XJM-S28型浮选机的设计
刘万超,程宏志,张孝钧,石 焕
【摘 要】摘要:采用模拟放大方法将 XJM-S20型浮选机放大到 28m3,放大比例为 1.4∶1,根据扭应力验算公式确定了传动轴的直径,并对槽体进行了加固处理,提高了安全系数。清水试验结果表明:XJM-S28型浮选机充气速率为 0.94m3/(m2·min),充气均匀度为 92%,搅拌功率为 40.9kW,矿浆处理能力为 900～1 000m3/h,达到了设计要求,并符合相关标准,满足了选煤厂大型化发展的需要。文章还介绍了首台 XJM-S28型浮选机在霍州煤电集团吕梁山煤电公司洗煤厂的应用情况。 【期刊名称】选煤技术 【年(卷),期】2010(000)004 【总页数】3
【关键词】关键词:浮选机;模拟放大;结构参数;动力参数;蜗轮丝杆升降机 浮选是煤泥分选的主要方法,浮选机是主要分选设备。随着选煤厂大型化发展,迫切需要大型浮选机。为此,煤炭科学研究总院唐山研究院在多年从事浮选理论、工艺和设备研究基础上,采用模拟放大方法将 XJM-S20型浮选机放大到 28m3,研制成功了 XJM-S28型浮选机。文章介绍了该浮选机的研究设计及其在霍州煤电集团吕梁山煤电公司洗煤厂的应用情况。
1 XJM-S28型浮选机设计方法
采用模拟放大方法设计了 XJM-S28型浮选机的关键技术参数。 1.1 结构参数设计
利用几何相似准则,确定了 XJM-S28型浮选机的主要结构参数:
式中:D为叶轮直径,m;D e为槽体当量圆面积直径,m;H为槽体深度,m;V为槽体容积,m3;式中常数则为 XJM-S型浮选机的经验系数。
当浮选槽容积 V=28m3时,由方程组 (1)可得D=1.050m,D e=4.430m,H=1.860m。
浮选槽水平断面采用正方形结构,则槽体计算边长为 L=3.926m。 1.2 动力参数设计
利用运动相似和动力相似准则,确定了XJMS28型浮选机的动力参数:
式中:U2为叶轮圆周线速度,m/s;N为叶轮转速,r/s;P为搅拌功率,kW;ρ为矿浆的密度,103 kg/m3;NQa为气流数,无因次;Q a为充气量,m3/s;Np为功率数,无因次;式中常数为 XJM-S型浮选机的经验系数。
将结构参数值代入式 (2),可得:N=U2/(πD)=2.698r/s,或 162r/min;Q a=0.075×ND3=0.234m3/s;P=1.60 ×(ρN 3 D 5)=40.1kW。
计算得单位面积充气速率 q a=4Q a/(πD e2)×60=0.91m3/(m2·min)。 将以上关键参数计算结果汇总,如表 1所示。
2 关键部件的力学验算及强度处理
2.1 搅拌机构轴的扭应力验算
已知条件:轴的转速 (即叶轮转速)N =162r/min,轴传递功率 (按可能的最大输入功率考虑,即电机功率)P=55 kW。 轴的许用扭应力计算公式为:
式中:P为轴传递的额定功率,kW;A为按扭转疲劳极限定的系数,根据材质 45号钢,查表,得到 A最大为 118。
根据式 (3)计算出所需轴的直径 d≥82.36mm。考虑到安全系数及其寿命,将轴
的最小处直径设计为 120mm。 2.2 刮泡机构轴的扭应力验算
已知:轴的转速 N =24.4r/min,轴传递功率(四室刮板 45°分布)P=0.75 kW。 轴的许用扭应力计算公式为:
式中:P为轴传递的额定功率,kW;A为按扭转疲劳极限定的系数,根据材质 45号钢,查表,得 A最大为118;v为空心圆轴的内径 d0与外径 d之比,设为0.7。 根据式 (4)计算出所需轴的直径 d≥40.64mm。考虑到安全系数及其寿命,刮板轴型材选Φ45×8钢管。 2.3 槽体的强度处理
XJM-S28型浮选机槽体钢板设计厚度为10mm,为了提高槽体的刚度,在槽体内侧增加了角钢、筋板等配件进行合理焊接,增大了槽体的强度和刚度,从而保证了浮选机在起吊及使用过程中不会发生变形。此外,槽体底部也增加了若干块筋板,以保证槽体底部的强度。
3 蜗轮丝杠升降机在提升尾矿闸板方面的应用
XJM-S28型浮选机的尾矿闸板提升采用的是蜗轮丝杠升降机 (图 1),其工作原理是靠电机带动蜗杆,蜗杆传动和其啮合的蜗轮,使带有内螺纹的蜗轮旋转,使丝杠实现上、下运动 (图 2),从而实现尾矿闸板的上升与下降。后经技术改造,在丝杠套筒上安装了限位开关,使行程实现了自动控制。
蜗轮丝杠升降机优点是:机构外形尺寸较小,质量较轻,提升力大,提升稳定可靠,操作方便,既可电动也可手动。
4 产品检验与清水试验
样机试制后,委托国家选煤机械质量监督检验中心进行了产品检验和清水试验。
XJM-S28型浮选机的设计
