N600高效涡流选粉机设计说明书[带图纸]

1、毕业设计说明书论文 qq1961660126 课件之家的资料精心整理好资料-本资料来自 目目 录录 1 前言 .1 2 涡流选粉机的总体设计 .2 2.1 粉磨系统的工艺流程分析 .2 2.2 涡流选粉机的分级原理 .3 2.3 涡流选粉机的构造及工作原理 .5 2.4 涡流选粉机的性能特点及应用 .7 2.5 涡流选粉机的主要参数选择 .7 2.6 涡流选粉机传动方案设计 .8 3 涡流选粉机零部件设计 .10 3.1 电机选择和传动部件设计 .10 3.2 锥齿轮的设计及其校核计算 .11 3.3 传动轴的设计及其强度校核 .15 3.4 撒料盘和导向叶片的设计 .18 3.5 转子部件的

2、设计 .20 3.6 壳体的设计 .21 3.7 转子平衡及轴上零件的固定 .21 4 设备的制造和安装要求 .23 4.1 制造要求 .23 4.2 安装要求 .23 5 设备的的操作、维护及检修 .25 5.1 设备的操作和维护 .25 5.2 设备的检修及注意事项 .25 6 结论 .26 参考文献 .27 致 谢 .28 附 录 .29 n n6 60 00 0 高高效效涡涡流流选选粉粉机机设设计计 摘摘 要要：本课题是 n600 高效涡流选粉机的设计。设计基于日本小野田公司研发的 o-sepa 涡流选粉机，并借鉴了当前在生料粉磨中应用较为广泛的新型选粉机。 首先进行了选粉机的总体设计

3、，包括规格尺寸的确定、主轴功率的确定以及传 动方案的确定。然后进行了选粉机零部件的设计，包括主轴、撒料盘、导向叶片以 及笼型转子等的设计。同时进行了电动机、减速机和轴承的选型。最后进行了总体 与部分之间的衔接技术构造。 在设计中通过调整导向叶片的角度及涡流调整装置，并配合分级效率和生产能 力，得到最适当的配置，从而实现粉体分级，并且生产效率高，动力消耗少。另外 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 通过调整导流叶片角度、涡流调整范围、分隔板张数三要素，并考虑了分级效率与 生产能力，从而使选粉机达到最佳的分级效率。 设计的选粉机满足了运转平稳、工作可靠、结构简单、装卸方便、便于维修、 调

4、整等要求。 关键词关键词：选粉机；导向叶片；分级效率；生产能力；笼型转子 design of n600 efficient-eddy current separator abstract: this is the design of n600 efficient-eddy current separator,the design is based on the the o-sepa eddy current separator which is researched and developped by onoda company in japanese and drawed lessons f

5、rom the new type of separator which applied widely in raw material mill at present. first, it is going on the overall design of the separator, including the design of the specification sizes, spindle powers and transmission program. and then,it is the design of the parts, including the design of spi

6、ndle, scattered disk, guide vanes, rotor cagee and so on. simultaneity,it is going on the selection of the motor, reducer and bearing. finally, the linking of total and parts must be considered. in the process of this design,it can get the most appropriate configuration with n600 高效涡流选粉机设计 2 hierarc

7、hical efficiency and production capacity by adjusting the angle of the guide vane and the vortex,so that it can make the powers classifications and production efficiency is high and it consumes little energy. in addition, it is to adjust the angle of the guide vane, the range of the vortex adjusting

8、 and the number of separated panel taking into account the hierarchical efficiency and production capacity so that the separator can achieve the best classification efficiency. the designed separator meet the following requirements：smooth operation, reliable, simple structure and handling convenienc

9、e, ease of maintenance and adjustment. key word: separator; guide vane; hierarchical efficiency; production; capacity 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 1 前言 课题名称：n600 高效涡流选粉机的设计。 课题来源：盐城市大志环保科技有限公司。 设计依据：台时产量：2040t/h；空气量：600m3/min；最大喂料量： 120t/h 转速：265320r/min；批量：面向客户定制的单件小批量。 设计的要求：设计的选粉机主要是作为水泥厂水泥粉磨闭路系统中的分级设备

10、。 其性能要求：满足能耗低，产品质量高，选粉效率高等特点；选粉机应运转平 稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。 选粉机是水泥及其它选粉行业生产系统必不可少的配套设备。选粉机本身并不 进行粉磨物料，但选粉机能够及时将粉磨到一定粒度的合格细粉选出把粗粉重新返 回磨机再粉磨，防止细粉在磨机内黏附研磨体引起的缓冲作用，达到调节成品粒度 组成，提高磨机粉磨效率的作用1。 水泥粉磨系统有开流粉磨系统、圈流粉磨系统、康比丹磨系统、辊式磨系统以 及辊压机粉磨系统等 5 种粉磨系统。而在水泥工业生产中，为了提高粉磨效率，降 低能耗，一般优先选用圈流粉磨系统。而作为该系统的重要组成部分选粉机， 其性

11、能的优劣将直接关系到该系统的工作效率、产品性能和经济效益。选粉机是闭 路粉磨系统的主要设备之一，由磨机、选粉机等设备组成的闭路粉磨系统，比无选 粉机的开路粉磨系统提高产量 10%-20%。因此,粉磨作业中选用选粉机作为磨机的配 套设备是提高产量的主要途径之一。选粉机的综合性能不但要看其选粉效率的高低， 还要看它所分离出来的成品中 330um 的颗粒所占的百分比是多少。因为该区间段 的颗粒是发挥水泥强度最佳部分。故而选粉效率的高低不仅仅是影响到磨机产量的 问题，对产品的质量亦有较大的关系。n600 涡流选粉机是高效涡流选粉机的一种， 研究它对提高水泥质量和产量有着极其重要的现实意义。 n600

12、高效涡流选粉机设计 4 2 涡流选粉机的总体设计 2.1 粉磨系统的工艺流程分析 高效涡流选粉机的使用，大大促进了我国圈流粉磨技术的进步，特别是在大中 型水泥厂的粉磨系统中，比传统的离心式或旋风式选粉机优越很多，现已成为 1000t/d 以上生产线的首选机型。 涡流选粉机在我国已有 200 多家水泥厂使用，也有许多成功的经验介绍，但有 一些用户使用中存在许多问题，造成系统产量低，故障多，设备运转率低，生产无 法正常进行，严重影响粉磨系统能力的正常发挥。 目前涡流选粉机常用的典型工艺流程如图 2-1 所示： 图 2-1 常用的涡流选粉机工艺流程 1电除尘器；2旋风除尘器；3涡流选粉机；4布袋除尘

13、器；5生料磨；6水泥磨 在工艺系统中，一级收集器为旋风除尘器，配用的多为hx型旋风除尘器，除尘 效率90；二级收集器为电除尘器或布袋除尘器，除尘效率99以上。用于生料磨 时，二级收集器一般采用正压操作的电除尘器，如图2-1a。用于水泥磨时，多采用 负压操作的袋除尘器，如图2-1b。选粉机内气流的稳定是系统工作正常的一个重要 条件，在用电除尘器工艺中，阻力变化较小，系统使用效果普遍较好；在使用袋式 除尘器工艺中，气箱脉冲袋式除尘器的工艺系统效果普遍很好，它的清灰气体使用 压缩空气，气流量小，而且清灰原理先进，布袋上积灰可清理干净，系统阻力变化 小，特别是使用引进技术的ppdc气箱脉冲袋式除尘器，

14、它的入口允许浓为 8001000gm3，可直接采用一级除尘，效果很好，由于价格较贵，目前使用的较 少。使用回转反吹袋式除尘器的工艺系统，由于布袋除尘器有个粉尘在布袋上积累 和清灰的周期，引起系统中的阻力变化较大，变化幅度约在1.472.45kpa之间， 系统中气流量也变化较大，导致选粉机工作不稳定，涡壳内积灰，更严重者布袋上 积灰清理不干净，造成布袋上灰尘的累积递增，系统通风量大大减小，选粉机循环 负荷率高达300-400，系统无法运转。使用分室侧喷式布袋除尘器的工艺系统， 它分室清灰连续工作，可以在本系统中应用。但由于它的结构和工作原理的特殊性， 它的排气阀和进气阀气密性差，即使反吹风机不工

15、作时，它的进风口也有负压气流， 反吹风机工作时，反吹风也全部由主风机排空，实际上主风机和反吹风机始终形成 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 短路循环，这一点通过在选粉机检测门上明显的风量周期性增强、减弱得到证明， 选粉机通风量波动变化较大，也无法正常运转。 第一级旋风除尘器普遍使用固定转速的刚性叶轮卸料器，其卸料能力均为系统 产量能力的1.5倍。在使用中容易出现漏风，使旋风除尘器除尘效率降低，进而对 第二级除尘器的除尘负荷增大，而且出旋风除尘器的粉尘气体浓度的增大，对图2- 1a工艺中风机的磨损也较大，影响风机寿命。安徽某水泥厂用单级锥形重锤卸料阀， 它的卸料动作随物料的多少自动调

16、节，又有料柱锁风，无需配置动力机构，效果特 别好。有些厂家在涡流选粉机粗粉出口安装了锁风卸料器，这一点是不需要的，涡 流选粉机的最初设计思想是允许粗粉出口进气，目的是对粗粉再进一步选粉。目前 这种效果如何，还没有具体数据参考，但该处呈负压解决了粗粉回磨输送扬尘的问 题，对整体工艺系统没有不良影响。 涡流选粉机在工作时，转子的转向是有方向性的，它的转向和一、二次风口的 气流方向一致，反映到电机输出轴上应为：从电机方向看，输出轴为逆时针旋转。 尽管转子反转也有选粉效果，但极易造成涡壳积灰，而且与涡流叶片和经由导流叶 片进入的气流有定的逆向作用力，选粉机电机电流高，能耗增加。 工艺中可以人为调整的有

17、三个方面：调整转速来改变产品细度；调整系统 风量，这是一种辅助调节方式，主要是在试用初期调整，正常运转后有的不需再动。 有些系统工艺中，风机进风口、进二级收集器管道和回风管（如图2-1）未装风量 调节阀，各环节风量实际上无法调整，也就无法起到辅助调节作用。而主风机都是 高压离心风机，风机的每次启动都是满负荷启动，极易造成设备损坏；根据入磨 物料的粒度、水分情况和闭路磨的工艺要求，调整磨机各仓长度、研磨体级配和装 载量，以此来调整磨内的破碎和粉磨能力，针对这一点，只有一些定性的经验数据， 厂家还得根据实际情况进行调整。 2.2 涡流选粉机的分级原理 目前水泥工业中采用的选粉机主要有旋风式、离心式

18、、高效涡流选粉机三种型 式。旋风式选粉机结构紧凑、磨损小、震动小、选粉能力大、效率高离心式选粉机 重量轻、维修方便。高效涡流选粉机选粉粒度可调、能耗低、效率高。o-sepa选粉 机被称为第三代选粉机的代表，不仅仅是因为选粉效率上的提高，更重要的是分级 原理上的重大突破。与第一、第二代选粉机相比其分级先进性如下1： 第一代离心选粉机主要由外壳和内壳套装而成。壳体上部为圆柱状，下部为圆 锥形。内壳用支架固定在外壳内部，内外壳之间形成环形空间。内壳中部有一垂直 漏斗，粉料经此漏斗送入选粉机内。漏斗中心的垂直轴上装有转子。转子由撒料盘， 辅助风叶（小风叶）和主风叶（大风叶）组成。在大小风叶之间和内壳顶

19、边装有一 圈可以调节的挡风板。离心式选粉机的分级原理为：选粉机内的大风叶旋转产生分 级气流，气流由导风叶片进入选粉区(过粗的物料经撒料盘抛撒，撞击内筒壁后沉 降)，经小风叶再次分选，粗粉沉降，合格的细粉随气流经出风口后，进入内外筒 体间，自由沉降后收集为成品。 第二代旋风式选粉机采用外部循环气流，取消了大风叶，采取专用风机外部鼓 n600 高效涡流选粉机设计 6 风。分级室内，小风叶和撒料盘一起固定在垂直轴上，由电机经过胶带传动装置带 动旋转。旋风式选粉机的分级原理为：选粉机配风机，代替离心式选粉机内大风叶， 提供分级气流。采用68个旋风筒收集细粉。气流由空气入口进入选粉机，经导流 叶片进入选

20、粉区，经小风叶再次分选后，细粉被提升后进入旋风筒，收集为成品。 分离后的空气经风机后，再次进入选粉机循环。 第三代新型高效选粉机：典型代表o-sepa型。 n500，n1000，n1500，n2000，n2500等型号；还有一些工作原理同o-sepa选粉机基 本相同，结构上各具特点的高效选粉机，如丹麦史密斯公司的sepsx型高效选粉机， 德国伯力鸠斯（polysius）公司的sepol型高效选粉机等。高效选粉机的分级原理 为：分级气流由外配引风机提供，细粉由高效率的袋式收尘器收集。可将磨机内通 风引入选粉机，既环保又简单。一次风和二次风切向进入类似旋风筒的壳体，通过 导流叶片进入选粉区，在旋转

21、的涡流叶片和水平分隔板的作用下，形成一个均衡稳 定的水平涡流选粉区。物料在撒料盘的离心力作用下，抛向缓冲板，打散后落入选 粉区，自上而下，被气流挟带，连续不断地被气流及涡流叶片多次分选，细粉经涡 流叶片、出风管进入收尘器，收集为成品。分离后的空气经引风机，排入大气，气 流不循环。 从选粉机理上，离心式选粉机虽几经改进，但还是无法消除其存在的三个根本 性缺点2：循环气流中粉尘多，致使选粉区内物料的实际浓度大，扩大了干扰沉 降的影响；选粉区内存在着较大的风速梯度，粗颗粒会被高速气流带出；选粉 区存在着边壁效应问题，使细小颗粒随粗颗粒碰撞而降落。旋风式选粉机用旋风筒 代替离心式选粉机的大直径外筒来收

22、集细粉，由外部风机产生循环气流，空气效率 高，提高了收尘效率，从而使循环气流中的含尘浓度大为降低，即改进了离心式选 粉机的循环气流中粉尘多的缺点，但无法消除离心式选粉机存在分离粒径不均和边 壁效应等缺点，易造成粉磨系统循环负荷的恶性增加。离心式选粉机本身的改进在 于改善物料在选粉机内的分布状况，提高在气流中的分散性。而旋风式选粉机在于 减少细粉随回风的循环，降低选粉室内的选粉浓度。它们对离心式选粉机的根本缺 点没有改进。 为了克服离心式、旋风式选粉机撒料不均匀、分级流场不均匀等缺陷，人们研 制了一批新型分级设备，也就是第三代高效分级设备。高效选粉机利用高效率的收 尘器收集细粉，比旋风式选粉机又

23、进了一步，引进自然风，因而从根本上消除了缺 点；利用了水平涡流分级原理， 以笼式转子取代小风叶，通过导流叶片的作用， 使气流成一定角度稳定均匀地穿越整个选粉区，同时，冷空气的进入，有利于水泥 质量的提高。所以说，高效选粉机在分级原理上实现了跨时代的突破3 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 2.3 涡流选粉机的构造及工作原理 图 2-2 n-600 选粉机结构示意图 1减速器； 2.减速器底座； 3.细粉出口； 4.撒料盘； 5.涡流调整叶片； 6.水平分隔板； 7.一次进风口； 8.转子部件； 9.粗粉出口； 10.电机； 11.传动机架； 12.主轴部件； 13.缓冲板； 14.

24、导流板； 15.二次进风口； 16.三次进风口及闸板； 17.锥形灰斗； 18.翻板阀； 19.喂料口 n600 高效涡流选粉机设计 8 2.3.12.3.1 涡流选粉机的构造涡流选粉机的构造 选粉机的结构如图 2-3 所示，气流分别由一次风管、二次风管切向进入蜗壳形 筒体，经过导流叶片进入导流叶片和涡轮转子之间的环形分级区，形成一次涡流。 然后进入涡轮内部的分级区，在高速旋转的涡轮叶片的带动下，形成二次涡流。最 后气流经过涡轮中部，由细粉出口进入旋风筒或袋收尘器等细粉收集设备3。 (1)撒料板和缓冲板配合，具有撒料、打散功能，保证物料被气流充分分选； (2)导向叶片和蜗壳配合，保证气流、风速

25、稳定； (3)灰斗内设有迷宫式挡料圈，可以形成料层保护，避免灰斗磨损； (4)转子设有分层隔板和分级叶片，与导流叶片共同整合气固两相，延长了分选 时间，避免形成速度梯度，造成产品颗粒不均； (5)传动系统采用稀油润滑，润滑、散热效果好，对环境适应性强，运转率高。 图 2-3 o-sepa 选粉机 2.3.22.3.2 涡流选粉机的工作原理涡流选粉机的工作原理 出磨物料经提升机喂入选粉机上部的两个喂料口，通过旋转的撒料盘均匀撒向 四周，在挡料圈的作用下，物料在分散状态下被抛撒在导向叶片和转子之间的选分 区。由于收尘风机的抽力作用，选粉机选分区内为负压状态。一次风、二次风从两 个相对入气口进入蜗壳

26、旋风筒后，通过一组导向叶片和笼形转子形成的环形空间内 形成涡流。粉磨后含尘气体经风管由一次风口进入选粉室。涡旋气流夹带下不同粒 径的颗粒在离心力和向心力的作用下，沿选粉区的高度从上到下连续不断地被转子 的涡流叶片分选，合格的细粉通过涡流叶片，被气流从上部的出风管带出，粗粉向 下进入灰斗，经三次风管进入的三次风再次分选后，由下部灰斗排出。选粉气流大 部分来自磨机，一次风通过切向进口，二次风来自收尘设备收尘后的余风，在选粉 机内由垂直叶片和水平叶片组成的笼形转子回转时，使内外压差在整个选粉区高度 内上下保持一定，从而使气流稳定均匀，自上而下，为每个颗粒提供了多次重复分 盐城工学院本科生毕业设计说明

27、书 2009 9 选的机会，而且每次分选都在精确的离心力和水平风力的平衡条件下进行，细粉从 外向内克服了边壁效应的不利影响6。 2.4 涡流选粉机的性能特点及应用 o-sepa 选粉机在分级原理上，与前两代选粉机相比有较大的改进，其分级气流 仅在水平面内旋转，而且气流平稳。物料在经过撒料盘和缓冲板充分分散之后垂直 下落，从上而下通过整个分级区，可受到多次分级的作用。因而，具有分级效率高、 处理物料量大、产品粒径范围窄等特性7。 高效涡流选粉机有以下特点： (1)每个颗粒有许多次分选的机会，从而使该选粉机具有很高的分离锐度。被选 粉的物料除有主风道气流作用外还有辅助气流作用。 (2)借助涡流叶片

28、和水平分隔板在大型选粉机中也能形成较好的水平涡旋气流。 (3)在从小容量到大容量的广大范围内，能保持高效的选粉，产品收集率很高。 (4)通过调节选粉机转子的转速可方便地调节选粉的分离粒径。 (5)产品的粒度分布则通过调整运转参数，可实现在一个相当宽范围内的调节。 能够生产粒度分布很陡的产品，尤其是几乎能把粗粉和细粉完全分开，提高粉磨系 统产量，降低单位产品电耗。 (6)物体颗粒与转子叶片之间的切向速度差很小，以致由磨损带来的维修等问题 以及选粉机的工耗和各区的高度，延长了细粉在气流中的停留时间。 (7)整个内部气流密度大，故使得该机的结构紧凑。 (8)进入选粉机的新鲜空气量可以很大，这样不仅可

29、使通过磨内的风扫强度的增 大，有助于磨内细粉物料的排出，也降低了磨内温度，利于提高粉磨效率，同时可 较大幅度降低水泥温度，不必再设置水泥冷却器。 (9)涡流选粉机可把车间的主要扬尘点气流用作选粉点，简化了收尘，清洁了车 间。 近十年来，第三代高效涡流选粉机已在我国普遍推广使用。据不完全统计，目 前正式投入运行的已达三百多台，其生产规模为 2003000t/d。由于这种选粉机具 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 广泛关注。 2.5 涡流选粉机的主要参数选择 2.5.12.5.1 选粉机直径的确定选粉机直径的确定 通过查阅 o-sepa 选粉机设计的有关资料

30、8，生产能力在 2425t/h 时，n500 的外径在 1970mm 左右；生产能力在 4850t/h 时，n1000 的外径在 2660mm 左右。 同时参照了旋风式选粉机设计中关于转速 n 与外径 d 的一些试验公式9：高转速为 n=511d-0.75，低转速为：n=256d-0.75。根据本次毕业设计中给出的数据转速 n=265320r/min，此外还查阅旋风式选粉机能力，最后得出本次设计中选粉机的 直径 d=2200mm。 n600 高效涡流选粉机设计 10 2.5.22.5.2 选粉机需用的主轴功率的计算选粉机需用的主轴功率的计算 根据实验得出的选粉机主轴功率和转速的关系 p=kd2

31、.02.3。按调速范围，高转 速时消耗功率 p 应为 p=2.64d2.25=16kw；低转速时消耗功率 p 为 p=0.60d2.25=4kw； 对于电动机的配用功率，应在高转速消耗功率的基础上再留有一定的备用，备用系 数可考虑 1.3。这样配用功率的公式应为 p=1.3x2.64d2.25=3.43d2.25=20.3kw。 2.6 涡流选粉机传动方案设计 本次设计的涡流选粉机通常有原动机，传动装置和工作装置三个基本职能部分 组成。传动装置传送原动机的动力，变化其运动，以实现工作装置预定的工作要求， 它是机器的主要组成部分。实践证明，传动装置的重量和成本通常在整台机器中占 有很大的比重；机

32、器的工作性能和运转费用在很大程度上也取决于传动装置的性能， 质量及设计布局的合理性。由此可见，在涡流选粉机的设计中合理拟定传动方案具 有重大意义。 机器多以交流电动机为原动机，它以满载转速提供连续的回转运动。倘若涡 m n 流选粉机工作轴以连续回转，那么拟定传动方案最基本的要求就是选择一个传递 w n 连续回转运动的机构，使涡流选粉机的总传动比。 wm nni/ 设计的涡流选粉机用运动简图来表示为： 图 2-4 涡流选粉机运动简图 实现涡流选粉机工作装置预定的运动是我们拟订传动方案的最基本要求，但在 设计中我们除了考虑满足机器预定功能外，还要求设计的选粉机结构简单，尺寸紧 凑，工作可靠，制造方

33、便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。由于涡流选粉 机中两轴呈垂直方向，因此我们在涡流选粉机传动装置中采用了单级圆锥齿轮减速 器，它可用于输入轴与输出轴相交的传动，其传动比范围为直齿3，斜齿5，其 最大值为 10。我们在传动装置的设计中必须注意到： 锥齿轮（特别是大模数锥齿轮）的加工比较困难，一般宜至于高速级，以减 小其直径和模数。还有，当锥齿轮的速度过高时，其精度也须相应的提高，此时还 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 应考虑能否达到所需制造精度以及成本问题。在涡流选粉机工作装置中，由于它所 要求的转速不高，我们可选锥齿轮精度为 7 级。 传动装置的布局应结构紧凑，匀称，强度

34、和刚度好，并适合车间布置情况和 工人操作，便于装拆和维修。 制动器通常设在高速轴。传动系统中位于制动器装置后面不应出现带传动， 摩擦传动和摩擦离合器等重载时可能出现摩擦打滑的装置。 为简化传动装置，一般总是将改变运动形式的结构布置在传动系统的末端或 低速处；对于许多控制机构一般也尽量放在传动系统的末端或低速处，以免造成大 的累积误差，降低传动精度。 在传动装置总体设计中，必须注意防止因过载或操作疏忽而造成机器损害和 人员公伤，可视具体情况在传动系统的某一环节加设安全保险装置。 n600 高效涡流选粉机设计 12 3 涡流选粉机零部件设计 3.1 电机选择和传动部件设计 3.1.13.1.1 电

35、机的选择电机的选择 原动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内燃机、蒸汽机、 水轮机、汽轮机、液动机。因为电动机机构简单、工作可靠、控制简便、维护容易， 所以在涡流选粉机的设计中采用了它。 a.选择电动机的类型和结构形式 按已知工作要求和条件选用 y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电 动机。 b.电动机功率的确定 a)根据已知条件，可知工作装置所需功率=20.3kw。 w p b)电动机的输出功率 （3-1） w p p 0 式中： 为电动机至大齿轮轴的传动装置总效率。 总效率的计算如下：（滚动轴承效率；7 级精度锥齿轮传 cgr 2 98.0 r 动效率；弹性连轴器效

36、率）故：95 . 0 g 99 . 0 c po=pw/ =20.3/（0.992*0.95*0.982 ）=22.701kw 因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可，按文献10表 8-169 中 y m p 0 p 系列电动机技术数据选电动机的额定功率为 30kw。 m p c.电动机转速的确定 2 轴为工作轴，由已知条件可知其转速为r/min，由推荐的各传265320 w n 动机构传动比范围 i=23，可知电动机转速的可选范为 530960r/min 符合这一范 围的同步转速只有 1000r/min 一种，由文献10选常用的同步转速为 1000r/min 的 y 系列电动机 y220m

37、-6，则其满载转速为。min/980rnm 传动装置的传动比 i：由文献10中知 初选总传动比为：i =3。 3.1.23.1.2 传动部件的设计传动部件的设计 980 3.06 3.69 (265 320) m w n i n 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 选粉机传动装置的运动和动力参数，主要是齿轮轴和立轴的转速、功率及转矩， 这些是进行传动件设计计算极为重要的依据。现在按电动机轴至工作轴的传动顺序 进行计算如下： (1) 各轴的转速 轴 min/980 1 rnn m 轴 min/ 7 . 326 3 980 2 r i n n m (2)各轴的输入功率 轴 p1=p0=

38、22.70110.99=22.4741 kw c 轴 p2=p1=22.47410.950.98=20.5049kw g c (3)各轴的输入转矩 计算各轴输入转矩，由文献10的输入转矩公式 t=9550=955022.7011/980=221.22 (3-2) p n mn 轴 mn n p t01.219 980 474.22 95509550 1 1 1 轴 mn n p t396.599 7 . 326 505.20 95509550 2 2 2 电动机输出转矩 mn n p t m 0 . 303 980 09.31 95509550 0 0 运动和动力参数如表 3-1： 表 3-1

39、 各轴的运动和动力参数 电动机轴轴轴 转速 n(r/min)980980326.7 功率 p()kw22.701122.47420.5049 转矩 t(n.m)221.22219.01599.396 传动比13 效率0.990.912 3.2 锥齿轮的设计及其校核计算 涡流选粉机的减速器基本结构由传动零件锥齿轮、轴和轴承、箱体、润滑和密 封装置以及减速器附件等组成。根据不同要求和类型，减速器有多种结构形式。由 于涡流选粉机中两轴呈垂直方向，所以我们在传动装置中采用了单级圆锥齿轮减速 器。以下是我们对其零件的具体设计，但在设计中关于传动件设计计算时我们应注 轴 名 参 数 n600 高效涡流选粉

40、机设计 14 意以下问题： (1)要明确各传动件与其他机构的装配和协调关系。 (2)若传动系统中有变换运动形式的机构，如在涡流选粉机设计中减速器的闭式 传动，我们应先做它的传动件的设计计算，以便于确定闭式传动内的传动比及各轴 的转速、转矩的准确数值，从而使随后设计闭式传动时的原始条件比较准确。 3.2.13.2.1 锥齿轮的设计及其校核计算锥齿轮的设计及其校核计算 由于两轴呈垂直方向，因此选用圆锥齿轮传动，另外由于建材机械一般用 5-10 年，故设计工作寿命为 7 年，每年按 300 个工作日，每天按三班制，工作时属均匀 载荷。初选传动比 i=3，小齿轮齿数 z1=30，大齿轮齿数 z2=z1

41、3=90。 3.2.23.2.2 选择材料和精度及参数选择材料和精度及参数 a.选择齿轮的材料，热处理方法和齿面硬度。 小齿轮选用 45 钢，调质取 hbs1=220。 大齿轮选用 45 钢，正火取 hbs2=200。 b精度等级确定为 7 级(转子转速较低)。 3.2.33.2.3 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 a.确定设计参数 a. 初选载荷系数 kt=1.3 b. 设计小齿轮转矩 t1 由于轴传动效率为 99%，所以输入功率 p1=3099%=29.7kw； 转矩 t1=95.5105p1/n1=187110mmn cr=1/3 d弹性影响系数mpa189.8=ze e根据文献1

42、0查图 由文献10 得 hlim1=570mpa 由文献10 得 hlim2=470mpa 应力循环次数 n1=60n1jlh=6030031(79024)=2.722109=301.93 n2=n1/i=0.907109=98.863 由文献10查得接触疲劳强度系数为: khn1=0.91 khn2=1.01 计算接触疲劳许用应力: 取失效率为 1% 安全系数 =1 则 h1=khn1*hlim1/s=0.91570=518.7mpa h2=khn2*hlim2/s=1.01470=474.7mpa b计算 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 a)设计小齿轮分度圆直径 d1t，代

43、入h 中,取较小值 =105.15mm 3 2 2 335 . 0131 1871103 . 1 7 . 474 8 . 189*92 . 2 d1t b)计算圆锥齿轮 z1，平均分度圆直径 d1mt=d1t(1-0.5r)=105.15(1-0.5/3)=87.63mm 平均分度圆处圆周速度 vm=dmt*n1/601000=4.13m/s c)计算载荷系数 由文献10表 10-2 查得使用系数=1.25 a k 由文献10表 10-8 查得动载系数为=1.14 v k 由文献10表 10-3 查得分配系数= =1.2 h k f k 由文献10表 10-4 查得齿面载荷系数=1.12 h

44、k 所以 k=*=1.251.141.21.12=1.9152 a k v k h k h k d)按实际载荷系数校正所得的平均分度圆直径: d1m=d1mt 所以分度圆直径 d1=d1m/(1-0.5r)=99.7/(1-0.5/2)=119.6mm e)计算模数 m=d1/z1=119.6/30=3.98。 3.2.4 按齿根弯曲疲劳强度计算按齿根弯曲疲劳强度计算 设计公式: (3-3) 3 * 2 1rr 1 * 1iz-0.51 4 m3 2 2 h safayy kt a.确定参数 (1)由文献10图 10-13 查得 kf=1.4 直齿圆锥齿轮 kf=1 所以 k=* * =1.2

45、51.141.121.4=2.23 a k v k f k f k 由文献10图 10-20d 查得大小齿轮弯曲疲劳强度极限 1=arctg(z2/z1)=arctg(1/2)=18.43 2=90-1=9018.43=71.57 zv1=z1/cos1=31.6 zv2=z2/cos2=284.8 b.查取齿形系数 yf1=2.25 yf2=2.06 c.查取应力校核系数 ysa1=1.625 ysa2=2.06 n600 高效涡流选粉机设计 16 d.查取弯曲疲劳强度极限及寿命系数 小齿轮: =470mpa lim1f =320mpa lim2f 按 n1=2.722109 n2=0.90

46、7109 e.查文献10图 10-20 分别得 =0.87 =0.89 1fn k 2fn k 计算弯曲疲劳许用应力 取安全系数 s=1.2 则=*/s=340mpa 1 f 1fn k lim1f =*/s=240mpa 2 f 2fn k lim2f f.设计大小齿轮的*/f ，并加以比较 fa y sa y f */=2.521.625/340=0.012 1fa y 1sa y 1f */=2.061.97/240=0.016 2fa y 2sa y 2f 所以大齿轮数值大 设计计算 43 . 3 133035 . 0131 18711023 . 2 4 22 2 m 对此结果，由齿面

47、接触强度计算的模数大 所以应取 m=3.98 圆整得标准值 m=4。 3.2.5 锥齿轮几何计算锥齿轮几何计算 a.取齿形角: =1=2=20 齿根高系数: ha*=1 顶隙系数: c*=02 变位系数: x=0 分度圆直径: d1=mz1=4*30=120mm d2=mz2=4*90=360mm b.锥距: mmidr 7 . 1894/ ) 1( 2 1 c.齿宽: b=rr=189.71/3=63.2mm 取 b=64mm d.分锥角: =arctg(1/i)=arctg(1/2)=18.43 1 =7134 2 e.齿顶高: 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17 =(ha*+

48、x)*m=4mm 1 ha =(ha*+x)*m=4mm 2 ha 齿轮校核 按齿根弯曲疲劳强度校核 校核公式：f=kft*ysa*yfa/bm(1-0.5r)f f1=160.18340 f2=52.92240 故符合要求。 3.3 传动轴的设计及其强度校核 a.选择轴的材料及热处理 由于立轴的转速不大，故选择常用材料 45 钢，调质处理。 b.初估轴径 按扭矩初估轴的直径，由公式： (3-4) 3 2 min 2 p dc n 查文献10公式查表 10-2，得 c=106117,取 c=106，则： 3 2 3 min 2 30.16 10647.91 326.7 p dcmm n 为了配

49、合所选的弹性联轴器的输出尺寸，取mm，立轴由位于两边55 1min dd 的两个轴承支撑，其中上轴承为圆锥滚子轴承，型号 30220，所在的轴段直径为 100mm。位于立轴下方的轴承为圆柱滚子轴承，所在轴段直径同样为 100mm。其他各 轴段长度根据工艺和固定方式来确定。 c.轴的受力分析 a)画轴的受力简图： 图 3-1 传动轴受力简图 b)计算支反力 作用在大锥齿轮上的力nfnfnf rat 2 . 545 1 . 1632 8 . 4727 222 ， n600 高效涡流选粉机设计 18 在水平面内，其受力简图 图 3-2 传动轴水平面上受力简图 由，可得：0 a m nrfr nn a

50、b acf r bhtah bh 645.5544845.816 8 . 4727 845.816 5 . 1814 5 . 313 8 . 4727 2 2 t 则 c 在垂直平面内，其受力简图为： 图 3-3 传动轴垂直面上受力简图 由，可得：0 a m nn ab f d bcf r nn ab f d acf r ar av ar bv 371.684 5 . 1814 1 . 1632502128 2 . 545 2 171.139 5 . 1814 1 . 163250 5 . 313 2 . 545 2 22 22 c)计算弯矩 在水平面上（弯矩图为 a） 0, 0 3 . 14

51、82165m. 5 . 313 8 . 4727 2 bhch tahah mm mmnnacfmm 右左 在垂直平面上（弯矩图为 b） 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 19 mmnabrm mmnf d acfm bvav arav 780.252525 5 . 1814171.139 2 . 89315 1 . 163250 5 . 313 2 . 545 2 22 右 左 合成弯矩（弯矩图为 c） mmnmmm mmnnmmm avaha avaha 61.150352378.252525 3 . 1482165 926.1484853mm. 2 . 89315 3 . 148

52、2165 22 22 22 22 右右 左左 画转矩图（图为 d） 转矩mmnntmmnt 6 . 359637mm.5993966 . 0599396 22 ， 计算弯矩（图为 e） mmnmm mmnntmm aca aca 61.1503523 354.1601270m.599396926.1484853 22 2 2 2 右右 左左 e.判断危险截面 截面左侧合成弯矩最大，故有可能是危险截面 f.轴的弯扭合成强度校核,由文献10公式： （3-5） e m w 式中：w-抗弯截面系数 1000001001 . 01 . 0 33 dw a ca e mp w m 550127.16 10

53、0000 354.1601270 左 所以立轴的设计是满足条件的。 n600 高效涡流选粉机设计 20 图 3-4 传动轴弯矩图 3.4 撒料盘和导向叶片的设计 3.4.13.4.1 撒料盘的设计撒料盘的设计 物料的充分分散，可避免范德华力、静电力和表面张力引起的团聚现象，撒料 盘和缓冲板的配合使用，起到了分散的关键作用。o-sepa 选粉机的撒料盘常为均布 放射状导料板，采取此结构，是由于若仅利用平面圆环，物料只能靠较小摩擦力水 平抛撒，转速过快，物料打滑；反之，分散效果不佳。而加上导料板，物料所受抛 撒力将明显增大。本次设计中的选粉机为中小型选粉机，如图 3-5。因此，设计时 把撒料盘安装

54、在笼形转子的上方，距入料口垂直距离 h30mm-80mm。因为 h 过小， 易造成卡壳，反之，易扬尘11。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 21 撒料盘厚度为 10mm，由于摩擦力的作用，撒料盘可由耐磨材料制成，或在撒料 盘的表面喷涂一层耐磨材料。要取得好的分散效果，合理的撒料盘结构是关键，还 要根据实际情况选择最佳转速、加料速率，同时需注意工艺条件的影响，必要时进 行与分散处理。 图 3-5 撒料盘 3.4.23.4.2 导向叶片的设计导向叶片的设计 导向叶片安装在蜗壳进风口平面，能确保进入气流分布均匀，以取得稳定流场、 避免死区和边壁效应。其通常竖向固定，与圆周切线成 150，实

55、验发现，减小此角 度，成品粒径集中、细度增加、阻力损失增大、效率降低；增加则相反。在本次设 计中，角度取 100，提高粉体细度。叶片数量的选取是一个值得斟酌的问题，根据 实验公式pks, p 为经过导向叶片的阻力损失，s 为导向叶片表面积，k 为实 验系数，为取得好的气流均布效果而增加导向叶片数量必导致压力损失p 的增加， 本次设计中导向叶片的数量取 40，宽度取 55mm，如图 3-6。目前，国内一些科研院 所提出一种翼形导流叶片的设想，但生产中尚需证实。总之，要得到理想的气流均 布效果，关键是确定适当的导流叶片角度和数量，且排列角度必须一致。叶片应使 用耐磨材料，以防止变形磨损造成导流效果

56、急剧变化11。 n600 高效涡流选粉机设计 22 图 3-6 导向叶片 3.5 转子部件的设计 笼形转子为 o-sepa 选粉机的核心部分，如图 3-7，通常由分级叶片、水平隔板， 轴套等构成。安装在主轴上与导向叶片平齐。分级叶片被水平隔板分成 23 个区 域，水平隔板用来消除层流和促进气流旋转运动，而转子分级叶片则用来调整气流。 本次设计中，主要从叶片结构、尺寸、数量几方面考虑。除此之外，还吸收了目前 较为先进的转笼结构。在转子分级叶片旁安装与其外缘平齐的竖杆来削弱反漩涡现 象。轴套用来连接转子和轴，但对选粉效果也有一定的影响。本次设计中，通过合 理增大其尺寸来减少转子内积料空间11。 图

57、 3-7 转笼 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 23 3.6 壳体的设计 壳体由出风口、蜗壳和下锥体 3 部分组成。 出风口作为细粉出口，末端与旋风筒连接。设计时需考虑是否利于细分顺利通 过，减少阻力损失，应避免风口导流曲线的急剧变化，可设计成四分之一圆弧，适 当增大其口径对减少阻力有一定效果。一些高效选粉机把细粉出口设计在下方，也 起到了较好的导流作用。 蜗壳为壳体主要部分，是一双向进气蜗壳筒体，在其内部能形成稳定强涡流场。 其中，一次进风起主导作用，二次进风起补充作用。若将壳体设计成两个相互啮合 的阿基米德螺旋线形式，可降低阻力。在设计蜗壳上喂料口时，应向中央靠近，以 利于物料均

58、匀的向四周抛散，适当增加喂料口数量，也有利于物料分散。需对蜗壳 内部易磨损部分着防磨处理，通常在一、二次风口粘贴陶瓷片，有的厂家利用高强 度钢筋混凝土代替陶瓷片也取得了较好效果。 传统的 o-sepa 选粉机下锥体采用 2 个进风口来三次分级，本次设计中综合整 体的设计仍保留这一结构，通过适当增加锥体高度来减少三次进风对上部涡流场的 影响，同时可避免粗粉在三次风的影响下再次进入上部选粉区。最后，在下锥体内 部焊接多圈扁钢，以形成料衬来减少边壁效应；与翻板阀连接处锁风效果必须很好， 以免造成已收集粗粉负压上扬。 总之，设计壳体，必须尽量改善阻力特性，减少导致湍流的不规则结构，避免 产生局部涡流和

59、阻力损失11。 3.7 转子平衡及轴上零件的固定 3.7.13.7.1 转子平衡转子平衡 涡流选粉机转子部件的径向比 d/b=1.85，所以其轴向宽度较大，其质量分布 在几个不同的回转平面内。这时，即使转子的质心在回转轴线上，但由于各偏心质 量所产生的离心惯心力不在同一回转平面内，所形成的惯心力偶仍使转子处于不平 衡状态。由于这种不平衡只有在转子运动的情况下才能显示出来，故称其为动不平 衡。 机械因不平衡而引起的振动是失效的主要原因，为消除振动，避免回转机械的 过早失效，延长其使用寿命，在该选粉机使用的过程中采用快速平衡法进行转子的 平衡。 当转子处于工作状态时，轴承处的振动速度和转子不平衡量

60、的关系为 ，其中是由钢度动力性能，转子的阻尼，转子的速度和机器结构等可变 因素决定的，对于同一转子，同一工作状态情况下，可视为常数。通过试加配重来 改变不平衡，并测得振动速度即可确定初始不平衡量的大小和方位。 假设一个转子的初始不平衡量引起初选始振动速度 v0，在转子上加一试重， 它与初试不平衡量，共同产生一个振动速度 v，将试重取下，放置在其对称位置 上，它与共同产生一个振动速度 v2，用矢量表示各振动速度得附图所示的矢量图。 n600 高效涡流选粉机设计 24 测量方法： a)选择适当的测量点，通过选择轴承座上的振动速度较水平垂直方向，以后钧 在此点测量。 b)动设备，使其达到工作转速，测