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上海儒特機(jī)電設(shè)備有限公司 2023-07-14 點(diǎn)擊1740次
砂磨機(jī)的研磨原理
砂磨機(jī)的基本工作原理是在研磨筒內(nèi)，裝填一定比例的研磨介質(zhì)（氧化鋯珠）和被研磨的物料槳液，在主軸的攪拌作用下快速轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到研磨粉碎的效果。由于物料的運(yùn)動結(jié)合了速度攪拌器的線速度和質(zhì)量研磨介質(zhì)的重量，砂磨機(jī)可產(chǎn)生非常強(qiáng)大的沖擊力和剪切力。這種具備動量、沖量運(yùn)動形式可以達(dá)到非常好的粉碎效果。一系列高速轉(zhuǎn)動的水平側(cè)臂被中心軸帶動，并且橫向切入不同位置的介質(zhì)層，在這樣高的旋轉(zhuǎn)力和低的下墜引力的共同影響下，造成了介質(zhì)在研磨筒內(nèi)不規(guī)律的運(yùn)動，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力和沖擊力，使砂磨機(jī)的超細(xì)研磨率提高，并使粒度分布曲線狹窄而均勻
砂磨機(jī)主要由以下幾部分組成：
研磨裝置研磨裝置是砂磨機(jī)***核心的組成部分，包括鋼套、陶瓷筒、主軸、研磨盤片和過濾器等主要的零部件。工作時，主軸轉(zhuǎn)動帶動研磨盤，攪拌物料和研磨介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)物料的研磨。
主軸部件主軸部件是機(jī)器的動力傳輸部分，包括主軸箱體、主軸、軸承、潤滑裝置和密封裝置等零部件。把電機(jī)提供的動力通過帶輪帶動主軸，傳遞給研磨裝置。
冷卻裝置冷卻裝置負(fù)責(zé)保證機(jī)器在工作狀態(tài)下保持恒溫，它由水槽、冷水機(jī)、水栗及連接水管等組成。通過水果提供的動力將水槽中的水流過砂磨機(jī)的研磨筒、端蓋及主軸的冷卻管道進(jìn)行冷卻，流出的水經(jīng)冷水機(jī)冷卻實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
輔助裝置包括進(jìn)料系統(tǒng)，出料系統(tǒng)、氣粟、隔膜粟等。
機(jī)座機(jī)座由角鋼、鋼板和外殼組合而成。其主要功能是對電動機(jī)和上述各項(xiàng)零部件的安裝起固定和保護(hù)作用，以便于對設(shè)備進(jìn)行操作。
控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括電機(jī)、變頻器、壓力表、溫度表、流量表、信號放大器、PLC、報(bào)警系統(tǒng)、控制面板等零部件。通過感知系統(tǒng)的壓力、溫度、速度、流量等信息，控制主軸的轉(zhuǎn)速，當(dāng)以上指標(biāo)超過安全值時自動報(bào)警，超過臨界值自動關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。
臥式砂磨機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
通常，設(shè)備所需的成形運(yùn)動需求和研磨設(shè)備各主要部件的相互位置關(guān)系由產(chǎn)品研磨工藝方案決定。研磨設(shè)備結(jié)構(gòu)布局與產(chǎn)品規(guī)格、實(shí)用性、使用場所及生產(chǎn)效率等密切相關(guān)。因此，砂磨機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局要首先滿足產(chǎn)品的研磨工藝要求。
基于粉末狀顆粒要進(jìn)行超精細(xì)研磨工藝方案的特點(diǎn)，本文自主開發(fā)與研制的臥式砂磨機(jī)設(shè)備具有如下主要功能：實(shí)現(xiàn)研磨腔的可靠裝夾，以確保研磨腔可以便于拆卸、清洗；進(jìn)料與出料部分要求布置在機(jī)器研磨腔的兩側(cè)，以便于物料的進(jìn)出，節(jié)省其他材料的消耗，降低物料被污染的可能性。另外考慮砂磨機(jī)殼體的尺寸規(guī)格適用范圍、砂磨機(jī)的生產(chǎn)效率與自動化水平，還需配有卸料等附屬裝置。臥式砂磨機(jī)的工作原理圖如下所示。
通過借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有超精細(xì)加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)布局形式，同時參考國內(nèi)研磨設(shè)備具有的類似結(jié)構(gòu)，綜合考慮研磨設(shè)備關(guān)鍵部件（傳動軸、機(jī)架等）的剛性、產(chǎn)品尺寸規(guī)格及力學(xué)需求，提出了本文所設(shè)計(jì)的臥式砂磨機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局方案，如圖所示。
臥式砂磨機(jī)主要由床身、電動機(jī)、主軸傳動系統(tǒng)、研磨機(jī)構(gòu)、進(jìn)料裝置、出料裝置及冷卻系統(tǒng)等組成。
報(bào)據(jù)研磨工藝的要求，通過變頻器，調(diào)整電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，驅(qū)動主軸以工藝要求的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)研磨腔物料的研磨。
為防止研磨過程溫度過高，影響研磨質(zhì)量，在主軸、端蓋和研磨筒設(shè)計(jì)了專用的冷卻裝置，冷卻水管將經(jīng)冷水機(jī)降溫的冷水輸送到冷卻裝置，實(shí)現(xiàn)整個設(shè)備的溫度調(diào)節(jié)。
該設(shè)備采臥式結(jié)構(gòu)布局，其丨以實(shí)現(xiàn)傳動裝置與研磨裝置的聯(lián)動加丨：。該臥式砂磨機(jī)可適用多種物料的研磨加工，前只是進(jìn)行了初步幵發(fā)，今后將會設(shè)計(jì)更多種設(shè)備型號。
主軸部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
主軸傳動系統(tǒng)是臥式砂磨機(jī)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的核心部件，其主要由主軸、主軸箱體與安裝在主軸上的傳動件、密封件等組成。密封裝置需要注入阻封液以確保研磨腔的物料不會向傳動裝置泄漏，軸承需要注入潤滑液，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通常，主軸部件起到傳遞運(yùn)動與動力的作用，同時作為工件的支撐體，承受物料研磨過程中徑向壓力、軸向壓力及切向壓力等。因此，合理設(shè)計(jì)臥式砂磨機(jī)的主軸傳動系統(tǒng)，對實(shí)現(xiàn)設(shè)備高效化、高回轉(zhuǎn)精度、高強(qiáng)度與剛度等具有重要意義。
由于本文研制的臥式砂磨機(jī)主軸傳動系統(tǒng)靠變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，因此主軸箱內(nèi)不需齒輪傳動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，其結(jié)構(gòu)可以得到很大程度的簡化。綜合考慮軸上零件的裝配、定位和主軸的制造工藝性等，對傳動裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，使傳動裝置與研磨裝置相連接，實(shí)
現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和動力的傳遞。
主軸箱體的設(shè)計(jì)
主軸箱體起到對砂磨機(jī)主軸箱內(nèi)各個零部件的支撐作用，它的綜合性能對主軸、軸承的安裝精度和受力情況將產(chǎn)生直接影響。為了確保主軸箱內(nèi)各個零部件能夠正常穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，主軸箱體應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度和抗振性能。在設(shè)計(jì)主軸箱體時，不僅要選
取合適的材料，包括力學(xué)性能和工作環(huán)境等參考因素，還要考慮主箱體的制造工藝，主軸箱體通常情況下有以下兩種設(shè)計(jì)方案鑄造工藝
優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度和剛度大，吸振性好，適合大、中批量生產(chǎn)；
缺點(diǎn)：制造成本高、周期長。
揮接工藝
優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)成本低、精度高、周期短、市場適應(yīng)性好；
缺點(diǎn)：在爆縫處易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，使強(qiáng)度降低。
基于本文自主研制的臥式砂磨機(jī)主軸箱體和傳統(tǒng)齒輪變速箱體存在差異，其主要起支撐作用，載荷相對比較穩(wěn)定，但其密閉性要求高，箱體上端要幵一個潤滑油口，還要有阻封液的進(jìn)出口，所以要保證箱體內(nèi)注入的液體不會泄漏。為了避免研磨腔的物料反流，在機(jī)械密封的地方要加壓，箱體就要承受一定的壓力，因此選擇采用鑄造工藝。
軸封裝置的結(jié)構(gòu)
目前市面上可以見到各種結(jié)構(gòu)形式的密封裝置，類似應(yīng)用于離心栗、壓縮機(jī)、撹拌器等等諸多回轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備上的軸封上，其應(yīng)用范圍己經(jīng)涵蓋了化工、電力、石油等各大行業(yè)?？梢姺秶畯V可見一斑。然而，如此廣泛的行業(yè)里卻很難找到針對建材行業(yè)砂磨機(jī)上的機(jī)械密封裝置產(chǎn)品。由于機(jī)械密封裝置在砂磨機(jī)研磨腔內(nèi)要受到研磨物料及研磨介質(zhì)的磨削擠壓，這對機(jī)械密封裝置的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)提出了非常荀刻的要求，所以要保證機(jī)械密封裝置在砂磨機(jī)上的正常使用難度很大。
密封是砂磨機(jī)的重要組成部分之一。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，所有和流體接觸的、可拆卸的設(shè)備，以及機(jī)器設(shè)備中將兩個裝有流體的區(qū)域隔開并作旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動的部件之間，都需要密封裝置在臥式砂磨機(jī)中，傳動軸處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而主軸箱體固定不動，且主軸箱體中存有潤滑的油液，研磨腔內(nèi)裝有物料菜液，因此要設(shè)有密封裝置，砂磨機(jī)的軸封通常采用機(jī)械密封的方式。隨著環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)要求的提高，對設(shè)備密封的要求也在提高。砂磨機(jī)需要一種性能優(yōu)良的密封以滿足安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的要求。
機(jī)械密封可劃分為以下基本類型：接觸式和非接觸式；
內(nèi)流式和外流式；
內(nèi)裝式和外裝式；
平衡式和非平衡式；
單端面、雙端面和多端面機(jī)械密封。
密封的基本形式有：集裝式機(jī)械密封、窄環(huán)刃邊機(jī)械密封、波紋管機(jī)械密封、開淺槽機(jī)械密封等。
由于砂磨機(jī)對密封的要求比較高，所以選擇雙端面機(jī)械密封。雙端面機(jī)械密封的優(yōu)良性能主要體現(xiàn)在以下方面
密封效果好；
端面溫度低；
端面磨損小、使用壽命長；
雙端面機(jī)械密封的密封形式在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，在使用機(jī)械密封的過程中，它是一種布置方式，“雙”代表有兩套機(jī)械密封，它們以面對面、背對背或面對背的方式安裝在需要密封的腔體中，引入能夠起到密封、冷卻和潤滑作用的阻塞流體，但是在使用這種密封方式的過程中，當(dāng)一端密封發(fā)生泄漏時，阻塞液可以緩沖或防止被密封介質(zhì)泄露出去，采用這種密封設(shè)備的主要依據(jù)是由美國國家石油協(xié)會（發(fā)布的《離心粟以及轉(zhuǎn)子栗用軸密封系統(tǒng)》。
采用雙端面密封方式時，需要考慮配合這種密封型式，在保障安全生產(chǎn)的前提下，不僅能夠提供密封裝備，還能夠提供相應(yīng)的沖洗方案，配套的沖洗方案通常需要注意的足口于阻封液的液壓要高于被密封介質(zhì)左右，所以要在外部設(shè)置一個能夠增壓的設(shè)備，對阻塞液進(jìn)行加壓處理。因此在選擇阻塞液時，要選用成本低并且不會對被密封介質(zhì)造成污染的流體，避免對物料的生產(chǎn)造成不必要的影響。阻塞液通常是靠栗進(jìn)行循環(huán)工作的，因此在安裝時要利用輔助系統(tǒng)使阻塞液流體能順利流通。綜上所述：臥式砂磨機(jī)在釆用雙端面密封時，設(shè)計(jì)中不僅需要設(shè)計(jì)機(jī)械密封方式，還要針對工作環(huán)境，選擇合適的阻封液，并進(jìn)行正確合理的使用，避免在使用中造成砂磨機(jī)的損壞或引起其他故障，以致發(fā)生泄漏。
機(jī)械密封動靜環(huán)的材料要選擇碳化桂陶瓷，這種材料具有較高的耐磨性，在外形尺寸上需要進(jìn)行嚴(yán)格的對照，防止在軸與密封軸套的間隙處發(fā)生泄漏；兩套密封中間要設(shè)置彈簧確保動環(huán)和靜環(huán)能夠緊密接觸，并且用栗促使阻封液進(jìn)行循環(huán)輸送，保證整個雙端面機(jī)械密封能夠有效實(shí)施。
研磨腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
研磨裝置是臥室砂磨機(jī)的工作部件，產(chǎn)品的加工由研磨裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)得以實(shí)現(xiàn)，通過主軸的旋轉(zhuǎn)帶動軸上套的研磨盤，物料在受到研磨攪拌時隨其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，發(fā)生摩擦撞擊，顆粒度逐漸變小，***終達(dá)到加工要求。
研磨裝置及工作原理
砂磨機(jī)的研磨裝置見圖主要由研磨筒、主軸、研磨盤、定距盤、蹄網(wǎng)、送料菜等組成。待加：丨：研磨的物料柴液由送料呆吸入，從進(jìn)料丨送入研磨簡內(nèi)，簡內(nèi)裝有一定分比視物料漿液的粘度而定的研磨介質(zhì)。電機(jī)通過帶輪驅(qū)動主軸并帶動研磨片進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，料衆(zhòng)受到研磨片的攪動，隨同研磨介質(zhì)在研磨筒內(nèi)劇烈運(yùn)動，在研磨盤和研磨介質(zhì)的共同作用下，料裝的顆粒受到強(qiáng)烈的磨擦、撞擊、擠壓、剪切等作用，被迅速研磨成粒徑較小的粉末并均勻分散開。為了滿足生產(chǎn)要求，整個生產(chǎn)過程要連續(xù)進(jìn)行，所以要采用連續(xù)進(jìn)料、研磨、出料的生產(chǎn)方式。分散后的物料經(jīng)蹄網(wǎng)流出，從出料口進(jìn)入出料槽。