粉體自動(dòng)加料系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、xxxxxxx畢業(yè)論文目錄粉體自動(dòng)加料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1摘要10 引言11 總體方案設(shè)計(jì)22 料斗組件的設(shè)計(jì)22.1 料斗體的設(shè)計(jì)3（1）3（2）32.2 活化錐32.3 料斗振動(dòng)形式的選擇32.4 輔助裝置的設(shè)計(jì)43 螺旋填充器的設(shè)計(jì)43.1 螺旋輸送器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)43.2 動(dòng)力的設(shè)計(jì)1054 結(jié)論5參考文獻(xiàn)6粉體自動(dòng)加料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)xxxxxxxxxxxxx6 xxxxxxx摘要本文針對(duì)粉體在包裝過程中出現(xiàn)的偏析和架橋等問題，根據(jù)其物理特性和加料工況要求，通過理論分析，計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有的設(shè)備中進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種滿足使用要求的加料系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要包括料倉(cāng)及料斗組件和螺旋輸送器，振

2、動(dòng)料斗的使用使偏析和架橋問題得到解決；螺旋輸送器提高了加料精度。關(guān)鍵詞：粉體，加料，偏析，架橋中圖分類號(hào)TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2010）25-0112-020 引言工程上將在常態(tài)下尺寸比較小，以粉體形式存在的固態(tài)顆粒統(tǒng)稱為粉體物料，簡(jiǎn)稱粉體。粉體由于顆粒很小、形狀很不規(guī)則、堆密度和緊實(shí)密度差異比較大，造成其內(nèi)摩擦系數(shù)較大、錐角和吸附力較小，使加料過程變得相對(duì)困難1。偏析和架橋是粉體處理過程中通常都會(huì)遇到的兩個(gè)問題，是由于粉體流動(dòng)不暢造成的。粉體粒度分布不均勻致使流動(dòng)時(shí)出現(xiàn)偏析，從而導(dǎo)致粒度大的粒子分散于邊緣并浮于表層。自由卸料時(shí)，小粒子順利排出而大粒子之間由于相

3、互支撐，形成球表面一一架橋。粉體阻塞料斗排出口，導(dǎo)致物料無法正常排出，使粉體的運(yùn)輸和包裝產(chǎn)生很大的困難2。本設(shè)計(jì)以聚丙烯酰胺為例。聚丙烯酰胺簡(jiǎn)稱PAM，廣泛用于水處理及電力、采礦、選煤、石棉制品、石油化工、造紙、紡織、制糖、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域。1 總體方案設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的加料系統(tǒng)由2 部分組成：1）料倉(cāng)及料斗組件，用于完成儲(chǔ)料、垂直落料和定量計(jì)量控制功能；2）螺旋填充器，用于水平輸送。該加料系統(tǒng)是為包裝機(jī)進(jìn)行定量加料而設(shè)計(jì)。2 料斗組件的設(shè)計(jì)料斗組件由料斗體、活化錐、激振器等組成。料斗的落料方式有自然落料，攪動(dòng)落料，吹氣落料，振動(dòng)落料等方式。自然落料適用于流動(dòng)性好，不容易產(chǎn)生起拱架橋的物料。而攪動(dòng)與

4、吹氣方式又因?yàn)榕c物料或者空氣直接接觸，對(duì)于密閉空間加料，結(jié)構(gòu)要求很復(fù)雜，而且容易產(chǎn)生靜電，僅僅適用于開放式落料和不會(huì)產(chǎn)生飛揚(yáng)的物料。所以本設(shè)計(jì)選擇振動(dòng)落料。2.1 料斗體的設(shè)計(jì)料斗體為倒置的截圓錐殼形鋼結(jié)構(gòu)。相關(guān)資料表明，用料斗處理粉體物料的生產(chǎn)率與排料口直徑的關(guān)系可用M d2.5 來表示。我們并未證實(shí)此式可否用于振動(dòng)給料，但是排料的快慢與排料口直徑有著重要的關(guān)系。料斗的主要參數(shù)有進(jìn)料口直徑D、排料口直徑d、料斗傾斜角。（1）根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)取進(jìn)料口直徑D=500mm，排料口直徑d=150mm。（2）料斗體斜度。料斗體斜度 的選擇與聚丙烯酰胺和料斗材料的摩擦系數(shù)有關(guān)。摩擦系數(shù)越大，斗

5、體坡角也越大。出料口直徑確定后，斗體傾斜度越大，料斗高度也越大，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮空間位置的安排。對(duì)于粘性大的物料，通常選擇=60。2.2 活化錐活化錐是一個(gè)正圓錐形鋼結(jié)構(gòu)，剛性支撐在振動(dòng)底斗上，與底斗保持一定的環(huán)形間隙。作用是通過物料與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生破拱的效果。它是振動(dòng)料斗的重要組成部分。活化錐主要的參數(shù)有底角、直徑d 和足隙d3。 活化錐的底角 底角越大，對(duì)物料的水平振動(dòng)作用越大。對(duì)黏性大的物料活化錐底角選為45。活化錐直徑d 決定著錐體周邊與料斗體間形成的環(huán)形面積的大小。起拱趨勢(shì)大的物料，活化錐直徑應(yīng)取大值。本設(shè)計(jì)中振動(dòng)料斗還起截流的作用，所以停振后聚丙烯酰胺在環(huán)形縫隙之間結(jié)拱，使聚丙烯酰

6、胺不能在慣性力的作用下繼續(xù)流動(dòng)。一般活化錐直徑按料斗斗體直徑大小選取 ，d D / 3 ，本設(shè)計(jì)取 d=200mm?；罨F足隙是指活化錐周邊對(duì)料斗體母線的垂直距離，其大小應(yīng)滿足加料流量的要求?；罨F足隙越大，給料流量越大。一般情況下，若要求料斗起閘門作用時(shí)，在料斗停止振動(dòng)時(shí)，物料起拱而不再流動(dòng)。一般活化錐足隙h d / 2 ，這里取 h=75mm。2.3 料斗振動(dòng)形式的選擇根據(jù)料斗運(yùn)動(dòng)形式的不同，可分為直線型、渦旋型、平旋型3 種振動(dòng)形式4。由于平旋型破拱作用比直線型振動(dòng)強(qiáng)，并且結(jié)構(gòu)比渦旋型簡(jiǎn)單，應(yīng)用最為普遍，所以此設(shè)計(jì)中我們選擇平旋型振動(dòng)形式。2.4 輔助裝置的設(shè)計(jì)用人造革、帆布或者橡膠制成

7、波形管，聯(lián)接并且密封料倉(cāng)與振動(dòng)給料斗之間的間隙，使振動(dòng)給料斗既不影響振動(dòng)，又不致使物料外溢、灰塵飛揚(yáng)以及有害氣體逸散。3 螺旋填充器的設(shè)計(jì)螺旋加料裝置密閉性好、使用外力驅(qū)動(dòng)加料、加料速度快，技術(shù)非常成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉，能進(jìn)行準(zhǔn)確的速度與位置控制。螺旋加料器是一種常用的粉體處理設(shè)備，從螺旋輸送機(jī)演變而來，采用管狀料槽能實(shí)現(xiàn)比輸送機(jī)更大的充填率，可用于處理多種類型的粉體5。3.1 螺旋輸送器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)1）螺旋直徑D 的確定6螺旋片固定在螺旋軸上面，用軸承支撐，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)以往設(shè)計(jì)，螺旋軸為直徑3035mm，長(zhǎng)為1.52m 的A4 鋼管或圓鋼制成7。螺旋直徑的設(shè)計(jì)方法如下：假設(shè)計(jì)量包裝

8、秤的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率為每分鐘20 袋，每袋25kg，則螺旋輸送器所要達(dá)到的輸送能力應(yīng)為： Q = (2025) / 60 = 8.33(kg / s) （1）一個(gè)節(jié)距內(nèi)螺旋軸的體積為VL =4r(D2 - d2 ) # t (mm3 )（2）一個(gè)節(jié)距內(nèi)螺旋軸所能輸送粉體的最大重量為：M = VL # c0 (kg) （3）螺旋軸每秒的轉(zhuǎn)速為n（r/s），則每秒內(nèi)螺旋輸送器所能輸送粉體的重量為：M = M n(kg) （4）于是，根據(jù)生產(chǎn)效率計(jì)算的螺旋輸送能力Q 應(yīng)和由螺旋幾何尺寸所確定的輸送能力相等，即：Q=M （5）將（1）、（2）、（3）、（4）式代入（5）式可得：D $c0 # n # k1

9、. 59 # 3 3式中： k 為螺旋輸送器的充填系數(shù)，對(duì)于封閉式螺旋輸送器來說取0.450.55 較為合適；Q 為螺旋輸送器輸送能力，kg/s ；c0為聚丙烯酰胺的容重， kg/mm3 ；n 為螺旋軸轉(zhuǎn)速， r/s ；d 為螺旋軸的直徑，mm。2）螺旋節(jié)距的確定8螺旋片是螺旋輸送器的主要部分，材料為36mm 厚的鋼帶或鋼板。螺旋片分為滿面式，帶式，月牙式，鋸齒式。螺旋輸送器要求連續(xù)均勻的供料，滿面式主要用來輸送干燥的粒狀，粉狀及有粘附性的物料。所以本設(shè)計(jì)中我們采用滿面式螺旋片。螺距t=0.8D。3）旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的確定9螺旋軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)在滿足實(shí)際生產(chǎn)效率的前提下盡可能的降低，因?yàn)槁菪S轉(zhuǎn)速過高時(shí)，

10、螺旋葉片切線速度過高，進(jìn)料口的聚丙烯酰胺因葉片的高速拋擲使螺旋輸送器內(nèi)容納的聚丙烯酰胺減少而影響實(shí)際進(jìn)料速度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，若電機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速為1 500r/min，經(jīng)過1 3 減速后，螺旋輸送器的進(jìn)料效果較好。3.2 動(dòng)力的設(shè)計(jì)10動(dòng)力設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定螺旋軸的輸入功率。功率N0 按下式計(jì)算：0 1 ( ) 367N = Q K L + H式中：K1 為輸送物的阻力系數(shù)，與物料性質(zhì)有關(guān)；L 為輸送機(jī)的長(zhǎng)度；H 為傾斜安置高度。所需電機(jī)功率為：N = hN0 K2式中：h為傳動(dòng)裝置總效率（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）； K2 為功率儲(chǔ)備系數(shù)。當(dāng) L p10m 時(shí) ，K2=1.4 ；當(dāng) 10m L 20m 時(shí)

11、 ，K2=1.3 ；當(dāng)L f 20m時(shí) ，K2=1.24 結(jié)論本文介紹了粉體的基本性質(zhì)，粉體特性及其對(duì)加料裝置加料性能的影響是設(shè)計(jì)粉體處理裝置的基礎(chǔ)。針對(duì)粉體的基本性質(zhì)，本文在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，采用振動(dòng)料斗和螺旋輸送器，很好的解決了包裝過程中極易出現(xiàn)的架橋和偏析等問題。參考文獻(xiàn)1陸厚根.粉體技術(shù)導(dǎo)論M.上海同濟(jì)大學(xué)出版社，1998.2陶珍東.鄭少華粉體工程與設(shè)備M.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2003.3易傳云，熊烽，杜潤(rùn)生.輕質(zhì)微細(xì)物料自動(dòng)加料裝置的設(shè)計(jì)J.起重運(yùn)輸機(jī)械，2002.4張競(jìng)寰.振動(dòng)給料斗M.北京：水利電力出版社，1989.5張西良.粉粒物料快速高精度自動(dòng)定量充填機(jī)，2003.6譚生祿，冶廷虎.