目錄 1 前言 . 1 1.1 本課題的來源、基本前提條件和技術(shù)要求 . 1 1.2 本課題要解決的主要問題和設(shè)計總體思路 . 1 1.3 預(yù)期的成果及其理論意義 . 1 2 總體方案論證 . 2 2.1 國內(nèi)（外）發(fā)展概況及現(xiàn)狀的介紹 . 2 2.2 打散分級機(jī)的工作原理 . 2 2.3 主要結(jié)構(gòu)介紹 . 3 3 具體設(shè)計說明 . 4 3.1 原方案的筒體結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計 . 4 3.2 螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 4 3.3 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度校核 . 6 3.4 鋼板焊接方面的處理 . 8 3.5 原設(shè)計改進(jìn)部分 . 8 3.5.1 方案的提出 . 8 3.5.2 改進(jìn)的打散分級機(jī) 主要尺寸的確定 . 9 3.5.3 風(fēng)輪電機(jī)的選型 . 10 3.5.4 打散電機(jī)的選型 . 14 3.6 設(shè)備的安裝要求 . 16 3.7 預(yù)期效果 . 17 4 結(jié)論 . 18 參考文獻(xiàn) . 19 致謝 . 20 附錄 . 21 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 1 1 前言 本課題是進(jìn)行 SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討。該設(shè)備是與輥壓機(jī)配套使用的新型料餅打散分級設(shè)備。處理對象為經(jīng)擠壓磨擠壓后的礦渣料餅；處理量為 80 120t/h ； 分級粒徑為 0.2 2mm 。 1.1 本課題 的來源 、 基本前提條件和技術(shù)要求 a 本課題來源：課題來源于 江陰水泥廠，由于輥壓機(jī)在擠壓物料 具有選擇性粉碎的傾向，所以在經(jīng)擠壓后產(chǎn)生料餅中仍有少量未擠壓好的物料，加之輥壓機(jī)固有的磨輥邊緣漏料的弊端和因開停機(jī)產(chǎn)生的未充分?jǐn)D壓的大顆粒物料將對承擔(dān)下一階段粉磨工藝產(chǎn)生不利地影響，制約系統(tǒng)產(chǎn)量地進(jìn)一步提高。因為輥壓機(jī)操作規(guī)程中規(guī)定：設(shè)備啟動時液壓系統(tǒng)應(yīng)處于卸壓狀態(tài)。所以，在輥壓機(jī)啟動過程中將有大量未經(jīng)有效擠壓的物料通過輥壓機(jī)。如果將打散分級機(jī)介入擠壓粉磨系統(tǒng)后與輥壓機(jī)構(gòu)成的擠壓打散回路可以消除以上的不利因素，將未經(jīng)過 有效擠壓，粒度和易磨性未得到明顯改善的物料返回輥壓機(jī)重新擠壓。 b 要完成本課題的基本前提條件是：完成對 SF500/100 打散分級機(jī)的內(nèi)外筒體及打散分級機(jī)蓋板的合理設(shè)計，在不降低工作效率的前提下對原設(shè)計的打散分級機(jī)進(jìn)行合理的改進(jìn)，確定一個最佳的方案。 c 技術(shù)要求：設(shè)計出的打散機(jī)對料餅分散均勻，能順利選粉分級，節(jié)能并盡可能降低磨損，改進(jìn)后的機(jī)器設(shè)計合理，運行良好穩(wěn)定。 1.2 本課題要解決的主要問題和設(shè)計總體思路 設(shè)計中由于考慮到分級風(fēng)輪的強(qiáng)度及使用壽命，制作風(fēng)輪的鋼板比較厚，這樣就使風(fēng)輪重量比較重，主軸帶 動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩就比較大，這樣就會造成主軸振動大，這樣就要考慮到主軸及主軸軸承的壽命問題。 為了降低以上故障的發(fā)生率，我們在改進(jìn)的方案中我們設(shè)法減小主軸長度，從而讓其所受的扭曲力減小，防止主軸發(fā)生彎曲 、 折斷及主軸軸承損壞的情況發(fā)生。 由于打散分級機(jī)與離心式選粉機(jī)有很多相似的地方，因此我們在設(shè)計過程中可以參考離心式選粉機(jī)來設(shè)計 。 1.3 預(yù)期的成果及其理論意義 通過對打散分級機(jī)的設(shè)計及其改造方案的設(shè)計，可以有效的降低成本，提高生產(chǎn)時間利用率，使擠壓預(yù)粉磨工藝系統(tǒng)產(chǎn)量大幅度的提高，從而達(dá)到增加 經(jīng)濟(jì)效益的目的。 SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 2 2 總體方案論證 2.1 國內(nèi)（外）發(fā)展概況及現(xiàn)狀的介紹 打散分級機(jī)是九十年代初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，與擠壓機(jī)配套使用，可以消除擠壓粉碎機(jī)邊緣漏斗和開停機(jī)過程中及正常工作時未被充分?jǐn)D壓的大顆粒對后續(xù)球磨系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，以獲得大幅度增產(chǎn)節(jié)能的效果。 進(jìn)入八十年代中期后，擠壓機(jī)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(yīng)用。隨著擠壓機(jī)的推廣應(yīng)用，雖然擠壓過的物料中有 70小于 2mm顆粒，并且有約占總重量 10到 15大于 5mm 的大顆粒，并 且隨著擠壓機(jī)使用周期的加長側(cè)擋板磨損后而未能及時更換，大顆粒的比例將加大，因此，擠壓過的物料的顆粒分布很寬，使得后續(xù)球磨的配球較難適應(yīng)上述物料，影響系統(tǒng)產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。為了進(jìn)一步完善擠壓粉磨系統(tǒng)，使得進(jìn)入后續(xù)粉磨系統(tǒng)得物料顆粒小而均齊，成為各國擠壓粉磨技術(shù)研究的主要內(nèi)容，國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(dá)到上述目的。 2.2 打散分級機(jī)的工作原理 打散分級機(jī)是一種集料餅打散與顆粒分級于一體的新型分級設(shè)備。其打散方式采用離心沖擊粉碎的原理，經(jīng)輥壓機(jī)擠牙后的物料呈較密實的餅狀，由對稱布置的進(jìn) 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 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。必須強(qiáng)調(diào)的是，打散盤襯板表面的錘形凸棱的作用有別于傳統(tǒng)的捶式破碎機(jī)的錘頭，其主要作用是避免物料在打散盤甩出時具有較高的初速度，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(qiáng)化對料餅的沖擊粉碎效果。被打散的物料通過環(huán)形通道均勻地落入分級區(qū)。 經(jīng)過打散粉碎后的物料在擋料錐的導(dǎo)向作用下通過擋料錐外圍的環(huán)形通道進(jìn)入在風(fēng)輪周向分布的風(fēng)力分選區(qū)內(nèi)。物料的分級應(yīng)用的時慣性原理和空氣動力學(xué)原理，粗顆粒物料由于其運動慣性大，在通過風(fēng)力風(fēng)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)錐通體被收集，由粗粉卸料口卸出返回，同配料系統(tǒng)的新鮮物料一起進(jìn)入輥壓機(jī)上方的稱重倉。細(xì)粉由于其運動慣性小，在通風(fēng)風(fēng)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)錐筒體之間被收集，由細(xì)粉卸料口卸 出送入球磨機(jī)繼續(xù)粉磨或入選粉機(jī)直接分選出成品。 在用于生料制備時，由于風(fēng)輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的負(fù)壓和出風(fēng)口所接的后排風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的負(fù)壓，熱風(fēng)入口被引入，經(jīng)風(fēng)輪沿徑向連續(xù)送出，打散過的物料在經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中形成較均勻的料幕于熱風(fēng)充分接觸做熱交換而得專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 3 以烘干，濕熱氣體經(jīng)過風(fēng)口排出。由于經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的物料在懸浮狀態(tài)下與熱風(fēng)接觸，所以熱交換效率較高，烘干效果顯著。 根據(jù)以上工作原理設(shè)計的打散分級機(jī)如圖 2-1所示： 2.3 主要結(jié)構(gòu)介紹 打散分級機(jī)主要由回轉(zhuǎn)部件 、 頂部蓋板及機(jī)架 、 內(nèi)外筒體 、 傳動系統(tǒng) 、 滑系統(tǒng) 、 冷卻及檢測系統(tǒng)等組成。設(shè)備的具體構(gòu)成部分如上圖所示主軸 1、 進(jìn)料口 11、打散盤 3、 檔料錐 5、 風(fēng)輪 6、 內(nèi)筒體 7、 外筒體 8等。主軸通過軸套 2固定在外筒體 8的頂部蓋板上，并由外加動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。 SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 4 3具體設(shè)計說明 3.1 原方案的筒體結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計 參考其他系列選粉機(jī)，我們能夠知道打散分級機(jī)的生產(chǎn)能力與分級室面積大小成比例的。打散分級機(jī)內(nèi)相關(guān)的工藝尺寸將影響到打散分級機(jī)的打散和分級的性能。不同類型的打散分級機(jī)，為了適應(yīng)不同的工藝要求，其各個部分的尺寸比例也不相同。但是由于打散分級機(jī)調(diào)節(jié)因素 比較多，靈活性也比較達(dá)，所以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。因此打散分級機(jī)各部分的相對尺寸可以看作為直徑的一個函數(shù)，并可以看作為一個簡單的比例關(guān)系。這些關(guān)系可以對實際生產(chǎn)的打散分級機(jī)通過統(tǒng)計并結(jié)合典型選粉機(jī)的相對尺寸來確定。 a 打散分級機(jī)直徑的確定 根據(jù)已知條件：打散分級機(jī)的處理量為 80 110 t/h 。參考選粉機(jī)的設(shè)計我們由此可知，我們所設(shè)計的打散分級機(jī)的生產(chǎn)能力也與其分級室的面積有關(guān)，它們成正比。 打散分級機(jī)的生產(chǎn)能力可以用下 列公式來估算： 2Q k D (3-1) 式中： Q 生產(chǎn)能力， t/h ； D 打散分級機(jī)外殼直徑， m ； k 系數(shù)。與物料的性質(zhì)，產(chǎn)品細(xì)度及選粉效率有關(guān)。 由于打散分級機(jī)分級過程和旋風(fēng)式選粉 機(jī)相似，所以我們可以參考旋風(fēng)式選粉機(jī) ，那么我們就可以取系數(shù) 5.35k ， 又由于旋風(fēng)式選粉機(jī)的 生產(chǎn)效率為 75到 85，所以我們可以參考這一數(shù)據(jù)，我們?nèi)〈蛏⒎旨墮C(jī)的生產(chǎn)效率為 80，則生產(chǎn)能力 110 / 0.8Q ,即 137.5Q 。 根據(jù)公式 3.1 可得出打散分級機(jī)的外殼直徑 /D Q k 則可以得出打散分級機(jī)外殼直徑 5.06D , 取整得： 5D m 其他部分尺寸與打散分級機(jī)外殼直徑成比例關(guān)系 如內(nèi)筒體直徑 d=0.5D 撒料盤直徑1d=0.2D , 風(fēng)輪直徑2d 0.16D 具體 尺寸見后面附帶的圖紙。 3.2 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(jī)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 3-1所示。 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 5 圖 3-1 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 3-2所示。 合理 不合理 圖 3-2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 dt 100 。 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。 SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 6 3.3 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度校核 螺栓聯(lián)接的強(qiáng)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(qiáng)度較弱者的壓潰。其設(shè)計準(zhǔn)則是保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。 （ 2）螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度校核 以兩接合面處螺栓組為例 ：如圖 3-3。該螺栓組聯(lián)接僅受橫向載荷作用，且橫向載荷 NF R 3.12449 。 接合面數(shù) m=1,查參考資料 2表 14-4，取 f =1.0，防滑系數(shù) Ks =1.1,則單個螺的預(yù)緊力： 圖 3-3 受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接 NNmfK s FF 18.1 1 4 10.11 44.1 0 3 71.10 (3-2) 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 7 螺栓所受軸向總拉力F=1141.18N A 強(qiáng)度計算 a 計算許用拉應(yīng)力 選 8.8 級螺栓 ,查 2表 14-6, MPaS 340,考慮到不需嚴(yán)格控制預(yù)緊力 ,初估 d=10-20mm,查 2表 14-8 取 S=3.4，則 = M PaS ss 1004.3 (3-3) b 計算螺栓直徑 mmmmd 35.410018.11413.141 (3-4) 螺栓直徑應(yīng)大于 4.35，才能滿足強(qiáng)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 26222222 1053.1)310764()( mmmmmmrRA b 接合面下端不壓潰 由表 14-5 查得許用擠壓應(yīng)力 p =0.8 M P aM P as 2723408.0 ppM P aWMAzF012.001053.1225.15891260m ax(3-5) c 按合面上端不開縫 0012.00m i n M p aWMAzFp(3-6) SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 8 此螺栓聯(lián)接符合設(shè)計強(qiáng)度要求。 3.4 鋼板焊接方面的處理 筒體和支架等部件我們都選用 Q235-A 型號鋼板，考慮到鋼板的強(qiáng)度和焊接方面的要求，我們焊接材料選焊條型號為 E4303(J422),焊接 前烘干溫度為 200 度，保溫一個小時。焊接方法選用手工電弧焊，先在鋼板根部進(jìn)行打底焊，再焊接全部，然后進(jìn)行 X 射線探傷檢驗。合格后，再焊接背面，背面焊接前，先進(jìn)行砂輪打磨清根。 焊接工藝參數(shù)見下表，選用這樣的工藝參數(shù)時，可以獲得比較滿意的接 頭質(zhì)量和性能 。 3.5 原設(shè)計改進(jìn)部分 3.5.1 方案的提出 打散分級機(jī)自從 1996 年 7 月投產(chǎn)以來，一直事故不斷，特別是主軸軸承一般一個月就已損壞，甚至還出現(xiàn)打散分級機(jī)主軸彎曲和折斷現(xiàn)象 。 對此我們對打散機(jī)進(jìn)行分析得出一下幾種原因： 1 主軸設(shè)計不緊湊，使主軸過長； 2 原設(shè)計過分注重風(fēng)輪強(qiáng)度及使用壽命，制作風(fēng)輪鋼板比較厚，使風(fēng)輪重量專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 9 比較重，主軸帶動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩比較大，最終造成主軸振動大； 3 風(fēng)輪設(shè)計不夠合理，為滿足物料分級要求，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速需要高達(dá) 1000r/min，這樣加劇了主軸的振動。 由于打散分級機(jī)的風(fēng)輪與打散盤的空間布置處于同一軸線上，但是它們工作時的轉(zhuǎn)速又是不相同的， 所以軸的布置上是一個問題，經(jīng)過課題組成員和指導(dǎo)老師的討論，再結(jié)合一些資料，我們再第一方案里采用雙回轉(zhuǎn)方式，即中空軸帶動打散盤回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動力來打散擠壓過的物料，主軸帶動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大 有力的風(fēng)力場用來分選打散過的物料。 但 按照第一種方案設(shè)計，我們發(fā)現(xiàn)這樣主軸就會過長，從而會出現(xiàn)上面我們提到的一些不良現(xiàn)象，于是我們想出第二種方案 ，如 圖 3-4 所示： 圖 3-4 改進(jìn)后的打散分級機(jī)結(jié)構(gòu)圖 第二方案在打散機(jī)的筒體結(jié)構(gòu)方面改變不到，還是按照第一方案設(shè)計，主要改變的是傳動部分，原來 采用雙傳動方式，用中空軸帶動打散盤，主軸帶動風(fēng)輪?，F(xiàn)在我們不采用傳動方式，我們設(shè)法把打散部分的位置向上移動，由打 散電機(jī)通過軸帶動打散盤。我們把帶動風(fēng)輪的傳動軸安裝在打散部分的下方， 通過這樣的設(shè)計，軸的長度方面比原設(shè)計 縮 短了很多。 3.5.2 改進(jìn)的打散分級機(jī)主要尺寸的確定 在筒體設(shè)計中我們保留第一方案設(shè)計出來的一些尺寸參數(shù)，這樣我們可以得到，筒體直徑 D 5 m 。 根據(jù)經(jīng)驗公式： d=0.4380.527D (3-7) SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 10 df=0.333d (3-8) dd=0.4d (3-9) d 打散分級機(jī)的內(nèi)徑 單位 m； df 風(fēng)輪的直徑 單位 m； dd 打散盤的直徑 單位 m。 根據(jù)公式 3.7 可以知道，打散分級機(jī)的內(nèi)筒直徑為 2.1902.635m，我們?nèi)=2.50m，再根據(jù)公式 3.8 得風(fēng)輪直徑為 0.833，取 df=0.8m，同樣根據(jù)公式 3.9得到打散盤的直徑 dd=1m。 L1 =0.3d (3-10) L1 打散盤襯板表面到物料進(jìn)入分級區(qū)域的高度 單位 m； 這樣我們得到 L1 =0.75m。 L2 物料剛進(jìn)入分選區(qū)的點到內(nèi)同上截面的高度 單位 m； 根據(jù)離心式選粉機(jī)的 L2 / L1 的知道，當(dāng)比值在 0.80.5 或更小時分級效力很低，當(dāng)比值在 21.82 時分級效果最好，那么 L2 的范圍為 1.41.365m，我們?nèi)】恐虚g的數(shù)值，定 L2 =1.38m。 確定了這些基本尺寸，接下來我們進(jìn)行粒子的受力分析以及風(fēng)輪電機(jī)的 選型。 3.5.3 風(fēng)輪電機(jī)的選型 首先我們進(jìn)行風(fēng)壓，風(fēng)速的計算。 我們設(shè)計的打散分級機(jī)分級部分是用來 分離粒徑 0.22mm 的物料 ,由 上面計算所得的 L1 =0.75m, L2 =1.38m。 同時我們可以查閱到所處理物料的密度為 1450kg/m3 。 分析： 因為本設(shè)備 處理物料的粒經(jīng)大于 100 m， 則該粒徑的物料沉降 屬于大顆粒物料的沉降， 又因 為在 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(yuǎn)遠(yuǎn)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(fēng)場的時間； t= gLL /)(221 - gL /21（ 3-11） t 物料粒子經(jīng)過風(fēng)場的時間 單位 s。 代入數(shù)據(jù)得到 t 0.268s。 由分級原理可知道，要實現(xiàn)物料的分級，那么在 0.268s 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(dá)內(nèi)筒的外緣。為 了 保證分級效果，我們專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 11 設(shè)計 時 讓粒子在 0.27s 內(nèi)到達(dá)內(nèi)筒的外緣，根據(jù)上面對打散分級機(jī)基本尺寸的確定，粒子剛進(jìn)入分級區(qū)域的點到內(nèi)筒邊緣的徑向距離為： x=(d- dd)/2- (3-12) x 粒子剛進(jìn)入分級區(qū)域的點到內(nèi)筒邊緣的徑向距離 單位 m； 打散盤到襯板的徑向距離 單位 m。 而打散盤到襯板的徑向距離一般為 0.080.1m ，所以我們?nèi)【嚯x為 0.1m。所以由公式（ 3-12）我們的到粒子剛進(jìn)入分級區(qū)域的點到內(nèi)筒邊緣的徑向距離x=0.65m。 假設(shè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)所形成的徑向風(fēng)速為 U0，物料粒子在不同時刻的速度為 Us，由于粒子的運動微分方程為： dx= Usdt （ 3-13） 根據(jù)常溫常壓下風(fēng)速與它形成的動壓關(guān)系： P=U2 /K （ 3-14） U 風(fēng)速 單位 m/s； P 動壓 單位 Pa； K 風(fēng)速動壓轉(zhuǎn)換系數(shù)，與空氣的密度 a重力加速度 g 有關(guān)，常溫常壓下為 1.6 左右。 這就是說當(dāng)風(fēng)速為 U 時，風(fēng)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，因此在不考慮大氣壓的影響。根據(jù)上訴分析，風(fēng)速對運動顆粒形成的壓力為： P=（ U0- Us） 2 /K （ 3-15） 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 (3-16) A 顆粒水平方向的投影面積（這里將顆?？醋髑蝮w） 單位 m2 ； m 顆粒的質(zhì)量 單位 kg。 m= A (4/3) R3 (3-17) R 顆粒的半徑 單位 m。 將公式（ 3-17）代入（ 3-16）并整理得到： P=(4/3)R A d Us/dt （ 3-18） 再將公式（ 3-15）代入公式（ 3-18）并整理得到： （ U0- Us） 2 /K=(4/3)R A d Us/dt （ 3-19） 將常數(shù)代入并整理運算的到： SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 12 3.23275 10 4 dt /R= d Us/（ U0- Us） 2 （ 3-20） 令 3.23275 10； 則公式（ 3-20）為： dt/R= d Us /（ U0 - Us ） 2 （ 3-21） 將公式（ 3-21）積分得： t/R=1/（ U0 - Us ） +C （ 3-22） 由初始條件 t=0, Us=0 的到積分常數(shù)： C=1/ U0，則公式（ 3-22）為： t/R=1/（ U0 - Us ） + 1/ U0 （ 3-23） 根據(jù)（ 3-23）我們可以的到顆粒的運動速度 Us為： Us= U01-1/（ U0 t/R+1） （ 3-24） 將公式（ 3-24）代入公式（ 3-13）得到： dtRtUUdx )1/./(11 00 （ 3-25） 對公式（ 3-25）積分并有初始條件 0,0 xt 的到： )1/ln ( 000 RtUURtUx （ 3-26） 根據(jù) 公式（ 3-26）以及上面分析的到的40 . 6 5 , 0 . 2 6 8 , 3 . 2 3 2 7 5 1 0 , ( 0 . 2 2 ) / 2 0 . 1 1x m t s R m m m m 。 我們可以 算出0U= 6 .2 5 1 4 .0 1 /ms。 根據(jù)風(fēng)輪風(fēng)速與扭矩的關(guān)系： 203 )(21 UCrT T （ 3-27） T 風(fēng)輪的扭矩 單位 N.m； 空氣的密度，常溫常壓下取 1.2kg/ 3m ； r 風(fēng)輪的半徑 單位 m； )(TC 葉尖速比 時的扭矩系數(shù)。 0/Ur（ 3-28） 風(fēng)輪轉(zhuǎn)動的角速度 單位 rad/s 。 風(fēng)輪的驅(qū)動功率為： 302 )(21 UCrTP pq （ 3-29） qP 風(fēng)輪的驅(qū)動功率 單位 W； 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 13 )(pC 風(fēng)能利用系數(shù)。 )(pC= )(TC （ 3-30） 圖 3-5 牛頓效率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系 由圖 3-3 可以看出 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到 750r/min 以上時 曲線趨于水平，則可以知道高于這個轉(zhuǎn)速 分級效率提高不大，而且隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高機(jī)體的振動將會加劇，因而機(jī)體所受的復(fù)雜交變應(yīng)力將大幅上漲，這將大大降低機(jī)器的使用壽命。所以在此我們將工作平均轉(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。根據(jù)上述分析我們根據(jù)公式（ 3-28）我們得到： 0/Ur =0602Unr =1.9424.34 （ 3-31） 我們?nèi)》?級 2mm 顆粒時所用的風(fēng)速為調(diào)頻電機(jī)功率選型的依據(jù)，也就是 取 1.942。我們根據(jù)圖 3-4 可以知道此時的 ( ) 0 .0 3 3pC 310 我們可以根據(jù)公式（ 3-29）得到風(fēng)輪的驅(qū)動功率qP 27346W=27.355kW。同樣如果我們?nèi)?0.2mm顆粒粒徑計算，我們 得 到風(fēng)輪的驅(qū)動功率為qP 22180W=22.180kW。為保證能將 2mm 的顆粒分出我們只能取 27.346kW 以上的調(diào)頻電機(jī)，實現(xiàn)不同粒徑粒子分級只能是依靠調(diào)速。 SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 14 圖 3 6 pC 關(guān)系曲線 風(fēng)速的平方代表能量的輸出，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 in2 m ax02 m in0 / nnUU （ 3-32） min0U 分級機(jī)最小風(fēng)速 即 6.25m/s； max0U 分級機(jī)最大風(fēng)速 即 14.01m/s； minn 對應(yīng)最小風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min； maxn 對應(yīng)最大風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min。 這樣我們可以得到：m i n m a x/ 0 .4 4 6 1nn ，再根據(jù)平均轉(zhuǎn)速 650r/min 得到m i n 4 0 0 / m i nnr，m a x 9 0 0 / m innr。 這 樣 得 到 調(diào) 速 電 機(jī) 的 調(diào) 速 范 圍 為400900r/min。 綜上所述，我們根據(jù)電機(jī)的功率要求為 27.346kW 以上，調(diào)速范圍不小于400900r/min。據(jù)這兩個要求我們選用 Y225M-6 型號的電機(jī)。由于是立式安裝，我們選用 V1 型。功率為 30kW，調(diào)速范圍為 250950r/min 。 3.5.4 打散電機(jī)的選型 根據(jù) 畢業(yè)設(shè)計實習(xí)時聽工廠技 術(shù)人員對本設(shè)備的講解然后 與指導(dǎo)老師以及同課題人員的討論 及查閱一些有關(guān)資料 發(fā)現(xiàn)打散分級機(jī)的打散方式與反擊式破碎機(jī)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(jìn)行設(shè)計，因為打散分級機(jī)處理的是 經(jīng)過 輥壓機(jī) 擠 壓過的物料，所以料餅的硬度相對于反擊式破碎機(jī)所處理的物料而言相當(dāng)小，因此打散分級機(jī)對物料的打散過程與破碎 機(jī) 的粗碎過程更為相似，因此我們?nèi)∮糜诖炙闀r的破碎機(jī)的參數(shù)及公式來進(jìn)行計算。 又專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 15 差資料可知打散盤上 板錘的數(shù)目和轉(zhuǎn)子的直徑有關(guān)，當(dāng)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 11.5m時可裝 46 個板錘，轉(zhuǎn)子的直徑為 1.52m 時裝 610 個板錘，物料硬度大時可適當(dāng)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)子的圓周速度對破碎機(jī)的生產(chǎn)能力 、 產(chǎn)品的細(xì)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 1540m/s，細(xì)碎時4080m/s，因為打散分級機(jī)的打散過程相當(dāng)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 287765r/min。根據(jù)反擊式破碎機(jī)的功率消耗所用的經(jīng)驗公式： KQN s （ 3-33） N 電機(jī)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(jī)器的機(jī)構(gòu)特點而定。等石灰石硬度時，粗碎時取 K=0.51.2；細(xì)碎時取 K=1.22。由于打散分級機(jī)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(dāng)取小點，以免選用電機(jī)功率過高，電機(jī)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 （ 3-34） 物料的抗壓強(qiáng)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（ 2-34）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 （ 3-35） R 料塊的半徑 單位 m 。 據(jù)有 查閱有關(guān)資料我們可以知道， 當(dāng)直徑為 1 米的轉(zhuǎn)子在 500r/min 時，物料的沖擊作用時間不到 0.01s，破碎力很強(qiáng)大，足夠使物料得到有效的破碎。打散分級機(jī)處理的物料硬度比較低， 500r/min 的轉(zhuǎn)速足夠使物料的到有效的粉碎。但是打散分級機(jī)進(jìn)料口進(jìn)來的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(dāng)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(fù)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(jī)體的振動，機(jī)體受到的復(fù)雜交變應(yīng)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(jī)打散盤的轉(zhuǎn)速取 600r/min 為佳。因此，根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速的數(shù)值我們采用 Y280S-6，由于是立式安裝，所以選用V1 型。額定功率 P=45kW，滿載轉(zhuǎn)速 n=740r/min。 SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 16 3.6 設(shè)備的安裝要求 打散分級機(jī)出產(chǎn)使主要分為四大部分運輸?shù)?，其一：頂部蓋板三塊，其二：回轉(zhuǎn)部件及其機(jī)架， 底座四個，主電機(jī)及其機(jī)架，調(diào)速電機(jī)及其機(jī)架，其三：內(nèi)外筒體，錐體多片，其四：潤滑系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)件及附屬零部件，由于該設(shè)備體積比較大，內(nèi)外筒體是分成多片運輸?shù)?，所以在現(xiàn)場的吊裝工作量比較大，為了方便用戶現(xiàn)場安裝，提出一下要求： a 各部件在使用廠安裝總順序 （ 1）安裝四個底座； （ 2）安裝頂部蓋板； （ 3）安裝上部筒體； （ 4）安裝外錐筒體上部，吊裝內(nèi)筒體 、 合攏外錐筒體下部； （ 5）安裝回轉(zhuǎn)部件及其機(jī)架，安裝主電動機(jī)及其機(jī)架，調(diào)速電機(jī)及其機(jī)架； （ 6）安裝潤滑系統(tǒng)，冷卻及檢測系 統(tǒng)。 b 頂部蓋板及機(jī)架的安裝 （ 1）吊裝四個底座，與預(yù)埋鋼板位置吻合后焊接螺桿安裝并上緊螺母； （ 2）將頂部蓋板分別吊裝就位； （ 3）以頂部蓋板（中部）大型槽鋼梁為基礎(chǔ)找水平，用水平儀校正梁的水平，使其水平誤差 1mm/1000mm； （ 4） 用螺栓將左右蓋板與中部蓋板合攏，用上訴同樣方法找水平，其水平誤差 2mm/1000mm； 要保證蓋板與中部蓋板合攏無縫，上緊螺栓； （ 5）上緊頂部蓋板與底座的聯(lián)接螺栓，上緊底座螺栓，同時觀察其水平誤差是否在要求范圍內(nèi)，若超差需要重新調(diào)整底座墊片。 c 內(nèi)外筒體的安裝 安裝要求：外筒體各塊之間及外筒體與頂部蓋板聯(lián)接處需裝密封石棉繩，以防漏灰。 （ 1） 分塊吊裝上部筒體，穿上螺栓，聯(lián)接處裝上密封石棉繩，把緊螺栓； （ 2） 按上述步驟安裝外錐筒體上部； （ 3） 吊裝內(nèi)錐，合攏外錐筒體下部，安裝內(nèi)外筒體聯(lián)接支架； （ 4） 將上部筒體與四個底座焊為一體，以增加整機(jī)剛度。 d 回轉(zhuǎn)部件的安裝 回轉(zhuǎn)部件出廠時是做為一個部件裝配好的，出廠時連同回轉(zhuǎn)部件機(jī)架裝為一體發(fā)運。 （ 1） 將回轉(zhuǎn)部件吊裝就位，穿上聯(lián)接螺栓螺母； （ 2） 通過找大皮帶輪的水平，來保證主軸的垂直安裝。以大皮帶輪上表面為基準(zhǔn)用水平儀找水平使其平面公差 0.5mm/1000mm； （ 3） 安裝好調(diào)整墊片，把緊螺栓 、 校正水平。 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 17 3.7 預(yù)期效果 此次的打散分級機(jī)的設(shè)計和改造基本復(fù)合設(shè)計任務(wù)書的要求。 基于在打散機(jī)工作原理上的一系列改進(jìn)，使其在工作能力變化不大的情況下，每年節(jié)省了 大量的維修及更換零件的成本，有效的節(jié)約了因設(shè)備原因而停產(chǎn)的時間。 SF500/100 打散分級機(jī)內(nèi)外筒體及原設(shè)計改進(jìn)探討 18 4 結(jié)論 通過此次對打散分級機(jī)的設(shè)計和改造，包括取消原來中空軸傳動，使傳動軸的長度縮短。經(jīng)過改進(jìn) 讓打散分級機(jī)的實用性得到了改善，減少了事故的隱患和次數(shù)，大大降低了工作中出現(xiàn)軸承損壞和主軸損壞的現(xiàn)象，現(xiàn)在每月只需進(jìn)行一些簡單維護(hù)就能滿足生產(chǎn)需要。 但我們同時也看到了打散分級機(jī)從分級理論上來說還存在著兩個根本缺點： (1) 分級區(qū)內(nèi)存在著風(fēng)速剃度，由于風(fēng)速不均，使得分離粒徑不均。 (2) 由于改進(jìn)后打散分級機(jī)的生產(chǎn)能力沒有多大改變，但所選電機(jī)的功率較原設(shè)計大，這樣在能源的節(jié)約上面較差育原設(shè)計。這些都是目前所存在的重要問 題，有待解決。 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 19 參考文獻(xiàn) 1 褚瑞卿 建材通用機(jī)械與設(shè)備 M.武漢：武漢理工大學(xué)出版社， 1995. 2 徐錦康 機(jī)械設(shè)計第 2 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