【導讀】②其他主要技術參數：入磨物料粒度≤25mm，95%通過，填充率30%。機轉速，產量80t/h，出磨成品面積3500cm2/g，研磨體裝載量191t。②要求英文翻譯忠實于原文；③要求完成的設計能滿足實際要求，圖面及文字說明簡潔、清晰、易讀懂。圖紙設計規(guī)范，符合制圖標準。④要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設計計算正確，論文格式規(guī)范。本課題主要設計用于粉磨水泥熟料的×13m管磨機的總體設計。再類比其它各類型管。磨機的結構特點，確定該磨機為尾卸式中心單傳動管磨機，選擇滑履軸承支撐回轉部分，從而便取消了中空軸和螺旋喂料裝置，將進料裝置設計為通冷風的自溜入磨的進料裝置，并對其結構進行優(yōu)化設計，使其更加滿足生產工藝需求。倉之間用雙層隔倉板分隔，對筒體進行設計并進行強度校核計算，確保其長期安全可靠。

　　

【正文】 脫離角 ? =54176。44′時 ,研磨體具有最大的降落高度 ,對物料產生粉碎功最大。將 ? =54176。44′代入式 cos? ≥9002Rn ，可得理論適宜轉速 ,由 [11] 0 DRn ?? (22) 代入公式 (22) 12m in( 0 .4 0 ~ 0 .4 4 ).4000 251 6 0 1 6 0bkkD mm? ? ?σδ 轉速比 φ 球磨機的理論適宜轉速與臨界轉速之比，簡稱為轉速比 ,由 [11] 0003 2 .20 .7 94 2 .4DnnD? ? ? ? (23) 上式說明理論適宜轉速為臨界轉速的 76%。一般磨機的實際轉 速為臨界轉速的 70～80%。 磨機的實際工作轉速 磨機理論適宜轉速是根據最外層研磨體能夠產生最大粉碎功觀點推導出來的。這個觀點沒有考慮到研磨體隨筒體內壁上升過程中，部分研磨體有下滑和滾動現象。根據水泥生產中磨機運轉的經驗及相關統(tǒng)計資料來確定磨機的實際工作轉速。下面幾個經驗公式是對干法磨機的實際工作轉速的確定方法 ,由 [11] 當 ?D m 時 ： 032 .2 0. 2gnDD?? (24) 當 D ≤ ： 0 D? (25) 當 D ≤： 032 .2 (1 1. 5)gn D??～ (26) 式中 : gn ——磨機的實際工作轉速， r/min； 0D ——磨機的有效內徑， m； D ——磨機規(guī)格直徑， m。 代入公式 (24) 03 2 . 2 3 2 . 20 . 2 0 . 2 4 1 6 . 33 . 9gnDD? ? ? ? ? ? r/min 磨機的功率計算 影響磨機需用功率的因素很多，如磨機的直徑、長度、轉速、裝載量、填充率、內部裝置、粉磨方式以及傳動形式等。計算功率的方法也很多，常用的計算磨機需用功率的計算式有以下三種 ,由 [5] ( )GN VD n V? (27) D n? ?? (28) 84 6 5N V D n????（） (29) 式中 : 0N ——磨機需用功率， kW； V ——磨機有效容積， m3 ； 0D ——磨機有效內徑， m； n ——磨機的適宜轉速， r/min； G ——研磨體裝載量， t； ?——磨機填充率 (以小數表示 )。 選用公式 (27)計算： 00 1910 . 2 ( ) 0 . 2 1 4 9 3 . 9 1 6 . 3 1 8 7 2149GN V D n V ??? ? ? ? ? ? ????? kW 磨機配套電動機功率計算 021 NKKN? =1984=2340kW 式中 : 1K ——與磨機結構、傳動效率 有關的系數，見表 31； 2K ——電動機儲備系數，在 ～ 間選取。 表 21 與磨機結構、傳動效率有關的系數 1K 磨機形式 干法磨 中卸磨 邊緣傳動 中心傳動 磨機的生產能力 影響磨機需用功率的因素很多，主要有以下幾個方面：粉磨物料的種類、物理性質和產品細度；生產方法和流程；磨機及主要部件的性能；研磨體的填充率和級配；磨機的操作等。常用磨 機生產能力經驗計算式為 ,由 [5] 10000 ?qNQ? (210) 式中 : Q——磨機生產能力， t/h； 0N ——磨機所需功率， kg/kW； q——單位功率生產能力， kg/kW； ?——流程系數，開路取 ；閉路 ～ 。 代入公式 (210)： 10000 ?qNQ? 1872 451000?? = 80 t/h 將 ?q 一起考慮，干法開路長磨粉磨系統(tǒng)， ?q 值為 45～ 60。 2. 磨機的年生產能力 ,由 [5] nQ =8760 n? Q (211) 式中 : nQ ——磨機的年生產能力， yt/ ； Q ——磨機臺時生產能力， ht/ ； n? ——磨機的年利用率，生料開路磨 n? 80%，生料閉路磨 n? 78%，水泥開路磨n? 85%,水泥閉路磨 n? 82%。所有系統(tǒng)的年利用率 n? 不得低于 70%。代入公式 (211)： nQ =8760 n? Q =876080%80=560640 t/y 磨機的中心高度的確定 磨機的中心高度就是從磨機水平中心線至粉磨車間基準地面的距離，它的確定，既應考慮到磨機傳動裝置的特殊 要求，又要考慮倒出和清理研磨體的方便。在滿足上述原則下，磨機的中心高度應盡量降低。這樣一方面可以減少基礎混凝土量，降低造價；另一方面又可增加基礎的穩(wěn)定性和避免下沉的危險，同時對檢修管理和其它設備的布置都有利。 磨機的中心高度一般可取磨機直徑的 ~，即 H=(~)D，并且應保持磨機筒體的下外母線至基準地面的距離 ? ? ? ?21 0 .0 0 0 0 1 2 1 3 0 7 5 1 2 0 ( 2 0 )kL L t t?? ? ? ? ? ? ?不小于。對個別小廠的小型磨機 i，其中心高度還可以適當降低。 對于邊緣傳動的磨機，應以大小齒輪罩下邊緣露出基準地面 h=250~400mm為宜。一是方便于檢修管理；二是有利于安裝；三十對齒輪罩防塵條件較好。天津水泥廠的原 φ ，其大小齒輪罩的下邊緣都是在基準地面以下。在清掃地面時，大量的灰塵侵入到齒輪罩中，使齒輪壽命大大降低，小齒輪有時只能使用一個星期。 當由于工藝布置要求，磨機的中心高度必須設置較高時，如濕法二級圈流粉磨系統(tǒng)，因耙式分級機得進出料要求而抬高磨機時，必須在磨旁設置能拆卸的操作走臺。 本磨機 H取 ，即 4m。 磨機在運轉時磨體的伸縮量計算 ? ?21kL L t t?? ? ? = ? ?0 .0 0 0 0 1 2 1 3 0 7 5 1 2 0 ( 2 0 )? ? ? = 磨機的支撐裝置 球磨機的支撐裝置要承受整個磨機的回轉部分、研磨體和物料在運動過程中或靜止狀態(tài)時的載荷，因此，對于球磨機支撐裝置的選型和計算設計是相當關鍵的。 支撐裝置在工作過程中，一是所承受的載荷重，具有一定的振動；二是中空軸的轉速低，一般中空軸的線速度在 sm/1 左右；三是磨機的工作環(huán)境惡劣，灰塵大。因此，在設計磨機支撐裝置時，不但要考慮到磨機能 夠連續(xù)運轉，設法降低中空軸和球形瓦之間由于摩擦而產生的功率消耗，還要防止灰塵進入其中。 磨機的支撐裝置可按下述方式分類 (1)主軸承支撐 主軸承支撐包括滾動軸承支撐和滑動軸承支撐?；瑒又鬏S承的特點是工作平穩(wěn)、無噪聲，由于潤滑油膜具有吸振能力，故能承受較大的沖擊載荷；而滾動主軸承相對滑動主軸承來說，它的摩擦系數比較小且穩(wěn)定，它不隨軸承回轉的變化而改變。因此，滾動主軸承比滑動主軸承的摩擦損失小，并且易啟動，而能節(jié)省功率消耗。它的缺點是承受沖擊載荷的能力較差，這對于具有沖擊載荷的磨機來說是不利的。 (2)滑履支撐 滑履支撐裝置主要是用在大型磨機上，尤其是烘干倉的磨機，其優(yōu)越性就顯得更突出；由于滑履裝置取消了中空軸及主軸承，磨機可以短一些，所以磨機筒體的彎曲應力減少了，因此磨機筒體可以采用較薄的鋼板制造。但是，由于對滾圈和履瓦的加工精度和粗糙度要求較嚴，因而其成本較高。 (3)托輪支撐 托輪支撐過去多用于小型磨機，現在不推薦實用 。 綜合考慮，本磨機采用滑履支撐方式 。 滑履支撐裝置主要是用于大型磨機上，具有如下優(yōu)點： ，磨機可以短些，尤其是磨機的進料端很明顯的縮短了很多 。 縮短，所以磨機筒體的彎曲應力減小了。 因此，磨機筒體可以采用較薄得鋼板制造。尤其是烘干粉碎的磨機，烘干倉的筒體可以選用更薄的鋼板，減輕了磨機的重量。 ，由于取消了磨機的中空軸，進料口的橫斷面不受中空軸的約束，因此，可以更合理的設計進料口，便于使用粉磨的物料和大量熱風通過。 ，磨機筒體可以分成三段而通過法蘭進行組裝，這樣便于運輸筒體，尤其是對于大型磨機，此優(yōu)點就顯得更為突出。 ，對于潤滑油膜的形成比較有利。 3 進料裝置和出料裝置的 選型設計 簡介 磨機的進料裝置和出料裝置，對中心卸料的磨機都是裝在磨體的兩端。對周邊卸料的磨機，進料裝置仍裝在磨體進料端的端部。出料裝置，對中卸磨則裝在磨體的中部左右；對端部周邊卸料的磨機，則裝在磨體得出料端附近。 對中卸磨，由于物料從磨體中部卸出，經輸送和提升設備等送入分選設備中進行分選，粗顆粒物料仍需從磨機的尾端喂入其細磨倉中，進行再次粉磨，經粉磨后的物料仍從磨體中部卸出。這種裝在磨機尾端的裝置，不是出料裝置，而是進料裝置。不過，它喂入磨內的物料不是新物料，而是經過分選設備選出的較粗顆粒的物料， 稱為“回料”。 把這種裝在磨機尾端將回料重新喂入磨內的裝置，稱為“回料裝置”?；亓涎b置實際上是一種進料裝置。 進料裝置和出料裝置是磨機與工藝管道或其它設備相連接的裝置，同時又是靜止部件和磨機相關轉動部件相銜接的裝置。它們一方面應把物料順暢地喂入和卸出磨機，另一方面又要保證不漏料不漏風，有的還需要將磨渣妥善的排除?？梢?，設計難度是很大的。甚至有的水泥廠曾因煤磨進料裝置不合理，不僅不能保證正常生產，而且還發(fā)生了人身事故，燒傷多人。還有的水泥廠經常造成物料堵塞，影響生產。 據不完全調查了解，保證不漏料、不漏漿、少漏 風的進料裝置是不多的。 因此，對進出料裝置進行選型和結構優(yōu)化設計，是具有非常重要的實際意義的。 進料裝置的選型設計 現代水泥磨機所采用的進料裝置大致有四種類型： (a)物料自溜入磨的進料裝置； (b)強制性的進料裝置； (c)通風的進料裝置； (d)濕法磨機的進料裝置 物料自溜入磨的進料裝置 自溜入磨的進料裝置， 物料經進料管溜入磨機中空軸內的錐形襯套并沿著旋轉的筒壁自行滑入磨內。這種型式的結構簡單。流管的喂料量目前尚無準確的計算方法，但是經過對某些磨機的實測，其喂料量相當大，所以，如果物料有良好的流 動性并且磨機中空軸不太長、直徑又不太小時，應優(yōu)先考慮這種結構型式。 由于自溜入磨的型式結構簡單，通風阻力小，所以近年來，特別是對于大型磨機，多采用這種型式。 對于溜管的設計，要兼顧傾斜角和有效斷面積。首先要使傾斜角大于物料的休止角，以便保證物料的通暢。在此前提下，對于干法磨機，要適當的加大溜管的有效斷面積，以利于通風。 幾種 常用物料的自然休止角 ： 物料名稱 干粘土 碎 石灰 石 熟料 干礦渣 碎煤 水泥 自然休止角θ 40~ 45 35 35~ 40 25~ 30 30~ 45 25~ 35 對于錐形襯套的輸送物料量目前尚無準確的計算方法。從分析可知，錐形襯套本身具有一個固定的錐角，從這一點來看，可把它看作是一個具有某種 傾斜角的回轉筒，該回轉筒的直徑可取錐形套的小端直徑，也可取其平均直徑?？砂聪率竭M行概略計算其輸送的物料量： 3600Q V A ?? ? ? t/h 式中 tan(2 )An ??? —— 物料軸向流動速度， (m/s) V = tan(2 )Rn ??? R —— 錐形襯套內半徑， m； n —— 磨機轉速 r/min； ? —— 錐形襯板的半錐角 ， ； A —— 襯套內所輸送物料的斷面積， 2m ? —— 物料容量， t/ 3m 。 根據這種分析和進行的計算，顯然是近似的，因為它不是一個直徑不變的圓筒，而是變徑的截錐形。因此，對于每個斷面，其物料流動的速度是不同的。此外，各個斷面上的物料層厚度也是變化的，如果按這些變化的因素進行計算，那將是比較復雜的，而且也不需要這樣的精確。一般情況下，只要根據通風要求和機械強度，確定中空軸直徑后，在保證一個必要的錐角的前提下，用這樣的方法確定的錐形襯套總是可以滿足要求的。其中的半錐角 ? 對物料 流動速度有著明顯的影響，根據經驗 ? 可在 8~ 11 之間選取，這要根據物料和磨機的結構和操作條件而定。 強制性的進料裝置 所謂強制喂料，即指利用勺輪及內螺旋結構強化喂料能力。物料由料斗滑落到勺輪上，回轉著的勺輪將物料提升上去，再由輪葉直接倒進螺旋套筒里，由螺旋套筒的內螺旋葉片強制送入磨內。 對于內螺旋套筒的喂料能力可按下式 進行計算： ?????? t a n148460 22 ??????????? nDnSDQ t/h 式中 ： D——螺旋套筒的直徑， m； ? ——裝滿系數，與螺旋葉片的高度有關； S——螺距 (對于單頭螺旋 )或者導程 (對于多頭螺旋 )， m； ? ——物料容重， 3/mt 。 n——磨機轉速， r/min； ? ——螺旋角， ? ? 45? 一般取 ? =30? 這種型式的喂料裝置，其喂料量也比較大，同時由于用螺旋輸送，故可靠性大。但因 為是強制性的，而且螺旋套筒為普通鋼板焊接件，所以容易磨損。它適用于喂料量較大而中空軸直徑小、長度又較長的情況。 通風的進料裝置 對于通熱風的生料磨和煤磨的進料裝置，除了進料口外，還要增設進風口。由于要通入大量熱風，特別是通入低溫熱風，為了減小通風阻力，在保證物料能順利進入磨機的前提下，要盡量減少進料斗的面積而增大通風面積。進料裝置應用于需要通入熱風的磨機，這種型式結構簡單，但 因料斗占據了通風方向的一定面積，所以通風阻力稍大。它的進料斗面向進風方向，一般設置隔熱層。 近年來發(fā)展的一種結構型式比較好的進料裝置，其特點是料斗面向進風方向一面設計成百葉窗式。其中重要的參數就是導向葉片的傾角的大小。角度太小，則可能產生停料、粘料現象；傾角太大時，則除了造成進料管至進入中空軸的距離太小而結構不好處理外，同時也減小了通風面積，引起通風阻力的增加。這種型式結構比較復雜，設計時要考慮到導向葉片磨損后的更換方式。它也適用于大型水泥磨的進料裝置。 濕法磨機的進料裝置 對于濕法磨機的進料裝 置，一般地說，除了密封要求更嚴格外，對于棒球磨還要考慮開設裝棒孔，孔的大小和位置要與裝棒機相適應。其結構型式除了通熱風磨機外，通常與干法磨機的進料裝置相類似。 通過各種類型進料裝置的綜合比較，考慮生產實際的需求，將進料裝置設計為帶通風的自溜入磨的經歷裝置，這樣的結構喂料量大，通風良好。 出料裝置的選型設計 對于尾卸式磨機，其排料方式與進料方式類似。除了在進料裝置中為一個進料斗，而在出料裝置中為一個出料罩外，磨機中空軸內的結構大體相同。磨體內的出料篦板類似于進料裝置中的喂料勺輪，它將物料揚起，提高落差送 入出料中空軸內的出料錐形襯套或螺旋襯套，即螺旋筒。這是目前大多數磨機采用的出料結構型式。因為排出的物料基本上成粉狀，粒度很小，對襯套的磨損較輕，而螺旋筒為普通鋼板焊接件，制造簡單，重量較輕。 螺旋筒內的螺旋葉片可在螺旋筒全長范圍內設置。因為從磨內排出的物料在一段落選葉片的強制推動下，迅速向尾部排出，在無葉片部分，可利用其料面的高差和前面的推力作用下，使物料排出。 在螺旋筒與回轉體出料端卸料錐形件相接處，要開設與卸料錐相對應的通料孔，以便使物料能進入螺旋筒內部。 本設計將出料裝置設計成帶重錘式閘板排渣方式的出 料裝置。 4 管磨機回轉部分的設計 筒體的設計 筒體的結構 筒體包括粉磨倉、烘干倉和卸料倉各段的筒體結構及其與磨頭端蓋相連接的形式。 A．筒體的結構形式 一般筒體都設計成整體式結構，因為整體式結構的制造綜合偏差相對較小。且加工費用相對也低一些。 大規(guī)格的筒體則往往會受運輸條件和制造加工能力的限制，而不得不將筒體設計成“分段式 ” 結構。筒體段節(jié)之間一般采用帶定位止口的法蘭聯接結構。筒體分段的另一種辦法是現場焊接：筒體在制造廠按運輸條件分段，然后準確地加工出帶止口的特殊焊縫坡口，連同專用的全套 施焊設備運到現場，由制造廠的焊接技師在現場進行焊接和消除焊接應力。這種方法只有在該地區(qū)有幾臺磨機的筒體需要在現場焊接才比較合算，否則是不經濟的。 B．筒體與端蓋的聯接形式 筒體與磨頭端蓋的聯接形式有以下三種： 在磨機規(guī)格大型化之前，筒體采用外接型法蘭與端蓋相聯接的結構被廣泛應用，其特點是與磨頭組裝比較方便，但筒體外形直徑大，切削加工面和材料消耗也比較大。 內接型法蘭聯接是大中型磨體廣泛采用的結構。其特點是原材料的利用率相當高，結構設計比較合理。 無法 蘭聯接實際上是將筒體和磨頭端蓋直接焊為一體的結構形式，焊接接頭都是對接焊結構。從端蓋結構的發(fā)展趨勢來看，這種無法蘭對接焊聯接的 形式，將通用于各種規(guī)格和各種類型的磨體，因為它具有結構合理、制造簡便和使用可靠等特點。 磨門與人孔 磨門是為封閉人孔設置的，要求裝卸方便、固定牢固。 人孔的主要作用是：檢修和更換磨體內的各種易損件，裝卸研磨體以及對磨內物料的采樣。 磨門分 “內提式 ”和 “外蓋式 ”兩種結構類型。 內提式磨門有兩種結構形式：一種是把磨門和磨門襯板鑄造成一整體這種結構只適 用于韌性高的耐磨材料，因為造型大而復雜，脆性材料容易斷裂。 另一種結構是把磨門和磨門襯板分開制造。磨門襯板用螺栓固定在型鋼或鑄鋼制造的 磨門上，然后用弓形架再把磨門固定在筒體上。 外蓋式磨門的突出優(yōu)點是磨門襯板和筒體襯板完全一樣。 本磨機選用的是外蓋式磨門。 B．人孔 內提式磨門的人孔有帶補強板和不帶補強板之分。 外蓋式磨門的人孔，均須設置固定磨門的 “人孔框 ”。人孔框同時也起到補強板的作用，與筒體的聯接均采用鉚釘鉚接。人孔的尺寸、孔口倒棱、孔面粗糙以 及四個孔角的圓角半徑等，基本要求和內提式磨門的人孔相同。 筒體的基本要求和規(guī)定 筒體屬于不更換的零件，要保證工作中安全可靠，并能長期連續(xù)使用。所以要求制造筒體的材料的金屬材料的強度要高，塑性要好，且應具有一定的抗沖擊性能。筒體是由鋼板卷制而成，要求可焊性要好。因此，一般用于制造筒體的材料是普通結構鋼板 Q235，它的強度、塑性、可焊性都能滿足這些要求，且易購到。 ,由 [5] 0 2 pDD ??? (41) 式中 :D ——筒體的規(guī)格直徑， m； 0D ——筒體的有效直徑， m； p? ——襯板平均厚度， m；一般取 p? =。 代入公式 (41) 04 2 ? ? ? 0 ? m 0 1 2 3LL ? ? ?? ? ? ? (42) 式中 : L ——筒體的規(guī)定長度， m； 0L ——筒體的有效長度， m； 1? 、 2? 、 3? ——分別 為隔倉板、入料端 襯板、揚料裝置的厚度 ,m；取 。 代入公式 (42) 013 ?? 0 ? m ，使筒體的焊縫總長達到最短為原則來排列鋼板，厚鋼板與薄鋼板對接焊的過渡斜率不大于 1： 10 為宜。當筒體縱、環(huán)焊縫在排列中發(fā)生矛盾時，應以減少縱焊縫為主來處理，這是基于焊接應力場的矢向都平行于筒體素線，避免形成應力疊加來考慮的。筒體段節(jié)間的縱向焊縫，應 按 100πmm的整倍數錯開，這是基于筒體上的襯板螺栓孔的周向節(jié)距是按 100πmm考慮的，這樣可使各段節(jié)筒體 上的螺栓孔，得到距焊縫最大的距離。 焊縫不許通過筒體上的任何開孔。焊縫坡口邊至孔邊的最小距離為筒體厚度的 2 倍且不小于 75mm 為宜。當焊縫必須通過人孔加強板下面時，該焊縫必須全長磨平，磨平表面的粗糙度不應低于鋼板表面的相應值。 筒體的計算 筒體的結構形式確定之后，就需要通過計算來確定筒體各部位的結構尺寸。合理確定結構尺寸的必要條件，是建立科學的理論計算公式和統(tǒng)計分析 現有同類產品的類比經驗數據。 綜覽國內外水泥工業(yè)用的各類管磨機，從中可以看出；由于設計經驗的差別和機理認識的不一，導致了計算方法和計算控制數據的不同。因此，雖然筒體的規(guī)格尺寸 (D