畢業(yè)設(shè)計（論文）-SEPA鼠籠式選粉機設(shè)計

1、 本科學生畢業(yè)論文SEPA鼠籠式選粉機設(shè)計系部名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 職 稱： XX學院二二一年六月XX學院本科生畢業(yè)設(shè)計摘 要選粉機是制粉工業(yè)的重要設(shè)備之一。它經(jīng)歷了三代產(chǎn)品：離心分離器、旋風分離器和渦流分離器。為了保證粉體的粒度分布符合質(zhì)量要求，分級機可以將產(chǎn)品的粒度控制在一定范圍內(nèi)。分離器已廣泛應(yīng)用于建材、電力、材料選礦、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。隨著新水泥標準的實施，對水泥的要求越來越高，如粒徑小、粒徑分布范圍窄等，因此對粉體分級設(shè)備的要求越來越高。分離器作為渦流分級機的典型代表，它不僅結(jié)構(gòu)簡單維護成本低，而且還有分級精度高、分級性能好、分級效率高等特點。O-SEPA

2、分離器是閉路（環(huán)流）粉磨系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備。它能及時從磨機出料中選擇合格的細粉，并將不合格的粗粉送返磨機進行再磨，避免了細顆粒長時間停留在磨內(nèi)的現(xiàn)象，以及對粗顆粒和磨體的襯板效應(yīng)。從而有效地提高了粉磨系統(tǒng)的效率和產(chǎn)量，控制了產(chǎn)品的能耗和細度。本項目主要是對O-SEPA選粉機主體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和改進。設(shè)計內(nèi)容包括：（1）傳動部分的設(shè)計，包括電機和減速器的選擇；（2）殼體的設(shè)計，包括蝸殼和灰斗的設(shè)計；（3）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括主軸、軸承和鍵的校核；（4）撒布盤的設(shè)計；（5） 籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計（6）密封結(jié)構(gòu)設(shè)計；（7）潤滑系統(tǒng)設(shè)計。最后介紹了分離器的安裝和維護。關(guān)鍵詞：選粉機；水泥；粉磨系統(tǒng)；撒料盤I

3、IXX學院本科生畢業(yè)設(shè)計ABSTRACTThe separator is one of the important equipments in milling industry. It has experienced three generations of products: centrifugal separator, cyclone separator and vortex separator. In order to ensure that the particle size distribution of the powder meets the quality requiremen

4、ts, the classifier can control the particle size of the product in a certain range. Separator has been widely used in building materials, power, material processing, chemical, pharmaceutical, food and other industries. With the implementation of the new cement standard, the requirements for cement a

5、re higher and higher, such as small particle size, narrow particle size distribution, etc., which puts forward higher requirements for powder classification equipment. As a typical representative of vortex classifier, separator has the characteristics of low maintenance cost, simple structure, high

6、classification accuracy, good classification performance and high classification efficiency. O-SEPA separator is one of the most important equipments in closed circuit (circulation) grinding system. It can select qualified fine powder from mill discharge in time, and send unqualified coarse powder b

7、ack to mill for regrinding, so as to avoid the phenomenon of fine particles staying in the mill for a long time and the lining effect on coarse particles and grinding body. Therefore, the efficiency and output of grinding system are effectively improved, and the energy consumption and fineness of pr

8、oducts are controlled. This project is mainly to design and improve the main structure of O-SEPA separator. The design contents include: (1) the design of transmission part, including the selection of motor and reducer; (2) the design of shell, including the design of volute and ash hopper; (3) the

9、design of rotor structure, including the check of spindle, bearing and key; (4) the design of distributor; (5) the design of cage rotor; (6) the design of sealing structure; (7) the design of lubrication system. Finally, the installation and maintenance of the separator are introduced.Key words: Sep

10、arator; Cement; Grinding system; Spreading tray目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒 論11.1 分級11.1.1分級的定義11.1.2分級的種類11.2 空氣選粉機21.2.1空氣選粉機的應(yīng)用21.2.2空氣選粉機的分類21.3 研究的目的和意義51.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀71.5 本文要解決的主要問題和設(shè)計總體思路9第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計102.1 O-SEPA選粉機的結(jié)構(gòu)102.2 O-SEPA選粉機工作原理112.3 O-SEPA選粉機的特點112.4 O-SEPA選粉機設(shè)計參數(shù)12第3章 各主要部件的設(shè)計133.1 傳動部件設(shè)計133.

11、1.1電機選擇133.1.2傳動軸設(shè)計及校核143.1.3減速器的選擇153.1.4撒料盤153.1.5籠形轉(zhuǎn)子163.1.6軸的校核173.1.7軸承的校核213.2 殼體部分設(shè)計223.2.1蝸殼設(shè)計223.2.2灰斗的設(shè)計243.2.3進風口設(shè)計243.2.4導向葉片設(shè)計253.2.5檢修口設(shè)計263.3潤滑系統(tǒng)設(shè)計263.4密封設(shè)計273.4.1軸套筒的密封273.4.2機殼與轉(zhuǎn)子的密封28第4章 選粉機的安裝、操作與維護294.1安裝294.2調(diào)試314.3使用、操作和維護33第5章 工藝平衡計算355.1選粉工藝流程圖355.2根據(jù)物料平衡對設(shè)備進行選型37結(jié) 論39參考文獻40致

12、謝4240XX學院本科生畢業(yè)設(shè)計第1章 緒 論1.1 分級1.1.1分級的定義顆粒是具有一定尺寸大小和不規(guī)則幾何形狀的微粒狀物體的別稱，是粉末的基本單位。粒子的大小稱為粒子大小。對于規(guī)則形狀的顆粒，如球形顆粒和立方顆粒，其粒徑分別用直徑和邊長表示。對于不規(guī)則形狀的顆粒，其粒徑可用當量粒徑表示。等效粒徑是指其物理性質(zhì)與具有一定直徑的均質(zhì)球體相似的球形顆粒的直徑，如在顆粒分類研究中，一般稱為粒徑分類。分級是指在生產(chǎn)過程中，根據(jù)產(chǎn)品的要求，將粉末顆粒按不同的形狀或尺寸進行分離，從而實現(xiàn)將要分離的物料分為粗細兩部分的過程。目前，各種選粉機的主要工作流程是布料、分級和收集成品。分類的關(guān)鍵要點是分散與分離

13、。分散是指將送入粉碎機的物料盡可能打散，使物料顆粒充分分開，形成一定的空間距離從而實現(xiàn)分離；分離是指顆粒在不同介質(zhì)中受到各種力的作用，產(chǎn)生特殊的軌跡，使顆粒能被有效分離，然后由相應(yīng)的出口排出。1.1.2分級的種類根據(jù)介質(zhì)承載材料的不同，可分為濕態(tài)分類、干態(tài)分類和超臨界態(tài)分類；可分為慣性力分類、離心力分類、重力分類、磁力分類、電場力分類，依靠所用分級設(shè)備的特性，按粒度大小的不同可分為：圓盤式分級、臥式螺旋式分級、旋流式分級、靜電場分級和超高壓分級，它可分為一般分類和超細分類。工業(yè)生產(chǎn)過程中的分級方法應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)條件情況和粉體類型差異因素進行選擇。選取合適的分類方法對生產(chǎn)秩序的正常維護，提高生產(chǎn)

14、效率具有重要意義。在工業(yè)化制作水泥的過程中，常用空氣作為分散介質(zhì)對水泥顆粒進行分級。這種分級設(shè)備稱為空氣分離器，又稱空氣選粉機。1.2 空氣選粉機1.2.1空氣選粉機的應(yīng)用在建材工業(yè)的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要根據(jù)固體顆粒在流體中的大小進行分級?？諝夥蛛x器根據(jù)氣流大小對水泥顆粒進行分類。在干法閉路粉磨設(shè)備系統(tǒng)中，常采用空氣分離器。空氣分離器能在空氣介質(zhì)的作用下，及時有效地對滿足粒度要求的產(chǎn)品顆粒進行分級，并將這些細粉選作成品，以避免細粉在磨機中過度破碎而產(chǎn)生粘球和襯板效應(yīng)的現(xiàn)象，提高生產(chǎn)效率。同時將粗粉重新引入磨機進行再磨，以減少成品中的粗粉，調(diào)整產(chǎn)品細度，保證磨礦質(zhì)量。在相同產(chǎn)品細度下，生產(chǎn)效率可

15、提高10%-20%。1.2.2空氣選粉機的分類根據(jù)工作形式的不同，空氣分離器可分為動態(tài)分級、靜態(tài)分級和組合分級三種。在不同的物料粒度下，采用不同的物料粒度選擇不同的物料。動態(tài)分級機具有較高的分類精度，且易于調(diào)整切割粒度。然而，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復雜，需要額外的動力支持。它具有能耗高、產(chǎn)量高的特點，在精密分類領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在分類過程中，機器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持靜止。利用不同的結(jié)構(gòu)改變物料的方向、慣性、速度等因素，從而分離出粗顆粒。這種分離器稱為靜態(tài)分離器。采用靜態(tài)分級和動態(tài)分級相結(jié)合的方法，對物料進行多級分散分級。通過篩分、空分，將不符合標準要求的物料及時分離出來，送返磨機進行粉磨。這種分離器稱為

16、聯(lián)合選粉機，聯(lián)合選粉機的分級效率很高。粉末和粉末的分離由分離器根據(jù)分離器是否處于活動狀態(tài)來進行。顆粒通過氣流進入分離器，粗顆粒從氣流中分離出來，細顆粒隨氣流排出機器，然后收集到下層設(shè)備中。這種設(shè)備稱為貫通式選粉機。在重力場作用下，細顆粒沉降速度慢，分級速度慢，分級效率低。離心分離器是將顆粒送入粉末分離器的內(nèi)部。當顆粒在機器內(nèi)遇到旋轉(zhuǎn)氣流時，在離心力和氣流力（空氣阻力）的共同作用下，顆粒分為粗粉和細粉，并從不同的出口排出。根據(jù)主要結(jié)構(gòu)和受力情況，空氣選粉機分為以下幾種：原理：根據(jù)顆粒在重力和氣流阻力作用下的運動軌跡和沉降速度對顆粒進行分類。該分離器結(jié)構(gòu)簡單，壓降小，處理量大，但缺點是分級精度差。

17、例如：（1）垂直流重力分離器，如圖1-1（a）所示；（2）水平流重力分離器，如圖1-1（b）所示；（3）特殊流量重力分離器，如圖1-1（c）所示。圖1-1 重力空氣選粉機2）慣性空氣選粉機 原理：慣性是物質(zhì)粒子的固有屬性，其大小由質(zhì)量決定。因此，不同粒徑的顆粒在運動過程中具有不同的慣性。當顆粒受力改變其運動方向時，由于不同粒徑顆粒的慣性不同，不同粒徑顆粒的運動軌跡也不同，從而實現(xiàn)了材料的分類。直通式分離器如圖1-2所示。直通式分離器是慣性分離器的典型代表。它結(jié)構(gòu)簡單，分類精度高，內(nèi)部無運動部件，但產(chǎn)量低。貫流式選粉機有兩個選粉區(qū)：一個是殼體之間的區(qū)域，這是一個粗選，如圖一所示，顆粒主要在重力作

18、用下沉降；第二個是內(nèi)殼內(nèi)的區(qū)域，這是一個精細的選擇，如圖二所示。顆粒在向外的離心力和向內(nèi)的氣流力（阻力）的共同作用下分類。圖 1-2 通過式選粉機結(jié)構(gòu)圖1進風管；2外錐殼體；3內(nèi)錐殼體；4反射棱錐體；5粗粉出口管；6導向葉片；7排氣管（3）離心力空選粉機 原理：在循環(huán)氣體力、重力和離心力的共同作用下，對分離器內(nèi)的顆粒進行分類。離心式空氣分離器具有分級精度高、處理能力大的優(yōu)點。根據(jù)產(chǎn)生離心力的不同方法，可分為：1）自由旋渦分離器，圖1-3（a），切向蝸殼或?qū)~形成的高速旋轉(zhuǎn)氣流進入分級區(qū)；2）準自由旋渦式選粉機具有與自由渦式相似的基本特性，且內(nèi)部無運動部件；3）帶風扇葉片的強制渦流式離心分離機，

19、如圖1-3（b）所示，通過引入旋轉(zhuǎn)部件來增加顆粒的離心力，也可以產(chǎn)生強迫渦流。分級主要在氣流阻力、重力和慣性離心的共同作用下完成，提高了分級的精度和效率；4）籠型轉(zhuǎn)子式強制旋渦離心分離機，如圖1-3（c）所示，殼體上設(shè)有導葉，氣流與筒體相切，形成兩個180切向通過粉體室的入口。通過保持架轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，形成了相對穩(wěn)定的強迫流場和清晰的分級面。通過調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，可以得到不同粒徑的成品。與傳統(tǒng)的風葉式離心分級機相比，該分級機的分級效率、分級精度和處理能力都有顯著提高；5）旋轉(zhuǎn)壁式強制旋渦離心分離機如圖1-3（d）所示，旋轉(zhuǎn)壁產(chǎn)生的強迫渦流場適用于高濃度物料的分離，分選精度高。a 自由渦型示意圖 b 風

20、葉強制渦流型示意圖c 籠型轉(zhuǎn)子型示意圖 d 回轉(zhuǎn)壁型示意圖圖1-3 離心力空選粉機（4）組合型選粉機 原理：是上述幾種選粉機的組合設(shè)計，一般將前幾種選粉機的優(yōu)點綜合到一個設(shè)計中。目前，設(shè)計新型高效分離器的主要方法有丹麥f.l.s公司的RET分離器、日本三菱重工的MDS型組合式分離器、中國的SZ型分離器。1.3 研究的目的和意義 我國正在進行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，各種建材的消耗量非常巨大，尤其是水泥，年使用需求量占建筑材料總消費量的絕大部分。如何在水泥生產(chǎn)過程中降低單位能耗，提高能源生產(chǎn)率，對保護環(huán)境、節(jié)約成本、降低能耗具有重要意義。作為水泥生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備，水泥分離器的改造是關(guān)鍵。20世紀

21、70年代末，日本大田公司率先研發(fā)了O-SEPA分離器，采用新的粉末分離機理和分級結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了粉末分離技術(shù)的重大突破，這標志著選粉機技術(shù)已進入第三代新型高效選粉機的發(fā)展階段，以其顯著的增產(chǎn)、節(jié)能、改善水泥質(zhì)量的特點而備受關(guān)注，在世界水泥工業(yè)中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。20世紀80年代中期，我國引進了O-SEPA分離器的制造技術(shù)。經(jīng)過近30年的深入研究和探討，消化吸收引進技術(shù)，對原有結(jié)構(gòu)進行改進，利用其選粉機理和分級結(jié)構(gòu)，各研發(fā)、設(shè)計、制造單位自主研發(fā)了多種與原料相匹配的新型高效選粉機磨煤機、磨煤機、水泥磨、礦渣粉磨和超細粉體粉磨系統(tǒng)。特別是目前影響分離器使用效率的因素很多，特別是在規(guī)模較大的情況下

22、，還存在一些比較突出的問題。1）散射問題：混合物料從O-SEPA分離器的進料口落在圓形分配器上。布料器的旋轉(zhuǎn)使粉體產(chǎn)生慣性離心力并四處散落。理論上，我們希望磨煤機選用的物料通過撒布盤拋入360均勻篩網(wǎng)，因此，隨著設(shè)備處理能力的增加，選粉機入口數(shù)量應(yīng)逐漸增加。但由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制，不可能不加限制地增加進料口。隨著分離設(shè)備的擴大，分布器環(huán)形面積的增加與物料體積的增加不成比例，單位面積的處理能力逐漸增大。一般設(shè)置四對大型選粉機，會造成分級轉(zhuǎn)子出料口料幕較厚或結(jié)塊料與非料腔交替出現(xiàn)。它不僅會影響圓柱渦流場中速度的均勻分布，而且還會影響到粉末的后續(xù)分散。例如，如果采用板狀或徑向凸邊式撒布板，當周圍區(qū)域未

23、完全分散時，物料更容易進入進料口，從而滑入分級流場。另外，分離器尺寸越大，轉(zhuǎn)子直徑越大，出料口位置受結(jié)構(gòu)的限制，隨著設(shè)備尺寸的增大，物料更難均勻分散。2）通風問題：O-SEPA分離器的兩個主進風口布置在180方向的蝸殼結(jié)構(gòu)上，截面形狀為矩形?，F(xiàn)在，相對較新的技術(shù)一般采用室外潔凈空氣。一次風量一般占總進風量的60%左右，二次風量約占總進風量的30%這種結(jié)構(gòu)使得周向進氣氣流不均勻。由于一次風與二次風不匹配，有時差別較大，且沿圓柱形分級區(qū)的進氣也不均勻；由于分離器蝸殼部分較長，進氣阻力大，且設(shè)備壓頭阻力大，故后面的風機功率較大分離器相應(yīng)增加，能耗高，不利于節(jié)能。另外，隨著設(shè)備規(guī)格的增加，進氣通道高度

24、增加，由于邊界效應(yīng)的影響，截面氣流的速度梯度增大，不利于分級流場的穩(wěn)定。O-SEPA選粉機三次風風量約占總風量的10%。三次風管設(shè)置在給料灰斗的錐體上。在同一水平面內(nèi)，灰斗母線垂直。根據(jù)選粉機的尺寸，沿環(huán)形均勻布置34根直徑為100mm500mm的圓管。系統(tǒng)風機開啟后，由于三次風管垂直于粗灰斗的錐形母線，因此從風管進入的三次風的風向也垂直于灰斗的錐形母線，導致三次風在錐段上。雖然風管周圍沒有空氣參與粗粉分離，但會出現(xiàn)分離死區(qū)。由于上部物料沿錐體四面壁均勻落下，進氣不均勻，存在分離死區(qū)，上部落料的分離只是局部分離，風量明顯受限，難以產(chǎn)生分級效果。3）分類問題：在平面渦流分離機理下，設(shè)計了高效分離

25、器的基本分類原則。物料在重力、粉體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力和氣流徑向運動產(chǎn)生的粘性力的共同作用下進行分類。理論上，在圓柱形旋轉(zhuǎn)保持架與導葉的旋轉(zhuǎn)之間可以形成均勻的圓柱形渦流場。然而，在O-SEPA分級機分級轉(zhuǎn)子上端，散落的物料撞擊擋板，改變運動方向，在重力作用下形成一定厚度的物料幕。此時物料與氣流不同步旋轉(zhuǎn)，即粉體只是自由下落，沒有旋轉(zhuǎn)，也就是說沒有產(chǎn)生慣性離心力，所以還沒有達到分級狀態(tài)，轉(zhuǎn)子高度不夠影響粉體分離效率。此外，粉末分離后的渦流場也加速了設(shè)備的磨損。1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以日本大田縣O-SEPA為代表的旋風分離器是一種分級效率在80%以上的高效分離器。國內(nèi)有上海新建機械有限公司和山東建

26、基機械有限公司兩家國內(nèi)同類技術(shù)的生產(chǎn)廠家，以合肥理工學院HES和DS高效分離器為代表的國內(nèi)最早的同類技術(shù)。近年來，成都利軍等公司也推出了類似的選粉機。這些分離器的分散、分級和收集機理非常清晰，特別是分級機理與離心式和旋風式分離器相比有了突破性的變化。分離器的各個環(huán)節(jié)都達到了相當高的水平，所以整體分離效率很高，是一種非常優(yōu)越的分級設(shè)備。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對分離器的認識進一步加深。在O-SEPA分離器技術(shù)的基礎(chǔ)上，對分離器內(nèi)部進行了進一步的改造，使分離器的分離和節(jié)能效果更加明顯。國外實現(xiàn)分離技術(shù)的國家主要有sepol型、sks型、Sepax型、SD型、SD型和TSV型高效動態(tài)分離器。目前國內(nèi)

27、對 O- Sepa選粉機的技術(shù)改進比較成熟的機型主要有:合肥水泥研究院研制的NHX高效轉(zhuǎn)子分離器包括NHX-500、NHX-600、NHX-700等型號。其工作原理是將粗細粉混合的物料從頂部的進料槽送料，落在旋轉(zhuǎn)的攤鋪板上。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，物料被離心力甩出，均勻地分布在撒布板下，當粗顆粒落在擋灰體上時，風機吹來的風又將粗粉夾帶的細粉再次集中，粗粉通過彈性分度輪送回磨機。細粉通過上升的氣流進入旋風分離器，細粉從旋風分離器中收集并用具有良好鎖氣性能的溢流切割器運走，使氣流通過分粉室、旋風筒和風機形成閉路循環(huán)。旋風除塵器不斷地收集灰塵。合肥水泥研究院開發(fā)了具有獨特設(shè)計和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的DS組合式高效分離器

28、。渦輪式轉(zhuǎn)子與水平葉片轉(zhuǎn)子串聯(lián)，形成三個獨立的串聯(lián)分級室，相當于串聯(lián)兩個分離器，有效地對進料進行多級分級，強化了分級過程，提高了分級效率。近年來，經(jīng)過進一步的研究，渦輪轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)得到了很大的改進：采用了變截面渦輪葉片，流場更加穩(wěn)定，分級效率和分類精度更高；汽輪機轉(zhuǎn)子內(nèi)部設(shè)有特殊渦流，消除葉片，進一步降低設(shè)備阻力。天津水泥學院所屬中天世明（淄博）重型機械有限公司開發(fā)了大型臥式旋風分離器和TLS組合式分離器系列。公司開發(fā)的大型臥式旋風分離器是在吸收O-SEPA選粉機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。旋轉(zhuǎn)分配器采用鑄造工藝制造，增加了散、散葉片，改進了密封裝置和導葉的安裝方式，調(diào)整了三次風的比例，方便了產(chǎn)品細度的

29、調(diào)整，提高了粉體分離效率，綜合技術(shù)性能達到世界同類設(shè)備的先進水平。公司開發(fā)的TLS組合式分級機采用籠式轉(zhuǎn)子將動態(tài)分級與靜態(tài)分級相結(jié)合，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于簡化流程，降低投資。采用特殊耐磨材料制成的插入式籠式轉(zhuǎn)子非機械接觸式“氣倉”密封裝置創(chuàng)新，整體設(shè)計合理，產(chǎn)品細度調(diào)節(jié)方便，粉體分離效率高，綜合技術(shù)性能達到國內(nèi)同類產(chǎn)品的先進水平。江蘇科技銀行股份有限公司研制的國內(nèi)規(guī)模最大、產(chǎn)量最大的K型分離器（kxw3000）可配h3.813m高的細磨機。科杭公司K型分離器是在以O(shè)-SEPA籠型轉(zhuǎn)子為特點的高效分離器的基礎(chǔ)上開發(fā)的。它集成了德國動態(tài)分離器的預(yù)分離、日本O-SEPA旋風分離器的籠式分離、轉(zhuǎn)子分離器的

30、旋風分離、旁路除塵和粗粉凈化分離。結(jié)構(gòu)合理，功能先進?？萍笺y行K型分離器在國內(nèi)大型企業(yè)中占有重要地位，已成為大型粉體分離設(shè)備的首選產(chǎn)品。江蘇鹽城吉祥達建材環(huán)保有限公司開發(fā)了一種三級分離分離器，可將磨機內(nèi)物料分為三級。該新型選粉機借鑒國外先進的選粉原理，采用航空空氣動力學分析方法，突破了選粉機傳統(tǒng)的選粉理論。在傳統(tǒng)的閉路粉磨系統(tǒng)中，物料分為細粉、中粗粉和粗粉。細粉作為合格成品水泥可直接進入水泥庫，中粗粉可直接進入磨倉，粗粉返回初磨第一倉、中卸磨破碎倉或二磨前倉，大大降低了細粉含量在破碎倉中，有效減少了磨機“過磨”現(xiàn)象，大大提高了磨機的破碎能力和粉磨能力。中國建材建設(shè)股份有限公司改進后的O-SEP

31、A分離器的技術(shù)特點是：在充分借鑒O-SEPA分離器的基礎(chǔ)上，將輸出的混合粉“一分為三”，即粗粉（d150lm）、中粗粉（60lmd150lm），細粉放入成品庫。將中粗粉放入磨機的磨倉中，以減少粗粉返回量。轉(zhuǎn)子采用O-SEPA型直籠型轉(zhuǎn)子，由兩部分組成，外層為垂直導葉，內(nèi)層為籠型轉(zhuǎn)子。這種由導葉和保持架轉(zhuǎn)子組成的渦流分級區(qū)結(jié)構(gòu)可以形成均勻、穩(wěn)定的粉末分離力場。原風機型號為4-72-11型，風量q=45700m3/h，全壓P=2941Pa，轉(zhuǎn)速N=1200R/min，風機電機功率37KW。目前風機型號為9-26-12.5c，轉(zhuǎn)速n=110r/min，風量q=25444m3/h，總壓P=5486pa

32、，風機電機型號y250m-4，功率55kW。風機產(chǎn)生的強氣流使高速散落物料分散，并在旋轉(zhuǎn)氣流作用下將大于150lm200lm的粗顆粒分離，不僅提高了物料的分散度，而且減少了主分離區(qū)物料之間的相互干擾。改進后的分離器采用螺旋漿型撒布板，撒布面積大，物料能充分分散。1.5 本文要解決的主要問題和設(shè)計總體思路設(shè)計一臺sepa N-1000選粉機，具體進行總體設(shè)計和零部件設(shè)計。主要內(nèi)容有：l、O-SEPA高效選粉機的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。包括電機的選擇、進風口及固定導向葉片的設(shè)計、出料口的設(shè)計、撒料盤和緩沖板的設(shè)計,最終確定整體框架以及各部分的功能與工作目標2、根據(jù)任務(wù)書的要求,初步計算各工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參

33、數(shù),然后設(shè)計機體分級部分結(jié)構(gòu)及主要零件的結(jié)構(gòu)和校核。3、對各結(jié)構(gòu)進行可型性分析4、根據(jù)上序設(shè)計,完成三維建模,優(yōu)化設(shè)計模型。XX學院本科生畢業(yè)設(shè)計第2章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 O-SEPA選粉機的結(jié)構(gòu)為了從根本上提高粉體分離水平，O-SEPA分離器采用了平面渦流分級技術(shù)。旋轉(zhuǎn)部分、殼體部分、傳動部分和潤滑系統(tǒng)是O-SEPA分離器的四個主要部分。旋轉(zhuǎn)部分由四部分組成：主軸、保持架轉(zhuǎn)子、展開板和軸承。O-SEPA選粉機的殼體與雙蝸殼旋風筒相似。在殼體的兩側(cè)沿殼體中心圓的切線方向設(shè)有兩個進氣口。還有兩個進料口。它們對稱地安裝在外殼的頂部。選粉機下灰斗部分設(shè)有三次進風口。導葉均勻地安裝在蝸殼內(nèi)等半徑的圓

34、周線上，其作用是加強進入分離器體的氣流的旋轉(zhuǎn)運動，使粉塵顆粒沿圓周方向均勻地進入粉體分離區(qū)0。傳動部分由減速器、聯(lián)軸器、電機等部件組成。主軸通過聯(lián)軸器與保持架轉(zhuǎn)子連接，驅(qū)動保持架轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。潤滑系統(tǒng)由潤滑軸承、管路和油站組成。如圖2-1所示：1.支架 2.主軸 3.撒料盤 4.渦流調(diào)節(jié)器 5.隔板 6.一次風口 7.轉(zhuǎn)子 8.灰斗 9.翻板閥 10.電機 11.減速器 12.減速器底座 13.成品出口 14.進料口 15.緩沖板 16.導向葉片 17.二次風口 18.三次風口 19.粗粉出口圖2-1 O-SEPA選粉機結(jié)構(gòu)組成籠型轉(zhuǎn)子作為O-SEPA分離器的重要核心部件，在分級過程中起著重要的作

35、用。其結(jié)構(gòu)是由若干垂直窄長葉片沿徑向均勻排列，以及上下均勻排列的環(huán)狀水平隔板組成。所述籠形轉(zhuǎn)子上部安裝有布料板，所述鋪板上設(shè)有徑向凸筋?；\型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，上凸肋對散落物產(chǎn)生強制分散作用，使散落在其上的物料分散，并均勻分布到周圍區(qū)域。蝸殼體與保持架轉(zhuǎn)子之間用卡套密封圈連接?；\型轉(zhuǎn)子通過鍵連接與主軸連接。傳動部驅(qū)動保持架轉(zhuǎn)子通過主軸旋轉(zhuǎn)。2.2 O-SEPA選粉機工作原理O-SEPA分離器的工作原理是：所選物料從上進料口14進入，落在轉(zhuǎn)子上部的分配器3上，分配器3隨主軸2旋轉(zhuǎn)。由于受到較大離心力的影響，物料四處散落，與緩沖板15相撞，自由下落。物料均勻分散在轉(zhuǎn)子7和導葉16之間形成的環(huán)形粉末分離區(qū)內(nèi)

36、，形成物料幕。氣流為雙向切向，兩個180度切向入口（一次風入口6和二次空氣入口17）從殼體兩側(cè)進入殼體，類似于旋風分離器，其中大部分粉末分離氣流來自磨機（一次空氣入口與選粉機相連），并且二次風由風機從外部通風引入選粉機，切向氣流通過導葉16的導向作用進入選粉區(qū)，與轉(zhuǎn)子7的旋轉(zhuǎn)作用相結(jié)合，形成較強的水平渦流場，強氣流將散在料盤3上的料幕吹走，使細粉與粗粉分離。由于細顆粒的離心力小于氣流的向心力，細顆粒隨著氣流通過轉(zhuǎn)子葉片之間的間隙進入轉(zhuǎn)子，中間的細顆粒和氣體通過成品出口13流出機器，由除塵裝置（布袋除塵器、旋風筒等）收集。在下落過程中，由于離心力大于氣流的向心力，并且受到水平切向氣流的不斷沖刷，

37、粗顆粒與導葉16相撞。附著在粗顆粒上的細粉被不斷沖洗，隨氣流進入籠式轉(zhuǎn)子7內(nèi)排出，粗顆粒沿灰斗內(nèi)壁移動，通過第三個出風口18時，粉末被沖洗下來，三次風用三次風將附著在粗顆粒上的細粉分離，再由氣流攜帶，成為合格的細粉；粗顆粒從下部粗粉出口19排出，返回磨機進行再研磨。從上到下的物料為每個顆粒的重復分離提供了機會，每次分離都是在精確的離心力和氣流力的平衡下進行的。2.3 O-SEPA選粉機的特點與傳統(tǒng)的離心式和旋風分離器相比，O-SEPA分離器具有原理先進、分級機理清晰等優(yōu)點（1） 增加產(chǎn)量。旋渦磨可使產(chǎn)量提高30%。（2） 降低能耗。采用O-SEPA臥式旋風分離器，單位能耗可降低5%-20%以上

38、。（3） 提高質(zhì)量，降低成本。由于O-SEPA臥式旋風分離器分類準確，成品水泥中沒有粗顆粒，但330lm范圍內(nèi)最有利于提高水泥質(zhì)量的顆粒含量有所增加，有利于提高水泥強度等級，或在保持水泥強度等級不變的情況下增加礦渣含量，減少熟料用量，降低成本。（4） O-SEPA系列分離器的主電機和潤滑油站可以遠程控制，操作非常方便。通過調(diào)整O-SEPA分離器主電機的轉(zhuǎn)速，可以在很大范圍內(nèi)改變產(chǎn)品的細度。分離器內(nèi)顆粒分布、風量和溫度的調(diào)節(jié)非常方便和簡單。（5） O-SEPA分離器的易損件，如分配器、緩沖板、導葉、轉(zhuǎn)子葉片等，均采用耐磨材料或經(jīng)耐磨處理。磨損率很低，維修成本很低。（6） 其大量粉體的產(chǎn)量遠大于相

39、似粒徑的離心式和旋風分離器，更適合規(guī)模化生產(chǎn)，分級性能非常穩(wěn)定。（7） 粉體分離效率高。粗粉再磨過程中，細粉的殘留量很小，即其行程曲線很陡。2.4 O-SEPA選粉機設(shè)計參數(shù)目標參數(shù)如下：型號：N-1000喂料能力：180t/h風量：1000 m3/min產(chǎn)量：36-60t/h主軸轉(zhuǎn)速：200-260r/minXX學院本科生畢業(yè)設(shè)計第3章 各主要部件的設(shè)計3.1 傳動部件設(shè)計傳動裝置由臥式電機、直聯(lián)齒輪減速器和彈性聯(lián)軸器組成。電機采用Y系列變頻調(diào)速電機。電動機的轉(zhuǎn)速由變頻器改變，使電動機轉(zhuǎn)速變化范圍大。該減速器為名牌減速器，具有強度高、齒面堅硬、噪音低、體積小等特點。軸承密封采用橡膠唇形密封和

40、精密迷宮旋轉(zhuǎn)密封。雖然采用油浸潤滑，但無漏油過濾器。整個傳動裝置懸掛在軸承座下，結(jié)構(gòu)更緊湊，設(shè)計更合理。旋轉(zhuǎn)部分是分級機分級的核心，由主軸總成和轉(zhuǎn)子組成，由電機通過減速器驅(qū)動。主軸安裝在輪轂套筒中。輪轂套上部垂直安裝在支架上，下部用螺桿緊固固定。主軸上部通過聯(lián)軸器與減速機連接，下部與轉(zhuǎn)子連接。為保證軸套內(nèi)軸承有足夠的潤滑，防止灰塵進入，軸套兩端設(shè)有防塵、防漏油的唇形密封圈。輪轂套的外表面用耐磨陶瓷片粘合，防止外表面被氣流侵蝕。轉(zhuǎn)子有上、中、下隔板。上板上部設(shè)有散射板和密封圈。轉(zhuǎn)子葉片焊接在上下板之間，沿圓周均勻分布。轉(zhuǎn)子內(nèi)部裝有渦流擴散板。為保證工作穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)子進行了精確平衡，平衡精度等級為g

41、6.3。輪轂套筒上安裝有測溫元件，用于監(jiān)測軸承的溫度。3.1.1電機選擇根據(jù)設(shè)計參數(shù)中主軸轉(zhuǎn)速：200-260r/min，曲n=260 r/min根據(jù)參考資料4水泥工業(yè)粉磨工藝技術(shù)公式（6-13）：P0=0.9D2.75 （3-1）式中 P0選粉機需用功率； D選粉機外殼直徑。P0=0.94.52.75=56.309kW 取P0=56kW由參考資料1公式（7-4）：Pa=1+P0 (3-2)式中 電動機的儲備系數(shù)，取=0.2；傳動裝置的機械效率，由表7-9取=0.95。Pa=1+0.20.9556=71.127kW (3-3)取Pa=75kW按已知工作要求和條件選用一般用途的全封閉自冷扇籠型三

42、相異步電動機,因為此次設(shè)計的籠式選粉機直徑大,采用4級電動機,又因為設(shè)計原始數(shù)據(jù)要求電機功率P=75kW,査看5機械設(shè)計手冊第5卷選用YP280S-4型號的電動機。其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,額定轉(zhuǎn)速1480r/min。3.1.2傳動軸設(shè)計及校核（1）傳動裝置總傳動比i=nmnw=1480260=5.6 (3-4)取i=5.6主軸輸入功率：按參考資料6式(3-5)計算：Pw=P0 (3-5)由參考資料6式(3-6)：=123 (3-6)由參考資料6式表2-4，聯(lián)軸器1（彈性柱銷聯(lián)軸器）的傳動效率：1=0.990.995，取1=0.99。減速器的傳動效率：2=0.950.96，取2=0.95

43、聯(lián)軸器2（彈性柱銷聯(lián)軸器）的傳動效率：3=0.990.995，取3=0.99，則=0.990.950.99=0.93主軸輸出轉(zhuǎn)矩：T1=9550P1nw=955056260=2056.92 Nm (3-7)電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩：T0=9550P0n0=9550751480=483.95 Nm (3-8)將以上算得的運動和動力參數(shù)列表如下表3-1所示。表3-1 電動機和主軸的動力參數(shù)電動機主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）1480260功率P（kW）7556轉(zhuǎn)矩T（N.m）483.952056.92傳動比i5.6效率0.933.1.3減速器的選擇根據(jù)上小節(jié)計算得選粉機的輸入轉(zhuǎn)矩為483.95 Nm，輸入功率為

44、56kW。查參考資料7機械設(shè)計手冊第3卷25-91表25.1-65選擇減速機為B2SV04，性能參數(shù)如表3-2所示。表3-2 減速器B2SV04的性能參數(shù)型號B2SV04熱容功率106傳動裝置類型直角齒輪軸傳動比i=5.6輸入速度（范圍）（rpm）0-1500輸出速度（范圍）（rpm）0-300額定功率（kW）163設(shè)計壽命（h）1800003.1.4撒料盤物料撒布板和緩沖板具有攤鋪分散的功能，使物料充分分散，避免范德華力、靜電力和表面張力引起的團聚現(xiàn)象，保證物料在氣流作用下充分分離。料盤采用耐磨材料制成，保證在材料沖擊和磨損條件下的使用壽命。塔板上存在凸邊，其高度對系統(tǒng)的物料分散、能耗、粉體

45、分離效率和粒徑分布有很大影響。實驗證明，當凸邊高度與內(nèi)徑之比為0.037時，分類精度最高。O-SEPA分離器的展開板通常是均勻分布在平面環(huán)上的徑向?qū)О澹鐖D3-1所示。采用這種結(jié)構(gòu)的原因是，如果只使用平面環(huán)，材料只能通過較小的摩擦力水平分散，如果轉(zhuǎn)速太快，材料會滑動，否則分散效果不好。有了導板，材料的拋擲力會明顯增加。中小型分離器分配器安裝在籠式轉(zhuǎn)子上方，與進料口垂直距離h30mm-80mm。如果h太小，容易造成堵塞，否則容易揚塵。圖3-1 撒料盤3.1.5籠形轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子是O-SEPA分離器的核心部件，如圖3-2所示。它由分級葉片、水平隔板和內(nèi)錐套組成。安裝在主軸上，與導葉平齊。級葉片用水平

46、擋板分為2-3個區(qū)域。擋板用于消除層流，促進氣流的旋轉(zhuǎn)運動，而轉(zhuǎn)子級葉片用于調(diào)節(jié)氣流。在設(shè)計轉(zhuǎn)子級葉片時，應(yīng)考慮葉片的結(jié)構(gòu)、尺寸和數(shù)量。圖3-2 籠形轉(zhuǎn)子以往O-SEPA選礦廠轉(zhuǎn)子分級葉片采用薄鋼板徑向安裝，造成葉片間進氣通道由寬變窄，造成阻力損失大，慣性反旋渦。如果改用外緣厚、內(nèi)緣薄的異形葉片，葉片之間的進氣通道可以由窄變寬。通過減小不平衡剪切力和速度梯度可以消除這種缺陷。同時，可以在轉(zhuǎn)子級葉片外緣安裝一個垂直桿，以減弱慣性反渦現(xiàn)象，改善湍流渦的頻譜特性，分散材料。轉(zhuǎn)子分級葉片的數(shù)量和尺寸需要考慮結(jié)構(gòu)尺寸、系統(tǒng)風量和葉片孔隙率。隨著葉片數(shù)量和尺寸的增加，粉體分離精度提高，但阻力損失也增大。中

47、小型水輪機選用72片葉片，寬度為50 mm-60 mm，并適當增加大型機。內(nèi)錐型軸套用于連接軸和轉(zhuǎn)子，但對粉體分離效果也有一定影響。合理增大轉(zhuǎn)子尺寸可以減小轉(zhuǎn)子內(nèi)的材料積累空間。然而，轉(zhuǎn)子中的渦流在粉體分離中并沒有起到重要作用，但產(chǎn)生了很大的阻力，因此有必要引入擋板裝置來減小其影響。轉(zhuǎn)子高 h 與轉(zhuǎn)子直徑DR的確定：本文假定選粉機生產(chǎn)能力與選粉室面積成比例，因而可得出選粉機產(chǎn)量QP與轉(zhuǎn)子高度h導向葉片內(nèi)徑DI之間的關(guān)系，即：QP=K2DIDI+2h/2 (3-9)DR=12Q/43-gh/dc (3-10)式中：流體粘度（pas）Q選粉機進口風量（m3s）物料顆粒密度（kg/m3）g空氣密度（

48、kg/m3）h選粉室高度（m）K2比例系數(shù)電機轉(zhuǎn)速（rad/s）為滿足處理量需求，DR與DI應(yīng)滿足一定的關(guān)系：DR=K3DI (3-11)K3比例系數(shù)（K3L (3-17)4900h該軸承壽命足夠。3.2 殼體部分設(shè)計殼體由出風口、蝸殼、灰斗組成。出風口作為細粉出口，末端與旋風筒連接。設(shè)計時要考慮是否有利于細粉的順利通過，減少阻力損失。應(yīng)避免風口分流曲線的急劇變化。它可以設(shè)計成四分之一弧。適當增大其直徑可以減小阻力。一些高效分離器的底部設(shè)有細粉出口，起到了很好的導流作用。3.2.1蝸殼設(shè)計蝸殼是殼體的主體部分，它是一個雙向進氣的蝸殼缸，可以在其中形成穩(wěn)定的強渦流場。其中，一次進風口起主導作用，

49、二次風口起輔助作用。如果殼體設(shè)計成兩條相互嚙合的阿基米德螺旋線，可以減小阻力。蝸殼上的進料口設(shè)計時，應(yīng)靠近中心，以使物料均勻地分散在周圍。增加進料口的數(shù)量也有利于物料的分散。蝸殼內(nèi)易磨損部位應(yīng)進行耐磨處理。通常，在一次和二次空氣出口處粘貼陶瓷板。一些廠家用高強度鋼筋混凝土代替陶瓷片，取得了良好的效果。根據(jù)參考資料4水泥工業(yè)粉磨工藝技術(shù)相似選粉類型公式（6-17）：Q=0.847D2.65 (3-18)式中：Q生產(chǎn)能力（t/h），已知：Q=36-60t/hD選粉機外殼直徑（m）；D=2.65450.847=4.48m (3-19)取整得D=4.5m由于外殼內(nèi)部需要均勻粘貼耐磨陶瓷，根據(jù)目前市場上

50、的產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗，壁厚為8m。傳動部分轉(zhuǎn)子高度為1.5m，因此殼體高度應(yīng)大于1.5m，考慮到殼體、灰斗和蓋的安裝，殼體高度為1.7m，初步設(shè)計時只能估算殼體尺寸，然后通過數(shù)據(jù)模擬進行修正，如圖3-4所示。圖3-4 蝸殼簡圖假設(shè)蝸殼是兩個半圓客體的嚙合，一次進風口截面寬為B1、高H1、當量半徑R1-B1/2、偏心距E1，二次進風口截面寬度B2、高H2、當量半徑R2-B2/2、偏心距E2。處理量由選粉室大小決定，而選粉室大小必須與進風口大小協(xié)調(diào)，故B1應(yīng)與導向葉片內(nèi)徑DI成比例：B1=K4DI，可取K4=0.35。為過度平滑，需一次進風蝸殼延長線在X軸正向處與導向葉片外徑R0相切，而R0=DI2+r

51、，可求得E1=R1-DI2-r，r為導向葉片徑向?qū)挾?。在計算R2之前，作以下假設(shè)：3個進風口風量分別為：Q1、Q2、Q3，總風量為Qr，且滿足Q1Qr=0.675、Q2Qr=0.225、Q3Qr=0.1；R1半圓部分能量損失h1等于R2半圓部分能量損失h2；選粉室內(nèi)流場穩(wěn)定。根據(jù)假設(shè)有：0.675B1H1vt=0.225B2H2vt，可得：B2=B13；把R1部分能量損失看成方形彎管的局部能量損失，而在圓形彎管下能量的局部損失是可求的，假設(shè)他們之間存在如下聯(lián)系：d=2K5B1h（K5實驗系數(shù)），可得dR=dR1-B1/2=4K5B1h/2R1-B1，查表可求90，而=1.4190，即h1=1.41v2902g。根據(jù)h1=h2，易反推出R2。同理，為過度平滑，需二次進風蝸殼延長線在X軸負向處與導向葉片外徑相切，可求得E2=R2-DI/2-r。查資料8流體力學表6-1，得90=0.5，=1.4190=0.705；轉(zhuǎn)子高度h=1500mm計算得：B1=490mmB2=490mmR1=1