SF500100打散分級機總體及機架設計

SF500100打散分級機總體及機架設計,sf500100,打散,分級,總體,整體,機架,設計 目 錄 1 前言 ..............................................................1 2 SF500/100 打散分級機的總體設計 ....................................3 2.1 總體方案論證 ....................................................3 2.2 機體主要尺寸的確定 ..............................................4 2.3 風輪電機的選型 ..................................................5 2.4 打散電機的選型 .................................................10 3 主梁及機架的設計 .................................................12 3.1 主梁的設計 .....................................................12 3.2 機架的設計 .....................................................14 3.3 機架一與機架二連接螺栓的校核 ...................................16 4 設備的安裝 .......................................................19 4.1 安裝總順序 .....................................................19 4.2 頂部蓋板及機架的安裝 ...........................................19 4.3 內(nèi)外筒體的安裝 .................................................19 4.4 回轉(zhuǎn)部件的安裝 .................................................19 4.5 傳動系統(tǒng)的安裝 .................................................20 4.6 潤滑系統(tǒng)的安裝 .................................................20 4.7 風扇及檢測系統(tǒng)的安裝 ...........................................20 5 設備的日常維護 ...................................................21 6 結論 .............................................................22 參考文獻 ...........................................................23 致謝 ...............................................................24 附 錄 ...........................................................25 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 1 1 前言 打散分級機是在九十年代初開發(fā)問世的新型料餅打散分選設備，集料餅打 散與顆粒分級于一體，與輥壓機配套使用，構成獨立的擠壓打散回路。可以消 除輥壓機邊緣漏料和開停機過程中及正常工作時未被充分擠壓的大顆粒物料對 后續(xù)球磨系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響，獲得大幅度增產(chǎn)節(jié)能的效果。進入 80 年代中期 后，輥壓機因其高效、節(jié)能、低耗等特點，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應用。隨 著輥壓機的推廣應用，雖然擠壓過的物料中有 70%小于 2mm 顆粒，并且有約占 總量 25～30%小于 0.08mm 的成品，但是仍有約占總量 1O～15%大于 5mm 的大顆 粒，并且隨著輥壓機使用周期的加長側面擋板磨損后而未能及時更換，大顆粒 物料的比例將加大。因此，擠壓過物料的顆粒分布很寬，使得后續(xù)球磨機的配 球較難適應上述物料，影響系統(tǒng)產(chǎn)量的進一步提高。因而水泥生產(chǎn)商迫切需求 某中設備來對輥壓過的物料進行打散分級處理，將大顆粒物料返回輥壓機，細 粉進入球磨機。為了進一步完善擠壓預粉磨系統(tǒng)，使得進入后續(xù)粉磨系統(tǒng)的物 料顆粒小而均齊，成為各國擠壓預粉磨技術研究的主要內(nèi)容，國內(nèi)外各大水泥 裝備公司相繼開發(fā)出多種設備和新工藝來達到上述目的。而打散分級機就是在 上述背景下誕生的新型料餅打散分選設備。 本課題來源于江陰水泥廠，由于該廠長期使用輥壓機，但一直受到產(chǎn)量不 高的影響。因而他們迫切希望能設計出一臺打散分級設備與輥壓機聯(lián)合使用來 提高預粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量。為此，他們特地委托本單位設計 SF500/100 型打散分 級機。同時也給出了兩個基本生產(chǎn)能力參數(shù)： a.臺時產(chǎn)量 80～110t/h； b.分級粒徑 0.2～2mm,通過調(diào)頻電機變速實現(xiàn)。 為此，我們在咸斌老師的指導下，根據(jù)廠方提出的要求及提供的數(shù)據(jù)首先 進行了方案的提出與論證，經(jīng)過研究決定：打散采用離心沖擊粉碎的原理，經(jīng) 輥壓機擠壓后的物料呈較密實的餅狀，由對稱布置的進料口連續(xù)均勻地喂入， 落在帶有錘形凸棱襯板的打散盤上，主軸帶動打散盤高速旋轉(zhuǎn)，使得落在打散 盤上的料餅在襯板錘形凸棱部分的導向作用下得以加速并脫離打散盤，料餅沿 打散盤切線方向高速甩出后撞擊到反擊襯板上后被粉碎。由于物料的打散過程 是連續(xù)的，因而從反擊襯板上反彈回的物料會受到從打散盤連續(xù)高速飛出物料 的再次劇烈沖擊而被更加充分地粉碎。錘形凸棱主要作用是避免物料在打散盤 上打滑，使甩出的物料具有較高的初速度，從而獲得較大的動能，能夠有力地 撞擊沿打散盤周向布置的反擊襯板，用以強化對料餅的沖擊粉碎效果。 經(jīng)過打散粉碎后的物料在擋料錐的導向作用下通過擋料錐外圍的環(huán)形通道 進入沿風輪周向分布的風力分選區(qū)內(nèi)。物料的分級應用的是慣性原理和空氣動 力學原理，粗顆粒物料由于其運動慣性大，在通過風力分選區(qū)的沉降過程中， 運動狀態(tài)改變較小而落入內(nèi)錐筒體內(nèi)被收集，由粗粉卸料口卸出返回，同配料 系統(tǒng)的新鮮物料一起進入輥壓機上方的稱重倉。細粉由于其運動慣性小，在通 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 2 過風力分選區(qū)的沉降過程中，運動狀態(tài)改變較大而產(chǎn)生較大的偏移，落入內(nèi)外 筒體之間被收集，由細粉卸料口卸出送入球磨機繼續(xù)粉磨或入選粉機直接分選 出成品。 由于打散分級機是為完善擠壓預粉磨系統(tǒng)而設計的，所以整個設計過程圍 繞提高系統(tǒng)產(chǎn)量，降低能耗，減少成本而展開。因為打散分級機的設計以提高 產(chǎn)量 降低能耗為目標，響應了世界節(jié)能的口號，所以將得到政府的支持，用戶的青 睞， 具有廣闊的市場前景。 本課題有我和其他兩位同學完成，我主要負責機器的總體設計協(xié)調(diào)三人的 工作以及機架部分的設計。 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 3 2 SF500/100 打散分級機的總體設計 2.1 總體方案論證 已知條件：臺時產(chǎn)量 80～110t/h，分級粒徑 0.2～2mm。 總體方案結構示意圖： 78910213 圖 2-1 打散分級機的結構 1.風輪電機 2.打散盤 3.打散電機 4.反擊襯板 5.擋料錐 6.風輪 7.回風筒 8.分級區(qū)域 9.內(nèi)筒體 10.外筒體 11.進料口 12.粗粉出料口 13.細粉出料口 圖 2-1 為打散分級機的結構圖，物料由進料口 11 進入打散分級機，落在 打散盤 2 上，打散電機 3 通過帶輪帶動打散盤旋轉(zhuǎn)，物料在離心力作用下脫離 打散盤高速甩出，沖擊在反擊襯板 4 上得到粉碎，然后由于擋料錐 5 的阻擋作 用沿擋料錐邊緣下落進入到分級區(qū)域 8，風輪電機 1 直接帶動風輪 6 旋轉(zhuǎn)形成 風場，物料進入分級區(qū)域后在風場的作用下實現(xiàn)分級，由于大顆粒物料慣性大， 運動狀態(tài)改變小，徑向偏移小，掉如內(nèi)筒體 9 內(nèi)，由粗粉出料口 12 排出，小顆 粒物料由于慣性小，徑向偏移比較大，掉入外筒體 10 與內(nèi)筒體之間，由細粉出 料口 13 排出。 該機由于風輪與打散盤的空間布置處于同一軸線上，但是兩者的轉(zhuǎn)速又不 相同，軸的布置是關鍵問題，經(jīng)過和老師以及同課題組人員的討論，最后決定 采用中空軸結構。 機體主要是這樣一種結構，外筒體通過螺栓與預埋鋼板相連將整臺機器固 定于建筑物上，內(nèi)筒體通過支架固定于外筒體上，回風筒通過支架固定與內(nèi)筒 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 4 體，內(nèi)外筒體以及回風筒要保證處于同一回轉(zhuǎn)軸線上，外筒體上端由頂板密封， 頂板上焊有主梁以承受機架及電機的重力所帶來的壓力同時保證頂板有足夠的 剛度而不變形，主軸通過軸承安裝在中空軸內(nèi)，風輪通過調(diào)頻電機帶動主軸而 直接帶動，中空軸通過軸承安裝在固定于機架的套筒上，打散盤裝在中空軸上， 打散電機通過帶輪帶動中空軸從而實現(xiàn)打散盤轉(zhuǎn)動。在機架上還設有布置對稱 的進料裝置，能使打散后的物料形成較為均勻的環(huán)形料幕進入分級區(qū)域，從而 達到理想的分級效果。 2.2 機體主要尺寸的確定 根據(jù)分析打散分級機的分級過程與離心式選粉機和旋風式選粉機均有相似 之處。由于分級設備的生產(chǎn)能力與選粉室截面積近似成正比，即： Q =KD （2-s2 1） Q ——設計用產(chǎn)量 單位 t/h；s D ——打散分級機的直徑 單位 m； K ——生產(chǎn)能力系數(shù)。與物料的性質(zhì)，產(chǎn)品細度等有關。對于生產(chǎn) 325 號 及 425 號常用水泥時，K 值為 5.25。 由于通用分級設備的分級效率一般為 75～85%，我們?nèi)”ｋU效率 80%。 那么我們設計用產(chǎn)量： Q =Q/ （2-s? 2） Q ——打散分級機的臺時產(chǎn)量 單位 t/h； ——打散分級機的效率。? 為保證能達到最大生產(chǎn)能力，我們以要求的最高產(chǎn)量 110t/h 作為設計依據(jù)， 根據(jù)公式（2-2） ，我們得到設計用產(chǎn)量為 Q =137.5t/h。再根據(jù)公式（2-1）s 得到打散分級機的直徑 D=5.07m，我們將 D 取整得到打散分級機的直徑為 5m。 再參照旋風試選粉機各部分的尺寸比例： d =0.438～0.527D （2- 3） d =d/3 （2-f 4） d =0.4d （2- 5） d ——打散分級機內(nèi)筒內(nèi)徑 單位 m； d ——風輪的直徑 單位 m；f 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 5 d ——打散盤的直徑 單位 m。 由公式（2-3）得到打散分級機的內(nèi)筒內(nèi)徑為 2.190～2.635m，我們?nèi)?d=2.50m，再根據(jù)公式（2-4）得風輪的直徑為 0.833m，我們?nèi)≌?d =0.8m，f 同樣根據(jù)公式（2-5）得打散盤的直徑為 d =1m。 L =0.2d （2-1 6） L ——打散盤襯板表面到物料進入分級區(qū)域的高度 單位 m。1 L ——物料剛進入分選區(qū)的點到內(nèi)筒上截面的高度 單位 m。2 這樣我們得到 L =0.5m。1 根據(jù)離心式選粉機的 L / L 知道，當比值在 0.8～0.5 或更小時分級效力21 很低，當比值在 2～1.82 時分級效果最好，那么 L 的范圍為 1～0.91m，我們2 取靠中間的數(shù)值，定 L =0.94m。確定了這些基本尺寸，接下來我們進行粒子的 受力分析以及風輪電機的選型。 2.3 風輪電機的選型 首先我們進行風壓、風速的計算。已知條件為物料的分離粒徑 0.2～2mm, 以及上面計算所得的 L =0.5m, L =0.94m。同時我們通過查閱資料可以得到所12 處理物料的密度為 1450kg/m 。3 分析：由于所處理物料的粒徑大于 100 m，屬于大顆粒物料的沉降，再加? 上重力方向上又沒外加上升氣流的影響，所以單純由于物料顆粒速度的增加而 產(chǎn)生的阻力較之重力而言遠遠小于重力。因此，在重力方向上我們先忽略空氣 阻力的影響，將物料在重力方向的運動看成單純的自由落體運動，那么我們可 以根據(jù)以上分析及已知的數(shù)據(jù)算出粒子經(jīng)過風場的時間： t= - （2-gL/)(221?/1 7） t ——物料粒子經(jīng)過風場的時間 單位 s。 代入數(shù)據(jù)得到 t 0.223s 。? 由分級原理可知道，要實現(xiàn)物料的分級，那么在 0.223s 的時間內(nèi)，所需分 選出的物料粒子在徑向的位置必須要到達內(nèi)筒的外緣。為保證分級效果，我們 設計讓粒子在 0.2s 內(nèi)到達內(nèi)筒的外緣，根據(jù)上面對打散分級機基本尺寸的確定， 粒子剛進入分級區(qū)域的點到內(nèi)筒邊緣的徑向距離為： x=(d- d )/2- （2-? 8） x ——粒子剛進入分級區(qū)域的點到內(nèi)筒邊緣的徑向距離 單位 m； ——打散盤邊緣到襯板的徑向間隙 單位 m。? 而打散盤邊緣到襯板的徑向間隙一般為 0.08～0.1m 。所以由公式（2-8） SF500/100 打散分級機總體及機架設計 6 我們得到粒子剛進入分級區(qū)域的點到內(nèi)筒邊緣的徑向距離 x=0.67m。 假設風輪旋轉(zhuǎn)所形成的徑向風速為 U ，物料粒子在不同時刻的速度為0 U ，得到粒子的運動微分方程為： s dx= U dt （2-s 9） 根據(jù)常溫常壓下風速與它形成的動壓關系： P=U /K （2-2 10） U ——風速 單位 m/s； P ——動壓 單位 Pa； K ——風速動壓轉(zhuǎn)換系數(shù)，與空氣的密度 及重力加速度 g 有關，常溫?a 常壓下為 1.6 左右。 這就是說當風速為 U 時，風對靜止物體的垂直作用面所產(chǎn)生的壓力為 U /K 2 （Pa） ，由于大氣壓對物料粒子形成的作用力在各作用表面上相互抵消，因此在 此不考慮大氣壓的影響。根據(jù)上訴分析，風速對運動顆粒形成的壓力為： P=（U - U ） /K （2-0s2 11） 根據(jù)牛頓第二定理，顆粒體的徑向運動方程為： P . A=m . d U /dt （2-s 12） A ——顆粒水平方向的投影面積（這里將顆?？醋髑蝮w） 單位 m ；2 m ——顆粒的質(zhì)量 單位 kg。 m= (4/3) R （2-?A?3 13） R ——顆粒的半徑 單位 m。 將公式（2-13）代入（2-12）并整理得到： P=(4/3)R. . d U /dt （2-?As 14） 再將公式（2-11）代入公式（2-14）并整理得到： （U - U ） /K=(4/3)R. . d U /dt （2-0s2As 15） 將常數(shù)代入并整理運算得到： 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 7 3.23275 10 /R= d U /（U - U ） （2-?4?ts0s2 16） 令 3.23275 10 ；??4? 則公式（2-16）為： dt/R= d U /（U - U ） （2-?s0s2 17） 將公式（2-17）積分得： .t/R=1/（U - U ）+C 0 s （2-18） 由初始條件 t=0, U =0 的到積分常數(shù)：C=1/ U ，則公式（2-18）為：s 0 .t/R=1/（U - U ）+ 1/ U （2-?0s0 19） 根據(jù)（2-19）我們可以得到顆粒的運動速度 U 為：s U = U [1-1/（U . .t/R+1）] （2-s00? 20） 將公式（2-20）代入公式（2-9）得到： （2-dtRtdx)]1/./(1[00??? 21） 對公式（2-21）積分并有初始條件 的到：,?xt （2-)]1/ln([00Utx? 22） 根據(jù)公式（2-22）以及上面分析得到的數(shù)據(jù)： 。我們可以mRstmx 1~.02/)~.(,12375.,.0,67. 4??????? 反算出 = 。U/1~5 根據(jù)風輪風速與扭矩的關系： （2-203)(2UCrTT??? 23） T ——風輪的扭矩 單位 N.m； ——空氣的密度，常溫常壓下取 1.2kg/ ；? 3m r ——風輪的半徑 單位 m； SF500/100 打散分級機總體及機架設計 8 ——葉尖速比 時的扭矩系數(shù)。)(?TC? （2-0/Ur?? 24） ——風輪轉(zhuǎn)動的角速度 單位 rad/s 。? 風輪的驅(qū)動功率為： （2-302)(1CrTPpq???? 25） ——風輪的驅(qū)動功率 單位 W；qP ——風能利用系數(shù) 。 )(?pC = （2-)(?pC)(T 26） 由圖 2-2 知道當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到 750r/min 以上時分級效率提高不大，而且隨 著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高機體的振動將會加劇，因而機體所受的復雜交變應力將大幅 上漲，這將大大降低機器的使用壽命。所以在此我們將平均工作轉(zhuǎn)速取為 650r/min，這也與我們最初設計時用的效率 比較接近。%80?? 圖 2-2 牛頓效率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關系 根據(jù)上述分析我們根據(jù)公式（2-24）我們得到： = =2.172~4.733 （2-0/Ur???62nr? 27） 我們?nèi)》旨?2mm 顆粒時所用的風速為調(diào)頻電機功率選型的依據(jù)，也就是 取 2.172。我們根據(jù)圖 2-3 可以知道此時的 我們可以根據(jù)? 035.)(??pC1? 公式（2-25）得到風輪的驅(qū)動功率 20755W=20.755kW。同樣如果我們?nèi)P? 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 9 0.2mm 顆粒粒徑計算，我們得到風輪的驅(qū)動功率為 15760W=15.760kW。為保qP? 證能將 2mm 的顆粒分出我們只能取 20.775kW 以上的調(diào)頻電機，實現(xiàn)不同粒徑粒 子的分級只能是依靠調(diào)速。 由于風速的三次方代表能量的輸出，轉(zhuǎn)速的平方代表能量的輸入，根據(jù)能 量守恒知道，兩者相等。也就是成正比關系，據(jù)此我們得到： （2-2maxin3max0in//U? 28） ——分級機最小風速 即 5.75m/s；min0U ——分級機最大風速 即 12.53m/s；ax ——對應最小風速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min；i ——對應最大風速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min。a 這樣我們可以得到： =0.31，再根據(jù)平均轉(zhuǎn)速 650r/min 得到maxin/ ， 。這樣得到調(diào)速電機的調(diào)速范圍為必須大于in/308minr?92maxr? 308～992r/min，調(diào)速電機的最低轉(zhuǎn)速不需要保證，但最高轉(zhuǎn)速一定要保證，也 就是所選電機的額定轉(zhuǎn)速一定要大于 992r/min。 由于上面風輪直徑是通過經(jīng)驗公式所得，為確保數(shù)據(jù)偏差不至于過大我們 再通過其他方法驗算一下。根據(jù)實用機械設計手冊（下）第十三章第四節(jié)風機 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 10 葉輪設計知識：徑向彎曲葉片葉輪適用于冶金、排塵、燒結等工業(yè)，本設計決 定采用此結構，風輪輪廓如圖： 圖 2-4 風輪結構簡圖 根據(jù)公式（2-10）及算出的風速得動壓為 。由于通用分級設備P1.98?a 的靜壓損失一般為 200 ～250 ，考慮工作條件不利，略取大點。取靜壓Pa ，全壓 。aPst260?astq360??? 葉 片 形 式 1?2? 徑 向 直 葉 片 90o 90o 后 傾 直 葉 片 50~12cscs?D? 前 彎 曲 葉 片 o14 o45~ 徑 向 彎 曲 葉 片 50~ 90 后 彎 曲 葉 片 o 20 o1 表 2-1 根據(jù)表我們我們?nèi)?， ，一般徑向彎曲葉片 系數(shù)在o10??o92 ? 0.35～0.55 間（由該書表 13-121 提供） 。我們?nèi)?。葉輪外徑：4.0?? （2-??qPnD6 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 11 29） 我們根據(jù)公式（2-29）及已知數(shù)據(jù)得 ，我們?nèi)≌?。mD805.?mD8.0? 跟經(jīng)驗公式推算的偏差不大。 綜上所述，我們根據(jù)電機的功率要求為 20.775kW 以上，調(diào)速范圍不小于 308～992r/min。據(jù)這兩個要求我們選用 Y180L-4 型號的電機。由于是立式安裝， 我們選用 V 型。額定功率 P=22kW，滿載轉(zhuǎn)速 1470r/min。1 2.4 打散電機的選型 根據(jù)與指導老師以及同課題人員的討論研究發(fā)現(xiàn)打散分級機的打散方式與 反擊式破碎機的破碎過程十分相似，所以我們仿用上面的部分參數(shù)及公式進行 設計，因為打散分級機處理的是輥壓機輥壓過的物料，所以料餅的硬度相對于 反擊式破碎機所處理的物料而言相當小，因此打散分級機對物料的打散過程與 破碎機的粗碎過程更為相似，因此我們?nèi)∮糜诖炙闀r的破碎機的參數(shù)及公式來 進行計算。因為板錘的數(shù)目和轉(zhuǎn)子的直徑有關，當轉(zhuǎn)子的直徑比較小時板錘的 數(shù)目就少。通常轉(zhuǎn)子的直徑在 1m 以下時可裝設 3 個板錘，轉(zhuǎn)子直徑在 1～1.5m 時可裝 4～6 個板錘，轉(zhuǎn)子的直徑為 1.5～2m 時裝 6～10 個板錘，物料硬度大時 可適當取多點。根據(jù)上面確定的打散盤的直徑 ，我們可以將板錘取為 6md1? 個。轉(zhuǎn)子的圓周速度對破碎機的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品的細度和粉碎比的大小取決定 性作用，速度高生產(chǎn)能力、粉碎比都顯著增加。一般粗碎時為 15～40m/s，細 碎時 40～80m/s，因為打散分級機的打散過程相當于粗破碎過程，再根據(jù)轉(zhuǎn)子 的直徑可換算出轉(zhuǎn)速約為 287～765r/min。根據(jù)反擊式破碎機的功率消耗所用 的經(jīng)驗公式： （2-KQN?s 30） N ——電機的功率 單位 kW； K ——比功耗，kW.h/t。比功耗視破碎物料的性質(zhì)、破碎比和機器的機構 特點而定。等石灰石硬度時，粗碎時取 K=0.5～1.2；細碎時取 K=1.2～2。由于 打散分級機所處理的物料較石灰石而言，硬度小的多。我們可將 K 值適當取小 點，以免選用電機功率過高，電機長期不滿載工作，造成能量的浪費，這里我 們?nèi)?0.3 。那么我們可以得到 N=41.25kW 。 速度可以由下式確定： （2-3/1 650.Egv??? 31） ——物料的抗壓強度 單位 Pa；? E——物料的彈性模數(shù) 單位 Pa； ——物料的密度 單位 kg/m 。?3 由于公式（2-30）沒有反映出破碎比和錘頭質(zhì)量這兩個因素，所以上式計 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 12 算出的速度只能作為速度選擇的參考。 沖擊時間可以按下式確定： （2-vRt/48.2? 32） R——料塊的半徑 單位 m 。 據(jù)有關文獻記載，當直徑為 1 米的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在 500r/min 時，物料的沖擊作 用時間不到 0.01s，破碎力很強大，足夠使物料得到有效的破碎。打散分級機 所處理的物料硬度比較低，500r/min 的轉(zhuǎn)速足夠使物料得到有效的粉碎。但是 由于打散分級機進料口進來的物料直接落在打散盤上，轉(zhuǎn)速過低滯留在打散盤 上的物料將增多，這相當于增加了打散盤的質(zhì)量——即轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量增加， 增加了轉(zhuǎn)子以及傳動軸的額外負載，這對傳動部件是極為不利的，尤其是傳動 方式采用立式時。但是轉(zhuǎn)速過高又將加劇機體的振動，機體受到的復雜交變應 力增加。綜合以上分析，以及參照其他破碎設備打散分級機打散盤的轉(zhuǎn)速取 500r/min 為佳。因此，根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速的數(shù)值我們采用 Y280M-8，由于是立式 安裝，所以選用 V 型。額定功率 P=45kW，額定轉(zhuǎn)速 n=740r/min。以下回轉(zhuǎn)、1 傳動部分的具體設計校核由同課題組人員完成，在此不再細訴。 3 主梁及機架的設計 3.1 主梁的設計 根據(jù)我們方案中的結構上部蓋板為直徑 5.5m 左右的鋼板制成的圓形蓋板， 經(jīng)討論決定主梁采用大型槽鋼焊接成‘井’字形梁以提高蓋板的剛度及承受上 部機架的重量。由于機架是臺型柱腳形式（后面設計中將提到）且為對稱形式， 所以四個柱腳所受到的力近似相等，均勻作用于主梁上。為使主梁對鋼板的壓 力盡量小，這就要求主梁在受力作用下變形盡量要小，所以我們先選用 32b 號 槽鋼，然后進行強度及剛度校核。 主梁結構的形式、幾何尺寸及受力情況如圖 3-1： 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 13 P21 圖 3-1 主梁的結構圖 P ——風輪電機及機架及回轉(zhuǎn)件對梁的作用力 單位 N；1 P ——打散電機及機架及回轉(zhuǎn)件對梁的作用力 單位 N。2 根據(jù)機架、回轉(zhuǎn)件所用材料及數(shù)量以及選用的電機我們可以得到 m1 ， 。那么我們可以的到：kg80?kgm02? （3-4//11gKmGP? 1） （3-//22 2） K——保險系數(shù)，對重型機械一般取 1.5。 因此根據(jù)上面兩條公式我們得到 P =10.5 ，P =3.7 。由于 P 是對稱1kN2k2 分布的，所以我們將力的作用點移到主橫梁上時產(chǎn)生的附加扭矩相互抵消，如 圖 3-2 所示。由于我們設計時要求對蓋板的壓力盡量要小，所以我們不考慮蓋 板對主梁的支力，而將梁看成是簡支梁的力學模型，如圖 3-3 所示。 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 14 P21 圖 3-2 梁受力簡圖.059731P2PabAB6L4L 圖 3-3 梁的受力模型圖 根據(jù)圖 3-3 我們的到如下公式： 21PPba??? 5254254315432154321 )()()().( LPLLLLPa ?? 1132b 根據(jù)上面三條公式以及已知的數(shù)據(jù)我們可以算出： 12.1576 ， 16.2424 。這樣我們已經(jīng)知道了所有的受力，再結合?akN?bkN 已知的力的作用位置就可作出彎矩圖如圖 3-4 所示： 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 15 AB2.05960.735438kNm124kNm 圖 3-4 梁的彎矩圖 根據(jù)材料力學的知識知道： （3-WMmaxax?? 3） ——梁的最大彎曲應力 單位 Mpa；max? ——梁的最大彎矩 單位 kN.m；M W ——抗彎截面模量 單位 ，對于 32b 槽鋼 W=509.012 。3?c 3?cm 這樣我們可以算出 =51.9 ，但是機器工作時將會產(chǎn)生動載，據(jù)有max?P 關文獻記載，大型機器工作時對機座的載荷將提高到原來靜載的 2～3 倍，特別 是在機器的啟動過程中，也就是說主梁可能面臨短時的 150 左右的高載荷，MPa 查閱資料可以得到槽鋼材料的許用應力為 ，可見已經(jīng)滿足要求。160?? 3.2 機架的設計 根據(jù)我們最初的方案，以及同課題組人員設計的回轉(zhuǎn)部件的具體尺寸以及 安裝位置，我們進行機架的設計，在以機架能順利安裝上零件并能順利運轉(zhuǎn)， 機架構件不影響主件的運動為前提條件下，考慮具體的工況，經(jīng)過和老師及同 課題組人員的討論決定，采用焊接件的形式，柱腳采用 18 號槽鋼，并用 10 槽 鋼作為附撐，蓋板采用 Q235A 鋼板，厚度 20mm,具體結構形式及受力情況見圖。 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 16 0.2985L13q 圖 3-5 機架 1 的簡圖及力的分布 和主梁的分析一樣，根據(jù)支撐物件所用材料及數(shù)量可以得到機架 1 所受的 壓力為 ，通過四個柱腳及附撐傳遞到主梁上，由于機架自身的對稱性，kNP35? 我們可以把力看作是均勻分布于機架的四端面，這樣我們可以的到 。一般來說機架受壓應力的作用而被破壞的情況是很少的，所以mq/12.0 我們不去校核機架柱腳的抗壓強度而只校核橫梁的彎曲強度，為保證焊縫的受 力盡量的小，我們光去考慮支撐的作用，這樣我們可以的到這樣一個力學模型， 外伸梁的形式如圖 3-6： 98Lab 圖 3-6 機架 1 的端邊受力模型 同主梁的計算過程一樣我們很容易得到： 4.375 。?baPkN 彎矩圖為： 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 17 0.43kNm0.43kNm52 圖 3-7 機架 1 橫梁彎矩圖 根據(jù)公式（3-3）再查閱資料知道 10 槽鋼的 W=39.7 ，計算的到3cm ，由于槽鋼許用應力為 ，可見足夠滿足強度，而且MPa1.3max?? MPa60?? 椐分析過程知道機架橫梁的主作用力來自于附撐，而對兩端的焊縫作用力很小。 機架的剛度決定了機架在工作過程中變形的大小，其實對于機架的設計而 言，剛度的研究比強度更有意義，因為機架由于壓力的作用而被破壞的情況是 比較少的。但機架隨著工作時間的增加會慢慢的變形，這就要求機架有足夠的 剛度，否則隨著機架的變形而導致傳動件位置的變動，機器的工作能力就會降 低。根據(jù)壓桿保持平衡能力的最小臨界力公式（3-4）： （3-2lEIFcr?? 4） ——臨界力 單位 N；crF E ——材料的彈性模量 單位 Gpa，對槽鋼材料為 205GPa； I ——慣性矩 單位 ，對 18 號槽鋼為 1369.9 ；4cm4cm ——機架高度 單位 m。l 根據(jù)機架一的設計高度為 0.46m，再由公式（3-4）及已知數(shù)據(jù)得 13.1 ，比較可知機架一受到的力遠遠小于 ，也就是機架具有足?crFkN410? crF 夠的強度，滿足要求。機架二、機架三所受的力較機架一而言要小，幾何尺寸 也相差無幾，根據(jù)機架一校核所的數(shù)據(jù)知道，無論是強度還是剛度都遠遠滿足， 所以據(jù)經(jīng)驗判斷肯定滿足。反而是機架一與二之間的連接螺栓由于皮帶對軸拉 力作用產(chǎn)生彎矩，受拉一邊的螺栓受力比較大需要進行校核。 3.3 機架一與機架二連接螺栓的校核 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 18 在校核之前我們必須算出皮帶通過帶輪作用于軸上的力，因為這個力是直 接通過機架傳遞給螺栓的。下面是求對軸作用力的公式： （3-21sin0?zFQ? 5） （3-0)5.(qvKvzPac??? 6） ——軸所受的拉力 單位 N：QF z ——皮帶根數(shù)，從同組人員那得到的數(shù)據(jù)為 5 根； ——單根皮帶初拉力 單位 N；0 ——小帶輪的包角；1? ——計算功率 = ， 工況系數(shù)，P 實際功率；caPcaKA ——帶輪的圓周速度 單位 m/s；v ——小帶輪的包角系數(shù)；K q——每米帶長的質(zhì)量 單位 kg/m。 根據(jù)同課題組人員設計的傳動部分，我們可以得到以下數(shù)據(jù)： =63kW，vcaP ， ， ， ， 。這樣我們再根據(jù)sm/4.12?5?z013.7?98.?aKmkgq/62.0 公式（3-6）得到 ，再據(jù)公式（3-5）得到 。根據(jù)機架kNF90? NFQ8.7? 的受力位置我們得到這樣一個力學模型如圖 3-8： 4L1QFL 圖 3-8 機架的受力模型 ——螺栓對機架的作用力 單位 。LFkN 由于是四個螺栓作用我們根據(jù)關系可以得到： （3-214LFQL? 7） 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 19 由公式（3-7）及已知的數(shù)據(jù)我們可以得到 。再參照選粉機電kNFL54.0? 機機架設計時螺栓連接處預緊力一般取 以上，所以螺栓的總受力k0? 為安全起見我們?nèi)?6kN 計算，下面就可以根據(jù)公式求,54.0kNFL??? 拉應力： （3-?SFL/? 8） ——螺栓受到的拉應力 單位 ；L?MPa S ——螺栓的截面積 單位 。2m 由于我們選的是 M16 的螺栓，危險截面對應螺紋小徑處的面積約為 140 ，根據(jù)公式（3-8）得 43 ，除拉應力外，在螺栓受拉的過程中還2mL?? 受到螺紋副間摩擦阻矩的作用產(chǎn)生切應力 ，對于 M10～M64 的螺栓L? =0.5 ，再根據(jù)第四強度理論：L?? 57Mpa （3-LLca?32.12??? 9） 螺栓的抗拉伸強度極限為 ，動載情況下許用應力安全系數(shù)MPaB0min 為 S=2.5～4，我們?nèi)?4 計算得到許用應力[ ]= =82.5Mpa，由于SB/min ，所以滿足要求。][??ca SF500/100 打散分級機總體及機架設計 20 4 設備的安裝 打散分級機主要分為四大部分，a)頂部蓋板三塊 b)回轉(zhuǎn)部件及其機架，底 座四個，主電機及其機架，調(diào)速電機及其機架 c)內(nèi)外筒體，錐體多片 d)潤滑 系統(tǒng)，標準件及附屬零部件。由于該設備體積較大，內(nèi)外筒體是分成多片的， 所以在安裝現(xiàn)場的吊裝工作量較大，為方便用戶安裝，提出以下要求。 4.1 安裝總順序 1）安裝四個底座； 2）裝頂部蓋板； 3）安裝上部筒體； 4）安裝外錐筒體的上部，吊裝內(nèi)筒體，合攏外錐筒體的下部； 5）安裝回轉(zhuǎn)部件及機架，安裝主電機，調(diào)速電機及機架； 6）安裝潤滑系統(tǒng)，風扇及檢測系統(tǒng)。 4.2 頂部蓋板及機架的安裝 1）吊裝四個底座，與預埋鋼板位置吻合后焊接螺桿安裝并上緊螺母； 2）頂部蓋板分別吊裝就位； 3）頂部蓋板（中部）大型槽鋼梁為基礎找水平，用水平儀校正梁的水平， 使水平誤差小于 0.001m/1m； 4）用螺栓將左右蓋板合攏，用同樣的方法找水平，保證誤差不超過 0.002m/1m 要保證蓋板與中部蓋板合攏無縫隙，擰緊螺栓； 5）蓋板與底座的聯(lián)接螺栓，上緊底座螺栓，同時保證其水平誤差再其范圍 內(nèi)，若誤差太大需重新調(diào)整底座墊片。 4.3 內(nèi)外筒體的安裝 要求：外筒體各塊之間及筒體與頂部蓋板聯(lián)接處需裝密封石棉繩，嚴防漏 風漏灰。 1）分塊吊裝上部筒體，穿上螺栓，聯(lián)接處裝上密封石棉繩，擰緊螺栓； 2）同樣的方法裝上外錐筒體的上部； 3）吊裝內(nèi)外筒體聯(lián)接的支架，吊裝內(nèi)筒體上部； 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 21 4）吊裝內(nèi)錐，安裝內(nèi)外錐筒體的聯(lián)接支架，合攏外錐筒體的下部； 5）將上部筒體與四個底座焊為一體，以提高整機的剛度。 4.4 回轉(zhuǎn)部件的安裝 回轉(zhuǎn)部件在生產(chǎn)廠已經(jīng)作為一個部件裝配好，在現(xiàn)場只需要將此安裝到機 架上即可。 1）將回轉(zhuǎn)部件吊裝就位，穿上聯(lián)接螺母； 2）通過找大帶輪的水平來保證主軸的安裝垂直度。一大帶輪上端面為基準 用水平儀找準，保證其水平誤差不超過 0.0005m/1m； 3）安裝好調(diào)整墊片，擰緊螺栓并保證水平，如誤差超出范圍必須重新調(diào)整。 4.5 傳動系統(tǒng)的安裝 傳動系統(tǒng)主要是兩個電機和小帶輪及半聯(lián)軸器和皮帶。 1）將主電機及機架吊裝就位； 2）保證大小皮帶輪在同一水平面內(nèi)，其平面誤差不大于 0.002m/1m； 3）裝上皮帶，擰緊螺栓，適當張緊皮帶； 4）墊實并擰緊地腳螺栓； 5）將調(diào)速電機及機架吊裝就位； 6）保證電機出軸與回轉(zhuǎn)部件主軸同心度公差，擰緊地腳螺栓，墊實墊片， 使其兩軸心偏差不大于 0.0005m； 7）調(diào)整機架高低使兩半聯(lián)軸器的間距控制在 3mm 左右，不要過大，也不要 過??； 8）裝上彈性尼龍柱銷及壓蓋，擰緊螺栓。 4.6 潤滑系統(tǒng)的安裝 潤滑系統(tǒng)向其他廠商購置。 1）將潤滑系統(tǒng)吊裝就位，擰緊地腳螺栓； 2）將分油器接上，安裝送油軟管； 3）將軟管與接頭接至潤滑油口。 4.7 風扇及檢測系統(tǒng)的安裝 1）將端面鉑電阻溫敏傳感器裝至軸承溫度檢測口 2）將風扇裝至離軸承座 1 米處 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 22 5 設備的日常維護 1）機器運行必須符合以下順序：首先啟動潤滑系統(tǒng)，其次啟動主電機，最 后啟動調(diào)速電機； 2）由于機器不可避免的振動，螺栓的松動是難免的，因此要求每隔一段時 間檢查各連接螺栓及地腳螺栓，如出現(xiàn)松動必須馬上擰緊； 3）回轉(zhuǎn)件必須運轉(zhuǎn)靈活，如出現(xiàn)異常噪聲，必須馬上停機檢查問題并加以 解決； 4）和其它機械設備一樣潤滑是日常維護中極為重要的組成部分，在機器工 作時必須要有其他的輔助設備（如油站）對其回轉(zhuǎn)部件進行供油。由于打散分 級機回轉(zhuǎn)件為立式安裝，所以采用脂潤滑要比油潤滑理想。潤滑系統(tǒng)工作保證 8 每小時不少于 5 分鐘； 5）打散盤襯板不可避免存在磨損，影響生產(chǎn)效果，因此每隔一段時間更換 一次襯板； 6）隨著工作時間的加長，皮帶傳動效率會降低，嚴重的會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象， 因此要根據(jù)情況適時對皮帶進行張緊； 7）各類不易通過的雜物將會堵塞打散分級機的環(huán)行通道，影響生產(chǎn)，需適 時清理； 8）筒體磨損嚴重的地方每隔一端時間需進行補焊； 9）風輪在使用一段時間后由于含塵氣體的沖刷，磨損是難免的，因而在使 用過程中要進行定期檢查修復，一般 10~15 天一次。 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 23 6 結論 SF500/100 打散分級機主要是配合輥壓機使用的，可以通過變頻調(diào)速對物 料實現(xiàn)打散分級調(diào)整進入球磨機物料的粒徑，因而可以合理分配輥壓機和球磨 機的負荷，使系統(tǒng)工藝參數(shù)得到優(yōu)化?；旧舷溯亯簷C的運行狀態(tài)對后續(xù) 球磨機系統(tǒng)的影響，同時由于入磨物料的最大粒徑得到有效的控制，球磨機一 倉球徑大幅度下降，使整個粉磨系統(tǒng)處于最佳的運行狀態(tài)。改造后的粉磨系統(tǒng) 產(chǎn)量比原來增加了 80%～100%，而電耗僅為過去的 70%～80%。 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 24 參考文獻 [1] 徐錦康.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2004 [2] 周建方.材料力學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002 [3] 沈世德.原理機械[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [4] 成大先.機械振動.機架設計[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2004 [5] 賈安東.焊接結構及生產(chǎn)設計[M].天津：天津大學出版社，1989 [6]（美）O.W.勃勞杰.焊接設計[M].北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社，1985 [7] 褚瑞卿.建材通用機械也設備[M].武漢：武漢理工大學出版社，1995 [8] 王旭，王積森.機械設計課程設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [9] 孔祥忠.新標準下的水泥粉磨系統(tǒng)技改方案選擇[N].中國建材報，2002-10-15 [10] 包瑋.擠壓粉磨技術在水泥廠粉磨系統(tǒng)技術改造中的應用(3)[N].中國建材報，2000- 12-6 [11] 周豐雨，姜淑蛟.HFCG 型輥壓機的故障處理與體會[N].中國建材報，2004-3-17 [12] 李鑫，徐美君.擠壓聯(lián)合粉磨工藝應用打散分級機改造中血烘干磨產(chǎn)量翻番[N].建材 工業(yè)信息，1996-5 [13] 田啟明，王正.設計最大風速和風壓計算中的有關問題[B].文章編號： 1005－8524（1999）04－0047－05 [14] 張曉峰.風幕式丸砂分離器中顆粒沉降的理論分析[A].文章編號：1000-8365(1999) 04-0006-04 [15] 鄭黎明，葉枝全.具有失速調(diào)節(jié)的變轉(zhuǎn)速風力機的動態(tài)分析與控制策略[B].文章編號： 0254-0096（2001）03-0351-05 [16] 方瑩，孟殿，于學成，張少明.離心轉(zhuǎn)子式選粉機的分級性能[J].南京化工大學學報， 1999 年，第 21 卷，第 4 期：Vol.21 No.4 1999 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 25 致謝 經(jīng)過三個月的忙碌工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，論文的完成標志著 四年的“本科后”時代即將結束，也意味著新的生活即將開始。作為一個本科 生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮欠缺的地方，如果沒有導師 的督促指導，以及同課題組同學的支持，想要完成這個設計是相當困難的。在 這里首先要感謝我的導師咸斌老師。咸老師平日里工作繁忙，但在我做畢業(yè)設 計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查， 后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我精心的指導。為我指點迷津、 幫我開拓研究思路、精心點撥、熱忱鼓勵。我對咸老師一絲不茍的工作作風， 嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神十分佩服。他不僅授我以文，而且教我做人， 雖歷時才短短三個月，卻讓我終生受益。我的設計較為復雜煩瑣，但是咸老師 仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩咸老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹 和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次還要感謝和我一起做畢業(yè)設計的兩位同學，他們在本次設計中勤奮工作， 克服了許多困難并承擔了大量的工作。如果沒有他們的努力工作，此次設計的 完成將變得非常困難。然后還要感謝大學四年來所有的老師，是他們?yōu)槲掖蛳?了堅實的機械專業(yè)知識基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們 的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。最后感謝我的母?！}城工學院 四年來對我的大力栽培。 “長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海。 ”這是我少年時 最欣賞的詩句。就用這話作為這篇論文的一個結尾，也標志著一段生活的結束。 希望自己能夠記住少年時的理想，孜孜以求，永不放棄。 SF500/100 打散分級機總體及機架設計 26 附 錄 序號 圖 名 圖 號 圖幅 張數(shù) A——原 設 計 1 SF500/100 打散分級機 SF5000.00 A0 1 2 主 梁 SF5000.01 A1 1 3 機 架 1 SF5000.02 A1 1 4 機 架 2 SF5000.04 A1 1 5 機 架 3 SF5000.05 A1 1 6 機 架 底 座 SF5000.06 A2 1 7 風 扇 機 架 SF5000.07 A3 1 8 進 料 口 SF5000.09 A2 1 （附 A4 零件圖 4 張） B——改 進 設 計 1 打散電機機架 DSF500.2 A3 1 2 風輪電機機架 DSF500.6 A2 1 3 主 梁 DSF500.7 A1 1 （附 A4 零件圖 3 張）