目 錄 1 前言 . 5 2 SF500/100 打散分級機的總體設(shè)計 . 7 2.1 總體方案論證 . 7 2.2 機體主要尺寸的確定 . 8 2.3 風輪電機的選型 . 9 2.4 打散電機的選型 . 14 3 主梁及機架的設(shè)計 . 16 3.1 主梁的設(shè)計 . 16 3.2 機架的設(shè)計 . 18 3.3 機架一與機架二連接螺栓的校核 . 20 4 設(shè)備的安裝 . 23 4.1 安裝總順序 . 23 4.2 頂部蓋板及機架的安裝 . 23 4.3 內(nèi)外筒體的安裝 . 23 4.4 回轉(zhuǎn)部件的安裝 . 23 4.5 傳動系統(tǒng)的安裝 . 24 4.6 潤滑系統(tǒng)的安裝 . 24 4.7 風扇及檢測系統(tǒng)的安裝 . 24 5 設(shè)備的日常維護 . 25 6 結(jié)論 . 26 參考文獻 . 27 致謝 . 錯誤 !未定義書簽。 附 錄 . 錯誤 !未定義書簽。 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(shè)備，集料餅打散與顆粒分級于一 體，與輥壓機配套使用， 構(gòu)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 2530%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(cè)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(shè)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)計出一臺打散分級設(shè)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(shè)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，在通過風力分SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 2 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(shè)計的，所以整個設(shè)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(shè)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(shè)計協(xié)調(diào)三人的工作以及機架部分的設(shè)計。 3 SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 4 目 錄 1 前言 . 5 2 SF500/100 打散分級機的總體設(shè)計 . 7 2.1 總體方案論證 . 7 2.2 機體主要尺寸的確定 . 8 2.3 風輪電機的選型 . 9 2.4 打散電機的選型 . 14 3 主梁及機架的設(shè)計 . 16 3.1 主梁的設(shè)計 . 16 3.2 機架的設(shè)計 . 18 3.3 機架一與機架二連接螺栓的校核 . 20 4 設(shè)備的安裝 . 23 4.1 安裝總順序 . 23 4.2 頂部蓋板及機架的安裝 . 23 4.3 內(nèi)外筒體的安裝 . 23 4.4 回轉(zhuǎn)部件的安裝 . 23 4.5 傳動系統(tǒng)的安裝 . 24 4.6 潤滑系統(tǒng)的安裝 . 24 4.7 風扇及檢測系統(tǒng)的安裝 . 24 5 5 設(shè)備的日常維護 . 25 6 結(jié)論 . 26 參考文獻 . 27 致謝 . 錯誤 !未定義書簽。 附 錄 . 錯誤 !未定義書簽。 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(shè)備，集料餅打散與顆粒分級于一 體，與輥壓機配套使用， 構(gòu)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 2530%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(cè)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(shè)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)計出一臺打散分級設(shè)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(shè)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)。 SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 6 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(shè)計的，所以整個設(shè)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(shè)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(shè)計協(xié)調(diào)三人的工作以及機架部分的設(shè)計。 7 2 SF500/100 打散分級機的總體設(shè)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(jié)構(gòu)示意圖： 78910111213 圖 2-1 打散分級機的結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu)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SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 8 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(guān)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(jié)構(gòu)。 機體主要是這樣一種結(jié)構(gòu)，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(shè)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(shè)備的生產(chǎn)能力與選粉室截面積近似成正比，即： Qs=KD2 （ 2-1） Qs 設(shè)計用產(chǎn)量 單位 t/h； 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(guān)。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(shè)備的分級效率一般為 75 85%，我們?nèi)”ｋU效率 80%。 那么我們設(shè)計用產(chǎn)量： Qs=Q/ （ 2-2） 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(shè)計依據(jù)，根據(jù)公式（ 2-2），我們得到設(shè)計用產(chǎn)量為 Q s=137.5t/h。再根據(jù)公式（ 2-1）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： 9 d =0.438 0.527D （ 2-3） df=d/3 （ 2-4） dd=0.4d （ 2-5） d 打散分級機內(nèi)筒內(nèi)徑 單位 m； df 風輪的直徑 單位 m； dd 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)=2.50m，再根據(jù)公式（ 2-4）得風輪的直徑為 0.833m，我們?nèi)≌?df=0.8m，同樣根據(jù)公式（ 2-5）得打散盤的直徑為 dd=1m。 L1 =0.2d （ 2-6） L1 打散盤襯板表面到物料進入分級區(qū)域的高度 單位 m。 L2 物料剛進入分選區(qū)的點到內(nèi)筒上截面的高度 單位 m。 這樣我們得到 L1 =0.5m。 根據(jù)離心式選粉機的 L2 / L1 知道，當比值在 0.8 0.5 或更小時分級效力很低，當比值在 2 1.82 時分級效果最好，那么 L2 的范圍為 1 0.91m，我們?nèi)】恐虚g的數(shù)值，定 L2 =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 L1 =0.5m, L2 =0.94m。同時我們通過查閱資料可以得到所處理物料的密度為 1450kg/m3 。 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= gLL /)(221 - gL /21 （ 2-7） 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(shè)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 d )/2- （ 2-8） SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 10 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）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(shè)風輪旋轉(zhuǎn)所形成的徑向風速為 U0，物料粒子在不同時刻的速度為 Us，得到粒子的運動微分方程為： dx= Usdt （ 2-9） 根據(jù)常溫常壓下風速與它形成的動壓關(guān)系： P=U2 /K （ 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 a及重力加速度 g有關(guān)，常溫常壓下為 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 U2 /K （ 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=（ U0- Us） 2 /K （ 2-11） 根據(jù)牛頓第二定理，顆粒體的徑向運動方程為： P . A=m . d Us/dt （ 2-12） A 顆粒水平方向的投影面積（這里將顆粒看作球體） 單位 m2 ； m 顆粒的質(zhì)量 單位 kg。 m= A (4/3) R3 （ 2-13） 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. A . d Us/dt （ 2-14） 再將公式（ 2-11）代入公式（ 2-14）并整理得到： （ U0- Us） 2 /K=(4/3)R. A . d Us/dt （ 2-15） 將常數(shù)代入并整理運算得到： 3.23275 10 4 dt /R= d Us /（ U0 - Us ） 2 （ 2-16） 令 3.23275 104 ； 則公式（ 2-16）為： 11 dt/R= d Us /（ U0 - Us ） 2 （ 2-17） 將公式（ 2-17）積分得： .t/R=1/（ U0 - Us ） +C （ 2-18） 由初始條件 t=0, Us=0 的到積分常數(shù)： C=1/ U0，則公式（ 2-18）為： .t/R=1/（ U0 - Us ） + 1/ U0 （ 2-19） 根據(jù)（ 2-19）我們可以得到顆粒的運動速度 Us為： Us= U01-1/（ U0. .t/R+1） （ 2-20） 將公式（ 2-20）代入公式（ 2-9）得到： dtRtUUdx )1/./(11 00 （ 2-21） 對公式（ 2-21）積分并有初始條件 0,0 xt 的到： )1/ln ( 000 RtUURtUx （ 2-22） 根據(jù)公式（ 2-22 ） 以 及 上 面 分 析 得 到 的 數(shù) 據(jù) ：mmmmRstmx 11.02/)22.0(,102 3 2 7 5.3,2.0,67.0 4 。我們可以反算出0U= sm /53.1275.5 。 根據(jù)風輪風速與扭矩的關(guān)系： 203 )(21 UCrT T （ 2-23） 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； )(TC 葉尖速比 時的扭矩系數(shù) 。 0/Ur （ 2-24） 風輪轉(zhuǎn)動的角速度 單位 rad/s 。 風輪的驅(qū)動功率為： 302 )(21 UCrTP pq （ 2-25） qP 風輪的驅(qū)動功率 單位 W； )(pC 風能利用系數(shù) 。 )(pC = )(TC （ 2-26） 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SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 12 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(shè)計時用的效率 %80 比較接近 。 圖 2-2 牛頓效率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系 根據(jù)上述分析我們根據(jù)公式（ 2-24）我們得到： 0/Ur =0602Unr =2.1724.733 （ 2-27） 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 035.0)( pC 310我們可以根據(jù)公式（ 2-25）得到風輪的驅(qū)動功率qP 20755W=20.755kW。同樣如果我們?nèi)?0.2mm 顆粒粒徑計算，我們得到風輪的驅(qū)動功率為qP 15760W=15.760kW。為保證能將 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(guān)系，據(jù)此我們得到： 2m ax2m in3 m ax03 m in0 / nnUU （ 2-28） min0U 分級機最小風速 即 5.75m/s； max0U 分級機最大風速 即 12.53m/s； minn 對應最小風速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min； maxn 對應最大風速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min。 這樣我們可以得到： maxmin /nn =0.31，再根據(jù)平均轉(zhuǎn)速 650r/min 得到min/308min rn ， min/992max rn 。這樣得到調(diào)速電機的調(diào)速范圍為必須大于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。 13 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(shè)計手冊（下）第十三章第四節(jié)風機葉輪設(shè)計知識：徑向彎曲葉片葉輪適用于冶金 、 排塵 、 燒結(jié)等工業(yè)，本設(shè)計決定采用此結(jié)構(gòu)，風輪輪廓如圖： 圖 2-4 風輪結(jié)構(gòu)簡圖 SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 14 根據(jù)公式（ 2-10）及算出的風速得動壓為 P 1.98 Pa 。由于通用分級設(shè)備的靜壓損失一般為 200Pa 250Pa ，考慮工作條件不利，略取大點。取靜壓PaPst 260 ，全壓 PaPPP stq 3 60 。 葉 片 形 式 1 2 徑 向 直 葉 片 90o 90o 后 傾 直 葉 片 oo 150100 1212 coscos DD 前 彎 曲 葉 片 oo 140100 oo 4525 徑 向 彎 曲 葉 片 oo 150110 o90 后 彎 曲 葉 片 oo 150140 20 oo 150 表 2-1 根據(jù)表我們我們?nèi)?o1101 ， o902 ，一般徑向彎曲葉片 系數(shù)在 0.350.55 間（由該書表 13-121 提供）。我們?nèi)?4.0 。葉輪外徑： qPnD60 （ 2-29） 我們根據(jù)公式（ 2-29）及已知數(shù)據(jù)得 mD 805.0 ，我們?nèi)≌?得 mD 8.0 。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 V1 型。額定功率 P=22kW，滿載轉(zhuǎn)速 1470r/min。 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(shè)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(guān)，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(shè) 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 mdd 1 ，我們可以將板錘取為 6 個。轉(zhuǎn)子的圓周 15 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： KQN s （ 2-30） 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(gòu)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)?.3 。那么我們可以得到 N=41.25kW 。 速度可以由下式確定： 3/16/501.0Egv （ 2-31） 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/m3 。 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： vRt /48.2 （ 2-32） R 料塊的半徑 單位 m 。 據(jù)有關(guān)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(shè)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 V1型。額定功率 P=45kW，額定轉(zhuǎn)速 n=740r/min。以下回轉(zhuǎn)、傳動部分的具體設(shè) 計校核由同課題組人員完成，在此不再細訴。 SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 16 3 主梁及機架的設(shè)計 3.1 主梁的設(shè)計 根據(jù)我們方案中的結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)的形式、幾何尺寸及受力情況如圖 3-1： P2P1 P1P1 P1P2P2P2 圖 3-1 主梁的結(jié)構(gòu)圖 P1 風輪電機及機架及回轉(zhuǎn)件對梁的作用力 單位 N； P2 打散電機及機架及回轉(zhuǎn)件對梁的作用力 單位 N。 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 kg2800 ， kgm 10002 。那么我們可以的到： 4/4/ 111 gKmGP （ 3-1） 4/4/ 222 gKmGP （ 3-2） 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 P1 =10.5kN ， P2 =3.7kN 。由于 P2 是對稱分布的，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(shè)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。 17 P2P1 P1P1 P1P2 P2P2 圖 3-2 梁受力簡圖 2.05 0.9 0.73 0.755P1 P2P1 P2PaPbA B0.565L1 L2 L3 L4 L5 圖 3-3 梁的受力模型圖 根據(jù)圖 3-3 我們的到如下公式： 2211 PPPPPP ba 5254254315432154321 )()()().( LPLLPLLLPLLLLPLLLLLP a 1121132124321254321 )()()()( LPLLPLLLPLLLLPLLLLLP b 根據(jù)上面三條公式以及已知的數(shù)據(jù)我們可以算出： aP 12.1576 kN ，bP 16.2424kN 。這樣我們已經(jīng)知道了所有的受力，再結(jié)合已知的力的作用位置就可作出彎矩圖如圖 3-4所示： SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 18 A B2 . 0 5 0 . 9 0 . 5 6 50 . 7 3 0 . 7 5 52 4 . 9 2 3 0 8 k N . m2 6 . 4 1 4 9 2 k N . m2 1 . 4 1 8 9 6 4 k N . m1 2 . 2 6 3 k N . m 圖 3-4 梁的彎矩圖 根據(jù)材料力學的知識知道： WMmaxmax （ 3-3） max 梁的最大彎曲應力 單位 Mpa； maxM 梁的最大彎矩 單位 kN.m； W 抗彎截面模量 單位 3cm ，對于 32b 槽鋼 W=509.012 3cm 。 這樣我們可以算出max=51.9MPa ，但是機器工作時將會產(chǎn)生動載，據(jù)有關(guān)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 150MPa 左右的高載荷，查閱資料可以得到槽鋼材料的許用應力為 MPa160 ，可見已經(jīng)滿足要求。 3.2 機架的設(shè)計 根據(jù)我們最初的方 案，以及同課題組人員設(shè)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(shè)計，在以機架能順利安裝上零件并能順利運轉(zhuǎn)，機架構(gòu)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(jié)構(gòu)形式及受力情況見圖。 19 0.29 0.285 0.29L1 L2 L3q 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 kNP 35 ，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，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mkNq /12.10 。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： 0.29 0.285 0.29L1 L2 L3Pa Pb10.12kN/m 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： ba PP 4.375kN 。 彎矩圖為： SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 20 0.43kN.m 0.43kN.m0.52kN.m 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 3cm ，計算的到MPa1.13max ，由于槽鋼許用應力為 MPa160 ，可見足夠滿足強度，而且椐分析過程 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(shè)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）： 22lEIFcr （ 3-4） crF 臨界力 單位 N； E 材料的彈性模量 單位 Gpa，對槽鋼材料為 205GPa； I 慣性矩 單位 4cm ，對 18 號槽鋼為 1369.9 4cm ； l 機架高度 單位 m。 根據(jù)機架一的設(shè)計高度為 0.46m，再由公式（ 3-4）及已知數(shù)據(jù)得crF 13.1 kN410 ，比較可知機架一受到的力遠遠小于 crF ，也就是機架具有足夠的強度，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 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： 21 21sin2 0 zFF Q （ 3-5） 20 )15.2(500 qvKvzPFaca （ 3-6） QF 軸所受的拉力 單位 N： z 皮帶根數(shù)，從同組人員那得到的數(shù)據(jù)為 5根； 0F 單根皮帶初拉力 單位 N； 1 小帶輪的包角； caP 計算功率caP= PKA，AK工況系數(shù)， P實際功率； v 帶輪的圓周速度 單位 m/s； aK 小帶輪的包角系數(shù)； q 每米帶長的質(zhì)量 單位 kg/m。 根據(jù)同課題組人員設(shè)計的傳動部分，我們可以得到以下數(shù)據(jù)：caP=63kW，v sm /4.12 ， 5z ， 01 3.171 ， 98.0aK， mkgq /62.0 。這樣我們再根據(jù)公式（ 3-6）得到 kNF 79.00 ，再據(jù)公式（ 3-5）得到 kNFQ 88.7。根據(jù)機架的受力位置我們得到這樣一個力學模型如圖 3-8： 0.240 . 8 8L1L2F QF L 圖 3-8 機架的受力模型 LF 螺栓對機架的作用力 單位 kN 。 由于是四個螺栓作用我們根據(jù)關(guān)系可以得到： 214 LFLF QL （ 3-7） 由公式（ 3-7）及已知的數(shù)據(jù)我們可以得到 kNFL 54.0 。再參照選粉機電機機架設(shè)計時螺栓連 接處預緊力一般取 kNF 50 以上，所以螺栓的總受力,54.50 kNFFF L 為安全起見我們?nèi)?6kN 計算，下面就可以根據(jù)公式求拉應力： SFL / （ 3-8） SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 22 L 螺栓受到的拉應力 單位 MPa ； S 螺栓的截面積 單位 2mm 。 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 2mm ，根據(jù)公式（ 3-8）得L 43MPa ，除拉應力外，在螺栓受拉的過程中還受到螺紋副間摩擦阻矩的作用產(chǎn)生切應力L，對于 M10 M64 的螺栓L=0.5L，再根據(jù)第四強度理論： LLLca 323.13 22 57Mpa （ 3-9） 螺栓的抗拉伸強度極限為 MPaB 330min ，動載情況下許用應力安全系數(shù)為S=2.5 4，我們?nèi)?4 計算得到許用應力 = SB /min=82.5Mpa，由于 ca，所以滿足要求。 23 4 設(shè)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(shè)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(chǔ)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； 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SF500/100 打散分級機總體及機架設(shè)計 24 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