挤压粉磨工艺系打散分级机内外筒体设计

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3．具体设计说明

3.1 原方案的筒体结构参数的设计

参考其他系列选粉机，我们能够知道打散分级机的生产能力与分级室面积大小成比例的。打散分级机内相关的工艺尺寸将影响到打散分级机的打散和分级的性能。不同类型的打散分级机，为了适应不同的工艺要求，其各个部分的尺寸比例也不相同。但是由于打散分级机调节因素比较多，灵活性也比较达，所以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。因此打散分级机各部分的相对尺寸可以看作为直径的一个函数，并可以看作为一个简单的比例关系。这些关系可以对实际生产的打散分级机通过统计并结合典型选粉机的相对尺寸来确定。

a 打散分级机直径的确定

根据已知条件：打散分级机的处理量为 80－110 t/h 。参考选粉机的设计我们由此可知，我们所设计的打散分级机的生产能力也与其分级室的面积有关，它们成正比。

打散分级机的生产能力可以用下列公式来估算：

(3-1)

式中： ——— 生产能力， t/h ；

——— 打散分级机外壳直径，m ；

——— 系数。与物料的性质，产品细度及选粉效率有关。

由于打散分级机分级过程和旋风式选粉机相似，所以我们可以参考旋风式选粉机，那么我们就可以取系数，又由于旋风式选粉机的生产效率为75％到85％，所以我们可以参考这一数据，我们取打散分级机的生产效率为80％，则生产能力 ,即。

根据公式3.1可得出打散分级机的外壳直径

则可以得出打散分级机外壳直径 , 取整得： m

其他部分尺寸与打散分级机外壳直径成比例关系如内筒体直径d=0.5D撒料盘直径 =0.2D , 风轮直径＝0.16D

具体尺寸见后面附带的图纸。

3.2 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：

a 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

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3-2所示。

合理不合理

图3-2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。

d 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。

3.3 螺栓联接的强度校核

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

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3-3。该螺栓组联接仅受横向载荷作用，且横向载荷。

接合面数m=1,查参考资料［2］表14-4，取 =1.0，防滑系数 =1.1,则单个螺的预紧力：

图3-3 受轴向载荷的螺栓组联接

(3-2)

螺栓所受轴向总拉力 =1141.18

A 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,初估d=10-20mm,查［2］表14-8取S=3.4，则

= < (3-3)

b 计算螺栓直径

(3-4)

∴螺栓直径应大于4.35，才能满足强度要求。

B 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

b 接合面下端不压溃

由表14-5查得许用挤压应力

=0.8

(3-5)

c 按合面上端不开缝

(3-6)

∴此螺栓联接符合设计强度要求。

3.4 钢板焊接方面的处理

筒体和支架等部件我们都选用Q235-A型号钢板，考虑到钢板的强度和焊接方面的要求，我们焊接材料选焊条型号为E4303(J422),焊接前烘干温度为200度，保温一个小时。焊接方法选用手工电弧焊，先在钢板根部进行打底焊，再焊接全部，然后进行X射线探伤检验。合格后，再焊接背面，背面焊接前，先进行砂轮打磨清根。

焊接工艺参数见下表，选用这样的工艺参数时，可以获得比较满意的接头质量和性能。

3.5 原设计改进部分

3.5.1 方案的提出

打散分级机自从1996年7月投产以来，一直事故不断，特别是主轴轴承一般一个月就已损坏，甚至还出现打散分级机主轴弯曲和折断现象。对此我们对打散机进行分析得出一下几种原因：

1 主轴设计不紧凑，使主轴过长；

2 原设计过分注重风轮强度及使用寿命，制作风轮钢板比较厚，使风轮重量比较重，主轴带动风轮旋转时产生的驱动扭矩比较大，最终造成主轴振动大；

3 风轮设计不够合理，为满足物料分级要求，风轮转速需要高达1000r/min，这样加剧了主轴的振动。

由于打散分级机的风轮与打散盘的空间布置处于同一轴线上，但是它们工作时的转速又是不相同的，所以轴的布置上是一个问题，经过课题组成员和指导老师的讨论，再结合一些资料，我们再第一方案里采用双回转方式，即中空轴带动打散盘回转，产生动力来打散挤压过的物料，主轴带动风轮旋转产生强大有力的风力场用来分选打散过的物料。