SF500100打散分级机总体及机架设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目 录 1 前言 . 5 2 SF500/100 打散分级机的总体设计 . 7 2.1 总体方案论证 . 7 2.2 机体主要尺寸的确定 . 8 2.3 风轮电机的选型 . 9 2.4 打散电机的选型 . 14 3 主梁及机架的设计 . 16 3.1 主梁的设计 . 16 3.2 机架的设计 . 18 3.3 机架一与机架二连接螺栓的校核 . 20 4 设备的安装 . 23 4.1 安装总顺序 . 23 4.2 顶部盖板及机架的安装 . 23 4.3 内外筒体的安装 . 23 4.4 回转部件的安装 . 23 4.5 传动系统的安装 . 24 4.6 润滑系统的安装 . 24 4.7 风扇及检测系统的安装 . 24 5 设备的日常维护 . 25 6 结论 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 错误 !未定义书签。 附 录 . 错误 !未定义书签。 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 80 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 70%小于 2mm颗粒，并且有约占总量 2530%小于 0.08mm 的成品，但是仍有约占总量 1O 15%大于 5mm 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 SF500/100 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 80 110t/h； b.分级粒径 0.2 2mm,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SF500/100 打散分级机总体及机架设计 2 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。 3 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 4 目 录 1 前言 . 5 2 SF500/100 打散分级机的总体设计 . 7 2.1 总体方案论证 . 7 2.2 机体主要尺寸的确定 . 8 2.3 风轮电机的选型 . 9 2.4 打散电机的选型 . 14 3 主梁及机架的设计 . 16 3.1 主梁的设计 . 16 3.2 机架的设计 . 18 3.3 机架一与机架二连接螺栓的校核 . 20 4 设备的安装 . 23 4.1 安装总顺序 . 23 4.2 顶部盖板及机架的安装 . 23 4.3 内外筒体的安装 . 23 4.4 回转部件的安装 . 23 4.5 传动系统的安装 . 24 4.6 润滑系统的安装 . 24 4.7 风扇及检测系统的安装 . 24 5 5 设备的日常维护 . 25 6 结论 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 错误 !未定义书签。 附 录 . 错误 !未定义书签。 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 80 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 70%小于 2mm颗粒，并且有约占总量 2530%小于 0.08mm 的成品，但是仍有约占总量 1O 15%大于 5mm 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 SF500/100 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 80 110t/h； b.分级粒径 0.2 2mm,通过调频电机变速实现。 SF500/100 打散分级机总体及机架设计 6 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。 7 2 SF500/100 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 80 110t/h，分级粒径 0.2 2mm。 总体方案结构示意图： 78910111213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 11 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SF500/100 打散分级机总体及机架设计 8 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 12 排出，小颗粒物料由于惯性小，径向偏移比较大，掉入外筒体 10与内筒体之间，由细粉出料口 13 排出。 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： Qs=KD2 （ 2-1） Qs 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 325 号及425 号常用水泥时， K值为 5.25。 由于通用分级设备的分级效率一般为 75 85%，我们取保险效率 80%。 那么我们设计用产量： Qs=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 110t/h 作为设计依据，根据公式（ 2-2），我们得到设计用产量为 Qs=137.5t/h。再根据公式（ 2-1）得到打散分级机的直径 D=5.07m，我们将 D取整得到打散分级机的直径为 5m。再参照旋风试选粉机各部分的尺寸比例： 9 d =0.438 0.527D （ 2-3） df=d/3 （ 2-4） dd=0.4d （ 2-5） d 打散分级机内筒内径 单位 m； df 风轮的直径 单位 m； dd 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 2.190 2.635m，我们取d=2.50m，再根据公式（ 2-4）得风轮的直径为 0.833m，我们取整的 df=0.8m，同样根据公式（ 2-5）得打散盘的直径为 dd=1m。 L1 =0.2d （ 2-6） L1 打散盘衬板表面到物料进入分级区域的高度 单位 m。 L2 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 L1 =0.5m。 根据离心式选粉机的 L2 / 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 1.82 时分级效果最好，那么 L2 的范围为 1 0.91m，我们取靠中间的数值，定 L2 =0.94m。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 2mm,以及上面计算所得的 L1 =0.5m, L2 =0.94m。同时我们通过查阅资料可以得到所处理物料的密度为 1450kg/m3 。 分析：由于所处理物料的粒径大于 100 m，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 t 0.223s 。 由分级原理可知道，要实现物料的分级，那么在 0.223s 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 0.2s 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- dd)/2- （ 2-8） SF500/100 打散分级机总体及机架设计 10 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 0.08 0.1m 。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=0.67m。 假设风轮旋转所形成的径向风速为 U0，物料粒子在不同时刻的速度为 Us，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=U2 /K （ 2-10） U 风速 单位 m/s； P 动压 单位 Pa； 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 U2 /K （ Pa），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 （ 2-11） 根据牛顿第二定理，颗粒体的径向运动方程为： P . A=m . d Us/dt （ 2-12） A 颗粒水平方向的投影面积（这里将颗粒看作球体） 单位 m2 ； m 颗粒的质量 单位 kg。 m= A (4/3) R3 （ 2-13） R 颗粒的半径 单位 m。 将公式（ 2-13）代入（ 2-12）并整理得到： P=(4/3)R. A . d Us/dt （ 2-14） 再将公式（ 2-11）代入公式（ 2-14）并整理得到： （ U0- Us） 2 /K=(4/3)R. A . d Us/dt （ 2-15） 将常数代入并整理运算得到： 3.23275 10 4 dt /R= d Us/（ U0- Us） 2 （ 2-16） 令 3.23275 104 ； 则公式（ 2-16）为： 11 dt/R= d Us /（ U0 - Us ） 2 （ 2-17） 将公式（ 2-17）积分得： .t/R=1/（ U0 - Us ） +C （ 2-18） 由初始条件 t=0, Us=0 的到积分常数： C=1/ U0，则公式（ 2-18）为： .t/R=1/（ U0 - Us ） + 1/ U0 （ 2-19） 根据（ 2-19）我们可以得到颗粒的运动速度 Us为： Us= U01-1/（ U0. .t/R+1） （ 2-20） 将公式（ 2-20）代入公式（ 2-9）得到： dtRtUUdx )1/./(11 00 （ 2-21） 对公式（ 2-21）积分并有初始条件 0,0 xt 的到： )1/ln ( 000 RtUURtUx （ 2-22） 根据公式（ 2-22 ） 以 及 上 面 分 析 得 到 的 数 据 ：mmmmRstmx 11.02/)22.0(,102 3 2 7 5.3,2.0,67.0 4 。我们可以反算出0U= sm /53.1275.5 。 根据风轮风速与扭矩的关系： 203 )(21 UCrT T （ 2-23） T 风轮的扭矩 单位 N.m； 空气的密度，常温常压下取 1.2kg/ 3m ； r 风轮的半径 单位 m； )(TC 叶尖速比 时的扭矩系数 。 0/Ur（ 2-24） 风轮转动的角速度 单位 rad/s 。 风轮的驱动功率为： 302 )(21 UCrTP pq （ 2-25） qP 风轮的驱动功率 单位 W； )(pC 风能利用系数 。 )(pC = )(TC （ 2-26） 由图 2-2 知道当转子转速达到 750r/min 以上时分级效率提高不大，而且随SF500/100 打散分级机总体及机架设计 12 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 650r/min，这也与我们最初设计时用的效率 %80 比较接近 。 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（ 2-24）我们得到： 0/Ur =0602Unr =2.1724.733 （ 2-27） 我们取分级 2mm 颗粒时所用的风速为调频电机功率选型的依据，也就是 取2.172。我们根据图 2-3 可以知道此时的 035.0)( pC 310我们可以根据公式（ 2-25）得到风轮的驱动功率qP 20755W=20.755kW。同样如果我们取 0.2mm 颗粒粒径计算，我们得到风轮的驱动功率为qP 15760W=15.760kW。为保证能将 2mm的颗粒分出我们只能取 20.775kW 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： 2m a x2m in3 m a x03 m in0 / nnUU （ 2-28） min0U 分级机最小风速 即 5.75m/s； max0U 分级机最大风速 即 12.53m/s； minn 对应最小风速下的转速 单位 r/min； maxn 对应最大风速下的转速 单位 r/min。 这样我们可以得到：maxmin / nn=0.31，再根据平均转速 650r/min 得到min/308m in rn ， min/992m a x rn 。这样得到调速电机的调速范围为必须大于308 992r/min，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 992r/min。 13 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 14 根据公式（ 2-10）及算出的风速得动压为 P 1.98 Pa 。由于通用分级设备的静压损失一般为 200Pa 250Pa ，考虑工作条件不利，略取大点。取静压PaPst 260 ，全压 PaPPP stq 360 。 叶 片 形 式 12径 向 直 叶 片 90o 90o 后 倾 直 叶 片 oo 150100 1212 c osc os DD 前 弯 曲 叶 片 oo 140100 oo 4525 径 向 弯 曲 叶 片 oo 150110 o90 后 弯 曲 叶 片 oo 150140 20 oo 150 表 2-1 根据表我们我们取 o1101 ， o902 ，一般径向弯曲叶片 系数在 0.350.55 间（由该书表 13-121 提供）。我们取 4.0 。叶轮外径： qPnD60 （ 2-29） 我们根据公式（ 2-29）及已知数据得 mD 805.0 ，我们取整 得 mD 8.0 。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 20.775kW 以上，调速范围不小于308 992r/min。据这两个要求我们选用 Y180L-4 型号的电机。由于是立式安装，我们选用 V1 型。额定功率 P=22kW，满载转速 1470r/min。 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 1m以下时可装设 3 个板锤，转子直径在 1 1.5m 时可装 4 6个板锤，转子的直径为 1.5 2m 时装 6 10 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 mdd 1，我们可以将板锤取为 6 个。转子的圆周 15 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 15 40m/s，细碎时 40 80m/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 287 765r/min。根据反击式破碎机的功率消耗所用的经验公式： KQNs（ 2-30） N 电机的功率 单位 kW； K 比功耗， kW.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=41.25kW 。 速度可以由下式确定： 3/16/501.0Egv （ 2-31） 物料的抗压强度 单位 Pa； E 物料的弹性模数 单位 Pa； 物料的密度 单位 kg/m3 。 由于公式（ 2-30）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 （ 2-32） 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 500r/min 时，物料的冲击作用时间不到 0.01s，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， 500r/min 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 500r/min 为佳。因此，根据功率和转速的数值我们采用 Y280M-8，由于是立式安装，所以选用 V1型。额定功率 P=45kW，额定转速 n=740r/min。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 16 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 5.5m 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 32b 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： P2P1 P1P1 P1P2P2P2图 3-1 主梁的结构图 P1 风轮电机及机架及回转件对梁的作用力 单位 N； P2 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m1 kg2800 ， kgm 10002 。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 P1 =10.5kN ， P2 =3.7kN 。由于 P2 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。 17 P2P1 P1P1 P1P2 P2P2图 3-2 梁受力简图 2.05 0.9 0.73 0.755P1 P2P1 P2PaPbA B0.565L1 L2 L3 L4 L5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 )()()().( LPLLPLLLPLLLLPLLLLLP a 1121132124321254321 )()()()( LPLLPLLLPLLLLPLLLLLP b 根据上面三条公式以及已知的数据我们可以算出： aP12.1576 kN ，bP 16.2424kN 。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 18 A B2 . 0 5 0 . 9 0 . 5 6 50 . 7 3 0 . 7 5 52 4 . 9 2 3 0 8 k N . m2 6 . 4 1 4 9 2 k N . m2 1 . 4 1 8 9 6 4 k N . m1 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： WMmaxmax（ 3-3） max 梁的最大弯曲应力 单位 Mpa； maxM 梁的最大弯矩 单位 kN.m； W 抗弯截面模量 单位 3cm ，对于 32b 槽钢 W=509.012 3cm 。 这样我们可以算出max=51.9MPa ，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 150MPa 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 18 号槽钢，并用 10 槽钢作为附撑，盖板采用 Q235A 钢板，厚度 20mm,具体结构形式及受力情况见图。 19 0.29 0.285 0.29L1 L2 L3q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 kNP 35 ，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： 0.29 0.285 0.29L1 L2 L3Pa Pb10.12kN/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 PP4.375kN 。 弯矩图为： SF500/100 打散分级机总体及机架设计 20 0.43kN.m 0.43kN.m0.52kN.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 10 槽钢的 W=39.7 3cm ，计算的到MPa1.13m ax ，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）： 22lEIFcr （ 3-4） crF 临界力 单位 N； E 材料的弹性模量 单位 Gpa，对槽钢材料为 205GPa； I 惯性矩 单位 4cm ，对 18 号槽钢为 1369.9 4cm ； l 机架高度 单位 m。 根据机架一的设计高度为 0.46m，再由公式（ 3-4）及已知数据得crF 13.1 kN410 ，比较可知机架一受到的力远远小于 crF ，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： 21 21sin2 0 zFF Q （ 3-5） 20 )15.2(500 qvKvzPFaca （ 3-6） QF 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； 0F 单根皮带初拉力 单位 N； 1 小带轮的包角； caP 计算功率caP= PKA，AK工况系数， P 实际功率； v 带轮的圆周速度 单位 m/s； aK 小带轮的包角系数； q 每米带长的质量 单位 kg/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：caP=63kW，v sm/4.12 ， 5z ， 01 3.171 ， 98.0aK， mkgq /62.0 。这样我们再根据公式（ 3-6）得到