650对辊式压球机说明书解析

单位代码02学号分类号TH6密级毕业设计说明书650型对辊式压球机设计院（系）名称工学院机械系专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师2014年5月15日1绪论1.1压球机的重要性我国每年仅以燃烧方式消耗的煤炭就达11亿吨，占煤炭年总产量的80%左右。

在一次能源消费构成中，煤约占75%，而其中全国的工业锅炉（约42万台）、工业窑炉（16万座）年耗煤量就达4亿吨，占直接燃烧方式耗煤量的1/3还多。

以上数据表面，煤炭是中国一次能源的支柱。

据有关资料介绍，我国一次能源的资源结构中，煤炭与石油、天然气、水电及核电等相比，在数量上占绝对优势，将探明的一次能源保有储量折算为煤计，煤炭占90%以上。

原煤不经过入洗而直接用于燃烧，不仅浪费能源，而且产生大量的煤烟和温室气体的排放发。

采用清洁煤技术，是提高煤炭利用效率和减少污染的最佳选择。

工业型煤成套技术就是其中一种比较成熟的方法,通过添加助剂对粉煤进行混捏成型,用作工业锅炉和窑炉的燃料,与直接燃烧散煤相比,烟尘排放量可减少60%,SO2排放量可减少50%。

压球机主要用于有色和黑色金属矿粉的制球造块，直接进炉冶炼，提高附加值。

凡是冶金行业废料，辅料需上炉的，都需要压球机来完成。

凡是冶金行业废料，辅料需上炉的，都需要压球机来完成。

比如：除尘灰、池泥、氧化皮、钢渣、铁精粉、铝灰粉、硅锰矿粉，等等。

可将各种粉料（如镁砂、铝矾土、白云石、铁粉等）通过强制增压，预压螺旋精密加工、制成密度较大的球坯，被广泛应用于冶金、化工、煤炭及耐火材料等行业。

经压球机制作成型后的物料，节能环保，便于运输，提高了对废料的利用率，具有良好的经济效益和社会效益。

1.2压球机的发展现状国外型煤早已有成熟的技术，联合国能源组织把型煤视为节能减污的有效途径予以推广。

70年代石油危机后，型煤科研工作进一步得到重视，1969~1980年型煤发明专利每年为13项，1980~1983年增加到每年70多项。

1989年亚太经互会在菲律宾召开了主题为“型煤开发与环境效益”的煤炭利用专家会议。

1992年联合国召开了大气污染、促进经济发展的终于途径。

中国目前在工业上得到普遍应用的型煤主要是通过机制冷压一次成型的型煤。

成型设备有对辊成型机和挤出机。

成型压力较低,一般在25 MPa左右。

型煤的形状大部分为扁圆形,也有方形、枕形、棒形等。

其显著的特征是呈饼状或柱状,三维方向的尺寸至少有一个相差较大,而且尺寸单一。

所制型煤密度较高,表面比较光洁,具有比较高的强度。

生产型煤所用的粘结剂有无机质(如石灰、粘土、水泥、膨润土等)和有机质(腐植酸盐、纸浆废液、淀粉等)及两者结合起来的复合粘结剂。

从研究方向来看,目前国内型煤对所使用的粘结剂更侧重于开发免烘干工艺,即可使制成的型煤具有理想的冷态强度和防水性能的粘结剂。

型煤的生产设备则有向引进高压成型设备的方向和推广国内研制的低压炉前成型设备方向并举的发展趋势。

以期能够降低成本,提高质量,加快型煤产业化进程。

成本高于原煤,再加上型煤生产要消耗一定的人力及电能,型煤生产厂家也要获取一定的利润,致使锅炉型煤的售价一般比可代替煤种高出数十元。

当型煤所带来的经济效益不能弥补用户购置型煤的价差时,在市场经济条件下,即使采用其他强制办法,也很难形成市场。

这正是中国工业锅炉型煤夭折,又转向推广锅炉型煤在炉前即制即用的所谓“炉前成型”方法的根本原因。

工业锅炉型煤炉前成型技术,从本质上讲是增加了锅炉的辅机。

是锅炉节能技术改造的一部分。

其减少环境污染效果甚差。

按照有关厂家提供的价格资料分析,在中国煤炭资源价格偏低的条件下,由于设备运行状态或改变所用的煤质不同,所增加的这一部分投资回收期限大约在几个月至几年。

根据对用户的调查分析,多数认为这种炉前成型方法不适应中国大量的用户锅炉单台容量小、按季节运行或间歇式运行的要求。

1.3压球机在工业中的作用我国工业型煤的生产工艺主要采用粉煤添加粘结剂低压成型,以往的研究主要集中在成型工艺和粘结剂方面,对成型机械的研究开发甚少。

事实上,成型机械是型煤生产的关键设备, 国内大部分型煤厂采用有粘结剂的低压成型, 其工艺过程主要包括原煤的粉碎、配料,粘结剂、固硫剂等助剂的添加,混捏与成型,型煤烘干等,工艺冗长。

再加上用电和设备的折旧、添加剂及人员工资,导致型煤的生产成本偏高,最终型煤价格与块煤相差无几,从而使型煤用户在经济上承受起来较为困难。

所以本论文就是设计高压的成型机械，这样可以少用甚至不用粘结剂。

1.4压球机设备构造及构造的具体分析1.4.1压球机的三大系统1、给料部分，主要是实现定量给料来保证物料均匀进入对辊间。

螺旋送料装置由电磁调速电机驱动，经皮带轮、蜗杆减速器转动，将被压物料强制压入主进料口。

由于电磁调速电机恒矩特性，当螺旋送料机的压料量与主机所需物料量相等时，可以保持恒定的供料压力使球团质量稳定。

如供料量过大，则送料装置的电过载;供料量过小则不成球。

因此熟练的操作技是保证压球正常工作的重要条件。

2、传动部分，主传动系统为：电动机--三角形带---减速机---开式齿轮---轧辊。

主机由电磁调速电机提供动力，经皮带轮、圆柱齿轮减速机，通过棒销联轴器传至主动轴。

主动轴与被动轴通过开式齿轮保证同步运行。

被动轴承座后边装有液压装置。

液压保护装置是由液压泵将高压油打入液压缸，使活塞产生轴向位移。

活塞杆的前接头顶在轴承座上以满足生产压力要求。

3、成型部分，主要指主机部分，核心部分是轧辊。

当两压辊之间进料过多或进入金属块时，液压缸活塞杆受压过载，液压泵会停机、蓄能器对压力变化起缓冲作用、溢流阀开启回油、活塞杆移位使压辊间缝隙加大从而使硬物通过压辊，系统压恢复正常，可以保护压辊不损坏。

本机可以根据压球密度的要求调整压力，生产机动灵活。

1.4.2 压球机的工作过程1、固体常能或多或少地把周围介质中的物质吸附向自由表面。

颗料越小其比表面积越大，表面自由焓越高，颗粒间的作用力越大，内力越强，表现出粉状物料具有粘结性。

湘潭电化(002125)旗下的湘潭锰矿公司的锰粉矿物料中电炉收尘灰含量大约在2 0 ％左右使物料的粘结性很大，加之物料在混碾过程中加入了适量的粘结剂使物料粘结性有所提高。

因此物料较易产生挂壁现象。

物料在重力及冲力的作用下，使物料颗粒间形成剪力，并不断增加，当剪力超过料拱屈服强度时拱层出现崩塌，剪力减小拱层在稳定，剪力再积累，这样不断循环，所以这种物料的流动是不稳定的。

2、当物料从溜槽转人中转料仓后，主要靠自重和预压螺旋强制喂料送人对辊。

因预压螺旋安装在对辊中心线正上方且预压螺旋喂料为送料的主要方式。

所以在对辊中心线方向上的物料受到来自预压螺旋的强制外力，在外力作用下物料的化学成分及胶结物性质不会发生变化，但微结构会产生显著的变化。

随着外力冲压能量的不断增加，物料颗粒移动，使物料的结构发生了渐变，微结构由原来的粒状架空结构为主转变为粒状镶嵌结构为主，由疏松变为紧密，使物料颗粒处于密实的状态。

物料颗粒的微结构由粒状架空结构变成粒状镶嵌结构，接触关系由点接触变成面接触，小孔隙的增加，使得物料的干密度(单位体积中固体颗粒部分的质量)增加。

而在仓壁两边的物料主要是靠自重流人料口，很少或没有受到外力挤压所以微结构基本上没有发生变化，且干密度较小，这样就必然会导致物料密度分布不均匀，压制出质量和密度不均匀的小球。

3、物料从料仓进人对辊。

首先进人咬入区，在这个区域内，由于物料粒子的重新排列或聚合而使物料空隙率有所减少。

随着对辊的转动，物料在两对辊之间所占有的空间逐渐减少，则成型压力逐渐增高并达到最大值，在这个区域内，物料粒子之间的相对运动大大降低，且粒子发生了弹性变形和塑性变形。

随后成型压力慢慢减小，物料由压缩状态转变为弹性回复状态。

2基本参数的确定2.1电动机的选择2.1.1选择电动机的类型和结构形式按工作条件和要求，选用一般用途的y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。

2.1.2选择电动机的容量辊子转速 n=13r/min辊面切相线压力 f=3kN/cm辊子宽度 b=350mm辊子速度v=r*ω=d*π*n/（60*1000）=0.44m/s工作部分的功率p=f*b*v=3*35*0.44=46.2kw电动机的功率p0=p/η，其中η是从电动机到辊论主轴之间的传动装置总效率η=η1*η2*η3*η4*η4*η5根据《机械设计课程设计手册》表1-7得：η1=0.96 是带轮的传动效率η2=0.96 是减速器的传动效率η3=0.99 是联轴器的传动效率η4=0.98 是轴承的传动效率η5=0.97 是齿轮的传动效率η=η1*η2*η3*η4*η4*η5=0.849965985电动机的功率p0=p/η=54.36kw选择电动机的功率pm≥p0，根据《机械设计课程设计手册》所以选择Y280M-6电动机。

其同步转速是1000r/min，满载转速是980r/min，额定功率为55KW。

2.2传动方案的确定压球机的工作环境不好，工作状况不稳定，维修也不是很方便。

所以在设计过程中应使整机在保证工艺性能指标的前提下尽量提高使用寿命，简化结构，减少故障点，最大限度的降低维修量。

其传动简图如图2所示。

整机结构大致分为:电动机、带传动、减速器、联轴器、工作辊、同步齿轮等。

图2.1传动系统简图2.3传动比的计算及分配总的传动比i=Nm/n=980/13=75，因为所选的减速器是标准减速器，并且带轮不宜承受很大的传动比，所以减速器选择时应该选择i减≤75的,根据<<机械设计手册>>第五版成大先主编,初步选择zsy系列的减速器,传动比i减=71,根据n=1000r/min和传动比i=71及功率p≥ 54.36,可以选择zsy315-71-Ⅱ的减速器,由此可知,带轮的减速比为i带=i/i减=1.056。

3 v带带轮设计3.1设计功率由《机械设计》知道Pd=ka*p=1.2*55=66kw，其中p为传递功率，ka是工况系数，有《机械设计》》表8-2要选择ka=1.23.2选定带型根据pd和n1由《机械设计》第八版图8-11选取普通v带d带型3.3传动比由《机械设计》知道i=n1/n2=dp1/dp2若计入滑动率由《机械设计》知道i=n1/n2= dp2/{（1-ε）dp1}n2是大带轮转速，dp1是小带轮的节圆直径，dp2是大带轮的节圆直径，ε是弹性滑动率，ε通常取0.01-0.02，通常带轮的节圆直径可视为基准直径。

3.4小带轮的基准直径Dd1按《机械设计》表8-6和表8-8选定，为提高v带的寿命，宜选取较大的直径，这里选取355mm，3.5大带轮的基准直径由Dd2=i*dd1（1-ε），且dd2应按《机械设计》表8-8选取标准值，可选取dd2=400mm。