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文檔簡介
1、<p> 畢 業(yè) 設 計 說 明 書</p><p> N500渦流選粉機設計</p><p> 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p><p> 學生姓名 袁 萬 景 </p><p> 班 級 B機制051 </p>&
2、lt;p> 學 號 0510110103 </p><p> 指導教師 孫 俊 蘭 </p><p> 完成日期 2009年6月6日 </p><p><b> 目 錄</b></p><p><b>
3、 1 前言1</b></p><p> 2 渦流選機的總體設計2</p><p> 2.1渦流選粉機的分級原理2</p><p> 2.2 渦流選粉機的性能特點及應用3</p><p> 2.3 渦流選粉機的結構5</p><p> 2.4 渦流選粉機的主要參數(shù)5</p>
4、<p> 2.5 渦流選粉機傳動方案設計6</p><p> 2.6 渦流選粉機運動和動力參數(shù)設計7</p><p> 3 渦流選粉機結構設計10</p><p> 3.1 錐齒輪的設計及其校核計算10</p><p> 3.2 渦流選粉機轉子部件設計及其校核計算13</p><p>
5、 3.3 軸承的選擇及其校核計算16</p><p> 3.4 轉子平衡18</p><p> 3.5 軸上零件的固定19</p><p> 4 設備的制造和安裝要求20</p><p> 4.1 制造要求20</p><p> 4.2 安裝要求20</p><p>&l
6、t;b> 5 結論22</b></p><p><b> 致謝23</b></p><p><b> 參考文獻24</b></p><p><b> 附 錄25</b></p><p> N500渦流選粉機設計</p>&
7、lt;p> 摘要: N500高效渦流選粉機是渦流選粉機的一種,選粉機是水泥生產(chǎn)過程中的必要設備,其性能直接影響水泥質量的優(yōu)劣和成本,因此要求其滿足能耗低、產(chǎn)品質量高、選粉效率高等特點。本課題目的是設計一臺N500渦流選粉機,主要進行了N500渦流選粉機的總體設計和轉子部件設計??傮w設計要確定選粉機總體配置及結構方案,包括結構、尺寸,電動機的選擇等;轉子主要由轉籠和立軸組成,轉子部件設計包括立軸的設計及校核,立軸上錐齒輪的設計及校
8、核和軸承的選擇與校核。設計中考慮了控制轉子的轉速來調節(jié)物料的選擇粒度和產(chǎn)量,在提高性能的同時應盡量減少故障的發(fā)生,以提高產(chǎn)品性能和經(jīng)濟效益。選粉機應運轉平穩(wěn)、工作可靠、結構簡單、裝卸方便、便于維修、調整。</p><p> 關鍵詞:選粉機;轉子;軸</p><p> N500 eddy current separator design</p><p> Abs
9、tract:N500 efficient eddy current separator is one of the efficient eddy current separators. Separator is the necessary equipment in the process of cement production. Its performance will directly affect the quality of c
10、ement merits and costs, so its requirements characteristics shoud be low energy consumption, high-quality products, high efficiency separator. This topic is the design of a N500 eddy current separator for the design of
11、general schme and the design of rotor components. The foc</p><p> Key words: Separator; Rotor; Axis </p><p><b> 1.前言</b></p><p> 本課題是由鹽城市大志環(huán)??萍加邢薰咎岢龅腘500渦流選粉機設計。<
12、/p><p> N500-渦流選粉機是高效渦流選粉機的一種,選粉機是水泥生產(chǎn)過程中的必要設備,它的性能會直接影響水泥質量的優(yōu)劣及經(jīng)濟成本,所以研究它有很大的實際意義。</p><p> 水泥粉磨系統(tǒng)有開流粉磨系統(tǒng)、圈流粉磨系統(tǒng)、康比丹磨系統(tǒng)、輥式磨系統(tǒng)以及輥壓機粉磨系統(tǒng)等5種粉磨系統(tǒng)。而在水泥工業(yè)生產(chǎn)中,為了提高粉磨效率,降低能耗,一般優(yōu)先選用圈流粉磨系統(tǒng)。作為該系統(tǒng)的重要組成部分——選粉
13、機,其性能將直接關系到該系統(tǒng)的工作效率、產(chǎn)品性能及經(jīng)濟效益。 </p><p> 選粉機自1885年發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了:離心式選粉機,旋風式選粉機,O-sepa選粉機。O-sepa高效選粉機目前是性能良好的選粉機,N500高效渦流選粉機就是在O-sepa選粉機的基礎上發(fā)展起來的。</p><p> 近幾年來,在國內(nèi)外,隨著以日本O-sepa選粉機為代表的第三代選粉機的出現(xiàn),平面渦流理
14、論逐步應用于實踐,經(jīng)生產(chǎn)應用也取得了一定的經(jīng)濟效益。但是該種選粉機的成本高,而且在分散預分級以及系統(tǒng)電耗和單位體積生產(chǎn)能力方面都存在一定的缺陷。目前我國的水泥生產(chǎn)量居世界第一,由于O-sepa選粉機的價格和維護成本都相對較高,大多還在使用第二代選粉機和其改進型,生產(chǎn)效率和資源利用率低下,這就導致了資源的嚴重浪費和環(huán)境的污染,所以研究和推廣新型的高效選粉機是大勢所趨。</p><p> 2.渦流選粉機的總體設計&
15、lt;/p><p> 選粉機是閉路粉磨系統(tǒng)的主要設備之一,由磨機、選粉機等設備組成的閉路粉磨系統(tǒng),比無選粉機的開路粉磨系統(tǒng)提高產(chǎn)量lO%-2O%。因此,粉磨作業(yè)中選用選粉機作為磨機的配套設備是提高產(chǎn)量的主要途徑之一。</p><p> 2.1渦流選粉機的分級原理</p><p> O-sepa選粉機被稱為第三代選粉機的代表,不僅僅是因為選粉效率上的提高,更重要的是
16、分級原理上的重大突破。與第一、第二代選粉機相比其分級先進性如下:</p><p> 第一代離心式選粉機的分級原理為:選粉機內(nèi)的大風葉旋轉產(chǎn)生分級氣流,氣流由導風葉片進入選粉區(qū)(過粗的物料經(jīng)撒料盤拋撒,撞擊內(nèi)筒壁后沉降),經(jīng)小風葉再次分選,粗粉沉降,合格的細粉隨氣流經(jīng)出風口后,進入內(nèi)外筒體間,自由沉降后收集為成品。氣流內(nèi)部循環(huán)。</p><p> 第二代旋風式選粉機的分級原理為:選粉機配
17、風機,代替離心式選粉機內(nèi)大風葉,提供分級氣流。采用6~8個旋風筒收集細粉。氣流由空氣入口進入選粉機,經(jīng)導流葉片進入選粉區(qū),經(jīng)小風葉再次分選后,細粉被提升后進入旋風筒,收集為成品。分離后的空氣經(jīng)風機后,再次進入選粉機循環(huán)。</p><p> 第三代高效選粉機的分級原理為:分級氣流由外配引風機提供,細粉由高效率的袋式收塵器收集??蓪⒛C內(nèi)通風引入選粉機,既環(huán)保又簡單。一次風和二次風切向進入渦流旋風筒的殼體,通過導流
18、葉片進入選粉區(qū),在旋轉的渦流葉片和水平分隔板的作用下,形成一個均衡穩(wěn)定的水平渦流選粉區(qū)。物料在撒料盤的離心力作用下,拋向緩沖板,打散后落入選粉區(qū), 自上而下,被氣流挾帶,連續(xù)不斷地被氣流及渦流葉片多次分選,細粉經(jīng)渦流葉片、出風管進入收塵器,收集為成品。分離后的空氣經(jīng)引風機,排入大氣,氣流不循環(huán)。</p><p> 離心式選粉機雖幾經(jīng)改進,但還是無法消除其存在的三個根本性缺點:循環(huán)氣流中粉塵多,致使選粉區(qū)內(nèi)物料的
19、實際濃度大,擴大了干擾沉降的影響;選粉區(qū)內(nèi)存在著較大的風速梯度,粗顆粒會被高速氣流帶出;選粉區(qū)存在著邊壁效應問題,使細小顆粒隨粗顆粒碰撞而降落。旋風式選粉機用旋風筒代替離心式選粉機的大直徑外筒來收集細粉,提高了收塵效率,從而使循環(huán)氣流中的含塵濃度大為降低,即改進了離心式選粉機的循環(huán)氣流中粉塵多的缺點,但無法消除離心式選粉機存在分離粒徑不均和邊壁效應等缺點,易造成粉磨系統(tǒng)循環(huán)負荷的惡性增加。</p><p> 高
20、效選粉機利用高效率的收塵器收集細粉,比旋風式選粉機又進了一步,引進自然風,因而從根本上消除了缺點;利用了水平渦流分級原理, 以籠式轉子取代小風葉,通過導流葉片的作用,使氣流成一定角度穩(wěn)定均勻地穿越整個選粉區(qū),同時,冷空氣的進入,有利于水泥質量的提高。所以說,高效選粉機在分級原理上實現(xiàn)了跨時代的突破。</p><p> 2.2渦流選粉機的性能特點及應用</p><p> 高效渦流選粉機有
21、以下特點:</p><p> (1)每個顆粒有許多次分選的機會,從而使該選粉機具有很高的分離銳度。被選粉的物料除有主風道氣流作用外還有輔助氣流作用。</p><p> (2)借助渦流葉片和水平分隔板在大型選粉機中也能形成較好的水平渦旋氣流。</p><p> (3)在從小容量到大容量的廣大范圍內(nèi),能保持高效的選粉,產(chǎn)品收集率很高。</p><
22、;p> (4)通過調節(jié)選粉機轉子的轉速可方便地調節(jié)選粉的分離粒徑。</p><p> (5)產(chǎn)品的粒度分布則通過調整運轉參數(shù),可實現(xiàn)在一個相當寬范圍內(nèi)的調節(jié)。能夠生產(chǎn)粒度分布很陡的產(chǎn)品,尤其是幾乎能把粗粉和細粉完全分開,提高粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量,降低單位產(chǎn)品電耗。</p><p> (6)物體顆粒與轉子葉片之間的切向速度差很小,以致由磨損帶來的維修等問題以及選粉機的工耗和各區(qū)的高度,延
23、長了細粉在氣流中的停留時間。</p><p> (7)整個內(nèi)部氣流密度大,故使得該機的結構緊湊。</p><p> (8)進入選粉機的新鮮空氣量可以很大,這樣不僅可使通過磨內(nèi)的風掃強度的增大,有助于磨內(nèi)細粉物料的排出,也降低了磨內(nèi)溫度,利于提高粉磨效率,同時可較大幅度降低水泥溫度,不必再設置水泥冷卻器。</p><p> (9)渦流選粉機可把車間的主要揚塵點氣
24、流用作選粉點,簡化了收塵,清潔了車間。</p><p> 近十年來,第三代高效渦流選粉機已在我國普遍推廣使用。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前正式投入運行的已達三百多臺,其生產(chǎn)規(guī)模為200~3000t/d,由于這種選粉機具有體積小、選粉效率高、成品細度調節(jié)方便、產(chǎn)品質量穩(wěn)定可靠等優(yōu)點,因而受到廣泛關注。</p><p> 高效渦流選粉機的使用,大大促進了我國圈流粉磨技術的進步,特別是在大中型水泥廠的
25、粉磨系統(tǒng)中,比傳統(tǒng)的離心式或旋風式選粉機優(yōu)越很多,現(xiàn)已成為1000t/d以上生產(chǎn)線的首選機型。</p><p> 渦流選粉機在我國已有200多家水泥廠使用,也有許多成功的經(jīng)驗介紹,但有一些用戶使用中存在許多問題,造成系統(tǒng)產(chǎn)量低,故障多,設備運轉率低,生產(chǎn)無法正常進行,嚴重影響粉磨系統(tǒng)能力的正常發(fā)揮。</p><p> 目前渦流選粉機常用的典型工藝流程如圖所示:</p>&
26、lt;p> 圖2-1 常用的渦流選粉機工藝流程</p><p> 1.電除塵器;2.旋風除塵器;3.渦流選粉機;4.布袋除塵器;5.生料磨;6.水泥磨</p><p> 在工藝系統(tǒng)中,一級收集器為旋風除塵器,配用的多為HX型旋風除塵器,除塵效率90% ;二級收集器為電除塵器或布袋除塵器,除塵效率99% 以上。用于生料磨時,二級收集器一般采用正壓操作的電除塵器,如圖2-1a;
27、用于水泥磨時,多采用負壓操作的袋除塵器,如圖2-1b。選粉機內(nèi)氣流的穩(wěn)定是系統(tǒng)工作正常的一個重要條件,在用電除塵器工藝中,阻力變化較小,系統(tǒng)使用效果普遍較好;在使用袋式除塵器工藝中,氣箱脈沖袋式除塵器的工藝系統(tǒng)效果普遍很好,它的清灰氣體使用壓縮空氣,氣流量小,而且清灰原理先進,布袋上積灰可清理干凈,系統(tǒng)阻力變化小,特別是使用引進技術的PPDC氣箱脈沖袋式除塵器,它的入口允許濃度為800—1000g/,可直接采用一級除塵,效果很好,由于價
28、格較貴,目前使用的較少。使用回轉反吹袋式除塵器的工藝系統(tǒng),由于布袋除塵器有個粉塵在布袋上積累和清灰的周期,引起系統(tǒng)中的阻力變化較大,變化幅度約在1.47—2.45kPa之間,系統(tǒng)中氣流量也變化較大,導致選粉機工作不穩(wěn)定,渦殼內(nèi)積灰,更嚴重者布袋上積灰清理不干凈,造成布袋上灰塵的累積遞增,系統(tǒng)通風量大大減小,選粉機循環(huán)負荷率高達300%-400% ,系統(tǒng)</p><p> 第一級旋風除塵器普遍使用固定轉速的剛性葉
29、輪卸料器,其卸料能力均為系統(tǒng)產(chǎn)量能力的1.5倍。在使用中容易出現(xiàn)漏風,使旋風除塵器除塵效率降低,進而對第二級除塵器的除塵負荷增大,而且出旋風除塵器的粉塵氣體濃度的增大,對圖2-1a工藝中風機的磨損也較大,影響風機壽命。安徽某水泥廠用單級錐形重錘卸料閥,它的卸料動作隨物料的多少自動調節(jié),又有料柱鎖風,無需配置動力機構,效果特別好。有些廠家在渦流選粉機粗粉出口安裝了鎖風卸料器,這一點是不需要的,渦流選粉機的最初設計思想是允許粗粉出口進氣,目
30、的是對粗粉再進一步選粉。目前這種效果如何,還沒有具體數(shù)據(jù)參考,但該處呈負壓解決了粗粉回磨輸送揚塵的問題,對整體工藝系統(tǒng)沒有不良影響。</p><p> 渦流選粉機在工作時,轉子的轉向是有方向性的,它的轉向和一、二次風口的氣流方向一致,反映到電機輸出軸上應為:從電機方向看,輸出軸為逆時針旋轉。盡管轉子反轉也有選粉效果,但極易造成渦殼積灰,而且與渦流葉片和經(jīng)由導流葉片進入的氣流有定的逆向作用力,選粉機電機電流高,能
31、耗增加。</p><p> 工藝中可以人為調整的有三個方面:1)調整轉速來改變產(chǎn)品細度;2)調整系統(tǒng)風量,這是一種輔助調節(jié)方式,主要是在試用初期調整,正常運轉后有的不需再動。有些系統(tǒng)工藝中,風機進風口、進二級收集器管道和回風管(見圖2-1所示)未裝風量調節(jié)閥,各環(huán)節(jié)風量實際上無法調整,也就無法起到輔助調節(jié)作用。而主風機都是高壓離心風機,風機的每次啟動都是滿負荷啟動,極易造成設備損壞;3)根據(jù)入磨物料的粒度、水分
32、情況和閉路磨的工藝要求,調整磨機各倉長度、研磨體級配和裝載量,以此來調整磨內(nèi)的破碎和粉磨能力,針對這一點,只有一些定性的經(jīng)驗數(shù)據(jù),廠家還得根據(jù)實際情況進行調整。</p><p> 2.3渦流選粉機的結構</p><p> 高效渦流式選粉機的結構主要由四部分組成:(1)一組相對作切線進氣的蝸殼形旋風筒及錐形漏斗。(2)蝸殼形旋風筒內(nèi),垂直裝置一組氣體導流葉片。(3)選粉的籠形轉子由垂直的
33、調整葉片、水平分隔板和渦流葉片等組成。(4)傳動系統(tǒng)有電機,減速器及主軸等。</p><p> 本次設計的N-500高效渦流選粉機是消化吸收O-sepa選粉機優(yōu)點而發(fā)展起來的,其結構見圖2-2。</p><p> 工作原理是:物料由進料管喂入,在撒料盤離心力的作用下沿徑向甩出。碰到緩沖擋板分散后,落到選粉區(qū)。選粉氣流由切向的一次進風口和二次進風口沿水平渦殼進入,經(jīng)固定的導流葉片進入選粉
34、區(qū),在選粉區(qū)內(nèi)渦流葉片和水平分隔板組成的水平回轉渦輪使內(nèi)外壓差在整個選粉區(qū)維持不變,從而使選粉氣流穩(wěn)定均勻。選出的細粉隨氣流一起從出風管排出,通過機外除塵器收集而成為產(chǎn)品;粗粉沿集灰斗錐體下落由排料口排出。</p><p> 1.立軸;2.進料管;3.撒料盤;</p><p> 4.緩沖板;5.導流葉片;6.一次風口</p><p> 7.集灰斗;8.粗粉出口
35、;9.出口管</p><p><b> 10.二次風口</b></p><p> 圖2-2 N500選粉機結構示意圖</p><p> 2.4渦流選粉機的主要參數(shù)</p><p> 2.4.1選粉機直徑的確定</p><p> 按O-SEPA選粉機有關資料,高效渦流選粉機直徑可設計成普
36、通離心式選粉機直徑的50%。當生產(chǎn)能力為18~35T/h時,普通選粉機直徑為3~3.5m,故高效渦流選粉機的直徑為:D=(3~3.5)×50%=1.5~1.75m</p><p> 所以可取選粉機的直徑為:D=φ1.65m</p><p> 立軸轉子直徑為D轉子=φ1m</p><p> 2.4.2風機的選擇</p><p>
37、 將通風量增加10%作為選用時的依據(jù)</p><p> Q=1.1×(10000~20000)=11000~22000 m3/h</p><p> P=1.1×2000pa=2.2Kp</p><p> 即 P=2.2×7.5×13.6=224.4mmHg</p><p> 根據(jù)文獻
38、[11]查得型號為:4-72-11 N0.5A離心式風機,風機性能:</p><p><b> 轉速2900rpm</b></p><p><b> 全壓224mmHg</b></p><p> 流量14720 m3/h</p><p> 軸功率 10.9kW</p><
39、p> 風機拖動電機為:Y225M-6功率為30kW</p><p> 2.5渦流選粉機傳動方案設計</p><p> 本次設計的渦流選粉機通常有原動機、傳動裝置和工作裝置三個基本職能部分組成。傳動裝置傳送原動機的動力,變化其運動,以實現(xiàn)工作裝置預定的工作要求,它是機器的主要組成部分。實踐證明,傳動裝置的重量和成本通常在整臺機器中占有很大的比重;機器的工作性能和運轉費用在很大程度
40、上也取決于傳動裝置的性能,質量及設計布局的合理性。由此可見,在渦流選粉機的設計中合理擬定傳動方案具有重大意義。</p><p> 機器多以交流電動機為原動機,它以滿載轉速提供連續(xù)的回轉運動。倘若渦流選粉機工作軸以連續(xù)回轉,那么擬定傳動方案最基本的要求就是選擇一個傳遞連續(xù)回轉運動的機構,使渦流選粉機的總傳動比。</p><p> 實現(xiàn)渦流選粉機工作裝置預定的運動是我們擬訂傳動方案的最基本
41、要求,但在設計中我們除了考慮滿足機器預定功能外,還要求設計的選粉機結構簡單,尺寸緊湊,工作可靠,制造方便,成本低廉,傳動效率高和使用維護方便。由于渦流選粉機中兩軸呈垂直方向,因此我們在渦流選粉機傳動裝置中采用了單級圓錐齒輪減速器,它可用于輸入軸與輸出軸相交的傳動,其傳動比范圍為直齒≤3,斜齒≤5,其最大值為10。我們在傳動裝置的設計中必須注意到:</p><p> ?、馘F齒輪(特別是大模數(shù)錐齒輪)的加工比較困難,
42、一般宜至于高速級,以減小其直徑和模數(shù)。還有,當錐齒輪的速度過高時,其精度也須相應的提高,此時還應考慮能否達到所需制造精度以及成本問題。在渦流選粉機工作裝置中,由于它所要求的轉速不高,我們可選錐齒輪精度為7級。</p><p> ?、趥鲃友b置的布局應結構緊湊,勻稱,強度和剛度好,并適合車間布置情況和工人操作,便于裝拆和維修。</p><p> ③制動器通常設在高速軸。傳動系統(tǒng)中位于制動器裝
43、置后面不應出現(xiàn)帶傳動,摩擦傳動和摩擦離合器等重載時可能出現(xiàn)摩擦打滑的裝置。</p><p> ?、転楹喕瘋鲃友b置,一般總是將改變運動形式的結構布置在傳動系統(tǒng)的末端或低速處;對于許多控制機構一般也盡量放在傳動系統(tǒng)的末端或低速處,以免造成大的累積誤差,降低傳動精度。</p><p> ?、菰趥鲃友b置總體設計中,必須注意防止因過載或操作疏忽而造成機器損害和人員公傷,可視具體情況在傳動系統(tǒng)的某一環(huán)
44、節(jié)加設安全保險裝置。</p><p> 根據(jù)上述要求,所設計的渦流選粉機用運動簡圖來表示為:</p><p> 圖2-3 渦流選粉機運動簡圖</p><p> 2.6渦流選粉機運動和動力參數(shù)設計</p><p> 在設計渦流選粉機傳動裝置時我們應注意其結構的合理性,在設計過程中我們要注意以下幾個共性問題:</p><
45、;p> a)零件結構應于生產(chǎn)條件、批量大小及獲得毛坯的方法相適應。</p><p> b)零件結構應便于機械加工、裝拆、調整與檢測。</p><p> c)零件結構應有利于提高強度、剛度、精度,延長壽命,節(jié)省材料。</p><p> d)考慮人的因素進行結構設計。</p><p> e)重視采用新的材料、新工藝和新技術。<
46、;/p><p> f)正確規(guī)定零件的精度、公差、配合與表面粗糙度等技術要求。</p><p> g)零件結構設計應遵守國家標準,并盡可能標準化、系列化、通用化,盡量采用優(yōu)化系數(shù)。</p><p> 2.6.1電動機的選擇</p><p> 原動機是機器中運動和動力的來源,其種類很多,有電動機、內(nèi)燃機、蒸汽機、水輪機、汽輪機、液動機。因為電
47、動機機構簡單、工作可靠、控制簡便、維護容易,所以在渦流選粉機的設計中采用了它。</p><p> A.選擇電動機的類型和結構形式</p><p> 按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。</p><p> B.電動機功率的確定</p><p> a)根據(jù)已知條件,可知工作裝置所需功率=30kW。&l
48、t;/p><p> b)電動機的輸出功率</p><p><b> ?。?-1)</b></p><p> 式中:為電動機至大齒輪軸的傳動裝置總效率</p><p> 總效率的計算如下:(由《機械設計課程設計》表2-4可知滾動軸承效率;7級精度錐齒輪傳動效率;彈性連軸器效率)故:</p><p>
49、; 因載荷平穩(wěn),電動機額定功率只需略大于即可,按文獻[11]表8-169中Y系列電動機技術數(shù)據(jù)選電動機的額定功率為。</p><p> C.電動機轉速的確定</p><p> 2軸為工作軸,由已知條件可知其轉速為r/min,按《機械設計課程設計》表2-1推薦的各傳動機構傳動比范圍,可知電動機轉速的可選范為 </p><p
50、> 符合這一范圍的同步轉速只有1000r/min一種,由文獻[11]表8-169選常用的同步轉速為1000r/min的Y 系列電動機Y225M-6,則其滿載轉速為。</p><p> 2.6.2選粉機傳動裝置的總傳動比的計算</p><p> 傳動裝置的傳動比i為:由文獻[11]中知 (2-2)</p><p>
51、 初選總傳動比為:i =3</p><p> 2.6.3各軸轉速及扭矩的計算</p><p> 選粉機傳動裝置的運動和動力參數(shù),主要是齒輪軸和立軸的轉速、功率及轉矩,這些是進行傳動件設計計算極為重要的依據(jù)?,F(xiàn)在按電動機軸至工作軸的傳動順序進行計算如下:</p><p><b> ?、?各軸的轉速</b></p><p&
52、gt;<b> ?、褫S </b></p><p><b> Ⅱ軸 </b></p><p><b> ?、哺鬏S的輸入功率</b></p><p><b> ?、褫S </b></p><p><b> Ⅱ軸 </b><
53、;/p><p><b> ?、掣鬏S的輸入轉矩</b></p><p> 計算各軸輸入轉矩,由文獻[11]的輸入轉矩公式 </p><p> T=9550 (2-3)</p><p> ?、褫S </p><p>
54、 ?、蜉S </p><p><b> 電動機輸出轉矩 </b></p><p> 將以上算得的運動和動力參數(shù)列表如下:</p><p> 3.渦流選粉機結構設計</p><p> 渦流選粉機的減速器基本結構由傳動零件錐齒輪、軸和軸承、箱體、潤滑和密封裝置以及減速器附件等組成。根據(jù)不同要求
55、和類型,減速器有多種結構形式。由于渦流選粉機中兩軸呈垂直方向,所以我們在傳動裝置中采用了單級圓錐齒輪減速器。以下是我們對其零件的具體設計,但在設計中關于傳動件設計計算時我們應注意以下問題:</p><p> ?、币鞔_各傳動件與其他機構的裝配和協(xié)調關系。</p><p> ⒉若傳動系統(tǒng)中有變換運動形式的機構,如在渦流選粉機設計中減速器的閉式傳動,我們應先做它的傳動件的設計計算,以便于確定
56、閉式傳動內(nèi)的傳動比及各軸的轉速、轉矩的準確數(shù)值,從而使隨后設計閉式傳動時的原始條件比較準確。</p><p> 3.1錐齒輪的設計及其校核計算</p><p> 由于兩軸呈垂直方向,因此選用圓錐齒輪傳動,另外由于建材機械一般用5-10年,故設計工作壽命為7年,每年按300個工作日,每天按三班制,工作時屬均勻載荷。</p><p> 初選傳動比 i=3,小齒輪
57、齒數(shù) z1=30,大齒輪齒數(shù) z2=z1×3=90</p><p> 3.1.1選擇材料和精度及參數(shù)</p><p> A.選擇齒輪的材料,熱處理方法和齒面硬度。</p><p> 小齒輪選用45鋼,調質取HBS1=220 </p><p> 大齒輪選用45鋼,正火 HBS2=200</p><p&
58、gt; B.精度等級確定為7級(轉子轉速較低)。</p><p> 3.1.2按齒面接觸強度設計</p><p><b> A確定設計參數(shù)</b></p><p> a. 初選載荷系數(shù)Kt=1.3</p><p> b. 設計小齒輪轉矩T1</p><p> 由于軸傳動效率為99%,所
59、以輸入功率P1=30×99%=29.7kW;</p><p> 轉矩T1=95.5×105×P1/N1=187110N.mm</p><p><b> c.φR=1/3</b></p><p> d.彈性影響系數(shù)zE=189.8</p><p> e.根據(jù)文獻[11]查圖</p
60、><p> 由文獻[11] 10-21d 得σHlim1=570Mpa</p><p> 由文獻[11] 10-21c 得σHlim2=470Mpa</p><p><b> 應力循環(huán)次數(shù)</b></p><p> N1=60N1jLH=60×300×3×1×(7×9
61、0×24)=2.722×109 </p><p> N2=N1/i=0.907×109 </p><p> 由文獻[11] 10-19
62、查得接觸疲勞強度系數(shù)為:</p><p> KHN1=0.91 KHN2=1.01</p><p> 計算接觸疲勞許用應力:</p><p> 取失效率為1% 安全系數(shù)δ=1</p><p> 則 [σ]H1=KHN1*σHlim1/s=0.91×570=518.7Mpa
63、 </p><p> ?。郐遥軭2=KHN2*σHlim2/s=1.01×470=474.7Mpa </p><p><b> B.計算 </b></p><p> a)設計小齒輪分度圓直徑d1t,代入[σ
64、]H中,取較小值</p><p> d1t≥=105.15mm </p><p> b)計算圓錐齒輪z1,平均分度圓直徑</p><p> d1mt=d1t(1-0.5φR)=105.15×(1-0.5/3)=87.63mm </p><p> 平均分度圓處圓周速度 </p>
65、<p> Vm=πdmt*n1/60×1000=4.13m/s </p><p><b> c)計算載荷系數(shù)</b></p><p> 由文獻[11]表10-2查得使用系數(shù)=1.25</p><p> 由文獻[11]表10-8查得動載系數(shù)為=1.14</p><p> 由文獻[11]表10-
66、3查得分配系數(shù)= =1.2 </p><p> 由文獻[11]表10-4查得齒面載荷系數(shù)=1.12 </p><p> 所以 K=***=1.25×1.14×1.2×1.12=1.9152 </p><p> d)按實際載荷系數(shù)校正所得的平均分度圓直徑:</p><p><b> d1m
67、=d1mt </b></p><p> 所以分度圓直徑d1=d1m/(1-0.5φR)=99.7/(1-0.5/2)=119.6mm </p><p><b> e)計算模數(shù) </b></p><p> m=d1/z1=119.6/30=3.98
68、 3.1.3按齒根彎曲疲勞強度計算</p><p> 設計公式:m3≥ (3-1)</p><p><b> A.確定參數(shù)</b></p><p> (1)由文獻[11]圖10-13查得KFβ=1.4 &
69、lt;/p><p> 直齒圓錐齒輪KFα=1</p><p> 所以K=** * =1.25×1.14×1.12×1.4=2.23</p><p> 由文獻[11]圖10-20d查得大小齒輪彎曲疲勞強度極限</p><p> δ1=arctg(z2/z1)=arctg(1/2)=18.43° <
70、;/p><p> δ2=90°-δ1=90°-18.43°=71.57° </p><p> zv1=z1/cosδ1=31.6° </p><p> zv2=z2/cosδ2=284.8° </p><p><b> B.查取齒形系數(shù)</b></
71、p><p><b> YFα1=2.25</b></p><p><b> YFα2=2.06</b></p><p> C.查取應力校核系數(shù)</p><p> Ysa1=1.625</p><p><b> Ysa2=2.06</b></p
72、><p> D.查取彎曲疲勞強度極限及壽命系數(shù)</p><p> 小齒輪: =470Mpa</p><p><b> =320Mpa</b></p><p> 按N1=2.722×109 N2=0.907×109</p><p> E.查文獻[11]圖10-20分別
73、得</p><p> =0.87 =0.89</p><p> 計算彎曲疲勞許用應力</p><p> 取安全系數(shù)S=1.2</p><p> 則[σ=*/S=340Mpa</p><p> [σ=*/S=240Mpa</p><p> F.設計大小齒輪的*/[σ]F ,并
74、加以比較</p><p> */=2.52×1.625/340=0.012</p><p> */=2.06×1.97/240=0.016</p><p><b> 所以大齒輪數(shù)值大</b></p><p><b> 設計計算</b></p><p&g
75、t;<b> =3.43</b></p><p> 對此結果,由齒面接觸強度計算的模數(shù)大</p><p> 所以應取m=3.98</p><p><b> 圓整得標準值m=4</b></p><p> 3.1.4 錐齒輪幾何計算</p><p> A.取齒形角:
76、 α=α1=α2=20°</p><p> 齒根高系數(shù): ha*=1</p><p> 頂隙系數(shù): C*=0.2</p><p> 變位系數(shù): x=0</p><p><b> 分度圓直徑:</b></p><p> d1=mz1=4*30=120mm<
77、/p><p> d2=mz2=4*90=360mm</p><p><b> B.錐距:</b></p><p><b> C.齒寬:</b></p><p> b=R×φR=189.7×1/3=63.2mm</p><p><b> 取
78、b=64mm</b></p><p><b> D.分錐角:</b></p><p> =arctg(1/i)=arctg(1/2)=18.43° </p><p><b> =71°34′</b></p><p><b> E.齒頂高:</b
79、></p><p> =(ha*+x)*m=4mm</p><p> =(ha*+x)*m=4mm</p><p><b> 齒輪校核</b></p><p> 按齒根彎曲疲勞強度校核</p><p> 校核公式:σF=KFt*Ysa*Yfa/bm(1-0.5φR)≤[σ]F<
80、;/p><p> σF1=160.18<340</p><p> σF2=52.92<240</p><p><b> 故符合要求。</b></p><p> 3.2渦流選粉機轉子部件設計及其校核計算</p><p><b> 3.2.1立軸設計</b></p&g
81、t;<p> A.選擇軸的材料及熱處理</p><p> 由于立軸的轉速不大,故選擇常用材料45鋼,調質處理。</p><p><b> B.初估軸徑</b></p><p> 按扭矩初估軸的直徑,由《機械設計》得公式:</p><p><b> (3-2)</b></
82、p><p> 查文獻[11]公式查表10-2,得c=106~117,取c=106,則:</p><p> 就是軸段①的直徑,因為軸段①上安裝大圓錐齒輪,其輪轂直徑為mm,所以取mm。</p><p><b> C.結構設計</b></p><p> a)各軸段直徑和長度的確定</p><p>
83、 因為齒輪輪轂直徑為,所以我們選擇普通平鍵連接大齒輪上,端由軸端擋圈固定。用螺釘緊固軸端擋圈,并能調整大齒輪上下移動,下端靠軸套固定,軸套長度由箱座高決定。取。軸段②用來固定軸承和固定軸套,所以取。取所在軸段③上安裝圓錐滾子軸承32318型。取在該軸段⑤上安裝軸承32318型,兩軸承間控制一定距離,取。在軸段①剖面下部,安裝軸套連接轉子部件,根據(jù)選粉機容量空間,可確定:</p><p> 則選擇鍵。主軸的軸向
84、移動由下段螺母M48調整,即。</p><p> 為使加工螺紋方便開退刀槽,其結構草圖如下:</p><p> 圖3-1 立軸尺寸結構圖</p><p><b> D.軸的受力分析</b></p><p> a)畫軸的受力簡圖:</p><p> 圖3-2 立軸受力簡圖</p&
85、gt;<p><b> b)計算支反力</b></p><p> 作用在大錐齒輪上的力</p><p> 在水平面內(nèi),其受力簡圖</p><p> 圖3-3 立軸水平面上受力簡圖</p><p><b> 由,可得:</b></p><p> c在
86、垂直平面內(nèi),其受力簡圖為:</p><p> 圖3-4 立軸垂直面上受力簡圖</p><p><b> 由,可得:</b></p><p><b> c)計算彎矩</b></p><p> ?、僭谒矫嫔希◤澗貓D為a)</p><p> ?、谠诖怪逼矫嫔希◤澗貓D為b)&
87、lt;/p><p> ?、酆铣蓮澗兀◤澗貓D為c)</p><p> ?、犬嬣D矩圖(圖為d)</p><p><b> 轉矩</b></p><p> ?、捎嬎銖澗兀▓D為e)</p><p><b> E.判斷危險截面</b></p><p> 如上圖
88、所示a-a截面左側合成彎矩最大,故有可能是危險截面</p><p> F.軸的彎扭合成強度校核,由文獻[11]公式:</p><p><b> ?。?-3)</b></p><p> 式中:W-抗彎截面系數(shù) </p><p> 所以立軸的設計是滿足條件的。</p><p> 圖3-5
89、 立軸彎矩圖</p><p> 3.3軸承的選擇及其校核計算</p><p> 對立軸上的軸承32318進行核算</p><p> A.作用在軸承上的載荷為:</p><p> B.計算軸承軸向荷載</p><p> 由文獻[11]查得軸承32318的額定動載荷,額定靜載荷</p><p
90、><b> 計算軸向內(nèi)部力:</b></p><p><b> 所以軸承1的軸向力</b></p><p><b> 軸承2的軸向力 </b></p><p> C.計算軸承當量動荷載</p><p><b> 軸承1為:</b></
91、p><p> 由文獻[11]表11-7得,取徑向載荷系數(shù)</p><p><b> 取軸向載荷系數(shù)</b></p><p><b> 軸承2為:,查表得</b></p><p> 由文獻[11]公式 (3-4)</p>&
92、lt;p> 由文獻[11]表11-8,可知載荷系數(shù),我們?nèi)?lt;/p><p><b> D.計算軸承壽命</b></p><p> 由文獻[11]公式 (3-5)</p><p> 取軸承工作溫度為錯誤!未找到引用源。200℃,則:</p><p&
93、gt; 所以均滿足7年的使用的壽命</p><p><b> 3.4轉子平衡</b></p><p> 渦流選粉機轉子部件的徑向比D/b=1.8<5,所以其軸向寬度較大,其質量分布在幾個不同的回轉平面內(nèi)。這時,即使轉子的質心在回轉軸線上,但由于各偏心質量所產(chǎn)生的離心慣心力不在同一回轉平面內(nèi),所形成的慣心力偶仍使轉子處于不平衡狀態(tài)。由于這種不平衡只有在轉子運
94、動的情況下才能顯示出來,故稱其為動不平衡。</p><p> 機械因不平衡而引起的振動是失效的主要原因,為消除振動,避免回轉機械的過早失效,延長其使用壽命,在該選粉機使用的過程中采用快速平衡法進行轉子的平衡。</p><p> 當轉子處于工作狀態(tài)時,軸承處的振動速度V和轉子不平衡量M的關系為V=KM,其中K是由鋼度動力性能,轉子的阻尼,轉子的速度和機器結構等可變因素決定的,對于同一轉子
95、,同一工作狀態(tài)情況下,可視為常數(shù).通過試加配重來改變不平衡,并測得振動速度即可確定初始不平衡量的大小和方位。</p><p> 假設一個轉子的初始不平衡量引起初選始振動速度V0,在轉子上加一試重m,它與初試不平衡量M,共同產(chǎn)生一個振動速度V,將試重取下,放置在其對稱位置上,它與m共同產(chǎn)生一個振動速度V2,用矢量表示各振動速度得附圖所示的矢量圖。</p><p><b> 測量
96、方法:</b></p><p> a)選擇適當?shù)臏y量點,通過選擇軸承座上的振動速度較水平垂直方向,以后鈞在此點測量。</p><p> b)動設備,使其達到工作轉速,測出初始不平衡振動量V0(mm/s)</p><p> c)機器停轉,在轉子重心平面任意點上,試加一配重m,并啟動機器,使其達到工作轉速,測量其振動量V1(mm/s)。</p&g
97、t;<p> 試重的選用按經(jīng)驗公式計算: (3-6) </p><p> 式中:——試扣配重(Kg)</p><p> ——轉子質量(Kg)</p><p><b> ——轉子半徑cm</b></p><p> n-----轉子工作轉速r/
98、min</p><p> 式中系數(shù)1-5根據(jù)功率大小選擇,功率小可選大值,反之則選小值。</p><p> d) 停轉,將配重轉至轉子的對稱位置,啟動機器使達到工作速度,測得振動量V2(mm/s)</p><p> e)停轉,計算校正質量的大小和方位角θ</p><p> f) 重位置轉過θ角處放置校正質量m,啟動機器,檢驗其平衡校正
99、效果。</p><p> 3.5軸上零件的固定</p><p> 3.5.1周向的固定</p><p> 為傳遞運動和轉矩,防止零件與軸產(chǎn)生相對轉動,軸上的零件應周向固定。第一、用鍵作周向固定。因為普通平鍵制造簡單,裝拆方便,對中性好,所以得到廣泛應用。本次設計中聯(lián)軸器,齒輪,轉籠都使用鍵周向固定。第二、用</p><p> 過盈配合
100、作周向固定。因為此方式結構簡單,抗沖擊性能較好,承載能力取決于過盈量的大小,配合面加工精度較高。軸承與軸頸的裝配就用次方式。</p><p> 3.5.2軸向的固定</p><p> 為防止零件軸向移動,零件需軸向固定,并且零件固定后能承受軸向力。第一、用軸肩固定,此方式簡單可靠,可承受大的軸向力。第二、用軸端擋圈、軸套、圓螺母等固定,與軸肩配合使用。</p><p
101、> 4.設備的制造和安裝要求</p><p><b> 4.1制造要求</b></p><p> a)所有裸露的型鋼、鋼板邊角應規(guī)矩,否則應用砂輪打磨,滿足要求。</p><p> b)轉子裝配完畢應進行動平衡試驗,精度等級為G6.3級,平衡力矩允差為2.5N.m。</p><p> c)所有噴涂耐磨材料
102、層應牢固,硬度應達到HRC55~60。</p><p> d)水平格板上的矩形孔應該均勻分布,誤差不大于0.6mm。兩塊以上的格板,矩形孔應一起加工,穿圓鋼管的孔也應一起加工。周邊噴涂陶瓷粉的部分應均勻一致。</p><p><b> 4.2安裝要求</b></p><p><b> ?、侔惭b順序方框圖</b><
103、/p><p> 基準放線 固定基礎墊板 臨時安放轉子及灰斗</p><p> 安裝彎管 傳動部分 主軸及轉子 減速器</p><p> 固定灰斗 各個管路</p><p> 在安裝高效選粉機時,必須提高質量意識,保證安裝質量,最好先給出安裝順序方框圖,這樣使安裝有條不紊地順利
104、進行。</p><p><b> ?、诰唧w安裝</b></p><p><b> 基準放線</b></p><p> 根據(jù)工藝布置圖進行基準放線,然后鑿毛一次混凝土,并用風吹凈,然后用水沖洗。</p><p><b> b)安放墊板</b></p><
105、p> 墊板的標高誤差不大于1mm,然后用墊片進行調整,使其殼體上部支承傳動支坐的四個加工面的標高誤差不大于1mm。</p><p><b> c)轉子的臨時固定</b></p><p> 在轉子安裝的位置處,暫時用一個事先做好的架子架起來,使其轉子中心線同主軸中心線基本重合。</p><p><b> d)殼體安裝<
106、;/b></p><p> 將殼體按著工藝布置圖的方位輕輕地安放在墊板上,然后用螺栓臨時固定并進行調整。當殼體上部支承傳動支座的四個加工面水平滿足要求后,將所加的調整墊片與墊板點焊定。但必須注意,不要使墊板同殼體之間焊接固定死。</p><p><b> e)傳動支座的安裝</b></p><p> 在安裝傳動支座時應注意方位,其余
107、殼體上部的四個加工面間墊以調整墊片,保證傳動支座上面與減速器相聯(lián)接平面的水平誤差在0.05mm范圍內(nèi)。調整好軸套和支座、軸套與殼體、軸套與轉子的聯(lián)接位置后,將定位螺栓插入相應的孔內(nèi),然后擰緊固定聯(lián)結螺栓。</p><p> f)主軸與轉子的安裝</p><p> ?。?)主軸與轉子在安裝前應進行嚴格地檢查,看是否有在裝、運、拆過程中發(fā)生的變形,存放過程中的銹蝕、在所有過程中的碰損,如果有
108、應妥善處理。確認滿足要求后再進行安裝。</p><p> ?。?)把帶有軸套的主軸調整好油管、氣管的要求方位,將其整體從傳動支座上端的軸孔中慢慢的落下。將軸頭準確的插入到轉子的軸孔中,然后擰緊軸頭定位壓蓋的螺栓螺母和上部法蘭的固定螺栓。</p><p> ?。?)主軸和轉子安裝好后,便構成了一個完整的回轉部分。這是高效選粉機的核心,應該輕動靈活、輕便、轉動起來十分平穩(wěn)。</p>
109、<p><b> g)傳動部分的安裝</b></p><p> 傳動部分用的減速器是專用產(chǎn)品,制造廠將直流電動機與其裝配在一起整體發(fā)運,因此一般按照有關說明書的要求進行安裝。減速器的出軸與主軸上軸頭借助于梅花型彈性聯(lián)軸器聯(lián)接,然后擰緊減速器底座上下兩凸緣的聯(lián)接固定螺栓即可。</p><p> h)稀油站及管路的安裝</p><p
110、> 稀油站按工藝布置圖就位,然后進行管里的安裝。所有管路必須經(jīng)過酸洗凈化,聯(lián)接處的密封不允許有滲漏現(xiàn)象。</p><p><b> 5.結論</b></p><p> 高效渦流選粉機經(jīng)過二十余年的實踐證明:它具有體積小、運轉可靠、易于控制等優(yōu)點。應用到粉磨系統(tǒng)中,能夠提高粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量,降低能耗,并可改善水泥的顆粒級配,提高水泥質量,滿足生產(chǎn)多種水泥的需要
111、,是一種值得大力推廣和使用的設備。但它也有不足之處:彎管內(nèi)的陶瓷片使用壽命短,導流葉片易變形,殼體內(nèi)易積料。因此在今后的設計和使用中,我們要注意這些缺陷,盡力去克服這些缺點,使渦流選粉機更加完善。</p><p><b> 致 謝</b></p><p> 歷時四個多月的畢業(yè)設計,在孫俊蘭老師的悉心指導下,現(xiàn)已劃上了圓滿的句號。</p><
112、p> 在設計工作開始之前,老師帶領我們參觀了鹽城大志環(huán)??萍加邢薰?、江動集團等同類廠家的生產(chǎn)流水線,讓我對所要設計的機器有了感性認識。在參觀的過程中,老師認真地給我講解了其工藝流程和生產(chǎn)方式,分析了各部件的功能特性,避免了我在以后的畢業(yè)設計過程中的盲目性。</p><p> 在設計過程中,老師及時的了解我設計中遇到的難題,幫助我解決了不少問題。由于本人對水泥工藝及選粉機了解不多,實踐知識更是不足,孫老
113、師耐心地給我們講解有關方面的知識,使我得以在短時間內(nèi)完成設計工作。同時,她還教導我們不管是在以后的工作還是學習中,都要保持治學嚴謹?shù)膽B(tài)度。在本次畢業(yè)設計中,孫老師和其他指導老師為我精心指導,付出了辛勤的勞動,我向他們表示由衷的感謝。</p><p> 本次設計的完成和同組其他人員的合作也是分不開的,他們給了我很多幫助和指點,在此一并表示感謝!</p><p><b> 參考文
114、獻</b></p><p> [1]王磊明,陳滔.O-SEPA 高效渦流選粉機的應用和發(fā)展[J].江西建材,2006,(2):16-19.</p><p> [2]張秀全,幾希軍. N-2500型O-SEPA選粉機出現(xiàn)的問題及解決辦法[J]. 水泥CEMENT,2005,(9):33.</p><p> [3]張日華,熊振,陳衛(wèi)軍,黃挺全,甘志和.
115、 N-500型高效渦流選粉機在生料粉磨系統(tǒng)中的應用[J]. 水泥工程,2000,(3):27-28.</p><p> [4] 趙孝昆.綜合評價O-SEPA高效選粉機[J]. 裝備縱橫,2004,(3):22-24.</p><p> [5]李朝宗. 談渦流選粉設備[J]. 水泥工程,1997,(6):24-28.</p><p> [6]李朝宗.O-SEPA
116、選粉機的結構及作業(yè)特點(一)[J].中國建材裝備.1994,(2):10-13.</p><p> [7]周德章. O-SEPA選粉機的設計和應用[J].中國建材裝備,2001,(4):23-25.</p><p> [8]李朝宗.O-SEPA選粉機結構簡介及工作特點(二)[J].中國建材裝備,1994,(3):12-15.</p><p> [9]陳淑嫻.高
117、效渦流型選粉機的設計及應用[J].中國建材裝備,1993,(3):30-32.</p><p> [10]孔慶安,張玉熙.高效渦流選粉機[J].中國建材裝備,1991,(6):18-19.</p><p> [11]朱龍根.簡明機械零件設計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.</p><p><b> 附 錄</b><
118、/p><p> 圖名 圖號 圖幅 張數(shù)</p><p> 1 渦流選粉機總裝圖 N500-00 A0 1</p><p> 2 轉子部裝圖 N500-10 A0 1</p><p>
119、3 轉籠部裝圖 N500-10-8 A0 1</p><p> 4 擋料板 N500-12 A2 1</p><p> 5 水平分隔板1 N500-10-8-4 A2 1</p><p> 6 立軸
120、 N500-10-6 A2 1</p><p> 7 條形板1 N500-10-8-5 A3 1</p><p> 8 渦流葉片1 N500-10-8-3 A3 1</p><p> 9 軸向迷宮1
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