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行星式轮碾混合机设计理论探讨

时间:2020-09-04 04:19

  行星式轮碾混合机设计理论探讨_能源/化工_工程科技_专业资料。行星式轮碾混合机设计理论探讨 摘要 本文介绍了新型的混碾设备行星式轮碾机的性能、结构,并将该机与旧式Φ 1600?400 轮碾机的运动形式,结构进行分析、比较。阐述了行星式轮碾机的碾轮部分,行星铲公转

  行星式轮碾混合机设计理论探讨 摘要 本文介绍了新型的混碾设备行星式轮碾机的性能、结构,并将该机与旧式Φ 1600?400 轮碾机的运动形式,结构进行分析、比较。阐述了行星式轮碾机的碾轮部分,行星铲公转部 分和自传部分的机构运动、功率消耗的计算公式。对该机进行了技术经济分析。理论分析结 果和生产使用效果都证明行星式轮碾机是目前较先进的碾炼设备。 关键词 工程机械 轮碾混合机 行星齿轮传动 前言 轮碾机是建筑材料(尤其是硅酸盐制品行业),耐火材料、陶瓷、铸造、建筑施工等行 业原料处理工序上的一种重要设备。它主要利用碾盘平面与碾盘圆柱面产生的压力与剪切 力,将物料碾碎,同时又具有搓揉和拌合的作用。虽然它的原理、结构十分古老。但由于操 作简单,很容易调整不同物料要求的粉碎比,所以至今各行业仍沿用旧式轮碾机。据有关资 料统计,江西省约有旧式轮碾机 200 台左右,均为三十年代的机型。旧机型笨重、能耗大, 生产效率很低,加工、安装和维修都不方便,远远不能适应生产的要求。 新型建筑材料“不烧结粘土制品”(简称“免烧砖“)的研制,对轮碾机提出了更高的 要求,迫切需要一种高效、节能,适应性强的新型设备来取代旧式轮碾机。近年来,世界各 国都致力于研究高效的轮碾机。 所谓高效的轮碾机,应满足以下三方面的要求: 1、在碾盘直径一定时,能增加每次加料量。 2、在保证物料混炼质量的前提下,能缩短混炼周期,提高轮碾机的生产率。 3、每次加料量和生产率提高后,功率消耗应适当。 行星式轮碾机是近年来出现的一种先进的轮碾机设备,是国外轮碾机的一个新品种。它 对旧式轮碾机进行了较大改革,与同类机型比较,产量提高 2~3 倍,电耗降低了 50%,大 大提高了生产率,而造价又为原机的 60%,从而引起了国内有关厂家和科研单位的关注。 江西省建筑科研设计院经过近两年的研究和试验,研制出 LNX----800 型行星式轮碾机 并投入生产使用,经生产实践证明,该机生产率高、耗电少,碾炼质量好。经检测,整机性 能指标达到国内先进水平,该机已通过技术鉴定,现已组织批量生产。 1 一、 基本原理及结构 LNX----800 型行星式轮碾机主要由传动机构、碾盘、碾轮、行星搅拌机构、机架等部 分组成((如图 2 所示) 1—进水装置 2—吸尘管 3—活接头 5—行星齿轮箱 6—行星搅拌铲 7—碾盘 9—减速器 10—机架 11—皮带轮 13—侧刮板 14—碾轮 15—扇形下料门 图2 行星式轮碾示意图 4—上壳体 8—电动机 12—进料口 16—观察窗 碾盘固定在机架上,机架下面的电动机通过皮带轮,减速箱带动主轴传动。行星齿轮箱 装在立轴上端,它带动一对碾轮和两组行星搅拌铲作顺时针方向公转。同时,每组行星搅拌 铲又分别绕各自的轴心作逆时针方向的自转。每组搅拌铲装有 3 快铲片,这六快铲片推动物 料,使物料既有复杂轨迹的水平运动,又有垂直方向的运动。不仅使物料中的各种成份在很 短时间内得到均匀混合,而且使物料在单位时间内翻动到碾轮下的次数大为增加,碾炼效果 显著,由此带来了非常突出的技术经济效益。 使用时,物料从进料口定量上投入,碾炼完毕的物料碾盘底部的扇形出料门卸料。水及 添加剂从顶端的进水管加入,经活接头和喷水管直接加在物料上。生产时,活接头和喷水管 道随行星齿轮箱体同步转动,水喷洒在刚翻动过的物料上。这一改进,避免了旧式轮碾机中 存在的水和添加剂喷在碾轮和搅拌铲上引起污染、锈蚀的问题。 该机设置了三个观察窗,以便从不同角度随时监视机内物料碾炼情况,修理工还可以从 窗口进入机内检修和清扫。整机采用全封闭结构,基本无粉尘。 2 LNX----800 型行星式轮碾机技术参数如下: 1、 碾盘规格 Φ 2200?360mm 2、 碾盘容量 800 L 3、 碾轮规格 Ф 600?250mm( 2 件) 4、 碾轮重量 600Kg ? 2 5、 行星搅拌铲数量 3 把?2 组 6、 电机功率 15Kw 7、 每拌混合量 ~800L 8、 每拌时间 3~4 分 9、 整机质量 5500Kg 二、行星搅拌机构的结构和运动分析 1、 行星搅拌铲的机构: 旧式轮碾机的搅拌机构,仅仅是几把固定的铲片,随碾轮架作纯转动,物料在机内以同 心圆轨迹翻动。只有通过改变铲片的形状、尺寸和安装角度,才能改变物料翻动的流向,所 以对铲片的制造精度和安装的准确度要求较高,由于铲片形状复杂,制造也费工。 旧式轮碾机的搅拌效果很差。 采用行星搅拌铲是 LNX----800 型行星式轮碾机对旧式轮碾机的重大改革。 行星搅拌铲是行星式轮碾机的主要部件。其传动机构如图 3 所示。 工作区 1—电动机 2—皮带轮 3—减速箱 5—行星齿轮 6—中间轮 7—中心轮 9—行星齿轮箱 10—行星搅拌铲 4—立柱 8—主轴 11—筒体 图 3 行星式传动系统示意图 3 装在立轴上的行星齿轮箱带动行星搅拌铲公转,中心齿轮固定在立柱上不动,行星齿轮 箱公转时,带动中间轮和行星齿轮自转,通过合理选择公转和自转的转速比,可使物料按复 杂的轨迹翻动。图 4 为一块铲片上的某一点,在水平面的运动轨迹示意图。LNX----800 型 行星轮碾机的公转与自转的转速比为 16 :59,所以物料在水平面内的运动轨迹是一个近似 的四叶玫瑰线形状。调整公转与自转的转速比,还可以令其轨迹成三叶,五叶玫瑰线或更复 杂的图线,使物料机内得到充分的搅拌。 图 4- 铲片某一点在水平面上运动轨迹示意 从图 4 中还可以看出,行星式轮碾机六快铲片刮遍了碾盘的每个角落,铲片的工作面覆 盖了全部工作容积,扫清了旧式轮碾机的死角,提高了碾炼的质量和效率。 铲片在运动中,常会遇到直径较大又不易碾碎的硬块以及掉进碾盘的小铁件等,如果铲 片强行转过去,必然引起机件的损坏。当加料过多,负荷超过规定限度时,也应该有一个保 险,缓冲的环节,所以在行星搅拌铲的弯杆上装有一根扭簧,当运动阻力过大时,铲片能自 动抬起一定角度(如图 5) 图 5 搅拌铲弯杆扭簧示意图 4 2、 行星搅拌铲的运动分析: 首先对旧式固定搅拌铲进行运动分析。 铲片的运动仅仅是绕立轴的传动。 ? 设搅拌铲中的某一片如图 6 所示。铲片与半径间的夹角为 ,铲片高度为 H,最外点 i r r d 和最内点到立轴轴心的距离分别为 、 ,则作用在宽度为 的面积上 2 1 p 的力为: d d ? K ? H ? pi p K———单位面积上的运动阻力,可根据实验获取 d 由 所产生的阻力矩 : pi d ? d ? p ?cos ? Mi i pi 这一铲片受到的总力矩为 : M ? ? d ? r2 K H pc o s r i 1 ip ? r r ? 1 2 KH ??? 2 2? 2 1 ??? c os i (式 2 ~ 1) 图6 旧式固定铲片所受的力矩,可由上式简单但很精确地计算。 行星搅拌铲的运动包括公转与自转,铲片在运动中的不同位置,运动速度不同,所受的 阻力矩亦不同,故应先分析其运动速度。 O 该轮碾机主轴与行星铲轴均垂直于碾盘,在水平面内分别通过 O 点, 点。行星铲以 w o w 角速度 顺时针公转,即牵连运动,同时又相对于 O 以角速度 逆时针自转,即相对 e r O 运动。(见图 7)。那么,我们必能在 O 0 上找到一点 D,D 点的绝对速度由两部分组成 : 5 绕 O 轴转动的牵连速度 e ? we ?L1 ? L2? O 绕 轴转动的相对速度 r ? wr ? L2 o 这两个速度都与 O 垂直,但方向相反。 w L w ?L L ? 令 r ? e ,即 ? ? .,则 D 点的瞬时绝对速度等于零。若将平行于 r2 e1 2 主轴,并通过 D 点的轴叫做瞬时轴,则行星铲的绝对运动就成为绕瞬时轴的转动。 图7 w 现在来求行星铲的绝对角速度 a o o 就 O 来说 点的相对速度 r ? 0 ,其绝对速度就等于其牵连速度,即 w L o w L a ? e ? ,就瞬时轴来说, 点的绝对速度 a ? e1 02 ? wa L2 ? we L1 ? wa ? we L1 L2 ? we L1 ? L2 L2 ? L2 ? we L1 ? L2 L2 ? we ? wr ? we (式 2 ? 2) w w w w 由此可知,行星铲的绝对角速度 大小取决于 和 两者之差,其转向也由 和 a r e r w 的大小决定。 e 进一步分析绝对速度。 6 o o 以 为原点,取直角坐标系 X Y ,则行星铲片最外点转动的轨迹系一圆,其方程为: x y a L 2 ? 2 ? 2 ,a 为该圆半径,则 D 点的坐标为 :( , 0),从 D 点到圆周上任何一 2 点 B 的距离为 : ? ? Lx ? x?L2 2 ? y2 ? x2 ? 2 L2 x ? 2 L2 ? y2 ? B 点在圆上, x2 ? y2 ? a2 ? Lx ? a2 ? 2 L2 x ? 2 L2 则搅拌铲最外点转至任一点 B 位置时的绝对速度为 : B ? wa Lx ? wa a2 ? 2 L2 x ? L2 (式 2 ~ 3) 再求出 B 的极值 w L 当 ? 、 a 三个参数确定后, a 仅与变量 x 有关 a 2 当转至 A 点时, x 由小变到最大值 a , B 由最大值变到最小值 : ? ? B w a L L w L ? A ? m in a 2?2 a? 2 2 2? a? a 2 (式 2 ~ 4 ) 当转至 C 点时, x 由大变到最小值 ? a , B 由最小值变到最大值 : ? ? B w a L L w L ? C ? max a 2?2 a? 2 2 2? a? a 2 ( 式2~5 ) B 的极值是行星搅拌铲设计的一个重要参数 : B 值取得过小,搅拌效果差, B 值 取得过大,铲片的磨损和功率消耗都会增加,机件的强度也不允许 B 值太大。 根据经验公式,铲片的最大线速度 Bm a ? x 3.5 ~ 4 m s 我们可根据上述公式计算 LNX----800 行星轮碾机的有关数据 LNX----800 行星式轮碾机搅拌部分的结构尺寸如图 8 图8 按图 8 所给的尺寸,可计算出 : wa ? wr ? we ? 63?16 ? 47r ? p ? m w 化成弧度 : a ? 47 ? 2? 60 ? 47? 30 rct s 7 L2 ? L1 we wa ? 600? 16 47 ? 0.204m ? ? ? B w L ? C ? a ? nax a 2 ? 47? ?0.435? 0.204? 30 ? 3.145m s ? ? B w L ? A ? a ? m in a 2 ? 47? ?0.435? 0.204? 30 ? 1.137m s 这两个数值均在允许范围内。 55 从图 11 还可以看出,每块铲片与中心点的半径方向成 0 角,铲宽 270mm,铲高 90mm 。所以计算铲片上各点的绝对速度 VB 时, a 是一个变量。 a ? 435mm max a ? 280mm min 三、行星式轮碾机各部分功率消耗的分析与计算 搅拌机的功率消耗计算目前还没有一个严格的公式。下面,试将有关文献资料介绍的近 似计算方法和前面几节推导的公式以及我们在研制工作中测得的试验数据加以对照,找出 一个较为合理的功率计算方法,然后把旧式 ?1600? 400轮碾机与 LNX----800 行星式轮碾 机的各部分消耗功率计算出来,加以比较。 轮碾机消耗功率,可分成以下三个部分 : 1、供碾轮用于碾炼,搓揉物料。 2、供内外刮板及铲刀,转臂公转和翻动物料。 3、供行星铲自转翻动物料。10bet。 旧式?1600? 400轮碾机功率消耗只有前两部分。 1、碾轮部分的功率计算 碾轮所需功率,主要是消耗在克服轮子与物料的滚动摩擦,滑动摩擦及机械装置各零件 的摩擦上。 (1)克服轮子与物料摩擦所需的功率为 : N1 ? Cp ? f ?G?i 1 102R ?Kw? ? 1.03?10?3 rn f Gi 1 R ?Kw? 8 ? ? C ———碾轮的平均滚动圆周线速度 p m s f f ———滚动摩擦系数。一般取 ? 0.04 1 1 G ———一个碾轮重量 ?Kg ? r ———碾轮在碾盘上公转运动半径 ?m ? i ———碾轮个数 ?m ? R ———碾轮半径 ?m ? (2) 克服碾轮与物料滑动摩擦所需的功率 N 2 ? ?nBG f i 2 120?102 ?Kw? ? nBG f 2 12240 i ?KW ? B ———碾轮宽度 ?m ? n ———碾轮公转转速 ?r min ? G ———一个碾轮重量 ?Kg ? i ———碾轮个数 f f ———滑动摩擦系数,一般取 ? 0.35 2 2 (3) 克服碾轮机机械摩擦所需的功率 一般可按功率来计算 其机械效率 ? ? 0.5 ~ 0.6 以上三项合并计算 : 则碾轮部分所需功率为 : N ? N1? ? N2 ? iGn ? ???1.03?10?3 ? r? f R 1 ? B 12 f 2 2 ?? 4??0 (式 3 ~ 1) P P (见资料 ?7? ~ 36 37 ) 2、 内外刮板,行星铲翻动物料所需功率 影响这个部分的功率消耗的因素较多。如物料的颗粒级配、物料成分、粘度、含水率、 料层厚度等等。其中影响最大的是粘度和含水率。在搅拌过程中,随着物料的投入,水分粘 加,翻动引起的料层厚度瞬时变化,使整个搅拌过程的功率消耗呈现一个变化的过程。 由于在搅拌过程中影响功率消耗的因素多,许多参数难以具体确定,在计算这部分功率 消耗量之前,先作下列假定 : (1)拌料时铲片的运动阻力与其正投影面积成正比。 (2)自转与公转转速恒定不变。 9 (3)料层厚度以每盘料全部投入时的平均厚度计。 (4)粘度和含水率以加水完毕后取样测定的最小粘度和最小含水率。 在满足以上四个假定的条件下,绕定轴转动的铲片的功率消耗可以用前面提出的公式 ( 2 ~1)计算。 旧式?1600? 400轮碾机的三片铲片是固定绕立轴转动。所以可用此式计算出组力矩, 再计算出功率。即 : M r r ? i ? 1 2 KH ??? 2 2? 2 1 ??? c os (公斤 ? 厘米) i ? M n z N? 975000 ? i?1 ?Kw ? i (式 3 ~ 2 ) (式 3 ~ 3) K ———单位面积运动阻力 ???? Kg cm2???? (根据实验去 5.5 ~ 7.5 ,见资料 ?8?P30 和资料 ?9?P200 及资料?101?) H ———铲片高度 ?cm ? (指插入物料的高度,一般用物料平均厚度计) r ———铲片最外点到轴心的距离 2 ?cm ? r ———铲片最内点到轴心的距离 1 ?cm ? ? ———机械传动效率 Z ———铲片块数 n ———铲片转速 下面讨论行星铲的功率消耗计算。 (转/分) 从上节的分析可知,行星搅拌铲的运动由两部分组成,绕立轴的公转和绕行星铲轴心的 自转。其功率消耗可有两条途径求的 : w 1、 将公转——牵连运动和自转——相对运动合并考虑,用行星铲的绝对速度 a a 计算。这种方法从理论上分析是可行的,但实际计算非常繁琐,由于运动的瞬心 D 的位置 在时刻变化,铲刀上一点相对舜心的旋转半径也在变化。此外铲刀的运动并不是如前面所分 析的一点运动,它是一个按一定角度安装的片状机件的运动,其轨迹是一个环形面而不是一 条线。在同一时刻,同一运动位置,铲刀上各点的旋转半径不同,所受的组力矩也不同,这 就使计算很复杂,而且与试验中测试值相差较大。 值得研究的是有关资料在介绍行星搅拌铲功率消耗计算公式时指出 : “将全部拌合铲上的组力矩总合起来,则可求得搅拌功率。” ? M N ? n z 975000 ?? i?1 (千瓦) i M ———每一拌合铲受到的总组力矩。 i 10 z ———拌合铲刀的数量 ? ———传动效率 n ———拌合铲转速,对行星式则 : n ? n 架 ? n 星 n 架是行星架转速 n 星是拌合铲对于行星架的转速 (见资料 ?8?P30 ,资料?9?P200 ,资料?3?P109 ) 用这个公式来计算行星搅拌铲功率是不合理的,因为 : (1) 每一拌合铲的组力矩都分自转力矩和公转力矩两部分,自转力矩是相对于行星铲旋 转中心而言,公转力矩是相对于行星架旋转中心而言,自转与公转这两部分运动的旋转半径 和受力大小,方向都不相同,必须分别计算较为合理。 如果采用绝对速度计算,又因为铲片各点旋转半径不同,计算繁杂而又十分困难,不宜 采用。 (2) 即使能够较精确计算出各拌合铲的组力矩,用 n 架 ? n 星计算出 n 值投入运算 也是不正确的,因为行星铲的公转和自转转速相差很大,不加区别地把两者之和乘上组力矩 以求的功率,显然是不对的。 2、 根据分析和实验结果,我们提出第二种计算途径是 : 把行星铲的公转消耗功率与自转消耗功率各自单独算出然后相加。实践证明这种方式是 可取的。 其计算公式是 : ? ? ? n M n M N ? 1 z 975000 ? i?1 架? 架? 星? 星 (式 4 ~ 4 ) M ——— 每一铲片相对于行星架中心受到的阻力矩 架 M ———每一铲片相对于行星铲中心受到的阻力矩 星 n ——— 行星架转速 架 n ——— 铲刀相对于行星架的转速 星 ? ——— 传动效率 z ———铲刀数量 一般说来,各组铲刀均系对称安装,参数结构尺寸,完全相同,则可把上式写成。 ? ? N ?z 975000 ? n架 ? M 架 ? n星 ? M 星 (式 3 ~ 5 ) M M 式中, 星 即自转阻力矩可用式 ?3 ~ 2? 较精确地算出。 即公转部分的阻力矩也 架 可用式 ?3 ~ 2?计算,此时,应把自转的搅拌铲作为一片宽度与搅拌铲自转直径相等的固定 铲来看待,即宽度为 2a 经过这样转化,计算就大为简单了,只需把公转转速,公转半径及 宽度 2a ,高度 H 等值代入公式 ?3 ~ 2? 计算即可。 ? 60 考虑到因自转而引起的公转阻力矩的变化,在计算时,可将 定为 0 ,即转化成 i 11 60 的固定铲片中点与轴心连线 ,此值是从试验数据中得出的。 两部分算出后相加,即为搅拌部分的计算消耗功率。 实践证明,这种计算方法简便,与试验数据也很相符。 表 1 为旧式轮碾机与所设计的行星式轮碾机功率计算的结果(计算过程从略) 表 1 轮碾机各部分功率消耗 功率 机型 ?1600? 400 轮碾机 LNX----800 行星轮碾机 碾轮消耗功率 22.15 3.97 搅拌铲公转功率 14.29 7.15 搅拌铲自转功率 理论计算功率 实际装机容量 / 36.44 38(Kw) 6.47 17.6 15 (Kw) 实际消耗 /380V 29.5 A 380V 从表 1 可以看到,旧式轮碾机 60%的功率消耗在碾轮部分,仅这一部分已超过了行星 式轮碾机整机的功率消耗。 四. 行星式轮碾机使用效果及特点 1、搅拌及碾炼质量好 LNX----800 型行星式轮碾机的行星搅拌铲有 6 片高速旋转的铲片,推动物料以 1.08 米/ 秒,公转速度和 2.64 米/秒的自转速度在机内运动。 其最大绝对速度 V max ? 3.145m s 最小绝对速度 V min ? 1.137m s 物料进入机内,以这样高的速度按复杂的运动轨迹进行翻动,既有水平运动,又有垂直 运动,使物料中各种成分和各种粒径的颗粒在极短时间内得到充分地混合,达到很高的均匀 度。 表 2 为行星式轮碾机与同类设备碾炼同种物料的质量比较,表中数据说明其搅拌和碾炼 效果达到国内先进水平。 表 2 LNX----800 型行星式轮碾机与同类设备混炼质量比较 12 指标 配 方 % 砖种 含 泥料 选用 粒度 水 率 % 设备 % 时 均匀 泥团 间 程度 大小 礁宝石 50 2mm 4~7 标 ?1600? 400 7~8 分 不均匀 有泥团 准 湿碾机 耐 简磨粉 20 0.5~0.08mm 5.0 火 18~20 砖 粘土粉 30 0.088mm 42~45 LNX----800 行星式 4 分 20 秒 轮碾机 均匀 无泥团 焦宝石 50 2mm 4~9 S114 混纱 浇 机和双轴 7~8 分 不均匀 有小泥团 搅拌机 简磨粉 25 0.5~0.088 钢 mm 7.6 砖 粘土粉 25 0.088mm 42~46 LNX----800 行星式 4 分 14 秒 轮碾机 均匀 无泥团 不烧 结粘 / 土砖 碳型 2 级双轴 搅拌机 10 分 不均匀 有泥块 泥团 / 12 LNX----800 行星式 4分 轮碾机 均匀 无泥团 不烧 结粘 土砖 / (水泥 型) 500L 混凝 土强制 8分 搅拌机 不均匀 有泥块 泥团 / 11.2 LNX----800 行星式 4分 轮碾机 均匀 无泥团 因为物料搅拌均匀,铲片与碾轮对物料有挤压,和及排气功能,改善了细粉和结合剂结 13 合现象,物料在含水率较高时,仍可保证不结团,不粘砣,不沾底,攻克了旧式碾炼设备无 法解决的一个技术难题,混炼质量大大提高。 2、 生产效率高 由于行星式轮碾机具有高速高效的行星搅拌铲,混炼效果好,而且在单位时间内,物料 翻动到碾轮下的次数大大增加。该机的出料门在碾盘底部,卸料时迅速、干净。这几个因素 保证了行星式轮碾机混炼周期短,生产效率搞。用该机混炼耐水材料厂的烧钢砖,每样投料 由原来的 500Kg 提高到 800Kg,每样时间由 8 分钟缩短到 4 分钟,提高工效 2.5 倍,用该机 混炼普型砖,每样投料 800Kg,时间由 8 分钟缩短到 4.5 分钟,提高工效 2 倍。表 3 即为不同 混炼设备生产效率比较情况。 每台行星式轮碾机每年可生产耐火砖坯料 10000 吨以上,比?1600? 400轮碾机增产 5000 吨,比 2420 小湿碾机增产 500 吨。 表3 生产效率比较 物料种类 标普耐火砖 设备名称 ?1600? 400湿碾机 行星式轮碾机 每次投料 500Kg 800Kg 每件时间 (分) 8 4.5 效率比较 1 2.2 ?1600? 400湿碾机 500Kg 8 1 浇钢砖 行星式轮碾机 800Kg 4 2.5 免烧砖 双轴搅拌机 600Kg 8 1 (石灰型) 行星式轮碾机 800Kg 5 2 500L 强制搅拌机 600Kg 10 1 免烧砖 (水泥型) 行星式轮碾机 800Kg 5 2.5 用行星式轮碾机混炼“不烧结粘土砖”坯料,每拌时间由 10 分钟缩短到 4 分钟,每次 投料由 500Kg 增加到 800Kg,提高工效 3.2 倍。而且解决了搅拌时间物料沾底,沾砣和结团 的问题。 14 3、 节约能源 轮碾机的功率消耗,只要分碾轮消耗功率部 分和搅拌功率消耗部分。旧式轮碾机的碾轮规格 为?1600? 400毫米,两只碾轮净重 8 吨。60% 的电能,消耗在笨重的碾轮部分,行星式轮碾机 缩小至?1600? 250,净重 600Kg,其功率主要消耗 在行星搅拌部分。图 9 是行星式轮碾机在碾炼“标 准普通耐火砖”坯料时测得的电机电流变化曲线 电动机电流变化曲线 行星式轮碾机的电机功率为 15Kw,理论计算和生产实践证明这一参数的选择是合理 的。行星式轮碾机比ф 1600х 400 大轮碾机节电 23Kw ,比 2420 小湿碾机节电 13Kw。南昌 耐火材料厂采用 LNX----800 型行星式轮碾机替代原来的ф 1600х 400 湿碾机,每台机一年 节电 8 万度。该厂准备将现有的 6 台湿碾机全部用新机替换,这样一年可节电 50 万度。行 星式轮碾机若推广到全省及全国的各行各业去,其节能效果和经济效益是相当大的。 4、 结构紧凑,巧操作方便 LNX----800 型行星式轮碾机采用简单的减速箱代替旧式轮碾机笨重的大齿轮传动,又 用仅 600 公斤重的碾轮替代原来四吨重的碾轮,卸料机构、进水机构也进行了相应地改进, 因而使整机结构非常紧凑,总重由原来的 21 吨减轻到 5.5 吨。由于自重轻,该设备仅用四 个底脚螺栓固定即可,只需很简单的基础甚至不用基础可直接启用。吊装,维修都很方便。 每台机可节约钢材 15 吨。而损备件由原来的 1.6 吨降低到 0.8 吨。 LNX----800 行星式轮碾机每台售价 4 万元左右,改型后 LNX----800 B 型供纯搅拌用, 仅需 2.5 万元,比 ?1600? 400湿碾机便宜 2.5 万元,比强制搅拌机便宜近一万元。 该设备工作环境好,工作平稳,基本无粉尘,噪音很低。 五、 综合经济效益 评价一种轮碾设备的综合经济效益,可用技术经济指数 K,K 值表示每个瓦电力每分钟 能碾炼的物料重量。它是全面衡量一台轮碾机的技术经济指数。 表 4 为几种常用的轮碾搅拌设备与 LNX----800 型行星式轮碾机的主要技术参数及技术 经济指数对比表。从表中数值可看出行星式轮碾机技术上的先进性和显著的经济效益。 LNX----800 型行星式轮碾机,为国内耐火材料行业,硅酸盐制品行业和陶瓷行业的轮 碾机提供了一种性能优良的更新换代的设备,南昌耐火材料厂使用该设备后,生产效果提高 2 倍,节约了大量电能,产品质量提高,成本下降,每台机每年增产 0.2 ~ 0.3万吨优质坯料。 行星式轮碾机为“不烧结粘土制品”的生产提供了理想的搅拌,碾炼设备。它对物料含水率 范围适应性大,能碾炼干料、半干料、湿料,除了适用于耐火材料,硅酸盐制品行业外,还 可以用于机械行业(铸造型砂处理)、矿山、化工、农药等行业。该机已通过技术鉴定,认 为整机性能指标达到国内先进水平。 表 4 常用轮碾混炼设备技术性能对比 15 设备名称 连续石轮碾 ?1480? 480 碾 轮 直径 宽 重量 度 mm kg mm 电 每搅 机 碾盘 碾 教 叫料 功 炼案 直径 量率 mm 效 果 效 果 (Kg ( ) Kw ) K值 整机 重量 (T ) 参 考 价 ( 万 元) 1480 480 2250 2200 佳 无 连续 17 2.94 10.5 间歇湿碾(铁) ?1600? 450 1600 450 4000 2600 佳 差 500~ 700 37 3.51 JQ500 强制搅 拌机(混凝土) / / 一 / 2040 无 般 800 30 5.56 S116 混砂机 (原 C112) 900 280 1400 2450 一 般 差 500~ 600 28 3.57 21 5.8 43 8 2.7 干碾机(石) ?1600? 400 1600 400 3500 2600 佳 无 连续 55 1.58 20 3.2 LNX----800 行 星式轮碾机 600 S136 混砂机 800 250 500 2200 佳 最 佳 800~ 1000 1.5 12.71 280 1200 2000 一 般 差 500~ 600 30 6.67 5.5 3.5 65 注 : 1、 本表中参考价格系钢材调节前价格 2、 K 值表示每一千瓦电力,每分钟能混炼的物料数量,K(千克/千瓦分) 六、 结论 行星式轮碾机对旧式轮碾机进行了较大改革,采用行星搅拌机构,缩小碾轮直径,用轻 巧的减速箱代替了原来极为笨重的传动机构,整体尺寸和重量减小,装机容量由 38Kw 降至 15Kw,这些措施保证了行星式轮碾机技术的先进性和经济的合理性。 行星式轮碾机的功率消耗有 75%集中在搅拌部分,这是由于行星搅拌铲绕立轴公转, 同时又绕行星铲轴自转,物料在机内复杂运动,运动阻力产生了较大的阻力矩。 设计行星搅拌铲传动机构时,应首先利用转化机构“计算出绝对速度及速比,用力与 力矩平衡原理求出各构件的力与力矩,然后根据绝对速度的极值来校核各构件强度。 根据物料的性质,合理选择行星铲的自转与公转的转速和转向,是该机设计工作的关键。 行星式轮碾机的功率消耗分二部分,碾轮部分和搅拌部分。 搅拌部分的功率可分成自转和公转两部分计算,将公转运动也近似地作为单块铲片绕主 16 轴的纯转动,然后把两部分相加。这种计算的结果与试验测试结果比较吻合,实践证明这是 一个简便又叫准确的功率计算方法。 行星搅拌铲及其传动部分是该设备的主要部分。在确定这部分系数、结构尺寸时应把各 个影响因素综合考虑,保证强度,又顾及经济性,才能更好体现行星式轮碾机的技术先进性。 参考文献 [1] 张有衡编 硅酸盐工业机械设备 北京 机械工业出版社 1960 年 3 月版 [2] 华南工学院编 陶瓷工业机械设备 北京 中国工业出版社 1981 年 5 月 [3] 董超 编 铸造设备设计 北京 机械工业出版社 1980 年 7 月 第一版 [4] 黄金泉 750 行星式混合机构造与效益 《耐火材料》 1985 年 第 6 期 [5] National Engineering Conpang SIMPSONG Serles Mix—Muwerand Multil—Mllu [6] P ? N ? EAKNHO pasowu npyecce Cuwlul eahougux yeiorloq 《Jwnelwioe npoug qogoqqo》 1963 NO。3 [7] 励世鳌 ,杨安道合编 电瓷生产机机械设备 机械工业出版社 1986 年 6 月 第一版 [8] 哈尔滨建筑工程学院编. 混合土机械和桩土机械. 中国建筑工业出版社 1982 年 7 月 [9] 同济大学等合编. 起重运输机械及混凝土制品机械. 中国建筑工业出版社 1982 年 7 [10] 南昌耐火材料厂. LNX-800 行星式轮碾机使用报告. 1986 年 2 月 [11] 江西建筑材科研设计院 免烧砖坯料及粉碎效果的测试报告 1986 年 8 月 17

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