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高壓輥磨機畢業(yè)設計論文(編輯修改稿)

2025-01-08 15:40 本頁面
 

【文章內容簡介】 見圖 所示 ),由一對相向同步轉動的壓輥組成,其中一個為定輥,另一個為動輥(可水平方向移動)。物料從壓輥上方進料口進入,通過壓輥轉動帶入壓輥間,受到強力擠壓后形成酥松料餅從機 下排出。排出的料餅不僅含有大比例的細粒,而且在顆粒內部產生大量裂紋,從而改善物料后續(xù)球磨的可磨性,增加球磨系統(tǒng)的生產能力,并大幅度降低球磨電耗和鋼耗。 圖 輥磨機工作原理圖 粉碎 過程 如圖 所示,物料是在兩個輥徑相同、線速度相同、相向旋轉的輥子之間,由液壓系統(tǒng)提供給料層的巨大壓力下被粉碎的。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 5 Ⅰ第一粉碎區(qū)段 Ⅱ第二粉碎區(qū)段 Ⅲ第三粉碎區(qū)段 Ⅳ第四粉碎區(qū)段 圖 高壓輥磨機工作原理示意圖 具體的粉碎過程如下:當符合高壓輥磨機粒度要求的物料喂入料斗后形成一個料柱,物料在轉動壓輥的擠壓力作用下進入第 一粉碎區(qū)段。在該區(qū)段內,較小的顆粒順著物料間的間隙靠重力下落,較大的顆粒在兩輥的 受 擠壓 力 和剪切 力 作用下,發(fā)生點破碎。破碎后的物料在兩輥的帶動下,加上自身的重力、慣性向下運動,進入第二粉碎區(qū)。由于兩輥間的容積越來越小,物料在向下運動的過程中受到的擠壓力逐漸增大,當壓應力超過物料的抗壓強度時,便發(fā)生破碎或內部損傷。隨著物料粒度的減小,顆粒間的位移趨于零,物料密度迅速增大,構成料層。當料層進入高壓粉碎區(qū)段,即第三區(qū)段時,其速度已達到甚至超過輥面的線速度,同時壓力持續(xù)增大,最小間隙處壓力達到最大值。此時料層內部的顆 粒已是傷痕累累,只是徒有其表面而不堪一擊。同時,物料在高壓作用下,顆粒間發(fā)生粘聚現象,形成料餅,最后從輥隙間排除,進入第四區(qū)段。由于壓力的減小,料餅微微膨脹。 由此可見,在第一區(qū)段內的少量大顆粒的粉碎屬于單顆粒高壓粉碎。在第二、三區(qū)段的物料的粉碎屬于高壓料層粉碎。由于高壓直接作用于顆粒上,物料與壓輥表面幾乎沒有相對運動,所以能耗、鋼耗小。 設備的組成 高壓輥磨機由給料裝置、擋料裝置、驅動裝置、加載裝置、支撐裝置、動靜輥沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 6 組件等組成。詳細結構見三維總裝配體。 設備的主要參數的設計計算 課題給定的參量有: 生產 能力 Q=120~ 150t/h,入料粒度 X=0~ 55mm,壓輥額定最大推力 F=5000kN,液壓系統(tǒng)壓力 P=10~ 20MPa。 工藝參數的計算 最小輥隙的大小與物料的可壓縮程度 —— 料餅的緊密度、要求的產量、喂料粒度、壓輥直徑有關。物料的可壓縮性好,料餅較緊密,最小輥隙應選小些。要求的產量高,最小輥隙就應適當放寬。但必須有足夠大的壓力,否則粉碎率會降低。一般喂料粒度大,最小輥隙應適當加大,否則物料會不易被咬住,反彈傾向增大。這樣不但會降低粉碎效率,而且還會使輥面磨損加大。再此引入粉碎系數ξ,minmaxSd??(理論上應控制ξ≤ ~ 4)。 最大入料粒度 mmd 55max ? ,故 minS ≤ ~ 。根據實際工況要求,在此取 mmS 15min ? 。 當料層厚度相同時,物料粉碎的越細,消耗的功率越大。 由此可見,對每一臺具體的輥壓機而言,最小輥隙 minS 難以準確的確定。為了使輥壓機能在最佳工況下運轉,把最小輥隙 minS 設計成可調的。根據輥壓機的具體工作情況和物料性質的不同,在生產調試時調整到比較合適的尺寸。 D 的確定 為了獲得最低功率的消耗,采用兩 個直徑相同的壓輥。這樣,不僅能夠降低單位功耗,而且使輥壓機的設計工作量大大的減小,制造和維修以及配件的儲備都方便和容易得多,成本也會隨著降低。 輥壓機的輥徑 D 主要由喂料中額定最大顆粒 maxd 所決定,同時也受最小輥隙 影響。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 7 圖 壓輥受力分析圖 如圖 所示, a 為兩輥中心距, maxd 為最大入料粒度, minS 為兩輥間的最小輥隙,α為物料中心 O 與輥子中心 1O 的連線 1OO 與水平線所成的夾角,β =2α為嚙角,圖中各力是左邊輥子作用在物料上的力。 物料主要受徑向力 rP 的作用,將 rP 沿水平、垂直方向分解為兩個力為: 水平分力: ?cosrh PP? ( ) 垂直分力: ?sinru PP? ( ) 由于兩個壓輥相向向內轉動,于是產生一個摩擦力 fP ,其方向與物料相對速度方向相反,向右下方作用。將 fP 分解為沿水平、垂直方向分解為 兩個力為: 水平分力: ?sinffh PP ? ( ) 垂直分力: ?cosffd PP ? ( ) 因為摩擦力等于摩擦系數與正壓力的乘積,即: rf PP ?? ,代入到公式( 3)、( 4)中得: ?? sinrfh PP ? ( ) 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 8 ?? cosrfd PP ? ( ) 可以看出,物料顆粒被 帶 入輥間的條件為: ???? s i nc o s rrufd PPPP ??? ( ) 因為 ?? tan? , ? 為物料與輥子表面的摩擦角,代入到公司( 7)中整理后得: ?? tantan ? ( ) 即: ??? ( ) 通常將 ?? 2? 。即: ??? 22 ?? ,這就是說,最大物料顆粒被壓輥咬入的條件是:???2 。 摩擦角 ? 由摩擦系數 ? 決定,物料與輥面間的摩擦系數 ? 與輥面狀態(tài)和物料性質有關。取 ? =,則 ? =16176。 42180。,嚙角 39。24332 ??? ?? 。 由圖中三角關系得出下列關系: ?c os22 m i nm i n ???? dDSD cc ( ) 整理后,得: ??c os1 c os m inm a x ? ??? SdDc ( ) 公式中 cD 為理論壓輥的外徑,即臨界直徑??紤]到可靠性,實際設計的壓輥直徑要比 cD 大。 由最大物料顆粒被壓輥咬入的條件 ???2 知, ??? =16176。42180。,現取 ? =16176。 。則 : 97816c os1 1516c os5516c os1 16c os m i nm a x ?? ???? ??? ???? SdD c ( mm) 通常情況下,輥徑的選用原則都采用大輥徑原則,大輥徑有以下的優(yōu)點: ( 1)大塊物料容易嚙入,且反彈情況少。 ( 2)粉碎作用線長度大,受壓面積大。 ( 3)慣性大。飛輪慣量 J=GD2 ,這表明飛輪慣量與輥子直徑的平方成正比。輥子直徑大,飛輪慣量就大,運轉就比較平穩(wěn),受顆粒尺寸的影響也越小,保證料餅比較均勻。 ( 4)軸承受力 好。輥子直徑大,有較大的空間,可以選用較大的軸承,使用沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 9 壽命長,改善其受力狀態(tài),同時也方便于安裝和維修。 介于大輥徑原則和要求較高的生產能力,故取 cD =1200mm。 B 的確定 輥寬的確定采用下面公式: DkB B? ( ) 式中 Bk 為輥寬系數,即輥子的寬徑比。 從理論上分析,寬 型輥壓機有以下優(yōu)缺點: ( 1)輥寬大,邊界效應小。在壓輥兩端靠近邊緣處存在壓力衰減區(qū),有部分物料未經充分粉碎而逸出。輥寬大,兩端的壓力衰減和漏料量對處理效果的不利影響較小。 ( 2)輥寬大,單位壓力增大。輥寬大,相對地意味著輥徑小。這樣在相同粉碎力作用下,較小的輥徑對物料產生的單位壓力較高,更有利于物料的粉碎。 ( 3)輥寬大,對料層厚度的均勻性有不良影響。 ( 4)輥寬大,輥面壓力分布不易均勻。大顆粒物料容易打滑,導致磨損嚴重,運轉不平穩(wěn),噪音也會增大。 ( 5)輥寬大,輥面的彈性變形大。輥壓機是一種高壓粉碎設備 ,壓輥受力相當大,可達到 300 噸以上。輥寬大,雖然所受的粉碎力較小,但由于運轉時彎曲變形大,將引起壓力分布不均,粉碎效果較低,加速輥面磨損,縮短其使用壽命。因為料層愈均勻,料層粉碎的效果就愈顯著。 綜上所述,輥子的幾何參數直接關系著機器的性能和運轉率,此外對制造的難易和機重的大小都有密切關系,在設計時應結合實際情況,綜合考慮、慎重確定。 經過一些廠家的實際選用經驗, Bk 的取值范圍在 ~ 之間為宜,結合實際情況及性能的綜合分析,現取 Bk =,故 B=550mm。 一定的輥壓力是輥壓機實現料層粉碎的必要條件之一。輥壓力太小,不能充分發(fā)揮料層粉碎的優(yōu)勢,影響粉碎效率,甚至會破壞料層粉碎的機理,不能形成料層粉碎的條件,這樣就與傳統(tǒng)的破碎機無異。但是輥壓力又不能太大,因為這樣會無謂地浪費能量,加劇輥面的磨損,加上軸承的負荷,縮短其壽命,影響輥壓機的正沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 10 常運轉。由于國外幾家生產廠家在水泥行業(yè)的高壓輥磨機的輥壓力值一般在 150~180MPa 之間,因此可以確定粉碎金屬礦石時的輥壓力在 150~ 180MPa 之間。 平均單位 壓力 F的確定 : F=PBH ( ) 其中輥壓力 P=200MPa;有效輥寬 B=550; H 為破碎作用線長度。因為物料的尺寸及料餅厚度相對于輥徑來說很小,所以忽略不計,得出破碎作用線長度的公式: H= ?sin21D ( ) 式中: ? 為工作壓力角,根據實測和經驗得知,工作壓力角 ? 一般為 ?5 ~ ?8 , 即: 當 ? = ?5 時, H= ?5sin120211 ?? = 當 ? = ?8 時, H= ?8sin120211 ?? = 故 : 當 ? = ?5 時, F=5753 kN 當 ? = ?8 時, F=9185kN 根據實際設計情況等條件,粗取 F=9000kN。 動力參數的選擇 ( 1)根據機械的負荷性質和生產工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求,選擇電動機的類型。 ( 2)根據負荷轉矩、轉速變化范圍和啟動頻繁程度的要 求,考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉矩,選擇電動機的容量,并確定冷卻通風方式,所選電動機容量應留有余量,負荷率一般取 ~ ,對于感應電動機,其功率因數將變低、并使按電動機最大轉矩校驗強度的機械造價提高。 ( 3)根據使用場所的環(huán)境條件,如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕、和易燃易爆氣體等,考慮必要的保護方式,選擇電動機的結構。同時,根據企業(yè)的電網電壓沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 11 標準和對功率因數的要求,確定電動機的電壓等級和類型。 ( 4)根據生產機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程性能 的要求,以及機械減速機構的復雜程度,選擇電動機的額定轉速。 此外,選擇電動機還必須負荷節(jié)能要求,考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備用備件的通用性、安裝檢修的難易,以及產品價格、建設費用及考慮生產過程中前后電動機容量變壞等因素。 電動機額定轉速是根據生產機械的要求而選定的。在確定電動機額定轉速時,必須考慮減速裝置的傳動比,兩者相互配合,經過技術、經濟全面比較才能確定。通常,電動機的轉速不低于 500r/min,因為當功率一定時,電動機的轉速愈低,則其尺寸愈大,價格愈貴,而且效率也較低。如選用高 轉速電動機,勢必加大機械減速裝置的傳動比,致使機械傳動部分復雜起來。介于本設備輥速比較小的實際情況,有減速器來減速,所以電動機按一般常用的型號來選取,在 960~ 1500 之間。 兩輥所需的功率為: N=Mω ( ) 式中: M—— 連個輥子的轉矩, M= ?sinDF kN m? ; ? —— 物料受壓區(qū)合力作用角, 一般 ? 取 ?1 ~ ?3 ; ω —— 壓輥的角速度, Dv2?? 。 公式( 16)經整理得, ?? s i n2FvMN ?? ( ) 當 ? =?1 時, N=2 9000 ?1sin ? 346kW 當 ? =?3 時 , N=2 9000 ?3sin ? 1
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