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辊式压密机
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单位代码 0 2 学 号 080105632 分 类 号 密 级 毕业设计 说明书 650 型对辊式压密机设计 院（系）名称 工学院机械系 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 黄克胜 指导教师 康红伟 2012 年 5 月 15 日 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 I 页 650式对辊式压密 机 摘要 压 密 机是用于粉料成球的设备，目前主要用于冶金白灰筛下料，氧化铁皮以及各种物料的制球生产，本压球机是在原高压压球机基础上进行改进设计的，这次改进设计中能使压球机能够进行干压压球，设计中增大了予压机的挤压力矩同时也加大了供料量 ,并对油压系统做了重新设计，由于双传动占地面积大，这次改为单传方式，使压球机更加紧凑 由于成型物料的种类不同，它所要求的压缩比相差很大为适应这一要求，予压电机采用滑差调速电机通过对予压螺旋转速的改变，实现改变加料量的目的，调速方式采用手控的，通过试 验机的工业试验证明，成型单位压力与供料量有密切的关系，而与总压力的无明显的直接关系，所以不必用总压力的变化作调速的依据，可观察主电机工作电流的变化量作为调速的依据，主电机通过皮带轮得到两种速度，如须增加供料量可以取下螺旋衬套换上直径大的螺旋即可。 关键词 ： 压密机 ，成型物料，挤压力 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 50 of 50 is a of in of of of in is in on on of to to do an of to ue to of it is to to of to of by no o t to of of of of as by as 河科技学院毕业设计 说明书 第 3 页 1 绪论 . 1 密机的重要性 . 1 压密机的发展现状 . 1 密机在工业中的作用 . 2 密机设备构造及构造的具体分析 . 2 密机的三大系统 . 2 密机的工作过程 . 3 2 基本参数的确定 . 5 动机的选择 . 5 择电动机的类型和结构形式 . 5 择电动机的容量 . 5 动比的计算及分配 . 5 3 v 带带轮设计 . 7 计功率 . 7 定带型 . 7 动比 . 7 带轮的基准直径 . 7 带轮的基准直径 . 7 速 . 7 定轴间距 . 8 需基准长度 . 8 际轴间距 . 8 带轮包角 . 8 根 v 带传递的基本额定功率 . 8 动比 i 1 时的额定功率增量 . 8 的根数 . 8 根 v 带的预紧力 . 9 用在轴上的力 . 9 轮的结构和尺寸 . 9 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 4 页 4 基本参数计算 . 10 轴的转速 . 10 轴功率 . 10 轴转矩 . 10 5 轴的设 计计算 . 11 材料的选择 . 11 算轴最小轴径 . 11 - 段的直径确定 . 12 承 . 12 子部分的轴的设计 . 12 承端盖 . 12 厚的相关计算 . 12 定轴上圆角和倒角尺寸 . 13 轴上载荷 . 13 弯扭合成应力校核轴的强度 . 14 的校核 . 14 6 齿轮的设计与计算 . 15 定齿轮的类型，精度等级，材料，初定其模数及齿数 . 15 齿根弯曲强度设计 . 15 定公式内的各计算数值 . 15 7 减速器的选用 . 17 下对几种减速器进行对比： . 17 柱齿轮减速器 . 17 锥齿轮减速器 . 18 杆减速器 . 18 轮 . 18 统型减速器结构 . 18 型减速器结构 . 19 结论 . 20 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 5 页 致 谢 . 21 参考文献 . 22黄河科技学院毕业设计 说明书 第 1 页 1 绪论 密机的重要性 原煤不经过入洗而直接用于燃烧，不仅浪费能源，而且产生大量的煤烟和温室气体的排放发。采用清洁煤技术，是提高煤炭利用效率和减少污染的最佳选择。工业型煤成套技术就是其中一种比较成熟的方法 ,通过添加助剂对粉煤进行混捏成型 ,用作工业锅炉和窑炉的燃料 ,与直接燃烧散煤相比 ,烟尘排放量可减少60%,放量可减少 50%。 压球机主要用于压制难以成型的粉状物料，其特点是成型压力大、主机转数可 调、配有螺旋送料装置。压球机可用来压制煤粉、铁粉、焦煤、铝粉、铁屑、氧化铁皮、碳粉、炭粉、矿渣、石膏、尾矿、污泥、高岭土、活性炭、焦末等各种粉末、粉料、废料、废渣，广泛应用于耐材、电厂、冶金、化工、能源、运输、供暖等行业，经压球机制作成型后的物料，节能环保，便于运输，提高了对废料的利用率，具有良好的经济效益和社会效益。 压密机的 发展现状 中国目前在工业上得到普遍应用的型煤主要是通过机制冷压一次成型的型煤。成型设备有对辊成型机和挤出机。成型压力较低 ,一般在 25 右。型煤的形状大部分为扁圆形 ,也有方形、枕形、棒形等。其显著的特征是呈饼状或柱状 ,三维方向的尺寸至少有一个相差较大 ,而且尺寸单一。所制型煤密度较高 ,表面比较光洁 ,具有比较高的强度。 生产型煤所用的粘结剂有无机质 (如石灰、粘土、水泥、膨润土等 )和有机质(腐植酸盐、纸浆废液、淀粉等 )及两者结合起来的复合粘结剂。从研究方向来看 ,目前国内型煤对所使用的粘结剂更侧重于开发免烘干工艺 ,即可使制成的型煤具有理想的冷态强度和防水性能的粘结剂。 型煤的生产设备则有向引进高压成型设备的方向和推广国内研制的低压炉前成型设备方向并举的发展趋势。以期能够降低成 本 ,提高质量 ,加快型煤产业化黄河科技学院毕业设计 说明书 第 2 页 进程。成本高于原煤 ,再加上型煤生产要消耗一定的人力及电能 ,型煤生产厂家也要获取一定的利润 ,致使锅炉型煤的售价一般比可代替煤种高出数十元。 当型煤所带来的经济效益不能弥补用户购置型煤的价差时 ,在市场经济条件下 ,即使采用其他强制办法 ,也很难形成市场。这正是中国工业锅炉型煤夭折 ,又转向推广锅炉型煤在炉前即制即用的所谓“炉前成型”方法的根本原因。工业锅炉型煤炉前成型技术 ,从本质上讲是增加了锅炉的辅机。是锅炉节能技术改造的一部分。其减少环境污染效果甚差。按照有关厂家提供的价格资料分析 ,在中 国煤炭资源价格偏低的条件下 ,由于设备运行状态或改变所用的煤质不同 ,所增加的这一部分投资回收期限大约在几个月至几年。根据对用户的调查分析 ,多数认为这种炉前成型方法不适应中国大量的用户锅炉单台容量小、按季节运行或间歇式运行的要求。 密机在工业 中的作用 目前我国工业型煤的生产工艺主要采用粉煤添加粘结剂低压成型 ,以往的研究主要集中在成型工艺和粘结剂方面 ,对成型机械的研究开发甚少。事实上 ,成型机械是型煤生产的关键设备 , 国内大部分型煤厂采用有粘结剂的低压成型 , 其工艺过程主要包括原煤的粉碎、配料 ,粘结剂、固硫 剂等助剂的添加 ,混捏与成型 ,型煤烘干等 ,工艺冗长。再加上用电和设备的折旧、添加剂及人员工资 ,导致型煤的生产成本偏高 ,最终型煤价格与块煤相差无几 ,从而使型煤用户在经济上承受起来较为困难。所以本论文就是设计高压的成型机械，这样可以少用甚至不用粘结剂。 密 机 设备构造 及构造的具体分析 密 机的 三大系统 1、给料部分，主要是实现定量给料来保证物料均匀进入 对辊间。螺旋送料装置由电磁调速电机驱动，经皮带轮、蜗杆减速器转动，将被压物料强制压入主进料口。由于电磁调速电机恒矩特性，当螺旋送料机的压料量与主机所需物料量相等时，可以保持恒定的供料压力使球团质量稳定。如供料量过大，则送料装置黄河科技学院毕业设计 说明书 第 3 页 的电过载 ;供料量过小则不成球。因此熟练的操作技是保证压球正常工作的重要条件。 2、传动部分，主传动系统为：电动机 机由电磁调速电机提供动力，经皮带轮、圆柱齿轮减速机，通过棒销联轴器传至主动轴。主动轴与被动轴通过开式齿轮保证同步运行。 被动轴承座后边装有液压装置。液压保护装置是由液压泵将高压油打入液压缸，使活塞产生轴向位移。活塞杆的前接头顶在轴承座上以满足生产压力要求。 3、成型部分，主要指主机部分，核心部分是轧辊。当两压辊之间进料过多或进入金属块时，液压缸活塞杆受压过载，液压泵会停机、蓄能器对压力变化起缓冲作用、溢流阀开启回油、活塞杆移位使压辊间缝隙加大从而使硬物通过压辊，系统压恢复正常，可以保护压辊不损坏。本机可以根据压球密度的要求调整压力，生产机动灵活。 密机的工作过程 1、 固体常能或多或少地把周围介质 中的物质吸附向自由表面。颗料越小其比表面积越大，表面自由焓越高，颗粒间的作用力越大，内力越强，表现出粉状物料具有粘结性。湘潭电化 (002125)旗下的湘潭锰矿公司的锰粉矿物料中电炉收尘灰含量大约在 2 0 左右使物料的粘结性很大，加之物料在混碾过程中加入了适量的粘结剂使物料粘结性有所提高。因此物料较易产生挂壁现象。 物料在重力及冲力的作用下，使物料颗粒间形成剪力，并不断增加，当剪力超过料拱屈服强度时拱层出现崩塌，剪力减小拱层在稳定，剪力再积累，这样不断循环，所以这种物料的流动是不稳定的。 2、 当物料从溜槽转人中转料仓后，主要靠自重和预压螺旋强制喂料送人对辊。因预压螺旋安装在对辊中心线正上方且预压螺旋喂料为送料的主要方式。所以在对辊中心线方向上的物料受到来自预压螺旋的强制外力，在外力作用下物料的化学成分及胶结物性质不会发生变化，但微结构会产生显著的变化。随着外力冲压能量的不断增加，物料颗粒移动，使物料的结构发生了渐变，微结构由原来的粒状架空结构为主转变为粒状镶嵌结构为主，由疏松变为紧密，使物料颗粒处于密实的状态。物料颗粒的微结构由粒状架空结构变成粒状镶嵌结构，接触关系由点接触变成面接触，小 孔隙的增加，使得物料的干密度 (单位体积中固体颗粒部分黄河科技学院毕业设计 说明书 第 4 页 的质量 )增加。而在仓壁两边的物料主要是靠自重流人料口，很少或没有受到外力挤压所以微结构基本上没有发生变化，且干密度较小，这样就必然会导致物料密度分布不均匀，压制出质量和密度不均匀的小球。 3、 物料从料仓进人对辊。首先进人咬入区，在这个区域内，由于物料粒子的重新排列或聚合而使物料空隙率有所减少。随着对辊的转动，物料在两对辊之间所占有的空间逐渐减少，则成型压力逐渐增高并达到最大值，在这个区域内，物料粒子之间的相对运动大大降低，且粒子发生了弹性变形和塑 性变形。随后成型压力慢慢减小，物料由压缩状态转变为弹性回复状态。 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 5 页 2 基本参数的确定 动机的选择 择电动机的类型和结构形式 按工作条件和要求，选用一般用途的 卧式封闭结构。 择电动机的容量 辊子转速 n=13r/面切相线压力 f=子宽度 b=350子速度 v=r*=d*n/（ 60*1000） =s 工作部分的功率 p=f*b*v=0*动机的功率 p0=p/，其中 是从电动机到辊论主轴之间的传动装置总效率：=1*2*3*4*4*5 1=是带轮的传动效率 2=是减速器的传动效率 3=是联轴器的传动效率 4=是轴承的传动效率 5=是齿轮的传动效率 =1*2*3*4*4*5=动机的功率 p0=p/=择电动机的功率 pm以选择 同步转速是 1000r/载转速是 980r/ 动比的计算及分配 总的传动比 i=nm/n=980/13=75，因为所选的减速器是标准减速器，并且带轮不宜黄河科技学院毕业设计 说明书 第 6 页 承受很大的传动比，所以减速器选择时应该选择 98的 ,根据 第五版 成大先主编 ,初步选择 传动比 75,根据n=1000r/i=75及功率 p 以选择 由此可知 ,带轮的减速比为 i/河科技学院毕业设计 说明书 第 7 页 3 v 带带轮设计 计功率 由机械设计知道 Pd=ka*p=5=中 机械设计 表 定带型 根据 机械设计 图 v带 动比 由机械设计知道 i=n1/n2=计入滑动率 由机械设计知道 i=n1/n2=（ 1是弹性滑动率 ， 通常取 常带轮的节圆直径可视为基准直径。 带轮的基准直径 机械设计师手册 表 提高 选取较大的直径，这里选取 355 带轮的基准直径 由机械设计知道 i*1 机械设计师手册 表 选取 00 速 由机械设计知道 V=* 60*1000） =s 为充分发挥 般应使 v20m/s，故带的传动速度还可以。 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 8 页 定轴间距 机械设计师手册 （ 既 218步定为 500需基准长度 由机械设计知道 （ +（ *（ ，由 机械设计师手册 表 470 际轴间距 由机械设计知道 a ， 2=a+中 带轮包角 由机械设计知道 1=180-（ *20. 如果 1较小应增大 或用张紧轮 根 v 带传递的基本额定功率 根据带型 d 机械设计师手册 表 动比 i1 时的额定功率增量 根据带型 d 机械设计师手册 表 的根数 由机械设计知道 Z=（ *k*中 明书 第 9 页 角修正系数，见 机械设计师手册 表 表 以要选取带根数 z=5 根 v 带的预紧力 由机械设计知道 00（ 2.5/* z*v） +m*v*v=742n 其中 机械设计师手册 表 m=m 用在轴上的力 由机械设计知道 f0*z*1/2） =7421n 轮的结构和尺寸 根据表 准宽度 7准线上槽深 里取准线下槽深 里取做 0间距 3，这里取做f=24小轮缘厚度 2里取做 =14轮宽度 b=（ *e+2f=196带轮外径 73带轮外径 93 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 10 页 4 基本参数计算 轴的转速 由机械设计知道 轴 :n1=n0/980/00r/ 轴 :n2=n1/900/90=10r/ 轴 :n3=0r/ 轴 :n4=0r/轴功率 由机械设计知道 轴 :p1=1= 轴 :p2=2= 轴 :p3=3= 轴 :p4=4*5=轴转矩 由机械设计知道 轴 :550*p1/m 轴 : 550*p2/8773n*m 轴 : 550*p3/8391n*m 轴 : 550*p4/6481n*m 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 11 页 5 轴的设计计算 材料的选择 因为传递的功率和转矩很大故应该选择好点的材料，这里我们选择 40经过调质处理后，其硬度是 241 拉强度 b=685服点 s=490用弯曲应力 0=120 1=70算 轴最小轴径 由机械设计知道 0 3/33 由机械设计表 157 00，可得到 于轴径 d100一个键槽时，轴径增大 3%既 选轴径 d=220 输出轴的最小直径显然是安装在联轴器处轴的直径 d 轴的简易图 为了使所选的轴直径 d - 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号， 由机械设计知道 联轴器的计算转矩 ka*表 14虑到转矩变化很小，故取 ： 8033n*m， 按照计算转矩 机械设计手册，用鼓型 齿式联轴器，其公称转矩为 100000n*m，半联轴器的孔径是 20取d - =220联轴器的长度 L=230 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 12 页 - 段的直径确定 为了满足半联轴器的轴向定位要求， - 右端需制出一轴肩，故取 - 段的直径 d - =228 轴承 初步选择滚动轴承，因轴承只承受径向力，并且径向力很大，故选择调心滚子轴承，由新编机械设计手册可以选取 轴承代号 20088， 尺 寸是d*D*B=2204010 子部分的轴的设计 取安装辊子部分的轴径是 346 d - =346据设计要求可知辊子长度为 350是为了压紧辊子，使棍子有效工 作，取 L - =346辊子右端用轴肩定位，轴肩高度 h4取 h=15轴肩处的直径是d=345环高度是 b8 b=18 承端盖 轴承端盖的总厚度为 23承两端都用轴承端盖，一端端盖是为了防止轴承轴向移动，另一端轴承端盖是为了防止落料进入轴承中。根据端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器的距离为 l=72 - =290L - =346在 - 段中取轴承外端盖到齿轮的距离是26为对于辊子来说两端的轴承最好对称分布这样受力均匀，所以L - =290 厚的相关计算 齿轮的厚度为 b=220左端用轴肩定位，所以 取 d - 段 =240于其右端还要用螺母进行锁紧，所以要取小于 240里取做 L - =172垫片的厚度是 8母的厚度是 27是还是要露出一部分轴的，所以取 - 段长度 L - =109 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 13 页 定轴上圆角和倒角尺寸 参考 机械设计师手册 表 15轴端倒角为 2*45,。 轴上载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。 据设计要求可知，竖直面内受到最主要的力就是重力，在这里可以忽 略不计，水平面内的力很大 ，由机械设计知道的 ，50=1575为支撑是对称分布的，所以 t/2=1=70矩 1=236250n*m， T=60025n*矩图和 扭矩图可知： 黄河科技学院毕业设计 说明书 第 14 页 由上面的两个图可知在辊子的地方所受的弯扭力最大。 弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据机械设计公式（ 15以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应 力，取 =的计算应力 ， 由机械设计知道的 )( 22 = 322 ( 前已选定轴的材料为 40过调质处理，查 得 1=70此 减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布不 均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速器时应注意：轴的刚度宜取大些；转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿 宽分布的不均匀； 采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又正好位 于 两轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。 圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至 40 000周速度也可从很低至 60m/s 一 70m s，甚至高达 150m s。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷，有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱黄河科技学院毕业设计 说明书 第 18 页 动式或中心驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配，例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸是渐开线齿轮减速器约 30。 锥齿轮减速器 它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆 锥齿轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成，所以有时又称圆锥 圆柱齿轮减速器。因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的，为了使它受力小些，常将圆锥面崧，作为，高速极：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。 杆减速器 主要用于传动比较大 (j10)的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小，这只是对传减速器的传动比较大的蜗杆减速器才是正确的
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