剥壳机设计说明书

1、. . . . 边缘卸料式1.5×2m废弃混凝土剥壳机回转部分的设计摘 要随着科技技术的不断发展，目前，世界围的废弃混凝土堆放和新增数量与日俱增。鉴于此提出了一种废弃混凝土的回收装置，本次设计的主要容是进行剥壳机回转部分的设计。首先依据剥壳机主要是用来处理废弃混凝土的，进行剥壳机的总体方案的设计；然后根据1.5×2m剥壳机进行必要的参数计算，如：剥壳机的转速，功率，生产能力，填充率等计算；参数计算以后，进行剥壳机的具体结构设计；最后，对主要的零部件进行强度校核。本设计预期能够达到：能够将经过脱除钢筋处理，粒度在400mm左右的废弃混凝土采用破碎机进行破碎至出机最大粒度不超过

2、50mm，送入回转装置进行进一步的“剥壳”分离，即将废弃混凝土原有的并牢固粘结在一起的粗、细骨料进行分离还原，得到表面干净的石子和细碎的硬化水泥砂浆与部分石沫。得到525mm的干净石子和小于5mm的细骨料。石子能够用于新搅拌混凝土的粗骨料，硬化水泥砂浆与部分石沫进行进一步磨细加工，制成微分，作为预拌混凝土的掺合料替代部分水泥，改善预拌混凝土的施工和使用性能。关键词：剥壳机，总体设计，参数设计，结构设计，英文题目ABSTRACTWith the continuous development of technology, science and technology, at present, th

3、e worldwide number of waste concrete pile and add increasing.In view of this paper, a waste concrete recovery, the main contents of this design is the rotating part of the design sheller.First, according to sheller is mainly used to deal with waste concrete, to peel the general scheme of the design;

4、 and then 1.5 × 2m Sheller calculate the necessary parameters, such as: Sheller speed, power, capacity, filling ratio and other calculations; parameters calculated after the design of the specific structure of Sheller; Finally, the main components of the strength check.The design is expected to

5、 achieve: to be reinforced through the removal treatment, particle size of about 400mm by crushing waste concrete crushing machine to the machine maximum size of not more than 50mm, into the rotary device further "peel" separation,about solid waste and concrete bonded with the original coa

6、rse and fine aggregate to restore the separation to get the surface clean stones and broken bits of hardened cement stone mortar and some foam.Be 5 25mm clean gravel and fine aggregate is less than 5mm.Stones can be used for new mixed concrete coarse aggregate, cement mortar and some hardened foam f

7、or further comminution process stone, made of the differential, as a ready-mix concrete admixtures replacing part of cement, ready-mixed concrete in the construction and improvement of performance.KEY WORDS:1，Sheller 2，overall design 3，parameter design 4，structural design73 / 77目录前言1第1章概述21.1 本设计研究的

8、意义21.2 本设计研究的依据3第2章剥壳机的总体设计52.1 剥壳机的工作原理52.2 球磨机的分类52.3 本设计采用的结构62.3.1 回转部分62.3.2 支承装置62.3.3 进料装置72.3.4 出料装置82.3.5 传动装置8第3章剥壳机的主要参数计算93.1 剥壳机的主要参数计算93.1.1 剥壳机的临界转速93.1.2 剥壳机的理论适宜转速103.1.3 转速比103.1.4 剥壳机的实际工作转速103.2 剥壳机的功率计算113.2.1 填充率的计算123.2.2 研磨体装载量得计算133.2.3 剥壳机的功率133.3 剥壳机生产能力的计算14第4章剥壳机的结构设计164

9、.1 回转部分的设计164.1.1 筒体的结构设计174.1.2 磨头的结构设计194.1.3 中空轴的结构设计214.1.4 衬板的结构设计224.1.5 筒体上卸料孔的设计254.1.6 磨尾的结构设计264.2 支承装置的结构设计294.2.1 主轴承的结构设计304.2.2 托轮支承的结构设计344.3 进料装置的结构设计414.4 出料装置的结构设计424.5 传动装置的结构设计434.5.1 电动机的选择434.5.2 减速器的选择444.5.3 联轴器的设计与键的校核454.5.4 联轴器的设计与键的校核46第5章剥壳机主要零部件的强度计算495.1 筒体495.1.1 作用于筒

10、体的总载荷495.1.2 中心传动时滚圈的圆周力505.1.3 筒体作用力的分布515.2 磨头中空轴的强度计算525.3 磨头与筒体法兰的的连接螺栓555.3.1 剪切计算555.3.2 受拉计算56结论59辞60参考文献61外文资料翻译62前言废弃混凝土通常采用露天堆放或填埋方式处理，故需要占用大面积的耕地，处理费用与运费较高。废弃混凝土清运和堆放过程中易造成粉尘，严重宿染大气，形成二次污染。另外，混凝土生产浪费大量砂石骨料，随着对天然砂石的不断开采，天然骨料资源渐趋枯竭，生态环境日益恶化。废弃混凝土循环再生利用可解决其导致的资源、能源、环境等问题，缓解骨料供求矛盾，具有显著的经济效益和环

11、境效益，是环境保护与可持续发展战略的迫切需求，也是本课题设计的方向。随着人类环保意识的增强，混凝土材料的循环利用成为世界各国共同关心的课题，已经成为国外工程界和学术界关注的热点和前沿问题之一。美国、日本和欧洲发达国家对混凝土循环利用的研究较早，主要集中在对再生集料和再生混凝土基本性能的研究，已有成功应用于刚性路面和建筑结构物的例子。本设计的目的是开发一种废弃混凝土回收方法与装置。拟解决废弃混凝土中石子和细骨料的分离问题，将废弃混凝土原有的并牢固粘结在一起的粗、细骨料进行分离还原后再利用。该技术降低废物的排放，节约矿山资源，为国家鼓励发展的领域。本课题为1.5×2m周边卸料废弃混凝土剥

12、壳机的设计。我主要承担1.5×2m剥壳机的总装设计、回转装置的设计与部分支撑装置的设计。技术性能：上产能力达到7.92t/h。技术要求：机械设计应保证其功能良好、使用可靠、维护方便；零件结构设计要选择合理的毛坯型式和材料，并尽可能的采用标准件和通用件，并具有良好的工艺性。研究方法：首先进行总体设计，确定剥壳机主要参数、剥壳机回转部件与各主要部件的结构参数，然后对确定的各部件进行强度校核以确定是否满足工作要求。预期效果：达到所要求的技术性能，解决废弃混凝土污染环境的问题，达到对废弃混凝土的循环再利用，降低废物的排放，节约资源。第1章 概述1.1 本设计研究的意义随着全球围城市化发展的进

13、一步推进，混凝土仍将是本世纪一种应用最广泛的建筑材料，但越来越多的拆除建筑物产生了大量的建筑垃圾，其部分为废弃混凝土块。如按传统的处理方法将其随便堆置或填埋，不仅占用大量耕地，而且会造成严重的环境污染，也是一种资源浪费。因此，废弃混凝土的再利用已经成为一个亟待解决的社会问题。近年来，世界各国对废弃混凝土的研究大多集中在基础填料和再生骨料等方面，国开发了从废弃混凝土中分离水泥的技术，并经过热处理等工艺生产出再生水泥。用废弃混凝土制备具有水化活性的再生胶凝材料具有相当的可行性，原因之一是废弃混凝土中的硬化水泥浆体，其中含有的未水化水泥颗粒具有自发水化硬化的能力，这些未水化的水泥颗粒中含有的水泥熟料

14、矿物通过再次粉磨处理从水泥水化产物的包裹中分离出来，可直接作为胶凝材料或水泥混合材发挥其胶结作用；其二是水泥水化产物经煅烧处理后可重新具备水化能力；另外，废弃混凝土中含有的石灰石在高温下分解成的氧化钙，也是制造水泥所必需的氧化物。随着商品混凝土的广泛应用，水泥混凝土搅拌站在生产商品混凝土的同时，产生大量的废渣、废水。由于没有掌握废弃的混凝土回收再利用技术，与其可观性，清洗排放下来为数巨大的废弃的混凝土，既浪费了宝贵资源，又严重污染环境。在矿产和水资源日益紧，环境保护越来越受重视的今天，残余混凝土对环境的污染问题已显得尤其突出。这些无法处理的废弃资源，如果重新回收利用，资源再现，市场前景广阔，利

15、国利民。根据权威机构的研究，环境污染将成为我国未来发展的最大制约。我国废水排放总量呈增加的趋势。由于污染物的任意排放，我国江河湖库水域已经普遍受到不同程度的污染，除部分陆河流和大型水库外，污染呈加重趋势，工业发达城镇的水域污染尤为突出。如不能有效地治理环境欠帐，水污染的问题将影响我国未来的持续健康发展。同时，固体废弃物围城仍也可忽视。我国固体废弃物的综合利用率、处理处置率较低，多数只是露天堆放，使得工业固体废弃物排放量的增幅大于处理能力和综合利用提高的幅度，不仅占用了大量的土地，全国约有1/5的耕地受到了不同程度的污染；而且使得堆放场地附近的地表水和地下水受到了严重污染。随着城市化的进程，固体

16、废弃物围城现象更趋严重。综上所述，提出一种废弃混凝土回收装置是目前迫切需要的，这不仅可以废物再利用，同时可以改善环境。1.2 本设计研究的依据本次设计研究的基本容是提出一种废弃混凝土回收方法与其装置。解决废弃混凝土中石子和细骨料的分离问题，将废弃混凝土原有的并牢固粘结在一起的粗、细骨料进行分析，我所做的是废弃混凝土剥壳机的回转部分的设计。本设计的依据是：将经过脱除钢筋处理，粒度在400mm左右的废弃混凝土采用破碎机进行破碎至出机最大粒度不超过50mm，送入回转装置进行进一步的“剥壳”分离，得到525mm的干净石子和小于5mm的细骨料。本设计结构方案才用托轮支撑，回转部分由筒体、衬板、卸料衬板、

17、中空轴、卸料端盖、卸料仓组成，其中卸料方式为周边卸料，这种周边卸料的方式避免了采用传统的轴向蓖板卸料形式时研磨体被篦板得篦缝卡死的问题。中空轴在进料端起支撑和进料作用，在出料端起支撑作用。本设计通过将旧建筑物等拆除的废弃混凝土进行一系列加工处理，在不损伤石子得部结构的前提下，采用颚式破碎机进行由大到小的破碎处理；再进一步将废弃混凝土进行有效“剥壳”分离，将废弃混凝土原有的并牢固粘结在一起的粗、细骨料进行分离还原，得到表面干净的石子和细碎的硬化水泥砂浆与部分石沫。本设计拟解决的主要问题是：废弃混凝土通常采用露天堆放或填埋方式处理，故需要占用大面积的耕地，处理费用与运费较高。废弃混凝土清运和堆放过

18、程中易造成粉尘，严重宿染大气，形成二次污染。另外，混凝土生产浪费大量砂石骨料，随着对天然砂石的不断开采，天然骨料资源渐趋枯竭，生态环境日益恶化。通过采用回收装置，将经过脱除钢筋处理，粒度在400mm左右的废弃混凝土采用破碎机进行破碎至出机最大粒度不超过50mm，送入回转装置进行进一步的“剥壳”分离，得到525mm的干净石子和小于5mm的细骨料。并将其用于： 回填材料使用：建筑废弃混凝土经过一定破碎处理，因其具有一定的强度可以取代部分砂石作为回填材料。 作道路或建筑物基础垫层：这是废弃混凝土再生利用的一种简易途径。综上所述，废弃混凝土重新作为建筑材料，我们应加大对环境保护与资源再生利用的宣传力度

19、，回收利用废弃混凝土，所以废弃混凝土再利用这项技术有着广阔的前景，此次设计对环境保护有着重要的意义。第2章 剥壳机的总体设计2.1 剥壳机的工作原理剥壳机的主要工作部分采用的是一端采用大型滑动轴承，另一端采用托轮，来支撑水平放置的回转筒体，筒体不需要采用隔仓板，来把筒体分成几个仓。本设计是把颚式破碎机破碎的废弃混凝土，进行进一步的细化。研磨体采用钢球主要是为了粉磨物料，而本设计是进一步进行破碎，所以研磨体采用的是钢棒，而不采用钢球。为了防止筒体被磨损，在筒体壁装有衬板。当剥壳机回转时，研磨体在离心力和与筒体壁的衬板面产生的摩擦力的作用下，贴附在筒体壁的衬板面上，随筒体一起回转，并被带到一定高度

20、，在重力作用下自由下落，下落时研磨体像抛射体一样，冲击底部的物料把物料击碎。研磨体上升、下落的循环运动是周而复始的。此外，在剥壳机回转的过程中，研磨体还产生滑动和滚动，因而研磨体、衬板与物料之间发生研磨作用，使物料磨细。由于进料端不断喂入新物料，使进料与出料端物料之间存在着料面差能强制物料流动，并且研磨体下落时冲击物料产生轴向推力迫使物料流动，另外磨气流运动也帮助物料流动。 因此，剥壳机筒体虽然是水平放置，但物料却可以由进料端缓慢流向出料端，从而达到对混凝土进行有效得“剥壳”分离，将废弃混凝土原有的并牢固粘结在一起的粗、细骨料进行分离还原，得到表面干净的石子和细碎的硬化水泥砂浆与部分石沫。 2

21、.2 球磨机的分类球磨机是重要的细磨设备，这种设备广泛应用在水泥工业中。其主要工作部分是一水平放置的回转筒体，不同种类的磨机区别在于圆筒的形状、研磨体的形状、筒体的支承方式、传动方式、卸料方式、操作方法和生产特点有所不同。1. 按所装的研磨体不同来分： 球磨机； 棒磨机； 砾石磨。2. 按筒体的形状分为： 短筒磨机； 长筒磨机；圆锥形磨机。 3. 按卸料方式分为： 中心卸料； 中间卸料； 边缘卸料。4.按传动方式分为： 中心传动； 边缘传动。5.按支承装置分为： 主轴承支承； 滑履支承； 托轮支承。2.3 本设计采用的结构根据指导老师给的设计题目，拟采用的整体方案为：2.3.1回转部分由于本设

22、计采用的是周边卸料，需要在筒体上开孔，孔开在什么部位，开多少孔和开多大的孔不影响筒体的强度。以与出料罩如何设计才能不与磨尾干涉，都是结构设计时要解决的问题。磨头拟采用的是钢板焊接式，其优点是机件制造工艺程序简单，切削程序和切削加工面较少，原材料消耗少，端盖质量可得到保证，不存在铸件的铸造缺陷。端盖与筒体焊接在一起，连接牢靠省工，避免了要求较高的螺栓或 铆钉连接。2.3.2 支承装置根据设计题目的要求，本设计采用一端主轴承支承，一端托轮支承。支承装置并不是采用常用的两个主轴承来支承，而是采用混合支承：进料端主轴承支承，出料端托轮支承。主轴承采用的是滑动轴承，而具体滑动轴承的设计不属于我所设计的围

23、，我主要负责的是回转部分的设计。出料端用托轮支承，两托轮中心线夹角成分布，托轮与滚圈的布置如图2-1所示。图2-1 托轮的布置1滚圈；2托轮2.3.3 进料装置进料装置要考虑到剥壳机的生产能力以与功率，出料装置的设计要先把剥壳机的参数计算完毕后，再决定进料装置到底要开多大才合适，才能达到最大的经济效益。进料装置拟采用螺旋叶片进料，它包括下料漏斗、螺旋进料筒、螺旋叶片等零部件。具体螺旋进料筒的尺寸，要根据中空轴的尺寸才能确定。而中空轴的尺寸，要在具体的结构设计中才能确定。所以螺旋进料筒的具体结构，要在结构设计中才能完全确定。2.3.4 出料装置 由于本设计的卸料装置为周边卸料，需要筒体和衬板上开

24、卸料孔，需要用出料罩把卸料孔密封起来。出料部就开在出料罩的最下面，出料漏斗开设承锥形的孔，方便料可以快速流出密封罩，避免物料卡死出料罩。出料端需不需要隔仓板，如果要隔仓板，钢棒会不会卡在蓖孔中，都是具体的结构设计要解决的关键问题。2.3.5 传动装置由于本设计采用的是周边卸料，如果采用边缘传动，有可能产生干涉。所以本设计拟采用中心传动，传动部分包括主电动机、减速器、联轴器、传动轴。 电动机的选择，要根据剥壳机功率才能确定。而剥壳机的功率、转速以与生产能力的确定，将在参数计算中算出来。所以具体选择什么型号的电动机，要根据剥壳机的主要参数才能具体确定选何种类型的电动机。减速器的选择，要根据电机的转

25、速和剥壳机的转速才能确定传动比，根据传动比选减速器。而这些必须等到剥壳机的参数确定以后，才能确定选何种型号的减速器。同理，联轴器和传动轴的确定，也要等到参数计算完以后，才能确定。所以，参数设计是这部分的前提条件。第3章 剥壳机的主要参数计算3.1 剥壳机的主要参数计算3.1.1 剥壳机的临界转速当剥壳机筒体的转速达到某一数值时，研磨体产生的离心力等于它本身的重力，因而使研磨体升举至脱离角，即研磨体将紧贴附在筒壁上，随筒体一起回转而不会降落下来，这个转速就称为临界转速，用表示。由于剥壳机在某一转速下进行工作时，筒体各层研磨体运动的脱离角各不一样，在确定剥壳机转速时，一般以最外层研磨体为基准，也就

26、是取磨机筒体的有效径作为基准进行参数计算。当研磨体处于极限位置时，即研磨体将升举至极点时，脱离角，此为临界条件。将此值代入研磨体运动基本方程式，可得临界转速，由公式： (3-1)式中：临界转速，；最外层研磨体至剥壳机筒体断面中心的距离，；剥壳机筒体有效直径，；由于，代入(3-1)得：以上公式是在几个假定的基础上推导出来的，从理论上讲：当剥壳机转速达到临界转速时，研磨体将紧紧贴附在筒体壁上，随筒体一起回转，不会降落，不能起任何粉磨作用。但事实上并非如此因为在推导研磨体运动的基本方程时只考虑离心力，而忽视了研磨体与研磨体、研磨与筒体之间是存在相对滑动的，而且物料对研磨体也是有影响的。因此，剥壳机实

27、际的临界转速要比上述的理论转速要高一些，另外剥壳机的临界转速还与剥壳机的结构、衬板形状、研磨体填充率等因素有关。3.1.2 剥壳机的理论适宜转速当剥壳机的筒体达到临界转速时，由于研磨体紧紧贴附在筒体壁上不能起到粉碎作用，因此对物料的粉碎作用功为零。当筒体转速较慢时，研磨体呈泻落状态运动，对物料的粉碎作用很弱，即对物料的粉碎功很小，可见研磨体对物料的粉碎所消耗的功是筒体转速的函数。因此使研磨体产生最大粉碎功时的筒体的转速就称为球磨机的理论适宜转速。要想得到最大的粉碎功，研磨体必须具有最大的降落高度。使研磨体产生最大粉碎功时的筒体转速称作球磨机的理论适宜转速。当靠近筒壁的最外层研磨体的的脱离角时，

28、研磨体可获得最大的降落高度，就可以求得最外层研磨体获得最大粉碎功时的转速为：将代入式，可得理论适宜转速，由公式： (3-2) 式中：理论适宜转速，；由于，代入(3-1)得：3.1.3 转速比剥壳机的理论适宜转速与临界转速之比，简称转速比，即 (3-3)即剥壳机的理论适宜转速为临界转速的76%。实际生产的剥壳机都在76%上下波动。3.1.4 剥壳机的实际工作转速剥壳机的理论适宜转速是根据最外层研磨体达到最大降落高度时转速，但这时全体研磨体的最大粉碎功不一定最大。另一方面，随着剥壳机规格的增大，一定的进料粒度，需要一定的粉碎功。如果入料粒度一定，则需要剥壳机提供的粉碎功是一定的，在研磨体规格一定时

29、，当剥壳机规格大，如果最外层研磨体获得最大的降落高度，则其降落高度的绝对值增大，研磨体能提供的粉碎功将大于物料粉碎所需要的粉碎功，这样就势必造成浪费。在实际生产中，考虑转速不能单纯从得到最大粉碎功的观点出发，因为物料粉磨有冲击作用，又有研磨作用。所以要从达到最佳经济的指标的观点出发，即：要求剥壳机的生产能力最高，单位产量功率消耗最小，研磨体和衬板的磨损消耗量最少。所以工作转速的选定，除了应考虑磨机的直径、生产方式、衬板的形状、研磨体的填充系数、研磨体的种类外，还要考虑到粉磨料的性质、入磨物料粒度和粉磨细度等。为了能够比较全面地反映这些因素的影响，应考虑通过科学实验来确定剥壳机的实际工作转速。根

30、据水泥生产中磨机运转的经验与相关统计资料来确定剥壳机的实际工作转速。当>2m时 (3-4)当时 (3-5)当<1.8m时 (11.5) (3-6)式中：剥壳机的实际工作转速，；剥壳机筒体径，。 由于本设计的筒体直径是，代入式(3-6)得：(11.5)=28.5129.01选取剥壳机的实际工作转速：。3.2 剥壳机的功率计算计算剥壳机功率的目的是为了能够正确地选择电动机的规格，选择或者计算减速装置以与对剥壳机筒体进行强度计算等提供依据。影响剥壳机功率的因素很多，如剥壳机的直径、长度、转速、装载量、填充率、部装置、粉磨方式以与传动形式等。3.2.1 填充率的计算剥壳机研磨体填充的容积与

31、剥壳机有效容积之比的百分数，称为研磨体的填充率。由公式：% (3-7)式中：剥壳机研磨体填充率，；剥壳机研磨体填充的容积，；剥壳机的有效面积，。图3-1 磨研磨体填充面的中心距由图3-1可知： (3-8)式中：剥壳机研磨体填充率；研磨体填充表面对剥壳机中心的圆心角；剥壳机的有效径，；剥壳机研磨体填充面高度，。剥壳机研磨体的填充率对粉磨效率有很大的影响。当剥壳机转速和结构等均一致时，填充率过低会增加研磨体的滑动，填充率过高又会使研磨体失去正常的泻落轨迹，仓空间变得太小，冲击高度明显降低，两者均会导致粉磨效率降低。因而对于一台已确定的剥壳机，研磨体存在一个最佳的填充率，也有人称为适宜的填充率。由于

32、影响研磨体最佳填充率的因素很多，如剥壳机的形式、规格、部结构特性以与被粉磨物料的性能等。因此，不能单独以式(3-7)来进行计算，应该在生产过试验来求出最佳填充率，并根据影响因素的变化程度进行适当调整。根据表3-1选择研磨体的填充数值为：。表3-1 H/Di值与填充率的关系H/Di0.720.710.700.690.680.67(100%)22.924.125.226.427.628.8H/Di0.660.650.640.630.620.61(100%)30.031.232.433.734.936.23.2.2 研磨体装载量得计算装入剥壳机的研磨体质量称为研磨体装载量，它取决于剥壳机填充率的大小

33、。由公式： (3-8) (3-9)式中：剥壳机研磨体装载量，t； 剥壳机(仓)有效容积，；剥壳机(仓)有效容积，；剥壳机(仓)有效长度，；剥壳机研磨体填充率，%；研磨体容积密度，。钢棒的容积密度一般为4.564.85。.由于，代入式(3-9)得：所以，研磨体的装载量为。3.2.3 剥壳机的功率由上面的计算可知:,代入公式：(3-10)剥壳机运转时所需功率，其中一部分用于提升研磨体和物料至一定高度，并使之具有一定速度抛射出去，按抛物线轨迹下落，进行冲击击碎物料；另一部分则是克服机械摩擦阻力，如剥壳机中空轴在主轴承中的摩擦，传动装置中的摩擦等消耗的功率，可用机械效率来考虑，则剥壳机所需功率为：(3

34、-11)式中：中心传动剥壳机，；剥壳机的装载量，；提升研磨体和物料的功率，。由于,代入式得：。磨机配套电动机功率计算如下：(3-12)式中:与磨机结构、传动效率有关的系数，见表3-1；电动机储备系数，在1.01.1间选取。表3-2 与磨机结构、传动效率有关的系数磨机形式干法磨中卸磨边缘传动1.31.4中心传动1.251.353.3 剥壳机生产能力的计算影响剥壳机生产能力的因素很多，例如物料性质、入磨物料粒度、要求产品细度、加料均匀程度和磨机装填程度等。另外还与剥壳机的结构形式有关，例如剥壳机筒体长度和直径、仓数、各仓长度的比值、隔仓板的形式和有效断面大小、研磨体种类以与衬板形状等。还有新工艺和

35、新技术的采用，也是提高剥壳机生产能力的有效措施。上述各因素都会影响剥壳机的生产能力，至今还没有一个能将这些因素全部包括在的计算公式，确切的数据必须通过生产实践才能确定。现将一般常用公式介绍如下：(3-13)式中：剥壳机的生产能力，；剥壳机筒体的有效容积，；筒体的有效径，；剥壳机单位功率单位时间的产量，。通过查水泥生产粉碎过程设备书表7-1得：，代入公式(3-13)得： 所以，该剥壳机的生产能力。第4章 剥壳机的结构设计通过以上的参数设计，确定了剥壳机的功率、转速、装载量等参数，从而可以用来选择电动机、减速器、联轴器等零部件。再依据第二章的总体设计，进行剥壳机具体的每个结构设计，包括：回转部分、

36、支承装置、进料装置、出料装置和传动装置，其总装图如图4-1所示。图4-1 剥壳机的总装图1电动机；2联轴器；3减速器；4联轴器；5出料部；6托轮支承部；7筒体部；8主轴承部；9进料部4.1 回转部分的设计回转部分部分主要包括：筒体、磨头、衬板、等零部件，由于第三章已经把主要的参数计算完了，下面就可以确定回转部分零部件的具体的结构尺寸，其部装图如图4-2所示，下面对剥壳机回转部分的主要零部件进行结构设计。图4-2 1.5x2m废弃混凝土剥壳机的回转部分1轴；2垫板；3磨尾法兰；4筒体；5衬板部；6人孔盖；7磨头4.1.1 筒体的结构设计筒体是剥壳机的主体，是剥壳机主要工作部件之一，物料是在筒体被

37、研磨体冲击和研磨而磨成细粉的。1. 筒体材料的选择筒体工作时，除受研磨体的静载荷作用外，还受到研磨体的冲击作用。筒体是薄壁圆筒，承受交变重载荷，并长期低速连续运转。筒体属于不更换的零件，要保证工作中安全可靠，并长期连续使用，所以要求制造筒体的金属材料的强度要高，塑性要好，且应具有一定的抗冲击性能。筒体是由钢板卷制焊接而成的，要求可焊性要好。因此，一般用于制造筒体的材料是普通结构钢板，它的强度、塑性、可焊性都能满足这些要求。还可选用锅炉钢板20g和20号优质结构钢。由于我国低合金高强度刚的迅速发展，近年来新设计的大型剥壳机的筒体多采用钢板制造，其弹性强度极限比约高50%，耐蚀能力也比高50%，冲

38、击韧性比高。而且还具有良好的切削加工性、可焊性、耐磨性和耐疲劳性。所以，采用作为制造筒体材料。2. 筒体的制造加工筒体是薄壁圆筒，筒体上开有人孔和螺栓孔。在制造中关键是保证它的圆度和焊接质量。在排列筒体钢板时，应充分利用钢板尺寸，力求降低边、角料的消耗，但要把预留边余量和卷板咬入与退出所需尺寸计算在。根据卷板设备的能力，应尽可能选用大尺寸钢板，力求使筒体上的纵环焊缝最少，这样既省工又省料。同时对长径比较大的剥壳机筒体，在其中有焊缝时，可按照等强度原理，把中部钢板适当当选厚些，因焊缝附近有较大的应力集中的影响，同时也便于螺栓的固定。3. 筒体重量的计算筒体材料采用，其材料的密度为。钢板按厚度分为

39、：薄钢板(最薄0.2mm)、厚钢板4060mm和特厚钢板60115mm，我所设计的筒体，采用的钢板厚度是25mm。由公式： (4-1)式中：筒体的有效径，mm；筒体壁厚，mm；筒体每米长的自重，；由于，代入公式(4-1)得：所以，可得筒体的重量为：。4.磨门与人孔的设计筒体上每一仓应该开设一个人孔，其作用是检修和更换磨体的各种易损件；停机检查剥壳机的操作情况等。筒体上的人孔应开在各仓的中部位置，这样便于装卸研磨体和衬板。但有时由于结构的限制，不便与在筒体中间开设磨门，也可以在离筒体中间较近的地方开设磨门。本设计把磨门放在离进料端盖584mm处，为了使零件和人能自由进出筒体，便于检修并保证筒体强

40、度，故要求筒体人孔尺寸要合适。我选择开设的人孔长530mm、宽400mm，人孔的形状为矩形，并与筒体纵轴线平行，这样筒体的横断面积削弱得很少。人孔的补强措施：一种是用带法兰的铸钢框式结构铆固在人孔上，铆钉孔距人孔较远，应力集中影响较小。磨门盖多采用外盖式。另一种是在人孔处补强一层钢板，然后一同开设人孔，适用于提式人孔盖。本设计采用的是外盖式磨门，人孔处补强一层钢板，和焊接在筒体上的凸台配合，并采用螺栓连接。磨门是封闭人孔的，要求装卸方便、固定牢靠。我采用的磨门是外盖式，其形状如图4-3所示，外盖式人孔沿周围的筒体衬板悬出人孔1112mm，即使磨门盖板与衬板悬出部分不接触，对衬板强度也无影响。一

41、般只需拆下磨门就可以检修和装卸研磨体，必要时可将人孔周围衬板拆去。图4-3 磨门得结构4.1.2 磨头的结构设计磨头由端盖和中空轴两部分组成，它是剥壳机的主要零件之一，承受整个剥壳机的动载荷，使用中要求长期安全可靠，所以再设计中应该考虑是不更换的零件。磨头的结构形式有两种：一种是端盖与中空轴铸成一整体式，这种形式结构简单，安装较方便，适用于中小型剥壳机。对于较大直径的剥壳机，易产生铸造缺陷，因磨头端盖占有较大的平展面积且又较薄，即使采用较多的浇冒口浇铸，其冷却收缩也是不均匀的，从而使中空轴与端盖的过渡曲面产生较大的应力和组织疏松，这种缺陷有时在切削加工到一定程度才会发现，造成不应有的返工浪费，

42、有时这种缺陷处于隐蔽状态，不能与时发现，由于该部位在剥壳机运转时，承受着交变应力，并且有较大的应力集中，在运转一段时间后便产生断裂，这时造成的损失就更大；另一种磨头是将端盖和中空轴分成两部分再组合在一起，把端盖和中空轴分别铸造，加工后用螺栓组装到一起，这种结构，避免了上述的铸造缺陷。这样虽可解决一些问题，但在原材料消耗和加工工作量上都比较多，并增加了安装工作量。目前多采用端盖和中空轴分成两部分制造再焊接在一起，焊接端盖时，其钢板厚度一般为筒体钢板厚度的1.52.5倍，且焊接端盖的焊缝不宜与筒体焊缝重合，也要避免与筒体上衬板螺栓孔重合。从“等强度”观点出发，端盖也应设置中部增强板，其厚度在满足强

43、度和结构需要的原则下，尽量使端盖钢板厚度减小。筒体两端的法兰止口圆与磨头要同心，端盖与筒体结合面要精加工，两端法兰止口要彼此平行，并与筒体纵向中心线垂直。磨头和法兰螺栓孔要精确重合，并有不少于15%的绞孔螺栓起定位作用。螺栓要用一种牌号的钢制造，螺栓要均匀拧紧，若达不到上述要求，则在磨机运转中可能发生螺栓断裂，引起停车事故。图4-4 磨头的结构形式本设计选用的是钢板焊接端盖，中空轴与端盖止口圆用螺栓连接。其结构如图4-4所示。本设计的剥壳机的中空轴采用ZG270500，而有的剥壳机因受力较小，考虑到成本和取材容易，也可采用铸铁或球墨铸铁。其优点是机件制造工艺程序简单，切削加工程序和切削加工面较

44、少，原材料消耗少，端盖质量可得到保证，不存在铸件的铸造缺陷。端盖与筒体焊接在一起，连接牢靠省工，避免了要求较高的螺栓或铆钉连接。4.1.3 中空轴的结构设计中空轴的结构和相关尺寸如图4-5所示：图4-5 中空轴的结构与相关尺寸中空轴轴颈部位的直径，根据剥壳机筒体研磨体的最大装载量来确定必须满足研磨体不能进入中空轴的要求。一般水泥磨=0.300.36，取=(0.30.4)D(筒体规格尺寸)；已知，则=450600mm，取。中空轴轴颈宽，根据支座反力、主轴承的许用压力和轴瓦包角，通过计算确定： (4-2)其中：，一般多取，是为了保持主轴瓦有必要的稳定性和油膜的形成。取进料中空轴，初定中空轴径； (

45、4-3)其中：中空轴的轴肩直径，；，取。由主轴承中心至法兰端面的距离，取4.1.4 衬板的结构设计1. 衬板的作用衬板的作用是保护筒体使其免受研磨体和物料的直接冲击和研磨，同时也可调整研磨体的运动状态。仓里可以装有提升能力强的衬板，以增强冲击能量，也可以装有波纹或平衬板，以增强研磨作用。2. 衬板的材料剥壳机的衬板大多数用金属材料制造，也有用非金属材料制造。由于各仓研磨体运动状态不同，为适应这种工作状态的要求，制造各仓衬板材料就不同。由于设计的剥壳机只有一个仓，且主要以粉碎为主，所以我选用高锰钢()作为衬板的材料。它具有一定的抗冲击韧性，并且在受到一定的冲击时，它的表面产生冷作硬化，表面变得坚

46、硬耐磨，一般硬度在，韧性相当高，冲击值可达到。在使用中，一般寿命在50006000h。3. 衬板的种类 衬板的种类按工作表面形状分类，有以下几种类型： 平衬板 工作表面平整或铸有花纹的衬板均称为平衬板。它对研磨体的摩擦力小，研磨体在它上面产生的滑动现象较大，对物料的研磨作用强，通常多与波纹衬板配合用于细磨仓。 压条衬板 压条衬板是由压条和平衬板组成。压条上有螺栓，通过压条将平衬板固定在筒体壁上。压条高出衬板，可增大对研磨体的提升作用，使研磨体具有较大的冲击能量。适用于一仓，特别是入磨物料粒度大的一仓。 阶梯衬板 它的工作表面呈一倾角，安装后出现很多阶梯，可以加大对研磨体的推力。对同一层钢球的提

47、升高度均匀一致，衬板表面磨损均匀，即磨损后表面形状改变不明显。适用于管磨机的一仓。 波形衬板 使凸棱平缓化就形成了波形衬板。对于一个波节，上升部分对提升研磨体是很有效的，而下降部分却有些不利的作用。这种衬板带球能力较凸衬板显著减少。实际上可使研磨体产生一些滑动，但能避免将某些研磨体抛起过高的不良现象。这一特点比较适合于棒磨机，因为在棒仓必须注意防止过大的冲击力而损伤衬板。 小波纹衬板 小波纹衬板具有较小的波峰和节距，提升系数小，开有锥形孔，适用于细磨仓。 端盖衬板 衬板表面是光滑的，用螺栓固定在磨机端盖上，以保护端盖免受研磨体和物料的磨损。 凸棱衬板 它是平衬板上铸成断面为半圆形 或梯形的凸棱

48、。凸棱的作用与压条一样，其结构参数与压条衬板相仿。由于凸棱和平衬板是一个整体，当凸棱磨损后需更换时，平衬板部分也随之报废。通过以上分析，由于本设计的研磨体为钢棒，所以我选用波形衬板。本设计采用的衬板有整块波形衬板和半块波形衬板，其形状如下面的图所示。图4-6 波形衬板图4-7 半块波形衬板 4.衬板的规格、排列与固定确定衬板的规格时，应考虑到便于搬运、装卸和进出磨门。近年来，磨机衬板尺寸已统一，它的宽度为314mm，整块衬板长度为500mm，半块衬板长为250mm，衬板的发展趋势是规格愈来愈小，今后可能发展为现在衬板的一半左右。本设计选用衬板有整块和半块，其尺寸为上面所述的尺寸。衬板厚度选用4

49、0mm，衬板重量在600N以下为宜。图4-8 衬板铺设图 衬板排列如图4-8所示，环向缝隙不能贯通，要相互交错，以防止研磨体残骸与物料对筒体的冲刷作用。为此衬板分为整块和半块两种。考虑到衬板的整形误差，衬板四周都应留间隙，本设计衬板四周间隙取为5mm。 (4-4)其中：筒体壁的展开的长度，；筒体径，；块 (4-5)块 (4-6)衬板的固定有用螺栓连接和镶砌两种方式，粗磨衬板一般用螺栓固定。螺栓有圆头、方头和椭圆头多种。安装衬板时，要使衬板紧紧贴在筒体壁上，不得有空隙存在。为了防止料浆或料粉进入冲刷筒体，应在衬板与筒体间装设有衬垫，为了防止料浆顺螺栓孔流出，配有带锥形面的垫圈。本设计采用螺栓连接

50、，其形状如图4-9所示：图4-9 金属衬板的固定方式4.1.5 筒体上卸料孔的设计由于本设计采用的是边缘卸料，需要在衬板和筒体上开设孔来卸料。设计时，应当在保证筒体和衬板有足够的机械强度条件下，应尽可能多开些孔。干法磨的通孔率不小于7%9%。本设计开孔如图4-10所示，其长为200mm，宽为35mm，由于衬板环向有14块，一个衬板上可以开出两个孔，所以可以开28个孔。图4-10 卸料孔 (4-7)式中：筒体规格的半径，；剥壳机的通孔率，； 通过以上计算，剥壳机的通孔率满足干法磨的通孔率不小于7%9%的要求，即在筒体上开设28个孔满足要求，而且对筒体削弱也很小。4.1.6 磨尾的结构设计 1.

51、磨尾法兰的设计由于本设计采用的周边卸料，不需要在磨尾出料，所以磨尾用一个法兰来和筒体连接，就可以达到要求。由公式： (4-8) 其中：法兰外径，；由4-8可得：通过以上计算，可取。法兰厚度，一般不应小于端盖法兰部位的厚度，。螺栓孔直径，由螺栓直径决定，应使通过以上计算，可取。 (4-9)其中：螺栓分布圆直径，；由公式4-9可得：，通过以上计算，可取。本设计的法兰材料采用ZG270500，对本设计其强度与其寿命能够达到所需要的要求。通过以上计算可以得到法兰的形状和尺寸如下图4-11所示，它通过螺栓与筒体上的法兰连接，螺栓连接固定的优点是抗冲击，耐振动，比较可靠。但要求磨尾法兰与筒体法兰螺栓孔要精

52、确重合，并有不少于的绞孔螺栓起定位作用。螺栓要用一种牌号的钢制造，螺栓要均匀拧紧，若达不到要求，则在剥壳机运转中可能发生螺栓断裂，引起事故。图4-11 法兰的结构形式2. 磨尾轴的设计 本设计采用中心传动周边卸料，直接通过轴和磨尾法兰通过螺栓进行连接。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载与应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取许用应力。对于本设计的轴只承受扭矩，即该轴为传动轴，应按扭转强度条件计算。按扭转强度条件计算这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度；如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。在做轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。轴的扭转条件为：

53、(4-10)式中：扭转切应力，；轴所受的扭矩，；轴的抗扭截面系数，；轴的转速，；轴传递的功率，；计算截面处轴的直径，；许用扭转切应力，；表4-1 轴常用几种材料的与值轴的材料Q235-A、20Q275、354540Cr152520352545355514912613511212610311297由上式可得轴的直径： (4-11)式中，由于轴采用45钢，查表4-1得：=126；传到此处的功率为：传到此处的转速，把以上数值代入4-11可得：应当指出，当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于轴径的轴，有一个键槽时，轴径增大；有两个键槽时，应增大。对于轴径的轴，有一个键槽时，轴

54、径增大；有两个键槽时，应增大。然后将轴径圆整为标准轴径。应当注意，这样求出来的直径，只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。通过以上的计算，取轴径，能够满足以上扭转强度要求。然后根据所计算的尺寸画出结构图如图4-12所示。图4-12 轴的结构设计磨尾轴通过一个垫板与磨尾法兰用螺栓连接，垫板应该根据轴的尺寸进行设计。由于垫板只是为了便于定位，可以用薄钢板，其结构如图4-13所示。图4-13 垫板的结构设计4.2 支承装置的结构设计剥壳机的支撑装置要承受整个回转部分、研磨体和物料在运动中或静止状态时的载荷。剥壳机的轴承是决定安全生产、维护简便和节省能量的主要部分之一。磨机的支承装置可分为下述形式：主

55、轴承主轴承支承、滑履支撑和托轮支承。一般磨机主轴承支承有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承应用于小型磨机上是可以的，而大型磨机不采用滚动轴承的原因是其单件加工费用高，与轴承配合部分加工精度要求高，滚动轴承的安装维修较困难，并且滚动轴承的使用寿命有限，且要求有过滤和冷却用的循环供油系统。因此，一般较大的磨机不采用这种轴承而采用滑动轴承。综上所述，本设计的剥壳机采用一端主轴承支承，主轴承采用滑动轴承，这样可以使与其配合部分加工精度要求不高，而且还可以自动调心；另一端采用托轮支承，托轮轴承采用有调心作用的，当筒体弯曲变形时，可以自动进行调节。4.2.1 主轴承的结构设计1. 主轴承的结构总述 剥壳机主轴承的结构特点一是主轴承尺寸大、重量重、承受重载。剥壳机是以中空轴支承于主轴承上，由于物料是由中空轴出入剥壳机，所以中空轴的外径和主轴承轴瓦直径都比较大。二是采用自位调心球轴承，以保证剥壳机的直线度。主轴承是由轴瓦、轴承底座、轴承盖、润滑和冷却系统所组成。轴瓦底座面呈球面形，装在轴承底座的凹球面上。瓦衬一般多用铅基和锡基轴承合金(巴氏合金)浇注而成。主轴承分固定式和活动式两种形式。活动式主轴承只适用于剥壳