[机械毕业设计论文]N50高效选粉机设计说明书

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007目目 录录1 前言.12 选粉机总体设计.22.1 选粉机工作原理.22.2 选粉机的细度调节方法.32.3 循环负荷和选粉效率的计算.42.4 工艺平衡计算.53 选粉机结构设计.93.1 壳体的设计.93.2 转子的设计.103.3 带传动的设计.113.4 传动轴的设计.133.5 轴承的选择与校核.153.6 轴承座的设计.163.7 键的强度校核.173.8 螺栓组联接的设计和校核.183.9 支架的设计.204 选粉机的安装与操作.215 结论.22参考文献 .23致谢 .24附录 .25摘摘 要要：O-SEPA 选粉机与传统的离心式、旋风式选粉机相比有如下优势:使用 O-SEPA 选粉机可提高粉磨系统产量 30%50%；降低能耗,提高质量,降低成本，选粉效率高；操作简单,细度调节方便。在我国水泥工业中得到广泛应用。本课题设计的是 N50 O-SEPA 选粉机，主要设计内容有：总体方案设计、粉磨工如需要图纸等资料，联系 QQ1961660126研究成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，正文之后一般应列出参考文献表引文应以原始文献和第一手资料为原则。所有引用别人的观点或文字，无论曾否发表，无论是纸质或电子版，都必须注明出处或加以注释。凡转引文献资料，应如实说明。对已有学术成果的介绍、评论、引用和注释，应力求客观、公允、准确。伪注、伪造、篡改文献和数据等，均属学术不端行为致谢一项科研成果或技术创新,往往不是独自一人可以完成的,还需要各方面的人力,财力,物力的支持和帮助.因此,在许多论文的末尾都列有致谢1) 著录参考文献可盐城工学院本科生毕业设计说明书 20071以反映论文作者的科学态度和论文具有真实、广泛的科学依据，也反映出该论文的起点和深度。2) 著录参考文献能方便地把论文作者的成果与前人的成果区别开来。3) 著录参考文献能起索引作用。4) 著录参考文献有利于节省论文篇幅。01 Brown, H. D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language PedagogyM. Prentice Hall Regents, 1994.02 Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of LearningJ. Educational Reasercher, 1, 1989.03 Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion in Distributed Virtual WorldsJ. Ed-ucational Technology, Sept-Oct, 1995.学位申请者如果能通过规定的课程考试，而论文的审查和答辩合格，那么就给予学位。如果说学位申请者的课程考试通过了，但论文在答辩时被评为不合格，那么就不会授予他学位。有资格申请学位并为申请学位所写的那篇毕业论文就称为学位论文，学士学位论文。学士学位论文既如需要图纸等资料，联系 QQ1961660126是学位论文又是毕业论文中华人民共和国国家标准 VDC 001.81、CB 7713-87号文件给学术论文的定义为：学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科现象、制定新理论的一种手段，旧的科学理论就必然会不断地为新理论推翻。 ” （斯蒂芬梅森）因此，没有创造性，学术论文就没有科学价值。三、三、创造性学术论文在形式上是属于议论文的，但它与一般议论文不同，它必须是有自己的理论系统的，不能只是材料的罗列，应对大量的事实、材料进行分析、研究，使感性认识上升到理性认识。一般来说，学术论文具有论证色彩，或具有论辩色彩。论文的内容必须符合历史唯物主义和唯物辩证法，符合“实事求是” 、 “有的放矢” 、 “既分析又综合” 的科学研究方法。一般普通刊物（省级、国家级）审核时间为一周，高质量的杂志，审核时间为14-20天。核心期刊审核时间一般为4个月，须经过初审、复审、终审三道程序。3.期刊的级别问题。国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国家部门或直属部门。如需要图纸等资料，联系 QQ1961660126艺计算、结构设计等。总体方案设计包括：根据风量及循环负荷、料气比等条件进行分离室、转子等结构方案的选择。粉磨工艺计算包括：按 N50 O-SEPA 选粉机和 300 筒辊磨及其他设备进行圈流粉磨系统的工艺平衡计算、筒辊磨矿渣工艺流程图的绘制。结构设计包括：转子和壳体以及支架的设计、主轴和轴承的设计、传动系统设计、绘制装配图和相关零件图。此 N50 O-SEPA 选粉机用于过程装备与控制工程专业实验室，预置了测试口和控制阀门，另外机架和进料、出料口的设计N50 高效选粉机2均充分考虑实验室的布置，可以满足教学实验和科研工作需要。关键词关键词：N50 O-SEPA 选粉机；粉磨工艺；选粉效率N50 High Efficient ClassifierAbstract: Compared with the centrifugal classifier and the cyclone-type classifier ,O-SEPA classifier has predominances as follows : the yield of grinding system can be increased 30%50% by useing O-SEPA classifier.Reducing the energy exhaust , raiseing quality , depressing cost , high classify efficiency ; simple operation ,the thin degree adjusting expediently . It is used widely in cement industry .This topic is the design of N50 O-SEPA high efficient classifier,the main contents of design include the total project design、the powder grindings technics compute、the structure design,Etc.The total project design includes choicing structure projects of the separate room、rotor by wind content、circulating burden、the materiel and gas ratio.The powder grindings technics compute includes the technics balance compute of the closed circuit grinding system by N50 O-SEPA high efficient classifier、300 horo 盐城工学院本科生毕业设计说明书 20073mill and the other equipments,and the horo mill slag technics flow chart design.The structure design includes rotor 、hull and bracket design、the spindle and the axletree design、the transmission system design、drawing the assembly and the correlative parts drawing.This N50 O-SEPA high efficient classifier is used for Process Equipment and Control Departments lab.There are test meatus and control valves.Otherwise,the bracket and feed-in、feed-out meatus are fit for the labs disposing.It can meet the demands of teaching and scientific research.Key word: N50 O-SEPA high efficient classifier;Powder grindings technics; Classify efficiency.1 前言选粉机是建材、矿物加工、化工、粮食加工、食品、医药等行业粉体制备系统中非常重要的设备之一。随着科技的发展和能源的日趋紧张，各行各业对分级设备提出了更多更高的要求，不仅要求节能和分级效率高，而且要求成品的颗粒级配满足专门的要求。如用于水泥行业的动态分级机就经历了离心式分级机、旋风式分级机和以奥塞帕(O-Sepa)为代表的涡流空气分级机 3 代产品。涡流空气分级机一出现就因其工作稳定、分级效率和精度高、生产能力大而得到了迅猛的发展，并逐渐占据了主导地位1。O-Sepa 选粉机是利用空气动力学中的水平涡流原理对粉体进行分级的分级设备，适用于水泥工业对粉状物料或其它工业中相当的物料进行分级。O-Sepa 选粉机与传统的离心式或旋风式选粉机相比，具有体积小、选粉效率高、成品细度调节方便、产品质量稳定可靠等优点，因而受到广泛使用。它的使用，大大促进了我国圈流粉磨技术的进步。但是，这种选粉机与离心式或旋风式选粉机相比，在结构和系统配置上有很大差别，且技术要求较高。该选粉机系统是集选粉与除尘于一体，它的细N50 高效选粉机4粉(成品)是依靠一、二级除尘设备收集，产量的高低很大程度取决于除尘设备的效果。因此，只有系统配置合理，除尘设备选型正确，才能取得理想效果。本课题是 N50 高效选粉机，来源于机械工程学院过程装备与控制工程实验室建设项目。机械工程学院的过程装备与控制工程专业投资建设一项以前沿粉磨设备和前沿选粉技术为主线的综合教学及科研功能的实验系统。项目将基于 O-SEPA 原理，同时将结合天津院组合选粉机的合理部分。与其他用于实际工程中的涡流高效选粉机相比，具有的相同点是它们工作稳定、分级效率和精度高；而本选粉机用于实验室中，受实验室面积以及高度的限制，体积和高度都不会太大，高度大约在一米七，结构紧凑，这样可以方便学生观察设备的各部分和与其他设备的连接。另外，考虑到教学和科研这两个主要目的，其选粉的粒度可以方便地调节，以满足不同实验条件下的数据记录。设计的总体思路将熟悉此课题的工艺流程、背景、给定参数及要求等，确定电动机功率。根据风量及循环负荷、料气比等条件设计分离室直径，转子直径分离器直径等结构参数。根据此设计的原则和机械设计手册的规定设计具体结构。然后再对设计出来的结构进行强度校核。在设计过程中要注意零件的易加工性、装得上、拆得下、用得起来，另外要考虑到整个机器的安装。所设计的 O-SEPA N50 高效选粉机将满足实验室教学和科研的使用。2 总体方案设计根据设计任务书的要求，设计一台配置在筒辊磨圈流粉磨系统的 O-SEPA 式选粉机，型号为 N50。2.1 选粉机工作原理O-SEPA 式选粉机的工作过程是：物料从管道喂入，经撒料板和缓冲板使颗均匀的扩散，并且被抛入从切向延伸管和进入的选粉气流内。选粉气流（其中大部分可用出磨的含尘气流代替）通过固定的导向叶片被引进选粉区。凭借旋涡流调节叶片及水平隔板，在选粉区内气流稳定均匀，为精确的选粉创造了良好的条件。经过选粉之后，细粉被带出，并加以收集，当粗粉在导向叶片内侧旋转向下时，受到来自含尘气流入口管或二次风入口管下部的气流的冲洗，然后又一次受到三次风的选粉，最后，粗粉从选粉机底部排出。O-SEPA 型选粉机的选粉原理：每个颗粒都能反复多次地经受选粉过程，而且每一个选粉过程都是在力获得精确平衡的条件下进行的，因而颗粒在选粉区内的停留盐城工学院本科生毕业设计说明书 20075时间相当长，而且选粉过程本身是分段地和多方式地进行的。借助于旋涡流调节叶片和水平隔板甚至在大容量的设备内也能形成稳定的水平涡流。由 O-SEPA 选粉机的工作原理决定了工作着的选粉机内颗粒受力特点：颗粒在循环气流作用力 F2，惯性离心力 F1 和重力 G 三力共同作用下进行分级，如图2.1。将该三力分解为互相垂直的三个分力：A）轴向力 Fp：它是上升气流对颗粒的作用力 F2 沿竖直方向分力与颗粒重力 G的合力。若 G 小于 F2 的轴向分力，则轴向合力向上，颗粒脱离撒料盘的运动轨迹是螺旋向上，即颗粒被选走；若 G 大于 F2 的轴向分力，则轴向合力向下，颗粒脱离撒料盘的运动轨迹是螺旋向下并沉降；若 G 等于 F2 的轴向分力，则轴向合力为零，在惯性离心力作用下，颗粒向壳体壁面作水平减速运动，脱离撒料盘后的运动轨迹是在撒料盘平面内近似渐开线，最终于壳体内壁碰撞，瞬时动能为零。又因在贴近壳体内壁处循环气流减弱，即该颗粒在重力作用下沿壳体内壁逐渐下滑沉降。B）切向力 Fa：颗粒随撒料盘旋转和旋转气流一起的圆周运动力。C）径向力 Fr：是物料在撒料盘的旋转过程中所产生的离心惯性力。颗粒在轴向力 Fp 和径向力 Fr 的共同作用下，作倾斜向上或倾斜向下运动。由以上三种力共同作用的结果，形成的颗粒运动情况。1.撒料盘 2.水平隔板 3.调节叶片 4.缓冲板 5.导向叶片 6.细粉排出管 7.主轴 8.喂料管道 9.气流入口管 10.二次风管 11.三次风管图 2-1 O-SEPA 型选粉机示意图及选粉原理图2.2 选粉机的细度调节方法选粉机成品细度可以通过变更各工艺参数及各部尺寸的相互关系来改变。N50 高效选粉机6具体做法有:A）改变上升气流风速: 由文献3中公式 (2-1)2232()()hhmemk wdkDnk式中:，物料密度,kg/ ，气体密度,，g/m3me3m可知,上，气流风速加大,分离粒径，大;风速变小,则分离粒径变小。在生产中要使风速加大可采用以下几种措施 a)，快大风叶转速,，加大风叶尺寸,增加风叶个数。但风叶个数加大到一定数量后不再起作用;b，减少内部阻力,回风叶处通风顺畅，c)减少漏风,粗细粉出料口装锁风阀。B）调整离心力: 离心力，大使成品变细,离心力减小则变粗。影响离心力的是撒料，的大小和转，,撒料盘，大,转速加快,离心力增加。C）变动选粉室内部尺寸: 对新设计调整各部比例尺寸有可能改变成品控制细，。如增加高度,产品，细;降低高度,产品变粗。但在已有的选粉机上变动有困难。 其中转速控制是调节产品细度最灵敏、最方便的措施，应充分发挥转速的调节作用。转速可在规定范围内根据需要任意调节，转速越高细度越细。2.3 循环负荷和选粉效率的计算通常用循环载荷和选粉效率来表示选粉机工作效能好坏的指标。根据文献3:A）循环负荷 L：是指选粉机回料量 G 与成品量 F 之比。L = (2-2)GF用下法：设进入选粉机的料中，在控制筛，筛下料含量 a,选粉机粗粉中（即回料量）在控制筛上，下料含量是 g,选粉机成品（细粉）在控制筛上，下料含量是 f,根据物料平衡，得:A(选粉机喂料量 t/h) = G + F (2-3)A a = G g + F f (2-4) = (2-5)GFfaag L = (2-6)faag由此可知：只要从细粉、粗粉及选粉机进料中取出一定试样进行筛粉，分别测出各自在控制筛上的筛下含量就可算出选粉机的循环负荷。B）选粉效率 ：是指选粉后成品中所含某一粒级的细粉量与选粉机喂料中含有该粒级的细粉量之比的百分数，以下式表示：= 100% (2-7)，与(2-2),(2-3)联立解得FfA a盐城工学院本科生毕业设计说明书 20077 = (2-8)FAagfg = 100% (2-9)agfgfaL 增加意味着通过磨机物料量增加，从而喂入选粉机的物料也增加，选粉机负荷增大，分离就不可能清晰，当然 要降低，从另外意义上说，选粉机回料多，则合格粒度进入到成品中就会少， 就低。如果选粉能力富裕， 高，肯定回料，就少，L 就低,所以 随着 L 的增加而降低。C）循环负荷 L 和选粉效率 的相应值：不是 越高越好，在磨机的粉碎能力与选粉机的选粉能力基本平衡的条件下，在一定范围内适当提高循环负荷就会使通过磨机内物料增加，从而使磨内物料流速加快，增大细磨仓的物料粒度，更加减轻衬垫作用，于是进一步强化磨机粉磨能力，使全套粉磨设备生产能力提高。粉磨水泥时，增加 L 会使回料中所含的水化较慢的 3080 微米颗粒增加，成品中小于30 微米颗粒增加，从而提高水泥的强度。因此适当增大循环负荷是有好处的，但当L 过大时会使磨内物料流速过快，粉磨介质来不及对物料发挥粉碎作用，反而会使颗粒组成过于均匀，小于 30 微米，粒的含量减少,以至使水泥强度下降。因此，选粉机的 和 L 必须有一定的适应值。在实际操作中，对于短磨机，L=300400%，其相应的 为 4050%。管磨机 L=100200%，其相应的 为 5070%。磨机的生产率随循环负荷的增加而增大。如选粉，成品细度不变,，机生产率增大,，环负荷就增加,或磨机的生产率不变，成品细度减小,循环负荷也增加。循环负荷的数量取决于磨机排料中粗级别含量与合，产品含量之比,比值，大即排料愈粗,，循环负荷，大,反过来说，循环负荷愈大,则磨机排料中，级别含量愈高, 磨机中，级别含量也高,因而磨机的粉磨效率也愈高。因为粉磨只对粗级，起作用。但是,选粉效率又随循环负荷的增，而降低。因此,回磨机的循环量中，级别含量变少,也即磨内粗，别含量也变少,磨机的粉磨效率又将降低。所以说粉磨效率也将随选粉，率增加而增加,随选粉效率降低而降低。2.4 工艺平衡计算设计原始数据选粉机规格：N50选粉机形式：O-SEPA产品细度：300m2/kg600m2/kg 可调最大风量：3t/h选粉效率：80%循环负荷：L=5系统阻力0.6kpaA）筒辊磨产量 400/hN50 高效选粉机8令循环负荷 L=5 则物料通过能力为 400（L+1）=2400（/h）B）提升机G提=K(1+L)G (2-10)式中：G提提提升机提升能力，t/h; K提升机提升物料不均衡系数，K=1.2-1.3; L选粉机循环负荷率； G磨机产量，t/h带入数据计算得： G提提= =1.2（1+4）0.5=3 （t/h）提升机设计计算：原始数据：提升能力:2，00kg/h,高度：3000mm功率 N=2.2kw n=47.5rad/s速度 v=1m/s p=0.6103kg/m3设计计算，Q实实=Q/K,选供料不均匀系数 K=1.2Q=K Q实实=1.225=3 （t/h）由于输送粉磨矿渣，查表得 =0.6根据已知条件，选用 D 型斗式提升机由3中公式 i0/a0= Q/3.6pv=3/（3.60.61030.6）=2.3110-3 （m3/m）查表：选取 D160 型斗式提升机，斗宽为 160mm ，S 制法，斗，为 300mm,料斗容积为 1.1010-3 m3/m。输送能力 3.1m3/h（浅斗） ，减速机 JZQ250 主轴转速 47，速比 i=31,电机 Y100L1-4，功率 2.2KWC）选粉机选粉机选粉所需要的空气量 Qa是根据在分级腔内料气浓度来确定的，即每立方米空气内所含的物料量，称为料气浓度比，简称料气比，用 kg/m3表示。对此次设计的 O-SEPA 选粉机而言，其选粉空气量是按料气比 I=1kg/m3确定的。因此选粉空气量可按下式计算：100016.760aAAQII式中 A喂料量，取 A=3(t/h)31000316.716.750.1(/min)601aAAQmII即 3000m3/h，选粉机型号为 N50 O-SEPA。选粉机需用功率的计算：选粉机所需用的功率可按下式（高效选粉机 ）计算 (2-11)Vr撒料盘外直径的圆周速度，m/s；230()(1)720018200arrQ VIPfV S盐城工学院本科生毕业设计说明书 20079f型号系数；转子的阻力系数；I分级腔内的料气比，kg/m3分级气体的单位重量，kg/m3S漩涡叶片的总面积，m2其中 f、S、 查高效选粉机P89 图 3 得到。分别为 f=2.9，S=1，=1.38 =2.848(kw)电动机功率的确定：根据 O-SEPA 选粉机所需的功率 P0，就可按3中公式确定电动机的功率：01aPP (2-12)式中：电机的储备系数，一般取 =0.20.3传动装置的机械效率，皮带传动效率取 =0.92。0110.252.8483.87()0.92apPkw故电动机选择功率：4KW对电机的要求：1.型式：三相异步电动机，竖直放置；2.工作制度：连续工作；3.转速范围：7001400r/minD）电子皮带秤根据筒辊磨的物料通过能力 2400/h，选择 TDG（SK）400。给料量 0.2-4（t/h）可控。E）螺旋输送机螺旋输送机的作用是把由选粉机筛选下的粗粉送回筒辊磨中进行再次粉磨。根据选粉机循环负荷为 5 以及通过量为 3t/h，得：1.2 回粉量=3t/h，所以回粉量为2.5t/h。F）磨机的通风和除尘a）通风的作用冷却磨内物料，改善物料的易磨性。80%以上的能量转变为热能，使磨内物料温度上升，且物料的易磨性随温度上升而降低，因物料温度高会产生静电效应，使物料拈成团，粘附在研磨体和衬板上，降低粉磨效率。23023()(1)72001820050.1 (160.201)1.38(1 0.1)(12.9)(160.201)17200182002.848arrQ VIPfV SkwN50 高效选粉机10及时排除磨内水蒸汽，可降低糊球和阻塞蓖孔现象。消除磨头冒灰，改善环境卫生，减少设备的磨损，同时还可以减少细粉的缓冲垫层作用。因此合理选择通风量有很重要意义。b）磨机需要通风量的计算按磨机容积计算Q=（34）V （m3/min） (2-13)或 Q=（141188）DL （m3/h）式中 V-磨机有效容积，m3； L-磨机有效长度所以 Q= 150 0.31.1=49.5按磨机产量计算：Q=(300 400)G (2-14)式中 G -磨机产量 t/h由磨机产量 G=0.3 0.5 （t/h）得 Q=90 200 （m3/h）采用不同的方法计算出的通风量相差很大。因此，应全面衡量各方面的情况，选择合理的通风量，以求得最佳的经济效率。G）除尘设施为了达到排放标准的要求， ，一般采用两级除尘。第一级多采用旋风除尘器，第二级采用袋式除尘器。本设计采用，旋风，离器+袋收尘,在旋风分离器和袋收尘间，置串并联阀门, 原始数据：选粉通过量2500kg/h ;成品细度 430m2/kg; 风机风量 2500m3/h ; 风压 1800pa =60%得风机功率 P=2.78Qtp/10-7 =2.78(25001800)/0.610-7 =2.085(Kw)或者如下计算：P=DH/102n=(25001800)/(601020.5)=1.5 (Kw)综合以上计算，选定功率 P=1.5( Kw)选定风机为 C4-73-11，转速，800rpm,电机 4kw。 （或选用 9-26 风机）选用 LFX（）4-8 型脉冲袋除尘器。其在风量和产量上满足实验室的要求。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007111.料仓 2.电子皮带秤 3.筒辊磨 4.斗式提升机 5.螺旋输送机 6.O-SEPA 选粉机7.风机 1 8.组合分离器 9.双出风口旋风分离器 10.脉冲袋收尘器 11.风机 2图 2-2 粉磨工艺流程图3 详细的设计3.1 壳体的设计根据 N500 O-SEPA 选粉机的尺寸参数确定 N50 的具体尺寸。选粉室直径DN500:D=1700， 022500/603.67(/ )0.78540.7854 1.7QVm sD (3-1) 取D=556 013000/36000.515,0.78540.7854 4QDmw 1180/1700=0.69选粉机转子直径dz=0.7 D=385mm 取dz=390 N50 高效选粉机12转子高 hz=0.5dz=195 取hz=200对N500，a=700，b=680， 0500/6017.5/,0.7*0.68jQwm sab选粉机进风口ab，取风速wj=18m/s， 203000/36000.046,18jQabmw由hz=200，取a=260，则b=0.046/0.26=0.178，取b=0.18二次风口a=260，b=0.09出风口直径，取风速w=20，对N500，do=800，当量风速vo=500/(600.78540.80.8)=16.57本设计取 vo=16，则出风口直径取 do=0.26m 03000/36000.2575,0.78540.7854 16oQDmw选粉机按功能可分成两大部分，粗细粉分级选粉由选粉机回转部分和壳体完成，细粉与气体分离并被捕集由旋风分离器完成，两部分结构尺寸的其余参数均可由D、d 进行参数优化设计求得. 蜗壳形状的确定图 3-1 蜗壳壳体以 0 点为圆心、278 为半径(选粉室半径)作圆。在 G 点向上做垂线，再做一直线与前一直线相距 90（二次风口宽度 b） ，做其中心线。一次风口的中心线与二次风口的中心线距中心距离基本相等。根据一次风中心线的位置和其宽度 b，做出一次风口，一次风口与选粉室圆相交与 A 点，保留 AB 段。B 点到二次风口右侧距离为OG+GH=OH，在 Y 轴上找一点 O1，O1B=OH，以 O1圆心、OH 为半径作弧与二次风口右侧相切与 C，保留 BC 段。将 GH 段长度补到 OF 上，即 EF=GH。找出一点 O2，使O2E=E 点到一次风口左侧的水平距离。以 O2为圆心、O2E 为半径作弧，与一次风口左侧相切与 F，保留 EF 段。找 O2关于 O 点的对称点 O3，以 O3为圆心、EO3为半径作盐城工学院本科生毕业设计说明书 200713弧，与二次风口左侧相交与 D，保留 DE 段。至此，该蜗壳即被确定下来。3.2 转子的设计为使刚进入选粉机的物料吧被气流带入出风筒，在壳体与转子上设置由迷宫密封，其设计按手册设计。根据选粉室尺寸确定转子的尺寸：转子高 200mm；转子直径 390mm。与传动轴配合的那段，较其他 O-SEPA 的短，因为考虑到下封环会造成一个密闭的空间，故省略掉下封环，所以与轴配合的那段提升至锥封环顶部位置。在轴的最下端为保护螺纹不受粉尘的磨损，设有圆螺母盖。撒料盘为方便更换，用十字槽沉头螺钉固定在转子上部，M1020，4 个。由于转子高度较小，故使用一个分隔板。撑柱由两个作用，一个是在安装是便于支撑，二是固定。撑柱分为两段，中间的分隔板安置在撑柱的阶梯上。撑柱上下端由螺纹。因为转子的转速较快，所以其涡流调整叶片的宽度和数量都不能太大，参考N500 O-SEPA 转子直径与其涡流调整叶片的关系，取叶片尺寸厚宽高=8mm18mm187mm，数量为 16 个，均布。3.3 带传动的设计由于此设计的 O-SEPA 式选粉机直径较小，传动比为 2 左右，故采用皮带传动减速。图 3.1 为传动机构简图。这样设计，结构简单，安装方便。图 3-2 传动机构简图按机械设计中公式:主轴输入功率Pw=P0 (3-2) 为 V 带传动效率，取 92%Pw=492%=3.68（KW）主轴输出转矩：103.689550955073.22()1480PTNMn (3-3)电动机轴输出：N50 高效选粉机1400049550955049.79()960PTNMn将以上算得的运动和动力参数列表如下：表 3-1 运动和动力参数表电动机工作轴转速n（r/min）960480功率 P（kw）43.68转矩 T（NM）49.7973.22传动比 i2效率 0.92已知参数：电动机功率 P=4（KW） ，转速 n=960（r/min） ，传动比 i=2A）确定计算功率 Pc查机械设计表 11.3 KA=1.2 故 PC=KAP=1.24=4.8（KW）B）选择带型号根据 PC=4.8（KW） ，n=960（r/min） ，由图 11.11 初选用 A 型带C）选取带轮基准直径 dd1，dd2由表 11.4 选取小带轮基准直径 dd1=125（mm） （设滑动率 =1%） 21(1)(1 0.01) 125 2247.5()ddddimm (3-4)由表 11.4 取直径系列值 dd2=250（mm）D）验算带速 V 19606.28/60 100060 1000dd nVm s(/ )m s (3-5)在 525（m/s）范围内，带速合适E）确定中心距 a 和带的基准长度 Ld在120120.7()2()ddddddadd范围，初选中心距 400（mm） ，222100120()(250 125)2()2 400(125250)1398.8244 400dddddddLaddmma()mm(3-5)查图 11.10 选取 A 型带的标准长度 Ld=1400（mm）实际中心距盐城工学院本科生毕业设计说明书 20071522121221222()2()8()82 1400(125250)2 1400(125250)8(250 125)8400.6ddddddddLddLddddamm (3-6) =400.6(mm)取 a=401（mm）F）验算小带轮包角 211250 12518057.318057.3162.14120401dddda (3-7)包角适合G）确定带的根数 z因为 dd1=125（mm） ，带速 v=6.28（m/s） ，传动比 i=2，由表 11.6 查得P0=1.38kw由表 11.8 查得 P0=0.11（kw） ，由表 11.10 查得 Ka=0.958，由表 11.11 查得KL=0.96004.82.92()(1.380.11) 0.958 0.96clPzPP K K (3-8)取 z=3 根H）确定初拉力 F0由公式的单根普通 v 带的初拉力为2022.5500(1)4.82.5500(1)0.1 6.283 6.28 0.958209()cPFqvzv kN (3-9)I）计算带轮轴所受压力 FQ0162.142sin2 3 209 sin1238.822QFzF （N ） (3-10)J）传动带的结构设计主动轮采用实心轮结构。根据机械设计手册第 3 卷表 12-1-10 查得，bd=11；hamin=2.75，取 2.9；hfmin=8.7，取 11；e=150.3；fmin=9，min=6，根据轴直径取 32；齿上圆角取 1。因为 dd118，所以 =38。d1=(1.82)d=68；L=(1.52)d=80；d2=da-2(ha+hf+)=130.8。从动轮采用孔板轮结构。根据机械设计手册第 3 卷表 12-1-10 查得，bd=11；hamin=2.75，取 2.9；hfmin=8.7，取 11；e=150.3；fmin=9，min=6；齿上圆角取 1。因为 dd118，所以 =38。孔板的斜度为 1：25；d1=(1.82)N50 高效选粉机16d=60；L=(1.52)d=55；d2=da-2(ha+hf+)=212；d0=(d1+d2)=136。3.4 传动轴的设计传动轴是此皮带传动设计的一个重点，轴的设计关健是轴的强度要符合要求，在尽量节省材料的同时，要保证轴的强度符合设计要求.选择轴的材料及热处理。根据此减速系统对其重量和尺寸无特殊要求，根据资料中的经验，选择常用材料 45钢，调质处理。A）择轴的材料及热处理。 根据此减速系统对其重量和尺寸无特殊要求，根据资料中的经验，选择常用材料 45 钢，调质处理。B）初估轴径安装 V 带轮的轴段，不但受扭矩作用，还要受弯矩作用，A=126103，取A=12033/120 3.68/ 48023.66dAp n (3-11)轴的最小直径取 d24（mm）选择轴承形式。本设计初选用深沟球轴承承受径向力，型号为 6009（GB/T292-1994） 。 ；选用推力球轴承承受轴向力，型号为 51108（BG/T301-1995） 。C）结构设计，如图 2.3J I H G F E D C B A图 3-3 轴的简图a）转子的定位。在轴的下端（A-B 段）要安装圆螺母以托住转子，选取 M30的圆螺母，故此轴段 d 取 30mm。b）与转子配合的轴段，B-C 段，取 d=35mm，与转子配合为 H7/k6，转子的毂孔长 L=180mm，故轴与其配合段长 L=175mm。考虑到此轴段较长，在此开两个位于轴的同一条母线上的键槽，平键截面尺寸为 A 型 bh=108，键长40(GB/T1096-1990)c）轴承的定位。根据轴的受力，选取 6009 深沟球轴承承受径向力，其尺寸为dDB 为 457515。与其配合的轴段的轴径 d1=d2=45(公差为 n6)。上端轴承安装在轴套上(轴套安装在 G-F 段)，采用轴套作轴向定位。按 6009 轴承，由手册确定轴肩处直径 d51mm，轴套底部直径取 57mm。下端轴承采用轴肩和透盖作轴向定位。选取 51108 型推力球轴承承受由轴和转子产生的轴向力。在 F 处下安装此轴承，此段和 G-F 段的表面粗糙度分别为 3.2 和 12.5。d）为了支撑轴及转子的重量，此设计采用螺母承重，而不采用在轴上使用挡圈，因为重量较大，且在转动中可能有一定的振动。螺母使用 M39，螺距 2mm，盐城工学院本科生毕业设计说明书 200717厚 19.5mm（GB6172） 。此轴段，H-G 段，长 L=20mm。螺母将重量传递到轴套上，再由轴套传递到推力球轴承上，最后传递到轴承座上。e）大带轮的定位。大带轮的孔径 d=32mm，与轴配合为 H7/k6，其毂孔长53mm，故轴与其配合段，J-I 段，长 50mm。按轴径选用平键截面尺寸bh=108，键长 40mm(GB/T1096-1990)。f）轴的结构工艺性。取轴端倒角 C1.5。按规定确定各轴肩的圆角半径。下端M30 螺纹处与上端 M39 螺纹处留有退刀槽。D）轴的强度校核：按许用弯曲应力校核轴径a）绘制轴的计算简图转子质量为 45.1kg，轴的质量为 8.3kg。此轴受轴向力与径向力。图 3-4 轴的受力简图b）按拉杆的强度计算查工程力学表 5.1，45 钢许用应力为 190Mpa0.5439M 190NpaMpaA2（45. 1+8. 3）9. 835（）2 (3-12)c）按弯扭合成计算带轮轴所受压力 FQ=1238.8NF=0FA-FQ-FC=0又MC=0MC-MA=0即 FCLCQ=FALAQ其中 LAC=564.5，LBC=106.5 1238.81526.86()564.5106.5288()ACQACACFFFFNFFFN根据第三强度理论：221() CCMTW (3-13)N50 高效选粉机18查机械设计表 19.1：=-1=180Mpa，=-1/00.6W=0.1d3=0.1353=4287.5 (3-14)MC=FCLAC=288458=131.904（NM） (3-15)221131904(0.6 73220)0.032pa4287.5CM()Mpa (3-16)小于所以该轴的弯扭合成强度是足够的3.5 轴承的选择与校核本设计初选用深沟球轴承承受径向力，型号为 6009（GB/T292-1994） 。预期寿命 4500 小时；选用推力球轴承承受轴向力，型号为 51108（BG/T301-1995） ，预期寿命 4500 小时。 A）首先校核两个深沟球轴承。分析得，两轴承只承受径向力。图 3-5 深沟球轴承部件受负荷示意图因为 Fr1Fr2，所以只要校核轴承 1 即可。查机械设计手册第二卷，表 7-2-52，轴承 6009，d=45(mm)，Cr=15.6(KN)，DW=7.144(mm)，Z=15，C0r=12.2(KN)因为该轴承只承受径向力，所以 Fa=0。故20awFizD，0arFF查机械设计手册表 7-2-51：e=0，Fa/Fr=e所以，X=1，Y=0Pr=XFr+YFa=11526.86+0=1526.86(N) (3-17)查表 7-2-87-2-11：fd=1.1，fT=1，fn=0.411，fh=2.08，fm=1.5根据式（3-18） ，r2.08 1.1 1.5P1526.8612749.80.411 1hdmnTf f fCf f (3-18)轴承 6009 的 Cr=15600(N)12749.8(N)，所以选取合适。校核轴承的额定静载荷：P0r=0.6Fr+0.5Fa=0.61526.86=916.116(N)P0rFr，取 P0r=Fr=1526.862687.7(N)，极限转速n=3400r/min502.5r/min，满足要求。计算需要的最小轴向载荷：FaminA（n3/1000）2查表 7-2-91 得 A=0.024，FaminA（n3/1000）2=0.024（700/1000）2=0.01176=11.76(N)轴承在工作中承受的载荷 523.32N 大于 11.76N，轴承不需要预紧。3.6 轴承座的设计轴承座为焊接件，因为轴承座要承受整个主轴和转子的重量，及转子旋转带来的偏心力，所以轴承座上端的圆板要厚一些，设计为 14mm，M124 的螺栓组固定，经计算强度校核符合要求。中间筒体部分受力不大，壁厚选 8mm，为了润滑轴承，在轴承座上部开有一螺纹孔和一光孔，在轴承座上部下端也开有一螺纹孔和一光孔，如图 3-6，以分别润滑上下轴承。图 3-6 轴承座简图轴承座上下内孔壁直径有所选用的轴承直径决定，即 16009 型轴承，其外径为N50 高效选粉机2075mm，其他尺寸按照此设计原则和机械手册要求确定。3.7 键的强度校核此设计所用键分别为：A 型 1040，C 型 1040键材料与轴一样为 45 钢强度条件为2 /2pT dTlkdlk (3-22)T传动的转矩(NM)d轴直径(mm)l键接触长度(mm)，A 型键：l=L-b，C 型键 l=L-b/2k键与轮毂接触的高度，kh/2(mm)p许用挤压应力(Mpa)查表：p=60(Mpa)A）校核键 A 型 104040 1030lLbmm8422hkmm22 7322034.876035 30 4ppTMpaMpadlk ()Mpa所以键强度足够B）校核键 C 型 104010403522blL8422hkmm22 7322029.896035 35 4ppTMpaMpadlk ()Mpa所以键强度足够3.8 螺栓组联接的设计和校核螺栓组联接的结构设计结构设计的主要目的于合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式。螺栓组联接结构设计的基本原则是：尽可能使各螺栓或联接接合面间受力均匀，便于加工和安装。具体设计时，应综合考虑以下几个方面的问题：A）联接接合面的几何形状必须与整台机的结构协调一致，且尽量设计成轴对称的简单几何形状。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200721B）螺栓的布置应使各螺栓受力尽可能均等。C）螺栓的排列应有合理的间距和边距，以便保证联接的紧密性和必要的扳手空间。D）分布在同一圆周上的螺栓数目应取成 4、6、8 等偶数，以便分度和划线。E）为避免螺栓受附加弯曲应力，螺栓头、螺母与被联接件的接触表面均应平整，螺纹孔轴线与被联接件各承压面应保持垂直。根据以上设计原则，设计螺栓组联接结构如下：图 3-7 螺栓组联接螺栓组联接的强度校核A）失效形式承受轴向拉力的普通螺栓联接，在静载荷作用下，其主要失效形式是螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或断裂；在变载荷作用下，其主要失效形式是螺纹部们或尺寸过渡部们发生疲劳断裂。对于承受挤压和剪切作用的纹制孔用螺栓联接，主要失效形式是螺栓杆的剪断或螺栓杆与孔壁材料中强度较弱者的压溃。其设计淮则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。根据以上设计原则，设计螺栓组联接结构如下：B）组受力分析横向载荷力 FR=FB=3421.4(N)该螺栓组联接仅受横向载荷作用C）定单个螺栓的工作载荷FR作用下各螺栓所受横向载荷3421.4855.354RFFNZ()N (3-23)按结合面数 m=1，取 f=1.0，ks 取 1.1，则单个螺栓的预紧力01.1 855.35940.891 1.0sK FFNmf()N (3-24)D）强度计算许用拉应力选 4.8 级螺栓，s=320(Mpa)，查机械设计表 15.6，不控制预紧力，初估N50 高效选粉机22d=1020mm.查表 15.8，s 取 3.2 1003.2sMpa ()Mpa (3-25)计算螺栓直径04 1.34 1.3 940.893.95 100Fdmm (3-26)考虑到转子旋转时可能产生的振动，选 M12，强度满足E）校核结合面上的挤压应力要求上端接全面间不出现缝隙，下端接合面不被压溃a)结合面面积 A22222()(150110 )32672.6ARrmm (3-27)b)结合面下端不压溃0.80.8 320256psMpa (3-28)0max4 940.8900.11532672.6ppzFMMpaAW (3-29)c)结合面上端不开缝0min4 940.8900.115032672.6pzFMMpaAW (3-30)所以此螺栓组联接合格。3.9 支架的设计由于该 N50 型 O-SEPA 选粉机的重量较小，故不采用将壳体即转子部分支撑在水泥台上的办法，而采用将重量都施加在由角钢、槽钢制成的支架上面。蜗壳上一二次风口上焊有角钢（两侧面） ，在蜗壳的底板上也焊有两角钢（前后） ，再将这四个角钢安装在支架上，此部分支架根据这四个角钢来设计。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200723图 3-8 支架的简图转子重量的施加：在支架的上部有一小支架，小支架上有一块钢板，以此来承受转子及其轴的重量。电机重量的施加：根据带轮的高度来设计此部分支架的高度，图 3-9 电机支架简图在上部亦有一钢板来承受电机的重量。考虑到 V 带的张紧，此部分支架被设计成可以在左右方向通过螺钉移动的形式。在整个支架的下部，即支撑腿部分，设有加强角铁，其形状为交叉。考虑到选粉之后粗粉下料的问题，在前部就为设置加强角铁，以免阻挡粗粉的输送。4 选粉机的安装与操作A）装配前，轴承内应涂适量的 2#二硫化铜复合钙基润滑脂。B）密封可靠，不得有漏油现象。C）减速器支架的腿不能防碍卡壳联轴器的传动。D）装配时可刮修轴承座，使上下轴承的不同心度不大于 0.005mm.E）传动装置中，各带轮轴线应相互平行，各带轮相对应的 V 型槽的对称平面应重合，误差不得超过 20。F）带传动装置应加防护置，并应能保证通风.安装顺序见此方框图N50 高效选粉机24基准放线固定基础垫板临时安放转子及灰斗安装弯管传动部分主轴及转子皮带轮固定灰斗各个管路图 4-1 安装顺序方框图开车前的检查：1.转子盘动平稳，无卡滞现象；2.润滑系统的仪表石佛齐全、设置正确，管路是否畅通，回油是否正常；3.主电机的转向是否正确无误。开车顺序：1.开启收尘器及其系统风机，风机的调节阀应该逐渐开大；2.开动O-SEPA 选粉机；3.开动粉磨设备的输送设备；4.开动粉磨设备 5.开动粉磨设备的喂料系统。停车顺序：与开车顺序相反。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007255 结论本课题为 N50 高效选粉机，将主要用于机械工程学院的过程装备与控制工程实验室建设项目，提出了较为切合实际的设计方案，并对传动、回转等部件进行了设计：A）在传动部件方面: 采用两级 V 带传动，电动机为立式电动机,电机配用125mm，带轮，并由 250mm 皮带轮与选粉机主轴联接成一体运转的方案。避免了传动部分因采用齿轮箱造成齿轮啮合不好,产生噪音,振动大,易，件使用寿，短,维，工作量大,维修费，高等传动缺陷，题,使得不仅使用价格降低，维修量减小,运行成本降低,机械可，性提高,而且，方便安装与更换，B）在回转部件方面: 考虑到转子的转速较快，故涡流调整叶片不能设计得太宽且太多。在参考了其他选粉机的转子的尺寸之后，将本设计的叶片尺寸做了相应调整，以解决选粉效果不好的问题，并且在转子结构上做了优化，是结构更加合理。C）此 N50 选粉机为最小型号的 O-SEPA 选粉机。在壳体上设有测试管。在支架、进料口的设计上均考虑到了整个实验室的布置，可以满足教学实验的需要。设计中尚存在一些不足之处，如分级力场不稳定；喂料口过小，会产生物料易在此堵住的现象；物料分散不均匀,不充分；一次、二次风，尺寸不适合等问题，我将以此作为改进的方向。N50 高效选粉机26参参 考考 文文 献献1张宇,刘家祥,杨儒.涡流空气分级机回顾与展望J.期中国粉体技术，2003,(5):37-41.2刘家祥，徐德龙，徐通模.改进涡流分级机转笼通道结构提高分级性能J.西安建筑科技大学学报 ，1999，(3):18-20.3江旭昌.高效选粉机Z.国家建材局技术情报研究所,1993,(5):12-13.4赵孝昆.综合评价0-SEPA高效选粉机J.新世纪水泥导报，2004， （3）:22-24.5王仲春 .水泥工业粉磨工艺技术 M.中国建材工业出版 社，2000,6.6江旭昌.选粉机的发展与高效选粉机的诞生(二)J.中国建材装备,1996,(10):10-12.7江旭昌 .高效选粉机 Z.国家建材局技术情报研究所,1993,(9):27-30.8刘平成 .K型内循环选粉机的原理及其应用J.四川水泥 ,2005,(4):25-27.9王磊明，陈滔.O - SEPA高效涡流选粉机的应用和发展J.江西建材，2006,(2):16-19.10倪文龙 .双出风口旋风分离器的研究与应用J.矿山机械 ，2006,(10):52-55.11朱昆泉，许林发 .建材机械工程手册 M.武汉 : 武汉工业大学出版社， 2000,7.12李朝宗.XW-300高效涡流选粉机的应用J.中国建材装备,1996,(3):12-23.13李朝宗.O-Sepa选粉机的结构及作业特点(一)J.中国建材装备,1994,(2):10-21.盐城工学院本科生毕业设计说明书 200727致致 谢谢首先，我要感谢这四年来所有教过我的老师，没有他们的辛勤教导就没有我今天的成就。另外我要感谢我的指导老师倪文龙。在这一学期里，他带我们去工厂实习，丰富了我的社会阅历，同时对我的毕业设计进行了大量的指导，我的每一个进步都离不开他的细心教导。倪老师渊博的知识、严谨的治学态度和平易近人的高尚品德都给我留下了深刻印象，这些将是今后我人生道路上的一笔珍贵财富。在此谨向倪文龙老师致以最诚挚的感谢。我还衷心感谢咸斌老师，董超及同组其他人员，平时与他们的探讨和交流中，我获得了很多启示，对我受益匪浅。我感谢在设计期间所有给予过我帮助和支持的老师和同学。最后，向百忙中抽出时间来参加我的毕业设计答辩的各位老师表示衷心的感谢。N50 高效选粉机28附 录1. N50 选粉机总装 N50.00 A02. 转子部装图 N50.01 A13. 圆螺母盖 N50.01-01 A44. 轴承座 N50.01-02 A25. 油管 N50.01-03 A46. 油管 2 N50.01-04 A47. 大动轮 N50.01-05 A38. 轴承透盖（上） N50.01-06 A49. 轴套 N50.01-07 A410. 轴 N50.01-08 A211. 轴承透盖（下） N50.01-09 A412. 轴承透盖（下）压板 N50.01-10 A413. 笼型转子部装 N50.01.01 A214. 转子 N50.01