2 结构设计[1]
2.1 总体设计
2.1.1 确定总体结构的组成
新型组合式选粉机可看作笼式高效选粉机和粗粉分离器以及旋风收尘器的紧凑组合。主体分为上下两部分，上部是笼式高效选粉机，为分级核心；下部相当于粗粉分离器，用于初步处理含尘气体；主体外围均布多个旋风收尘器，用于收集成品细粉。
（如图2-1所示）

图2-1 新型组合式选粉机
可将其构造进一步细划为：
A. 分级核心鼠笼；
B. 安装在选粉室外部的可调导风叶及固定它们的壳体部分；
C. 粗粉分离器；
D. 下料管道；
E. 收集细粉的管道、旋风筒；
F. 主轴和驱动主轴旋转的传动装置。
2.1.2 各部分的功能
鼠笼和安装在选粉室外部的可调导风叶及固定它们的壳体部分以及粗粉分离器组成的分级体，其功能为选粉分级。
具体是通过如下过程实现的：
进入选粉机的物料由两部分组成，大部分物料由喂料口喂入，经由分料溜子将物料分成4路，分别由4点喂到鼠笼顶部的撒料盘上，随着鼠笼的转动，撒料盘将落在其上的物料向四周抛撒出去，碰到挡料圈后落入分选区内，在分选气流和转子旋转的共同作用下，对物料进行分选。合格的物料随气流进入鼠笼内，不合格的物料由选粉机内锥收集，通过内锥与反射棱锥体之间的环形出口进入内、外锥之间，通过上升气流的再次清洗，粗粉（不合格物料）由回料口卸出。另一部分物料由气流夹带，由进气口进入选粉机，首先撞击反击锥并被强制改变方向，同时气流速度迅速降低，这时较大粒径物料失去动能落入粗粉中；其余部分继续上升经导向叶片进入分选区再次分选。
管道、旋风筒的功能是用来收集合格细粉的，合格的物料随气流进入转子内，经由出风口进入旋风筒，由旋风筒将成品物料收集，经出口排出；废气由旋风筒顶部出口进入系统收尘器内。
主轴和驱动主轴旋转的传动装置的功能是用来固定和带动鼠笼旋转。
2.1.3 工作目标
希望通过的三大部分合理设计，最终能达到提高系统产量，降低系统能耗，保证成品的颗粒级配合理，易于调控产品细度。(其中管道、旋风筒部分以及主轴和驱动主轴旋转的传动装置极其支架部分由课题组的另两位成员具体设计，我负责对总体的大概设计以及对分级部分的详细设计。)
2.1.4 参数
选粉机的作用是将粉磨过程中合格产品及时分离出来，以提高磨机产量，降低能耗。实际上，选粉机是不可能将粉磨物料中的合格产品全部分离出的，在回磨粗粉中总会混有部分未分离的合格产品。
在机械设备的结构设计中，都有一些核心的隐形参数，一般不出现在图纸和产品样本上，是不太容易直接了解的。如选粉浓度和上升风速等就属核心参数。
选粉浓度是指选粉机内单位通风量中的成品量。它与选粉机的喂料浓度不一样，但存在一定的关系。喂料浓度指的是单位通风量中喂入选粉机的物料量，两者可用下式换算：
Cw=(1＋K)Cx （2-1）
K=（Cw-Cx）/Cx （2-2）
式中：Cw——选粉机喂料浓度，kg/m3；
Cx——选粉机选粉浓度，kg/m3；
K——粉磨系统循环负荷率，％。
Cx是选粉机机械设计中的允许值，定得过高或过低都不利于其能力水平的发挥。Cx与选粉机的原理结构、分级性能、物料性质、颗粒组成以及粉磨系统工艺参数等有关。 高效选粉机，对于生料，颗粒分散性好，粒径较粗，Cw可达到3.0kg/m3，Cx可达到1.2kg/m3。
由式（2-2）得
K=（Cw-Cx）/Cx
=（3.0-1.2）/1.2
=150％
粉磨系统循环负荷率是指选粉机的粗粉量与细粉量（即成品量）之比，选粉率的高低与选粉机的分级效率和循环负荷率的大小相关，对于同一台选粉机来说，选粉机随着循环负荷率的增加而减低。而150%的统循环负荷率，不但是较小而且是较理想的值，所以为本选粉机能有较高选粉效率提供了可靠的平台。
选粉浓度对选粉机生产能力的影响体现
Cx = CwE(100－A)/(100－C) (2-3)
式中：E——选粉效率(以小数表示)；
A——喂料细度，％；
C——产品细度，％。
取喂料细度为55%，产品细度为6%,则根据(2-3)得
E=Cx（100-C）/ [（100-A）/Cw］
=1.2×（100-6）/[（100-55）/3.0］
= 83.6%
随着Cx的提高，E逐步下降，R0.08也越来越小。这是由于选粉室内固体颗粒的浓度增加后，物料分散情况逐步恶化，颗粒之间的相互碰撞、粘聚现象加剧，细颗粒结团或混入粗颗粒之中的几率越来越大，使气流分级过程难以顺利完成，致使粗粉回料量增加，K变大，因而E降低、R0.08变小。

2.2.1 鼠笼的设计
鼠笼为新型组合式选粉机XZX3100 的分级核心,也是整个选粉机的核心,选粉机的规格3100也是根据鼠笼而定的，可见鼠笼的对选粉机而言的重要性。其形状如图2-2所示。

目前国内真正掌握鼠笼核心技术的仅有极少数厂家，其相关参数也成了商业秘密，所以目前国内公开的手册资料中，相关鼠笼方面的只谈到了其工作原理，而没有具体如何设计的内容，这给我的设计带来了很大的难度，鼠笼的尺寸数据等的来源结合了实习期间的现场测绘,以及指导老师和相关专家的指导意见。
鼠笼的对称分级叶片外边缘之间的距离根据选粉机的规格可得到为3100mm, 分级叶片要使进入的风达到较好的旋转效果,必须使其大于150mm,而过大同样不利于产生较效果好旋转风,所以取174mm,按4度一片周向均布,为了使鼠笼各部分能很好的固定在一起,八块带涡旋整流扳,对应着八跟支撑柱。通过八跟支撑柱和八块带涡旋整流扳的连接加固作用保证了鼠笼整体的稳定性。分级叶片和带涡旋整流扳在鼠笼的旋转过程在,起到了选粉分级作用。
鼠笼中另一个非常重要部件是位与上边缘的撒料盘，对撒料的均匀有着重要影响。为了便于加工和安装，改变了以往散料盘为一整块的情况，将其分为15块加工，每一块形状见图2.3，该结构相对常规的撒料盘，表面多了条状横筋，可使物料更好的均匀散落。而且散料盘设置在鼠笼的上部外围，半径较大，因此，落入其上的物料受较大的离心力作用，极易散开，然后被抛向缓冲板（挡环）。本撒料盘基材采用高铬铸铁，能很好地提高撒料盘的抗磨能力，使用寿命是普通 撒料盘寿命的1~3倍。

图2-3 撒料盘
2.2.2 导向叶片
一般情况下，选粉机在用户处第一次成功安装调试后，导向叶片的角度不再作调整。但为了防止用户对水泥成品细度和产量的较大变化，当通过调整转子转速已无法达到要求时，会考虑调整导向叶片，为了便于调整，又能节省成本，在导向叶片的最上部加了一块凸块，其结构如图2-4。
2.2.3 分级体

图2-6 分级体
分级体是新型组合式选粉机主体，从粉磨来的高浓度含尘空气由下部风管进入选粉机，经内锥体整流后沿外锥体与内锥体之间的环形通道减速上升，其中的粗粉经重力沉降沿外锥体边壁滑入粗粉收料筒实现重力分选，重力分选后的空气在导风叶的导流和转子的旋转作用下，在导风叶和转子之间形成稳定的水平涡流选粉区。粉磨后的物料从选粉机进料口喂入，通过转子旋转的撒料盘均匀撒向四周，因挡料圈的阻挡作用，物料在分散状态下撒落在导风叶和转子之间的选粉区。在选粉涡流中运动的粉尘颗粒将同时受重力、风力和旋转离心力的作用，所以不同初速度和不同粒径的粉尘颗粒将有不同的运动轨迹，细小轻微的颗粒随气流被吸入转子内部流经配风室分四路向上，粗重颗粒则下落，经内锥体汇集到粗粉收料筒，返回磨机再磨。这些过程都是在选粉体在实现的。
本设计分级体的内外锥体的连接通过三根支撑柱和三根粗料通管的双重加固而实现的，还有考虑到转子平衡不受喂料的影响，将喂料口设计为四个方位对称均布。