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畢業(yè)設計 開題論證報告 專 業(yè) 機械設計制造及自動化 學生姓名 包 小 波 班 級 B材機021 學 號 0210120104 指導教師 楊 曉 紅 完成日期 2006年3月24日 課題名稱：X700渦旋式選粉機（殼體及傳動部件）設計 一、 課題來源、課題研究的主要內容及國內外現狀綜述 課題來源：結合江蘇科行環(huán)境工程技術有限公司選粉機的生產實際和發(fā)展要求。 課題研究的主要內容：結合生產實際完成X700渦旋式選粉機殼體及傳動部件設計。 國內外現狀：選粉機是水泥廠粉磨系統中不可缺少的一種分級設備，也是提高粉磨系統中產量質量的重要途徑。選粉機是閉路循環(huán)磨系統的一個重要組成設備。它的作用是及時將粉磨到一定粒度的細粉分離選出，粗粉重新返回磨機進行再粉磨。并能防止細粉在磨內黏附研磨體引起的緩沖作用，提高磨機粉磨效率，調節(jié)粒度組成，還能防止細度粗細不均現象，所以選粉機能保證粉磨質量，充分發(fā)揮物料顆粒的性能。 選粉技術的發(fā)展主要經歷了三個重要階段，第一代以離心式為代表，第二代以旋風式為代表，第三代以日本O－Sepa代表，這類新型高效選粉機以平面渦流理論為指導，結合前兩代選粉機的優(yōu)點，保證較高的選粉效率和成品質量。 現階段我國選粉機是處于離心式、旋風式選粉機，和以轉子式、O-Sepa、組合式為代表的高效選粉機并存的狀態(tài)。隨著磨機的生產量的日益擴大，這就要求選粉機在粉磨生產作業(yè)中為了提高磨機臺時產量和降低電耗產生更大的作用，眾多水泥企業(yè)開始將開流粉磨工藝改為圈流粉磨工藝。為了適應市場高標準要求，大幅度提高水泥產品質量，加快淘汰落后設備，以及使我國水泥標準同國際接軌等方面都會產生積極的影響。所以傳統的離心式、旋風式選粉機已不能適應現代水泥工業(yè)發(fā)展的需要，因此必須開發(fā)一種新型高效渦旋式選粉機。 二、本課題擬解決的問題 1、 將選粉機的轉子改為籠形轉子； 2、 在選粉機的進風口使用切向導風葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進入選粉 室 ，形成個旋轉渦旋氣流； 3、 考慮到提高其使用耐磨性，對旋風筒進行優(yōu)化設計，降低旋風阻力，重新對襯板進行設計或使用類型。 三、解決方案及預期效果 1、 設計選粉機的殼體與傳動部分，滿足生產工藝和生產綱領要求，保證產品質量。 2、 調整選粉機內壁增設導風裝置，優(yōu)化設計，降低旋風阻力，提高收集效率。 設計在技術上先進，經濟上合理，設備有良好的可操作性和可靠性，以滿足磨機生產需要，提高生產效率。 四、課題進度安排 3月6日～3月17日．畢業(yè)實習階段。 畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。 3月18日～3月31日．開題階段。 提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。 4月1日～5月10日． 設計初稿階段。 完成總體設計圖、部件圖、零件圖。 5月11日～6月4日． 中期工作階段。 完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。 6月5日～6月7日．畢業(yè)設計預答辯。 6月8日～6月13日．畢業(yè)設計整改。 圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。 6月14日～6月16日．畢業(yè)答辯。 6月17日～6月18日．材料整理裝袋。 五、指導教師意見 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　 　　　 年　 月　　日 六、專業(yè)系意見 年　 月　　日 七、學院意見 　　　　　　　　　　　　　 年　 月　　日 2 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書2006 X700渦旋式選粉機（殼體及傳動部件）設計 摘 要：選粉機是水泥粉磨系統中不可缺少的一種分級設備,也是提高粉磨系統中水泥產量的主要途徑。而傳統的離心式、旋風式選粉機已經不適應現代水泥工業(yè)發(fā)展的需要,必須開發(fā)新型高效選粉機。為了滿足現代水泥企業(yè)越來越高的生產要求，本課題設計了X700 渦旋式選粉機。本次設計采用理論設計和經驗設計相結合的方法，通過類比法設計了殼體和旋風筒。首先對其傳動系統進行改進。由于原本所用的減速器價格比較高，易損件多，油耗大，更換麻煩且停產時間長，對水泥企業(yè)的正常生產造成極大的影響。因此用故障率較低，維修及更換零件方便的皮帶傳動取代。然后參考了實踐生產中的一些改進經驗進行總體方案的論證，計算了主軸轉速和功率，來確定電機的型號。同時改進選粉機的內部結構，提高選粉力場。改進措施包括采用籠型轉子，導流葉片,耐磨陶瓷,從而提高了選粉效率。經過改造后的選粉機大大減少了運行成本，提高了生產效率。 關鍵詞：渦旋式；改進；傳動；皮帶；選粉力場;選粉機 The design of X700 Eddy type powder selecting machine (shell and transmission parts) Abstract : Powder selecting machine is an indispensable equipment of cement grinding system .It is also the main way to increase output in the grinding powder system .Because the traditional centrifugal type and the tornado type of the powder selecting machine is already unsuitable to the modern cement industry development ,so it is necessary to develop new high efficiency the powder selecting machine . In order to meet more and more high production demand , the technological improvement is carried out for X700 Gubernatorial powder selecting machine in this subject. This design adopts the methods which combines theories design and experience design. The shell and the cyclone of canister are optimized based on that the strengths of chassis and support are assured with analogy design .First, its transmission system has been improved. Because the price of the decelerator is high, there are many quick-wear parts, the oil consumption is great, the time of changing the part and non-production is long, it causes bad influence on the normal production of cement enterprises. The transmission fault rate of the belt is relatively low, it is convenient to maintain and change the part. So we take the belt transmission device instead of decelerator. Then referring to some improvement experience in the practice production .And we has calculated the axle rotational speed and the power, and determined the type of electrical machinery the model. At the same time, change the inside structure of the powder selecting machine, improve the selecting force. It includes making Cage-shaped rotors, diversion leaves and Wear-resisting ceramics to improve its powder selecting force field. It reduces the operating cost greatly after transformation, and the production efficiency has been raised. Key words: eddy; improvement; transmission; belt; powder selecting force field.; powder selecting machine 目錄 1前言…………………………………………………………………………………1 1.1 本課題的來源和技術要求………………………………………………………1 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路……………………………………1 1.3 預期的成果及其理論意義………………………………………………………2 2 目前市場上有幾種不同應用形式的高效選粉機………………………………3 2.1旋風組合式選粉機………………………………………………………………3 2.2高效動態(tài)選粉機…………………………………………………………………3 3總體方案論證………………………………………………………………………4 3.1動力——調速電機………………………………………………………………4 3.2 立軸——雙支撐系統……………………………………………………………4 3.3喂料口……………………………………………………………………………5 3.4進風——導向葉片………………………………………………………………5 3.5旋風筒……………………………………………………………………………5 3.6內襯的處理——耐磨瓷磚………………………………………………………5 3.7 工作原理…………………………………………………………………………5 3.8改進后的效果……………………………………………………………………6 4具體設計說明………………………………………………………………………7 4.1循環(huán)負荷和選粉效率………………………………………………………7 4.2 選粉效率E和循環(huán)負荷C的關系………………………………………8 4.3 工藝參數…………………………………………………………………………9 4.3.1主要工藝尺寸…………………………………………………………………9 4.3.2合宜轉速…………………………………………………………………10 4.3.3生產能力……………………………………………………………………10 4.4 傳動部分設計………………………………………………………10 4.5 螺栓組聯接的結構設計……………………………………………………13 4.6 螺栓聯接的強度校核………………………………………………14 5焊接工藝……………………………………………………………………17 5.1 焊接接頭及坡口型式…………………………………………………………17 5.2 焊接坡口邊緣的加工………………………………………………………17 5.2.1法蘭的氣割…………………………………………………………………17 5.2.2 坡口的氣割………………………………………………………………18 5.2.3 氣焊規(guī)范的選擇…………………………………………………………18 5.3殼體焊接加工的技術要求…………………………………………………18 6結語……………………………………………………………………………19 參考文獻……………………………………………………………………………20 致謝…………………………………………………………………………………21 附錄…………………………………………………………………………………22 畢業(yè)設計（論文）情況簡介 一、基本信息 姓　名 包小波 ?！I(yè) 機械設計制造及其自動化 班　級 B材機021 學　號 0210120104 畢業(yè)設計（論文） 設計　　　 指導教師 楊曉紅 課題名稱 X700渦旋式選粉機（殼體及傳動部件）設計 同一項目組其他成員 王峰 二、課題信息 課 題 來 源 結合江蘇科行環(huán)境工程技術有限公司選粉機的生產實際。 課 題 要 求 （設計內容）結合生產實際完成X700渦旋選粉機（殼體及傳動部件）設計。殼體的改進主要是在選粉室內增設導風裝置；對選風筒進行優(yōu)化設計，降低旋風筒阻力，提高收集效率。 物 化 成 果 要 求 1、 設計說明書1份，達1萬字以上，且符合規(guī)范要求； 2、 中文摘要不少于400字。并有對應英文摘要（電子文檔）； 3、 設計圖樣總的繪圖量折合A0不少于3平方米（CAD）；具體設計的圖樣有： （1） 選粉機總裝圖一張； （2） 殼體及傳動部件圖一張； （3） 殼體及傳動部件相關外文資料。 4、 翻譯3000以上漢字的課題相關外文資料。 5、 實習小結 實 際 完 成 情 況 （1）設計說明書 20頁； （2）圖紙A0 1張，A1　2張，A2　4張，A3　4，A4　5張； （3）源程序（自編部分）　　頁； 程序運行情況：正常運行　　　基本能運行　　　　不能運行??； （4）其他附件 外文翻譯及其文檔 課 題 簡 介 1、設計路線 要求的產量——>選粉室直徑——>主軸轉速——>電機功率——>帶輪的設計 要求產量——>選粉室直徑——>旋風筒直徑——>殼體設計——>手工圖紙——>CAD圖紙 2、采用的理論方法 采用高效渦選選粉的方法。 3、得出的結論 通過此次對渦選選粉機的設計和改造，加大了選粉力場，使其性能得到了一定的提高，設備的運行狀況基本上未受影響。原來減速器的易損件多，維修更換價格高，現在換為皮帶后，價格低廉且更換方便。 4、課題的重點及解決的方法（100字以上） 為提高選粉效率，采用導風葉片。在選粉室內增加切向導風葉片，使選粉氣流通過水平方向進入選粉室，形成個旋轉渦流氣流。由于重力作用，懸浮分散狀態(tài)下落到導風葉片和轉子之間分選區(qū)內，在選粉氣流和轉子的共同作用下，粉塵顆粒將同時受重力、風力和旋轉離心力的作用，較小顆粒的物料進入轉子內，經配風室四路進選粉筒。 5、課題的難點及解決的方法（100字以上） 降低選粉筒阻力： 為了防止物料直接沖刷、磨損機殼，選粉機通常裝有鑄石襯板內襯。鑄石襯板內襯在使用過程中，經常由于震動或沖擊而脫落。所以，可采用耐磨瓷磚，改造選粉機的內襯。該方法不僅結構簡單，成本低，容易更換，而且降低了旋風阻力，提高收集效率。 三、承諾信息 本人完成的部分 設計說明書（論文）100%　　　　　圖紙　　85% 有無抄襲 參考資料情況 （在相應處打√） 1、手冊　　　　　　　　　　4、往屇圖紙 2、書　　　　　　　　　　　5、往屇說明書（論文） 3、工廠圖紙　　　　　　　　6、其他 參考部分是否注明出處 否 四、自我評價 （從畢業(yè)設計的態(tài)度、投入的精力、成果的質量以及自己的收獲等方面評價，200字以上） 畢業(yè)設計伊始，我剛拿到畢業(yè)設計任務書時感覺圖紙較多和復雜，同時也了解自己對選粉機缺乏認識，所以知道過程的艱難。在設計過程中，我翻閱了大量的相關資料，同時將大一至大四的相關課程認真的溫習了一邊，增加了很多理論知識。這次設計，使我將四年中所學到的基礎知識得到了一次綜合應用，使學到的知識結構得到了科學的組合，也是從理論到實踐發(fā)生了一次質的飛躍。 我主要的工作是圖紙設計，所以重在制圖，我如期完成了三個平方圖紙的工作并多次將圖紙交與老師修改，積極完善圖紙設計中存在的不足。 4 畢業(yè)設計任務書 課題：X700渦旋式選粉機（殼體及傳動部件）設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 包 小 波 班 級 B材機021 學 號 0210120104 指 導 教 師 楊 曉 紅 專 業(yè) 系 主 任 發(fā) 放 日 期 2006年3月 6 日 一、設計內容 結合生產實際完成X700渦旋式選粉機殼體及傳動部件設計。殼體的改進主要是在 選粉室內壁增設導風裝置；對旋風筒進行優(yōu)化設計，降低旋風阻力，提高收集效率。 二、設計依據 根據設計原始數據（配套圈流系統水泥磨φ2.2×7m，Q=22-26t/h） 三、技術要求 所有結構及其零部件設計后考慮技術性、加工工藝性、經濟性，并保證安裝使用、 經濟方便。要保證選粉機的運轉平穩(wěn)，節(jié)能高產。 四、畢業(yè)設計物化成果的具體內容及要求 1、設計說明書1份，達1萬字以上，且要符合規(guī)范要求； 2、中文摘要不少于400字。并有對應英文摘要（電子文檔）。 3、設計圖樣總的繪圖量折合A0不少于3平方米（CAD）；具體設計的圖樣有： （1）選粉機總裝圖一張； （2）殼體及傳動部件總裝圖一張； （3）殼體及傳動部件相關外文資料。 4、翻譯3000以上漢字的課題相關外文資料。 5、實習小結（電子文檔）。 五、畢業(yè)設計進度計劃 起訖日期 工作內容 備 注 2006.03.06—2006.03.07 布置任務 下達任務書 06.03.06—06.03.17 調查研究，收集資料，熟悉課題,畢業(yè)實習 06.03.18—06.03.31 總體設計，方案論證 06.04.01—06.05.10 部件、零件設計階段 06.05.11—06.06.04 編寫說明書 06.06.05—06.06.07 畢業(yè)設計預答辯 06.06.08—06.06.11 修改整理畢業(yè)設計材料 06.06.12—06.06.13 材料評閱 06.06.14—06.06.16 畢業(yè)答辯 06.06.17—06.06.18 材料整理裝袋 六、主要參考文獻： [1] 許林發(fā).建筑材料機械設計（一）[M].武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1990.8. [2] 褚瑞卿.建材通用機械與設備[M].武漢：武漢理工大學出版社，1996.9. [3] 朱昆泉、許林發(fā).建材機械工業(yè)手冊[M].武漢：武漢工業(yè)大學出版社，2000.7. [4] 徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.9. [5] 胡家秀.機械零件設計實用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1999.10. [6] 趙忠.金屬材料與熱處理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.5. [7] 甘永立.幾何量公差與檢測[M].上海：上海科學技術出版社，2001.4. [8] 錢志鋒、劉蘇.工程圖學基礎教程[M].北京：科學出版社，2001.9. [9]王仲春，水泥工業(yè)粉磨工業(yè)技術[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2000 [10]李坤山、李珍 高效轉子選粉機的改進設計[J] 化工裝備技術 第26卷第1期 2005年：23-26 [11]金志鑫 張清婷 高永昌 新型高效渦旋流選粉機的研究與應用[J] 中國建材裝備 NO.9.1997:9-10 [12]陳雷、談峰、戴娟 高效轉子選粉機的設計分析[J] 礦山機械 第33卷 2005 年第7期：69-71 [13]劉平成 K型內循環(huán)選粉機的原理及應用[J] 四川水泥 NO.4.2005：25-27 [14]王海英 O-Sepa N-100高效選粉機的應用[J] 四川水泥 2003.8：33 4 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006 1前言 水泥新標準2001年4月1日正式實施，這對于促進行業(yè)技術進步，適應市場高標準要求，大幅度提高水泥產品質量，加快淘汰落后，以及使我國水泥標準同國際接軌等方面都會產生積極的影響。這就要求選粉機在粉磨系統中的應用在粉磨生產作業(yè)中為了提高磨機臺時產量和降低電耗，眾多水泥企業(yè)開始將開流粉磨工藝改為圈流粉磨工藝。而傳統的離心式、旋風式選粉機已不能適應現代水泥工業(yè)發(fā)展的需要，必須開發(fā)一種新型高效渦旋式選粉機。 選粉技術的發(fā)展主要經歷了三個重要階段，第一代以離心式為代表，第二代以旋風式為代表，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，結合前兩代選粉機的優(yōu)點，保證較高的選粉效率和成品質量。 本課題是進行X700渦旋式選粉機（殼體及傳動部件）設計。 以往的選粉機結構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，達到令人滿意的效果 。 1.1 本課題的來源和技術要求 a.本課題的來源：在使用傳統選粉機的水泥企業(yè)的生產過程中，發(fā)現了很 選粉機的缺點和不足，滿足不了現在的企業(yè)需求。結合江蘇科行環(huán)境工程技術有限公司選粉機的生產實際和發(fā)展要求。本課題的設想是經過一些改造，改進其原本的缺點，提高效率，盡量滿足水泥企業(yè)的需要。 b.所有機構及其零部件設計后考慮技術性、加工工藝性、經濟性，并保證安 裝使用、經濟方便。要保證選粉機的運轉平穩(wěn)，節(jié)能高產。 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路 a.本課題解決的主要問題：首先原來的傳動由減速器承擔，而減速器易損件 多，油耗大，價格高，更換麻煩且停機時間長，嚴重影響水泥企業(yè)的正常生產，對經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)約了生產成本，達到了增加經濟效益的效果。其次原本選粉機的選粉力場不是很強，效率一般，為此對其進行內部的改造，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。內部改造部分：在選粉機的進風口使用切向導風葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進入選粉室，形成個旋轉渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細分離的物料在分散狀態(tài)下落入到導風葉和轉子之間的分選區(qū)（選粉室）內，在分選氣流和轉子旋轉的共同作用下，粉塵顆粒將同時受重力、風力和旋轉離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進入轉子內（二級分級分離），經由配風室分四路進入旋風筒。 1.3 預期的成果及其理論意義 a.設計選粉機的殼體與傳動部分，滿足生產工藝和生產綱領要求，保證產品 質量。 b.調整選粉機內壁增設導風裝置，優(yōu)化設計，降低旋風阻力，提高收集效率。設計在技術上先進，經濟上合理，設備有良好的可操作性和可靠性，以滿足磨機生產需要，提高生產效率。 2 目前市場上的有幾種不同應用形式的高效選粉機 2.1旋風組合式選粉機 旋風組合式選粉機是結合離心式選粉機的原理，在其基礎結構上改進而形成的一種選粉機。它由機殼、葉輪、撒料板、粗粉收集錐斗、轉動裝置、外部循環(huán)風機、旋風集塵器等組成。結構上采用籠式轉子，主軸由可調速的電機驅動；外部循環(huán)。風機供給；細粉的收集采用多個并聯高效旋風筒，渦旋氣流喂料選粉機粉磨物料由機械提升機送到頂部進入，氣流由機體渦殼切線方向進入，省卻粗料收集錐斗，粗粉經分離后由機殼錐斗返回粉磨系統，細粉由出口大型風機氣流帶出，經由大型收塵器收集，在生料粉磨系統之中，是技術含量適中的設備之一。 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、旋風式選粉機所用傳統分級模式的選粉機。它由機殼、渦輪、導流板、轉動裝置、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，操作調整主要以變頻或滑差電機調速來調節(jié)控制產品粒徑范圍，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中。目前采用的主要有三種形式： a.負壓吸料式選粉機。 b.混合喂料式選粉機。 c.渦流氣流喂料選粉機。 選粉技術的不斷發(fā)展，其基本原因在于： 一方面水泥質量的要求不斷提高。水泥質量除了和熟料礦物成分有關外，與粉磨后的成品顆粒組成亦有關。一般低標號水泥用篩余控制細度，隨著標號的提高用比表面積控制，比表面積大，強度高。進一步發(fā)現水泥強度與水泥顆粒的組成有關，3－30μm的顆粒是發(fā)揮強度作用的主要成分。因此主要應該控制其粒度級配。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系的。 另一方面是由于機組系統產量的增加以及節(jié)能期望值的提高，要求選粉機單機能力擴大，選粉效率進一步提高，促使選粉機從機理上和結構上加以改進以適應需要。 3 總體方案論證 我們畢業(yè)設計的新型組合式選粉機：要想進一步提高選粉機的選粉效率,就必須解決選粉機的內部結構形式,將混合料中的粗細粉分離開來,防止細粉回磨機內過粉磨,將粗粉返回再粉磨。 我們所設計的高效選粉機其所產生的循環(huán)氣流。而是由設備外的風機把風沿導向葉片送進選粉機內進入選粉室產生渦旋氣流。 選粉機成品細度可以通過變更各工藝參數及各部尺寸的相互關系來改變。具體做法有以下幾點：首先可以改變上升氣流風速。上升氣流風速加大，分離粒徑變大，風速變小，則分離粒徑變??；其次調整離心力,離心力加大使成品變細，離心力減小則變粗。影響離心力的一是撒料盤的大小和風速，撒料盤加大，轉速加快，離心力增加。二是轉子大小，轉速和數量。轉子增大，轉速加快，能增強顆粒由撒料盤獲得的離心力。特別是轉子還起到屏障作用，阻擋顆粒的通過，因此轉子葉片數量的調整對細度特別敏感。再次改變選粉室內部尺寸。對新設計調整各部比例尺寸有可能改變成品控制細度。如提高增加高度產品細度，降低高度產品變粗。但在已有的選粉機上變動有困難，但拉開或推進平板起類似的作用。拉開使細度變粗，推進使細度變細。但這一措施，僅能起微調作用。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，更換麻煩且切停產時間長，對水泥企業(yè)的正常生產造成極大的影響。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。 在內部的選粉力場改造上，首先改進撒料盤。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，打轉現象，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，進行二次分選破碎。再次改進轉子,把原來的轉子改為籠形轉子,這樣易于調節(jié)物料的粒徑。 3.1 動力——調速電機 籠式轉子與撒料盤一起安裝在主軸上,主軸由調速電機驅動。分級力場的強度可通過改變電機轉速靈活調節(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,調節(jié)產品的細度與粒度組成。 3.2 立軸——雙支撐系統 選粉機的立軸懸于主機之上,而有效轉動部位懸于選粉機中間,如撒料盤、轉子等,稍有偏心便產生較劇烈的晃動,致使固定軸承頻繁損壞。更換軸承工作量大,費時費力。該機的設計借鑒了立軸破碎機下端設計的經驗,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大小的軸承及支撐與密封裝置,實現雙支撐。應注意結構設計要保證上下軸承同心。 3.3喂料口 因為只有一個進料口，要把物料均勻的分布就需要物料經由多點分料器。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入選粉機的進料口，由喂料口喂入，經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，隨著轉子的旋轉，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，成團物料或粗細物料處于懸浮分散狀態(tài)，并進行初步的分散分離作用（一級懸浮分散分離）。 3.4進風——導向葉片 在選粉機的進風口使用切向導風葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進入選粉室，形成個旋轉渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細分離的物料在分散狀態(tài)下落入到導風葉和轉子之間的分選區(qū)（選粉室）內，在分選氣流和轉子旋轉的共同作用下，粉塵顆粒將同時受重力、風力和旋轉離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進入轉子內（二級分級分離），經由配風室分四路進入旋風筒。 3.5旋風筒 由旋風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出口排出進入循環(huán)風機進行內部循環(huán)，而該循環(huán)氣流中含有超細微粉成品，在循環(huán)風機的出口又將該循環(huán)氣流的一部分引出送到后續(xù)的布袋除塵器進行收塵，對部分難以收集的細粉進行氣固分離（四級微粉和超細粉氣固分離），同時，由于循環(huán)氣流中排出了一部分，在粗粉灰斗側面安裝有凈氣進風口，進入一部分凈空氣，一方面對落入到粗粉灰斗中的粗粉料進行再一次的清洗，將粘附在粗顆粒中的細物料再次分離出來，并送到上部選粉室內進行選粉分離（五級細粉分離），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錐粗粉灰斗收集，通過粗粉（不合格物料）出口排出。該設備氣流由一臺循環(huán)風機供給，循環(huán)風機將氣流通過一個進風管將氣流送到選粉機進風處，通過一個切向進風導向葉片進行氣體均布，該氣流由下而上旋轉上升，氣流進入籠形轉子與導向葉片的選粉空間內進行分級選粉，由于在循環(huán)過程中進出一部分氣流，形成了內部部分循環(huán)氣路系統。 3.6內襯的處理——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襯。鑄石襯板在使用過程中,經常由于震動或沖擊而脫落。所以,可采用耐磨瓷磚,改造選粉機的內襯。該方法結構簡便,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 改進后的渦流選粉機的結構如圖3-1所示。出磨物料由選粉機上部加料口喂入,落到與轉子一體的撒料盤上。轉子隨主軸轉動是,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。與旋轉上升的氣流相遇,在選粉室內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,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速來調節(jié)。當轉速增大時,該力也增大,此時如保持處理風量一定,則切割粒徑將減少,產品變細;如轉速降低,則產品變粗。在工作中產品的細度可根據其他結構調節(jié)控制,如風量、風速等。 選粉機的選粉過程主要分為3個環(huán)節(jié),即物料的分散、分級及細粒的分離。為保證選粉機具有良好的分級性能,設計時必須使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粒的高效率分離。在設計中我們通過分析計算,以確定系統的主要參數,并依據這些參數進行電機選型,以及主軸、進風管、選粉室、分級圈、撒料盤、細粉出口、粗粉出口、進料口等結構的設計。 3.8改進后的效果 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量。 b.改善了水泥成品的分布,提高產品質量。 c.操作方便。調節(jié)靈活方便,改變細度時只須調節(jié)風門和電機的轉速。 d.結構緊湊、采用懸浮分散技術、平面渦流分級技術和內外循環(huán)收集技術。 e.投資較省，是目前綜合了各個高效選粉機的優(yōu)點，并進行了改進發(fā)展，采用獨特結構而開發(fā)的一種高效選粉機。 4 具體設計說明 4.1循環(huán)負荷和選粉效率 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。 a) 循環(huán)負荷C：是指選粉機回料量G與成品量F之比。 C = (4-1) 用下法：設進入選粉機的料中，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（細粉）在控制篩上篩下料含量是f,根據物料平衡，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：只要從細粉、粗粉及選粉機進料中取出一定試樣進行篩粉，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)負荷。 b) 選粉效率η：是指選粉后成品中所含某一粒級的細粉量與選粉機喂料中含有該粒級的細粉量之比的百分數，以下式表示： η= × 100% (4-6) 與(4-2),(4-3)聯立解得 = (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，選粉機負荷增大，分離就不可能清晰，當然η要降低，從另外意義上說，選粉機回料多，則合格粒度進入到成品中就會少，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)負荷C和選粉效率η的相應值：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，在一定范圍內適當提高循環(huán)負荷就會使通過磨機內物料增加，從而使磨內物料流速加快，增大細磨倉的物料粒度，更加減輕襯墊作用，于是進一步強化磨機粉磨能力，使全套粉磨設備生產能力提高。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。因此適當增大循環(huán)負荷是有好處的，但當C過大時會使磨內物料流速過快，粉磨介質來不及對物料發(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必須有一定的適應值。在實際操作中，對于短磨機，C=300～400%，其相應的η為40～50%。管磨機C=100～200%，其相應的η為50～70%。 4.2選粉效率E和循環(huán)負荷C的關系 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粉級物料容易進入成品,而C值與檢查篩大小無關。 b) 整理可求得E和C的關系式: E = (4-9) ∴ E = (4-10) c) 當回料細度不變時,循環(huán)負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品含量的比值愈大,因而循環(huán)負荷亦愈大。同樣,喂料中合格產品比例愈小,則進入成品的機會就愈少,選粉效率就愈低。循環(huán)負荷大,則選粉效率就低。 當喂料細度不變時,循環(huán)負荷隨回料變粗而降低,選粉效率隨回料變粗而增加?；亓献兇謺r表明合格品進入成品中的多,因此循環(huán)負荷小,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是喂料細度和回料細度的函數: 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)負荷下才有意義,否則基準不同是沒有對比價值的。評述一個新設計的選粉機,當然希望選粉效率要高,尤其希望選粉效率隨循環(huán)負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。 磨機的生產率隨循環(huán)負荷的增加而增大。如選粉機成品細度不變,磨機生產率增大,循環(huán)負荷就增加,或磨機的生產率不變而成品細度減小,循環(huán)負荷也增加。 e) 循環(huán)負荷的數量取決于磨機排料中粗級別含量與合格產品含量之比,比值愈大即排料愈粗,則循環(huán)負荷愈大,反過來說,循環(huán)負荷愈大,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 4.3．1主要工藝尺寸 選粉機內相關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。但是由于選粉機調節(jié)因素較多，靈活性較大，我們可以尋求一個統一的基本尺寸作為設計和生產中調整的依據，再配合可變的其他工藝參數，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，并可視為簡單的比例關系。這些關系可以對實際生產的選粉機通過統計并結合典型選粉機的相對尺寸來確定。其關系簡圖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 內筒直徑 d 0.70 大風葉直徑 d1 0.75 小風葉直徑 d2 0.60 撒料盤直徑 d3 0.33 小風葉底至壓風板距 h1 0.11 撒料盤至壓風板距 h2 0.15 大風葉寬度 b1 0.11 小風葉寬度 b2 0.045 我們設計的X700渦旋式選粉機的主要部件的尺寸也參照上表進行計算。 4.3.2合宜轉速 選粉機的合宜轉速是指滿足一定成品細度要求，并有良好的選粉效果時的轉速。成品細度隨上升風速的加大而變粗，隨撒料盤轉速的加快而變細。上升轉速為選粉機風量除以截面之商。 由設計產量來確定選粉機的喂料量。（設計產量Q=25t/h） 選粉機的喂料量：=（L+1）×Q=2×25=50t/h（水泥磨設計取L=1） 確定料氣比C：C一般為1~1.2間，設計時可取實際在用的數據均值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） 選粉機的主軸轉速可按下式估算： nD=300~500 n=138.9~231.5 （r/min） n—選粉機主軸轉速，r/min； D—選粉機直徑，m。 4.3.3 生產能力 選粉機的任務在于使磨機中及時排除的顆粒進行分離，選出合格的成品。渦流式選粉機的分離粒徑在規(guī)格和轉速一定的條件下，決定于上升風速。上升風速越大，粒徑粗；上升風速小，粒徑細。一定的分離粒徑就要求一定的上升風速，也就是要求一定的循環(huán)風量。選粉機的能力也可以從循環(huán)風量和以成品為準的選粉濃度的乘積求得。即：W=kQC.式中W---選粉機生產能力，Q----選粉機循環(huán)風量，C---選粉濃度，k---系數 風量Q主要決定于風機的進風量，這符合通風機竄連的規(guī)律。內部阻力的變動也能調節(jié)循環(huán)風量。 根據課題任務書給定的選粉機的風量為700m/min,考慮到選粉機的漏風量，應增加10%的進風量。所以Q=1.10×K×A×3600 =1.10×4×3.14××3600 =71622.14 （m/T） 本課題選粉機生產能力為配套圈流系統水泥磨φ2.2×7（m），Q=22-26 （t/h） 4.4 傳動部分設計 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，主軸轉速150-320，采用立式安裝. 電動機選好后就開始進行傳動帶輪方面的設計了 (1)皮帶傳動設計：（這里輪帶的設計參考的表和圖均為文獻[11]內容） 表4-2 傳動部分設計計算 序號 計算項目 計算內容 計算結果 1 設計功率 查表4.6得工況系數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Pd=20.35kw和小帶輪轉速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 小帶輪的基準直徑 參考圖4.11及表4.4得小帶輪的基準 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=3.9120 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 由表4.8查得包角系數K=0.99 K=0.99 15 長度系數 由表4.2查得長度系數K=0.95 K=0.95 16 輪帶根數 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 螺栓組聯接的結構設計 結構設計的主要目的在于合理地確定聯接接合面的幾何形狀和螺栓的布置形式。螺栓組聯接結構設計的基本原則是：盡可能使各螺栓或聯接接合面間受力均勻，便于加工和裝配。具體設計時，綜合考慮了以下幾個方面的問題： a 聯接接合面的幾何形狀與整臺機的結構協調一致，且盡量設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；當螺栓聯接承受彎矩或轉矩時，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，以便保證聯接的緊密性和必要的扳手空間。對于一般聯接，螺栓間距。 d 分布在同一圓周上的螺栓數目取成4、6、8等偶數，以便分度和劃線。同一螺栓組中螺栓的性能等級、直徑和長度均應相等。 e 為避免螺栓受附加彎曲應力，螺栓頭、螺母與被聯接件的接觸表面均應平整，螺紋孔軸線與被聯接件各承壓面應保持垂直。 4.6 螺栓聯接的強度校核 螺栓聯接的強度計算，是以螺栓組中受力最大的螺栓為代表進行的。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。其設計準則是保證聯接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。 （2）螺栓聯接的強度校核 以兩接合面處螺栓組為例：如圖4-4。該螺栓組聯接僅受橫向載荷作用，且橫向載荷。 接合面數m=1,查參考 ，取=1.0，防滑系數=1.1,則單個螺的預緊力： 圖4-4 受軸向載荷的螺栓組聯接 (4-13) 螺栓所受軸向總拉力=1141.18（） A 強度計算 a 計算許用拉應力 選8.8級螺栓,查［11］表14-6,,考慮到不需嚴格控制預緊力,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) ∴螺栓直徑應大于4.35，才能滿足強度要求。 B 校核接合面上的擠壓應力 要求上端接合面間不出現縫隙,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查得許用擠壓應力 =0.8 (4-16) c 按合面上端不開縫 (4-17 ) ∴此螺栓聯接符合設計強度要求。 5 焊接工藝 5.1 焊接接頭及坡口型式 在手工焊接中,由于結構形狀,工件厚度及對質量要求的不同,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,可根據焊接結構的尺寸、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 用風鏟鏟坡口或挑焊根。 5.氧氣切割 是應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,自動切割的設備成本高,生產中半自動切割應用較廣。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行預熱,嘴頭要垂直于鋼板,至鋼板暗紅達到切割溫度時,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行切割。坡口的氣割與分離切割相比,割速稍慢,預熱火焰能率應適當減小,而切割氧的壓力應稍大。 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的滾輪上。 5.2.3 氣焊規(guī)范的選擇 根據工件的成分、大小、形狀及施焊位置,選用不同的氣焊規(guī)范。如火焰性質、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)范是保證焊接質量的重要條件。 5.3殼體焊接加工的技術要求 a.焊縫外觀質量應符合Q／JCJ05－82《鋼制建材機械焊接技術規(guī)程》中的有關規(guī)定；并不得有明顯的裂紋、夾渣、氣孔等影響焊接質量的缺陷。 b.內部有氣體流通的零部件的焊縫和法蘭連接處不準有漏風現象。 6 結語 通過此次對渦流選粉機的設計和改造，包括取消原來的減速器傳動而用皮帶傳動代替，還有對其內部進行一系列的改造 ，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.細度調節(jié)方便可靠，且調節(jié)范圍較寬，可通過調節(jié)主軸轉速及風量靈活控制。 參考文獻 [1] 許林發(fā).建筑材料機械設計（一）[M].武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1990.8. 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