畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-φ2.4×11M球磨機(jī)總體及筒體設(shè)計(jì)（全套圖紙）.doc

鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20081前言建材產(chǎn)品的生產(chǎn)，從原料、燃料到半成品都需要進(jìn)行破碎和粉磨，其目的是使物料的比表面積增加,以提高物理作用的效果及化學(xué)反應(yīng)的速度,如促進(jìn)均勻混合 ,提高物料的流動(dòng)性,便于貯存和運(yùn)輸,提高產(chǎn)量等。水泥熟料和石膏一起磨碎成最終產(chǎn)品,其磨碎的粒度越細(xì),比表面積越大,則水泥的標(biāo)號就越高。改善和提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,減少動(dòng)力消耗,降低生產(chǎn)成本,即達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗具有重要意義。全套圖紙，加153893706球磨機(jī)不但在建材工業(yè)中廣泛應(yīng)用，而且在冶金、選礦、化工、電力等工業(yè)中也廣泛采用。它的優(yōu)點(diǎn)是物料適應(yīng)性強(qiáng)；粉碎比大；適應(yīng)強(qiáng)；結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固、操作可靠，維護(hù)管理方便，能長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)是工作效率低；體形笨重；磨機(jī)轉(zhuǎn)速低；研磨體和襯板的消耗量大；操作時(shí)噪聲大。本課題源于大志環(huán)?？萍加邢薰荆n題為2.411m球磨機(jī)，本人主要承擔(dān)2.411m球磨機(jī)的總體及筒體部分的設(shè)計(jì)。技術(shù)性能：生產(chǎn)能力達(dá)到42t/h。技術(shù)要求：機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)保證其功能良好、使用可靠、維護(hù)方便；零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要選擇合理的毛坯型式和材料，并盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，并具有良好的工藝性。本課題著重解決的問題是正確選擇粉磨工藝系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)磨機(jī)的回轉(zhuǎn)部分，提高粉磨效率，最大幅度達(dá)到高細(xì)、高產(chǎn)和低能耗運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)思路：首先進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，確定磨機(jī)主要參數(shù)、磨機(jī)回轉(zhuǎn)部件各主要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)并進(jìn)行強(qiáng)度校核，改進(jìn)型高效篩分隔倉板，改進(jìn)型磨尾出料裝置，擋料裝置。預(yù)期成果：達(dá)到所要求的技術(shù)性能，解決磨機(jī)粉磨效率低下，能量利用率低等各種問題，降低水泥的粉磨電耗，提高水泥企業(yè)效益，同時(shí)也符合國家對水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的要求，即節(jié)能利廢。2 粉磨工藝系統(tǒng)2.1粉磨2.1.1 粉碎的意義及分類用機(jī)械方法或非機(jī)械方法克服固體物料內(nèi)部的內(nèi)聚力而將其分裂的過程稱為粉碎。粉碎包括破碎和粉磨，大塊物料破碎成小塊物料稱為破碎：小塊物料磨成細(xì)粉稱為粉磨。相應(yīng)地完成這些作業(yè)的機(jī)械，稱為破碎機(jī)械和粉磨機(jī)械，或統(tǒng)稱為粉碎機(jī)械。粉碎作業(yè)的分類見表2-1。表2-1 粉碎作業(yè)的分類粉 碎破 碎破 碎 碎至100mm中 碎 碎至10030mm細(xì) 碎 碎至303mm粉 磨粗 磨 碎至30.1mm細(xì) 磨 碎至0.10.06mm超細(xì)磨 碎至205m 物料經(jīng)粉碎后，比表面積增加，可提高化學(xué)反應(yīng)速度和物理作用效果；幾種不同固體物料的混合，在細(xì)粉狀態(tài)下易達(dá)到均勻的效果；物料經(jīng)粉碎后，便于干燥、傳熱、貯存和運(yùn)輸；物料經(jīng)粉碎后，還可用于材料科學(xué)，環(huán)境保護(hù)和選礦等部門。在建筑材料生產(chǎn)中，粉磨作業(yè)是很重要的過程。粉磨作業(yè)的情況直接關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品成本。2.1.2 粉碎比及粒度表示粉碎比是指粉碎前后物料的平均粒徑之比。它表示物料粒徑在粉碎過程中的縮小程度，是評價(jià)粉碎過程的技術(shù)指標(biāo)之一。對破碎而言，稱為破碎比，它是確定破碎系統(tǒng)和設(shè)備選型的重要依據(jù)。由于各種粉碎設(shè)備的粉碎比各有一定的范圍，若要求物料的粉碎比較大，一臺粉碎機(jī)難以滿足要求時(shí)，就要用幾臺粉碎機(jī)串聯(lián)粉碎，這種粉碎過程稱為多級粉碎。第一級的進(jìn)料平均粒徑與最后一級的出料平均粒徑之比稱為總破碎比。等于各級破碎比的乘積 = (2-1)粉碎過程中，各種粒徑的物料組成了混合體，這種混合體稱為顆粒群。顆粒群的平均粒徑，通常用質(zhì)量平均法測算。步驟如下：首先，取有代表性的試樣，用套篩以篩分法把物料分成若干粒級，并用以下方法分別求出各粒級物料的平均粒徑；設(shè)相鄰兩級篩子的孔徑為 (大孔篩)和（小孔篩）,則該兩級篩之間顆粒群（既小于且大于的顆粒群）可用算術(shù)平均粒徑表示為=( + )/2,得到、。其次，分別稱出物料的質(zhì)量，得到、。最后，求出顆粒群的平均粒徑。篩分所得的粒度級數(shù)越多，算得的顆粒群平均粒徑越準(zhǔn)確。2.1.3 物料的易碎性和易磨性易碎性是表示物料被破碎難易程度的特性。它與其強(qiáng)度、硬度、密度、結(jié)構(gòu)均勻性、含水率、粘性、裂痕、表面形狀等有關(guān)。易碎性通常用易碎性系數(shù)表示，又稱相對易碎性系數(shù)。某物料的易碎性系數(shù)是指用同一臺粉碎機(jī)械在同一物料尺寸變化條件下，粉碎標(biāo)準(zhǔn)物料的單位產(chǎn)品電耗與粉碎該物料的單位產(chǎn)品電耗之比 （2-2）水泥工業(yè)一般以中等易碎的回轉(zhuǎn)窯熟料作為標(biāo)準(zhǔn)易碎性物料，并令其易碎性系數(shù)為1。易碎性系數(shù)大的物料易于粉碎。易磨性是表示物料本身被粉磨難易程度的特性。它與物料的種類和性能有關(guān)。礦渣比熟料難磨、熟料比石灰石難磨，是由它們的種類不同；種類相同時(shí)，脆性大的物料比脆性小的易磨，因此。水淬快冷礦渣比自然慢冷礦渣易磨，高飽和比熟料比低飽和比熟料易磨、地質(zhì)年代短的石灰石比地質(zhì)年代長的石灰石易磨。國家標(biāo)準(zhǔn)GB9964-88水泥原料易磨性試驗(yàn)方法規(guī)定了球磨機(jī)易磨性的試驗(yàn)方法。該法原理：物料經(jīng)規(guī)定的球磨機(jī)研磨至平衡狀態(tài)后，以磨機(jī)每轉(zhuǎn)生成的成品量計(jì)算粉磨功指數(shù)，此指數(shù)定量地表明物料粉磨的難易程度。輥式磨易磨性一般用小型試驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)行。易碎性和易磨性之間沒有規(guī)律性的關(guān)系。2.2 粉磨系統(tǒng)流程按一定粉磨流程配量的主機(jī)及輔機(jī)組成的系統(tǒng)稱作粉磨系統(tǒng)。粉磨系統(tǒng)可根據(jù)入磨物料的性能、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品細(xì)度、產(chǎn)量、電耗、投資以及是否便于操作與維護(hù)等因素，通過比較選擇適當(dāng)?shù)姆勰ハ到y(tǒng)。水泥廠的粉磨作業(yè)有生料、水泥和煤粉三部分。2.2.1 開路流程及其特點(diǎn)在粉磨過程中，物料一次通過磨機(jī)后即為成品的流程為開路流程，如圖2-1所示。其優(yōu)點(diǎn)是：流程簡單，設(shè)備少，投資省，操作簡便。其缺點(diǎn)是：由于物料全部到達(dá)細(xì)度要求后才能出磨，已被磨好的物料會出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象，并形成緩沖大墊層，妨礙粗料進(jìn)一步磨細(xì)，有時(shí)甚至出現(xiàn)細(xì)粉包球現(xiàn)象，從而降低了粉磨效率，增加了電耗。圖2-1 粉磨系統(tǒng)流程2.2.2 圈路流程及其特點(diǎn)物料出磨后經(jīng)過分級設(shè)備選出成品，合格的細(xì)粉為成品，而使粗粒返回磨內(nèi)再粉磨的流程為圈路流程如圖2-1。其優(yōu)點(diǎn)是：可以及時(shí)將細(xì)粉排出、減少了過粉現(xiàn)象，使磨機(jī)產(chǎn)量提高，同時(shí)產(chǎn)品粒度均勻，并且可以用調(diào)節(jié)分級設(shè)備的方法改變的粒度。其缺點(diǎn)是：圈路流程復(fù)雜、設(shè)備多、投資大、廠房高、操作麻煩、維修工作量大。本課題選用的是開路流程。3 球磨機(jī)的總體設(shè)計(jì) 3.1 球磨機(jī)的工作原理球磨機(jī)的主要工作部分是一個(gè)裝在兩個(gè)大型軸承上水平放置的回轉(zhuǎn)筒體，筒體用隔倉板分為幾個(gè)倉室，在各倉內(nèi)裝有一定形狀和大小的研磨體。研磨體一般為鋼球、鋼段、鋼棒、卵石、礫石和瓷球等。為了防止筒體被磨損，在筒體內(nèi)壁裝有襯板。當(dāng)磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，研磨體在離心力和與筒體內(nèi)壁的襯板面產(chǎn)生的摩擦力的作用下，貼附在筒體內(nèi)壁的襯板面上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)，并被帶到一定高度，在重力作用下自由下落，下落時(shí)研磨體像拋射體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。研磨體上升、下落的循環(huán)運(yùn)動(dòng)是周而復(fù)始的。此外，在磨機(jī)回轉(zhuǎn)的過程中，研磨體還產(chǎn)生滑動(dòng)和滾動(dòng)，因而研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細(xì)。由于進(jìn)料端不斷喂入新物料，使進(jìn)料與出料端物料之間存在著能強(qiáng)制物料流動(dòng)，并且研磨體下落時(shí)沖擊物料產(chǎn)生軸向推力迫使物料流動(dòng)，另磨內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)也幫助物料流動(dòng)。因此，磨機(jī)筒體雖然是水平放置，但物料卻可以由進(jìn)料端緩慢流向出料端，完成粉磨作業(yè)。3.2 球磨機(jī)的主要參數(shù)計(jì)算3.2.1 球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速當(dāng)磨機(jī)筒體的轉(zhuǎn)速達(dá)到摸某一數(shù)值時(shí)，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，因而使研磨體升至脫離角=0，即研磨體將緊貼附在筒體上，隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不會降落下來，這個(gè)轉(zhuǎn)速就稱為臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)研磨體處于極限位置時(shí)，脫離角=0，將此值代入研磨體運(yùn)動(dòng)基本方程式，可得臨界轉(zhuǎn)速，由4 （3-1）式中：臨界轉(zhuǎn)速，r/min；筒體有效半徑，m；磨機(jī)筒體有效直徑, m。代入公式（3-1） 以上公式是在幾個(gè)假定的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，事實(shí)上，研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對滑動(dòng)的，而且物料對研磨體也是有影響的。因此，實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速比計(jì)算的理論轉(zhuǎn)速要高，且與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、襯板形狀、研磨體填充率等因素有關(guān)。3.2.2 球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時(shí)的筒體轉(zhuǎn)速稱作球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速。當(dāng)靠近筒壁的最外層研磨體的的脫離角=5444時(shí),研磨體具有最大的降落高度，對物料產(chǎn)生粉碎功最大。將=5444代入式cos，可得理論適宜轉(zhuǎn)速，由4 （3-2）代入公式（3-2） 3.2.3 轉(zhuǎn)速比球磨機(jī)的理論適宜轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比，簡稱為轉(zhuǎn)速比，由4 （3-3）上式說明理論適宜轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的76%。一般磨機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的7080%。3.2.4 磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速 磨機(jī)理論適宜轉(zhuǎn)速是根據(jù)最外層研磨體能夠產(chǎn)生最大粉碎功觀點(diǎn)推導(dǎo)出來的。這個(gè)觀點(diǎn)沒有考慮到研磨體隨筒體內(nèi)壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料來確定磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速。下面幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式是對干法磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的確定方法，由5當(dāng)D2.0時(shí) （3-4）當(dāng)1.8mD2.0時(shí) （3-5）當(dāng)1.8m （3-6）式中: 磨機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，r/min；磨機(jī)的有效內(nèi)徑，m；磨機(jī)規(guī)格直徑，m。代入公式（3-4） r/min3.2.5 磨機(jī)的功率影響磨機(jī)需用功率的因素很多，如磨機(jī)的直徑、長度、轉(zhuǎn)速、裝載量、填充率、內(nèi)部裝置、粉磨方式以及傳動(dòng)形式等。計(jì)算功率的方法也很多，常用的計(jì)算磨機(jī)需用功率的計(jì)算式有以下三種，由4 （3-7） （3-8） （3-9）式中: 磨機(jī)需用功率，kW；磨機(jī)有效容積，m；磨機(jī)有效內(nèi)徑，m；磨機(jī)的適宜轉(zhuǎn)速，r/min；研磨體裝載量， t；磨機(jī)填充率（以小數(shù)表示）。選用公式（3-7）計(jì)算： kW磨機(jī)配套電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算=1.31.0677.53=880.789kW式中: 與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)效率有關(guān)的系數(shù)，見表3-1；電動(dòng)機(jī)儲備系數(shù)，在1.01.1間選取。表3-1 與磨機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)效率有關(guān)的系數(shù)磨機(jī)形式干法磨中卸磨邊緣傳動(dòng)1.31.4中心傳動(dòng)1.251.353.2.6 磨機(jī)的生產(chǎn)能力A.磨機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力的計(jì)算影響磨機(jī)需用功率的因素很多，主要有以下幾個(gè)方面：粉磨物料的種類、物理性質(zhì)和產(chǎn)品細(xì)度；生產(chǎn)方法和流程；磨機(jī)及主要部件的性能；研磨體的填充率和級配；磨機(jī)的操作等。常用磨機(jī)生產(chǎn)能力經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式為，由4 （3-10）式中: 磨機(jī)生產(chǎn)能力，t/h；磨機(jī)所需功率，kg/kW；單位功率生產(chǎn)能力，kg/kW；流程系數(shù)，開路取1.0；閉路1.151.5。代入公式（3-10） = 40.68t/h將一起考慮，干法開路長磨粉磨系統(tǒng)，值為5560。B. 球磨機(jī)的年生產(chǎn)能力，由4 =8760 （3-11）式中: 磨機(jī)的年生產(chǎn)能力，；磨機(jī)臺時(shí)生產(chǎn)能力，；磨機(jī)的年利用率，生料開路磨80%，生料閉路磨78%，水泥開路磨85%,水泥閉路磨252518181111百分含量 %據(jù)mm，確定90mm球?yàn)樽畲蠹変撉?，該磨為二倉開路磨，一倉鋼球級數(shù)取4級，依次遞減選90mm、80mm、70mm、60mm四種鋼球級配。每一級比例按“各種規(guī)格鋼球質(zhì)量百分比等于物料相應(yīng)各粒度級別質(zhì)量”的原則確定為：90mm 鋼球重量31.9318%=5.7474t 鋼球個(gè)數(shù)n=5.7474334=1920個(gè)80mm 鋼球重量31.9342%=13.4106t 鋼球個(gè)數(shù)n=13.4106474=6357個(gè)70mm 鋼球重量31.9326%=8.3018t 鋼球個(gè)數(shù)n=8.3018709=5886個(gè)60mm 鋼球重量31.9314%=4.4702t 鋼球個(gè)數(shù)n=4.47021125=5029個(gè)b.平均球徑 b. 二倉鋼球級配根據(jù)研磨體級配原則，二倉最大球徑與一倉最小球徑相等，且球的配比為“兩頭小中間