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[9] 吴中俊、黄永红.《可编程序控制器原理及应用》.北京:机械工业出版社,2004.4
[11] 匡亚莉.《选煤工艺设计与管理》.徐州:中国矿业大学出版社,2006.5
[13] 陈建中,沈丽鹃.《矿山机械》(讲义).徐州:中国矿业大学化工学院,2007.1
浓缩设备在选矿厂通常用于过滤之前的精矿浓缩或尾矿脱水,还可大范围的使用在煤炭、化工、建材以及水源和污水处理等工业中含固料浆液的浓缩和净化。
浓缩机主要由圆形浓缩池和耙式刮泥机两大部分所组成,浓缩池里悬浮于矿浆中的固体颗粒在重力作用下沉降,上部则成为澄清水,使固液得以分离,沉积于浓缩池底部的矿泥由耙式刮泥机连续地刮集到池底中心排矿口排出,而澄清水则由浓缩池上沿溢出。
耙式浓缩机通常可分为中心传动式和周边传动式两大类,构造大致相同,都是由池体、耙架、传动装置、给料装置、排料装置、安全信号和耙架提升装置组成。
浓缩机的池体一般可用水泥制成,小型号的可用钢板焊制,为便于运输物料,底部有~的倾角;与池底距离最近的是耙架,耙架下有刮板;浓缩机的给料一般是先由给料溜槽把矿浆给入池中的中心受料筒,而后再向四周辐射;矿浆中的固体颗粒逐渐浓缩沉降到底部,并由耙架下的刮板刮入池底中心的圆锥形卸料斗中,在用沙泵排出;池体的上部周边没有环形溢流槽,最终的澄清水由环形溢流槽排出;当给料量过多或沉淀物浓度过大时,安全保护装置发出信号,通过人工手动或自动提怕装置将耙架提起,以免烧坏电机或损坏机件。
中心传动耙架浓缩机,其耙臂由中心衍架支撑,衍架和传动装置置于钢结构或钢筋混凝土结构的中心柱上。由电动机带动的蜗轮减速机的输出轴上安有齿轮,它和内齿轮啮合,内齿轮和稳流筒连在一起,通过它带动中心旋转架饶中心柱旋转,在带动耙架旋转。可以把一对较长的耙架的横断面做成三角形,三角形的斜边两端用铰链和旋转架连接,因为是铰链连接,可以使耙架向上向后提起,大型中心传动浓缩机的国产规格为16m、20m、30m、40m和53m,已有直径达到100m的产品,国外已达183m。
周边传动耙式浓缩机,池中心有一个钢筋混凝土支柱,耙架一端借助于特殊轴承置于中心支柱上,另一端与传动小车相连接,小车上的辊轮由固定在小车上的电机经减速器,齿轮齿条传动装置驱动,使其在轨道上滚动,带动耙架回转,为了想电机供电,在中心支柱上装有环形接点,而沿环滑动的集电接点则与耙架相连,将电流引入电机。
在选择浓缩机时,一般应根据给料量、给料量粒度的组成、物料沉降速度、给料和排料的固液比、矿浆及泡沫的黏度、浮选药剂和絮凝药剂的类型、矿浆温度等因素来确定其规格和类型。一般选择是:
给料量较小时一般选用中心传动式浓缩机,给料量较大时则选用周边传动式浓缩机,物料密度小可用辊轮式,反之以齿条式为宜。
在厂地小和寒冷地区浓缩机设于室内时,可选用高效浓缩机,但要考虑到絮凝剂的效果及其对下面工序的影响。
既要满足下段作业对精矿或中矿含水量的要求,又要严控和减少随溢流流失的金属量及溢流水的浊度。
应尽量通过生产性实验或模拟实验确定所需浓缩机面积,并据此选用合适的浓缩机。
在准确掌握被浓缩矿浆特性的情况下,可参照处理类似矿石选矿厂的生产指标选用相应的浓缩机。
为了避免耙架转动时影响物料的沉降过程,,耙架的旋转速度应该很慢,通常最外围的线米.这个速度取决与浓缩物料的性质,若浓缩物料粒度较粗,且容易沉降,刮板的线M/MIN左右:细煤泥浓缩时,刮板的线M/MIN以下.因此选择本设计最外围刮板的线M/MIN.则耙架的转速0.1r/min.
本设计采用周边传动方式,传动部分的电动机功率选则Y132M2-6,功率5.5kw,额定转速960r/min.耙架转速0.1r/min,辊轮轨道中心圆直径15.6M,辊轮直径0.3M,由此得辊轮的转速为n2=5.2r/min,电动机相连的减速器采用行星齿轮减速器.
根据i值的大小可预先选取中心轮a的齿数za =13,再按公式计算齿数zb 即,
本设计减速器采用3Z(II)型行星传动,由于其采用了一个公共的行星轮C,因此,该3Z(II)型传动可大致分为a-c,b-c和e-c三个啮合齿轮副。
在3Z(II)行星传动中,因各个齿轮副的齿数和Z通常是不能满足za+zc=zb-zc=ze-zd的条件。所以,为了使得各齿轮副的实际啮合中心距a`相等,就不可避免地要采取角度变位传动。
对于b-c啮合,据同心条件可得其角度变位的中心距为而其标准中心距为.根据表中的公式,则得其中心距变动系数为yb=
根据3Z(II)型行星传动的工作特点、传递功率的大小和转速的高低等情况,对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮(太阳轮)a的结构,以为它的直径d较小,所以,轮a应该采用齿轮轴的结构及形式;即将中心轮a与输入轴连成一个整体。且按该行星传动的输入功率P和转速n初步估算输入轴的直径,同时进行轴的结构设计。为便于轴上零件的装拆,通常将轴制成阶梯形。总之,在满足使用上的要求的情况下,轴的形状和尺寸应力求简单,以便于加工制造。
内齿轮b采用了十字滑块联轴器的均载机构进行浮动;即采用齿轮固定环将内齿轮b与箱体的端盖连接起来,从而能够将其固定。内齿轮e采用了将其于输出轴连成一体的结构,且采用平面辐板与其轮毂相联接。
行星轮c采用带有内孔的结构,它的齿宽b应当加大;以便保证该行星轮c与中心轮a的啮合良好,同时还应保证其与内齿轮b和e想啮合。在每个行星轮的内孔中,可安装两个滚动轴承来支撑着。而行星轮轴在安装到转臂x的侧板上之后,还采用了矩形截面的弹性挡圈来进行轴向固定。
由于该3Z型行星传动的转臂X不承受外力矩,也不是行星传动的输入或输出构件;而且还具有个行星轮。因此,其转臂X采用了双侧板整体式的结构型式。该转臂x能够使用两个向心球轴承支撑在中心轮a的轴上。
由于3Z(II)型行星齿轮传动具有短期间断的工作特点,且具有结构紧密相连、外廓尺寸较小和传动比大的特点。针对其工作特点,只需按其齿根弯曲应力的强度条件公式进行校核计算,即
现将该3Z(II)行星传动按照3个齿轮副a-c、b-c和e-c分别验算如下。
因行星轮c不仅与中心轮a啮合,且同时与内齿轮b和e相啮合,顾取齿宽b=93mm
(2)b-c齿轮副 在内啮合齿轮副b-c中只需要核对内齿轮b的齿根弯曲强度,即仍按公式计算其齿根弯曲应力即计算许用齿根应力。已知。
仿上,通过查表或采取对应的公式计算,可得到取值与外啮合不同的系数为代入上式则得
(3)e-c齿轮副 仿上,e-c齿轮副只需要校核内齿轮e的齿根弯曲强度,即仍按公式计算,仿上,与内齿轮b不同的系数为
选取40CrNi合金钢作为轴的材料,调质处理,由表查得材料力学性能数据为:
考虑装联轴器加键,计算轴的最小直径并加大4%—5%,故取轴最小的直径d=23mm
轴段1: 轴段1与电动机通过键相连接,选择AMN内张摩擦式安全联轴器,查设计手册得轴孔的直径d1=23 mm,联轴器轴孔长度为52mm,实际使用长度为52-(1~4)=49mm,轴段1的长度L1=49mm.
轴段2: 该轴段安装端盖。考虑安装方便及加工,所以轴段2的长度L2=29mm,轴段2的直径D2=28mm。
轴段3: 该段为一齿轮轴。分度圆直径为39mm,齿根圆直径为33.2mm为了方便加工齿轮使轴段左半部分的直径为35mm;齿轮齿宽为95mm,转臂最小厚度为11.5mm,转臂与箱体内壁间距离取7.5mm,转臂与齿轮间距离取为2mm,轴承选择d=35、D=62、B=14的深沟球轴承,用来支撑轴和行星架。所以轴段3的长度L3=170mm,轴段3的直径D3=35mm。
键槽:半联轴器与轴周向固定采用A型平键连接,按GB1095-2003,GB1096-2003半联轴器处的键为25×14×160
如图所示:1-1截面所受的力最大,应力集中教严重,2-2截面虽说受力不是最大,但截面尺寸小,仍很危险有必要进行校荷。
同一截面如有两个以上的应力集中源,则选取其中较大的系数来计算安全系数,本题中每个危险截面只有一个应力集中源,所以不需要比较.
选取40CrNi合金钢作为轴的材料,调质处理,由表查得材料力学性能数据为:
考虑装联轴器加键,计算轴的最小直径并加大4%—5%,故取轴最小的直径d=120mm
轴段1: 轴段1与联轴器通过花键相连接,选择AMN内张摩擦式安全联轴器,查设计手册得轴孔的直径d1=120 mm,联轴器轴孔长度为212mm,实际使用长度为52-(1~4)=210mm,轴段1的长度L1=245mm.
轴段2: 该轴段安装一对直径较大的轴承d×D×B=130×230×40。考虑安装方便及加工,所以轴段2的长度L2=102mm,轴段2的直径d2=130mm。
轴段3: 该段作用同轴肩。所以轴段3的长度L3=12mm,轴段3的直径d3=135mm。
轴段4: 该段为圆环,用来与内齿圈的辐板连接,实现功率、力矩的输出。所以轴段3的长度L3=43mm,轴段3的直径d3=291mm。
键槽:半联轴器与轴周向固定采用A型平键连接,按GB1095-2003,GB1096-2003半联轴器处的键为25×14×160
如图所示:1-1截面所受的力最大,应力集中教严重,2-2截面虽说受力不是最大,但截面尺寸小,仍很危险有必要进行校荷。