一、滚筒式分级机
工作原理:物料通过料斗流入滚筒,并在滚筒内滚转和移动,在这过程中通过相应尺寸得孔流出,实现分级。
优点:结构简单,分级效率高,工作平稳,不存在动力不平衡现象
缺点:占地面积大,筛面利用率低,对原料的适用性差
1、主要结构
(1)滚筒
滚筒分为几组,组数为需分级数减一。该简上有很多小孔,每组小孔孔径不同,但同一组中的孔径一样。滚筒沿着物料进口到出口处排列,后组比前组的孔径大。这样,小于第一组孔径的物料从第一组筛孔掉出,用漏斗收集为一个级别,以此类推达到将产品分级的目的。
滚筒是用厚度为1.5—2.0毫米的不锈钢板经冲孔后卷成的圆柱形筒状筛(或是圆锥体形、六角形及八角形)。为了制造方便,整体滚筒分成几节筒筛,筒筛之间用角钢连接作为加强圈,如用摩擦轮传动,则又可作为传动的滚圈。滚筒用托轮支承在机架上机架一船用角钢或槽钢焊接而成。滚筒安装方法有水平式和倾斜式两种。倾斜式一般是使滚筒与水平位置成3-7o左右的倾角。
(2)
收集料斗
收集料斗6设在滚筒下面,料斗的数目与分级的数目相同。
(3)
支承装置
由滚圈、摩擦轮和机架组成。滚圈装在滚筒上,将筒体重量传递给摩擦轮。滚筒用托轮支承在机架上,机架7用角钢或槽钢焊接而成。整个设备由机架支承。
(4)传动装置
驱动滚筒传动的方式有三种
第一种――中间轴式传动。滚筒的中心线上设有传动轴,用支臂与滚筒相连,传动系统把动力传至中心轴,由中心轴带动滚筒转动。这种传动方式比第一种简单,但因滚筒较长,其中心轴也长,在滚筒中间又很难设置中间轴承,因此,若中心轴的刚度稍差,则往往产生挠动而使滚筒运转不平稳。同时,由于物料有时会和中心轴及支臂碰撞而产生机械伤,故目前使用这种形式的亦逐渐减少。
第二种――齿轮传动。采用电动机通过皮带轮、变速箱、链轮及一对齿轮传动,而其中一个大齿轮就连接在滚筒出料口的边缘上,另一个小齿轮则与传动系统相接作为主动齿轮,把动力传给大齿轮而驱动滚筒转动。这种传动方式加工制造比较麻烦,由于滚筒直径较大而使转动不平稳,齿轮上的润滑油也往往滴在转筒中污染物料,故目前已逐渐被淘汰。
第三种――摩擦轮传动。摩擦轮4装在一根长轴上,滚筒两边均有摩擦轮,并且互相对称,其夹角为90o。长轴一端(主动轴)与传动系统相连,另一端装有托轮,不与传动系统相连。主动轴从传动系统中得到动力后带动其上的摩擦轮转动,摩擦轮紧贴滚圈3,滚圈3固接在转筒上,因此摩擦轮与滚圈互相间产生的摩擦力驱动滚筒转动。这种传动方式简单可靠,运转平稳,越来越广泛得到使用。
(5)清筛装置
运转时,滚筒上的小孔往往被原料堵塞而影响分级效果。因此常常在该筒外壁装置木制滚轴,木制滚轴平行于滚筒的中心轴线,用弹簧使其压紧滚筒外壁,由于木滚轴的挤压,把堵塞在小孔中的原料挤进滚筒中。这种装置称为清筛装置。
2、工艺设计计算
(1)
生产能力计算
生产能力G可由下式计算:
l—— 在同一秒内从筛孔中掉下物料的系数;因分级机型式和物料性质不同而异,
滚筒式可取1.0一2.5%;青豆取大些,蘑菇取小些
m—— 一只物料平均质量(克)
(2)主要参数的确定
其主要技术参数有:滚筒倾角;长径比;筛孔排列;转速等。
(3)尺寸设计(确定滚筒直径D,长度L以及孔数Z)
从公式2—1中可知,G与Z,l和m成正比。设计时,G是由厂方或任务书规定的,处理的物料一般已事先确定,通过测定可得m,然后根据公式2—1求得Z,即是滚筒上所需的总孔数。但由于各级筛孔孔径不同而该简直径相同,所以这个总孔数不能平均分配在各个级中,而应根据工艺要求决定分成不同直径的多少级别,再依级数设每排排数,确定同一级中每排筛孔数。若把滚筒展开成平面,则:
每级孔数=排数×每排孔数
每级长度=(每级筛孔直径×每排孔数)+(筛孔间隙×各排孔数)
滚筒的圆周长度=(排数*各级孔径)+(排数*孔隙)
滚筒直径大小即可求得。
从理论上说,每级的孔数之和应等于总孔数Z,每组长度之和就是所设计的滚筒长度。但这样计算出的滚筒直径,各级都不相同,无法联接在一起。因此,一般是取滚筒中直径最大的一级作为整个滚筒的直径,其它各级因直径增大了后多一些筛孔或把孔隙距离适当放大即可。
在初步确定了滚筒的直径和长度后,用直径比长度=1:4—6进行校核,若不在这范围内,就应重新调整每级排数或孔比以达到此比例范围内为止。若长度大于六倍直径,则可适当增加排数,减少每排孔数,若长度小于4倍直径,则应增加每排孔数和减少排数。
(4)滚筒转速n的确定
滚筒的转速直接影响生产能力和分级效率,它还与直径有密切的关系,不能随意确定。下面推导它们之间的关系式。
对物料B,受到重力G和离心力C的作用。把G分解为Gsinb和Gcosb两个分力,前者分力要推动物料从筛面向下滑动,后者则把物料朝筛面上压紧而在物料运动时和离心力一起产生摩擦力T:
式中 f一物料对筛面的摩擦系数
由于T的存在使物料沿筛面向上运动。物料受到的离心力C为:
(2-2)
式中:
m——物料B的质量(公斤)
G——物料B的重力(牛)
g——重力加速度(米/秒2)
R——滚筒的内半径(米)
v——物料B运动的线速度(米/秒)
(m/s) (2-3)
式中 n——滚筒转数〔转/分〕
将公式2-3代入公式2-2中得:
(N) (2-4)
当物料B沿滚筒切线方向的重力分力Gsinb等于或大于摩擦力T时,即开始向下滑动,此时亦即物料B处于滚筒内表面的最高点。即:Gsinb—f(Gcosb+C)=0时物料B处于最高点。将f=tgf(f为摩擦角)代入2-4并通过三角式简化可得:
(2-5)
据资料介绍,b角(物料升角)应稍大于物料对筛面的摩擦角f5~10o才能正常运转。即b—f=5~10o,对蘑菇和青豆,f=0.7,则tgf=0.7,f=35o,那么b=40—45o(此为物料升高的最大角度)。将数值代入2-5中,即可得:
(2-6)
考虑到滚筒实际上有一倾角,故通常取得小一些。由此可知n与R的平方根成反比,一般情况下,滚筒直径愈大,其转速愈小就是这个道理。
(5)功率计算
由于传动方式不同,功率计算方法也不同。对于中间轴式的传动,其功率N为
(2-7)
式中 n——滚筒转速(转/分)
M——驱动滚筒转动所需之力矩(牛·米),
式中 D——滚筒直径(米)
G——滚筒本身重量G1与滚筒内原科重量G2之和(牛)
对于摩擦轮传动,其功率N可用下式计算:
(2-8)
也可按课本计算方式计算。
3、讨论
(1)用摩擦轮传动虽好处很多,但滚圈与摩擦轮之间因摩擦会产生铁屑掉进滚筒里,直接污染产品,设计时必须充分注意这点。
(2)滚筒内物料升高主要靠滚筒转动和物料对滚筒内壁的摩擦力,因而升角不高只有40-45o。这样,滚筒直径虽大,但其筛面利用率只有1/6~1/8,其余占滚筒的大部分筛面并没有被利用。若能把升角提高就能提高筛面利用率。有些厂采取在滚筒中紧贴筛面焊上几根管子的办法,效果较显著。
(3)滚筒上面的滚圈或连接圈,目前多用角钢弯制,由于有椭圆度存在,当滚筒转动时会有所跳动,若滚筒此跳动使物料离开筛面的比将会影响分级效率。因此改用浇铸滚圈的办法比角钢弯制的办法更为理想。
(4)滚筒式分级机没有不平衡的工作部分,因而工作时很平稳。机器占地面积很大,在同等生产能力时,其尺寸比平筛大得多,金属消耗量颇大,同时对原料的适应性差,因为要调换滚筒很因难。