4. Расчётная часть.

4.1. Расчёт технических параметров мельницы 3,2х15м.

1. Определяем «световой» диаметр мельницы

(1)

2. Критическая частота вращения барабана

(2)

3. Рабочая частота вращения барабана

(3)

4. Рабочая длина барабана

(4)

где L_б – длина барабана (м)

Е – число решеток

S_рем – толщина выходной решетки (м)

5. Масса мелющих тел загружаемых в мельницу [формула 4]

(5)

где k_з=0,2…0,4 – коэффициент заполнения мельницы мелющими телами. Принимаем k_з=0,3

k_р – коэффициент разрыхления мелющих тел. Принимаем k_р=0,575

ρ_ст=7,7…7,9 т/м³ – плотность стали. Принимаем ρ_ст=7,82 т/м³

Принимаем m=140 т.

6. Рабочий объем барабана [формула 3]

(6)

7. Проверочный расчет производительности при рассчитанных и принятых параметрах [формула 1]

(7)

где k – коэффициент учитывающий тонкость помола материала

При остатке на сите № 0,08 = 8% k = 0,912

g – удельная производительность мельницы при помоле клинкера

Принимаем g = 0,038 т/кВт ч

Полученный результат удовлетворяет требованиям задания.

6. Мощность приводного электродвигателя

8.1. Вес мелющих тел

(8)

где g=9,8 м/с² – ускорение силы тяжести, м/с²

8.2. Мощность главного электродвигателя [3; 67]

(9)

где R_св – «световой» радиус мельницы, м

η₁=0,85…0,94 – КПД мельницы, принимаем η₁=0,85

η₂=0,85…0,98 – КПД привода мельницы, принимаем η₂=0,89

(10)

По рассчитанной величине мощности [2; 18] выбираем электродвигатель марки СДМ 2000-100 мощностью Р_дв=2000 кВт, частота вращения ротора n_дв=100 мин^-1.

9. Мощность вспомогательного электродвигателя

(11)

где η₃=0,8…0,9 – КПД вспомогательного привод, принимаем η₃=0,82

n_всп=0,0025…0,0033 с^-1 – частота вращения барабана от вспомогательного привода, принимаем n_всп=0,003 с^-1.

По рассчитанной величине мощности 26,9 кВт выбираем электродвигатель марки 4А200L8У3 мощностью Р_дв.св=30кВт с частотой вращения ротора n_дв.всп.=735 мин^-1.

4.2. Кинематический расчет привода мельницы 3,2х15м.

10. Разрабатываем и чертим кинематическую схему привода

1 – электродвигатель главный;

2 – муфта упругая;

3 – редуктор главный;

4 – промежуточный вал;

5 – разгрузочный патрубок;

6 – радиально-упорный подшипник;

7 – разгрузочное днище с полой цапфой;

8 – барабан;

9 – днище загрузочное с полой цапфой;

10 – радиальный подшипник;

11 – муфта кулачковая непостояннозамкнутая;

12 – вспомогательный редуктор;

13 – муфта упругая;

14 – электродвигатель вспомогательный.

Рис. 3. Кинематическая схема привода мельницы 3,2х15м.

10.1. Определяем расчетное передаточное число главного привода редуктора

0,270 с^-1=16,2 мин^-1

(12)

где n – рабочая частота вращения мельницы расчетная в мин^-1

По расчитанному передаточному числу по справочнику [6;112] выбираем редуктор марки РЦО-250 с передаточным числом U_ред.гл=5,9 и способного передавать мощность Р_ред.гл = 26,1 кВт, при тяжелом режиме работы.

10.2. Уточняем частоту вращения мельницы от главного привода

(13)

10.3. Определяем общее передаточное число от вспомогательного привода

(14)

где n_всп = 0,15…0,2 мин^-1 – частота вращения мельницы от вспомогательного привода. Принимаем n_всп = 0,18 (0,003·60).

10.4. Определяем требуемое расчетное передаточное число вспомогательного редуктора

(15)

По рассчитанному передаточному числу по справочнику С.И. Данюшевский «По проектированию цем. заводов» выбираем редуктор марки РЦЧ-633 с передаточным числом U_{всп.ред}=633 и способного передавать мощность Р_всп.дв=28,3кВт.

10.5. Уточняем частоту вращения мельницы от вспомогательного редуктора

мин^-1 (16)

11. Расчет барабана мельницы на прочность

11.1. Выбираем в качестве материала на прочность для корпуса мельницы сталь 09Г2С (ГОСТ 1918-73) [4; 118] которая имеет предел прочности δ_в=450 МПа, предел текучести δ_т=290 мПа [6;88]

11.2. Определяем допускаемые напряжения в сечении барабана учитывая, что корпус работает совместно на изгиб и кручение.

11.2.1. Предел выносливости для стали 09Г2С при закономерной нагрузке [5; 123]

(17)

11.2. Определяем коэффициент запаса прочности [5; 123]

(18)

где n₁ – коэффициент ответственности [5; 123]

n₂ – коэффициент режима работы [5; 123]

n₃ – коэффициент учитывающий надежность материала [5; 123]

n₄ – коэффициент учитывающий состояние поверхности детали и концентрацию напряжений [5; 123]

11.2.3. Допускаемое напряжение

(19)

11.3. Определяем вес корпуса барабана

Принимаем толщину корпуса δ=35 мм.

11.3.1. Наружный диаметр корпуса

(20)

11.3.2. Вес корпуса

(21)

11.4. Сила тяжести вращающихся частей мельницы

11.4.1. Сила тяжести измельченного материала [1; 124]

(22)

11.4.2. Сила тяжести загрузочного днища в сборе [6; 115]

(23)

11.4.3. Сила тяжести разгрузочного днища в сборе [6; 115]

(24)

11.4.4. Сила тяжести футеровки и перегородок [6; 114]

(25)

11.4.5. Сила тяжести муфты и приводного вала [6; 115]

(26)

где m – масса соответствующих узлов, т

11.4.6. Общая сила тяжести вращающихся частей мельницы [1; 128]

(27)

11.5. Определяем центробежную силу, возникающую при вращении барабана от мелющих тел и материала, находящегося на круговой траектории

(28)

Рис. 2. Схема к расчету корпуса мельницы

11.6. Сила тяжести мелющих тел и материала, находящихся на круговой траектории [1, 124]

(29)

11.7. Определяем равнодействующую центробежной силы F_ц и силы тяжести мелющих тел и материала [1; 128]

(30)

Рис. 3. Схема к расчету на прочность барабана на мельницы

11.8. Равнодействующая силы Q и силы тяжести вращающихся частей мельницы [1; 128]

(31)

11.9. Определяем результирующую силу, равную проекции Q_равн на вертикальную ось мельницы [1; 128]

(32)

11.10. Определяем изгибающий момент Q_рез

Принимаем приблизительно что Q_рез приложена в средней части барабана [1; 128]

Рис.4. Схема к расчету корпуса на прочность

(33)

где L_м – расстояние между центрами опор, м

L_м=17,512 м.

11.11. Крутящий момент воспринимаемый барабаном [1; 129]

(34)

11.12. Приведенный момент [1; 129]

(35)

11.13. Определяем осевой момент сопротивления сечения корпуса [7; 107]

(36)

11.14. Определяем напряжения возникающие в сечениях корпуса [1; 129]

(37)

где 0,8 – коэффициент учитывающий ослабления корпуса вырезами под люки и отверстия под футеровочные болты

Прочность барабана удовлетворяет требованиям т.к. см. формулу [11.2.3]

12. Удлиннение корпуса мельницы

(38)

где α=0,000012 – коэффициент линейного расширения стали

t₀ – температура мельницы в нерабочем состоянии, град.

t₁ – максимальная температура мельницы при помоле клинкера, град t=200⁰

L_м = 17,512 м = 17512 мм