毕业设计（论文）-托辊的装配、监测、涂装单元的工艺设计.doc

毕毕 业业 设设 计计 托辊的装配、监测、涂装单元的工艺设托辊的装配、监测、涂装单元的工艺设 计计 学生姓名学生姓名： 孙亮 学号学号： 112011410 系系 部：部： 机械工程系 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 指导教师：指导教师： 郭永生 二零一五 年 六 月 诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导 下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中 列出。 本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 设计题目： 托辊的装配、监测、涂装单元的工艺设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 112011410 学生： 孙亮 指导教师（含职称）： 郭永生（工程师） 1课题意义及目标 研究托辊的装配、监测、涂装单元的工艺设计，通过对工艺设计的合理规划，提 高装配、监测以及涂装单元的工艺水平，使的加工的产品更加合理化，优越化。提 升零件的品质，缩小加工的成本。有利于节约资源，更有利于经济的高速发展。 2主要任务 （1）根据题目要求，查阅相关资料。 （2）进行详细的结构设计、计算、控制内容设计。 （3）按照毕业设计说明书撰写要求，完成毕业论文的撰写。 （4）绘制结构设计相关的零件图及工艺设计卡片和设计部分。 （5）设计过程要按标准要求执行。 3主要参考资料 1 王锡春涂装车间设计手册M化学工业出版社，北京，2008，4:1-165 2 王旭，王积森机械设计课程设计M北京:机械工业出版社，2007，8:256- 260 3 徐锦康机械设计M高等教育出版社，2004，4:1-278 4进度安排 设计各阶段名称起 止 日 期 1 根据题目要求，确定具体的设计方案。3 月 3 日3 月 23 日 2进行设计部分的计算。3 月 24 日4 月 13 日 3 完成一半的工作任务，准备中期检查。4 月 14 日5 月 4 日 4 完成 CAD 图纸的绘制。5 月 5 日6 月 1 日 5 撰写毕业论文，准备答辩。6 月 2 日6 月 22 日 审核人审核人： 年 月 日 I 托辊的装配、监测、涂装单元的工艺设计 摘 要：随着社会的不断发展，科学技术的不断提高，带式输送机在工业中的 应运越来越多，同时重要零件托辊，也广泛受到关注。因为托辊是带式输送机 的重要组成部分，也是主要的工作部件，所以对托辊的关注，就是对带式输送 机的关注，带式输送机被用于各行各业，所以也产生了很多种的不同类型的托 辊，有平行托辊，调心托辊，和各类缓冲托辊等，托辊的好坏也取决于它的性 能，而性能关键是它的运行阻力的大小和密封性能，一个好的托辊它的运行阻 力小还有密封性好。它的质量也是一个重要因素，质量越小，输送物料能力强 的就越好。还有影响托辊寿命的因素，我们也应该考虑研究。 本论文设计托辊的装配、监测、涂装单元的工艺设计，包括 AutoCAD 机械 部分的设计。现在虽然能够解决这些问题，但是其中有很多的弊端，工艺方面 有很多不合理的地方，需要我们去改正。在这三个方面中，涂装单元是重点热 门儿题目，如何设计涂装单元，使的涂装达到理想的效果，以及涂装前做的哪 些处理，它的工艺是什么，这是我们要研究的内容。 关键词关键词：托辊 ，托辊的装配，监测，涂装单元，工艺设计，机械 Process design of the assembly,monitoring and coating units of theroller Abstract：With the continuous development of society, the continuous improvement of science and technology, belt conveyor in the industry should be transported more and more, also an important part of roller, has attracted much attention. Because the conveyor roller is an important part of the conveyor, but also the main working parts, so focus on the roller is the concern of the conveyor belt, belt conveyor is used in all walks of life, it results in the many kinds of different types of roller, parallel to the roller, self-aligning roller, and all kinds of buffer roller, supporting and good or bad depends on its performance, and key performance is the size of its running resistance and sealing performance and a good roller its running resistance is small and good sealing performance. Its quality is also an important factor, the smaller the quality, the better transport material ability. There are also factors that affect the life of the roller, we should also consider the study. The design of the assembly, monitoring, and coating unit of the roller, including the design of the AutoCAD mechanical parts. Although it can solve these problems, but there are many drawbacks, the process of many unreasonable place, we need to correct. In these three aspects, the coating unit is key top topic, how to design the coating unit, the coating achieve ideal effect, and before making a painting which treatment, what is the process, this is we want to research content Keywords：roller the assembly of roller monitor the coating unit process design machine II 目目 录录 1 前言 1 1.1 托辊的简介 1 1.2 托辊的市场分析 3 1.3 托辊的发展前景 4 2 托辊的理论研究 5 2.1 托辊的失效机理 5 2.1.1 托辊轴、管体与轴承座的失效 5 2.1.2 密封件的失效 5 2.1.3 轴承的失效 6 2.1.4 润滑脂的失效 6 2.2 托辊主要性能指标 6 2.2.1 托辊的寿命和可靠性 6 2.2.2 托辊的运转阻力 7 2.2.3 托辊载荷的计算 7 2.3 延长托辊寿命的制造质量保证措施 7 2.3.1 技术质量指标的影响因素 7 2.3.2 提高质量的措施 8 2.3.3 重点质量指标的工艺控制 8 3 托辊装配的工艺设计 9 3.1 装配的检验要求 9 3.2 注意事项 9 4 托辊的监测的工艺设计12 4.1 监测标准12 4.1.1 径向圆跳动12 4.1.2 轴向窜动12 4.1.3 旋转阻力12 4.1.4 轴向载荷12 4.1.5 密封性能13 4.1.5.1 煤尘密封性能13 4.1.5.2 淋水密封性能13 III 4.2 具体监测方法13 4.2.1 阻力旋转13 4.2.2 径向跳动13 4.2.3 轴向载荷13 5 托辊涂装单元的工艺设计14 5.1 水分烘干的基本原则14 5.2 烘干室的结构作用14 5.2.1 烘干室实体14 5.2.2 电控系统15 5.3 烘干室实体尺寸的计算16 5.4 烘干室的热量计算18 6 设计总结22 参考文献 23 致 谢 24 附 录 25 太原工业学院毕业设计 1 1 1前言前言 1.11.1 托辊的简介托辊的简介 托辊是组成带式输送机整套设备的最重要的部件之一，种类有很多种，不 同的皮带机托辊有不同的使用目的，它的各方面性能也不一样，托辊主要有两 大类型， td75 型皮带机托辊和 DT型皮带机托辊，这两种国家标准型号设 计的皮带机托辊主要区别在轴的长短和托辊数量上。 托辊的作用是支撑输送带和物料重量。所以托辊必须能够灵活的转动，在 受压的时候能够转动，所以我们很自然想到必须要减小它的运行阻力，同时它 必须是一个密封装置，这样才能保证它运转时的顺利，托辊的内部结构并不是 很复杂，但是正真能做到密封好，阻力小，却不是一件容易的事，下面是几种 常见托辊的图片资料： 图 1.1 太原工业学院毕业设计 2 图 1.2 缓冲托辊 图 1.3 槽型托辊 太原工业学院毕业设计 3 图 1.4 调心托辊 图 1.5 回程托辊 1.21.2 托辊的市场分析托辊的市场分析 带式输送机在生产发展经济中发挥了重要的作用，尤其在距离长、运输量大 的工作强度下，更能体现出它的优势，应用十分的广泛，主要有煤炭、矿山、 码头、钢铁厂、水泥厂等需要搬运的行业。而托辊又是带式输送机上的最核心 的部件，所以带式输送机使用的好坏，很大程度上取决于托辊的制造。 太原工业学院毕业设计 4 根据国家对工厂、设备的要求，提倡的一些环保意识。目前，大型带式输 送机应用很少，主要是一些中型和小型的设备，而且在这些设备中，尤其是长 距离、大运量、高强度的带式输送机。虽然近年来带式输送机行业发展迅猛， 从建国初期十几家发展到现在的 100 多家，但是仍不能满足国家在经济建设发 展的需要。 根据我国现间断经济的发展，工业的发展如芝麻开花，在我国逐渐趋于龙 头地位，由于发展迅猛，所以其他行业有些滞后，如电力的匮乏现象一直不能 缓解，影响到部分工业的发展，所以基于这种情况，国务院已经下达建设电厂 的任务，有电厂就要用到带式输送机，所以这是一个很好的市场，仅电力一个 行业就需要大量的托辊，还有旧托辊被替换下来的，初步统计，两项合计需要 托辊的数量为 230 多万只。这只是电力行业所需，在加上其他几大行业，因此 托辊是有很美好的未来。 1.3 托辊的发展前景托辊的发展前景 现在，我们国家普通用到的托辊大部分还是国产的，目前，国产托辊的功能 可以满足需求的，但是在某些方面还是没法和国外的相比，比如说寿命比较短， 所以在精密制造中必须使用进口托辊，随着生产的需求，进口托辊的投资也越 来越大，所以我国投入大量了人力物力财力，随着科学技术的发展，我相信在 不久的将来，我们也可以制造出高性能的托辊。 扩大带式输送机托辊的使用范围，是指能够在一些比较恶劣、极端的环 境下继续工作 。 扩大带式输送机托辊的使用范围，也是为托辊在各行各业充分发挥其作 用，如在煤炭、水泥、电力、化工、建材、矿山、冶金等方面。还有一个研究 方向是能够让输送机智能化，能够自动选择运输的东西，这也是它未来的发展 方向。 我国目前的托辊技术与国外的比较，有着明显的不足之处，比如寿命短、 速度低、阻力大等问题，而美国等目前使用的新型注油托辊，它的特点刚好弥 补了我们的不足，比如运行阻力小，轴承采用稀油润滑，极大地提高了托辊的 使用寿命，而且还提高了托辊的运行速度，使用面更广，经济效益有显著提高。 这就意味着大量的原材料浪费，得不到很好地利用，因此改善托辊的性能，提 高托辊的使用寿命，是迫在眉睫的问题，也是现在工厂面临的严峻问题，也是 太原工业学院毕业设计 5 我国输送机的一大重要缺点。 2 2 托辊的理论研究托辊的理论研究 2.12.1 托辊的失效机理托辊的失效机理 带式输送机的各项性能参数基本上就是托辊对应方面的性能参数，所以， 高性能托辊的研制与开发是带式输送机的关键之一。现在还存在的问题之一是 托辊的早失效，国产托辊的寿命一般是几千小时，而国外的一般都是上万小时， 有时候工作几百小时就坏了，所以这种情况给企业也造成了一定的经济损失， 我针对这样的情况，认真分析了托辊的失效机理，总结如下: 图 2.1 托辊失效的诱发因素 2.1.12.1.1 托辊轴、管体与轴承座的失效托辊轴、管体与轴承座的失效 托辊在运转过程中某些部位是受着交变力的，因长时间运转会疲劳的，也 就是会失效的，一个部位长期处于疲劳状态，所以就会发生断裂。 疲劳失效是比较常见的一种失效模式。但是有理论及实践研究都表明，如 果是一个零件，那么托辊轴、管体和轴承座同时失效的概率非常低，它们的使 用寿命会很长，安全性很高。从这个方面来说，由钢管制作的托辊管体比较容 易失效. 2.1.22.1.2 密封件的失效密封件的失效 太原工业学院毕业设计 6 密封结构有两种形式: (1)非触式密封，运转阻力小，但密封效果稍差; (2)接触式密封，它的效果好，但是运行时候阻力很大。用什么来达到密封 效果呢？橡胶密封件是首选，它的性能好，所以被广泛地应用於各行各业。密 封性能的好坏，关系到很多情况，密封件如果失效了，不仅使设备不能正常工 作、造成经济损失；而且有时候会造成人身伤亡事故，这是我们无法估量的损 失。既然这么重要，那么失效的原因有哪些呢？主要有以下四种 4 种：设计错 误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。 2.1.32.1.3 轴承的失效轴承的失效 在不考虑一切外部情况的条件下，滚动轴承的最终停止运转原因是疲劳。 然而，有时候托辊的工作环境不好，导致托辊轴承的过早失效，原因可能是托 辊轴承的密封性能下降。然而导致托辊轴承失效的原因也是一个综合性的，不 是单一的，除了通常的疲劳失效外， 还有一种外在条件促使失效，一些带有破 坏性的东西进入滚道，长期运转影响轴和筒的同心度，就会出现偏差，影响托 辊寿命。 2.1.42.1.4 润滑脂的失效润滑脂的失效 在托辊轴承的工作中，润滑脂的性能不是突变的，而是逐渐变化的。它的原因 是: (l)润滑脂经受反复剪切，脂的结构发生了变化; (2)基油逐渐氧化; (3)尘埃和水份等杂质的侵人; (4)基油的蒸发及脂的泄漏等的影响。 2.22.2 托辊主要性能指标托辊主要性能指标 2.2.12.2.1 托辊的寿命和可靠性托辊的寿命和可靠性 托辊的寿命是直接影响输送机的因素，托辊寿命长，输送机就能长期工作， 太原工业学院毕业设计 7 托辊寿命短，则输送机短期工作，托辊的寿命长短与其装配工艺以及各部件的 性能有关。 外国用的轴承比国内轴承寿命长 3 倍，这也是外国的托辊使用寿命长的一 个关键原因，而我国却任然使用深沟向心球轴承，它还是有不少优点的： (1) 它的价格较圆锥滚子轴承低从而成本降低；(2)运转阻力相对小一些，提高了托 辊的工作效率；(3)允许加工的误差大一些，稍微变形还可以继续使用，托辊轴 承变形对其寿命影响不大。 2.2.22.2.2 托辊的运转阻力托辊的运转阻力 托辊运转阻力是监测其性能的一个重要指标，运行阻力越小性能越好，这个 阻力的大小和组成它的零部件还有是否添加润滑剂有关，在零部件中还属轴承 影响最大。上面说过滚子的旋转阻力也是托辊运行时的阻力，将影响带式输送 机运行阻力的大小，功率消耗的多少以及在运转过程中辊壳的磨损等。在从制 造上看托辊旋转阻力与轴承的很多因素有关，比如说它的种类、规格、装配、 轴承的同轴度、润滑油的种类、润滑方式和密封结构等有关。 2.2.32.2.3 托辊载荷的计算托辊载荷的计算 托辊载荷按不同的方向可以有很多种不同的分类。每一类的计算方法又是 不一样的。 我们还是掌握了一些载荷计算的规律的，在平行运输的计算中主要考虑 有两个因素，物料和胶带的正压力，在弯曲段运输还应考虑胶带张力的作用， 这也存在力的问题，特别是在凸凹弧段这样的运输。托辊的类型不同，载荷的 分布研究也不一样. 托辊动载荷大致有以下几种： (1)托辊转动时产生的载荷。 (2)托辊转动与其他设备相互作用产生的动载荷。 (3)转载处托辊受物料下落的冲击动载荷。 太原工业学院毕业设计 8 2.32.3 延长托辊寿命的制造质量保证措施延长托辊寿命的制造质量保证措施 2.3.12.3.1 技术质量指标的影响因素技术质量指标的影响因素 （1）钢管椭圆度的影响。 托辊辊体的椭圆度是直接影响托辊径向跳动的主要因素之一。 GB/T1379292带式输送机托辊用电焊钢管中有明确的规定，其中有对普通 托辊辊体的，还有对特殊辊体的相关规定，钢辊级数越高它的它的径向跳动值 就越大。所以要保证托辊径向跳动指标就应采用较高级的钢管。 （2）装配误差的影响。 一般长寿命托辊均为焊接起来的，属于焊接式式结构，其中焊接时的误 差属于装配误差里的。具体表现在哪几个步骤呢？主要有：装配工装时的加工 误差、定位误差和焊接热变形。 2.3.22.3.2 提高质量的措施提高质量的措施 (1)托辊辊体的加工最好是在一次装夹中完成两端的加工，这样就可以避 免由于两次装夹而带来的误差，保证同轴度和两端的平行。 (2)托辊轴必须在一次装夹中完成两端的定位面精加工，这样可以避免二 次装夹带来的误差，并能够保证与密封圈配合处的表面粗糙度应达到 0.8。 (3)零件组装前应进行清洗,确保零件清洁无污，这也是保证其精确度的 关键所在。 。 2.3.32.3.3 重点质量指标的工艺控制重点质量指标的工艺控制 (1)托辊的径向跳动。托辊的径向跳动误差主要受托辊辊体的形状偏差和 装配误差的影响。托辊的径向跳动首先影响工作质量，会直接影响输送的稳定， 以及会有功率得到损耗，造成浪费。 (2)还有一堆矛盾的因素就是运转阻力和密封性， 影响这一对技术质量指 标的因素较多,因此必须综合考虑。其因素主要有: 1 密封圈的唇边与托辊轴接触配合时的的松紧程度； 2 密封圈的弹性及硬度(影响其轴向和径向压缩量)； 太原工业学院毕业设计 9 3 轴承游隙及轴的窜动量； 4 托辊轴与密封圈接触面的粗糙度； 5 密封圈唇边的缺陷； 6 润滑脂的耐火性能及其充填 3 3 托辊装配的工艺设计托辊装配的工艺设计 3.13.1 装配的检验要求装配的检验要求 A托辊装配应使用托辊压装机装配轴承及密封。 B 轴承及密封应有合格证，且无生锈、损坏。 3.23.2 注意事项注意事项 1、各种零配件，需检验合格后方可组装。 2、托辊滚筒必须清洗干净才可进入装配。 3、铸铁轴承座要求与管体配合牢固，不得有任何松动。 4、检查油泵、油压顶的工作境况 太原工业学院毕业设计 10 产品型号89 缓冲托辊零（部）件图号HCTG-89 某公司 装配工艺卡片 产品名称皮带机缓冲托辊零（部）件名称缓冲托辊共 2 页 第 1 页 主 要 组 成 件 序号图号名称材料 件 数 1HCTG-89-01管子Q235-A1 2HCTG-89-02轴201 3HCTG-89-03垫片Q235-A2 4HCTG-89-04密封圈尼龙 10102 5HCTG-89-05轴承-2 6HCTG-89-06橡胶圈阻燃橡胶10 7HCTG-89-07内密封圈尼龙 10102 工 序 号 工序名称工序内容设备工艺装备 描 图 1压装密封 圈轴承 参照装配图 HCTG-89，将序号为 2 的轴穿入序号为 1 的管子的孔中，将序号 3 垫片、序号 4 密封圈 套入轴两端各一个，再将序号 5 轴承套于轴两端各一个，摆正后压入轴及管子内。 （关键工序：注意 摆正，不可压偏，压牢后手动转动轴，应能灵活转动） 托辊压装机压装夹紧胎具 描 校2压装密件 将事先加注好润滑脂的序号 7 内密封圈和序号 8 外密封圈与序号 14 密封盘，序号 10 内挡圈、序号 11 外挡圈，序号 12 挡板组成密封组件，装于轴两端各一组并压入。 （关键工序：注意组件应摆正， 不可压偏，压后用手转动轴应能灵活转动） 托辊压装机压装夹紧胎具 底图号3装挡圈将序号 13 挡圈，用弹性挡圈钳嵌入轴两端沟槽内各一个。弹性挡圈钳 装订号 设计（日期）审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 太原工业学院毕业设计 11 标记处数更改文件号签字日 期标记处数更改文件号签字日期 产品型号89 缓冲托辊零（部）件图号HCTG-89 某公司 装配工艺卡片 产品名称皮带机缓冲托辊零（部）件名称缓冲托辊共 2 页第 2 页 主 要 组 成 件 序号图号名称材料 件 数 8HCTG-89-08外密封圈尼龙 10102 9HCTG-89-09钢环Q235-A2 10HCTG-89-10内挡圈08AL2 11HCTG-89-11外挡圈08AL2 12HCTG-89-12挡板Q235-A2 13HCTG-89-13挡圈 202 14HCTG-89-14密封盘尼龙 10102 工 序 号 工序名称工序内容设备工艺装备 4性能检验由检验员，按照规定抽取样品，进行性能检测。 径向跳动试验台、轴向载荷试验 台、旋转阻力试验台，浸水试验 台 描 图5套胶圈将序号为 6 的阻燃胶圈套在托辊上，,端并压紧胶圈。1.5Kg 小锤 描 校6套钢环将序号为 9 的钢环套于托辊胶圈两端，钢环距管子两端 3mm。 底图号7焊钢环将序号为 9 的钢环与序号为 1 的管子焊牢，焊点成 120 度。电焊机 装订号8质量检验由检验员对组装好的缓冲托辊进行质量检验。 设计（日期）审核（日期） 标准化（日期） 会签（日期） 太原工业学院毕业设计 12 标记处数更改文件号签字日 期标记处数更改文件号签字日期 太原工业学院毕业设计 13 4 4 托辊的监测的工艺设计托辊的监测的工艺设计 4.14.1 监测标准监测标准 4.1.14.1.1 径向圆跳动径向圆跳动 表 4.1 带速托辊长度 m/s9501600 3.150.500.701.30 3,150.701.001.50 4.1.24.1.2 轴向窜动轴向窜动 监测标准是在一定的轴向载荷作用下，通过实验数据，得出托辊的轴向 窜动值与某一标准值比较时，该项目合格，可以通过。 4.1.34.1.3 旋转阻力旋转阻力 监测标准是托辊在一定的压力作用下，通过实验数据，而且是在外圆的 线速度一定时，其旋转阻力小于等于表 3 的规定 表 4.2 托辊直径托辊长度，mm旋转主力，N 7509503.0 39108 115013503.5 5256003.0 133 7909003.5 6757503.0 159 101011203.5 4.1.44.1.4 轴向载荷轴向载荷 监测标准是对托辊轴施加表 4 所规定的轴向载荷时，看实验结果，要求 使托辊轴与托轴管体处不脱开密封性能好。 表 4.3 托辊直径 mm施加的轴向载荷 KN 太原工业学院毕业设计 14 89108 10 133159 15 4.1.54.1.5 密封性能密封性能 4.1.5.14.1.5.1 煤尘密封性能煤尘密封性能 监测标准试验托辊以 1450r/min 的转速运转 200 h，然后看其进水量没 有超过 150g，那么算是合格。 4.1.5.24.1.5.2 淋水密封性能淋水密封性能 监测标准试验托辊以 1450r 的转速运转 24h，看其进水量没有超过 250g，说明是合格的。 4.24.2 具体监测方法具体监测方法 4.2.14.2.1 阻力旋转阻力旋转 在托辊旋转阻力试验台上进行，方法及试验程序按MT/T8212006 规定 4.2.24.2.2 径向跳动径向跳动 在监测标准托管压装机上进行，可以用百分表检验。安装好以后，轻轻地转 动管体一周，可以在托辊轴向、离管体两端处和中部来测径向跳动量，并且取 最大值为标准进行评断，如果最大的符合跳动误差，那么剩下两个也是符合的。 4.2.34.2.3 轴向载荷轴向载荷 监测标准在试验机上进行，规定好它的速度，以每分钟毫米的速度，缓慢 向托辊施加一定的轴向载荷时，并保证管皮与轴不能脱开，要保证其密封性， 太原工业学院毕业设计 15 否则无效。 5 5 托辊涂装单元的工艺设计托辊涂装单元的工艺设计 涂装单元工艺设计： 一般物件的涂装，是指在工件表面涂装一层化学试剂，达到一定的效果的 工艺过程。其中涂装的方式有很多种，包括全淋式，喷涂式等。所以根据托辊 的特征只适合喷淋式。 5.5.1 1 水分烘干的基本原则水分烘干的基本原则 在用水洗处理托辊的时候，托辊的表面上有残留的水分，其状态随着托辊 的形状和前处理最终工序的液温而变化。各部位的附着水量随形状和表面处理 的多少有增减（水平面 100mL/m2，斜面 75mL/m2，垂直面 50mL/m2，转角 1000mL/m2）。表面的附着水量是水分烘干室设计上基本数值，一般取平均值为 100mL/m2。 水在大气压下的沸点为 100，一般考虑烘干室要使水 的温度达到 100才能蒸发，实际上垂直面在 50左右就已有大半蒸发，被涂 物不到 100就干燥。根据托辊的结构，外形，水分烘干室的干燥规范为 80150,510min， 基本可以达到干燥效果。水分干燥的时间、温度是以残 留的水为基准的。假如用吹干等物理方法除去滞留的水，仅是表面涂膜的水分 和锐边部附着的水分，只需要 1min 左右就可能干燥。吹干有采用压缩空气和鼓 风机吹风两种方式。可是在使用压缩空气场合，必须使用通过干燥器除湿过 的空气。尽可能使用压空机。 5.5.2 2 烘干室的结构作用烘干室的结构作用 5.2.15.2.1 烘干室实体烘干室实体 烘干室室体普通的是由镶板式结构的，也有一些特别的情况，先在工厂焊 接成一定长度的室体模段，这样灵活性高，可以远距离运输，再运到现场焊接 成烘干室整体，方便很多。但是应该注意这些接头密封很重要。直接影响到性 能问题。 太原工业学院毕业设计 16 根据使用温度等，烘干室本体内外壁板、绝热材料的选用如下所示。 烘干室室体的材质 温度/ 用途 保温/min 内壁板/mm 外壁板/mm 风管保温/mm 60 以下 自然烘干 50 岩棉 1 镀锌钢板 0.4 钢板 不需要 60120 强制烘干 75 岩棉 1 镀锌钢板 0.6 钢板 50 隔热层 120180 烘干 100 玻璃棉 1 镀锌钢板 0.6 钢板 50 隔热层 180240 粉末涂料和含氟涂料 150 玻璃棉 1 镀铝钢板 0.8 钢板 100 隔热层 240 以上 氟涂料 200 玻璃棉 1 镀铝钢板 1.0 钢板 150 隔热层 在烘干水性涂料的场合，内壁板可选用不锈钢板。 风管用材与内壁板相同，高温风管采用耐热不锈钢板。 烘干室内的钢结构部件不允许涂涂料，应镀锌防锈。 烘干室里面的温度比较高，而外面的温度比较低，所以很容易发生空气对 流，降低里面的热空气的温度，使的烘干效果不理想，所以在他的出入口部必 须设置保温装置。 5.2.25.2.2 电控系统电控系统 本系统电源采用三相五线制 380V，50Hz 交流电源，设备控制电压为单相 220V，50Hz 交流电源，信号电压为直流 24V 电源。我们家庭通长用的是 220V，50Hz 交流电源。 设备工位控制站采用 PLC+人机界面形式控制，产品都选用德国西门子公司 的产品，现场采集信号输入开关量均为直流 24V，模拟量均采用 420mA 的电 流环闭系统，以防止信号干扰；输出信号均为晶体管信号，通过中间继电器及 固态继电器进行信号隔离，以保证控制器不被电压冲击而造成损坏。人机界面 是现场工人同机器沟通的桥梁，利用触摸式控制和可视化观察达到模拟屏显示、 现场按钮盒操作、仪表显示的功效。 太原工业学院毕业设计 17 现场的风机、水泵、电机等都采用变频控制，在每一道工序都可达到自身 的闭环控制，通过信号的采集和处理，在由本地控制器发出指令，既可以实现 局部的 DCS 系统控制，又可以通过 BUS 总线实现全局联网控制及信号采集反馈。 变频器均采用德国西门子 440 系列产品。 辐射烘干采用远红外加热方式，现场通过可控硅连接移相调功和触发板实 现温度调控，数据可采集的效果。 5.5.3 3 烘干室实体尺寸的计算烘干室实体尺寸的计算 （1）通过式烘干室的实际长度按下式计算： L=l1+l2+l3=10m+1.5m+1.5m=13m 式中 L通过式烘干室的长度，m； l1烘干室加热区和保温区得长度，m； v输送机速度，m/min； t烘干时间，min； R输送机的转向轮半径，m，应注意被烘干物在转弯处得通过性； n行程数，当单行程时 n=1，则 l1=vt 。 l2 和 l3 分别为烘干室的进、出口端，直通式一般为 l2=l3=1.52.5m，桥式或 “ ”字型烘干室，l2 和 l3 应根据输送机升降段得水平投影来确定。 （2）烘干室实体宽度的计算 烘干室的实体宽度按下式计算： B=b+(n-1)2R+2(b1+b2+ ) =1.372m+2(0.55+0.3+0.15) =3.372m 太原工业学院毕业设计 18 式中 b被烘干物的最大宽度，m； b1被烘干物与循环风管的间距，m； b2风管的宽度，m； 烘干室保温壁板的厚度，一般取 =0.080.15m。 n 和 R 与烘干室实体长度计算相同。 (3)烘干室实体高度的计算 烘干室实体的总高度按下式计算： H=h+h1+h2+h3+h4+2 =1.891m+0.8m+0.4m+0.5m+0+0.15m2 =3.891m 式中 h被烘干物的最大高度，m； h1被烘干物的顶部至烘干室顶板间距，m； h2被烘干物的顶部至烘干室底板间距，一般 h2=0.3m0.4m； h3这是在地面安放的风管通过高度，如果底部没有这些设备，那么 h3=0； h4桥式和“ ”字型烘干室离地面的高度，一般 h4=33.2m，如果是直通式， 则 h4=0； 烘干室顶板和底板所选用保温壁板的厚度，一般 =0.080.15m。 （4）烘干室进、出口端门洞尺寸的计算 门洞宽度 b0(m)b0=b+2b3=1.372m+0.22m=1.772m 门洞高度 h0(m)h0=h+h5+h6=1.891m+0.2m+0.12m=2.211m 式中 b被烘干物的宽度，m； 太原工业学院毕业设计 19 h被烘干物的高度，m； b3被烘干物门洞侧边的间隙，一般 b3=0.10.2m； h5被烘干物与门洞下侧边的间隙，一般 h5=0.10.2m； h6被烘干物与门洞上侧边的间隙，一般 h6=0.080.12m。 5.45.4 烘干室的热量计算烘干室的热量计算 烘干室的热量计算基本上是求出必要的热量。需计算出从起步温度到达到预定 温度所需要的时间，在计算生产运行时每小时需要的热量，在根据计算结果来 决定加热器的容量大小。 （1）升温时的热量计算如下： 干室本体加热量 Q1=铁的比热容与烘干室有关的质量（室体平均温度-室 温） =0.46103J/(kg)(3.8910.00242 +153.372 0.0024+3.3723.8910.00242 -1.7722.2110.0024)7.8103kg100 =0.46kJ/(kg)0.6267kg100103 =2.88104kJ 风管系统加热量 Q2=铁的比热容与风管有关的质量（风管平均温度-室温） =0.46103J/(kg)0.992103kg100 =4.56104kJ 太原工业学院毕业设计 20 烘干室内输送链加热量 Q3=铁的比热容输送链质量（烘干室内温度-室温） =0.46103J/(kg)600.20.17.8 103kg100 =4.31105kJ/h 烘干室内空气加热量 Q4=空气的比热容烘干室内空气的质量（室体平均 温度-室温） =1.004103J/(kg)3.3723.89113 11.691100 =2105kJ/h 排出空气加热量 Q5=空气的比热容升温时排出空气质量（烘干室内温度- 室温） =1.004103J/(kg)3.3723.8911311.691 100 =2105kJ/h 升温时所需要的总热量 QH=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 =（2.88104+4.56104+4.31105 +2 105 +2105）kJ/h =9.054105kJ/h 升温时间在冬天和夏季期间有较大的不同，因此有必要随季节变动烘干室的启 动（点火）时刻。 太原工业学院毕业设计 21 （2）生产运行时的热量 涂物加热量 Qa=铁的比热容每小时被涂物的质量（烘干室内温度-室温） =0.46103J/(kg)4.6 挂/h2495kg100 =5.28105kJ/h 挂具加热量 Qb=铁的比热容每小时通过的挂具质量（烘干室内温度-室温） =0.46103J/(kg)4.6 挂/h635kg100 =1.34105kJ/h 涂料蒸发的加热量 Qc=溶剂蒸发量 =4.2103J/(kg)4.6 挂/h1kg100 =0.1932104kJ/h 烘干室实体散热量 Qd=实体面积散热系数（风管外壁温度-室温） =（1.3727.01+7.011.891+1.3721.891）2 0.8100 =0.41104kJ/h 风管散热量 Qe=风管面积散热系数（风管外壁温度-室温） 排气的热损失量 Qf=空气的比热容每小时排放的空气质量（烘干室内温 度-室温） 烘干室出入的热损失量 Qg=空气的比热容平均风速开口部面积（烘干 室内温度-室温） 太原工业学院毕业设计 22 生产运行时所需要的总能量 QR=Qa+Qb+Qc+Qd+Qe+Qf+Qg =（5.28105 +1.34105 +0.1932 104 +0.41104）kJ