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煤粉制备工艺是将煤磨制成一定粒度的煤粉并输送至锅炉或储存仓的所有设备及参数所组成的工艺。电站锅炉所采用的大型煤粉制备工艺研究较早,已经形成了中储式和直吹式两种工艺,而工业锅炉所需的中小型煤粉制备工艺研究较少,且随着煤炭科学研究总院的高效煤粉工业锅炉的应用与推广,对中小型煤粉制备工艺的需求也愈来愈急迫。磨煤机是把煤块磨成煤粉的机械,它是煤粉制备工艺的核心关键设备。对磨煤机的研究较早,已经形成了高速、中速和低速三大类产品,但是国内对磨煤机的研究,多数是对磨煤机进行整体性研究、整机性能特性研究等,很少有针对某种制粉工艺进行的新型磨煤机的设计研究和加载系统机械结构上的研究。本文从煤炭科学研究总院的实际需求出发设计了一套年产量百万吨级的新型半闭式煤粉制备工艺,并针对新工艺,应用现代设计方法和有限元技术提出了一种新型中速磨煤机,对磨煤机的加载机构进行了设计,最后应用虚拟样机技术对磨煤机进行了虚拟实验验证。工艺的设计,首先从基本概念入手介绍了开式和闭式煤粉制备工艺,然后介绍了煤炭科学研究总院的高效煤粉工业锅炉现在使用的煤粉制备工艺和设备并指出该套工艺存在的问题和不足,最后通过综合比较分析,设计出了年产量百万吨级的新型半闭式煤粉制备工艺的工艺流程,并通过计算得到了原煤仓的体积为1500m3,储粉仓的体积为750m3,通过选取得到热风炉采用煤炭科学研究总院研发的煤粉燃烧器热风炉,除尘器采用布袋式除尘器。本文完成了工艺流程图及主要设备的选型,对煤炭科学研究总院高效煤粉锅炉的发展和推广提供了有益的帮助,也为中小型煤粉制备工艺的研究和发展提供了新思路。磨煤机的设计,首先针对新型工艺、使用要求和机械设计要求等三方面对磨煤机的设计提出了设计要求。然后根据设计要求进行了总体方案设计,得到了磨煤机类型为中速辊环式,传动形式为三级减速,加载系统为液压式,分离器为组合式。通过比较分析,应用机械原理相关知识设计了新型加载机构,并对其进行了运动学和力的计算,得到了加载机构的自由度为2,滑块的移动距离为131mm,加载外力需要177KN。另外还对磨辊轴进行了设计,首先根据一般轴类零件的设计方法进行初步设计,然后应用ANSYS Workbench软件对设计的磨辊轴进行强度校核。最后将设计和选用的零部件进行组装绘制了新型磨煤机的总装配图。本文提出的磨煤机的设计要求对进一步研究磨煤机的性能有直接的指导意义,加载机构的设计为后续的虚拟样机试验和仿真分析提供了理论基础,并为进一步样机的试制提供了相关参数参考,磨辊轴的设计将CAD与CAE技术有效结合,完整的展示了轴类零件的现代设计方法,对于工程实际有直接的指导意义。最后应用虚拟样机技术对设计的磨煤机进行了运动学和动力学仿真,在运动学仿真中得到了加载机构的自由度为2,滑块位移为131.674mm,在动力学仿真中,在施加177KN的外力下得到的磨机加载力为33951.6N。仿真结果表明,磨煤机加载机构的运动符合设计要求,且磨煤机所需的加载力也与计算值基本相同。同时考虑特殊情况下加载力的变化情况,得出本文设计的加载机构在特殊情况下仍然满足加载力的需求。本文将虚拟样机技术引入到磨煤机等煤化工机械的设计研制中来,为磨煤机的进一步优化提供了帮助,也为煤化工机械的设计提供了新思路。论文共分六章,第一章绪论部分,从实际需求入手,简述了煤粉制备工艺和磨煤机的国内外研究现状,提出了本文的目的和意义。第二章为煤粉制备工艺的设计,钊对煤炭科学研究总院现有制粉工艺的不足,通过对比分析设计出了一套符合煤粉锅炉事业发展需求的年产量在一百万吨级的新型中储式煤粉制备工艺,并对其中的主要设备进行了选型和计算。第三章为简述磨煤机的设计要求,分别从煤粉制备工艺角度、使用者角度和机械设计角度对新型磨煤机的设计提出了要求。第四章为磨煤机的设计,通过对现有加载机构进行分析比较,综合各自的优点,设计了一种便于检修的加载机构,并进行了相关的理论分析和参数计算。另外应用现代设计方法,通过设计流程：理论计算—二维图形—三维建模—有限元仿真分析,对新型磨煤机的磨辊轴进行了设计和校核。第五章为虚拟样机仿真分析,首先简述了仿真技术、虚拟样机技术和ADAMS软件,选择了样机模型建立方法,应用Pro/E软件对新型磨煤机进行三维立体建模。然后在ADAMS中进行约束和载荷的设置,完成运动学和动力学仿真分析,对结果进行分析研究。第六章为全文总结,对所设计的煤粉制备工艺和磨煤机进行,指出还存在的问题。对煤粉制备工艺和磨煤机的设计过程中使用的方法和得到的结论进行总结,以及对目前存在的不足进行分析并提出改进的办法。