輾輪轉子式混砂機畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 同時三個分速度也分別與碾輪輪心回轉半徑R及碾輪半徑r成正比。當混砂機結構的參數確定后，即?，R及其r為定值時，則、都是的函數。參看前面圖，角的取值范圍自碾輪與砂層開始接觸起，到碾輪與砂層脫離接觸結束。在碾壓過程中，就碾輪與砂層接觸的任一條素線來說，角是不斷變化的，碾輪與砂層開始接觸時，角最大，等于。由上述公式知，角越小，則、愈大，大對碾壓型砂有利，但是則有搓研和推砂雙重作用。因此在設計時，合理選擇砂層厚度，即確定角的最小值，以便充分發揮碾輪的碾壓、搓研和拖抹作用，并盡量避免產生推砂現象，是相當重要的。 輾輪轉子式混砂機基本參數的選擇 概述 間歇工作混砂機的基本參數，如輾盤直徑、每次加料量、主軸轉速和電動機等，應根據國家規定的有關混砂機系列標準選定。目前，世界上多數國家都把輾盤直徑作為混砂機的主要參數，即基本參數中最主要的參數。根據主參數再確定其他基本參數。因為盤徑是一個定值，它能確切的反映混砂機的規格，而不像每次加料量那樣，因型砂種類不同在一定規范內變化。我國輾輪式混砂機的基本參數草案，即盤徑確定主要的參數。 要提高混砂機的生產率，只有增加每次加料量和縮短混砂周期兩個途徑，這也是設計高效率混砂機應該注意的兩個主要問題。在盤徑一定的情況下，增加每次加料量，則勢必增加輾盤上的砂層厚度。因此每次加料量多少，實質上就是選擇合適的砂層厚度問題。在混砂過程中，輾盤上各處的砂層厚度是變化而且不均勻的，為便于分析比較，提出名義砂層厚度這一術語。假定將每次加料量均勻而松散的鋪在輾盤上，并且不考慮立柱、刮砂板和輾輪所占的空間，這樣得到砂層厚度。因此: 從混砂機發展的歷史上看，砂層厚度是逐漸增加的。例如SIMPSON 112 型輾輪混砂機，盤徑為1626mm，計算出砂層厚度為168mm。發展到112G型時，盤徑仍然為1626mm，但其砂層厚度為210mm。因此設計時，保證足夠的輾壓情況下，適當輾輪與底盤間的間隙，合理選擇值；同時采用矮刮板，加強對型砂的混合攪拌作用，減少其刮砂阻力，就適當提高砂層厚度。增加砂層厚度，就意味著十字頭每轉一周，可以輾壓、混合更多的型砂，提高混砂機的生產能力。但是，到目前為止，還沒有一種決定混砂機最佳砂層厚度的準確方法。但在混砂機試驗臺上，對砂層厚度進行一些試驗，證明砂層厚度是影響混砂質量和混砂機生產率的重要因素。試驗發現，砂層太薄，輾壓的砂量少，生產率低；砂層太厚，則砂層下部型砂受到輾輪的輾壓作用力小，混砂效果差，而產生輾輪推砂的現象。試驗結果表明，當 時的砂層厚度最為合適，這時混砂效果好，而且功率消耗低。確定值后，可根據圖計算砂層厚度， 根據表 ，計算出 考慮到砂層厚度應有一定的裕量，最后取。從混砂機發展歷史上看，轉軸轉速也是逐漸提高的。這是因為近代輾輪式混砂機降低了輾壓力，或者采用彈簧加壓裝置，都使輾輪自重減輕，從而減少其生產的離心慣性力，為提高主軸轉速提供了可能性。當每次加料量和砂層厚度一定時，增加主軸轉速，就意味著單位時間內對型砂的輾壓、搓研、混合次數，并且增加了輾壓、搓研、拖抹作用，可以縮短混砂周期，提高混砂機的生產率。但是，在主軸轉速提高后刮板的線速度也隨之增加，這樣就增加了刮板運動的阻力和 功率消耗，加劇刮板的磨損。而且在主軸轉速超過一定值時，外刮板就出現推砂現象，反而達不到混砂和送砂的目的。如果主軸轉速再高，則從輾盤底部卸砂也會困難。因此提高混砂機主軸轉速是有利的，但需要一定的限制。根據試驗，發現各刮板中外刮板消耗的功率最大，磨損與推砂現象也最為嚴重，而這些問題與外刮板的限速度有直接關系。因此世界各國都將混砂機外刮板的最大線速度控制在范圍內。在確定混砂機主軸轉速時，應該核算外刮板的最大線速度，使其不超過上述范圍。S136型輾輪轉子式混砂機的主軸轉速為30r/min,。輾輪轉子式混砂機的功率消于以下四個方面：空載功率；輾輪消耗的功率。刮板消耗的功率和混砂轉子消耗的功率。目前還沒有計算混砂機功率的準確方法。利用S114型混砂機試驗臺進行過雙轉子式和輾輪轉子式混砂機功率測定，兩者都采用棒式轉子。用單獨的電動機，經三角帶傳動混砂轉子，可以改變轉子的轉速。在試驗中，分別測定主電動機和轉子電動機的輸入功率。混砂機試驗臺的主軸轉速30r/min，每次加料量為400kg。測定如下 機型轉子轉速混砂棒轉速主電動機功率轉子電動機功率相對轉速絕對轉速相對線速度最大絕對線速度負載空載雙轉子220250722703007232025072單輾輪單轉子2202509227030092轉子電動機的功率消耗大于混砂轉子的自傳混砂，它的大小與混砂棒的相對線速度、型砂強度和砂層厚度有關。從上表中可以看出，混砂棒線速度愈大，消耗的功率愈多；雙轉子消耗的功率幾乎是單轉子的兩倍。雙轉子式混砂機主電動機的功率，消耗于混砂轉子公轉及兩塊刮砂板的混砂工作，以及空載功率。輾輪轉子式混砂機主電動機的功率，除用于空載功率外，還消耗于一個輾輪、三塊刮砂板和混砂轉子公轉的混砂工作。由上表，對比這兩種混砂機構的主電動機負載功率消耗，可以看出，輾輪混砂所消耗的功率并不大。也可以從表中看出，對于輾輪轉子式混砂機，當轉子相對轉速為220r/min時，約占總功率（9+）kW的40%左右。目前混砂機功率確定采用多種類比法。根據現有混砂機的統計數據，對于輾輪式混砂機，～；對于輾輪轉子式混砂機，～；對于高速轉子式混砂機，～。S136型混砂機用一臺電動機驅動輾輪、刮板和混砂轉子。根據上述數據，其主電動機功率為：故決定選用Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機中的Y180L4,額定功率30kW，轉速1470r/min。輾壓機構設計 概述在粘土混砂機的混制過程中，我們希望粘土分散并均勻地粘附在砂粒表面。混砂質量的優劣，除了與原材料的性能及其配比有關外，也與混砂機的形式和加料次序等有很有關系。如果在混砂時，先加粘土，干混一段時間再加水，則粘土會立即吸水膨脹，并形成以水滴為中心的粘土團。這樣就需要混砂機施以一定的混合力，以便破碎粘土團，使粘土分散，與砂粒互相摩擦，然后粘附在砂粒表面。現在認為合理的加料順序是加砂后立即加水，先將砂粒濕潤，然后再加粘土，使粘土團盡可能小而分散，這樣就可以用較小的混合力，在較短的時間內，獲得一定的型砂性能，達到混砂的目的。不同類型的混砂機提供不同形式的混合力，因此所混型砂達到最高強度和強度增長速度也不盡相同。輾輪式混砂機，由輾輪提供的輾壓力合搓研力，轉子式混砂機，由高速轉子提供拋擊力合攪拌力；至于輾輪轉子式混砂機，則綜合上述幾種混合力的作用，達到高速混砂的目的。為了使混輾機構能連續而且均勻地與型砂接觸，充分發揮混合力的作用，必須利用刮板使型砂在混砂機中有規律地流動。因此，刮板除了本身的混砂作用外，其送砂作用是輾輪和轉子充分發揮其混合力的重要條件。 輾壓機構簡介輾壓機構包括輾輪、曲柄及其加壓裝置。從輾輪式混砂機的發展歷史看，早期的混砂機利用輾輪的自重提供壓力，那時希望輾壓力大，因此輾輪的重量也相當的大，而且為了混制不同用途的型砂，還要更換不同重量的輾輪。后來發現，太重的輾輪不但使及其笨重，妨礙主軸轉速的提高，而且對于混砂過程來說，也不是輾壓力越大，混砂質量越好。現在的觀點是設計加壓裝置來減輕碾輪自重，使有適當的輾壓力的輾輪，在較深的砂層上工作，以便充分發揮其碾壓作用；另外，適當增加輾輪的寬度，加強其搓研作用。從表一中列出的SIMPSON混砂機G系列和F系列的參數對比情況。從表中數據可以看出，G系列混砂機相比于F系列混砂機，每次混砂量增加20%，砂層厚度也增加20%～30%；碾輪直徑未變，寬度增加50%～60%；但是最大輾壓力降低約50%～70%。從數值上看，F系列混砂機的最大輾壓力（N），等于其每次加料量（N）；而G系列混砂機的最大輾壓力，只是每次加料量的50%～60%。輾輪采用彈簧加壓裝置是碾輪混砂機設計的又一大重要變革。碾輪的加壓裝置，目前有彈簧加壓和氣壓、液壓加壓兩大類。后一種類型是加壓裝置，因為要向旋轉的十字頭上引入氣體或液體工作介質，是機構復雜，而且容易泄漏，因此目前應用不多。輾輪的彈簧加壓裝置原理，如圖1所示。這時，輾壓力F為輾輪自重G與彈簧力P產生的附加載荷W之和，即 ∵ ∴ （51）式中k—與彈簧尺寸有關的折算系數；彈簧剛度（N/mm）；彈簧的工作壓縮量；彈簧的預壓縮量表一 SIMPSON混砂機G系列和F系列參數對比Φ機型盤徑每次加料量砂層厚度輾壓力碾輪尺寸1G136027201450～1590Φ5081901F13002270135910～2270Φ5081271163054302040～3000Φ6602381163045401701820～4540Φ6601522G2032109002620～54050Φ8103052F213490702003630～9070Φ81017822300204003800～7700Φ91034222290136002565440～13600Φ9102283G2620250003640～12200Φ10153803F2590181602747260～18160Φ1015228 輾輪的彈簧加壓裝置及彈簧減壓裝置原理圖式51說明，當輾輪及曲柄尺寸及彈簧剛度確定后，則輾壓力與彈簧變形量成正比。，設砂層厚度為h1，經輾輪輾壓后的砂層厚度為h2，輾輪被抬高h=h2h0，并通過曲柄使彈簧產生壓縮量變形，系與曲柄尺寸有關的另一折算系數。因此式可以寫成： 　　　　 （52）上式說明，輾壓力與輾輪的自重G、彈簧剛度P’,彈簧預壓縮量，曲柄尺寸、以及與砂層厚度有關的輾輪抬起高度h有關。當輾輪曲柄、彈簧等均確定后，則輾壓力與輾輪抬高高度h成正比。由以上分析可以看出，彈簧的加壓裝置有如下的優點：① 在保證一定輾壓力的情況下，有了彈簧加壓裝置就可以減輕輾輪的自重，輾輪自重減輕后，就能減少由它產生的離心慣性力，可以適當的提高主軸轉速，加速混砂過程。② 在混砂過程中，當砂層厚度變化時，輾壓力也能相應的變化。例如,當每次加料量減少時，砂層厚度低，輾壓力也隨之下降；在開始混砂時，型砂的強度不高，在輾輪的輾壓下易于溢散，這相當于砂層低，因此輾壓力也低，避免由于高輾壓力使輾輪產生推砂的現象；又如在卸砂過程中，砂層厚度降低，輾壓力也隨之降低，當砂層厚度將為h0時，只有輾輪重壓在型砂上，因此不致于產生型砂“壓餅”現象。③ 為了縮短混砂周期，應盡可能擴大卸砂門面積來加快卸砂速度。因此在輾輪開啟的卸砂門時，由于砂層急劇下降，使輾輪曲柄的支撐與十字頭碰撞。有了彈簧加壓裝置，由于其緩沖作用，可以避免這一現象。④ 彈簧加壓裝置結構簡單，調節方便，可以調節h0的大小也可以在以定范圍調節彈簧的預壓縮量，即能適當增減總輾壓力F的大小。如圖52，固定彈簧套1，轉動調節筒4，就可以調節彈簧長度L1，從而增減預壓縮量；同時轉動彈簧套4，就可以調節L2，經過曲柄，改變h0的大小。圖52 彈簧加壓裝置彈簧套 ；活塞及拉桿；彈簧 ；調節套筒；彈簧座SIMPSON G系列混砂機，其輾壓力范圍的下限均為零，它是一種彈簧減壓裝置，這是輾壓力F為： 在混砂機空載時，令輾輪重量產生G使彈簧產生最大工作變形量。設計時，使。因此在混砂空載時，輾壓力F=，由于有一定的砂層厚度，輾輪被抬起。砂層越高，彈簧的變形越小，而輾壓力則越來越大。當輾輪抬至一定的高度，例如抬至h2時，彈簧的變形量，這時輾壓力達到其最大值。因此，由這種彈簧減壓裝置所提供的輾壓力也同樣與砂層厚度成正比關系，但其最小值為零，最大值為輾輪的自重。而不是像彈簧加壓那樣，輾壓力的最小值是輾輪自重；最大值是輾輪自重加上由彈簧壓力產生的附加負載。這種彈簧減壓裝置也同樣具有彈簧加壓裝置的優點，而且由于在砂層厚度為h0時，輾壓力為零，可以完全避免產生型砂“壓餅”的現象。這種彈簧減壓裝置用于小型混砂機尤為合適，因為小型混砂機所需要的碾壓力與碾輪重量已相差無幾，沒有再設計加壓裝置，對于大型混砂機，設計加壓裝置比較適合。 輾輪及彈簧加壓裝置的設計S1318型輾輪轉子式混砂機采用彈簧加壓裝置。下面介紹設計方法和步驟。（1） 機盆部分① 根據統計數據，輾輪直徑D，寬度B，混砂機盤徑為時，有如下關系：　　　　　　D/= B/=在本設計中，輾輪直徑D=800mm輾輪寬度B=280mm② 圍圈高度H： 圍圈的作用是擋住砂子，不使其溢出。從混砂機轉速提高的發展趨勢考慮，圍圈高度也應相應提高。根據經驗： H=（～）=700～900mm，取H=800mm③ 碾輪重量：因為有彈簧加壓裝置，所以在碾輪結構設計時，應盡可能減輕其自重。根據經驗公式: 式中a—系數，取a=～； h—計算砂層厚度（毫米）計算得到 　 　G=3200N　。取其輾壓力為每次加料量的60%，得 所以由產生的彈簧附加載荷 圖53 輾輪與曲柄 1—曲柄；2—輾輪體 3—蓋板；4—輾輪軸；5—松砂棒（2 ） 設砂層厚度為h1，經過輾輪 輾壓后的砂層厚