对辊成型机设计【8张CAD图纸和说明书】

摘要
  　本论文描述了GDC955/45对辊成型机的设计和计算过程，并对关键部位进行了分析和研究。
工业对辊成型机是一种应用到型煤生产中的关键设备，属于工程机械。对辊成型机是由压辊、轴承、给料系统、承压支架、减速器（传动装置）、润滑系统、等机构组成。与传统低速重载、刚性不足的老式减速器相比，它具有体积小、重量轻、成本低廉等优点。
对辊组件直接关系到型煤煤球的成球质量，工业型煤是一种广泛应用到冶金、制造化肥、电厂等工业领域、对节能、环保都具有重要意义的清洁、高效的新型燃料。本设计在对辊辊轮与对辊轴之间采用胀套无键连接技术，两对对辊辊轮之间必须具有良好的对中性，否则会影响成型质量。采用胀套无键连接的优点是可以方便的松开胀套对辊轮进行调整，保证型煤的成球率。
在给料系统中，本装置采用了螺旋强迫加料装置，采用此装置可满足对辊成型机对加料速度，加料压力及物料密度的匹配要求大大提高了型煤的成球强度。
本设计机架采用螺杆连接结构，此种机架制作简便，而且承载能力强，拆装方便，基本满足大型对辊成型机的工作要求。

关键词：对辊成型机；工业型煤；螺旋加料；液压加载

ABSTRACT
The process of the design and calculations GDC955/45 roll-type forming machine is described, and the crucial units are analyzed and investigated.
Industry roll-type forming machine is a crucial device applied to the manufacturing of shape-coal. It’s a kind of engineering machine. Roll-type machine consists of units such as pressing rolls, bearing, feeding system, bearing beam ,three-staged velocity-reduction gearbox (transmission system), lubricating system, and hydraulic pressing system, etc .compared conventional forming machine ,with heavy-burden and inadequate rigidity, it is of small-volume,;low-weight and low-cost.
Double rolls have a direct relation to the forming-quality of shape-coal. Industry shape-coal is a new-type of clean ,effective fuel which is widely applied to various industry field such as metallurgical industry ,manufacturing industry chemical fertilizer, calcium carbide and has a vital significance to energys-aving and environment-protection business.
Design in the paper uses expanded–casing and no-key connecting technology and it must be guaranteed that it must be of good centering character-
istic betwween ball groves of the two rolls. Otherwise the forming quality will be
seriously affected. Use expanded-casing and no-key connecting technology, rolls can can be conveniently adjusted by loosning expanded-casing to ensure the forming rate of shape coal.
    In the feeding system, the frequency conversion-timinghelix feeding equipment is adopted in the system which can satisfy the requriements of speed of filing the press of the feeding and the match of the material. So ,it can also improve the intensity of the figuration of the briquette.
Design of structure uses construction of pressing rolls which can be easily removed or easily altered. This kind of structure is of simple-make and bear heavy loads. Hence,the working requirements os large scale roll-type forming maching are satisfied.
Keywords: roll-rype forming machine; industry shape-coal; thefrequency conversion-timing helix feeding system;  hydraulic loading .

目    录
第１章  总述…………………………………………………...1
1.1 对辊成型机的工作原理 1
1.2 影响型煤成型的因素 3
1.2.1 粉煤粒度、给配对粉煤成型的影响 3
1.2.2 原料混合后的均匀性与搅拌时间的影响 4
1.2.3 成型的压力 4
1.2.4 成型过程中水分含量的影响 5
1.2.5 压辊的直径和宽度 6
1.2.6 两个压辊的间距 6
1.2.7 压辊的转速 6
1.3型轮主要参数设计理论 6
1.3.1 最大压强 7
1.3.2 两棍轮的间隙 7
1.3.3 棍轮直径 8
1.3.4 生产能力计算 8
1.3.5 功率的计算 8
1.4高压对辊成型机的设计及其新进展 9
1.4.1 压辊 9
1.4.2 压辊的支撑装置 10
1.4.3 给料系统 11
1.4.4 承压支架 13
1.4.5 驱动齿轮系 14
1.4.6 润滑 14
1.4.7 液压施压系统 14
第２章对辊成型机的设计过程...........................................................................15
2.1 确定传动方案 15
2.2 总体设计 16
2.2.1 已知主要参数 16
2.2.2 确定辊子的尺寸参数 17
2.2.3 总压力计算 18
2.2.4 辊子的驱动力矩计算 19
2.2.5 主电机功率计算 19
2.3  非标准同步减速器的设计 20
2.3.1 传动比的分配 20
2.3.2 带传动设计 21
2.4　同步减速器设计 24
2.4.1 减速器的设计要求 24
2.4.2 各级传动参数计算 25
2.4.3  I级传动轮齿副设计计算 26
2.4.4 Ⅱ级传动轮齿副设计计算 31
2.4.5 Ⅲ级传动轮齿副设计计算 37
2.4.6 减速器输入轴的设计和校核 41
2.4.7 减速器输出轴的设计和校核 50
2.4.8 型辊轴的结构设计 60
2.4.9 轴的强度校核 61
第３章成型机其他部分的设计………………………………………………...66
3.1型板材料的选择 66
3.2液力加载系统分析 67
3.2.1 液力加载系统的特征 67
3.2.2 液力加载系统原理 67
3.2.3 液力支撑油缸 68
3.2.4 力加载系统受力动态分析 69
3.3关键部位设计 71
参考文献…………………………………………………………………………………...72
翻译部分………………………………………………………………………...74
致谢……………………………………………………………………………...85
第1章  总述
在现代工业中，造粒，即用细粉状分散的物料，通过加压成型团矿的方法，转化为颗粒状产品，为此，要使用对辊成型机。对辊成型机可用于成型、压块和颗粒的高压破碎。型煤成型机是型煤生产的关键设备, 而我国现有的成型机多为低压对辊成型设备。由于成型压力低, 生产型煤所需的粘结剂用量大, 致使型煤生产成本较高, 这种状况也影响了我国型煤工业的发展。为了减少工业型煤生产中粘结剂用量, 降低工业型煤生产成本, 直至适应粉煤高温无粘结剂成型工艺的需要, 需要研究开发适用于中高压成型工艺的高压对辊工业型煤成型机。工艺技术条件的改进，设备尺寸的增大，导致对辊成型机不断进步，当然其目的是为了使每条线的生产能力更大。
1.1 对辊成型机的工作原理
对辊成型机有一对轴线相互平行且直径相等的一对圆柱形的成型辊轮，两辊轮之间有一定间隙，型轮上有许多形状相同、大小相等对应排列的半球形凹窝，这对圆柱形的成型辊子就是对辊成型机的主要部件了，如下图所示。
  
图1-1
在电动机的驱动下，两个型轮以相同的速度，相反的旋转方向转动，当物料落入两型轮之间至轮弧的α角度内的时候，物料开始受到挤压，此时煤料在挤压力的作用下填充到辊面上分布的凹窝中，煤料在相应的两球窝之间产生体积压缩；随着型轮的连续转动，球窝逐渐闭合，体积减小，随着煤料被不断的压缩，成型力逐渐增大，当转动到两个球窝的位置达到两辊轮的中心连线上的时候。球窝的内腔体积达到最小，成型压力达到最大。然后型轮继续转动使球窝逐渐分离，成型压力也随之迅速减小。在成型压力减小至零之前，压制成的型煤就开始膨胀，在自身膨胀的作用下脱离球窝。
利用下图来分析球窝对物料的作用力。为了简化分析，以一个球窝中心点代表球窝对物料的作用点来简化作用力。在两辊轮的对辊过程中，两轮对应点上将同时作用一对正压力，设为Ｐ。我们现在假设型轮Ａ点为研究对象点，在Ａ点型轮对物料作用一个压力Ｐ，此力可分解为两个力，垂直力为Ｐsina和水平力Ｐcosa。垂直力Ｐsina对物料进行向上推，使物料离开型轮；而水平力Ｐcosa和对面的辊轮上对应的水平力共同作用克服松散物料体内的阻力，对物料产生压缩作用。与此同时，型轮对物料有一个摩擦力Ｆ＝μＰ，其中μ为物料与型轮轮面之间的摩擦系数。该摩擦力也可以分解为两个力，垂直分力Ｆcosa和水平分力Ｆsina，其中垂直分力使作料咬入两型轮之间，而水平分力可克服物料内阻力，进一步促使物料发生压缩。

图1-2
由上可知，要使型轮能顺利有效地咬入物料进行正常工作，必须满足以下条件：
 Ｆcosa≥Ｐsina
或者：
  μＰcosa≥Ｐsina
 即：μ≥＝tana
则　　tan≥tana
其中为物料与型轮表面之间的摩擦角，也就是说，要想成型机顺利咬入煤料进行煤成型作业，物料与型轮表面之间的摩擦角必须要大于咬入角。
图中的a角对应的中心角就称为咬合角。咬合角所对应的区域称为咬全区。这个区域也就是松散物料的压缩区域。在两轮的a角对应的弧线上分别作两条型轮的切线，则这两切线所夹的角称为加压角。显然，加压角与咬合角是2倍关系。
根据上面的分析可以得出，物料的压制是在咬合区内完成的，在物料进入咬合区前物料只达到摇实密度的作用。咬入角是设计成型机的一个重要的参数，在相同型轮直径下，咬合角越大，则咬合区Ｈ1也就越大，被咬入物料的体积也就越大，因而压缩率和成型压力也越大。
咬合角的大小与原料煤的性质（例如：粒度，黏结剂性质，水分等）有关，一般情况下约在10°至15°之间。在咬合角相同的情况下，加大型轮直径可以增大咬合区域的宽度，从而增大对辊成型机的压缩率和压缩强度，这也是当前型煤机型轮向大直径方向发展的依据之一，但增大型轮的同时，也应考虑负面影响。
1.2 影响型煤成型的因素
成型压力的大小是粉煤压制成型的关键，而成型压力又取决于煤料填满压辊上球窝的程度。球窝中煤料的充填量越大，则球窝在闭合时对煤料所产生的反作用力就越大，从而能产生足够的压力将煤球压得更紧实。因此成型压力与煤料的特性，压辊的直径和宽度、两个辊子之间的中心距离，压辊的转速等诸多因素有关。
1.2.1 粉煤粒度、给配对粉煤成型的影响
成型物料粒度大小与料度级配分布对型煤强度及成型率有着重要的影响。在生产过程中，过细过粗的粉煤不仅会增加动力消耗，而且也会增加粘结剂用量，使其灰分增大固定碳含量低，影响产品的最终产品质量。故而，通过对成型强度及成型率较佳条件下，最佳粉煤粒度及料度级配跟踪测试结果对比，存在着一个较优的粒度范围见表1。

而在生产过程中发现原煤破碎机破碎的粒度范围， - 1mm 的仅为45%，1 ～ 2mm 的达20% 左右，2 ～ 3mm 的达25%左右，3mm 以上的达10% 左右。粒度过粗影响型煤的质量，生型煤落下强度低仅为10 ～ 15N/ 个，成球最终强度为100 ～ 230 N/ 个，成球率也仅为30% ～ 40%。为了解决粒度过粗问题，该厂经过多次对原煤破碎机的改造，其破碎的粒度范围- 1mm 的已达72%，1 ～ 2mm 的达11% 左右，2 ～ 3mm 的达9%左右，3mm 以上的达6%左右，基本达到理想的要求，型煤的质量较以前有了明显的改善，生型煤落下强度提高到40N/ 个左右，成球最终强度为500～ 700 N/ 个，成球率也提高到93%以上。
1.2.2 原料混合后的均匀性与搅拌时间的影响
原料混合后需充分搅拌，以确保型煤质量的均衡。该厂的搅拌工序是由2个DLJ3400双轴螺旋卧式搅拌机（生产能力在35 ～ 40t / h），与1个SLJ520立式搅拌机（生产能力在35 ～ 50t / h）相串联的工艺布置。初试生产，搅拌时间为0. 5min，生产出的型煤抽样检测结果如下：成型率为45% ～ 50%，型煤强度为：200N/ 个、800N/ 个、415N/ 个、600N/ 个、360n / 个、450N/ 个、580N/ 个、1000N/ 个等，其型煤质量很不稳定。故此决定提高物料在搅拌机里的搅拌时间，其搅拌时间为1min，同样抽样检测，其结果如下：成型率为92%，型煤强度为：680N/ 个、613N/ 个、651N/ 个、700N/ 个、660n / 个、678N/ 个、683N/ 个、695N/ 个等，型煤质量有了明显的改善。再提高搅拌时间为1. 5min 时，抽样检测结果如下：成型率为80%，型煤强度为580N/ 个、800N/ 个、715N/ 个、900N/ 个960n / 个、950N/ 个、980N/ 个、1000N/ 个等。由此可见提高搅拌时间可以提高型煤强度，但并不是越长越好，最佳时间为1min，否则会影响整条生产线的生产能力。同时带来物料失水及卸料堵塞。