【文章內(nèi)容簡介】 直力之比的反正力 ?；騼H在重力影響下沿該平面產(chǎn)生滑落時，該平面 (或壁面 )與水平面的夾角叫壁面摩擦角。此值 對料倉能否卸空物料，高混合比氣力輸送粉粒的阻力等影響很大。 物料的粘附性、凝聚性與濕潤性 1)粘附性 :在粉磨、分級、輸送及儲存顆粒物料時，顆粒之間、物料與筒壁 之間具有粘附性。這種性質(zhì)往往使物料流動不暢，喂料不均，或結(jié)塊、粘底甚至搭拱、堵塞。如在粉磨機(jī)中由于物料粘附而降低粉磨效率，在輸送管路中由于粘附而使阻力增大，輸送量降低，甚至管道堵塞。 影響粘附性的因素很多，主要是顆粒之間以及顆粒與器械之間的作用力的影響。這些作用力有 :顆粒間相互交錯構(gòu)筑的結(jié)構(gòu)力，顆粒表面剩余能量引力，微粉分子間作用力，吸著水 分的毛細(xì)管力，微裂紋力及靜電引力等。這些力可能同時起作用，只是對不同物料、不同粒度特性，其影響程度不同。當(dāng)物料粒徑變小，比表面積增加時，粘附性往往隨之增加，同一種物料的空隙率減小時，其粘附性增加，物料的吸濕性增大時，其粘附性一般也增大。 2)凝聚性 :微小的顆粒物料由于受高溫、粒子表面能、布朗運(yùn)動和聲振動以及磁力等作用，使粒子間相互碰撞而引起顆粒凝聚。這一性質(zhì)對物料的分級、料粉的懸浮是不利的，但對收塵作用往往是有利的。 3)濕潤性 :顆粒物料粒子能被水或其他液體潤濕的性能稱濕潤性。一般顆粒 物料根據(jù)它能被水濕潤 的程度不同，分為疏水性物料與親水性物料兩類。一般表面張力小的液體，容易潤濕物料顆粒的表面。當(dāng)料粉顆粒小于 5um 時，由于其表面包有一層氣膜，它阻礙著顆粒之間、顆粒與液體之間的附著和凝聚作用，因而其濕潤性降低。 4)物料的荷電性 :顆粒物料在生產(chǎn)過程中，由于受到撞擊、摩擦以及在電場 中受電暈放電等作用而使物料顆粒帶電。物料帶電后，其物理性能將有所改變，在電收塵器中，它影響吸塵效率 。在粉磨機(jī)中，它對粉磨效率有影響。 顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象的分析 氣流速度與殼體表面粗糙度 顆粒在氣流中運(yùn)動時，氣流速度產(chǎn)生足夠大 的分離力以及加工良好的壁面都會減輕團(tuán)聚現(xiàn)象。一般是氣流速度越高，對壁面的壓力也越大，引起團(tuán)聚現(xiàn)象增加。與此同時，分散力，即在壁面的剪切應(yīng)力，幾乎是隨氣流速度的二次方關(guān)系增大。交點(diǎn)稱為臨界速度。當(dāng)氣流速度小于該臨界值時，團(tuán)聚持續(xù)存在。當(dāng)氣流速度超過臨界點(diǎn)時，分散力大于團(tuán)聚力，就不再產(chǎn)生團(tuán)聚。 對于一些低融點(diǎn)油脂性的物料，當(dāng)沖擊或摩擦增強(qiáng)時，由于熔融或者溢油而產(chǎn)生的團(tuán)聚力也急劇增大，只有在某一氣流速度范圍內(nèi)，分散力才大于團(tuán)聚力，不產(chǎn)生團(tuán)聚。當(dāng)氣流的速度進(jìn)一步增大時，由于產(chǎn)生顯著的團(tuán)聚力，團(tuán)聚現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。 該粉 體分級原理，是通過離心力和氣體曳力對顆粒的作用而進(jìn)行分級，顆粒的分級粒徑為。要獲得較細(xì)的分級粒徑，就要提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、改變轉(zhuǎn)子的大小。其中設(shè)計強(qiáng)有力的流場和均勻穩(wěn)定的渦流場是進(jìn)行分級的關(guān) 第 頁 鍵。通過對粉體分級原理的研究，以保證強(qiáng)有力和穩(wěn)定的渦流場為前提，需設(shè)計全新的轉(zhuǎn)子。顆粒經(jīng)過細(xì)化后會呈現(xiàn)出許多與原來物料不同的性質(zhì)，其中最具有代表性的是比表面積增大、表面能升高、顆粒表面粒子數(shù)的比例也相應(yīng)增大，造成了顆粒之間粘附力增加。由于顆粒在粉碎過程中表面靜電和熱能增大使得顆粒之間極易發(fā)生團(tuán)聚。此外，顆粒外表雜質(zhì)的存在也容 易引起顆粒的團(tuán)聚，以及顆粒在碰撞過程中由于相互吸引而引起團(tuán)聚?？偨Y(jié)起來，引起團(tuán)聚的原因主要有以下幾個方面： ，由于沖擊、摩擦及粒徑的減小，使新生的細(xì)顆粒的表面積聚了大量的正電荷或負(fù)電荷，并且新生顆粒的形狀不同，極不規(guī)則，使得新生顆粒表面電荷極易集中在顆粒的拐角或凸起處。這些顆粒的表面凸起處有的帶正電荷，有的帶負(fù)電荷，為了趨于穩(wěn)定，顆粒之間的正負(fù)電荷相互吸引，產(chǎn)生強(qiáng)大的團(tuán)聚力，尖角及拐角處互相連接，使顆粒發(fā)生團(tuán)聚，形成團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)。此過程的主要作用力是靜電庫侖力 ，其 表面具有極高的表面能，整個顆粒處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，為了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，顆粒之間通過聚集結(jié)團(tuán)實(shí)現(xiàn)能量互補(bǔ)，因而產(chǎn)生了顆粒團(tuán)聚。從能量角度來說，顆粒之間的團(tuán)聚過程就是體系總能量不斷降低的過程。 ，由于顆粒之間的距離極短，顆粒之間的范德華力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒自身的重力。因此，這種超細(xì)顆粒往往互相吸引團(tuán)聚。 、離子鍵吸附及其他化學(xué)鍵作用，也會導(dǎo)致超細(xì)顆粒之間互相粘附聚集。 。是因?yàn)轭w粒粒徑小時，單位顆粒的團(tuán)聚力和機(jī)械的相互牽連影響增大造成的。 。應(yīng)用斷裂法測得的數(shù)據(jù)，可見空隙率減小，水分增加，都會增加團(tuán)聚力。 。顆粒在氣流中運(yùn)動時，氣流速度產(chǎn)生足夠大的分離力以及加工良好的壁面都會減輕團(tuán)聚現(xiàn)象。一般是氣流速度越高，對壁面的壓力也越大，引起團(tuán)聚現(xiàn)象增加。與此同時，分散力，即在壁面的剪切應(yīng)力，幾乎是隨氣流速度的二次方關(guān)系增大。如圖 33 所示，兩線交點(diǎn)稱為臨界速度。當(dāng)氣流速度小于該臨界值時，團(tuán)聚持續(xù)存在。當(dāng)氣流速度超過臨界點(diǎn)時，分散力大于團(tuán)聚力，就不再產(chǎn)生團(tuán)聚。 對于一些低融點(diǎn)油脂性的物料，當(dāng)沖擊或摩擦增 強(qiáng)時，由于熔融或者溢油而產(chǎn)生的團(tuán)聚力也急劇增大，只有在某一氣流速度范圍內(nèi)，分散力才大于團(tuán)聚力，不產(chǎn)生團(tuán)聚。當(dāng)氣流的速度進(jìn)一步增大時，由于產(chǎn)生顯著的團(tuán)聚力。 顆粒的流場作用力 選粉機(jī)分級區(qū)顆粒流體中的顆粒一般受到重力、離心力、流體阻力、浮力等的作 用，選粉機(jī)分級區(qū)顆粒所受重力、浮力遠(yuǎn)小于所受到的離心力與流體作用在顆粒上的阻力，在實(shí)際應(yīng)用中有時可以忽略不計，而顆粒的運(yùn)動情況主要由離心力與流體作用在顆粒上的阻力共同決定它對顆粒間的團(tuán)聚有分散作用在 第 頁 均勻流場中作急劇加速時，團(tuán)聚體重相鄰大小顆粒之間產(chǎn)生有利于分 散的相互作用， 無論顆粒在靜止的流體，或是流動的流體從靜止的顆粒流過，只要有相對運(yùn)動就有阻力存在，顆粒在流體中作相對運(yùn)動時，所遇到的阻力 Fr的大小，與下列因素有關(guān)；垂直于運(yùn)動方向的顆粒橫截面積，對于球形顆粒則為顆粒的直徑 d， ； 顆粒在流體中的相對運(yùn)動速度 u；流體的粘度產(chǎn)和密度 ? 等，因此，阻力的變化，可用下述函數(shù)式表示 : 使用因次分析法將上述關(guān)系整理為無因次數(shù)群之間的關(guān)系 : 或 習(xí)慣上，將該式寫為 式中 :A 一顆粒在垂直于運(yùn)動方向的平面上的投影面積，對于球形顆粒， u一顆粒在流體中的相對運(yùn)動速度 (m/s) A一球形顆粒直徑， m ? 一流體密度， (Kg/m3 ) C— 阻力系數(shù) ，無因次 為顆粒雷諾數(shù) 的函數(shù) 第 頁 3 選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 選粉機(jī)傳動裝置 動力 — 直流電機(jī)籠式轉(zhuǎn)子在主軸上，主軸由調(diào)速電機(jī)傳動，分級力場的強(qiáng)度可通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié)，以改變分級力場中顆粒的受力情況，控制分級的切割粒徑，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的細(xì)度與粒度組成，操作、控制非常容易。支撐選粉機(jī)的軸懸于主機(jī)之上，而有效轉(zhuǎn)動部位懸于選粉機(jī)中間，稍有偏心便產(chǎn)生較劇烈的晃動，致使固定軸承頻繁損壞。更換軸承工作量大，費(fèi)時費(fèi)力該機(jī)設(shè)公于借鑒立軸破碎機(jī)下 端設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，在軸下端安裝上相應(yīng)大小的軸承及支撐與密封裝置，實(shí)現(xiàn)雙支撐，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)設(shè)計要保證上下軸承同心該設(shè)計大大延長了軸承的壽命，節(jié)省了維修時間，降低了生產(chǎn)成本?！? 該選粉機(jī)的驅(qū)動電機(jī)為直流電機(jī)，它以改變電機(jī)定子頻率來達(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的，能根據(jù)負(fù)載的變化自動實(shí)現(xiàn)平滑的增減速及制動，基本保持了異步電機(jī)固有的轉(zhuǎn)差率小的特點(diǎn)，是異步電動機(jī)最理想的調(diào)速方法，尤其適合于立磨中流量不夠穩(wěn)定、轉(zhuǎn)速變化范圍較大的選粉機(jī)等負(fù)載，當(dāng)選粉機(jī)轉(zhuǎn)子直徑不可變的情況下，通過改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來獲得要求的產(chǎn)品細(xì)度，由于水泥廠家是實(shí)行24小時連 續(xù)不間斷的工作，故該選粉機(jī)電機(jī)應(yīng)確定為連續(xù)工作制，由于電機(jī)連續(xù)工作會產(chǎn)生大量熱量，所以電機(jī)應(yīng)帶有對其冷卻的風(fēng)機(jī)。 主軸回轉(zhuǎn)裝置 主軸回轉(zhuǎn)裝置是連接傳動裝置與轉(zhuǎn)子間的中間部件，它安裝在選粉機(jī)殼體內(nèi)，它是由上、下軸承座、傳動軸、軸承等組成。上軸承座通過連接法蘭把合到上殼體上，主要承受離心力和轉(zhuǎn)子的重量，下軸承座主要是承受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的離心力。主軸回轉(zhuǎn)裝置是故障易發(fā)部位，由于它布置在磨機(jī)頂部的機(jī)體內(nèi)，判斷及維修都比困難，破壞形式主要表現(xiàn)在軸的上、下部位軸承損壞，造成軸及轉(zhuǎn)子傾斜，轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生擺動，從而 導(dǎo)致殼體振動，選粉機(jī)電機(jī)電流增大等。我們調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外許多公司設(shè)計的主軸回轉(zhuǎn)裝置均只采用了兩個軸承的結(jié)構(gòu)形式，即上部采用推力 (圓錐 )滾子軸承，下部采用調(diào)心滾子軸承，這種結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)致上、下部軸承的壽命較短，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時，上部軸承不僅要承受軸向力，而且還要承受徑向力，在較大的合成應(yīng)力和過多的循環(huán)次數(shù)的作用下，滾動體和座圈滾道的工作面上產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，最終導(dǎo)致上部軸承失效。同時，由于選粉機(jī)內(nèi)的溫度在 90~l000 C，下部軸承處的橡膠密封圈遭到破壞，灰塵侵入軸承內(nèi)，也 會導(dǎo)致下部軸承過早失效，為此我們對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計 :即在上部軸承座內(nèi)布置了推力滾子軸承和調(diào)心滾子軸承，通過軸與軸承內(nèi)圈、軸承外圈與座孔配合的的控制，可以使推力滾子軸承只承受單向的軸向力 (轉(zhuǎn)子的重量 )，調(diào)心滾子軸承只承受單向的徑向力。這樣極大的改善了軸承的受力條件，延長了上部軸承的使用壽命，同時我們增加了下部的密封結(jié)構(gòu)，即采用了迷宮式環(huán)形密封槽結(jié)構(gòu)，上端蓋的外凸部分插入下法蘭的內(nèi)凹部分，凸凹之間的間隙可以通過加工保證，這樣可有效的阻止灰塵的侵入，另外，由 第 頁 于橡膠密封圈抗高溫的能力不高，極易老化破壞，為此，該 處改用氈圈油封增強(qiáng)了密封的可靠性，通過這些改進(jìn)設(shè)計，可極大的降低故障停機(jī)率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入。 如圖所示： 合理的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是針對旋轉(zhuǎn)籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)部容易產(chǎn)生局部渦流和局部沉積物的特點(diǎn)，而設(shè)計的特殊結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠非常有效的減少轉(zhuǎn)子內(nèi)部的局部小渦流，使其氣流通過轉(zhuǎn)子的空氣阻力下降。另外，加大轉(zhuǎn)子內(nèi)倒錐體的尺寸和提高錐體的高度，消除了轉(zhuǎn)子內(nèi)的積料空間。選粉機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用了異型分級葉片，并確定了合理的葉片數(shù)量和葉片的長寬比例，提高了轉(zhuǎn)子的分級精度轉(zhuǎn)子是選粉機(jī)中的一個重要部件，它是 由返料錐斗、法蘭、葉片、密封圈等組成 ，返料錐斗、法蘭組焊成轉(zhuǎn)子主體，葉片嵌入到法蘭中并通過擋環(huán)固定，當(dāng)葉片磨損到一定程度后，只需折卸掉擋環(huán)的螺釘即可方便的更換，葉片 (數(shù)量、尺寸及布置半徑 )的設(shè)計要綜合考慮通過葉片間隙的通風(fēng)量以及產(chǎn)品細(xì)度是否滿足選粉能力、成品要求等因素，過去的選粉機(jī)轉(zhuǎn)子分級葉片由薄鋼板按放射狀均布安裝，導(dǎo)致葉片間進(jìn)風(fēng)通道由寬變窄，造成較大阻力損失和慣性反旋渦。若改用外邊緣厚、內(nèi)邊緣薄的異型葉片代替，可使葉片間進(jìn)風(fēng)通道由窄變寬，利用不平衡剪切力和速度梯度的減小消除了此缺陷。同時，可在轉(zhuǎn)子分級 葉片旁安裝與其外緣平行的豎桿來削弱這種慣性反旋渦現(xiàn)象、改善湍流渦頻譜特性 第 頁 和打散物料。轉(zhuǎn)子分級葉片數(shù)量和尺寸的選取需要考慮結(jié)構(gòu)尺寸、系統(tǒng)風(fēng)量和葉片空隙率，葉片數(shù)量增加、尺寸加寬，選粉精度提高，但阻力損失也相應(yīng)變大，但它對選粉效果也有一定影響，合理增大其尺寸可減少轉(zhuǎn)子內(nèi)積料空間。 我們對葉片進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，以往設(shè)計的葉片多為直鋼板沿圓周布置在轉(zhuǎn)子上，這樣很多本不應(yīng)該進(jìn)入細(xì)粉區(qū)的物料可能被葉片強(qiáng)制帶入，從而導(dǎo)致產(chǎn)品增粗，為此，我們設(shè)計的葉片在一側(cè)彎折了一定的角度，這些彎折的葉片按同一個方向沿圓周布置在轉(zhuǎn)子上，當(dāng)轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)時，彎折部分不僅對物料有一定導(dǎo)向作用，而且增加了與物料的碰撞幾率，從而使產(chǎn)品變細(xì)。 如下圖所示； 轉(zhuǎn)子耐磨材料的確定 近幾年通過對水泥廠家調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子的葉片時刻受到帶粉塵的高速氣流的沖刷。是極容易磨損的零部件，磨損后造成漏風(fēng)嚴(yán)重，致使選粉效率降低。同時廠家不得不花費(fèi)大量的時間更換這些件，為此，如何提高這些易損件的壽命是很多公司研究的主要課題，隨著耐磨材料及堆、噴焊技術(shù)的發(fā)展，目前得到了較好的解決，國外許多公司設(shè)計的葉片采用了耐磨復(fù)合鋼板，即用普通鋼板作為基體，在上進(jìn)行耐磨材料的堆焊， 堆焊層的硬度在 HRC50~60，大大提高了葉片的使用壽命。但我們認(rèn)為該方法并不能完全解決磨損問題，因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片在工作時兩面均要受到物料的沖刷，對于分選硬度較低的物料，基體側(cè)不容易被磨壞，但對于分選硬度較高的物料，基體側(cè)很容易被磨穿，因此堆焊鋼板在此使用受到了局限，為此我們在設(shè)計時，轉(zhuǎn)子葉片材料選為耐磨鋼板，耐磨