剝殼機設計說明書

1、. . . . 邊緣卸料式1.5×2m廢棄混凝土剝殼機回轉部分的設計摘 要隨著科技技術的不斷發(fā)展，目前，世界圍的廢棄混凝土堆放和新增數(shù)量與日俱增。鑒于此提出了一種廢棄混凝土的回收裝置，本次設計的主要容是進行剝殼機回轉部分的設計。首先依據(jù)剝殼機主要是用來處理廢棄混凝土的，進行剝殼機的總體方案的設計；然后根據(jù)1.5×2m剝殼機進行必要的參數(shù)計算，如：剝殼機的轉速，功率，生產(chǎn)能力，填充率等計算；參數(shù)計算以后，進行剝殼機的具體結構設計；最后，對主要的零部件進行強度校核。本設計預期能夠達到：能夠將經(jīng)過脫除鋼筋處理，粒度在400mm左右的廢棄混凝土采用破碎機進行破碎至出機最大粒度不超過

2、50mm，送入回轉裝置進行進一步的“剝殼”分離，即將廢棄混凝土原有的并牢固粘結在一起的粗、細骨料進行分離還原，得到表面干凈的石子和細碎的硬化水泥砂漿與部分石沫。得到525mm的干凈石子和小于5mm的細骨料。石子能夠用于新攪拌混凝土的粗骨料，硬化水泥砂漿與部分石沫進行進一步磨細加工，制成微分，作為預拌混凝土的摻合料替代部分水泥，改善預拌混凝土的施工和使用性能。關鍵詞：剝殼機，總體設計，參數(shù)設計，結構設計，英文題目ABSTRACTWith the continuous development of technology, science and technology, at present, th

3、e worldwide number of waste concrete pile and add increasing.In view of this paper, a waste concrete recovery, the main contents of this design is the rotating part of the design sheller.First, according to sheller is mainly used to deal with waste concrete, to peel the general scheme of the design;

4、 and then 1.5 × 2m Sheller calculate the necessary parameters, such as: Sheller speed, power, capacity, filling ratio and other calculations; parameters calculated after the design of the specific structure of Sheller; Finally, the main components of the strength check.The design is expected to

5、 achieve: to be reinforced through the removal treatment, particle size of about 400mm by crushing waste concrete crushing machine to the machine maximum size of not more than 50mm, into the rotary device further "peel" separation,about solid waste and concrete bonded with the original coa

6、rse and fine aggregate to restore the separation to get the surface clean stones and broken bits of hardened cement stone mortar and some foam.Be 5 25mm clean gravel and fine aggregate is less than 5mm.Stones can be used for new mixed concrete coarse aggregate, cement mortar and some hardened foam f

7、or further comminution process stone, made of the differential, as a ready-mix concrete admixtures replacing part of cement, ready-mixed concrete in the construction and improvement of performance.KEY WORDS:1，Sheller 2，overall design 3，parameter design 4，structural design73 / 77目錄前言1第1章概述21.1 本設計研究的

8、意義21.2 本設計研究的依據(jù)3第2章剝殼機的總體設計52.1 剝殼機的工作原理52.2 球磨機的分類52.3 本設計采用的結構62.3.1 回轉部分62.3.2 支承裝置62.3.3 進料裝置72.3.4 出料裝置82.3.5 傳動裝置8第3章剝殼機的主要參數(shù)計算93.1 剝殼機的主要參數(shù)計算93.1.1 剝殼機的臨界轉速93.1.2 剝殼機的理論適宜轉速103.1.3 轉速比103.1.4 剝殼機的實際工作轉速103.2 剝殼機的功率計算113.2.1 填充率的計算123.2.2 研磨體裝載量得計算133.2.3 剝殼機的功率133.3 剝殼機生產(chǎn)能力的計算14第4章剝殼機的結構設計164

9、.1 回轉部分的設計164.1.1 筒體的結構設計174.1.2 磨頭的結構設計194.1.3 中空軸的結構設計214.1.4 襯板的結構設計224.1.5 筒體上卸料孔的設計254.1.6 磨尾的結構設計264.2 支承裝置的結構設計294.2.1 主軸承的結構設計304.2.2 托輪支承的結構設計344.3 進料裝置的結構設計414.4 出料裝置的結構設計424.5 傳動裝置的結構設計434.5.1 電動機的選擇434.5.2 減速器的選擇444.5.3 聯(lián)軸器的設計與鍵的校核454.5.4 聯(lián)軸器的設計與鍵的校核46第5章剝殼機主要零部件的強度計算495.1 筒體495.1.1 作用于筒

10、體的總載荷495.1.2 中心傳動時滾圈的圓周力505.1.3 筒體作用力的分布515.2 磨頭中空軸的強度計算525.3 磨頭與筒體法蘭的的連接螺栓555.3.1 剪切計算555.3.2 受拉計算56結論59辭60參考文獻61外文資料翻譯62前言廢棄混凝土通常采用露天堆放或填埋方式處理，故需要占用大面積的耕地，處理費用與運費較高。廢棄混凝土清運和堆放過程中易造成粉塵，嚴重宿染大氣，形成二次污染。另外，混凝土生產(chǎn)浪費大量砂石骨料，隨著對天然砂石的不斷開采，天然骨料資源漸趨枯竭，生態(tài)環(huán)境日益惡化。廢棄混凝土循環(huán)再生利用可解決其導致的資源、能源、環(huán)境等問題，緩解骨料供求矛盾，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)

11、境效益，是環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的迫切需求，也是本課題設計的方向。隨著人類環(huán)保意識的增強，混凝土材料的循環(huán)利用成為世界各國共同關心的課題，已經(jīng)成為國外工程界和學術界關注的熱點和前沿問題之一。美國、日本和歐洲發(fā)達國家對混凝土循環(huán)利用的研究較早，主要集中在對再生集料和再生混凝土基本性能的研究，已有成功應用于剛性路面和建筑結構物的例子。本設計的目的是開發(fā)一種廢棄混凝土回收方法與裝置。擬解決廢棄混凝土中石子和細骨料的分離問題，將廢棄混凝土原有的并牢固粘結在一起的粗、細骨料進行分離還原后再利用。該技術降低廢物的排放，節(jié)約礦山資源，為國家鼓勵發(fā)展的領域。本課題為1.5×2m周邊卸料廢棄混凝土剝

12、殼機的設計。我主要承擔1.5×2m剝殼機的總裝設計、回轉裝置的設計與部分支撐裝置的設計。技術性能：上產(chǎn)能力達到7.92t/h。技術要求：機械設計應保證其功能良好、使用可靠、維護方便；零件結構設計要選擇合理的毛坯型式和材料，并盡可能的采用標準件和通用件，并具有良好的工藝性。研究方法：首先進行總體設計，確定剝殼機主要參數(shù)、剝殼機回轉部件與各主要部件的結構參數(shù)，然后對確定的各部件進行強度校核以確定是否滿足工作要求。預期效果：達到所要求的技術性能，解決廢棄混凝土污染環(huán)境的問題，達到對廢棄混凝土的循環(huán)再利用，降低廢物的排放，節(jié)約資源。第1章 概述1.1 本設計研究的意義隨著全球圍城市化發(fā)展的進

13、一步推進，混凝土仍將是本世紀一種應用最廣泛的建筑材料，但越來越多的拆除建筑物產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，其部分為廢棄混凝土塊。如按傳統(tǒng)的處理方法將其隨便堆置或填埋，不僅占用大量耕地，而且會造成嚴重的環(huán)境污染，也是一種資源浪費。因此，廢棄混凝土的再利用已經(jīng)成為一個亟待解決的社會問題。近年來，世界各國對廢棄混凝土的研究大多集中在基礎填料和再生骨料等方面，國開發(fā)了從廢棄混凝土中分離水泥的技術，并經(jīng)過熱處理等工藝生產(chǎn)出再生水泥。用廢棄混凝土制備具有水化活性的再生膠凝材料具有相當?shù)目尚行裕蛑皇菑U棄混凝土中的硬化水泥漿體，其中含有的未水化水泥顆粒具有自發(fā)水化硬化的能力，這些未水化的水泥顆粒中含有的水泥熟料

14、礦物通過再次粉磨處理從水泥水化產(chǎn)物的包裹中分離出來，可直接作為膠凝材料或水泥混合材發(fā)揮其膠結作用；其二是水泥水化產(chǎn)物經(jīng)煅燒處理后可重新具備水化能力；另外，廢棄混凝土中含有的石灰石在高溫下分解成的氧化鈣，也是制造水泥所必需的氧化物。隨著商品混凝土的廣泛應用，水泥混凝土攪拌站在生產(chǎn)商品混凝土的同時，產(chǎn)生大量的廢渣、廢水。由于沒有掌握廢棄的混凝土回收再利用技術，與其可觀性，清洗排放下來為數(shù)巨大的廢棄的混凝土，既浪費了寶貴資源，又嚴重污染環(huán)境。在礦產(chǎn)和水資源日益緊，環(huán)境保護越來越受重視的今天，殘余混凝土對環(huán)境的污染問題已顯得尤其突出。這些無法處理的廢棄資源，如果重新回收利用，資源再現(xiàn)，市場前景廣闊，利

15、國利民。根據(jù)權威機構的研究，環(huán)境污染將成為我國未來發(fā)展的最大制約。我國廢水排放總量呈增加的趨勢。由于污染物的任意排放，我國江河湖庫水域已經(jīng)普遍受到不同程度的污染，除部分陸河流和大型水庫外，污染呈加重趨勢，工業(yè)發(fā)達城鎮(zhèn)的水域污染尤為突出。如不能有效地治理環(huán)境欠帳，水污染的問題將影響我國未來的持續(xù)健康發(fā)展。同時，固體廢棄物圍城仍也可忽視。我國固體廢棄物的綜合利用率、處理處置率較低，多數(shù)只是露天堆放，使得工業(yè)固體廢棄物排放量的增幅大于處理能力和綜合利用提高的幅度，不僅占用了大量的土地，全國約有1/5的耕地受到了不同程度的污染；而且使得堆放場地附近的地表水和地下水受到了嚴重污染。隨著城市化的進程，固體

16、廢棄物圍城現(xiàn)象更趨嚴重。綜上所述，提出一種廢棄混凝土回收裝置是目前迫切需要的，這不僅可以廢物再利用，同時可以改善環(huán)境。1.2 本設計研究的依據(jù)本次設計研究的基本容是提出一種廢棄混凝土回收方法與其裝置。解決廢棄混凝土中石子和細骨料的分離問題，將廢棄混凝土原有的并牢固粘結在一起的粗、細骨料進行分析，我所做的是廢棄混凝土剝殼機的回轉部分的設計。本設計的依據(jù)是：將經(jīng)過脫除鋼筋處理，粒度在400mm左右的廢棄混凝土采用破碎機進行破碎至出機最大粒度不超過50mm，送入回轉裝置進行進一步的“剝殼”分離，得到525mm的干凈石子和小于5mm的細骨料。本設計結構方案才用托輪支撐，回轉部分由筒體、襯板、卸料襯板、

17、中空軸、卸料端蓋、卸料倉組成，其中卸料方式為周邊卸料，這種周邊卸料的方式避免了采用傳統(tǒng)的軸向蓖板卸料形式時研磨體被篦板得篦縫卡死的問題。中空軸在進料端起支撐和進料作用，在出料端起支撐作用。本設計通過將舊建筑物等拆除的廢棄混凝土進行一系列加工處理，在不損傷石子得部結構的前提下，采用顎式破碎機進行由大到小的破碎處理；再進一步將廢棄混凝土進行有效“剝殼”分離，將廢棄混凝土原有的并牢固粘結在一起的粗、細骨料進行分離還原，得到表面干凈的石子和細碎的硬化水泥砂漿與部分石沫。本設計擬解決的主要問題是：廢棄混凝土通常采用露天堆放或填埋方式處理，故需要占用大面積的耕地，處理費用與運費較高。廢棄混凝土清運和堆放過

18、程中易造成粉塵，嚴重宿染大氣，形成二次污染。另外，混凝土生產(chǎn)浪費大量砂石骨料，隨著對天然砂石的不斷開采，天然骨料資源漸趨枯竭，生態(tài)環(huán)境日益惡化。通過采用回收裝置，將經(jīng)過脫除鋼筋處理，粒度在400mm左右的廢棄混凝土采用破碎機進行破碎至出機最大粒度不超過50mm，送入回轉裝置進行進一步的“剝殼”分離，得到525mm的干凈石子和小于5mm的細骨料。并將其用于： 回填材料使用：建筑廢棄混凝土經(jīng)過一定破碎處理，因其具有一定的強度可以取代部分砂石作為回填材料。 作道路或建筑物基礎墊層：這是廢棄混凝土再生利用的一種簡易途徑。綜上所述，廢棄混凝土重新作為建筑材料，我們應加大對環(huán)境保護與資源再生利用的宣傳力度

19、，回收利用廢棄混凝土，所以廢棄混凝土再利用這項技術有著廣闊的前景，此次設計對環(huán)境保護有著重要的意義。第2章 剝殼機的總體設計2.1 剝殼機的工作原理剝殼機的主要工作部分采用的是一端采用大型滑動軸承，另一端采用托輪，來支撐水平放置的回轉筒體，筒體不需要采用隔倉板，來把筒體分成幾個倉。本設計是把顎式破碎機破碎的廢棄混凝土，進行進一步的細化。研磨體采用鋼球主要是為了粉磨物料，而本設計是進一步進行破碎，所以研磨體采用的是鋼棒，而不采用鋼球。為了防止筒體被磨損，在筒體壁裝有襯板。當剝殼機回轉時，研磨體在離心力和與筒體壁的襯板面產(chǎn)生的摩擦力的作用下，貼附在筒體壁的襯板面上，隨筒體一起回轉，并被帶到一定高度

20、，在重力作用下自由下落，下落時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)運動是周而復始的。此外，在剝殼機回轉的過程中，研磨體還產(chǎn)生滑動和滾動，因而研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細。由于進料端不斷喂入新物料，使進料與出料端物料之間存在著料面差能強制物料流動，并且研磨體下落時沖擊物料產(chǎn)生軸向推力迫使物料流動，另外磨氣流運動也幫助物料流動。 因此，剝殼機筒體雖然是水平放置，但物料卻可以由進料端緩慢流向出料端，從而達到對混凝土進行有效得“剝殼”分離，將廢棄混凝土原有的并牢固粘結在一起的粗、細骨料進行分離還原，得到表面干凈的石子和細碎的硬化水泥砂漿與部分石沫。 2

21、.2 球磨機的分類球磨機是重要的細磨設備，這種設備廣泛應用在水泥工業(yè)中。其主要工作部分是一水平放置的回轉筒體，不同種類的磨機區(qū)別在于圓筒的形狀、研磨體的形狀、筒體的支承方式、傳動方式、卸料方式、操作方法和生產(chǎn)特點有所不同。1. 按所裝的研磨體不同來分： 球磨機； 棒磨機； 礫石磨。2. 按筒體的形狀分為： 短筒磨機； 長筒磨機；圓錐形磨機。 3. 按卸料方式分為： 中心卸料； 中間卸料； 邊緣卸料。4.按傳動方式分為： 中心傳動； 邊緣傳動。5.按支承裝置分為： 主軸承支承； 滑履支承； 托輪支承。2.3 本設計采用的結構根據(jù)指導老師給的設計題目，擬采用的整體方案為：2.3.1回轉部分由于本設

22、計采用的是周邊卸料，需要在筒體上開孔，孔開在什么部位，開多少孔和開多大的孔不影響筒體的強度。以與出料罩如何設計才能不與磨尾干涉，都是結構設計時要解決的問題。磨頭擬采用的是鋼板焊接式，其優(yōu)點是機件制造工藝程序簡單，切削程序和切削加工面較少，原材料消耗少，端蓋質(zhì)量可得到保證，不存在鑄件的鑄造缺陷。端蓋與筒體焊接在一起，連接牢靠省工，避免了要求較高的螺栓或 鉚釘連接。2.3.2 支承裝置根據(jù)設計題目的要求，本設計采用一端主軸承支承，一端托輪支承。支承裝置并不是采用常用的兩個主軸承來支承，而是采用混合支承：進料端主軸承支承，出料端托輪支承。主軸承采用的是滑動軸承，而具體滑動軸承的設計不屬于我所設計的圍

23、，我主要負責的是回轉部分的設計。出料端用托輪支承，兩托輪中心線夾角成分布，托輪與滾圈的布置如圖2-1所示。圖2-1 托輪的布置1滾圈；2托輪2.3.3 進料裝置進料裝置要考慮到剝殼機的生產(chǎn)能力以與功率，出料裝置的設計要先把剝殼機的參數(shù)計算完畢后，再決定進料裝置到底要開多大才合適，才能達到最大的經(jīng)濟效益。進料裝置擬采用螺旋葉片進料，它包括下料漏斗、螺旋進料筒、螺旋葉片等零部件。具體螺旋進料筒的尺寸，要根據(jù)中空軸的尺寸才能確定。而中空軸的尺寸，要在具體的結構設計中才能確定。所以螺旋進料筒的具體結構，要在結構設計中才能完全確定。2.3.4 出料裝置 由于本設計的卸料裝置為周邊卸料，需要筒體和襯板上開

24、卸料孔，需要用出料罩把卸料孔密封起來。出料部就開在出料罩的最下面，出料漏斗開設承錐形的孔，方便料可以快速流出密封罩，避免物料卡死出料罩。出料端需不需要隔倉板，如果要隔倉板，鋼棒會不會卡在蓖孔中，都是具體的結構設計要解決的關鍵問題。2.3.5 傳動裝置由于本設計采用的是周邊卸料，如果采用邊緣傳動，有可能產(chǎn)生干涉。所以本設計擬采用中心傳動，傳動部分包括主電動機、減速器、聯(lián)軸器、傳動軸。 電動機的選擇，要根據(jù)剝殼機功率才能確定。而剝殼機的功率、轉速以與生產(chǎn)能力的確定，將在參數(shù)計算中算出來。所以具體選擇什么型號的電動機，要根據(jù)剝殼機的主要參數(shù)才能具體確定選何種類型的電動機。減速器的選擇，要根據(jù)電機的轉

25、速和剝殼機的轉速才能確定傳動比，根據(jù)傳動比選減速器。而這些必須等到剝殼機的參數(shù)確定以后，才能確定選何種型號的減速器。同理，聯(lián)軸器和傳動軸的確定，也要等到參數(shù)計算完以后，才能確定。所以，參數(shù)設計是這部分的前提條件。第3章 剝殼機的主要參數(shù)計算3.1 剝殼機的主要參數(shù)計算3.1.1 剝殼機的臨界轉速當剝殼機筒體的轉速達到某一數(shù)值時，研磨體產(chǎn)生的離心力等于它本身的重力，因而使研磨體升舉至脫離角，即研磨體將緊貼附在筒壁上，隨筒體一起回轉而不會降落下來，這個轉速就稱為臨界轉速，用表示。由于剝殼機在某一轉速下進行工作時，筒體各層研磨體運動的脫離角各不一樣，在確定剝殼機轉速時，一般以最外層研磨體為基準，也就

26、是取磨機筒體的有效徑作為基準進行參數(shù)計算。當研磨體處于極限位置時，即研磨體將升舉至極點時，脫離角，此為臨界條件。將此值代入研磨體運動基本方程式，可得臨界轉速，由公式： (3-1)式中：臨界轉速，；最外層研磨體至剝殼機筒體斷面中心的距離，；剝殼機筒體有效直徑，；由于，代入(3-1)得：以上公式是在幾個假定的基礎上推導出來的，從理論上講：當剝殼機轉速達到臨界轉速時，研磨體將緊緊貼附在筒體壁上，隨筒體一起回轉，不會降落，不能起任何粉磨作用。但事實上并非如此因為在推導研磨體運動的基本方程時只考慮離心力，而忽視了研磨體與研磨體、研磨與筒體之間是存在相對滑動的，而且物料對研磨體也是有影響的。因此，剝殼機實

27、際的臨界轉速要比上述的理論轉速要高一些，另外剝殼機的臨界轉速還與剝殼機的結構、襯板形狀、研磨體填充率等因素有關。3.1.2 剝殼機的理論適宜轉速當剝殼機的筒體達到臨界轉速時，由于研磨體緊緊貼附在筒體壁上不能起到粉碎作用，因此對物料的粉碎作用功為零。當筒體轉速較慢時，研磨體呈瀉落狀態(tài)運動，對物料的粉碎作用很弱，即對物料的粉碎功很小，可見研磨體對物料的粉碎所消耗的功是筒體轉速的函數(shù)。因此使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時的筒體的轉速就稱為球磨機的理論適宜轉速。要想得到最大的粉碎功，研磨體必須具有最大的降落高度。使研磨體產(chǎn)生最大粉碎功時的筒體轉速稱作球磨機的理論適宜轉速。當靠近筒壁的最外層研磨體的的脫離角時，

28、研磨體可獲得最大的降落高度，就可以求得最外層研磨體獲得最大粉碎功時的轉速為：將代入式，可得理論適宜轉速，由公式： (3-2) 式中：理論適宜轉速，；由于，代入(3-1)得：3.1.3 轉速比剝殼機的理論適宜轉速與臨界轉速之比，簡稱轉速比，即 (3-3)即剝殼機的理論適宜轉速為臨界轉速的76%。實際生產(chǎn)的剝殼機都在76%上下波動。3.1.4 剝殼機的實際工作轉速剝殼機的理論適宜轉速是根據(jù)最外層研磨體達到最大降落高度時轉速，但這時全體研磨體的最大粉碎功不一定最大。另一方面，隨著剝殼機規(guī)格的增大，一定的進料粒度，需要一定的粉碎功。如果入料粒度一定，則需要剝殼機提供的粉碎功是一定的，在研磨體規(guī)格一定時

29、，當剝殼機規(guī)格大，如果最外層研磨體獲得最大的降落高度，則其降落高度的絕對值增大，研磨體能提供的粉碎功將大于物料粉碎所需要的粉碎功，這樣就勢必造成浪費。在實際生產(chǎn)中，考慮轉速不能單純從得到最大粉碎功的觀點出發(fā)，因為物料粉磨有沖擊作用，又有研磨作用。所以要從達到最佳經(jīng)濟的指標的觀點出發(fā)，即：要求剝殼機的生產(chǎn)能力最高，單位產(chǎn)量功率消耗最小，研磨體和襯板的磨損消耗量最少。所以工作轉速的選定，除了應考慮磨機的直徑、生產(chǎn)方式、襯板的形狀、研磨體的填充系數(shù)、研磨體的種類外，還要考慮到粉磨料的性質(zhì)、入磨物料粒度和粉磨細度等。為了能夠比較全面地反映這些因素的影響，應考慮通過科學實驗來確定剝殼機的實際工作轉速。根

30、據(jù)水泥生產(chǎn)中磨機運轉的經(jīng)驗與相關統(tǒng)計資料來確定剝殼機的實際工作轉速。當>2m時 (3-4)當時 (3-5)當<1.8m時 (11.5) (3-6)式中：剝殼機的實際工作轉速，；剝殼機筒體徑，。 由于本設計的筒體直徑是，代入式(3-6)得：(11.5)=28.5129.01選取剝殼機的實際工作轉速：。3.2 剝殼機的功率計算計算剝殼機功率的目的是為了能夠正確地選擇電動機的規(guī)格，選擇或者計算減速裝置以與對剝殼機筒體進行強度計算等提供依據(jù)。影響剝殼機功率的因素很多，如剝殼機的直徑、長度、轉速、裝載量、填充率、部裝置、粉磨方式以與傳動形式等。3.2.1 填充率的計算剝殼機研磨體填充的容積與

31、剝殼機有效容積之比的百分數(shù)，稱為研磨體的填充率。由公式：% (3-7)式中：剝殼機研磨體填充率，；剝殼機研磨體填充的容積，；剝殼機的有效面積，。圖3-1 磨研磨體填充面的中心距由圖3-1可知： (3-8)式中：剝殼機研磨體填充率；研磨體填充表面對剝殼機中心的圓心角；剝殼機的有效徑，；剝殼機研磨體填充面高度，。剝殼機研磨體的填充率對粉磨效率有很大的影響。當剝殼機轉速和結構等均一致時，填充率過低會增加研磨體的滑動，填充率過高又會使研磨體失去正常的瀉落軌跡，倉空間變得太小，沖擊高度明顯降低，兩者均會導致粉磨效率降低。因而對于一臺已確定的剝殼機，研磨體存在一個最佳的填充率，也有人稱為適宜的填充率。由于

32、影響研磨體最佳填充率的因素很多，如剝殼機的形式、規(guī)格、部結構特性以與被粉磨物料的性能等。因此，不能單獨以式(3-7)來進行計算，應該在生產(chǎn)過試驗來求出最佳填充率，并根據(jù)影響因素的變化程度進行適當調(diào)整。根據(jù)表3-1選擇研磨體的填充數(shù)值為：。表3-1 H/Di值與填充率的關系H/Di0.720.710.700.690.680.67(100%)22.924.125.226.427.628.8H/Di0.660.650.640.630.620.61(100%)30.031.232.433.734.936.23.2.2 研磨體裝載量得計算裝入剝殼機的研磨體質(zhì)量稱為研磨體裝載量，它取決于剝殼機填充率的大小

33、。由公式： (3-8) (3-9)式中：剝殼機研磨體裝載量，t； 剝殼機(倉)有效容積，；剝殼機(倉)有效容積，；剝殼機(倉)有效長度，；剝殼機研磨體填充率，%；研磨體容積密度，。鋼棒的容積密度一般為4.564.85。.由于，代入式(3-9)得：所以，研磨體的裝載量為。3.2.3 剝殼機的功率由上面的計算可知:,代入公式：(3-10)剝殼機運轉時所需功率，其中一部分用于提升研磨體和物料至一定高度，并使之具有一定速度拋射出去，按拋物線軌跡下落，進行沖擊擊碎物料；另一部分則是克服機械摩擦阻力，如剝殼機中空軸在主軸承中的摩擦，傳動裝置中的摩擦等消耗的功率，可用機械效率來考慮，則剝殼機所需功率為：(3

34、-11)式中：中心傳動剝殼機，；剝殼機的裝載量，；提升研磨體和物料的功率，。由于,代入式得：。磨機配套電動機功率計算如下：(3-12)式中:與磨機結構、傳動效率有關的系數(shù)，見表3-1；電動機儲備系數(shù)，在1.01.1間選取。表3-2 與磨機結構、傳動效率有關的系數(shù)磨機形式干法磨中卸磨邊緣傳動1.31.4中心傳動1.251.353.3 剝殼機生產(chǎn)能力的計算影響剝殼機生產(chǎn)能力的因素很多，例如物料性質(zhì)、入磨物料粒度、要求產(chǎn)品細度、加料均勻程度和磨機裝填程度等。另外還與剝殼機的結構形式有關，例如剝殼機筒體長度和直徑、倉數(shù)、各倉長度的比值、隔倉板的形式和有效斷面大小、研磨體種類以與襯板形狀等。還有新工藝和

35、新技術的采用，也是提高剝殼機生產(chǎn)能力的有效措施。上述各因素都會影響剝殼機的生產(chǎn)能力，至今還沒有一個能將這些因素全部包括在的計算公式，確切的數(shù)據(jù)必須通過生產(chǎn)實踐才能確定?，F(xiàn)將一般常用公式介紹如下：(3-13)式中：剝殼機的生產(chǎn)能力，；剝殼機筒體的有效容積，；筒體的有效徑，；剝殼機單位功率單位時間的產(chǎn)量，。通過查水泥生產(chǎn)粉碎過程設備書表7-1得：，代入公式(3-13)得： 所以，該剝殼機的生產(chǎn)能力。第4章 剝殼機的結構設計通過以上的參數(shù)設計，確定了剝殼機的功率、轉速、裝載量等參數(shù)，從而可以用來選擇電動機、減速器、聯(lián)軸器等零部件。再依據(jù)第二章的總體設計，進行剝殼機具體的每個結構設計，包括：回轉部分、

36、支承裝置、進料裝置、出料裝置和傳動裝置，其總裝圖如圖4-1所示。圖4-1 剝殼機的總裝圖1電動機；2聯(lián)軸器；3減速器；4聯(lián)軸器；5出料部；6托輪支承部；7筒體部；8主軸承部；9進料部4.1 回轉部分的設計回轉部分部分主要包括：筒體、磨頭、襯板、等零部件，由于第三章已經(jīng)把主要的參數(shù)計算完了，下面就可以確定回轉部分零部件的具體的結構尺寸，其部裝圖如圖4-2所示，下面對剝殼機回轉部分的主要零部件進行結構設計。圖4-2 1.5x2m廢棄混凝土剝殼機的回轉部分1軸；2墊板；3磨尾法蘭；4筒體；5襯板部；6人孔蓋；7磨頭4.1.1 筒體的結構設計筒體是剝殼機的主體，是剝殼機主要工作部件之一，物料是在筒體被

37、研磨體沖擊和研磨而磨成細粉的。1. 筒體材料的選擇筒體工作時，除受研磨體的靜載荷作用外，還受到研磨體的沖擊作用。筒體是薄壁圓筒，承受交變重載荷，并長期低速連續(xù)運轉。筒體屬于不更換的零件，要保證工作中安全可靠，并長期連續(xù)使用，所以要求制造筒體的金屬材料的強度要高，塑性要好，且應具有一定的抗沖擊性能。筒體是由鋼板卷制焊接而成的，要求可焊性要好。因此，一般用于制造筒體的材料是普通結構鋼板，它的強度、塑性、可焊性都能滿足這些要求。還可選用鍋爐鋼板20g和20號優(yōu)質(zhì)結構鋼。由于我國低合金高強度剛的迅速發(fā)展，近年來新設計的大型剝殼機的筒體多采用鋼板制造，其彈性強度極限比約高50%，耐蝕能力也比高50%，沖

38、擊韌性比高。而且還具有良好的切削加工性、可焊性、耐磨性和耐疲勞性。所以，采用作為制造筒體材料。2. 筒體的制造加工筒體是薄壁圓筒，筒體上開有人孔和螺栓孔。在制造中關鍵是保證它的圓度和焊接質(zhì)量。在排列筒體鋼板時，應充分利用鋼板尺寸，力求降低邊、角料的消耗，但要把預留邊余量和卷板咬入與退出所需尺寸計算在。根據(jù)卷板設備的能力，應盡可能選用大尺寸鋼板，力求使筒體上的縱環(huán)焊縫最少，這樣既省工又省料。同時對長徑比較大的剝殼機筒體，在其中有焊縫時，可按照等強度原理，把中部鋼板適當當選厚些，因焊縫附近有較大的應力集中的影響，同時也便于螺栓的固定。3. 筒體重量的計算筒體材料采用，其材料的密度為。鋼板按厚度分為

39、：薄鋼板(最薄0.2mm)、厚鋼板4060mm和特厚鋼板60115mm，我所設計的筒體，采用的鋼板厚度是25mm。由公式： (4-1)式中：筒體的有效徑，mm；筒體壁厚，mm；筒體每米長的自重，；由于，代入公式(4-1)得：所以，可得筒體的重量為：。4.磨門與人孔的設計筒體上每一倉應該開設一個人孔，其作用是檢修和更換磨體的各種易損件；停機檢查剝殼機的操作情況等。筒體上的人孔應開在各倉的中部位置，這樣便于裝卸研磨體和襯板。但有時由于結構的限制，不便與在筒體中間開設磨門，也可以在離筒體中間較近的地方開設磨門。本設計把磨門放在離進料端蓋584mm處，為了使零件和人能自由進出筒體，便于檢修并保證筒體強

40、度，故要求筒體人孔尺寸要合適。我選擇開設的人孔長530mm、寬400mm，人孔的形狀為矩形，并與筒體縱軸線平行，這樣筒體的橫斷面積削弱得很少。人孔的補強措施：一種是用帶法蘭的鑄鋼框式結構鉚固在人孔上，鉚釘孔距人孔較遠，應力集中影響較小。磨門蓋多采用外蓋式。另一種是在人孔處補強一層鋼板，然后一同開設人孔，適用于提式人孔蓋。本設計采用的是外蓋式磨門，人孔處補強一層鋼板，和焊接在筒體上的凸臺配合，并采用螺栓連接。磨門是封閉人孔的，要求裝卸方便、固定牢靠。我采用的磨門是外蓋式，其形狀如圖4-3所示，外蓋式人孔沿周圍的筒體襯板懸出人孔1112mm，即使磨門蓋板與襯板懸出部分不接觸，對襯板強度也無影響。一

41、般只需拆下磨門就可以檢修和裝卸研磨體，必要時可將人孔周圍襯板拆去。圖4-3 磨門得結構4.1.2 磨頭的結構設計磨頭由端蓋和中空軸兩部分組成，它是剝殼機的主要零件之一，承受整個剝殼機的動載荷，使用中要求長期安全可靠，所以再設計中應該考慮是不更換的零件。磨頭的結構形式有兩種：一種是端蓋與中空軸鑄成一整體式，這種形式結構簡單，安裝較方便，適用于中小型剝殼機。對于較大直徑的剝殼機，易產(chǎn)生鑄造缺陷，因磨頭端蓋占有較大的平展面積且又較薄，即使采用較多的澆冒口澆鑄，其冷卻收縮也是不均勻的，從而使中空軸與端蓋的過渡曲面產(chǎn)生較大的應力和組織疏松，這種缺陷有時在切削加工到一定程度才會發(fā)現(xiàn)，造成不應有的返工浪費，

42、有時這種缺陷處于隱蔽狀態(tài)，不能與時發(fā)現(xiàn)，由于該部位在剝殼機運轉時，承受著交變應力，并且有較大的應力集中，在運轉一段時間后便產(chǎn)生斷裂，這時造成的損失就更大；另一種磨頭是將端蓋和中空軸分成兩部分再組合在一起，把端蓋和中空軸分別鑄造，加工后用螺栓組裝到一起，這種結構，避免了上述的鑄造缺陷。這樣雖可解決一些問題，但在原材料消耗和加工工作量上都比較多，并增加了安裝工作量。目前多采用端蓋和中空軸分成兩部分制造再焊接在一起，焊接端蓋時，其鋼板厚度一般為筒體鋼板厚度的1.52.5倍，且焊接端蓋的焊縫不宜與筒體焊縫重合，也要避免與筒體上襯板螺栓孔重合。從“等強度”觀點出發(fā)，端蓋也應設置中部增強板，其厚度在滿足強

43、度和結構需要的原則下，盡量使端蓋鋼板厚度減小。筒體兩端的法蘭止口圓與磨頭要同心，端蓋與筒體結合面要精加工，兩端法蘭止口要彼此平行，并與筒體縱向中心線垂直。磨頭和法蘭螺栓孔要精確重合，并有不少于15%的絞孔螺栓起定位作用。螺栓要用一種牌號的鋼制造，螺栓要均勻擰緊，若達不到上述要求，則在磨機運轉中可能發(fā)生螺栓斷裂，引起停車事故。圖4-4 磨頭的結構形式本設計選用的是鋼板焊接端蓋，中空軸與端蓋止口圓用螺栓連接。其結構如圖4-4所示。本設計的剝殼機的中空軸采用ZG270500，而有的剝殼機因受力較小，考慮到成本和取材容易，也可采用鑄鐵或球墨鑄鐵。其優(yōu)點是機件制造工藝程序簡單，切削加工程序和切削加工面較

44、少，原材料消耗少，端蓋質(zhì)量可得到保證，不存在鑄件的鑄造缺陷。端蓋與筒體焊接在一起，連接牢靠省工，避免了要求較高的螺栓或鉚釘連接。4.1.3 中空軸的結構設計中空軸的結構和相關尺寸如圖4-5所示：圖4-5 中空軸的結構與相關尺寸中空軸軸頸部位的直徑，根據(jù)剝殼機筒體研磨體的最大裝載量來確定必須滿足研磨體不能進入中空軸的要求。一般水泥磨=0.300.36，取=(0.30.4)D(筒體規(guī)格尺寸)；已知，則=450600mm，取。中空軸軸頸寬，根據(jù)支座反力、主軸承的許用壓力和軸瓦包角，通過計算確定： (4-2)其中：，一般多取，是為了保持主軸瓦有必要的穩(wěn)定性和油膜的形成。取進料中空軸，初定中空軸徑； (

45、4-3)其中：中空軸的軸肩直徑，；，取。由主軸承中心至法蘭端面的距離，取4.1.4 襯板的結構設計1. 襯板的作用襯板的作用是保護筒體使其免受研磨體和物料的直接沖擊和研磨，同時也可調(diào)整研磨體的運動狀態(tài)。倉里可以裝有提升能力強的襯板，以增強沖擊能量，也可以裝有波紋或平襯板，以增強研磨作用。2. 襯板的材料剝殼機的襯板大多數(shù)用金屬材料制造，也有用非金屬材料制造。由于各倉研磨體運動狀態(tài)不同，為適應這種工作狀態(tài)的要求，制造各倉襯板材料就不同。由于設計的剝殼機只有一個倉，且主要以粉碎為主，所以我選用高錳鋼()作為襯板的材料。它具有一定的抗沖擊韌性，并且在受到一定的沖擊時，它的表面產(chǎn)生冷作硬化，表面變得堅

46、硬耐磨，一般硬度在，韌性相當高，沖擊值可達到。在使用中，一般壽命在50006000h。3. 襯板的種類 襯板的種類按工作表面形狀分類，有以下幾種類型： 平襯板 工作表面平整或鑄有花紋的襯板均稱為平襯板。它對研磨體的摩擦力小，研磨體在它上面產(chǎn)生的滑動現(xiàn)象較大，對物料的研磨作用強，通常多與波紋襯板配合用于細磨倉。 壓條襯板 壓條襯板是由壓條和平襯板組成。壓條上有螺栓，通過壓條將平襯板固定在筒體壁上。壓條高出襯板，可增大對研磨體的提升作用，使研磨體具有較大的沖擊能量。適用于一倉，特別是入磨物料粒度大的一倉。 階梯襯板 它的工作表面呈一傾角，安裝后出現(xiàn)很多階梯，可以加大對研磨體的推力。對同一層鋼球的提

47、升高度均勻一致，襯板表面磨損均勻，即磨損后表面形狀改變不明顯。適用于管磨機的一倉。 波形襯板 使凸棱平緩化就形成了波形襯板。對于一個波節(jié)，上升部分對提升研磨體是很有效的，而下降部分卻有些不利的作用。這種襯板帶球能力較凸襯板顯著減少。實際上可使研磨體產(chǎn)生一些滑動，但能避免將某些研磨體拋起過高的不良現(xiàn)象。這一特點比較適合于棒磨機，因為在棒倉必須注意防止過大的沖擊力而損傷襯板。 小波紋襯板 小波紋襯板具有較小的波峰和節(jié)距，提升系數(shù)小，開有錐形孔，適用于細磨倉。 端蓋襯板 襯板表面是光滑的，用螺栓固定在磨機端蓋上，以保護端蓋免受研磨體和物料的磨損。 凸棱襯板 它是平襯板上鑄成斷面為半圓形 或梯形的凸棱

48、。凸棱的作用與壓條一樣，其結構參數(shù)與壓條襯板相仿。由于凸棱和平襯板是一個整體，當凸棱磨損后需更換時，平襯板部分也隨之報廢。通過以上分析，由于本設計的研磨體為鋼棒，所以我選用波形襯板。本設計采用的襯板有整塊波形襯板和半塊波形襯板，其形狀如下面的圖所示。圖4-6 波形襯板圖4-7 半塊波形襯板 4.襯板的規(guī)格、排列與固定確定襯板的規(guī)格時，應考慮到便于搬運、裝卸和進出磨門。近年來，磨機襯板尺寸已統(tǒng)一，它的寬度為314mm，整塊襯板長度為500mm，半塊襯板長為250mm，襯板的發(fā)展趨勢是規(guī)格愈來愈小，今后可能發(fā)展為現(xiàn)在襯板的一半左右。本設計選用襯板有整塊和半塊，其尺寸為上面所述的尺寸。襯板厚度選用4

49、0mm，襯板重量在600N以下為宜。圖4-8 襯板鋪設圖 襯板排列如圖4-8所示，環(huán)向縫隙不能貫通，要相互交錯，以防止研磨體殘骸與物料對筒體的沖刷作用。為此襯板分為整塊和半塊兩種?？紤]到襯板的整形誤差，襯板四周都應留間隙，本設計襯板四周間隙取為5mm。 (4-4)其中：筒體壁的展開的長度，；筒體徑，；塊 (4-5)塊 (4-6)襯板的固定有用螺栓連接和鑲砌兩種方式，粗磨襯板一般用螺栓固定。螺栓有圓頭、方頭和橢圓頭多種。安裝襯板時，要使襯板緊緊貼在筒體壁上，不得有空隙存在。為了防止料漿或料粉進入沖刷筒體，應在襯板與筒體間裝設有襯墊，為了防止料漿順螺栓孔流出，配有帶錐形面的墊圈。本設計采用螺栓連接

50、，其形狀如圖4-9所示：圖4-9 金屬襯板的固定方式4.1.5 筒體上卸料孔的設計由于本設計采用的是邊緣卸料，需要在襯板和筒體上開設孔來卸料。設計時，應當在保證筒體和襯板有足夠的機械強度條件下，應盡可能多開些孔。干法磨的通孔率不小于7%9%。本設計開孔如圖4-10所示，其長為200mm，寬為35mm，由于襯板環(huán)向有14塊，一個襯板上可以開出兩個孔，所以可以開28個孔。圖4-10 卸料孔 (4-7)式中：筒體規(guī)格的半徑，；剝殼機的通孔率，； 通過以上計算，剝殼機的通孔率滿足干法磨的通孔率不小于7%9%的要求，即在筒體上開設28個孔滿足要求，而且對筒體削弱也很小。4.1.6 磨尾的結構設計 1.

51、磨尾法蘭的設計由于本設計采用的周邊卸料，不需要在磨尾出料，所以磨尾用一個法蘭來和筒體連接，就可以達到要求。由公式： (4-8) 其中：法蘭外徑，；由4-8可得：通過以上計算，可取。法蘭厚度，一般不應小于端蓋法蘭部位的厚度，。螺栓孔直徑，由螺栓直徑?jīng)Q定，應使通過以上計算，可取。 (4-9)其中：螺栓分布圓直徑，；由公式4-9可得：，通過以上計算，可取。本設計的法蘭材料采用ZG270500，對本設計其強度與其壽命能夠達到所需要的要求。通過以上計算可以得到法蘭的形狀和尺寸如下圖4-11所示，它通過螺栓與筒體上的法蘭連接，螺栓連接固定的優(yōu)點是抗沖擊，耐振動，比較可靠。但要求磨尾法蘭與筒體法蘭螺栓孔要精

52、確重合，并有不少于的絞孔螺栓起定位作用。螺栓要用一種牌號的鋼制造，螺栓要均勻擰緊，若達不到要求，則在剝殼機運轉中可能發(fā)生螺栓斷裂，引起事故。圖4-11 法蘭的結構形式2. 磨尾軸的設計 本設計采用中心傳動周邊卸料，直接通過軸和磨尾法蘭通過螺栓進行連接。進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體受載與應力情況，采取相應的計算方法，并恰當?shù)剡x取許用應力。對于本設計的軸只承受扭矩，即該軸為傳動軸，應按扭轉強度條件計算。按扭轉強度條件計算這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩時，則用降低許用扭轉切應力的辦法予以考慮。在做軸的結構設計時，通常用這種方法初步估算軸徑。軸的扭轉條件為：

53、(4-10)式中：扭轉切應力，；軸所受的扭矩，；軸的抗扭截面系數(shù)，；軸的轉速，；軸傳遞的功率，；計算截面處軸的直徑，；許用扭轉切應力，；表4-1 軸常用幾種材料的與值軸的材料Q235-A、20Q275、354540Cr152520352545355514912613511212610311297由上式可得軸的直徑： (4-11)式中，由于軸采用45鋼，查表4-1得：=126；傳到此處的功率為：傳到此處的轉速，把以上數(shù)值代入4-11可得：應當指出，當軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。對于軸徑的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大；有兩個鍵槽時，應增大。對于軸徑的軸，有一個鍵槽時，軸

54、徑增大；有兩個鍵槽時，應增大。然后將軸徑圓整為標準軸徑。應當注意，這樣求出來的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。通過以上的計算，取軸徑，能夠滿足以上扭轉強度要求。然后根據(jù)所計算的尺寸畫出結構圖如圖4-12所示。圖4-12 軸的結構設計磨尾軸通過一個墊板與磨尾法蘭用螺栓連接，墊板應該根據(jù)軸的尺寸進行設計。由于墊板只是為了便于定位，可以用薄鋼板，其結構如圖4-13所示。圖4-13 墊板的結構設計4.2 支承裝置的結構設計剝殼機的支撐裝置要承受整個回轉部分、研磨體和物料在運動中或靜止狀態(tài)時的載荷。剝殼機的軸承是決定安全生產(chǎn)、維護簡便和節(jié)省能量的主要部分之一。磨機的支承裝置可分為下述形式：主

55、軸承主軸承支承、滑履支撐和托輪支承。一般磨機主軸承支承有滾動軸承和滑動軸承兩種。滾動軸承應用于小型磨機上是可以的，而大型磨機不采用滾動軸承的原因是其單件加工費用高，與軸承配合部分加工精度要求高，滾動軸承的安裝維修較困難，并且滾動軸承的使用壽命有限，且要求有過濾和冷卻用的循環(huán)供油系統(tǒng)。因此，一般較大的磨機不采用這種軸承而采用滑動軸承。綜上所述，本設計的剝殼機采用一端主軸承支承，主軸承采用滑動軸承，這樣可以使與其配合部分加工精度要求不高，而且還可以自動調(diào)心；另一端采用托輪支承，托輪軸承采用有調(diào)心作用的，當筒體彎曲變形時，可以自動進行調(diào)節(jié)。4.2.1 主軸承的結構設計1. 主軸承的結構總述 剝殼機主軸承的結構特點一是主軸承尺寸大、重量重、承受重載。剝殼機是以中空軸支承于主軸承上，由于物料是由中空軸出入剝殼機，所以中空軸的外徑和主軸承軸瓦直徑都比較大。二是采用自位調(diào)心球軸承，以保證剝殼機的直線度。主軸承是由軸瓦、軸承底座、軸承蓋、潤滑和冷卻系統(tǒng)所組成。軸瓦底座面呈球面形，裝在軸承底座的凹球面上。瓦襯一般多用鉛基和錫基軸承合金(巴氏合金)澆注而成。主軸承分固定式和活動式兩種形式。活動式主軸承只適用于剝殼