杨训武课程设计胶体磨设计.docx
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杨训武课程设计胶体磨设计
合肥学院化学与材料工程系
粉体工程课程设计任务书
设计题目：
20kg/min胶体磨结构设计
姓名：
杨训武
班级：
粉体材料科学与工程
学号：
1103011020
目录
第1章前言
1.1胶体磨介绍……………………………………………3
1.2研究现状………………………………………………3
第二章胶体磨结构与系统设计
2.1结构组成………………………………………………4
2.2结构特点………………………………………………5
2.3材料的选择……………………………………………5
2.4循环与冷却……………………………………………5
2.5电动机的选择…………………………………………6
2.6定磨盘与动磨盘的设计………………………………6
2.7间隙调节装置…………………………………………7
2.8卸料装置……………………………………………8
2.9其他零部件的设计……………………………………9
第三章注意事项
3.1操作及注意事项………………………………………13
3.2维护及注意事项………………………………………14
第1章前言
1.1胶体磨介绍
胶体磨是一种磨制胶体或近似胶体物料的超微粉碎设备[1]。
胶体磨是利用一对固定磨体（定子）和高速旋转磨体（转子）的相对运动产生强烈的剪切、摩擦、冲击等作用力，使被处理的物料通过两磨体之间的间隙，在上述诸力及高频震动的作用下，被有效的粉碎和分散。
胶体磨已经使人们逐步认识并被确定为食品工业中最优的加工机械设备。
它具有各种搅拌机、粉碎机、磨浆机的机械性能，效率是上述设备的2-5倍，节约能耗，可实现密闭式连续生产，因此在食品加工行业，推广应用胶体磨有着深远的经济意义。
作为生产中重要的超微粉碎设备，胶体磨具有应用范围广、功能多等众多优点。
同时，也存在着一些缺点：
对应于不同粘性的物料其流量变化很大；转定子与物料间容易产生较大的热量，使物料变性；表面较易磨损，使细化效果显著下降。
国产胶体磨主要有JTM及JM、DJM三种型号，直立式、傍立式和卧式三种型号，本次设计的胶体磨为卧式胶体磨。
1.2研究现状
在过去的50多年中，胶体磨本身的超微粉碎能力经历了一个长远的发展过程。
全球关于粉碎问题的研究，从磨矿到超细粉碎兴起一个又一个高潮。
1988年在法国Albi召开的欧洲联邦会议上曾作为主题讨论；特别是超微粉碎，它是加工到细粉、微粉和超细粉的粉碎方法。
粉碎过程不仅是尺寸减少的过程，还伴随着晶体结构及表面性能的变化。
从细粉、微粉尺度粉碎到超细粉是目前研究热点[2]。
美国More-Bouse-Cowles公司生产的胶体磨已用于化工原料及非金属矿的细磨及分散[3]；近年IKA生产的MK2000系列胶体磨也代表了目前国际先进水平[4]。
在我国，上海光正泵阀制造有限公司是全国生产胶体磨时间最早及规模最大的厂家之一,创办于1982年，专业生产JM系列胶体磨。
经过多年发展，我国通过引进国外先进技术和自主开发，胶体磨技术和生产都达到了一定水平，目前已形成立式胶体磨、分体式胶体磨、卧式胶体磨、全封闭式胶体磨、可空转干湿两用胶体磨等多种系列，并远销东南亚、欧洲、非洲、阿拉伯等多个国家和地区：
其中“M60”型胶体磨是我国企业新研制的小型胶体磨、解决了国内小型胶体磨因功率不足、密封性能差而不能长时间连续工作的问题，其整体结构精巧，尺寸小、重量轻、密封结构可靠，可长时间连续工作，电机电压为220V，特别适于小型企业及试验室工作。
针对胶体磨的特点，国内外目前都在积极地研究和改进：
首先，研制区别于普通型的卫生型胶体磨，以符合21世纪的绿色环保理念；其次，定转子间的高速相对运动是使胶体磨工作获得物料微细度的主要保证，只有提高转子的线速度，才能达到较好的加工效果。
但高速度运转必然会产生大量的热量，并要求各零件的制造精度、相互配合都必须相当精密[6]；此外，根据被处理的物料性质不同选型必须有所区别[7]。
但材质均由不锈钢制成。
立式胶体磨的电机根据型号不同需要作特殊设计，在电机凸缘端加装挡水盘，以防渗漏[8]。
第二章胶体磨结构与系统设计
2.1结构组成
图1胶体磨结构原理图
1-电动机2-机座3-密封盖4-排料槽5-离心盘6-固定磨套7-定磨盘8-动磨盘
9-调节环10-调节手柄11-限定螺钉12-联接螺钉13-盖板14-冷却水管15-垫圈
16-进料斗17-中心螺钉18-主轴19-键20-机械密封21-甩油盘22-密封垫23-循环管24-三通阀25出料管
如图1所示，胶体磨其主要构造由磨头部件、底座传动部件、专用电机三部分组成。
其中磨头部分的动磨盘与静磨盘是本机的关健部分，所以，根据被处理的物料性质不同选型必须有所区别。
但材质均由不锈钢制成。
连体式（又称立式）电机根据型号不同需要作特殊设计，在电机凸缘端加装挡水盘，以防渗漏。
2.2结构特点
胶体磨首先是一种离心式设备，它的优点是结构简单，设备保养维护方便，适用于较高粘度物料以及较大颗粒的物料。
¢Ù适用于湿式流体物料的精细加工、分散、乳化、混合，经过一次或多次循环加工，可使物料达到2~50μm的粒子。
¢Ú主要工作部件定子和转子采用优质耐磨材料和特种工艺加工而成，通过调整环对定子、转子间隙进行微量调整。
机器上配有刻度盘，易于控制，可有效地保证所加工物料的质量。
¢Û可通过调节两磨体间隙，达到控制成品粒径的目的；
¢Ü结构简单，操作方便，占地面积小。
由于定磨盘和转磨盘之间间隙极微小，因此加工精度较高。
胶体磨通过不同齿形的定子与调整旋转子相对运动使被加工物料在自重、离心力等复合力的作用力下，通过其可变环状间隙，受到强大剪切力、撞击力和高频震动，使物料有效的分散、粉碎、乳化、混合。
该胶体磨胶体磨的结构如图1所示，固定磨盘用连接螺钉固定于盖板上，用调节手柄转动调节环可使盖板升降，从而使固定磨盘上下移动，以调节与旋转磨盘之间的间隙。
旋转磨盘用键和螺钉固定在传动轴上，传动轴用联轴器与电动机联接，在电动机带动下，旋转磨盘高速旋转，转速达3000～10000r/min，由于磨片成水平方向转动，因此卸料和清洗都很方便。
它的主要缺点也是由其结构引起的。
首先，由于作离心运动，其流量是不恒定的，对应于不同粘性的物料其流量变化很大。
举例来说，同样的设备，在处理粘稠的漆类物料和稀薄的乳类流体时，流量可相差10倍以上；其次，由于转定子和物料间高速摩擦，故容易产生较大的热量，使被处理物料变性；第三，表面较易磨损，而磨损后，细化效果会显著下降。
2.3材料的选择
由于胶体磨各工作表面较易磨损，而磨损后，细化效果会显著下降，影响生产效果；此外，出于卫生方面的考虑，材料的选择也很重要。
因此，本设计拟定定、动磨盘等主要零部件及与物料接触的表面均采用优质不锈钢制造，以具有良好的耐腐性和耐磨性，使所加工的物料无污染、纯洁卫生。
2．4循环与冷却
国内生产的胶体磨产品，大多不带有循环系统或冷却功能。
由于立式胶体磨的转速很高，为了达到理想的均质效果，物料一般要磨几次，这就需要回流循环装置。
本设计拟采用的回流循环装置是在出料管上安装一碟阀，在碟阀的稍前一段管上另接一条管通向入料口。
当需要多次循环研磨时，关闭碟阀，物料则会反复回流。
当达到要求时，打开碟阀则可排料。
对于热敏性材料或者黏稠物料的均质、研磨，往往需要把研磨中产生的热量及时排走，以控制其温升，本设计拟定在定盘外围开设的冷却液孔中通水冷却。
2.5电动机的选择
电机应考虑以下因素：
1、为电机提供电源的种类，如单相、三相、直流电等
2、电机的工作环境，电机工作场所是否有特殊性，如潮湿、高温、化学腐蚀、粉尘等等
3、电机的工作方式，是连续工作还是短时工作或是其它工作方式
4、电机的安装方式，如立式安装、卧式安装等等
5、电机的功率及转速等，功率及转速应满足负载的要求电机的选择功率
JM系列胶体磨的主要技术参数
型号
电机功率（kw）
工作转速（r/min）
生产能力（t/h）
产品细度（μm）
JM-130B
0.5~4
2930
0.5~4
2~50
JMW-120
11
2930
1~4
2~50
本次设计的胶体磨产量为20kg/min,可以参考选用JMW-120型胶体磨电机，电机功率11Kw，生产能力为1.2t/h,产品粒度符合d90<20¦Ìm。
磨盘直径为120mm。
2.6定磨盘与动磨盘的设计
这是一对运动部件，工作时物料通过定磨盘与动磨盘之间的圆环间隙，在动磨盘的高速转动下，物料受到剪切力、摩擦力、撞击力和高频振动等复合力的作用而被粉碎、分散、研磨、细化和均质。
定、动磨盘均为不锈钢件，热处理后的硬度要求达到HRC70。
动磨盘的外形和定磨盘的内腔均为截锥体，锥度为1:
2.5左右。
工作表面有齿，磨齿用高硬度耐腐蚀合金制成，硬度达HRC55左右，可粉碎较硬物料。
齿纹按物料流动方向由粗到密排列，并有一定的倾角。
物料的细化程度由齿纹的倾角、齿宽、齿间间隙以及物料在空隙中的停留时间等因素决定。
2.6.1定磨盘设计
图6定磨盘结构示意图
2.6.2动磨盘设计
图7动磨盘结构示意图
2.7间隙调节装置
胶体磨根据物料的性质、需要细化的程度以及出料等因素进行调节。
调节时转动调节手柄，由调节环带动定盘轴向位移而使空隙改变，若需要大的粒度比，调节定盘往下移；定盘向上移则为粒度比小。
一般调节范围在0.005～1.5mm之间。
在调节环下方设有限位螺钉，当调节环顶到螺钉时便不能再进行调节，避免无限度调节而引起定、动盘相碰。
调节磨盘间隙时，将两手柄旋松（反时针拧）然后顺时针转动调节环，当转动调节环感到有少许磨擦时马上停止。
再反转调节环少许使磨间隙大于0。
一般在满足加工物料细度要求的情况下，尽可能使磨盘间隙销大一些，这样可以使磨片使用寿命长一些。
然后再顺时针旋紧手柄就锁紧了调节环，使磨盘间隙固定。
2.8卸料装置
材料采用优质不锈钢
图10循环装置结构示意图
2.9其他零部件的设计
材料均为优质不锈钢。
2.9.1机壳
图11机壳结构示意图
2.9．2进料斗
图12进料斗结构示意图
2.9.3固定磨套
图13固定磨套示意图
3.1操作及注意事项
1、联接好进料斗及出料口，再接上出料循环管。
2、安装好电力启动装置，（若有条件的用户可配上电流表及指示灯）接好电源后，特别要注意开机运转方向，判别电机是否正常方向旋转，或从进料口看方向同胶体磨上‘红色旋转方向标牌'相一致顺转。
绝对禁止反转。
3、调节磨盘间隙，在不开机的情况下将调节环（刻度盘）上两手柄‘逆时针'拧松然后‘顺时针'转动调节环，当转动调节环感到有少许磨擦声时马上停止，此时调节环上刻度对准体上指针的读数确定了动、静磨盘间隙为‘0'。
再反转（逆时针）调节环几圈使磨盘间隙大于0。
一般在满足加工物料细度要求的情况下，尽可能使磨盘间隙大一些，这样可以使磨片使用寿命长一些。
然后再顺时针旋紧手柄就锁紧了调节环，使磨片间隙固定。
4、通入冷却水，启动胶体磨待运转正常后立即投料入磨加工生产。
空车运转不得大于15秒。
5、关机之前，进料斗内适量加入水液或其它与加工物料相关的液体，开机时马上投入物料，否则会损伤硬质组合密封件甚至造成泄漏烧毁电机。
6、加工物料绝不允许有石英、碎玻璃、金属屑等硬物质混入其中，最好用15目/英寸筛后加工。
否则入磨会损伤动、定磨盘。
7、加工物料注意电机负荷，若发现过载要减少投料。
8、胶体磨在动作中，绝不许关闭出料阀门，以免磨腔内压力过高引起泄漏。
9、胶体磨属高精密机械，磨盘间隙极少，动转速度高。
操作人员应严守岗位，按规章作业，发现故障及时停机，排除故障后再生产。
10、胶体磨使用后，应彻底消毒、清洗机体内部，勿使物料残留在体内，以免机械密封粘结引起泄露。
3.2维护及注意事项
1、胶体磨为高精密机械，线速高达20m/秒，而磨盘间隙极小。
检修后装回必须用百分表校正壳体与主轴的同轴度误差≤0.05mm。
2、修理机器时，在拆开、装回调整过程中，绝不许用铁锺直接敲击，应用木锤或垫上木块轻轻敲击，以免损坏零部件。
动、静磨片均有拆卸专用工具。
3、在使用过程中应根据加工物料情况，酌情进行定期维护。
若工作正常加工物料没有发生变化可以延期使用。
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