《毕业论文--间隙可调磨浆除砂机设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文--间隙可调磨浆除砂机设计（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 前 言1.1 引言现代造纸工业是世界上电信制造业和汽车工业之后的第三大加工工业，属集中度高，资金、技术、能源等密集的大型现代化基础产业。造纸机械工业是为造纸提供专用设备、配备配件和安装维修等服务的专业机械工业。造纸机械与设备的产量、水平、质量等对造纸工业的生产规模、技术装备水平、产品质量、生产成本以及经济效益等起着决定性的作用。目前，我国造纸机械工业已从低水平的一般产品发展到具有相当规模的能够为中等规模以上的制浆造纸企业提供较高水平的成套专用设备，并随着我国造纸工业的高速发展而得到发展。但是目前我国造纸机械制造工业的发展还是远远落后于造纸工业的发展，成为制约我国造纸工业产品竞争力提高的主要
2、因素之一。因此，发展造纸机械制造业，研究发展造纸新技术新设备，已成为国内造纸工程技术员及科研工作者的迫切任务。1.2 磨浆机理及现状磨浆是纤维受到剪切力作用的结果，纤维受到的剪切力可以来自磨浆设备的刀(或磨齿)的机械作用，也可以来自纤维与流体之间的速度梯度和加速度产生的剪切力2。在磨浆过程中，机械和流体的剪切力同时作用于纤维以改变纤维的特性，剪切应力通过发生于转动刀片(磨齿)和固定刀片(磨齿)之间的间隙和沟槽的滚动、扭转和拉紧作用强加给纤维。通过弯曲、破碎和拉/推等作用将法向应力(张力或压缩力)强加于刀片(磨齿)与刀片(磨齿)表面间捕获的纤维絮团。 目前国内现有磨浆机类型要有槽式打浆机、圆盘磨
3、浆机、锥型磨浆机、圆柱磨浆机及双螺杆磨浆机等。其中槽式打浆机的传动部件多，设备体积大，安装周期长；只有掌握关键部件安装方法，采取合理科学的安装方式，才能保证整机安装质量。双圆盘磨浆机特点是磨浆效果选择性好，磨片容易制造；磨盘结构简单；设计制造容易。但缺点是空运转无功功耗大，转盘承受轴向推力大，定子与转子齿间隙不稳定和磨浆效果不明显等。锥型磨浆机虽然磨浆效果较好、磨浆效率高，但机组较长占地面积较大、磨片制造和更换比较复杂以及维护保养难度大。1.3 课题的提出及研究内容磨浆除砂机是造纸机械的重要组成部分，是造纸业制浆生产的关键设备，通过对浆料施加反复的压缩和减压过程使纤维疲劳，产生弹性和塑性变形，
4、并继而完成纤维的分离、帚化和分丝，细胞壁在破裂之前产生多次的弹性变形和塑性变形。磨浆除砂机的性能在很大的程度上决定了制出的纸的好坏和制纸的效率。因此，设计效率高、能耗低的磨浆设备一直是造纸机械中研究的重要部分之一。所以设计一台广泛适用于废纸浆、草浆、棉浆及木浆的精处理，且要具有间隙可调、效率高、能耗低的磨浆机具有现实意义和实际价值。通过毕业实习、调研、查阅相关资料，了解磨浆除砂机的研究与应用现状以及存在问题，在此基础上提出磨浆除砂机总体设计方案并论证其可行性；进行总体结构设计及主要零部件的具体结构设计；编写设计说明书。2 方案分析和确定磨浆在造纸生产中具有重要地位，行业对磨浆设备的基本要求为：
5、(1)磨浆作用状态良好，浆料纤维的形态经机械整理后符合纸张结合的需要。(2)磨齿、齿形形态随磨浆工艺不同要求而有所区别，磨齿间隙可调节。(3)磨浆机构、腔体耐磨。(4)磨浆机构、腔体结构对称，有利于高速运行状态下受力均匀，确保机构稳定。(5)节能、低耗体积小；结构简单，维修操作容易。2.1 磨浆设备类型磨浆设备分为间歇式、连续式两大类。间歇式主要是各种类型的打浆机，连续式则有锥形精浆机、圆柱磨浆机和盘磨机。目前磨浆设备是沿着以下诸方面发展的：(1)由间歇运行转向高效能连续化生产；(2)由低浓度磨浆设备向高浓度磨浆设备发展；(3)人工操作单台磨浆设备发展到多台设备集中控制和自动调节。 目前应用较
6、广泛是连续式磨浆机。连续式打浆设备与间歇式打浆设备比较起来有以下优点:结构简单，制造容易，维修保养方便，占地面积小，生产能力较大，动力消耗低等特点。2.1.1 盘磨机盘磨机可分为单盘磨、双盘磨和三盘磨三种。1. 单盘磨机 单盘磨机的结构较简单，检修较方便。结构上分悬臂式结构和通轴式两种，如图 2-1 所示。图 2-1 单磨盘机结构由于只有一对磨片组成磨区，调整其中一个磨盘的位置，即可改变磨区的间隙大小，而且间隙大小可以在较大范围内调节，调节灵敏度高. 虽然单磨机有不少优点，但也存在许多缺点，像空运转无功功耗大；转盘承受的轴向推力大，需重型设计；小型磨磨浆机的磨浆效率低；磨浆效果不够均匀等。单盘
7、磨机产量较低，但其设计简单，仍有一定的市场。双盘磨浆机由固定在机壳和移动座上的两个固定磨片与安装在转动盘上的两个转动磨片，形成两个磨区。 2.双盘磨浆机是目前造纸工厂广泛应用的一种连续打浆设备。通过调换不同齿形的磨片和调整打浆工艺，可以适应各种浆料的打浆要求。2-2 双盘磨机双圆盘磨浆机相当于两台单圆盘磨浆机，生产能力为单盘磨浆机的两倍，转盘上无轴向推力，结构设计及制造简单。磨桨效果选择性好如纤维束去除率高 ，特殊磨片容易制造。具有结构紧凑重量轻，占地少，效率高，电耗低，适用性强；操作简单，维修方便等特点。根据打浆工艺要求，可以单台或多台串联使用。双盘磨在 20 世纪 70 年代发展较快，由于
8、盘磨机所做功，是在磨齿刀缘上完成的，单位时间刀缘与纤维接触次数越多，则纤维经受处理的程度越大，浆的强度提高就越大；另一方面，提高转速与增大磨盘直径，均可以提高盘磨机单机生产能力。因此，无论是单盘磨还是双盘磨，都有向高速、大直径发展的趋势，但提高转速会使盘磨机产生很大的离心力，影响磨盘间浆料的正常分布，并使设备产生稳定性问题。3三盘磨由两个定盘和中间一个动盘组成，动盘两侧具有两齿面，分别与两个定盘组成两个磨浆室，即使转速很高，也不存在动盘偏斜的问题，磨浆过程产生的蒸汽可由两个进料口和一个出料口排出。轴向联动的两个定盘通过液压系统，可调整间隙和对动盘施加负荷，这种构型的磨盘机不需使用大的推力轴承。
9、这是由两台单盘磨结合而成的，但和单盘磨有很大的不同，它的旋转磨夹在两个固定的磨盘中间，因此在同样直径下，磨浆面积提高了一倍。由于两边固定的盘磨对着中间转盘加压，因此实际上不存在轴推力，磨盘不会变形，在任何操作条件下都能保持良好的平行度。2-3 三盘磨机2.1.2.圆柱磨桨机圆柱磨浆机是一种从国外引进的连续打浆的设备，在国内获得较广泛使用。圆柱磨浆机的主要优点是：产量大，效率高；磨浆质量良好；设备造价低，占地面积较少；操作比较简单而且连续化；动力消耗较低。圆柱磨浆机切断纤雏的能力较差，磨高粘状浆时，纤维不够柔软、散热性差，关于封闭式圆柱磨浆机磨浆的降温问题，目前还未得到很好地解决。圆柱磨浆机也可
10、看作是锥角 0的锥形磨浆机，还可看作是一台转子封闭在中央、定子分布在外轴的打浆机与两台离心式浆泵的组合体。它主要由两端装有叶轮的转子和均匀分布在转子四周的刀片及其加压装置和外壳等组成。1.出浆口 2.进浆口 3.磨盘出浆口 4.磨齿5.磨盘间隙调节装置 6.定子 7.转子图 2-2 圆柱磨浆机的内部结构示意图2.1.3.锥形磨桨机锥形精浆机上要是由锥形转轴和套在外边的铁壳两部分组成。锥形磨浆机的外壳也是圆锥形状，刚好套在转辊外边，内壁上装有固定刀片。转动手轮从而带动转辊移动，从而调节转辊刀片与外壳定子刀片之间的距离，以适应底浆工艺的要求。纸料通过量、纸料入口和出口的压力，纸料浓度、转辊刀片和外
11、壳刀片间的距离等是影响锥形磨浆机的主要因素，这些因素所起影响，大致与圆柱磨浆机的相同。锥型磨浆机的特点是磨浆均匀、空运转能耗低、轴向推力小、磨浆效果较好，但机组长、占地面积较大、转子刀片转子刀片的纵向磨损不均匀，更换转子所需时间长，制造和更换复杂和不易维护保养。3 磨浆机的总体设计本章在比较现有磨浆机基础上确定了可调式高效磨浆除砂机采用的方案，分析了该磨浆除砂机的结构组成、工作原理和特点，并进行了功率计算。 3.1 设计方案确定及论证通过对比分析以上几种磨浆机结构及特点，在纸浆处理能力相同的条件下，磨浆效果好、外形尺寸小、结构简单、更换磨盘及维修方便、适应的浆料范围广等是磨浆机的应用趋势。所以
12、本次设计的磨浆方案选用类似锥形磨浆机的磨浆机理，为将该磨浆机的转子和定子都设计成阶梯状已增加打浆面积。最后根据液体流体力学和浆料杂质比重不同的原理，确定方案如下图。4321789561电机 2联轴器 3调间隙手轮4转定子打浆结构 5洗涤水阀 6除砂罐7进浆口 8主轴传动部分 9底座3.2 结构简述及特点该间隙可调磨浆机分支撑部分，电机部分，磨浆部分，调隙部分和除砂部分构成。浆料经锥体管的进浆口泵入本机内，在转子帽的旋转推动下高速旋转；在离心力的作用下，重杂质沿锥体管的内壁高速旋转，而进入除砂罐内腔；除砂罐内设置高压水封，而阻止良浆进入内腔，从而在杂质排放时无良浆溢出；净化好的良浆在锥体管内腔的
13、压力下，进入疏解区转定子之间，经转子的高速旋转产生端流与撞击；在阶梯状疏解区内，粗大纤维经转定子相对运动的反复疏解而达到提高打浆度之目的；转定子走浆间隙的改变，可通过转子的调节装置轴向移动来实现。结构特点(1)与同类产品相比，体积小，功能多，打浆度范围较宽；(2)采用蜗轮蜗杆装置来调整间隙，可使浆料质量稳定可靠；(3)磨浆机寿命长。转子、定子刃口采用多元镍铬合金材料，从而使转子定子使用寿命长，生产成本低；(4)由于采用了离心力的原理，因此可解决杂质排放时浆料的流失问题。3.3 功率计算磨浆机的总动力消耗决定于许多因素，其中最主要的是磨浆面积、磨浆比压、刀片表面状态和刀片的圆周速度等。表 3-1
14、 毕业设计的要求及数据设备的生产能力10-17T/天进浆压力0.1-0.15Mpa处理浓度3%-6%磨浆机所需要的功率一般分两部分：一部分是消耗于磨浆的功率，即有效功率(kw)，另一部分是消耗于克服轴承摩擦、刀片在磨浆机中与浆料摩擦以eN及空气阻力等上的功率，即无效功率(kw)。HN总功率(kw) (3-1)HeTNNN有效功率与磨浆比压、有效磨浆面积和圆周速度成正比：(3-2)102ee eSpN -磨浆比压(MPa)；S-有效磨浆面积(cm2)；-刀片的圆周速度eN(m/s)；-摩擦系数。e无效功率由磨浆机的轴承构造、刀片的圆周速度、刀片与磨浆机的接触等决定4 4，通常无效功率为总功率的
15、10%，即:(3-3)TH0.1NN实际上磨浆机配置电动机的功率为：(3-4)TNN 式中： 为储备系数，一般取 1.2；-传动效率，可取 0.94。一般情况0.100.25。e磨浆时无功功率主要包括纸料循环、提升纸料、刀片与纸料摩擦等方面的功率。由于磨浆机的无功功率很大，因此它与其它磨浆设备相比，磨浆机的单位动力消耗是较大的。(1)转子线速度(m/s) （3-5）60DnV 式中 V转子线速（m/s） ；D转子直径，包括飞刀槽深度在内（m） ；n转子转速（r/min） 。一般旧式磨浆机的转子线速为 78m/s，新式磨浆机则多提高到 1012m/s(2)打浆面积（cm2） （3- cos2121 DLZZS 6）式中 分别表示转子刀片和定子刀片数目（片） ；21ZZ分别表示转子刀片和定子刀片厚度（cm） ；21L刀片长度（cm） ；D转子直径（cm） ；刀片与转子轴线的倾斜角度。代入数据得DLZZScos2121cos519.23.14110.71160137=3120(cm2) 取=0.25，打浆面积 S=3120cm2线速 v=12m/s 代入相关系数后，可计算得e到磨浆机的有效功率为：14.33(kw) 1021231200.20.25 102ee eSpN由总功率； 得：TeHeT0.1NNNNN(kw)
