2.6. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ СМ
Заданный срок службы мельниц обеспечивается тем, что все ее детали и узлы проектируются и рассчитываются так, чтобы они надежно работали как с требуемой номинальной нагрузкой, так и с возможными в экс- сплуатации перегрузочными режимами. Все детали в узле и узлы мельницы находятся в тесной взаимосвязи, вследствие чего оценка конструкции и расчет любой детали или узла зависят от особенностей соседних деталей и узлов.
Основные параметры мельницы. Определяющим параметром СМ является диаметр размольного стола, который при заданной производительности находят из формул, приведенных в гл. 4. Вычисленный диаметр стола D для валковых и роликовых мельниц принимается по максимальному размеру зоны размола, т. е. по крайним точкам большого диаметра валка или ролика. В зависимости от диаметра стола определяются и другие конструктивные размеры мельницы.
Диаметр валка (наибольший) принимается максимально возможным по условию размещения его на столе в средней части мельницы. Для двухвалковых мельниц с плоским столом типа МВС Dв=0,76D. Для мельниц типа LM Dв=0,8D, для MPS DB=0,61D. Для мельниц со слабоваклонным столом и тремя роликами (типа МРС-240) рекомендуется £)в=0,47£). Проведенное сопоставление [33] двух мельниц типов LM и MPS с одинаковыми валками показало, что при диаметре валков 1500 мм (что соответствует мельницам LM-18 и MPS-180) производительность обоих типов одинакова. При балках с меньшим диаметром все показатели работы мельницы типа MPS лучше, чем у типа LM. Для мельниц с диаметром валка больше 1500 мм зависимость производительности от диаметра валка пока не выяснена.
У МШС определение диаметра стола, а также диаметра и числа шаров ведут иначе: сначала по (4.18), задавшись диаметром шара dш, рассчитывают диаметр стола D. Ряд диаметров шаров, принятый за рубежом, имеет размеры 267, 530, 650, 750, 1150 мм. Диаметр стола подбирают исходя из условия получения необходимой окружной скорости и на средней линии расположения шаров по окружности, размещения целого числа основных шаров и возможности замены их шарами меньшего размера.
Определение основных размеров среднеходных мельниц по формулам гл. 4 следует проводить только для указанных типов мельниц. Если изменить, например, количество валков или наклон стола, то принятые соотношения могут измениться. Иначе говоря, эти формулы полностью не раскрывают зависимостей производительности мельницы от многих ее параметров: частоты вращения стола, числа валков, диаметра валка и длины его образующей, высоты размалываемого слоя угля, степени циркуляции угля в мельнице, давления валков на слой угля и др. Отсутствие этих зависимостей затрудняет проектирование новой мельницы, поскольку рекомендованные для расчета производительности формулы дают ориентировочные значения. При определении производительности мельницы по формулам (4.14), (4.16) —(4.18) нужно вносить поправку на насыпную массу размалываемого топлива, так как в среднеходных мельницах под валками допускается определенный объем топлива, а производительность ее дается в единицах массы. Удельная насыпная масса углей, пригодных к размолу в ОМ, колеблется в пределах от 0,83 до 1,07, что может дать наибольшую погрешность в расчете производительности, равную 1,07:0,83=1,29. Формулы (4.14), (4.16) — (4.18) составлены для размола с насыпной плотностью угля 0,89 т/м3 , что уменьшает погрешность до 7—20%.
Производительность среднеходной валковой мельницы прямо пропорциональна длине образующей валка LB.
Максимальное значение этой величины определяется возможностью вписывания валка в полученные размеры стола, углом наклона оси валка и диаметром центральной трубы возврата из сепаратора (рис. 2.46).
Для валковых среднеходных мельниц LB получается в пределах (0,15—0,2) D, причем для мельниц с горизонтальным столом легче получить ближе к 0,2D, а для мельниц с наклонным столом LB — к 0,15D. Кроме прямого влияния на производительность мельницы от размера образующей валка зависит скольжение его по отношению к столу.
Частота вращения стола в прямой пропорции влияет на производительность мельницы. Максимальную частоту вращения стола для каждого типа мельницы необходимо выбрать такой, чтобы со стола не сбрасывалось топливо, не прошедшее хотя бы 1 раз под валком. Условия нахождения размалываемого топлива на столе валковой мельницы рассматриваются при действии на него центробежной силы. Принимается общий случай, когда стол имеет наклон с углом β (рис. 2.47).
Рис. 2.47. Схема к условиям нахождения размалываемого материала на столе.
Расположение точек А и В одинаковых линейных скоростей валка и стола для общего случая определяется по формулам:
где пв — частота вращения валка, об/мин; остальные обозначения даны на рис. 2.46.
Кусок размалываемого топлива будет перемещаться под действием равнодействующей силы R, которая равна:
(2.18) где Ро — центробежная сила, гс; G"— нормальная составляющая веса куска угля, гс; Go — вес куска угля, гс; f— коэффициент трения.
Преобразовав (2.18) и подставив в нее значения:
(2.19)
и
(2.20) получим:
(2.21)
где т — масса куска угля, г; r0 — расстояние от оси стола до центра тяжести куска, м; и — линейная скорость движения куска угля, м/с.
Принимая среднее значение размера куска угля, допустимое к размолу в СМ, равным 10Х10X10 мм, при максимальном диаметре стола для мельниц выпускаемых типов получаем при f=0,1 и 0,3 значения равнодействующей силы R, приведенные в табл. 2.19.
Таблица 2.19
Значения силы R, действующей на кусок угля при вращении размольного стола, гс
Тип мельницы | Коэффициент трения | |
f = 0,3 | 1 = 0,1 | |
MBC-I40A | 1,48 | 1,66 |
МРС-240 | 2,03 | 2,37 |
МРС-179 | 0,58 | 0,59 |
Примечание. Сила R для MPG-240определена из условия максимальной частоты вращения стола.
По значениям R можно судить о правильности выбранной частоты вращения стола. По опыту эксплуатации известно, что мельницы типа MPC-179 практически не имеют провала угля; мельницы типа МВС-140А имеют незначительный провал, особенно на режимах,
несколько превышающих расчетные. Поэтому при определении частоты вращения стола при f=0,l для валковых мельниц предлагается принимать R<1,66. Формула для определения линейной скорости куска угля на максимально удаленной точке стола имеет вид:
(2.22)
Частота вращения стола принимается в зависимости от его линейной скорости и в зоне размола, оптимальные значения которой для разных типов мельниц установлены практикой и равны для двухвалковых мельниц 3,0—4,5 м/с; трехроликовых мельниц со слабонаклонным столом 5,3—6,0 м/с; трехроликовых мельниц с конической чашей 7,5—9 м/с; для МШС 6—8,5 м/с.
Замечено, что с увеличением размеров мельницы линейную скорость и следует брать тем большей, чем больше типоразмер мельницы. В [6] скорость для валковых мельниц с плоским столом рекомендуется принимать постоянной и равной 3 м/с, что правильно только для мельниц малого размера производительностью до 10 т/ч.
Исследованиями мельниц фирм «Леше» и «Пфейфер» в ФРГ [33] была установлена зависимость между давлением валка Gв, его линейной скоростью вращения и, шириной валков Lв и их числом р вида:
(2.23) где К — некоторый условный показатель, кгс-с/м2 , определяемый по графику рис. 2.48. На этом же графике для сравнения нанесены значения К для мельниц типа МВС.
Рис. 2.48. Показатель К для валковых мельниц.
X — для мельниц типа MPS; —Δ------------------
для мельниц типа LM; —О-------------------- для мельниц типа МВС;----------------- — для мягких материалов; для материалов средней твердости.
По зависимости (2.23) можно определить частоту вращения стола для валковых мельниц.
Выбор числа валков связан с типом мельницы. Зарубежные фирмы изготовляют мельницы с двумя, тремя и четырьмя валками. При разном числе валков СМ, как правило, различаются конструктивно. Фирма «Раймонд» изготовила опытную мельницу с количеством валков, увеличенным до шести. При доводке этой мельницы расчетных характеристик добиться не удавалось. Когда один из валков вышел из строя, его и пятый сняли, оставив в мельнице четыре валка. После такого изменения мельница достигла расчетных показателей и даже превзошла их.
Поскольку производительность мельницы зависит от многих факторов, в том числе от усилия нажатия на валок, окружной скорости, высоты и плотности размалываемого слоя, крупности и твердости угля, количества и давления транспортирующего воздуха, расчетной формулы для определения числа валков пока не предложено. Общая нагрузка на валок, которая складывается из натяжения пружин, а также массы валка и его оснастки, для мельниц с плоским столом и двумя валками в среднем на 75% выше, чем у мельниц типа MPS с тремя валками.
