φ2.4×11M球磨機總體及筒體設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,11,十一,球磨機,總體,整體,設計,cad,圖紙,說明書,仿單 1前言 建材產(chǎn)品的生產(chǎn)，從原料、燃料到半成品都需要進行破碎和粉磨，其目的是使物料的比表面積增加,以提高物理作用的效果及化學反應的速度,如促進均勻混合 ,提高物料的流動性,便于貯存和運輸,提高產(chǎn)量等。水泥熟料和石膏一起磨碎成最終產(chǎn)品,其磨碎的粒度越細,比表面積越大,則水泥的標號就越高。改善和提高產(chǎn)品的質量和數(shù)量,減少動力消耗,降低生產(chǎn)成本,即達到優(yōu)質、高產(chǎn)、低能耗具有重要意義。 球磨機不但在建材工業(yè)中廣泛應用，而且在冶金、選礦、化工、電力等工業(yè)中也廣泛采用。它的優(yōu)點是∶物料適應性強；粉碎比大；適應強；結構簡單、堅固、操作可靠，維護管理方便，能長期連續(xù)運轉。缺點是∶工作效率低；體形笨重；磨機轉速低；研磨體和襯板的消耗量大；操作時噪聲大。 本課題源于大志環(huán)?？萍加邢薰荆n題為Φ2.4×11m球磨機，本人主要承擔Φ2.4×11m球磨機的總體及筒體部分的設計。技術性能：生產(chǎn)能力達到42t/h。技術要求：機械設計應保證其功能良好、使用可靠、維護方便；零件結構設計要選擇合理的毛坯型式和材料，并盡可能的采用標準件和通用件，并具有良好的工藝性。 本課題著重解決的問題是正確選擇粉磨工藝系統(tǒng)，合理設計磨機的回轉部分，提高粉磨效率，最大幅度達到高細、高產(chǎn)和低能耗運轉。 設計思路：首先進行總體設計，確定磨機主要參數(shù)、磨機回轉部件各主要部件的結構參數(shù)并進行強度校核，改進型高效篩分隔倉板，改進型磨尾出料裝置，擋料裝置。 預期成果：達到所要求的技術性能，解決磨機粉磨效率低下，能量利用率低等各種問題，降低水泥的粉磨電耗，提高水泥企業(yè)效益，同時也符合國家對水泥產(chǎn)業(yè)結構調整的要求，即節(jié)能利廢。 2 粉磨工藝系統(tǒng) 2.1粉磨 2.1.1 粉碎的意義及分類 用機械方法或非機械方法克服固體物料內部的內聚力而將其分裂的過程稱為粉碎。粉碎包括破碎和粉磨，大塊物料破碎成小塊物料稱為破碎：小塊物料磨成細粉稱為粉磨。相應地完成這些作業(yè)的機械，稱為破碎機械和粉磨機械，或統(tǒng)稱為粉碎機械。粉碎作業(yè)的分類見表2-1。 表2-1 粉碎作業(yè)的分類 粉 碎 破 碎 破 碎 碎至100mm 中 碎 碎至100～30mm 細 碎 碎至30～3mm 粉 磨 粗 磨 碎至3～0.1mm 細 磨 碎至0.1～0.06mm 超細磨 碎至20～5μm 物料經(jīng)粉碎后，比表面積增加，可提高化學反應速度和物理作用效果；幾種不同固體物料的混合，在細粉狀態(tài)下易達到均勻的效果；物料經(jīng)粉碎后，便于干燥、傳熱、貯存和運輸；物料經(jīng)粉碎后，還可用于材料科學，環(huán)境保護和選礦等部門。 在建筑材料生產(chǎn)中，粉磨作業(yè)是很重要的過程。粉磨作業(yè)的情況直接關系著產(chǎn)品質量和產(chǎn)品成本。 2.1.2 粉碎比及粒度表示 粉碎比是指粉碎前后物料的平均粒徑之比。它表示物料粒徑在粉碎過程中的縮小程度，是評價粉碎過程的技術指標之一。對破碎而言，稱為破碎比，它是確定破碎系統(tǒng)和設備選型的重要依據(jù)。由于各種粉碎設備的粉碎比各有一定的范圍，若要求物料的粉碎比較大，一臺粉碎機難以滿足要求時，就要用幾臺粉碎機串聯(lián)粉碎，這種粉碎過程稱為多級粉碎。第一級的進料平均粒徑與最后一級的出料平均粒徑之比稱為總破碎比。等于各級破碎比的乘積 =··… (2-1) 粉碎過程中，各種粒徑的物料組成了混合體，這種混合體稱為顆粒群。顆粒群的平均粒徑，通常用質量平均法測算。步驟如下： 首先，取有代表性的試樣，用套篩以篩分法把物料分成若干粒級，并用以下方法分別求出各粒級物料的平均粒徑；設相鄰兩級篩子的孔徑為 (大孔篩)和（小孔篩）,則該兩級篩之間顆粒群（既小于且大于的顆粒群）可用算術平均粒徑表示為=( + )/2,得到、、、。其次，分別稱出物料的質量，得到、、、。最后，求出顆粒群的平均粒徑。 篩分所得的粒度級數(shù)越多，算得的顆粒群平均粒徑越準確。 2.1.3 物料的易碎性和易磨性 易碎性是表示物料被破碎難易程度的特性。它與其強度、硬度、密度、結構均勻性、含水率、粘性、裂痕、表面形狀等有關。易碎性通常用易碎性系數(shù)表示，又稱相對易碎性系數(shù)。某物料的易碎性系數(shù)是指用同一臺粉碎機械在同一物料尺寸變化條件下，粉碎標準物料的單位產(chǎn)品電耗與粉碎該物料的單位產(chǎn)品電耗之比 （2-2） 水泥工業(yè)一般以中等易碎的回轉窯熟料作為標準易碎性物料，并令其易碎性系數(shù)為1。易碎性系數(shù)大的物料易于粉碎。 易磨性是表示物料本身被粉磨難易程度的特性。它與物料的種類和性能有關。礦渣比熟料難磨、熟料比石灰石難磨，是由它們的種類不同；種類相同時，脆性大的物料比脆性小的易磨，因此。水淬快冷礦渣比自然慢冷礦渣易磨，高飽和比熟料比低飽和比熟料易磨、地質年代短的石灰石比地質年代長的石灰石易磨。 國家標準GB9964-88《水泥原料易磨性試驗方法》規(guī)定了球磨機易磨性的試驗方法。該法原理：物料經(jīng)規(guī)定的球磨機研磨至平衡狀態(tài)后，以磨機每轉生成的成品量計算粉磨功指數(shù)，此指數(shù)定量地表明物料粉磨的難易程度。輥式磨易磨性一般用小型試驗磨進行。 易碎性和易磨性之間沒有規(guī)律性的關系。 2.2 粉磨系統(tǒng)流程 按一定粉磨流程配量的主機及輔機組成的系統(tǒng)稱作粉磨系統(tǒng)。粉磨系統(tǒng)可根據(jù)入磨物料的性能、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品細度、產(chǎn)量、電耗、投資以及是否便于操作與維護等因素，通過比較選擇適當?shù)姆勰ハ到y(tǒng)。水泥廠的粉磨作業(yè)有生料、水泥和煤粉三部分。 2.2.1 開路流程及其特點 在粉磨過程中，物料一次通過磨機后即為成品的流程為開路流程，如圖2-1所示。其優(yōu)點是：流程簡單，設備少，投資省，操作簡便。其缺點是：由于物料 全部到達細度要求后才能出磨，已被磨好的物料會出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象，并形成緩沖大墊層，妨礙粗料進一步磨細，有時甚至出現(xiàn)細粉包球現(xiàn)象，從而降低了粉磨效率，增加了電耗。 圖2-1 粉磨系統(tǒng)流程 2.2.2 圈路流程及其特點 物料出磨后經(jīng)過分級設備選出成品，合格的細粉為成品，而使粗粒返回磨內再粉磨的流程為圈路流程如圖2-1。其優(yōu)點是：可以及時將細粉排出、減少了過粉現(xiàn)象，使磨機產(chǎn)量提高，同時產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調節(jié)分級設備的方法改變的粒度。其缺點是：圈路流程復雜、設備多、投資大、廠房高、操作麻煩、維修工作量大。 本課題選用的是開路流程。 3 球磨機的總體設計 3.1 球磨機的工作原理 球磨機的主要工作部分是一個裝在兩個大型軸承上水平放置的回轉筒體，筒體用隔倉板分為幾個倉室，在各倉內裝有一定形狀和大小的研磨體。研磨體一般為鋼球、鋼段、鋼棒、卵石、礫石和瓷球等。為了防止筒體被磨損，在筒體內壁裝有襯板。 當磨機回轉時，研磨體在離心力和與筒體內壁的襯板面產(chǎn)生的摩擦力的作用下，貼附在筒體內壁的襯板面上，隨筒體一起回轉，并被帶到一定高度，在重力作用下自由下落，下落時研磨體像拋射體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。研磨體上升、下落的循環(huán)運動是周而復始的。此外，在磨機回轉的過程中，研磨體還產(chǎn)生滑動和滾動，因而研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細。由于進料端不斷喂入新物料，使進料與出料端物料之間存在著能強制物料流動，并且研磨體下落時沖擊物料產(chǎn)生軸向推力迫使物料流動，另磨內氣流運動也幫助物料流動。因此，磨機筒體雖然是水平放置，但物料卻可以由進料端緩慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。 3.2 球磨機的主要參數(shù)計算 3.2.1 球磨機的臨界轉速 當磨機筒體的轉速達到摸某一數(shù)值時，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，因而使研磨體升至脫離角=0°，即研磨體將緊貼附在筒體上，隨筒體一起回轉而不會降落下來，這個轉速就稱為臨界轉速。當研磨體處于極限位置時，脫離角=0°，將此值代入研磨體運動基本方程式，可得臨界轉速，由[4] （3-1） 式中：——臨界轉速，r/min； ——筒體有效半徑，m； ——磨機筒體有效直徑, m。 代入公式（3-1） 以上公式是在幾個假定的基礎上推導出來的，事實上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對滑動的，而且物料對研磨體也是有影響的。因此，實際的臨界轉速比計算的理論轉速要高，且與磨機結構、襯板形狀、研磨體填充率等 因素有關。 3.2.2 球磨機的理論適宜轉速 使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時的筒體轉速稱作球磨機的理論適宜轉速。當靠近筒壁的最外層研磨體的的脫離角=54°44′時,研磨體具有最大的降落高度，對物料產(chǎn)生粉碎功最大。將=54°44′代入式cos≥，可得理論適宜轉速，由[4] （3-2） 代入公式（3-2） 3.2.3 轉速比 球磨機的理論適宜轉速與臨界轉速之比，簡稱為轉速比，由[4] （3-3） 上式說明理論適宜轉速為臨界轉速的76%。一般磨機的實際轉速為臨界轉速的70～80%。 3.2.4 磨機的實際工作轉速 磨機理論適宜轉速是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功觀點推導出來的。這個觀點沒有考慮到研磨體隨筒體內壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動現(xiàn)象。根據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機運轉的經(jīng)驗及相關統(tǒng)計資料來確定磨機的實際工作轉速。下面幾個經(jīng)驗公式是對干法磨機的實際工作轉速的確定方法，由[5] 當D>2.0時 （3-4） 當1.8m25 25～18 18～11 <11 Σ 百分含量 % 18 42 26 14 100 根據(jù)mm，確定90mm球為最大級鋼球，該磨為二倉開路磨，一倉鋼球級數(shù)取4級，依次遞減選φ90mm、φ80mm、φ70mm、φ60mm四種鋼球級配。 每一級比例按“各種規(guī)格鋼球質量百分比等于物料相應各粒度級別質量”的原則確定為： φ90mm 鋼球重量31.93×18%=5.7474t 鋼球個數(shù)n=5.7474×334=1920個 φ80mm 鋼球重量31.93×42%=13.4106t 鋼球個數(shù)n=13.4106×474=6357個 φ70mm 鋼球重量31.93×26%=8.3018t 鋼球個數(shù)n=8.3018×709=5886個 φ60mm 鋼球重量31.93×14%=4.4702t 鋼球個數(shù)n=4.4702×1125=5029個 b.平均球徑 b. 二倉鋼球級配 根據(jù)研磨體級配原則，二倉最大球徑與一倉最小球徑相等，且球的配比為“兩頭小中間大”的原則配，球的級數(shù)可選為3～4級，取3級。以φ60mm求25%，φ50mm球50%和φ40mm球25%進行配合： 即 φ60mm球： 47.9×25%=11.975t φ50mm球： 47.9×50%=23.95t φ40mm球： 47.9×25%=11.975t 本課題設計的φ2.4×10m生料磨級配方案見表5-2 表5-2 φ2.4×11m生料磨級配方案 一 倉 二 倉 鋼球(mm) 重量(t) 鋼球(mm) 重量(t) φ90 5.7474 φ60 11.975 φ80 13.4106 φ50 23.95 φ70 8.3018 φ40 11.975 φ60 4.4702 6 結論 水泥粉磨過程的高效率、低能耗運行，一直是生產(chǎn)完企業(yè)追求的目標。本課題主要從開流磨機的基礎上針對開流粉磨及設備作了一些設計，設計應用雙層隔倉板進行磨內自選粉，各倉研磨體尺寸、級配不同，各零部件盡可能選用通用件和新型材料，以最大幅度達到高產(chǎn)、提高粉磨效率，高細和低能耗運轉。 一般地，開流粉磨在近代的水泥廠設計中雖然已經(jīng)很少采用，這是因為在相同條件下，圈流磨磨機產(chǎn)量能提高15～20%，電耗降低10%。此外襯板球耗均降低。成品溫度降低20～40，產(chǎn)品細度也易于調整。但圈流磨設備環(huán)節(jié)多，投資大、廠房高、操作復雜。 本設計的最大特點是在現(xiàn)有開流磨機的粉磨系統(tǒng)上，選型設計了磨內分級選粉裝置，既保持了開流系統(tǒng)流程簡單，設備少，投資少，操作簡便的優(yōu)點，又發(fā)揮了圈流工藝的優(yōu)點，提高了粉磨效率。 致 謝 為期一個學期的畢業(yè)設計基本結束了,回顧整個設計過程,我覺得受益匪淺。畢業(yè)設計既是對大學四年學習狀況的綜合檢測，也是畢業(yè)之前理論與實踐相結合的一個強化過程，對即將走上工作崗位的我們具有很大的幫助。 本次設計主要經(jīng)過三個階段。第一階段是實習即資料收集階段，第二階段是整理資料,第三階段是正式設計階段。在第一階段我們去了海安鵬飛集團實習，主要是了解本課題的具體情況，對課題有一個感性的認識，取得本課題的第一手資料。第二階段重點整理分析所收集的資料，了解國內外本課題的發(fā)展狀況，確定課題的具體方向。第三階段進行設計計算，繪制草圖和計算機圖樣，編寫說明書。 設計中本人系統(tǒng)的復習了相關的專業(yè)知識，學會了如何根據(jù)原始數(shù)據(jù)構思具體的設計方案，并對方案進行理論上的論證，又根據(jù)總體方案設計繪制出零件圖。 除了學習到本設計內容相關的大量知識外，應特別提出的是，本次設計的完成，極大地鍛煉了我的實際動手能力，包括機械設計的基本步驟，方案的確定，工具書的查找，機械制圖能力的強化，計算機繪圖能力的加強等等。 感謝姜大志老師以及孫俊蘭老師，姜老師給了我充分的發(fā)揮空間，在我設計中有困難的時候指明了方向，給予了極大的幫助。感謝劉平成、孫俊蘭等多位老師的熱情關心，也感謝我的同學們幫助我順利完成了設計。 參 考 文 獻 [1] 陳 勇, 張 健 Φ4.2 m×11 m 水泥磨系統(tǒng)增產(chǎn)調試 亞泰集團哈爾濱水泥有限公司制成車間, 黑龍江 哈爾濱 150000 [2] 王繼杰 球磨機的研究進展及實用技術綜述 咸陽陶瓷設計研究院 咸陽 712000 [3] 劉景洲 水泥機械設備安裝、修理及典型實例分析 2002年 [4] 王仲春 水泥工業(yè)粉磨工藝技術中國建材工業(yè)出版社 2006年1月第一版 [5] 褚瑞卿 建材通用機械與設備[M].武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1995.11. [6] 汪瀾 水泥工程師手冊 中國建材工業(yè)出版社1997年12月 [7] 朱昆泉 建材機械工程手冊[M]．武漢：武漢理工大學出版社，2000. [8] 許林發(fā) 建筑材料機械設計[M]. 第一版. 武漢：武漢工業(yè)大學出版社，1997. [9] 吳宗澤 機械結構設計[M]. 第一版. 北京：機械工業(yè)出版社，1988. [10]江旭昌 管磨機[M]．北京：中國建材工業(yè)出版社，1992.12. 附 錄 序號 圖名 圖號 圖幅 1 φ2.4×11m球磨機總裝圖 QM2411-01-00 A0 2 回轉部分 QM2411-01-02-00 A0 3 筒體 QM2411-01-01-00 A1 4 出料螺旋筒 QM2411-01-02-03 A2 5 進料中空軸 QM2411-01-02-01 A2 6 出料中空軸 QM2411-01-02-02 A2 7 階梯襯板 QM2411-01-02-04 A2 8 磨頭襯板 QM2411-01-02-06 A3 9 揚料板 QM2411-01-02-07 A3 10 篦板 QM2411-01-02-08 A3 11 錐形卸料體 QM2411-01-02-09 A3 29