【毕业设计论文】SF500100打散分级机总体及机架设计-毕业设计说明书-【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 S F 5 0 0 / 1 0 0 打散分级机的总体设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 . 1 总体方案论证. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 . 2 机体主要尺寸的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 . 3 风轮电机的选型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 . 4 打散电机的选型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 3 主梁及机架的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 . 1 主梁的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 . 2 机架的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 . 3 机架一与机架二连接螺栓的校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 4 设备的安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 . 1 安装总顺序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 . 2 顶部盖板及机架的安装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 . 3 内外筒体的安装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 . 4 回转部件的安装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 . 5 传动系统的安装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 4 . 6 润滑系统的安装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 4 . 7 风扇及检测系统的安装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 5 设备的日常维护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 6 结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 附 录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 毕业设计说明书 1 1 前言 打散分级机是在九十年代初开发问世的新型料饼打散分选设备， 集料饼打散 与颗粒分级于一体，与辊压机配套使用，构成独立的挤压打散回路。可以消除辊 压机边缘漏料和开停机过程中及正常工作时未被充分挤压的大颗粒物料对后续 球磨系统产生的不利影响，获得大幅度增产节能的效果。进入 8 0年代中期后， 辊压机因其高效、节能、低耗等特点，在世界范围内得到了广泛应用。随着辊压 机的推广应用，虽然挤压过的物料中有 7 0 % 小于 2 m m 颗粒，并且有约占总量 2 5 3 0 % 小于 0 . 0 8 m m 的成品，但是仍有约占总量 1 O 1 5 % 大于 5 m m 的大颗粒，并且随 着辊压机使用周期的加长侧面挡板磨损后而未能及时更换， 大颗粒物料的比例将 加大。因此，挤压过物料的颗粒分布很宽，使得后续球磨机的配球较难适应上述 物料，影响系统产量的进一步提高。因而水泥生产商迫切需求某中设备来对辊压 过的物料进行打散分级处理，将大颗粒物料返回辊压机，细粉进入球磨机。为了 进一步完善挤压预粉磨系统，使得进入后续粉磨系统的物料颗粒小而均齐，成为 各国挤压预粉磨技术研究的主要内容， 国内外各大水泥装备公司相继开发出多种 设备和新工艺来达到上述目的。 而打散分级机就是在上述背景下诞生的新型料饼 打散分选设备。 本课题来源于江阴水泥厂，由于该厂长期使用辊压机，但一直受到产量不高 的影响。 因而他们迫切希望能设计出一台打散分级设备与辊压机联合使用来提高 预粉磨系统的产量。为此，他们特地委托本单位设计 S F 5 0 0 / 1 0 0 型打散分级机。 同时也给出了两个基本生产能力参数： a . 台时产量 8 0 1 1 0 t / h ； b . 分级粒径 0 . 2 2 m m , 通过调频电机变速实现。 为此，我们在咸斌老师的指导下，根据厂方提出的要求及提供的数据首先进 行了方案的提出与论证，经过研究决定：打散采用离心冲击粉碎的原理，经辊压 机挤压后的物料呈较密实的饼状，由对称布置的进料口连续均匀地喂入，落在带 有锤形凸棱衬板的打散盘上，主轴带动打散盘高速旋转，使得落在打散盘上的料 饼在衬板锤形凸棱部分的导向作用下得以加速并脱离打散盘， 料饼沿打散盘切线 方向高速甩出后撞击到反击衬板上后被粉碎。由于物料的打散过程是连续的，因 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 2 而从反击衬板上反弹回的物料会受到从打散盘连续高速飞出物料的再次剧烈冲 击而被更加充分地粉碎。锤形凸棱主要作用是避免物料在打散盘上打滑，使甩出 的物料具有较高的初速度，从而获得较大的动能，能够有力地撞击沿打散盘周向 布置的反击衬板，用以强化对料饼的冲击粉碎效果。 经过打散粉碎后的物料在挡料锥的导向作用下通过挡料锥外围的环形通道 进入沿风轮周向分布的风力分选区内。 物料的分级应用的是惯性原理和空气动力 学原理，粗颗粒物料由于其运动惯性大，在通过风力分选区的沉降过程中，运动 状态改变较小而落入内锥筒体内被收集，由粗粉卸料口卸出返回，同配料系统的 新鲜物料一起进入辊压机上方的称重仓。细粉由于其运动惯性小，在通过风力分 选区的沉降过程中，运动状态改变较大而产生较大的偏移，落入内外筒体之间被 收集，由细粉卸料口卸出送入球磨机继续粉磨或入选粉机直接分选出成品。 由于打散分级机是为完善挤压预粉磨系统而设计的， 所以整个设计过程围绕 提高系统产量，降低能耗，减少成本而展开。因为打散分级机的设计以提高产量 降低能耗为目标， 响应了世界节能的口号， 所以将得到政府的支持， 用户的青睐， 具有广阔的市场前景。 本课题有我和其他两位同学完成， 我主要负责机器的总体设计协调三人的工 作以及机架部分的设计。 毕业设计说明书 3 2 S F 5 0 0 / 1 0 0打散分级机的总体设计 2 . 1 总体方案论证 已知条件：台时产量 8 0 1 1 0 t / h ，分级粒径 0 . 2 2 m m 。 总体方案结构示意图： 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 图 2- 1 打散分级机的结构 1.风轮电机 2.打散盘 3.打散电机 4.反击衬板 5.挡料锥 6.风轮 7.回风筒 8.分级区域 9.内筒体 10.外筒体 11.进料口 12.粗粉出料口 13.细粉出料口 图 2 - 1 为打散分级机的结构图，物料由进料口 1 1 进入打散分级机，落在打 散盘 2 上，打散电机 3 通过带轮带动打散盘旋转，物料在离心力作用下脱离打散 盘高速甩出，冲击在反击衬板 4 上得到粉碎，然后由于挡料锥 5 的阻挡作用沿挡 料锥边缘下落进入到分级区域 8 ，风轮电机 1 直接带动风轮 6 旋转形成风场，物 料进入分级区域后在风场的作用下实现分级，由于大颗粒物料惯性大，运动状态 改变小，径向偏移小，掉如内筒体 9内，由粗粉出料口 1 2排出，小颗粒物料由 于惯性小，径向偏移比较大，掉入外筒体 1 0 与内筒体之间，由细粉出料口 1 3 排 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 4 出。 该机由于风轮与打散盘的空间布置处于同一轴线上， 但是两者的转速又不相 同，轴的布置是关键问题，经过和老师以及同课题组人员的讨论，最后决定采用 中空轴结构。 机体主要是这样一种结构， 外筒体通过螺栓与预埋钢板相连将整台机器固定 于建筑物上，内筒体通过支架固定于外筒体上，回风筒通过支架固定与内筒体， 内外筒体以及回风筒要保证处于同一回转轴线上，外筒体上端由顶板密封，顶板 上焊有主梁以承受机架及电机的重力所带来的压力同时保证顶板有足够的刚度 而不变形，主轴通过轴承安装在中空轴内，风轮通过调频电机带动主轴而直接带 动，中空轴通过轴承安装在固定于机架的套筒上，打散盘装在中空轴上，打散电 机通过带轮带动中空轴从而实现打散盘转动。 在机架上还设有布置对称的进料装 置，能使打散后的物料形成较为均匀的环形料幕进入分级区域，从而达到理想的 分级效果。 2 . 2 机体主要尺寸的确定 根据分析打散分级机的分级过程与离心式选粉机和旋风式选粉机均有相似 之处。由于分级设备的生产能力与选粉室截面积近似成正比，即： Q s=KD 2 （2 - 1 ） Q s设计用产量 单位 t / h ； D 打散分级机的直径 单位 m ； K 生产能力系数。与物料的性质，产品细度等有关。对于生产 3 2 5 号及 4 2 5 号常用水泥时，K 值为 5 . 2 5 。 由于通用分级设备的分级效率一般为 7 5 8 5 % ，我们取保险效率 8 0 % 。 那么我们设计用产量： Q =Q/ （2 - 2 ） Q 打散分级机的台时产量 单位 t / h ； 打散分级机的效率。 为保证能达到最大生产能力， 我们以要求的最高产量 1 1 0 t / h 作为设计依据， 根据公式（2 - 2 ） ，我们得到设计用产量为 Q= 1 3 7 . 5 t / h 。再根据公式（2 - 1 ）得 到打散分级机的直径 D = 5 . 0 7 m ，我们将 D 取整得到打散分级机的直径为 5 m 。再参 照旋风试选粉机各部分的尺寸比例： d = 0 . 4 3 8 0 . 5 2 7 D （2 - 3 ） d f = d / 3 （2 - 4 ） d d= 0 . 4 d （2 - 5 ） d 打散分级机内筒内径 单位 m ； 毕业设计说明书 5 d f 风轮的直径 单位 m ； d d打散盘的直径 单位 m 。 由公式（2 - 3 ）得到打散分级机的内筒内径为 2 . 1 9 0 2 . 6 3 5 m ，我们取 d = 2 . 5 0 m ，再根据公式（2 - 4 ）得风轮的直径为 0 . 8 3 3 m ，我们取整的 d f = 0 . 8 m ， 同样根据公式（2 - 5 ）得打散盘的直径为 d d= 1 m 。 L 1= 0 . 2 d （2 - 6 ） L 1打散盘衬板表面到物料进入分级区域的高度 单位 m 。 L 2物料刚进入分选区的点到内筒上截面的高度 单位 m 。 这样我们得到 L 1= 0 . 5 m 。 根据离心式选粉机的 L 2/ L1知道，当比值在 0 . 8 0 . 5 或更小时分级效力很 低，当比值在 2 1 . 8 2 时分级效果最好，那么 L 2的范围为 1 0 . 9 1 m ，我们取靠 中间的数值，定 L 2= 0 . 9 4 m 。确定了这些基本尺寸，接下来我们进行粒子的受力 分析以及风轮电机的选型。 2 . 3 风轮电机的选型 首先我们进行风压、风速的计算。已知条件为物料的分离粒径 0 . 2 2 m m , 以 及上面计算所得的 L 1= 0 . 5 m , L2= 0 . 9 4 m 。同时我们通过查阅资料可以得到所处理 物料的密度为 1 4 5 0 k g / m 3。 分析：由于所处理物料的粒径大于 1 0 0m ，属于大颗粒物料的沉降，再加 上重力方向上又没外加上升气流的影响， 所以单纯由于物料颗粒速度的增加而产 生的阻力较之重力而言远远小于重力。因此，在重力方向上我们先忽略空气阻力 的影响，将物料在重力方向的运动看成单纯的自由落体运动，那么我们可以根据 以上分析及已知的数据算出粒子经过风场的时间： t=gLL/ )(2 21+ -gL /2 1 （2 - 7 ） t 物料粒子经过风场的时间 单位 s 。 代入数据得到 t0 . 2 2 3 s 。 由分级原理可知道，要实现物料的分级，那么在 0 . 2 2 3 s的时间内，所需分 选出的物料粒子在径向的位置必须要到达内筒的外缘。为保证分级效果，我们设 计让粒子在 0 . 2 s内到达内筒的外缘，根据上面对打散分级机基本尺寸的确定， 粒子刚进入分级区域的点到内筒边缘的径向距离为： x=(d- d d)/2- （2 - 8 ） x 粒子刚进入分级区域的点到内筒边缘的径向距离 单位 m ； 打散盘边缘到衬板的径向间隙 单位 m 。 而打散盘边缘到衬板的径向间隙一般为 0 . 0 8 0 . 1 m 。所以由公式（2 - 8 ） 我们得到粒子刚进入分级区域的点到内筒边缘的径向距离 x = 0 . 6 7 m 。 假设风轮旋转所形成的径向风速为 U 0，物料粒子在不同时刻的速度为 Us， SF500/100 打散分级机总体及机架设计 6 得到粒子的运动微分方程为： dx= Usdt （2 - 9 ） 根据常温常压下风速与它形成的动压关系： P=U 2 /K （2 - 1 0 ） U 风速 单位 m / s ； P 动压 单位 P a ； K 风速动压转换系数，与空气的密度 a及重力加速度 g 有关，常温常 压下为 1 . 6 左右。 这就是说当风速为 U时，风对静止物体的垂直作用面所产生的压力为 U 2 / K （P a ） ，由于大气压对物料粒子形成的作用力在各作用表面上相互抵消，因此在 此不考虑大气压的影响。根据上诉分析，风速对运动颗粒形成的压力为： P= （U0- Us） 2 /K （2 - 1 1 ） 根据牛顿第二定理，颗粒体的径向运动方程为： P . A=m . d U s/dt （2 - 1 2 ） A 颗粒水平方向的投影面积（这里将颗粒看作球体） 单位 m 2 ； m 颗粒的质量 单位 k g 。 m= A(4/3) R3 （2 - 1 3 ） R 颗粒的半径 单位 m 。 将公式（2 - 1 3 ）代入（2 - 1 2 ）并整理得到： P=(4/3)R. A. d Us/dt （2 - 1 4 ） 再将公式（2 - 1 1 ）代入公式（2 - 1 4 ）并整理得到： （U0- Us）2/K=(4/3)R. A. d Us/dt （2 - 1 5 ） 将常数代入并整理运算得到： 3.2327510 4 dt/R= d Us/ （U0- Us） 2 （2 - 1 6 ） 令=3 . 2 3 2 7 51 04 ； 则公式（2 - 1 6 ）为： dt/R= d U s/ （U0- Us） 2 （2 - 1 7 ） 将公式（2 - 1 7 ）积分得： . t / R = 1 /（U 0- Us） + C （2 - 1 8 ） 毕业设计说明书 7 由初始条件 t = 0 , U s= 0 的到积分常数：C = 1 / U0，则公式（2 - 1 8 ）为： .t/R=1/ （U0- Us） + 1/ U0 （2 - 1 9 ） 根据（2 - 1 9 ）我们可以得到颗粒的运动速度 U s为： U s= U01- 1/（U0.t/R+1） （2- 20） 将公式（2 - 2 0 ）代入公式（2 - 9 ）得到： dtRtUUdx)1/(11 00 += （2 - 2 1 ） 对公式（2 - 2 1 ）积分并有初始条件0, 0=xt的到： )1/ln( 0 0 0 +=RtU U R tUx （2 - 2 2 ） 根 据 公 式 （ 2 - 2 2 ） 以 及 上 面 分 析 得 到 的 数 据 ： mmmmRstmx11 . 02/ )22 . 0(,1023275 . 3 ,2 . 0,67 . 0 4 = 。 我们可以反 算出 0 U =sm/53.1275. 5。 根据风轮风速与扭矩的关系： 2 0 3 )( 2 1 UCrT T = （2 - 2 3 ） T 风轮的扭矩 单位 N . m ； 空气的密度，常温常压下取 1 . 2 k g / 3 m； r 风轮的半径 单位 m ； )( T C叶尖速比时的扭矩系数。 0 /Ur = （2 - 2 4 ） 风轮转动的角速度 单位 r a d / s 。 风轮的驱动功率为： 3 0 2 )( 2 1 UCrTP pq = （2 - 2 5 ） q P风轮的驱动功率 单位 W ； )( p C风能利用系数 。 )( p C=)( T C （2 - 2 6 ） 由图 2 - 2知道当转子转速达到 7 5 0 r / m i n以上时分级效率提高不大，而且随 着转子转速的提高机体的振动将会加剧， 因而机体所受的复杂交变应力将大幅上 涨， 这将大大降低机器的使用寿命。 所以在此我们将平均工作转速取为6 5 0 r / m i n ， 这也与我们最初设计时用的效率%80=比较接近。 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 8 图 2 - 2 牛顿效率与转子转速的关系 根据上述分析我们根据公式（2 - 2 4 ）我们得到： 0 /Ur = 0 60 2 U nr = 2 . 1 7 2 4 . 7 3 3 （2 - 2 7 ） 我们取分级 2 m m 颗粒时所用的风速为调频电机功率选型的依据， 也就是取 2 . 1 7 2 。我们根据图 2 - 3可以知道此时的035. 0)(= p C 3 10我们可以根据公式 （2 - 2 5 ）得到风轮的驱动功率 q P2 0 7 5 5 W = 2 0 . 7 5 5 k W 。同样如果我们取 0 . 2 m m颗 粒粒径计算， 我们得到风轮的驱动功率为 q P1 5 7 6 0 W = 1 5 . 7 6 0 k W 。 为保证能将 2 m m 的颗粒分出我们只能取 2 0 . 7 7 5 k W以上的调频电机，实现不同粒径粒子的分级只 能是依靠调速。 由于风速的三次方代表能量的输出，转速的平方代表能量的输入，根据能量 守恒知道，两者相等。也就是成正比关系，据此我们得到： 2 max 2 min 3 max0 3 min0 /nnUU= （2 - 2 8 ） min0 U分级机最小风速 即 5 . 7 5 m / s ； max0 U分级机最大风速 即 1 2 . 5 3 m / s ； min n对应最小风速下的转速 单位 r / m i n ； max n对应最大风速下的转速 单位 r / m i n 。 这样我们可以得到： maxmin /nn= 0 . 3 1 ，再根据平均转速 6 5 0 r / m i n得到 min/308 min rn=，min/992 max rn=。这样得到调速电机的调速范围为必须大于 3 0 8 9 9 2 r / m i n ，调速电机的最低转速不需要保证，但最高转速一定要保证，也 就是所选电机的额定转速一定要大于 9 9 2 r / m i n 。 毕业设计说明书 9 由于上面风轮直径是通过经验公式所得， 为确保数据偏差不至于过大我们再 通过其他方法验算一下。根据实用机械设计手册（下）第十三章第四节风机叶轮 设计知识：径向弯曲叶片叶轮适用于冶金、排尘、烧结等工业，本设计决定采用 此结构，风轮轮廓如图： 图 2 - 4 风轮结构简图 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 10 根据公式（2 - 1 0 ）及算出的风速得动压为P1 .98Pa。由于通用分级设备 的静压损失一般为 2 0 0Pa2 5 0Pa，考虑工作条件不利，略取大点。取静压 PaPst260=，全压PaPPP stq 360+=。 叶 片 形 式 1 2 径 向 直 叶 片 9 0 o 9 0 o 后 倾 直 叶 片 oo 150100 1 2 1 2 coscos D D = 前 弯 曲 叶 片 oo 140100 oo 4525 径 向 弯 曲 叶 片 oo 150110 o 90 后 弯 曲 叶 片 oo 150140 2 0 oo 150 表 2 - 1 根据表我们我们取 o 110 1 =， o 90 2 =， 一般径向弯曲叶片系数在 0 . 3 5 0 . 5 5 间（由该书表 1 3 - 1 2 1 提供） 。我们取4 . 0=。叶轮外径： q P n D 60 = （2 - 2 9 ） 我们根据公式（2 - 2 9 ）及已知数据得mD805. 0=，我们取整得mD8 . 0=。跟 经验公式推算的偏差不大。 综上所述，我们根据电机的功率要求为 2 0 . 7 7 5 k W以上，调速范围不小于 3 0 8 9 9 2 r / m i n 。据这两个要求我们选用 Y 1 8 0 L - 4 型号的电机。由于是立式安装， 我们选用 V 1型。额定功率 P = 2 2 k W ，满载转速 1 4 7 0 r / m i n 。 2 . 4 打散电机的选型 根据与指导老师以及同课题人员的讨论研究发现打散分级机的打散方式与 反击式破碎机的破碎过程十分相似， 所以我们仿用上面的部分参数及公式进行设 计，因为打散分级机处理的是辊压机辊压过的物料，所以料饼的硬度相对于反击 式破碎机所处理的物料而言相当小， 因此打散分级机对物料的打散过程与破碎机 的粗碎过程更为相似，因此我们取用于粗碎时的破碎机的参数及公式来进行计 算。 因为板锤的数目和转子的直径有关， 当转子的直径比较小时板锤的数目就少。 通常转子的直径在 1 m 以下时可装设 3 个板锤，转子直径在 1 1 . 5 m 时可装 4 6 个板锤， 转子的直径为 1 . 5 2 m 时装 6 1 0 个板锤， 物料硬度大时可适当取多点。 根据上面确定的打散盘的直径mdd1=，我们可以将板锤取为 6个。转子的圆周 毕业设计说明书 11 速度对破碎机的生产能力、产品的细度和粉碎比的大小取决定性作用，速度高生 产能力、粉碎比都显著增加。一般粗碎时为 1 5 4 0 m / s ，细碎时 4 0 8 0 m / s ，因 为打散分级机的打散过程相当于粗破碎过程， 再根据转子的直径可换算出转速约 为 2 8 7 7 6 5 r / m i n 。根据反击式破碎机的功率消耗所用的经验公式： KQN = s （2 - 3 0 ） N 电机的功率 单位 k W ； K 比功耗，k W . h / t 。比功耗视破碎物料的性质、破碎比和机器的机构特 点而定。等石灰石硬度时，粗碎时取 K = 0 . 5 1 . 2 ；细碎时取 K = 1 . 2 2 。由于打 散分级机所处理的物料较石灰石而言，硬度小的多。我们可将 K 值适当取小点， 以免选用电机功率过高，电机长期不满载工作，造成能量的浪费，这里我们取 0 . 3 。那么我们可以得到 N = 4 1 . 2 5 k W 。 速度可以由下式确定： 3/1 6/5 01 . 0 E g v （2 - 3 1 ） 物料的抗压强度 单位 P a ； E 物料的弹性模数 单位 P a ； 物料的密度 单位 k g / m 3。 由于公式（2 - 3 0 ）没有反映出破碎比和锤头质量这两个因素，所以上式计算 出的速度只能作为速度选择的参考。 冲击时间可以按下式确定： vRt/48. 2= （2 - 3 2 ） R 料块的半径 单位 m 。 据有关文献记载，当直径为 1米的转子转速在 5 0 0 r / m i n时，物料的冲击作 用时间不到 0 . 0 1 s ，破碎力很强大，足够使物料得到有效的破碎。打散分级机所 处理的物料硬度比较低，5 0 0 r / m i n的转速足够使物料得到有效的粉碎。但是由 于打散分级机进料口进来的物料直接落在打散盘上， 转速过低滞留在打散盘上的 物料将增多，这相当于增加了打散盘的质量即转子的转动惯量增加，增加了 转子以及传动轴的额外负载，这对传动部件是极为不利的，尤其是传动方式采用 立式时。但是转速过高又将加剧机体的振动，机体受到的复杂交变应力增加。综 合以上分析， 以及参照其他破碎设备打散分级机打散盘的转速取 5 0 0 r / m i n 为佳。 因此，根据功率和转速的数值我们采用 Y 2 8 0 M - 8 ，由于是立式安装，所以选用 V 1 型。额定功率 P = 4 5 k W ，额定转速 n = 7 4 0 r / m i n 。以下回转、传动部分的具体设计 校核由同课题组人员完成，在此不再细诉。 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 12 3 主梁及机架的设计 3 . 1 主梁的设计 根据我们方案中的结构上部盖板为直径 5 . 5 m左右的钢板制成的圆形盖板， 经讨论决定主梁采用大型槽钢焊接成井字形梁以提高盖板的刚度及承受上部 机架的重量。由于机架是台型柱脚形式（后面设计中将提到）且为对称形式，所 以四个柱脚所受到的力近似相等，均匀作用于主梁上。为使主梁对钢板的压力尽 量小，这就要求主梁在受力作用下变形尽量要小，所以我们先选用 3 2 b 号槽钢， 然后进行强度及刚度校核。 主梁结构的形式、几何尺寸及受力情况如图 3 - 1 ： P 2 P 1 P 1 P 1 P 1 P 2 P 2 P 2 图 3 - 1 主梁的结构图 P 1风轮电机及机架及回转件对梁的作用力 单位 N ； P 2打散电机及机架及回转件对梁的作用力 单位 N 。 根据机架、回转件所用材料及数量以及选用的电机我们可以得到 m 1 kg2800，kgm1000 2 。那么我们可以的到： 4/4/ 111 gKmGP= （3 - 1 ） 4/4/ 222 gKmGP= （3 - 2 ） K 保险系数，对重型机械一般取 1 . 5 。 因此根据上面两条公式我们得到 P 1= 1 0 . 5 kN，P 2= 3 . 7 kN。由于 P 2是对称 分布的，所以我们将力的作用点移到主横梁上时产生的附加扭矩相互抵消，如图 3 - 2 所示。由于我们设计时要求对盖板的压力尽量要小，所以我们不考虑盖板对 主梁的支力，而将梁看成是简支梁的力学模型，如图 3 - 3 所示。 毕业设计说明书 13 P 2 P 1 P 1 P 1 P 1 P 2 P 2 P 2 图 3 - 2 梁受力简图 2 . 0 50 . 90 . 7 30 . 7 5 5 P 1P 2P 1P 2 P a P b AB 0 . 5 6 5 L 1L 2L 3L 4L 5 图 3 - 3 梁的受力模型图 根据图 3 - 3 我们的到如下公式： 2211 PPPPPP ba +=+ 5254254315432154321 )()()().(LPLLPLLLPLLLLPLLLLLPa+=+ 1121132124321254321 )()()()(LPLLPLLLPLLLLPLLLLLPb+=+ 根据上面三条公式以及已知的数据我们可以算出：= a P1 2 . 1 5 7 6kN， = b P1 6 . 2 4 2 4kN。 这样我们已经知道了所有的受力， 再结合已知的力的作用位置 就可作出弯矩图如图 3 - 4 所示： SF500/100 打散分级机总体及机架设计 14 A B2 . 0 50 . 90 . 5 6 5 0 . 7 3 0 . 7 5 5 2 4 . 9 2 3 0 8 k N . m 2 6 . 4 1 4 9 2 k N . m 2 1 . 4 1 8 9 6 4 k N . m 1 2 . 2 6 3 k N . m 图 3 - 4 梁的弯矩图 根据材料力学的知识知道： W Mmax max = （3 - 3 ） max 梁的最大弯曲应力 单位 M p a ； max M梁的最大弯矩 单位 k N . m ； W 抗弯截面模量 单位 3 cm，对于 3 2 b 槽钢 W = 5 0 9 . 0 1 2 3 cm。 这样我们可以算出 max = 5 1 . 9MPa，但是机器工作时将会产生动载，据有关 文献记载，大型机器工作时对机座的载荷将提高到原来静载的 2 3倍，特别是 在机器的启动过程中， 也就是说主梁可能面临短时的 1 5 0MPa左右的高载荷， 查 阅资料可以得到槽钢材料的许用应力为MPa160=，可见已经满足要求。 3 . 2 机架的设计 根据我们最初的方案， 以及同课题组人员设计的回转部件的具体尺寸以及安 装位置，我们进行机架的设计，在以机架能顺利安装上零件并能顺利运转，机架 构件不影响主件的运动为前提条件下，考虑具体的工况，经过和老师及同课题组 人员的讨论决定，采用焊接件的形式，柱脚采用 1 8 号槽钢，并用 1 0 槽钢作为附 撑，盖板采用 Q 2 3 5 A 钢板，厚度 2 0 m m , 具体结构形式及受力情况见图。 毕业设计说明书 15 0 . 2 90 . 2 8 5 0 . 2 9 L 1L 2L 3 q 图 3 - 5 机架 1 的简图及力的分布 和主梁的分析一样， 根据支撑物件所用材料及数量可以得到机架 1 所受的压 力为kNP35，通过四个柱脚及附撑传递到主梁上，由于机架自身的对称性， 我 们 可 以 把 力 看 作 是 均 匀 分 布 于 机 架 的 四 端 面，这样我们可以的到 mkNq/12.10。一般来说机架受压应力的作用而被破坏的情况是很少的，所以 我们不去校核机架柱脚的抗压强度而只校核横梁的弯曲强度， 为保证焊缝的受力 尽量的小，我们光去考虑支撑的作用，这样我们可以的到这样一个力学模型，外 伸梁的形式如图 3 - 6 ： 0 . 2 90 . 2 8 5 0 . 2 9 L 1L 2L 3P a P b 1 0 . 1 2 k N / m 图 3 - 6 机架 1 的端边受力模型 同主梁的计算过程一样我们很容易得到：= ba PP4 . 3 7 5kN。 弯矩图为： SF500/100 打散分级机总体及机架设计 16 0 . 4 3 k N . m0 . 4 3 k N . m 0 . 5 2 k N . m 图 3 - 7 机架 1 横梁弯矩图 根据公式（3 - 3 ）再查阅资料知道 1 0槽钢的 W = 3 9 . 7 3 cm，计算的到 MPa 1 . 13 max ，由于槽钢许用应力为MPa160=，可见足够满足强度，而且 椐分析过程知道机架横梁的主作用力来自于附撑，而对两端的焊缝作用力很小。 机架的刚度决定了机架在工作过程中变形的大小，其实对于机架的设计而 言，刚度的研究比强度更有意义，因为机架由于压力的作用而被破坏的情况是比 较少的。 但机架随着工作时间的增加会慢慢的变形， 这就要求机架有足够的刚度， 否则随着机架的变形而导致传动件位置的变动，机器的工作能力就会降低。根据 压杆保持平衡能力的最小临界力公式（3 - 4 ） ： 2 2 l EI Fcr = （3 - 4 ） cr F 临界力 单位 N ； E 材料的弹性模量 单位 G p a ，对槽钢材料为 2 0 5 G P a ； I 惯性矩 单位 4 cm，对 1 8 号槽钢为 1 3 6 9 . 9 4 cm； l机架高度 单位 m 。 根据机架一的设计高度为 0 . 4 6 m ，再由公式（3 - 4 ）及已知数据得 = cr F1 3 . 1kN 4 10，比较可知机架一受到的力远远小于 cr F ，也就是机架具有足 够的强度，满足要求。机架二、机架三所受的力较机架一而言要小，几何尺寸也 相差无几，根据机架一校核所的数据知道，无论是强度还是刚度都远远满足，所 以据经验判断肯定满足。 反而是机架一与二之间的连接螺栓由于皮带对轴拉力作 用产生弯矩，受拉一边的螺栓受力比较大需要进行校核。 3 . 3 机架一与机架二连接螺栓的校核 在校核之前我们必须算出皮带通过带轮作用于轴上的力， 因为这个力是直接 通过机架传递给螺栓的。下面是求对轴作用力的公式： 毕业设计说明书 17 2 1 sin2 0 zFFQ （3 - 5 ） 2 0 ) 1 5 . 2 (500qv Kvz P F a ca += （3 - 6 ） Q F轴所受的拉力 单位 N ： z 皮带根数，从同组人员那得到的数据为 5 根； 0 F 单根皮带初拉力 单位 N ； 1 小带轮的包角； ca P 计算功率 ca P =PKA， A K工况系数，P 实际功率； v带轮的圆周速度 单位 m / s ； a K 小带轮的包角系数； q 每米带长的质量 单位 k g / m 。 根据同课题组人员设计的传动部分，我们可以得到以下数据： ca P = 6 3 k W ， vsm/4 .12，5=z， 0 1 3 . 171=，98 . 0 = a K，mkgq/62. 0=。这样我们再根据 公式（3 - 6 ）得到kNF79 . 0 0 ，再据公式（3 - 5 ）得到kNFQ88. 7。根据机架的 受力位置我们得到这样一个力学模型如图 3 - 8 ： 0 . 2 4 0 . 8 8 L 1 L 2 FQ FL 图 3 - 8 机架的受力模型 L F螺栓对机架的作用力 单位 kN。 由于是四个螺栓作用我们根据关系可以得到： 21 4LFLF QL = （3 - 7 ） 由公式（3 - 7 ）及已知的数据我们可以得到kNFL54. 0。再参照选粉机电机 机架设计时螺栓连接处预紧力一般取kNF5 0 =以上，所以螺栓的总受力 ,54. 5 0 kNFFF L =+= 为安全起见我们取 6 k N 计算，下面就可以根据公式求拉 应力： =SF L / （3 - 8 ） SF500/100 打散分级机总体及机架设计 18 L 螺栓受到的拉应力 单位MPa； S 螺栓的截面积 单位 2 mm。 由于我们选的是M 1 6 的螺栓， 危险截面对应螺纹小径处的面积约为1 4 0 2 mm， 根据公式（3 - 8 ）得 L 4 3MPa，除拉应力外，在螺栓受拉的过程中还受到螺纹 副间摩擦阻矩的作用产生切应力 L ，对于 M 1 0 M 6 4的螺栓 L = 0 . 5 L ，再根据 第四强度理论： LLLca 323. 13 22 +=5 7 M p a （3 - 9 ） 螺栓的抗拉伸强度极限为MPa B 330 min =， 动载情况下许用应力安全系数为 S = 2 . 5 4 ，我们取 4 计算得到许用应力 =S B / min = 8 2 . 5 M p a ，由于 ca ， 所以满足要求。 毕业设计说明书 19 4 设备的安装 打散分级机主要分为四大部分，a ) 顶部盖板三块 b ) 回转部件及其机架，底 座四个，主电机及其机架，调速电机及其机架 c ) 内外筒体，锥体多片 d ) 润滑系 统，标准件及附属零部件。由于该设备体积较大，内外筒体是分成多片的，所以 在安装现场的吊装工作量较大，为方便用户安装，提出以下要求。 4 . 1 安装总顺序 1 ）安装四个底座； 2 ）装顶部盖板； 3 ）安装上部筒体； 4 ）安装外锥筒体的上部，吊装内筒体，合拢外锥筒体的下部； 5 ）安装回转部件及机架，安装主电机，调速电机及机架； 6 ）安装润滑系统，风扇及检测系统。 4 . 2 顶部盖板及机架的安装 1 ）吊装四个底座，与预埋钢板位置吻合后焊接螺杆安装并上紧螺母； 2 ）顶部盖板分别吊装就位； 3 ）顶部盖板（中部）大型槽钢梁为基础找水平，用水平仪校正梁的水平， 使水平误差小于 0 . 0 0 1 m / 1 m ； 4 ） 用螺栓将左右盖板合拢， 用同样的方法找水平， 保证误差不超过0 . 0 0 2 m / 1 m 要保证盖板与中部盖板合拢无缝隙，拧紧螺栓； 5 ）盖板与底座的联接螺栓，上紧底座螺栓，同时保证其水平误差再其范围 内，若误差太大需重新调整底座垫片。 4 . 3 内外筒体的安装 要求：外筒体各块之间及筒体与顶部盖板联接处需装密封石棉绳，严防漏风 漏灰。 1 ）分块吊装上部筒体，穿上螺栓，联接处装上密封石棉绳，拧紧螺栓； 2 ）同样的方法装上外锥筒体的上部； 3 ）吊装内外筒体联接的支架，吊装内筒体上部； 4 ）吊装内锥，安装内外锥筒体的联接支架，合拢外锥筒体的下部； 5 ）将上部筒体与四个底座焊为一体，以提高整机的刚度。 4 . 4 回转部件的安装 回转部件在生产厂已经作为一个部件装配好， 在现场只需要将此安装到机架 上即可。 1 ）将回转部件吊装就位，穿上联接螺母； 2 ）通过找大带轮的水平来保证主轴的安装垂直度。一大带轮上端面为基准 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 20 用水平仪找准，保证其水平误差不超过 0 . 0 0 0 5 m / 1 m ； 3 ）安装好调整垫片，拧紧螺栓并保证水平，如误差超出范围必须重新调整。 4 . 5 传动系统的安装 传动系统主要是两个电机和小带轮及半联轴器和皮带。 1 ）将主电机及机架吊装就位； 2 ）保证大小皮带轮在同一水平面内，其平面误差不大于 0 . 0 0 2 m / 1 m ； 3 ）装上皮带，拧紧螺栓，适当张紧皮带； 4 ）垫实并拧紧地脚螺栓； 5 ）将调速电机及机架吊装就位； 6 ）保证电机出轴与回转部件主轴同心度公差，拧紧地脚螺栓，垫实垫片， 使其两轴心偏差不大于 0 . 0 0 0 5 m ； 7 ）调整机架高低使两半联轴器的间距控制在 3 m m左右，不要过大，也不要 过小； 8 ）装上弹性尼龙柱销及压盖，拧紧螺栓。 4 . 6 润滑