圆筒混合机电机功率的计算论文
圆筒混合机电机功率的计算摘 要 经过一系列地分析推导,归纳出圆筒混合机的驱动马达功率的计算方法,并通过包钢烧结厂1.2m×4m型混合机的功率计算,进一步阐明了上述公式的应用方法。关键词 圆筒混合机；电机功率；计算The motor power calculation of cylinder mixerChen Yunchuan(Inner Mongolia University of Science and Technology Engineering SchoolMachinery 04-1 class)Abstract: Method for calculating the power of driving motor for the cylinder mixer is developed by way of a series analysis and derivation and application of the above mentioned formula is further expounded by computation of the power of type 1.2m×4m mixer at the Sintering Plant of Baotou steel.Keywords: cylinder mixer; motor power; calculation1 前言由于圆筒混合机具有结构简单、工作可靠、检修维护方便、运行平稳、生产能力大、混合造球好等优点 ,在烧结作业的一、二次混合中得到广泛地应用。但是 ,如何计算传动功率 ,选定电动机的容量 ,以满足生产实际的需要 ,则比较困难。电机常出现的问题，主要表现在: 电动机的温升较高; 减速机的响声异常。通过现场的观察、分析认为是由于电动机的功率不够造成的。实图如下：图.1烧结圆筒混合机2 混合机传动总功率的分析 混合机的传动是由电动机通过一、二级减速机和两组主动托辊、两组被动托辊摩擦传动来实现的,混合机的进料端比出料端高,使整个设备具有一定的倾斜角。经分析可知,驱动圆筒混合机转动所消耗的功率N可按下式来决定: (1)式中 N 驱动圆筒所消耗的功率/ kW N1 筒内物料转动所消耗的功率/ kW N2 筒体克服支承系统的摩擦所消耗的功率/ kW N3 筒体本体转动所消耗的功率/ kW 总传动效率3 圆筒混合机内物料运动过程分析3.1 物料转动所消耗功率的计算物料在筒体内运动是比较复杂的。混合料进入圆筒后,由于与筒壁之间产生摩擦,在圆筒旋转离心力的作用下,附于筒壁并上升到一定的高度,然后靠重力的作用滚下 ,与上升的物料产生相对运动而滚动成球 混合料在多次往复运动的过程中,在轴向分力的作用下,不断向出料端移动。从圆筒的横断面上看,由于混合料层较厚,各部位受力情况相差很大,其上升时达到的高度也不相同 ,并且在圆筒连续旋转的过程中,总是有一部分物料在上升,一部分在下落,物料上升或下落的多少,与圆筒的转速有关。若转速过小,混合料所受到的离心力、圆周力也就过小,物料就不能上升到足够的高度,仅堆积在圆筒下部,这种情况起不到混合与造球的作用。与之相反,若转速过大, 物料所受到的离心力、圆周力过大,致使物料紧贴附于筒壁而带到很高的部位才抛落下来,这种情况也起不到造球的作用。只有在速度适宜时,设备运转安全,混合与造球效果也好,大型混合机一般选用67r/min的速度。经上述分析可知 ,转动物料所消耗的功率 N1应由下式决定: (2)式中 N11 物料重心上移所消耗的功率/kw N12 物料滚动,内摩擦所消耗的功率/ kw物料的受力如下图所示。 1. 筒体 2 物料 图.2 物料受力情况图2中物料所受重力为G，筒体对物料的支持力为N，物料所受摩为F，其中摩擦力FN筒体转速为n(r/min)，则其角速度为n/30 (3)为物料位置和筒体中心的连线与竖直方向的夹角，称为物料提升此时物料颗粒法线方向受力方程为N-mgcos=m2R (4)切向方向上受力方程为 F-mgsin=0 (5)将F=N和式(2-2)代入到式(2-3)中得 (m2+mgcos)-mgsin=0 (6)可以看出随着物料的上升，变大，N变小，F也变小，而重力在切线上的分量mgsin则变大。不同性质的物料在圆筒混合机内的运动时，由于物料的不同性质以及及筒体不同的转速、不同的填充率等工艺参数时，物料运功状态大致有六种状态2。分别为Slipping(滑移)、Slumping(阶梯)、Rolling(滚动)、Cascading(小瀑布)、Cataracting(大瀑布)和Centrifuging(离心)。3.2 计算物料重心上移所消耗的功率经过分析论证,物料重心上移所消耗的功率N11 为 :N11 = W1 ·v/ 102 (7)式中 W1 筒内滚动物料总重/ kg W1= R2L (8) 填充率 R 筒体半径/m L 筒体长度/m 物料容重/ kg·v 物料重心线速度c 的垂直分量 (9)式中 n 筒体转速/ r·min-1；rc 物料重心半径/m； 物料料面与水平面的轴角；研究筒内物料的运动可知,动态的比静态的自然堆角要小,这是因为:(1)随着筒体的回转,表面物料层沿斜面滚落下来,滚落部分角称为剪切角,= - ; (2)物料运动中内摩擦减小, 动 = (0.70.9);(3)由于温度、湿度、粒度等的变化 , 与不同。 (10) (11)式中 物料对应中心角的一半/ rad 填充率与的关系由式(7)给出 ,或由表1 查出。把(8)、(9)、(10)式代入(7)中有： (12)3.3 计算物料滚动时内摩擦所消耗的功率(1) 精确计算上升物料与滚动下落物料间内摩擦力是比较复杂的,因为影响的因素较多,而有些因素是随机的,如物料特性、物料滚动状态等。为了计算出内摩擦力的大小,根据实际情况做出如下两点假设:上升物料与下落物料的重量相等;内摩擦力均布在通过重心的圆周上。这样,内摩擦力可由下式求出: (13)式中 F 内摩擦力/ kg 内摩擦系数g 重力加速度 ,取g=9.81m/ 角速度/ rad· = n/ 30 (14) (2)内摩擦力对圆心O所产生的力矩 M : (15)M 内摩擦力矩/ kg·(3)内摩擦所消耗的功率: (16)把(8)(10)(14)代入式(15)得; (17)3.4 计算转动物料所消耗的功率把(8)、(15)式代入(2)中得： (18)3.5 计算克服支承系统的摩擦所消耗的功率 (19) 托辊上所消耗的功率/ kW； 挡轮上所消耗的功率/ kW。3.6 计算托轮上所消耗的功率(1) 由于4 个托辊承受混合机转动部分全部重量的径向力 ,所以每侧两个托辊上所承受的径向力之和 P1 可由下式求出: (20)式中 径向力/ kg； 托辊滚圈中心连线与垂直方向的夹角/ (°)； 筒体轴线与水平线的夹角/ (°)； 筒体及齿圈的重量/ kg；随着混合机的长期使用 ,筒壁内要附着一定厚度的粘着矿 ,因其厚度是随机变化的 ,所以重量确定起来较困难。一般是根据日立造船株式会社的经验和数据来确定其重量: (21)式中 1 粘着矿的松散容重=2750kg/ 筒内粘着矿的厚度,取0.050.15m L 筒体长度/m,一次混合取较大值 ,二次混合取较小值(2) 筒体转动在 4 个托辊上克服的滚动阻力: (22)式中 M21 滚动阻力矩/ kg·m 滚动摩擦力臂/m d1 托轮的外径/m D 滚圈的外径/m(3) 4 个托辊上所消耗的功率: (23)支承托辊的滚动轴承也消耗一部分功率 ,但与 N21 相比要小得多 ,可忽略不计。3.7 计算挡轮上所消耗的功率为了减小挡轮与滚圈之间的滑动摩擦损耗,挡轮和滚圈间应是两个锥体作纯滚动 ,即这两个锥体有公共点 ,则挡轮的平均直径: (24)滚圈的直径： (25) 式中 挡轮的平均直径/m 滚圈的平均直径/m 挡轮的厚度/m 挡轮上所受到的径向力 P2 可用下式求出: (26) 式中 径向力/ kg 筒体转动时在挡轮上所遇到的滚动阻力矩： (27)在挡轮上所消耗的功率 N22： (28)同样 ,支承挡轮的滚动轴承也消耗一部分功率 ,但与 N22 相比要小得多 ,可忽略不计。3.8 计算支承系统所消耗的总功率把 (23)、(28)代入(18)可得：
