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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
1前言
水泥新標(biāo)準(zhǔn)2001年4月1日正式實施，這對于促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，適應(yīng)市場高標(biāo)準(zhǔn)要求，大幅度提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量，加快淘汰落后，以及使我國水泥標(biāo)準(zhǔn)同國際接軌等方面都會產(chǎn)生積極的影響。這就要求選粉機在粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用在粉磨生產(chǎn)作業(yè)中為了提高磨機臺時產(chǎn)量和降低電耗，眾多水泥企業(yè)開始將開流粉磨工藝改為圈流粉磨工藝。而傳統(tǒng)的離心式、旋風(fēng)式選粉機已不能適應(yīng)現(xiàn)代水泥工業(yè)發(fā)展的需要，必須開發(fā)一種新型高效渦旋式選粉機。
選粉技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個重要階段，第一代以離心式為代表，第二代以旋風(fēng)式為代表，第三代以日本O－Sepa為代表，這類新型高效選粉機以平面渦流理論為指導(dǎo)，結(jié)合前兩代選粉機的優(yōu)點，保證較高的選粉效率和成品質(zhì)量。
本課題是進(jìn)行X700渦旋式選粉機（殼體及傳動部件）設(shè)計。 以往的選粉機結(jié)構(gòu)存在一些不是很合理的地方，且其選粉效率一直受到限制，不是很高。通過本課題一些改進(jìn)，達(dá)到令人滿意的效果 。
1.1 本課題的來源和技術(shù)要求
a.本課題的來源：在使用傳統(tǒng)選粉機的水泥企業(yè)的生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)了很
選粉機的缺點和不足，滿足不了現(xiàn)在的企業(yè)需求。結(jié)合江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司選粉機的生產(chǎn)實際和發(fā)展要求。本課題的設(shè)想是經(jīng)過一些改造，改進(jìn)其原本的缺點，提高效率，盡量滿足水泥企業(yè)的需要。
b.所有機構(gòu)及其零部件設(shè)計后考慮技術(shù)性、加工工藝性、經(jīng)濟性，并保證安
裝使用、經(jīng)濟方便。要保證選粉機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，節(jié)能高產(chǎn)。
1.2 本課題要解決的主要問題和設(shè)計總體思路
a.本課題解決的主要問題：首先原來的傳動由減速器承擔(dān)，而減速器易損件
多，油耗大，價格高，更換麻煩且停機時間長，嚴(yán)重影響水泥企業(yè)的正常生產(chǎn)，對經(jīng)濟效益造成很大的影響。在此改為皮帶傳動，這樣易損件不是很多，油耗也會變少，所需更換的零件價格低了很多且更換起來方便，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，達(dá)到了增加經(jīng)濟效益的效果。其次原本選粉機的選粉力場不是很強，效率一般，為此對其進(jìn)行內(nèi)部的改造，在不影響正常運做的情況下使選粉效率提高.
b.本課題的設(shè)計總體思路：減速器傳動雖然易磨損，零件更換成本高，但其傳動比較平穩(wěn)。換成皮帶傳動，因為其傳動比比較大，所以這里采用皮帶傳動，電機采用立式電機，并用焊接架支撐在頂蓋上。內(nèi)部改造部分：在選粉機的進(jìn)風(fēng)口使用切向?qū)эL(fēng)葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進(jìn)入選粉室，形成個旋轉(zhuǎn)渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細(xì)分離的物料在分散狀態(tài)下落入到導(dǎo)風(fēng)葉和轉(zhuǎn)子之間的分選區(qū)（選粉室）內(nèi)，在分選氣流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的共同作用下，粉塵顆粒將同時受重力、風(fēng)力和旋轉(zhuǎn)離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)（二級分級分離），經(jīng)由配風(fēng)室分四路進(jìn)入旋風(fēng)筒。
1.3 預(yù)期的成果及其理論意義
a.設(shè)計選粉機的殼體與傳動部分，滿足生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，保證產(chǎn)品
質(zhì)量。
b.調(diào)整選粉機內(nèi)壁增設(shè)導(dǎo)風(fēng)裝置，優(yōu)化設(shè)計，降低旋風(fēng)阻力，提高收集效率。設(shè)計在技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟上合理，設(shè)備有良好的可操作性和可靠性，以滿足磨機生產(chǎn)需要，提高生產(chǎn)效率。
2 目前市場上的有幾種不同應(yīng)用形式的高效選粉機
2.1旋風(fēng)組合式選粉機
旋風(fēng)組合式選粉機是結(jié)合離心式選粉機的原理，在其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上改進(jìn)而形成的一種選粉機。它由機殼、葉輪、撒料板、粗粉收集錐斗、轉(zhuǎn)動裝置、外部循環(huán)風(fēng)機、旋風(fēng)集塵器等組成。結(jié)構(gòu)上采用籠式轉(zhuǎn)子，主軸由可調(diào)速的電機驅(qū)動；外部循環(huán)。風(fēng)機供給；細(xì)粉的收集采用多個并聯(lián)高效旋風(fēng)筒，渦旋氣流喂料選粉機粉磨物料由機械提升機送到頂部進(jìn)入，氣流由機體渦殼切線方向進(jìn)入，省卻粗料收集錐斗，粗粉經(jīng)分離后由機殼錐斗返回粉磨系統(tǒng)，細(xì)粉由出口大型風(fēng)機氣流帶出，經(jīng)由大型收塵器收集，在生料粉磨系統(tǒng)之中，是技術(shù)含量適中的設(shè)備之一。
2.2高效動態(tài)選粉機
高效動態(tài)選粉機是一種突破了離心式、旋風(fēng)式選粉機所用傳統(tǒng)分級模式的選粉機。它由機殼、渦輪、導(dǎo)流板、轉(zhuǎn)動裝置、粗粉收集錐斗（也可無此項）、大規(guī)模袋式集粉器、大型風(fēng)機等組成。其特點是選粉部分機身比較小，集粉部分機身非常大，操作調(diào)整主要以變頻或滑差電機調(diào)速來調(diào)節(jié)控制產(chǎn)品粒徑范圍，動靜荷載小，運行平穩(wěn)。主要配置在大型管磨機與立式輥磨系統(tǒng)中。目前采用的主要有三種形式：
a.負(fù)壓吸料式選粉機。
b.混合喂料式選粉機。
c.渦流氣流喂料選粉機。
選粉技術(shù)的不斷發(fā)展，其基本原因在于：
一方面水泥質(zhì)量的要求不斷提高。水泥質(zhì)量除了和熟料礦物成分有關(guān)外，與粉磨后的成品顆粒組成亦有關(guān)。一般低標(biāo)號水泥用篩余控制細(xì)度，隨著標(biāo)號的提高用比表面積控制，比表面積大，強度高。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)水泥強度與水泥顆粒的組成有關(guān)，3－30μm的顆粒是發(fā)揮強度作用的主要成分。因此主要應(yīng)該控制其粒度級配。三代不同選粉機的發(fā)展，實際上是與控制要求的變革相聯(lián)系的。
另一方面是由于機組系統(tǒng)產(chǎn)量的增加以及節(jié)能期望值的提高，要求選粉機單機能力擴大，選粉效率進(jìn)一步提高，促使選粉機從機理上和結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)以適應(yīng)需要。
3 總體方案論證
我們畢業(yè)設(shè)計的新型組合式選粉機：要想進(jìn)一步提高選粉機的選粉效率,就必須解決選粉機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式,將混合料中的粗細(xì)粉分離開來,防止細(xì)粉回磨機內(nèi)過粉磨,將粗粉返回再粉磨。
我們所設(shè)計的高效選粉機其所產(chǎn)生的循環(huán)氣流。而是由設(shè)備外的風(fēng)機把風(fēng)沿導(dǎo)向葉片送進(jìn)選粉機內(nèi)進(jìn)入選粉室產(chǎn)生渦旋氣流。
選粉機成品細(xì)度可以通過變更各工藝參數(shù)及各部尺寸的相互關(guān)系來改變。具體做法有以下幾點：首先可以改變上升氣流風(fēng)速。上升氣流風(fēng)速加大，分離粒徑變大，風(fēng)速變小，則分離粒徑變??；其次調(diào)整離心力,離心力加大使成品變細(xì)，離心力減小則變粗。影響離心力的一是撒料盤的大小和風(fēng)速，撒料盤加大，轉(zhuǎn)速加快，離心力增加。二是轉(zhuǎn)子大小，轉(zhuǎn)速和數(shù)量。轉(zhuǎn)子增大，轉(zhuǎn)速加快，能增強顆粒由撒料盤獲得的離心力。特別是轉(zhuǎn)子還起到屏障作用，阻擋顆粒的通過，因此轉(zhuǎn)子葉片數(shù)量的調(diào)整對細(xì)度特別敏感。再次改變選粉室內(nèi)部尺寸。對新設(shè)計調(diào)整各部比例尺寸有可能改變成品控制細(xì)度。如提高增加高度產(chǎn)品細(xì)度，降低高度產(chǎn)品變粗。但在已有的選粉機上變動有困難，但拉開或推進(jìn)平板起類似的作用。拉開使細(xì)度變粗，推進(jìn)使細(xì)度變細(xì)。但這一措施，僅能起微調(diào)作用。在傳動裝置方面，由于原本所用的減速器價格比較高，易損件多，油耗大，更換麻煩且切停產(chǎn)時間長，對水泥企業(yè)的正常生產(chǎn)造成極大的影響。為此以皮帶傳動代替之。皮帶傳動故障率較低，維修及更換零件方便。而在課題中的選粉機電機和主軸兩端的速比較大，如采用一級傳動，會帶來一系列問題，故采用帶傳動減速。原有電動機只需更換電動機端蓋改成立式電動機。
在內(nèi)部的選粉力場改造上，首先改進(jìn)撒料盤。為了使落到撒料盤上的物料具有較高的動能，把平面撒料盤改成波紋面，即在撒料盤平面上均勻的焊接8根角鋼，且與水平線成30度，角向上，從而減少或避免物料在撒料盤上打滑，打轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使物料具有較高動能。物料在拋出撒料盤時能以較高的速度撞擊殼體，進(jìn)行二次分選破碎。再次改進(jìn)轉(zhuǎn)子,把原來的轉(zhuǎn)子改為籠形轉(zhuǎn)子,這樣易于調(diào)節(jié)物料的粒徑。
3.1 動力——調(diào)速電機
籠式轉(zhuǎn)子與撒料盤一起安裝在主軸上,主軸由調(diào)速電機驅(qū)動。分級力場的強度可通過改變電機轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié),以改變分級力場中顆粒的受力情況,控制分級的切割粒徑,調(diào)節(jié)產(chǎn)品的細(xì)度與粒度組成。
3.2 立軸——雙支撐系統(tǒng)
選粉機的立軸懸于主機之上,而有效轉(zhuǎn)動部位懸于選粉機中間,如撒料盤、轉(zhuǎn)子等,稍有偏心便產(chǎn)生較劇烈的晃動,致使固定軸承頻繁損壞。更換軸承工作量大,費時費力。該機的設(shè)計借鑒了立軸破碎機下端設(shè)計的經(jīng)驗,在主軸下端固定撒料盤的固定螺栓下增加一段與其同心的、直徑為D、長為H的小立軸,在小立軸下端安裝一相應(yīng)大小的軸承及支撐與密封裝置,實現(xiàn)雙支撐。應(yīng)注意結(jié)構(gòu)設(shè)計要保證上下軸承同心。
3.3喂料口
因為只有一個進(jìn)料口，要把物料均勻的分布就需要物料經(jīng)由多點分料器。將物料分成四路或更多路，分別由四點或多點喂到分散分離室?；旌狭线M(jìn)入選粉機的進(jìn)料口，由喂料口喂入，經(jīng)由多點分料器將物料分成四路或更多路，分別由四點或多點喂到分散分離室，該室是由安裝在轉(zhuǎn)子上的上部撒料盤及反擊板等組成，物料流入到上部撒料盤上，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，物料在撒料盤上改善了均布狀況，并均勻地撒向四周，撞擊到反擊板上，成團(tuán)物料或粗細(xì)物料處于懸浮分散狀態(tài)，并進(jìn)行初步的分散分離作用（一級懸浮分散分離）。
3.4進(jìn)風(fēng)——導(dǎo)向葉片
在選粉機的進(jìn)風(fēng)口使用切向?qū)эL(fēng)葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進(jìn)入選粉室，形成個旋轉(zhuǎn)渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細(xì)分離的物料在分散狀態(tài)下落入到導(dǎo)風(fēng)葉和轉(zhuǎn)子之間的分選區(qū)（選粉室）內(nèi)，在分選氣流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的共同作用下，粉塵顆粒將同時受重力、風(fēng)力和旋轉(zhuǎn)離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)（二級分級分離），經(jīng)由配風(fēng)室分四路進(jìn)入旋風(fēng)筒。
3.5旋風(fēng)筒
由旋風(fēng)筒將大部分成品物料分離出來（三級成品氣固分離），分離絕大部分成品后的氣流經(jīng)出口排出進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，而該循環(huán)氣流中含有超細(xì)微粉成品，在循環(huán)風(fēng)機的出口又將該循環(huán)氣流的一部分引出送到后續(xù)的布袋除塵器進(jìn)行收塵，對部分難以收集的細(xì)粉進(jìn)行氣固分離（四級微粉和超細(xì)粉氣固分離），同時，由于循環(huán)氣流中排出了一部分，在粗粉灰斗側(cè)面安裝有凈氣進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)入一部分凈空氣，一方面對落入到粗粉灰斗中的粗粉料進(jìn)行再一次的清洗，將粘附在粗顆粒中的細(xì)物料再次分離出來，并送到上部選粉室內(nèi)進(jìn)行選粉分離（五級細(xì)粉分離），另一方面降低了選粉氣流溫度，再一方面，也降低了選粉濃度，有助于提高選粉效率。不合格的物料由選粉機內(nèi)錐粗粉灰斗收集，通過粗粉（不合格物料）出口排出。該設(shè)備氣流由一臺循環(huán)風(fēng)機供給，循環(huán)風(fēng)機將氣流通過一個進(jìn)風(fēng)管將氣流送到選粉機進(jìn)風(fēng)處，通過一個切向進(jìn)風(fēng)導(dǎo)向葉片進(jìn)行氣體均布，該氣流由下而上旋轉(zhuǎn)上升，氣流進(jìn)入籠形轉(zhuǎn)子與導(dǎo)向葉片的選粉空間內(nèi)進(jìn)行分級選粉，由于在循環(huán)過程中進(jìn)出一部分氣流，形成了內(nèi)部部分循環(huán)氣路系統(tǒng)。
3.6內(nèi)襯的處理——耐磨瓷磚
為防止物料直接沖刷、磨損機殼,選粉機通常裝有鑄石襯板內(nèi)襯。鑄石襯板在使用過程中,經(jīng)常由于震動或沖擊而脫落。所以,可采用耐磨瓷磚,改造選粉機的內(nèi)襯。該方法結(jié)構(gòu)簡便,成本較低,壽命可提高二倍左右，并且容易更換。
3.7 工作原理
改進(jìn)后的渦流選粉機的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。出磨物料由選粉機上部加料口喂入,落到與轉(zhuǎn)子一體的撒料盤上。轉(zhuǎn)子隨主軸轉(zhuǎn)動是,撒料盤上物料在離心力的作用下沿徑向甩出而分散于選粉室內(nèi)。與旋轉(zhuǎn)上升的氣流相遇,在選粉室內(nèi)分級圈表面附近的氣流及分散于氣流中的物料在分級圈的帶動下與分級圈一起作高速旋轉(zhuǎn),而使氣流中的物料受到較強的離心力,該力的大小可通過改變主軸的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時,該力也增大,此時如保持處理風(fēng)量一定,則切割粒徑將減少,產(chǎn)品變細(xì);如轉(zhuǎn)速降低,則產(chǎn)品變粗。在工作中產(chǎn)品的細(xì)度可根據(jù)其他結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)控制,如風(fēng)量、風(fēng)速等。
選粉機的選粉過程主要分為3個環(huán)節(jié),即物料的分散、分級及細(xì)粒的分離。為保證選粉機具有良好的分級性能,設(shè)計時必須使3個環(huán)節(jié)得到妥善的解決,即物料充分、均勻分散,穩(wěn)定的分級力場,機會均等、充分的物料分級和細(xì)粒的高效率分離。在設(shè)計中我們通過分析計算,以確定系統(tǒng)的主要參數(shù),并依據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行電機選型,以及主軸、進(jìn)風(fēng)管、選粉室、分級圈、撒料盤、細(xì)粉出口、粗粉出口、進(jìn)料口等結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
3.8改進(jìn)后的效果
該新型組合式選粉機的特點：
a.選粉效率高,能大幅度提高磨機產(chǎn)量。
b.改善了水泥成品的分布,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
c.操作方便。調(diào)節(jié)靈活方便,改變細(xì)度時只須調(diào)節(jié)風(fēng)門和電機的轉(zhuǎn)速。
d.結(jié)構(gòu)緊湊、采用懸浮分散技術(shù)、平面渦流分級技術(shù)和內(nèi)外循環(huán)收集技術(shù)。
e.投資較省，是目前綜合了各個高效選粉機的優(yōu)點，并進(jìn)行了改進(jìn)發(fā)展，采用獨特結(jié)構(gòu)而開發(fā)的一種高效選粉機。
4 具體設(shè)計說明
4.1循環(huán)負(fù)荷和選粉效率
通常用循環(huán)載荷和選粉效率來表示選粉機工作效能好壞的指標(biāo)。
a) 循環(huán)負(fù)荷C：是指選粉機回料量G與成品量F之比。
C = (4-1)
用下法：設(shè)進(jìn)入選粉機的料中，在控制篩上篩下料含量a,選粉機粗粉中（即回料量）在控制篩上篩下料含量是g,選粉機成品（細(xì)粉）在控制篩上篩下料含量是f,根據(jù)物料平衡，得:
A(選粉機喂料量 t/h) = G + F (4-2)
A × a = G × g + F × f (4-3)
∴ = (4-4)
∴ C = (4-5)
由此可知：只要從細(xì)粉、粗粉及選粉機進(jìn)料中取出一定試樣進(jìn)行篩粉，分別測出各自在控制篩上的篩下含量就可算出選粉機的循環(huán)負(fù)荷。
b) 選粉效率η：是指選粉后成品中所含某一粒級的細(xì)粉量與選粉機喂料中含有該粒級的細(xì)粉量之比的百分?jǐn)?shù)，以下式表示：
η= × 100% (4-6)
與(4-2),(4-3)聯(lián)立解得
= (4-7)
∴ η = ××100% (4-8)
C增加意味著通過磨機物料量增加，從而喂入選粉機的物料也增加，選粉機負(fù)荷增大，分離就不可能清晰，當(dāng)然η要降低，從另外意義上說，選粉機回料多，則合格粒度進(jìn)入到成品中就會少，η就低。如果選粉能力富裕，η高，肯定回料量就少，C就低,所以η隨著C的增加而降低。
c) 循環(huán)負(fù)荷C和選粉效率η的相應(yīng)值：不是η越高越好，在磨機的粉碎能力與選粉機的選粉能力基本平衡的條件下，在一定范圍內(nèi)適當(dāng)提高循環(huán)負(fù)荷就會使通過磨機內(nèi)物料增加，從而使磨內(nèi)物料流速加快，增大細(xì)磨倉的物料粒度，更加減輕襯墊作用，于是進(jìn)一步強化磨機粉磨能力，使全套粉磨設(shè)備生產(chǎn)能力提高。粉磨水泥時，增加C會使回料中所含的水化較慢的30～80微米顆粒增加，成品中小于30微米顆粒增加，從而提高水泥的強度。因此適當(dāng)增大循環(huán)負(fù)荷是有好處的，但當(dāng)C過大時會使磨內(nèi)物料流速過快，粉磨介質(zhì)來不及對物料發(fā)揮粉碎作用，反而會使顆粒組成過于均勻，小于30微米顆粒的含量減少,以至使水泥強度下降。因此，選粉機的η和C必須有一定的適應(yīng)值。在實際操作中，對于短磨機，C=300～400%，其相應(yīng)的η為40～50%。管磨機C=100～200%，其相應(yīng)的η為50～70%。
4.2選粉效率E和循環(huán)負(fù)荷C的關(guān)系
a) E隨檢查篩篩孔大小而變,篩孔小計算的E值大,篩孔大計算的E值小,因為在同一分離條件下細(xì)粉級物料容易進(jìn)入成品,而C值與檢查篩大小無關(guān)。
b) 整理可求得E和C的關(guān)系式:
E = (4-9)
∴ E = (4-10)
c) 當(dāng)回料細(xì)度不變時,循環(huán)負(fù)荷隨選粉機的喂料變粗而增加,選粉效率隨喂料變粗而降低。這是由于喂料變粗時,粗級別含量與合格產(chǎn)品含量的比值愈大,因而循環(huán)負(fù)荷亦愈大。同樣,喂料中合格產(chǎn)品比例愈小,則進(jìn)入成品的機會就愈少,選粉效率就愈低。循環(huán)負(fù)荷大,則選粉效率就低。
當(dāng)喂料細(xì)度不變時,循環(huán)負(fù)荷隨回料變粗而降低,選粉效率隨回料變粗而增加。回料變粗時表明合格品進(jìn)入成品中的多,因此循環(huán)負(fù)荷小,而選粉效率高。
實際上,喂料變粗是使得回料亦變粗,所以,C和E是喂料細(xì)度和回料細(xì)度的函數(shù):
C = (4-11)
E = (4-12)
d)對于某一種特定的選粉機其C—E曲線遵循著一定的變化規(guī)律。不同的選粉機就有不同的C—E曲線。如果要比較兩種選粉機的選粉效率,必須比較兩者的C—E曲線。如某種選粉機選得干凈,必然回料粗,C小,E大;相反,就是C大,E小。前者的C—E曲線位于后者的上方。同樣如果要比較兩臺選粉機的選粉效率,則必須在同一循環(huán)負(fù)荷下才有意義,否則基準(zhǔn)不同是沒有對比價值的。評述一個新設(shè)計的選粉機,當(dāng)然希望選粉效率要高,尤其希望選粉效率隨循環(huán)負(fù)荷增加所降低的幅度要小一些,也即C—E曲線要平緩,要偏上方。
磨機的生產(chǎn)率隨循環(huán)負(fù)荷的增加而增大。如選粉機成品細(xì)度不變,磨機生產(chǎn)率增大,循環(huán)負(fù)荷就增加,或磨機的生產(chǎn)率不變而成品細(xì)度減小,循環(huán)負(fù)荷也增加。
e) 循環(huán)負(fù)荷的數(shù)量取決于磨機排料中粗級別含量與合格產(chǎn)品含量之比,比值愈大即排料愈粗,則循環(huán)負(fù)荷愈大,反過來說,循環(huán)負(fù)荷愈大,則磨機排料中粗級別含量愈高, 磨機中粗級別含量也高,因而磨機的粉磨效率也愈高。因為粉磨只對粗級別起作用。但是,選粉效率又隨循環(huán)負(fù)荷的增加而降低。因此,回磨機的循環(huán)量中粗級別含量變少,也即磨內(nèi)粗級別含量也變少,磨機的粉磨效率又將降低。所以說粉磨效率也將隨選粉效率增加而增加,隨選粉效率降低而降低。
4.3工藝參數(shù)
4.3．1主要工藝尺寸
選粉機內(nèi)相關(guān)的工藝尺寸將影響選粉機的選粉性能。不同類型的選粉機，為適應(yīng)不同的工藝要求，其各部分的相對尺寸比例也不相同。但是由于選粉機調(diào)節(jié)因素較多，靈活性較大，我們可以尋求一個統(tǒng)一的基本尺寸作為設(shè)計和生產(chǎn)中調(diào)整的依據(jù)，再配合可變的其他工藝參數(shù)，就能滿足不同的需要。選粉機各部的相對尺寸可以看作為直徑的函數(shù)，并可視為簡單的比例關(guān)系。這些關(guān)系可以對實際生產(chǎn)的選粉機通過統(tǒng)計并結(jié)合典型選粉機的相對尺寸來確定。其關(guān)系簡圖4-1如下：
圖4-1 離心式選粉機各部尺寸
表4-1 離心式選粉機各部尺寸建議值
各部尺寸名稱
符號
比例值
選粉機直徑
D
1
內(nèi)筒直徑
d
0.70
大風(fēng)葉直徑
d1
0.75
小風(fēng)葉直徑
d2
0.60
撒料盤直徑
d3
0.33
小風(fēng)葉底至壓風(fēng)板距
h1
0.11
撒料盤至壓風(fēng)板距
h2
0.15
大風(fēng)葉寬度
b1
0.11
小風(fēng)葉寬度
b2
0.045
我們設(shè)計的X700渦旋式選粉機的主要部件的尺寸也參照上表進(jìn)行計算。
4.3.2合宜轉(zhuǎn)速
選粉機的合宜轉(zhuǎn)速是指滿足一定成品細(xì)度要求，并有良好的選粉效果時的轉(zhuǎn)速。成品細(xì)度隨上升風(fēng)速的加大而變粗，隨撒料盤轉(zhuǎn)速的加快而變細(xì)。上升轉(zhuǎn)速為選粉機風(fēng)量除以截面之商。
由設(shè)計產(chǎn)量來確定選粉機的喂料量。（設(shè)計產(chǎn)量Q=25t/h）
選粉機的喂料量：=（L+1）×Q=2×25=50t/h（水泥磨設(shè)計取L=1）
確定料氣比C：C一般為1~1.2間，設(shè)計時可取實際在用的數(shù)據(jù)均值C=（1.089+1.11+1.13+1.05+1.023）/5=1.084
確定選粉室的直徑D：
Q=5.35D
D=2.16m
所以可取D=2.2（m）
選粉機的主軸轉(zhuǎn)速可按下式估算：
nD=300~500
n=138.9~231.5 （r/min）
n—選粉機主軸轉(zhuǎn)速，r/min；
D—選粉機直徑，m。
4.3.3 生產(chǎn)能力
選粉機的任務(wù)在于使磨機中及時排除的顆粒進(jìn)行分離，選出合格的成品。渦流式選粉機的分離粒徑在規(guī)格和轉(zhuǎn)速一定的條件下，決定于上升風(fēng)速。上升風(fēng)速越大，粒徑粗；上升風(fēng)速小，粒徑細(xì)。一定的分離粒徑就要求一定的上升風(fēng)速，也就是要求一定的循環(huán)風(fēng)量。選粉機的能力也可以從循環(huán)風(fēng)量和以成品為準(zhǔn)的選粉濃度的乘積求得。即：W=kQC.式中W---選粉機生產(chǎn)能力，Q----選粉機循環(huán)風(fēng)量，C---選粉濃度，k---系數(shù)
風(fēng)量Q主要決定于風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)量，這符合通風(fēng)機竄連的規(guī)律。內(nèi)部阻力的變動也能調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量。
根據(jù)課題任務(wù)書給定的選粉機的風(fēng)量為700m/min,考慮到選粉機的漏風(fēng)量，應(yīng)增加10%的進(jìn)風(fēng)量。所以Q=1.10×K×A×3600
=1.10×4×3.14××3600
=71622.14 （m/T）
本課題選粉機生產(chǎn)能力為配套圈流系統(tǒng)水泥磨φ2.2×7（m），Q=22-26 （t/h）
4.4 傳動部分設(shè)計
在用皮帶傳動代替以前的減速器傳動方面，首先選擇合適的電動機。原選粉機主軸轉(zhuǎn)速200r/min，功率為18.5kw，我們這里選擇YCTL355-4A6電動機，額定功率18.5kw，主軸轉(zhuǎn)速150-320，采用立式安裝.
電動機選好后就開始進(jìn)行傳動帶輪方面的設(shè)計了
(1)皮帶傳動設(shè)計：（這里輪帶的設(shè)計參考的表和圖均為文獻(xiàn)[11]內(nèi)容）
表4-2 傳動部分設(shè)計計算
序號
計算項目
計算內(nèi)容
計算結(jié)果
1
設(shè)計功率
查表4.6得工況系數(shù)K=1.1，P---傳遞的功率
Pd= KP=1.118.5=20.35kw。
Pd=20.35kw。
2
選定帶型
根據(jù)Pd=20.35kw和小帶輪轉(zhuǎn)速n=300r/min,查圖4.11確定為c型。
選擇c帶
3
傳動比
i=300/200=1.5。
i=1.5
4
小帶輪的基準(zhǔn)直徑
參考圖4.11及表4.4得小帶輪的基準(zhǔn)
直徑查表確定為d=250
d=250mm
5
帶輪的型號
小帶輪為孔板式帶輪,大帶輪為輻條式帶輪,厚度都為136mm
6
大帶輪的基準(zhǔn)直徑
d= i d(1-) =1.5200 (1-0.01)=375.
查表4.4取值d=375
d=375mm
7
帶速
V=dn/(601000) Vmax，這里Vmax取25~30.
V=200350/60000=3.9
120
所以,包角α合適.
α=171.7
12
單根V帶傳遞的額定功率
由表4.1選得P=5.00 kw
P=20.06kw
13
額定功率增量
考慮傳動比的影響，額定功率的增量P由表4.7查得
P=0.27kw
P=0.27kw
14
包角系數(shù)
由表4.8查得包角系數(shù)K=0.99
K=0.99
15
長度系數(shù)
由表4.2查得長度系數(shù)K=0.95
K=0.95
16
輪帶根數(shù)
Z≥P/( P+P)KαK1=20.35/[(5+0.27) 0.990.95]=4.1
所以取Z=5
Z=5根
17
單根V帶的初拉力
由表C型V帶長度質(zhì)量q=0.3
F=500(2.5/Kα-1) 20.35/Vz+0.3V=800N
F=800 N
18
作用在軸上的力
F=2ZF0Sin(α/2)=25800 Sin(171.7/2)=7979N
F=7979N
4.5 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計
結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的在于合理地確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式。螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則是：盡可能使各螺栓或聯(lián)接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。具體設(shè)計時，綜合考慮了以下幾個方面的問題：
a 聯(lián)接接合面的幾何形狀與整臺機的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，且盡量設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀，如圖4-2所示。
圖4-2 常見螺栓布置方式圖
b 螺栓的布置使各螺栓受力盡可能均等。對鉸制孔螺栓聯(lián)接，避免在平行于工作載荷方向成排布置八個以上的螺栓；當(dāng)螺栓聯(lián)接承受彎矩或轉(zhuǎn)矩時，螺栓盡量布置在靠近接合面的邊緣，以減少螺栓的受力，如圖4-3所示。
合理 不合理
圖4-3聯(lián)接受彎矩或扭矩時的螺栓布置
c 螺栓的排列有合理的間距和邊距，以便保證聯(lián)接的緊密性和必要的扳手空間。對于一般聯(lián)接，螺栓間距。
d 分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目取成4、6、8等偶數(shù)，以便分度和劃線。同一螺栓組中螺栓的性能等級、直徑和長度均應(yīng)相等。
e 為避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力，螺栓頭、螺母與被聯(lián)接件的接觸表面均應(yīng)平整，螺紋孔軸線與被聯(lián)接件各承壓面應(yīng)保持垂直。
4.6 螺栓聯(lián)接的強度校核
螺栓聯(lián)接的強度計算，是以螺栓組中受力最大的螺栓為代表進(jìn)行的。單個螺栓的常駐載形式一般只有軸向受拉和橫向受剪兩類，其載荷性質(zhì)不外乎靜載荷和變載荷兩種。
(1)失效形式
承受軸向拉力的普通螺栓聯(lián)接，在靜載荷作用下，其主要失形式是螺栓桿和螺紋部分發(fā)生塑性變形或斷裂；在變載荷作用下，其主要失效形式是螺紋部位或尺寸過渡部位發(fā)生疲勞斷裂。對于承受擠壓和剪切作用的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，主要失效形式是螺栓桿的剪斷或螺栓桿與孔壁材料中強度較弱者的壓潰。其設(shè)計準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。
（2）螺栓聯(lián)接的強度校核
以兩接合面處螺栓組為例：如圖4-4。該螺栓組聯(lián)接僅受橫向載荷作用，且橫向載荷。
接合面數(shù)m=1,查參考 ，取=1.0，防滑系數(shù)=1.1,則單個螺的預(yù)緊力：
圖4-4 受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接
(4-13)
螺栓所受軸向總拉力=1141.18（）
A 強度計算
a 計算許用拉應(yīng)力
選8.8級螺栓,查［11］表14-6,,考慮到不需嚴(yán)格控制預(yù)緊力,初估d=10-20mm,查［11］表14-8取S=3.4，則
=< (4-14)
b 計算螺栓直徑
(4-15)
∴螺栓直徑應(yīng)大于4.35，才能滿足強度要求。
B 校核接合面上的擠壓應(yīng)力
要求上端接合面間不出現(xiàn)縫隙,下端接合面不被壓潰
a 計算接合面面積A
b 接合面下端不壓潰
由表14-5查得許用擠壓應(yīng)力
=0.8
(4-16)
c 按合面上端不開縫
(4-17 )
∴此螺栓聯(lián)接符合設(shè)計強度要求。
5 焊接工藝
5.1 焊接接頭及坡口型式
在手工焊接中,由于結(jié)構(gòu)形狀,工件厚度及對質(zhì)量要求的不同,其接頭及坡口型式也有不同。一般接頭型式有對接、搭接、角接及丁字接頭等。
對于不同厚度的板料對接時,如果厚度差(-)不超過表5-1的規(guī)定時,則接頭的基本型號與尺寸應(yīng)按較厚板選取。
表5-1厚度差
較薄板的厚度(毫米)
2~5
6~8
9~11
≥12
允許厚度差(-)
1
2
3
4
5.2 焊接坡口邊緣的加工
坡口邊緣的加工方法,可根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀與本單位的加工條件選用。一般有以下幾種方法:
a.剪邊 不開坡口的較薄鋼板可用剪床剪邊。
b.刨邊 用刨床或刨邊機對直邊可加工出任何型式的坡口
c.車削 用于管子坡口。當(dāng)遇到較長、較重或者無法搬動的管子時.可采用可移動式的管子坡口機。對小直徑薄壁管子有手工式坡口機,對大直徑厚壁管子可采用電動車管機。
d.鏟削 用風(fēng)鏟鏟坡口或挑焊根。
5.氧氣切割 是應(yīng)用較廣的焊接邊緣加工方法,可以得到任何角度的V、X型坡口。通常有手工切割、半自動切割及自動切割三種。手工切割尺寸及角度不太平整,自動切割的設(shè)備成本高,生產(chǎn)中半自動切割應(yīng)用較廣。為提高切割的效率,在半自動切割機上可裝兩到三個割嘴,使一次切割便能切出V、X型坡口。
對于選粉機的焊接加工一般采用氧氣切割。
切割鋼板時割炬可采用G01-100;應(yīng)注意使縫線的長度最好不超過被切割板厚的三分之一。割嘴與工件的距離大致等于焰芯長度加上2~4毫米左右。為提高切割效率,在氣割4~25毫米厚的鋼板時,割嘴可向后,即向切割前進(jìn)的反方向,傾斜20~30角。
5.2.1法蘭的氣割
法蘭氣割時,一般先氣割內(nèi)圈,然后在切割外圓。
切割時首先要在鋼板上割個孔,切割方法是先對鋼板進(jìn)行預(yù)熱,嘴頭要垂直于鋼板,至鋼板暗紅達(dá)到切割溫度時,將割嘴傾斜一些,便于氧化鐵渣的吹出,此時打開切割氧將氧化鐵渣吹出。
開始切割時切割氧不要開的太大,隨著往后拖割炬和逐漸將割嘴角度轉(zhuǎn)向垂直位置,而不斷地開大切割氧閥門,使氧化鐵渣朝嘴頭傾斜相反的方向飛出。當(dāng)氧化鐵渣的火花不再上飛時,說明已將鋼板切透。這時將嘴頭與鋼板垂直,割炬沿內(nèi)圓線切割。
5.2.2 坡口的氣割
氣割前先按坡口尺寸劃好線,然后將割嘴按坡口的角度找好,以往后拖或向前推的操作方法進(jìn)行切割。坡口的氣割與分離切割相比,割速稍慢,預(yù)熱火焰能率應(yīng)適當(dāng)減小,而切割氧的壓力應(yīng)稍大。
為了得到寬窄一致和角度相等的切割坡口,可將割嘴靠在扣放的角鋼上進(jìn)行切割。為了更好的控制切割坡口的角度,還可將割嘴安在角度可調(diào)的滾輪上。
5.2.3 氣焊規(guī)范的選擇
根據(jù)工件的成分、大小、形狀及施焊位置,選用不同的氣焊規(guī)范。如火焰性質(zhì)、火焰能率、焊絲直徑、焊嘴與工件間的傾斜角度以及焊接速度等。合理的選擇氣焊規(guī)范是保證焊接質(zhì)量的重要條件。
5.3殼體焊接加工的技術(shù)要求
a.焊縫外觀質(zhì)量應(yīng)符合Q／JCJ05－82《鋼制建材機械焊接技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定；并不得有明顯的裂紋、夾渣、氣孔等影響焊接質(zhì)量的缺陷。
b.內(nèi)部有氣體流通的零部件的焊縫和法蘭連接處不準(zhǔn)有漏風(fēng)現(xiàn)象。
6 結(jié)語
通過此次對渦流選粉機的設(shè)計和改造，包括取消原來的減速器傳動而用皮帶傳動代替，還有對其內(nèi)部進(jìn)行一系列的改造 ，加大選粉力場，使其性能有了一定的提高，設(shè)備的運行狀況基本未受影響。原來減速器的易損件多，維修更換價格高，現(xiàn)在換為皮帶傳動后，只需更換幾百塊錢的皮帶就可以解決，價格低廉而且更換方便。
與傳統(tǒng)的選粉機相比，高效選粉機具有如下特點：
a.物料在分級室內(nèi)在較強的旋流及徑向剪切力的作用下，物料分散性好且分級強度高，分級效率高；
b.分選物料經(jīng)過分級界面分明的選粉區(qū)，各部分的選粉條件穩(wěn)定不變，故該機的分級精度高；
c.細(xì)度調(diào)節(jié)方便可靠，且調(diào)節(jié)范圍較寬，可通過調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速及風(fēng)量靈活控制。
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致 謝
為期三個多月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，回顧整個過程，我深有感受。在設(shè)計工作開始之前，楊老師和劉老師帶領(lǐng)我們參觀了很多建材企業(yè)，老師和一些技術(shù)人員認(rèn)真地給我們講解了其工作原理，分析了各部件的功能特性和構(gòu)造，避免了我在畢業(yè)設(shè)計過程中的盲目性。在設(shè)計過程中，我翻閱了大量的相關(guān)資料，同時將大一至大四上學(xué)期所學(xué)的相關(guān)專業(yè)課本認(rèn)真的溫習(xí)了一邊，增加了很多理論知識。以前我對水泥的工作流程、工廠的工作環(huán)境以及選粉機的構(gòu)造，沒什么認(rèn)識，但通過這次設(shè)計，我了解了，也感受到了?？傊@次設(shè)計，使我將四年中所學(xué)到的基礎(chǔ)知識得到了一次綜合應(yīng)用，使學(xué)過的知識結(jié)構(gòu)得到科學(xué)組合，同時也從理論到實踐發(fā)生了一次質(zhì)的飛躍，可以說這次設(shè)計是理論知識與實踐運用之間互相過渡的橋梁。
知識的鞏固固然重要，但能力的培養(yǎng)同樣不可忽略。我覺得這次設(shè)計的完成,不僅鍛煉了我搞設(shè)計的工作能力，培養(yǎng)了我獨立思考的能力，解決困難的方法，并且也培養(yǎng)了我獨立﹑創(chuàng)新﹑力求先進(jìn)的思想。同時我認(rèn)識到：無論做什么事，只要你深入的去做，難事不難，但如果你不去用心的做，易事不易。機不可失，我在這次的設(shè)計中傾注了大量的心血，盡一切力量爭取將設(shè)計做到在最好。我認(rèn)為我在這段時間內(nèi)所有的收獲，對我今后的學(xué)習(xí)和工作會是一筆難得的財富。
由于本人以前對水泥工藝及選粉機了解不多，實踐知識更是不足，但楊老師和劉老師以及其他各位老師總是耐心地給我講解有關(guān)方面的知識，及時了解我設(shè)計中遇到的難題，使我得以在短時間內(nèi)完成設(shè)計工作，同時教導(dǎo)我們不管是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。在本次畢業(yè)設(shè)計中，楊老師以及其他指導(dǎo)老師付出了辛勤的勞動，在此向他們表示衷心的感謝。此次設(shè)計的圓滿完成與同組其他人員的通力合作也是分不開的，他們給了我許多幫助和指點，在此一并表示感謝！
由于自己能力所限，時間倉促,設(shè)計中還存在許多不足之處，懇請各位老師同學(xué)給予批評指正。
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