转筒干燥器的总体与结构设计（有全套图纸） .pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 转筒干燥器的总体与结构设计转筒干燥器的总体与结构设计 摘要 在化学生产中 有些原料 半成品或成品含有或多或少的水分或其他溶剂 为了满足使用的要求 常采用干燥的方法将这些水分或溶剂除去 而干燥的方法和 设备是多种多样的 回转干燥器是一种常见的干燥设备 它适合于颗粒状 湿物料的干燥 如纯碱 硝铵 和各种盐类等 回转干燥器能使物料在滚桶内翻动 抛撒 与热空气或烟道 气充分接触 干燥速度快 生产力较高 因此广泛应用于化工 食品等工业生产中 设计的主体部件是 1000 8000mm 规格的转筒部分 筒的转动依靠齿轮带动 筒 的重量主要由两个托轮支撑 而托轮则由两个轴承支撑 抄板翻动物料 该设备生产能力大 结构简单 但是效率较低 关键词 回转托轮齿轮轴承抄板 指导老师签字 指导老师签字 本科毕业设计 论文 通过答辩 rotary dryer with the structuraldesign of the overall abstract in the processing of the chemistry industry some materials semi finished produces or finished produces contain more or less imprecision or other solvents in order to satisfy the use requests we need rid them by drying technical and the methods of drying and equipments are varied the drying machine of turning around cylinder is an old usual equipment it is fit to dry the wet materials such as sulphur all kinds of salts etc it can make the materials turning over throwing or scattering and contact with the hot air amply it s drying speed is faster and the manufacture ability is also very good so it applies to the processing of the chemistry foodstuff etc widely theassignmentofthedesignistheturningaroundsectionofserial 1000 8000mm the turning of tubeshaped object depends on the gears the weight is sustained with two supporting wheels the supporting wheels is sustained with two bearing the funtion of lifting of board is to turn over the matters the manufacture ability of this equipment is larger and the structure is simple but the efficiency is very lower keywordkeywords s turning around supporting wheels the gears bearing lifting board 本科毕业设计 论文 通过答辩 signaturesignature ofof supervisor supervisor 目目录录 1引言 1 2概述 2 2 1 干燥的目的 2 2 2 干燥器的选用基准 2 2 3 转筒干燥器的主要组成及作用 3 2 4 转筒干燥器的工作原理 4 2 5 转筒干燥器的特点 4 2 6 转筒干燥器的分类及适用范围 5 3转筒的结构部分 7 3 1 筒体 7 3 2 滚圈 10 3 3 托轮 12 3 4 抄板 13 3 5 电机的选择 14 3 6 减速机的选择 16 3 7 联轴器的选择 17 3 8 轴的校核 18 3 9 轴承的校核 22 3 10 齿轮的校核 23 3 11 转筒的密封 29 4转筒的安装 调整和运转 30 5 结论 31 参考文献 32 致谢 33 附录 34 本科毕业设计 论文 通过答辩 1 转筒干燥器的总体与结构设计转筒干燥器的总体与结构设计 1 1 引言引言 干燥的操作几乎涉及到国民经济的所有部门 广泛用于生产和生活之中 所谓 干燥 一般是指从固体材料中使液体 主要是水份 挥发和分离的操作 也包括从液 体或泥浆状的物料中蒸发除去水分 以达到固体中失去水分的操作 其目的是除去某 些原料 半成品以及成品中的水分或溶剂 以便于加工 使用 运输 储藏等 干燥是消耗大量热量的操作 在严格要求节省能源的今天 干燥所使用的热源 若能把利用废气及剩余蒸汽等廉价的热源作为方向 对于干燥机本身来说 即使热效 率降低 但对整体而言 还是经济的 另外 在进入干燥工序之前的前处理工序 能 采用降低水分的方法是经济的 对于干燥操作来说 干燥器的选择是非常困难而复杂的问题 因被干燥物料的特 性 供热的 方法和物料 干燥介质系统的流体动力学等必须全部考虑 由于被干 燥物料的种类繁多 要求各异 决定了不可能有一个万能的干燥器 只能选用最佳的 干燥方法和干燥器形式 转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体 湿物料从左端上部加入 经过 圆筒内部时 与通过筒内的热风或加热壁面进行有效的接触而被干燥 干燥后的产品 从右端下部收集 在干燥过程中 物料借助于圆筒的缓慢转动 在重力的作用下从较 高的一端向较低的一端移动 筒体内壁上装有顺向抄板 或类似的装置 它不断地 把物料抛起又洒下 使物料的热接触面表面增加 以提高干燥速率并促进物料向前移 动 干燥过程中所用的热载体一般为空气 烟道气或水蒸气等 如果热载体 如热空 气 烟道气 直接与物料接触 则经过干燥后 通常用旋风除尘器将气体中所夹带的 细粒物料捕集下来 非空气则经旋风除尘器后放空 转筒干燥器是最古老的干燥设备 之一 但由于经济实用工作量大 效率较高 目前仍被广泛使用于冶金 建材 化工 等领域 本科毕业设计 论文 通过答辩 2 2 2 概述概述 2 12 1 干燥的目的干燥的目的 干燥的操作几乎涉及到国民经济的所有部门 广泛用于生产和生活之中 所谓干燥 一般是指从固体材料中使液体 主要是水分 挥发和分离的操作 也 包括从液体或泥浆状的物料中蒸发除去水分 以达到固体中失去水分的操作 其目的 是除去某些原料 半成品以及成品中的水分或溶剂 以便于加工 使用 运输 储藏 等 干燥是消耗大量热量的操作 在严格要求节省能源的今天 干燥所使用的热源 若能把利用废气及剩余蒸气等廉价的热源作为方向 对于干燥机本身来说 即使热效 率降低 但对整体而言 还是经济的 另外 在进入干燥工序之前的前处理工序 能采用降低水分的方法是经济的 2 12 1 干燥机的选用基准干燥机的选用基准 对于干燥操作来说 干燥器的选择是非常困难而复杂的问题 因被干燥物料的特 性 供热的方法和物料 干燥介质系统的流体动力学等必须全部考虑 由于被干燥物 料的种类繁多 要求各异 决定了不可能有一个万能的干燥器 只能选用最佳的干燥 方法和干燥器型式 在选择干燥器型式时 要考虑下列因素 1 被干燥物料的性质 a 湿物料的物理特性 b 干物料的物理特性 c 腐蚀性 d 毒性 e 可燃性 f 粒子大小 g 磨损性 2 物料的干燥特性 a 湿分的类型 b 初始和最终湿含量 c 允许的最高干燥温度 本科毕业设计 论文 通过答辩 3 d 产品的粒度分布 e 产品的色 光泽 味等 3 回收问题 a 粉尘回收 b 溶剂回收 4 用户安装地点的可行性问题 a 空间是否能布置此干燥系统 b 可用的加热空气的能源类型及电能 c 排放的粉尘条件 d 噪音 e 干燥前后的衔接工序 本次设计的题目是转筒干燥器 所以以下介绍转筒干燥器 2 32 3 转筒干燥器的主要组成及作用转筒干燥器的主要组成及作用 转筒干燥器主要有以下主要部分组成 筒体是一主要部分 其外廓尺寸决定于反 应或操作所需要的空间 筒内是空的或装有抄板 也有装着链子的 以达到增加传热 和粉碎物料的目的 筒上装有滚圈 筒体及筒中所装物料的重量 通过滚圈而传给支座的托轮 支座 装有防止筒体作轴向窜动的装置 靠近托轮一挡轮座的筒体上 装有齿圈 以带动筒 体回转 装在减速箱轴上的齿轮与此齿圈相连 减速箱和电动机构成一传动机构 在转筒的物料端 装有一个小室 为卸出物料及传入或引入引出气体而用 筒的 出料端用密封装置 迷宫或端面式的密封 加以密封 在筒的一端设有卸料装置 用以加卸出被处理的固体物料 被处理的物料与气流在转筒内即可以并流 也可以逆流 如果由于过程或反应的 进行必须加热 则此热量可由气体直接供给 也可由筒壁传入 可由于筒内被处理物 料所放出的反应热 也可由在筒内直接烧燃料供给 气体加热的方法及其最高温度决 定于被处理固体物料的性质及是否允许被弄脏等多种因素 从制造方便 机械强度大及材料消耗少等方面考虑 转筒通常做成圆形截面 但 是小的转筒 也有做成六边形或多边形的 甚至有的将两端做成锥形的 圆筒的外廓尺寸决定于所需的生产能力 物料在筒内所停留的时间以及通过圆筒的气 本科毕业设计 论文 通过答辩 4 体的最大允许速度 2 42 4 转筒干燥器的工作原理转筒干燥器的工作原理 转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体 湿物料从左端上部加入 经过 圆筒内部时 与通过筒内的热风或加热壁面进行有效的接触而被干燥 干燥后的产品 从右端下部收集 在干燥过程中 物料借助于圆筒的缓慢转动 在重力的作用下从较 高的一端向较低的一端移动 筒体内壁上装有顺向抄板 或类似的装置 它不断地 把物料抛起又洒下 使物料的热接触面表面增加 以提高干燥速率并促使物料向前移 动 干燥过程中所用的热载体一般为空气 烟道气或水蒸气等 如果热载体 如热空 气 烟道气 直接与物料接触 则经过干燥后 通常用旋风除尘器将气体中所夹带的 细粒物料捕集下来 非空气则经旋风除尘器后放空 转筒干燥器是最古老的干燥设备 之一 但由于经济实用工作量大 效率较高 目前仍被广泛使用于冶金 建材 化工 等领域 2 52 5 转筒干燥器的特点转筒干燥器的特点 转筒干燥器与其他干燥设备相比 具有如下优点 1 生产能力大 可连续工作 2 结构简单 操作方便 3 故障少 维修费用低 4 适用范围广 可以用它干燥颗粒状物料 对于那些附着性大的物料也很有利 5 操作弹性大 生产上允许产品的产量有较大的波动范围 不致影响产品的质量 6 清扫容易 该干燥器的缺点是 1 设备庞大 一次性投资多 2 安装 拆卸困难 3 热容量系数小 热效率低 但蒸汽管式转筒干燥器热效率高 4 物料在干燥器内停留时间长 且物料颗粒之间的停留时间差异较大 因此不适合于 对温度有严格要求的物料 本科毕业设计 论文 通过答辩 5 2 62 6 转筒干燥器的分类及适用范围转筒干燥器的分类及适用范围 2 6 1 直接加热式直接加热式 1 常规直接加热转筒干燥器 该干燥设备中被干燥的物料与热风直接接触 以对流传热的方式进行干燥 按热 风与物料之间的流动方向又分为并流式和逆流式 在并流式中热风与物料移动方向相 同 入口处温度较高的热风与湿含量较高的物料接触 因物料温度处于表面汽化阶段 故产品温度仍然大致保持湿球温度 出口侧的物料虽然温度在升高 但此时的热风温 度已经降低 故产品的温度升高不会太大 因此选用较高的热风入口温度 不会影响 产品的质量 这对于那些热敏性物料的干燥包括那些含有易挥发物料的干燥是很适宜 的 对于耐高温的物料 采用逆流干燥 热利用率高 干燥器的空气出口温度在并流 式中一般应高于物料出口温度的 10 20 在逆流式中 如没有明确规定 一般 采用 100 作为出口的温度较为合理 常规直接加热转筒干燥器的筒体直径一般为 0 4 3m 筒体长度与筒体直径之 比一般为 4 10 干燥器的圆周速度为 0 4 0 6m s 空气速度在 1 5 2 5m s 范围内 2 叶片式穿流转筒干燥器 按照热风的吹入方式将叶片式穿流转筒干燥器分为端面吹入型和侧面吹入型两 种 上图是端面吹入型的简图 其筒体水平安装 沿筒体内壁圆周方向等距离装有许 多从端面入口侧向出口侧倾斜叶片 百叶窗 热风从端部进入转筒底部 仅从下部 有料层的部分叶片间隙吹入筒内 因此能有效地保证干燥在热风与物料的充分接触下 进行 不会出现短路现象 物料在倾斜的叶片和筒体的回转作用下 由入口侧向出口 侧移动 其滞留时间可用出口调节隔板调节 侧面吹入型与端面吹入型不同的是筒体 略带倾斜安装 大部分热风从开有许多小孔的筒体外吹入筒内 其方向与筒内物料的 移动方向成直角 再穿过三角形叶片的百叶窗孔进入料层 在回转筒体内壁四周装有 箱形壳体 并沿回转筒体长度方向分成 3 4 个独立的室 每个室都有独立的鼓风 机 空气加热器以及进气口和排气口 热风温度以及循环风量 排气量均能自行调节 这种类型的干燥器体积传热系数大 约为 349 1745w m 干燥时间短 约为 10 30min 物料的填充率较大 约为 20 30 装置容积相对较小 料层阻 本科毕业设计 论文 通过答辩 6 力为 98 588pa 通道风速一般为 0 5 1 5m s 筒体的转速为常规直接加热转筒 干燥器的 1 2 左右 使用的热风温度为 100 300 在工业上常采用这种干燥器干 燥粒状 块状或片状物料 例如焦炭 压扁干豆 砂糖等忌破坏的物料 此外 像塑 料粒一类必须干燥到很低水分的物料以及像十片 低浆渣等密度小的物料 都可以用 它来干燥 3 通气管式转筒干燥器 该干燥器的设计和安装与常规式相同 不同的是筒内设有安装抄板 物料自进口 端向出口端移动的过程中 始终处于转筒的底部的空间中 形成一个稳定的料层 因 而减少了尘土的飞扬 热空气从端部进入不随筒体转动的中心管后 高速地从埋在料 层中的粉质管小孔中喷出 与物料强烈接触 通气管式干燥器的体积传热系数约是常 规式的两倍 转筒的圆周速度约为常规式的 1 2 在相同的生产能力下 干燥筒体的 长度仅是常规式的 1 2 因此大大降低了设备的费用 2 6 2 间接加热转筒干燥器间接加热转筒干燥器 1 常规间接加热转筒干燥器 该干燥器筒体砌在炉内 用烟道气加热外壳 筒内设置一个同心圆筒 烟道气进 入外壳和炉壁之间的环状空间后 穿过连接管进入干燥筒内的中心管 常规直接加热 转筒干燥器特别适用于干燥那些降速干燥阶段较长的物料 因为它可以在相当稳定的 干燥温度下 使物料有足够的停留时间 同时可以借助转筒的回转作用 有效的防止 物料的结块 该干燥器适用于干燥热敏性物料 但不适用于粘性大 特别易结块的物 料 2 蒸汽管间接加热转筒干燥器 在干燥筒内以同心圆方式排列 1 3 圈加热管 其一端安装在干燥器出口处集 管箱的排水分离室上 另一端用可以热膨胀的结构安装在通气头的管板上 物料在干 燥器内受到加热管的开举和搅拌作用而被干燥 并借助干燥器的倾斜度从较高一段向 较低一端移动 从设在端部的排料斗排出 该干燥器具有常规间接加热转筒干燥器的 所有优点 它的单位容积干燥能力是常规直接加热式的 3 倍左右 热效率高达 80 90 物料的填充率为 0 1 0 2 2 6 3 复式加热转筒干燥器复式加热转筒干燥器 该干燥器主要由转筒和中央内管组成 热风进入内筒 由物料出口端折入外筒后 本科毕业设计 论文 通过答辩 7 由原料供给端排出 物料则沿着外壳壁和中央内壁的环状空间移动 所需的热量 一 部分由热空气经过内筒传热壁面 以热传导的方式传给物料 另一部分通过热风与物 料在外壳壁与中央内筒的环状空间中逆流接触 以对流传热的方式传给物料 该结构 的优点是 热风先通过内筒 可以把夹带的粉尘沉降下来 同时减少了对与周围环境 的热损失 提高了热量的有效利用率 3转筒的结构部分转筒的结构部分 设计规格为 1000 8000mm 并以 caco3 为例校核 则物料的重要尺寸如下 s 阴 2 s 扇 s 2 1 2 2 r 1 2 1 2 3 4 2 1 2 2 0 5 3 3 16 0 04516 2 m v s 阴 l 0 04516 8 0 36 3 m 1 m v 2 6 3 10 0 36 939 kg gm mg 939 9 8 9202 n 3 13 1 筒筒 体体 筒体是干燥器的主体 筒体直径和长度由工艺条件决定 它的大小反映了干燥器 生产能力的大小 筒体的材料一般为碳钢 不锈钢等 对于高温干燥的场合 常用耐 火材料作为衬里 对于腐蚀性物料 可选用不锈钢或以碳钢为基本 用耐腐蚀性非金 属材料作衬里 筒体的载荷主要是筒体自重 衬里重量以及物料重量 本设计采用碳钢为筒体 无衬里 通体外由现场配置保温层 壁厚的确定 根据转筒直径 d 按经验公式计算 本科毕业设计 论文 通过答辩 8 0 007 0 01 1000 7 10mm 取其转筒壁厚为 10mm 按环形截面梁的容许弯曲应力作强度校核 转筒可以视为自由放置在两个支撑上的长度为 l 的梁 并且均匀地承受有转筒的重量 g 和装填物料的重量 gm 产生的载荷 q q m gg l 而筒体重量 g g 有 m v 7 8 3 10 3 14 2 0 51 2 0 5 8 1979 kg 补充其它附件的影响 取 m 为2260 kg 故物料和筒体的质量 m 1 m 3200 kg g gm 3200 9 8 31360 n 0 03136 mn q g gm l 3920 n m 当支撑点之间的距离 0 l 4 68时 在支撑点间梁最危险截面处所保障的最小弯曲 力矩为 822 2 0 l q l l q m 2 3920 84 688 3920 228 5331 2 n m 0 005 mn m 为了提高物料的重心到一定的高度所必需的传动装置的扭转力矩也传到转筒上 扭矩 为 本科毕业设计 论文 通过答辩 9 n n m kp 9549 mn 14000 22 5 5 7 9549 mwn 014 0 式中 n kw n r min 计算力矩mp mn m 为 22 22 0 350 65 0 350 0050 650 0050 014 0 0145 mpmmmkp mnm 转筒环形截面的阻力矩为 0 9 8 0 9 8 1 d d 3 4 1 3 2 d w 3 4 3 14 1 1 0 98 32 0 076 转筒的强度条件有 mp w 容许应力建议为 包括可能的温度应力 安装误差及其它 对无衬里的转筒取 5 10mn 2 m 范围内 对于带衬里的转筒取 20mn 2 m 以下 mp w 0 01145 0 0076 1 50 mn 2 m 本科毕业设计 论文 通过答辩 10 结果位于允许的范围之内 所以可行 挠度校核 对于正常操作允许在 1m 长度上的挠曲量 f 不大于 1 3mm 即 f 0 0003 0l 0 0003 4 68 1 4 3 10 m 平均分布载荷的挠曲量为 f 5q 4 0 l 384ei e 为转筒材料的弹性系数 为 1 9 5 10mn 2 m i 为环形截面的轴向惯性矩 4 4 1 64 d i 4 4 1 64 114 3 0 004 4 m f 4 5 5 0 00392 4 68 384 1 9 100 004 43 0 3 101 4 10mm 满足转筒的刚度条件 3 23 2 滚滚圈圈 滚圈是用来将转筒及其内部装填物料重量的压力传递到托轮上 滚圈的断面有矩 形或正方形或空心的箱 滚圈是一个圆环 一般用优质钢制造 以保证其耐久性 但 其更换费事 把滚圈固定在筒体上有几种方法 一种是把滚圈热套在煅成的筒颈上 此颈是铆 本科毕业设计 论文 通过答辩 11 接或焊接在转筒上的 另外一种是将滚圈用螺栓联接转筒的加强环上 该结构使用活 套式滚圈 滚圈套在铸铁的或钢的鞍座上 鞍座的一侧有凸边 为防止滚圈的轴向移 动 将凸边轮流排在滚圈的两侧 鞍座下垫有调节和加强作用的垫片 选择调节垫片 的厚度 使转筒与滚圈达成同心 如图 3 1 图 3 1滚圈固定方式 1 鞍座 2 滚圈 3 螺栓 4 垫片 5 加强圈 6 筒体 该结构的优点是可以更换损坏的滚圈 缺点是必须考虑到热膨胀的间隙问题 使 该结构常出现轧滚的现象 滚圈的宽度为 b k r q 式中 k q 1 0 2 4mn m根据运转经验 为滚圈和托轮的接触面单位长度上的 容许载荷 r 托轮的反作用力 mn 为校核该尺寸 取转筒倾斜 3 5 r r cos 2cos 2 m gg z 3 5 60 z 2 r r 6 32009 810 cos3 5 22cos30 本科毕业设计 论文 通过答辩 12 0 0157mn 取k q 1 0 b r q 0 0157 1 0 0 0157m 15 7mm 滚圈的宽度应该大于 15 7mm 取 b 80mm 取其外径为 d 1373mm 内径为d 1120mm 3 33 3 托托轮轮 支座的托轮 承受着全部回转部分的重量 托轮轴承的安装 要保证托轮既能沿 直线垂直于转筒的轴线的方向移动 又能绕垂直的回转轴转动 托轮的宽度应比滚圈的宽度大 20 30mm 而托轮的直径取其滚圈外径的 1 3 1 4 据此 取托轮的宽为 100 mm 托轮的直径为 392mm 制造托轮用的材料 其强度应该比滚圈差些 滚圈和托轮接触处挤压强度的条件满足如下条件 ci t t c rr rr e b r 0418 0 5 0 0157 1 9 100 686 0 196 0 0418 0 08 0 686 0 196 c 22 500 300 44 21mmnmmn 满足挤压接触强度的条件 沿倾斜安装的转筒轴作用力 qg sin 故应该设有一种装置来阻挡筒的轴向 窜动 由于该设计较为轻型 斜度较小约为 2 3 故采用具有凸缘的托轮装置来 本科毕业设计 论文 通过答辩 13 阻挡转筒的轴向剧烈的窜动 允许有一定量的移动 托轮安装时 有凸缘的一侧面成 对的装在转筒的两端 如果较为重大的转筒 则应该在筒的靠近齿圈的一端装有挡轮 装置 该挡轮成对安装在滚圈的两侧 安装时使其与侧面上滚圈的侧面相接触 该挡 轮有两种形式 球面挡轮和锥面挡轮 轻型的转筒可用球面挡轮 它不需要很精确的安装 但它所能承受的力比锥面挡 轮小得多 锥面挡轮应装得使它沿滚圈滚动而没有滑动 3 43 4抄抄板板 抄板是转筒干燥器的重要部件 它的作用是将物料抄起来并逐渐洒向热气流中 以加强物料与热气流的热质交流 促进干燥过程的进行 另外 抄板可协助将物料自 圆筒的一端移动到另一端 抄板的型式及数量选择的正确与否直接影响热效率和干燥 的强度 抄板数量的确定 据经验n 6 14 d 由 d 1m 所以n 6 10 根据情况选择 n 8 抄板的高度一般为筒体内径的 1 8 1 12 所以 取抄板的高度为 h 122mm 抄板的角度要考虑物料的休止角和附着性等情况 因为没有特殊的要求 所以选 定的型式如图 3 2 图 3 2 抄板 另外 工业上常用的抄板布置形式有如下几种 升举式抄板 这种抄板在工业上应用十分广泛 主要是用于大块物料和易粘结的物料 优点是 本科毕业设计 论文 通过答辩 14 这种结构干燥器容易清洗 但转筒的填充率较低 大约在 0 1 0 2 之间 均布式抄板 该抄板与升举式抄板相比 它能保证物料更均匀地分布在转筒的全部横截面上 对于粉状物料或带有一定粉块的物料 用这种抄板比较适宜 工业上常在间接加热转 筒干燥器中设置这种抄板 多适用于煤粉 磷酸氢钙 轻质碳酸钙和粉状石墨等物料 扇形抄板 该抄板由升举式抄板构成的互不相通的扇形扇式结构 物料沿着各种曲折的通道 逐渐下降 与热气流进行充分接触而干燥 适用于块状 易脆和密度大的物料 蜂巢式抄板 物料被分散在各个小格子中 从而降低了物料落下的高度 减少了干燥过程中产 生的粉尘量 因此 它适用于易生粉尘的细碎物料 填充率较高 一般可达到 0 15 0 25 根据以上结构的分析 并考虑到经济性等的要求 本设计所采用的是开举式抄板 3 53 5 电机的选择电机的选择 转筒干燥器的传动功率可用佐野公式计算 该公式将转动所需的总功率分为四部 分 圆筒内颗粒运动所需功率 圆筒旋转所需功率 克服圆筒支撑部分的摩擦所消耗 的功率 以及传动功率的功率损失 圆筒内颗粒运动所需功率 p1 kw p p1 s 332 p12 9 8 10 d l n c sinc dn 24723 333 2 5130cos11061 945sin30sin1057 4 2 5102681108 9 p1 0 87 kw 其中 为粉粒体的休止角 c1 为充满度系数 c1 4 57 3 10 sin c2 为充满度系数 c2 34 9 61 101 cos 为筒体中心与粉粒体层之间形成的夹 角 n 为筒体转速 r min 筒体旋转所需功率 p2 kw p p2 8222 1 37 10 tm m d n 8222 1 37 1022001 015 2 本科毕业设计 论文 通过答辩 15 1 83 kw 其中 t m 为圆筒质量 包括附属物 这里用的是估计值 kg m d 为圆筒的平 均直径 m 圆筒支撑部分的摩擦消耗的功率 p3 kw p p3 3 cos 0 51 10 cos db ttm rz rd d n mq d 3 0 075cos3 5 0 51 101 3725 232000 018 0 392cos30 0 046 kw 其中 d r 为圆筒的倾斜角 这里取 3 5 z 为滚圈与托轮之间的接触角 取 z 30 为轴承的摩擦系数 油为 0 018 脂为 0 06 t d 为滚圈直径 m m q 为物料重 kg b d 为托轮轴直径 m r d 为托轮直径 m 总功率为 p p1 p2 p3 p4 p4 为减速机和传动装置的功率损失 kw 取 p4 损失为 20 30 p1 p2 p3 2 746 kw p 2 746 1 30 3 92 kw 由于考虑到其他物料的因素 则取其电动机的功率为 7 5kw 查表选用 y160m 6 型的电动机 p 7 5 kw n 970 r min 此种电动机的主要性能及结构特点是效率高 耗电少 性能好 噪音底 震动小 体积小 重量轻 运行可靠 维修方便 为 b 级绝缘 结构为全封闭 自扇冷式 能防止灰尘 铁屑 杂物侵入电机内部 冷却方式为 ic0141 3 63 6减速机的选择减速机的选择 求计算功率求计算功率 1 c p 设定减速机的载荷性质属于 中等冲击 由表 18 1 29 得 取工况系数 a k1 本科毕业设计 论文 通过答辩 16 1 1 pkp ac 5 71 7 5kw 求折算功率求折算功率 c p 由实用转速 1 970 minnr 接近于公称转速 1 1000 minnr 表 故 由公式得 折算功率为 c p 1 11000 7 57 73 1970 c n pkw n 初选减速机规格初选减速机规格 由所需要求条件初选 i 31 5 其公称功率 1 17pkw 表 过载能力校核过载能力校核 由公式 所选减速器的许用尖峰负荷为 max1 1 81 81730 6ppkw 表 而使用的最大尖峰负荷为 max1max 215 46 c ppp 合用 热功率的校核热功率的校核 由已知条件 查表 18 1 28 无冷却措施 户外露天 zsy160 的许用热功 率分别为 1 46 g pkw 1 90 g pkw 由表 18 1 31 知环境温度系数 1 0 9f 负荷系数 2 1f 所选减速器在实用转速为 1 970 minnr 时的相应公称输入功率为 11 1 970 109 7 1000 n ppkw n 表 表 由 11 7 5 0 77 9 7 pp 查表 18 1 31 知 取功率利用系数 3 1 25f 本科毕业设计 论文 通过答辩 17 该使用场合下的计算热功率为 1 123 1 1 0 9 1 25 7 58 5 tg pf f f pkwp 满足要求 另外 选用此规格时 多从与筒体安装时的尺寸关系出发选用此规格 3 73 7 联轴器的选择联轴器的选择 联轴器的计算转矩联轴器的计算转矩 c t 9550 c kp tkt n 按类工作选择工况系数 k 1 5 mntc 76 110 90 5 75 1 9550 由表 22 5 37 初选 hl3 型弹性柱销联轴器 630 n tn m cn tt 由联轴器的工作转速由联轴器的工作转速 n 970r min 而许用转速 5000 minnr n 110 76n m 从动 22222 1 4 p td h lb 3 1 42 8 70 12 55 10 4 267 96 nm 110 76n m 由以上计算可知 两半轴的键连接强度足够 据以上分析 另外由于高速运转 所以要求轴的对中度很高 故采用弹性柱联轴器 据此选用 此联轴器结构简单 制造容易 更换方便 不需经常维护 有一定的补偿性 能和缓冲性能 弹性件的耐磨性高 寿命较长 适用于平稳或有轻微冲击载荷 起动 频繁 对补偿性能要求不高 而需要有较长使用期及工作时可能发生较大轴向窜动的 两轴联接 3 83 8轴的校核轴的校核 取转筒倾斜 3 5 轴与转筒的轴线平行 1 1 轴的转速轴的转速 5 2 d n d 1373 5 2 392 18 2 r min 转矩转矩 t t 本科毕业设计 论文 通过答辩 19 t 6 9 55 10 p n 6 7 5 9 55 10 4 18 2 0 98 6 10 n mm 轴的圆周轴的圆周 2 t t f d 6 2 0 98 10 5000 392 n 支撑的径向力支撑的径向力 r f g 3200 9 8 31360 n r f cos3 5cos30 2 g 31360 cos3 5cos30 2 13552 n 轴向力轴向力 a f a f g sin 3 5 31360 sin3 5 1914 n 2 2 求支座反力求支座反力 水平面内的支座反力水平面内的支座反力 据 0 b m 得 212 0 taz f lrll 21 2 ll lf r t az 本科毕业设计 论文 通过答辩 20 165 50002578 320 n bztaz rfr 5000 2578 2422n 铅直面内的支撑力铅直面内的支撑力 据0 b m 得 212 0 raya flrllf r 2 12 ra ay flf r r ll 13552 155 1914 196 320 5392 n byray rfr 13552 5392 8160 n 3 3 作弯矩图作弯矩图 水平面内的弯矩图水平面内的弯矩图 在 e 点 1ezaz mrl 2578 165 ez m 425370n mm 在 f 点 115 425370 155 fz m 315597n mm 本科毕业设计 论文 通过答辩 21 ba fe 315597 425370 图 3 3 水平面弯矩 铅直面内弯矩图铅直面内弯矩图 e 点左侧有 1eyay mrl 5392 165 889680 n mm f 点右侧有 2fyby mrl 8160 115 938400n mm 作合成弯矩图作合成弯矩图 e 点左侧有 22 eeyce mmm z m 5252 4 25 10 8 9 10 9 9 5 10 n mm f 点右侧有 22 ffyfz mmm 5252 9 384 10 3 16 10 f m 9 9 5 10 n mm 4 4 由合成弯矩计算轴的直径由合成弯矩计算轴的直径 由合成图可知 e f 段的弯矩最大 所以该轴的危险断面发生在 e f 段 由 a3 钢知查表得 380 ba mp 知 1 35 ba mp e f 段的轴径 本科毕业设计 论文 通过答辩 22 5 3 3 1 9 9 10 0 1 0 1 35 e b m d 65 6 mm 该值小于原设计的轴径 392mm 足够安全 3 93 9 轴承的校核轴承的校核 选用圆锥滚子轴承 30315 计算派生轴向力计算派生轴向力 由以上计算知 r1 7411n r2 6141n 查表知该型轴承 e 0 33 y 1 8 c 146 17 kn 派生轴向力 1 1 7411 2059 22 1 8 r sn y 2 2 6141 1706 22 1 8 r sn y 确定轴承的轴向载荷确定轴承的轴向载荷 13579 sin3 5827 a fn 对于轴承 1 有 2 1706827 a sf 879 2 s 取 2 a 2886 n 计算当量动载荷计算当量动载荷 本科毕业设计 论文 通过答辩 23 由于 1 1 2059 0 28 7411 a e r 查表可知 11 1 0 xy 由于 2 2 2886 0 47 6141 a e r 22 0 40 1 8xy 故 11111 px ry a 1 7411 0 7411 22222 px ry a 0 4 6141 1 8 2886 7651 n 计算轴承的寿命计算轴承的寿命 由 于 21 pp 所 以 轴 承 的 寿 命 按 照 p2 计 算 因 为 6 10 60 t h p f c l nfp 查表知 1 0 t f 1 5 p f 10 3 上式为 106 3 101 0 146170 60 18 21 5 7651 h l 4 4 6 10 h 寿命足够 3 103 10 齿轮的校核齿轮的校核 工作条件 中等冲击 单向运行 每天工作1 班 预期寿命10 年 n 30 79 r min 本科毕业设计 论文 通过答辩 24 p 7 5 kw i 6 选材选材 小齿轮选用 45 号钢 调质处理 齿面硬度为 217 255 hbs 大齿轮选用 zg 310 570 正火处理 齿面硬度为 162 185hbs 应力循环次数为 n 11 60 h nn jl 60 30 79 1 10 300 8 2 8 8 7 10 7 7 1 2 8 8 10 1 5 10 6 n n i 查图 11 14 得 1 1 17 n z 2 1 28 n z 允许有一定点蚀 查图 11 15 得 12 1 0 xx zz 取 min 1 0 h s 由图11 13 b 得 2 lim1 530 h n mm 2 lim2 430 h n mm 计算许用接触应力 11 lim1 1 min 530 1 17 1 0 1 0 h hnx h z z s 620620 a mp 2 lim2 22 min 430 1 28 1 0 1 0 h hnx h zz s 550 4550 4 a mp 由于 1 h 2 h 取 h 2 h 按齿面接触强度确定中心距 按齿面接触强度确定中心距 本科毕业设计 论文 通过答辩 25 小齿轮转矩 1 t 1 t 9 55 6 1 2 10 p n 9 55 6 7 5 10 30 79 2326242 n mm 初取 2 1 2 tt k z 取 0 3 a 由表 11 5 得 188 9 ea zmp 由图 11 7 得 2 5 h z 又6i 计算中心距 a 2 1 3 1 2 he t ah z z zkt a 6 1 2 3 1 2 2326242 2 5 188 9 2 0 3 6550 4 580 mm 考虑到转筒的安装尺寸及其安装减速机的尺寸要求 及增加保温层的需要取 a 876mm 估算模数m 0 007 0 02 a 0 007 0 02 876 6 132 17 52 取标准模数m 12 mm 齿数 1 22 876 20 86 1 12 6 1 a z m 21 20 86 6125 1zz 取 1 21z 2 125z i i 125 5 95 21 本科毕业设计 论文 通过答辩 26 分度圆的直径 11 12 21252dmzmm 22 12 1251500dmzmm 1 1 33 3 14252 30 79 60 1060 10 d n v 0 4m s 由表 11 6 选齿轮的精度等级为 8 级 验算齿面的接触疲劳强度验算齿面的接触疲劳强度 由电动机驱动 中等冲击 由表 11 3 取 1 0 a k 由图 11 2 a 按 8 级精度 0 4 vm s 查表取 1 01 v k 齿宽b 4a 0 3 876 262 8mm 圆整取b 265 mm 由图 11 3 a 按 1 265 1 05 252 b d 悬挂布置 1 08k 由表 11 4 1 1k av kk k k k 1 0 1 01 1 25 1 1 1 38875 由图 11 4 得 1 0 0415 210 8715 2 0 008 1251 12 1 8715 由图 11 6 得0 85e 本科毕业设计 论文 通过答辩 27 齿面接触应力 12 2 1 1 bd kt eee ehh 95 5 195 5 252262 103 238875 12 85 09 1885 2 2 6 h 271 3m a p 安全 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度 按 1 21z 2 125z 由图 11 10 得 1 2 8 f y 2 2 18 f y 由图 11 11 得 1 1 56 s y 2 1 82 s y 由图 11 12 得 0 63y 由图 11 16 b 得 lim1 290 fa mp lim2 152 fa mp 由图 11 17 得 12 1 0 nn yy 由图 11 18 得 12 1 0 xx yy 取2 0 st y min 1 4 f s 计算许用弯曲应力 lim1 111 min fst fnx f y y y s 290 2 1 0 1 0 1 4 414 m a p lim2 222 min fst fnx f y y y s 本科毕业设计 论文 通过答辩 28 152 2 1 0 1 0 1 4 217 m a p 计算齿根的弯曲应力 12 1 1 1 2 ffs kt y yy bd m 6 3 2 1 38875 2 3 10 2 8 1 56 0 6 262 252 12 22 622 6 1 af mp 22 11 21 fs ff fs yy y y 2 18 1 82 22 6 2 8 1 56 20 5 2 af mp 安全 齿轮的主要几何参数齿轮的主要几何参数 1 21z 2 125z 5 95 m m 1212 mmmm 11 12 21252dmzmm 22 12 1251500dmzmm 11 22522 1 0 12276 aa ddh mmm 22 215002 1 0 121524 aa ddh mmm 1 1 2 fa ddhc m 2522 1 25 12222mm 2 2 2 fa ddhc m 本科毕业设计 论文 通过答辩 29 15002 1 25 121470mm 12 876 2 dd amm 齿宽 2 265bbmm 1 35300bbmm 注 本节所用表格选自 机械设计 3 113 11转筒的密封转筒的密封 回转的圆筒的密封是一件重要而且困难的工作 转筒与固定端的密封 可采用三 种方式 密封件间不接触的 密封件在径向接触的以及密封件在轴向接触的 这三类 密封的典型是 迷宫式的 填料式的和端面式的 不可避免的由于筒体的制造不精确 椭圆度和筒的挠曲 筒的几何轴与回转轴的不重合 使筒端在很大的空间内晃动 加 工安装的不精确和筒体外表面加工的粗糙等原因 而导致软填料的急剧损坏 因此 转筒中只采用迷宫式或端面式密封 由于在本次设计中 整个系统是在微负压下操作的 漏气对本系统没有太大的影 响 故采用迷宫式密封 结构形式如图 3 4 所示 图 3 4迷宫式密 封 优点是该装置结构简单 便于加工 制造和安装 与其他的密封方式相比 从机 械性考虑其无泄露问题 无摩擦 不需要润滑 从其适应性考虑不限制介质种类 不 须考虑压力 温度 周速等问题 且抗震动能力强 除此以外 还有对场合无严格要 本科毕业设计 论文 通过答辩 30 求 装配容易 不需要调整 使用寿命长 价格低廉缺和对灰尘杂质的适应性强等特 点 缺点是加工精度要求高 难于装配 间隙过小 机器长周期运转 磨损后使密封 性能大大下降 不能应用于受热伸长量大的转筒 4 4 转筒的安装 调整和运转转筒的安装 调整和运转 转筒安装得不好 就会使其所受应力增加 回转时所消耗的功率增加 并使传动 的齿轮 滚圈及托轮的磨损增加 转筒安装正确的第一个先决条件 就是要使全部托轮座都应该在水平线成一规定 角度的直线上 检查托轮底座板安装得是否正确 需要进行测评工作 转筒的安装工 作完成得好 则当它安装在托轮上以后 应该仍保持其外表的圆筒形以及轴心的直线 性 且在回转时也不失去这些性能 全部托轮都应当承担部分载荷 检查转筒的外形及其安装是否正确 可以在筒内加入物料进行试车 如停车后转 筒还继续转动 则说明转筒的安装正确而且筒体是十分直的 相反的 如果停车后转 筒很快便停下了 则说明筒体弯曲或托轮座调节不正确 在运转时筒体也有可能失去原来的形状 由于筒体的局部过热 检修的错误或由 于托轮的磨损 地基下沉等各种原因而破坏了托轮装置的正确性所致 所以 应该经 常检查 注意转筒工作得是否良好 便于及时调整及消除不良现象 不允许托轮过度 的磨损 筒体由于片面受热或检修时筒体安装不正确而引起变形 可以用沿着筒体轴线拉 紧的金属线而测量该线到筒壁的距离的方法检查出来 筒体过度加热及在热的状态下 突然停车 这是筒体弯曲和下垂的最危险原因 所以筒的加热必须在它已经回转之后 在停车之前 则首先应熄灭火或喷燃管 直到筒体逐渐冷却 才可以停车 调整托轮 不仅要达到使压力平均分配在全部托轮上 而且为了使机器更好的操 作 托轮调节的正确与否 决定着转筒轴向力的大小 该力能引起筒的窜动 对于转 筒 力求所有的托轮轴均装得上转筒轴才行 托轮的单方向的倾斜 可能引起很大的 轴向力 使两边的凸缘破坏 托轮的歪斜 如果是不同方向的 会使滚圈及托轮的磨 损增大 从而增加了功率的消耗 本科