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1、粉碎机械解析

作者:世界扑克大赛 发布时间:2020-07-11 04:17 浏览

  第一章 粉碎机械 主讲:郭宏伟 陕西科技大学 材料科学与工程学院 §1—1 §1 —2 §1—3 §1 —4 §1—5 概论 颚式破碎机 反击式破碎机 笼式粉碎机 球磨机 §1—1 概论 一、粉碎的概念和意义 用外力克服固体物料的内聚力而将其分裂的过程称 作粉碎。外力可以是人力、机械力、电力或者爆破力等。 粉碎又可分为破碎与粉磨两个阶段。将大块物料碎裂成小 块物料的过程称作破碎;将小块物料磨成细粉的过程称作 粉磨。粉碎的分类分级如下: 生产玻璃制品使用的各种原料,首先必须粉碎成一定的粒度才能进行熔制 粉碎的意义: (1)均化混合; (2)加快反应速度; (3)便于剔除有害杂质; (4)提高流动性。 ? 二、粉碎的方法: (一)压碎 如图1-1所示,物料在两个工作表面之 间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎 特点 力是逐步加大的,且作用范围较广 用途 适用于大块的脆性坚硬物料的破碎 作用方式 1.使用两块相对运动的金属板相互挤压作用; 2.使用两个相对旋转棍的碾压作用; 3.使用内锥体在外锥形筒中作偏心旋转的挤 压作用。 (二)击碎 如图1-1所示,物料在一瞬间受到外来 的冲击力作用而被粉碎 特点 快速加力,力为冲击性的 用途 用在中、细碎,粗磨 适用于脆性物料的粉碎 (三)磨碎 物料在两个作相对滑动的工作表面或各种 形状的研磨体之间受到摩擦作用而被粉碎 特点 靠摩擦力,力作用于物料表面 用途 用在细磨 适用于韧性、小块物料的粉磨 (四)剪切 如图1-1所示,当物料在两个破碎工作 面间承受集中载荷的两交点(或多支点) 梁,除了在外力作用点受劈力外,同时还 发生弯曲折断。此方法多用于玻璃工厂中 硬、脆性大块物料的破碎。 特点 力的作用范围集中,物料产生局部 破裂 用途 用在中、细碎 适用于大块脆性物料的破碎 三、粉碎机性能参数 平均粉碎比i 物料被粉碎前后的平均 直径之比 公称粉碎比i′破碎机允许的最大进出 料口尺寸之比 多级粉碎比 注意 i与i′的区别和联系 i是对物料而言 它表示物料粉碎前后 尺寸的变化程度 i′是对设备而言 它表示破碎机的主 要特征 i<i′(进料块度比最大进料口尺寸小) 即 i=(0.7~0.9)i′ 四、粉碎作业 (一)粉碎原则 粉碎物料时,必须遵守一个基本原则,即“ 不作过粉碎”。 在粉碎作业中,被碎料的加入与碎成料排出的调节都十分重要。 特别是在连续作业的场合,加料速度与排料速度不仅应当相等,还要 与粉碎机的处理能力相适应。这样才能发挥其最大的粉碎效率。如果 在粉碎机中滞留有碎成料,则会影响粉碎效果。碎成料的滞留意味着 它有继续粉碎的可能性,遂而超过了所要求的粒度,作了过粉碎,浪 费了粉碎功。而这些过粉碎的粒子会将尚未粉碎的粒子包围起来。结 果在大粒子的周围,由于细小粒子所构成的弹性衬垫具有缓冲作用, 妨碍粉碎的正常进行,进一步降低了粉碎效果。这种现象被称为“闭 塞粉碎”。 贯彻“不作过粉碎”的原则,依赖于下列措施: 1.尽量作到“自由粉碎”。碎成料不滞留,尽快 离开粉碎机,避免“闭塞粉碎”; 2.物料在进行粉碎前,必须先行筛分处理; 3.使粉碎功真正地只用于物料的粉碎上。因粉碎 机金属部件的磨损无疑会降低粉碎效率。 (二)粉碎流程 在粉碎操作 中,有间歇粉碎 、开路粉碎和闭 路粉碎三种操作 流程。 表1-3 粉碎流程的比较 碎成料 粉碎 粉碎料 碎成料 粒度 生产 流程 加入 排出 分布幅 能力 度 间歇 方便 不方便 广 小 机件 磨损 适用 设备 范围 费 大 粉磨 小 开路 闭路 方便 方便 方便 方便 广 狭 中 大 大 小 破碎 细碎 粉磨 小 大 (三)粉碎方式 干式 被粉碎的物料含水量<4%的 特点 粉尘飞扬,但工艺简单,成品不需 要脱水 湿式 被粉碎的物料含水量>50% 特点 无粉尘飞扬,排料畅通,但成品大 多需要脱水 §1—1 小 结 粉碎概念 定义 方法 粉碎比(i、i′、i0) 粉碎方法 压碎、劈碎、剪碎、 击碎、磨碎 “加热后粉碎,残余应力” 对粉碎机械的要求: 1 物料与设备匹配 2 粉碎物料颗粒均 匀 3 能耗低 4 设备耐用 5 生产安全,经济。 §1—1 小 结 粉碎原则:“不作过粉碎”。 粉碎流程:(间歇,开,闭) 粉碎方式:干,水小于4%,湿,水大于50%, (一般是重量比) §1—2 颚式破碎机 玻璃厂常用设备,按活动颚板运动特征和悬挂方 式分为:简单摆动式、复杂摆动式。 颚式破碎机 颚式 与人的上、下颚比较而得 定 动 分类 按动颚的运动特征 简单摆动式(动颚作平动)—— 曲柄双摇杆机构(六杆机构) 复杂摆动式(动颚作平面复杂动)—— 曲柄摇杆机构(四杆机构) 综合摆动式——简摆与复摆的综合 液压装置式——过载保护 1—机架;2—定颚 衬板;3—动颚衬 板;4—侧衬板; 5—偏心轴;6—飞 轮;7—调整螺栓 ; 8—调整楔铁;9— 滑块支座;10—拉 紧弹簧;11—拉杆 ;12—推力板; 13—动颚体 复摆式颚式破碎机结构图 各零部件的名称及作用 1 机架 支承整台机器 3 活动颚板 工作件 1 4 偏心轴 传递运动和动力, 支承动颚上部 10 弹簧 锁紧装置(使动颚 11 拉杆 紧靠在推力板上) 12 推力板 支承动颚底部 3 4 12 工作原理 动颚 动颚 定颚 定颚 被破碎 被卸出 (挤压 研磨 劈碎 折断) 圈流式 主要构造 传动部分 电机→皮带轮→偏心轴→动颚 有飞轮(贮能) 机架 整体式(中小型机) 用碳素钢制造 组合式(大型机) 用合金钢制造 支承装置 偏心轴 主要部件 .支承 轴承 上部由偏心轴支承 动颚的支承 下部由推力板支承 偏心轴又称主轴,偏心距=曲柄长度 中小型机——滚动轴承 .轴承 (较贵、易润滑、寿命长) 大 型 机——滑动轴承 (较便宜、能重载、易磨损) 工作参数 钳角α 定颚和动颚 之间的夹角 .出料口调宽 d↑→α ↓,则i↓ .出料口变窄 d↓→α ↑,则i↑ ② ① α α max=18°~23° 加料块度D Dmax=(0.75~0.85)B 简摆 复摆 (偏小不偏大) 进料口宽度 偏心轴转速n .n↑ 产量随之增加,但易造成过度粉碎, 产量反而下降,浪费功率,不经济 .n↓ 使产量减少,同样不经济 B≤1200mm n=310-145B B>1200mm n=160-42B (B—m) 生产能力Q 受物料性质、操作条件、机械本身 性能等影响很大,故只能近似计算 式中 Q——产量,N/h; d——破碎后物料平均尺寸,m; μ ——松散系数,一般取0.25~0.6,平均数取0.3; γ ——卸出物料的假重度,N/m3; s、L、n、a意义和单位同前。 功率N 用于 破碎物料——主要的80% (产生巨大的破 碎力) 摩擦损失 它与转速、规格、钳角、排料口宽、 物性(影响最大)、粒度有关 破碎比i 受颚板长度、刚度、钳角、强度 的限制 通常为i=3-8,其中imax≤10 §1—3 反击式破碎机 一、工作原理与分类 反击式(又称冲击式)破碎机是一种高效率的破碎机械。反 击式破碎机特别适合破碎脆性的物料,因此在玻璃工业中得到广 泛应用。 1—主轴;2—翻盖装置 ;3—反击衬板;4—后反 击架;5—前反击架; 6—拉杆;7—弹簧;8— 反击衬板螺栓;9—板锤; 10—转子架; 11—衬板;12—压紧板 ;13—锁紧块 反击式破碎机结构图 反击式破碎机具有以下优点: 1.粉碎比大,一般可达20~50,并能简化破碎生产工艺流 程。 2.适应性强,可以破碎中硬,软,脆和韧性物料,破碎产 品多呈立方形,颗粒比较均匀。 3.单位产量功耗低。 4.结构简单,制造维修方便。 5.工作时无显著不平衡振动,无需笨重的基础。 但对于破碎塑性和黏性的物料,反击式破碎机不适宜。破碎硬 物料时打击板与反击板磨损快(一般比颚式破碎机的颚板磨损大2 倍以上)。 子两大类,其中双转子反击式破碎机按转子的回 转方向又可分为下列三种: 1.转子反向运动的双转子反击式破碎 机(如图1-9a所示),它相当于利用两个 单转子破碎机并联使用,这样提高了生产 率,可破碎大块的物料,亦可作为大型粗 、中碎的破碎机使用。 2.转子相向运动的双转子反击式破碎 机(如图1-9b所示),它主要利用两转子 相对抛出物料时的自相撞击进行破碎,所 以粉碎比大,金属磨损小。 3.转子同向运动的双转子反击式破碎 机(如图1-9c所示),它相当于利用单转 子反击式破碎机串联使用,这样粉碎比大 ,粒度均匀,生产率提高了,电耗利用率 也提高了。此外它可同时作为粗、中、细 碎使用,从而可以简化生产流程。 按其转子的个数主要可分为单转子和双转 图1-9 双转子反击式破碎机分类简图 主要部件 1.转子 反击式破碎机最主要的工作部件是转子,转 子一般用铸钢或钢板制成,小型的可用铸铁制成。它的旋 转周速很高,要求对它进行平衡检验,以防发生振动,损 害机器。转子上面的反击板要求安装牢固,容易更换。 2. 反击式破碎机的主要工作部件是打击板 ,打击板也是易磨损件。一般采用高锰钢等抗冲击、耐磨 性能良好的材料制成。其形式一般有下列几种: (1)长条状打击板(如图1-11a所示) (2)工字状打击板(如图1-11b所示) (3)斧状打击板(如图1-11c所示) 图1-11 打击板 的形式 打击板 主要参数 (一)打击板的数目与转子的转速 D1000mm时,可以设三个打击板; D=1000~1500mm时,可以设4~6个; 对于比较坚硬难碎的物料或要求粉碎比 大时,打击板的数目应该选多些。 转子圆周速度一般在12~70m/s。转速越 高,产品中细级颗粒含量就越多,破碎比越 大。选择反击式破碎机时可根据这一原则进 行选取。 (二)生产率 假设当打击板经过反击板时的排料量与通路大小成正比, 而排料层的厚度等于排料粒度d,则每一板锤所拨动的物料体积 : V ? (h ? a)bd 式中 V——每一板锤排料体积,m3; h——板捶高度,m; b——打击板宽度,m; a——打击板与反击板间的间隙,m; d——排料粒度,m。 (三)功率 以比功耗计算的公式为: N= K1Q 式中 N——所需电动机功率,kW; K1——比功耗系数,一般取K1=0.5~1.4kW· h/t; Q——反击式破碎机生产率,t/h。 §1—4 笼式破碎机 一、构造及工作原理 笼式粉碎机的工作原理是利用快速旋转的笼子对物料 进行冲击粉碎。 玻璃工业使用它细碎和粗磨脆性和软质物料。 优点 体积小、重量轻、粉碎比高、 结构简单、维修 方便、生产能力大、 容易密封以及对物料的湿度要求低等。 缺点 部件的磨损较大,尤其是钢棒的使用寿命短, 而且会增加玻璃的铁含量。 产品粒度不能随意调节。 分类 笼式粉碎机的规格是以转笼的最外圈直 径和长度进行表示。主要有单转子式和双 转子式两种形式。 图1-13 单转笼式粉碎机 图1-14 双转子笼式粉碎机 图1-15 物料在笼式粉碎 机内的运动示意图 物料从进料口进入两个作相 向转动的笼子的中心部分,料块 首先落入最里面的一圈钢棒上。 由于笼子的高速转动,物料受到 钢棒的猛烈打击被粉碎。然后在 离心力作用下,被抛到下一圈的 钢棒上(即另一笼子的最里圈钢 棒),物料在此圈钢棒上也发生 同样过程,但受到打击的方向相 反。如此一直进行下去,直到物 料通过所有各圈钢棒为止(参照 图1-14),磨好的物料落到外壳 的下部,最后卸出。 主要零部件 笼式粉碎机的主要工作部件是钢棒,同时 钢棒也是易磨损件,一般只能用400~800小时 ,采用锰钢并作及时修补,则可延长寿命。钢 棒的直径一般为3cm。当它的磨损超过3/4时, 笼子运转会失去平衡,此时应立即更换或修补 。由于钢棒的磨损面是朝向内侧及基运动方向 ,所以钢棒的断面可为椭圆形,以适应其不均 衡的磨损 。 规格/mm 转速 /r·min-1 2000 2000 功率/kW 生产能力 /t·h-1 4-6 6-10 外形尺寸 长×宽×高/mm 1800×1300×1 160 2200×1500×1 360 质量 /kg 2300 2550 WLF650 WLF800 26 37 表1-7 笼式粉碎机主要技术参数 操作与维护规范 ? 粉碎机电机出厂前已铅封,联轴器已校正,请不要松动。 ? 定时清理永磁筒及粉碎机喂料器永磁板上的铁杂质。 ? 定时检查粉碎成品的细度。 ? 定期清理或更换除尘器布袋(确保布袋透气),定期检查电磁阀的工作情况( 看其是 否能够正常工作)。 ? 定期检查粉碎机各易损件的磨损情况,看是否属于正常磨损。 ? 时常注意粉碎机的振动情况。 ? 粉碎机锤片磨损严重需要进行更换时,要注意进行称量,保证两相对锤销轴上 相对的 两块锤片的重量差≤1克及两相对锤销轴上锤片的总重量差≤2克。 ? 粉碎机筛网磨损严重需要更换时,要注意新筛网的平整度及筛网的尺寸是否合 理,安装是否到位,安装时最好使筛网毛面朝里。 ? 叶轮喂料器补风门的开启度应调节适当。 ? 若发现粉碎机振动大、噪声高等异常情况时应立即停机检查。 ? 主轴轴承每运行40小时后应加80克润滑脂,但只能加到60%,经过1800小时的 运行后,轴承箱盖应拆下,换掉所有用过的润滑脂。换上新鲜润滑脂后,应给滚柱 和轴承圈周围区域加润滑脂,并在底部箱体加1/3~1/2的润滑脂,千万不要加过多 的润滑脂。 ? 当发现粉碎机产量突然下降时,除原料的因素外,应重点检查补风门是否到位 ,管道是否漏风,脉冲布袋是否堵塞,电磁阀、风机是否正常工作等。 §1—5 球磨机 球磨机是被广泛地用于玻璃工业中的一种粉 磨机械。 优点 结构简单、操作方便、 被碎料的混合作用较好、 粉碎比大(可达300以上)、 细度能够迅速而准确地加以控制、 可以粉磨各种不同硬度的物料。 缺点 工作效率低、功耗大、 工作时噪音大、体型笨重、 需装配减速装置等。 构造 由传动部份、工作部份及附 属装置组成。 传动部份 由电机 + 减速装置 组成 离合器 控制操作,分段 启动 工作部分 由筒体、主轴承、机架组成 筒身:有足够的圆度 筒体 端盖:与筒身用螺栓联接 衬板 作用:保护筒身和防止污染原料 材料:瓷砖、燧石、橡胶、刚玉 机架 非整体式 作用——支承筒体,常用水泥台座 附属装置 包括加料斗、卸料管、空气压缩 机 工作原理 研磨体 ???上升 ? ?? 离心力.摩擦力 ?一定高度 ?? ?? ??(粉碎兼混合) 抛落 ??? 物料 碰击 .研磨 研磨体的运动分析 运动方程 抛落的条件是: y υ oα o Y γ h 重力的径向分力 ≥离心力 n R ? cos a 900 2 x X R β Y y X 对运动方程的讨论 ⅰ).α 由R、n决定,与G无关,即同一层研 磨体不论大小在同一位置抛出。 ⅱ).当n达到某一临界值时,α =0,研磨体 不抛出。 ⅲ).当n一定时,各层研磨体上升的高度不 同,α 也不同,R↑→h↑→α ↓。 ⅳ).当n↑→h↑→α ↓。 工作参数 转速n ①.临界转速n0——最外层研磨体随筒 体转动而不抛落时筒体的最低转速 42.4 n0 ? D 转速n ②.工作转速n——使研磨体能做最大粉 碎功时筒体的转速 最佳脱离角为54°40‘ 将54°40‘ 代入公式得最佳工作转速: 32 n? D (1-14) D1.25(m) 令φ为工作转速与临界转速之比(简称转速此),即: 32 ?? n ? 100% ? D ? 100% ? 76% 42.4 n临 D 所以,理论上导出的最佳工作转速应为:n=0.76 n临 实践证明,湿磨物料时最佳工作转速为: D 1.25(m) n? n? 35 D 40 D D 1.25(m) 干磨物料时,转数可适当低些。 装填量 装得太少——冲击、研磨作用不 分析 大,降低了粉磨效率 装得太多——相互干扰碰撞,损失 能量,同样降低了粉磨效率 一般φ =0.4~0.5 大小 级配 大球50%,中球10%,小球 40%时, 空隙率只有22%(最小) 1 ? ?1 d ?? ~ ?D ? 18 24 ? 形状 球形、扁平形、短柱形(表面光滑、无 凹坑) 击碎 粉磨 材料 着色小,密度大,硬度高,价格低,来源 广 如: 瓷球 刚玉 天然燧石(鹅卵石) 磨损率 应进行补充和更换 磨损不大时,加入些大的 磨损厉害时,重新 配比 料球水的比例 加水过少:料浆大浓,对研磨体的运 动阻力大,减弱冲击和研 磨作用,物料不易粉碎 加水过多:料浆大稀,料量减少,并 出现料球“打滑”现象损 失能量,增加研磨体的磨 损,当然也降低粉磨效果 加料方式 一次性加料——易造成过度粉碎 多次加料——先装入粗的难磨料, 一段时间后再加入 细的易碎料 助磨剂 可减弱物料的亲水性,使表面活 化,硬度降低,防止微裂纹的愈合, 加快粉磨的速度。 生产能力Q m Q? T N ? Cm D 功率N 影响因素很多,均用经验公式 提高球磨效率的方法 转速的大小 球的大小与配比 料球水的配比 装载量 加料和出料 加入助磨剂 思考题 1.名词解释:粉碎;粉碎比。 2.简述粉碎在玻璃生产过程中的重要意义 ? 3.写出玻璃工厂常用的粉碎机械(破碎和 粉磨设备各写出三种)。 4.简述复杂摆动式颚式破碎机的主要零部 件及工作原理? 5.球磨机的有哪些工作状态?最佳的工作 状态是什么?


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