【《某立式磨粉机的零部件设计计算案例》3700字】

某立式磨粉机的零部件设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u23605某立式磨粉机的零部件设计计算案例 140031.1立磨设计要求 1182121.2入磨物料最大粒度的计算 1179711.2.1钳角α 1183061.2.2磨辊直径Ｄ与物料直径ｄ的比例 3149991.3磨辊和磨盘设计 3258561.3.1磨辊宽度确定 3247611.3.2磨盘直径计算 4109741.3.3磨辊与磨盘间隙的确定 5189301.3.4磨盘上料层最佳厚度设计 650811.4磨盘转速 786181.5磨机的产量 9212091.6磨机的功率 1061091.7减速机的选择 11立磨设计要求表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11立磨机选型参数产品型号HRM700HRM1100HRM1400HRM1800HRM2400进料粒度(mm)≤20≤30≤40≤50≤70摩擦系数f0.240.240.240.240.24磨辊直径(mm)D≥347.2D≥520.8D≥694.4D≥868.1D≥1215.3磨盘直径(mm)694.41041.61388.81736.22430.6磨机产量（t/h）1.644.2914.7516.0538.12磨盘转速（r/min）74.958.148.343.236.5磨盘间隙(mm)10.115.120.125.235.2磨辊宽度(mm)128.5192.7256.9321.2461.8本次设计取进料粒度≤70mm，磨辊直径D=1220mm，磨盘直径D’=2400mm，磨辊宽度B=460mm，磨辊数量3个，主电机功率P=600Kw，液压缸工作压力p=12MPa。入磨物料最大粒度的计算钳角α为计算简便，假设被破碎物料块是球形的，物料本身的重力与破碎力相比可略去不计，由于风力在磨盘上对料层的影响较小，也可略去不计。由物料块与磨辊及磨盘的接触点引切线，此两条切线的夹角称钳角α，如图3－1所示。物料与磨辊的接触点产生正压力Ｐ,Ｐ与垂线成β角,在Ｅ－Ｅ方向上的力平衡是保证钳住物料的基本条件：（3-1）式中：――磨辊与物料间的摩擦力――磨盘与物料间的摩擦力――磨辊对物料的压力――磨盘对物料的反作用力图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s11立式磨的钳角经简单推导可得：式中：f――钢在物料上的摩擦系数，ｆ≈0.24；α——引人Ａ、Ｂ两点切线所夹角的角，即钳角。因摩擦系数等于摩擦角的正切，即，即有：由图可知，α＝β－θ,对于平盘立式磨，θ＝0０，则α＝β。因此，在立磨中最大钳角应该小于或等于摩擦角的两倍，才能将物料钳住，压碎。磨辊直径Ｄ与物料直径ｄ的比例由几何关系可知：（3-2）式中：R——磨辊半径(ｍ)；r――物料半径(ｍ)；h――磨盘与磨辊之间的间隙，设，其中系数ｋ＝0-0.06；考虑到及,并令：则可得：式中：d－—物料粒径（ｍ）；D――磨辊大端直径（ｍ）；对于平盘立磨θ＝0°，则，由于φ＝13.5°所以ε＝0.0891d/D=0.0576-0.061。此比值说明物料粒径与磨辊直径的关系，磨辊直径大，入料粒径也相应增大。如比值等于或超过一定的值，则立磨的平稳性就差，振动和噪音也会相应增加，一般取应本次设计入磨的最大物料尺寸d=70mm，所以磨辊直径的设计尺寸D=1215.3mm。磨辊和磨盘设计磨辊宽度确定在磨辊对物料施加的碾压力以及磨辊直径一定的情况下，磨辊越宽，单位面积上的压力越小。不利于粉磨物料。磨辊越窄，对物料的压强越大，碾压过的物料细粉比例越大，但碾压的物料总量少，而且磨损较大。所以选择合适的磨辊宽度对提高粉磨效率、保证设备的使用寿命是非常重要的。从前面的设计知磨辊直径D=1215.3mm，参考其他磨机类型再考虑其他因素取辊宽B=0.37D=461.8mm。表3-2主要磨机磨辊、磨盘相对尺寸磨机类型LMAtoxRMMPS磨辊数2432*23辊径D，盘径D’0.80.50.60.50.72辊宽B,盘径D’0.2290.1870.20.1430.24辊宽B，辊径D0.2860.3750.3330.2860.333磨盘直径计算图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s12磨盘磨辊几何位置图根据汽车的最小转弯半径理论，从图3-2中所示磨辊直径、宽度与磨盘的直径之间的几何关系，来计算磨盘直径的大小。由图中尺寸可以得出计算磨盘直径需要满足以下条件：①角需满足的条件：，则：②由图3-2中几何关系可知：式中：——磨盘直径（mm）；——磨辊直径（mm）；③由于考虑到磨辊宽B的影响，假设时，可得磨盘与磨辊之间的关系为：（3-3）因为磨辊直径D=1215.3mm，则磨盘直径取。磨辊与磨盘间隙的确定磨辊与磨盘的间隙不能直接观察到，它是磨辊压力及料层薄厚的一种体现。这个间隙大小直接影响到磨机粉磨效率及设备安全运转。正如间隙为h，当h≥2r时保证了物料顺利进入磨辊与磨盘之间，此时物料厚度大于等于最大物料直径，最大的物料被压入细碎物料中，且液压的作用力小，物料间的倾轧研磨不足，对粉磨不利。表现为磨盘物料变粗，返回物料增多，引起粉磨效率降低。当间隙h=0时，颗粒物料刚接触磨盘磨辊，压力弹簧或液压装置就开始发挥作用，随着物料被嵌入逐渐加大压力部件负荷，产生细粉多，料层变薄并可能产生震动。取h=r，最大直径物料被料层埋入一半时即受到辊盘挤压而被粉碎，同时向周边挤堆，加剧周边物料的相互倾轧，可以提高粉磨效率。同时磨辊接触大块物料,将大块物料压进料层的过程有一个缓冲作用，可避免磨机振动。由此看出料层厚度h=r比较合适，即h等于磨辊直径的0.027倍。当物料挤入料层后开始受压时图中的嵌入角变为挤压角，计算如下；依图3-3，让圆心O’与DC线重合，h=r挤压角为，有：将上述计算：，即：带入公式得：调整维持好合适稳定料层厚度的方法主要是调节适当的料环高度，寻求合理的辊压，控制适宜的风环处风速。那么，辊盘的间隙为磨辊直径的0.029倍，即：因为磨辊直径D=1215.3mm，则h≤35.38mm。图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s13磨辊磨盘间隙几何位置磨盘上料层最佳厚度设计 保持适当料层厚度是辊式磨稳定运行的必要条件。料层太薄，就会降低粉磨效率甚至因磨机强振而停；料层太厚，也会降低研磨效率，并易造成“饱磨”。料层厚度与辊径关系式，可以参考式（3-5）：图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s14物料层示意图（3-5）式中：H——料层厚度（mm）；D——磨辊直径（mm）；β——立磨磨盘上无料的碾入角，即在碾入角范围内物料均能被碾入而不外滑。考虑到物料楔塞，会使实际碾入角增大，也为了可靠，一般取：；——磨辊与磨盘表面最小间距，这是为了保证在极限状态下，磨辊不会接触磨盘，从而减小磨损和功耗，即。由上面计算知磨辊直径D=1215.3mm，代入公式中可得H=70mm。应该指出，实际的碾入角随实际料层变化而改变，料层越厚，物料的挤压，阻滞作用，使摩擦增加，实际碾入角增加，有利于粉磨。但过厚会使物料与磨辊相对滑动量增加，磨辊起伏振动增加；反之，若物料层减薄，碾入角减少，立磨有效碾压区减小，碾压效率降低；过薄时磨辊的上下振动加剧，甚至损坏机件。为保证稳定的粉磨条件，应有稳定的最佳料层厚度。磨盘转速磨盘的转速过低，磨机产量低，转速也不能太大，否则物料会因过大的离心力的作用而不经磨辊研磨便直接甩出磨盘，使磨机产量降低，电耗升高，合理的转速应使处于磨盘内边缘的物料能靠惯性离心力滑入磨槽内，使物料在磨盘内获得合理的接触面积承受磨辊的研磨。如下图3-5所示，物料在转动的磨盘中受到两种力的作用，一为惯性离心力Fc，使物料抛向磨盘的边缘；另一为物料对磨盘的摩擦力Fd，此力阻止物料向外排出。物料在盘内B处，在两力处于平衡时，才不会发生径向移动，以便更好的送入磨辊下面辊压。可得：图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s15物料受力分析式中：——物料质量（kg）；——磨盘理论转速（r/min）；——磨盘半径（mm）；——重力加速度（g=9.8m/）；——物料摩擦系数，=0.20.8。于是有：对于处于磨盘边缘A点的物料颗粒（3-7）式中：——磨盘边缘A点的速度(m/s)，；——磨盘半径（mm）；——物料在A点的加速度（）；——物料在磨盘走过的路程（m），；物料在两力作用下走过料床，，于是处于A点的物料颗粒的加速度为：（3-8）式中：——磨盘半径（m），其他同上。通过以上各式得：从上式可求得磨盘的理论转速为：磨盘的实际转速则为：式中：D——磨盘外径（m）；q——速度修正系数；速度修正系数与磨盘半径有一定关系，见图3-6，由图3-6查得，当R=2.4m时，q=0.73；则：代入，可得转速为：；图STYLEREF1\s3-SEQ图\*ARABIC\s16速度修正系数曲线图磨机的产量辊磨机的产量与物料层厚度、磨辊压入物料的速度和磨辊的母线长度成正比，与物料的循环次数成反比。一般按下面的经验公式计算其平均产量：（3-9）式中：——辊磨机的产量（t/h）；——水泥生料的容积密度，；——磨辊母线长度中点处的线速度（m/s），,其中；——磨辊母线的长度，；H——物料层的厚度，0.08m；——磨辊个数，3个；——物料在磨内的循环次数，与物料的易磨性有很大关系，一般Ｋ／≈31。计算得=67.69t/h,符合设计要求。磨机的功率磨机功率主要消耗在克服磨辊与物料间的滑动和滚动以及机械传动摩擦上。所以需要计算立磨的功率消耗分：滑动功率和滚动功率两部分。①滑动功率Ns：(3-10)式中：V――Ｊ点的圆周速度（m/s）；L２――磨辊的母线长度(m),；f――磨辊在物料上的滑动摩擦系数，；P――磨辊对料层的作用力(N),；D――磨辊大端直径(ｍ),；D１――磨盘直径(ｍ),；β１――磨辊轴线与磨盘轴线的夹角；②滚动功率Nr：(3-11)式中：――磨辊在物料上的滚动摩擦系数，≈0.05。其它数据同上。③电机需要的功率Ｎ：(3-12)式中：Ns――滑动功率（Kw）；Nr――滚动功率（Kw）；Z――磨辊个数；3个K１――储备系数，；η――机械效率，。故可选用额定功率为600kw的YJ23异步电动机，其主要主要技术参数为：表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12YJ23基本参数额定电压600V额定电流714A额定转速660r/min功率因数0.85额定效率95%最大恒功转速1060r/min额定转矩8683N.m额定频率33.5Hz减速机的选择由于辊磨机的三式结构决定了减速机要把电动机水平方向的传动改变为乘直方向的传的。且要实现相应的减速，减速器是辊式磨的关键部件之一，其工作的可靠性直接影响到磨机的运转效率。由于辊式磨用减速器与一般工业齿轮箱相比，在结构和使用上有巨大的差异，立磨减速机主要由三个部分构成，即锥齿轮部分、行星传动部分和止推轴及箱体部