高效二次风选粉机（传动及壳体部件）设计

盐城工学院毕业设计说明书 20061 前言选粉机是随干法圈流粉磨技术的进步而发展起来的，它是水泥及其它选粉行业生产系统必不可少的配套设备。选粉机并不进行粉磨物料，但选粉机及时将粉磨到一定粒度的合格细粉选出，粗粉重新返回磨机再粉磨，防止细粉在磨内粘附研磨体引起的缓冲作用，达到调节成品粒度组成，提高磨机粉磨效率的作用。 随着现代水泥的工业发展，为了适应我国水泥工业的迅速发展，需要引进高效选粉机的制造技术，对现有的选粉效率不是很高的选粉机进行改进，达到令人满意的效果。1.1 选粉机的发展历史 1.1.1 第一代选粉机即离心式选粉机，或称为普通空气选粉机。该机是英国芒福特(Mumford)和穆迪( Moody)发明的。主要原理是借助于物料颗粒在气流中，由于上升气流的浮力、相对运动的气体阻力、离心力、重力之间的平衡使大小不同的颗粒产生不同的等速运动而使颗粒分级。该机的特点是将空气选粉机、循环空气风机以及从空气中分选细粉的旋风筒组合成一个单机系统。1.1.2 第二代选粉机即旋风式选粉机。该机于六十年代初由联邦德国威达克公司为解决第一代选粉机在内部循环的空气选粉机存在的上述问题，改进而来的。该机主要特点是将离心式选粉机的气流机内循环改为外部循环供风系统，带多个小旋风筒的空气动态选粉机。用小旋风筒代替大直径外筒来收集细粉，提高了料气分离的效率，使循环气流中的含尘浓度大为降低，克服了颗粒沉降的干扰影响。同时粗粉在降落过程中增加了二次选粉的机会。这些措施较大地改善了选粉效果。在结构方面亦可制成大规格以适应水泥设备大型配套的需要。1.1.3 第三代选粉机 即高效选粉机。良好的分散度是实现高效率分离的前提条件，也是使整个分离区的空间得到充分利用的关键。分散度不高是以前选粉机的一大缺点，高效选粉机就是为解决上述问题而出现的。1979年日本小野田公司开发了O - sepa选粉机是其典型的代表。它是一种高效涡流型选粉机，不仅保留了旋风式选粉机外部供风、循环气流高效分离、二次选粉等优点；而且应用平面螺旋气流选粉原理，以笼式转子代替小风叶，气流通过导向叶片切线进入，在整个选粉区内气流稳定均匀，从而消除了离心式选粉区内风速梯度、分离粒径趋于均匀和边壁效应。颗粒自上而下有多次分选机会，最后又经三次风再次分选，因此分选效果好，其产量、动力消耗和水泥质量都有很大的改善。1.2 选粉机技术发展状况随着新型干法窑的发展，水泥工业生产中的热耗有了大幅度的下降，而电耗反而有所上升。因此，如何降低水泥生产占耗电的65%70%的磨机粉磨作业中的电耗，是当前水泥工业工作者极为关注的课题，也是节能的重要课题。并已研究挤压磨，新型立磨，高细磨和高效选粉机等机电设备，取得了降低粉磨电耗的效果。当前，世界各国在粉磨生产作业中，都将开路系统改变为闭路系统，降低电耗，在国际上水泥工业的粉磨系统，一向组合工艺，机械，电气，组合机组发展；二在生产工艺上向采用高效选粉机方向发展；三向组合立发展。仅就选粉机来说，各国水泥公司开发部门都对选粉机进行了大量的研究工作，并纷纷推出各自的新型高效选粉机，如日本小野田的O-sepa选粉机，三菱公司的MDS型，FLS的Sepax型，西德伯力鸠斯的Caropol，石川岛播磨公司的SD型，西德洪堡公司维达格的ZVB-J型选粉机，品种繁多，我国对O-Sepa选粉机作了技术引进。新型选粉机的特点可归纳如下：(1)在选粉机结构中采用新的物料分散装置，使入选粉机的物料能得到良好的分散度，提高值，使其粗细颗粒均匀分散。(2)在选粉机内部控制空气流向的装置，尽力减少涡流对选粉机的干扰。(3)扩大选粉机的粗细分离能力和区域部位，延长物料分选时间。(4)在生产工艺中引入新的热风或冷风，使之减少物料的内循环，使选粉机具有烘干生料，冷却水泥，还有微粉碎的功能。(5)在分离上是使静态和动态选粉机装置，组成为一体化，称之为组合机型，以简化工艺流程。总之，都是为了提高选粉效率，选出需要分级的产品，减少设备重量，简化流程等等，以减低能耗，提高产量，有利于向高效化，组合化发展。从世界各国统计，离心式选粉机在使用数量上占有较多地位，我国也是离心式选粉机为多，旋风式选粉机在60年代开始开发的，O-Sepa选粉机在80年代引进的。现在我国对第一、二代选粉机稍加改进，分别称为离心式高效选粉机和旋风式高效选粉机等，虽然有的还达不到高效的水平，但性能确有提高。高效涡流型选粉机相对于第一、二代选粉机，分选效果好，其产量、动力消耗和水泥质量都有很大的改善。主要是由于采用笼式高效选粉机，虽然它以其卓越的性能得到人们的肯定，但它结构复杂，加工制造费用较高，还要增加收集成品的高浓度袋式收尘器，并且操作要求及管理要求也相应较高，因此，对于中小水泥企业来说，是一个困难的决策。 针对我国的国情，在选粉机的发展上进行了多次的改进，也发展了各种各样的高效选粉机。转子式选粉机是在旋风式选粉机的基础上发展而来，结合了三种选粉机的结构及性能特点，投资较省，选粉效率较高。采用离心力场作为分级力场，结构上采用笼式转子。考虑到选粉机内气流运动及分布的特点，转子采用倒锥形结构，以保证粉机分级室内分级力场的稳定。在100多年来选粉机虽有新的发展和改进，但未能脱离离心分离，运用机械旋转叶轮或风叶片等机械结构的范畴内，在减少物料的内循环，提高分级分散性能方面，都做了大量的工作，都取得很大成果。1.3 选粉机发展趋势随着我国节能降耗的不断深入，水泥行业要得到可持续发展，就必须走资源节约型、环保型的道路，这就要求我们发展高性能水泥，减少混凝土中水泥的用量。因此对水泥质量和节能降耗提出了越来越高的要求。实际上这也是对选粉机的研究提出了方向，高性能选粉机的研究和开发应是选粉机今后的发展趋势。所谓高性能选粉机应该是不仅选粉效率高，而且具有能明显改善产品的颗粒分布、分级精度高、设备能耗低、磨耗低、阻力损失低等特点。优秀的选粉机要求具有良好的分散功能、最先进的分级机理、廉价而实用的收集装置。2 总体方案论证2.1 课题的来源、内容和技术要求 课题来源于结合生产实际，进行 EX1000高效二次风选粉机总体设计、传动及壳体部件设计；壳体的改进有利于降低系统风的阻力。而传动部件可不进行改进。所有结构及其零部件设计后考虑技术性、加工工艺性、经济性，并保证安装、使用、经济方便。要保证选粉机的运转平稳，节能高产。2.2 课题设计的工作原理高效二次风选粉机如图2-1，风机把空气从切线方向送入选粉机，经滴流装置的缝隙旋转上升，进入选粉室。粉料由进料管落到撒料盘后，立即向四周甩出，撒到选粉区中，与上升的旋转气流相遇。粉料中的粗粉质量较大，受撒料盘、笼形分级圈旋转引起的旋转气流和二次风管进入的切向气流共同作用产生的惯性离心力也较大，被甩到选粉室的四周边缘。当它与壁面相撞碰后，失去动能，便被收集下来，落到滴流装置处。在该处被上升气流再次分选，然后落到内锥体处，作为粗粉经粗粉管排出。粉料中的细颗粒，质量较小，在选粉室中被上升的气流带入旋风分离器中，气流使从切线方向进入旋风筒的，在筒内形成一股猛烈旋转气流。处在气流中的颗粒受到惯性离心力的作用，甩向四周筒壁，向下落到下部的外锥体中，作为细粉经细粉管排出。清除细粉后的空气经旋风分离器中心的排风管经集气管再返回通风机，形成了闭路循环。选粉机的选粉过程主要分为三个环节，即物料的分散、分级及细粉的分离。为保证选粉机具有良好的分级性能，设计时必须使这三个环节得到妥善解决，即物料充分、均匀的分散；稳定的分级力场机会均等、充分的物料分级和细粉的高效率分离。2.3 课题设计的结构特点(1)主要是在选粉机进风管道上增设一旁路支风管，作为二次风管，并设置一机外调节的调节风阀，二次风气流切向进入选粉室内。二次风的作用：保持选粉机总的循环风量不变，保证旋风筒的进口风速，确保旋风筒收集效率。通过旁路改变和控制主选粉室的一次风上升速度，更好地改变和控制细度。旁路的二次风在选粉室切向进入，增加了二次切割，增强了该处气流的旋转速度，对部分较粗颗粒进行再次分级，改善了成品的颗粒级配。改善和克服撒料盘撒出的物料沿边壁滑下的边壁效应。(2)采用高抛撒能力的撒料盘，使物料在分级区内能得到均匀、充分的分散。(3)适当位置布置约束内锥，以稳定选粉室内的气体流场，并与环状进风的滴流装置一起形成二次分选结构，以增强二次分选的效果，减少粗粉中混入的细粉量。(4)采用离心力场作为分级力场，结构上采用笼式转子，笼式分级转子安装在选粉室中撒料盘的上部。由上、下盖板和耐磨钢棒构成的栅栏圈组成。考虑到选粉机内气流运动及分布的特点，转子采用圆柱形结构。由于是柱状笼形转子，气流从下部旋转上升，这样也就把选粉筒体由柱形改成锥形。笼式分级圈的耐磨钢棒不但比辅助风叶长，而且数量多，安装相对密集，可以实现立体分级，工作范围大，保证了选粉室内分级力场的强度均匀稳定、物料受分选几率均等，可以使选粉机具有较高的分级精度与选粉效率。它的选粉原理仍然没有脱离转子式选粉机的选粉原理。在分级圈上盘外侧均匀设置一定数量小风叶，小风叶随分级圈高速运转，形成正压，迫使气流从分级圈通过，防止短路。笼式分级转子在结构设计下采用了便于拆卸与装配的螺栓联接及活套固定。图2-1 高效二次风选粉机1粗粉管；2滴流装置；3撒料盘；4选粉室；5分级圈；6集风管；7进料口；8传动装置；9电动机；10分岔风管；11旋风筒；12二次风管；13进风管；14细粉管(5)笼式转子与撒料盘一起安装在主轴上，主轴传动采用调速装置，从而保证了分级力场的强度可通过改变电机转速灵活调节，以改变分级力场中颗粒的受力情况，控制分级的切割粒径，调节产品的细度与粒度分布，满足生产需要。(6)细粉分离与收集装置采用高效低阻旋风筒。细粉的收集采用六个高效旋风筒，布置于选粉机主体的四周形成一整体，一方面可提高细粉的分离效率；另一方面与其它高效选粉机相比，可简化系统流程，节约系统投资，在选粉机模型结构上，因受空间布置及其它的限制，细粉的收集一般采用较大直径的旋风筒。(7)选粉机的处理风量采用外部循环风机供给并可根据工艺要求调节。这样，处理风量的变化也可起到调节分级力场强度、控制产品细度与粒度组成的作用。(8) 内衬的处理采用混凝土和铁皮替代铸石衬板,方法简便，成本较低。3 具体设计说明3.1 主要技术参数的计算3.1.1 主要工艺尺寸选粉机内相关的工艺尺寸将影响选粉机的选粉性能。不同类型的选粉机，为适应不同的工艺要求，其各部分的相对尺寸比例也不相同。但是由于选粉机调节因素较多，灵活性较大，我们可以寻求一个统一的基本尺寸作为设计和生产中调整的依据，再配合可变的其他工艺参数，就能满足不同的需要。选粉机各部的相对尺寸可以看作为直径的函数，并可视为简单的比例关系。这些关系可以对实际生产的选粉机通过统计并结合典型选粉机的相对尺寸来确定。其关系如表3-1如下：表3-1 高效二次风选粉机各部工艺尺寸各部尺寸名称符号 比例值选粉机直径 D 1内筒直径 d 0.70小风叶直径 d2 0.60撒料盘直径 d3 0.33小风叶底至压风板距 h1 0.11撒料盘至压风板距 h2 0.15小风叶宽度 b2 0.0453.1.2 生产能力实践表明，选粉机的生产能力与选粉室面积大小成比例。根据生产实践的数据近似地换算成与选粉机内锥体直径的比例关系。对于生产在0.080mm方孔筛余为8%的水泥生料时可用下列公式来估算： Q= 7.2 D (3-1)式中：Q 高效二次风选粉机的产量，t / h；D 选粉机直径，m。亦可采用经验数据来计算：对于生产#325和#425 水泥时，选粉室单位面积产量为617 t / m h 。3.1.3 选粉室直径 已知产量Q= 7090 t / h 根据式（4-1）可知： D= (3-2) = 1183.536 (m)因此，取D= 3.2 m 。由公式(3-1) Q = 7.2 D = 7.23.2 = 74 (t / h)3.1.4 风量根据生产经验，当操作温度为100，产品细度为80um，高孔筛筛余是6%8%，粉料浓度为500g/m时，一般选粉室中截面气流上升速度，取=3.44m/s，根据选粉室中截面气流上升速度算出风量后，考虑到漏风量，增加10%，即可作为风机的风量。W= 1.13600S (3-3) = 1.136003.53.14() = 111413 (m/ s)式中：W 鼓风机风量，m/ s； 速度，3.44 m/s； S 选粉室截面积，m。3.1.5 风机选型 风机的风压一般取2.35kPa(20)， 一般通风换气及逆风故选取离心通风机，选粉机的体外风机可以依上查阅参考文献1，采用推荐的常用风机型号。型号：KXJFN01613；转速(rpm)：900；风压(Pa)：2684；风量(m)：136430；电机功率(KW)：132。3.1.6 主轴转速选粉机的主轴转速可按下式估算： nD= 300500 (3-4)式中：n 选粉机主轴转速，r/min ； D 选粉机直径，m 。选粉机直径愈大，所取nD值也愈大。对于直径为3.5m以上的选粉机，nD值宜取550mr/min左右。取nD= 550, 则n= (3-5) = 550/3.2 = 172 (r/min)3.2 传动部分设计3.2.1 电机的选择3.2.1.1 选择电动机类型和结构形式按工作条件和要求，采用调速电机，选用YCT系列电磁调速三相异步电动机，为立式封闭结构。3.2.1.2 选粉机功率由于没有转子式选粉机功率的计算公式，故采用离心式选粉机的功率计算公式，并结合经验得到。离心式选粉机的功率，可按经验公式（4-8）计算： N= KD (3-8) = 1.58(3.2) = 25.8(KW)式中：N 离心式选粉机的所需功率，KW ； K 系数，一般取1.58 ； D 选粉机直径，m 。3.2.1.3 选择电动机的功率电动机所需功率 (3-9)经分析计算得选粉机所需消耗的总功率 =25.8 KW ；由经验及实践选择，整个传动过程中有一对轴承电机采用V带传动,它们的传动效率可查阅机械设计手册得出如下表3-2。表3-2 机械传动效率类 别传 动 形 式效 率（%）带 传 动V 带 传 动0.96轴 承（一 对）滚动轴承（球轴承取最大）0.99 0.995从电动机至搅拌机的主轴的总效率为 (3-10) = 0.960.995 = 0.9552由公式(3-9)得 (KW)根据经验，查机械设计手册 取电动机的额定功率= 75 KW3.2.1.4 确定电动机转速取V带传动的传动比 故电动机转速的可选范围为 =（24）172 (3-11) = 344688(r/min)3.2.1.5 电机选择 结合实际生产，选择YCT系列电磁调速三相异步电动机，技术参数如下： 型号：YCT355-4B；功率：75KW；调速范围：1320440 r/min；额定转距：469 Nm；电源：三相交流50HZ 380V。3.2.2 V带的设计计算已知V带所需传递功率P = 75KW，由YCT系列电磁调速三相异步电动机驱动，调速范围=1320440 r/min,从动轮转速=172 r/min，每天工作24小时。采用立式安装，初定i为2.2，计算过程如表3-3，下表所出现的公式、图表均出于参考文献2。表3-3 V带计算过程设计项目设计依据及内容 设计结果1. 选择V带型号(1)确定计算功率(2)选择V带型号表4.6得工作系数，由式(4-22)=按、查图4.11，选D型V带选用D型V带2. 确定带轮直径、(1)选取小带轮直径(2)验算带速(3)确定从动带轮直径(4)计算实际传动比参考图4.11及表4.4，选取小带轮直径由式(4.8),查表4.4 23 m/s在525 m/s内，合适。取3. 确定中心距和带长(1)初选中心距(2)求带的计算基准长度(3)计算中心距(4)确定中心距调整范围由式(4.23) 由式(4.24)查表4.2得由式(4.25)由式(4.26)取 续表3-3 设计项目设计依据及内容 设计结果 4. 验算小带轮包角由式(4.12)合适5. 确定V带根数z(1)确定额定功率(2)确定V带根数z确定确定包角系数确定长度系数计算V带根数z由、及查表12-1-18,得单根D型V带的额定功率为和，用线性插值法求时的额定功率值由式(4.28)，查表12-1-18得查表4.8得查表4.2得取z=6根，合适6. 计算单根V带初拉力查表4.1得由式(4.29)， 续表3-3 设计项目设计依据及内容 设计结果7.计算对轴的压力由式(4.30),8.确定带轮结构尺寸，绘制带轮工作图，采用腹板式结构，工作图如附图EX1000-05-6，采用辐条式结构，工作图如附图EX1000-05-13.3 旋风筒设计3.3.1 旋风筒的收尘工作原理旋风筒是利用含尘气体的高速旋转运动，通过尘粒离心力的作用，使尘粒从气流中分离出来并被捕集的收尘设备。旋风筒由外圆筒、锥筒、顶盖、进气管、排气管、反吹屏等组成。进气管与外圆筒相切，排气管位于圆筒中心，其上还可装有蜗壳型出气口。如图3-1所示，含尘气体切向进入筒体后，沿筒内壁旋转，在同一平面上旋转360，被继续进入的气流挤压而旋转向下和向上流动。向上的气流被顶盖挡住并返回。向下的气流在旋转过程中，尘粒在离心力的作用下甩向筒壁，到达锥筒后，旋转半径逐渐减小，旋转速度逐渐增大。已分离的尘粒在重力和向下气流带动下落入外锥体收集。已净化的向下气体在锥体下端附近也被迫转向旋风筒中心，形成旋转向上的气流，最后从气管排出。由于内部循环气流不够稳定，收尘的效果不是很理想。在原来的基础上作了一些修改，在外圆筒下部装上反吹屏，部分已净化的气体在反吹屏的作用下被迫先转向旋风筒中心，同时加大了收尘空间，使得粉尘与壳壁碰撞的机会加大，还可以降低粉尘返混现象，分离效率进一步提高了。 图3-1 旋风筒 1、排气管；2、顶盖；3、进气口；4、外圆筒上部；5、外圆筒下部；6、反吹屏；7、锥筒3.3.2 旋风筒的尺寸计算3.3.2.1 旋风筒直径流经选粉室的风量与进入旋风分离器的风量可视为相等，根据这一关系，可以算出旋风分离器的直径。设A为旋风分离器截面积，为其截面风速；A为旋风分离器截面积，为其截面风速。则流经旋风分离器的空气流量q= A，而流经选粉室的空气流量q= A。如果q = q,就有： (3-12) 旋风分离器的截面风速取3.0 m/s，选粉室内截面风速取3.44m/s来计算，则=1.131.33。根据这两个截面比值关系，则可确定旋风分离器的直径。旋风分离器直径亦可按下式估算：d = 0.438D (3-13) = 0.4383.2 = 1.4 (m)式中：d 旋风分离器直径，m 。3.3.2.1结构尺寸结构上参照XCX旋风收尘器，其工作阻力在588883。该收尘器对高浓度的粉尘具有良好的适应性。图3-2 旋风筒结构尺寸如图3-2，参照尺寸：D=1400mm；D=700mm；D=762mm；D=350mm；D=388mm；H=5769mm；H=3985mm；H=420mm；H=924mm；H=100mm；H=1360mm；R=956.5mm；R=871mm；R=785.5mm；R=700mm； E=F=85.5mm；A=336mm；16孔mm；mm。实际采用尺寸：D=1400mm；D=700mm；D=780mm；D=350mm；D=410mm；D=230mm； D=1000mm；H=5688mm；H=2492mm；H=1980mm；H=340mm；H=108mm；H=1100mm；H=480mm；H=1500mm；H=780mm；R=956.5mm；R=871mm；R=785.5mm；R=700mm； E=F=85.5mm；A=760mm；24孔mm；mm。3.4 滴流装置在选粉机设计时，在撒料盘下方进风口气室内，设置了一套环状进风的滴流装置。滴流装置可起到辅助分级和再次分散的作用。第一次撒料分散后，混在粗颗粒中的细粉落到滴流装置上，会被二次风选.不仅提高了机内选粉空间的利用率，增加了上升气流穿透料层的机会。分析现有选粉机滴流装置，其结构设计不尽合理，为此对滴流装置进行改进。方案一：滴流装置加上风轮结构。在壳体内部增加风轮的作用主要有二个：一是上圆盘的旋转起到第一个撒料盘的作用，叶片的旋转对物料起到再次分级的作用；二是形成稳定的循环气流。方案二：在滴流装置内腔加设约束内锥，以稳定分级区内的气体流场，增强二次分选的效果。图3-3 滴流装置对二个方案进行比较，根据实际效果和工业经济考虑，采用方案二。结构尺寸如图3-3所示，是用厚度为6mm的扁钢焊接而成。3.5 内衬为防止物料直接冲刷、磨损机壳，选粉机通常装有内衬。过去在选粉室内装有铸石衬板内衬。铸石衬板在使用过程中，经常会由于震动或冲击而脱落。为了改善这一现象，以下是拟定的使用较多的几种方案。方案一：为了提高选粉机的内衬的耐磨性，表面材料采用硬度较高的95号氧化铝陶瓷材料。具体复面处理技术是: (1)调制粘结剂，并均匀涂布于复面范围内。(2)将陶瓷复面材料均匀复于磨损部位，复面后应压实一定时间直至粘实。冬季应保证操作室温25以上。(3)检查复合情况，用小木锤打击，看是否有松动现象，否则应局部去除，重新复合。(4)一切按规定完成后既可使用。通过实际使用，其使用寿命由原来七个月提高到四年未更换。效果非常理想，但是使用中也出现过局部掉块现象，其原因多是粘结剂未能涂均并压实所致、这种问题拆下局部修复即可。方案二：内衬的处理采用混凝土和铁皮替代铸石衬板。制造选粉机的内衬，具体方法是：在干净壳体上焊接若干铆固件，以保证混凝上与壳体连接牢固，铆固件要有适宜的高度和适当的距离，并在铆固件上挂铁丝网，以保证混凝土和铆固件凝固在一起。在浇注混凝土之前，在铆固件的端部连接上铁皮，用作浇注混凝土的夹板。最后，在选粉机体与铁皮之间浇注混凝土。方案三：将光滑的选粉室内壁改成波纹式。混合料经撒料盘撒在波纹状的筒壁上，不会直接下落，而是向中心二次扬起。从工业经济和使用性能上比较，采用方案二，该方法简便，成本较低寿命可提高二倍左右。3.6 螺栓组连接的设计3.6.1 螺栓组连接的结构设计螺栓组连接结构设计的主要目的，在于合理地确定连接接合面的几何形状和螺栓的布置形式。螺栓组联接结构设计的基本原则是：力求使各螺栓或联接接合面间受力均匀，便于加工和装配。具体设计时，主要考虑了以下几个方面的问题：(1)连接接合面的几何形状应尽量简单。使螺栓组的形心和连接结合面的形心重合，且尽量设计成轴对称的简单几何形状。成轴对称的简单几何形状，如图3-4所示。(2)螺栓的布置应使各螺栓的受力尽可能合理 对于铰制孔用螺栓组连接，避免在平行于工作载荷方向成排布置八个以上的螺栓，以免载荷分布过于不均。当螺栓组连接承受弯矩或转矩时，应使螺栓的位置适当地靠近结合面边缘，以减小螺栓的受力。受较大横向载荷的螺栓组连接应采用铰制孔或采用减荷装置。 (3)螺栓排列应有合理的间距和边距。布置螺栓时，螺栓轴线与机体壁面间的图3-4 常见螺栓布置方式图最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定。有紧密性要求的重要螺栓组连接，螺栓的间距（图3-5）不得大于下列表3-3所给的值，但也不得小于扳手所需最小活动空间尺寸。 图3-5 圆形螺栓布置表3-3 螺栓间距工作压力/MPa1.61.64410101616202030/mm74.54.543.53(4)分布在同一圆周上的螺栓数目，应尽量取成4、6、8等偶数，以便于加工时分度和划线。同一螺栓组中螺栓的直径、长度及材料均应相等。(5)避免螺栓承受附加弯曲载荷。被连接件上螺母和螺栓头部的支承面应平整并与螺栓轴线垂直。在铸件、锻件等粗糙表面上安装螺栓的部位应做出凸台或沉头座，支承面为倾斜面时，应采用斜面垫圈。3.6.2 螺栓组连接的受力分析螺栓组连接受力分析的目的，是根据连接的结构和受载情况，求出受力最大的螺栓及其所受力的大小，以便进行螺栓连接的强度计算。简化计算，分析螺栓组连接的受力时，一般假设：螺栓组中所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力都相同；螺栓组的对称中心与连接结合面的形心重合；受载后连接结合面仍保持为平面；螺栓的应变没有超出弹性范围。在选粉机壳体上的螺栓是受轴向载荷的螺栓组连接。受轴向载荷的螺栓组连接，载荷通过螺栓组的中心，计算时假定各螺栓平均受载。设螺栓数目为z，则每个螺栓上所受到的轴向载荷为 (3-14)式中 零件上的总拉力。由于受到螺栓及被连接件弹性变形的影响，每个连接螺栓实际所受轴向总拉力并不等于轴向工作载荷与预紧力之和。如图3-6所示，为受轴向载荷的螺栓组连接。图3-6 受轴向载荷的螺栓组连接3.7 螺纹连接的强度计算3.7.1 螺纹连接的失效形式 在螺栓组连接中，单个连接螺栓的受力形式不外乎是轴向力、轴向力和扭距的联合作用力、横向剪切力及挤压力。在轴向力或轴向力与扭距的作用 ，螺栓产生拉伸或拉扭组合变形，主要失效形式是螺栓杆螺纹部分发生断裂，设计计算是保证螺栓的静力或疲劳拉伸强度。3.7.2 螺栓连接的强度计算计算下部筒体的连接螺纹直径。已知工作压力在00.2MPa之间变化，工作温度小于100，筒体直径D = 3780 mm,螺栓数目，各筒体法兰之间采用石棉橡胶板。 计算过程见表3-4，表中的公式、图表均参考文献2。表3-4 螺栓强度计算设计项目设计依据及内容设计结果1、计算螺栓受力(1)筒体法兰所受合力(2)单个螺栓所受最大工作载荷(3)剩余预紧力载荷稳定的一般连接，取，则 续表3-4设计项目设计依据及内容设计结果(4)螺栓所受最大拉力(5)相对刚度系数(6)预紧力查表13.9得，0.9由式(13.18),0.92、计算螺栓尺寸(1)选择螺栓材料(2)计算许用应力(3)计算螺栓直径(4)确定几何尺寸因螺栓受变载荷作用，故按静强度条件进行设计，按变载荷情况校核螺栓疲劳强度。Q235。查表13.7，取由式(13.21)得3、校核螺栓的疲劳强度(1)计算螺栓的应力幅(2)计算许用应力幅(3)疲劳强度校核由式(13.22),查表13.4得查表13.7得，并取，则由式(12.24)，疲劳强度满足要求3.8 焊接工艺3.8.1 焊接工艺的制订原则制订焊接工艺的原则：获得外观和内在质量满意的焊接接头；变形控制在允许的范围内；焊接应力尽量小；焊件翻转的次数较少或能利用胎夹具方便地得到所要求的焊接位置；可焊达性好，施焊方便；生产效率高、生产成本低。3.8.2 焊接方法的选择碳钢在厚度为3mm以下可采用手弧焊、埋弧焊、气保护金属极电弧焊、钨极气体保护电弧焊、电阻焊、闪光焊、气焊、电子束焊、激光焊等；36mm可采用手弧焊、埋弧焊、气保护金属极电弧焊、管状焊丝电弧焊、钨极气体保护电弧焊、电阻焊、闪光焊、气焊、摩擦焊、电子束焊、激光焊等。3.8.3 焊接材料的选择 焊接结构对材料的要求特别严格，不同使用条件下的焊接结构对材料的要求也不同。从焊接结构的型式、尺寸和特点、工作环境与载荷条件、材料的工艺性能以及成品制造的经济性等因素作全面考虑，壳体采用金属Q235焊接，强度和塑性都较好，焊接性也很好。3.8.4 焊接工艺参数的选择手工电弧焊焊接工艺参数主要是焊接电流，通常按工件厚度选定焊条直径，再根据焊条直径选择焊接电流。见表3-5，不同工艺条件下埋弧焊的焊接工艺参数见表3-6和表3-7。表3-5 焊接电流与焊条直径的关系焊条直径/mm1.62.02.53.2456焊接电流/A254040655080100130160210200270260300 表3-6 单面焊双面成形的埋弧焊焊接工艺参数焊件厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电源/A电弧电压/V焊接速度/mh 3 2 3380420 2729 47 4 23 4 450500 2931 40.5 5 23 4 520560 3133 37.5t 6 3 4 550600 3335 37.5 7 3 4 640680 3537 34.5 8 34 4 680720 3537 32 9 34 4 720780 3638 27.5 10 4 4 780820 3840 27.5表3-7 横角焊的埋弧焊焊接工艺参数焊脚尺寸/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/mh 4 3 350370 2830 5355 6 3 4 450470 480500 2830 2830 5458 5860 8 3 4 500530 670700 3032 3234 4446 48503.8.5 焊前预热及焊后热处理(1)预前预热预前预热的作用：延长焊缝金属从峰值温度降到室温的冷却时间，使焊缝中的扩散氢有充分的时间逸出，避免冷裂纹的产生；延长焊接接头从800降到500的冷却时间，改善焊缝金属及热影响区的显微组织，使热影响区的最高硬度降低，提高焊接接头的抗裂性；焊接构件整体预热，能适当提高焊件温度分布的均匀性，减小内应力；对于厚度较大的碳钢、铜和铝合金，由于其有较高的热传导性，热量大量损失，通过预热有助于金属的熔化。预热温度的确定方法随预热目的的不同而异，通常在100200范围内。预热温度过高，使焊工的劳动条件恶化，应尽可能采用低的预热温度，对于合金钢来说可能会超过200。(2)后热及焊后保温后热是在焊后立即加热焊件或焊件区，并保持一定时间，然后再缓慢冷却。焊好保温则是焊后把焊件或者焊接区用保温材料覆盖起来，使焊件缓慢冷却。生产中采用后热或焊后保温可降低预热温度，甚至取消预热，收到与预热相同的效果。其主要作用首先体现在加速扩散氢的逸出，防止产生焊接冷裂纹，特别对防止强度等级较高的低合金钢和大厚度焊接结构产生冷裂纹十分有效；其次有利于降低预热温度，改善工人的劳动条件，避免产生由于过高的预热温度造成的热裂纹等缺陷。采用后热工艺可以降低预热温度，表3-8为低合金高强度钢采用与不采用后热的对预热温度的影响。表3-8 不同板厚低合金高强度钢所需的预热温度板厚/mm 25 2538 3850不进行后热/ 165 180 200进行后热/(1h) 75 85 90(3)焊后热处理一般情况下，焊件的焊后热处理可以缓和残余应力，降低焊缝与焊接接头的冷却速度、促进氢的逸出、避免出现淬硬组织。通常普通低合金钢不需要进行焊后热处理，只有下列情况才考虑焊后热处理：强度等级大于500MPa，且有延迟裂纹倾向的普通低合金钢；在脆性转变温度以下工作的焊接结构；厚壁受压容器；电渣焊焊接接头以及焊后需要机加工的构件。通过焊后热处理，可以保证尺寸的稳定。焊后热处理有火焰加热和电加热两种方法，根据热处理的要求和热处理设备所需的能源进行选择。焊后的热处理根据工件受热区域的大小分为整体热处理和局部热处理，受工厂加热设备和施工条件的限制，有时不得不采用局部热处理。整体热处理必须确保加热温度的均匀性，并严格控制热处理工艺，否则，会导致因温度不均匀反而使应力增大。4 操作、安装、维护及检修4.1 操作(1)试运转：选粉机安装结束后，应将各润滑点加上适量的润滑油，随后应进行试运转48小时，检查各轴承供油情况是否良好，轴承温度是否正常，转子部分运转是否平稳，有无振动噪音。试运转认为完全合格后才允许正式投入生产。(2)开机顺序：成品输送-选粉风机-选粉机主轴电机-磨尾混合提升-磨机。关机顺序与此相反。(3)喂料：当选粉机达到正常转速，并且风机风量达到正常时，才允许喂料，才能停电动机。(4)一般情况下，在试生产时，通常将主风阀全部打开，通过改变主轴转速来调节细度；转速越高，细度越细；转速越低则细度越粗。如果此时不能将细度调节到规范要求，则可以调节主风阀的位置，改变循环风量，一旦细度合乎要求后，即将风阀固定好，在正常生产过程中，不应随意调整。4.2 安装(1)选粉机可以安装在坚固、平整的钢筋混凝土基础上，也可以用钢结构平台支撑，安装后的选粉机应是无振动的。(2)选粉机在现场安装时，应注意主体的垂直度，尤其要保证内部转子的垂直度，安装时可以在主轴皮带盘上用水平仪校正主轴垂直度（2/1000）.(3)各密封结合面处不得有漏气、渗油现象，安装时各法兰必须用石棉绳加黄油密封。(4)风机固定位置根据工作场所进行合理选择，注意联接风管不要太长，以免影响风压，其支脚减振器应放在平整、坚固的水平面上。为保证使用效果，风机不配节能减振支架，一律采用混凝土基础。(5)现场安装前，应对回转部分进行检查，主轴在铅垂状态时转动灵活，无卡滞现象，风叶、撒料盘的组装件应进行静平衡。(6)回转部分的旋转方向应与主机进风口、撒料叶片、旋风筒进风方向相一致，不得相反。(7)安装时，粗粉和细粉的双联锁风阀应尽量垂直放置在粗粉、细粉管道的末端，即尽可能靠近输送设备的进料口。(8)整机安装完毕，应在上盖的加工面上测量水平误差，其误差在每m长度上不得大于2mm。4.3 维护为保证选粉机长期安全运转，需特别注意对选粉机进行日常的维护和定期检修。使用厂家应制定适合本厂实际情况的操作规程和维护制度。日常运转过程中，要保证各润滑点充分润滑，选粉机内部轴承及风机轴承要定期加入润滑油。日常维护中应注意选粉机转子的平衡性，如果发现异常振动现象，必需立即停车检查原因，清除故障后才能继续运行。4.4 检修选粉机必需定期检修。停机后，转子部分等数分钟后才会停止转动，待选粉机内物料沉淀后，才能打开检修门。一般对下述零件进行检修。清除轴承中黄油渣，注意不允许有灰尘进入轴承内；更换风机叶轮、分级片及衬板等已经被磨损零件。注意：对转子部件的每一个零件都应称重合格后方可对其装配，确保更换磨损件后仍能保持平衡。5 预期效果(1)选粉室采用二次风结构，能有效地控制上升风速，改变和控制细度。(2)二次风的导入，对粗颗粒能进行二次切割，改善成品的颗粒级配。(3)延长分级时间，选粉室的高度增加，增加了气流与物料的接触时间，又增加了旋风筒的高径比，增强了选粉机对十微米以下细粉的收集能力。(4)物料在分级室内，在较强的旋流及径向剪切力的作用下，物料分散性好且强度高，分级效率高。(5)分选物料都经过分级界面分明的选粉区，各部分的选粉条件稳定，故选粉机的分级精度高。(6)细度调节方便可靠，且调节范围较宽，可通过调节主轴转速及风量灵活控制。(7)可使开流磨增产40-60%，选粉效率可达85%以上。 (8)在相同产量的情况下，与高效涡流式选粉机相比效率相当，但可降低系统投资20-30%；与旋风式及高效离心式选粉机相比，不但可减少设备规格，并可提高效率20-40%。6 结论在挤压粉磨系统中，选粉机是其组成设备。因此，选粉技术在挤压粉磨技术中占有重要的地位。高效二次风选粉机是在旋风式选粉机的基础上改进的，结合其他选粉机的结构及性能特点，投资较省，选粉效率较高。在分级原理上属于离心力场分级，但通过结构上对壳体的改进，有利于降低系统风的阻力，稳定分级力场；传动采用调速电机，细度也可以改变调速电机的速度，从而改变转子的速度，调节细度。转速越高，细度越细；转速越低则细度越粗。高效二次风选粉机的选粉效率与选粉精度相对于旋风式选粉机都有一定的提高。参 考 文 献1 王仲春. 水泥工业粉磨工艺技术M.北京:中国建材工业出版社, 2004.2 徐锦康. 机械设计M.北京: 机械工业出版社