2100標準型圓錐破碎機設計【含11張CAD圖紙+文檔全套】
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鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第1頁
自動磨碎機以及散裝流體材料對其的影響
摘要：在不同階段的形狀、狀態(tài)和運動的情況下，通過被采用的液體和散裝材料（主體松軟材料），對自動磨碎機以及散裝流體材料的影響所做的調(diào)查。在散裝材料磨碎機應用的基礎上，一種新型的循環(huán)流體狀態(tài)自生磨碎機已經(jīng)發(fā)展起來了，自生磨碎機的實驗結(jié)果與4R雷德蒙工廠的實驗結(jié)果通過比較，及其高精確地獲得了更小的微粒。在對散裝材料磨碎方面，這種新發(fā)展起來的自動研磨機的可行性是被證明成功的。
1、 介紹
粉碎除了在大多數(shù)粉碎機的磨碎過程或是壓縮機在散裝材料運動中被壓碎的過程，只有在很少的一些設備例如軋輥機和擠壓機粉碎時采用的材料才是固定的或可以說是比較固定的。因此，一種關于流體狀態(tài)的散裝材料自動磨碎機的新的構想，通過深刻領會流體材料在研磨過程中的特性而被提出來了。
2、 散裝材料的流體狀態(tài)
2.1流體散裝材料
在機械學的分支介質(zhì)機械學中，散裝材料同樣被叫做主體松軟材料，它是相互關聯(lián)的固體微粒的集合體，在這里，每一個單獨的微粒都代表著固體的特性，并且是主體松軟材料的骨骼。然而，肉眼可見的方面分析，它同樣代表流體和流體的一些特性。
（a） 與流體一樣，散裝材料不能保持固定的形狀；
（b） 散裝材料和流體都不能承受拉力但可以承受壓力。散裝材料與流體的不同是散裝材料可以承受較小的正切力，而流體不能，這是由于在散裝材料里存在內(nèi)部摩擦（內(nèi)部摩擦角）。也就是說，如果用外部條件施加在散裝材料上用以減輕或削減內(nèi)部摩擦角，散裝材料將被流體化。舉例來說，把一些如水和膠體材料的介質(zhì)加入到散裝材料中或是在外部施加特殊的力（諧振力等）在散裝材料上，散裝材料將會被流體化。
2.2散裝材料狀態(tài)的影響因素
如上所述，影響散裝材料狀態(tài)最主要的因素是其內(nèi)部存在摩擦角。摩擦角越小，散裝材料的狀態(tài)越容易得到。具體說來，影響因素包括：
（a） 散裝材料單獨微粒體的塊狀程度。微粒的塊狀程度越大，散裝材料的狀態(tài)越難得到。
（b） 散裝材料單元體的重量。單元體的重量越大，散裝材料的狀態(tài)越難得到。
（c） 散裝材料的疏松（多孔性）程度。散裝材料越疏松，散裝材料的狀態(tài)越容易得到。
（d） 散裝材料的潮濕程度。當濕度超過臨界值時，散裝材料開始流動，然而，對于某些散裝材料，在濕度反面附加的東西反過來也帶來摩擦角影響因素并且導致散裝材料不易流動。
（e） 微粒的形態(tài)和表面粗糙程度。內(nèi)部的摩擦角與散裝材料微粒的形態(tài)和粗糙程度有著密切的關系。
（f） 對于理想狀態(tài)的散裝材料，實際狀態(tài)的散裝材料更難流動。
2.3散裝材料流體狀態(tài)的分類
散裝材料流體狀態(tài)根據(jù)是否有承載能量的介質(zhì)可分類為：
（Ⅰ）單階段流動。但散裝材料中沒有承載能量的介質(zhì)，又或者是有介質(zhì)，如水和空氣，但不能起到承載能量作的介質(zhì)，這樣的流動形式都被認為是單階段流動。
（Ⅱ）雙階段流動。當散裝材料中存在大量的能量承載介質(zhì)，散裝材料的微粒是懸浮的或是接近懸浮的，這樣的流動形式被認為是雙階段流動。
散裝材料的流動速度對于自磨來說是主要參數(shù)。根據(jù)其速度，流體的狀態(tài)可分為：
（a） 最低速度(ν<9m/s)；
（b） 低速(9<ν<100m/s)；
（c） 中速(20<ν<100m/s)；
（d） 高速(100<ν<200m/s)；
（e） 超高速(250<ν<1000m/s)。
當流動速度在最低速度范圍內(nèi)時，自磨的效率是非常低的，作為自動磨碎機來說這種速度幾乎不能作為參數(shù)。低速經(jīng)常被拿來作為水平圓柱磨碎機的參數(shù)。介質(zhì)的速度經(jīng)常被選來作為縱向離心磨碎機的參數(shù)，并且極細粉碎中采用高速和超高速。
3．流體磨碎機的分析
3.1自磨形式的分類
流體的自磨形式可以分為：
（a） 自磨的沖擊。在這種形式下，微?；ハ嗯鲎膊⑶覝p?。?
（b） 自磨的分層。微?；ハ嘧矒艋ハ嘞鳒p，發(fā)生微粒分層、減少的現(xiàn)象；
（c） 自磨的疲勞破裂。在高頻率交替脈沖的重壓下，材料因疲勞而導致破裂；疲勞破裂的自磨過程，用脆性材料被研磨的方式，可以使較硬的材料被研磨。
3.2自動磨碎機的分析
各種各樣的散裝材料流動形式都是由以下兩種流動形式組成：直線流動和旋轉(zhuǎn)流動。實際上，獨立的流動形式常出現(xiàn)在自磨機上，在一些情況下，兩種流動形式在離心自磨機中合成。因此，為了研究散裝自磨機，把自磨機的這兩種流動形式分開來研究。而且，流動時不同的階段和狀態(tài)會帶來不同的自磨形式。因此，散裝材料的階段和狀態(tài)也必須考慮進去。
3.2.1直線流動
（a）單直線流動。自磨的形式是微粒的撞擊和分層?？v向沖擊自磨機的原理是：一個高速的旋轉(zhuǎn)離心圓盤產(chǎn)生的巨大的離心力場，帶動散裝材料產(chǎn)生高速直線噴霧，噴霧互相撞擊，并且微粒停留在圓筒壁上。同時，不同大小和形態(tài)導致噴霧微粒在速度上的不同，致使微粒撞擊和分層，但是磨損和分層的程度是有限的。
（b）雙直線流動。與流體的流動形式相似，雙直線流動同樣包括層流和亂流。在層流區(qū)域流動是穩(wěn)定的，微粒的速度在同一層上是相同的，而不同層上的速度不同。不同層上的微粒產(chǎn)生摩擦。然而，總所周知，層流區(qū)域的速度是非常慢的，因此層流自磨的程度是有限的。
研磨主要發(fā)生在亂流區(qū)域，因為在這個區(qū)域發(fā)生高速流動和強烈騷動。亂流中產(chǎn)生強烈的微粒撞擊，形成撞擊粉碎。如果幾條噴霧相交，交錯的微粒會強烈的碰撞和沖擊。速度越高，自磨得效率越高。如，氣流自磨機以固體、氣體雙直線流動的自磨下工作。
3.2.2旋轉(zhuǎn)流動
旋轉(zhuǎn)流動是在如密閉管子或圓筒形容器中的產(chǎn)生的外力的作用下形成的。由旋轉(zhuǎn)流動產(chǎn)生的微粒的徑向運動形成的離心力場，使微粒噴霧對管壁和容器壁產(chǎn)生壓力，并且使微粒停留在壁上，因此導致微粒間摩擦力和剪切力。旋轉(zhuǎn)流動中產(chǎn)生的特殊的剪切力是促成自磨的主要因素。
（a） 單旋轉(zhuǎn)流動。由于散裝材料的每個微粒大小和形態(tài)的不同，導致每個微粒的狀態(tài)和速度不同。因此，微粒間的摩擦剪切力導致的離心壓力是一種交替和脈沖的壓力，流動的速度越高，交替的頻率和強度越高。高頻率的的交替和脈沖剪切力使微粒疲勞破裂，這種被認為是脆性疲勞自磨的疲勞破裂是自磨在旋轉(zhuǎn)流動的主要形式。
（b） 雙旋轉(zhuǎn)流動。單旋轉(zhuǎn)流動的自磨形式，明顯地存在于雙旋轉(zhuǎn)流動中。然而，由于承載能量的介質(zhì)的粘度妨礙介質(zhì)的流動，自磨得形式相對較弱。與雙直線流動相似，高旋轉(zhuǎn)速度的亂流導致微粒的撞擊和自磨得沖擊。雙旋轉(zhuǎn)流動在自磨中同樣占據(jù)一個重要位置。
4．自磨的影響因素
如上所述的自磨機的基本分析，自磨機的影響因素可以總結(jié)如下：
（a） 散裝材料的本質(zhì)結(jié)構和物理性質(zhì)有脆性、硬度、易變性、強度、連接、裂開和自然缺陷。這些因素對每個自磨形式都非常重要。
（b） 流動狀態(tài)。直線流動和雙旋轉(zhuǎn)流動適用于脆性材料，單循環(huán)流動適用于硬性材料，原因是高頻率脈沖剪切的影響使硬性材料脆性斷裂。
（c） 流動速度。無論是在直線流動狀態(tài)或是在旋轉(zhuǎn)流動狀態(tài)，流動的速度是影響自磨效率的一個主要因素。速度越高，自磨得效率越高，獲得的微粒越細。
（d） 集中性（雙流動）松散度（但流動）。在可行性理論的基礎上，集中材料的增加會加劇微粒間的撞擊，因此影響自磨得效率。因此，雙循環(huán)中集中材料的增加和單循環(huán)狀態(tài)松散材料的減少是提高自磨效率的有效途徑。
5．實際應用
圖1 機器原理略圖
1-縱軸 2-底盤 3-工作盤 4-錘板 5-安裝網(wǎng) 6-刮削器 7-自磨筒 8空氣進入筒 9-分離器 10-材料入口
一種旋轉(zhuǎn)流動離心自磨機已經(jīng)被武漢科技大學成果的研制出。機器的主要圖表如圖1。這種自磨機與其它縱向自磨機的明顯區(qū)別是它的工作盤是圓錐形的而其它的事平的。當圓錐工作盤在高速下旋轉(zhuǎn)，強烈的橫向的和縱向的離心力作用在材料上，材料在圓筒中處于螺旋循環(huán)上升狀態(tài)，材料可以在旋轉(zhuǎn)流中被完全磨碎。圖2和3分別是水平和軸向運動方向。
圖2 水平流動 圖3 縱向流動
這種自磨機工作效率的結(jié)果與4R雷蒙德工業(yè)公司的相比較：
表1 與4R雷德蒙工廠的實驗結(jié)果的比較
工廠
加入材料的大小
產(chǎn)品的顆粒
產(chǎn)量
t/h
能量消耗
噪音
4R雷德蒙工廠
150mm-4mm
96%過-200網(wǎng)眼
3.2
18.2kw
99dB
Ф800 離心自磨機
150mm
98.5%過-200網(wǎng)眼
3.52
15.8kw
82dB
從表1中可以看出這種產(chǎn)品的粒度和細度、產(chǎn)量、消耗量和噪音等指數(shù)都好于4R雷蒙德工廠的。顯示出在流體觀點的基礎上研制的新型自磨機是可行的。
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