水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计【毕业论文+CAD图纸全套】

本科毕业设计（论文）通过答辩 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 摘 要 ： 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、半成品小的水分或溶剂，使物料便 于 包装、运输、贮藏、加工和使用。本设计所干燥的原料为水磨粉，考虑到其特殊性质以及产量等实际情况，故采用底部进料的同槽式双滚筒干燥机用来干燥。双滚筒干燥机是由同一套减速传动装置，经相同模数和齿数相同的一对齿轮啮合，使两组相同直径的滚筒相对转动，达到干燥物料的目的的设备。本课题的主要设计任务包括 ： 1总体设计 (1)制定总体方案，确定滚筒、刮料装置及输送装置配置型式、结构方案； (2)完成动力设计、运动设计、结构设计、热工计算； (3)绘制总装配图。 2刮料装置设计 (1)刮料装置装配图； (2)零件图； (3)有关计算、校核等。 3输送装置设计 (1)输送装置装配图； (2)零件图；(3)输送装置三维爆炸图； (4)有关计算、校核等。 此装备的主要优点有： (1)热效率高 ； (2)干燥速率高； (3)适用范围广； (4)供热介质简便等。 关键词 ： 干燥； 双滚筒；刮刀；螺旋输送器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 to be to of of or a of of is to of of or of of of is a of of a so of to of . 1)of (2)of (3) of 2. 1) 2)3) 3. 1) (2) (3) D (4) of (1)(2)(3) of (4) 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 2 目 录 . 3 . 3 . 3 . 3 . 3 . 4 . 4 . 4 . 5 原理与结构组成 . 5 . 5 . 7 . 7 . 7 . 8 . 8 . 10 . 10 . 10 . 11 . 11 . 12 动形式确定及传动比分配 . 12 传动的设计 . 12 . 14 . 20 . 21 . 24 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 附 录 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 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 为 ： 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及 输送 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： a. 制定总体方案： 确定滚筒配置型式及结构方案。 b. 完成动力设计、运动设计、结构设计、热工计算。 c. 刮刀装置 设计： 刮刀装置 装配图；有关计算、校核等。 d. 输送 装置设计： 输送 装置装配图、三维爆炸图；零件图、有关计算、校核等。 e. 绘制总装配图。 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 干燥的目的是除去某些原料、半成品 中 的水分或溶剂，就化学 工 业而言 其 目的在于，使物料便 于 包装运输、储藏、加工和使用。 干燥设备不仅是石油化工、医药、染料、化肥、农药、催化剂等行业中的重要生产装置，而且在其他工业体系来说，如食品、纺织、冶金、机电、木材、造纸行业中也是必不可少的常用设备 。干燥技术的应用，在我国具有 十分悠久的历史。闻名于世的造纸技术，就显示了干燥技术的应用。 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。干燥设备的进步 主要 表现在以下几个方面： 干燥设备的应用行业很多，对设备质量要求 较 高的 有 制药行业 和 食品行业 。质量要求相对不高的是化学工业生产中的部分设备。从最 近 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 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 : 内藏热管式流化床水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 4 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 。 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： (a)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。 (b)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。 (c)在设备设计的同时考虑操作者的习惯，维修时的方便程度。 (d)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。 (e)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。 但是 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 通 过 拆分法 对 对所要设计的机器进 行拆分研究 ， 熟悉各个部件的工作原理和性能优缺点， 为机构的选用和设备的最终优化做好准备 。运用 制 设备 的总装配图、各个零件的零件图 ，以指导各零件的加工和 设备 的设计。运用 进行输送装置 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 的 水磨粉双滚筒干燥机，使之 能 符合生产需要。 总体思路： 根据已知条件 进行热工计算 滚筒 尺寸 的设计计算 计算 负载 所需的驱动 功率 选择电机 刮料装置参数计算输送 传动装置的参 数计算 。 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 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 已知 的基本参数进行 刮料装置、输送装置的 设计，绘制 刮料装置、输送装置 装配图，零件图以及 输送装置 三维爆炸图，利用所学知识进行有关的计算和校核等。 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下干燥要求，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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 燥机 的工作原理与 结构 组成 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 主要 组成部分包括 （见 下 图） ： 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干燥产品输送器。 图 2双滚筒干燥机 1 2 3 4 5 6 7 8案选择 A 刮刀的选用： a刮 刀的 类型 ，根据滚筒的 长 度 有 单 刀 和组合刀两种型式。单 刀 式刮刀 ， 适用于简体较短、壁上固态料膜剥离性好、 筒 体表面形位公差 精 度高、硬度大和光 洁度 也较高等条件下。为保证受力均 匀 和刮 料 效果，刮 刀 必须刚性大、平直度高、刀 刃耐磨性好。 本设计采用单刀型刮刀装置。 b刮刀 的材料，主要应考虑耐磨性、耐蚀性、 筒 体材料表面之间的硬度差 ，材料为 c 在 筒 体转动状 态 下，由 于 刀刃处将产生 磨擦 阻力和剥离料膜的切削力，使其受力大小和方向改变，影响 到压力调节器作用点处的受力。 故可按双支点展臂 梁进行 静态和动态的受力计算 。 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 6 B 螺旋 输送器 的选用： a 考虑到螺旋轴比较长，因而采用空心轴，减少机架的承重。 b 螺旋 输送器的导 料 槽 长 度，考虑 到 输送器运转 的平稳性，其长度 不 应 时。 可采取 接力输送的方式。桨与槽底 之间的间隙 要 保证物料沿壁推动。在刮科位置处，单独设置密封 罩 ，消除落料位差所引起的粉尘 飞 扬 损失 。 C 滚筒 组件 是干燥器的核心部件，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、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 底 部进料 （见 下 图） 的方式比较好。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， 延长 轴承的寿命。 图 2部进料） 目前的滚筒 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 体和端盏、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。 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。 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 。 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 计 计算 知参数 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 70%w ，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 进料料液温度1 95，刮料点处料温2 85。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 ： 0（ kg/h） 蒸发水分量： 12 21 0 0 1（ 3 7 0 2 501 0 0 7 0 113( / )Kg h 料液处理能力： + （ 3 =113+50 =163（ Kg/h） 干燥器的 有效平均 热负荷： 查文献 3第 288页 公式 + （ 3 =13 2258+50 859595) =58226（ 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 =58226/77634（ w/h） 所需的热油量（ v/h） ： V=1（ 3 7 7 6 3 4 3 3 1 8 4 0 1 0 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 8 =10（ 3m ） 式中 t 进出导热油的温度差 ( )； 1 )； 导热油的密度 (3m ) 结构设计 干燥面积 查文献 3第 231页 公式： （ 3 =113/30 ） 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 4 0 . 7 9 ( )1 2 7 0 2 L=m） 方案 b. =L/D=3 6 0 3 6 0 4 0 . 7 6 2 ( )1 . 5 2 7 0 2 L=m） 方案 c. =L/D=2 3 6 0 3 6 0 4 0 . 7 4 5 ( )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。圆整取筒径 D=800长 L=1500 筒干燥面积 校 核 及料槽结构设计 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 ；最小买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 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 . 4 (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： 112 2 0 . 0 12 c o s ( 1 ) 2 c o s ( 1 )0 . 3 6 5 = （ 3 滚筒在浸液 1： 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 2： 查文献 3第 261页公式： 2=270 2+30 （ 3 287 查文献 3第 261页公式 ( 1 2 )2 3 6 0 （ 3 ） 2（ ） 比设计的有效干燥面积增大 = 已满足设计要求 。 料槽工作容积的确定 ：参照 文献 3中表 7槽内应具有的最小工作容积为 ： 130 .5 x 1 6 315000 4 料槽外形尺寸：设计采用矩形断面平底槽 。 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 10 料槽长度： 600筒侧各 槽底与筒底的距离 ： h =液液面与槽底的距离： 最高液位时： 11 0 . 0 5 0 . 0 5 0 . 0 8 mH h h 最低液位时： 22 0 . 0 1 0 . 0 3 0 . 0 4 mH h h 料槽的最大截面宽度： A=120 . 0 5 4 0 . 0 1 6 0 . 7 m( ) 1 . 5 ( 0 . 0 8 0 . 0 1 )h h 设计取料槽的实际宽度为 1m，并采用两组电极式液位计，分别控制最低和最高液位，实现自供、停料。 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。 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) 400 = 73500（ N 式中，1N）；2 N） 1 4469 . 5 5 10(3由式（ 34 3735000 69 5 5 0 1 0P 螺旋输送器 消耗 的 功率 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 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 () 1 ,S A B S 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/ 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 图 3筒干燥机传动 简图 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 12 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 0 0 第二级：采用 率 2 0 0 第三 级：滚筒端，直齿圆柱齿轮传动 效率 3 0 0 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 96 选 取 术性能参数： ； 7 1 0 / m 传动比分配 （滚筒转速 n=6r/ 总传动比 ： 1（ 3 =710/6 118 减速装置的传动比分配 ： 第一级 ： 1 第二级 ： 2 20i 第三级 ：312 （ 3 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 2 . 2 3 . 3c a A P k W b)选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 按 ， 1 7 1 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 7 1 0 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 5 . 1 2 /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 0id 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=710（ 100/160=435 e） 实际传动比 1 1 2/i n n=710/435=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 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 水磨粉双滚筒干燥机总体设计及输送装置设计 14 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得单根带的额定功率 分别为 用线性插值法 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 3 . 3 1 . 8 4( 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 . 1 7 /q kg m 22 . 55 0 0 ( 1 )F q K （ 3 由式（ 3 23 . 3 2 . 55 0 0 ( 1 ) 0 . 1 6 . 8 95 . 1 2 2 0 . 9 8 5 253N F 102 s i n 2 F （ 3 由式（ 3 1 7 2 . 3 72 2 2 5 3 s i 1010N 1 100dd ，采用实心轮结构 2 160dd ，采用 四 孔板轮结构 轮 的 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 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 减速机出轴转速 (即小齿轮转速 )： 1312nn （ 3 由式（ 3 3 710 2 2 / m i 6 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。 小齿轮 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=68。 u =68/19 悬臂布置。 查 文献 18表 取 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 c）大小齿轮的弯曲疲劳强度 查 文献 18图 380F M P a 160F M P a d）应力循环系数 0 （ 3 由式（ 3 0 300 10 10= 710 N1/i=1 710 e）弯曲疲