Методические указания к лабораторным работам, самостоятельной работе и курсовому проектированию по курсу «Основы проектирования и оборудование заводов тнсм» направления подготовки бакалавра 240100 (стр. 2 из 5)
Рассмотренные теории не раскрывают всех весьма сложных процессов, происходящих при измельчении материала, но дают возможность рационально решать вопросы, связанные с созданием и совершенствованием дробильно-помольных машин. В соответствии с рассмотренными теориями, создаваемые дробильно-помольные машины должны быть непрерывного действия (измельченный материал из них удаляется, как только он достигает определенной степени измельчения) и работать в замкнутом цикле с сортировочными устройствами и хорошо поставленной аспирацией. В них следует подавать материал определенного объема или массы с наименьшим сопротивлением, возникающим усилиям (в виде удара, изгиба, истирания или их комбинаций), регулировать измельчающие усилия в соответствии с объемами, массами, прочностью измельчаемого материала и т. д.
Классификация дробильно-помольных машин
Дробильно-помольные машины и могут быть классифицированы по следующим признакам.
По технологическому назначению: машины первичного измельчения, в которые материал поступает непосредственно из склада или карьера; машины вторичного измельчения, в которые поступает материал, уже прошедший первичное измельчение.
По величине конечного продукта: дробилки − машины, измельчающие материал до величины частиц более 0,5 мм; мельницы− машины, измельчающие материал до величины частиц менее 0,5 мм.
По принципу действия и конструктивным особенностям:
щ е к о в ы е д р о б и л к и с простым и сложным движением подвижной щеки; первые измельчают материал раздавливанием и истиранием при периодическом приближении подвижной щеки к неподвижной;
к о н у с н ы е д р о б и л к и с подвижным валом и неподвижной осью; эти дробилки измельчают материал раздавливанием и изгибом при постоянном приближении к неподвижному конусу поверхности подвижного конуса, который совершает поступательные движения в горизонтальной плоскости или круговые движения, эксцентричные относительно внутренней поверхности неподвижного конуса;
в а л к о в ы е д р о б и л к и измельчают материал в основном раздавливанием, частично истиранием, ударом или изгибом между двумя вращающимися навстречу друг другу валками с гладкой, рифленой, ребристой или зубчатой поверхностями;
с т р у г а ч и измельчают материал ножами, закрепленными на вращающемся горизонтальном или вертикальном диске;
б е г у н ы измельчают материал раздавливанием и истиранием между цилиндрической поверхностью каткой и плоской поверхностью чаши;
д е з и н т е г р а т о р ы измельчают материал ударами быстро вращающихся жестко закрепленных молотков − бил;
м о л о т к о в ы е д р о б и л к и измельчают материал ударами и частично истиранием быстро вращающихся шарнирно или жестко закрепленных молотков;
с т р у й н ы е м е л ь н и ц ы измельчают материал в помольной камере в результате ударов летящих навстречу друг другу частиц, поступающих в нее с большой скоростью и под большим давлением;
к о л ь ц е в ы е м е л ь н и ц ы измельчают материал раздавливанием и истиранием между криволинейными поверхностями − кольцевой дорожкой и роликами или шарами;
б а р а б а н н ы е в р а щ а ю щ и е с я и в и б р а ц и о н н ы е м е л ь н и ц ы измельчают материал ударами и истиранием свободно падающих мелющих тел, последние поднимаются во вращающемся барабане под действием центробежной силы, а в вибрационных − в результате вибрации барабана.
Материал может измельчаться мокрым (с добавлением воды) и сухим способами, в замкнутом и открытом цикле. При замкнутом цикле измельченный материал направляется в сортировочные устройства, откуда куски или частицы недостаточной тонкости возвращаются для повторного измельчения, а материал с необходимой величиной частиц используется по назначению. При открытом цикле измельченный материал направляется в машины или аппараты для дальнейшей переработки или используется как готовый продукт.
Сырьевые материалы, добавки и топливо измельчают для увеличения поверхности взаимодействия, что необходимо для обеспечения технологических процессов как в технологии силикатных и неорганических материалов, так и в любой другой технологии. Как известно, на дробление и тонкое измельчение материалов расходуется до 80% электроэнергии, потребляемой при производстве силикатных материалов. Правильный выбор схем и оборудования для дробления и помола обеспечивает уменьшение расхода электроэнергии и снижение стоимости продукции. Поэтому основной целью настоящих методических указаний является получение студентами практических навыков работы с оборудованием для измельчения материалов и закрепление теоретических знаний по курсу «Оборудование заводов ТНСМ».
Цикл лабораторных работ включает подробное изучение конструкций различных видов оборудования для измельчения материалов, овладение методикой расчета аппаратов, анализ основных показателей работы аппарата и оптимизации его рабочих характеристик.
Лабораторная работа № 1
Определение минимальной энергии разрушения материалов
При измельчении с помощью ударной нагрузки сопротивление измельчаемого материала разрушению характеризуется энергией начала разрушения кусков материала. Это минимальная энергия удара груза с плоской ударной поверхностью по куску материала, которая вызывает его разрушение на несколько частей. Чтобы дробящее тело могло разрушить материал, его энергия в момент удара должна быть больше или равна энергии начала разрушения кусков: ЕТ ≥ Е0.
Минимальная энергия начала разрушения Е0 измельчаемого тела зависит от природы материала, его механических свойств и размеров. Величину этой энергии определяют опытным путем на копре с вертикально падающим грузом (рис.2).
 Рис.2 Копер с падающим грузом: 1 – опорная плита; 2 – наковальня; 3 – стойка; 4 – лебедка; 5 – сбрасыватель; 6 – трос; 7 – ролики; 8 – направляющие груза; 9 – защелка; 10 – груз. |  Рис.3. График зависимости энергии начала разрушения материала от размера его частиц: 1 – базальт; 2 – апатитовая руда; 3 – фосфоритная руда; 4 – цементный клинкер. |
Высота подъема груза фиксируется положением сбрасывателя. При подъеме груза 10 свободный рычаг защелки 9 встречает на своем пути выступ сбрасывателя 5 и отклоняется вниз. Защелка соскакивает с захвата, и груз 10 падает на наковальню 2 по направляющим 8.
Энергия падающего груза в каждый рассматриваемый момент времени определяется по формуле
(1)где q – вес груза; w – скорость движения в рассматриваемый момент.
В случае свободного падения тела, когда его начальная скорость равна нулю, скорость падения в каждый рассматриваемый момент времени определяется по закону Ньютона:
(2)где h – высота падения.
Из выражения (1) и (2) имеем:
(3)Следовательно, на копре энергия падающего груза зависит от его веса и высоты падения. Вес груза в опытах остается постоянным, а высота его падения устанавливается с помощью сбрасывателя 5.
Методика определения минимальной энергии начала разрушения материала состоит в следующем. Отбирают несколько кусков данного материала кубообразной формы примерно одинаковой величины. Образец (кусок) помещают на наковальню, а сбрасыватель устанавливают на высоту 5 см от поверхности образца. Если сброшенный с установленной высоты груз не разрушил образец, высоту падения постепенно увеличивают и опыт повторяют до тех пор, пока образец не разрушится, то есть пока энергия удара груза не станет меньше разрушающей.Эту энергию и принимают за минимальную разрушающую для данного размера куска материала. Так как куски материала одного и того же размера могут иметь различную прочность, результаты, полученные для испытанного образца, проверяют на других кусках того же размера. За минимальную энергию разрушения материала принимают максимальную из всех величин, полученных при проверке.
Чтобы получить график зависимости минимальной энергии начала разрушения от размера разрушаемых частиц, опыт проводят на образцах различных размеров. На рис. 3 представлены графики зависимости Е0 от d для некоторых материалов.
Выводы по работе: сравнить энергию разрушения исследуемого материала с известными (рис.3).
Лабораторная работа № 2
Изучение устройства и работы щековой дробилки со сложным движением подвижной щеки
В промышленности строительных материалов щековые дробилки находят большое распространение для первичного (грубого) дробления материалов.
Принцип действия щековой дробилки состоит в измельчении материала раздавливанием при периодическом приближении подвижной щеки к неподвижной.
Основная классификация щековых дробилок осуществляется по характеру движения основного рабочего органа – подвижной щеки. Это дробилки с простым движением подвижной щеки и со сложным.
Лабораторная работа направлена на изучение устройства и работы щековой дробилки со сложным движением подвижной щеки (рис.4).
Рис. 4 Щековая дробилка со сложным движением подвижной щеки