НВ, состоящей из 1,1—1,9% углерода, 11,0—15,0% марганца, 1% кремния, не более 0,1% фосфора и не более 0,5% серы.
Допускается содержание остаточного хрома и никеля. Литье термически обрабатывается и должно иметь аустенитную структуру без карбидов.
На зарубежных фабриках, в особенности в США и Канаде, в качестве материала футеровок мельниц, кроме марганцовистых и хромомолибденовых сталей, широко применяют специальный чугун нихард, который имеет повышенное содержание никеля (до 4,5%), что дает максимальное повышение твердости основной массы, а содержание хрома в пределах 0,75—1,5% противодействует графитизирующему влиянию никеля в результате образо- вания стойких карбидов. Следует отметить, что при содержании 0,8—1,2% молибдена, материал получает нужную вязкость. Наибольшая твердость нихарда достигается при содержании 4,5% никеля, 1,5% хрома и около 3% углерода.
.В табл. 12 приведены данные по сравнению сроков службы, расхода и отхода в лом однотипных футеровок одного профиля (фиг. 56, а) из различных металлов при работе шаровых мельниц 2100 X 3600 мм в первой, второй и третьей стадиях измельчения. Анализ данных табл. 12 показывает, что на мельницах первой стадии расход футеровок из нихарда примерно в 1,4 раза меньше, чем из марганцовистой стали и в 2,1 раза меньше, чем из отбелен- ного чугуна. Высокий расход футеровок из отбеленного чугуна объясняется высоким процентом их отхода в лом из-за раскалывания плит крупными шарами. Отход металла футеровки из марганцовистой стали и нихарда в лом для рассматриваемого размера мельниц практически одинаков. •
Фиг. 56. Профили новых и износившихся футеровок шаровых мельниц 2100 X 3600 мм: а и б — профили футеровочных плит.Фиг. 56. Профили новых и износившихся футеровок шаровых мельниц 2100 X 3600 мм: а и б — профили футеровочных плит.
Фиг. 56. Профили новых и износившихся футеровок шаровых мельниц 2100 X 3600 мм: а и б — профили футеровочных плит.
Фиг. 56. Профили новых и износившихся футеровок шаровых мельниц 2100 X 3600 мм: а и б — профили футеровочных плит.
Во второй стадии измельчения футеровки из нихарда служат в среднем в 1,5 раза дольше футеровок из марганцовистой стали. Срок службы футеровок во второй стадии измельчения больше срока службы футеровок в первой стадии в 1,4 раза из одинакового металла, хотя скорость вращения мельниц во второй стадии на 5% больше. При этом отходы металла футеровок в лом на мельницах во второй стадии в обоих случаях меньше, чем в первой стадии измельчения.
Интересно отметить, что в первой стадии измельчения расход футеровки из отбеленного чугуна на 40% больше, чем из марганцовистой стали, в то время как в третьей стадии разница в расходе футеровок из этих металлов значительно снижается, а в некоторых случаях ее практически не наблюдается. При этом необходимо учесть, что стоимость футеровок из отбеленного чугуна значительно ниже стоимости стальных.
Данные по эксплуатации торцовых футеровок барабана меле ниц 2100 X 3600 мм в первой и второй стадиях измельчения при^ ведены в табл. 13. Анализ этих данных позволяет сделать вывод о том, что расход футеровок торцевых частей из нихарда меньше,
7 00 ^н
SS F -
阵遂
ООО
Ю 9 7 COZ ОО
9 Ю 9 60 g g g 1 oo<o
9
z g 6t
、、*I
F F ОI
求输
m
СО СО
С5О Е СО
о coco 宫雷总
coo
- c0
wo cScq z z z 1
О О СЧ1
6 F z1
zzz1
ю 9 6
00
龍尽
О* Z 9 6 Z 9
6 2
SS8 sss F Z Z 1
0 8 71
67 J¥
8Z8
60 61
F 04 F1
畳
8 СО О ^н
Й8 О 9 СОСО F F
貓 ?3 食?3
9田7 Scqoo ♦添
9 9 91
6 6ZI
9 Z —I
g 9 iOI
J F CMj
§§§
О 1ЛО 6 Z F 008
F F
1
1
1 1
1
И fill
о
6 S
0
CD g
9
6 6
CO r F
11
Z j F
1 q 6 r— I
к
■ 1
чем футеровок из марганцовистой стали для работы мельниц в первой стадии измельчения в 1,35 раза и соответственно во второй стадии в 1,5 раза. Вторым результатом этого анализа является то, что расход торцевых футеровок из одинаковых металлов для работы мельниц в первой стадии в 1,25——1,35 раза больше, чем во второй стадии измельчения.
Сопоставляя сроки службы и расходы футеровок цилиндрической и торцевых частей (табл. 12 и 13) и принимая во внимание данные табл. 14 по сравнительному износу футеровок, можно придти к важному практическому выводу о том, что для выравни-
Фиг. 57. Типы профилей футеровок шаровых мельниц.
вания сроков службы футеровок цилиндрической и торцевых частей целесообразно выполнять их из разных металлов. Так, если футеровка цилиндрической части изготовлена из марганцевой стали, то футеровки торцевых частей целесообразно делать из нихарда. Вследствие относительно высокой стоимости нихарда применяют комбинированные футеровки, имеющие подъемные ребра-брусья из нихарда, а более тонкие, подверженные меньшему износу, из марганцовистой или из хромомолибденовой стали. Однако в тех случаях, когда требуется особая прочность футеровки, особенно в мельницах большого диаметра, работающих на высоких скоростях с ударным режимом дробящей среды, все еще применяют марганцовистую сталь.
По данным В. И. Владимирова [81, на некоторых немецких электростанциях в качестве материала футеровок углеразмольных мельЕЩЦ применяют плавленый базальт. Срок службы базальтовых футеровок одинаков со стальными, а их стоимость в шесть раз меньше, чем стальных. Футеровка из базальта имеет безбол- товое крепление. Ее плиты укладываются на цементной подушке толщиной 10 мм. Из-за хрупкости базальта применение шаров
00
Сроки службы и износ футеровок торцевых частей барабана шаровых мельниц
Стадии измель~ чепия
Характеристика мельницы
Наименование футеровки (место установки)
Профиль футеровки по фигуре
Материал футеровки!
Коли
чество испытанных комплектов
Количество измельченной руды в m
Срок службы комплекта футеровки в ч
Масса новой футеровки в кг
% отхода футеровок в лом
Отношение массы новой футеровки в кг к сроку службы в ч
Внутреннее кольцо
50, а поз. 1
ОЧ мс НХ НХ
175 000
224 000
380 000
220 000
4680
5 710 9550
8 500
430
495 439,5
456
39
30,9
39,8
43,7
0,092 0,087 0,046
0,054
Футеровка
Первая
2100 X X 3600 мм9 €?Ш=100 Л€Л
загрузочного торца
Внешнее кольцо
50, а поз. 2
552 000
445 000
406 000
280 000
14120 12400
12 800 10 600
ИЗО
978
1020
1020
22,7
31,6
• 26,9
51,4
Q080 0,079 0,080 0,097
巾-0,68
футеровка
Внутреннее кольцо
50, а поз. 7
мс НХ НХ НХ
505 000
407 000
348 000
460 000
7 510 11400
12 620 13830
495
454
454
454
33,2
32,6
44,7
38,2
0,066 0,04
0,036 0,033
разгрузочного торца
Внешнее кольцо
50 а, поз. 2
мс НХ НХ
601 000
690 000
575 000
15000
17 800
17 550
ИЗО 1000 978
32,8
31,6
29,4
0,0725 0,056
0.055
Продолжение таблицы 78
Стадии измельчения
Характеристика мельницы
Наименование футеровки (место установки)
Профиль футеровки по фигуре
Материал футеровки 1
Количество испытаний комплекта
Количество измельченной руды
Срок службы комплекта футеровки в ч
Масса новой футеровки b%2
% отхода футеровок в лом
Отношение массы новой футеровки в кг н сроку службы в ч
Футеровка загрузоч-
Внут- реннее кольцо
50 а, поз. 1
11250
11 250 24410 19 500 15 220
17 200
439,5
0,043
0,018
0,0225
0,030
0,0264
Вторая
2100 X X 3600 мм, 加=
ного торца
Внешнее кольцо
50 а, поз. 2
15 300
21 780
15450
17 200
ИЗО 1063 980
1010
22
29,7
30,2
37,1
0,074 0,0495
0,0635 0,059
—DU • UU JnMf
少= 0,72
Футеровка разгрузочного торца
Внутреннее кольцо
50, а поз. 7
7 1
1
3
12400
17 800
18 000
17 200
476
454
439,5
,454
63,2 46,0 41,7
0,038
0,0255
0,0244
0,0264
Внешнее кольцо
50 а, поз. 2
12 900 25600
19 550
17 200
1135
1063
1010
1010
36,7
30,9
33,3
0,0915 0,0425
0,0512 0,059
1 Обозначения： 04 — отбеленный чугун； МС — марганцевая сталь, НХ — нихард.
S
Сравнительный износ футеровок шаровых мельниц
Размеры мельницы
2700Х
Х3500
2700 X Х3600
2100 X
Х3600
2100 х
Х3600
2100 X
Х3050
2400 X Х2400
Стадия измельчения
2
2
1
2
1
1
Материал футеровки1
МС
НХ
НХ
НХ
МС
МС
Отношение плошадей футеровок торцевых частей к ци- линдоической части барабана
1/3,03
1/3,03
1/4,08
1/4,08
1/2,59
1/2,28
Расход футеровки
В 2/*2.y： цилиндрической части
41,6
20
38
25,6
46,2
40,7
торца загрузки
44,3
44,3
50,7
30,7
87
65,5
торца разгрузки
39,5
39,5
35
28,5
66,5
63,6
средний износ
41,8
25,4
39
26,5
54,7
48
1 Обозначения： МС — марганцевая сталь； НХ — нихард.
диаметром свыше 40- мм в мельницах диаметров 2700 мм не реко- мендуется.
Учитывая сказанное и принимая во внимание индустриальные методы ремонта мельниц, применение футеровок из каменного литья не является перспективным, даже на электростанциях, имеющих мощные современные у г л ер азмольные мельницы.
В практике эксплуатации рудоразмольных мельниц имели место случаи применения футеровок из различных сортов резины. Результаты применения, отмеченные в различных литературных источниках, носят противоречивый характер.
В одних случаях были получены сроки службы резиновой футеровки в три раза больше, чем футеровок из марганцовистых сталей (14 месяцев против 4—5) при равных технологических показателях. Из других источников (Таггарт) известно, что срок
службы резиновой футеровки, хотя и выше, но недостаточен для того, чтобы компенсировать разницу в цене и расходах. Наблюдаемое в последнее время отсутствие случаев применения резиновых футеровок показывает, что их применение в сравнении с металлическими не является выгодным. Следует признать перспективными работы по испытанию материалов для футеровок из различных полимеров с задаваемыми физико-механическими свойствами.
Технико-экономические показатели работы футеровок
Выбор и целесообразность применения той или иной конструкции футеровки (профиль, крепление, Материал и т. д.) должны производиться с учетом типа, расхода и режимов работы
Фиг. 58. Конструктивные изменения профиля футеровочных плит шаровой мельницы 2750 X 1220 мм.
измельчающей среды, физико-механических свойств размалываемого материала, производительности и эффективности работы мельницы, удельных расходов энергии, стоимости материалов и величин эксплуатационных расходов.
Влияние конструктивных особенностей футеровок на техникоэкономические показатели работы шаровых' мельниц, применяемых при измельчении руд, хорошо иллюстрируется данными табл. 15. На фиг. 58 показаны конструктивные изменения профиля плит, сделанные с целью экономии металла при износе футеровок. Данные этих опытов сведены в табл. 16. Результаты анализа данных табл. 16 сведены в табл. 17, показывающую процентное уменьшение износа в зависимости от конструктивных изменений футеровок.
При проведении опытов специальных исследований по влиянию указанных конструктивных изменений футеровок на производительность мельницы не проводилось. Вместе с этим следует заметить, что измельчение и мощность, потребляемая мельницами, при опытах не изменились, что позволяет сделать заключение о практической неизменности производительности мельниц, так как известно, что производительность мельницы по готовому продукту или расчетному классу примерно пропорциональна потребляемой полезной мощности.
[анные
по эксплуатации фу
Характеристики мельниц
Характеристики футеровок
Харзк
ша
Стадия
Йе-
龍
измельчения
翳
或Е 襲营
呂U са
餘
W н
2140X4570
0,83
0,48
277
1
ОЧ
С
63,5
0,074
КС
2440X3660
0,84
045
325
2
НХ
в
76—32
0,1205
ЛС
2140X2440
0,82
0,50
—
2
НХ
в, с
83—108
0,128
НХ
2440X1220
0,71
0,39
109
8
НХ
с
64—89
0,009
—
2750X1220
0,88
0,45
194
с
76—108
0,057
НХ
Пер-
2750X1220
0,88
Q45
204
с
76—108
0,057
КС
вая
2440 x 3050
0,80
0,36
218
в
76—124
0,026
КС
858X1525
0,78
0,45
515
10
НХ
76—102
0,086
НХ
2140 x 2750
0,83
0,40
147
10
мс
—
—
КС
2140X2440
0,88
0,40
127
3
НХ
76—102
0,063
КС
2440X4575
0,80
0,33
324
2
НХ
—
86—105
0,03
НХ
2440X3660
0,78
0,40
314
—
—
76—108
0,0185
——
1525 X 2750
083
0,40
595
НХ
—
64—99
0,05
—
2440 X 2140
0,74
0,38
174
НХ
с
108—83
0,028
3355X5084
0,68
0,44
550
НХ
—
76—152
■—
Вторая
3050 X 3660
0,76
0,40
436
НХ
—
63—114
0,0017
2750X3660
0,75
0,40
331
НХ
—
—
1830x2440
0,84
0,40
88
3
НХ
76—102
0,037
КС
1116X3050
0,78
0,45
10
НХ
С, в
76—102
0,086
НХ
3050X1220
0,65
0,40
8
НХ
—
64-89
0,015
—
1525 X 4900
0,91
0,45
8
мс
—
51—95
0,034
НХ
2750X1220
0,83
0,44
77
мс
-~-
57—76
0,013
ЛС
1830X4575
0,80
0,50
11
НХ
в
0,015
•—
2440 x 4575
0,80
0,33
272
2
НХ
—
86—112
0,03
НХ
Третья
1525X3050
—
81
6
мс
—
—
—
НХ
3355X5084
—
0,44
530
8
НХ
76-152
НХ
Четвер-
2440X1220
0,71
0,39
106
8
НХ
一
64—89
0,025
—
тая и пятая
2440X1220
0,66
0,39
103
8
НХ
64-89
0,015
Обозначения: ОЧ—отбеленни近 чугун MG—марганцевая сталь НХ—нихард
КС—кованные стальные
теровок шаровых мельниц
теристики
Рабочие
показатели
ров
ся о S с- е и t ь
?Х к ^ 添葬
1 ь О X
Диаметр шаров в мм
63,5
76,2
31,75
76,2 и
101,6
88,9
88,9
88,9 и
101,6
101,6
76,2
76,2 и
88,9
0,445 1,2 0,685
0,225
0,65 0,65 0,295
1,25
0,575 0,38
6,6
16,5
23,43
5,39
10,34
10,34
6,5
18,37
6,6
7,6
0,010
0,007
0,0016
0,0055
0,0055 0,004
0,0046
0,0083
6,28 4,25
1,0
3,44 3,44
2,5
2,85
5,2
0,067
0,072
0,029
0,042
0,0628 0,0628 0,0455
0,17
0,087
0,05
2,3
2,48
1,0
1,45
2,16
2,16
1,57
5,86
3,0
1,72
6,0
1,0
5,36
25,0
11,4
11,4
11,35
14,5
6,0
24,8 136
5,7
81,9
39,2
23,4
119
7,0
3 686
12 000
3 000
11000
9 555
9800
10000
5 200
149
88
530
134
244
420
84
770
10,01 16,94
23,1
15,07
16,83
18,37
22,66
76,2 и
34：92 19,05
34,92
50,8 и
46；04
46：04
635’
0,30
0,24
0,46
0,375
0,17
0,46
0,49
0,385
1,25
0,20
0,535
0,10
0,5
5,6
6,1
5,72
6,2
4,51
6,4
11,8
5,2
18,34
3,2
10,9
2,97
4,18
0,0053
0,0027 0,0087 0,0045
0,0026
0,0071 0,0047
0,0047 0,0031
0,0044 0,0036
3,31
1,75
514
2,8
1,62
0,0535
0,036
0,0806 0,0605 0,0378
0,072
0,0415
0,074
0,0686 0,0625 0,049
0,034 0,12
1,85
2,56
2,36
2,16
1,69
1,17
4,15
1,00
13,0
9,2
13,5
27,0
10,4
14,5
13,3
15,7
7,7
33,2
8,0
L4
3,1
10,9
5,7
11,9
3,9
10,2
3,3
110 16300
10 000
700
200
80
90
140
130
84
180
99
177
12,1
33,44 11,0
21,23
11,33
18,37
8,69
25,4 и 38,1 31,75
50,8
0,35
0,09
0,18
5,61
44
0,0035
3,34
0,0635
0,041
2,2
1,4
17,5
3,3
5,8
13,8
—
60
72
160
12,1
11,22
15,4
34,92 19,05
0,20
1,76
3,1
0,0148
0,00485
8,90 3,03
0,113
3,9
8,0
—
—
—
—
ЛС—литые стальные
В—высокая твердость
С—средняя»
Н—низкая»
Профиль футеровки по фиг. 58
Материал
Относительная скорость вращения барабана
Число испытанных комплектов
Расход металла в г/ш
в цилиндрической части
в торцевой футеровке
Общий
расход
I
Марганцовистая
0,87
11
60
45
105
сталь
32
77
П
Нихард
0,87
11
45
III
Нихард
0,87
40
29
69
IV
Нихард
0,78
21
15
35
Влияние изменения формы плит на их износ в шаровой мельнице 2750X1240 мм
Данные табл. 17 показывают, что только за счет некоторых конструктивных изменений профиля футеровки можно достигнуть снижения расхода футеровочной стали на 38% при всех прочих равных условиях. Умень-
Таблица
Уменьшение износа футеровокв зависимости от конструктивныхизменений
17
шение же расхода футеровки за счет уменьшения числа оборотов оправды-
Характер конструктивныхизменений
Снижение расхода металла футеровок в %
Замена марганцовистой стали нихардом
Замена одного выступа (волны) на два и соответственное утолщение плиты
Повышение выступа с 19 до 32 мм
Уменьшение числа оборотов барабана с 0,87 до 0,78 от критического
28
11
27
30
вается лишь в тех случаях, когда мельницы имеют производительность выше тре- буемой.
В течение 10 лет трубные мельницы 1525 X X 4900 мм футеровались пазовыми (ячеистыми) фу- теровками из отбеленного чугуна толщиной 82,5 мм (фиг. 59). Пазы этих футеровок забиваются шарами, что сокращает их износ истиранием. Замечено, что после первой половины
срока службы футеровки, шары, попавшие в пазы, изнашиваются до того, что вся поверхность футеровки становится относительно гладкой. По мере износа пазов шары выпадают, и поверхность снова становится неровной. При этом производительность мельницы повышается из-за увеличения объема вследствие износа футеровки.
С целью изучения возможностей увеличения сроков службы были испытаны футеровки с профилями, показанными на фиг. 59, 6, е, 2, д. При проведении опытов было установлено, что применение таких конструкций объясняется стремлением
иметь защитный слой от истирания из незаклинивающихся шаров. При этом выявлено, что мельница с двухребровой футеровкой имеет большую производительность, чем с пазовой футеровкой. Это объясняется, очевидно, несколько большим полезным объемом барабана при применении двухребровой футеровки. Необходимо добавить, что при применении пазовых футеровок заклинивающиеся шары, выступающие над поверхностью футеровки, увеличивают ее толщину до 100 мм и уменьшают полезный объем барабана.
Трехребровые футеровки при испытании изнашивались более равномерно, при этом отсутствовало колеблющееся скольжение шаровой загрузки, которое наблюдалось при испытании футеровок всех других профилей. '
Фиг. 59. Профили футеровочных плит трубной мельницы 1525 х 4900 мм： а, б, е, г и д — профили футеровок.
На фиг. 59, д показана трехребровая футеровка, у которой в интересах экономии металла (облегчения конструкции) ребра наклонены в сторону вращения барабана и сдвинуты относительно болтового отверстия. Этим достигается более надежная сохранность болтового крепления вплоть до полного износа футеровочных плит.
Заслуживают внимания работы, проведенные по усовершенствованию футеровок стержневой мельницы 1220 X 3050 мм. Первоначально мельница футеровалась плитами, показанными на фиг. 60. С целью увеличения производительности мельницы, её объем был увеличен за счет уменьшения толщины футеровочных плит (профиль II фиг. 60). Работы же по увеличению износостойкости приведены за счет установки двухволновой футеровки (профиль III фиг. 60). С этой футеровкой мельницы работали в течение 10 лет и давали более высокую производительность, чем при первоначально принятых футеровках.
С целью защиты головок футеровочных болтов и стыков плит волны профиля были сдвинуты относительно болтового крепления, а края плит выполнены скошенными (профиль IV фиг. 60). Благодаря этому при износе волны плита в месте болтового отверстия имеет достаточное сечение. Кроме того, при затяжке болтовых
креплений новых плит последние несколько расклиниваются, создавая дополнительную жесткость барабана. Наиболее лучшие эксплуатационные результаты показала футеровка с утяжеленным профилем. Все испытанные футеровки изготовлены из марган- цовистой стали одной марки. В табл. 18 приведены некоторые сравнительные результаты испытаний этих футеровок. Эти результаты еще раз подтверждают значительное влияние профиля футеровочных плит на их износостойкость и экономические по* казатели мельницы в целом.
Сравнительный анализ данных табл. 15 позволяет сделать важные практические выводы по сравнительной оценке различных конструкций футеровок, работающих в мельницах одинакового или разных типоразмеров.
Фиг. 60. Конструктивные изменения профилей футеровок стержневой мельннцы 1220 X 3050 мм：Фиг. 60. Конструктивные изменения профилей футеровок стержневой мельннцы 1220 X 3050 мм：I — VI — профили футеровок.I — VI — профили футеровок.КекСравнительные данные в относительных единицахВесСрок службыСтоимость/1001001001148181III107,581/V107,581V10114072КекСравнительные данные в относительных единицахВесСрок службыСтоимость/1001001001148181III107,581/V107,581V10114072Таблица 18 Сравнительные данные испытаний футеровок стержневой мельницы 1220 x 3050 ммТаблица 18 Сравнительные данные испытаний футеровок стержневой мельницы 1220 x 3050 ммОсновными сравнительными параметрами следует считать следующие соотношения.
Фиг. 60. Конструктивные изменения профилей футеровок стержневой мельннцы 1220 X 3050 мм：
Фиг. 60. Конструктивные изменения профилей футеровок стержневой мельннцы 1220 X 3050 мм：
I — VI — профили футеровок.
I — VI — профили футеровок.
Кек
Сравнительные данные в относительных единицах
Вес
Срок службы
Стоимость
/
100
100
100
11
48
181
III
107,5
81
/V
107,5
81
V
101
140
72
Кек
Сравнительные данные в относительных единицах
Вес
Срок службы
Стоимость
/
100
100
100
11
48
181
III
107,5
81
/V
107,5
81
V
101
140
72
Таблица 18 Сравнительные данные испытаний футеровок стержневой мельницы 1220 x 3050 мм
Таблица 18 Сравнительные данные испытаний футеровок стержневой мельницы 1220 x 3050 мм
Ыа — отношение расхода футеровок на тонну измельчаемого материала к удельному расходу энергии, т. е. к расходу энергии на тонну измельчаемого материала.
М/а — отношение расхода мелющих тел — шаров на 1 тп измельчаемого материала к удельному расходу энергии.
MIL ——отношение расхода мелющих тел к расходу футеровки, отнесенные к 1 m измельчаемого материала.
Изучая влияние конструкции футеровочных плит на расход мелющих тел, можно заключить, что расход последних на 1 тп измельчаемого материала изменяется в такой же пропорции, как и расход энергии.
Для удобств сравнительной оценки работы футеровок нескольких конструкций удобнее пользоваться отношениями Ыа и М/а в относительных единицах, причем за базу (за единицу) принимаются самые низкие отношения какой-либо футеровки. Анализ показывает, что высокое значение параметра М/а свидетельствует об излишнем расходе дробящих тел. Малое значение этого параметра указывает на чрезмерный расход энергии. При прочих равных условиях высокие значения параметра MIL характеризуют относительно низкий расход материала футеровки. Низкое значение параметра М/а при низком значении M/L свидетельствует о том, что значительная часть измельчения происходит на по- верхности футеровки, а не между мелющими- телами, и что величина и характеристика шаровой загрузки выбраны неудачно.
Величины относительных значений параметра Ыа колеблются в пределах 1—9,45. В 62% случаев они лежат между 2 и 5. Из примеров, где это отношение превышает 5, только в одном случае это отношение очень велико, но руда в этом случае отличалась особо высокой твердостью. В 11% случаев отношение М/а превышает 4, в 40% ниже 2, а в 49% оно находится между 2 и 4. В оптимальных случаях руда легко измельчается или же мельница работает не в первой стадии измельчения.
При рассмотрении табл. 15 нужно учитывать, что эффективность работы мельницы зависит не только от конструкции футеровки. На ее работу влияют различные переменные величины, связанные с характеристиками размалываемого материала, дробящей среды и т. д. Однако при всех прочих равных условиях именно конструкция футеровочных плит (в основном их профиль) определяет будет ли измельчение происходить на поверхности футеровки при движении дробящей среды как одно целое, или же измельчение будет происходить между отдельными дробящими телами. Указанные параметры сравнительного анализа (£/а; М/а; М]Е} могут быть полезными при выборе той или иной конструкции футеровки барабана мельницы.
В табл. 15 не включены данные специальных опытов Ф. Вин- долфа, проведенных в больших масштабах, по исследованию влияния профиля футеровки цилиндрической части барабана на ее срок службы и технико-экономические показатели работы мель- нщы в целом. Опыты проводились на шаровых мельницах 2700 X X 2400 мм с разгрузкой через решетку при числе оборотов барабана, равном 78% от критического. При проведении опытов строго поддерживались постоянными плотность пульпы и 300%-ная циркуляционная нагрузка. Крупность питания составляла 6%〉10 мм, крупность продукта <28 меш. Каждая секция, на которой проводились испытания, была снабжена ленточными конвейерными весами, установленными на питателе мельницы, счетчиками электроэнергии, потребляемой приводным электродвигателем мельницы и автоматическими пробоотборниками для измельченного
продукта. Во время испытаний все мельницы догружались шарами одного размера и сорта.
Для того чтобы исключить влияние изменения характера размалываемой руды и изменения объема мельницы, футеровки испытывались одновременно и попарно.
Испытанные профили футеровок (фиг. 61) были изготовлены из сталей одной марки.
В табл. 19—24 приведены данные, полученные при различных сравнительных опытах.
В табл. 19 приведены данные по сравнению работы мельницы, имеющей футеровку внахлестку, толщиной 98 мм, с мельницей, футерованной одноволновой футеровкой. Данные опыта показывают, что влияние футеровки внахлестку на работу мельницы выгодно отличается от одноволновой как по производительности и расходу футеровки, так и по удельному расходу энергии.
Очевидно, что при скорости барабана, равной 20 об/мин, при одноволновой футеровке имеется большее скольжение шар о- вой загрузки и недостаточный ее подъем. В дополнительно проведенных опытах при больших скоростях барабана одноволновая футеровка дала показатели, близкие к тем, которые получены при футеровке внахлестку (по произвбдительности и сроку службы), однако при этом удельные расходы оказались большими.
Данные опыта № 2 (табл. 20) дают сравнительную оценку работы мельниц, футерованных однотипной футеровкой внахлестку, но с разным положением футеровки по отношению к направлению вращения барабана. При использовании футеровки с «обратным ходом» производительность мельницы снизилась примерно на 12%. При таком использовании футеровки значительно снизились общие технико-экономические показатели мельницы, хотя при этом несколько увеличился срок службы и уменьшился расход футеровки. Вероятно, более выгодно сравнивать работу футеровки с «обратным ходом» при более низких скоростях вращения барабана.
ПоказателиПрофиль футеровки по фиг. 61IIIVНомер опыта .... Количество испытан-1а16ных комплектов21Масса футеровки в кгСкорость вращения1148611804барабана в об/минДиаметр догружае-2020мых шаров в мм Количество измель-8080ченной руды в m Срок службы футе-22 600199500ровки в ч ....Процент продукта30312824100 мешМощность, потребляемая двигателем,44,544,2в кет Пр оизводительность мельницы в т!ч390400при 42% +100 мешУдельныйрасходэнергии в кет •乜/m69,067,12при 42% +100 меш Износ футеровки в г/т руда при5,655,9642%+ 100 меш ..5559Ыа 9,759,9ПоказателиПрофиль футеровки по фиг. 61IIIVНомер опыта .... Количество испытан-1а16ных комплектов21Масса футеровки в кгСкорость вращения1148611804барабана в об/минДиаметр догружае-2020мых шаров в мм Количество измель-8080ченной руды в m Срок службы футе-22 600199500ровки в ч ....Процент продукта30312824100 мешМощность, потребляемая двигателем,44,544,2в кет Пр оизводительность мельницы в т!ч390400при 42% +100 мешУдельныйрасходэнергии в кет •乜/m69,067,12при 42% +100 меш Износ футеровки в г/т руда при5,655,9642%+ 100 меш ..5559Ыа 9,759,9Опыт № 1Опыт № 1ПоказателиПрофиль футеровки по фиг. 61Л (прямой ход)II (обратный ход)Номер опыта .... Количество испытан-2а26ных комплектовСкорость вращения31барабана в об/мин2020Масса футеровки в кг Диаметр догружае-1148611486мых шаров в мм Количество измель-8080ченной руды в т Срок службы футе-238 500254 800ровки в ч .... Процент продукта+32333986+100 меш .... Мощность, потребляемая двигателем, в42,241,3кет Производительность мельницы в т/ч393371при 42% +100 мешУдельныйрасходэнергии в кет • 41m74,566,2при 42% +100 меш Износ футеровки вг/т руды при5,45,6542% +100 меш ♦.47,543,5£/а...*.....8,87,7ПоказателиПрофиль футеровки по фиг. 61Л (прямой ход)II (обратный ход)Номер опыта .... Количество испытан-2а26ных комплектовСкорость вращения31барабана в об/мин2020Масса футеровки в кг Диаметр догружае-1148611486мых шаров в мм Количество измель-8080ченной руды в т Срок службы футе-238 500254 800ровки в ч .... Процент продукта+32333986+100 меш .... Мощность, потребляемая двигателем, в42,241,3кет Производительность мельницы в т/ч393371при 42% +100 мешУдельныйрасходэнергии в кет • 41m74,566,2при 42% +100 меш Износ футеровки вг/т руды при5,45,6542% +100 меш ♦.47,543,5£/а...*.....8,87,7Опыт № 2Опыт № 2
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 61
II
IV
Номер опыта .... Количество испытан-
1а
16
ных комплектов
2
1
Масса футеровки в кг
Скорость вращения
11486
11804
барабана в об/мин
Диаметр догружае-
20
20
мых шаров в мм Количество измель-
80
80
ченной руды в m Срок службы футе-
22 600
199500
ровки в ч ....
Процент продукта
3031
2824
100 меш
Мощность, потребляемая двигателем,
44,5
44,2
в кет
Пр оизводительность мельницы в т!ч
390
400
при 42% +100 меш
Удельныйрасход
энергии в кет •乜/m
69,0
67,12
при 42% +100 меш Износ футеровки в г/т руда при
5,65
5,96
42%+ 100 меш ..
55
59
Ыа
9,75
9,9
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 61
II
IV
Номер опыта .... Количество испытан-
1а
16
ных комплектов
2
1
Масса футеровки в кг
Скорость вращения
11486
11804
барабана в об/мин
Диаметр догружае-
20
20
мых шаров в мм Количество измель-
80
80
ченной руды в m Срок службы футе-
22 600
199500
ровки в ч ....
Процент продукта
3031
2824
100 меш
Мощность, потребляемая двигателем,
44,5
44,2
в кет
Пр оизводительность мельницы в т!ч
390
400
при 42% +100 меш
Удельныйрасход
энергии в кет •乜/m
69,0
67,12
при 42% +100 меш Износ футеровки в г/т руда при
5,65
5,96
42%+ 100 меш ..
55
59
Ыа
9,75
9,9
Опыт № 1
Опыт № 1
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 61
Л (прямой ход)
II (обратный ход)
Номер опыта .... Количество испытан-
2а
26
ных комплектов
Скорость вращения
3
1
барабана в об/мин
20
20
Масса футеровки в кг Диаметр догружае-
11486
11486
мых шаров в мм Количество измель-
80
80
ченной руды в т Срок службы футе-
238 500
254 800
ровки в ч .... Процент продукта+
3233
3986
+100 меш .... Мощность, потребляемая двигателем, в
42,2
41,3
кет
Производительность мельницы в т/ч
393
371
при 42% +100 меш
Удельныйрасход
энергии в кет • 41m
74,5
66,2
при 42% +100 меш Износ футеровки в
г/т руды при
5,4
5,65
42% +100 меш ♦.
47,5
43,5
£/а...*.....
8,8
7,7
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 61
Л (прямой ход)
II (обратный ход)
Номер опыта .... Количество испытан-
2а
26
ных комплектов
Скорость вращения
3
1
барабана в об/мин
20
20
Масса футеровки в кг Диаметр догружае-
11486
11486
мых шаров в мм Количество измель-
80
80
ченной руды в т Срок службы футе-
238 500
254 800
ровки в ч .... Процент продукта+
3233
3986
+100 меш .... Мощность, потребляемая двигателем, в
42,2
41,3
кет
Производительность мельницы в т/ч
393
371
при 42% +100 меш
Удельныйрасход
энергии в кет • 41m
74,5
66,2
при 42% +100 меш Износ футеровки в
г/т руды при
5,4
5,65
42% +100 меш ♦.
47,5
43,5
£/а...*.....
8,8
7,7
Опыт № 2
Опыт № 2
Сравнение футеровки внахлестку с двухволновой футеровкой (табл. 21) показывает значительные технико-экономические преимущества последней. Производительность мельницы с двухволновой футеровкой практически не изменилась, однако значительно (почти в 1,6 раза) возрос износ футеровки, тогда как расход последней уменьшился на 37 %. Незначительное уменьшение производительности (около 4%) объясняется несколько увеличенной толщиной двухволновой футеровки и соответствующим уменьшением рабочего объема. Однако при небольшом первоначальном износе двухволновой футеровки производительность мельницы увеличивается. Учитывая, что за время эксплуатации мельницы с двухволновой футеровкой перефутеровок будет меньше, чем при применении футеровки внахлестку, становятся вполне очевидными преимущества двухволновой футеровки.
Таблица 22
Опыт № 3
Опыт № 4
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 61
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 61
"II
Ш
I
I
Номер опыта •.
За
36
Номер опыта ..
4а
46
Количество испытанных комплектов
4
3
Количество испытанныхком
плектов ....
2
4
Масса футеровки в кг
11486
10 987
Масса футеровки в «г
14137,5
14137,5
Скорость вращения барабана в об/мин . •.
20
20
Скорость вращения барабана в об/мин ...
20
17
Диаметр догружаемых шаров в мм
80
80
Диаметр догружаемых шаров в мм
80
80
Количество измельченной ру- ДЫ В 7?i....
262500
404 000
Количество измельченной ру-
共 К В ТП ■ > • •
368 000
573 000
Срок службы футеровки в ч ..
3395
5352
Срок службы футеровки в ч ..
4944
9871
Процент продукта -[-100 меш • •
42,5
43,1
Процент продукта +100 меш . •
42,6
38,2
Мощность, потребляемая двигателем, в кет . •
П роизводитель- ность мельницы в кзт * ч/т при 42% +100 меш
404
382
Мощность, потребляемая двигателем, в кет . •
384
329
76,7
73,5
Производительность мельницы в m/wupn 42% + + 100 меш ..
73,4
615
Удельныйрасходэнергии
в квт・ч[т при 42% +100 меш
5,25
5,20
Удельный расходэнергии
кет ♦ ч/т при 42% +100 меш
5,23
&25
Износ футеровки в г/т руды при 42% +100 меш
44
28
Износ футеровки в г/т руды при 42% +100 меш
39
23
L «
8,4
5,4
L]a
7,45
4,4
Таблица 21
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 61
J
и
Номер опыта ..
5а
56
Количество испытанныхком
плектов ....
2
2
Масса футеровки в кг
14137
14 186
Скорость вращения барабана в об/мин ...
20
20
Диаметр догружаемых шаров в мм
80
80
Количество измельченной руды В 771 ....
368 000
266 000
Срок службы футеровки в м ..
4 944
3 395
Процент продукта+100 меш .
42,6
43,0
Мощность, потребляемая двигателем, в кет ..
П ройзводитель- ность мельницы вт/ч при 42% + + 100 меш ..
384
404
73,4
76,6
Удельный расходэнергии
в кет • ч/m при 42% +100 меш
5,23
5,28
Износ футеровки в г/т руды при 42% +100 меш
39
44
Е/а •
7,45
8,35
Таблица 23
Опыт № 5
Показатели
Профиль футеровки по фиг. 64
I
V
Номер опыта ..
6а
66
Количество испытанных комплектов ....
2
2
Масса футеровки
B 龙2 ...二 / .
14137
15800
Скорость вращения барабана в об/мин ...
20
20
Диаметр догружаемых шаров в мм
80
80
Количество измельченной руды вт ....
368 000
336 000
Срок службы футеровки в ч ..
4944
4454
Процент продукта-)- 100 меш ..
42,6
41,9
Мощность, потребляемая двигателем, в кет ..
384
1 400
Производительность мельницы в т/ч при 42% + + 100 меш ..
73,4
75,5
Удельный расходэнергии
в кет • ч/т при 42% +100 меш
5,23
5,30
Износ футеровки в 2/т при 42%+ + 100 меш •.
39
47
£/а
7,45
8,9
Габлица 24
Опыт № 6
В табл. 22 приведены данные, полученные в результате испытаний однотипных стандартных футеровой внахлестку толщиной 140 мм при скоростях вращения барабана 78 и 66% от критической. Этот опыт показывает, что значительного увеличения срока службы (около двух раз) и уменьшения износа футеровки (около 40%) можно достичь за счет уменьшения скорости вращения барабана с 78 до 66% от критической, но при этом падает производительность по готовому продукту примерно на 13% при практически равном удельном расходе энергии. Все это указывает на значительное увеличение технико-экономических показателей мельницы, если не требуется большая производительность мель-
ницы по готовому продукту. Однако необходимо учитывать, что при понижении скорости технико-экономические показатели зависят от физико-механических характеристик размалываемой руды и что этот опыт нельзя переносить на мельницы, работающие на рудах с другими характеристиками. Заметим, что на многих американских фабриках, оборудованных мельницами завышенной производительности, последние работают при пониженном числе оборотов барабана.
Данные опыта № 5 по сравнению стандартной футеровки внахлестку толщиной 138 мм с футеровкой внахлестку толщиной 98 мм, приведены в табл. 23. Более тонкая футеровка применяется тогда, когда требуется увеличение объема мельницы (〜на 4—5%)
90
91
% s иилйэне
АИохэвЗ я нояойэхАф 1
MoxoBd ц ннчкэхиэонхо 1
g
Z 8
二 2
1О
8 е —" m
6 О
Ю ?
л-ш»»/г я иилйэне ЛИохэвс! н вкгвхэи Ейохэвй эинэшонхо
ю
со *
ОО Z
ю
оо о仁 V р
обо3遥 со
sr О х?об
% S 1И1ГП ВГ1ГЕЛЭН KOXOEd ИКНЧГЭХИЭОНХО
g
父 LQ
咤 8 °Q.*°?
ео со V 占 6
mz 6
см о
ИлЭОИЭЕЬЧКЭИеИ энэИни
о
о 7
二 е4
V 一ч—i 4rtJ
% я nilAd ш I ен ии л Дэне Кохэвй иннчиэлиэонло
о
со
о о о -
C co СГЭ ОО о JoT co co J О О 0 6 о
2S
% я qiooHqgi
-HtfOHEHOdn ВВНЧПЭАИЭОНХО
о
со в
О 8
со о咤"у
о ioсб J4
0 66о
СО
SS
'% S HQWXiro
яоАэ ®КНЧГЭЛИЭОНЛО
о
、 * об с 9 ОО
ер °?Р К 遥 7 ^00 оо 9 9 9 0 9
% н иннойэ^А-ф ЕЭЭЕИ ВВНЧГЭХИЭОН^О
о
сч 7 оо S
W 吟、cq eq
—CQ р z J СО ОО 8~ оо
£ ^ 5 •
弓 О I 8 d8
北 ICD 6
м • 7M - ' 5|S • =s g . . g . . g . g
M co §言8A貫82
\6 口 >»6 h >>6 p
Jss
J 9目
ЕЛНПО 时
В99В9В9ВУ
юЮ CMСЧ w Сф со 7
Ю
с соответствующим повышением производительности, хотя при этом износ футеровки увеличивается до 13%, а срок службы уменьшается примерно на 40% из-за больших потерь металлического лома. Опыт показывает, что общие технико-экономические показатели работы мельниц с тонкой футеровкой хуже, чем при работе с наиболее толстой.
Данные табл. 24. получены в результате сравнения работы мельниц, имеющих стандартную и спиральную футеровки. Футеровка со специальными ребрами была предложена с целью само- сортировки шаров по крупности вдоль барабана мельницы. Направление спиралей выбрано таким, что при вращении барабана мелкие шары, находящиеся в контакте с футеровкой, увлекаются ею к разгрузочному концу барабана. Сравнительные испытания этой футеровки не показали ее каких-либо существенных преимуществ, наоборот, износ футеровки увеличился на 17%.
Сравнительная оценка данных, полученных при испытании футеровок, в относительных единицах показана в табл. 25.
Описанные испытания шаровых мельниц с футеровками различных конструкций позволяют понять, почему футеровки нового профиля для получения наибольшей производительности более необходимы, чем для получения наиболее экономичной работы фабрики.
ПонятиеПонятие
Понятие
Понятие
АНАЛИЗ ПРОФИЛЕЙ ФУТЕРОВОК
о необходимом коэффициенте сцепления футеровки
Выше была описана методика определения тангенциальных и нормальных усилий, возникающих между гладкой цилиндри- загрузкой при работе мельницыВыше была описана методика определения тангенциальных и нормальных усилий, возникающих между гладкой цилиндри- загрузкой при работе мельницы
Выше была описана методика определения тангенциальных и нормальных усилий, возникающих между гладкой цилиндри- загрузкой при работе мельницы
Выше была описана методика определения тангенциальных и нормальных усилий, возникающих между гладкой цилиндри- загрузкой при работе мельницы
ческой футеровкой и дробящей
Таблица 26
Значения необходимого коэффициента сцепления Кн для гладкой цилиндрической футеровки при различных значениях 屮 м 屮
Коэффициент заполнения ф
Относительная скорость вращения барабана 巾
0,75
0,8
0,9
0,3
0,65
0,52
0,3
0,4
0,607
0,525
0,344
0,45
0,5
0,535
0,365
с заданным числом оборотов и коэффициентом заполнения барабана. При этом предполагалось, что скольжение дробящей загрузки относительно футеровки барабана отсутствует.
Если обозначить через Кп коэффициент сцепления между дробящей загрузкой с разма- лываемым материалом и футеровкой (назовем его необходимым коэффициентом сцепления футеровки) то можно написать условие, при котором не должно- наблюдаться скольжение
Кн^Н>^Т^Кн>^ 至闻 二•:協• (45)
Под Кн следует понимать такой коэффициент сцепления, при котором между футеровкой и шаровой загрузкой не наблюдается скольжения, т. е. когда силы трения между футеровкой и шаровой загрузкой уравновешивают тангенциальные усилия, вызываемые контуром шаровой загрузки, находящейся на круговых траекториях.
Пользуясь указанной выше методикой гр аф о аналитического вычисления нормальных и тангенциальных усилий, автором были произведены вычисления необходимого коэффициента сцепления шаровой загрузки с гладкой цилиндрической футеровкой барабана мельницы для различных коэффициентов заполнения <р и относительных скоростей вращения 屮 при водопадном режиме работы шаровой загрузки. Результаты этих вычислений приведены в табл. 26.
По данным табл. 26 построен график, показанный на фиг. 62..
Проф. С. Е. Андреевым [31 выполнено аналитическое вычисление необходимых коэффициентов сцепления для шаровой загрузки, работающей в водопадном режиме. Приведем результаты этих вычислений.
Чтобы шаровая загрузка удержалась на круговых траекториях при водопадном режиме, момент сил трения относительно оси барабана мельницы должен уравновесить момент тангенциальных сил относительно той же оси.
После вычисления элементарных моментов, обусловленных элементарными радиальными (d〃), центробежными (&С) и танген-
Онг. 62. Зависимость величины необходимого коэффициента сцепления от значений 屮 и ср.Онг. 62. Зависимость величины необходимого коэффициента сцепления от значений 屮 и ср.Фиг. 63. К определению необходимого коэффициента сцепления.Фиг. 63. К определению необходимого коэффициента сцепления.
Онг. 62. Зависимость величины необходимого коэффициента сцепления от значений 屮 и ср.
Онг. 62. Зависимость величины необходимого коэффициента сцепления от значений 屮 и ср.
Фиг. 63. К определению необходимого коэффициента сцепления.
Фиг. 63. К определению необходимого коэффициента сцепления.
циальными (dT) силами и их интегрирования в соответствующих пределах (фиг. 63), получим.
Момент Мп сил трения, обусловленных действием радиальных сил тяжести'
мн (Y + |16)然 Isin3 а ——sin5а.(46)
Момент Мс сил трения, обусловленных действием центробежных сил,
"с =等 Кн (丫 + 卩6) 5^г j (冗—2а) cos3 а ——|- sin3 а + 2 sin а"с =等 Кн (丫 + 卩6) 5^г j (冗—2а) cos3 а ——|- sin3 а + 2 sin а|ао
"с =等 Кн (丫 + 卩6) 5^г j (冗—2а) cos3 а ——|- sin3 а + 2 sin а
"с =等 Кн (丫 + 卩6) 5^г j (冗—2а) cos3 а ——|- sin3 а + 2 sin а
(47)
Момент Мт тангенциальных сил тяжести
"т =(Y + 闽等卜os4 а —等 cos6 а《.(48)
Чтобы шаровая загрузка могла удержаться на круговых траекториях, необходимо следующее условие:
(49)(49)М”； Л/с;М”； Л/с;(50)(50)Мн + Мс > Л^у
(49)
(49)
М”； Л/с;
М”； Л/с;
(50)
(50)
После подстановки в уравнение (49) значений моментов М〔 и соответствующих сокращений имеем
Кн {——1~ 卜in3 а1~ sin5 а]：°+
+ -|- [(口 一 2а) cos2 а1- sin а + 2 sin а °°
г .2 в 1«о
=-гт- cos4 а— cosb а .
炉 L 3 Jai
Величина необходимого коэффициента сцепления, необходи
7
0,3
0,4
0,5
70
0,833
—
一
75
0,711
0,735
—
80
0,558
0,575
0,558 *
85
0,433
0,450
0.466
90
0,311
0,336
0,355
95
0,200
0,221
0,246
100
0,089
0,114
0,138
мая длямая для* При скорости "ф = 0,818.* При скорости "ф = 0,818.Таблица 27Таблица 27Значения необходимых коэффициентов сцепленияЗначения необходимых коэффициентов сцепленияосуществления водопадного режима при различных коэффициентах заполнения барабана и разных его относительных ско-
мая для
мая для
* При скорости "ф = 0,818.
* При скорости "ф = 0,818.
Таблица 27
Таблица 27
Значения необходимых коэффициентов сцепления
Значения необходимых коэффициентов сцепления
ростях вращения, вычисленная по уравнению (50), приведена в табл. 27.
Сравнение данных, полученных аналитически (табл. 27), с данными.
полученными по графоаналитическому методу (табл. 26), показывает, что порядок значений необходимого коэффициента сцепления в обоих случаях выдерживается.
время для шаровых мельниц, ния для гладкой футеровки получается не менее 0,45.время для шаровых мельниц, ния для гладкой футеровки получается не менее 0,45.Анализ данных табл. 26 и графика на фиг. 62 показывает, что при относительных скоростях и коэффициентах заполнения барабана, принимаемых в настоящее необходимый коэффициент сцепле-
время для шаровых мельниц, ния для гладкой футеровки получается не менее 0,45.
время для шаровых мельниц, ния для гладкой футеровки получается не менее 0,45.
Ликвидация скольжения дробящей загрузки будет иметь место при соблюдении условия
(51)(51)Кн《Ктнк，
(51)
(51)
где КтР ——действительный коэффициент трения между сталью футеровки и шарами при наличии размалываемого материала.
По данным О. И. Голдаевой, коэффициент трения стали по стали различных марок применительно к шаровым опорам при удельных давлениях 53 • 104 ——106 嵐н/л^ и при скоростях скольжения от 0,05—0,6 м/сек находится в пределах 0,16—0,33. Коэффициент сцепления бандажей колес с опорной поверхностью (по работам ЦНИИ МПС) колеблется от 0,2 (обильно смоченные рельсы) до 0,35 (рельсы, посыпанные песком).
По данным справочной литературы, коэффициент трения при сухом скольжении стали по крупнозернистому песчанику равен 0,29. При скольжении с водой коэффициент трения уменьшается примерно в два раза.
Учитывая приведенные данные и принимая во внимание, что 《связанная» с барабаном масса шаровой загрузки обладает определенной динамичностью (в отличие от принятого нами статического рассмотрения ее), можно заключить, что в мельнице с гладкой футеровкой будет неизбежно существовать значительное скольжение. Чтобы ликвидировать или существенно уменьшить скольжение, нужно иметь необходимый коэффициент сцепления футеровки Кн при размоле руд не более 0,2. При размоле других материалов (уголь, цемент) значение необходимого коэффициента сцепления будет зависеть от характеристики этих материалов.
Метод изменения необходимого коэффициента сцепления
футеровки
Для того чтобы уменьшить значение необходимого коэффициента сцепления футеровки до необходимого предела, обусловленного величиной коэффициента трения между футеровкой и шаровой загрузкой в присутствии размалываемого материала, нужно, согласно выражению (45), определенным образом изменить соот
ношение величин суммарных тангенциальной и нормальной соста
вляющих, действующих на поверхность футеровки.
Величина и направление любого усилия от 乙 до Fn (фиг. 64) зависят только от коэффициента заполнения и скорости вращения барабана мельницы и не
Фиг. 64. Влияние величины угла аф на величину необходимого коэффициента сцепления:
Ен = 1П+ Н2 + НЗ 4 ・• • + + Нп； 2т = TI + Т2 + тг + +...十 тп； Ен'扌 н〃 + +Н2'+нз，+ ... + нМ； Ет = ="+ т^ + ТЗ' + ... + Tnz；
¥' vET; / =帚；
九 Ен，' к； <Kh'
фиг. 65. Зависимость величины коэффициента Кн от значений угла аф, относительной скорости и заполнения барабанафиг. 65. Зависимость величины коэффициента Кн от значений угла аф, относительной скорости и заполнения барабана
фиг. 65. Зависимость величины коэффициента Кн от значений угла аф, относительной скорости и заполнения барабана
фиг. 65. Зависимость величины коэффициента Кн от значений угла аф, относительной скорости и заполнения барабана
зависят от относительной ориентации поверхности, на которую они действуют. Величины тангенциальных и нормальных составляющих этих усилий зависят не только от величины усилий F, но и от положения плоскости, относительно которой ведется разложение усилий F.
Для примера на фиг. 64 показано разложение усилия Fз относительно следа плоскости NN、нормальной к радиусу бара- •бана, проведенному через точку пересечения усилия 尸 с окружностью барабана, что соответствует гладкой цилиндрической футеровке.
Если след плоскости NN повернуть относительно точки Ез на угол а^ и разложить усилие 爲 отно- сительно новой плоскости, получим новые значения тангенциальной Т? и нормальной & составляющих, действующих на плоскость NN" от усилия F3. При этом, как нетрудно убедиться, можно получить Т；＜ 4, а Я^ ＞Я3, вследствие чего
我:3=才＜K瓏=含.（52）
3
мельницы.
Таким образом, изменяя необходимые коэффициенты сцепления всех секторов от 1 до 打皿 всего контура шаровой загрузки, находящейся на круговых траекториях, получим
心•<"=寫-（53）
Следовательно, изменением величины угла а^ наклона плоскости футеровки, соприкасающейся с шаровой загрузкой, к плоскости, нормальной к радиусу барабана, можно в конечном итоге изменять величину необходимого коэффициента сцепления Кн футеровки в широких пределах.
На графике （фиг. 65） приведены зависимости необходимого коэффициента сцепления футеровки от угла наклона плоскости футеровки ctgs，вьписленные для коэффициента заполнения 屮= =0,4 и различных относительных скоростей вращения барабана мельницы.
Анализируя эти зависимости, можно заключить, что лучшей формой профиля внутренней поверхности футеровки, с точки зрения более полной реализации коэффициента сцепления, будет криволинейная поверхность, каждый элемент которой составляет определенный угол а^ с плоскостью, нормальной к радиусу.
Величина угла а^ может быть определена по приведенному графику, если задан требуемый коэффициент А*, коэффициент заполнения барабана (J)и относительная скорость вращения *ф.
Определение необходимых коэффициентов сцепленияфутеровок различных профилей
Основываясь на изложенном, становится возможным определение необходимых коэффициентов сцепления Кп футеровок различных профилей.
Рассматривая фиг. 16, нетрудно убедиться, что при вращении барабана усилия от шаровой загрузки, действующие на гладкую цилиндрическую футеровку в разных секторах контура, будут направлены под разными углами к ее поверхности. Напомним, что направления и величины этих усилий не зависят от профиля футеровочных плит и в основном определяются скоростью вращения, коэффициентом заполнения барабана и насыпной массой шаровой загрузки. Например, усилие FK от шаровой загрузки сектора к (см. фиг. 15) направлено под углом Хк к поверхности футеровки этого сектора. Для гладкой цилиндрической футеровки 设 будет определяться углом между вектором FK и его тангенциальной составляющей 7客.
Допустим, что усилие FK распределено равномерно по площади, вырезанной на плоскости, проведенной в точке Lo к перпендикулярно оси сектора ML. На фиг. 15 след этой плоскости обозначен дугой I —— 厶 Вследствие того, что угол а^ между плоскостью Z ——I и плоскостью п ——п, представляющей элемент арну к> плоскость цилиндрической футеровки, является величиной постоянной на всем отрезке профиля п — 口； можно утверждать, что усилие FK распределено равномерно по всей поверхности п ——п.
Поэтому разложение усилия FK на тангенциальную и нормальную составляющие, а в конечном итоге определение коэффициента сцепления футеровки К^ для рассматриваемого элемента футеровки не представляет труда. Если же рассматривать не гладкук> цилиндрическую футеровку, а футеровку с криволинейным внутренним профилем (фиг. 66), то составляющие Я и Г можно определить следующим образом.
Для заданного типоразмера мельницы с коэффициентом заполнения барабана у и относительной скоростью вращения 屮 производят графоаналитическое вычисление усилий, действующих на барабан мельницы от дробящей среды, разбитой на отдельные секторы. Центральные углы секторов выбирают таким образом, чтобы дуги, на которые они опираются, равнялись по хорде шагу
%A\l
/[a00=0
Лг
4
.К определению необходимого коэффициента сцепления криволинейного профиля футеровки.
анализируемой футеровки. При вычислениях фиксируют углы X и усилия 尸 для полученных секторов.
В определенном масштабе наносят часть окружности барабана совместно с исследуемым профилем футеровки. Через точки Р и Р', определяющие шаг футеровки, проводят радиусы ОР и ОР： Затем наносят биссектрису OL полученного центрального угла POP. Перпендикулярно биссектрисе через точку О* проводят прямую линию п ——п. Далее под углом X к линии пп через точку О' проводят прямую линию (значение угла Хх берется из расчета усилий 尸餐,%, Тк для цилиндрической гладкой футеровки).
Пересечение этой линии с линией п — п дает точку К. Через точку К перпендикулярно отрезку КР, проЁодят линию 厶厶. Из точки Р перпендикулярно ZK1К проводят отрезок Р К' • По длине полученного отрезка КК', равного тк, усилие 尸質 будет распределено равномерно, согласно нашему допущению.
Вследствие неравенства углов наклона к отрезку КК' отдельных элементов поверхности исследуемого профиля футеровки, распределение усилия FK по их поверхностям будет неравномерным.
Для определения количественного распределения FK по пен верхности исследуемого профиля, необходимо кривую линию верхней части профиля заменить ломаной, как показано на фиг. 66. Полученные отрезки 4, В, С проектируются на отрезок КК'•
Величины полученных проекций отрезков Л, В, С, соответственно равные та^ тв^ тск, будут пропорциональны усилиям, действующим на соответствующий элемент поверхности исследуемого профиля. Величины этих элементов усилий будут равны
〃=*%；%" = *%•••；储=署凡・(54)
Сумма этих элементарных усилий, действующих на элементы поверхности футеровки, будет равна усилию, действующему на шаг футеровки рассматриваемого сектора
Fk = /ак + feK + • • • + /пк- (55)
Таким образом, мы разложили усилие 尸卷,действующее в секторе шаровой загрузки по поверхности профиля исследуемой футеровки при условии, что вычисление усилия FK произведено для сектора, имеющего дугу, равную шагу профиля футеровки. Точно такие же вычисления делаются и для других секторов кон- тура «связанной» шаровой загрузки. На фиг. 66 приведен пример разложения усилия, действующего в гг-м секторе шаровой загрузки, на элементарные усилия /ап； %n； fen, действующие на отдельные элементы поверхности футеровки.
Полученные элементарные усилия разложим па тангенциальные и нормальные составляющие относительно поверхностей соответствующих элементов профиля. Для этого необходимо определить углы а^ между плоскостями отдельных элементов и
плоскостями, перпендикулярными к радиусу барабана, проведенными через середины отрезков ломаной линии исследуемого профиля. На фиг. 66 эти углы обозначены через а^; а^ь; а^с; %)* Угол а. равен нулю, так как поверхность элемента А представляет окружность, концентричную окружности барабана.
Зная углы % элементарных плоскостей профиля, нетрудно разложить действующие на их плоскость элементарные усилия /». Разложение элементарных усилий /к на нормальные и тангенциальные составляющие, действующие на поверхности отдельных элементов исследуемого профиля (например, элемента В), производится следующим образом.
В точке О к прямой п ——п (перпендикулярной радиусу барабана, проходящему через середину отрезка В) под углом。奴)проводят прямую, представляющую собой след поверхности элемента 3. В точке О под углом 入雑 к прямой п ——п наносят вектор элементарного усилия /ьк. Это усилие разлагают на тангенциальную ТЪк и нормальную НЪк составляющие относительно поверхности элемента В.
Далее, к прямой п ——п под соответствующими углами X наносят элементарные усилия /ь всех остальных секторов шаровой загрузки от 1-го до n-го. Эти усилия также разлагают на их нормальные и тангенциальные составляющие относительно поверхности элемента В. Затем геометрическим сложением определяют равнодействующую X 尸 и ее нормальную Нь и тангенциальную Тв составляющие, действующие на поверхность элемента В футе-* ровки.
Таким же способом производят вычисление тангенциальных и нормальных составляющих, действующих на другие элементы поверхности криволинейного профиля футеровки (в нашем случае Л, С, £>).
Произведя арифметическое сложение тангенциальных усилий, действующих на поверхности отдельных элементов, получают тангенциальное усилие, отнесенное ко всей поверхности на один шаг профиля футеровки сектора шаровой загрузки
Т 答=7亦+ Тьк+ • • • + Тпк*(56)
Соответственно для нормальной составляющей
Нк = Нак + Ньк+ ・•• + "»•(57)
Проделав подобные вычисления для всех секторов контура шаровой загрузки, найдем
Е Т = Е 7\ + 2厶+・・.+ 2 П +・・・+ £ Т痛(58)
24=2"] +2h2+ • •■ +?我为 + .• . + 2ЯП. (59)
Из формул (58) и (59) без труда определяется необходимый
коэффициент сцепления между исследуемым профилем футеровки и всем контуром «связанной^ шаровой загрузки Кп =
Таким образом, для определения необходимого коэффициента сцепления футеровки, нужно произвести разложение усилия F относительно поверхности футеровки для каждого сектора шаровой загрузки.
Фиг. 67. Определение суммарных усилий, действующих на барабан от шаровой загрузки:
工 А =而 + 跪 + 再 + ... + 昂；ЕН = HI + Н2 +; нз + …+ Нп； Ет = Т7 + .+T2 + T3 +…+妨；кН=翁；k二=募.
Трудоемкость вычисления Кн можно значительно сократить. Для этого перенесем векторы усилий 尸】；F2; F3;..., Fn в точку N, где, произведя их геометрическое сложение, найдем суммарное усилие S 尸，действующее от всего контура шаровой загрузки (фиг. 67). Суммарный вектор 2 F переносим на окружность бара-
бана в точку &・ Далее, разложив S F на нормальную и тангенциальную составляющую, определим угол 12. Затем усилие S F разлагают на составляющие относительно элементов исследуемого профиля, как это было показано выше. Этот метод страдает некоторой погрешностью (4——5%), вполне допустимой при практических расчетах.
Расчеты показывают, что необходимые коэффициенты сцепления футеров ок различных профилей шаровой мельницы 3200 X X 3100 мм при коэффициентах заполнения <р = 0,4 и относительной скорости вращения 屮=0,8 равны:
а) для волнистой футеровки 0,403(фиг.68)；
б)》95 мм внахлестку 0,328(фиг.69);
в) » 120 мм внахлестку 0,272(фиг.70).
Все приведенные профили футеров ок имеют высокие значения необходимого коэффициента сцепления КН9 что указывает на наличие значительного скольжения шаровой загрузки. Известно, что величина скольжения дробящей загрузки по футеровке неразрывно связана с ее износом.
Пример. Определить необходимый коэффициент сцепления Кн футеровки шаровой мельницы 3200 X 3100 мм, имеющей параметры, указанные на стр. 21. Размеры и профиль футеровочной плиты указаны на фиг. 69. По окружности барабана укладывается 24 плиты внахлестку.
Вычислим Кп по точному методу. В выбранном масштабе из центра О наносим дугу окружности барабана радиусом % = 1600 мм (фиг. 71, а). Наносим осевую линию по вертикальному диаметру окружности. В этом же масштабе по дуге наносим заданный профиль футеровки, изображенный на фиг. 69, причем осевая линия шага футеровки должна совпадать с линией вертикального диаметра барабана.
Перпендикулярно линии вертикального диаметра наносим линию п—п, которая на отрезке шага футеровки представляет след плоскости цилиндрической гладкой футеровки. Кривая рабочей поверхности профиля делится на отрезки 4£, ВС、DE、ЕМ и ML. Полученная ломаная будет подобна кривой профиля. Измеряем углы наклона каждого отрезка к прямом, перпендикулярной радиусу барабана, проведенному через середину отрезка. Эти углы соответствуют углам а^ каждого элемента поверхности. Их значения в нашем случае будут:
афаь для элемента 43 = 0。； 。睜 для элемента 2)Е = 33°;
а^бВс » 》 ВС = 7° ； GgOem » » ЕМ = 15c ；
ctj^5cti » » CD== 22°, QgpmZ》 》 ^^=: 75° -
Из точки E профиля под углом 九 1 = 17w, который соответствует углх наклона силы &, к поверхности гладкой цпливдрической футеровки (см. фиг. 16 и табл. 5) проведем прямую до пересечения с прямой п — 芥• В полученной точке пересечения К к прямой LK восстановим перпендикулярную линию, на которую проектируем профиль L MEDCBA, в результате него получим отрезок (проекцию профиля) 12a2, по длине которого усилие 尸】 + F2 распределено равномерно. Поступая аналогичным образом, получим для всех сил F соответствующие отрезки, по длине которых эти силы распреде- 104
-л
Фиг. 69. Футеровка внахлестку шаровой мельницы 3200 х
ХЗЮО мм.
Фиг. 70. Футеровка внахлестку шаровой мельницы 3200 X 3100 мм.
лены равномерно. Например, для силы 尸9 = 102,72 и, направленной под углом 九в = 95°, получим отрезок (проекцию профиля) Z»a®.
Если по длинам полученных отрезков Za силы 尸 распределены равномерно, то по кривой поверхности профиля футеровки, представленной ломаной линией, эти силы будут распределены неравномерно, вследствие разных углов наклона отдельных отрезков ломаной к направлению действия силы F. °
Для определения количественного распределения каждой силы F по элементам поверхности профиля футеровки поступим следующим образом. м
Спроектируем каждый отрезок ломаной профиля на все отрезки 1а. Величины полученных проекций будут пропорциональны элементарным силам, действующим на соответствующий элемент профиля футеровки. Для примера рассмотрим распределение силы F^ = 102,72 н по элементам профиля футеровки. Спроектировав отрезки 43, ВС, CD, DE, ЕМ и М£ элементов профиля на отрезок ав", получим соответствующие проекции а»Ь»； Ь»с8; О%;办■; е9Mв； М9 Z9. Отношение длины любой проекции к длине всего от- резка а〃9 представляет относительную величину усилия, приходящегося на рассматриваемый элемент профиля футеровки.
Тогда элементарные силы, действующие на элементы поверхности футеровки от силы 尸о, будут
加9=*/=0囹6・ 402,72 = 42,7一"；
/be °=峥 /=0,188 • 102,72 = 19,4 и；
“而=埠 尸9 = 0,182 • 102,72 = 18,8 «； 〃山
届 °=盆 马=0,218 • 102,72 = 13,1 叫
fe/л о=—Л 尸о=0,063 • 102,72 = 6,47 “;
加产色^/=0,023-102,72 = 2,25 «.
Поступая аналогичным образом, выполним разложение всех усилий F по элементам профиля футеровки. Результаты вычислений сведены в табл. 28. 。
Все элементарные усилия, действующие на отдельные элементы поверхности профиля, геометрически суммируются для каждого элемента (фиг. 72). 。
Просуммируем, например, элементарные усилия, действующие на зла мент ВС. Величины элементарных усилий, действующих на элемент профиля ЗС, указаны в табл. 28 (строка 2)・
Углы X, под которыми направлены эти усилия к линии 〃 一 п (см. фиг. 71, а), указаны в табл. 5 и на фиг. 16. Далее наносим линию п 一 п и в выбранном масштабе из одной точки Р на линии п — п проводим векторы элементарных сил под соответствующими углами в этой линии. Геометрически просуммировав эти векторы, определим суммарное усилие У ^вс^ действующее на элемент профиля ВС.
Суммарное усилие S ^св разлагаем на нормальную W Нвс и тангенциальную W Тсв составляющие относительно поверхности элемента ВС-
Для этого необходимо из точки Р под углом a^bc провести линию ЗС. Вели-чина угла ааьс= 7° берется из чертежа на фиг. 71, а. Разложив усилие£ 尸be относительно линии ВС, получим，Нвс = 156 м н £ Твс — 76 ,5 w.
Фиг. 71. К определению усилий, действующих на элементы поверхности футеровки.
“ Для вычисления суммарных тангенциальных и нормальных усилии, действующих на поверхность других элементов профиля, поступают аналогичным образом (фиг. 72). Результаты вычислений усилий приведены в табл. 29.
Суммируя арифметически нормальные и тангенциальные усилия, действующие на поверхности всех элементов профиля футеровки, получим
2h = 2"А方+ S^BC +2%0 + 2 НBE + 2 ^ЕМ^^hML^
=825,96 н,
2 Т=2 % + А Твс +2 TCD +2 Tde + Х 7em+N Gl=
==270jl w®
ЗЁФгф^о
Таблица 28
Распределение усилий от шаровой загрузки по поверхности профиляфутеровки
HHnOEK 今 sboo«M&noc
иио Иза 厶EIHgsalre 3sH3heH8090
Элементарные силы, действующие на алементы футеровки от сил F, в н
57^^
&4,2 -
42 3-
%^^ -
察殽
0 04 1
驾5 61,
7 3 3 2
5 2 5 5 ^^^^
2 38 9 8
7 7 5643
,7,4,8л--^^
払垣狙回&厶
23,10,9,6,3,
F
5 84 46 8 8 39 6 80 7 6 2 2110
2/=^15,67 50,9 92,14 164,5 154,7 146,0 147,93 102,72
56,83
15,68
♦Таблица 29
Распределение усилий по элементампрофиля футеровки
Таблица 30
Распределение усилии по элементампрофиля футеровки(при упрощенном расчете)
0 hm合
e 口②〜
2f
Wh
2т
AB
398
350
185
ВС
174
156
76,5
CD
186
183
24,6
QE
113,5
110,6
—16,7
EM
25,5
24,6
—4,4
ML
5,4
1,76
5,1
Профиль
—
825,96
270,1
в целом
御 Усилия, действующие на 01 поверхность элементов g 匚профиля, в кг
Усилия, действующие на поверхность элементов профиля, в н
Sf
Ен
2т
ЛВ
372
331
171
ВС
.132,3
124,8
51
CD
132,3
130,3
31,2
DE
132,3
131,5
И,75
EM
132,3
133
—
Профиль в целом
902
850,6
264,95
Фиг. 72・ Графическое определение необходимого коэффициента сцепления футеровки внахлестку (95 жж) мельницы 3200 X 3100 мм.Фиг. 72・ Графическое определение необходимого коэффициента сцепления футеровки внахлестку (95 жж) мельницы 3200 X 3100 мм.
Фиг. 72・ Графическое определение необходимого коэффициента сцепления футеровки внахлестку (95 жж) мельницы 3200 X 3100 мм.
Фиг. 72・ Графическое определение необходимого коэффициента сцепления футеровки внахлестку (95 жж) мельницы 3200 X 3100 мм.
а — элемент АВ при a^g = 0 Е FAB = 398 н,工五厶廿=350 н, Е ТАВ = 18 5 н； 6 — элемент ВС при а^ = 7°, ^вС = 174 % 工 НВС = 156 н, S Твс — 76,5 н； •— элемент CD при。如壮=22°, 2 FCD = 186 % W ^CD = 183 % 工 TCD ~ 24,6 н； г — элемент DE при a^de = 33°, E FDE = 113,5 % X HDE = 110,6 н,工 TDE = —‘6,7 w； 6 — элемент ЕМ при а^ем = 15° 2 FEM = 25,5 н,工Н^м = 24,6 н,工 Тм^= —4,4 н; е — элемент ML при。小闷=75° 2 FML ^5,4 м, 2 ^ML =】，76 «, Е TML = 5,1 w； 2 Н = 5 Нав + 工 НВС + 2 HCD + 虫 HDE + 工 HEM + 工 Hml = 825,96 н；
У Т =工 ТАВ + 工 TBQ + 工 TCD — S TDE — S TEM 十 S r^ = 270,1 h；
кн == 0,328.
Необходимый коэффициент сцепления футеровки заданного профиля
_n7 270,4_n7 270,4= 0,328・= 0,328・
_n7 270,4
_n7 270,4
= 0,328・
= 0,328・
Вычислим Кн по упрощенному методу. Определяем суммарное усилие W F от всего контура шаровой загрузки.
Воспользовавшись результатами расчета усилий в примере на стр. 21： перенесем все силы 歹,действующие в отдельных секторах шаровой загрузки, в точку М (фиг. 73). Произведя геометрическое сложение, получим суммарное усилие S F = 902 % действующее под углом 入工=63° к элементарной поверхности гладкой цилиндрической футеровки.“
Таким же образом строим профиль футеровки, изображенный фиг. 69; разбиваем его на отдельные элементы АВ, ВС、CD, DE, ЕМ, ML, определяем углы a@ab ^ 0，аФЪс = 0, а. = 14°, а^ = 24° и 収气=28°, проводим линию п — п (фиг. 74, а). Из точки £ под углом 入工=63 к линии п 一 п проводим до пересечения с ней прямую. Из полученной точки К, перпендикулярно линии ЕК, наносим прямую, на которую проектируем элементы кривой профиля. Затем определяем количественное распределение усилия W но отдельным элементам профиля:
尸ав =令 N 尸=0,412 • 902=372 叫
FBC =-^ \ 尸=0,147 • 902=132,3 “； FCD =号 £ 尸=0,147 • 902 = 132,3 叫 尸de =嘗2尸= 0,147 • 902=1323 и； &M = $N 尸=°，伍7・902=1323 и.
Вследствие равенства проекций ВС = cd = de = ем, силы「вс；「CD； ^de и Fem равны между собой.
Разлагаем усилия FA^ FBC\ FCD; FD^ FEM на тангенциальные и нормальные составляющие относительно соответствующих поверхностей элементов профиля. Для этого наносим линию пВп (см. фиг. 74, ^), к которой под углом 九£ = 63° в выбранном масштабе из точки Р наносим векторы сил 工尸АВ； '‘ВС；'歹CD； У 歹DE；'心м*
Затем через точку Р под соответствующими углами а^ к линии пВп наносим линии, представляющие следы поверхностей этих элементов профиля.
Разложив усилие 2 FAB = 372 w относительно линии /3 (а^ае =。)' получим тангенциальную (£ ТАВ = 171 и) и номинальную (，НАВ = = 331 и) составляющие усилие 2 FBq = 132,3 w разлагается относительно линии ВС (Wbc = 6°), при этом 2 Твс = 5,1 з 丛 W Нвс = 124,8 «. Аналогичным образом разлагаются все остальные усилия. Результаты вычислений приведены в табл. 30.
Необходимый коэффициент сцепления
% =% =Sz = 264,95瓦方 850,6 ~0,311-
% =
% =
Разница в значениях коэффициента сцепления, вычисленного по упрощенному и точному методам, составляет всего около 4% (0,311 и 0,328), что вполне допустимо для практических расчетов.
定吊 oosxoozm uhrniqv 胃«omoft§ HEOBdag вн ё^нявдьо^фч -^ичl§^ sa^^i^o фняф§«ф^йо 5.Й .^G
-I 00s X 0055&sm^5s KHya-dq
инао&НАе BMHaKnatro em 中 0Я0疝分еон о』ою 口 охдоен зензн 豊 8du。・7Z cue
Зависимость необходимого коэффициента сцепленияфутеровки от размера дробящих тел
Выше при вычислениях необходимого коэффициента сцепления для различных профилей футеров ок допускалось, что шаровая загрузка и материал состоят из тел бесконечно малых размеров .
Постараемся определить влияние размера дробящих тел на величину коэффициента К* для одной из форм футеровочных плит. Для примера возьмем 95-мм футеровку внахлестку Уралмашзавода (см. фиг. 69).
При относительной скорости вращения барабана 屮 = 0,8 и коэффициенте его заполнения (р = 0,4, необходимый коэффициент сцепления Кн этой футеровки без учета размера шаров равен 0,328 (см. пример на стр. 104).
Определим Кн при условии, что исследуемая форма футеровки находится в контакте с шарами диаметром 125 мм. Установив, что усилие 2 尸 воздействует на поверхность футеровки в точках Z, 2, 3 касания шаров (фиг. 75, б), определим угол % наклона поверхности футеровки к плоскости, нормальной радиусу. В точках 3, 2 эти углы равны нулю, что равнозначно цилиндрической гладкой футеровке, и только лишь в точке I угол а^ равняется 24°. В результате разложения сил, действующих в точке 1 (элемент СВ) и точках 2, 3 (элемент /5), на их нормальные и тангенциальные составляющие, получим количественное распределение этих сил по поверхности профиля (табл. 31).
Таблица 31Распределение усилии по поверхности профиля футеровки при шарах диаметром 125 мм69 5 -9 о НU吕8Силы, действующие на поверхность элементов, в нFнтАВ5985342766С30430134,3Профиль в целом902835310,32т310,3= 0,372Я835Таблица 31Распределение усилии по поверхности профиля футеровки при шарах диаметром 125 мм69 5 -9 о НU吕8Силы, действующие на поверхность элементов, в нFнтАВ5985342766С30430134,3Профиль в целом902835310,32т310,3= 0,372Я835龍班」淳Силы, действующие на поверхность глементов, нFнт43446402207,68С15914749,8CD16515820,6DE1321315,9Профиль в целом902837283,9龍班」淳Силы, действующие на поверхность глементов, нFнт43446402207,68С15914749,8CD16515820,6DE1321315,9Профиль в целом902837283,9Таблица 32Таблица 32Распределение усилий по поверхности футеровки при работе с шарами диаметром 60 ммРаспределение усилий по поверхности футеровки при работе с шарами диаметром 60 мм2 т ^- = 0,342 т ^- = 0,34
Таблица 31
Распределение усилии по поверхности профиля футеровки при шарах диаметром 125 мм
6
9 5 -
9 о Н
U吕8
Силы, действующие на поверхность элементов, в н
F
н
т
АВ
598
534
276
6С
304
301
34,3
Профиль в целом
902
835
310,3
2т
310,3
= 0,37
2Я
835
Таблица 31
Распределение усилии по поверхности профиля футеровки при шарах диаметром 125 мм
6
9 5 -
9 о Н
U吕8
Силы, действующие на поверхность элементов, в н
F
н
т
АВ
598
534
276
6С
304
301
34,3
Профиль в целом
902
835
310,3
2т
310,3
= 0,37
2Я
835
龍班
」淳
Силы, действующие на поверхность глементов, н
F
н
т
43
446
402
207,6
8С
159
147
49,8
CD
165
158
20,6
DE
132
131
5,9
Профиль в целом
902
837
283,9
龍班
」淳
Силы, действующие на поверхность глементов, н
F
н
т
43
446
402
207,6
8С
159
147
49,8
CD
165
158
20,6
DE
132
131
5,9
Профиль в целом
902
837
283,9
Таблица 32
Таблица 32
Распределение усилий по поверхности футеровки при работе с шарами диаметром 60 мм
Распределение усилий по поверхности футеровки при работе с шарами диаметром 60 мм
2 т ^- = 0,34
2 т ^- = 0,34
Таким образом, необходимый коэффициент сцепления исследуемой футеровки при работе с шарами диаметром 125 мм равен 0,37.
Проделав подобные вычисления (табл. 32) для той же футеровки, но при работе с шарами диаметром 60 мм (фиг. 75,6), найдем, что необходимый воэффициент сцепления футеровки в этом случае равен 0,34.
Анализируя приведенные вычисления, можно заключить, что при уменьшении диаметра шаров до нуля, коэффициент Кн также будет уменьшаться до значения, пределом которого будет являться величина необходимого коэффициента трения, вычисленная для данного типа футеровки без учета размера шаров.
Для приведенного примера это можно выразить так：
Ит 爲= 0,328, (60)
%一0
где &刃 —— диаметр шаров.
Значение необходимого коэффициента сцепления Кн для гладкой цилиндрической футеровки не зависит от размера шаров, если пренебречь величиной площади касания, т. е. пренебречь влиянием величины контактных давлений шаров и футеровки на величину коэффициента трения.
Независимость Кп от размера шаров для гладкой футеровки — (фиг. 75, а) объясняется тем, что плоскости, на которых лежат точки касания шаров любых размеров, имеют равные углы с плоскостями, нормальными к радиусам барабана, проведенным через указанные точки касания (для гладкой футеровки а^ = 0).
Принимая во внимание, что шаровые мельницы работают обычно на смеси шаров разных диаметров, важно, чтобы коэффициент трения футеровки был независимым от их размеров. Для этого необходимо, чтобы углы а^ всех элементов поверхности футеровки, соприкасающиеся с загрузкой, были равны между собой. •
Подавляющее большинство футеровок (за исключением гладких цилиндрических), применяемых на мельницах, не удовлетворяют вышепоставленному требованию. Поэтому можно прийти к выводу о том, что на мельницах, футерованных одним типом броневых плит и работающих при равных скоростях вращения и коэффициентах заполнения барабана, значение К*, а следовательно, и скольжение шаровой загрузки будут большими там, где шаровая загрузка состоит из шаров более крупных размеров. Напомним, что при крупных шарах давления на футеровку в местах ее контакта с шарами будут также большими, что будет способствовать более быстрому износу профиля бронеплит. Этим можно объяснить также неравномерность износа футеровочных плит по длине барабана мельницы. Из-за неравномерного распределения дробящих тел по крупности по длине барабана, его футеровка изнашивается быстрее в тех местах, где наблюдается скопление
Масштаб
В л
0
D=1Z5MM
■ 63
万）
Е〃в fl
63
D=6Uzm
、”.
Заем gm DE
毋％
IH=IHA^ZHBC^ZHCII 毋机=£37H "女九.2”加"械=13.% 3器@4
Элемент 48 a®oi А Р
Элемент#8 п А Р оъаь = 0
63
е/3 刀久7""^*
Элемент 4。 age% °
%
К“ = 〃37
К*=〃34
E"=E 妆 б'ЕН“=635"订Н加."m=3通3h3琼437
Элемент 4 6Qipab~^
Элемит 8£a0,0="
А Р
.63’ 7
Элемент СВ
фиг. 75. К определению зависимости величины необходимого коэффициентасцепления от диаметра шаров:
a — общая схема; б — при шарах диаметром 125 мм； в — при шарах диаметром 60 мм.
более крупных дробящих тел. Сказанное в полной мере согласуется с выводами о причинах более быстрого износа футеровок мельниц первых стадий измельчения фабрики ЮГОКа, работающих, как известно, на более крупных шарах, чем мельницы второй и третьей стадий измельчения.
Теоретическое определениепрофилей постепенного износа футеровок
На основании теоретических и экспериментальных данных можно принять, что скольжение шаровой загрузки по поверхности футеровки происходит в основном одновременно всей массой шаров «связанных» с барабаном, т. е. всем контуром A^A^JB^A^ (см. фиг. 16). В связи с этим величина скольжения мелющих тел относительно поверхности футеровки в любой точке контакта шаровой загрузки с барабаном (дуга Л0В0) будет одинаковой.
Величина износа отдельных элементов поверхности футеровки определяется в основном величиной нормальной составляющей усилия от шаровой загрузки, действующего на рассматриваемый элемент при всех равных прочих условиях (величина скольжения шаровой загрузки, крупность и абразивность размалываемого материала, размер шаров, плотность пульпы, металлографический состав стали шаров и футеровки и т. д.)« Следовательно, относительный износ поверхности футеровки будет больше на том элементе, на который действует большее нормальное усилие.
При вращении барабана поверхность отдельной футеровочной плиты проходит все секторы контура шаровой загрузки, т. е. находится под воздействием изменяющихся по величине усилий. Поэтому для оценки величины этих усилий воспользуемся средним удельным нормальным давлением ЛсР, вычисленным для каждого элемента профиля футеровки в предположении, что шаровая загрузка состоит из шаров с бесконечно малым диаметром. Выше было дано описание методики вычисления усилий F и их нормальных составляющих Н, действующих на элементы (4В, ВС, CD・・.)поверхности профиля футеровки в разных секторах шаровой загрузки (фиг. 72, 74).
Определение величины средних удельных давлений ЛСР, действующих на элементы поверхности анализируемого профиля футеровки, производится по следующим выражениям：
для элемента АВ
右 —Habl + Ha匕 ％ + %Ьз+ - • •Л-НаЪп — ^ Наъ .
也 Ь с。— 后 =nlab * )
для элемента ВС
&匕с l + &bc 2 + HbC 乡+ - - • + Hbc п 2 Hbe位ьe成be
для элемента CD
,— Hcdi+Hcd2+Hcd3+ • •・ + %dTt = * "cj 俗3>
Ucp=nlcd— nlcd
и так для каждого элемента.
В этих формулах ЯаЬ1; На^ НаЬп — нормальные составляющие усилий 尸,действующих на элемент АВ в 1, 2, 3,..., 〃 секто-
фиг. 76. Определение профилей постепенного износа а, б и в — соответственно первая.
pax шаровой загрузки (фиг. 72,6); п — число секторов шаровой загрузки; 厶匕； 4с； led — линейные длины элементов профиля футеровки.
Сделав допущение, что величина износа элемента поверхности футеровки пропорциональна действующему на него усилию %, представляется возможным определить относительные величины износа отдельных элементов профиля. Для этого, приняв элемент профиля с наименьшим средним удельным давлением 晒 за базисный, найдем относительный износ других элементов из выражений:
(64)(64)
(64)
(64)
и так для всех других элементов.
В середине каждого элемента проведем нормали к его поверхности и, отложив отрезки, пропорциональные соответствующим относительным величинам износа, получим точки!, 2, 3 (фиг. 76, а). Соединив линией эти точки, получим профиль футеровки, соответствующий некоторому износу первоначального. Полученный профиль дедим на элементы и выполняем все вычисления, описанные выше. В результате получаем новый профиль, соответствующий большему износу футеровки (фиг. 76, б).
Повторяя подобные построения несколько раз, можно проследить изменение формы профиля футеровки по мере ее износа. При этом необходимо отметить, что чем меньше мы будем брать отрезки,
о)футеровки шаровой мельницы 3200 X 3100 мм：о)футеровки шаровой мельницы 3200 X 3100 мм：вторая и третья степени износа.вторая и третья степени износа.
о)
футеровки шаровой мельницы 3200 X 3100 мм：
о)
футеровки шаровой мельницы 3200 X 3100 мм：
вторая и третья степени износа.
вторая и третья степени износа.
пропорциональные U.; U。； U.； Ud； °e，тем более точные профили износа получим.
Описанное теоретическое построение профилей постепенного износа футеровочных плит любой формы является несомненно важным для выбора профиля футеровки и анализа ее взаимодействия с шаровой загрузкой в процессе эксплуатации мельниц.
Пример. Построить профили износа футеровочной плиты (см. фиг. 69) шаровой мельницы 3200 X 3100 мм по данным, приведенным в примерах на стр. 21 и 104.
Для построения необходимо нанести в масштабе исследуемый профиль футеровки, разбив его на отдельные элементы АВ, ВС, СО, DE и ЕМ у и определить нормальные составляющие S На^ 2 Нм； S Hcd； W%e； £ Нем, действующие на эти элементы поверхности (см. фиг. 76, а). Затем нужно вычислить среднее удельное нормальное давление hCp для каждого элемента профиля. Для этого необходимо по чертежу измерить линейные длины по поверхности каждого элемента. В нашем случае длины элементов поверх
ности равны:ности равны:ДляэлементаАВ〃b=45,9 巫 с ：= 5,38см;»»ВСсм;»»CDZed = 5,27см\»»DEQe = 5,00см；£瓶】ем=4,90смлДляэлементаАВ〃b=45,9 巫 с ：= 5,38см;»»ВСсм;»»CDZed = 5,27см\»»DEQe = 5,00см；£瓶】ем=4,90смл
ности равны:
ности равны:
Для
элемента
АВ
〃b=45,9 巫 с ：= 5,38
см;
»
»
ВС
см;
»
»
CD
Zed = 5,27
см\
»
»
DE
Qe = 5,00
см；
£瓶
】ем=4,90
смл
Для
элемента
АВ
〃b=45,9 巫 с ：= 5,38
см;
»
»
ВС
см;
»
»
CD
Zed = 5,27
см\
»
»
DE
Qe = 5,00
см；
£瓶
】ем=4,90
смл
Далее вычисляем суммарную длину однозначных элементов футеровочных плит, находящихся в контакте с шаровой загрузкой. Вследствие того, что при расчете усилий, действующих на футе- ровку (пример § 2, гл. II), мы приняли дугу сектора шаровой загрузки, равной шагу футеровки, то количество футеровок, находящихся в контакте с шаровой загрузко瓦一例дет равно количеству секторов. В нашем случае количество секторов равно одиннадцати. Поэтому суммарные длины элементов будут:
献аЬ=11/ • 1,59=,70,5 см；
僦Ьс = 11 • 5,38 = 59,2 см； 献М= 11 • 5,27 = 57,7 см； Tilde —— 11 * 5 —- 55 СМу 几％此=11 • 4,9 = 53,8 см.
Так как в предыдущих примерах все усилия, действующие на поверхность футеровки, вычислялись на 1 см длины барабана (футеровки), то, разделив величину суммарного нормального давления, действующего на поверхность однозначных элементов, на суммарную длину этих элементов, получим среднее удельное нормальное давление. В нашем случае среднее удельное давление равно:
для элемента АВ»» ВСдля элемента АВ»» ВС£%ь nlab 2яьс£%ь nlab 2яьс叫с叫с329,6170,京124,659,2329,6170,京124,659,2= 1,93 н/сл«2；= 1,93 н/сл«2；= 2,1 н/см2；= 2,1 н/см2；
для элемента АВ
»» ВС
для элемента АВ
»» ВС
£%ь nlab 2яьс
£%ь nlab 2яьс
叫с
叫с
329,6
170,京
124,6
59,2
329,6
170,京
124,6
59,2
= 1,93 н/сл«2；
= 1,93 н/сл«2；
= 2,1 н/см2；
= 2,1 н/см2；
»» DE
&' Hde130,5 —. л
%®3碗552—,
»» ЕМ
%* в- шем = 53,8 - 2,47 ”/“.
для элемента CD hcd ср
W%d
129,5
=2,24
Н/СЛ«2；
Результаты вычислений сводим в табл. 33.
После этого вычисляем относительную величину износа для каждого элемента поверхности, приняв за единицу износ элемента, имеющего наименьшее значение среднего удельного нормального давления (элемент АВ).
В нашем случае относительные величины износа по элементам поверхности профиля будут:
Для элемента АВ Uab^—~~— = ——==1;
habcp 1，93
»»
ВС Ubc = -~^- == 1,09;
% ср1，93
»»
п%d ср2,24
»»
DE 爪=挚丄== 1,23；
■ь СР1，93
»»
eМ 九" = -：—=需=1,27. "ab ср
Определяем точки, лежащие на поверхности нового профиля, соответствующего износу первоначального. Для этого необходимо в середине каждого элемента профиля провести нормали к его поверхности. Далее, по направлениям нормалей от поверхности каждого элемента откладываем отрезки, пропорциональные относительному износу соответствующего элемента. В результате получаем точки 2, 2, 3, 4, 5, соединив которые плавной линией, получим поверхность нового профиля, соответствующего некоторому износу первоначального. При этом, чем меньше были отрезки, тем точнее будет приближаться новый профиль к профилю с действительным износом.
Вследстве того, что полученный новый профиль отличается от первоначального как по форме отдельных элементов поверхности, так и по углам %з наклона поверхности этих элементов и плоскостям, нормальным радиусам барабана, то его взаимодействие с дробящей средой будет иным. Прй .этом изменится соотношение тангенциальных и нормальных составляющих усилий F, действующих на отдельные элементы профиля. Поэтому вычисление дальнейшего износа этого профиля необходимо начинать с вычисления распределения нормальных составляющих усилий
Элементы профиля
Показатели
Sf в M
Eh
nl в CM
bhJ?j^
u
% 卩 в град
Первая степень износа (фиг. 76, а)
АВ ВС CD
DE ЕМ
372,8
132,4
132,4
132,4
132,4
329,6
124,6
129,5
130,5
131,9
170,5 59,2
57,9 55
53,8
1,93 2,1 2,24 2,4 2,47
1
1,09
1Л6
1,23
1,27
0
6
У К” = 0,318
28
Вторая степень износа (фиг. 76, 6)
АВ1 ВС1 CD1 DE1 EAfi
378,66
130,96
130,96
130,96
130,96
347,5
122,6
128,5
130,5
130,5
170
59,2
57,5
56,5
60,5
1,98
2,1
2,25
2,3
2,15
1
1,05
1,14
1,17
1,09
0
7
15 心=.6
21
20
Третья степень износа (фиг. 76» б)
4ВП BCn CDU DE11 E"II
M【I
252,6
130
130
130
130
130
225,6
120,6
124,6
127,5
127,5
120,6
118
57,7
58,3
56,5
58,3
60,5
1,9
2,1
2,14
2,25
2,2
1,96
1
1,11
1,12
1,17
1,15
1,04
0
8
13 隔= 0,43
15
15
5
Таблица 33
Результаты вычислений относительного износа элементов- профиля *футеровки
по элементам нового профиля (фиг. 76, 6), аналогично предыдущим вычислениям. В результате получим новый профиль, соответствующий некоторому износу первоначального.
Повторяя несколько раз подобные вычисления, можно получить ряд профилей, соответствующих износу футеровки во время эксплуатации. Результаты вычислений приведены на фиг. 75 и в табл. 33.
Анализируя теоретически построенные профили износа, можно сделать следующие важные выводы.
Углы %5 между поверхностью элементов и плоскостями, перпендикулярными радиусу барабана, постепенно, по мере износа, выравниваются и в конечном итоге образуется профиль с криволинейной поверхностью, в любой точке которой углы а^ равны между собой.
По мере износа футеровки постепенно выравниваются между собой средние удельные нормальные давления на всех элементах профиля футеровки, т. е. износ всех элементов становится более равномерным.
По мере износа футеровки необходимый коэффициент сцепления увеличивается, увеличивается и величина скольжения шаровой загрузки, что приводит, по мере износа профиля, к прогрессирующему уменьшению срока службы футеровки.
Опытные данные о профилях износа футеровок
В процессе изучения характера износа футеровочных плит автором проведены экспериментальные замеры профиля футеровок при разной степени износа на шаровых мельницах разных размеров обогатительных фабрик ЮГОКа, Лебяжинского, Высокогорского и Гороблагодатского руд оу пр авлений.
Фиг. 77. Профили изношенных футеровок шаровой мель- ницы 3200 X 3100 мм：
а — обогатительной фабрики Лебяжинского рудоуправления; б — обогатительной фабрики ЮГОКа.
На фиг. 77, а представлен профиль постепенного износа 95-лелс футеровки мельницы 3200 X 3100 мм УЗТМ, обогатительной фабрики Лебяжинского руд оу пр явления. Срок службы до полного износа футеровки равен четырем месяцам при числе оборотов мельницы 19,6 в минуту и коэффициенте заполнения барабана <р = 0,4- Догрузка мельницы производилась шарами диаметром 100 мм. Мельница работала в первой стадии измельчения.
Износ футеровки по оси мельницы был неравномерным. Больший износ наблюдался в центральной части барабана и меньший на разгрузочном и загрузочном концах. При этом футеровка на загрузочном конце барабана изнашивалась несколько меньше, чем на разгрузочном. Это объясняется сегрегацией шаров загрузки, т. е. влиянием размера шаров на величину скольжения, а вместе с тем и на износ футеровки.
Фиг. 78. Профили изношенных футеровок шаровых мельниц: а — обогатительной фабрики Высокогорского рудоуправления (2700 х х 3600 .мм); 6 ——обогатительной фабрики Гороблагодатского рудоуправления (2880 X 2400 мм).
Анализируя замеренные профили износа, можно заключить, что по мере износа футеровки углы а@ выравниваются между собой, а форма поверхности получает криволинейный профиль, который соответствует более р авномерному р аспределению Аср>
Рассматриваемые экспериментальные замеренные профили по своему характеру полностью соответствуют профилям, построенным теоретически (см. фиг. 76) для той же футеровки при равных условиях (ng == 19,6 об/мин, 屮=0,4). На фиг. 77, 6 показан износ выпускавшейся ранее футеровки шаровой мельницы
3200 X 3100 мм (ng = 18 об/мин^ <р = 0,4). Эта футеровка имела несколько больший срок службы по сравнению с 95-мм, однако была снята с производства из-за относительно большой толщины.
На фиг. 78, @ показан износ футеровки мельницы «Полизиус» размером 2700 X 3600 ■%. Футеровка состоит из элементов, изготовленных из марганцовой стали ——1и элементов из углеродистой стали —2.
Несмотря на совершенно иную форму и разный металлографический состав элементов, рассматриваемый профиль по мере износа получает криволинейную поверхность, характерную для футеровок Уралмашзавода (фиг. 77). Срок службы футеровки мельницы
Фиг. 79. Профили изношенной футеровки галечной мельницы 2700 X 3300 мм.Фиг. 79. Профили изношенной футеровки галечной мельницы 2700 X 3300 мм.
Фиг. 79. Профили изношенной футеровки галечной мельницы 2700 X 3300 мм.
Фиг. 79. Профили изношенной футеровки галечной мельницы 2700 X 3300 мм.
«Полизиус» около года. Футеровка мельницы 2880 X 2400 мм (фиг. 77, 6) служит от 7 мес. до 1 года, в зависимости от качества металла. Большие сроки службы футеровок по сравнению с футе- ровками Уралмашзавода объясняются их большей абсолютной толщиной (125 и 140 мм против 95 и 120 мм} при значительно меныпих диаметрах мельниц. При меньших внутренних диаметрах барабана мельниц будут меньшими усилия йср, воздействующие на поверхность футеровок, в связи с чем при одинаковых скоростях скольжения шаровой загрузки срок службы футеровки будет несколько увеличиваться.
Представляют интерес профили постепенного износа футеровки мельницы 2700 X 3300 мм, у которой в качестве дробящей среды применялась галька (галечная мельница). Анализ износа этой футеровки по срокам показывает, что величина относитель- ного износа во времени увеличивается по мере выравнивания профиля (фиг. 79).
Движение ступенчатой футеровки шаровой мельницы 2140 X X 3650 мм одной из обогатительных фабрик было принято проти- воположным обычно принимаемому, т. е. утолщенной частью по направлению движения барабана. При износе футеровки ее профиль получает характерное криволинейное очертание выравненными углами G^. Гладкая футеровка изнашивается равномерно.
Приведенные экспериментальные данные убедительно подтверждают правильность изложенных выше теоретических положений.
Остабшиася металл
Фиг. 80. Износ торцевой футеровки шаровой мельницы 3200 X 3100 мм.
Фиг. 81. Усиленная торцевая фу^ теровка шаровой мельницы 3200 X X 3100 мм.
Профиль нобой
Профиль старой
Износ (py/nepoQuu
/ 0С〃 ПМЬН1ЩЫ
Износибш.иися метит
Остаотиися металл
Фиг. ньев
решетки мельницы 3200x3100 мм..
f中 t5
才
j
82. Износ кли~ разгрузочной
Износибшийся металлИзносибшийся металлИзносившаяся детальИзносившаяся детальФиг. 83. Износ центральной футеровки.Фиг. 83. Износ центральной футеровки.области футе-области футе-в целях экономии ме-в целях экономии ме-
Износибшийся металл
Износибшийся металл
Износившаяся деталь
Износившаяся деталь
Фиг. 83. Износ центральной футеровки.
Фиг. 83. Износ центральной футеровки.
области футе-
области футе-
в целях экономии ме-
в целях экономии ме-
Характер износа поверхностей торцевых футеровок в основном зависит от коэффициента заполнения и скорости вращения барабана мельницы.
На фиг. 80 показана торцевая футеровка барабана со стороны загрузки и полученный износ во время эксплуатации шаровой ъсельницы 3200 X 3100 мм (<р = 0,45, п = 18 об/мин). Как видно, износ футеровочных плит в различных сечениях не равномерен,
при этом большему износу подвергается часть футеровки, близкая к оси барабана. Вслед-
ствие этого первоначальный профиль футеровки оказался нерациональным и был заменен новым с более утолщенной частью в местах интенсивного износа (фиг. 81). В этом случае к концу срока службы футеровка имеет равномерную толщину по всему течению. Такой же характер износа имеют радиальные клинья для крепления решетки (фиг. 82). Учитывая это, в по- бледнее время применяют усиленные клинья с большей толщиной в местах, подверженных большему износу. На фиг. 83 показан износ центральной футеровки мельиицы с разгрузкой
через решетку.
В шаровых мельницах, работающих с малыми коэффициентами заполнения (<р = 0,25 + 0,35), более интенсивному износу подвергаются ровки, удаленные от центра. В связи с этим,
талла, футеровку делают секционированной.
Сроки службы футеровокс разными необходимыми коэффициентами сцепления
Доказано, что на мельницах одного размера, но имеющих футеровки разного профиля, скольжение шаровой загрузки при всех прочих равных условиях зависит от параметров профилей футеровок. Профиль футеровки, с точки зрения ее сцепления с дробящей средой, характеризуется необходимым коэффициентом сцепления Кн этой футеровки. Учитывая сказанное, можно заключить, что путем сравнения величин необходимых коэффициентов сцепления футеровок можно получить сравнительную оценку
величин скольжения шаровой загрузки по этим футеровкам. В свою очередь, величина скольжения при всех прочих равных условиях неразрывно связана с величиной износа. Следовательно, сопоставляя величины необходимых коэффициентов сцепления профилей футеровок можно получить сравнительную оценку их износа и сроков службы, так как срок службы футеровки обратно пропорционален величине ее износа.
В качестве экспериментального подтверждения вышеуказанных положений, обратимся к весьма ценным опытным даннымг полученным Ф, Виндолфом при испытаниях на экономичность различных форм футеровочных плит. На стр. 88 приведены условия этих опытов и типы испытанных футеровок. Некоторые данные этих опытов и данные теоретических вычислений, сделанных автором для сравнения, приведены в табл. 34.
Таблица 34
Расчетные и экспериментальные данные испытании футеровок с разными профилями
Показатели!
Профили футеровок по фиг. 61
II
I
III
11804
2824
11486
3395
14 437
10 987
Масса футеровки и *
Срок службы в ч
4944
5352
Расход футеровки при
42% + 1 而 меш в 'кг/т
• 0,059
0,0475
0,039
0,028
Относительный расход фу- теровки ••
2,12
1,69
1,39
1
Относительная масса футе-
PQBKH
1,07
1,05
1,28
1
Относительный срок служ-
0,53
0,63
0,92
1
Необходимый коэффициент сцепления Кп Относительная величина
0,48
0,3
0,255
0,2
необходимого коэффици-
0,48 “,
°，2554
ента сцепления
0,2
0,2
Обратно пропорциональная
величина относительного
значения Кн
与=0,42 2,4
壷=。，665
4。，78
1
Относительный срок служ-
бы с учетом массы футе- ровки
0,45
0,69
1
1
Анализ данных эксперимента показывает, что сроки службы футеровок и их расход на 1 тп измельченной руды определенным образом зависят от параметров профиля футеровочных плит. Автором были произведены графоаналитические вычисления абсолютных значений необходимых коэффициентов сцепления Кн
профилей футеровок, показанных в таблице. Кроме того, в табл. 34 соответственно приведены значения относительных величин расходов футеровок и необходимых коэффициентов сцепления испытанных футеровок в сравнении с двухволновой, принятой за базу.
Сравнение относительных величин расхода футеровки и необходимых коэффициентов сцепления одного профиля показывает практически достаточное их совпадение с погрешностью около 10%. Эту погрешность легко объяснить за счет изменения необходимого коэффициента сцепления футеровки при ее износе, который мы приняли постоянным за весь срок работы. Приведенные данные доказывают прямо пропорциональную Ъвязь величины расхода футеровки на 1 m измельченного материала с величиной необходимого коэффициента сцепления. Следов ате льно, имея величину расхода эксплуатируемой футеровки с известным профилем, можно путем теоретического вычисления необходимых коэффициентов сцепления определить расход (или износостойкость) футеровки любого другого профиля, вновь проектируемого или принимаемого для эксплуатации.
Например, в эксплуатации находится одноволновая футеровка, расход которой составляет Ьэ0 = 0,059 кг/т. Требуется теоретически определить расход (七迎)вновь проектируемой двухволновой футеровки. С этой целью графоаналитическим методом определяют необходимые коэффициенты сцепления обоих типов футеровок. Для одноволновой футеровки Кнэ — 0,48, для двухволновой Кнд = 0,2.
Теоретический расход двухволновой футеровки определяют по формуле
£п0 =弊 厶。=塞 0,059 = 0,0246 кг/т. (65)
В действительности по опытным данным расход двухволновой футеровки составляет 0,028 к21m. Погрешность расчета составляет около 11%, что вполне допустимо.
Если величины расхода футеровок и их необходимые коэффи- циенты сцепления находятся в прямой пропорции, то естественно сроки службы футеровок будут находиться в обратной пропорции к значениям их необходимых коэффициентов сцепления, так как, чем больше износ, тем меньше срок службы футеровки. Причем более толстые футеровки (имеющие большую массу) будут иметь больший срок службы. Поэтому, сравнивая сроки службы футеровок разной массы, необходимо вводить соответствующую поправку. Например, требуется определить срок службы вновь проектируемой двухволновой футеровки (К*а = 0,2, масса Gna = =10 987 кг), если известен срок службы эксплуатируемой одноволновой футеровки (衣2伊=0,48, масса &。= 11 804 «г), равный Тэ0 = 2824 ч.
Для решения этой задачи определяем обратно пропорциональные величины необходимых коэффициентов сцепления футеровок.
Для эксплуатируемой футеровки эта величина равна
士 =志=2,09;
для двухволновой футеровки
・■ ■・="~7 =
Кпд 0,1
Затем определяем относительную массу двухволновой футеровки, приняв за базу массу эксплуатируемой одноволновой футеровки,
Г ^пб1° 987 n
6。=瓦7 =不砲-°'925•
Срок службы проектируемой двухволновой футеровки определяется из выражения
Тпд = .: Тео • G =• 2824 • 0,925 = 6200 %(66)
Срок службы двухволновой футеровки по данным опыта составляет 5352“. Погрешность расчета составляет около 13%. В табл. 34 для сравнения приведены относительные сроки службы испытанных футеровок.
ВЛИЯНИЕ ПРОФИЛЯ ФУТЕРОВКИНА РАБОТУ МЕЛЬНИЦЫ
Влияние профиля футеровки на режим работы "'дробящей среды
В предыдущем разделе рассмотрено в основном взаимодействие внешнего слоя дробящих тел с поверхностью футеровки. При этом взаимодействие внутренних слоев дробящих тел (шаров) друг с другом не подвергалось рассмотрению, в то время как это взаимодействие определяет режим работы всей массы шаров с раз- малываемым материалом, а следовательно, определенным образом влияет как на эффективность измельчения, так и на производительность мельницы.
Выше было отмечено, что скольжение дробящих тел по футеровке отрицательно сказывается на ее технико-экономическйх показателях. Допустим, что внешний слой шаров, находящийся в контакте с футеровкой определенного профиля, движется относительно ее поверхности без скольжения. Шары этого внешнего слоя увлекают в движение шары примыкающего к ним соседнего внутреннего слоя. Таким образом, шары внешнего слоя можно рассматривать как футеровку для шаров соседнего внутреннего слоя и так далее к центру барабана мельницы. При этом шары внутренних слоев ио отношению к соседним внешним слоям будут двигаться или без скольжения, или со скольжением в зависимости от их взаимного сцепления. Силы сцепления слоев шаров, очевидно, будут зависеть как от профиля футеровки барабана, так и от компактности расположения шаров относительно друг друга, т. е. будут определяться углами внутреннего трения.
Для уяснения картины взаимодействия шаров в своей массе, рассмотрим основные возможные компактные размещения шаров при допущении, что вся масса состоит из шаров одного размера. На фиг. 84,а показано компактное размещение шаров в виде пирамиды с квадратным основанием. Допустим, что на этом рисунке ось ОХ представляет поверхность гладкой футеровки. Угол, образованный вертикалью к прямой, соединяющей центр любого шара с центром соседнего вышележащего шара, который он поддерживает, является углом укладки или обрушения массы шаров, расположенных согласно рассматриваемому размещению. Этот угол является так же углом внутреннего трения соседних слоев шаров между собой в случае, если бы горизонтально приложенная сила
пыталась переместить эти слои шаров относительно друг друга. В нашем случае этот угол равен 35°.
Если на поверхности футеровки поместить выступы, входящие между шарами первого слоя и не мешающие рассматриваемой
фиг. 84. Компактные размещения шаров одного диаметра с углом обрушения： а — 35°； 6 — 55°.
компоновке шаров, то сцепление этого слоя с футеровкой увели- штся, а сцепление второго слоя с первым, третьего со вторым и т. д. нисколько не изменится.
содействующие компактным размещениям.
Фиг. 85. Профили футеровок,
тельно другой плоскости. Для этого, не меняя компоновки повернем фиг. 84,а вокруг точки 0 на 90° таким образом, чтобы ось ОУ стала бы поверхностью футеровки, а ось ОХ вертикальной осью ОУ (фиг. 84,6). Само по себе компактное размещение шаров не изменилось, однако угол обрушения или угол внутреннего трения изменился с 35 на 55° 卩=55°, tg 卩=2), т. е. сцепление слоев относительно горизонтали значительно увеличилось. Очевидно, что для такого компактного размещения поверхность футеровки
мы не учитывали влия-мы не учитывали влия-и при一庁и при一庁Фиг. 86. Влияние ци- линдричности барабана на компактные размещения шаров.Фиг. 86. Влияние ци- линдричности барабана на компактные размещения шаров.
мы не учитывали влия-
мы не учитывали влия-
и при
一庁
и при
一庁
Фиг. 86. Влияние ци- линдричности барабана на компактные размещения шаров.
Фиг. 86. Влияние ци- линдричности барабана на компактные размещения шаров.
должна иметь выступы полукруглой формы (фиг. 85), которые принудительно создавали бы необходимую ориентацию шаров первого слоя. Диаметр выступов
de = (КЗ — 1) % = 0,73 %・
Расстояние между осями выступов
Eg — ~\^2 dg = 1,41 б/щ«
В рассматриваемом случае сцепление горизонтальных слоев друг с другом будет м аксим а л ьным. Здесь ние цилиндричности барабана на компактное размещение шаров.
Перейдем к рассмотрению компактного размещения с углом обрушения 55° в цилиндрическом барабане мельницы (фиг. 86). Легко заметить, что компактное размещение слоев, близких к футеровке, практиче- ски ничем не отличается от размещений на горизонтальной плоскости. Однако внутренние слои шаров вследствие цилиндричности барабана по мере поступления к его оси будут сближаться.
Вследствие этого угол внутреннего трения (обрушения) шаров будет уменьшаться радиусе слоя шаров равном Иш = =0,71 Ro достигнет 网=35°.
Рассмотрим теперь как изменяется значение необходимого коэффициента сцепления различных слоев контура шаровой загрузки в предположении, что каждый внешний слой как бы является гладкой футеровкой соседнему внутреннему и что слои не имеют скольжения один относи- тельно другого. На фиг. 87 показан кон
тур шаровой загрузки, разбитый на слои определенного радиуса, для которых графоаналитическим методом определены необходимые коэффициенты сцепления и соответствующие им необходимые углы внутреннего трения 卩訓. Данные вычислений сведены в табл. 35.
Сравнивая данные табл. 35 и компактных размещений, можно заключить, что, с точки зрения ликвидации скольжения слоя, при радиусе 0,84 Ro необходимый коэффициент скольжения равен 0,7. Этому значению соответствует угол внутреннего трения 35°. При компактных размещениях этот угол соответствует радиусу слоя 0,7 %, однако при этом не учитывалось направление усилии, действующих на шары в условиях движения. Поэтому можем 9*-131
заключить, что при принимаемых в настоящее время скоростях и заполнениях барабана даже при шарах одного диаметра внутренние слои шаров имеют скольжение друг относительно друга, начиная со слоя радиусом 0,84 А。.
Фиг. 87. Величины необходимых коэффициентов сцепления внутренних слоев контура шаровой загрузки.Фиг. 87. Величины необходимых коэффициентов сцепления внутренних слоев контура шаровой загрузки.
Фиг. 87. Величины необходимых коэффициентов сцепления внутренних слоев контура шаровой загрузки.
Фиг. 87. Величины необходимых коэффициентов сцепления внутренних слоев контура шаровой загрузки.
Рассмотренный случай взаимодействия профиля футеровки и слоев шаров между собой излагался в предположении, что Дробящая загрузка состоит из шаров одного диаметра. Известно, чтоРассмотренный случай взаимодействия профиля футеровки и слоев шаров между собой излагался в предположении, что Дробящая загрузка состоит из шаров одного диаметра. Известно, чтопри работе мельницы в еепри работе мельницы в ееане устанавливается определенный состав шаров разных диаметров (см. стр. 41—44). В связи с этим реализовать описанное взаимодействие слоев шаров между собой возможно только в мельнице с самосорти-ане устанавливается определенный состав шаров разных диаметров (см. стр. 41—44). В связи с этим реализовать описанное взаимодействие слоев шаров между собой возможно только в мельнице с самосорти-Радиусы слоев шаровой еагрузкиНеобходимый коэффициент сцепления кнНеобходимый угол внутреннего трения 賜0,52527。40'0,920,61531。35，'0,840,735°0,760,8339°45'0,680,9142。25'Радиусы слоев шаровой еагрузкиНеобходимый коэффициент сцепления кнНеобходимый угол внутреннего трения 賜0,52527。40'0,920,61531。35，'0,840,735°0,760,8339°45'0,680,9142。25'Таблица 35Значения необходимых коэффициентов сцепления и необходимых углов внутреннего трения для разных слоев шаровой (.загрузкиТаблица 35Значения необходимых коэффициентов сцепления и необходимых углов внутреннего трения для разных слоев шаровой (.загрузки(<р —0,4, ф = 0,8)(<р —0,4, ф = 0,8)ровной шаров по длине барабана. В этом случае при работе мельницы в конкретных сечениях барабана будут находиться шары одного диаметра. Поэтому профиль футеровки (размер ориентирующих выступов и расстояния между их центрами) должен непрерывно меняться в соответствии с диаметром шаров.ровной шаров по длине барабана. В этом случае при работе мельницы в конкретных сечениях барабана будут находиться шары одного диаметра. Поэтому профиль футеровки (размер ориентирующих выступов и расстояния между их центрами) должен непрерывно меняться в соответствии с диаметром шаров.
Рассмотренный случай взаимодействия профиля футеровки и слоев шаров между собой излагался в предположении, что Дробящая загрузка состоит из шаров одного диаметра. Известно, что
Рассмотренный случай взаимодействия профиля футеровки и слоев шаров между собой излагался в предположении, что Дробящая загрузка состоит из шаров одного диаметра. Известно, что
при работе мельницы в ее
при работе мельницы в ее
ане устанавливается определенный состав шаров разных диаметров (см. стр. 41—44). В связи с этим реализовать описанное взаимодействие слоев шаров между собой возможно только в мельнице с самосорти-
ане устанавливается определенный состав шаров разных диаметров (см. стр. 41—44). В связи с этим реализовать описанное взаимодействие слоев шаров между собой возможно только в мельнице с самосорти-
Радиусы слоев шаровой еагрузки
Необходимый коэффициент сцепления кн
Необходимый угол внутреннего трения 賜
0,525
27。40'
0,92
0,615
31。35，
'0,84
0,7
35°
0,76
0,83
39°45'
0,68
0,91
42。25'
Радиусы слоев шаровой еагрузки
Необходимый коэффициент сцепления кн
Необходимый угол внутреннего трения 賜
0,525
27。40'
0,92
0,615
31。35，
'0,84
0,7
35°
0,76
0,83
39°45'
0,68
0,91
42。25'
Таблица 35
Значения необходимых коэффициентов сцепления и необходимых углов внутреннего трения для разных слоев шаровой (.загрузки
Таблица 35
Значения необходимых коэффициентов сцепления и необходимых углов внутреннего трения для разных слоев шаровой (.загрузки
(<р —0,4, ф = 0,8)
(<р —0,4, ф = 0,8)
ровной шаров по длине барабана. В этом случае при работе мельницы в конкретных сечениях барабана будут находиться шары одного диаметра. Поэтому профиль футеровки (размер ориентирующих выступов и расстояния между их центрами) должен непрерывно меняться в соответствии с диаметром шаров.
ровной шаров по длине барабана. В этом случае при работе мельницы в конкретных сечениях барабана будут находиться шары одного диаметра. Поэтому профиль футеровки (размер ориентирующих выступов и расстояния между их центрами) должен непрерывно меняться в соответствии с диаметром шаров.
Наблюдениями режимов работы шаровой загрузки мельниц без самосортировки установлено, что при принимаемых скоростях вращения и коэффициентах заполнения барабана крупные шары скапливаются в центре поперечного сечения контура загрузки (см. фиг. 30). Рассмотрим компактные размещения дробящей загрузки при расположении более мелких шаров у основания без учета цилиндричности барабана.
На фиг. 88 показано компактное размещение мелких шаров диаметром d^ и углом трения 55° с более крупными шарами. Легко заметить, что при контакте мелких шаров с шарами диаметром
Фиг. 88. Влияние размера шаров на углы внутреннего трения в слоях шаровой загрузки.
в два раза большим, угол трения уменьшается с 55 до 28°, т. е. угол трения изменяется обратно пропорционально диаметрам шаров соседних слоев. Если к тому же учесть влияние цилинд- ричности барабана, то можно заключить, что в этом случае будет наблюдаться еще более прогрессивное уменьшение угла внутреннего трения между слоями мелких шаров, находящихся ближе к футеровке и слоями более крупных шаров, лежащих ближе к центру контура шаровой загрузки. Так как мелких шаров в составе шаровой загрузки меньше чем крупных, причем мелкие находятся в контакте с футеровкой, то они как бы являются футеровкой для более крупных шаров, которые будут скользить по более Мелким, вследствие малых углов трения.
Принимая во внимание данные табл. 35, можно заключить, нто рассмотренная футеровка, хотя и обладает достаточным сцеплением с ближайшими к ней слоями шаровой загрузки (что способствует работе этой части шаров в расчетном, например водопадном режиме), но не создает достаточного подъема шаров в слоях с радиусами от 0,84 А。вплоть до 丑^ (фиг. 87) из-за их прогрессирующего скольжения относительно друг друга по мере удаления от поверхности футеровки к центру барабана.
Таким образом, можно заключить, что при скоростях барабана, теоретически соответствующих водопадному режиму всей
шаровой загрузки, в действительности в этом реяжме работают только мелкие шары, прилегающие к футеровке. Более крупные шары работают в каскадных режимах истиранием. В общем же шаровая загрузка работает в смешанном водопадно-каскадном режиме с нерациональным, с точки зрения эффективности измельчения, распределением шаров (по крупности) по сечению контура шаровой загрузки.
Таким образом, рассматриваемая футеровка (фиг. 88) с шагом, равным 1,5 @亜(йшс — средний диаметр шаров), создает благо-
Фиг. 89. Воздействие профиля футеровки на внутренние слои шаровой загрузки.
приятные условия для работы дробящей загрузки только в каскадных режимах, так как из-за значительного скольжения слоев шаров относительно друг друга увеличивается измельчение материала истиранием и раздавливанием. Футеровка с таким шагом должна применяться на мельницах тонкого измельчения (// ——/V стадии измельчения), работающих на шарах относительно малых диаметров. “ 。
Для осуществления водопадного режима всей массы шаровой загрузки необходим профиль футеровки, предотвращающий скольжение внутренних слоев шаров относительно друг друга.
Увеличение воздействия футеровки на предотвращение скольжения внутренних слоев относительно друг друга может быть достигнуто за счет придания ее поверхности соответствующего профиля. Механизм этого воздействия уясняется из фиг. 89. За счет наклона отдельных элементов поверхности футеровки под углом % к направлению горизонтальной силы увеличивается
сцепление как шаров с поверхностью футеровки, так и отдельных слоев шаров друг с другом. Причем, даже при менее благоприятных компактных размещениях, внешние слои шаровой загрузки будут как бы повторять футеровку с заданным углом а^ для соседних внутренних, благодаря чему сцепление этих слоев будет увеличиваться, а скольжение, естественно, будет уменьшаться. Благодаря этому вся основная масса загрузки будет подниматься на высоту, соответствующую расчетному теоретическому водопадному режиму.
Степень воздействия футеровки на слои шаровой загрузки будет зависеть от угла а^ наклона элементов рабочей поверхности профиля и от шага этого профиля, причем" чем больше шаг, тем сильнее воздействие футеровки на более внутренние слои. Однако, как будет показано ниже, шаг футеровки при заданном угле а^ определяет толщину футеровки, которая, в свою очередь, влияет на рабочий объем барабана и производительность мельницы.
Экспериментальная установкадля исследования режимов работы дробящей среды
В Днепропетровском горном институте автором были произведены экспериментальные исследования влияния футеровок раз*
личных профилей на режим работы дробящей среды. Для этой цели была изготовлена модель шаровой мельницы размером 450 X X 450 мм (фиг. 90). Барабан мельницы снабжен бандажами, которые опираются на ролики, благодаря чему он может свободно
Фиг. 91. Профили футеровочных плит лабораторной шаровой мельницы 450 X 440 зсм:Фиг. 91. Профили футеровочных плит лабораторной шаровой мельницы 450 X 440 зсм:а — гладкая цилиндрическая; 6 —одноугловая; в — двухугловая.а — гладкая цилиндрическая; 6 —одноугловая; в — двухугловая.
Фиг. 91. Профили футеровочных плит лабораторной шаровой мельницы 450 X 440 зсм:
Фиг. 91. Профили футеровочных плит лабораторной шаровой мельницы 450 X 440 зсм:
а — гладкая цилиндрическая; 6 —одноугловая; в — двухугловая.
а — гладкая цилиндрическая; 6 —одноугловая; в — двухугловая.
вращаться. Одна из торцевых стенок барабана выполнена из стекла, что дает возможность наблюдения за работой дробящей среды как визуально, так и путем ускоренной киносъемки и фотографирования. Привод барабана осуществлен по системе генератор —— двигатель через зубчатую передачу, благодаря чему имеется
возможность реверсирования и очень плавного изменения скоро- сти вращения в широком диапазоне (от 0,15 до 2 屮).Реверсирование приводного двигателя D такой установки производится путем изменения полярности генератора Г пе-
реключателем П. Регулирование скорости осуществляется при постоянном потоке двигателя изменением напряжения генератора Г за счет плавного регулирования тока возбуждения при помощи потенциометр а Яг. Возбуждение двигателя и генерал тора осуществляется от независимого источника постоянного тока, в качестве которого применен селеновый выпрямитель.
Измерение мощности, потребляемой приводным двигателем мельницы, производилось путем регистрации показаний амперметра и вольтметра, включенных в цепь якоря. Измерение скорости вращения барабана осуществлялось при помощи специального тахогенератора ТГ и вольтметра, проградуированного в об!мин. Киноаппарат КА (Киев 16-С2) устанавливается на специальной турели, которая может вращаться строго синхронно с барабаном мельницы за счет равенства передаточных чисел зубчатых передач
«6 = im). Благодаря вращению киноаппарата строго синхронно с барабаном мельницы представляется возможным регистрировать только чисто относительное движение шаров по футеровке мель^
ницы.
Включение лентопротяжного механизма киноаппарата производилось выключателем ВК при помощи электромагнита ЭМ. Питание электромагнита, вращающегося вместе с аппаратом, осуществлялось через кольцевой токосъемник с щетками.
Оптическая ось киноаппарата устанавливалась строго по оси барабана мельницы.
Если необходимо производить съемку вращающегося барабана неподвижным киноаппаратом, то турель может отключаться от барабана при помощи муфты М.
Для измерения углов подъема шаровой загрузки и одновременно угла поворота барабана, предусмотрен отвес От, нить которого проходит через центр окружности барабана и пересекает
оптическую ось киноаппарата.
Для того чтобы на кинопленке получить одновременно с величиной углового перемещения барабана время этого перемещения,
предусмотрен синхронный двигатель, укрепленный в центре
№ точен
в寃
в%
57
37
18
0
5
16
6
34
7
56
стеклянного торца барабана. Стрелка, укрепленная на валу этого двигателя, делает один оборот в одну секунду, причем направление вращения стрелки совпадает с направлением вращения барабана мельницы. Питание двигателя осуществляется переменным током через миниатюрный кольцевой токосъемник.
№ точек
J в мм
я
в мм
№ точек
勺
в мм
я в мм
58
17
0
и
45
18
11
13
30
20
25
20
16
24
9
38
27
2
26
10
50
31
изображенного на фиг. 91,6：изображенного на фиг. 91,6：На фиг. 91 показаны различные профили футеровочных плит лабораторной шаровой мельницы 450 X 440 мм. Координаты точек профиля, изображенного на фиг. 91,6:
изображенного на фиг. 91,6：
изображенного на фиг. 91,6：
Координаты точек профиля, В качестве шаровой загруз-
ки применяются отбракованные шарики диаметром 15, 20 и 25 мм из шарикоподшипников, причем перед испытаниями с них удаляется шлифовка путем предварительной работы в мельнице на кварцевом песке. Количество шаров каждого размера берется из расчета загрузки барабана до 屮 = 0,45, причем можно
составлять различные смеси шаров указанных размеров.
Вследствие того, что при съемке киноаппарат и барабан мельницы движутся синхронно, наблюдателю при рассматривании полученного изображения представляется неподвижным барабан мельницы с нанесенными на его торце шкалами; относительно него движутся отвес, стрелка секундомера (синхронного двигателя CD) и шары. Этим значительно упрощается обработка наблюдений и повышается точность измерений. Кроме того, возможно применение обычной малоформатной кинокамеры (в нашем случае «Киев 16~С2») с обычными скоростями лентопротяжного механизма до 64 кадров в секунду.
На фиг. 90 показан торец мельницы, где сплошными линиями показаны положения отвеса, стрелки секундомера и выбранного для наблюдений шара в момент времени £х на одном из кадров. Рассматривая кадры по ходу съемки, будем наблюдать за перемещением относительно барабана отвеса, стрелки секундомера и избранного шара. На этом же рисунке пунктиром показано их взаимное положение, соответствующее времени /2- Сравнив
положения, соответствующие моментам времени % и f2, получим:
время наблюдения t = t2 —厶(время отсчитывается или непосредственно по шкале времени, если она нанесена, или по углу поворота стрелки %, так как 360° поворота стрелки соответствуют 1 се局)；
угол поворота барабана а。за время t (угол ag определяется как разность угловых положений отвеса и моменты времени 厶 и幻；
угол скольжения наблюдаемого шара аСк относительно барабана за время t.
Полученные данные позволяют вычислить скольжение и изменение его во времени для шаров любого слоя, находящихся на круговой траектории относительно барабана, в относительных единицах или в % по формуле
S = ^ или S%= ^-100.(67)
Построив графики угловых перемещений барабана и скольжения шаров в функции времени, можно вычислить по формулам (67) величину скольжения для каждого момента времени, благодаря чему представляется возможным следить не только за перемещением шаров относительно футеровки барабана, но и за смещением внутренних слоев шаров относительно друг друга.
Абсолютная и относительная скорости вращения барабана за время наблюдения определяются по формулам:
3*，'—*，(68)
где ng — скорость вращения барабана в об/мин*
。6 — угол поворота барабана за время в град; t ——время наблюдения в сек.
Скольжение шаров относительно футеровки барабана, а также слоев шаров, находящихся на круговых траекториях, относительно друг друга можно определить путем фотографирования торца мельницы фотоаппаратом из неподвижного состояния с определенной экспозицией. Для этого необходимо за стеклянный торец барабана наклеить от центра по радиусу белую нить или тонкую полоску белой бумаги. При съемке фотоаппаратом торца барабана, вращающегося с определенной скоростью за время экспозиции (выдержки затвора), барабан будет проходить определенный угол %，вследствие чего на темном фоне торца будет оставаться след белой нити (или тонкой полосы бумаги) в виде вектора с углом аб (фиг. 92). Чтобы получить следы углового перемещения шаров, необходимо торец мельницы осветить одиночным источником света соответствующей силы. Одиночный источник света, отражаясь в каждом шаре, создает на нем светящуюся яркую точку. 138•
При съемке движущихся шаров с определенной экспозицией светящаяся точка каждого шара, находящегося на круговой траектории, оставит след в виде дуги.
Измерив центральные углы, на которые опираются дуги следов шаров разных слоев (awl; аш2; *3 и т. д.) и определив центральный угол перемещения барабана «б, представляется возможным вычислить скольжение любого слоя относительно барабана.
Фиг. 92. К определению скольжения слоев шаровой загрузки лабораторной мельницы 450 X 440 мм.Фиг. 92. К определению скольжения слоев шаровой загрузки лабораторной мельницы 450 X 440 мм.
Фиг. 92. К определению скольжения слоев шаровой загрузки лабораторной мельницы 450 X 440 мм.
Фиг. 92. К определению скольжения слоев шаровой загрузки лабораторной мельницы 450 X 440 мм.
Например, скольжение в относительных единицах слоя Ш1, находящегося в контакте с футеровкой,
似 18 =—忘—•(69)
Скольжение второго слоя относительно барабана
(70)
(71)(71)Скольжение шаров в центре шаровой загрузки (% = 0) относительно барабана определится как
(71)
(71)
口% L
Таким же образом можно вычислить скольжение любого внутреннего слоя шаров по соседнему внешнему (например, третьего слоя по второму)
(72)(72)0= %2一%3
(72)
(72)
2 — й
，% 2
Для определения времени экспозиции при определении скорости вращения барабана в момент съемки, можно воспользоваться секундомером, имеющим большой диаметр циферблата. При испытании в качестве секундомера был использован синхронный двигатель со скоростью вращения 1 обIсек. Поле циферблата было черным, а стрелка белой. Как показал опыт, в этом случае белый сектор, угол которого пропорционален экспозиции фотоаппарата, более четко виден на фотографии (фиг. 93).
Для удобства анализа режимов работы дробящей среды рекомендуется вместе с торцом барабана фотографировать шкалы
Фиг. 93. Фотография торца шаровой мельницы п секундомера.
тахометра оборотов барабана, амперметра, вольтметра, включен- пых в цепь приводного двигателя. Зная показания этих приборов, легко определить мощность, потребляемую двигателем, по сети.
Исследование профилей футеровок на модели шаровой мельницы
С целью исследования влияния профиля футеровки барабана на режим работы шаровой загрузки на описанной выше установке испытаны три типа футеровочных плит, имеющих профили, показанные на фиг. 91. Футеровочные плиты, отлитые из чугуна с добавкой рельсовой стали, несмотря на разный их профиль, были выполнены таким образом, что внутренний полезный объем барабана не менялся при установке различных типов футеровок.
Опыты проведены без измельчаемого материала на смеси шаровой загрузки, состоящей из шаров разных диаметров. Смесь шаровой загрузки составлялась согласно кривым установившихся шаровых загрузок промышленных мельниц (см. фиг. 26).
Масса смеси и объем, занимаемый шарами разных диаметров для различных коэффициентов заполнения барабана, приведены в табл. 36.
Испытание комплектов футеровок с разными профилями производилось при трех коэффициентах заполнения барабана: 0,25; 0,35; 0,45. Полезная мощность вычислялась как разность между мощностью, потребляемой двигателем мельницы при вращении барабана с шаровой загрузкой, и мощностью, потребляемой двигателем при вращении пустого барабана с концентрично располо- Ихвнным грузом, равным по массе шаровой загрузке при соответствующем заполнении барабана.
Фиг. 94. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана лрп коэффициенте заполнения 屮=0,25:1 ——при гладкой футеровке; 2 ——при одноугловой футеровке； 3 ——при двухугловой футеровке; 4 ——при обратном вращении двухугловой футеровки.Фиг. 94. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана лрп коэффициенте заполнения 屮=0,25:1 ——при гладкой футеровке; 2 ——при одноугловой футеровке； 3 ——при двухугловой футеровке; 4 ——при обратном вращении двухугловой футеровки.
Фиг. 94. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана лрп коэффициенте заполнения 屮=0,25:
1 ——при гладкой футеровке; 2 ——при одноугловой футеровке； 3 ——при двухугловой футеровке; 4 ——при обратном вращении двухугловой футеровки.
Фиг. 94. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана лрп коэффициенте заполнения 屮=0,25:
1 ——при гладкой футеровке; 2 ——при одноугловой футеровке； 3 ——при двухугловой футеровке; 4 ——при обратном вращении двухугловой футеровки.
Масса и объем смеси шаровой загрузкиМасса и объем смеси шаровой загрузкиПо результатам измерений составлены зависимости полезной мощности от скорости вращения и степени заполнения барабана для разных профилей футеровок. Эти зависимости представлены в виде графиков на фиг. 94, 95 и 96.
Масса и объем смеси шаровой загрузки
Масса и объем смеси шаровой загрузки
屮
Объем шаровой загрузки b0承
Объем шаров в 0”з при диаметре шаров
Масса смеси шаров в кг
dm = 25 мм
d1a=20 мм,
4a=15 mм
0,25
14,1
7,8
3,5
2,8
62,5
0,35
19,7
10,7
5
4
87
0,45
25,4
14
6,4
5
112
Таблица 36
Данные барабана: 4 = 405 мм (за вычетом толщины футеровки), L =440 мм, внутренний объем % = $6,4 8唄
Фиг. 96. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана при коэффициенте заполнения ф = 0,45：Фиг. 96. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана при коэффициенте заполнения ф = 0,45：WОтносительное скольжение при <р, равном0,220,40,810,250,690,7150,7250,74.0,350,4250,4350,50,620,450,3820,390,4130,43WОтносительное скольжение при <р, равном0,220,40,810,250,690,7150,7250,74.0,350,4250,4350,50,620,450,3820,390,4130,43Таблица 37 Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности гладкой футеровки при различных значениях <р м @Таблица 37 Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности гладкой футеровки при различных значениях <р м @
Фиг. 96. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана при коэффициенте заполнения ф = 0,45：
Фиг. 96. Зависимость полезной мощности, потребляемой шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана при коэффициенте заполнения ф = 0,45：
W
Относительное скольжение при <р, равном
0,22
0,4
0,8
1
0,25
0,69
0,715
0,725
0,74.
0,35
0,425
0,435
0,5
0,62
0,45
0,382
0,39
0,413
0,43
W
Относительное скольжение при <р, равном
0,22
0,4
0,8
1
0,25
0,69
0,715
0,725
0,74.
0,35
0,425
0,435
0,5
0,62
0,45
0,382
0,39
0,413
0,43
Таблица 37 Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности гладкой футеровки при различных значениях <р м @
Таблица 37 Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности гладкой футеровки при различных значениях <р м @
На фиг. 97 представлен график зависимости мощности холо- л*ого хода от скорости вращения для разных коэффициентов заполнения барабана. Анализ приведенных зависимостей и данных
шаровой мельницей, от относительной скорости вращения барабана при коэффициенте заполнения барабана <р=0,35:
— при гладкой футеровке; 2 — при одноугловой футеровке; 3 — при двукугловой футеровке; 4 — при обратном вращении двухугловой футеровки; 5 一 при обратном вращении одноугловой футеровки.
кинофотосъемок с целью измерения скольжения шаровой загрузки позволяет заключить следующее.
При гладкой цилиндрической футеровке (фиг. 91, а) наблюдается при всех скоростях и коэффициентах заполнения значи- 142
тельное скольжение шаровой загрузки по поверхности футеровки. Результаты измерений скольжения приведены в табл. 37.
Сравнение данных табл. 37 показывает, что скольжение шаровой загрузки по поверхности футеровки при разных коэффициентах заполнения барабана несколько увеличивается при увеличении скорости вращения барабана, а с увеличением коэффициента
Фиг. 97. Зависимость мощности холостого хода шаровой мельницы от массы мертвой шаровой загрузки, соответствующей разным коэффициентам запол* нения барабана.
заполнения барабана скольжение заметно уменьшается. Последнее согласуется с данными графиков на фиг. 94, 95 и 96, из которых видно, что при коэффициентах заполнения 0,25—0,35 из-за значительного скольжения (0,74——0,62) полезная мощность не дости
гает максимума даже при относительной скорости вращения барабана *ф = 2. Только при коэффициенте заполнения бара- бана, равном 0,45, достигается максимальная полезная мощность при 屮 = 2； после чего начинается центрифугирование шаров с резким уменьшением мощности. •
Интересно отметить, что скольжение шаровой загрузки по поверхности футеровки происходит не равномерно, а с за-
метным периодическим измене
нием во времени. В определенные моменты из-за уменьшения скольжения шаровая загрузка подхватывается футеровкой, поднимаясь на больший угол подъема, а затем срывается со значительным скольжением. Характер движения контура шаровой загрузки получается колебательным (фиг. 98).
При нормальном движении одноугловой футеровки (см. фиг. 94, б), профиль которой был спроектирован для работы мельницы с 0 = 0,85 и 屮 = 0,45 (Кп = 0,2), скольжение шаровой загрузки при (р = 0,45 практически не наблюдается, однако при коэффициентах 0,35 и 0,25 скольжение заметно увеличивается (табл. 38).
•' При нормальном движении двухволновой футеровки скольжение шаровой загрузки по ее поверхности при всех коэффициентах заполнения отсутствует. Это подтверждается тем, что максимум потребляемой полезной мощности для всех коэффициентов заполнения барабана соответствует одной относительной скорости V = 1 (см. фиг. 94, 95 и 96). При одноугловой футеровке при коэф-
а града градФиг. 98. График колебаний скольжения шаровой загрузки по гладкой футеровке лабораторной мельницыФиг. 98. График колебаний скольжения шаровой загрузки по гладкой футеровке лабораторной мельницы
а град
а град
Фиг. 98. График колебаний скольжения шаровой загрузки по гладкой футеровке лабораторной мельницы
Фиг. 98. График колебаний скольжения шаровой загрузки по гладкой футеровке лабораторной мельницы
Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности одноугловой футеровки при различных значениях <р и 屮也Относительное скольжение при <р, равном0,220,40,810,250,2670,2850,290,2930,350,120,1260,1300,1300,450,1——Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности одноугловой футеровки при различных значениях <р и 屮也Относительное скольжение при <р, равном0,220,40,810,250,2670,2850,290,2930,350,120,1260,1300,1300,450,1——Таблица 38Таблица 38режиме, не вся шаровая загрузкарежиме, не вся шаровая загрузка
Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности одноугловой футеровки при различных значениях <р и 屮
也
Относительное скольжение при <р, равном
0,22
0,4
0,8
1
0,25
0,267
0,285
0,29
0,293
0,35
0,12
0,126
0,130
0,130
0,45
0,1
—
—
Величины относительных скольжений шаровой загрузки по поверхности одноугловой футеровки при различных значениях <р и 屮
也
Относительное скольжение при <р, равном
0,22
0,4
0,8
1
0,25
0,267
0,285
0,29
0,293
0,35
0,12
0,126
0,130
0,130
0,45
0,1
—
—
Таблица 38
Таблица 38
режиме, не вся шаровая загрузка
режиме, не вся шаровая загрузка
фициенте заполнения, равном 0,45, скорость вращения барабана, соответствующая максимуму полезной мощности, совпадает со скоростью (屮=1), соответствующей максимуму полезной мощности при двухугловой футеровке. Однако максимум полезной мощности при одноугловой футе-
ровке на 9% больше, чем при двухугловой (см. фиг. 96). Это объясняется тем, что при одноугловой футеровке почти не на- блюдается скольжения внутренних слоев шаров относительно друг друга и вся шаровая загрузка работает в водопадном режиме. При двухугловой футеровке из-за скольжения некоторой части внутренних слоев, которые работают в каскадном
поднимается на должную высоту, вследствие чего понижается полезная мощность.
При обратном движении одноугловой и двухугловой футе- ровок, т. е. при движении утолщенной их частью вперед скольже- 144
ния внешнего слоя шаров по поверхности футеровок не наблюдается. Воздействие футеровок на шаровую загрузку в обоих случаях совершенно одинаковое, несмотря на их разный профиль. В обоих случаях наблюдается очень сильное сколь^ жение внутренних слоев шаровой загрузки относительно друг друга.
При увеличении скорости вращения шары, западающие за выступы футеровки, начинают рано центрифугировать, в связи с чем футеровка и шары представляют как бы гладкую футеровку для шаров внутренних соседних слоев, при этом внутренний полезный объем барабана значительно снижается, что в свою очередь ведет к снижению максимальной полезной мощности. Дальнейшее увеличение скорости вращения ведет как к увеличению скольжения внутренних слоев, так и к переходу на центрифугирование внешних слоев, что еще больше снижает полезную мощность. По этим причинам максимум полезной мощности получается почти на 16% ниже, чем при работе одноугловой футеровки с нормальным движением (кривые 4, 5 м 2, фиг. 96).
При гладкой футеровке и коэффициенте заполнения барабана, равном 0,45, максимум потребляемой мощности, соответствующий скорости вращения барабана *ф = 2, на 23% выше максимальной мощности при одноугловой футеровке и 屮=1. Однако при гладкой футеровке потери на трение в цапфах, приводных механизмах и электродвигателе мельницы в два раза больше (см. фиг. 97), чем при одноугловой футеровке.
Принимая во внимание значительное скольжение шаровой загрузки и связанные с этим увеличенные расходы металла, футеровки и шаров, рекомендовать такой режим для промышленного использования нельзя.
Описанные исследования футеровок с точки зрения влияния профиля на режим работы дробящей среды, производились с шаровой загрузкой без размалываемого материала.
Присутствие размалываемого материала в зависимости от его характеристики будет или увеличивать скольжение или уменьшать. При размоле железных руд коэффициент трения между шарами и футеровкой увеличивается, что приводит к некоторому уменьшению скольжения, а при размоле некоторых углей и клинкеров, наоборот, скольжение несколько увеличивается из-за уменьшения коэффициента трения. Однако сравнительная оценка воз~ действия различных профилей футеровок на дробящую среду не меняется. Производительность мельницы по готовому классу пропорциональна полезной мощности. Для подтверждения этого положения приведем результаты опытов по измельчению медномолибденовых и свинцовоцинковых руд, проведенных на лабораторной мельнице 300 X 200 мм С. И. Деневым [91.
145145На фиг. 99 и 100 приведены зависимости полезной мощности от скорости вращения барабана при разных степенях заполнения без руды и в присутствии размалываемой руды.
145
145
10 Заказ 2043
На фиг. 100 приведена зависимость удельной производительности q по готовому классу ——0,08 мм в kz/л. с. ч. Сопоставляя кривые фиг. 99 и фиг. 100, легко заметить, что максимумы удельной производительности по готовому классу для различных коэффициентов заполнения барабана точно соответствуют максимумам полезной мощности при тех же относительных скоростях вращения барабана.
Фиг. 99. Зависимость полезной мощности от относительной скорости вращения при разных коэффициентах заполнения барабана при работе мельницы без размалываемого материала:Фиг. 99. Зависимость полезной мощности от относительной скорости вращения при разных коэффициентах заполнения барабана при работе мельницы без размалываемого материала:qEuQHMQ 工 2*2§^qEuQHMQ 工 2*2§^
Фиг. 99. Зависимость полезной мощности от относительной скорости вращения при разных коэффициентах заполнения барабана при работе мельницы без размалываемого материала:
Фиг. 99. Зависимость полезной мощности от относительной скорости вращения при разных коэффициентах заполнения барабана при работе мельницы без размалываемого материала:
qEuQHMQ 工 2*2§^
qEuQHMQ 工 2*2§^
I — @ = 0,2； 2 —屮=0,3； 3 —屮=0,4.
На основании указанных опытов можно сделать следующие выводы:
Одноугловая футеровка с шагом не менее трех диаметров самого крупного шара способствует работе всей массы шаровой загрузки в водопадном режиме, предотвращая скольжение внутренних слоев контура шаровой загрузки относительно друг друга. Действительный режим работы дробящей среды при этом приближается к теоретическому.
Угловые футеровки с шагом менее трех диаметров крупного шара, хотя и ликвидируют скольжение шаровой загрузки по поверхности футеровки, но допускают скольжение внутренних слоев относительно друг друга. Вследствие этого возникают смешанные водопадно-каскадные режимы, отличающиеся от теоретического. Такие футеровки могут быть рекомендованы при размоле 146
qEQQxmvrWWQUqEQQxmvrWWQUоо袱3 83.2 100"6% от критической袱3 83.2 100"6% от критической^^ ^ :75兜^^ ^ :75兜[Фиг. 100. Зависимость полезной мощности от относительнойскорости вращения барабана при разных коэффициентах запол-нения барабана при работе мельницы с размалываемым ма-териалом:[Фиг. 100. Зависимость полезной мощности от относительнойскорости вращения барабана при разных коэффициентах запол-нения барабана при работе мельницы с размалываемым ма-териалом:q£QQHqya£nQO8enoau китаепq£QQHqya£nQO8enoau китаепI — Q —— 0,2； 2 — ф ==。,3； 3 — ф ^= 0,4.I — Q —— 0,2； 2 — ф ==。,3； 3 — ф ^= 0,4.чч0.560.560.40Q320.240.40Q320.240J60J60,080,0849.383,2 100136% от критической49.383,2 100136% от критической235 ф235 ф
qEQQxmvrWWQU
qEQQxmvrWWQU
о
о
袱3 83.2 100"6
% от критической
袱3 83.2 100"6
% от критической
^^ ^ :75兜
^^ ^ :75兜
[Фиг. 100. Зависимость полезной мощности от относительнойскорости вращения барабана при разных коэффициентах запол-нения барабана при работе мельницы с размалываемым ма-териалом:
[Фиг. 100. Зависимость полезной мощности от относительнойскорости вращения барабана при разных коэффициентах запол-нения барабана при работе мельницы с размалываемым ма-териалом:
q£QQHqya£nQO8enoau китаеп
q£QQHqya£nQO8enoau китаеп
I — Q —— 0,2； 2 — ф ==。,3； 3 — ф ^= 0,4.
I — Q —— 0,2； 2 — ф ==。,3； 3 — ф ^= 0,4.
ч
ч
0.56
0.56
0.40
Q32
0.24
0.40
Q32
0.24
0J6
0J6
0,08
0,08
49.383,2 100136
% от критической
49.383,2 100136
% от критической
235 ф
235 ф
Фиг. 101. Зависимости удельной производительностимельницы от относительной скорости вращения барабанапри различных коэффициентах заполнения:
1 — $ = 0,2； 2 — ф = 0,3； 3 — $ = 0,4.
некоторых мягких материалов в режиме истирания на мельницах тонкого измельчения.
Применение футеровок всех профилей при движении их выступом вперед по направлению вращения барабана не может быть рекомендовано, так как при этом максимумы потребляемой мощности и соответствующие им максимальные пр оиз в одите льности мельниц значительно снижаются (примерно на 16 96) по сравнению с футеровками при нормальном движении. Последнее подтверждается графиками на фиг. 94, 95 и 96, а также данными промышленных испытаний (стр. 88——91 и табл. 19—25).
Влияние профиля футеровки
на режимы работы приводных механизмов мельницы
Срок службы подвенцовых шестерен шаровых и стержневых мельниц некоторых размеров колеблется в пределах 4——5 месяцев. Среди обслуживающего персонала обогатительных фабрик существует мнение, что малые сроки службы упомянутых шестерен объясняются плохой смазкой, попаданием пыли и пульпы на их рабочую поверхность. Происходит это потому, что передачаг состоящая из упомянутых шестерен, имея кожух с лабиринтными уплотнениями, является по сути дела открытой. Однако этому можно возразить, указав, что на некоторых фабриках в тех же условиях шестерни подобных шаровых мельниц, но другого размера, работают в 2—3 раза больше.
В 1957 г. на Оленегорской обогатительной фабрике автором были проведены испытания привода шаровой и стержневой мельниц размером 2700 X 3600 мм производства Уралмашзавода. Привод этих мельниц осуществляется от синхронных двигателей через зубчатые муфты. Осциллографирование вращающего момента на приводном валу при установившейся работе мельницы показало, что его величина колеблется около среднего значения в пределах ±100%, с частотой 12 периодов в секунду (фиг. 102). Это значит, что вращающий момент является пульсирующим и поэтому режим, в котором работают зубчатая передача и зубчатая муфта приводаt значительно отличается от режима, принимаемого при расчетах этих агрегатов. Срок службы подвенцовых шестерен мельниц оказался равным у стержневых мельниц 3—4 мес., у шаровых 5— 6 мес. Как в том, так и в другом случае, примерно за то же время изнашивались и зубчатые муфты. Заметим, что зацепление зубчатой муфты работает в значительно лучших условиях, чем зацепление зубчатой передачи.
В связи с важностью подмеченного явления и получения некоторой статистики эксперимента, было предпринято осциллографирование вращающего момента на мельницах другого размера с подобными приводами. Данные этих опытов показывают, что на всех
исследованных мельницах наблюдаются значительные колебания момента по амплитуде, начиная от 土25 % от среднего значения и выше при частотах порядка 7—14 периодов в секунду. При этом установлено, что эти колеба- ния вызываются изменением момента статистического сопротивления вращению со стороны барабана мельницы.
Нер авенств о вр ащающих моментов и моментов сопротивления на валу любой си- ловой установки в процессе установившейся работы приводит к неравномерности вращения — механическим колебаниям, которые в большинстве случаев являются отрицательным явлением, сказывающимся как на сроке службы, так и на надежности работы установки в целом. В связи с этим возникают задачи изучения физики процессов, протекающих в шаровых мельницах, с точки зрения установления причин изменения моментов статического сопротивления и путей снижения возшшающих динамических усилий.
Расчетная схема исследуемой системы двигатель — шаровая мельница представлена на фиг. 103, 6. При исследовании были сделаны следующие упрощающие предположения:
ротор двигателя вращается с постоянной скоростью;
♦(^.JH3 on EHaodoMS«EHMm вноа0dli rtp^s Ka 9m EHmAdJem KBraodBm) MHMdges ^ossba^rt^c^o ^окило^й—0弓。Kk・ 0098 X oo'z s^sw^ss 冶omodBIn HKereJnaH ^§« woh 口 0aHdKbe eSBwon OJB'moIEmEdBBWWedJOKKEo。。SOJ ・』0Ф♦(^.JH3 on EHaodoMS«EHMm вноа0dli rtp^s Ka 9m EHmAdJem KBraodBm) MHMdges ^ossba^rt^c^o ^окило^й—0弓。Kk・ 0098 X oo'z s^sw^ss 冶omodBIn HKereJnaH ^§« woh 口 0aHdKbe eSBwon OJB'moIEmEdBBWWedJOKKEo。。SOJ ・』0Фlsgzvlsgzv、g》§gstDLUgDaDg wgoggt KnQO、g》§gstDLUgDaDg wgoggt KnQO工呈905-工呈905-BQ工nxt юBQ工nxt ю(？£2yL9，"Q)HH0s0L(？£2yL9，"Q)HH0s0LHl 0、r-^G^EO^^S aoEaKugadEotz^E^o^^c^Hl 0、r-^G^EO^^S aoEaKugadEotz^E^o^^c^君士4*23 g gomomu z~ 'bNtJy 3sx DEOEaph君士4*23 g gomomu z~ 'bNtJy 3sx DEOEaph63EtJ2bgg07D0t3x EX3£Q宜sltl富Z7『63EtJ2bgg07D0t3x EX3£Q宜sltl富Z7『方rnHquaTdadr^?^^^^gau 30901/26方rnHquaTdadr^?^^^^gau 30901/26E9X0ZE9X0Zшаровая загрузка представляет собой физический маятник с точкой подвеса на оси барабана мельницы.
♦(^.JH3 on EHaodoMS«EHMm вноа0dli rtp^s Ka 9m EHmAdJem KBraodBm) MHMdges ^ossba^rt^c^o ^окило^й
—0弓。Kk・ 0098 X oo'z s^sw^ss 冶omodBIn HKereJnaH ^§« woh 口 0aHdKbe eSBwon OJB'moIEmEdBBWWedJOKKEo。。SOJ ・』0Ф
♦(^.JH3 on EHaodoMS«EHMm вноа0dli rtp^s Ka 9m EHmAdJem KBraodBm) MHMdges ^ossba^rt^c^o ^окило^й
—0弓。Kk・ 0098 X oo'z s^sw^ss 冶omodBIn HKereJnaH ^§« woh 口 0aHdKbe eSBwon OJB'moIEmEdBBWWedJOKKEo。。SOJ ・』0Ф
lsgzv
lsgzv
、g》§gstDLUgDaDg wgoggt KnQO
、g》§gstDLUgDaDg wgoggt KnQO
工呈905-
工呈905-
BQ工nxt ю
BQ工nxt ю
(？£2yL9，"Q)HH0s0L
(？£2yL9，"Q)HH0s0L
Hl 0、r-^G^EO^^S aoEaKugadEotz^E^o^^c^
Hl 0、r-^G^EO^^S aoEaKugadEotz^E^o^^c^
君士4*23 g gomomu z~ 'bNtJy 3sx DEOEaph
君士4*23 g gomomu z~ 'bNtJy 3sx DEOEaph
63EtJ2bgg07D0t3x EX3£Q宜sltl富Z7『
63EtJ2bgg07D0t3x EX3£Q宜sltl富Z7『
方rnHquaTdadr^?^^^^gau 30901/26
方rnHquaTdadr^?^^^^gau 30901/26
E9X0Z
E9X0Z
При исследовании колебаний примем следующие основные обозначения:
<оо — угловая скорость ротора двигателя;
0 — угол радиуса-вектора центра тяжести контура шаровой загрузки, связанной с барабаном мельницы;
т — приведенная масса контура шаровой загрузки;
屮 一угол закручивания приводного вала;
j — приведенный момент инерции барабана;
Ji ——приведенный момент инерции контура шаровой загрузки относительно оси вращения барабана;
расстояние центра тяжести контура шаровой загрузки до оси вращения барабана;
С — жесткость приводного вала;
и — угловая скорость барабана относительно контура шаровой
загрузки.
При работе шаровых мельниц с принимаемыми в настоящее
время скоростями вращения, коэффициентами заполнения и про-
Фиг. 103. Расчетная схема системы двигатель —шаровая мельница.Фиг. 103. Расчетная схема системы двигатель —шаровая мельница.Филями футеровок, существует скольжение шаровой загрузки отно- сительно футеровки мельницы.
Фиг. 103. Расчетная схема системы двигатель —шаровая мельница.
Фиг. 103. Расчетная схема системы двигатель —шаровая мельница.
М (к) = % + Q]〃 +。2哈М (к) = % + Q]〃 +。2哈(73)(73)Доказано, что с ро- стом относительной угловой скорости и момент сил трения М(и) в некотором интервале убывает, т. е. М(〃)<0. Таким образом, характеристика трения имеет падающие участки (фиг. 103, а). На представленной х ар актери- стике 〃о — точка, в которой 〃(〃)имеет перегиб. Тогда
М (к) = % + Q]〃 +。2哈
М (к) = % + Q]〃 +。2哈
(73)
(73)
где
и = ®о 十 0 — 0-
Момент М(〃)можно представить как функцию переменных •ф и 0 в виде
М (и) = &о + ^i *Ф — % 0 + 仇勺2 + % 02— 2% +『+ & О' — •
-@ 63 — 3g 以6 + 3g2 4配(74)
причемпричем
причем
причем
瓦=% + 〃1 S° + & % ；51=3g2 8()+ "1；
力2 "^ 3cOq "2・
Учитывая, что рассматриваемая система по сути дела представляет два физических маятника, связанных сухим трением (фиг. 103), и пользуясь принятыми обозначениями, напишем уравнения движения:
(75)(75)厶百 + m 1g sin 0 = M (u)—儿 6.丿2卡 + С*Ф = —М(〃)一力2 加
(75)
(75)
где Л10 и h2^ ——члены, учитывающие диссипативные потери энергии в упругих элементах и при трении шаровой загрузки о футеровку, причем Л1 и 九2 ——положительные постоянные коэффициенты.
Применим метод малого параметра для вычисления амплитуды и частоты периодических * автоколебаний, которые могут возникнуть в системе, описанной уравнениями (75). При этом члены, описывающие диссипативные потери, будем считать величинами, имеющими порядок малости р. Тогда порождающая система для уравнений (75) будет иметь вид
(76)(76)人」+ т lg sin 0 = %;
(76)
(76)
丿2 V + С *Ф = %•
Вследствие наличия некоторых постоянных в правых частях уравнений (76), колебания будут происходить вокруг некоторых точек (центров колебаний), отличных от точек равновесия. Заметим, что порождающая система (76) является распадающейся. Смещения 0О и *ф0 центров колебаний относительно точек равновесия определяются из соотношений
图叫=标；业=—^ •
Введем новые переменные
% = e 一备；y =屮一屮0.
Тогда порождающую систему (76) можно с достаточной степенью точности представить в виде
(77)(77)」！= + С/ = 0;
(77)
(77)
」2У + Сд = 0,
причемпричем
причем
причем
Ci = mlg cos 0O.
Вследствие независимости уравнений (77) от замены переменной t на ^ + п порождающее решение можно представить в виде
& uNcoss/;]*
'% = N cos . t,
где
31 = /%;命=/长•
Исходную систему (77) можно записать в переменных з и у следующим образом:
上+武7=卩gl(忌I)；]
Z/ + «2^=Hg2l^ У)， причем
Ng«,3=出"2
pg2 H 力=bffi..
Из уравнений (79) следует, что порождающая система имеет два семейства периодических решений с периодами соответственно 2n 23T『
—и — . Будем искать периодические решения, соответствующие каждому из этих семейств. Для семейства периодических решений с периодом 等 примем в уравнениях (79)
% = т (2 + % 卩 +。2 卩 2 +♦*•)，(80)
где а】,ах ...——некоторые вполне определенные, но неизвестные еще постоянные. Тогда уравнения (79) примут вид
(81)(81)寫+ 武7=卩{—2ai®；2 + gi(3, /)} + ・•・；窓 + s； У =卩{—2а嵐 У + g2 (3, ])} + ・•・，
(81)
(81)
причем ненаписанные члены имеют относительно 卩 порядок выше первого. Периодическое решение периода ^ будем искать в виде рядов
з = 7?coscdfr + |X31(T)+ • •・；(82)
-卩五⑹+…
Тогда для х1 и у】 получим следующие уравнения:
a2 ga2 gат2Q2力а。ат2Q2力а。+031+031-2%(0:/0 十 giHo, "0)；-2%(0:/0 十 giHo, "0)；才④；％ = —2а連);的 + g2 (*о Уо) •才④；％ = —2а連);的 + g2 (*о Уо) •(83)(83)
a2 g
a2 g
ат2
Q2力а。
ат2
Q2力а。
+031
+031
-2%(0:/0 十 giHo, "0)；
-2%(0:/0 十 giHo, "0)；
才④；％ = —2а連);的 + g2 (*о Уо) •
才④；％ = —2а連);的 + g2 (*о Уо) •
(83)
(83)
Условиями существования периодичесих решений в случае данной конкретной системы являются
2n
(84)(84)/ [—20!^ 立0 + gi (Здо)] sin (Off dr = 0: о
(84)
(84)
2л
/ [2а嵐 ％ + gi (Зо,城)]cos sft dt = 0. о
Эти условия приводят к, следующим соотношениям:
¥¥4"34"3О, 伍1 +b1)О, 伍1 +b1)旬d旬d(85)(85)
¥
¥
4"3
4"3
О, 伍1 +b1)
О, 伍1 +b1)
旬d
旬d
(85)
(85)
Проведя аналогичные вычисления для второго семейства периодических решений, получим
№ = g№ = g（%一仇）（%一仇）(86)(86)
№ = g
№ = g
（%一仇）
（%一仇）
(86)
(86)
Ввиду того, что основной интерес представляет выяснение условий возникновения автоколебаний и зависимость амплитуд основных гармоник этих автоколебаний от параметров системы, вычисление приближений более высокого порядка не представляет практического интереса.
Рассмотрим влияние параметров системы на величины амплитуд автоколебаний, определяемые соотношениями (85) и (86), которые после подстановки вместо(о 1ns 2 Mx значений, примут в宜д:
(87)(87)(88)(88)4 (% + &「) J1
(87)
(87)
(88)
(88)
3 а^т lg cos 60
4 (7电——瓦)J2
302c
Анализ этих соотношений показывает, что уменьшение амплитуд колебаний путем соответствующего изменения величин Jx; ，2；血 1g является неприемлемым с точки зрения конструкции машины, так как эти величины определяются в основном размерами и массами барабана мельницы и дробящей среды, которые в свою очередь определяют основные технологические показатели и производительность мельницы.
Уменьшения динамических усилий в приводе можно достигнуть изменением жесткости С трансмиссии путем применения упругой муфты с соответствующими характеристиками. Так как задачи выбора приводных механизмов не входят в круг вопросов рассматриваемых в настоящей книге, перейдем к исследованию влияния футеровки на параметры механических колебаний.
Ранее было показано, что возбуждение автоколебаний связано с нелинейной зависимостью силы трения (между дробящей загрузкой и футеровкой барабана мельницы) от величины скольжения, т. е. от относительной скорости между дробящими телами и футеровкой (фиг. 103, 〃)・ Иными словами, автоколебания обусловлены наличием падающего участка 卩(〃)• Следовательно, условия отсутствия автоколебательных режимов существенно зависят от вида х ар актеристики р (〃)・
Анализируя выражения (87) и (88) и принимая во внимание постоянство конструктивных параметров, найдем, что условиями наличия в системе только тривиальных решений будут два случая при Q2〉0 И при Q2Vo.
При “2 >0 условия отсутствия автоколебаний будут
Л1 + а > 0：九2 — Ь] v о, откуда
%> —®; —>&•
Ввиду того, что коэффициенты 九丄 и Тг2 по физическому смыслу положительны, эти два условия можно свести к одному
& >力2.•
Подставляя вместо 匕丄 его значение, получим
。工 + 3〃2 ч > 无2・(89)
При “2 < 0 аналогичные условия имеют вид
五1十瓦< 0;力2 - & >。： или
仇 < -—瓦；bt <无2， откуда
% < —%
или
"1 + 3他 g < 瓦.(90)
Анализируя условия отсутствия автоколебаний (89) и (90), можно заключить следующее:
выполнение условия (90) путем изменения коэффициента 財，представляющего потери на трение, зависящие от свойств материала (в нашем случае чугуна или стали) шаров и футеровки
в присутствии размалываемого материала, практически не представляется возможным;
выполнение условия (89) путем изменения величины коэффициента 九2, описывающего внутреннее трение в приводных механизмах, может быть достигнуто изменением конструкции трансмиссионного вала и муфты; применение упругих муфт позволяет выбирать величину коэффициента Л2 в сравнительно широких пределах;
изменением величины 少卜 определяющей в основном характер нелинейной зависимости силы трения от величины скольжения между шаровой загрузкой и футеровкой (фиг. 103), можно ликвидировать первопричину возбуждения автоколебательного режима системы, так как, принимая во внимание выражения (89) и (90), нетрудно прийти к выводу, что изменением коэффициентов а】и % можно изменить характеристику таким образом, чтобы она не имела падающего участка при заданной скорости соо-
Практически этого можно достичь увеличением силы трения между футеровкой барабана и дробящей средой. Иными словами, необходимо ликвидировать скольжение шаровой загрузки по поверхности футеровки. Тогда система превращается практически в линейную, а при наличии неизбежных потерь на трение в трансмиссии, материале и пр. переходный процесс будет затухающим. Этот вывод является важнейшим не только с точки зрения ликвидации колебаний в приводе, но и с точки зрения увеличения срока службы футеровки и улучшения технико-экономических показателей мельницы в целом. На величину скольжения шаровой загрузки, а вместе с тем и на величину колебаний влияет профиль футеровки барабана шаровой мельницы.
В качестве экспериментального подтверждения сказанного приведем осциллограммы колебаний, записанные на приводном валу шаровой мельницы 2880 X 2400 мм обогатительной фабрики Гороблагодатского руд оу пр явления. Осцилограмма (фиг. 104) была снята на мельнице с новой футеровкой, изображенной на фиг. 78, а; при этом амплитуда колебаний момента находилась примерно ±25% от Мср. После износа футеровки, когда она стала почти гладкой, т. е. до изменения ее профиля до границ, указанных пунктиром на фиг. 78, а, было произведено новое осциллографирова- ние колебаний (фиг. 105). Как видим, при изношенной футеровке, когда ее сцепление с шаровой загрузкой уменьшилось (т. е. увели- чилось скольжение), амплитуда колебаний достигает ±100% от Мер.
Бесспорно, это неблагоприятно сказывается на сроке службы как привода, так и самой футеровки. Следовательно, необходимо конструировать футеровки для шаровых мельниц с профилем, создающим достаточное сцепление с шаровой загрузкой, и чтобы этот профиль изнашивался за время эксплуатации равномерно, благодаря чему не будет меняться его воздействие на дробящую среду.
•(sEH& EH KeHHQ英 edomH GEMao&IA*9*KeHOHSN ZN EHmAdJEm Keaodenl) §s^s^^s OJOH2,OJrtu9odoJ 11HHdgp分 HOHqlfamLeJogo NN 007Z X 088N H^KK^ROS KIdeJE 禺 Aub 尸JWHHOaJadu ен ejhowow OJOHOIeineda EwwedJOUImRoo ・70F ・』нф
T 104 КЛI-
WW 00191^шэЛи
auaEDansDUD^ KnxamDdg qE3s.0*Q
нпы/доьы
А ~
Причины износа футеровок
Современной теорией и практикой при исследовании вопросов трения и износа установлено, что ведущая роль при износе контактирующих поверхностей, связанных силами трения, принадлежит скорости скольжения. Изменение скорости скольжения оказывает основное влияние на качественные х ар актер истики процессов изнашивания, обусловливающих интенсивность изнашивания. Изменение величины удельных давлений в основном вызывает только изменение интенсивности изнашивания.
Фиг. 106. Изношенные футеровочные плиты шаровых мельниц:
а — мельпицы 3200 х 3100 мм обогатительной фабрики Лебяжинского рудоупраьдения; 6 — мельницы 3600 х 4000 мм обогатительной фабрики ЮГОКа.
Одними из основных факторов, влияющих на величину скольжения дробящей загрузки с размалываемым материалом по по- верхности футеровки барабана при выбранных скоростях вращения и коэффициенте заполнения, являются профиль футеровки и коэффициент трения между дробящей средой и футеровкой в присутствии размалываемого материала.
Величина износа футеровок шаровых мельниц при всех прочих равных условиях будет большей на тех мельницах, где будут большими величины скольжения и удельные нормальные контактные давления между дробящей средой с размалываемыми материалами и футеровкой барабана. Характер износа футеровки
трением подтверждается анализом поверхности изношенных бро- неплит шаровой мельницы (фиг. 106). На футеровочных плитах цилиндрической части барабана ясно видны поперечные ручьи А. Эти ручьи выработаны скольжением шаров по одному и тому же месту. Ориентация шаров на одно место получается в местах стыков отдельных футеровочных плит как в центральной части барабана, так и в местах перехода от футеровок цилиндрической части к футеровкам загрузочной крышки и диафрагмы. Кроме того, следует заметить, что ручьи начинаются в местах гнезд футеровочных болтов Б и что они направлены от гнезда в сторонуг противоположную вращению барабана. Где нет указанной ориентации, износ поверхности более равномерен. Это убедительно подтверждает, что износ футеровки происходит трением, а не ударом. Следовательно, чтобы увеличить срок службы футеровки, необходимо уменьшить или совсем ликвидировать скольжение шаровой загрузки.
Установлено, что измельчение материала, произведенное за счет скольжения (трения) между дробящими телами и футеровкой барабана, при принимаемых скоростях его вращения и коэффициентах заполнения, составляет примерно 2% от общего количества измельченного продукта. Это заключение сделано на том основании, что количество измельченного истиранием продукта пропорционально площади соприкосновения трущихся поверхностей.
Из сказанного ясно, что влияние футеровки на количественную сторону процесса измельчения за счет скольжения дробящей загрузки, весьма незначительно. В то же время из-за трения увеличивается износ футеровочных плит барабана.
Из теории шаровых мельниц известно, что производительность мельницы по готовому продукту пропорциональна потребляемой полезной мощности, поэтому с . уменьшением скольжения будет пропорционально увеличиваться производительность мельницы, уменьшаться удельный расход энергии, а срок службы футеровки будет значительно увеличиваться.
Если дробящая загрузка движется без скольжения (скорость дробящих тел, движущихся по круговым траекториям, равна скорости вращения барабана иш = Пб), то мощность на валу барабана будет
. Ля = Рб 協^ №, (91)
где Мш — момент вращения барабана в нли
Если же движение дробящих тел происходит со скольжением^ то для сохранения прежнего режима дробящей загрузки необходимо увеличить скорость вращения барабана на величину, обусловленную скольжением.
Мощность на валу барабана в этом случае будет
Рб =Рб =Мщ%Мщ%95509550кет.кет.(92)(92)
Рб =
Рб =
Мщ%
Мщ%
9550
9550
кет.
кет.
(92)
(92)
Мощность, теряемая при скольжении шаровой загрузки, рр — 5б —&н)а
*-9550 кбл/z.
.Потеря мощности на скольжение может быть записана в виде суммы
Рск = Рщр + Р〃 квш^(94)
гДв Рщр — мощность, затрачиваемая на разрушение футеровки трением, в кет;
Ри — мощность, полезно затрачиваемая на измельчение материала истиранием о футеровку, в*«вт.
Соотношение величин Ртр и Ри в уравнении (94) будет меняться в зависимости от площади соприкосновения (контакта) дробящей
О)Q
Фиг. 107. Зависимость силы трения от площади контакта:
а ——для стальных шариков разного диаметра при заданной нагрузке; б — для шариководного размера при разной нагрузке.
загрузки с футеровкой мельницы и возникающих при этом давле-ний в местах контакта. Площадь контакта при соприкосновениишара с плоскостью футеровки, в зависимости от величины нор-мального давления, может быть определена по формуле Герца [15]
2 2/ г = Н3 Г^2 2/ г = Н3 Г^ЗКщ + 4gm. 3Kge + 4ga.^ (ЗКш + ^ш)ёш (ЗАГ^+^)_ЗКщ + 4gm. 3Kge + 4ga.^ (ЗКш + ^ш)ёш (ЗАГ^+^)_2~32~3(95)(95)
2 2
/ г = Н3 Г^
2 2
/ г = Н3 Г^
ЗКщ + 4gm. 3Kge + 4ga
.^ (ЗКш + ^ш)ёш (ЗАГ^+^)_
ЗКщ + 4gm. 3Kge + 4ga
.^ (ЗКш + ^ш)ёш (ЗАГ^+^)_
2
~3
2
~3
(95)
(95)
где Н — нормальное давление; гш — радиус шара;
gw； go — модули сдвига соответственно для материалов шара и футеровки;
Кш\ 芥炉——модули сжатия соответственно для материалов шара и футеровки.
На фиг. 107 показаны результаты исследований, выполненных проф. И. В. Крагельским [13] по определению коэффициентов трения стальных шариков различных диаметров, скользящих по
ciальной пластине. По оси абсцисс отложены значения Аг — площади контакта, вычисленные по формуле Герца, по оси ординат — значения силы трения Т「.
Анализ приведенных зависимостей показывает, что с уменьшением диаметра шаров при постоянном нормальном давлении площадь контакта уменьшается, а силы сухого трения значительно возрастают, т. е. увеличиваются значения коэффициентов трения. Распространяя эти выводы на процесс взаимодействия шаровой загрузки с футеровкой, можно заключить, что при работе мельниц с более мелкими шарами силы трения между шарами и футеровкой будут большими, чем в шаровых мельницах, работающих на более крупных шарах. Увеличение сил трения будет естественно, приводить к соответствующему уменьшению скольжения шаровой загрузки относительно футеровки, причем уменьшение диаметра шаров приводит к уменьшению нормальных давлений в контакте между шарами и футеровкой. Учитывая, что величина износа контактирующих поверхностей определяется главным образом сколь- жением и нормальными давлениями, можно заклюаМъ, что при всех прочих равных условиях износ футеровки и шаров, находя- щихся с нею в контакте, будет больше на тех мельницах, где применяются более крупные шары.
Сказанное подтверждается опытом эксплуатации шаровых мель- ниц одного размера обогатительной фабрики ЮГОК, где мельницы второй стадии измельчения, работающие при скорости вращения барабана равно 18 об/мин догружаются шарами диаметром 125 мм. Мельницы третьей стадии измельчения, работающие с тем же числом оборотов, что и мельницы второй стадии, догружаются шарами диаметром 60 мм. Барабаны мельниц футеруются броневыми плитами одинаковой конфигурации, однако средний срок службы футеровочных плит мельниц второй стадии измельчения составляет 6 мес., в то время как на мельницах третьей стадии он равен 9 мес.
Недостатки применяемых футеровоки предъявляемые к ним требования
Значительный опыт, накопленный при эксплуатации различных конструкций футеровок шаровых мельниц, применяемых для размола материалов в различных отраслях промышленности, позволяет выявить основные общие недостатки конструкций применяемых футеровок и сформулировать требования, предъявляемые к этим конструкциям.
Профили подавляющего большинства конструкций футеровок, применяемых в настоящее время, выполняются без учета их воздействия на режим работы дробящей среды. Зачастую это приводит к значительному скольжению дробящей среды по футеровке и ее возрастающему неравномерному износу. При неравномерном износе профиля за время эксплуатации футеровки соответствующим
образом меняется и режим работы дробящей среды, а вместе с тем производительность и эффективность работы мельницы в целом. Зто, в свою очередь, затрудняет обобщение опытных данных по эффективности измельчения различных материалов на разных мельницах.
Важным недостатком конструкции современных мельниц являются также большие трудозатраты на их изготовление и их высокая стоимость, обусловленные необходимостью изготовления моделей сложной формы, формовки, сушки опок и механической обработки литья. Перечисленные операции по изготовлению футеровки осуществляются со значительными затратами ручного труда. Стоимость литья из марганцовистой стали Г13Л в настоящее время составляет 200—250 руб. за тонну. Следует учесть, что на футеровку цилиндрической части барабана одной мельницы размером 3600 X 4000 мм затрачивается 30 т марганцовистого литья.
Большое разнообразие типоразмеров и профилей футеровоч- ных плит, обусловленное разными размерами барабанов мельниц различных типоразмеров, является также значительным недостатком их конструкции. Кроме того, футеровка барабана одной мельницы состоит из плит разных размеров, в основном отличающихся длиной и р асп о л ожением отверстий для болтового крепления. Это создает значительные эксплуатационные неудобства, особенно на предприятиях, имеющих мельницы нескольких типоразмеров.
Большие трудности при монтаже создает сложность крепления футеровочных плит в барабанах, как при болтовом, так и безбол- товом креплении.
При болтовом креплении футеровочных плит усложняется изготовление барабана мельницы в связи с необходимостью точной разметки и сверловки значительного количества отверстий для крепления, что еще и ослабляет конструкцию самого барабана. Причем создается излишняя трудоемкость в монтаже и снижаются возможности механизации процесса перефутеровки барабана. Кроме того, имеются значительные затраты на материал и изготовление относительно большого количества футеровочных болтов © фасонной головкой, гаек и шайб. Например, футеровка цилиндрической части барабана шаровой мельницы 3600 X 4000 謳誕 крепится 150 футеровочными болтами М42 X 200. На каждый болт приходится одна уплотняющая шайба и две гайки М42. Общая масса всех крепежных изделий для крепления футеровок цилиндрической части барабана составляет 600 ке. Стоимость 1 т крепежных изделий доходит до 400 руб.
Большое количество болтовых креплений на поверхности бара- бана и необходимость постоянного контроля герметичности этих -соединений не позволяют применять звукоизоляцию барабана мельницы, что отрицательно сказывается на санитарно-гигиени- ческих условиях труда обслуживающего персонала измельчитель- ных установок.
16116111 Заказ 2043
161
161
Сложность изготовления применяемых конструкций футеровок безболтового крепления (в этом случае сопрягающиеся элементы футеровки должны быть выполнены с большой точностью и чистотой обработки поверхности) удорожает футеровку. При незначительном отклонении размеров от допускаемых, плиты не укладываются по окружности барабана, вследствие чего иногда при больших диаметрах барабана приходится применять по два, три или четыре клина с болтовым креплением, что значительно сни- жает преимущества безболтового крепления.
На основании изложенного можно сформулировать следующие основные требования, которые необходимо предъявлять к футе- ровкам шаровых мельниц.
Всемерно повышать износостойкость футеровок шаровых мельниц, способствующую увеличению их срока службы и уменьшению расхода металла на тонну измельченного материала. Увеличение износостойкости футеровок должно решаться как путем применения износостойких материалов, так и путем выбора износостойкого профиля футеровочных плит.
Профиль футеровочных плит при его износе за время эксплуатации не должен изменять своего воздействия на дробящую среду мельницы. Это будет способствовать стабилизации выбранного оптимального режима дробящей среды за весь срок службы футеровки.
Для создания условий полной механизации работ по п^ре* футеровке и улучшения условий эусплуатации шаровых мельницг необходимо разработать универсальные футеровки, которые можно применять на мельницах разного типоразмера. Предпочтение должно отдаваться футеровкам 七 безболтовым креплением^
5・ ИЗНОСОСТОЙКИЕ ФУТЕРОВКИ
Построение износостойкого профиля футеровки и выбор его шага
Анализ описанных выше зависимостей позволяет заключить, ито лучшим профилем футеровки с точки зрения более полной реализации коэффициента сцепления дробящей среды с футеровкой, а также ее равномерного износа, будет поверхность, которая составляет определенный угол а^ с плоскостью, нормальной к ради- усу барабана. Величина угла g^ может быть определена по гра- 巾ину, приведенному на фиг. 65, если заданы относительная скорость вращения барабана 屮，коэффициент заполнения 屮 и необходимый коэффициент сцепления футеровки Ки. Коэффициент сцепления футеровки выбирается из условия Кп《ктр. Действительный коэффициент трения ктр между материалом футеровки и шарами в присутствии размалываемого материала принимается ориентировочно по данным справочной литературы. При измельчении железной руды стальными шарами в мельнице, име- ющей Стальную футеровку, его принимают равным не более 0,2.
Построение кривой профиля (фиг. 108, а) сводится к следующему:
в масштабе наносят дугу окружности с радиусом, равным внутреннему радиусу барабана заданной мельницы;
из центра окружности О через равные углы проводят радиусы °〃', °", Ос' и т. д. (чем меньше угол между соседними радиусами, тем точнее построение);
в точке а пересечения радиуса с окружностью перпендикулярно этому радиусу проводят прямую;
через ту же точку а под углом % к прямой, перпендикуляр- заой радиусу Оа, проводят отрезок аЪ до пересечения с радиусом ОЪГ в точке Ь;
через полученную точку b проводят прямую, перпендикулярную радиусу Ob', а под углом а^ к этой прямой в точке Ъ проводят отрезок Ьс до пересечения в точке с с радиусом Ос'.
Повторяя таким образом описанные построения, найдем точки а, Ь, с, d, е и соединим их плавной линией, представляющей кривую искомого профиля футеровки.
Описанное построение кривой рабочей поверхности профиля футеровки является приближенным, так как оно не учитывает изменения внутреннего радиуса барабана из-за меняющейся толщины футеровочной плиты. Внутренний радиус связан с углом
50°50°Фиг. 108. Построение кривой рабочей поверхности профиля футеровочных плит:а — без учета поправок по углу а； б — с учетом поправок по углу а.Фиг. 108. Построение кривой рабочей поверхности профиля футеровочных плит:а — без учета поправок по углу а； б — с учетом поправок по углу а.
50°
50°
Фиг. 108. Построение кривой рабочей поверхности профиля футеровочных плит:
а — без учета поправок по углу а； б — с учетом поправок по углу а.
Фиг. 108. Построение кривой рабочей поверхности профиля футеровочных плит:
а — без учета поправок по углу а； б — с учетом поправок по углу а.
футеровки и величиной относительной скорости вращения, которая согласно графику, приведенному на фиг. 65, определяет величину необходимого коэффициента сцепления. Поэтому, для того чтобы рабочая поверхность профиля во всех ее точках обладала равнозначным коэффициентом сцепления, необходимо внести со- ответствующие поправки по углу а® в зависимости от меняющейся толщины футеровочной плиты. Построение кривой рабочей поверх-
ности профиля с учетом этих поправок сводится к следующему (фиг. 108, б):
в масштабе радиусом %, равным внутреннему радиусу барабана, наносят дугу окружности с центром в точке О;
из центра О радиусом 斤"=% — Я наносят вторую дугу /V (толщина футеровки Н принимается ориентировочно);
отрезок Н делят на равные части и через полученные точки наносят концентрические дуги а', а", 〃''' и т. д.;
согласно принятому масштабу или путем вычисленийг определяют радиусы полученных дуг собственно А； Яо , Ro и т. д.
для всех дуг по формуле (6) определяют относительные скорости вращения барабана
屮=I,(96)
где ns — заданное число оборотов барабана;
Rd — радиус дуги;
по графику на фиг. 65 интерполированием определяют зна^
чения а^ для каждой дуги; 164
через точку а под углом а© к прямой, перпендикулярной радиусу /?0, проводят отрезок ab до пересечения с дугой 〃'——〃' в точке Ь;
из точки b под углом as к прямой, перпендикулярной радиусу, проходящему через точку Ь, проводят отрезок Ъс до пересечения с дугой 〃'' 一 а" в точке с;
повторяя подобные построения для каждой из дуг, получим точки а, Ь, с, d, соединив которые плавной линией, находим кривую рабочей поверхности футеровки с учетом ее толщины.
Определение кривой рабочей поверхности профиля будет тем точнее, чем больше возьмем промежуточных дуг.
Выбор основных размеров футеровочных плит
Футеровочные плиты цилиндрической части барабана (фиг. 109) характеризуются шириной Т*, толщиной X,历 и длиной 工介
После выбора необходимого профиля футеровки приступают к ориентировочному определению ее ширины (шага футеровки
Для мельниц, работающих на крупных шарах в ударном режиме, шаг профиля Е^п получается относительно большим (не менее трех диаметров максимального шара) и поэтому ширину футеровки в этом случае обычно принимают равной шагу профиля (tian = Т垃.Затем определяют количество футеровок с шагом %, укладываемых по развертке окружности внутренней поверхности барабана (фиг. 110). Если количество футеровок получается не целое и нечетное число, то ширину футеровки соответственно корректируют до необходимых размеров.
При малом шаге профиля ширину футеровки следует выбрать в 2—3 раза большей [Т^ = (2 士 3) tmn\^ так как применение футеровочных плит малой ширины ведет к увеличению числа отверстий в барабане для крепления плит. Применение футеровок с малой шириной оправдывается только при их безболтовом креплении.
Зная ширину футеровки, приступают к определению размеров ее поперечного сечения (фиг. 109). Размер Л минимальной толщины принимают в основном из соображений механической прочности (обычно не более 25—30 мм}. Длина дуги АВ принимается равной половине диаметра наибольшего шара. Далее от точки В до точки С наносят кривую профиля, построение которой изложено выше.
Положение точки С определяет наибольшую толщину Н профиля футеровки плиты. Сбегающий конец футеровки CD реко- мендуется выполнять сферическим, так как не исключена возможность удара шаров по этому элементу поверхности при переходе с параболических траекторий. При малом шаге профиля элемент поверхности CD выполнять по радиусу Q не обязательно.
Дальнейшие построения профиля футеровки не трудно уяснить по фиг. 109.
Увеличение ширины футеровки <wn до размеров более, чем 4 диаметра наибольшего шара, приводит к значительному увеличению толщины футеровки Н. Это происходит из-за необходимости сохранения расчетного угла %, определяющего необходимый ко-
Фиг. 109. К определению размеров футеровочных плит.
эффициент сцепления выбранного профиля. Увеличение толщины футеровки приводит к уменьшению рабочего объема, а это в свою очередь ведет к уменьшению производительности мельницы. С другой стороны, увеличение толщины футеровки увеличивает ее срок службы, уменьшает трудозатраты на перефутеровку и материалы, сокращает сроки ремонта, что косвенно также увеличивает среднюю производительность. Вместе с этим увеличение толщины футеровки ведет к значительному утяжелению барабана, что ощутимо сказывается на увеличении потерь мощности на трение в главных подшипниках и приводных механизмах мельницы.
Длина футеровочных плит определяется из условий удобств монтажа с учетом их массы и типа раскладки по внутренней поверхности барабана. Длину футеровки не рекомендуется принимать больше половины диаметра барабана. Футеровки большей длины затруднительно подавать в загруженный дробящими темами барабан при необходимости их замены. Масса футеровочных плит крупных таровых и стержневых мельниц обычно принимается равной в пределах 250—350 кг.
Раскладку футеровочных плит по внутренней поверхности производят, как показано на фиг. 110. При этом необходимо стре-
РозОер^^о внутренней поверхности барабанаРозОер^^о внутренней поверхности барабана。丿。丿
РозОер^^о внутренней поверхности барабана
РозОер^^о внутренней поверхности барабана
。丿
。丿
Фиг. НО. Укладка футеровок по внутренней поверхности барабана мельницы, миться к тому, чтобы меньше было футеровочных плит разных размеров. С точки зрения удобств монтажа предпочтительнее принимать футеровку, изображенную на фиг. 110, 6.
Футеровки торцевых крышек барабана выбирают из условий удобства монтажа и необходимого срока службы.
Автором в содружестве с работниками обогатительной фабрикн Ново-Криворожского горнообогатительного комбината разработана и испытана в промьппленных условиях конструкция футеровки с износостойким профилем из марганцовистой стали Г13Л для шаровой мельницы 3600 X 4000 мм производства Ново-Краматорского машиностроительного завода. Мельница предназначена для работы во второй стадии измельчения со скоростью вращения барабана 18,1 об/мин и коэффициентом заполнения бара* бана, равным 0,45. Догружаемые прокатные стальные шары этой
мельницы могут быть диаметром не более 100 мм. На фиг. 111, а изображена ее футеровочная плита с износостойким профилем.
В настоящее время шаровые рудоразмольные мельницы 3600 X X 4000 мм, выпускаемые Ново-Краматорским заводом, комплектуются футеровочными плитами из стали Г13Л с профилем, показанным на фиг. 111, 6. Срок службы таких футеровок на мельницах, работающих во II стадии измельчения в условиях Ново- Криворожского горнообогатительного комбината составляет в среднем 5 месяцев.
Фиг. 111. Футеровочш»ге плиты шаровой мельницы 3600 х X 4000 мм обогатительной фабрики НКГОКа:g — с износостойким профилем; 6 — со стандартным профилем НКМЗ.Фиг. 111. Футеровочш»ге плиты шаровой мельницы 3600 х X 4000 мм обогатительной фабрики НКГОКа:g — с износостойким профилем; 6 — со стандартным профилем НКМЗ.
Фиг. 111. Футеровочш»ге плиты шаровой мельницы 3600 х X 4000 мм обогатительной фабрики НКГОКа:
g — с износостойким профилем; 6 — со стандартным профилем НКМЗ.
Фиг. 111. Футеровочш»ге плиты шаровой мельницы 3600 х X 4000 мм обогатительной фабрики НКГОКа:
g — с износостойким профилем; 6 — со стандартным профилем НКМЗ.
Срок службы разработанных футеровок с износостойким профилем, по данным испытаний на нескольких мельницах, составляет 7,5 месяца, что превышает срок службы футеровок, изображенных на фиг. 111, б, в 1,5 раза.
Мельница с износостойкими футеровками в эксплуатации показала вполне удовлетворительные результаты как по производительности, так и по качеству измельчения.
Вид футеровочных плит перед установкой в барабан мельницы показан на фиг. 112. На фиг. ИЗ приведена фотография футеровок с износостойким профилем после работы в течение семи ме-
сяцев. Легко заметить, что даже при наличии износа футеровочные -плиты сохранили свой профиль, а поэтому и их воздействие на дробящую среду не изменилось. На фотографии видны небольшие
ручьи, полученные в результате незначительного скольжения шаровой загрузки. Это указывает, что угол а. профиля при конструировании был выбран несколько заниженным. Для полной ликвидации скольжения необходимо отливать футеровочные плиты с углом а®, равным не менее 22—23°.
При конструировании футеровочных плит данной мельницы угол а^ был принят меньше 22° по той причине, что ширина футеровой была задана в соответ-
Фиг. 112. Футеровочные плиты с износостойким профилем перед установкой в барабан шаровой мельницы 3600 X 4000 мм.Фиг. 112. Футеровочные плиты с износостойким профилем перед установкой в барабан шаровой мельницы 3600 X 4000 мм.ствии с уже имеющимися
Фиг. 112. Футеровочные плиты с износостойким профилем перед установкой в барабан шаровой мельницы 3600 X 4000 мм.
Фиг. 112. Футеровочные плиты с износостойким профилем перед установкой в барабан шаровой мельницы 3600 X 4000 мм.
Фиг. 113. Футеровки с износостойким профилем после семи месяцев эксплуатации.Фиг. 113. Футеровки с износостойким профилем после семи месяцев эксплуатации.на барабане отверстиями под крепежные футеровочные болты. По предложению автора Уралмашзаводом были разработаны, изгото-
Фиг. 113. Футеровки с износостойким профилем после семи месяцев эксплуатации.
Фиг. 113. Футеровки с износостойким профилем после семи месяцев эксплуатации.
влены и испытаны подобные футеровки на мельнице 3200 X 3100 мм^ работающей в первой стадии измельчения обогатительной фаб- рики Лебяжинского рудоуправления. Срок службы испытанных футеровок (фиг. 112 и 113) также оказался в два раза большим
(восемь месяцев против четырех), чем срок службы применявшихся ранее стандартных футеровок с профилем, изображенным на фиг. 108, 6・
Основываясь на проведенных испытаниях, можно утверждать, что экономически целесообразно и необходимо внедрять указанные на фиг. 112 и 113 футеровки для использования в шаровых мельницах, находящихся в эксплуатации и вновь проектируемых.
Износостойкие самосортирующие футеровки
Выше были указаны общие недостатки самосортирующих футе- ровок, применяемых на шаровых мельницах. Автором разработан и испытан на модели шаровой мельницы новый способ самосорти- ровки дробящих тел по длине барабана мельницы, исключающий упомянутые недостатки самосортирующих футеровок.
Самосортировка дробящих тел в шаровой мельнице по новому, предлагаемому автором, способу отличается тем, что для футеровки барабана при этом способе могут применяться обычные футеровочные плиты, предпочтитёльнее с износостойким профилем, но с разным шагом и высотой ребер вдоль оси барабана (фиг. 114), причем со стороны загрузки футеровка имеет больший шаг и большую высоту ребер, чем футеровочные плиты у разгрузочного конца барабана.
Сортировка дробящих тел по этому способу осуществляется за счет разности уровней дробящих тел в загрузочном и разгрузочном концах барабана, из-за равного влияния профиля футеровки на режим работы дробящей среды. 、
На основании приведенных на стр. 134 более строгих обоснований влияния футеровок разных профилей на режим работы дро~ бящей среды, можно показать, что при вращении барабана мельницы дробящие тела, находящиеся в загрузочном конце, увлекаемые всей массой футеровочных плит с большим шагом, работают ударом в водопадном режиме (фиг. 114, 6), так как в этом случае футеровка с большим шагом предотвращает скольжение внутренних слоев дробящих тел относительно друг друга. В разгрузочной части барабана из-за того, что шаг футеровки меньше, дробящие тела работают в основном в каскадном режиме истиранием (фиг. 114, в), так как футеровка с малым шагом из-за скольжения внутренних слоев шаров относительно друг друга не захватывает в движение такой массы дробящих тел, как футеровка с большим шагом на загрузочном конце. Вследствие этого уровень компактной массы шаровой загрузки на загрузочном конце будет значительно ниже, чем на разгрузочном, что приводит к интенсивному скатыванию крупных шаров с более высокого уровня на разгрузочном конце в сторону загрузки. На фиг. 115, изображающей модель шаровой мельницы, футерованной плитами с разным шаром, видно, что уровень дробящих тел в разгрузочном конце барабана выше, чем в загрузочном. В силу этого и происходит ннтен-
сивная самосортировка дробящих тел по крупности относительна длины барабана мельницы.
Установлено, что для осуществления интенсивной самосортировки дробящих тел в мельнице с длиной барабана, равной до 1,5。，вполне достаточно футеровать ее барабан только двумя
^пзцрззко^пзцрззкоJOMyJNO т —JOMyJNO т —Фиг. 114. Футеровка барабана мельницы для самосортировки дробящей среды:Фиг. 114. Футеровка барабана мельницы для самосортировки дробящей среды:а — разрез барабана; 6 — дробящие тела работают в водопадном режиме;6 —дробящие тела работают в каскадном режиме истиравием.а — разрез барабана; 6 — дробящие тела работают в водопадном режиме;6 —дробящие тела работают в каскадном режиме истиравием.
^пзцрззко
^пзцрззко
JOMyJNO т —
JOMyJNO т —
Фиг. 114. Футеровка барабана мельницы для самосортировки дробящей среды:
Фиг. 114. Футеровка барабана мельницы для самосортировки дробящей среды:
а — разрез барабана; 6 — дробящие тела работают в водопадном режиме;
6 —дробящие тела работают в каскадном режиме истиравием.
а — разрез барабана; 6 — дробящие тела работают в водопадном режиме;
6 —дробящие тела работают в каскадном режиме истиравием.
типами футеровочных плит, имеющих разный профиль. При больших длинах барабана необходимо применять три типа футеровочных плит и более.
Описанный способ самосортировки дает возможность применения обычных конструкций футеровочных плит, в том числе с износостойким профилем и универсальных футеровок из сортового круглого проката, что значительно удешевляет изготовление и
монтаж футеровок. Кроме того, он дает возможность увеличения производительности и эффективности работы мельницы, так как по сравнению с коническими мельницами и мельницами, футерованными конусными самосортирующими футеровками, при зтом
Фиг. 115. Режим работы дробящей среды в барабане мельницы при самосортирующей футеровке:
а — в загрузочном конце； б — в разгрузочном конце.
способе увеличивается полезный объем мельницы, и что важно, значительно улучшается режим работы дробящей среды (от водопадного) в загрузочном конце барабана с постепенным переходом к каскадному, т. е. к работе истиранием мелкими шарами в разгрузочном конце барабана мельницы).
Пути усовершенствования футеровок
Изложенные в настоящей книге основные положения теории футеровок, а также имеющийся опыт их эксплуатации при измельчении материалов позволяют наметить основные пути усовершенствования этих важных деталей шаровых мельниц.
Сроки службы футеровок можно значительно увеличить за счет применения износостойких профилей, способствующих созданию необходимого режима работы дробящей среды, взамен применяемых до настоящего времени. Этим, как уже доказано, можно достичь увеличения срока службы футеровок в два раза и более при всех прочих равных условиях (материал футеровок и дробящих тел, абразивность и гранулометрический состав измельчаемого материала и т. д.). Если учесть современные масштабы измельчения материалов во многих важнейших отраслях промышленности, не трудно понять, что мероприятия по внедрению футеровок с износостойким профилем дадут значительные технико-экономические выгоды.
Сроки службы футеровок можно увеличить за счет внедрения более твердых сталей, чугунов и других сплавов, при их достаточной вязкости. Увеличение твердости материалов футеровок способствует уменьшению расходов футеровки на 1 加 измельченной руды, в то время как достаточная вязкость способствует уменьшению выхода металла футеровочных плит в лом.
В целях снижения трудозатрат на изготовление и монтаж футеровок шаровых мельниц, а также создания условий для полной механизации работ по перефутеровке мельниц необходимо внедрить в производство универсальные футеровки из проката. Применение футеровок из проката взамен футеровок из литья позволит снизить их стоимость в 2—3 раза, что также имеет большое нар однохозяйстве иное значение.
Необходимо внедрить новый предлагаемый автором способ самосортировки дробящих тел по длине мельницы за счет применения футеровки нагрузочного и разгрузочного концов барабана разными профилями. Это позволит не только повысить производительность и эффективность измельчения, но и увеличить срок службы торцевых футеровок и разгрузочных решеток на разгрузочном конце барабана.
Следует отдавать предпочтение применению без болтового крепления футеровок, изготовленных из литья или из проката. Это способствует уменьшению трудозатрат на перефутеровку и эксплуатацию мельницы, кроме того, создаются лучшие условия для применения тепло- и звукоизоляции барабана.
В связи с имеющимися достижениями в области изготовления полимеров с высокими физико-механическими свойствами целесообразно изыскать и внедрить в производство такие материалы, которые наилучшим образом отвечают назначению футеровок шаровых мельниц. Применение футеровок из полимеров позволит
значительно сократить расход дорогостоящих легированных сталей, почти в 6 раз уменьшить массу футеровки, что значительно облегчит работы по монтажу и перефутеровке барабана, в несколько раз уменьшит массу самого барабана, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению потерь энергии в главных подшипниках и трансмиссии мельницы. Кроме того, износ футеровок, изготовленных из полимерных материалов, должен значительно уменьшиться за счет коррозии, особенно на мельницах мокрого измельчения.
Применение футеровок из полимерных материалов, обладающих хорошими звукоизолирующими свойствами, в несколько раз снизит шум от дробящей среды при работе мельницы, что является дальнейшим улучшением санитарно-технических условий труда, в особенности на горнообогатительных предприятиях»
МОНТАЖ И РЕМОНТ ФУТЕРОВОК
Методы ремонта мельниц
При эксплуатации шаровых мельниц особое внимание должно быть обращено на своевременное проведение планово-предупреди- тельйых осмотров и ремонтов их агрегатов. Помимо естественного износа мелющих тел и футеровок (цилиндрической и торцевых частей барабана, загрузочных и разгрузочных цапф, питателя), зависящего от твердости и абразивности размалываемого материала, а также качества материала, из которого изготовлены дробящие тела и футеровки, в процессе работы изнашиваются многие другие детали и узлы измельчительного агрегата, как-то подшипники, цапфы, барабан, передаточные механизмы и т. д. Износ этих деталей в основном зависит от качества их изготовления и технической культуры экспл у ат ации. Для своевременного выявления и устранения неисправностей, могущих возникнуть в результате износа, через определенные сроки, зависящие от качества оборудования, его размеров и характера технологического процесса, назначают планово-предупредительные осмотры и капитальные ремонты машин помимо непрерывных наблюдений и осмотров, производимых в процессе эксплуатации. Метод ремонта назначается в зависимости от производительности фабрики или цеха измельчения, количества и компоновки измельчительных агрегатов, подъемных средств и конкретной технико^экономической целесообразности. Одним из таких методов может быть ремонт мельницы на месте с выключением ее из эксплуатации на все время ремонта. Этот метод применяется на обогатительных фабриках малой производительности, на цементных заводах и на пылеприготовительных установках тепловых электростанций.
Применяется также узловой агрегатный метод ремонта, при котором основные узлы и агрегаты мельницы (барабан в сборе, редуктор и др.), подлежащие ремонту, снимают и переносят на ремонтную площадку, а на их место устанавливают исправные запасные. Узловой метод ремонта применяется в основном на обогатительных фабриках большой производительности с большим числом мельниц. Ремонтную площадку, предназначенную для ремонта агрегатов, оборудуют ремонтным стендом, представляющим нормальный фундамент с роликами для барабана и электродвига- телем для поворота барабана, на стенде имеются монтажно-демон- та?кнь(е приспособления и измерительные приборы.
Монтаж футеровок с болтовым креплением
Монтаж футеровок барабана мельницы производят при получении новой мельницы с завода-изготовителя или при смене износившихся футеровок эксплуатируемой мельницы. При ремонте или сборке мельницы на стенде монтаж футеровки цилиндрической части барабана чаще производят через торцевые люки, сняв
①иг. 116. Механизация работ при замене футеровок углеразмольной мельницы:
I — электролебедка； 2 — трос; 3 — разъемный барабан； 4 ——электролебедка； 6 — настил мз досок, обитых стальными листами; 6 — настил из швеллеров； 7 — футеровочная плита с захватом; 8 — упор для электролебедки.
с них предварительно крышки. При ремонте же на месте смену футеровок можно производить без выгрузки шаровой загрузки.
Перед монтажом нового комплекта футеровок барабан освобождают от старой футеровки. Если старые футеровочные плиты после выбивки футеровочных болтов из-за сильного расклинивания не выпадают, их удаляют по частям, применяя с этой целью кислородную резку. После удаления старой футеровки барабан очищают от грязи, после чего начинают установку футеровочных плит рядами по длине барабана. Одновременно устанавливают секторы торцевой футеровки, примыкающие к ряду цилиндрической футеровки.
Укладка плит по барабану производится по материалу прокладок. Подача футеровочных плит в барабан производится или через люк, или через цапфу с помощью лебедки и троса, имеющего специальный крюк или захват (фиг. 116).
Футеровочные плиты должны прилегать к корпусу барабана через прокладки плотно, без зазоров. Плиты при установке сразу же закрепляют футеровочными болтами. Футеровочные болты должны иметь гайку, контргайку, шайбу металлическую и резиновую (вместо последней иногда применяют паклю на сурике). При 176
футеровке барабана на стенде, для затяжки футеровочных болтов применяют специальные гайковерты. Гайковерт установлен на тележке, которая может перемещаться по площадке стенда вдоль барабана.
При футеровке барабана на месте с этой целью применяют пневматические ключи К-51-А. Для удобства барабан мельницы поворачивают так, чтобы работы по монтажу велись в нижней его части. Поворот барабана обычно осуществляют при помощи крана или лебедки. При футеровке цементных мельниц поворот барабана производят с помощью специального стационарного привода. Все зазоры между футеровками цилиндрической части и торцевыми футеровками для предотвращения расклиниваний мелкими шарами и скрапом забивают деревянными планками (или другим материалом). После пуска отремонтированной или вновь установленной мельницы необходимо гайки всех футеровочных болтов, крепящих плиты и колосники, подтянуть несколько раз в течение первых двух суток работы мельницы.
Монтаж футеровок с безболтовым креплением
Футеровки безболтового крепления в конце установленного срока эксплуатации обычно бывают сильно расклиненными и с трудом поддаются разборке. Расфутеровку в этом случае легче начинать перед выгрузкой шаров из барабава. Для этого с каждой футеровочной плиты или клина снимают одну гайку и сильно ослабляют другую. Во время загрузки шаров при вращении барабана футеровочные плиты расшатываются и затем легко разбираются. Иногда при разборке с помощью кислородной резки снимают ряд плит по окружности и ряд плит по длине барабана.
При разборке изношенной футеровки с креплением одним клином барабан устанавливают в такое положение, чтобы клинья были наверху. Отвернув гайки одного клина, выбивают болты, и через болтовые отверстия выбивают клин. После этого футеровочные плиты должны упасть. При этом необходимо тщательно проверить вся ли футеровка отстала от барабана. С этой целью барабан проворачивают на полоборота в ту или другую сторону и только после этого производят осмотр. До этого в барабан залезать опасно, так как может произойти завал рабочих футеровочными плитами.
Монтаж футеровок безболтового крепления отличается значительной сложностью. Рассмотрим последовательность наиболее сложного монтажа футеровок с креплением одним клином по окружности по методу Сызранского завода тяжелого машиностроения. Перед началом монтажа футеровок барабан устанавливают в положение, при котором клиновые плиты, расположенные рядом с клиньями, находятся в нижнем положении (фиг. 117). Затем укладывают по две плиты двух крайних рядов, подкладывая под них
два слоя листового асбеста или другого прокладочного мате- {шала, толщиной 5 мм. Затем поочередно, поворачивая барабан
/IIIII/VV
”啲VIII/л. л
①00〶〶
Фиг. 117. Технология монтажа футеровок с креплением одним клином по окружности барабана.Фиг. 117. Технология монтажа футеровок с креплением одним клином по окружности барабана.
Фиг. 117. Технология монтажа футеровок с креплением одним клином по окружности барабана.
Фиг. 117. Технология монтажа футеровок с креплением одним клином по окружности барабана.
на 30 то в одну, то в другую сторону, укладывают последовательно по две плиты двух первых рядов за каждый поворот. Производитьна 30 то в одну, то в другую сторону, укладывают последовательно по две плиты двух первых рядов за каждый поворот. Производить
на 30 то в одну, то в другую сторону, укладывают последовательно по две плиты двух первых рядов за каждый поворот. Производить
на 30 то в одну, то в другую сторону, укладывают последовательно по две плиты двух первых рядов за каждый поворот. Производить
поворот барабана более, □ем на 30°, нельзя, так как плиты, уложенные без закрепления, могут сползти. Когда плиты займут несколько больше полуокружности, их закрепляют специальными распорками по одной в каждом ряду, как это показано на фиг. 117. Распорка представляет собой трубу с вин- товым домкратом на одном конце (фиг. 118).
После укрепления футеровочных плит распорками барабан поворачивают на 120° и внизу укладывают еще по две плиты
Фиг. 118. Распорка для монтажа футеровок с безболтовым
креплением.
каждого ряда. Поворачивая барабан на 30°, укладывают нослед- ние плиты каждого ряда и устанавливают затяжные клинья. Клинья затягивают болтами, обстукивая кувалдой все уложенные футеровочные плиты. Если при укладке последней плиты пространство между футеровкой и клином велико, то необходимо положить регулировочные прокладки между плитами и между плитами и клином, или же отрегулировать общую длину футеровочных плит по окружности за счет уменьшения толщины асбестовой прокладки. Если, наоборот, бронеплиты окажутся длиннее, то последнюю клиновую плиту подрезают. Болты затяжного клина подтягивают до снятия и после снятия распорок. Затем таким же образом устанавливают плиты новых двух рядов, перенося при этом распорки на эти ряды. Укладка плит более, чем в два ряда, не рекомендуется из-за опасности деформации барабана от воздействия на него распорок.
Монтаж футеровок с креплением двумя, четырьмя клиньями по окружности менее сложен.
Перефутеровку мельниц в случае необходимости можно производить без выгрузки дробящей среды, но это делается по особым инструкциям, разработанным с учетом специфики предприятия и наличия монтажных приспособлений.
Ремонт футеровок
При эксплуатации рудоразмольных мельниц на обогатительных фабриках расколотые футеровочные плиты обычно не ремонтируют и выбрасывают в лом. Взамен вышедших из строя плит устанавливают новые, так как это не представляет большого труда в связи с применением индивидуального болтового крепления. Однако при эксплуатации цементных и углеразмольных мельниц замена вышедших из строя плит новыми при их безболтовом креплении сопряжена с большими трудностями, а иногда и не возможна в связи с нарушением целостности замковых соединений. В этих случаях производят ремонт футеровочных плит. Вместо выпавшей расколотой плиты или ее части ставят вырезанный по форме кусок листа из вальцованной стали. Крепление этого куска производится при помощи сварки с соседними плитами или при помощи болтов к барабану, если в нем есть болтовое отверстие.
Иногда подвергают ремонту еще не полностью износившуюся футеровку мельницы с целью увеличения ее срока службы. На некоторых цементных заводах с целью увеличения срока службы футеровок из углеродистой и маргащовистой стали, их рабочую поверхность наплавляют чугунными электродами. Наплавка производится электродуговым способом переменным или постоянным током при обратной полярности. Для наплавки используют электроды из чугунных прутков диаметром 5—6 мм, изготовленные из обычного серого чугуна. При наплавке переменным током на чугунные электроды наносят обмазку из графита, замешанного
на жидком стекле. Наплавку постоянным током можно производить электродами без обмазки. Толщина наплавляемого слоя должна быть 4—5 мм. Как показал опыт Волховского алюминиевого завода, поверхность футеровки, наплавленная чугуном, становится более износостойкой, чем поверхность из марганцовистой стали.
Наплавку футероввк цилиндрической части барабана производят при постоянной принудительной вентиляции. Наплавку тор* цевой футеровки в барабане производить нельзя, так как ее по
верхность расположена вертикально.
Восстановление изношенной футеровки наплавкой дает значи^ тельную экономию металла и снижает затраты на футеровку болеег чем вдвое.
По данным Волховского алюминиевого завода стоимость элек
тронаплавки футеровки шаровой мельницы Ш-10, включая расходы
на зарплату и наплавочные материалы, равна примерно 450 руб. Стоимость же замены изношенной футеровки новой с учетом зарплаты составляет 3 тыс. руб.
ЛИТЕРАТУРА
Андреев С. Е., Зверевич Е. В и Перов В. А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М・,Госгортехиздат, 1961.•
Андреев С. Е. Наивыгоднейшее число оборотов шаровой мельницы.— «Горный журнал», 1964, № 10.
Андреев С. Е. О внутреннем трении в шаровой мельнице.——《Тор- ний журнал», 1961, № 2.
Арефьев В. А. и Ткачев В. В. Футеровка трубной мельницы. Труды Гипроцемента, XX. М・，Госстройиздат, 1958.
Арефьев В. А. Увеличение срока службы деталей мельниц и дро- билок. — «Цемент», 1955, № 2.
б.Ееренов Д. И. Дробильное оборудование обогатительных и дробильных фабрик. М., Металлургиздат, 1958.
Воронова Н. А., Стовиченко П. И. и Д о л г а л о Г. Н. Износостойкость чугунных и стальных шаров при размоле криворожских железистых кварцитов.——«Горный журнал», 1959, № 11.
Владимиров Н. М. Применение плавленого базальта для изнашивающихся деталей оборудования электростанции.——«Электрические станции», 1949, № 7.
Денев С. И. О работе шаровой мельницы при сверхкритических скоростях. — «Цветные металлы», 1962, № 7.
Давыдов Б. Л., Скородумов Б. А. Динамика горных машин. М., Госгортехиздат, 1961.
Е г е р м а н У. Ф. Ремонт и замена брони шаровых мельниц. — «Энергетик», 1960, № 4.
Зверев Н. П. Работа бронеплит шаровых барабанных мельниц.— «Электрические станции», 1949, № 5・
Крагельский И. В. Трение и износ. М., Машгиз, 1962.
Козьмин Ф. К. Монтаж и эксплуатации дробильно-размольного оборудования обогатительных фабрик. М., Металлургиздат, 1957.
Крюков Д. К. Графоаналитический метод выбора формы профиля футеровочных плит шаровых мельниц. — «Горный журнал», 1959, № 4.
Крюков Д. К. Графоаналитический метод определения мощности приводного двигателя шаровой мельницы.——«Горный ?курнал», 1959, № 1.
Крюков Д. К. Статический момент шаровых мельниц при пуске.—— «Горный журнал», 1959, № 4.
Левенсон Л. Б. и Прейгерзон Г. И. Дробление и грохочение полезных ископаемых. М., Гостоптехиздат, 1940.
Маргулис В. С. и Л и т к о в а А. В. Технико-экономические показатели измельчения руды на горнообогатительных комбинатах Кривбасса. — «Горный журнал», 1963, № 7.•
Несвижский О. А. Производство мелющих тел шаровых мельниц. М., Машгиз, 1961.
Олевский В. Наивыгоднейший размер шаров для шаровых мельниц. —«Горный журнал», 1948, № 1.
Перов В. А. и Бранд В. Ю. Измельчение руд. М., Металлургиздат, 1950.
Хватов Ю. А. Опыт работы обогатительной фабрики ЮГОКа.— «Горный журнал», 1958, № 11.
24・ Хватов Ю. А. и Поляков Н. А. Эксплуатация нового 0601 а- тительного оборудования. - «Горный журнал», 1962. № 4.
Н а 1 b а г t G., F г е i m a m V. Le revetement du breuer boulets Revue des Materiaux Outobre 1955.
Windolph Frank G. Performance oF shell Liners in Ball Mills. Mining Engineering, August 1956
Myers I. F., Lewis F. M. Progress Report on Grinding at Fen- nessee. Copper Company «Mining Engineering», November, 1950.
28・ H а г d i ng H., Ferguson R. C. «Mining Engineering» 1950 N 11.
29・ The Canadian Mining and Metallurgical bulletin, 1959 N 568.
Notes on Ball and Rod Mill Giener Practice in the Norauda Organisation The Canadian Mining and Metallurgical, November 1950.
pа篠 ^2425-30'm38-45-475(>雷60,68'70,我89494"驳112窗 ^s 擺 ^^ mpа篠 ^2425-30'm38-45-475(>雷60,68'70,我89494"驳112窗 ^s 擺 ^^ m
pа篠 ^2425-30'm38-45-475(>雷60,68'70,我89494"驳112窗 ^s 擺 ^^ m
pа篠 ^2425-30'm38-45-475(>雷60,68'70,我89494"驳112窗 ^s 擺 ^^ m
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Теория шаровых мельниц и их работа’
Режимы работы дробящей среды“
Усилия, возникающие между барабаном и дробящей средой при водопадном режиме работы L ......
Усилия, возникающие между барабаном и дробящей средой при каскадном режиме работы . . . .^
Экспериментальное определение усилий, возникающих между дробящей средой и барабаном мельницы
Рабочая скорость вращения барабана мельницы Полезная мощность шаровой мельницы Дробящая среда ・・二 Сегрегация дробящей среды Способы самосортировки дробящих тел
Влияние основных конструктивных элементов мельницы на ее работу
Конструкции футеровок Назначение и классификация футеровок;....
Футеровки цилиндрической части барабана Футеровки торцевых частей барабана Футеровка цапф барабана Прокладки футеровок •" Материал футеровок
Технико-экономические показатели работы футеровок
Анализ профиле黄 футеровок
Понятие о необходимом коэффициенте сцепления футеровки . . • Метод изменения необходимого коэффициента сцепления футеровки Определение необходимых коэффициентов сцепления футеровок различных профилей 工
Зависимость необходимого коэффициента' сцепления футеровки от размера дробящих тел
Теоретическое определение профилей постепенного износа футеровок Опытные данные о профилях износа футеровок Сроки службы футеровок с разными необходимыми коэффициентами сцепления
4・ Влияние профиля футеровки на работу мельницы ........ Влияние профиля футеровки на режим работы дробящей среды Экспериментальная установка для исследования режимов работы дробящей среды：••・•_
Исследование профилей футеровок на модели шаровой мельницы Влияние профиля футеровки на режимы работы приводных механизмов мельницы
Причины износа футеровок
Недостатки применяемых футеровок и предъявляемые к ним требования
Стр.
Износостойкие футеровки 163
Построение износостойкого профиля футеровки и выбор его шага ]63
Выбор основных размеров футеровочных плит 165
Износостойкие самосортирующие футеровки ..170
Пути усовершенствования футеровок 173
Монтаж и ремонт футеровок 175
Методы ремонта мельниц 175
Монтаж футеровок с болтовым креплением 176
Монтаж футеровок с безболтовым креплением 177
Ремонт футеровок 179
Литература 181
Редактор издательства июк. Л. В. ОтдельноеТехнический редактор Г. В. Смирнова- Корректор Г. И. СуроваПереплет художника Ю. И. Соколова
Сдано в производство 24/VII 1964 г. Подписано к печати 1/III 1965 г. Т-03712.
Тираж 2300 экз. Печ. л. 11,5. Бум. л. 5,75.
Уч.-изд. л. 11,5.Темпл ан 1964 г., N 511. Формат 60 х 90,/ie- Зак. 20 4 3.
•Цена 68 коп.
Ленинградская типография № 14 «Красный Печатник» Главполи графпромаГосударственного коми^ет^ Совета Министров СССР по печати. Московский проспект, 91.
сцепления названы предельными значениями коэффициента трения.
Д.К.КРЮКОВ
VTEPOBKH ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦ
Д. К. КРЮКОВ
ФУТЕРОВКИШАРОВЫХМЕЛЬНИЦ
ИЗДАгРЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОЕНИЕ4*Москва 1965
УДК 621.926.5
В книге приведены классификация, конструктивные особенности, основные сведения по теории, расчету и работе шаровых мельниц. Рассмотрены конструкция и работа футеровой, влияние футеро- вок на режим работы дробящей среды, производительность мельниц и качество измельчения материала; даны рекомендации по выбору наиболее износостойких профилей футеровочных плит, изложен метод анализа работы и расчета износостойких профилей футеровочных плит.
Книга предназначена для конструкторов и научных работников, занятых иссл едованием, конструированием, а также эксплуатацией шаровых мельниц в различных отраслях промышленности.
Рецензент В. В. Штром