水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 . 2 . 2 . 4 . 4 . 5 . 9 . 9 . 9 体直径、长度确定干 燥面积 . 10 ，滚筒平均干燥面积 . 11 . 11 . 12 . 12 . 12 计 . 13 . 13 . 13 传动的设计 . 14 . 16 和结构参数确定 . 21 . 22 . 29 论 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 2 附 录 . 34 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 摘 要： 为解决小型水磨粉生产企业水磨粉干燥问题，设计双滚筒干燥机代替喷雾干燥，从而减少热量损失，提高效率。 使之能够满足相关工业的发展要求。 滚筒干燥机是一种内加热传导型转动连续干燥设备。该课题主要设计内容包括水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计，可分为四方面： 1)制定总体方案，确定滚筒配置型式及结构方案； 2)滚筒组件设计的有关计算、校核等； 3)传动装置设计的有关计算、校核等； 4)完成动力设计、运动设计、结构设计 、热工计算。 本课题考虑机器的结构紧凑，首先确定了各级传动型式，其次应用现代 计非标准件和设备总体结构。运用 个零件的零件图和传动路线图，以指导各零件的加工和设备的设计，以此保证该设备运动平稳，操作简便，便于维修和调试， 操作弹性大，适用性广 ， 热效率高 ，干燥时间短。 关键词： 滚筒；传动装置；干燥机 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 of n to of we it to is a of of of of so of so of of by of AD to of of of of to to 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 4 题的来源 课题来源于：盐城市成坤机械制造有限公司。本课题：水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计，为解决小型水磨粉生产企业水磨粉干燥问题，设计双滚筒干燥机并代替喷雾干燥，从而减少热量损失，提高效率。使之能够满足现代工业的发展要求。 题内容 本课题的设计内容为： 定滚筒配置型式及结构方案。 筒组件装配图；滚筒组件三维爆炸图；有关计算、校核等。 动装置装配图、零件图、有关计算、校核等 。 动设计、结构设计、热工计算。 题要求 证产量及含水率。 作可靠，结构筒单，装卸方便，便于维修、调整。 燥技术的国内概况 近年来，随着我国工农业生产的迅速发展，对干燥设备的需求量越来越大，干燥设备的总体水平也不断提高。常规干燥设备基本可以满足生产的需要，并有部分机型出口到国外，这些可喜的成就是广大工程技术人员长期努力的结果，干燥设备的进步表现在以下 几个方面： 从干燥设备的制造过程看，干燥设备的加工质量受技术水平及应用行业的制约。干燥设备的应用行业很多，对设备质量要求最高的是制药行业。由于制药行业的特殊性，对所用干燥设备的材质、结构及加工质量都有具体要求，因此要求制造行业提供的设备加工质量较高。其次是食品行业，食品行业对干燥设备及干燥系统有严格的卫生指标要求，因此设备结构及钢材的处理标准较高。质量要求相对不高的是化学工业生产中的部分设备。在所有行业中化学工业不论是设备的用量还是型式都最多最复杂，应该说化工行业的干燥设备有 特殊要求的也比较严格，但与上述两个行业相比略低一些。 从最年几年干燥设备总的质量看，多数设备钢板都经过抛光处理，焊缝采用氩弧焊（不锈钢），焊缝也经过处理，有些工厂对直焊缝和环焊缝采用自动或半自动焊接，使设备质量得到保证。 b. 干燥机的结构 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 随着我国干燥设备的引进及国际间的技术交流，国外干燥设备机型都在不断影响我国，最近几年我国的新机型及新结构主要表现在以下几种 : 内藏热管式流化床干燥机 管束干燥机 闪蒸干燥机 桨叶式干燥机 盘式干燥机 振动流化床干燥机 穿流回转干燥机 旋转气流干燥机 。 干 燥设备的装备水平主要指干燥系统的控制水平、附属设备的配备、操作的方便程度和安全等级等。纵观我国干燥设备的装备水平，有了长足的进步。特别是大型的干燥系统更是如此。主要表现在以下几个方面： 控制系统的配备。自动、半自动控制系统广泛应用，使劳动强度降低，产品质量稳定。 计算机技术的应用。大型系统中多数采用计算机技术进行系统参数的采集、处理和控制，使系统操作条件达到最优。 人性化设计。在设备设计的同时考虑操作者的习惯，维修时的方便程度。 安全化设计。系统中有安全报警、险情排除功能， 特别是易燃易爆物料的干燥都要考虑到这一点。 附属设备。系统中的附属设备也趋于合理，加热、加料、气固分离、产品的包装设备与主机的配套关系达到最优化。 而目前我国的干燥水平比起国外的先进国家还有一定的差距 ，特别是大型的干燥设备的制造方面还有不小的差距。 课题要解决的主要问题和设计的总体思路 要解决的主要问题 通过现代 术对传动零件的选定，设计非标准件和设备总体结构。运用个零件的零件图和传动路线图，以指导各零件的加工和设备的设计。运用 进 行该设备零件的三维实体建模，生成三维爆炸视图，指导该设备的生产装配。通过专业知识核实所设计的设备总体结构和各零部件是否合格，设计出水磨粉双滚筒干燥机，使之符合生产需要。 计的总体思路 总体思路：进行热工计算 级传动比的分配 将通过制定总体方案，完成动力设计、运动设计、结构的设计以及热工计算，并利用二维三维软件绘制总装配图，再根据的基本参数进行传动系统设计，绘 制传动系统装配图，零件图以及滚筒组件三维爆炸图，利用所学知识进行有关的计算和校核等。 为了完成设备的设计，首先要对零件进行工艺分析 ,主要是结构、尺寸精度、材料的分析；其次要根据基本参数进行设计；最后确定各个零部件的结构和设备总体结构，画出各零部件、设备的二维或三维图，运用 进行该设备零件的三维实水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 6 体建模，生成三维爆炸视图。 所设计的设备能够准确的运动 ,保证传动平稳可靠，使用安全 ,易于维修，设计的设备应能满足干燥要求，保证产量及含水率，能源利用率应尽可能高。本设计将为企业提供生产指导价值。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 案选择 滚筒干燥器是通过转动的圆筒，以热传导的方式，将附在筒体外壁的液相物料或带状物料，进行干燥的一种连续操作设备。设计该机器的用途是除去某些原料、半成品中的水分或溶剂，使物料便于包装、运输、贮藏、加工和使用。干燥机的组成部分包括（见图 2 a滚筒 (包括筒体、端盖、端轴及轴承 )。 b布膜装置 (包括料槽、喷溅器、搅拌器、膜厚控制器 )。 c刮料装置 (包括刮刀、支承架、压力调节器 )。 d传动装置（包括电动机、减速装置和传动件 ）。 e进气与排液装置 (包括进气头和管路附件 )。 f设备支架与密封罩。 g干燥产品输送和最后干燥器。 图 2双滚筒干燥机 1 2 3 4 5 6 7 8图 2滚筒干燥机顶部进料工作原理图 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 8 图 22用顶部进料，这样会干燥机的结构增大。刮刀布置在滚筒的上侧，刮刀的对滚筒的作用力和滚筒的重力叠加在一起。会减小轴承的寿命。 滚筒组件是干燥器的核心部件， 滚筒组件设 计的内容包括滚筒型式的选择、滚筒组件的强度和刚度计算，选择合适的材质后，确定相应构件的壁厚和结构尺寸，并提出制造、加工和组装的技术要求。 目前的滚筒按的材料和加工方法，分为铸造滚筒与焊接滚筒两类。 铸造滚筒：筒体和端盖、端轴均分别由浇铸件经加工和热处理后组装而成。铸件的材料，常为铸铁和铸钢。这类滚筒筒体型原较厚 (15重量大、热组大、导热性差。具有热容量大，传热稳定。良好的耐磨性和刚性等优点，适用于要求供热稳定、无腐蚀性的物料干燥。 焊接滚筒：筒体由具有焊接件的板材卷焊之后，加工而成。材料一般为 碳钢和不锈钢。端盖和端轴的加工，可为焊接件、锻件或铸件。焊接型筒体具有壁薄、导热性好、单件加工方便、适用材料广、筒体的直径与长度范围大等特点，为各类物料干燥常用的滚筒型式。 根据工艺要求处理的物料量、湿含量指标，经物料和热量衡算，已知料膜干燥时间、蒸发强度和传热速率等设计参数的基础上，确定滚筒干燥面积。依据工艺设计的流程，设备和配套在厂房的配置要求、初步确定进料、布膜、出料和供热的方式与布置。在以上条件下，做出干燥器的选型并计算筒体直径、长度和转速。在确定筒径和转速时，应适当留有余地，以适应物料干燥条件出现 变化后的状况。 确定料槽的外形尺寸，做出布料、刮料、成品输送或最后干燥装置，以及供热介质进出筒体方式的相对位置的断面布置。 确定传动方式、传动级数和传动件的型式并初步估算传动功率和传动件的主要外形尺寸。在此基础上，做出该筒组件的轴向布置 (包括支承方式和各传动件的相对位置 )。并结合料槽、刮料、出料、供热装置的布置，进行综合调整，使之紧凑、合理，满足操作和检修的要求。 根据蒸发物料的性质和环境状况，确定密封罩或排气罩的外形尺寸、并做出相应的布置。 确定干燥器各主要部件（滚筒组件和刮刀等）的材料。 体结 构确定 在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。设备在满足干燥要求的情况下，设备应结构简单、紧凑、运转平稳，工作可靠，热量的利用率高，设备便于调试，设备应便于维修。选用下部进料（见图 2方式比较好。这样刮刀装置也在下部，刮刀的顶紧力和滚筒的重力可以中和一部分，以减轻滚筒所受的外力，提高轴承的寿命。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 2部进料） 图 2筒组件装配图 123456由于热介质为导热油，在考虑滚筒的结构方案，应该便于导热油在筒体内的传输，同时又要减轻筒体在工作过程中的重量，所以要把滚筒做成夹层的，这样滚筒就需要采用焊接型式。如图 2图 2视图 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 10 图 2视图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 2 223456789101112131415161718192021双滚筒干燥机的特点： 内供给的热量，除少量热辐射和筒体的端盖部分散热损失外，大部分热量用于湿分的气化，热效率可高达 80% 壁上湿料膜的传热与传质过程，由里至外，方向一致，温度梯度较大。使料膜表面保持较高的蒸发强度，一般可达 30 h）。 筒供热方式便于控制，筒内温度和间壁的传热速率能保持相对稳定，使料膜能处于稳定传热状态下干燥，产 品的质量可获得保证。 用滚筒干燥的液相物料，必须具有流动性、粘附件和对热的稳定性。物料的形态可为溶液、非均相的悬浮液、乳浊液、溶胶等，对纸浆、纺织物、赛璐珞等带状物料，也可采用。 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 12 计参数 物料产量： 50kg/h，操作方式为间歇操作，每天工 10小时，全年操作天数为 300d。 物料性质和工艺操作条件：料液湿含量1 75%w （湿基），密度 31 1 g 浆状，流动性好，沉淀物不多。 干燥产品为粉末状，刮料点处湿含量2 2%w ，堆积密30 d g ，安息角 =40，比热容 2 1 . 6 7 /C K J k g c 料液温度 1 95，刮料点处料温2 80。提供介质为 250导热油，比热容 1 3 . 3 1C K J k g C 试验提供在上述条件下的钢制滚筒蒸发强度 0 h)， 干燥停留时间1 20s ，转速 n=6r/ 工计算 干燥器产品的生产负荷：2G=50（ kg/h） 蒸发水分量：12 21100 （ 3 式中，1由式（ 3 1 4 6 ( / )W K g h 料液处理能力：1G=W+2G（ 3 由式（ 31G=196（ Kg/h） 干燥器的有效平均热负荷： 查文献 3第 288页 公式 + 2 2 2 21 （ 3 式中， W 蒸发水分量； 燥器产品的生产负荷；2热容；21；由式（ 3 75182（ W/h） 干燥器的总负荷： 取滚筒式干燥器热效率 m=输出的导热油的温度为 240计算。 查文献 3第 233页公式 /h m （ 3 =75182/93980（ w/h） 所需的热油量（ v/h）： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 V=1（ 3 9 3 9 8 0 3 3 1 8 4 0 1 0 =3m ） 式中 t 进出导热油的温度差 ( )； 1 )； 导热油的密度 (3m ) 体直径、长度确定干燥面积 干燥面积 查文献 3第 231页公式： （ 3 =146/30 ） 式中， W 蒸发水分量 ( 发强度 ( ) 设计取 滚筒直径和长度计算。 查文献 3第 231页公式 =L/D （ 3 式中， 筒体的长径比； L 滚筒的长度 ( D 滚筒的直径 (360（ 3 式中 ,D 滚筒的直径（ 筒体的长径比； 干燥面积（） 滚筒料膜有效干燥弧面角（）； m 滚筒个数 设计保证滚筒料膜有效干燥弧面角 =270，设取筒体的长径比 =L/D=1、 ，试算之。 方案 a. =L/D=1 3 6 0 3 6 0 5 1 . 0 3 ( )1 2 7 0 2 L=m） 方案 b. =L/D=3 6 0 3 6 0 5 0 . 8 4 ( )1 . 5 2 7 0 2 L=m） 方案 c. =L/D=2 3 6 0 3 6 0 5 0 . 7 2 ( )2 2 7 0 2 L=m） 按上表计 算结果，考虑筒体加工和受力情况，设计取 =L/D=2时计算参数。圆水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 14 整取筒径 D=730长 L=1500 核操作状态下，滚筒平均干燥面积 设计采取直接浸液的布膜方式。在保证料膜有效干燥弧面角 =270条件下，确定刮料点位于第四象限内，其夹角 1=30最大的浸液截面夹角 1=60；最小的浸液深度 计算最大浸液深度 查文献 3第 261页公式 11 (1 c o s )2 （ 3 600 . 3 6 5 (1 c o s )2 )m 式中， R 滚筒半径（ 1 最大的浸液截面夹角（） 并根据 计算最小的浸液截面夹角2： 1122 0 . 0 12 c o s ( 1 ) 2 c o s ( 1 )0 . 3 6 5 = （ 3 滚筒在浸液 ： 查文献 3第 261页公式： (3 1= 270 + 1 =270 60 +30 =270 式中， 1 最大的浸液截面夹角（） 滚筒在浸液 ： 查文献 3第 261页公式： 2=270 2+30 （ 3 查文献 3第 261页公式 ( 1 2 )2 3 6 0 （ 3 0 . 7 3 1 . 5 ( 2 8 6 . 6 2 7 0 )720 ） ） 比设计的有效干燥面积增大 =满足设计要求 。 筒干燥器功率计算 滚筒驱动状态下的功率消耗，有刮刀和螺旋 输送干燥器的功率两部分组成。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 刀消耗的功率 考虑筒体不长，设计采用单片刮刀。刮刀长度 500 /m ，粉末固态膜剥离筒壁的作用力取2 1N/。 刮刀材料设计取 235。 计算滚筒的阻力矩： 查文献 3第 241页公式 4 1 d 1 2 d( q L f + q L ) （ 3 =(1500 1500) 365 = 670687（ N 式中，1N）；2 N） 1 4469 . 5 5 10(3由式（ 3 54 36 . 7 0 6 8 7 1 0 69 5 5 0 1 0P 螺旋输送器干燥功率消耗 设计取由主动滚筒的驱动的链传动计算： 物料的输送量： Q=50/2=25Kg/h 水平输送距离，按工艺布置要求 料属性按无磨蚀性粉状物计，取阻力系数 备系数取 K=标准型螺旋输送器的轴功率计算式： 查文献 3第 285页 0Q= K ( W L + H ) 0 . 0 0 1367 （ 3 =25367 () 燥器的驱动轴功率 1 ,S A B S A B S K W （ 3 式中， B， 链传动效率 0 B； B 对滚齿轮的啮合效率 主动滚筒消耗的功率： 4 中， n 滚筒的转速 r/ 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 16 从动滚筒消耗的功率： 旋输送器的计算轴功率 ： 30 . 2 4 5 1 0S A S 数据代入公式 (3算 331 0 . 2 4 5 1 0 0 . 4 4 0 . 2 4 5 1 00 . 4 4 0 . 9 3 0 . 9 6 0 . 9 3P 计取 1 作为设计依据 动装置设计 机功率和型号的确定 干燥器减速传动装置设计分为三级，其传动效率 第一级：三角带传动效率 1 第二级：采用 第三级：滚筒端， 直齿圆柱齿轮传动效率 3 总效率：1 2 3 （ 3 =虑到负荷的变化和滚筒操作的特殊情况，取设备系数 k=机功率 : 1 （ 3 03 选取 术性能参数： ； 9 4 0 / m 级传动形式确定及传动比分配 （滚筒转速 n=6r/ 总传动比： 1（ 3 =940/6 速装置的传动比分配： 第一级： 1 第二级： 2 20i 第三级：312 （ 3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 传动的设计 带型号 a)确定计算功率 查文献资料 18表 4 1 . 5 1 . 5 1 . 6 5c a A P k W b)选择 按 1 ， 1 9 4 0 / m ，查文献资料 18图 4 选择 带 2a)选取小带轮直径 1查文献资料 8图 4取小带轮直径 1 100dd m m b)验算带速 11 / ( 6 0 1 0 0 0 )dv d n （ 3 由式（ 3 1 0 0 9 4 0 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 6 . 8 9 /v m s v 在 5 25m/适。 c)确定从动带轮直径 221 1 . 6 1 0 0 1 6 0i d m m 查文献资料 18表 4取 2 160dd d)确定从动轮转速 考虑到带的滑动系数 2 1 1 21/n d d=940（ 100/160=e）实际传动比 1 1 2/i n n=940/a 和带长 a)初选中心距 0a 1 2 0 1 20 . 7 ( ) 2 ( )d d d dd d a d d （ 3 由式（ 3 01 8 2 5 2 0m m a m m 取 0 500a b)求带的计算基准长度 0L 2210 1 2 0()2 ( )24 d d a d d a （ 3 由式（ 3 20 2 5 0 0 ( 1 0 0 1 6 0 ) / 2 1 6 0 1 0 0 / ( 4 5 0 0 ) L 1410 查文献资料 18表 4选取 1400dL c)计算中心距 a 0 2 (3由式（ 3 1 4 0 0 1 4 1 05 0 0 4 9 52a m m 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 18 d)确定中心距调整范围 m a x 0 . 0 3 4 9 5 0 . 0 3 1 4 0 0 5 3 7da a L m m m i n 0 . 0 3 4 9 5 0 . 0 1 5 1 4 0 0 4 7 4da a L m m 211 1 8 0 6 0 （ 3 由式（ 3 1 1 6 0 1 0 01 8 0 6 0 1 7 2 . 7 3 1 2 0495o o o o 故 1 ，合适。 带根数 Z a)确定额定功率 由 1 100dd 、 1 8 0 0 / m 及 1 9 8 0 / m 根据文献资料 8表 4单根带的额定功率分 别为 线性插值法求 1 9 6 0 / m 时的额定功率 0P 值 0 0 . 9 7 0 . 8 30 . 8 3 9 4 0 8 0 09 8 0 8 0 0P k W b)确定 z 00() K K （ 3文献资料 18表 40 0 8P 表 4 ， 表 4 由式（ 3 1 . 6 5 1 . 7 1( 0 . 9 2 0 . . 9 8 ) 0 . 9 8 5 0 . 9 6z 根 根取 Z=2根，合适 带初拉力 0F 查文献资料 8表 40 /q kg m 22 . 55 0 0 ( 1 )F q K （ 3 由式（ 3 21 . 6 5 2 . 55 0 0 ( 1 ) 0 . 1 6 . 8 96 . 8 9 2 0 . 9 8 5 97N F 102 s i n 2 F （ 3 由式（ 3 1 7 2 . 3 72 2 9 7 s i 1 100dd ，采用实心轮结构 2 160dd ，采用四孔板轮结构 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 轮设计与校核 A传动齿轮的设计与校核： 减速器输出轴的最大功率： 12 （ 3 由式（ 3 P =速机出轴转速 (即小齿轮转速 )： 1312nn （ 3 由式（ 3 3 940 2 8 . 8 3 / m i 6 3 2 0输出转矩 69 1 0 pT n （ 3 由式（ 3 6 1 . 3 8 2 49 . 5 5 1 0 9 2 26T N m 齿轮结构选型：采用开式传动渐开线直齿圆柱齿轮 齿轮的传动比： 312 （ 3 由式（ 3 3i 0 了便于齿轮的制造和加工，大齿轮的齿数不要超过 100个，而且大齿轮的分度圆直径要接近滚筒的直径。 齿轮采用 45钢调质处理后表面淬火齿面硬度为 4550齿轮的材料才用 齿的齿面硬度为 224 230由于齿轮转速不高，选 7级精度，小齿轮的齿数1 19z ，大齿轮齿数21z 19=计取2z=91。 u =91/19 悬臂布置。查文献 18表 齿宽系数 d b按弯曲疲劳强度计算： 13212F a S （ 3 a）取载荷系数 .5 b）小齿轮的转距 22N m 3）大小齿轮的弯曲疲劳强度 查文献 18图 li m 1 380F M P a 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计 20 li m 2 160F M P a 4）应力循环系数 0 （ 3 由式（ 3 0 300 10 10= 710 N1/i=1 710 5）弯曲疲劳寿命系数 查文献 18图 ）计算许用弯曲应力 取弯曲疲劳安全系数 ，应力特征系数 2 ， l i m /F F N S T F S （ 3 由式（ 3 1F =2 380/F 2 160/）查取齿形