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選粉機的殼體與傳動部分設計
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- 設計選粉機的殼體與傳動部分
1前言
水泥新標準2001年4月1日正式實施，這對于促進行業技術進步，適應市場高標準要求，大幅度提高水泥產品質量，加快淘汰落后，以及使我國水泥標準同國際接軌等方面都會產生積極的影響。這就要求選粉機在粉磨系統中的應用在粉磨生產作業中為了提高磨機臺時產量和降低電耗，眾多水泥企業開始將開流粉磨工藝改為圈流粉磨工藝。而傳統的離心式、旋風式選粉機已不能適應現代水泥工業發展的需要，必須開發一種新型高效渦旋式選粉機。
選粉技術的發展主要經歷了三個重要階段，第一代以離心式為代表，第二代以旋風式為代表，第三代以日本O－Sepa為代表，這類新型高效選粉機以平面渦流理論為指導，結合前兩代選粉機的優點，保證較高的選粉效率和成品質量。
本課題是進行X700渦旋式選粉機（殼體及傳動部件）設計。 以往的選粉機結構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，達到令人滿意的效果 。
1.1 本課題的來源和技術要求
a.本課題的來源：在使用傳統選粉機的水泥企業的生產過程中，發現了很
選粉機的缺點和不足，滿足不了現在的企業需求。結合江蘇科行環境工程技術有限公司選粉機的生產實際和發展要求。本課題的設想是經過一些改造，改進其原本的缺點，提高效率，盡量滿足水泥企業的需要。
b.所有機構及其零部件設計后考慮技術性、加工工藝性、經濟性，并保證安
裝使用、經濟方便。要保證選粉機的運轉平穩，節能高產。
1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路
a.本課題解決的主要問題：首先原來的傳動由減速器承擔，而減速器易損件
多，油耗大，價格高，更換麻煩且停機時間長，嚴重影響水泥企業的正常生產，對經濟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，所需更換的零件價格低了很多且更換起來方便，大大節約了生產成本，達到了增加經濟效益的效果。其次原本選粉機的選粉力場不是很強，效率一般，為此對其進行內部的改造，在不影響正常運做的情況下使選粉效率提高.
b.本課題的設計總體思路：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。換成皮帶傳動，因為其傳動比比較大，所以這里采用皮帶傳動，電機采用立式電機，并用焊接架支撐在頂蓋上。內部改造部分：在選粉機的進風口使用切向導風葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進入選粉室，形成個旋轉渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細分離的物料在分散狀態下落入到導風葉和轉子之間的分選區（選粉室）內，在分選氣流和轉子旋轉的共同作用下，粉塵顆粒將同時受重力、風力和旋轉離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進入轉子內（二級分級分離），經由配風室分四路進入旋風筒。
1.3 預期的成果及其理論意義
a.設計選粉機的殼體與傳動部分，滿足生產工藝和生產綱領要求，保證產品
質量。
b.調整選粉機內壁增設導風裝置，優化設計，降低旋風阻力，提高收集效率。設計在技術上先進，經濟上合理，設備有良好的可操作性和可靠性，以滿足磨機生產需要，提高生產效率。
2 目前市場上的有幾種不同應用形式的高效選粉機
2.1旋風組合式選粉機
旋風組合式選粉機是結合離心式選粉機的原理，在其基礎結構上改進而形成的一種選粉機。它由機殼、葉輪、撒料板、粗粉收集錐斗、轉動裝置、外部循環風機、旋風集塵器等組成。結構上采用籠式轉子，主軸由可調速的電機驅動；外部循環。風機供給；細粉的收集采用多個并聯高效旋風筒，渦旋氣流喂料選粉機粉磨物料由機械提升機送到頂部進入，氣流由機體渦殼切線方向進入，省卻粗料收集錐斗，粗粉經分離后由機殼錐斗返回粉磨系統，細粉由出口大型風機氣流帶出，經由大型收塵器收集，在生料粉磨系統之中，是技術含量適中的設備之一。
2.2高效動態選粉機
高效動態選粉機是一種突破了離心式、旋風式選粉機所用傳統分級模式的選粉機。它由機殼、渦輪、導流板、轉動裝置、粗粉收集錐斗（也可無此項）、大規模袋式集粉器、大型風機等組成。其特點是選粉部分機身比較小，集粉部分機身非常大，操作調整主要以變頻或滑差電機調速來調節控制產品粒徑范圍，動靜荷載小，運行平穩。主要配置在大型管磨機與立式輥磨系統中。目前采用的主要有三種形式：
a.負壓吸料式選粉機。
b.混合喂料式選粉機。
c.渦流氣流喂料選粉機。
選粉技術的不斷發展，其基本原因在于：
一方面水泥質量的要求不斷提高。水泥質量除了和熟料礦物成分有關外，與粉磨后的成品顆粒組成亦有關。一般低標號水泥用篩余控制細度，隨著標號的提高用比表面積控制，比表面積大，強度高。進一步發現水泥強度與水泥顆粒的組成有關，3－30μm的顆粒是發揮強度作用的主要成分。因此主要應該控制其粒度級配。三代不同選粉機的發展，實際上是與控制要求的變革相聯系的。
另一方面是由于機組系統產量的增加以及節能期望值的提高，要求選粉機單機能力擴大，選粉效率進一步提高，促使選粉機從機理上和結構上加以改進以適應需要。
3 總體方案論證
我們畢業設計的新型組合式選粉機：要想進一步提高選粉機的選粉效率,就必須解決選粉機的內部結構形式,將混合料中的粗細粉分離開來,防止細粉回磨機內過粉磨,將粗粉返回再粉磨。
我們所設計的高效選粉機其所產生的循環氣流。而是由設備外的風機把風沿導向葉片送進選粉機內進入選粉室產生渦旋氣流。
選粉機成品細度可以通過變更各工藝參數及各部尺寸的相互關系來改變。具體做法有以下幾點：首先可以改變上升氣流風速。上升氣流風速加大，分離粒徑變大，風速變小，則分離粒徑變小；其次調整離心力,離心力加大使成品變細，離心力減小則變粗。影響離心力的一是撒料盤的大小和風速，撒料盤加大，轉速加快，離心力增加。二是轉子大小，轉速和數量。轉子增大，轉速加快，能增強顆粒由撒料盤獲得的離心力。特別是轉子還起到屏障作用，阻擋顆粒的通過，因此轉子葉片數量的調整對細度特別敏感。再次改變選粉室內部尺寸。對新設計調整各部比例尺寸有可能改變成品控制細度。如提高增加高度產品細度，降低高度產品變粗。但在已有的選粉機上變動有困難，但拉開或推進平板起類似的作用。拉開使細度變粗，推進使細度變細。但這一措施，僅能起微調作用。在傳動裝置方面，由于原本所用的減速器價格比較高，易損件多，油耗大，更換麻煩且切停產時間長，對水泥企業的正常生產造成極大的影響。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電機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。原有電動機只需更換電動機端蓋改成立式電動機。
在內部的選粉力場改造上，首先改進撒料盤。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，打轉現象，使物料具有較高動能。物料在拋出撒料盤時能以較高的速度撞擊殼體，進行二次分選破碎。再次改進轉子,把原來的轉子改為籠形轉子,這樣易于調節物料的粒徑。
3.1 動力——調速電機
籠式轉子與撒料盤一起安裝在主軸上,主軸由調速電機驅動。分級力場的強度可通過改變電機轉速靈活調節,以改變分級力場中顆粒的受力情況,控制分級的切割粒徑,調節產品的細度與粒度組成。
3.2 立軸——雙支撐系統
選粉機的立軸懸于主機之上,而有效轉動部位懸于選粉機中間,如撒料盤、轉子等,稍有偏心便產生較劇烈的晃動,致使固定軸承頻繁損壞。更換軸承工作量大,費時費力。該機的設計借鑒了立軸破碎機下端設計的經驗,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大小的軸承及支撐與密封裝置,實現雙支撐。應注意結構設計要保證上下軸承同心。
3.3喂料口
因為只有一個進料口，要把物料均勻的分布就需要物料經由多點分料器。將物料分成四路或更多路，分別由四點或多點喂到分散分離室�；旌狭线M入選粉機的進料口，由喂料口喂入，經由多點分料器將物料分成四路或更多路，分別由四點或多點喂到分散分離室，該室是由安裝在轉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，隨著轉子的旋轉，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，成團物料或粗細物料處于懸浮分散狀態，并進行初步的分散分離作用（一級懸浮分散分離）。
3.4進風——導向葉片
在選粉機的進風口使用切向導風葉片，使選粉氣流通過水平切線方向進入選粉室，形成個旋轉渦旋氣流。由于重力的作用，懸浮分散粗細分離的物料在分散狀態下落入到導風葉和轉子之間的分選區（選粉室）內，在分選氣流和轉子旋轉的共同作用下，粉塵顆粒將同時受重力、風力和旋轉離心力的作用，較小顆粒的物料隨氣流進入轉子內（二級分級分離），經由配風室分四路進入旋風筒。
3.5旋風筒
由旋風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出口排出進入循環風機進行內部循環，而該循環氣流中含有超細微粉成品，在循環風機的出口又將該循環氣流的一部分引出送到后續的布袋除塵器進行收塵，對部分難以收集的細粉進行氣固分離（四級微粉和超細粉氣固分離），同時，由于循環氣流中排出了一部分，在粗粉灰斗側面安裝有凈氣進風口，進入一部分凈空氣，一方面對落入到粗粉灰斗中的粗粉料進行再一次的清洗，將粘附在粗顆粒中的細物料再次分離出來，并送到上部選粉室內進行選粉分離（五級細粉分離），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內錐粗粉灰斗收集，通過粗粉（不合格物料）出口排出。該設備氣流由一臺循環風機供給，循環風機將氣流通過一個進風管將氣流送到選粉機進風處，通過一個切向進風導向葉片進行氣體均布，該氣流由下而上旋轉上升，氣流進入籠形轉子與導向葉片的選粉空間內進行分級選粉，由于在循環過程中進出一部分氣流，形成了內部部分循環氣路系統。
3.6內襯的處理——耐磨瓷磚
為防止物料直接沖刷、磨損機殼,選粉機通常裝有鑄石襯板內襯。鑄石襯板在使用過程中,經常由于震動或沖擊而脫落。所以,可采用耐磨瓷磚,改造選粉機的內襯。該方法結構簡便,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
改進后的渦流選粉機的結構如圖3-1所示。出磨物料由選粉機上部加料口喂入,落到與轉子一體的撒料盤上。轉子隨主軸轉動是,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。與旋轉上升的氣流相遇,在選粉室內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,而使氣流中的物料受到較強的離心力,該力的大小可通過改變主軸的轉速來調節。當轉速增大時,該力也增大,此時如保持處理風量一定,則切割粒徑將減少,產品變細;如轉速降低,則產品變粗。在工作中產品的細度可根據其他結構調節控制,如風量、風速等。
選粉機的選粉過程主要分為3個環節,即物料的分散、分級及細粒的分離。為保證選粉機具有良好的分級性能,設計時必須使3個環節得到妥善的解決,即物料充分、均勻分散,穩定的分級力場,機會均等、充分的物料分級和細粒的高效率分離。在設計中我們通過分析計算,以確定系統的主要參數,并依據這些參數進行電機選型,以及主軸、進風管、選粉室、分級圈、撒料盤、細粉出口、粗粉出口、進料口等結構的設計。
3.8改進后的效果
該新型組合式選粉機的特點：
a.選粉效率高,能大幅度提高磨機產量。
b.改善了水泥成品的分布,提高產品質量。
c.操作方便。調節靈活方便,改變細度時只須調節風門和電機的轉速。
d.結構緊湊、采用懸浮分散技術、平面渦流分級技術和內外循環收集技術。
e.投資較省，是目前綜合了各個高效選粉機的優點，并進行了改進發展，采用獨特結構而開發的一種高效選粉機。
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