毕业设计（论文）-SEPA鼠笼式选粉机设计

1、 本科学生毕业论文SEPA鼠笼式选粉机设计系部名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： XX学院二二一年六月XX学院本科生毕业设计摘 要选粉机是制粉工业的重要设备之一。它经历了三代产品：离心分离器、旋风分离器和涡流分离器。为了保证粉体的粒度分布符合质量要求，分级机可以将产品的粒度控制在一定范围内。分离器已广泛应用于建材、电力、材料选矿、化工、医药、食品等行业。随着新水泥标准的实施，对水泥的要求越来越高，如粒径小、粒径分布范围窄等，因此对粉体分级设备的要求越来越高。分离器作为涡流分级机的典型代表，它不仅结构简单维护成本低，而且还有分级精度高、分级性能好、分级效率高等特点。O-SEPA

2、分离器是闭路（环流）粉磨系统中非常重要的设备。它能及时从磨机出料中选择合格的细粉，并将不合格的粗粉送返磨机进行再磨，避免了细颗粒长时间停留在磨内的现象，以及对粗颗粒和磨体的衬板效应。从而有效地提高了粉磨系统的效率和产量，控制了产品的能耗和细度。本项目主要是对O-SEPA选粉机主体结构进行设计和改进。设计内容包括：（1）传动部分的设计，包括电机和减速器的选择；（2）壳体的设计，包括蜗壳和灰斗的设计；（3）转子结构的设计，包括主轴、轴承和键的校核；（4）撒布盘的设计；（5） 笼型转子的设计（6）密封结构设计；（7）润滑系统设计。最后介绍了分离器的安装和维护。关键词：选粉机；水泥；粉磨系统；撒料盘I

3、IXX学院本科生毕业设计ABSTRACTThe separator is one of the important equipments in milling industry. It has experienced three generations of products: centrifugal separator, cyclone separator and vortex separator. In order to ensure that the particle size distribution of the powder meets the quality requiremen

4、ts, the classifier can control the particle size of the product in a certain range. Separator has been widely used in building materials, power, material processing, chemical, pharmaceutical, food and other industries. With the implementation of the new cement standard, the requirements for cement a

5、re higher and higher, such as small particle size, narrow particle size distribution, etc., which puts forward higher requirements for powder classification equipment. As a typical representative of vortex classifier, separator has the characteristics of low maintenance cost, simple structure, high

6、classification accuracy, good classification performance and high classification efficiency. O-SEPA separator is one of the most important equipments in closed circuit (circulation) grinding system. It can select qualified fine powder from mill discharge in time, and send unqualified coarse powder b

7、ack to mill for regrinding, so as to avoid the phenomenon of fine particles staying in the mill for a long time and the lining effect on coarse particles and grinding body. Therefore, the efficiency and output of grinding system are effectively improved, and the energy consumption and fineness of pr

8、oducts are controlled. This project is mainly to design and improve the main structure of O-SEPA separator. The design contents include: (1) the design of transmission part, including the selection of motor and reducer; (2) the design of shell, including the design of volute and ash hopper; (3) the

9、design of rotor structure, including the check of spindle, bearing and key; (4) the design of distributor; (5) the design of cage rotor; (6) the design of sealing structure; (7) the design of lubrication system. Finally, the installation and maintenance of the separator are introduced.Key words: Sep

10、arator; Cement; Grinding system; Spreading tray目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 分级11.1.1分级的定义11.1.2分级的种类11.2 空气选粉机21.2.1空气选粉机的应用21.2.2空气选粉机的分类21.3 研究的目的和意义51.4 国内外研究现状71.5 本文要解决的主要问题和设计总体思路9第2章 总体结构设计102.1 O-SEPA选粉机的结构102.2 O-SEPA选粉机工作原理112.3 O-SEPA选粉机的特点112.4 O-SEPA选粉机设计参数12第3章 各主要部件的设计133.1 传动部件设计133.

11、1.1电机选择133.1.2传动轴设计及校核143.1.3减速器的选择153.1.4撒料盘153.1.5笼形转子163.1.6轴的校核173.1.7轴承的校核213.2 壳体部分设计223.2.1蜗壳设计223.2.2灰斗的设计243.2.3进风口设计243.2.4导向叶片设计253.2.5检修口设计263.3润滑系统设计263.4密封设计273.4.1轴套筒的密封273.4.2机壳与转子的密封28第4章 选粉机的安装、操作与维护294.1安装294.2调试314.3使用、操作和维护33第5章 工艺平衡计算355.1选粉工艺流程图355.2根据物料平衡对设备进行选型37结 论39参考文献40致

12、谢4240XX学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1 分级1.1.1分级的定义颗粒是具有一定尺寸大小和不规则几何形状的微粒状物体的别称，是粉末的基本单位。粒子的大小称为粒子大小。对于规则形状的颗粒，如球形颗粒和立方颗粒，其粒径分别用直径和边长表示。对于不规则形状的颗粒，其粒径可用当量粒径表示。等效粒径是指其物理性质与具有一定直径的均质球体相似的球形颗粒的直径，如在颗粒分类研究中，一般称为粒径分类。分级是指在生产过程中，根据产品的要求，将粉末颗粒按不同的形状或尺寸进行分离，从而实现将要分离的物料分为粗细两部分的过程。目前，各种选粉机的主要工作流程是布料、分级和收集成品。分类的关键要点是分散与分离

13、。分散是指将送入粉碎机的物料尽可能打散，使物料颗粒充分分开，形成一定的空间距离从而实现分离；分离是指颗粒在不同介质中受到各种力的作用，产生特殊的轨迹，使颗粒能被有效分离，然后由相应的出口排出。1.1.2分级的种类根据介质承载材料的不同，可分为湿态分类、干态分类和超临界态分类；可分为惯性力分类、离心力分类、重力分类、磁力分类、电场力分类，依靠所用分级设备的特性，按粒度大小的不同可分为：圆盘式分级、卧式螺旋式分级、旋流式分级、静电场分级和超高压分级，它可分为一般分类和超细分类。工业生产过程中的分级方法应根据现场生产条件情况和粉体类型差异因素进行选择。选取合适的分类方法对生产秩序的正常维护，提高生产

14、效率具有重要意义。在工业化制作水泥的过程中，常用空气作为分散介质对水泥颗粒进行分级。这种分级设备称为空气分离器，又称空气选粉机。1.2 空气选粉机1.2.1空气选粉机的应用在建材工业的生产过程中，经常需要根据固体颗粒在流体中的大小进行分级。空气分离器根据气流大小对水泥颗粒进行分类。在干法闭路粉磨设备系统中，常采用空气分离器。空气分离器能在空气介质的作用下，及时有效地对满足粒度要求的产品颗粒进行分级，并将这些细粉选作成品，以避免细粉在磨机中过度破碎而产生粘球和衬板效应的现象，提高生产效率。同时将粗粉重新引入磨机进行再磨，以减少成品中的粗粉，调整产品细度，保证磨矿质量。在相同产品细度下，生产效率可

15、提高10%-20%。1.2.2空气选粉机的分类根据工作形式的不同，空气分离器可分为动态分级、静态分级和组合分级三种。在不同的物料粒度下，采用不同的物料粒度选择不同的物料。动态分级机具有较高的分类精度，且易于调整切割粒度。然而，其内部结构相对复杂，需要额外的动力支持。它具有能耗高、产量高的特点，在精密分类领域得到了广泛的应用。在分类过程中，机器的内部结构保持静止。利用不同的结构改变物料的方向、惯性、速度等因素，从而分离出粗颗粒。这种分离器称为静态分离器。采用静态分级和动态分级相结合的方法，对物料进行多级分散分级。通过筛分、空分，将不符合标准要求的物料及时分离出来，送返磨机进行粉磨。这种分离器称为

16、联合选粉机，联合选粉机的分级效率很高。粉末和粉末的分离由分离器根据分离器是否处于活动状态来进行。颗粒通过气流进入分离器，粗颗粒从气流中分离出来，细颗粒随气流排出机器，然后收集到下层设备中。这种设备称为贯通式选粉机。在重力场作用下，细颗粒沉降速度慢，分级速度慢，分级效率低。离心分离器是将颗粒送入粉末分离器的内部。当颗粒在机器内遇到旋转气流时，在离心力和气流力（空气阻力）的共同作用下，颗粒分为粗粉和细粉，并从不同的出口排出。根据主要结构和受力情况，空气选粉机分为以下几种：原理：根据颗粒在重力和气流阻力作用下的运动轨迹和沉降速度对颗粒进行分类。该分离器结构简单，压降小，处理量大，但缺点是分级精度差。

17、例如：（1）垂直流重力分离器，如图1-1（a）所示；（2）水平流重力分离器，如图1-1（b）所示；（3）特殊流量重力分离器，如图1-1（c）所示。图1-1 重力空气选粉机2）惯性空气选粉机 原理：惯性是物质粒子的固有属性，其大小由质量决定。因此，不同粒径的颗粒在运动过程中具有不同的惯性。当颗粒受力改变其运动方向时，由于不同粒径颗粒的惯性不同，不同粒径颗粒的运动轨迹也不同，从而实现了材料的分类。直通式分离器如图1-2所示。直通式分离器是惯性分离器的典型代表。它结构简单，分类精度高，内部无运动部件，但产量低。贯流式选粉机有两个选粉区：一个是壳体之间的区域，这是一个粗选，如图一所示，颗粒主要在重力作

18、用下沉降；第二个是内壳内的区域，这是一个精细的选择，如图二所示。颗粒在向外的离心力和向内的气流力（阻力）的共同作用下分类。图 1-2 通过式选粉机结构图1进风管；2外锥壳体；3内锥壳体；4反射棱锥体；5粗粉出口管；6导向叶片；7排气管（3）离心力空选粉机 原理：在循环气体力、重力和离心力的共同作用下，对分离器内的颗粒进行分类。离心式空气分离器具有分级精度高、处理能力大的优点。根据产生离心力的不同方法，可分为：1）自由旋涡分离器，图1-3（a），切向蜗壳或导叶形成的高速旋转气流进入分级区；2）准自由旋涡式选粉机具有与自由涡式相似的基本特性，且内部无运动部件；3）带风扇叶片的强制涡流式离心分离机，

19、如图1-3（b）所示，通过引入旋转部件来增加颗粒的离心力，也可以产生强迫涡流。分级主要在气流阻力、重力和惯性离心的共同作用下完成，提高了分级的精度和效率；4）笼型转子式强制旋涡离心分离机，如图1-3（c）所示，壳体上设有导叶，气流与筒体相切，形成两个180切向通过粉体室的入口。通过保持架转子的旋转，形成了相对稳定的强迫流场和清晰的分级面。通过调整转子转速，可以得到不同粒径的成品。与传统的风叶式离心分级机相比，该分级机的分级效率、分级精度和处理能力都有显著提高；5）旋转壁式强制旋涡离心分离机如图1-3（d）所示，旋转壁产生的强迫涡流场适用于高浓度物料的分离，分选精度高。a 自由涡型示意图 b 风

20、叶强制涡流型示意图c 笼型转子型示意图 d 回转壁型示意图图1-3 离心力空选粉机（4）组合型选粉机 原理：是上述几种选粉机的组合设计，一般将前几种选粉机的优点综合到一个设计中。目前，设计新型高效分离器的主要方法有丹麦f.l.s公司的RET分离器、日本三菱重工的MDS型组合式分离器、中国的SZ型分离器。1.3 研究的目的和意义 我国正在进行大规模的基础设施建设，各种建材的消耗量非常巨大，尤其是水泥，年使用需求量占建筑材料总消费量的绝大部分。如何在水泥生产过程中降低单位能耗，提高能源生产率，对保护环境、节约成本、降低能耗具有重要意义。作为水泥生产过程中的核心设备，水泥分离器的改造是关键。20世纪

21、70年代末，日本大田公司率先研发了O-SEPA分离器，采用新的粉末分离机理和分级结构，实现了粉末分离技术的重大突破，这标志着选粉机技术已进入第三代新型高效选粉机的发展阶段，以其显著的增产、节能、改善水泥质量的特点而备受关注，在世界水泥工业中得到了广泛的推广和应用。20世纪80年代中期，我国引进了O-SEPA分离器的制造技术。经过近30年的深入研究和探讨，消化吸收引进技术，对原有结构进行改进，利用其选粉机理和分级结构，各研发、设计、制造单位自主研发了多种与原料相匹配的新型高效选粉机磨煤机、磨煤机、水泥磨、矿渣粉磨和超细粉体粉磨系统。特别是目前影响分离器使用效率的因素很多，特别是在规模较大的情况下

22、，还存在一些比较突出的问题。1）散射问题：混合物料从O-SEPA分离器的进料口落在圆形分配器上。布料器的旋转使粉体产生惯性离心力并四处散落。理论上，我们希望磨煤机选用的物料通过撒布盘抛入360均匀筛网，因此，随着设备处理能力的增加，选粉机入口数量应逐渐增加。但由于设备结构的限制，不可能不加限制地增加进料口。随着分离设备的扩大，分布器环形面积的增加与物料体积的增加不成比例，单位面积的处理能力逐渐增大。一般设置四对大型选粉机，会造成分级转子出料口料幕较厚或结块料与非料腔交替出现。它不仅会影响圆柱涡流场中速度的均匀分布，而且还会影响到粉末的后续分散。例如，如果采用板状或径向凸边式撒布板，当周围区域未

23、完全分散时，物料更容易进入进料口，从而滑入分级流场。另外，分离器尺寸越大，转子直径越大，出料口位置受结构的限制，随着设备尺寸的增大，物料更难均匀分散。2）通风问题：O-SEPA分离器的两个主进风口布置在180方向的蜗壳结构上，截面形状为矩形。现在，相对较新的技术一般采用室外洁净空气。一次风量一般占总进风量的60%左右，二次风量约占总进风量的30%这种结构使得周向进气气流不均匀。由于一次风与二次风不匹配，有时差别较大，且沿圆柱形分级区的进气也不均匀；由于分离器蜗壳部分较长，进气阻力大，且设备压头阻力大，故后面的风机功率较大分离器相应增加，能耗高，不利于节能。另外，随着设备规格的增加，进气通道高度

24、增加，由于边界效应的影响，截面气流的速度梯度增大，不利于分级流场的稳定。O-SEPA选粉机三次风风量约占总风量的10%。三次风管设置在给料灰斗的锥体上。在同一水平面内，灰斗母线垂直。根据选粉机的尺寸，沿环形均匀布置34根直径为100mm500mm的圆管。系统风机开启后，由于三次风管垂直于粗灰斗的锥形母线，因此从风管进入的三次风的风向也垂直于灰斗的锥形母线，导致三次风在锥段上。虽然风管周围没有空气参与粗粉分离，但会出现分离死区。由于上部物料沿锥体四面壁均匀落下，进气不均匀，存在分离死区，上部落料的分离只是局部分离，风量明显受限，难以产生分级效果。3）分类问题：在平面涡流分离机理下，设计了高效分离

25、器的基本分类原则。物料在重力、粉体旋转产生的惯性离心力和气流径向运动产生的粘性力的共同作用下进行分类。理论上，在圆柱形旋转保持架与导叶的旋转之间可以形成均匀的圆柱形涡流场。然而，在O-SEPA分级机分级转子上端，散落的物料撞击挡板，改变运动方向，在重力作用下形成一定厚度的物料幕。此时物料与气流不同步旋转，即粉体只是自由下落，没有旋转，也就是说没有产生惯性离心力，所以还没有达到分级状态，转子高度不够影响粉体分离效率。此外，粉末分离后的涡流场也加速了设备的磨损。1.4 国内外研究现状以日本大田县O-SEPA为代表的旋风分离器是一种分级效率在80%以上的高效分离器。国内有上海新建机械有限公司和山东建

26、基机械有限公司两家国内同类技术的生产厂家，以合肥理工学院HES和DS高效分离器为代表的国内最早的同类技术。近年来，成都利军等公司也推出了类似的选粉机。这些分离器的分散、分级和收集机理非常清晰，特别是分级机理与离心式和旋风式分离器相比有了突破性的变化。分离器的各个环节都达到了相当高的水平，所以整体分离效率很高，是一种非常优越的分级设备。随着科学技术的发展，人们对分离器的认识进一步加深。在O-SEPA分离器技术的基础上，对分离器内部进行了进一步的改造，使分离器的分离和节能效果更加明显。国外实现分离技术的国家主要有sepol型、sks型、Sepax型、SD型、SD型和TSV型高效动态分离器。目前国内

27、对 O- Sepa选粉机的技术改进比较成熟的机型主要有:合肥水泥研究院研制的NHX高效转子分离器包括NHX-500、NHX-600、NHX-700等型号。其工作原理是将粗细粉混合的物料从顶部的进料槽送料，落在旋转的摊铺板上。由于转子的转动，物料被离心力甩出，均匀地分布在撒布板下，当粗颗粒落在挡灰体上时，风机吹来的风又将粗粉夹带的细粉再次集中，粗粉通过弹性分度轮送回磨机。细粉通过上升的气流进入旋风分离器，细粉从旋风分离器中收集并用具有良好锁气性能的溢流切割器运走，使气流通过分粉室、旋风筒和风机形成闭路循环。旋风除尘器不断地收集灰尘。合肥水泥研究院开发了具有独特设计和创新结构的DS组合式高效分离器

28、。涡轮式转子与水平叶片转子串联，形成三个独立的串联分级室，相当于串联两个分离器，有效地对进料进行多级分级，强化了分级过程，提高了分级效率。近年来，经过进一步的研究，涡轮转子的结构得到了很大的改进：采用了变截面涡轮叶片，流场更加稳定，分级效率和分类精度更高；汽轮机转子内部设有特殊涡流，消除叶片，进一步降低设备阻力。天津水泥学院所属中天世明（淄博）重型机械有限公司开发了大型卧式旋风分离器和TLS组合式分离器系列。公司开发的大型卧式旋风分离器是在吸收O-SEPA选粉机技术的基础上开发的。旋转分配器采用铸造工艺制造，增加了散、散叶片，改进了密封装置和导叶的安装方式，调整了三次风的比例，方便了产品细度的

29、调整，提高了粉体分离效率，综合技术性能达到世界同类设备的先进水平。公司开发的TLS组合式分级机采用笼式转子将动态分级与静态分级相结合，结构紧凑，有利于简化流程，降低投资。采用特殊耐磨材料制成的插入式笼式转子非机械接触式“气仓”密封装置创新，整体设计合理，产品细度调节方便，粉体分离效率高，综合技术性能达到国内同类产品的先进水平。江苏科技银行股份有限公司研制的国内规模最大、产量最大的K型分离器（kxw3000）可配h3.813m高的细磨机。科杭公司K型分离器是在以O-SEPA笼型转子为特点的高效分离器的基础上开发的。它集成了德国动态分离器的预分离、日本O-SEPA旋风分离器的笼式分离、转子分离器的

30、旋风分离、旁路除尘和粗粉净化分离。结构合理，功能先进。科技银行K型分离器在国内大型企业中占有重要地位，已成为大型粉体分离设备的首选产品。江苏盐城吉祥达建材环保有限公司开发了一种三级分离分离器，可将磨机内物料分为三级。该新型选粉机借鉴国外先进的选粉原理，采用航空空气动力学分析方法，突破了选粉机传统的选粉理论。在传统的闭路粉磨系统中，物料分为细粉、中粗粉和粗粉。细粉作为合格成品水泥可直接进入水泥库，中粗粉可直接进入磨仓，粗粉返回初磨第一仓、中卸磨破碎仓或二磨前仓，大大降低了细粉含量在破碎仓中，有效减少了磨机“过磨”现象，大大提高了磨机的破碎能力和粉磨能力。中国建材建设股份有限公司改进后的O-SEP

31、A分离器的技术特点是：在充分借鉴O-SEPA分离器的基础上，将输出的混合粉“一分为三”，即粗粉（d150lm）、中粗粉（60lmd150lm），细粉放入成品库。将中粗粉放入磨机的磨仓中，以减少粗粉返回量。转子采用O-SEPA型直笼型转子，由两部分组成，外层为垂直导叶，内层为笼型转子。这种由导叶和保持架转子组成的涡流分级区结构可以形成均匀、稳定的粉末分离力场。原风机型号为4-72-11型，风量q=45700m3/h，全压P=2941Pa，转速N=1200R/min，风机电机功率37KW。目前风机型号为9-26-12.5c，转速n=110r/min，风量q=25444m3/h，总压P=5486pa

32、，风机电机型号y250m-4，功率55kW。风机产生的强气流使高速散落物料分散，并在旋转气流作用下将大于150lm200lm的粗颗粒分离，不仅提高了物料的分散度，而且减少了主分离区物料之间的相互干扰。改进后的分离器采用螺旋浆型撒布板，撒布面积大，物料能充分分散。1.5 本文要解决的主要问题和设计总体思路设计一台sepa N-1000选粉机，具体进行总体设计和零部件设计。主要内容有：l、O-SEPA高效选粉机的整体结构方案设计。包括电机的选择、进风口及固定导向叶片的设计、出料口的设计、撒料盘和缓冲板的设计,最终确定整体框架以及各部分的功能与工作目标2、根据任务书的要求,初步计算各工艺参数和结构参

33、数,然后设计机体分级部分结构及主要零件的结构和校核。3、对各结构进行可型性分析4、根据上序设计,完成三维建模,优化设计模型。XX学院本科生毕业设计第2章 总体结构设计2.1 O-SEPA选粉机的结构为了从根本上提高粉体分离水平，O-SEPA分离器采用了平面涡流分级技术。旋转部分、壳体部分、传动部分和润滑系统是O-SEPA分离器的四个主要部分。旋转部分由四部分组成：主轴、保持架转子、展开板和轴承。O-SEPA选粉机的壳体与双蜗壳旋风筒相似。在壳体的两侧沿壳体中心圆的切线方向设有两个进气口。还有两个进料口。它们对称地安装在外壳的顶部。选粉机下灰斗部分设有三次进风口。导叶均匀地安装在蜗壳内等半径的圆

34、周线上，其作用是加强进入分离器体的气流的旋转运动，使粉尘颗粒沿圆周方向均匀地进入粉体分离区0。传动部分由减速器、联轴器、电机等部件组成。主轴通过联轴器与保持架转子连接，驱动保持架转子旋转。润滑系统由润滑轴承、管路和油站组成。如图2-1所示：1.支架 2.主轴 3.撒料盘 4.涡流调节器 5.隔板 6.一次风口 7.转子 8.灰斗 9.翻板阀 10.电机 11.减速器 12.减速器底座 13.成品出口 14.进料口 15.缓冲板 16.导向叶片 17.二次风口 18.三次风口 19.粗粉出口图2-1 O-SEPA选粉机结构组成笼型转子作为O-SEPA分离器的重要核心部件，在分级过程中起着重要的作

35、用。其结构是由若干垂直窄长叶片沿径向均匀排列，以及上下均匀排列的环状水平隔板组成。所述笼形转子上部安装有布料板，所述铺板上设有径向凸筋。笼型转子旋转时，上凸肋对散落物产生强制分散作用，使散落在其上的物料分散，并均匀分布到周围区域。蜗壳体与保持架转子之间用卡套密封圈连接。笼型转子通过键连接与主轴连接。传动部驱动保持架转子通过主轴旋转。2.2 O-SEPA选粉机工作原理O-SEPA分离器的工作原理是：所选物料从上进料口14进入，落在转子上部的分配器3上，分配器3随主轴2旋转。由于受到较大离心力的影响，物料四处散落，与缓冲板15相撞，自由下落。物料均匀分散在转子7和导叶16之间形成的环形粉末分离区内

36、，形成物料幕。气流为双向切向，两个180度切向入口（一次风入口6和二次空气入口17）从壳体两侧进入壳体，类似于旋风分离器，其中大部分粉末分离气流来自磨机（一次空气入口与选粉机相连），并且二次风由风机从外部通风引入选粉机，切向气流通过导叶16的导向作用进入选粉区，与转子7的旋转作用相结合，形成较强的水平涡流场，强气流将散在料盘3上的料幕吹走，使细粉与粗粉分离。由于细颗粒的离心力小于气流的向心力，细颗粒随着气流通过转子叶片之间的间隙进入转子，中间的细颗粒和气体通过成品出口13流出机器，由除尘装置（布袋除尘器、旋风筒等）收集。在下落过程中，由于离心力大于气流的向心力，并且受到水平切向气流的不断冲刷，

37、粗颗粒与导叶16相撞。附着在粗颗粒上的细粉被不断冲洗，随气流进入笼式转子7内排出，粗颗粒沿灰斗内壁移动，通过第三个出风口18时，粉末被冲洗下来，三次风用三次风将附着在粗颗粒上的细粉分离，再由气流携带，成为合格的细粉；粗颗粒从下部粗粉出口19排出，返回磨机进行再研磨。从上到下的物料为每个颗粒的重复分离提供了机会，每次分离都是在精确的离心力和气流力的平衡下进行的。2.3 O-SEPA选粉机的特点与传统的离心式和旋风分离器相比，O-SEPA分离器具有原理先进、分级机理清晰等优点（1） 增加产量。旋涡磨可使产量提高30%。（2） 降低能耗。采用O-SEPA卧式旋风分离器，单位能耗可降低5%-20%以上

38、。（3） 提高质量，降低成本。由于O-SEPA卧式旋风分离器分类准确，成品水泥中没有粗颗粒，但330lm范围内最有利于提高水泥质量的颗粒含量有所增加，有利于提高水泥强度等级，或在保持水泥强度等级不变的情况下增加矿渣含量，减少熟料用量，降低成本。（4） O-SEPA系列分离器的主电机和润滑油站可以远程控制，操作非常方便。通过调整O-SEPA分离器主电机的转速，可以在很大范围内改变产品的细度。分离器内颗粒分布、风量和温度的调节非常方便和简单。（5） O-SEPA分离器的易损件，如分配器、缓冲板、导叶、转子叶片等，均采用耐磨材料或经耐磨处理。磨损率很低，维修成本很低。（6） 其大量粉体的产量远大于相

39、似粒径的离心式和旋风分离器，更适合规模化生产，分级性能非常稳定。（7） 粉体分离效率高。粗粉再磨过程中，细粉的残留量很小，即其行程曲线很陡。2.4 O-SEPA选粉机设计参数目标参数如下：型号：N-1000喂料能力：180t/h风量：1000 m3/min产量：36-60t/h主轴转速：200-260r/minXX学院本科生毕业设计第3章 各主要部件的设计3.1 传动部件设计传动装置由卧式电机、直联齿轮减速器和弹性联轴器组成。电机采用Y系列变频调速电机。电动机的转速由变频器改变，使电动机转速变化范围大。该减速器为名牌减速器，具有强度高、齿面坚硬、噪音低、体积小等特点。轴承密封采用橡胶唇形密封和

40、精密迷宫旋转密封。虽然采用油浸润滑，但无漏油过滤器。整个传动装置悬挂在轴承座下，结构更紧凑，设计更合理。旋转部分是分级机分级的核心，由主轴总成和转子组成，由电机通过减速器驱动。主轴安装在轮毂套筒中。轮毂套上部垂直安装在支架上，下部用螺杆紧固固定。主轴上部通过联轴器与减速机连接，下部与转子连接。为保证轴套内轴承有足够的润滑，防止灰尘进入，轴套两端设有防尘、防漏油的唇形密封圈。轮毂套的外表面用耐磨陶瓷片粘合，防止外表面被气流侵蚀。转子有上、中、下隔板。上板上部设有散射板和密封圈。转子叶片焊接在上下板之间，沿圆周均匀分布。转子内部装有涡流扩散板。为保证工作稳定性，转子进行了精确平衡，平衡精度等级为g

41、6.3。轮毂套筒上安装有测温元件，用于监测轴承的温度。3.1.1电机选择根据设计参数中主轴转速：200-260r/min，曲n=260 r/min根据参考资料4水泥工业粉磨工艺技术公式（6-13）：P0=0.9D2.75 （3-1）式中 P0选粉机需用功率； D选粉机外壳直径。P0=0.94.52.75=56.309kW 取P0=56kW由参考资料1公式（7-4）：Pa=1+P0 (3-2)式中 电动机的储备系数，取=0.2；传动装置的机械效率，由表7-9取=0.95。Pa=1+0.20.9556=71.127kW (3-3)取Pa=75kW按已知工作要求和条件选用一般用途的全封闭自冷扇笼型三

42、相异步电动机,因为此次设计的笼式选粉机直径大,采用4级电动机,又因为设计原始数据要求电机功率P=75kW,査看5机械设计手册第5卷选用YP280S-4型号的电动机。其同步转速为1500r/min,额定转速1480r/min。3.1.2传动轴设计及校核（1）传动装置总传动比i=nmnw=1480260=5.6 (3-4)取i=5.6主轴输入功率：按参考资料6式(3-5)计算：Pw=P0 (3-5)由参考资料6式(3-6)：=123 (3-6)由参考资料6式表2-4，联轴器1（弹性柱销联轴器）的传动效率：1=0.990.995，取1=0.99。减速器的传动效率：2=0.950.96，取2=0.95

43、联轴器2（弹性柱销联轴器）的传动效率：3=0.990.995，取3=0.99，则=0.990.950.99=0.93主轴输出转矩：T1=9550P1nw=955056260=2056.92 Nm (3-7)电动机轴输出转矩：T0=9550P0n0=9550751480=483.95 Nm (3-8)将以上算得的运动和动力参数列表如下表3-1所示。表3-1 电动机和主轴的动力参数电动机主轴转速n（r/min）1480260功率P（kW）7556转矩T（N.m）483.952056.92传动比i5.6效率0.933.1.3减速器的选择根据上小节计算得选粉机的输入转矩为483.95 Nm，输入功率为

44、56kW。查参考资料7机械设计手册第3卷25-91表25.1-65选择减速机为B2SV04，性能参数如表3-2所示。表3-2 减速器B2SV04的性能参数型号B2SV04热容功率106传动装置类型直角齿轮轴传动比i=5.6输入速度（范围）（rpm）0-1500输出速度（范围）（rpm）0-300额定功率（kW）163设计寿命（h）1800003.1.4撒料盘物料撒布板和缓冲板具有摊铺分散的功能，使物料充分分散，避免范德华力、静电力和表面张力引起的团聚现象，保证物料在气流作用下充分分离。料盘采用耐磨材料制成，保证在材料冲击和磨损条件下的使用寿命。塔板上存在凸边，其高度对系统的物料分散、能耗、粉体

45、分离效率和粒径分布有很大影响。实验证明，当凸边高度与内径之比为0.037时，分类精度最高。O-SEPA分离器的展开板通常是均匀分布在平面环上的径向导板，如图3-1所示。采用这种结构的原因是，如果只使用平面环，材料只能通过较小的摩擦力水平分散，如果转速太快，材料会滑动，否则分散效果不好。有了导板，材料的抛掷力会明显增加。中小型分离器分配器安装在笼式转子上方，与进料口垂直距离h30mm-80mm。如果h太小，容易造成堵塞，否则容易扬尘。图3-1 撒料盘3.1.5笼形转子笼型转子是O-SEPA分离器的核心部件，如图3-2所示。它由分级叶片、水平隔板和内锥套组成。安装在主轴上，与导叶平齐。级叶片用水平

46、挡板分为2-3个区域。挡板用于消除层流，促进气流的旋转运动，而转子级叶片用于调节气流。在设计转子级叶片时，应考虑叶片的结构、尺寸和数量。图3-2 笼形转子以往O-SEPA选矿厂转子分级叶片采用薄钢板径向安装，造成叶片间进气通道由宽变窄，造成阻力损失大，惯性反旋涡。如果改用外缘厚、内缘薄的异形叶片，叶片之间的进气通道可以由窄变宽。通过减小不平衡剪切力和速度梯度可以消除这种缺陷。同时，可以在转子级叶片外缘安装一个垂直杆，以减弱惯性反涡现象，改善湍流涡的频谱特性，分散材料。转子分级叶片的数量和尺寸需要考虑结构尺寸、系统风量和叶片孔隙率。随着叶片数量和尺寸的增加，粉体分离精度提高，但阻力损失也增大。中

47、小型水轮机选用72片叶片，宽度为50 mm-60 mm，并适当增加大型机。内锥型轴套用于连接轴和转子，但对粉体分离效果也有一定影响。合理增大转子尺寸可以减小转子内的材料积累空间。然而，转子中的涡流在粉体分离中并没有起到重要作用，但产生了很大的阻力，因此有必要引入挡板装置来减小其影响。转子高 h 与转子直径DR的确定：本文假定选粉机生产能力与选粉室面积成比例，因而可得出选粉机产量QP与转子高度h导向叶片内径DI之间的关系，即：QP=K2DIDI+2h/2 (3-9)DR=12Q/43-gh/dc (3-10)式中：流体粘度（pas）Q选粉机进口风量（m3s）物料颗粒密度（kg/m3）g空气密度（

48、kg/m3）h选粉室高度（m）K2比例系数电机转速（rad/s）为满足处理量需求，DR与DI应满足一定的关系：DR=K3DI (3-11)K3比例系数（K3L (3-17)4900h该轴承寿命足够。3.2 壳体部分设计壳体由出风口、蜗壳、灰斗组成。出风口作为细粉出口，末端与旋风筒连接。设计时要考虑是否有利于细粉的顺利通过，减少阻力损失。应避免风口分流曲线的急剧变化。它可以设计成四分之一弧。适当增大其直径可以减小阻力。一些高效分离器的底部设有细粉出口，起到了很好的导流作用。3.2.1蜗壳设计蜗壳是壳体的主体部分，它是一个双向进气的蜗壳缸，可以在其中形成稳定的强涡流场。其中，一次进风口起主导作用，

49、二次风口起辅助作用。如果壳体设计成两条相互啮合的阿基米德螺旋线，可以减小阻力。蜗壳上的进料口设计时，应靠近中心，以使物料均匀地分散在周围。增加进料口的数量也有利于物料的分散。蜗壳内易磨损部位应进行耐磨处理。通常，在一次和二次空气出口处粘贴陶瓷板。一些厂家用高强度钢筋混凝土代替陶瓷片，取得了良好的效果。根据参考资料4水泥工业粉磨工艺技术相似选粉类型公式（6-17）：Q=0.847D2.65 (3-18)式中：Q生产能力（t/h），已知：Q=36-60t/hD选粉机外壳直径（m）；D=2.65450.847=4.48m (3-19)取整得D=4.5m由于外壳内部需要均匀粘贴耐磨陶瓷，根据目前市场上

50、的产品设计经验，壁厚为8m。传动部分转子高度为1.5m，因此壳体高度应大于1.5m，考虑到壳体、灰斗和盖的安装，壳体高度为1.7m，初步设计时只能估算壳体尺寸，然后通过数据模拟进行修正，如图3-4所示。图3-4 蜗壳简图假设蜗壳是两个半圆客体的啮合，一次进风口截面宽为B1、高H1、当量半径R1-B1/2、偏心距E1，二次进风口截面宽度B2、高H2、当量半径R2-B2/2、偏心距E2。处理量由选粉室大小决定，而选粉室大小必须与进风口大小协调，故B1应与导向叶片内径DI成比例：B1=K4DI，可取K4=0.35。为过度平滑，需一次进风蜗壳延长线在X轴正向处与导向叶片外径R0相切，而R0=DI2+r

51、，可求得E1=R1-DI2-r，r为导向叶片径向宽度。在计算R2之前，作以下假设：3个进风口风量分别为：Q1、Q2、Q3，总风量为Qr，且满足Q1Qr=0.675、Q2Qr=0.225、Q3Qr=0.1；R1半圆部分能量损失h1等于R2半圆部分能量损失h2；选粉室内流场稳定。根据假设有：0.675B1H1vt=0.225B2H2vt，可得：B2=B13；把R1部分能量损失看成方形弯管的局部能量损失，而在圆形弯管下能量的局部损失是可求的，假设他们之间存在如下联系：d=2K5B1h（K5实验系数），可得dR=dR1-B1/2=4K5B1h/2R1-B1，查表可求90，而=1.4190，即h1=1.41v2902g。根据h1=h2，易反推出R2。同理，为过度平滑，需二次进风蜗壳延长线在X轴负向处与导向叶片外径相切，可求得E2=R2-DI/2-r。查资料8流体力学表6-1，得90=0.5，=1.4190=0.705；转子高度h=1500mm计算得：B1=490mmB2=490mmR1=1