离心式选粉机立轴结构设计

5m离心式选粉机立轴结构设计 摘要近10年来，水泥工业的蓬勃发展，带来了水泥工艺、装备的更新换代。水泥圈流生产在全国 8 000多家水泥厂中已经占有相当大的比重，保守估计已过5成。其中又有近半数厂家使用着离心式选粉机，由于离心式选粉机结构、工艺简单，不必使用风机及收尘系统，一次性投资较小，与开流系统相比，效益显著。本课题主要是立轴的结构设计，特别是大小风叶和撒料盘的的结构设计。对于大小风叶主要改进了风叶座的尺寸和形状，是它更加符合人们的需求。对于撒料盘主要是将平盘型撒料盘改为径向带凸棱式撒料盘，又增加了撞击导料板。这种改进既保留了原有选粉机的设备较轻，结构简单，占用空间较小的优点，又改变了原选粉机效率低的缺点。本次设计本着结合理论知识，尊重实践，即做到理论联系实际，去弊存优，增强功能而设计的新型产品。关键词：立轴，撒料盘，新型，改进 Design the structural of vertical shaft on the 5m conversion of centrifugal separator ABSTRACT This title comes from the tabled. The cement industrys alfaromeo bring about the cement technology and equipment upgrading. The flow of production in the country around 8 000 families in the cement factory has been quite a large share of the past five. And nearly half of the use of the structure, plain, without the use of the blower and the dust of the system. Disposable capital of the smaller and open the workflow system. Remarkable results. My job is design the structure of the vertical shaft, in particular the big and small fan blades and scatters material plate. I improved the seat of fan blades size and contour. They are fit of peoples habit. Mainly flat dishes of type let go material increase and assist wind leaf one by one. The improvement keep former to have person who selects power is equipment relatively light structure simple, take space position less and charge former power selecting weak shortcoming,peally it is the odds with the community or the leadership type that selects once of the power machine to be improve greatly. In a word, this improvement in-line with combining the books, respect practice. Accomplish theory integrates with practice, it goes fraud deposit excellent it strengthens the function. Because time urges dark greenly, the knowledge level is limited, the mistakes and slipping unavoidably. Hope criticism. KEY WORDS： Vertical shaft， Scatters material plate, Novel, Improve 目录前言 . 1第 1章离心式选粉机的基本知识 . 4 1.1 离心式选粉机的构造与工作原理. 4 1.2 选粉细度调节 . 10第 2章离心式选粉机工艺参数 . 12 2.1 基本工艺参数 . 12 2.1.1 主要工艺尺寸. 12 2.1.2 生产能力 . 12 2.1.3 主轴转速 . 13 2.1.4 功率 . 13第 3章离心式选粉机立轴结构设计 . 14 3.1 立轴的设计 . 14 3.1.1 确定轴的最小直径. 14 3.1.2 确定轴上各标准件的规格 . 15 3.1.3 轴的校核 . 15 3.1.4 检验键的强度. 20 3.1.5 检验轴承的寿命 . 20第 4章离心式选粉机零部件结构设计 . 22 4.1 减速箱箱体结构设计. 22 4.2 风叶座底座设计. 23 4.3 风叶座结构设计. 24 4.4 撒料盘结构设计. 24第 5章离心式选粉机的相关调整 . 26 5.1 小风叶的调整 . 26 5.2 大风叶的调整 . 26 5.3 隔风板的调整 . 26 5.4 风口的调整 . 27 5.5 主轴的调整 . 27第 6章选粉机的维护修理 . 28 6.1 安装要求： . 28 6.2 锥齿轮安装及其运转中的技术要求：. 28 6.3 壳体和回转部分的安装要求： . 29 6.4 检修调整 . 29 6.4.1 选粉机内部主要磨损件的修理： . 30 6.4.2 滚动轴承的拆卸修理 . 30 6.4.3 大小锥齿轮装配间隙的调整 . 30 6.5 操作维护 . 31 6.5.1 选粉机允许运转调价和运转过程中的严重缺陷程度： . 31 6.5.2 启动前和运转中的检查工作：. 31 6.5.3 润滑工作 . 32 6.5.4 故障原因及处理办法： . 32第 7章结论 . 35参考文献 . 36致谢. 37 前言一、选粉机的发展前景在现代的建材行业的挤压粉磨系统中，选粉机是其重要组成部分。随着新型干法窑的发展，水泥工业生产中的热耗有了大幅度的下降，而电耗反而有所上升。因此如何降低水泥生产占电耗的 65%70%的磨机粉磨作用的电耗，已经成为当今水泥工作者极为关注的课题，也是节能的重要课题，并已经研发出挤压磨、新型立磨、高细磨和高效选粉机等机电设备，取得了降低粉磨电耗的效果。节能高效已经成为设备改革的一大趋势。仅就选粉机而言，各国水泥开发部对选粉机都作了大量的研究工作，并相继推出了各自的新型高效选粉机。如日本小野田的 O-Sepa选粉机，三菱的 MDS型选粉机，FLS的 sepa型，西德伯利鸠斯的 caropol型，石川岛公司的 SD型，西德洪堡公司维达格的 ZVB-J型等，可谓是品种繁多，功能各自有各自的优点，我国对 O-sepa选粉机也作了技术引进。新型选粉机的特点可归纳如下：（1）在选粉机结构中采用新的物料分散装置，使入选粉机的物料能得到良好的分散度，提高值，是粗细颗粒均匀分散；（2）在选粉机内部控制空气流动方向的装置，尽力减小涡流对选粉机的干扰；（3）扩大选粉机粗细分离能力和区域部位，延长物料分选时间；（4）在生产工艺中引入新的热风和冷风，使之减小物料的内循环，使选粉机具有烘干生料，冷却水泥，还有微粉碎的功能；（5）在分离上是使静态和动态选粉装置组成为一体化，称之为组合机型，以简化流程。总之，都是为了提高选粉机效率，选出需要的分级产品，减小设备重量，简化流程以减低消耗，提高产量，有益于高效化、组合化发展。二、离心式选粉机的介绍及发展前景离心式选粉机是物料选粉机的必备设备，广泛用于水泥厂粉磨的闭路系统中。它结构比较紧凑，功率消耗比较低，操作方便，分级、鼓风及收尘设备全部都包含在选粉机内。然而离心式选粉机也存在较多缺点：机内用来产生循环气流的大风叶由于同浓度较大的粉尘接触，磨损严重；撒料盘旋转时依靠物料的重力向物料传递动能，由于粉尘的特殊性以及内筒中气流的影响，物料得不到理想的速度，甚至有的大团粉料（物料水分过大）从撒料盘边缘滑落，影响均匀性，明显降低了选粉效率。针对离心式选粉机撒料盘这一缺点，特改平板式撒料盘也就是径向带凸棱的撒料盘。这种径向带凸棱的平板式撒料盘在旋转过程中，使粒子速度增加了径向分力，非常有利于分级，提高了选粉率，改进后有下面优点：（1）撒料盘采用径向带凸棱的，提高了粒子的分级，提高了选粉率；（2）内部壳体装有导料板；（3）调整了选粉区和提升区的位置，重点是提高了选粉区的能力；（4）内部的主辅风叶匹配进行了重新组合，提高了粒子分级分散能力。以上可以说是几个优点，但这种选粉机缺点和问题也是存在的。首先，离心式选粉机在选粉过程中实际是干扰沉降，如何降低选粉浓度可减少干扰沉降的影响，使分离清晰，根据资料和别人的实验我发现了选粉效率随着选粉浓度的降低而提高，但有一个转折点，在一定范围内影响很小。为要降低选粉浓度的一个办法就是扩大规格，这当然不是分本措施，另一个办法是增加循环风量，但增加风量后使上升风速提高，成品将变粗，为了保持细度不变，就该增加小风叶的作用，提高小风叶的转速或增加小风叶的数量，在安装，操作中用降低风量的办法来减小细变的做法是不妥的，这将降低效率，再由于选粉机的大风叶和小风叶作用正好相反，所以用统一调节转速的办法改变细度效果不大。为此发展了大小风叶分别传动的离心式选粉机，大风叶满足风量，小风叶适应细度调整，这样单位面积的能力和选粉小路均有所提高，但由于结构太复杂，后来很少采用。为了减少选粉区浓度，减小回风所带粉尘也是很有效的措施，但是这一点在离心式选粉机上很难做到，此外离心式选粉机从选粉机理上也有两个根本缺点：（1）选粉机存在着风速梯度，由于风速不同，使分离粒径不均匀，高速处会把过粗的颗粒带出来；（2）边壁效应的影响，将使微细颗粒随粒一起碰壁而降落。这将造成细粉中含有粗粒，粗粒中含有细粒的不利情况，这都是离心式选粉机自身不能克服的缺点，只有让位于高效笼式选粉机了。速度梯度和边壁效应随着世界工业技术的发展，虽有新型效率选粉机的不断涌现，但国内离心式选粉机仍占统治地位，新型选粉机除在个别结构上较之有所改进外，就其空气分级最核心的撒料盘结构及转子结构上也有较大改进，但并没有根本上有变化，分级理论也没实现飞跃。因此进一步讨论新的分级方法是研制新型选粉机的一个关键。第1章离心式选粉机的基本知识 1.1离心式选粉机的构造与工作原理下图是f5m离心式选粉机的简图。它主要由传动部分、立轴部分、壳体和控制板调节机构等组成。图 1.1 5000离心式选粉机 1进料口；2主风叶；3辅助风叶；4控制板；5撒料盘；6回风叶； 7细粉室；8粗粉室；9细粉出口；10粗粉出口 (1) 壳体壳体由顶盖和内外壳体组成。顶盖结构是以槽钢板为主的梁架结构件。梁架中部是支承整个回转部分基座的基础架，梁架的一侧是支承电动机的滑轨基础架。顶盖板用 46mm钢板制成。盖板的一侧设有人孔门。外壳由上部筒体和下部锥体组装而成。下部锥体的溜角为 60，下口直径为 400mm。内壳也是由上部筒体和下部锥体组装而成。上部筒体的顶部有一圈固定的挡风板。下部锥体的中段装有一圈与圆周切线成 60相交的回风叶，其数为 64片(或 72片)。下部锥体的下口与出料管相连接，出料管的溜角为 60。选粉机外壳有四个铸铁底座用螺栓与基础相连接。 (2) 传动部分传动部分包括电动机、三角皮带轮和减速装置。电动机通过三角皮带带动齿轮箱内的一对圆锥齿轮而使立轴回转。 f5m离心式选粉机配用的电动机功率为 75kW，转速为 985r/min。电动机出轴端装有 D型三角皮带轮，通过 7根 D型三角皮带与选粉机横轴轴端的三角皮带轮相连动。 (3) 立轴部分立轴部分是选粉机的主体，处于选粉机中央的立轴 8是用 45号碳素钢经热处理加工而成。立轴的上端部装有滚动轴 27，系单列圆锥滚子轴承。该轴承装在上轴承座 22内，它承受立轴的全部负荷。可以通过旋动轴承调整螺母 23将立轴作上下位移，以便调整立轴上大锥齿轮 21与小锥齿轮 20齿的啮合间隙。大、小锥齿轮被密封在齿轮箱 30内，箱内加入一定数量的润滑油，齿轮在运转中借助油的飞溅而润滑。齿轮箱固定在机架座 29上。立轴的下部装有下部滚动轴承 10，该轴承系单列向心短圆柱滚子轴承，它通过下轴承座 11固定在机架座上。立轴的下端装有撒料盘毂 1，用螺母 31锁紧。撒料盘 2用螺栓连接在撒料盘毂上。风叶座 4固定在撒料盘毂上。风叶座上部装有主风叶 9。主风叶全部装上为 12片。风叶座的下部装有辅助风叶盘和辅助风叶 5。辅助风叶全部装上为 36片(或 48片)。风叶座与立轴之间装设下料斗 32。立轴在下料斗的一段上，装有衬套 6，以保护立轴不受磨损。下料斗与风叶座之间装有密封涨圈 7。图 1.2离心式选粉机传动部分和回转部分结构图 1撒料盘毂； 2撒料盘； 3撒料盘架子护板； 4风叶座； 5辅助风叶； 6衬套； 7涨圈； 8立轴； 9主风叶； 10下部轴承； 11、22轴承座； 12精钢梁架； 13横轴； 14端盖； 15锁紧螺母； 16、19轴承； 17轴承套； 18垫片； 20小锥齿轮； 21大锥齿轮； 23 调整螺母； 24轴承盖； 25轴承轴心螺母； 26销子； 27上部轴承； 28传动轴座； 29 机架座；30齿轮箱；31撒料盘螺母；32下料斗 (4) 控制板调节机构如图 11.4所示，紧贴在内壳固定挡风板 1上的一圈控制板 2共有 16块，它与调节杆 3连接一体。调节杆穿过外壳 6支承在压盖座 7和支座 10上。支架 8焊接在外壳体上。调节杆的端部丝杆配有手轮螺母 11，转动手轮可将控制板推进或拉出。离心式选粉机的工作是利用选粉机立轴上的主风叶以一定转速回转产生的内部循环气流，使不同大小的物料颗粒因沉降速度的差别而被分离。图 1.3离心式选粉机控制板调节机构 1挡风板；2控制板；3调节杆；4螺栓；5固定座；6外壳；7压盖座；8支架；9套筒；10支座；11手轮螺母；12螺母图 1.4颗粒在选粉机内的运动 (a) 颗粒受力情况；(b) 颗粒运动情况在离心式选粉机内，颗粒重力的影响可略去不计。由于撒料盘的旋转作用，颗粒在水平方向所受到的剩余惯性离心力为： 2 FCD =6 p (d pp 3 r -)r r u p （1.1)式中 CDF剩余惯性离心力，N； up撒料盘边的颗粒圆周速度，m/s； r撒料盘半径，m。在垂直方向上，气流对颗粒的作用 R = x4 p d p 2 r 2 u f 2 (1.2) 图 1.5粉料在选粉机内的分级式中 R垂直方向气流对颗粒的作用，N； uf空气向上流速，m/s。合力方向决定颗粒走向， R FCD =tana （1.3）从上述三式可解得： 3xrru 2fd = tan a (1.4) pi 4(rp -r)u 2p 对于一定的选粉机处理一定物料时，式（1.4）尚可化简为： 2 d pi =k x u 2f （1.5）rn 式中 n主轴转数，r/min； k常数。式（1.4）及式(1.5)为离心式选粉机的分级界限公式。大于 dpi的颗粒将碰撞于内壳的内壁或挡风板上面，在内壳空间降落，作为粗粉排出。小于 dpi的颗粒刚被气流带出，经大风叶进入内外壳的环形空间，在重力作用下沉降，成为细粉排出。因此，分级界限尺寸一定程度上也反映了产品细度。显然，分级界限尺寸增大，则产品变粗；反之，产品则变细。分级界限尺寸的大小主要是通过调整气流的上升和旋转速度以及增减小风叶的作用来实现。 1、增加转子转速或增多大风叶，都会使上升气流速度增大，使细粉的细度下降；反之，则可提高细粉的细度。 2、改变回风叶的角度，会影响到旋转气流速度，回风叶片偏向内筒壁时，叶片之间通道缩小，旋转速度增加，则可提高细粉的细度；反之，则会降低细粉的细度。3、增加风叶数目，旋转栅栏的作用加强，可增加撞击颗粒次数，有利于颗粒分离出来，可提高细粉的细度。当增加轮子转速时，亦会使小风叶撞击颗粒的次数增加，但是大风叶所引起的上升气流速度增加较为显著，因而总的还是使得细粉的细度下降。 4、当挡风板向里推时，上升气流的折流增大，可提高细粉的细度；反之，细粉的细度则降低。增减大小风叶时，必须按直径方向成对增减，以保持转子的平衡。改变转子转速和大小风叶的数目，对细度调整幅度较小。调整挡风板位置比较方便且效果较好,至于正确的调节幅度要通过实际生产经验来确定。 1.2选粉细度调节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。具体做法有下列几点。（1）改变上升气流风速由以上公式可知，上升气流风速加大，分离粒径变大，风速变小，则分离粒径变小。在生产中要使风速加大可以a.加快大风叶转速，或加大风叶尺寸、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。如有撒料盘罩子应去除，该罩子不仅增加阻力，而且还影响小风叶的作用。c.减少漏风，粗细粉出料口装锁风阀。根据实际生产情况两处出料口均是正压，如不锁风，则很大一部分由此处漏掉，起不到循环作用，使内部选粉室的上升气流速度降低。（2）调整离心力离心力加大使成品变细，离心力减小则变粗。影响离心力的一是撒料盘的大小和转速，撒料盘增大，转速加快，离心力增加。二是小风叶大小、转速和数量。小风叶增大，转速加快，能增强颗粒由撒料盘获得的离心力。特别是小风叶还起屏障作用，阻挡颗粒的通过。因此小风叶数量的调整对细度特别敏感。一般增加一对小风叶，细度可降低0.8%左右；减少一对小风叶，细度增加 0.8%左右。（3）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度。如增加高度产品变细，降低高度产品变粗。但在已有的选粉机上变动有困难，但拉开或推进平板起类似的作用。拉开使细度变粗，推进使细度变细。但这一措施，仅能起微调作用。第2章离心式选粉机工艺参数 2.1基本工艺参数 2.1.1主要工艺尺寸选粉机内相关的工艺尺寸，将影响选粉机的选粉性能，不同型号的选粉机为适应不同的工艺要求，其各部分的相对尺寸比例也不相同，但由于选粉机的因素较多，灵活应性较大，我们可以寻求一个统一的基本尺寸作为设计和生产中调整的依据，在配合可变的其他工艺参数，就能满足不同的需要。选粉机各部分相对尺寸可以看作直径的函数，并且可以视为简单的函数关系，可建议选粉机的主要尺寸比例关系为下表，各部分结构见图 1 各部分尺寸名称符号比例实际尺寸内壳体内径 di 0.7D 3500 主风叶内径 d1 0.7D 3500 主风叶宽度 b1 0.1D 500 辅助风叶外径 d2 0.5D 2500 撒料盘外径 d3 0.33D 1650 副主风叶宽度 b2 0.045D 225 小风叶到底风板 h1 0.11D 550 小风叶到隔风板 h2 0.15D 750 表 2-1 离心式选粉机主要尺寸比例关系以上数据时根据经验所得 ,若有特殊需要，可以做适当的调整。 2.1.2生产能力影响选粉机生产能力的因素很多，例如，选粉机的结构、尺寸、转速、物料性质和产品细度灯，都可以影响选粉机的生产能力。有经验公式得 Q = KD2.65 （2.1） 52.65 =0.85=60.5 K系数，此处为 0.85 2.1.3主轴转速选粉机主轴转速快慢影响到循环风量的改变及选粉区气流上升速度，从而还影响选粉机生产能力，功率，选粉效率，一般离心式选粉机的转速 n和直径 D的乘积在 600900 r / min的范围，即 nD =600 900 取 n=180 r / min 2.1.4功率离心式选粉机的功率可按经验公式计算 K = KD2.4 (2.2) =1.5852.4 = 75KW 以上就是离心式选粉机的各种工艺尺寸，在设计离心式选粉机是主要的参考数据，这次设计也是以这些数据为基础在原来的基础上改进部分尺寸从而达到要求的目的。这些数据是经验所得，所以更加接近实际生产，所以也是工业生产的参考数据。第3章离心式选粉机立轴结构设计 3.1立轴的设计 3.1.1确定轴的最小直径 1、确定轴的最小直径立轴的传递功率为 P = 0.9 D2.75 （ 3.1） =75KW 查有关资料可得离心式选粉机的实耗功率为 60KW 所以由公式 dmin =3 Pn （ 3.2）可得 dmin = 126mm 由于轴上的传递功率主要是在齿轮处，所以此处的直径即为最小直径，因为此处有连接键槽，所以要扩大轴径，所以 dmin =160mm。 2、确定轴的各段直径和长度轴上依次要安装销轴、轴承、大锥齿轮、轴套、轴承、撒料盘毂、螺纹等，所以确定各段长度和直径如下图：图 3.1 主轴的尺寸图 3、选择轴的材料：该轴传动中小功率，并且转速不高，选用 45钢，调质处理。其力学性能由机械手册可得 db =640MPa ， ds =355MPa ，d-1 =275MPa ，t-1 =155MPa ，s-1=60MPa ，t s =20MPa ，yd =0.2 ，yt =0.1 ， A =115。 3.1.2确定轴上各标准件的规格 1、选键：根据轴和齿轮的结构选取平键 C2070；根据轴和撒料盘毂的结构配合选取 C18100. 2、选轴承：上部轴承因为要承受轴向力和整个主轴系统的重量，所以选择圆锥滚子轴承比较好，故根据轴的直径可选择 32928型号的圆锥滚子轴承；下部轴承因为不需要承受径向力，只需要承受轴的重量，故选用 1218型号的轴承，还可以起到调心的作用。 3、选销轴：根据销轴要承受整个立轴系统的重量，所以要选择销轴，由于销轴不需要承受径向力和轴向力，只承受静止力，所以经校验得选择 30165的销轴，在销轴的另一端选用 8m650的圆锥销。 3.1.3轴的校核 1、受力分析：轴传递的转矩为 6P 6T1 = 9.55 10 = 3.016 10N （3.3）n 齿轮的圆周力为 2T 4Ft = d11 =1.98 10N （3.4）齿轮的径向力为 tana F = 0.73 10N r Ft cosb n =4 （3.5）齿轮的轴向力4Fa = F tan t b = 0.321 10N 螺纹处的圆周力为 F0= 2483N 2、求支反力（ 1）在水平面的支反力由 min0得 Rd1BZab)raaFF+-+（=0= 2 RBZ =490N 由 Z = 0 得 R = F -R =1769NAZ r BZ （ 2）在垂直平面内的支反力由图可知 RAY = RBY = 1 Ft =306N 2 （ 3）由 F0的作用，在支点 AB处的支反力 MB = F0 + RA0 = 512N （ 4）合成支反力 R = R 2 + R 2 = 6175NA AZ AY 22RB = RBZ + RBY =8220N 3、轴的强度计算：（ 1）按强度合成强度条件计算 计算弯矩画弯矩图：由于齿轮的作用力在水平平面则 M DZ = R a =1415. AZ Nmm d1 DZ = M -Fa =3915. M DZ Nmm 2 由于齿轮的作用力在垂直平面的弯矩图 M DY = R a = 245040. AY Nmm （ 3.6）（ 3.7） （ 3.8）（ 3.9）（ 3.10）（ 3.11） （ 3.12） （ 3.13）(3.14) 由齿轮作用力合成在 D面得最大弯矩 22M = M + M = 282971. N mm (3.15) D DZ DY 由于 F0的作用力做出的弯矩图 M = FC =422110. N mm B00 该弯矩图的作用平面不定但当其与上述合成弯矩图共面是是危险情况，这时其弯矩图为二者之和，如截面 D的最大弯矩为 M = M + M = 49402. N mm (3.16) DDD0 画出弯矩图 T1 = 620750. N mm 校核轴的强度，选择计算弯矩 Mca = M 2 +(aT )3 较大，轴的直径较小的抽剖面校核计算，这里以截面 D计算弯矩最大，截面 E计算弯矩亦较大，轴径较小，确定校核比两截面，转矩按脉动变化计算： 10 MD 2 + (aT )3 D 3 = 35.2 MPa (3.17) s = dD 10 M 2 + (aT )3 EE 31 = 42.6 MPa (3.18) s = dD 由s s =60MPa可知，在 D面是安全的，同理其他面得校核也是按照这个步骤，经校核都符合要求。（3）按安全系数校核计算按疲劳强度的安全系数计算，根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图，截面 D处弯矩最大，且有齿轮配合和键槽引起的应力集中，截面 B处弯矩较大，且有轴承配合引起的应力集中；截面 E处弯矩亦较大，轴径较小。故这些都是危险截面，应进行疲劳强的安全系数计算，先检验 D面。由于轴转动，弯矩引起对称循环的弯曲应力，其应力幅为MD sa = W = 31.1 MPa (3.19) pd3( -)2 3btdt W =-=15902mm (3.20) 32 2d 弯曲正应力的平均应力sm =0 所以 sSs =-1 = 286 (3.21) Ks s jsa + s mbe 考虑到轴上作用的转矩总是有些变动，故单向传递转矩的轴的扭转切应力一般视为脉动循环应力 T1ta = tm = 9.37 MPa (3.22) 2WT pd3( -)2 3btdt WT =-= 33143mm (3.23) 16 2d 所以 St = t-1 = 6.53 (3.24) Ktta +jtimbei Kt =1.7 所以 SSS = ts = 262 (3.25) Ss 2 + St 2 所以截面 D是安全的，可以放心使用。同理其他截面经检验也是安全的，此处不做详细检验。按静强度的安全系数计算，区最大瞬时静载荷为额定载荷的两倍，仍以 D面检验 SSS = ts = 262 (3.26) Ss 2 + St 2 sSs = t = 5.52 (3.27) t Tmax WT SS SS = Ss = 3.94 (3.28) 2SS 2sSstst+所以静强度也是安全的，其他截面检验也是安全的，此处省略，检验方法同 S面。 4、轴的刚度计算考虑到 D处的挠度大时，将使齿轮的啮合状态变坏，下面用能量法计算轴上截面 D的挠度YD，为此，在 D截面上加单位力 Fi=1.其弯矩图如图所示。将轴上存在 M部分分成 5段，其各段长度，直径和弯矩值如图所示。由于齿轮作用力在水平面内 D截面的挠度为： 1 MM -3YD = dl =1.91 10 mm (3.29) zEI 由于齿轮作用力在垂直平面内 D截面的挠度为： 1 MM YD = dl = 5.225 10-3 mm (3.30) y E I 齿轮作用力在 D截面引起的总挠度为： 22 YD D mm (3.31) = YD +Y = 5.563 10 3 zy 由 F0作用引起在 D截面的合成挠度为 1 MM YD = dl = 7.149 10-3 mm (3.32) 0 E I 在 S截面可产生的最大挠度为 Y = Y +Y = 0.013 mm (3.33) DDD0 许用挠度 y= (0.01 0.03) Mn 所以轴的刚度符合要求。 3.1.4检验键的强度 1、对于一号键有 2t 23.016 106 = =28.5 (3.34) ssP dkl 160 13.2 100 P 符合要求。 2、对于二号键有 2t 23.016 106 = dkl = 140 11.7 200 =18.4 L （3.36）P h此轴承符合要求。 2、对于角接触球轴承有 P =XF r +YFa （3.37） P =1845h Lh 此轴承也符合要求。综上所述，此轴的设计符合题目的要求，可以正常使用。下图是轴的载荷分布和弯曲变形图：图 3.2 轴的受力和弯矩图第4章离心式选粉机零部件结构设计 4.1减速箱箱体结构设计减速箱箱体是连接传动部件的重要零件，由于它连接主轴和带轮而它们的轴线相互垂直，且主轴穿过箱体，箱体内锥齿轮又需要油润滑，所以箱体的结构较为复杂。为了安装和维修方便，箱体盖需要由两大部分组成。下箱体结构如下图图 4.1 减速箱箱体结构箱体中部为中空筒状，筒状体上不与大锥齿轮有圆槽状结构相互配合防止润滑油进入选粉室内。箱体底部有油塞，方便更换润滑油。由于工作时会出现震荡，所以油塞的密封条件一定要好。箱体分为箱体上盖，箱体侧盖和下箱体三大部分。箱体上盖结构如下图 3.2 减速箱箱体上部结构箱体上盖由几个部分组成，它要具备一下功能：（ 1）连接主轴；（ 2）调节主轴高度；（ 3）有加油和观看齿轮啮合情况的装置。要注意的是各零件的连接都要考虑到密封问题。 4.2风叶座底座设计风叶座底座的作用是连接撒料盘毂和风叶座的，由于中间有主轴和下料漏斗所以它也应该是中空结构，同时它又要求及时的把物料撒出去，所以外壁要留有大量的空洞。其结构如下图所示图 3.3 风叶座底座结构4.3风叶座结构设计风叶座是连接大风叶和小风叶的零件，是主轴上的重要部件，其下端与底座相连。其结构如下图 3.4风叶座结构 4.4撒料盘结构设计撒料盘是影响选粉机选粉效率的重要部件，为提高选粉效率特对它进行了简单的改造，在平板撒料盘上焊接上角铁，其焊接角度与撒料盘直径成三十度角。因此可也有效的阻止物料沿扇形轨迹撒出从而提高选粉效率。其结构如下图所示图 3.5 撒料盘结构第5章离心式选粉机的相关调整 5.1小风叶的调整小风叶的主要作用是控制成品细度。它的旋转使内筒中形成旋转气流，可以分散物料，把不合格的粗颗粒分离出来。因此在小风叶的作用下，可采用较高的风速。同时小风叶还能将一部分细颗粒聚集体打碎，使合乎要求的颗粒及时选出来，这些都有助于选粉机效率的提高。小风叶片数越多，成品越细。但小风叶太多，合格的细粉落入粗粉中的量增多，选粉效率就要下降。选择适当的小风叶片数是保证成品细度和提高选粉效率的重要因素。 5.2大风叶的调整选粉机内上升气流所能带走的物料颗粒的大小，主要受气流的速度影响。而上升气流速度与循环气体量成正比，流量增大，流速增快。流体越快，动能越大，带走的颗粒就越多，成品细度越粗。影响气流速度的主要因素之一是大风叶片数，片数多，循环的气流量与速度就增大，相反就减少。因而合理选择大风叶片数，能在较大范围内调整选粉机出口的颗粒细度及选粉能力。但由于它的变动对细度影响较大，因此在生产中，细度变动不大的情况下，一般不调整它。 5.3隔风板的调整在设备运行中，隔风板是控制产品细度和回磨粗粉细度的一种重要手段，通过调整它的位置来实现这一目的。隔风板向里推，缩小了内管气流出口处的断面，使流体阻力增加，特别是隔风板下产生涡流引起的阻力，使较粗的颗粒碰在隔风板上沉降下来，所得的成品就较细。相反，当成品过细时，可把隔风板往外拉，则成品将变粗。但是这种调整方法只有在细度变动不大时才有效(现多数在外面无法调整)。如果要求细度变动较大，就需停机调整小风叶，甚至调整大风叶的片数。隔风板一般为 8块，用人工调整，根据细度要求可先推进或拉出几块，一般调整时最好按相对位置成对拉出或推进。 5.4风口的调整风口的作用是确定气流进入内筒的方向控制空气流量风口过宽，使进入的气流含有较多的细粉过窄对阻力增大，气流不能畅通循环。风日角度 (指叶片与圆切线所夹的角)应适当，便于气流循环与细粉沉降。所有风口叶片的方向必须一致，而且与中心轴转动方向相反。一般风口叶片固定后很少调整。若是设计成叶片可偏转调整的，则对磨机的操作将是更有利的。 5.5主轴的调整主轴转数的变化对循环风量影响是很大的，但是得用变速传动装置，并且不易掌握，所以选粉机的主轴转速一般不变。当选粉与磨机产量不配套，能力偏小，调节大风叶也达不到目的时，可以改变传动马达或安装调速装置，适当提高转速，但必须对机械运转件作强度核算，防止机械事故的发生。第6章选粉机的维护修理在闭路粉磨系统中，如果选粉机损坏，磨机也将停转，影响生产，因此必须分析损坏原因，排除故障。为了保持选粉机的正常运转，应该严格执行机械安装规程，定期检修维护。 6.1安装要求： 1，离心式选粉机安装顺序：拼装壳体，使四个底座撑于厂房中预置基础上，然后将内锥体的圆风叶将内壳支撑焊接好； 装好内外壳体内壁的衬板和内外壳体上中下用螺栓联接； 在内壳下部搭好的水平台将风叶片、风叶盘和撒料盘毂等支架放在本平台上； 把立轴和横轴部分组装好，包括上部齿轮箱和下部轴承座等，在组装之间应使立轴回转部分进行动静平衡校试； 组装好的立轴部分吊入壳体中央，再与风叶座辅助风叶盘撒料盘毂等组装好，然后拧紧底部大螺母； 按照两两对称，间隔均匀的原则装配好主风叶、辅助风叶和撒料盘毂，然后拆除临时支架及水平台； 安装内壳上部的控制板及其调整机构；安装顶盖上的传动装置包括电动机大小皮带轮及调整装置。 6.2锥齿轮安装及其运转中的技术要求： 大小锥齿轮在运转啮合过程中应均可平稳，没有冲击和噪音，齿轮在任何位置下，保证齿轮间隙和顶隙达到规定要求； 装拍后的齿轮接触点即力的作用点应在节圆上齿的接触斑点沿齿长和齿高均为 50%； 齿的工作表面的剥落在齿高范围内不得超过 30%，在齿长范围内不得超过 10%；齿的工作面得细麻点补得超过 25%； 齿的齿厚磨损量（与分度圆沿齿厚比）最大不超过 20%； 大小锥齿轮轴向窜动和轴线横线位移不超过 0.06mm。 6.3壳体和回转部分的安装要求： 各连接法兰处必须用规定的石棉垫严密地密封不得有漏风现象； 安装立轴部分时，注意调整轴的同心度小于 0.05mm； 装配主风叶、风叶杆和叶片时都要称重，根据实测重量进行配重安装后主风叶用于转动时，应轻松灵活，并使达到随遇平衡状态，即在转到任何角度是出于静止状态； 配装辅助风叶是，同时要配重。 6.4检修调整由于选粉机在运转中不断受到物料冲击摩擦，以及机体的振动时各部分零件发生破损、变形、破裂。因此应对选粉机定期检修，各单位根据自己的实际情况排大、中、小检修计划。现将离心式选粉机大、中、小检修内容归纳如下： 1、小修内容： 调整或更换辅助风叶； 拆换撒料盘； 检查和调整回风叶角度； 检查或焊补内壳下料锥出料管； 检查并拧紧各处松动螺栓； 更新 V带调整张紧适当； 检查更换或添加齿轮箱，以及各轴承内润滑油脂。 2、中修内容：调整或更换主风叶； 拆换撒料盘；拆换辅助风叶； 拆换内外壳衬板； 拆换主风叶； 拆换内壳下料管； 清洗齿轮箱，检查齿面并调节齿轮的啮合间隙； 拆掉主轴横轴，检查更换各部分轴承，清洗并重新加足润滑油。 3、大修内容： 更换拆修大小锥齿轮； 整套更换立轴和横轴； 整套更换回转部分的部件包括撒料盘毂、风叶座、下灰斗和风叶盘等； 更换内外壳体并涂刷油漆。以上的检修内容中各主要零件的修理和调整方法下面将要说到。 6.4.1选粉机内部主要磨损件的修理：（1）辅助风叶的磨损：辅助风叶磨损后，当头部已磨损出缺口时即应更换，为了保持平衡，应采取全新的办法，避免新旧混合装配；（2）主风叶磨损：主风叶的使用周期较辅助风叶的时间长，一般为 810个月，主风叶头部磨损出现缺口时即应全套更新；（3）内壳衬板的磨损：内壳上段圆筒部分直接受到粗颗粒物料的冲刷磨损磨损，所以必须安装衬板，保护筒体；（4）撒料盘和辅助风叶盘的磨损：撒料盘和辅助风叶盘磨损后，只要磨出洞或缺口即应更换；（5）控制板的磨损：控制板的使用周期一般为 1012个月（粉选水泥）每次也应该全部更换； 6.4.2滚动轴承的拆卸修理滚动轴承常见问题配合的振动轴向间隙或径向间隙，增大轴承外圈与安装孔德配合松动或内圈与轴的配合松动可采用电动修复轴向或径向间隙。 6.4.3大小锥齿轮装配间隙的调整1、对于直径不同的选粉机，锥齿轮的啮合间隙进行调整时，可先旋动大锥齿轮上不的调整螺母，螺母上分成若干格，每格一转上下位移 0.10.3mm。还可以用横轴传动端支撑断面的垫片来调整小锥齿轮的轴向移动； 2、锥齿轮接触面的位置应在牙齿表面中央部分，调整接触面位置应注意到空载和重载的不同情况，对接触面的不良形状应通过移动安装距离的办法加以改善。 6.5操作维护 6.5.1选粉机允许运转调价和运转过程中的严重缺陷程度：（1）回转部分的电动机在正常运转中电流不能超过规定电流值；（2）各电动机温升不超过 60，各轴承外壳温度不超过 75；（3）选粉机横轴和立轴的滚动轴承响声及振动异常为严重缺陷；（4）选粉机体或离心式风机突然摆动或振动异常为严重缺陷；（5）选粉机内叶片打坏断落必须立即停车处理；（6）传动 V带断裂 1根以上必须立即处理；（7）传动锥齿轮响声或振动异常，牙齿断裂不能继续运转；（8）各地角螺栓不能断裂；（9）电动机或开关箱冒火、响声异常，必须停车检查处理。 6.5.2启动前和运转中的检查工作：（1）个电动机齿轮箱、轴承座等的地角螺栓是否紧固可靠；（2）选粉机壳体以及通风管道的密封情况；（3）选粉机的 V带是否松动；（4）各润滑部分油量情况，油质是否良好，校正选粉机下部轴承润滑的滑油杯油滴；（5）各轴承的温度和响声是否正常；（6）各电动机的电流变化情况，是否超出正常情况并找出原因；（7）选粉机控制板是否在规定位置，在外尺寸应保持一致；（8）锥齿轮运转响声及立轴回转式的摆动情况。 6.5.3润滑工作（1）锥齿轮的润滑，锥齿轮箱内冬季加 30号机油或 20号汽缸油，夏季加 40号机油或 38号汽缸油，齿轮箱内油面达到小锥