滚轴筛设计说明书可编辑修改word版.docx

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滚轴筛设计说明书可编辑修改word版

摘要

本论文阐述了煤炭机械的一种——滚轴筛煤机。

针对目前筛煤机的滚轴抗冲击能力差、轴承座密封性差、轴承易损坏、推煤能力差、易引起堵煤、卡轴、箱体密封性差、冒粉严重、箱体、轴承座结构不合理等缺点。

本论文对筛轴部件进行设计说明，主要完成以下内容：

介绍火电厂使用的原煤在进入锅炉前的工序，本着提高使用煤炭的利用率，减少浪费，降低污染的目的，肯定了发展、改进滚轴筛煤机的必要性。

说明滚轴筛煤机的主要部分以及工作原理，明确了筛轴在整个工作中的重要性。

对筛轴进行结构选择与零件设计，完成受力分析与校核。

整个过程完成了筛轴的结构设计、分析计算和校核，对整个筛煤机的研发、生产以及环境保护具有重要的现实意义。

关键词：

滚轴筛煤机；筛轴；煤炭机械设计

Abstract

Thispaperdescribedamechanicalcoal-coalfeederrollerscreen.Screenviewofthecurrentimpactofcoalmachinerollerpoor,poorbearingseal,bearingeasilydamaged,poorcoalpushandeasytocauseblockingofcoal,Spindleless,tanktightnesspoorriskseriouspowder,box,bearingstructureshortcomings,suchasunreasonable.Inthispaper,axialpartsofthescreendesignshowsthatthefollowingmainelements:

Introducedtheuseofcoalthermalpowerplantboilerbeforeenteringtheprocess,increaseintheutilizationofcoalandreducewaste,reducepollutionpurposes,confirmedthedevelopmentandimprovementofin-linescreeningtheneedforcoalfeeder.

Rollerscreenmachinethatthemajorpartofcoalaswellastheworkingprinciple,clearthescreenaxisintheimportanceoftheentirework.

Structuralaxisofthescreenwithpartsdesign,mechanicalanalysisandverificationcompleted.

Theentireprocesswascompletedthestructureofsieve-axisdesign,analysis,calculationandcheckoftheentirescreenmachinecoalresearchanddevelopment,productionandenvironmentalprotectionisanimportantpracticalsignificance.

Keywords:

coalmachinerollersieve;sieveaxis;design

前言

当前，随着社会经济的发展，我国的用电量不断的增长，因此，电厂就得提高发电量，这就意味着需要燃烧更多的煤，原煤在进入锅炉之前经过一系列的工序，变成煤面，以此来提高煤的利用率。

煤要求炭机械是系统中必不可少的设备。

锅炉制粉系统磨煤机原煤的粒度不能超过50mm，但实际使用的原煤中经常有较大粒度的煤块，所以原煤在进入磨煤机以前必须破碎。

为提高碎煤机的破碎效率和节约能耗，在原煤破碎前，先要进行筛分，符合磨煤机要求粒度的煤，直接经滚轴筛煤机送入带式输送机，较大粒度的煤块则进入碎煤机进行破碎。

在这些环节当中，筛煤机担当者重要的角色，它的单位时间筛选能力，直接影响燃烧煤的供应量。

现在市场上的滚轴筛煤机的产品种类很多，但是单位时间的筛分能力都有限，影响了燃烧煤的供应，因此，需要设计筛分能力较大的滚轴筛煤机。

在其他条件不变的情况下，筛缝宽度对筛分率影响很大。

筛条宽度一定，筛缝越宽，开孔率越大，煤炭透筛概率越高。

当筛缝加大时，虽然筛分率提高了，但同时也加大了磨煤机和粗煤泥回收设备的负荷。

因此，在综合考虑精煤产率和设备生产能力的同时，适当加宽筛面的筛缝。

在滚轴筛倾角为10°的情况下，滚轴筛筛轴增加至10根，使筛面宽度增加到1800mm，用增加滚轴筛有效筛选面积的方式增加滚轴筛的生产能力。

1设计背景及设计任务

新中国成立至今，我国在各个领域的许多方面，取得了举世瞩目的成就，但是在一些领域，大部分还是延用以往的落后的技术或者生产方式。

在电力行业中，有风力发电，有核能发电，有水力发电。

我国大部分的发电量还是采用火力发电。

因为火力发电技术相对来说比较成熟，机器设备制造相对比较容易。

火力发电，就是通过煤炭的燃烧，所释放出来的热量，尽可能的使水变为水蒸气，然后利用水蒸气来冲击气轮机，气轮机旋转后带动发电机，从而达到发电的目的。

火力发电主要用的就是原煤。

在大型发电场中煤的一般输送过程如下：

第一步：

原煤通过火车运到了电场。

通过卷扬机把一节车皮拉入车间。

当

到达指定位置后车皮将被固定。

同时翻车机（大型电厂中的主要卸煤设备）也开始工作。

翻车机利用气压或者液压夹住车皮两侧旋转一百八十度，使原煤掉入下面的篦子上。

车皮中的原煤卸空之后，翻车机恢复原状态。

第二步：

当翻车机恢复原状态，篦子上的清蓖破碎机开始工作。

清蓖破碎机是技术人员针对我国原煤情况大块较多，尤其是东北地区冬天存在大量冻煤的问题，研制的一种翻车机下，篦子上，针对漏不下去的大块和冻块煤进行破碎的一种设备。

清蓖破碎机前有一个大辊子，上面焊有多个破碎齿。

设备前进利用锋利而又坚固的破碎齿来使大块和冻块煤落入下面的煤沟。

第三步：

在煤沟中有一种设备叫作叶轮给煤机。

它适用于火力发电厂缝隙煤沟，通过叶轮的旋转和车体的纵向移动，把原煤定量均匀连续地拨到输煤皮带上。

它也适用于煤炭、冶金、矿山、建材、化工等行业散装物料输送的给料系统。

第四步：

被叶轮给煤机拨到皮带上的原煤，通过皮带输送到破碎楼的最顶端。

那里安装一种叫作带式除铁器的设备。

除铁器中安有磁铁，当设磁性最大，从而把原煤中的废焊条、破铁丝、小铁矿石等物品吸出来。

这很好的保护了破碎楼中其他的设备。

第五步：

相对纯净的原煤会从入料口落入滚轴筛煤机。

滚轴筛的筛孔是按照筛下的物料的粒度要求设计的，大于筛孔尺寸的物料不会从筛孔中漏下去，保证筛分出的物料粒度得以准确控制。

筛面是由筛轴和筛孔组成，物料很容易落入筛片之间的缝隙，清理齿紧贴筛片清理筛孔，保持筛孔通畅，筛分效率高。

这种设备安装简单、维修方便。

体积小、本身振动很小，外界的振动对其影响极小。

粒度小于筛孔的原煤，直接落在皮带上；粒度大于筛孔的原煤就会落于破碎机中。

第六步：

破碎机主要是利用旋转转子上的锤环施加锤击力，从而获得破碎煤块的作用。

煤块从入料口进入破碎室后，受到高速旋转的四排交错安装的锤环打击并挤压在破碎板上，从带齿刃的锤环获得动能，原煤受剪切、挤压、滚碾和研磨，达到所需粒度后，从筛板的缝隙中落下。

图1-1大型发电场中原煤的一般输送过程

第七步：

从破碎机落下的煤也会落得皮带上，分别送到各个不同的煤仓中。

粉煤的设备叫作犁煤器。

第八步：

当锅炉需要烧煤的时候，埋刮板给煤机就会把煤仓中的煤送到锅炉口。

这就是原煤从火车上到锅炉口的全部过程（如图1-1）。

2设计方案论证

燃煤从上部进煤口进入，有电动推杆带动挡板控制进煤流向。

滚动轴依次呈阶梯倾斜式排列，每根轴分别有一台减速电动机单独拖动。

当挡板位置处于过筛面时，滚动轴启动运行，不同粒度的燃煤被筛分，小粒度原煤由过筛面出煤口处落下；而大块原煤由大块出煤口处落下，进入下一级工序——碎煤机进行破碎。

当挡板位置处于旁路时，燃煤全部从旁路出煤口落下。

如图（2-1）

挡板旁路极限位置

挡板过筛面极限位置

大块煤出口小粒煤出口旁路出口

图2-1滚轴筛煤机的简单结构和动作示意图

2.1影响筛分的因素

在实际筛分过程中，小于筛孔的颗粒要进入筛下受许多因素的影响。

归纳起来可分成两个方面：

物料性质和筛分设备的性能。

2.1.1物料性质

对筛分过程产生影响的物料性质主要包括：

颗粒和筛孔的相对尺寸、物料的水分、含泥量等。

颗粒与筛孔的相对尺寸。

只有当颗粒小于筛孔时，经过多次反复与筛孔接

触比较，才有透筛的机会。

颗粒透筛的概率主要取决于颗粒横截面在筛子平面的投影与筛孔面积之比。

和筛孔相比，颗粒越小透筛越容易；和筛孔尺寸相近的颗粒很难通过筛面下层较大颗粒的间隙，因而也就较难于透过筛孔。

为了形象地说明物料的颗粒透筛的难易程度，把物料的颗粒分为“易筛粒”、和“难筛粒”和“阻碍粒”。

原料中，难筛粒，阻碍粒含量越高，筛分效率就越低；易筛粒含量越高，筛分效率就越高。

物料的水分。

物料所含水分可分两种：

①内在水分存在于物料的孔隙中；②外在水分，物料表面上所附的水分。

如水采原煤、并下尘喷淋水，露天堆放时淋的雨水，选煤厂除尘喷水等。

细粒物料由于表面积大，细粒含外在水分偏多。

内在水分对筛分过程没有影响，外在水分对筛分过程影响较大。

筛分设备性能及工艺参数对筛分过程的影响。

虽然物料性质对筛分过程影响很大，但同一种物料用不同类型的筛分设备可以得到不同的筛分效果。

这主要取决于筛分设备的工艺参数：

筛面运动形式、筛面长度、宽度、筛面倾角、筛孔形状等。

2.1.2筛分设备的性能

1.筛面运动形式

筛面运动形式是影响筛分效果的重要参数之一。

筛面固定不动时，筛分效率很低；运动的筛面具有较高的筛分效率。

2.筛面倾角

筛面与水平面的夹角称为筛面倾角。

为便于排出筛上物，筛面一般倾斜安装。

倾角的大小与筛分设备生产率和筛分效率有密切关系。

倾角大，粒群在筛面上向前运动速度快，生产能力大，但物料在筛面停留时间缩短，减少颗粒透筛机会，影响筛分效率。

3.筛面宽的和长度

筛面越宽处理量越大，但受筛框结构等方面的影响，一般不大于2.5m。

一般来说，筛面宽度直接影响生产率，而筛面的长度直接影响筛分效率。

即筛面长，物料在筛面上停留时间长，透筛机会多，所以筛分效率高。

实际上，筛面宽度对于筛分效率，筛面长度对于筛分能力也有影响。

一般宽长比为1：

2至1：

3为宜。

4.筛孔形状

筛孔形状多种多样。

选择什么样的筛孔主要取决于筛分产物粒度和对筛下产品用途的要求。

长方形筛孔易使条状或片状的颗粒通过。

5.筛孔尺寸

筛孔愈大，筛面单位面积的生产率越高，筛分效果也较好。

这是因为对于同一颗粒组成的物料，筛孔增大，相当于“易筛粒”增多。

如何确定筛孔的大小，要取决于采用筛分的目的和要求。

在满足筛分目的和要求的情况下，尽量采用大筛孔。

2.2方案的比较、选择与设计

过去或者现在正在使用的筛煤机中，存在很多的问题和不足。

滚轴筛在煤炭企业中已有很长历史。

几十年前的滚轴筛的问题很多，煤块楔入筛孔的弊病无法克服，使用效率低，需要经常清理，筛子无法封闭；滚轴采用链传动，易脏污和损坏，维护工作量大；筛片为球墨铸铁，耐磨性差，检修工作量大；滚轴筛的滚轴轴承抗冲击能力差，轴承座密封性差，轴承易损坏；滚轴滚齿短，推煤能力差，易引起堵煤、卡轴；箱体密封性差，冒粉严重；箱体、轴承座结构不合理等缺点。

有些筛煤机的筛轴一端有轴承支撑，另一端直接通过固定联轴器与传动机构输出轴相连，以传动机构的输出轴的轴承为支撑。

滚轴长度比较长，工作中主要承受从落煤筒中下落的煤块的冲击力和各筛煤轴运行当中各轴之间的煤块或其他异物互相挤压产生的力，其合力比较大，受力比较复杂，因此筛轴在运行当中变形比较大。

由于筛轴靠近减速箱的一端通过刚性联轴器与减速机输出轴相连，筛轴在工作中的变形量直接通过联轴器传递给传动机构的输出轴。

由于输出轴中心线与纵向轴中心线夹角有严格的要求。

轴承间隙所决定的输出轴只能有很小的偏斜。

实际工作中，筛轴的变形量通过联轴器传递到传动机构。

所以，在滚轴筛煤机中采用两个轴承，轴的两端各一个，要改变传动机构的轴承的受力情况，必须在筛轴与传动机构连接之前，在筛轴另一端加轴承支撑。

使用一体的减速电机，弹性柱销联轴器连接减速电机和筛轴。

这样不仅使筛轴的位置更加固定，而且大大减小设备的体积。

考虑到筛轴比较长，其受力复杂、变形量大等因素对驱动装置的影响，原来的固定式联轴器对驱动装置没有减缓冲击、吸收振动及补偿制造和安装误差的作用，因此选择弹性柱销联轴器，进一步减小筛轴变形量对驱动机构的影响。

再有，从前有些滚轴筛煤机采用的是“香蕉”型筛分，即各个筛轴的横截面的中心的连线成香蕉型，这样的布置，不能很好地利用煤流的特性，不利于筛分。

因此将筛轴改成为倾斜布置。

这样可以进一步改善筛轴的受力情况，提高筛分效率。

这种形式的滚轴筛煤机，尽管有筛分率高的特点，但是该类型的滚轴筛煤机容易发生煤料堵塞、工作能力不足和容易烧坏电机的情况。

在设计的滚轴筛煤机中，采用倾斜直线形的设计，即各个筛轴的横截面的中心的连线成直线并且与水平成10°角。

这样设计的滚轴筛煤机，虽然会使筛分效率略有下降，但换来的是筛分机大大提升的工作能力，在大负荷、连续运行的情况下不发生煤料堵塞、烧坏电机等影响正常燃煤发电的现象。

如图（2-2）

图2-2滚轴式筛煤机的机械结构图

设计的滚轴筛煤机是利用多轴同向等速旋转推移物料沿筛面前移，同时搅动物料，小于筛孔尺寸的颗粒受自重及筛轴旋转力的作用从筛孔落下，大于筛孔尺寸的颗粒留在是筛面上继续向前运动并进入碎煤机进行破碎。

滚轴筛可将未经筛选的各种不同规格的颗粒物料进行筛分，得到所需要的出料粒度，以满足使用要求。

该设备配有电动挡板。

使筛煤机本身具有旁路系统，可实现自动控制。

该设备是燃煤发电厂输煤系统的重要设备之一。

在冶金、化工、煤炭系统均可广为利用。

滚轴筛每根筛轴均有一套驱动装置，驱动筛轴。

筛轴下部设有筛片清扫器，保持筛片清洁。

滚轴筛筛片均采用锰钢铸成，滚轴电机控制回路上装有空气开关过载保护装置，当筛轴堵转时，可自动报警，并切断电机。

筛轴与减速机采用尼龙剪断销，当瞬间大扭矩时可实现剪断销切断，保护电机。

本机共有10轴，每根轴都配有一个减速电机。

这样的设计、安装，不但

使10根轴相互独立的工作，互不干扰，提高了设备的安全工作系数，而且降低了设备的成本、便于安装。

筛轴上装有过载保护装置。

在联轴器中间，用的是尼龙套柱销，当筛轴出现卡堵情况的时候，尼龙套柱销会因剪切力过大而断开，实现过载保护。

该设备具有旁路系统，可实现自动控制。

当下煤量较大时，远超过该设备的工作能力时，机器箱体内部会堵煤，当煤给箱体的压力达到一定时间、一定压强的时候，压力传感器会响应，电动推杆实现动作，使挡板处于垂直状态，使筛分的煤料直接落下，以保护该设备，并且便于维护。

该设备筛分效率高，生产能力大，密封性能好，噪声低，振动小，且能自动清理筛面，不堵筛、安装维修方便，使用安全可靠。

该设备是有减速电机单独驱动的多根滚轴组成的滚动筛面，每根筛轴上装有渐开齿型筛片，筛轴与减速电机用弹性柱销器连接，即其过载保护作用，又便于维修。

物料即可通过筛面进行筛分，又可以经过旁路通过。

煤块

筛片

筛下物

筛孔

图2-3筛煤机的工作示意图

图2-4筛煤机的筛面布置图

2.3旁路装置的设计

该装置时电容式高灵敏度压力传感器，它不受物料瞬间冲击、碰撞的影响，开启式安装，方便检修。

它是由高灵敏压力传感器和控制箱两部分组成。

传感器安装在溜槽的垂直侧壁上，传感器的感应面朝向溜槽内。

堵塞时因物料挤压而产生的侧向分力持续作用于传感器感应面上，当作用时间超过约0.5时，输出堵塞信号，该信号将一直保持至堵塞被清除。

正常情况下，物料通过溜槽时也能冲击传感器，甚至是连续的冲击，由于冲击力的作用时间很短，所以不会引发堵塞信号。

2.4设计方案的相关数据

表2-1相关技术数据表

序号项目技术数据

1

筛煤机出力

120t/h

2

筛分效率

正常≥75％，最低60％

3

出料粒度

≤30mm

4

筛片使用寿命

≥10000h

5

衬板使用寿命

≥10000h

6

清扫齿

≥80000h

表2-2部分零部件的材质

序号部件名称材质及牌号

1

筛片

ZG40Mn2

2

衬板

16Mn

3

筛轴

45号钢

4

清扫齿

16Mn

5

壳体

Q235A

6

减速电机

Z68M112

7

堵煤信号报警装置

LD101

表2-3该设备的主要技术参数

序号项目技术参数

1

出力

120t/h

2

入料粒度

≤300mm

3

出料粒度

≤300mm

4

筛面宽度

1800mm

5

轴数

10根

6

总功率

40.75Kw

3结构设计与校核

3.1电动机的选择安装

3.1.1电动机的选择

因为该设备的筛轴采用一根轴配一台电机，所以要求结构紧凑，因此选用一体的减速电动机。

减速电动机类型：

按已知条件和要求，选用减速电动机，电机型号：

Z68M112MB4。

减速电动机的基本参数：

输入功率P=4kw；减速比1：

6；电机转数1440r/min。

3.1.2电动机的安装与注意事项

电机只能以规定的安装方式安装，要求装配在平坦、无震动和抗扭曲变形的底座上。

仔细地将电动机和从动的设备对中，以避免使输出轴负荷超出需用范围，注意允许的横向和轴向作用力。

不要撞击和敲击周端。

垂直安装方式要有遮蔽措施来防止异物或者液体侵入。

要注意散热，空气通风顺畅，排出的热空气不要被其他装置堵塞。

3.2轴的结构设计与校核

3.2.1轴的设计

1.轴上零件的轴向定位

轴上的两个轴套均有内螺纹，两个轴套位于两端，把所有的筛片挤压在中间，右侧的半联轴器依靠轴肩定位。

2.轴上零件的周向定位

轴上的筛片、半联轴器的周向固定均采用普通平键联结。

根据轴的直径与有关设计手册查得半联轴器处的键界面尺寸b⨯h=20mm⨯16mm,筛片处的键界面尺寸为b⨯h=24mm⨯18mm，滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制。

3.确定各段轴径和长度

对于各轴段长度，取决于轴上零件的宽度及他们的相对位置。

4.考虑轴的结构工艺性

考虑轴的结构工艺性，在轴的左端与右端均制成2⨯45︒倒角，为便于加工，筛面、联轴器处的键槽布置在同一母线上。

在该设备的10根滚轴中，位于最上端的筛轴受力最大。

5.按弯曲强度条件估算轴径根据公式

=T=

WTWT

得

p

≤[T]

d≥=C3

=115⨯

n

=41mm

因为轴上有一个键槽，所以轴的直径应该增大5％，得

d≥41⨯（1+5︒︒）=43.05mm

但是由于该设备有时候瞬间过载，因此该设备的直径将适当增大。

式中：

T—轴传递的转矩，N·mm

P—周传递的功率，Kwn—轴的转速，r/min

WT—轴的抗扭截面系数，mm3

d—轴的直径，mm

[T]—轴的许用扭转切应力，MPa

C—与轴材料的有关系数，在这里取115

3.2.2轴的强度计算

经结构设计之后，各轴段作用力大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径参数均已知，下面就可以通过计算作出弯扭矩图，并进行校核。

已知：

该设备每小时出力120t,每秒出力389kg，煤料对轴的作用力与水平成45°角，筛轴自重m=300kg，半联轴器自重m联=10kg，即G=3000N，G联=100N，两个轴承中心距为2176mm，即AB=2176mm，半联轴器中心距离右

侧轴承中心的长度为98.5mm，即BD=98.5mm。

求垂直面上轴承的支反力及主要截面的弯。

Fy=Fz=

2⨯3890=2750N

2

由∑MA=-（G+Fy）⨯AC+By⨯AB-G联⨯AD=0

得By=2979.5N

由G+Fy+G联-Ay-By=0

得Ay=2870.5N

求垂直面内轴所受的弯矩在AC段内

剪切方程

Q（X）=-Ay=-2870.5

（0≤X≤1088）

弯矩方程

M（X）=-Ay⨯X

=-2870.5⨯X

（0≤X≤1088）

在CB段内

剪切方程

弯矩方程

Q（X）=-Ay+G+Fy=-2870.5+3000+2750=2879.5N

（1088

在BD段内

M（X）=-Ay⨯X+（G+Fy）⨯（X-C）=-2870.5⨯X+5750⨯（X-1088）

（1088≤X≤2176）

剪切方程

Q（X）=-AY+G+FY+G联=-2870.5+3000+2750+100=2979.5N

（

2176

弯矩方程

M（X）=-Ay⨯X+（G+Fy）⨯（X-AC）+G⨯（X-2176）

=-2870.5⨯X+5750⨯（X-1088）+G联⨯（X-2176）

（2176≤X≤2274.5）

联

图3-1垂直面内的受力简图及弯矩图

在水平面内的受力

求水平面上轴承的支反力及主要截面的弯矩由∑MA=FZ⨯AC+BZ⨯AB=0

B=-1⨯F=-1⨯2750=-1375N

得Z2Z2

由AZ+FZ+BZ=0

得AZ

=-1375N

在AC段内

剪切方程

Q（X）=AZ

=1375N

（0

（0

弯矩方程

M（X）=-AZ⨯X

=-1375⨯X

（0≤X≤1088）

在CB段内

剪切方程

Q（X）=-AZ-FZ

=-1375N

（1088

弯矩方程

M（X）=-AZ⨯X-FZ⨯（X-AC）

=-1375⨯X-2750⨯（X-1088）

（1088

图3-2水平面内的受力简图及弯矩图

通过垂直、水平面的弯矩图，可以看出，截面C处的弯矩最大

Mcv=-312307