126 X700涡旋式选粉机(转子部件)设计

1. 前言本课题是进行X700涡旋式选粉机转子部件设计及改造。

以往的选粉机结构 存在一些不是很合理的地方，且其选粉效率一直受到限制，不是很高。

通过本课 题的一些设计改进，以达到令人满意的效果 。

1.1 本课题的来源和技术要求：a.本课题的来源：在使用传统转子式选粉机的水泥企业的生产过程中，发现 了很多转子式选粉机的缺点和不足，选粉效率低功耗大满足不了现在的企业需 求。

本课题的设想是经过一些改造，改进其原本的缺点，提高效率，尽量满足水 泥企业的需要。

b.技术要求：所有结构及其零部件设计后考虑技术性、加工工艺性、经济性， 并保证安装、使用、经济方便。

要保证选粉机的运转平稳，节能高产。

1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路：a. 本课题解决的主要问题：首先原来的转子不能提供稳定的分级力场，不 能提供稳定的分级力，进料受力不均影响选粉效率影响产量。

原先的耐磨衬板成 本高，安装维修困难，且增大整机的重量给运输造成不便。

原先的转子式选粉机 涡旋效果不理想选粉效果不佳。

撒料盘易损坏，零件更换成本高且单件制作成本 较高。

原先的润滑方式费用高，操作不便。

b. 本课题的设计总体思路：减速器传动虽然易磨损，零件更换成本高，但 其传动比较平稳。

换成皮带传动，因为其传动比比较大，一级传动肯定是不行， 所以这里采用二级皮带传动，电机采用立式电机，并用焊接架支撑在顶盖上。

内 部改造部分： 首先采用笼型转子，提高分级力场的稳定性。

轴与轴套之间密封 采用油浴室润滑，降低费用操作方便。

撒料盘放在转子上部，增大物料下落过程 的选粉几率。

采用旋风筒增强选粉效果提高选粉效率。

1.3 预期的成果及其理论意义通过对选粉机转子部件的设计改造，可以有效地降低成本，提高生产时间利 用率，提高选粉效率，从而达到增加经济效益的目的。

2. 国内外发展状况及现状的介绍：以离心式选粉机旋风式选粉机O—sepa 选粉机发展到今天已经有了三代产品，选粉机为各自的代表，今天已经发展成多代选粉机优点的集合体。

2.1离心式选粉机的发展与改进第一代选粉机以离心式选粉机为代表，也称为普通空气选粉机。

主要原理是 借助于物料颗粒在气流中， 由于上升气流的浮力、 相对运动的气体阻力、 离心力、 重力之间的平衡使大小不同的颗粒产生不同的等速运动而使颗粒分级。

该机的特 点是将空气选粉机、 循环空气风机以及从空气中分选细粉的旋风筒组合成一个单 机系统。

缺点是a．循环气流中粉尘多，致使选粉区的实际物料浓度大为增加，加大了颗粒 沉降的干扰；b．选粉区内存在着风速梯度，使分离粒径不均匀。

高风速处会把过粗的颗 粒带出混入细粉中；c．边壁效应使细小颗粒随粗颗粒一起碰撞而降落。

严重影响分离效率和提 高磨机循环负荷率。

许多厂家根据子自身需要对离心式选粉机进行了改进选粉机的入料方式不 变进入选粉机的物料在经过筛料盘的撒料以后,合格细粉在选粉机底部上来的循 环气流的带动下通过锥面笼形转子,向上进入粉流管,在循环气流的进一步带动下, 细粉沿 6 个旋风筒体的切线方向在旋风筒体的顶部进入旋风筒,然后,细粉在自身 重力以及部分向旋风筒底部下行的涡形气流的作用下,进入旋风筒底部的集粉箱, 集粉箱出来的合格细粉通过输送设备送入料库进入旋风筒组的循环气流以及部 分未沉降下去的细粉在风机的引力下从旋风筒头顶部沿管道进入风机,风机再把 粉气流送入选粉机内筒,被锥面笼形转子打下去的不合格粗粉,沿选粉内筒壁滑落, 从粗粉口流出。

改造后仍然存在问题：a．改造后,物料的湿度对选粉机的功率有一定影响。

b．改造后,风机风量的大小成为影响选粉机功效的最关键因素。

2.2 旋风式选粉机的发展与改进60 年代德国维达格公司推出了旋风式选粉机。

虽然其核心结构与离心式选 粉机没有根本变化，但由于减少了粉尘循环，选粉效率有所提高。

旋风式选粉机 这种选粉机的特点是空气在机内外循环。

用小旋风筒代替大直径外筒来收集细 粉，提高了料气分离的效率，使循环气流中的含尘浓度大为降低，克服了颗粒沉 降的干扰影响。

同时粗粉在降落过程中增加了二次选粉的机会。

这些措施较大地改善了选粉效果。

在结构方面亦可制成大规格以适应水泥设备大型配套的需要。

缺点是选粉区内分级力场不稳定，选粉效率不高。

因此很多厂家也对旋风式选粉机进行了改进a．拆除小风叶，在原小风叶盘上安装笼式转子b． 将主轴驱动电机改为调速电机(或采用变频调速)c．改造撒料盘，提高抛撒能力，使物料能比较均匀地分散于分级区内;在滴 流装置内腔加设约束内锥，以稳定分级区内的气体流场，并与环状进风的滴流装 置一起形成二次分选结构，增强二次分选的效果。

缺点是能耗较高。

2.3 转子式选粉机的发展与改进转子式选粉机是在旋风式选粉机的基础上发展起来的，它有着如下几个特 点：a．采用高抛撒能力的撒料盘，使物料在选粉机能得到均匀、充分的分散； 并在适当位置布置约束内锥，以稳定选粉室内的气体流场及增强二次选粉的效 果。

b．采用离心力场作为分级力场，结构上采用倒锥形笼式转子，可保证选粉 室内分级力场的强度均匀稳定、物料受分选几率均等，可保证选粉机具有较高的 分级精度与选粉效率。

c．主轴传动采用调速装置，分级力场强度可通过改变主轴转速灵活调节， 以控制产品细度及粒度分布，满足生产需要。

d．细粉分离与收集装置采用高效低阻旋风筒，并布置在主机周围形成一整 体，这样可有效地简化系统的工艺流程，减少占地面积，降低系统的一次性投资及装机容量。

1979 年日本小野田公司开发了 O－SEPA 选粉机，不仅保留了旋风式选粉机 外部循环的优点，而且采用笼式转子根本改变了选粉原理，从而大幅度提高了选 粉效率。

在此基础上不少公司推出了类似的笼式选粉机。

以O－SEPA选粉机为代 表的笼式选粉机称为高效选粉机，也有人称它为第三代选粉机。

O—sepa选粉机它是一种高效涡流型选粉机，不仅保留了旋风式选粉机外部 供风、循环气流高效分离、二次选粉等优点;而且应用平面螺旋气流选粉原理， 以笼式转子代替小风叶，气流通过导向叶片切线进入，在整个选粉区内气流稳定 均匀，从而消除了离心式选粉区内风速梯度、分离粒径趋于均匀和边壁效应。

颗 粒自上而下有多次分选机会，最后又经三次风再次分选，因此分选效果好，其产 量、动力消耗和水泥质量都有很大的改善。

虽然笼式高效选粉机以其卓越的性能 得到人们的肯定，但它结构复杂，加工制造费用较高，还要增加收集成品的高浓 度袋式收尘器，并且操作要求及管理要求也相应较高，因此，对于中小水泥企业 来说是一个困难的决策。

随着我国选粉技术的发展，对选粉机的结构进行了不断的改进和完善，对工艺 系统和磨内参数进行不断的优化， 使我国的O－Sepa选粉机无论在设备质量上还 是工艺性能上都可能与国外同类产品相媲美， 各项技术指标均达到了国际先进水 平，其增产节能效果明显，被大家共认为高效选粉机。

围绕着O－Sepa选粉机的 选粉原理和内部结构，国内外都推出了各种各样的高效选粉机，但大都以笼形转 子为核心，以平面涡流选粉原理为基础，因此，我们说高效选粉机，应该是以O －Sepa 为代表的以笼形转子为特征的一批高效选粉机。

在我国球磨机系统中常 见的有改进型O－Sepa选粉机、组合式选粉机和煤磨动态选粉机。

3. 总体方案论证分析了多代选粉机的各自优点本次设计的高效涡流选粉机有以下优点：a． 在进风口加装导风叶片，使得系统沿切向进风时在机体内产生稳定的涡 旋气流，提高选粉效率。

b． 转子改进成选粉效率更高的圆柱笼形转子，从而使单位时间的选粉效率 更高，单位产量能耗更低。

通过改变转子，可以形成更加稳定的分级力场，使转 子的分级功能更强，分级区内产生稳定的分级力，提高分级精度。

c． 改变进料口使得进料装置改成四点或多点进料。

使得物料分散更均匀， 更充分。

d． 采用高效低阻旋风筒，布置在主机周围，形成一个整体，有效地简化了 系统的工艺流程，减少了占地面积，降低了后续布袋除尘器的负荷和要求，降低 系统的一次性投资及装机容量。

减少循环负荷提高效率。

e． 改变撒料盘的形状使撒料盘的撒料能力更好，这样就更加有利于提高选 粉机的效率，以及它们之间的连接方式（将焊接方式改为用螺栓连接）,方便拆 卸，避免个别零件出现问题时，导致其他的不必要的拆卸而损坏 ，减少不必要 的浪费。

高效涡流选粉机具有众多优势：提高产量，降低能耗，提高质量，操作简单， 磨损及维修量都很小，能耗低等。

4．具体设计说明4.1 工艺参数：4.1.1 主要工艺尺寸选粉机内相关的工艺尺寸将影响选粉机的选粉性能。

不同类型的选粉机，为 适应不同的工艺要求，其各部分的相对尺寸比例也不相同。

但是由于选粉机调节 因素较多，灵活性较大，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。

根据产量Q=22­26t/h,Q=7.2D 2 由经验公式得 D /7.2 Q =1.7~3.6,根据生产实际应用选取选粉室直径为Φ2026mm, 旋风筒直径 d=0.438D=964mm.由经验比例得旋风筒直径 为Φ960。

选粉机转子和选粉室之间的距离需适中，过大或过小都将影响选粉效 率。

根据已使用的选粉机参数和考虑导风装置，转子的直径尺寸为Φ1026mm 。

撒料盘环状放置在转子上方宽度略大于进料口宽度尺寸定为132mm。

由于是涡旋 式加设导风装置，所以需加装环状密封装置，考虑出粉口大小密封环宽度定为 98mm 。

密封槽直径与密封环相配合。

4.1.2 所需功率依据离心式选粉机的经验公式 P=kD 2.4 =1.58X2.026 2.4 =18.5kw,故定电机功率为18.5kw.4.1.3 合宜转速依据公式nD=300-500得n=125~208选取n=180rpm,故主轴转速定为180rpm。

4.2 连接轴的结构设计4.2.1 a. 轴的材料及热处理由于设计是传递的功率不是太大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常 用材料45钢，调质处理。

b. 初估轴径按扭矩初估轴的直径，考虑到安装皮带轮仅受扭矩作用，查表取 C=110， 则3min n P C d = (4­1) 式中： C ——由轴承的材料和承载情况缩确定的常数；P ——轴的输出功率，KW ；n ——轴的转速，r/min.各参数值为 C0=110、P=18.5KW 、n=180r/min ，则3min n P C d = =51m （4­2）c. 结构设计a) 各段直径的确定 图4­1 轴轴1段的直径就是d 1 连接带轮， 故有键槽应增大5%­10%， d 1=65mm 。

轴 2段连接透盖与其内径最小直径相等取 d 2=70。

轴段3工艺段考虑轴承的拆卸仅 需略大于轴段2取d 3=78mm 。