磨煤机的工作机理研究与结构设计

毕业设计说明书摘 要本文主要设计的是用于沥青搅拌站的磨煤机。计算磨煤机所需要的功率和工作转速，从而可以进一步进行传动部件设计，具体有减速机的选择和电动机的选择以及相配套的联轴器的选择。主要对球磨机的筒体和支承装置设计，经过对载荷分布情况以及磨煤机工作原理等分析，改滑动轴承为滚动轴承，并通过使用通用件的方法，合理的降低了磨煤机的制造成本，符合企业的要求。根据传动的要求，合理设计磨煤机的传动装置，尽可能提高生产率，节约土地，降低生产成本，带来较好的经济效益。合理设计磨机的回转部分，如磨头、筒体、主轴承等，提高粉磨效率，达到高细、高产和低能耗运转的目的。关键词：磨煤机；滚动轴承；风扫磨煤机；磨头毕业设计说明书Abstract The main design issue is the drive ball mills for cement grinding the edge of the transmission design and supporting device and a feeding device designs. on the mill to a whole, has been the work of ball speed and the required power, which could further drive the design of components, specifically the motor selection and gear selection, as well as the associated matched axis device choice. Mainly on the supporting device and ball mill gear design, through to the ball millworks, as well as load distribution and other analysis, to simplify the structure of the supporting device, allowing a large ball bearing device can meet the production requirements and methods through the use of common parts, reasonable reduction in the mills manufacturing costs, in line with business requirements. According to transmission requirements, rational design of ball mill gear, as much as possible to reduce production costs, saving the land, bringing better economic benefits.Keywords： coal mill；rolling bearing ；air swept coal mill；grinding head毕业设计说明书目录引言 .1第一章 风扫磨煤机的工作原理与粉磨工艺 .21.1 风扫磨煤机工作原理 .21.2 粉磨工艺系统 .21.2.1 粉碎的意义及分类 .21.2.2 粉磨系统流程 .3第二章 风扫磨煤机的总体设计 .42.1 风扫磨煤机的主要参数计算 .42.1.1 风扫磨煤机的临界转速 .42.1.2 风扫磨煤机的理论适宜转速 .42.1.3 转速比 .52.1.4 磨机的实际工作转速 .52.1.5 磨机的功率 .52.1.6 磨机的生产能力 .72.1.7 钢球大小的确定 .72.2 减速器的选型与计算 .72.2.1 传动比的确定 .72.2.2 减速器的选择 .82.3 风扫磨煤机的回转部分设计 .82.3.1 筒体的结构设计 .82.3.2 磨门与人孔 .92.3.3 筒体的基本要求和规定 .92.3.4 筒体的计算 .102.3.5 中空轴的轴颈部分设计 .122.3.6 衬板的选型设计 .122.4 与燃烧器连接部分主要器件的选型 .142.4.1 通风量的计算 .142.4.2 细粉分离器选型 .142.4.3 风机选型 .14毕业设计说明书第三章 主要零部件的强度计算 .163.1 筒体强度计算 .163.1.1 筒体作用力分布 .163.1.2 筒体弯曲强度 .163.2 中空轴 .193.3 磨头与筒体法兰的连接螺栓强度计算 .213.3.1 剪切计算 .213.3.2 挤压计算 .223.3.3 受拉计算 .233.4 大齿圈齿根弯曲疲劳强度计算 .243.5 主轴承的选用及寿命 8 .253.5.1 轴承选型 .253.5.2 轴承寿命计算 .26结论 .27参 考 文 献 .28致 谢 .30附录 .31毕业设计说明书1引言建筑材料产品的生产，它的原料、燃料以及半成品都需要进行破碎与粉磨，其目的是使其物料的表面积增加,以达到提高物理作用的效果以及化学反应的速度,例如促进物料均匀混合 ,提高物料的流动性,方便贮存和运输,提高产量等等。改善并提高产品的质量与数量,降低生产成本,最终达到优质、高产、低能耗，这对于建材产品的生产具有重要意义。煤粉制备工艺的关键设备是磨煤机，它主要依靠的是工作表面或工作介质之间的相互挤压和摩擦进行粉碎。煤粉越细，那么表面积就越大，接触的空气机会就越多，挥发的也快，燃烧更加趋于完全。因此，磨煤机对煤粉燃烧器燃烧效率的提高，能源的高效清洁利用具有重要意义。因此，合理设计磨机的回转部分，如磨头、筒体、主轴承等，是提高粉磨效率，达到高细、高产和低能耗运转的关键。首先探究适用于沥青搅拌站加热装置煤粉燃烧器配套使用的磨煤机，然后进行磨煤机总体设计，确定磨机主要参数，设计磨机回转部件各个主要部件的结构参数，并对其进行强度校核，且对零部件进行改进优化，如改进球磨机滑动轴承为滚动轴承，改进中空轴结构，改进进料出料装置。降低煤的粉磨电耗，提高煤粉利用率，解决磨机粉磨效率低下，能量利用率低等各种问题，使其满足碾磨充分，磨煤出力高，运行平稳，噪音少，废料少等条件。毕业设计说明书2第一章 风扫磨煤机的工作原理与粉磨工艺1.1 风扫磨煤机工作原理原料通过喂料设备从进料装载进入到磨内，热风从进风管进入磨内，随着磨机筒体的连续旋转，煤与热风在风扫磨煤机内进行热交换，煤则在磨内被粉碎并且研磨，在煤被研磨的同时，细粉被磨内的热风通过出料装置带出磨机。风扫磨煤机是在球磨机机理的基础上改造过后的一种磨煤机。它比起一般球磨机，优点是对物料适应性强、粉碎比大、适应强。它的排料粒度为 4900 孔/平方厘米筛余 7-10%，即用 80m 的方筛孔，筛余量不超过 10%（90%以上为 0.080mm） 。当磨机回转时，研磨体在离心力和与筒体内壁的衬板面产生的摩擦力的作用下，贴附在筒体内壁的衬板面上，随筒体一起回转，并被带到一定高度，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，在磨机回转的过程中，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，在煤被研磨的同时，细粉被通过磨内的热风，经由出料装置带出磨机。1.2 粉磨工艺系统1.2.1 粉碎的意义及分类粉碎包括破碎和粉磨，大块物料破碎成小块物料称为破碎：小块物料磨成细粉称为粉磨。相应地完成这些作业的机械，称为破碎机械和粉磨机械，或统称为粉碎机械。粉碎作业的分类见表 1-1。表 1-1 粉碎作业的分类破 碎 碎至 100mm中 碎 碎至 10030mm破 碎细 碎 碎至 303mm粗 磨 碎至 30.1mm细 磨 碎至 0.10.06mm粉 碎粉 磨超细磨 碎至 205m物料经粉碎后，比表面积增加，可提高化学反应速度和物理作用效果；几种不毕业设计说明书3同固体物料的混合，在细粉状态下易达到均匀的效果；物料经粉碎后，便于干燥、传热、贮存和运输；物料经粉碎后，还可用于材料科学，环境保护和选矿等部门。在沥青混合料生产中，加热作业是很重要的过程。而煤的粉磨作业的情况直接关系着产品质量和产品成本。1.2.2 粉磨系统流程1.开路流程及其特点在粉磨过程中，物料一次通过磨机后即为成品的流程为开路流程，如图 1-1 所示。其优点是：流程简单，设备少，投资省，操作简便。其缺点是：由于物料全部到达细度要求后才能出磨，已被磨好的物料会出现过粉磨现象，并形成缓冲大垫层，妨碍粗料进一步磨细，有时甚至出现细粉包球现象，从而降低了粉磨效率，增加了电耗。图 1-1 粉磨系统流程2.圈路流程及其特点物料出磨后经过分级设备选出成品，合格的细粉为成品，而使粗粒返回磨内再粉磨的流程为圈路流程如图 1-1。其优点是：可以及时将细粉排出、减少了过粉现象，使磨机产量提高，同时产品粒度均匀，并且可以用调节分级设备的方法改变的粒度。其缺点是：圈路流程复杂、设备多、投资大、厂房高、操作麻烦、维修工作量大。本设计选用的是开路流程。毕业设计说明书4第二章 风扫磨煤机的总体设计2.1 风扫磨煤机的主要参数计算2.1.1 风扫磨煤机的临界转速当磨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，因而使研磨体升至脱离角 =0，即研磨体将紧贴附在筒体上，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。当研磨体处于极限位置时，脱离角=0，将此值代入研磨体运动基本方程式，可得临界转速，由 4（2-1）00342.nRD式中： 临界转速， ；0n/mir筒体有效半径， ；R磨机筒体有效直径, 。0D代入公式（2-1） 00342.3.52/min16nrRD以上公式是在几个假定的基础上推导出来的，事实上，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，实际的临界转速比计算的理论转速要高，且与磨机结构、衬板形状、研磨体填充率等因素有关。2.1.2 风扫磨煤机的理论适宜转速使研磨体产生最大粉碎功时的筒体转速称作风扫磨煤机的理论适宜转速 。当n靠近筒壁的最外层研磨体的的脱离角 =5444时,研磨体具有最大的降落高度，对物 料产生粉碎功最大。将 =5444代入式 cos ，可得理论902R适宜转速，由 4（2-2）02.38.DRn代入公式（2-2） 毕业设计说明书5032.25.46/min1nrD2.1.3 转速比风扫磨煤机的理论适宜转速与临界转速之比，简称为转速比，由 4（2-76.04230Dn3）上式说明理论适宜转速为临界转速的 76%。一般磨机的实际转速为临界转速的7080%。2.1.4 磨机的实际工作转速磨机理论适宜转速是根据最外层研磨体能够产生最大粉碎功观点推导出来的。这个观点没有考虑到研磨体随筒体内壁上升过程中，部分研磨体有下滑和滚动现象。本设计根据水泥生产中磨机运转的经验及相关统计资料来确定磨机的实际工作转速。下面几个经验公式是对干法磨机的实际工作转速的确定方法，由 5当 D2.0 时 （2-4）032.gnD当 1.8mD2.0 时 （2-5）0.g当 1.8m （2-6）D032.(1.5)gnD式中: 磨机的实际工作转速， ；gn/minr磨机的有效内径， ；0磨机规格直径， 。代入公式（2-6） 032.126.4gnD/inr2.1.5 磨机的功率毕业设计说明书61魔机的装载量20/4GDL式中： 磨体填充量，取 32%。研磨体容积，取 4.5T/m.220/41.640.3546.9LT2魔机的功率影响磨机需用功率的因素很多，如磨机的直径、长度、转速、装载量、填充率、内部装置、粉磨方式以及传动形式等。计算功率的方法也很多，常用的计算磨机需用功率的计算式有以下三种，由 4（2-0.80.2()GNVD