打散分级机内外筒体及原设计改进探讨.doc

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1、目录1 前言11.1本课题的来源、基本前提条件和技术要求11.2本课题要解决的主要问题和设计总体思路11.3预期的成果及其理论意义12 总体方案论证22.1 国内（外）发展概况及现状的介绍22.2 打散分级机的工作原理22.3 主要结构介绍33 具体设计说明43.1 原方案的筒体结构参数的设计43.2 螺栓组联接的结构设计53.3 螺栓联接的强度校核63.4 钢板焊接方面的处理83.5 原设计改进部分93.5.1 方案的提出93.5.2 改进的打散分级机主要尺寸的确定103.5.3 风轮电机的选型103.5.4 打散电机的选型143.6 设备的安装要求163.7 预期效果174 结论18参考文

2、献19致谢20附录211 前言本课题是进行SF500/100打散分级机内外筒体及原设计改进探讨。该设备是与辊压机配套使用的新型料饼打散分级设备。处理对象为经挤压磨挤压后的矿渣料饼；处理量为80120t/h ；分级粒径为 0.22mm 。1.1本课题的来源、基本前提条件和技术要求a 本课题来源：课题来源于江阴水泥厂，由于辊压机在挤压物料具有选择性粉碎的倾向，所以在经挤压后产生料饼中仍有少量未挤压好的物料，加之辊压机固有的磨辊边缘漏料的弊端和因开停机产生的未充分挤压的大颗粒物料将对承担下一阶段粉磨工艺产生不利地影响，制约系统产量地进一步提高。因为辊压机操作规程中规定：设备启动时液压系统应处于卸压状

3、态。所以，在辊压机启动过程中将有大量未经有效挤压的物料通过辊压机。如果将打散分级机介入挤压粉磨系统后与辊压机构成的挤压打散回路可以消除以上的不利因素，将未经过有效挤压，粒度和易磨性未得到明显改善的物料返回辊压机重新挤压。b 要完成本课题的基本前提条件是：完成对SF500/100打散分级机的内外筒体及打散分级机盖板的合理设计，在不降低工作效率的前提下对原设计的打散分级机进行合理的改进，确定一个最佳的方案。c 技术要求：设计出的打散机对料饼分散均匀，能顺利选粉分级，节能并尽可能降低磨损，改进后的机器设计合理，运行良好稳定。1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路设计中由于考虑到分级风轮的强度及

4、使用寿命，制作风轮的钢板比较厚，这样就使风轮重量比较重，主轴带动风轮旋转的过程中产生的驱动扭矩就比较大，这样就会造成主轴振动大，这样就要考虑到主轴及主轴轴承的寿命问题。为了降低以上故障的发生率，我们在改进的方案中我们设法减小主轴长度，从而让其所受的扭曲力减小，防止主轴发生弯曲、折断及主轴轴承损坏的情况发生。由于打散分级机与离心式选粉机有很多相似的地方，因此我们在设计过程中可以参考离心式选粉机来设计。1.3 预期的成果及其理论意义通过对打散分级机的设计及其改造方案的设计，可以有效的降低成本，提高生产时间利用率，使挤压预粉磨工艺系统产量大幅度的提高，从而达到增加经济效益的目的。2 总体方案论证2.

5、1 国内（外）发展概况及现状的介绍打散分级机是九十年代初问世的新型料饼打散分选设备，集料饼打散与颗粒分级于一体，与挤压机配套使用，可以消除挤压粉碎机边缘漏斗和开停机过程中及正常工作时未被充分挤压的大颗粒对后续球磨系统产生不利的影响，以获得大幅度增产节能的效果。进入八十年代中期后，挤压机因其高效、节能、低耗等特点，在世界范围内得到了广泛应用。随着挤压机的推广应用，虽然挤压过的物料中有70小于2mm颗粒，并且有约占总重量10到15大于5mm的大颗粒，并且随着挤压机使用周期的加长侧挡板磨损后而未能及时更换，大颗粒的比例将加大，因此，挤压过的物料的颗粒分布很宽，使得后续球磨的配球较难适应上述物料，影响

6、系统产量的进一步提高。为了进一步完善挤压粉磨系统，使得进入后续粉磨系统得物料颗粒小而均齐，成为各国挤压粉磨技术研究的主要内容，国外各大水泥装备公司相继开发出多种设备和新工艺来达到上述目的。2.2 打散分级机的工作原理打散分级机是一种集料饼打散与颗粒分级于一体的新型分级设备。其打散方式采用离心冲击粉碎的原理，经辊压机挤牙后的物料呈较密实的饼状，由对称布置的进料口连续均匀地喂入，落在带有锤形凸棱衬板的打散盘上，主轴带动打散盘高速旋转，使得落在打散盘上的料饼在衬板锤形凸棱部分的 作用下得以加速并脱离打散盘，料饼沿打散盘切线方向高速甩出后撞击到反击衬板上后被粉碎。由于物料的打散过程是连续的 ，因而从反

7、击衬板上反弹回的物料会受到从打散盘连续高速飞出物料的再次剧烈冲击而被更加充分地粉碎。必须强调的是，打散盘衬板表面的锤形凸棱的作用有别于传统的捶式破碎机的锤头，其主要作用是避免物料在打散盘甩出时具有较高的初速度，从而获得较大的动能，能够有力地撞击沿打散盘周向布置的反击衬板，用以强化对料饼的冲击粉碎效果。被打散的物料通过环形通道均匀地落入分级区。经过打散粉碎后的物料在挡料锥的导向作用下通过挡料锥外围的环形通道进入在风轮周向分布的风力分选区内。物料的分级应用的时惯性原理和空气动力学原理，粗颗粒物料由于其运动惯性大，在通过风力风力分选区的沉降过程中，运动状态改变较小而落入内锥通体被收集，由粗粉卸料口卸

8、出返回，同配料系统的新鲜物料一起进入辊压机上方的称重仓。细粉由于其运动惯性小，在通风风力分选区的沉降过程中，运动状态改变较大而产生较大的偏移，落入内锥筒体之间被收集，由细粉卸料口卸出送入球磨机继续粉磨或入选粉机直接分选出成品。在用于生料制备时，由于风轮的高速旋转所产生的负压和出风口所接的后排风机所产生的负压，热风入口被引入，经风轮沿径向连续送出，打散过的物料在经过风力分选区的沉降过程中形成较均匀的料幕于热风充分接触做热交换而得以烘干，湿热气体经过风口排出。由于经过风力分选区的物料在悬浮状态下与热风接触，所以热交换效率较高，烘干效果显著。 根据以上工作原理设计的打散分级机如图2-1所示：2.3

9、主要结构介绍打散分级机主要由回转部件、顶部盖板及机架、内外筒体、传动系统、滑系统、冷却及检测系统等组成。设备的具体构成部分如上图所示主轴1、进料口11、打散盘3、档料锥5、风轮6、内筒体7、外筒体8等。主轴通过轴套2固定在外筒体8的顶部盖板上，并由外加动力驱动旋转。3具体设计说明3.1 原方案的筒体结构参数的设计参考其他系列选粉机，我们能够知道打散分级机的生产能力与分级室面积大小成比例的。打散分级机内相关的工艺尺寸将影响到打散分级机的打散和分级的性能。不同类型的打散分级机，为了适应不同的工艺要求，其各个部分的尺寸比例也不相同。但是由于打散分级机调节因素比较多，灵活性也比较达，所以我们可以寻求一

10、个统一的基本尺寸作为设计和生产中调整的依据，再配合可变的其他工艺参数，就能满足不同的需要。因此打散分级机各部分的相对尺寸可以看作为直径的一个函数，并可以看作为一个简单的比例关系。这些关系可以对实际生产的打散分级机通过统计并结合典型选粉机的相对尺寸来确定。a 打散分级机直径的确定根据已知条件：打散分级机的处理量为 80110 t/h 。参考选粉机的设计我们由此可知，我们所设计的打散分级机的生产能力也与其分级室的面积有关，它们成正比。打散分级机的生产能力可以用下列公式来估算： (3-1)式中： 生产能力， t/h ； 打散分级机外壳直径，m ； 系数。与物料的性质，产品细度及选粉效率有关。由于打散

11、分级机分级过程和旋风式选粉机相似，所以我们可以参考旋风式选粉机，那么我们就可以取系数，又由于旋风式选粉机的生产效率为75到85，所以我们可以参考这一数据，我们取打散分级机的生产效率为80，则生产能力,即。根据公式3.1可得出打散分级机的外壳直径 则可以得出打散分级机外壳直径 , 取整得： m其他部分尺寸与打散分级机外壳直径成比例关系 如内筒体直径d=0.5D撒料盘直径=0.2D , 风轮直径0.16D 具体尺寸见后面附带的图纸。3.2 螺栓组联接的结构设计结构设计的主要目的在于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式。螺栓组联接结构设计的基本原则是：尽可能使各螺栓或联接接合面间受力均匀，

12、便于加工和装配。具体设计时，综合考虑了以下几个方面的问题：a 联接接合面的几何形状与整台机的结构协调一致，且尽量设计成轴对称的简单几何形状，如图3-1所示。图3-1 常见螺栓布置方式图b 螺栓的布置使各螺栓受力尽可能均等。对铰制孔螺栓联接，避免在平行于工作载荷方向成排布置八个以上的螺栓；当螺栓联接承受弯矩或转矩时，螺栓尽量布置在靠近接合面的边缘，以减少螺栓的受力，如图3-2所示。合理 不合理 图3-2联接受弯矩或扭矩时的螺栓布置c 螺栓的排列有合理的间距和边距，以便保证联接的紧密性和必要的扳手空间。对于一般联接，螺栓间距。d 分布在同一圆周上的螺栓数目取成4、6、8等偶数，以便分度和划线。同一

13、螺栓组中螺栓的性能等级、直径和长度均应相等。e 为避免螺栓受附加弯曲应力，螺栓头、螺母与被联接件的接触表面均应平整，螺纹孔轴线与被联接件各承压面应保持垂直。3.3 螺栓联接的强度校核螺栓联接的强度计算，是以螺栓组中受力最大的螺栓为代表进行的。单个螺栓的常驻载形式一般只有轴向受拉和横向受剪两类，其载荷性质不外乎静载荷和变载荷两种。(1)失效形式承受轴向拉力的普通螺栓联接，在静载荷作用下，其主要失形式是螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或断裂；在变载荷作用下，其主要失效形式是螺纹部位或尺寸过渡部位发生疲劳断裂。对于承受挤压和剪切作用的铰制孔用螺栓联接，主要失效形式是螺栓杆的剪断或螺栓杆与孔壁材料中强度较

14、弱者的压溃。其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。（2）螺栓联接的强度校核以两接合面处螺栓组为例：如图3-3。该螺栓组联接仅受横向载荷作用，且横向载荷。接合面数m=1,查参考资料2表14-4，取=1.0，防滑系数=1.1,则单个螺的预紧力：图3-3 受轴向载荷的螺栓组联接 (3-2)螺栓所受轴向总拉力=1141.18A 强度计算a 计算许用拉应力选8.8级螺栓,查2表14-6,考虑到不需严格控制预紧力,初估d=10-20mm,查2表14-8取S=3.4，则 = (3-3)b 计算螺栓直径 (3-4)螺栓直径应大于4.35，才能满足强度要求。B 校核接合面上的挤压应力 要求上端接合面间

15、不出现缝隙,下端接合面不被压溃a 计算接合面面积Ab 接合面下端不压溃由表14-5查得许用挤压应力=0.8 (3-5)c 按合面上端不开缝 (3-6)此螺栓联接符合设计强度要求。3.4 钢板焊接方面的处理筒体和支架等部件我们都选用Q235-A型号钢板，考虑到钢板的强度和焊接方面的要求，我们焊接材料选焊条型号为E4303(J422),焊接前烘干温度为200度，保温一个小时。焊接方法选用手工电弧焊，先在钢板根部进行打底焊，再焊接全部，然后进行X射线探伤检验。合格后，再焊接背面，背面焊接前，先进行砂轮打磨清根。焊接工艺参数见下表，选用这样的工艺参数时，可以获得比较满意的接头质量和性能。3.5 原设计

16、改进部分3.5.1 方案的提出打散分级机自从1996年7月投产以来，一直事故不断，特别是主轴轴承一般一个月就已损坏，甚至还出现打散分级机主轴弯曲和折断现象。对此我们对打散机进行分析得出一下几种原因：1 主轴设计不紧凑，使主轴过长；2 原设计过分注重风轮强度及使用寿命，制作风轮钢板比较厚，使风轮重量比较重，主轴带动风轮旋转时产生的驱动扭矩比较大，最终造成主轴振动大；3 风轮设计不够合理，为满足物料分级要求，风轮转速需要高达1000r/min，这样加剧了主轴的振动。由于打散分级机的风轮与打散盘的空间布置处于同一轴线上，但是它们工作时的转速又是不相同的，所以轴的布置上是一个问题，经过课题组成员和指导

17、老师的讨论，再结合一些资料，我们再第一方案里采用双回转方式，即中空轴带动打散盘回转，产生动力来打散挤压过的物料，主轴带动风轮旋转产生强大有力的风力场用来分选打散过的物料。但按照第一种方案设计，我们发现这样主轴就会过长，从而会出现上面我们提到的一些不良现象，于是我们想出第二种方案，如图3-4所示： 图3-4 改进后的打散分级机结构图第二方案在打散机的筒体结构方面改变不到，还是按照第一方案设计，主要改变的是传动部分，原来采用双传动方式，用中空轴带动打散盘，主轴带动风轮。现在我们不采用传动方式，我们设法把打散部分的位置向上移动，由打散电机通过轴带动打散盘。我们把带动风轮的传动轴安装在打散部分的下方，

18、通过这样的设计，轴的长度方面比原设计缩短了很多。3.5.2 改进的打散分级机主要尺寸的确定在筒体设计中我们保留第一方案设计出来的一些尺寸参数，这样我们可以得到，筒体直径 D5 m 。根据经验公式： d=0.4380.527D (3-7) d=0.333d (3-8) d=0.4d (3-9)d 打散分级机的内径 单位 m；d风轮的直径 单位 m；d打散盘的直径 单位 m。 根据公式3.7可以知道，打散分级机的内筒直径为2.1902.635m，我们取d=2.50m，再根据公式3.8得风轮直径为0.833，取d=0.8m，同样根据公式3.9得到打散盘的直径d=1m。 L=0.3d (3-10)L打

19、散盘衬板表面到物料进入分级区域的高度 单位 m； 这样我们得到L=0.75m。L物料刚进入分选区的点到内同上截面的高度 单位 m；根据离心式选粉机的L/ L的知道，当比值在0.80.5或更小时分级效力很低，当比值在21.82时分级效果最好，那么L的范围为1.41.365m，我们取靠中间的数值，定L=1.38m。确定了这些基本尺寸，接下来我们进行粒子的受力分析以及风轮电机的选型。3.5.3 风轮电机的选型首先我们进行风压，风速的计算。我们设计的打散分级机分级部分是用来分离粒径0.22mm的物料,由上面计算所得的L=0.75m, L=1.38m。同时我们可以查阅到所处理物料的密度为1450kg/m

20、。分析：因为本设备处理物料的粒经大于100m，则该粒径的物料沉降属于大颗粒物料的沉降，又因为在重力方向上又没外加上升气流的影响，所以单纯由于物料颗粒速度的增加而产生的阻力较之重力而言远远小于重力，因此，在重力方向上我们先忽略空气阻力的影响，将物料在重力方向的运动看成单纯的自由落体运动，那么我们可以根据以上分析及已知的数据算出粒子经过风场的时间； t=- （3-11）t 物料粒子经过风场的时间 单位s。代入数据得到t0.268s。由分级原理可知道，要实现物料的分级，那么在0.268s的时间内，所需分选出的物料粒子在径向的位置必须要到达内筒的外缘。为了保证分级效果，我们此处省略NNNNNNNNNN

21、NN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩R料块的半径 单位 m 。据有查阅有关资料我们可以知道，当直径为1米的转子在500r/min时，物料的冲击作用时间不到0.01s，破碎力很强大，足够使物料得到有效的破碎。打散分级机处理的物料硬度比较低，500r/min的转速足够使物料的到有效的粉碎。但是打散分级机进料口进来的料直接落在打散盘上，转速过低滞留在打散盘上的物料将增多，这相当于增加了打散盘的质量，即转子的转动惯量增加，增加了转子以及传动轴的额外负载，这对传动部件是极为不利的，尤其是传动方式采用立式时。但是转速过高又将加

22、剧机体的振动，机体受到的复杂交变应力增加。综合以上分析，以及参照其他破碎设备打散分级机打散盘的转速取600r/min为佳。因此，根据功率和转速的数值我们采用Y280S-6，由于是立式安装，所以选用V型。额定功率P=45kW，满载转速n=740r/min。3.6 设备的安装要求打散分级机出产使主要分为四大部分运输的，其一：顶部盖板三块，其二：回转部件及其机架，底座四个，主电机及其机架，调速电机及其机架，其三：内外筒体，锥体多片，其四：润滑系统，标准件及附属零部件，由于该设备体积比较大，内外筒体是分成多片运输的，所以在现场的吊装工作量比较大，为了方便用户现场安装，提出一下要求：a 各部件在使用厂安

23、装总顺序 （1）安装四个底座； （2）安装顶部盖板； （3）安装上部筒体； （4）安装外锥筒体上部，吊装内筒体、合拢外锥筒体下部； （5）安装回转部件及其机架，安装主电动机及其机架，调速电机及其机架； （6）安装润滑系统，冷却及检测系统。b 顶部盖板及机架的安装 （1）吊装四个底座，与预埋钢板位置吻合后焊接螺杆安装并上紧螺母； （2）将顶部盖板分别吊装就位； （3）以顶部盖板（中部）大型槽钢梁为基础找水平，用水平仪校正梁的水平，使其水平误差1mm/1000mm； （4）用螺栓将左右盖板与中部盖板合拢，用上诉同样方法找水平，其水平误差2mm/1000mm；要保证盖板与中部盖板合拢无缝，上紧螺栓；

24、 （5）上紧顶部盖板与底座的联接螺栓，上紧底座螺栓，同时观察其水平误差是否在要求范围内，若超差需要重新调整底座垫片。c 内外筒体的安装 安装要求：外筒体各块之间及外筒体与顶部盖板联接处需装密封石棉绳，以防漏灰。（1） 分块吊装上部筒体，穿上螺栓，联接处装上密封石棉绳，把紧螺栓；（2） 按上述步骤安装外锥筒体上部；（3） 吊装内锥，合拢外锥筒体下部，安装内外筒体联接支架；（4） 将上部筒体与四个底座焊为一体，以增加整机刚度。d 回转部件的安装 回转部件出厂时是做为一个部件装配好的，出厂时连同回转部件机架装为一体发运。（1） 将回转部件吊装就位，穿上联接螺栓螺母；（2） 通过找大皮带轮的水平，来保

25、证主轴的垂直安装。以大皮带轮上表面为基准用水平仪找水平使其平面公差0.5mm/1000mm；（3） 安装好调整垫片，把紧螺栓、校正水平。3.7 预期效果 此次的打散分级机的设计和改造基本复合设计任务书的要求。 基于在打散机工作原理上的一系列改进，使其在工作能力变化不大的情况下，每年节省了大量的维修及更换零件的成本，有效的节约了因设备原因而停产的时间。4 结论通过此次对打散分级机的设计和改造，包括取消原来中空轴传动，使传动轴的长度缩短。经过改进让打散分级机的实用性得到了改善，减少了事故的隐患和次数，大大降低了工作中出现轴承损坏和主轴损坏的现象，现在每月只需进行一些简单维护就能满足生产需要。但我们

26、同时也看到了打散分级机从分级理论上来说还存在着两个根本缺点：(1) 分级区内存在着风速剃度，由于风速不均，使得分离粒径不均。(2) 由于改进后打散分级机的生产能力没有多大改变，但所选电机的功率较原设计大，这样在能源的节约上面较差育原设计。这些都是目前所存在的重要问题，有待解决。参考文献1 褚瑞卿建材通用机械与设备M.武汉：武汉理工大学出版社，1995.2 徐锦康机械设计第2版M.北京：机械工业出版社，20023 周恩浦等编矿山机械M.北京：冶金工业出版社，19824 武宝君辊压机在水泥粉磨系统的应用J水泥，2006(01)5 陈华挤压联合水泥粉磨系统的优化实践水泥工程，2005(06)6 匡三

27、浩影响辊压机挤压效果的原因分析中国水泥，2005(12)7 曹勤挤压联合粉磨新工艺的应用新世纪水泥导报，2004(05)8 冯建国带辊压机的水泥磨系统的调试与生产水泥工程，2004(04)9 汤永忠打散分级机的应用与改进水泥，1998(04)10 包玮HFCG辊压机及挤压粉磨技术的进展与实践中国水泥11 刘小海挤压联合粉磨系统中几个工艺问题的探讨水泥技术，2004(04)12 周建方材料力学北京：机械工业出版社，2002(01)13 Omer W.Blodgett.Design of Weldments.THE JAMES F.LINCOLN ARC WELDING FOUNDATION,19

28、76.14 张永龙 包玮打散分级机在挤压联合粉磨工艺中的应用.水泥，1998.致谢为期三个多月的毕业设计转眼就到了尾声，回顾设计的整个过程，我深有感受。在设计实习期间，在倪文龙老师的带领下参观了海安鹏飞建材企业，厂里的技术人员还给我们讲解了一些设备的工作原理，分析了各个部件的功能和构造，使我们对毕业设计有了个初步的思路，不像之前那样盲目。在结束对海安鹏飞的实习之后，我们一个课题组三人在倪老师的陪同下来到江阴水泥厂，对我们要设计的打散分级机进行了现场测绘，技术人员也讲解了一些技术方面的难点。在设计过程中，我查阅了大量与课题相关的资料，同时对以前所学的专业知识认真的温习了一遍，巩固了以前所学的知识

29、。通过这次毕业设计，使我对水泥的工作流程、工厂的工作环境和打散分级机的构造有了深刻的理解。总之，这次设计，让我将四年中学到的基础知识得到了一次综合应用，可以说这次毕业设计是理论知识与实践运用之间互相过渡得桥梁。我觉得这次设计得完成，不仅锻炼了我搞设计得工作能力，还培养了我独立思考问题得能力，解决困难的方法，平且也培养了我独立、创新、力求先进的思想。在设计过程中，由于对打散分级机的了解不多，实践经验更是不足，所以，设计时很难下手。但在咸斌老师和倪文龙老师的指导下，让我渐渐走入正题，使我能在规定时间内完成设计的任务。咸斌老师不仅在设计方面对我们有指导帮助，他还一直教导我们不管是在学习中还是以后的工

30、作中，都要保持严谨的态度。在本次设计中，咸老师和倪老师以及其他指导老师付出了辛勤的劳动，在此向他们表示忠心的感谢。此次设计的圆满完成与同课题组的其他人员的通力合作也是分不开的，他们给了我许多帮助和指点，在此一并表示感谢！由于自己能力有限，时间仓促，设计中还存在许多不足之处，恳请各位老师同学给予批评指正。附录图名 图号 图幅1 DSF500/100打散分级机 DSF500-00 A02 筒体 SF5000.08 A03 盖板 SF5000.08.01 A24 档料筒 SF5000.08.02 A45 护筒 SF5000.08.03 A36上部筒体 SF5000.08.04 A27回风筒 SF50

31、00.08.05 A38底座 SF5000.08.04.01 A39加强板 SF5000.08.04-01 A410支架 SF5000.08.06 A311 内筒 SF5000.08.07 A312 外锥(一) SF5000.08.08 A313 内锥 SF5000.08.09 A314支架 SF5000.08.10 A415 外锥(二) SF5000.08.11 A216 出料口(一) SF5000.08.12 A317出料口(二) SF5000.08.13 A418 出料口筒体 SF5000.08.14 A319衬板 SF5000.08-01 A420小盖板 SF5000.08-02 A421压板 SF5000.08-03 A422 调节档板 SF5000.08-04 A3