2J550×3000双轴搅拌机设计

1立窑水泥企业的机立窑能否实现优质高产，在一定程度上取决于窑内的锻烧情况，预加水成球技术能改善烧成条件，提高熟料质量。

预加水成球是成球技术的一个重大突破，对改善料球质量、减少窑内阻力、提高熟料产量质量、降低烧成热耗等均有明显作用。

预加水成球的机理是：将化学成分合格的生料粉与粒径在1mm左右的煤按要求配比被调整定量后，与被控制定量后经离心压力式喷嘴雾化器雾化的、粒径约为100-500μ的雾化水同时进入搅拌机。

使料水在液固运动中得到充分的均化，并在较短的时间内使含水率达到12-14%。

经过约55-60s的机械搅拌，使之进一步均化、破团、湿润、渗透。

在湿润渗透的过程中，生料粉和水依靠粉体颗粒的表面能和水的表面张力、以及被逐渐激发出来的物料塑料力的综合作用条件下，自由结合为1-2mm 粒度的料水团状混合物，即松散的含水料团。

这就是搅拌积聚预加工的半成品。

随即将此半成品经倾斜下料管滑入装置有回转或往复运动式立刮刀和边刮刀的、具有全盘性成球功能的盘式成球机内。

入盘后一经滚动即形成1-2mm粒径的子球。

这些D r/min的倾斜、旋转、离心、大抛物运动中，主要依靠子球在盘转速为22.51exp1物料的塑性粘结力和部分渗出水的表面张力联合作用条件下相互粘连，而真正成为了球的第二个层次。

由于筛析效应的作用，当球径停止增长，最后在进料推力的作用被推出盘。

全部成球过程大约需要140-180s。

盘径小需要成球时间短，盘径大需要成球时间长。

预加水成球的工艺流程为：提升机→稳流仓→料位指示器→单（双）管螺旋喂料机→冲击式流量计→供水管及雾化器→双轴搅拌机→成球盘；生料在成球盘内制成成品球由皮带输送机送入机械立窑。

实现预加水成球技术的关键设备是双轴搅拌机。

其作用是将管式螺旋喂料机喂入的生料首先受水、浸润、渗透后，进行混合、搅拌而成为含水率均匀、粒径为1-2mm 的子球，供成球机成球用。

本课题来源于生产实践。

设计该双轴搅拌机有以下几项技术要求：1.必须结合生产实践；2.生产能力为Q = 30 t/h；3.进出料口的距离为3000 mm；4.叶片回转直径为550mm；5.结构紧凑，工作连续稳定；6.节能、高效、环保。

在杨晓红老师的指导下，首先进行方案论证。

通过讨论研究，最终确定了叶片的安装方法：在轴上钻有莫氏锥孔以及铣一方槽，先将叶片焊接在叶片杆上，然后再一起以一定角度焊接在一方垫片上，再将搅拌叶片装入莫氏锥孔中；传动装置整体放置出料口端；传动方式为：电机→皮带→ZQ减速机→十字滑块联轴器→直齿轮传动→双轴搅拌机；雾化器选用MP型离心压力喷嘴式雾化器。

然后根据分析的结果，开始对轴向力、径向力、扭矩以及功率等进行计算。

分析拟定传动装置的运动简图，分配各级传动比，进而进行传动零件的结构进行设计和强度校核。

然后对双轴搅拌机进行总体结构设计。

2J550型预加水双轴搅拌机改变了以往所成料球粒径大，料球耐压强度和孔隙率质量低的缺陷，并且机槽采用ω型，能防止搅拌死角，这样在维修时可以便于将损坏的轴吊起，省去拆叶片麻烦，检修空间增大，工作量减小，还可缩小两端轴孔直径，便于密封防漏。

本课题新颖实用，在技术上有较大改进，具有较强的竞争力，并且有很大的市场前景。

2 总体方案论证2.1 工作原理双轴搅拌机由两根搅拌轴，轴上按螺旋推进方向安装搅拌叶及搅拌槽组成的搅拌系统，为使原料达到成型的需要，在搅拌机入料端稍后处的上部，设有加水装置，使得物料形成较大的球状块料旋转时两轴的方向由内向外，将物料搅起，靠搅拌叶旋转时的推力(搅拌叶与搅拌轴轴线夹角为10-20度)形成物料流，螺旋向前推进，最后物料经漏料箱进入承接皮带，进入到下台处理设备中。

图2-1 双轴搅拌机结构示意1 轴承座；2 出料口；3 搅拌叶；4 搅拌轴；5 搅拌槽；6 齿轮座；7 联轴器；8 减速器；9 三角带轮；10 驱动电动机2.2 结构设计特点从结构上看，双轴搅拌机要较单轴搅拌机复杂，但它磨损小，搅拌质量好，生产率高，双轴搅拌机较之立轴式和单轴式搅拌机，具有明显的优越性。

双轴搅拌机优点总结如下:1. 搅拌机外形尺寸小、高度低、布置紧凑，装载运输便利，而且结构合理坚固，工作可靠性好；2. 搅拌机容量大，效率高。

与同容量自落式相比，搅拌时间可缩短一半以上，而且物料运动区域位于卸料门上方，卸料时间也比其他机型短，因而生产率高；3. 拌筒直径比同容量立轴式小一半，搅拌轴转速与立轴式基本相同，但叶片线速度要比立轴式小一半，因此叶片和衬板磨损小、使用寿命长，并且物料不易离析；4.物料运动区域相对集中于两轴之间，物料行程短，挤压作用充分，频次高，因而搅拌质量好。

2.2.1 外壳的设计形式传统的U型槽底容易出现搅拌死角，从而导致两轴负载过大以致断裂。

另外他们将两端墙板焊死在机壳上，这样就使得在轴或叶片受损维修时很不方便，工作量也相当大。

将双轴搅拌机槽底做成欧米嘎型（ω）,以防止搅拌死角。

两边再焊上钢板制成机槽，槽口两边焊有角钢用以固定机盖，槽机底部焊有支承垫用以支承槽体。

机槽两端墙板不是焊死在机壳上，而是通过螺栓与机壳联结，这样做的目的是为了在维修时便于将损坏的轴吊起，省去拆叶片麻烦，检修空间增大，工作量减小，还可缩小两端轴孔直径，便于密封防漏，如图2-2所示。

图2-2 搅拌槽壳体2.2.2 轴与叶片的安装方法的设计以前，大多在整个轴上都安装叶片，生料进口处叶片角度比较大，用以快速输送物料，但是我们发现这样搅拌叶片的磨损较大，靠进料口槽体端密封处漏灰严重，从而齿轮内进灰较多，加快了传动部件的磨损，影响生产效率。

因此，针对这些问题对轴的结构进行改造，即在轴的搅拌进口端焊接两螺旋叶片使粉料不断向前输送，减少槽体端部密封处的积料。

这样有利于防止打坏叶片、折断轴。

在搅拌轴上正确安装带有刀片的叶片，调整好了角度后，再将叶片安装在钻有莫氏锥度孔的轴上，如图2-3所示。

叶片在双轴上三个部位的安装角度是各不相同，叶片安装角度一般选用α=20度左右，双轴搅拌机叶片角度必须要与粘土可塑性相适应，双轴搅拌机工作分三个阶段：第一阶段是雾化水与原料的混合搅拌阶段；该阶段轴的长度为0.7m 左右（包括螺旋叶片轴段），安装的叶片数是8只，安装角度为25°，通过雾化喷水和机械翻动搅拌两个手段以达到液固均化的目的。

第二阶段是使含煤生料湿润的阶段，为使其能充分湿润，生料在这一阶段的运行速度应慢一些；该阶段轴的长度为1.5m左右，安装的叶片数是20个，安装角度为15°，其主要特征是机械搅拌。

第三阶段是形成球核的阶段；该阶段轴的长度为1.0m左右，安装的叶片数是12个，安装角度为20°，其中最后4只的安装角度是0°，其目的是为了挡料。

在调整叶片角度的同时，要注意叶片的转速，这两方面也是相互影响的，在确定转速时首先要确定物料在搅拌机内搅拌的时间，而搅拌时间又影响着形成球核的产量，因此搅拌时间、叶片角度、转速、湿润时间等之间要相互配合好，一般出搅拌机的球核直径为1-2mm 的占20%-75%较好。

其中每个叶片焊牢在叶片杆上，然后按照要求调整角度焊接在方垫片上。

经过这样的处理后，叶片在推动物料时就不会出现角度混乱，另外把搅拌轴头的轴肩R 适当调大，减小应力，防止应力集中，如图2-4所示。

2.2.3 传动机构的设计传动装置是双轴搅拌机工作过程中的关键。

设计的传动路线为电机→皮带→ZQ 减速机→联轴器→齿轮传动装置→搅拌轴。

将双轴搅拌机传动装置整体放置出料口端，使生料不能进入齿轮和轴承。

同时给两传动齿轮制作一个油池，用于齿轮的润滑，能减小磨损，提高使用寿命。

常用的减速机有三种型式，圆柱齿轮减速机、行星减速机和摆线针轮减速机。

其中采用圆柱齿轮减速机较合适，而采用行星减速机和摆线针轮减速机常会出现因搅拌机主轴起动时扭矩大，传动系统刚度不足，故障多，有漏油问题。

相对而言圆柱齿轮减速机传动稳定，噪音小，齿面接触稳定，在润滑保养良好的条件下，运转稳定。

2.2.4 密封装置的设计对密封装置的要求相当高，可采用双道压盖填料密封装置，填料采用橡胶石墨石棉盘根，两边采用压盖压紧，内压盖、外压盖和密封盖固定采用沉头螺栓紧固，见图2-5。

图2-4 叶片安装图图2-3 搅拌机工作简图图2-5 密封装置1 密封圈；2 压板1；3 密封盖；4 端面板；5 垫板；6 轴套2.2.5 雾化装置的设计水的雾化的好坏，是预加水成球的关键条件之一。

它通过雾化器来实现，雾化器设在搅拌机进料口的一端，其作用是担负着生料和水的第一道均匀混合工序的喷水任务，为下一道机械搅拌工序创造良好的均合基础，达到液固均化的目的。

为了保证雾化效果，必须对水压、水质、喷嘴及喷嘴布置有一定的要求：1.结构简单，制造方便，成本低，无特殊工艺装备，维修方便，使用寿命长；2.在低能量条件运行应保证足够的喷水能力,MP型>550kg/h,以利用于减少喷嘴组合数量,便于布置；3.水质要干净纯洁，尽量少含泥沙等杂质，以防喷嘴堵塞。

水质不好时需在水箱出水口增加过滤网，并定期清洗；4.喷嘴要有适宜的喷射角度，保持适宜的水量和良好的雾化效果，使布水均匀，直接喷向料层，不能喷向机壳再流向物料；喷嘴离料层距离保持300 mm左右，不能过近，否则，不能保证接触料层被水充分雾化。

由于喷嘴的布置形式直接影响搅拌效果和球核的质量,因此应注意：1.喷嘴在搅拌机中的布置原则应分布在进料口落料流及落料区，以实现操作点无粉尘污染；2.保证喷嘴至料面的垂直距离S≥300 mm，目的是使雾滴同生料粉接触，提高生料的湿润渗透性，否则影响成球的均匀性，并增加清理特大球的工作量；3.多嘴组合应用喷嘴能进一步提高液固均化程度，但多嘴数量要适当；4.喷嘴喷射方向及覆盖面必须在生料面区域内，不得喷射在机槽侧壁上，否则将造成机槽侧壁粘料严重，难以清理，并增加搅拌叶片的阻力，从而提高搅拌的功率消耗，同时也会造成局部生料过湿，影响成球质量。

综合各方面的条件，选用MP-Ⅰ型离心压力喷嘴式雾化器（见表2-1）比较合理，其主要特点有：加大了喷液能力，提高到了550 kg/h以上，雾化角为90°至120°，效果好，而且可减少喷嘴数量。

MP型喷嘴内衬中心有一冲水孔，出水口有4个月牙形分水刀，心部4个螺旋槽与垂线相交成45°至95°角；表2-1 MP-Ⅰ型雾化器规格参数3 预加水双轴搅拌机主要技术参数的计算3.1 生产能力的估算由于双轴搅拌机是以螺旋的形式推进的，所以可应用螺旋输送机的输送能力的机理来推导其搅拌机的估算公式。

螺旋输送机的生产能力计算公式如下： 4/·····602ϕρπn s D Q = (3-1) 其中 Q - 生产能力，t/h ；D - 螺旋回转直径，m ； s - 导程，m ；n - 搅拌轴转速，r/min ； ρ- 密度，t/3m ； ϕ- 填充系数。