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目 錄 1 前言 ..............................................................1 2 SF500/100 打散分級機(jī)的總體設(shè)計 ....................................3 2.1 總體方案論證 ....................................................3 2.2 機(jī)體主要尺寸的確定 ..............................................4 2.3 風(fēng)輪電機(jī)的選型 ..................................................5 2.4 打散電機(jī)的選型 .................................................10 3 主梁及機(jī)架的設(shè)計 .................................................12 3.1 主梁的設(shè)計 .....................................................12 3.2 機(jī)架的設(shè)計 .....................................................14 3.3 機(jī)架一與機(jī)架二連接螺栓的校核 ...................................16 4 設(shè)備的安裝 .......................................................19 4.1 安裝總順序 .....................................................19 4.2 頂部蓋板及機(jī)架的安裝 ...........................................19 4.3 內(nèi)外筒體的安裝 .................................................19 4.4 回轉(zhuǎn)部件的安裝 .................................................19 4.5 傳動系統(tǒng)的安裝 .................................................20 4.6 潤滑系統(tǒng)的安裝 .................................................20 4.7 風(fēng)扇及檢測系統(tǒng)的安裝 ...........................................20 5 設(shè)備的日常維護(hù) ...................................................21 6 結(jié)論 .............................................................22 參考文獻(xiàn) ...........................................................23 致謝 ...............................................................24 附 錄 ...........................................................25 1 1 前言 打散分級機(jī)是在九十年代初開發(fā)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，與輥壓機(jī)配套使用，構(gòu)成獨立的擠壓打散回路。可以消 除輥壓機(jī)邊緣漏料和開停機(jī)過程中及正常工作時未被充分?jǐn)D壓的大顆粒物料對 后續(xù)球磨系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響，獲得大幅度增產(chǎn)節(jié)能的效果。進(jìn)入 80 年代中期 后，輥壓機(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 著輥壓機(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 總量 2530%小于 0.08mm 的成品，但是仍有約占總量 1O15%大于 5mm 的大顆 粒，并且隨著輥壓機(jī)使用周期的加長側(cè)面擋板磨損后而未能及時更換，大顆粒 物料的比例將加大。因此，擠壓過物料的顆粒分布很寬，使得后續(xù)球磨機(jī)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。因而水泥生產(chǎn)商迫切需求 某中設(shè)備來對輥壓過的物料進(jìn)行打散分級處理，將大顆粒物料返回輥壓機(jī)，細(xì) 粉進(jìn)入球磨機(jī)。為了進(jìn)一步完善擠壓預(yù)粉磨系統(tǒng)，使得進(jìn)入后續(xù)粉磨系統(tǒng)的物 料顆粒小而均齊，成為各國擠壓預(yù)粉磨技術(shù)研究的主要內(nèi)容，國內(nèi)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。而打散分級機(jī)就是在 上述背景下誕生的新型料餅打散分選設(shè)備。 本課題來源于江陰水泥廠，由于該廠長期使用輥壓機(jī)，但一直受到產(chǎn)量不 高的影響。因而他們迫切希望能設(shè)計出一臺打散分級設(shè)備與輥壓機(jī)聯(lián)合使用來 提高預(yù)粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量。為此，他們特地委托本單位設(shè)計 SF500/100 型打散分 級機(jī)。同時也給出了兩個基本生產(chǎn)能力參數(shù)： a.臺時產(chǎn)量 80110t/h； b.分級粒徑 0.22mm,通過調(diào)頻電機(jī)變速實現(xiàn)。 為此，我們在咸斌老師的指導(dǎo)下，根據(jù)廠方提出的要求及提供的數(shù)據(jù)首先 進(jìn)行了方案的提出與論證，經(jīng)過研究決定：打散采用離心沖擊粉碎的原理，經(jīng) 輥壓機(jī)擠壓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導(dǎo)向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。錘形凸棱主要作用是避免物料在打散盤 上打滑，使甩出的物料具有較高的初速度，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。 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)入沿風(fēng)輪周向分布的風(fēng)力分選區(qū)內(nèi)。物料的分級應(yīng)用的是慣性原理和空氣動 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)錐筒體內(nèi)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 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 2 過風(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)外 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。 由于打散分級機(jī)是為完善擠壓預(yù)粉磨系統(tǒng)而設(shè)計的，所以整個設(shè)計過程圍 繞提高系統(tǒng)產(chǎn)量，降低能耗，減少成本而展開。因為打散分級機(jī)的設(shè)計以提高 產(chǎn)量 降低能耗為目標(biāo)，響應(yīng)了世界節(jié)能的口號，所以將得到政府的支持，用戶的青 睞， 具有廣闊的市場前景。 本課題有我和其他兩位同學(xué)完成，我主要負(fù)責(zé)機(jī)器的總體設(shè)計協(xié)調(diào)三人的 工作以及機(jī)架部分的設(shè)計。 3 2 SF500/100 打散分級機(jī)的總體設(shè)計 2.1 總體方案論證 已知條件：臺時產(chǎn)量 80110t/h，分級粒徑 0.22mm。 總體方案結(jié)構(gòu)示意圖： 78910213 圖 2-1 打散分級機(jī)的結(jié)構(gòu) 1.風(fēng)輪電機(jī) 2.打散盤 3.打散電機(jī) 4.反擊襯板 5.擋料錐 6.風(fēng)輪 7.回風(fēng)筒 8.分級區(qū)域 9.內(nèi)筒體 10.外筒體 11.進(jìn)料口 12.粗粉出料口 13.細(xì)粉出料口 圖 2-1 為打散分級機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，物料由進(jìn)料口 11 進(jìn)入打散分級機(jī)，落在 打散盤 2 上，打散電機(jī) 3 通過帶輪帶動打散盤旋轉(zhuǎn)，物料在離心力作用下脫離 打散盤高速甩出，沖擊在反擊襯板 4 上得到粉碎，然后由于擋料錐 5 的阻擋作 用沿?fù)趿襄F邊緣下落進(jìn)入到分級區(qū)域 8，風(fēng)輪電機(jī) 1 直接帶動風(fēng)輪 6 旋轉(zhuǎn)形成 風(fēng)場，物料進(jìn)入分級區(qū)域后在風(fēng)場的作用下實現(xiàn)分級，由于大顆粒物料慣性大， 運動狀態(tài)改變小，徑向偏移小，掉如內(nèi)筒體 9 內(nèi)，由粗粉出料口 12 排出，小顆 粒物料由于慣性小，徑向偏移比較大，掉入外筒體 10 與內(nèi)筒體之間，由細(xì)粉出 料口 13 排出。 該機(jī)由于風(fēng)輪與打散盤的空間布置處于同一軸線上，但是兩者的轉(zhuǎn)速又不 相同，軸的布置是關(guān)鍵問題，經(jīng)過和老師以及同課題組人員的討論，最后決定 采用中空軸結(jié)構(gòu)。 機(jī)體主要是這樣一種結(jié)構(gòu)，外筒體通過螺栓與預(yù)埋鋼板相連將整臺機(jī)器固 定于建筑物上，內(nèi)筒體通過支架固定于外筒體上，回風(fēng)筒通過支架固定與內(nèi)筒 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 4 體，內(nèi)外筒體以及回風(fēng)筒要保證處于同一回轉(zhuǎn)軸線上，外筒體上端由頂板密封， 頂板上焊有主梁以承受機(jī)架及電機(jī)的重力所帶來的壓力同時保證頂板有足夠的 剛度而不變形，主軸通過軸承安裝在中空軸內(nèi)，風(fēng)輪通過調(diào)頻電機(jī)帶動主軸而 直接帶動，中空軸通過軸承安裝在固定于機(jī)架的套筒上，打散盤裝在中空軸上， 打散電機(jī)通過帶輪帶動中空軸從而實現(xiàn)打散盤轉(zhuǎn)動。在機(jī)架上還設(shè)有布置對稱 的進(jìn)料裝置，能使打散后的物料形成較為均勻的環(huán)形料幕進(jìn)入分級區(qū)域，從而 達(dá)到理想的分級效果。 2.2 機(jī)體主要尺寸的確定 根據(jù)分析打散分級機(jī)的分級過程與離心式選粉機(jī)和旋風(fēng)式選粉機(jī)均有相似 之處。由于分級設(shè)備的生產(chǎn)能力與選粉室截面積近似成正比，即： Q =KD （2-s2 1） Q 設(shè)計用產(chǎn)量 單位 t/h；s D 打散分級機(jī)的直徑 單位 m； K 生產(chǎn)能力系數(shù)。與物料的性質(zhì)，產(chǎn)品細(xì)度等有關(guān)。對于生產(chǎn) 325 號 及 425 號常用水泥時，K 值為 5.25。 由于通用分級設(shè)備的分級效率一般為 7585%，我們?nèi)”ｋU效率 80%。 那么我們設(shè)計用產(chǎn)量： Q =Q/ （2-s 2） Q 打散分級機(jī)的臺時產(chǎn)量 單位 t/h； 打散分級機(jī)的效率。 為保證能達(dá)到最大生產(chǎn)能力，我們以要求的最高產(chǎn)量 110t/h 作為設(shè)計依據(jù)， 根據(jù)公式（2-2） ，我們得到設(shè)計用產(chǎn)量為 Q =137.5t/h。再根據(jù)公式（2-1）s 得到打散分級機(jī)的直徑 D=5.07m，我們將 D 取整得到打散分級機(jī)的直徑為 5m。 再參照旋風(fēng)試選粉機(jī)各部分的尺寸比例： d =0.4380.527D （2- 3） d =d/3 （2-f 4） d =0.4d （2- 5） d 打散分級機(jī)內(nèi)筒內(nèi)徑 單位 m； d 風(fēng)輪的直徑 單位 m；f 5 d 打散盤的直徑 單位 m。 由公式（2-3）得到打散分級機(jī)的內(nèi)筒內(nèi)徑為 2.1902.635m，我們?nèi)?d=2.50m，再根據(jù)公式（2-4）得風(fēng)輪的直徑為 0.833m，我們?nèi)≌?d =0.8m，f 同樣根據(jù)公式（2-5）得打散盤的直徑為 d =1m。 L =0.2d （2-1 6） L 打散盤襯板表面到物料進(jìn)入分級區(qū)域的高度 單位 m。1 L 物料剛進(jìn)入分選區(qū)的點到內(nèi)筒上截面的高度 單位 m。2 這樣我們得到 L =0.5m。1 根據(jù)離心式選粉機(jī)的 L / L 知道，當(dāng)比值在 0.80.5 或更小時分級效力21 很低，當(dāng)比值在 21.82 時分級效果最好，那么 L 的范圍為 10.91m，我們2 取靠中間的數(shù)值，定 L =0.94m。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。 2.3 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。已知條件為物料的分離粒徑 0.22mm, 以及上面計算所得的 L =0.5m, L =0.94m。同時我們通過查閱資料可以得到所12 處理物料的密度為 1450kg/m 。3 分析：由于所處理物料的粒徑大于 100 m，屬于大顆粒物料的沉降，再加 上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= - （2-gL/)(221/1 7） 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 0.223s 。 由分級原理可知道，要實現(xiàn)物料的分級，那么在 0.223s 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。為保證分級效果，我們 設(shè)計讓粒子在 0.2s 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- d )/2- （2- 8） 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； 打散盤邊緣到襯板的徑向間隙 單位 m。 而打散盤邊緣到襯板的徑向間隙一般為 0.080.1m 。所以由公式（2-8） SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 6 我們得到粒子剛進(jìn)入分級區(qū)域的點到內(nèi)筒邊緣的徑向距離 x=0.67m。 假設(shè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)所形成的徑向風(fēng)速為 U ，物料粒子在不同時刻的速度為0 U ，得到粒子的運動微分方程為： s dx= U dt （2-s 9） 根據(jù)常溫常壓下風(fēng)速與它形成的動壓關(guān)系： P=U /K （2-2 10） 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 及重力加速度 g 有關(guān)，常溫a 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 U /K 2 （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 此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=（U - U ） /K （2-0s2 11） 根據(jù)牛頓第二定理，顆粒體的徑向運動方程為： P . A=m . d U /dt （2-s 12） A 顆粒水平方向的投影面積（這里將顆粒看作球體） 單位 m ；2 m 顆粒的質(zhì)量 單位 kg。 m= (4/3) R （2-A3 13） R 顆粒的半徑 單位 m。 將公式（2-13）代入（2-12）并整理得到： P=(4/3)R. . d U /dt （2-As 14） 再將公式（2-11）代入公式（2-14）并整理得到： （U - U ） /K=(4/3)R. . d U /dt （2-0s2As 15） 將常數(shù)代入并整理運算得到： 7 3.23275 10 /R= d U /（U - U ） （2-4ts0s2 16） 令 3.23275 10 ；4 則公式（2-16）為： dt/R= d U /（U - U ） （2-s0s2 17） 將公式（2-17）積分得： .t/R=1/（U - U ）+C 0 s （2-18） 由初始條件 t=0, U =0 的到積分常數(shù)： C=1/ U ，則公式（ 2-18）為：s 0 .t/R=1/（U - U ）+ 1/ U （2-0s0 19） 根據(jù)（2-19）我們可以得到顆粒的運動速度 U 為：s U = U 1-1/（U . .t/R+1） （2-s00 20） 將公式（2-20）代入公式（2-9）得到： （2-dtRtdx)1/./(100 21） 對公式（2-21）積分并有初始條件 的到：,xt （2-)1/ln(00Utx 22） 根據(jù)公式（2-22）以及上面分析得到的數(shù)據(jù)： 。我們可以mRstmx 1.02/).(,12375.,.0,67. 4 反算出 = 。U/15 根據(jù)風(fēng)輪風(fēng)速與扭矩的關(guān)系： （2-203)(2UCrTT 23） 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； SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 8 葉尖速比 時的扭矩系數(shù)。)(TC （2-0/Ur 24） 風(fēng)輪轉(zhuǎn)動的角速度 單位 rad/s 。 風(fēng)輪的驅(qū)動功率為： （2-302)(1CrTPpq 25） 風(fēng)輪的驅(qū)動功率 單位 W；qP 風(fēng)能利用系數(shù) 。 )(pC = （2-)(pC)(T 26） 由圖 2-2 知道當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到 750r/min 以上時分級效率提高不大，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。所以在此我們將平均工作轉(zhuǎn)速取為 650r/min，這也與我們最初設(shè)計時用的效率 比較接近。%80 圖 2-2 牛頓效率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系 根據(jù)上述分析我們根據(jù)公式（2-24）我們得到： = =2.1724.733 （2-0/Ur62nr 27） 我們?nèi)》旨?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 2.172。我們根據(jù)圖 2-3 可以知道此時的 我們可以根據(jù) 035.)(pC1 公式（2-25）得到風(fēng)輪的驅(qū)動功率 20755W=20.755kW。同樣如果我們?nèi)P 9 0.2mm 顆粒粒徑計算，我們得到風(fēng)輪的驅(qū)動功率為 15760W=15.760kW。為保qP 證能將 2mm 的顆粒分出我們只能取 20.775kW 以上的調(diào)頻電機(jī)，實現(xiàn)不同粒徑粒 子的分級只能是依靠調(diào)速。 由于風(fēng)速的三次方代表能量的輸出，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： （2-2maxin3max0in//U 28） 分級機(jī)最小風(fēng)速 即 5.75m/s；min0U 分級機(jī)最大風(fēng)速 即 12.53m/s；ax 對應(yīng)最小風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min；i 對應(yīng)最大風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速 單位 r/min。a 這樣我們可以得到： =0.31，再根據(jù)平均轉(zhuǎn)速 650r/min 得到maxin/ ， 。這樣得到調(diào)速電機(jī)的調(diào)速范圍為必須大于in/308minr92maxr 308992r/min，調(diào)速電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速不需要保證，但最高轉(zhuǎn)速一定要保證，也 就是所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一定要大于 992r/min。 由于上面風(fēng)輪直徑是通過經(jīng)驗公式所得，為確保數(shù)據(jù)偏差不至于過大我們 再通過其他方法驗算一下。根據(jù)實用機(jī)械設(shè)計手冊（下）第十三章第四節(jié)風(fēng)機(jī) SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 10 葉輪設(shè)計知識：徑向彎曲葉片葉輪適用于冶金、排塵、燒結(jié)等工業(yè)，本設(shè)計決 定采用此結(jié)構(gòu)，風(fēng)輪輪廓如圖： 圖 2-4 風(fēng)輪結(jié)構(gòu)簡圖 根據(jù)公式（2-10）及算出的風(fēng)速得動壓為 。由于通用分級設(shè)備P1.98a 的靜壓損失一般為 200 250 ，考慮工作條件不利，略取大點。取靜壓Pa ，全壓 。aPst260astq360 葉 片 形 式 12 徑 向 直 葉 片 90o 90o 后 傾 直 葉 片 5012cscsD 前 彎 曲 葉 片 o14 o45 徑 向 彎 曲 葉 片 50 90 后 彎 曲 葉 片 o 20 o1 表 2-1 根據(jù)表我們我們?nèi)?， ，一般徑向彎曲葉片 系數(shù)在o10o92 0.350.55 間（由該書表 13-121 提供） 。我們?nèi)?。葉輪外徑：4.0 （2-qPnD6 11 29） 我們根據(jù)公式（2-29）及已知數(shù)據(jù)得 ，我們?nèi)≌?。mD805.mD8.0 跟經(jīng)驗公式推算的偏差不大。 綜上所述，我們根據(jù)電機(jī)的功率要求為 20.775kW 以上，調(diào)速范圍不小于 308992r/min。據(jù)這兩個要求我們選用 Y180L-4 型號的電機(jī)。由于是立式安裝， 我們選用 V 型。額定功率 P=22kW，滿載轉(zhuǎn)速 1470r/min。1 2.4 打散電機(jī)的選型 根據(jù)與指導(dǎo)老師以及同課題人員的討論研究發(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)處理的是輥壓機(jī)輥壓過的物料，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。因為板錘的數(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 ，我們可以將板錘取為 6md1 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： （2-KQNs 30） 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)?0.3 。那么我們可以得到 N=41.25kW 。 速度可以由下式確定： （2-3/1 650.Egv 31） 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/m 。3 由于公式（2-30）沒有反映出破碎比和錘頭質(zhì)量這兩個因素，所以上式計 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 12 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： （2-vRt/48.2 32） R料塊的半徑 單位 m 。 據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，當(dāng)直徑為 1 米的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在 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) 所處理的物料硬度比較低，500r/min 的轉(zhuǎn)速足夠使物料得到有效的粉碎。但是 由于打散分級機(jī)進(jìn)料口進(jìn)來的物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 500r/min 為佳。因此，根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速的數(shù)值我們采用 Y280M-8，由于是立式 安裝，所以選用 V 型。額定功率 P=45kW，額定轉(zhuǎn)速 n=740r/min。以下回轉(zhuǎn)、1 傳動部分的具體設(shè)計校核由同課題組人員完成，在此不再細(xì)訴。 3 主梁及機(jī)架的設(shè)計 3.1 主梁的設(shè)計 根據(jù)我們方案中的結(jié)構(gòu)上部蓋板為直徑 5.5m 左右的鋼板制成的圓形蓋板， 經(jīng)討論決定主梁采用大型槽鋼焊接成井字形梁以提高蓋板的剛度及承受上 部機(jī)架的重量。由于機(jī)架是臺型柱腳形式（后面設(shè)計中將提到）且為對稱形式， 所以四個柱腳所受到的力近似相等，均勻作用于主梁上。為使主梁對鋼板的壓 力盡量小，這就要求主梁在受力作用下變形盡量要小，所以我們先選用 32b 號 槽鋼，然后進(jìn)行強(qiáng)度及剛度校核。 主梁結(jié)構(gòu)的形式、幾何尺寸及受力情況如圖 3-1： 13 P21 圖 3-1 主梁的結(jié)構(gòu)圖 P 風(fēng)輪電機(jī)及機(jī)架及回轉(zhuǎn)件對梁的作用力 單位 N；1 P 打散電機(jī)及機(jī)架及回轉(zhuǎn)件對梁的作用力 單位 N。2 根據(jù)機(jī)架、回轉(zhuǎn)件所用材料及數(shù)量以及選用的電機(jī)我們可以得到 m1 ， 。那么我們可以的到：kg80kgm02 （3-4//11gKmGP 1） （3-//22 2） K保險系數(shù)，對重型機(jī)械一般取 1.5。 因此根據(jù)上面兩條公式我們得到 P =10.5 ，P =3.7 。由于 P 是對稱1kN2k2 分布的，所以我們將力的作用點移到主橫梁上時產(chǎn)生的附加扭矩相互抵消，如 圖 3-2 所示。由于我們設(shè)計時要求對蓋板的壓力盡量要小，所以我們不考慮蓋 板對主梁的支力，而將梁看成是簡支梁的力學(xué)模型，如圖 3-3 所示。 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 14 P21 圖 3-2 梁受力簡圖.059731P2PabAB6L4L 圖 3-3 梁的受力模型圖 根據(jù)圖 3-3 我們的到如下公式： 21PPba 5254254315432154321 )()()().( LPLLLLPa 1132b 根據(jù)上面三條公式以及已知的數(shù)據(jù)我們可以算出： 12.1576 ， 16.2424 。這樣我們已經(jīng)知道了所有的受力，再結(jié)合akNbkN 已知的力的作用位置就可作出彎矩圖如圖 3-4 所示： 15 AB2.05960.735438kNm124kNm 圖 3-4 梁的彎矩圖 根據(jù)材料力學(xué)的知識知道： （3-WMmaxax 3） 梁的最大彎曲應(yīng)力 單位 Mpa；max 梁的最大彎矩 單位 kN.m；M W 抗彎截面模量 單位 ，對于 32b 槽鋼 W=509.012 。3c 3cm 這樣我們可以算出 =51.9 ，但是機(jī)器工作時將會產(chǎn)生動載，據(jù)有maxP 關(guān)文獻(xiàn)記載，大型機(jī)器工作時對機(jī)座的載荷將提高到原來靜載的 23 倍，特別 是在機(jī)器的啟動過程中，也就是說主梁可能面臨短時的 150 左右的高載荷，MPa 查閱資料可以得到槽鋼材料的許用應(yīng)力為 ，可見已經(jīng)滿足要求。160 3.2 機(jī)架的設(shè)計 根據(jù)我們最初的方案，以及同課題組人員設(shè)計的回轉(zhuǎn)部件的具體尺寸以及 安裝位置，我們進(jìn)行機(jī)架的設(shè)計，在以機(jī)架能順利安裝上零件并能順利運轉(zhuǎn)， 機(jī)架構(gòu)件不影響主件的運動為前提條件下，考慮具體的工況，經(jīng)過和老師及同 課題組人員的討論決定，采用焊接件的形式，柱腳采用 18 號槽鋼，并用 10 槽 鋼作為附撐，蓋板采用 Q235A 鋼板，厚度 20mm,具體結(jié)構(gòu)形式及受力情況見圖。 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 16 0.2985L13q 圖 3-5 機(jī)架 1 的簡圖及力的分布 和主梁的分析一樣，根據(jù)支撐物件所用材料及數(shù)量可以得到機(jī)架 1 所受的 壓力為 ，通過四個柱腳及附撐傳遞到主梁上，由于機(jī)架自身的對稱性，kNP35 我們可以把力看作是均勻分布于機(jī)架的四端面，這樣我們可以的到 。一般來說機(jī)架受壓應(yīng)力的作用而被破壞的情況是很少的，所以mq/12.0 我們不去校核機(jī)架柱腳的抗壓強(qiáng)度而只校核橫梁的彎曲強(qiáng)度，為保證焊縫的受 力盡量的小，我們光去考慮支撐的作用，這樣我們可以的到這樣一個力學(xué)模型， 外伸梁的形式如圖 3-6： 98Lab 圖 3-6 機(jī)架 1 的端邊受力模型 同主梁的計算過程一樣我們很容易得到： 4.375 。baPkN 彎矩圖為： 17 0.43kNm0.43kNm52 圖 3-7 機(jī)架 1 橫梁彎矩圖 根據(jù)公式（3-3）再查閱資料知道 10 槽鋼的 W=39.7 ，計算的到3cm ，由于槽鋼許用應(yīng)力為 ，可見足夠滿足強(qiáng)度，而且MPa1.3max MPa60 椐分析過程知道機(jī)架橫梁的主作用力來自于附撐，而對兩端的焊縫作用力很小。 機(jī)架的剛度決定了機(jī)架在工作過程中變形的大小，其實對于機(jī)架的設(shè)計而 言，剛度的研究比強(qiáng)度更有意義，因為機(jī)架由于壓力的作用而被破壞的情況是 比較少的。但機(jī)架隨著工作時間的增加會慢慢的變形，這就要求機(jī)架有足夠的 剛度，否則隨著機(jī)架的變形而導(dǎo)致傳動件位置的變動，機(jī)器的工作能力就會降 低。根據(jù)壓桿保持平衡能力的最小臨界力公式（3-4）： （3-2lEIFcr 4） 臨界力 單位 N；crF E 材料的彈性模量 單位 Gpa，對槽鋼材料為 205GPa； I 慣性矩 單位 ，對 18 號槽鋼為 1369.9 ；4cm4cm 機(jī)架高度 單位 m。l 根據(jù)機(jī)架一的設(shè)計高度為 0.46m，再由公式（3-4）及已知數(shù)據(jù)得 13.1 ，比較可知機(jī)架一受到的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 ，也就是機(jī)架具有足crFkN410 crF 夠的強(qiáng)度，滿足要求。機(jī)架二、機(jī)架三所受的力較機(jī)架一而言要小，幾何尺寸 也相差無幾，根據(jù)機(jī)架一校核所的數(shù)據(jù)知道，無論是強(qiáng)度還是剛度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足， 所以據(jù)經(jīng)驗判斷肯定滿足。反而是機(jī)架一與二之間的連接螺栓由于皮帶對軸拉 力作用產(chǎn)生彎矩，受拉一邊的螺栓受力比較大需要進(jìn)行校核。 3.3 機(jī)架一與機(jī)架二連接螺栓的校核 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 18 在校核之前我們必須算出皮帶通過帶輪作用于軸上的力，因為這個力是直 接通過機(jī)架傳遞給螺栓的。下面是求對軸作用力的公式： （3-21sin0zFQ 5） （3-0)5.(qvKvzPac 6） 軸所受的拉力 單位 N：QF z 皮帶根數(shù)，從同組人員那得到的數(shù)據(jù)為 5 根； 單根皮帶初拉力 單位 N；0 小帶輪的包角；1 計算功率 = ， 工況系數(shù)，P 實際功率；caPcaKA 帶輪的圓周速度 單位 m/s；v 小帶輪的包角系數(shù)；K q每米帶長的質(zhì)量 單位 kg/m。 根據(jù)同課題組人員設(shè)計的傳動部分，我們可以得到以下數(shù)據(jù)： =63kW，vcaP ， ， ， ， 。這樣我們再根據(jù)sm/4.125z013.798.aKmkgq/62.0 公式（3-6）得到 ，再據(jù)公式（3-5）得到 。根據(jù)機(jī)架kNF90 NFQ8.7 的受力位置我們得到這樣一個力學(xué)模型如圖 3-8： 4L1QFL 圖 3-8 機(jī)架的受力模型 螺栓對機(jī)架的作用力 單位 。LFkN 由于是四個螺栓作用我們根據(jù)關(guān)系可以得到： （3-214LFQL 7） 19 由公式（3-7）及已知的數(shù)據(jù)我們可以得到 。再參照選粉機(jī)電kNFL54.0 機(jī)機(jī)架設(shè)計時螺栓連接處預(yù)緊力一般取 以上，所以螺栓的總受力k0 為安全起見我們?nèi)?6kN 計算，下面就可以根據(jù)公式求,54.0kNFL 拉應(yīng)力： （3-SFL/ 8） 螺栓受到的拉應(yīng)力 單位 ；LMPa S 螺栓的截面積 單位 。2m 由于我們選的是 M16 的螺栓，危險截面對應(yīng)螺紋小徑處的面積約為 140 ，根據(jù)公式（3-8）得 43 ，除拉應(yīng)力外，在螺栓受拉的過程中還2mL 受到螺紋副間摩擦阻矩的作用產(chǎn)生切應(yīng)力 ，對于 M10M64 的螺栓L =0.5 ，再根據(jù)第四強(qiáng)度理論：L 57Mpa （3-LLca32.12 9） 螺栓的抗拉伸強(qiáng)度極限為 ，動載情況下許用應(yīng)力安全系數(shù)MPaB0min 為 S=2.54，我們?nèi)?4 計算得到許用應(yīng)力 = =82.5Mpa，由于SB/min ，所以滿足要求。ca SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 20 4 設(shè)備的安裝 打散分級機(jī)主要分為四大部分，a)頂部蓋板三塊 b)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 c)內(nèi)外筒體，錐體多片 d)潤滑 系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)件及附屬零部件。由于該設(shè)備體積較大，內(nèi)外筒體是分成多片的， 所以在安裝現(xiàn)場的吊裝工作量較大，為方便用戶安裝，提出以下要求。 4.1 安裝總順序 1）安裝四個底座； 2）裝頂部蓋板； 3）安裝上部筒體； 4）安裝外錐筒體的上部，吊裝內(nèi)筒體，合攏外錐筒體的下部； 5）安裝回轉(zhuǎn)部件及機(jī)架，安裝主電機(jī)，調(diào)速電機(jī)及機(jī)架； 6）安裝潤滑系統(tǒng)，風(fēng)扇及檢測系統(tǒng)。 4.2 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）頂部蓋板分別吊裝就位； 3）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， 使水平誤差小于 0.001m/1m； 4）用螺栓將左右蓋板合攏，用同樣的方法找水平，保證誤差不超過 0.002m/1m 要保證蓋板與中部蓋板合攏無縫隙，擰緊螺栓； 5）蓋板與底座的聯(lián)接螺栓，上緊底座螺栓，同時保證其水平誤差再其范圍 內(nèi)，若誤差太大需重新調(diào)整底座墊片。 4.3 內(nèi)外筒體的安裝 要求：外筒體各塊之間及筒體與頂部蓋板聯(lián)接處需裝密封石棉繩，嚴(yán)防漏 風(fēng)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，擰緊螺栓； 2）同樣的方法裝上外錐筒體的上部； 3）吊裝內(nèi)外筒體聯(lián)接的支架，吊裝內(nèi)筒體上部； 21 4）吊裝內(nèi)錐，安裝內(nèi)外錐筒體的聯(lián)接支架，合攏外錐筒體的下部； 5）將上部筒體與四個底座焊為一體，以提高整機(jī)的剛度。 4.4 回轉(zhuǎn)部件的安裝 回轉(zhuǎn)部件在生產(chǎn)廠已經(jīng)作為一個部件裝配好，在現(xiàn)場只需要將此安裝到機(jī) 架上即可。 1）將回轉(zhuǎn)部件吊裝就位，穿上聯(lián)接螺母； 2）通過找大帶輪的水平來保證主軸的安裝垂直度。一大帶輪上端面為基準(zhǔn) 用水平儀找準(zhǔn)，保證其水平誤差不超過 0.0005m/1m； 3）安裝好調(diào)整墊片，擰緊螺栓并保證水平，如誤差超出范圍必須重新調(diào)整。 4.5 傳動系統(tǒng)的安裝 傳動系統(tǒng)主要是兩個電機(jī)和小帶輪及半聯(lián)軸器和皮帶。 1）將主電機(jī)及機(jī)架吊裝就位； 2）保證大小皮帶輪在同一水平面內(nèi)，其平面誤差不大于 0.002m/1m； 3）裝上皮帶，擰緊螺栓，適當(dāng)張緊皮帶； 4）墊實并擰緊地腳螺栓； 5）將調(diào)速電機(jī)及機(jī)架吊裝就位； 6）保證電機(jī)出軸與回轉(zhuǎn)部件主軸同心度公差，擰緊地腳螺栓，墊實墊片， 使其兩軸心偏差不大于 0.0005m； 7）調(diào)整機(jī)架高低使兩半聯(lián)軸器的間距控制在 3mm 左右，不要過大，也不要 過??； 8）裝上彈性尼龍柱銷及壓蓋，擰緊螺栓。 4.6 潤滑系統(tǒng)的安裝 潤滑系統(tǒng)向其他廠商購置。 1）將潤滑系統(tǒng)吊裝就位，擰緊地腳螺栓； 2）將分油器接上，安裝送油軟管； 3）將軟管與接頭接至潤滑油口。 4.7 風(fēng)扇及檢測系統(tǒng)的安裝 1）將端面鉑電阻溫敏傳感器裝至軸承溫度檢測口 2）將風(fēng)扇裝至離軸承座 1 米處 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 22 5 設(shè)備的日常維護(hù) 1）機(jī)器運行必須符合以下順序：首先啟動潤滑系統(tǒng)，其次啟動主電機(jī)，最 后啟動調(diào)速電機(jī)； 2）由于機(jī)器不可避免的振動，螺栓的松動是難免的，因此要求每隔一段時 間檢查各連接螺栓及地腳螺栓，如出現(xiàn)松動必須馬上擰緊； 3）回轉(zhuǎn)件必須運轉(zhuǎn)靈活，如出現(xiàn)異常噪聲，必須馬上停機(jī)檢查問題并加以 解決； 4）和其它機(jī)械設(shè)備一樣潤滑是日常維護(hù)中極為重要的組成部分，在機(jī)器工 作時必須要有其他的輔助設(shè)備（如油站）對其回轉(zhuǎn)部件進(jìn)行供油。由于打散分 級機(jī)回轉(zhuǎn)件為立式安裝，所以采用脂潤滑要比油潤滑理想。潤滑系統(tǒng)工作保證 8 每小時不少于 5 分鐘； 5）打散盤襯板不可避免存在磨損，影響生產(chǎn)效果，因此每隔一段時間更換 一次襯板； 6）隨著工作時間的加長，皮帶傳動效率會降低，嚴(yán)重的會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象， 因此要根據(jù)情況適時對皮帶進(jìn)行張緊； 7）各類不易通過的雜物將會堵塞打散分級機(jī)的環(huán)行通道，影響生產(chǎn)，需適 時清理； 8）筒體磨損嚴(yán)重的地方每隔一端時間需進(jìn)行補(bǔ)焊； 9）風(fēng)輪在使用一段時間后由于含塵氣體的沖刷，磨損是難免的，因而在使 用過程中要進(jìn)行定期檢查修復(fù)，一般 1015 天一次。 23 6 結(jié)論 SF500/100 打散分級機(jī)主要是配合輥壓機(jī)使用的，可以通過變頻調(diào)速對物 料實現(xiàn)打散分級調(diào)整進(jìn)入球磨機(jī)物料的粒徑，因而可以合理分配輥壓機(jī)和球磨 機(jī)的負(fù)荷，使系統(tǒng)工藝參數(shù)得到優(yōu)化?；旧舷溯亯簷C(jī)的運行狀態(tài)對后續(xù) 球磨機(jī)系統(tǒng)的影響，同時由于入磨物料的最大粒徑得到有效的控制，球磨機(jī)一 倉球徑大幅度下降，使整個粉磨系統(tǒng)處于最佳的運行狀態(tài)。改造后的粉磨系統(tǒng) 產(chǎn)量比原來增加了 80%100%，而電耗僅為過去的 70%80%。 SF500/100 打散分級機(jī)總體及機(jī)架設(shè)計 24 參考文獻(xiàn) 1 徐錦康.機(jī)械設(shè)計M.北京：高等教育出版社，2004 2 周建方.材料力學(xué)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 3 沈世德.原理機(jī)械M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 4 成大先.機(jī)械振動.機(jī)架設(shè)計M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 5 賈安東.焊接結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)設(shè)計M.天津：天津大學(xué)出版社，1989 6（美）O.W.勃勞杰.焊接設(shè)計M.北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985 7 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