ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 130
Скачиваний: 0
На рис. 96 показана схема расположения шаров и приложения сил в барабане шаровой мельницы, работающей в лавинообразном режиме, из которой видно, что момент силы тяжести М ш, создавае мый шарами, относительно оси мельницы, проходящий через точку О, будет равен:
M m = G m • О С • sin 0
где Ѳ — угол, на который поворачиваются шары при стационарном режиме работы мельницы, остающийся неизменным в процессе дис пергирования.
Известно, что потребляемая электродвигателем мощность N (в кВт), крутящий момент М и число оборотов п связаны зависи мостью:
, |
М п |
(79) |
|
k |
975 |
||
|
Момент массы шаров стремится их вернуть, а вместе с ними и ба рабан мельницы, в равновесное состояние. Поэтому для того чтобы мельница вращалась с определенной скоростью, электропривод должен создавать вращающий момент М = FRBli, равный по абсолютной величине, но имеющий противоположный знак.
Масса шаров определяется соотношением:
тт Т
<?ш= фш— 7,внб |
(80) |
где фш— степень заполнения объема мельницы шарами (доля объема);
DBH— внутренний диаметр барабана; |
LBH— внутренняя длина ба |
|||
рабана; б — объемная (насыпная) |
плотность |
шаров. |
S ADC |
|
Центр тяжести сегмента массы шаров ОС и его площадь |
||||
можно определить из следующих уравнений: |
|
|
||
7?Ін ! |
|
|
тг /)2 |
|
о с = - 1 |
^ A D C — Vw |
|
||
л ---- |
|
|||
Л DC |
|
|
|
|
Обычно расчет рабочего числа оборотов барабана шаровой мель |
||||
ницы проводят по формуле (77) [276, |
277]. Однако, как указывается |
|||
в работе [290], при определении |
мощности, |
затрачиваемой на под |
||
держание массы шаров в положении, |
определяемом углом Ѳ, |
в фор |
||
мулу следует подставлять не расчетное число оборотов барабана, а относительное число циклов оборачиваемости шаров. При этом учитывается степень скольжения шаров КСк шаров относительно стенок барабана. Тогда фактическое число оборотов барабана будет:
п к р . т |
= 42,4 |
(81) |
|
V sin ОС |
|||
|
Ѵі)ЫІsiпф |
где ф — угол трения.
Значение полезной мощности, затрачиваемой на поддержание массы шаров в положении, определяемом углом Ѳ, можно получить,
251
■если учесть выражения (79), (80) и (81). После элементарных преоб разований члены суммы в формуле (78) примут вид:
іѴ „= 4,62-^- \|э V Dsn sin3 |-s in 0 Ksinq> |
(82) |
|
Ф ш |
£ |
|
Nn = 3,26(7шф 1> Z)BH |
(83) |
|
Работа А (в кгс-м), затраченная на сообщение поднятым шарам (имеющим в конце подъема скорость V) соответствующей этой ско рости кинетической энергии, определяется (с учетом скольжения шаров) выражением:
л = |
СшЛРвцИф /siil(p2 |
т > |
|
2?602 |
|
Тогда расход мощности N Kmэ (в кВт) будет: |
|
|
NK, э = |
2,32- Ю-вСшйІи/гІ sin ф |
(85) |
Значение N Tp определяют в зависимости от кинематической схемы привода мельницы; потери в электродвигателе 7ѴДв — по его рабочим характеристикам [291]. Известно, что у асинхронных двигателей малой мощности величина 7ѴДВ составляет 20—25% их номинальной мощности, у более мощных двигателей эта величина уменьшается до
15%.
Ниже приведены результаты расчета потребляемой мощности, произведенного с учетом формул (82), (83) и (85), для промышленной шаровой мельницы емкостью 4 м3 при ее загрузке металлическими шарами диаметром 30 мм (фактическое число оборотов щ = 55% от критического теоретического [290]):
фш> |
% ........................ |
. . . . |
10 |
15 |
20 |
25 |
Лгп, |
к В т ........................ |
. . . . |
5,63 |
8,08 |
10,4 |
12,6 |
ТѴ'п, к В т ....................... |
. . . . 4,37 |
7,55 |
9,82 |
10,9 |
||
N к. э, кВт ................ |
. . . . |
0,06 |
0,09 |
0,12 |
0,15 |
|
NK э |
• • . . . . |
0,60 |
0,57 |
0,59 |
0,64 |
|
л^+лг; - 100’ % |
||||||
Величины N K3, как видно из приведенных данных, весьма незна чительны, и при использовании формулы (78) для практических рас четов ими можно пренебречь.
Использование расчетных формул (82) и (83) затрудняется необ
ходимостью экспериментального определения зависимости |
Ѳ, К ск |
и ф от фш. Поэтому автором работы [290] получена формула, |
которую |
можно применять при расчетах Nâ и ТѴд, не прибегая к использованию экспериментальных данных. С целью получения такой формулы про изведен ряд следующих преобразований. Значения sin3 (у/2) sin ѲJ^sin cp, входящие в формулу (82), с достаточной для практических целей точ ностью можно заменить выражением 0,019 + 0,72 фш, что подтвер ждается следующими данными:
Фш’ |
% ............................................... |
|
. . . |
15 |
20 |
25 |
|
sin3 (y/ 2) sin Ѳ V sin ср (а) . . . . |
. . . |
0,126 |
0,163 |
0,196 |
|||
0,019 %0,72фш ( б ) ........................... |
|
. . . |
0,127 |
0,163 |
0,199 |
||
а —б |
. |
. . . |
0,8 |
0,0 |
-1 ,5 |
||
- а |
‘ I00’ % |
||||||
|
|
|
|
|
|||
252
На основании работ [282, 285] были установлены значения углов
Ѳ и величины степени скольжения KZK массы шаров в барабане при различных срш:
фш. % .............................................................................. |
10 |
15 |
20 |
Ѳ, ° .................................................................................. |
38 |
39 |
40 |
£ с к .................................................................................... |
2,69 |
2,65 |
2,62 |
На основании этих экспериментальных данных по соотношению
Пф/икр |
т = |
1/УІзіпф = К ск был определен коэффициент трения / = |
||||
= tg ф, |
значения которого приведены ниже: |
|
|
|||
Фш- |
% |
........................... . . . . 10 |
15 |
20 |
25 |
|
ф. |
° ............................... |
|
8° 10' |
8° 20' |
8° 30' |
|
/ |
|
................................... |
|
0,1435 |
0,1465 |
0,1495 |
|
|
|
|
0,0015 |
0,0015 |
0,0045 |
^ |
. 1 0 |
0 , % ______ |
1,0 |
1,0 |
3,0 |
|
Для значений фш= 10—20% можно |
с достаточной точностью |
||||
для практических расчетов |
принять |
/с = |
0,145. |
определения |
N„ |
G учетом изложенного |
выведена |
формула для |
|||
(в кВт): |
|
|
|
|
|
п 4” |
п — (0,09 |
6,54фш) |
22вн |
(86) |
|
|
|
|
Фш |
|
|
фш, |
Результаты экспериментов, по определению зависимости іѴп от |
проведенных на шаровых мельницах объемом 0,3 и 4 м3 при |
|
их |
заполнении металлическими шарами диаметром 30 мм, при п |
равной 55 и 64% от гекр т, хорошо совпадают с расчетными данными. Поэтому формула (86) может быть с успехом применена для расчетов шаровых мельниц, работающих обычно в оптимальном режиме,
когда фш = 15—20%.
В период смешения исходных компонентов потребляемая шаровой мельницей мощность на 7—10% больше, чем в процессе дальнейшей работы; таким образом, определяемую при расчетах общую мощность установившегося режима диспергирования следует увеличивать на указанную величину. Интересно отметить, что степень заполнения шаровой мельницы материалом в пределах 100—60% от объема пу стот между шарами практически не сказывается на потребляемой мощности [290].
Скорость и качество диспергирования в шаровых мельницах в большой степени зависят от реологических свойств суспензии [295, 296]. С одной стороны, при возрастании концентрации связу ющего полимера выше некоторой критической величины, когда вяз кость начинает резко увеличиваться, смачивающая и пептизирующая способность уменьшается. С другой стороны, при концентрации свя зующего полимера ниже критической не обеспечивается защита твердых частиц от взаимодействия, что может привести к их агре гированию.
253
5.2.4.Технологические схемы приготовления суспензий магнитных порошков
Схемы технологического процесса приготовления суспен зий магнитных порошков непрерывно улучшаются, в основном за счет применения более совершенных аппаратов для диспергирования, а также последовательного включения в схему аппаратов предвари тельного и окончательного диспергирования магнитных порошков в растворах связующих полимеров. Принципиально эти схемы мало
На полив
Рис. 97. Схема |
процесса приготовления суспензии |
магнитного |
||
порошка: |
|
|
|
|
1 — ф ильтр ; 2 |
— |
ш а р о в а я м ел ьн и ц а ; 3 — |
см е си те л ь н ая ем кость; 4 — ш есте |
|
р е н ч а ты й насос; |
5 |
— р а м н ы й ф ильтр -пресс; |
в — терм остат; 7 — |
смеситель. |
отличаются друг от друга, независимо от характера приготовляемой суспензии.
Технология приготовления суспензий, в состав которых входят отверждающиеся компоненты, несколько сложнее. Поэтому разли чают две принципиальные схемы диспергирования магнитных по рошков: первую обычно используют для приготовления суспензий, образующих рабочие слои лент для записи сигналов звуковой ча стоты; вторую преимущественно применяют в случае изготовления лент для вычислительной техники, точной записи и видеозаписи, рабочие слои которых содержат отверждающиеся компоненты.
Один из ранних вариантов первой схемы представлен на рис. 97. В шаровую мельницу 2 загружают все расчетное количество магнит
254
ного порошка, затем из мерников заливают 70—75% растворителей и вводят пластификатор. После продувки шаровой мельницы азотом, что обеспечивает взрывобезопасность, закрывают загрузочный люк и приводят мельницу во вращение. По окончании первой стадии дезагрегирования мельницу останавливают, выпускают через спе циальный патрубок пары растворителей и загружают связующий полимер или его раствор.
После вторичной продувки азотом люк закрывают и снова при водят мельницу во вращение для окончательного диспергирования магнитного порошка в растворе связующего полимера. Этот процесс продолжается 48—60 ч, после чего в суспензию вводят олеиновую кислоту, выполняющую роль антифрикционной и пластифицирующей добавки. Затем мельницу снова продувают азотом, продолжают перемешивание еще в течение 2 ч и вводят оставшееся количество растворителей, доводя вязкость суспензии до величины, обусловлен ной технологическим регламентом.
Готовую суспензию шестеренчатым насосом 4 через фильтр пред варительного фильтрования 1 перекачивают в горизонтально-на клонный смеситель 7, где при необходимости корректируют ее вяз кость или смешивают несколько партий для усреднения свойств. Из смесителя 7 через фильтр-пресс рамного типа 5 суспензию пере качивают в термостат 6, снабженный лопастной мешалкой для пред отвращения седиментации частиц порошка. Этому способствует также система непрерывной циркуляции суспензии по схеме термо стат — шестеренчатый насос — рамный фильтр-пресс — термостат.
В более совершенной схеме технологического процесса приго товления суспензий для магнитных лент (рис. 98) для смешения компонентов и предварительного диспергирования также исполь зуют шаровые мельницы, однако для более тонкого диспергирования непосредственно за ними устанавливают бисерные машины, что поз воляет увеличить производительность в несколько раз. Как видно из схемы, бисерные машины также имеют замкнутую систему цир куляции для предупреждения седиментации частиц магнитного порошка.
При использовании обеих приведенных выше схем технологиче ского процесса готовую суспензию направляют в проточные кюветы поливных машин, откуда ее избыток возвращается в циркуляцион ную систему. Суспензию для лент, применяющихся в вычислитель ной технике, точной записи и видеозаписи, готовят по более сложной схеме, что обусловлено содержанием в ней отверждающихся компо нентов.
Технологический процесс (рис. 99) в этом случае состоит из подготовительных и основных операций. К подготовительным опера циям относятся приготовление растворов полиуретанового каучука, диспергатора, отвердителя, катализатора отверждения и пригото вление суспензии сажи.
Основными операциями являются: предварительное смешение компонентов в скоростном смесителе; диспергирование в бисерной мельнице; фильтрование.
255
Линия азота
Полиуретановый каучук поступает на предприятие в виде плит размером около 50 X 50 см. Перед загрузкой в смеситель плиты из мельчают на куски величиной не более 15 см2.
В аппарат для приготовления раствора полиуретанового каучука 3 заливают циклогексанон. Затем при вращающейся мешалке из ве сового бункера 1 питателем 2 загружают полиуретановый каучук
1
Рис. 99. Схема приготовления суспензии магнитного порошка, включающая скоростной смеситель и бисерную машину:
1 |
— |
весовой |
б ун к е р ; 2 |
— |
п и та те л ь ; |
з |
— |
а п п а р а т |
д л я |
п р и го т о в л е н и я |
р ас тв о р а |
к а у ч у к а ; |
|||||
4 |
— |
п а т р о н н ы й ф ильтр ; |
5 |
— |
насос; |
6 — |
п р о м е ж у т о ч н а я |
ем кость; |
7 — |
с к о р о с тн о й смеситель; |
|||||||
8 , 9 |
— б а чо к |
д л я р аств о р о в |
д и сп е р гато р а ; іо — ф и л ь тр -л о в у ш к а ; |
11 |
— |
ш а р о в а я |
м ел ьн и ц а ; |
||||||||||
1 2 |
— |
б и се р н а я м аш и н а ; |
1 3 |
— |
ц и р к у л я ц и о н н а я |
ем кость; |
1 4 — |
терм остат; |
1 5 — ф ильтр -пресс; |
||||||||
1 6 |
— |
см еситель д л я р ас тв о р е н и я к а т а л и з а т о р а |
о твер ж д е н и я ; |
1 7 — |
см еситель с л о п а с тн о й ме |
||||||||||||
ш а л к о й ; 1 8 — |
ш естер е н чаты й |
насос; |
1 9 |
— |
с б о р н и к ; |
2 0 — |
п о л и в н о е устр ой ство . |
|
|||||||||
Однородный раствор после корректирования его вязкости шестерен чатым насосом 5 через патронный фильтр 4 перекачивают в промежу точную емкость 6, откуда расходуют по мере необходимости. Так как растворы диспергатора и отвердителя требуются в относительно малых количествах, их готовят в бачках из нержавеющей стали 8 и 9, причем для смешения может быть использована подъемная ме шалка. В качестве диспергатора применяют раствор алкилполигликолевого эфира фосфорной кислоты в дихлорэтане с концентрацией '—45—50%. В качестве отвердителя применяют раствор гексаметоксиметилмеламина приблизительно такой же концентрации. Рас твор катализатора отверждения приготовляют в смесителе 16, в
17 Заказ 628 |
257 |