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单齿辊破碎机设计与计算

发表时间:2020-09-23 15:31

  单齿辊破碎机设计与计算_机械/仪表_工程科技_专业资料。!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!! - 18 - 机械设计与制造 Machinery Design & Manufacture 文章编号: 1001- 39

  !!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!! - 18 - 机械设计与制造 Machinery Design & Manufacture 文章编号: 1001- 3997( 2008) 05- 0018- 02 单齿辊破碎机设计与计算 第5期 2008 年 5 月 魏永英( 北京太富力传动机器有限责任公司, 北京 101101) The de s ign a nd a pplica tion of s ingle- tooth rolling crus he r WEI Yong- ying( Beijing Trifuli Drive Machines Limited Liabiligy Company, Beijing 101101, China) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 【摘 要】介绍了剪切式单齿辊破碎机( 以下称单齿辊破碎机) 的特点和工作原理, 详细论述了 单齿辊破碎机结构参数的确定和计算方式, 有关计算公式中各系数的选择和确定, 论证了国内外单 齿辊破碎机驱动电机功率设计计算公式的实际应用与计算结果。 关键词: 破碎机; 设计; 计算 【Abstr act】 It simply explain that the characteristic and work principle of cut- mode Single- tooth rolling crusher ( latter call Single- tooth rolling crusher) , detailedly depict the structure parameter and calculational methods of Single- tooth rolling crusher,In account formula,the choice and affirmance of the pertinent coeffi- cient.It demonstrate that the practice and result that the calculate formula of the motor power of the inland and overseas Single- tooth rolling crusher. Key wor ds: Cr usher ; Design; Calculate !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 中图分类号: TH12 文献标识码: A 1 前言 上世纪 50 年代期间, 烧结机配套使用的 HKM 型等破碎机 为一般破碎岩石的挤压式齿辊破碎机。其主要缺点包括破碎效 率低, 粒度不均匀, 漏料等。八十年代后烧结机配套使用的破碎 机改为剪切式单齿辊破碎机, 主要特点是篦板放在底部, 齿辊插 入篦板内, 矿块在齿辊与篦板间受剪切, 破碎效率高, 粒度均匀, 消除了漏料现象。 单齿辊破碎机被采用于破碎从烧结机卸出的大块热烧结矿 饼 温 度 高 达( 750~850) ℃到 1000℃, 长 期 处 于 高 温 , 多 尘 环 境 中 工作。所以, 在破碎区域工作的每一部分, 都必须由耐高温、抗磨 损的材料制成, 否则, 无法进行正常工作。 为了延长其使用寿命, 国内外除了选用优质材料或表面堆 焊耐热、耐磨的硬化层以外, 还采用通水冷却的结构。其型式包 括齿辊轴、齿冠与篦板全部应用水冷却; 齿辊轴、齿冠水冷却; 以 及仅齿辊轴水冷却。 2 主要参数的确定 2.1 齿辊外径 D 本机齿辊齿长相等于剪切机中之剪刀长, 故它直接决定了 产量的大小在产量计算中也提出的齿长: L=( 0.55~0.6) m D=2L+D1 式中: D1 —齿盘轮毂直径为( 0.7~0.6) m; D=2×0.55+( 0.7~0.6) =( 1.8~1.7) m。 2.2 齿辊齿数 Z 齿数决定于齿辊的齿间空隙, 为保证使烧结矿饼有足够的滑 * 来稿日期: 2007- 09- 07 入时间与空间, 齿数不易多, 一般取 Z=3。 2.3 齿盘排数 M M= B 2b 式中: B—烧结机台车宽度 2.5m; b—排矿粒度 150mm。 M= 2500 2×150 =8.3 取整数 M=( 9~10) m 2.4 齿辊转数 n 齿辊转数决定于产量与功率。当满足产量的条件下, 转数应 尽量取低。一般取 n≈( 7±1) r/min, 增大了转矩减少功率。 2.5 切掉系数 Ki ( 1) 一整块烧结矿饼第一次被齿辊剪切掉其系数 K1 K1 = f F = 29100 56842 ≈0.5 式中: f—篦板缝面积, f=10×15×194=29100cm2; F—篦板全面积, F=( 11×13+10×15) ×194=56842cm2。 ( 2) 残余在篦板面上的烧结矿饼 K2 =1- K1 =0.5 对 K2 的处理可能有如下方式: ①等第二批烧结矿饼把它们( 清扫或顶到) 挤向齿辊轴方向 则: K2 不变≈0.5; ②等第一个齿转出篦板后, 自动跌落篦板缝下则 K2 =0; ③则最终的残余系数 K3: K3 = 0.5+0 2 =0.25 第5期 魏永英: 单齿辊破碎机设计与计算 - 19 - ( 3) 则每一齿最终剪切掉烧结矿饼的系数 Ki Ki =1- K3 =1- 0.25=0.75。 2.6 每 1 次齿的产量 q Q=q×Z×n×60×k 式中: h—烧结矿饼的厚度( 0.55~0.6) m; b—烧结矿饼的宽度 2.5m; r—烧结矿饼的假比重 1.8t/m3; L— 每 一 齿 咬 住 的 烧 结 矿 饼 长 度 ; Z—齿盘上齿数 3; n—齿辊的转速 7.2r/min; k—产量的富裕系数 3.6~6.56( 计算而来) ; q—每次齿的产量。 设 200t/H, 则由 Q=q×Z×n×60×k( 此式中 k 暂不考虑, 即 k=1) 200=q×3×7.2×60 则 q= 200 =0.154t/H 3×7.2×60 2.7 每个齿咬住烧结矿饼长度 L 当 200t/H 产量, 每个齿咬住长度 L 由 L= q h×b×r×Ki 则 L= 0.154 0.6×2.5×1.8×0.75 =0.076m≈80mm 2.8 产量富裕系数 k 当每一小时的总产量 Q=200t/h, 取 L=( 0.3~0.5) m 则 q=h×b×r×L×Ki =( 0.55~0.6) ×2.5×1.8×( 0.3~0.5) ×0.75 =3.375×( 0.55~0.6) ×( 0.3~0.5) =0.557~1.0125 又由 Q=q×Z×n×60×k =( 0.557~1.0125) ×3×7.2×60×k=( 721~1312.2) k 则 k=( 721~1312.2) /200=3.6~6.56 3 单齿辊破碎机的驱动电机功率计算 3.1 国外推荐的经验公式计算驱动功率 N0 =fS ×fi ×1 Ts ×F×D 3 ×NC Z ×N× 1 974! kW ( 1) 式中: N0 —驱动电机功率 kW; fS —安全系数取 1.5; fi —动负荷系数取 2.5; TS —电机起动转矩与额定转矩之比 TS =1.5; F—每片齿的破碎力试验得出 F=1000kg; D—破碎齿的直径 m; NC— 破 碎 齿 的 片 数 ; Z' —齿盘上有效齿数取 2; N—单齿辊破碎机转速 r/min; η—机械效率减速机和开式齿轮的总效率 0.85。 将上述值代入式( 1) 后得: N0=1.5×2.5×11.5 ×1000×D3 ×NC 2 ×N×974×10.85 =5DNCN×10- 1kW 现已知: 某烧结厂单齿辊破碎机条件 φ1800×2900 齿辊直径 φ1.8; 齿片排数 10; 处理量 200t/h; 电动机型号 Y315S- 6 功率 75kW 转速 990r/min 减速机 SHZ670A- 137 传动比 i=137 齿辊转速 N= 990 =7.226r/min 137 代入式( 1) 中: 则 N0 =5×1.8×10×7.226×10-1=65kW<75kW 3.2 国内设计计算单齿辊破碎机驱动功率 按照剪切式破碎理论, 烧结矿饼仍然受着弯曲、挤压与剪切 三种力的作用, 这三种破碎力哪个大呢?剪切式破碎应该是剪切 破碎力大, 如旧式单辊是挤压式破碎, 当然挤压破碎力大。但在 计算时, 取其三者最大或者取其平均值来确定单齿辊破碎机驱 动功率。 N0 = PRn 974! kW ( 2) 式中: P—三者破碎力最大值或为平均值 kg; R—为齿辊半径 0.9m; n—齿辊转速 7.2r/min; η—机械传动效率 μ=0.85。 一般齿辊式破碎机是依据体积假设使用破碎功的计算方 法。本文认为破碎机实际上起着剪床的作用。 为此, 计算按剪切时以给烧结矿饼所产生的剪弯应力( 当然 也有挤压应力) , 如表 1 所示。 表 1 自熔性烧结矿饼( 冷状态下) 试验值 项目 试验数值 弯曲极限 ( MPa) 0.2 拉伸极限 ( MPa) ~0.09 压缩极限 ( MPa) ~0.4 剪切极限 ( MPa) 0.09 注: 压碎试验 6.3kN。 齿辊的破碎情况有两种: 第一种 1m 长的烧结矿饼滑入齿辊齿内时 齿 尖 对 它 的 劈 断 作 用 。 第 二 种 劈 断 下 来 的 0.5m 长 烧 结 矿 饼 被 齿 剪 切 碎。第一种破碎条件下的弯曲力 P1 计算。 ( 1) 按烧结矿饼全断面的弯曲 P1 计算,( 当烧结矿饼成支点 梁 时 情 况 下) [σ]W = P1l Z×A = P1l Z bh2 6 则 P1 =Z×bh2 6 [σ]W 式中: l—烧结矿饼长度 1000mm; b—烧结台车宽度 2500mm; h—烧结矿饼的厚度( 550~600) mm; Z—齿数 5 个( 同时作用的齿数) 。 则 P1 = 5×250×602 6×100 ×2=15000kg=150kN ( 2) 按齿尖压缩力 P2 计算 即当烧结矿饼不成支点梁, 而在直接靠在壁上时的情况, 此 时齿尖压入烧结矿饼( 不按尖劈作用计算) 并使烧结矿饼随齿辊 的转动而被拉入齿内进行第一种破碎。 P2 =h×b1 ×l1 [σ]r 式中: n—齿辊转速 7.2r/min; b1 —齿尖宽度 10mm; $ $ - 20 - 机械设计与制造 Machinery Design & Manufacture 文章编号: 1001- 3997( 2008) 05- 0020- 03 新型非晶合金铁心片横剪机设计 第5期 2008 年 5 月 常 欣 杨旭东 李 津( 西北工业大学 机电学院, 西安 710072) De s ign on the de ve lope d a morphous a lloy core la mina tion cut- to- le ngth s he a re r CHANG Xin, YANG Xu- dong, LI Jin( Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China) # 【摘 要】介绍了一种改进的非晶合金铁心横剪机基本结构和工作原理。主要讨论了由 PLC、滑 台 、接 近 开 关 、光 电 开 关 和 传 送 装 置 组 成 的 尺 寸 测 量 控 制 系 统 的 设 计 思 路 和 实 现 方 法 。 通 过 该 方 法 可 以在保证尺寸精度的前提下, 提高铁心片的生产效率。 关键词: P LC; 位置控制; 长度测量; 横剪机 【Abstr act】 It introduces the main structure and operating principle of the improved amorphous alloy core lamination cut- to- length shearer. It mainly discusses the design idea and the implement method of the measure and control system which consists of PLC, slipway( slide table) , proximity switch, photoelectric switch and transmission device. Through this means, the productivity can be raised on the premise that the lamination be performed with accuracy in size. Key wor ds: PLC; Position contr ol;Length measur ing;Shear er %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%$ 中图分类号: TH12,TP273 文献标识码: A 1 前言 托盘组成, 可以防止带材被剪切时发生纵向移动。横剪由上刀架 新 型 横 剪 机 主 要 由 开 卷 机 , 导 向 板 , 夹 送 辊 , 夹 紧 机 构 , 横 和下刀架组成。下刀架固定不动, 上刀架由气缸带动可沿导向柱 剪, 测长系统和传送系统等几个部分组成, 如图 1 所示。 上 下 运 动 。 测 长 系 统 由 导 轨 、滚 珠 丝 杠 副 、步 进 电 机 、滑 台 、极 限 夹送辊分上夹送辊和下夹送辊。为方便上料,6up, 上夹送辊可向 开关、原点开关、支架、接近开关和光电开关组成 , 通过该系统可 上抬起一定距离。下夹送辊由步进电机驱动, 并通过齿轮传动使 以精确控制铁心片的长度尺寸。传送系统有三项功能: 一是将穿 上夹送辊同步转动。前、后导向板功能相同, 都是为了防止刚刚 过横剪的带材继续向前输送, 二是防止铁心片在前进过程中起 开卷的非晶带材起皱和横向错位。导向板侧面挡板的宽度可以 皱和跑偏, 影响测量精度, 三是把剪好的铁心片送至下一工位。 该 系 统 主 要 由 下 传 送 带 、上 传 送 带 、步 进 电 机 、提 升 装 置 、传 动 装 调节, 以适应不同宽度的非晶带材。夹紧机构由气缸、夹紧头和 * 来稿日期: 2007- 09- 04 置以及测厚传感器组成。使用一台步进电机驱动下传送带的主 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& l1 —齿尖长度( 接触长度) 300mm。 应将 P2 +P3 平均值代入式( 2) 中 P2 =7.2×10×30×4=8640kg 第二种破碎条件下的剪切力 P3 P3 =Z×b2 ×h×[τ] 式中: b2 —剪切力的作用长度 设剪断作用是逐渐作用的, 而在每一瞬间剪切的作用长度 为 300mm。 Z—齿数 5 个( 同时切入齿数) 则 P3 =5×30×60×0.9=8100kg 8640+8100 ×0.9×7.2 N0 = 2 3 = 54237.6 828.75 =65.4kW 因为三种力都存在, 也可以将三种计算功率取其平均值。 N0 = 63.33+90.31+65.4 3 = 219.04 3 =73.01kW 亦应选定 75kW。 4 结论 从而说明, 烧结矿的碱度: 阐述了两种计算单齿辊破碎机传动功率的方法。由于单齿 R= CaO =1.1~1.2, 为自熔性烧结矿; SiO2 而 R= CaO =1.4~1.8 及至到 2.5 时为高碱度烧结矿。 SiO2 辊破碎机不是连续工作, 有着间歇性破碎热烧结矿饼, 荷载不稳 定。国外计算中, 考虑安全系数和动负荷系数, 而电动机起动转 矩与额定转矩之比实际也是动载荷系数, 有些重复。国内的计 将 P3 代入式( 2) 中: 算, 是从国内冷烧结矿饼得出的试验值, 得出比国外计算值稍大 N0 = P3 Rn 975×0.85 = 8100×0.9×7.2 875×0.85 = 52488 828.75 =63.33kW 如将 P1 与 P2 平均值代入式( 2) 中 8640+8100 ×0.9×7.2 N0 = 2 3 = 74844 ≈90.31kW 828.75 一些, 更可靠、安全、适用。 参考文献 1 唐先党, 李希超.现代钢铁工业技术.北京: 煤炭工业出版社, 2004 2 王忠文.单齿辊破碎机齿辊切向力的分析计算.北京: 煤炭工业出版社, 2004

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