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選粉機(jī)的殼體與傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
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- 設(shè)計(jì)選粉機(jī)的殼體與傳動(dòng)部分
1前言
水泥新標(biāo)準(zhǔn)2001年4月1日正式實(shí)施，這對(duì)于促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，適應(yīng)市場高標(biāo)準(zhǔn)要求，大幅度提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量，加快淘汰落后，以及使我國水泥標(biāo)準(zhǔn)同國際接軌等方面都會(huì)產(chǎn)生積極的影響。這就要求選粉機(jī)在粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用在粉磨生產(chǎn)作業(yè)中為了提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)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(tǒng)的離心式、旋風(fēng)式選粉機(jī)已不能適應(yīng)現(xiàn)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(jī)。
選粉技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)重要階段，第一代以離心式為代表，第二代以旋風(fēng)式為代表，第三代以日本O－Sepa為代表，這類新型高效選粉機(jī)以平面渦流理論為指導(dǎo)，結(jié)合前兩代選粉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，保證較高的選粉效率和成品質(zhì)量。
本課題是進(jìn)行X700渦旋式選粉機(jī)（殼體及傳動(dòng)部件）設(shè)計(jì)。 以往的選粉機(jī)結(jié)構(gòu)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(jìn)，達(dá)到令人滿意的效果 。
1.1 本課題的來源和技術(shù)要求
a.本課題的來源：在使用傳統(tǒng)選粉機(jī)的水泥企業(yè)的生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)了很
選粉機(jī)的缺點(diǎn)和不足，滿足不了現(xiàn)在的企業(yè)需求。結(jié)合江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司選粉機(jī)的生產(chǎn)實(shí)際和發(fā)展要求。本課題的設(shè)想是經(jīng)過一些改造，改進(jìn)其原本的缺點(diǎn)，提高效率，盡量滿足水泥企業(yè)的需要。
b.所有機(jī)構(gòu)及其零部件設(shè)計(jì)后考慮技術(shù)性、加工工藝性、經(jīng)濟(jì)性，并保證安
裝使用、經(jīng)濟(jì)方便。要保證選粉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，節(jié)能高產(chǎn)。
1.2 本課題要解決的主要問題和設(shè)計(jì)總體思路
a.本課題解決的主要問題：首先原來的傳動(dòng)由減速器承擔(dān)，而減速器易損件
多，油耗大，價(jià)格高，更換麻煩且停機(jī)時(shí)間長，嚴(yán)重影響水泥企業(yè)的正常生產(chǎn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益造成很大的影響。在此改為皮帶傳動(dòng)，這樣易損件不是很多，油耗也會(huì)變少，所需更換的零件價(jià)格低了很多且更換起來方便，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，達(dá)到了增加經(jīng)濟(jì)效益的效果。其次原本選粉機(jī)的選粉力場不是很強(qiáng)，效率一般，為此對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部的改造，在不影響正常運(yùn)做的情況下使選粉效率提高.
b.本課題的設(shè)計(jì)總體思路：減速器傳動(dòng)雖然易磨損，零件更換成本高，但其傳動(dòng)比較平穩(wěn)。換成皮帶傳動(dòng)，因?yàn)槠鋫鲃?dòng)比比較大，所以這里采用皮帶傳動(dòng)，電機(jī)采用立式電機(jī)，并用焊接架支撐在頂蓋上。內(nèi)部改造部分：在選粉機(jī)的進(jìn)風(fēng)口使用切向?qū)эL(fēng)葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進(jìn)入選粉室，形成個(gè)旋轉(zhuǎn)渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細(xì)分離的物料在分散狀態(tài)下落入到導(dǎo)風(fēng)葉和轉(zhuǎn)子之間的分選區(qū)（選粉室）內(nèi)，在分選氣流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的共同作用下，粉塵顆粒將同時(shí)受重力、風(fēng)力和旋轉(zhuǎn)離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)（二級(jí)分級(jí)分離），經(jīng)由配風(fēng)室分四路進(jìn)入旋風(fēng)筒。
1.3 預(yù)期的成果及其理論意義
a.設(shè)計(jì)選粉機(jī)的殼體與傳動(dòng)部分，滿足生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，保證產(chǎn)品
質(zhì)量。
b.調(diào)整選粉機(jī)內(nèi)壁增設(shè)導(dǎo)風(fēng)裝置，優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低旋風(fēng)阻力，提高收集效率。設(shè)計(jì)在技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，設(shè)備有良好的可操作性和可靠性，以滿足磨機(jī)生產(chǎn)需要，提高生產(chǎn)效率。
2 目前市場上的有幾種不同應(yīng)用形式的高效選粉機(jī)
2.1旋風(fēng)組合式選粉機(jī)
旋風(fēng)組合式選粉機(jī)是結(jié)合離心式選粉機(jī)的原理，在其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上改進(jìn)而形成的一種選粉機(jī)。它由機(jī)殼、葉輪、撒料板、粗粉收集錐斗、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、外部循環(huán)風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)集塵器等組成。結(jié)構(gòu)上采用籠式轉(zhuǎn)子，主軸由可調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；外部循環(huán)。風(fēng)機(jī)供給；細(xì)粉的收集采用多個(gè)并聯(lián)高效旋風(fēng)筒，渦旋氣流喂料選粉機(jī)粉磨物料由機(jī)械提升機(jī)送到頂部進(jìn)入，氣流由機(jī)體渦殼切線方向進(jìn)入，省卻粗料收集錐斗，粗粉經(jīng)分離后由機(jī)殼錐斗返回粉磨系統(tǒng)，細(xì)粉由出口大型風(fēng)機(jī)氣流帶出，經(jīng)由大型收塵器收集，在生料粉磨系統(tǒng)之中，是技術(shù)含量適中的設(shè)備之一。
2.2高效動(dòng)態(tài)選粉機(jī)
高效動(dòng)態(tài)選粉機(jī)是一種突破了離心式、旋風(fēng)式選粉機(jī)所用傳統(tǒng)分級(jí)模式的選粉機(jī)。它由機(jī)殼、渦輪、導(dǎo)流板、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、粗粉收集錐斗（也可無此項(xiàng)）、大規(guī)模袋式集粉器、大型風(fēng)機(jī)等組成。其特點(diǎn)是選粉部分機(jī)身比較小，集粉部分機(jī)身非常大，操作調(diào)整主要以變頻或滑差電機(jī)調(diào)速來調(diào)節(jié)控制產(chǎn)品粒徑范圍，動(dòng)靜荷載小，運(yùn)行平穩(wěn)。主要配置在大型管磨機(jī)與立式輥磨系統(tǒng)中。目前采用的主要有三種形式：
a.負(fù)壓吸料式選粉機(jī)。
b.混合喂料式選粉機(jī)。
c.渦流氣流喂料選粉機(jī)。
選粉技術(shù)的不斷發(fā)展，其基本原因在于：
一方面水泥質(zhì)量的要求不斷提高。水泥質(zhì)量除了和熟料礦物成分有關(guān)外，與粉磨后的成品顆粒組成亦有關(guān)。一般低標(biāo)號(hào)水泥用篩余控制細(xì)度，隨著標(biāo)號(hào)的提高用比表面積控制，比表面積大，強(qiáng)度高。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)水泥強(qiáng)度與水泥顆粒的組成有關(guān)，3－30μm的顆粒是發(fā)揮強(qiáng)度作用的主要成分。因此主要應(yīng)該控制其粒度級(jí)配。三代不同選粉機(jī)的發(fā)展，實(shí)際上是與控制要求的變革相聯(lián)系的。
另一方面是由于機(jī)組系統(tǒng)產(chǎn)量的增加以及節(jié)能期望值的提高，要求選粉機(jī)單機(jī)能力擴(kuò)大，選粉效率進(jìn)一步提高，促使選粉機(jī)從機(jī)理上和結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)以適應(yīng)需要。
3 總體方案論證
我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的新型組合式選粉機(jī)：要想進(jìn)一步提高選粉機(jī)的選粉效率,就必須解決選粉機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式,將混合料中的粗細(xì)粉分離開來,防止細(xì)粉回磨機(jī)內(nèi)過粉磨,將粗粉返回再粉磨。
我們所設(shè)計(jì)的高效選粉機(jī)其所產(chǎn)生的循環(huán)氣流。而是由設(shè)備外的風(fēng)機(jī)把風(fēng)沿導(dǎo)向葉片送進(jìn)選粉機(jī)內(nèi)進(jìn)入選粉室產(chǎn)生渦旋氣流。
選粉機(jī)成品細(xì)度可以通過變更各工藝參數(shù)及各部尺寸的相互關(guān)系來改變。具體做法有以下幾點(diǎn)：首先可以改變上升氣流風(fēng)速。上升氣流風(fēng)速加大，分離粒徑變大，風(fēng)速變小，則分離粒徑變小；其次調(diào)整離心力,離心力加大使成品變細(xì)，離心力減小則變粗。影響離心力的一是撒料盤的大小和風(fēng)速，撒料盤加大，轉(zhuǎn)速加快，離心力增加。二是轉(zhuǎn)子大小，轉(zhuǎn)速和數(shù)量。轉(zhuǎn)子增大，轉(zhuǎn)速加快，能增強(qiáng)顆粒由撒料盤獲得的離心力。特別是轉(zhuǎn)子還起到屏障作用，阻擋顆粒的通過，因此轉(zhuǎn)子葉片數(shù)量的調(diào)整對(duì)細(xì)度特別敏感。再次改變選粉室內(nèi)部尺寸。對(duì)新設(shè)計(jì)調(diào)整各部比例尺寸有可能改變成品控制細(xì)度。如提高增加高度產(chǎn)品細(xì)度，降低高度產(chǎn)品變粗。但在已有的選粉機(jī)上變動(dòng)有困難，但拉開或推進(jìn)平板起類似的作用。拉開使細(xì)度變粗，推進(jìn)使細(xì)度變細(xì)。但這一措施，僅能起微調(diào)作用。在傳動(dòng)裝置方面，由于原本所用的減速器價(jià)格比較高，易損件多，油耗大，更換麻煩且切停產(chǎn)時(shí)間長，對(duì)水泥企業(yè)的正常生產(chǎn)造成極大的影響。為此以皮帶傳動(dòng)代替之。皮帶傳動(dòng)故障率較低，維修及更換零件方便。而在課題中的選粉機(jī)電機(jī)和主軸兩端的速比較大，如采用一級(jí)傳動(dòng)，會(huì)帶來一系列問題，故采用帶傳動(dòng)減速。原有電動(dòng)機(jī)只需更換電動(dòng)機(jī)端蓋改成立式電動(dòng)機(jī)。
在內(nèi)部的選粉力場改造上，首先改進(jìn)撒料盤。為了使落到撒料盤上的物料具有較高的動(dòng)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(zhuǎn)現(xiàn)象，使物料具有較高動(dòng)能。物料在拋出撒料盤時(shí)能以較高的速度撞擊殼體，進(jìn)行二次分選破碎。再次改進(jìn)轉(zhuǎn)子,把原來的轉(zhuǎn)子改為籠形轉(zhuǎn)子,這樣易于調(diào)節(jié)物料的粒徑。
3.1 動(dòng)力——調(diào)速電機(jī)
籠式轉(zhuǎn)子與撒料盤一起安裝在主軸上,主軸由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。分級(jí)力場的強(qiáng)度可通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié),以改變分級(jí)力場中顆粒的受力情況,控制分級(jí)的切割粒徑,調(diào)節(jié)產(chǎn)品的細(xì)度與粒度組成。
3.2 立軸——雙支撐系統(tǒng)
選粉機(jī)的立軸懸于主機(jī)之上,而有效轉(zhuǎn)動(dòng)部位懸于選粉機(jī)中間,如撒料盤、轉(zhuǎn)子等,稍有偏心便產(chǎn)生較劇烈的晃動(dòng),致使固定軸承頻繁損壞。更換軸承工作量大,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。該機(jī)的設(shè)計(jì)借鑒了立軸破碎機(jī)下端設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn),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(yīng)大小的軸承及支撐與密封裝置,實(shí)現(xiàn)雙支撐。應(yīng)注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證上下軸承同心。
3.3喂料口
因?yàn)橹挥幸粋�(gè)進(jìn)料口，要把物料均勻的分布就需要物料經(jīng)由多點(diǎn)分料器。將物料分成四路或更多路，分別由四點(diǎn)或多點(diǎn)喂到分散分離室。混合料進(jìn)入選粉機(jī)的進(jìn)料口，由喂料口喂入，經(jīng)由多點(diǎn)分料器將物料分成四路或更多路，分別由四點(diǎn)或多點(diǎn)喂到分散分離室，該室是由安裝在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，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(tuán)物料或粗細(xì)物料處于懸浮分散狀態(tài)，并進(jìn)行初步的分散分離作用（一級(jí)懸浮分散分離）。
3.4進(jìn)風(fēng)——導(dǎo)向葉片
在選粉機(jī)的進(jìn)風(fēng)口使用切向?qū)эL(fēng)葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進(jìn)入選粉室，形成個(gè)旋轉(zhuǎn)渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細(xì)分離的物料在分散狀態(tài)下落入到導(dǎo)風(fēng)葉和轉(zhuǎn)子之間的分選區(qū)（選粉室）內(nèi)，在分選氣流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的共同作用下，粉塵顆粒將同時(shí)受重力、風(fēng)力和旋轉(zhuǎn)離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)（二級(jí)分級(jí)分離），經(jīng)由配風(fēng)室分四路進(jìn)入旋風(fēng)筒。
3.5旋風(fēng)筒
由旋風(fēng)筒將大部分成品物料分離出來（三級(jí)成品氣固分離），分離絕大部分成品后的氣流經(jīng)出口排出進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，而該循環(huán)氣流中含有超細(xì)微粉成品，在循環(huán)風(fēng)機(jī)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(jìn)行收塵，對(duì)部分難以收集的細(xì)粉進(jìn)行氣固分離（四級(jí)微粉和超細(xì)粉氣固分離），同時(shí)，由于循環(huán)氣流中排出了一部分，在粗粉灰斗側(cè)面安裝有凈氣進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)入一部分凈空氣，一方面對(duì)落入到粗粉灰斗中的粗粉料進(jìn)行再一次的清洗，將粘附在粗顆粒中的細(xì)物料再次分離出來，并送到上部選粉室內(nèi)進(jìn)行選粉分離（五級(jí)細(xì)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(jī)內(nèi)錐粗粉灰斗收集，通過粗粉（不合格物料）出口排出。該設(shè)備氣流由一臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)供給，循環(huán)風(fēng)機(jī)將氣流通過一個(gè)進(jìn)風(fēng)管將氣流送到選粉機(jī)進(jìn)風(fēng)處，通過一個(gè)切向進(jìn)風(fēng)導(dǎo)向葉片進(jìn)行氣體均布，該氣流由下而上旋轉(zhuǎn)上升，氣流進(jìn)入籠形轉(zhuǎn)子與導(dǎo)向葉片的選粉空間內(nèi)進(jìn)行分級(jí)選粉，由于在循環(huán)過程中進(jìn)出一部分氣流，形成了內(nèi)部部分循環(huán)氣路系統(tǒng)。
3.6內(nèi)襯的處理——耐磨瓷磚
為防止物料直接沖刷、磨損機(jī)殼,選粉機(jī)通常裝有鑄石襯板內(nèi)襯。鑄石襯板在使用過程中,經(jīng)常由于震動(dòng)或沖擊而脫落。所以,可采用耐磨瓷磚,改造選粉機(jī)的內(nèi)襯。該方法結(jié)構(gòu)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(jìn)后的渦流選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。出磨物料由選粉機(jī)上部加料口喂入,落到與轉(zhuǎn)子一體的撒料盤上。轉(zhuǎn)子隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(nèi)。與旋轉(zhuǎn)上升的氣流相遇,在選粉室內(nèi)分級(jí)圈表面附近的氣流及分散于氣流中的物料在分級(jí)圈的帶動(dòng)下與分級(jí)圈一起作高速旋轉(zhuǎn),而使氣流中的物料受到較強(qiáng)的離心力,該力的大小可通過改變主軸的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí),該力也增大,此時(shí)如保持處理風(fēng)量一定,則切割粒徑將減少,產(chǎn)品變細(xì);如轉(zhuǎn)速降低,則產(chǎn)品變粗。在工作中產(chǎn)品的細(xì)度可根據(jù)其他結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)控制,如風(fēng)量、風(fēng)速等。
選粉機(jī)的選粉過程主要分為3個(gè)環(huán)節(jié),即物料的分散、分級(jí)及細(xì)粒的分離。為保證選粉機(jī)具有良好的分級(jí)性能,設(shè)計(jì)時(shí)必須使3個(gè)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(jí)力場,機(jī)會(huì)均等、充分的物料分級(jí)和細(xì)粒的高效率分離。在設(shè)計(jì)中我們通過分析計(jì)算,以確定系統(tǒng)的主要參數(shù),并依據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行電機(jī)選型,以及主軸、進(jìn)風(fēng)管、選粉室、分級(jí)圈、撒料盤、細(xì)粉出口、粗粉出口、進(jìn)料口等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
3.8改進(jìn)后的效果
該新型組合式選粉機(jī)的特點(diǎn)：
a.選粉效率高,能大幅度提高磨機(jī)產(chǎn)量。
b.改善了水泥成品的分布,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
c.操作方便。調(diào)節(jié)靈活方便,改變細(xì)度時(shí)只須調(diào)節(jié)風(fēng)門和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
d.結(jié)構(gòu)緊湊、采用懸浮分散技術(shù)、平面渦流分級(jí)技術(shù)和內(nèi)外循環(huán)收集技術(shù)。
e.投資較省，是目前綜合了各個(gè)高效選粉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行了改進(jìn)發(fā)展，采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)而開發(fā)的一種高效選粉機(jī)。
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