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選粉機(jī)的殼體與傳動部分設(shè)計(jì)
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- 設(shè)計(jì)選粉機(jī)的殼體與傳動部分
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)，對經(jīng)濟(jì)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(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?yàn)槠鋫鲃颖缺容^大，所以這里采用皮帶傳動，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)（二級分級分離），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；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高效動態(tài)選粉機(jī)
高效動態(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)分級模式的選粉機(jī)。它由機(jī)殼、渦輪、導(dǎo)流板、轉(zhuǎn)動裝置、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)號水泥用篩余控制細(xì)度，隨著標(biāo)號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)整對細(xì)度特別敏感。再次改變選粉室內(nèi)部尺寸。對新設(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(jī)電機(jī)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(jī)只需更換電動機(jī)端蓋改成立式電動機(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。分級力場的強(qiáng)度可通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié),以改變分級力場中顆粒的受力情況,控制分級的切割粒徑,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,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)（二級分級分離），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，對部分難以收集的細(xì)粉進(jìn)行氣固分離（四級微粉和超細(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(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、分級及細(xì)粒的分離。為保證選粉機(jī)具有良好的分級性能,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)定的分級力場,機(jī)會均等、充分的物料分級和細(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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