TRM辊磨机整机结构和分离器设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）ITRM 辊磨机整机结构和分离器设计摘 要辊磨机又称立磨，是利用料床粉碎原理进行粉磨物料的一种研磨机械。它主要用于水泥、煤炭、电力等行业。选粉机是与大型辊磨机相配套的粉末分选设备，到目前为止，国内在选粉机的设计上尚无完善的理论，现存的选粉机性能不高，因此尽早开发出高性能的选粉机将加快大型辊磨机的国产化进程，同时将提高企业的市场竞争力。本次设计是在完成辊磨机整体结构设计的基础上，将重点放在选粉机的结构设计和校核，使之与日产 5000 吨的水泥工艺相适应。 设计分为以下几个板块：壳体部分的设计，壳体尺寸根据工厂现场测绘获得，进料口在壳体右侧与壳体配合；回转部分的设计，根据轴承与主轴的配合确定主轴分段，主轴下面连接笼型转子；传动部分的设计，根据功率选择电动机，通过主轴转速和电动机转速选取合适的减速器；润滑系统的设计，设置稀油站供油润滑，轴承充油脂。本次设计是根据设计任务书所提供的台时产量进行的辊磨机选型计算，以及完成选粉机的优化设计，使整台磨机能正常的完成粉磨作业。同时完成相关的基础设计任务。关键词：辊磨机，选粉机，基础设计，传动装置，立轴洛阳理工学院毕业设计（论文）IITRM grinding machine structure and the separator designABSTRACTRoller mill named vertical mill, it is the use of the bed material crushing principle for grinding a grinding machine. It is mainly used in cement, coal, electric power and other industries. Powder selecting machine is matched with large vertical mill powder sorting equipment, so far, the classifier design is not perfect theory, the existing separator performance is not high, therefore the early development of high-performance powder selecting machine will accelerate the localization process of large vertical mill, at the same time it will increase the market competition ability of the enterprise.This topic is in the completed roll mill overall structure design, emphasis is placed on the powder selecting machine structural design and verification, and make the Nissan5000 tons of cement process to adapt. This Design is divided into the following sections: shell part design, housing size according to the factory scene mapping, the feed inlet is arranged on the right side of the casing cooperates with the housing; rotary part of the design, according to the bearing and spindle spindle spindle with determining section, connected below the cage rotor; the transmission part of the design, according to the power selection of motor, through the the rotational speed of the spindle and motor speed to select the appropriate reducer; lubrication system design, setting the thin oil lubrication, bearing grease filling.The design is based on the design task book provides output table of mill selection calculation, as well as complete powder selecting machine optimization design, so that the entire mill can be normal finish grinding. At the same time to complete the relevant basic design task.KEY WORDS: Vertical mill, powder selecting machine, foundation design, transmission device, vertical shaft洛阳理工学院毕业设计（论文）III目录前 言 .5第 1章 磨机的介绍 .81.1 概述 .81.1.1 磨机工作原理 .81.1.2 磨机型号说明 .81.1.3 磨机的应用及特点 .8第 2章 TRM辊磨机的结构特点概述 .102.1 TRM53.4 辊式磨的主要组成部分 .102.1.1 分离器 .102.1.2 磨辊 .112.1.3 摇臂装置 .122.1.4 磨盘 .132.1.5 传动装置 .13第 3 章 选粉机总体和各部件设计 .143.1 壳体部分的设计 .143.2 回转部件的设计 .153.3 传动部件的设计 .153.4 润滑系统的设计 .15第 4 章 选粉机主要部件参数计算及安全性校核 .164.1 选粉机外径的确定 .164.2 主轴 .164.3 选粉风量的确定 .164.4 选粉机驱动电动机 .174.4.1 选粉机需用功率的计算 .174.4.2 电动机功率的确定 .174.4.3 电动机性能 .18第 5章 计算部分 .195.1 电机的选择及运动参数的计算 .19洛阳理工学院毕业设计（论文）IV5.1.1 选择电动机 .195.1.2 计算传动轴及工作轴的转速，功率，转矩和效率 .195.2 立轴的设计及强度校核 .205.2.1 选择轴的材料 .205.2.2 轴径的初步估算 .205.2.3 轴的结构设计 .215.2.4 按许用弯曲应力校核轴径 .215.3 滚动轴承的工作情况分析 .235.4 键的强度校核 .235.5 螺栓组联接的结构设计及强度校核 .255.5.1 螺栓组联接的结构设计 .255.5.2 螺栓连接的强度校核 .265.6 联轴器的选择计算 .28第 6章 选粉机内部颗粒运动分析 .296.1 动态笼型选粉机的工作原理 .296.2 动态选粉机内颗粒受力分析 .306.3 预期结果 .32结论 .33谢 辞 .35参考文献 .36外文翻译 .37洛阳理工学院毕业设计（论文）5前言辊磨机（又称立磨）是一种用途很广的粉磨兼烘干设备，立式辊磨是目前世界上比较先进而且成型的技术，它不但具有能耗低、产量高、维修工作量小等优点，而且运转周期长，适合与大型窑外分解窑配套。自二十年代德国研制出第一台立式磨以来，它就以其独特的粉磨原理克服了球磨机粉磨机理的诸多缺陷。由于立式磨采用料床粉磨原理粉磨物料，具有粉磨效率高、电耗低（比球磨机节电 2030%） 、烘干能力大、允许入磨物料粒度大、粉磨工艺流程简单、占地面积小、土建费用低、噪音低、磨损小、寿命长、操作容易等优点，吸引着世界各国许多粉体工程研究人员和设备制造厂商。经过近一个世纪的发展，立式磨技术已经十分成熟。特别是六十年代以来，随着窑外分解技术的诞生并向大型化发展，立式磨在国外水泥工业中得到了广泛应用，其技术水平得到了进一步的提高和完善。国内外十多家公司相继研制了各种类型的立式磨，均取得了成功。内外十多家公司相继研制了各种类型的立式磨，均取得了成功。德国 LOESCHE 公司研制了 LM 立式磨、Pfeiffer 公司研制了 MPS 立式磨、Krupp Polysius 公司研制了 RM立式磨、丹麦 F.L.Smith 公司研制了 Atox 立式磨；日本宇部公司生产引进德国LOESCHE 公司技术，生产 UB-LM 立式磨；德国 LOESCHE 公司目前正在制造LM69.40 立式磨，主机装机容量为 7000Kw，产量可达 1200 吨/ 时，将用于印度与日产 10000 吨熟料的水泥生产线配套粉磨水泥原料，是世界上最大的立式磨。国产辊磨技术起步较晚，与国际先进水平相比差距较大，目前国内可供选用的几种国产大型立式磨：1.HRM 型立式磨;2.TRM 型立式磨与 LGM 型立式磨;3.MLS（MPS）型立式磨。TRM 型立式磨的结构与 LM 型立式磨相同，磨盘为平盘、磨辊为锥台型，磨辊能翻出机外检修，分离器也为动静态分离器。主要特点与德国 LOESCHE 磨相同。TRM 型立式磨是天津水泥工业设计研究院研制的立式磨，其特点是磨盘转速较快，因而与其他型式的立式磨相比，在规格相同条件下，产量较高，而在同样能力的条件下，规格较小，设备重量较轻，能适应于风扫式和部分物料外循环系统。动态空气选粉机自问世以来已有一百多年的历史，它随着圈流粉磨系统的发洛阳理工学院毕业设计（论文）6展而不断的进步。在这一百余年间，它经历了空气在内部循环的第一代普通离心式选粉机和第二代空气在外部循环的旋风式选粉机之后，现在已发展到了与以前不同的第三代高效选粉机。选粉机以空气作为流体，利用粉体颗粒在流体中的阻力、惯性力和离心力的平衡而使其按粒度大小分选开来，是水泥工业闭路粉磨系统中一个重要的分级设备。选粉机应用到粉磨系统，主要的作用有 4 项：提高系统产量，降低系统能耗，保证成品的颗粒级配合理，易于调控产品细度。1979 年日本小野田公司开发的第三代动态高效选粉机目前已在水泥企业的粉磨系统中得到了广泛的应用。动态选粉机原理先进、分级机理明确，与传统的离心式、旋风式选粉机相比主要有如下优势：(1)提高产量；(2)降低能耗；(3)提高质量，降低成本；(4)操作简单，细度调节方便；(5 磨损小，维护简单；(6)处理粉料量大；(7)选粉效率高。由于动态选粉机优点突出，一些著名的水泥设备制造公司纷纷参照其工作原理，竟相开发了各自的第三代选粉机，如丹麦（F.L.Smidth）公司开发的 Sepax型高效选粉机；洪保（KHD）公司开发的 SKH 型和 ZUB 型高效选粉机等等。这些选粉机的工作原理与动态选粉机相同，但结构上各有特点。任何事物都有着两面性，动态选粉机同样也存在着不足之处，如由于气流量大，含尘浓度高而使内部磨损量大，故须镶砌陶瓷耐磨块；由于通过的风量大，因此与之相匹配的收尘器的处理风量也大，收尘器的体积就较大，选粉机及系统价格较贵，所以较适宜于在大中型企业中使用，故而动态选粉机也被形容为“贵族产品” 。如何使其大众化，运用于普通中小型企业成了水泥业界关注的一个焦点。动态高效选粉机设备构造和机能主要构造由六部分组成：(a) 笼型转子、密封圈和固定它们的主轴组成的回转部分；(b) 安装在选粉室内部的导风叶及固定它们的壳体部分；洛阳理工学院毕业设计（论文）7(c) 收集细粉的管道；(d) 收集粗粉的内锥体；(e) 驱动主轴旋转的传动装置；(f) 润滑主轴承的稀油站部分。其工作原理如下：经粉磨且烘干的物料与气流一起从下部进入分离器，分离器的导风叶片使粉尘和空气形成一个切向流。转子的旋转方向和导风叶片的涡流方向是相同的。在导风叶片和转子叶片之间的间隙处，形成了一个离心力的空间，使粉尘和空气得以分离。大颗粒的物料被抛向外部，受重力而下落，离开了间隙处后，被收集并返回磨盘进行再粉磨。成品物料与空气一起通过分离器的出口管道离开分离器。成品物料的细度取决于转子速度的调节。提高转子的速度，出磨物料的细度更细；反之，降低转子的速度，物料的颗粒将会变粗。基于在选粉机工作原理上的一系列改进，会使动态高效选粉机的选粉效率和分离精度大为提高。与传统的选粉机相比，可使粉磨系统增产 2030%，节电1520% ，产品中含有对水泥强度起主要作用的 330 的颗粒较多，水泥质量m得到很大改善。设计过程中的路线要点为 ：(a) 规格尺寸的确定；(b) 运行可靠性（震动、物流畅通） ；(c) 耐磨处理（镶砌陶瓷耐磨块） ；洛阳理工学院毕业设计（论文）8第 1章 磨机的介绍1.1 概述1.1.1 磨机工作原理TRM 辊式磨用于水泥生料的粉磨，其工作原理是：原料通过三道锁风阀进入到下料管，下料管是通过分离器的侧面进入到磨机内部的。物料在重力作用下落到磨盘中央。磨盘与减速机相连，以恒速旋转。通过磨盘的旋转将物料均匀的分布在磨盘的衬板上，在液压系统的压力作用下，磨辊咬住物料并将其碾碎。在离心力作用下，粉碎后的物料被甩至磨盘的边缘，甩至磨盘外面的物料在风环高速气体的作用下大部被吹回磨盘继续粉磨，粉状物料随高速 气体经磨机中部壳体上升到分离器中。在此过程中物料与热气体进行了充分的热交换，水分迅速被蒸发，使剩余的水分不到 1。尚未被粉磨到规定要求的物料由分离器选出。并被送回至磨盘，进行再粉磨。通过了分离器的物料随气流进入收尘器。1.1.2 磨机型号说明 T RM 53 . 4 辊子数量磨盘标定直径 5300mm辊式磨天津水泥工业设计研究院1.1.3 磨机的应用及特点 TRM 辊磨机是一种用途很广的粉末兼烘干设备，可广泛应用与粉末水泥原料或水泥熟料及其他建筑、化工、陶瓷等工业原料。与传统粉末设备相比具有以下特点：洛阳理工学院毕业设计（论文）9(1)可对各种不同物料进行粉磨；(2)占地面积小；(3)单位能耗低；(4)调节简便；(5)控制反应迅速；(6)干法粉磨能力极佳；(7)维修方便（不必拆除磨机便可更换磨损件） ；(8)从启动到停机，振动很小；(9)噪音低；(10)适应性强。基于以上磨机的优点可以看出，TRM 辊磨机所产生的综合经济效益和社会效益，是近年来在水泥行业中得到迅速推广的重要原因，在水泥工业中起到了推动技术进步，节能降耗的重要作用。洛阳理工学院毕业设计（论文）10第 2章 TRM辊磨机的结构特点概述2.1 TRM53.4 辊式磨的主要组成部分如图 2-1 所示，TRM53.4 辊式磨主要由分离器、磨辊、摇臂、磨盘、风环、中壳体、进风道、机架、传动装置、干油润滑装置、气封管道、限位装置、喷水系统、液压加压装置及管路、磨辊润装置及管路、翻辊装置等部件组成。 图 2-1 TRM53.4 辊磨机2.1.1 分离器分离器为动态高效选粉机，安装在磨机上部与中壳体相连。如图 2-2 所示分离器主要由壳体、笼形转子、导风叶片、传动装置等部件组成。洛阳理工学院毕业设计（论文）11图 2-2 分离器2.1.2 磨辊磨辊是辊式磨的重要部件，物料在磨辊的强大压力下被粉碎。本磨机共配备4 个磨辊，每个磨棍均与相应的摇臂固定在一起。磨辊相互间互为 90 等距布置，低位置时磨辊轴与磨盘水平面夹角 15，磨辊与磨盘衬板间距 14 毫米。如图 2-3所示，磨辊的主要由轮毂、辊轴、轴承、辊套（易磨损件） 、轴承密封件、闷盖、端盖、润滑油管等部件组成。 洛阳理工学院毕业设计（论文）12图 2-3 磨辊2.1.3 摇臂装置图 2-4 摇臂磨机配有摇臂，每个摇臂都安装在 TRM 磨机支架上的轴承座内。本磨机共洛阳理工学院毕业设计（论文）13配备 4 组摇臂，摇臂相互间互为 90 等距布置。如图 2-4 所示每组摇臂包括上摇臂、下摇臂、中心轴、轴承座以及轴承等。2.1.4 磨盘如图 2-5 所示，磨盘主要由盘体、衬板、压块、挡料圈、刮料板、风环、液压千斤顶等部件组成。磨盘的首要功能是支撑料床，并将磨辊产生的力传输至下部的减速机，它同时也将减速机的扭力传输至粉磨区域。磨盘与风道一起形成了一个环形的腔室，风从此腔室流出，通过通风环进入到粉磨室。图 2-5 磨盘2.1.5 传动装置传动装置主要包括：电机、减速机、辅传电机、膜片联轴器等。电机通过膜片联轴器和减速机相连，行星齿轮减速机是一个垂直输出轴的减速装置，输出端采用法兰与磨盘相连。洛阳理工学院毕业设计（论文）14第 3 章 选粉机总体和各部件设计根据设计任务书的要求，设计一台配置在生料磨系统的动态选粉机，按照选粉效率高,运行可靠性高，好安装拆卸，容易检查出错误的原则，可将选粉机的设计分为以下几个板块：1.壳体部分的设计；2.回转部分的设计；3.传动部分的设计；4.润滑系统的设计。如图 3-1 所示。图 3-1 动态选粉机的构造3.1 壳体部分的设计壳件部件的设计按照：做的出来，装得上去，拆得下来，用得起来和零件易加工的原则，结合从资料上得来的经验数据和实习时现场测绘到的数据进行设计。壳体部分主要为分离器的静态部件，包括出风口、壳体、进料管、内锥体等。进料管位于壳体的侧面。进料管的底部和侧面均安装焊有耐磨层的衬板。壳体的下部通过法兰与中壳体相连接。通过壳体上的检修盖可以方便的对此区域进行检洛阳理工学院毕业设计（论文）15修。内锥体位于转子的下部，它通过钢管支撑在分离器的壳体上。在壳体内相同半径的圆周上均布装有许多个相同的立式导向叶片，与圆周切线成一定角度（一般为 15左右） ，以增加风进入机内后的旋转并可控制其圆周分布均匀。为了延长使用寿命，壳体内的磨损部位均设有防磨措施：进风口和出风口弯管内，以及整个壳体内均粘贴有陶瓷片；进料斗、导向叶片等均喷涂耐磨材料；内锥体内焊有多圈扁钢，以形成料衬。3.2 回转部件的设计回转部件是选粉机的重要组成部分，它的好坏直接影响产品的质量、效率和效益。回转装置由笼型转子、密封圈和固定它们的主轴组成。笼形转子的上部固定着迷宫齿。一周固定有许多均匀分布的竖向窄而长的分级叶片，中部有一锥体，且通过加强筋连接起来，形成一个笼形转子。转子用键固定在主轴上并带动整个笼形转子转动。笼形转子与壳体内的立式导向叶片之间所构成的窄而长的空间便是选粉区。3.3 传动部件的设计传动装置由电动机、减速器和弹性套柱销联轴器等组成。通过这个联轴器与立式主轴相接，并带动其转动。整个传动装置由固定在壳体上部的支座支撑。根据设计要求: 1)不影响出料口的位置；2) 保证电动机的转速在 1490-1500 之min/r间。此设计选择电动机（ ） ，采用 B2SV08 减速器传动，而不采用齿KWP20轮减速器传动，是因为齿轮减速器易损件多，价格高，油耗大，更换麻烦且停产时间长，而 B2SV08 减速器传动设备构造简单，易损件少，设备运行平稳，噪音小等优点。3.4 润滑系统的设计润滑系统是由一个稀油站和管路等组成。主轴的两个支承轴承和减速器均由稀油站供油润滑和冷却。轴承采用橡胶骨架油封和气封，避免灰尘侵入。洛阳理工学院毕业设计（论文）16第 4 章 选粉机主要部件参数计算及安全性校核4.1 选粉机外径的确定根据参考资料10 ：(4-1)94.1kDQ式中 Q，生产能力，t/h；已知: Q=430t/h；D，选粉机外壳直径，m；K，系数，与物料的性质，产品细度及选粉效率有关，取 k=7.12。计算得： mkQD28.1.7430994.14.2 主轴根据参考资料9，选粉机的主轴转速可按下式估算：(4-2)905nD式中 ，选粉机直径，m；D，选粉机主轴转速，r/min 。n计算得： in/1096r4.3 选粉风量的确定根据参考资料10 ，知喂料量 与水泥产量 的关系为： ，其中 AQkA=11.5%25%，取 20%，则k喂料量为： htnA/30%2601t/542计算得： 取喂料量 =440Ah根据参考资料9:(4-3)IAQa7.16洛阳理工学院毕业设计（论文）17式中 ，选粉空气量， ； aQmin/3，料气比， ，取 。Ikg3/5.2kgI计算得： ht/9405.2716取 tQ/4.4 选粉机驱动电动机4.4.1 选粉机需用功率的计算根据参考资料9：（4-4）SVIfVQPrra 3201820)(7）（ 式中 ，笼轮外直径的圆周速度， ；rVsm/，型号系数；f，转子的阻力系数；，分级腔内的料风比， ；I 3/kg，分级气体的单位重量， ；，导向叶片的总面积， 。S3m型号系数 、转子的阻力系数 和旋涡叶片即导向叶片的总面积 与型号的fA关系见文献9 ，可以得出 =1.0， =1.80， =25 。fS3将数据代入公式（4-4） ，得： KWP15804.4.2 电动机功率的确定根据文献9得：(4-5)01Pa式中 ，电动机的储备系数，取 =0.2；，传动装置的机械效率，取 =0.95。洛阳理工学院毕业设计（论文）18计算得： KWPa201589.4.4.3 电动机性能A 型式：采用具有单独冷却风扇的水平安装的电动机，对轴承应有要求；B 工作制度：连续工作；C 转速： 1500 ；min/rD 特性要求a 转速-力矩特征应满足力矩与电动机转速的平方成正比，以保持恒力矩；b 有持续时间为 60s、150%全负荷电流的能力；c 具有大于额定力矩 100%的起动力矩；d 转速控制应小于1%。洛阳理工学院毕业设计（论文）19第 5章 计算部分5.1 电机的选择及运动参数的计算 5.1.1 选择电动机选择电动机,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相异步电动机，因为此次设计的笼式选粉机直径较大，采用 6 级电动机，又因为设计原始数据要求电机功率 200kw，所以选用 YVPE315L2-4 型号的电动机。其同P步转速为 1500 ，满载转速 1490 。 min/rmin/r5.1.2 计算传动轴及工作轴的转速，功率，转矩和效率a 传动装置总传动比(5-1)2.14059wmnib 主轴输入功率：根据文献1得：(5-2).0Pw(5-3)321联轴器 1（弹性联轴器）的传动效率： ，取95.9.01减速器的传动效率： ，取96.05.202联轴器 2(弹性联轴器) 的传动效率： ，取 ，则.3.3KWP186.0.950.9主轴输出转矩 ：(5-4)mNnTw1.6705811电动机轴输出转矩 ： nPT3.12750950洛阳理工学院毕业设计（论文）20将以上算得的运动和动力参数列表 5-1。表 5-1 电动机和主轴的动力参数电动机 主轴转速 min)/(r 1500 105功率 kWP 200 200转矩 )(NT 1273.3 16917.1传动比 i 14.2效率 0.935.2 立轴的设计及强度校核5.2.1 选择轴的材料初步选用 45 钢调质。5.2.2 轴径的初步估算根据文献2知(5-5)3npCd式中 ，由轴的材料和承载情况确定的常数；C，轴所传递的功率，单位为 ；PKW，轴的转速，单位为 ；Nmin/r由文献2查出 45 号钢, 为 106117, 取 =106, 则CCmd3.105263因为立轴伸出端上安装有联轴器，为考虑键槽对轴强度削弱的影响，将轴径加大 35% 。 d2.135.%)31(选用弹性柱销联轴器，为使联轴器的孔径能与 相匹配，由文献3 ，取d=130mm。d洛阳理工学院毕业设计（论文）215.2.3 轴的结构设计根据轴上零件的定位，拆装及轴的工艺性要求等，由文献3 ，初步定出立轴的结构，如图 5-1。a 各轴段直径的确定由于轴上载荷较大，既要承受轴向力，又要承受径向力，故初选滚动轴承型号为 N234，51234，2032CC/W33,轴颈处直径分别为 。mdd160,7321固定轴承 51234，以防其轴向滑动，故在轴颈 处加一轴套， 改为 162mm。1b 各轴段轴向长度的确定根据轴上零件的宽度以及零件与零件间的相对位置参考文献2确定，如图 5-1 所示。图 5-1 轴的结构简图5.2.4 按许用弯曲应力校核轴径a 绘轴的计算简图图 5-2 轴的受力简图b 计算作用在轴上的力轴在运转时，由于鼠笼质量较大，所以运转时会产生动不平衡，对轴产生径向力。假设所有不平衡的质量集中在一点，即集中在鼠笼的边缘，设质量为 25千克，主轴的最大运转速度为 105r/min，则偏心质量所产生的偏心力为：洛阳理工学院毕业设计（论文）22（5-6）NrmwFC 5.1394.6015222 由 ，知 0（5-7）0CABF由 ，知 CMBAM即 （5-8） CLF其中 mLAC4360B由（5-6 ） 、 （5-7） 、 （5-8）式得： 1142.1NAF12449.3NBc 计算弯矩，绘弯矩图，绘转矩图 mNLMAB 4527163901.42T8所绘弯矩图、扭矩图见图 5-3 中的(b)、(c)：图 5-3 轴的受力分析及弯扭矩图从所绘弯扭矩图可以知道 B 处为危险截面处。根据第三强度理论：洛阳理工学院毕业设计（论文）23(5-9)221BTMW由文献2得：， 。Pab6016.01/01b又 333496. md计算得： MPae 2.08545271该轴的弯扭合成强度是足够的。5.3 滚动轴承的工作情况分析由于传动轴是竖直放置，再加上此轴尺寸较大，较重，故径向力、轴向力必须考虑，在此采用一个推力球轴承来承受转子部分的自身重力（轴向力） ，其型号为 51430。为了防止转子转动时的径向跳动，在轴的上端和下端分别安装了一个圆柱滚子轴承和调心滚子轴承，其型号分别为 N234 和 23032cc/w33。滚动轴承中各承载元件所受载荷和接触应力是周期性变化的。轴承的失效形式主要有疲劳点蚀，磨损，塑性变形。此设计轴的转速 N=60 109r/min,为一般转速，主要失效形式为疲劳点蚀，即轴承在安装，润滑，维护良好的条件下工作时，由于各承载元件承受周期性变化的应力作用，各接触表面将会产生局部脱落。5.4 键的强度校核根据与联轴器匹配的轴的伸出处的直径为 130mm,由文献3选择了单圆头普通平键 C 型：键 3218200, GB1095-1979。此键的材料与轴的材料一样都为45 号钢。根据与笼型转子相配合的轴的直径为 140mm,由文献3选择了圆头普通平键：键 3620400，GB1095-1979。此键的材料与轴的材料一样都为 45 号钢。根据文献5 ，由于要求键在键槽中牢固地固定，且载荷较大，故选择配合种类为较紧联结，键的尺寸 的公差带为 h9 ，键槽的尺寸 的公差带为 p9。ab平键联接的可能失效形式是较弱零件工作面被压溃或键的剪断等。对于实际采用的材料组合和标准尺寸来说压溃是主要失效形式，所以通常只进行键联接挤洛阳理工学院毕业设计（论文）24压强度计算。假设工作压力沿键的长度和高度均匀分布，则它们的强度条件为：(5-10)式中 pdlkTlp2/，传动的转矩，单位为 ；TmN/，轴的直径，单位为 ；d，键的接触长度，单位为 ，A 型键 l= - ， B 型键 l= ，C 型键 l=l LbL；2bL，键与轮毂接触高度, ,单位为 ；kK2/hm，许用挤压应力,单位为 ， 见文献2 。PMPaa 先校核键 3218200 GB1095-1979键的接触长度 l=L-b=200-32=168 mm键的接触高度 k=h/2=18/2=9 mm由文献2查出 =60MPaP计算得： MPa =60MPa 52.139681307.2dlkTp P此键联接强度足够。b 校核键 3620400 GB1095-1979键的接触长度 l=L-b=400-36=364 mm键的接触高度 k=h/2=20/2=10mm由文献2查出 =60MPaP计算得： = MPa =60MPa p437.10364952dlkTP此键联接强度足够。5.5 螺栓组联接的结构设计及强度校核5.5.1 螺栓组联接的结构设计结构设计的主要目的在于合理地确定联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：尽可能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，综合考虑了以下几个方面的问题：洛阳理工学院毕业设计（论文）25a 联接接合面的几何形状与整台机的结构协调一致，且尽量设计成轴对称的简单几何形状，如图 5-4 所示。图 5-4 常见螺栓布置方式图b 螺栓的布置使各螺栓受力尽可能均等。对铰制孔螺栓联接，避免在平行于工作载荷方向成排布置八个以上的螺栓；当螺栓联接承受弯矩或转矩时，螺栓尽量布置在靠近接合面的边缘，以减少螺栓的受力，如图 5-5 所示。合理 不合理图 5-5 联接受弯矩或扭矩时的螺栓布置c 螺栓的排列有合理的间距和边距，以便保证联接的紧密性和必要的扳手空间。对于一般联接，螺栓间距 。dt10d 分布在同一圆周上的螺栓数目取成 4、6、8 等偶数，以便分度和划线。同一螺栓组中螺栓的性能等级、直径和长度均应相等。e 为避免螺栓受附加弯曲应力，螺栓头、螺母与被联接件的接触表面均应平整，螺纹孔轴线与被联接件各承压面应保持垂直。5.5.2 螺栓连接的强度校核螺栓联接的强度计算，是以螺栓组中受力最大的螺栓为代表进行的。单个螺栓的常驻载形式一般只有轴向受拉和横向受剪两类，其载荷性质不外乎静载荷和变载荷两种。(1) 失效形式洛阳理工学院毕业设计（论文）26承受轴向拉力的普通螺栓联接，在静载荷作用下，其主要失形式是螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或断裂；在变载荷作用下，其主要失效形式是螺纹部位或尺寸过渡部位发生疲劳断裂。对于承受挤压和剪切作用的铰制孔用螺栓联接，主要失效形式是螺栓杆的剪断或螺栓杆与孔壁材料中强度较弱者的压溃。其设计准则是保证联接的挤压强度和螺栓的剪切强度。（2）螺栓联接的强度校核以两接合面处螺栓组为例：如图 5-6。该螺栓组联接仅受横向载荷作用，且横向载荷 。NFR3.149接合面数 m=1,查文献2 ，取 =1.0，防滑系数 =1.1,则单个螺的预紧力：fKs图 5-6 受轴向载荷的螺栓组联接(5-12)NmfKsF18.40.1370 螺栓所受轴向总拉力 =1141.18NB 强度计算a 计算许用拉应力 选 8.8 级螺栓,查2表 14-6, ,考虑到不需严格控制预紧力,MPaS340初估 d=10-20mm,查2表 14-8 取 S=3.4，则洛阳理工学院毕业设计（论文）27= (5-13)MPaSs104.3b 计算螺栓直径(5-15)md35.108.1 螺栓直径应大于 4.35，才能满足强度要求。C 校核接合面上的挤压应力 要求上端接合面间不出现缝隙,下端接合面不被压溃a 计算接合面面积 A 262222 1053.)310764()( mmrRb 接合面下端不压溃由文献 4 查得许用挤压应力=0.8pMPas 273408.(5-16)ppPaWAzF012.053.96maxc 按合面上端不开缝(5-17)012.0min MaWAzFp此螺栓联接符合设计强度要求。5.6 联轴器的选择计算高速轴的转速较高，选用有缓冲减震功能，结构又较简单的弹性套柱销联轴器。由 文 献 4 查 出 载 荷 系 数 =1.5， 则 K洛阳理工学院毕业设计（论文）28计算转矩 mNKTc 1078.910875.3.133工作转速 n=105 r/min按 (联轴器的公称扭矩) 及查文献3 ，选用轴 的联轴nc d10器LT3 联轴器 19842/51302TGBCJZ洛阳理工学院毕业设计（论文）29第 6章 选粉机内部颗粒运动分析6.1 动态笼型选粉机的工作原理 粉磨且烘干的物料与气流一起从下部进入分离器，分离器的导风叶片使粉尘和空气形成一个切向流。固定的竖向导向叶片确保在整个选粉区内压力降恒定，并使气流方向一致，从而可避免物料和气流向阻力最小的区域流动。因为消除了风速差，所以所有的粉粒均可受有均匀的选粉力，有利于转子周围的物料均匀分散，保证无弹道、无死区和无器壁效应。转子的多层水平隔板产生一个水平的涡旋流，一方面可以消除层流，另一方面可以促进气流的涡旋流动，因而可使物料在选粉区的停留时间延长，有利于粉粒的精确选粉。转子的旋转方向和导风叶片的涡流方向是相同的。在导风叶片和转子叶片之间的间隙处，形成了一个离心力的空间，使粉尘和空气得以分离。大颗粒的物料被抛向外部，受重力而下落，离开了间隙处后，被收集并返回磨盘进行再粉磨。成品物料与空气一起通过分离器的出口管道离开分离器。成品物料的细度取决于转子速度的调节。提高转子的速度，出磨物料的细度更细；反之，降低转子的速度，物料的颗粒将会变粗。图 6-1 物料在选粉区的受力及运动 断面相同的狭长环形空间，构成了一个形状简单的分离区。在任何位置上的气流运动速度基本相等，对于质量相同的物料颗粒，所受离心力 C 和抽吸力 D 的洛阳理工学院毕业设计（论文）30作用稳定不变，因此分离条件简单清晰。只要 CD，便都是回料粗粉，DC 的颗粒穿过转子风叶进入其内部，从出料口选出。图 6-2 物料颗粒在选粉区的受力粗颗粒在通过窄而长的分离区下落过程中，不断受到水平切向气流的冲刷，将粘附在其上的细粉不断地冲刷下来，进入到笼形转子的中间。偶尔尚存的粉料团块会被转子叶片继续击散，同时还能精确地控制最大颗粒。由于该设计的选粉机的风速较大，提高了选粉效率，故不需要再安装进风口。6.2 动态选粉机内颗粒受力分析选粉机内的颗粒在环流气体作用力 ，惯性离心力 和重力 G 三力共同作2F1F用下进行分级的，如图 6-3（a） 。根据颗粒流体力学原理，可将该三力分解为互相垂直的三个分力来分析：洛阳理工学院毕业设计（论文）31（a） （b）图 6-3 受力分析(a) 轴向力 ：它是上升气流对颗粒的作用力 沿竖直方向分力与颗粒重pF2F力 的合力。若 小于 的轴向分力，则轴