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机械毕业设计全套

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JX03-006@150JLY3809机立窑（加料及窑罩部件）设计,机械毕业设计全套

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1 1.前言 国内外发展的形势 我国立窑水泥发展，经历了三个高峰期，前两个高峰期是在 50 和 60 年代，为两次全国农田水利建设高潮的需要；第三个高峰期是为改革开放后国民经济持续高速发展的需要，由此可证明，立窑水泥为我国国民经济的发展做出过重要的历史贡献，并将继续做贡献。 90 年代初，原国家建材局向全国立窑企业推广应用节能新技术，并在全国各地建立了众多节能改造示范线，使立窑水泥生产水平上了新台阶，进入 21 世纪，立窑生产水平又更上一层，立窑水泥质量进一步稳定、提高，多数企业的熟料 28 天耐压强度都在 50Mpa 以上，有的 能稳定在 54Mpa 以上，现代立窑水泥的质量，能与现代旋窑水泥质量相妣美；能耗进一步降低，现代立窑熟料标准煤耗 120kg/t 熟料，其中有的在 100kg/t 熟料；水泥综合电耗 70kw./t 水泥，其中有的在 100 kw./t 水泥，左右，现代立窑主要的技术经济指标，相当或优于日产 2500（ t/d）带分解炉窑。 原国家建材局给立窑水泥制定“限制、淘汰、改造、提高的八字方针，很符合我国国情，笔者认为应继续贯彻实施。限制不再新建，对质量低劣、能耗高、污染严重的应尽快淘汰（目前这类的已不多），对多数立窑企业应是改造、提 高，使其逐步达到现代立窑水泥的水平。 机立窑水泥的发展方向 现代化立窑 为使机立窑较快的迈向现代化，首先要使产品质量优，其次要大幅度降低能耗、节约资源、能源、保护好环境、实施可持续性发展战略，这既符合国家政策，又能使立窑企业沿着正确的道路发展、壮大。适应水泥生产新时代的 JLY3809 机立窑应运而生 ,许多水泥窑生产厂家及相关辅件生产商瞄准了当前市场 ,全面生产新窑 。 本课题来源于结合生产实际 。为了适应现代立窑水泥生产的需要，设计产量为25t/h的机立窑 加料及窑罩部件设计以及加料装置及窑罩部件相关零部件设计 。 有以下几个技术要求： A.所有结构及其零部件设计后考虑技术性、加工工艺性、经济性，并保证安装、使用经济方便。 B.要保证机立窑的加料装置的运转平稳，节能高产。 在刘平成老师的指导下，首先进行方案论证。通过讨论研究，最终确定采用上、下剖分式窑罩和新型加料系统、以及由电机 减速机 小锥齿轮 大锥齿轮 回转装置 布料器的传动方式。然后根据分析的结果，开始计算轴扭矩以及功率。分析拟定传动装置的运动简图，分配各级传动比，进而进行传动零件的结构进行设计和强度校核。然后对机立窑的窑罩和加料装置进行总体结构设计。 JLY3809机立窑新型加料装置改变了以往加料装置的加料斗和布料器易变形，易腐蚀 ;料球粘在料斗内壁阻碍下料 ;涡轮减速机在高温 ,粉尘以及腐蚀气体条件下工作 ,磨损 ,漏油严重 ; 涡轮减速机箱体内润滑油无法保存，顺轴流出。由于窑罩上部气流温度高，粉尘浓度大，从而造成轴承、涡轮、磨损严重或损坏；涡轮减速机中ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 2 空输出轴与料斗联接的容易腐蚀脱落 ,落入窑内会造成粉磨设备的磨损 ;料斗和溜槽材料浪费 ;三角皮带受高温影响 ,经常需要调整松紧更换等缺陷。新型加料装置采用针线摆轮减速机代替涡轮减速机，彻底解决漏油问题 ,功率不变 ,料斗和溜子的钢板厚度由原来的 12mm改为 8mm,节约材料 ;大圆锥齿轮下有轨道和钢球 ,传动平稳 ,操作方便 ,占地小 ,费用低。本课题新颖实用，在技术上有较大改进，具有较强的竞争力。该加料装置和窑罩将具有很大的市场前景。 nts 3 1501502 总体方案论证 2.1 窑罩的结构和对窑罩技术改进的分析 窑罩有单、双层两种，均由 68mm 厚钢板制成的截锥体，其高度在 23m，沿窑罩周围开有加料口，加料口外装有加料门，机立窑则有观察门。 为了利于采用仪表正确测定机立窑窑面废气成分及温度等参数，应注意各观察门以及料球入窑加料装置与窑罩结合处的密封，尽量减少向窑内漏风，使测定出的各项参数更接近于实际情况。 方案一、上下剖分式 : (1)窑罩在工艺上搞成单层式，且两烟囱高度应以窑罩上平面为准，并配焊 (或浇铸 )上法兰。 (2)以窑门上部约 l00 150mm处横向剖开 (该部分最易锈蚀 )，下部用厚度为15，材料用可焊性较好的 ZG35浇铸而成。上部用厚度为812，材料为 Q235钢板卷制焊接而成，也可用1215的 ZG35 材料浇铸而成。再配焊 (或浇铸 )上若干加强筋，其余所有的工艺及中心几何尺寸不变。 (3)上、下结合处均焊制与烧铸上联接法兰，以利螺栓的连接。为考虑下部铸钢件的受力结构以及有关部位的的安装更换及防尘等因素，法兰外径应大于窑罩外径 5060mm，法兰内径应小于窑罩内径 10 15 mm，在法兰外径的圆周上 (应考虑装拆方便 )每隔 mm左右距离预留 17mm的联接螺栓孔，应均布。 (4)两法兰接合面在安装使用前应用石棉硅藻土或磷酸盐粉等耐火泥材料和泥后涂抹在下面，厚度约 5mm后再将上端放置于上并用 M14的螺栓联接紧固 (主要起封烟尘作用 )。 (5)窑门旋转销等按工艺尺寸在安装好后焊上即可。 方案二、左右剖分式 (1)窑罩在工艺上改成单层式，且两烟囱高度应以窑罩上平面为准，并浇铸上联接法兰。 (2)以窑罩轴心线为准纵向剖开，用下部厚15,上部 厚12材料为 ZG35 浇铸而成。两剖分端面均留止口，且内外止口均应预留 5 lOmm 焊缝间隙。其余所有工艺及几何尺寸基本不变。 (3)为考虑大型薄壁铸钢件在工艺浇铸易出现缩孔，以及砂箱制作较困难等因素，其烟囱还可作成从窑罩衔接处予以剖分或断开。但在每剖分或断面上应浇铸上联接法兰或止口，并每隔 mm留中 l5mm左右螺栓孔，且均布。 (4)在两半窑罩运人现场基本拼合就位后，找正上、下中心位置线再行 两面焊接，不规则部分用气割和砂轮打磨平整。在焊接中考虑因热应力产生窑罩变形，应尽量先采用对角形点焊而后再进行对角形双面焊，直至将两半窑罩拼焊成为一整体零件而止。 (5)窑门旋转销按工艺尺寸在安装好后焊上即可。 ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 4 nts 5 2.2 加料装置的分析 机立窑的加料装置由传动机构、回转加料溜子、升降控制器组成。加料机有单播料器和双播料器两种，双播料器由于结构和生产流程比较复杂，很少在机立窑上使用。 单播料器的倾角可以通过升降钢丝绳进行调整，来改 变撒料点。提高钢丝绳使倾角变小，料球撒向窑边部，降低钢丝绳使倾角增大，料球撒向二肋和中部。电动机可以正反两个方向旋转。当窑内某处湿料层薄时，可以将播料器停车或退出去集中加料。播料器的主轴中心线应与窑中心重合，才能保证撒料均匀。 为防止加料溜子回转时将钢丝绳扭断，应在加料斗上面一段钢丝绳上安装一个防扭器。 在加料装置停在某一点加料时，用关闭电机的方法不易准确控制停点位置。可将加料斗与撒料溜子之间设计成摩擦离合器连接，有的用自行车飞轮改装成为摩擦离合器，使加料溜子可以根据需要，不用关电机，只用铁铲或钩子，就可以 把它挡住停在任何位置地方，抽出铁铲或铁钩，电机继续转动，给窑的烧成操作创造了有利条件。 2.3 传动机构的技术分析论证 传动装置一般为整个加料系统正常稳定运行的关键 。以往采用涡杆涡轮传动 ,传动方式路线方式为 电机 涡轮减速机 轴 回转装置 。这种传动方式下，涡轮、涡杆会严重磨损，导致锥形斗停留在某一点上加料，导致窑内料层厚度不均，发生异常窑况。现在更多的采用锥齿轮传动，也有通过齿轮传动。 常用的减速机有三种型式，圆柱齿轮减速机、行星减速机和摆线针轮减速机。其中采用针线摆轮减速机较合适，而采用行星减速机和圆柱 齿轮减速机常会出现因球盘起动扭矩大，传动系统刚度不足，故障多，有漏油问题。相对而言针线摆轮减速机传动稳定，噪音小，齿面接触稳定，在润滑保养良好的条件下，运转稳定。 另外，对针线摆轮减速机输出轴采用花键联接的，因为这样的孔轴联接是间隙配合，所以传动上存在着诸多缺陷。采用平键联接避免了在与轴安装时的间隙配合，从而导致的在电机突然停机的情况下花键由于承受不了较大的惯性力而失效的问题。在强度达到要求的前提下，平键采用过盈配合能保证扭矩的正常传递。 ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 6 3.JLY3809 机立窑（加料及窑罩部件） 设计 综合 参数计算 3.1 确定立窑的规格与形状 立窑的规格是以窑的有效内径和高度来表示。 3.1.1 窑的有效内径 机械立窑的产量与窑的内径的平方成正比，为简便计算，在工艺设计中，常以窑的单位截面积来计算窑的产量。 经验公式： 21G = 0 .7 8 5 D K(3-1) 式中 :G-机械立窑的产量 ,t/h； D-窑的内径 ,m； 1K-窑的单位 截面积产量 , 2/t m hg ； 25=0.785 23.81K21 2 .2 1 /K t m h g3.1.2 鼓风机选型与鼓风方式 风量 可按下列经验公式计算 : （ 3-2） 式中 :lV-立窑的鼓风量 , 3 / minm ； G -立窑的日产量 , /td； q -熟料的热耗 , /KJ Kg kg ,现在 q 一般在 3000 4200 /KJ Kg kg 左00 /KJ Kg kg 左右 ,这里取 4200 /KJ Kg kg ； 3k-换算系数 ,3 4.18k ； k - 生 产 不 均 衡 系 数 , 对 普 通 立 窑 : k =1.3 : 1.5; 机械立窑 :k =1.15: 1.25。 由于窑身高度一般不超过 10m,所需鼓风压力一般不超过 20: 25kaP， 在确定鼓风机风量时 ,需考虑风量和储备系数 ,其计算式为 12tV V K K（ 3-3） 式中 :V -鼓风机的风量 ( 3 / minm ); tV-入窑的鼓风量 ( 3 / minm ); 1K-漏风系数 ,对普通立窑 : =1.3 1.4 机械立窑 : =1.15 1.25; 2K-储备系数 ,通常取 =1.2 1.3. V =504 1.25 1.3=819 3 / minm 31190tGqVKK32 5 4 2 0 0 2 4 5 0 4 / m i n5000tVmnts 7 验算窑内的气流速度 按式 计算的鼓风量 ,尚需验算窑内的气流速度应在标准风速范围内 ,对普通立窑 ;机械立窑窑内的标准风速为 （ 3-4） 式中 : 0V-窑内的标准风速 ( 32/mNm sg ); tV-不包括漏风在内的入窑鼓风风量 ( 3 / minm ); iD-立窑的有效直径 (m); t -鼓风机进风温度 (C ); p-当地的大气压力 (aP)。 计算的值若不在标准风速范围内 ,机械立窑须在 0V=0.5 0.7 /ms范围内确定一个值后 ,按 （ 3-5） 计算tV的 值 ,然后按 12tV V K K计算其鼓风量值 .因为 0V过大 ,会引起物料停止向下运动 ,使物料飞损增加 ,废气温度升高 ,对煅烧不利 ,若 0V值过小 ,则会降低熟料的产量。 取 0V=0.7 /ms tV=134 3 / minm 12tV V K K= =217.75 3 / minm 鼓风压力 机械立窑的鼓风压力的计算式 : 经验式 (1 2 . 3 2 4 . 7 )PH : 通常 ,立窑取 ( 2 2 . 4 2 3 . 5 ) : ,H为立窑的有效高度 (m)。 2 0 1 . 6 2 1 1 . 5P :ap风机的电机功率 按机械立窑所需的风量与风压 ,根据鼓风机制造厂的合理配套选定鼓风机的电动机 。 它也可以 按下式进行计算确定 : （ 3-6） 式中 :N -鼓风机所需恶毒电机功率 (wK); K-备用系数 ,取 K=1.1: 1.2; p-风机的静压 (aP); Q-风机的容量 ( 3 / minm ); 0 / 6 0 2730 . 7 8 5 2 7 3 1 0 1 3 2 4tiV PV Dt 0/ 6 0 2730 . 7 8 5 2 7 3 1 0 1 3 2 4tiV PV 0 . 7 ( 2 7 3 ) 1 0 1 3 2 4 6 0273it P 625 vmKpQN ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 8 ( 0 . 2 1 1 . 6 5 )1000pHimQVG(1 0 0 ) 1 . 9 9 7cc cIV I v-风机的容积效率 ,一般取v=75%; m- 风机的机械传动效率 ,一般取m=90%。 按计算的功率 N 值 ,查电动机手册选定鼓风机的电机 。 3.2 立窑的废气量与烟囱计算 立窑的废气量由煤的燃烧废气、生料分解的2CO和料球蒸发、脱水的水气等组成 ,进入烟囱需处理的废气量尚需包括自由进入烟囱的漏气量 。 3.2.1 出窑面的废气量 g i c wV V V V （ 3-7） 式中 :gV-出窑面的废气量 ( 3 /Nm kg ck ); iV-煤的 燃烧废气量 ( 3 /Nm kg ck ); cV-生料分解生成的废气量 ( 3 /Nm kg ck ); wV-料球水分蒸发生成的废气量 ( 3 /Nm kg ck )。 煤的燃烧废气量 （ 3-8） 式中 : pHQ-煤的低热值 ( /KJ kg 煤 ); mG-熟料煤耗 ( /K g kg ck煤 )。 ( 0 . 2 1 5 1 . 6 5 ) 8 5 0fV 32295m 生料分解生成的废气量 （ 3-9） 式中cI-生料烧失量 ,%； 1.997-标准状态下2CO气体的重量 , / minKg ； 料球水分蒸发生成的废气量 ： （ 3-10） 式中 :W -料球水分 (%); cg-熟料热耗 ( /K g k g c k生 料 ); 0.805-标准状态下水蒸气的密度 .( 3/Kg Nm ). 进入烟囱的废气量 （ 3-11） 式中 V -进入烟囱的废气量 ( 3m /h); 340 0 . 3 3 7 2 / m i n(1 0 0 4 0 ) 1 . 9 9 7cVm(1 0 0 ) 0 . 8 0 5cw WgW g 2 7 1 0 1 3 2 3()273 tV V g G KP nts 9 Vg -出窑面的废气量 ( 3 /Nm kg 熟料 ),可按公式计算 ,也可以每公斤熟料的单位废气量计 ,一般约为 1.6: 1.8 3 /Nm kg ck ; G-熟料台时产量 (t/h); t-进入窑面的废气温度 ,一般 t=70: 120C ; P-当地大气压 (aP); K-窑门漏风系数 ,一般取 K=1.2: 1.5。 37 8 4 1 1 . 7 7 9 9 1 /V m h 3.3. 烟囱计算 烟囱计算有烟囱的直径 ,个数与烟囱高度。 3.3.1 烟囱个数 烟囱个数决定于立窑的直径 .在一般情况下 , 2m 以下的立窑 ,设烟囱一个 ; 2m以上的立窑 ,烟囱个数 n=2。 3.3.2 烟囱的直径 （ 3-12） 式中 :D -烟囱直径 (m); V-进入烟囱的废气量 ( 3/mh); n-烟囱个数 ; w-烟囱的气流速度 (m/s),自然通风时 w=2: 4(m/s),机械通风时 w= 8: 12(m/s)。 D=1m 考虑到其它因素，烟囱直径需要扩大，所以这里取 D=1.5m。 3.3.3 烟囱高度 因为采用了二级收尘 ,收尘效率比以前大幅度提高 .烟囱高度可以根据现场高度来决定 。 3.4. 立窑收尘器的选型计算 立窑的收尘 ,应根据立窑废气的特点 ,进行合理选择收尘器。 3.4.1 立窑废气的特点 械立窑水泥厂的生产测定 ,立窑废气的特点主要有如下几个方面 : 立窑废气量含尘量大 ,它的含尘浓度iC为 3.2: 7.2g/ 3Nm ,一般为 5 g/ 3Nm 左右 ,最高浓度不超过 10 g/ 3Nm ; 灰尘的颗粒较粗 ,尘粒 d10 m颗粒约占到 70%: 85%; 废气温度忽高忽低而且波动范围大 ,约在 t=40: 500C 范围内波动 ,在温度低时易结露 ； 3600 4VDwnntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 10 废气的湿度大且水气有腐蚀性 ; 尘具有亲水性强的特点 ,它较易粘附于水滴或水雾中 ,凝聚成较大的尘粒 。 3.4.2 立窑收尘器的选择 机械立窑选用的收尘 器有沉降室 ,旋风式 ,水浴式 ,袋式和电收尘等类型 ,有些厂为了提高收尘 ,还使用二级收尘系统 。 由于立窑废气具有含尘浓度大 ,尘粒粗 ,湿度大 ,温度波动大 ,且水气冷凝猴子爱收尘器内引起堵塞和锈蚀 ,给收尘器的选型和维护管理带来了不少问题 。 在生产实践中 ,立窑收尘选用沉降室较适宜 ,因其结构简单不易堵塞 ,对立窑废气适应性好 ,且有较高的收尘效率 ( 70% )。 立窑收尘除了正确地选型和加强经常性的维护管理外 ,如何提高废气温度 ,并使其稳定 ,防止水气冷凝 ,减少堵塞和锈蚀是十分重要的 。 这里采 用沉降室和布袋除尘器作为收尘系统。 3.4.3 沉降室设计 沉降室的设计要点 : 流经沉降室的气流速度慢 ,客人提高收尘效率 。 为了降低气流速度 ,在布置许可条件下 ,可以适当加大沉降室的断面 ,一般按 w=0.5m/s 设计 ; 在沉降室内设置横向或竖向隔板 ,以延长废气在沉降室内停留的时间 .此时 ,沉降室内气体停留时间一般可以按 t=20: 40s 考虑 ; 沉降室尺寸应本着宽度尽可能大 ,高度尽可能小的原则布置 ,以提高效率 ; 沉降室漏风量按 100%设计 ,并在沉降室的进口处设置导流板 ,以使 气体进入沉降室时呈均匀分布 ,有利于粉尘的沉降 ; 沉降室壳体的结构 ,应考虑能承受立窑点火时短时间内可能达到 300: 500C 的影响 ; 为了便于回灰 ,沉降室集灰漏斗的角度不可以过小 ,锥角一般为 55: 60 ;沉降室的内壁须平整光滑 ,且壳体侧壁应设置人形门孔供检修清理之用 。 沉降室面积 通过沉降室的废气量为出窑面的废气量 。 沉降室的断面积 F 为 （ 3-13） 式中0V-进入沉降室的废气量 ( 3/mh)； w-沉降室内气流速度 ,w=0.5m/s。 F=43.652 2m 沉降室的长度 L=tw 式中 t-沉降室的气体停留时间 ,一般 t=20: 40s； L=10m 03600VF wnts 11 沉降室 高度为 考虑到工厂的厂房布置限制 ,B取 7m,H取 3m,L 取 6m。 3.5 袋式除尘器的选型 根据出沉降室的废气量 ,查布袋除尘器的处理量选择布袋除尘器的规格 。 这里选择 LLC386型布袋玻纤除尘器。 3.6 播料落点的确定 播料落点小于直筒环形圈时 ,易产生中火过深 ,甚至二肋湿料层过厚 ,使该部位料层板结 ,上火速度慢 ,窑内通风阻力大 ,形成风洞 ,破坏底火层稳定 ;若播料落点大于直筒环形圈时 ,可能出现播料直接冲向窑壁落下 ,将边风堵死 ,产生炼边 ,结圈 ,引起卸料不畅 ,甚至造成边火过深 ,形成偏火 。 所以根据不同窑径 ,扩口角度和高 度的变化计算结果可知 , 扩口角度的每增减10C 或高度增降 0.1m,其上扩口角度就随之增加或减少 0.05m左右。 这里应注意 : A.播料落点应与扩口角度变化相适宜 ,以次来确定播料落点与边部的距离。即扩口角度大的窑 ,距离边部远些 ,小则反之。 B.操作中应做到料面相对固定。当烧满窑时 ,相应提高了扩口角度 ,浅则反之。 C.这时播料落点与窑壁距离也随之发生变化。应此 ,操作中必须调整播料器角度 ,使播料落点保持不变。 确定播料落点距离窑壁距离的计算公式 : 1( ) / 2S D D式中 :S-窑面物料落点 (二肋中心区 )与窑壁间的距离 (m); D-窑内物料面的直径 (m); 1D-窑内直筒部位的直径 (m) 。 FH BntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 12 4 加料装置的参数设计 4.1 选择电机 4.1.1 选择电动机类型和结构形式 根据机立窑加料装置的工作条件和要求 , 选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。但是本设计的针线摆轮减速机自带一级卧式直联式 (XWD 型 )电机 ,所以这里不需要另外选择设计电机的类型。 4.1.2 选择电动机的容量 选择电动机额定功率 Pm，根据多年的经验 ,加料装置的电机功率一般在 2到 3kw,在这里可以针线摆轮减速机自带的电机功率 ,选定 Pm=3kw。 4.1.3 确定电动机转速 根据电机的功率 ,查表可以得知 n1=750r/min。 4.2 计算传动装置的各参数 4.2.1 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比 传动装置的总传动比 传动装置的总传动比为 i=29 4=116； 各级传动比分别为， 减速机传动比 29，锥齿轮传动比 4。 4.2.2 锥齿轮的设计 (以下公式出自徐灏主编 ) 齿数比 (4-1) 按传动要求确定 ,通常 =1 10,取 =4 小轮大端分度圆直径1ed表 5.4-18131 21951eHPKTd m m(4-2) 载荷系数 K K=1.5 齿数比 4 试验齿轮的接触疲劳强度极限见图 5.3-18d, 2l i m 1 5 0 0 /Hn N m m 估算时的安全系数 HS 1.1HS 21/ZZ nts 13 齿轮的许用接触应力2l i m 1150 1 0 4 5 . 4 5 /1 . 1HHPHS N m mS 估算的结果 331 21 . 5 1 . 1 1 1 01951 4 1 0 4 5 . 4 5 .ed m m 1 1 4 5 .1ed mm1ed根据计算初定选取1ed=160 齿数 一般1Z=16 30,当1ed已确定 ,可按图 5.4-3选取1Z;最少的1Z荐按表 5.4-5选取 . 1Z=16, 20. 大端模数面em11/ 1 6 0 / 1 6 1 0eem d Z 取em=10按表 5.4-3 取成标准系列em值后 ,再确定 11 1 6 1 0 1 6 0eed Z m 2 2 1 1 6 4 1 0 6 4 0e e ed Z m Z m 分锥角 当1129 0 , a r c t a n ZZ 时 1s i n9 0 , a r c t a nc o s 当 时 (4-3) 1s i n 1 8 09 0 , a r c t a nc o s 1 8 0 当 时 21当1121 6 19 0 , a r c t a n a r c t a n 1 5 . 5 96 4 4Z a r c t gZ 时 ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 14 21 9 0 1 5 . 5 9 7 4 . 4 1 外锥距eR11/ 2 s ineeRd (4-4) 1 6 0 / 2 s i n 1 5 . 5 9 =330 齿宽 b RebR(4-5) 齿宽系数RR ebR ,一般 R =1143: ,常用 0.3,这里取 0.3. 0 .3 3 3 0 9 9b 平均分度圆直径md11(1 0 .5 )m e Rdd (4-6) 22(1 0 . 5 )m e Rdd 1 1 6 0 (1 0 . 5 0 . 3 )md =85 中锥距mR(1 0 .5 )m e RRR (4-7) 330 0.85 280.5 平均模数mM(1 0 . 5 )meM m R (4-8) 10 0.85 =8.5 切向变位系数txnts 15 tx荐用值见图 5.4-4 1 0.07tx 21ttxx2 0.07tx 径向变位系数 x 211c o s1 3 0 . 4 6 ( 1 )c o sZ 1当 时 ,x亦可以按表选取1x=0.44,2x=-0.44 齿顶高ah11(1 )aeh m x(4-9) 22(1 )aeh m x1 1 0 (1 0 . 4 5 ) 1 4 . 4ah 2 1 0 (1 0 . 4 5 ) 5 . 6ah 齿跟高afh11(1 )feh m c x 见表 5.4-2 (4-10) 22(1 )feh m c x 1 0 . 0 51 0 (1 0 . 1 8 8 0 . 4 4 ) 7 . 5 82 . 5fh 2 0 . 0 51 0 (1 0 . 1 8 8 0 . 5 6 ) 1 6 . 5 82 . 5fh 顶隙 C C C m (4-11) 0 . 0 5( 0 . 1 8 8 ) 1 0 2 . 0 82 . 5 齿顶角antsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 16 1a r c t a n R aeh a1不 对 顶 隙 收 缩 齿(4-12) 2fa1等 顶 隙 收 缩 齿,1fa2等 顶 隙 收 缩 齿这里选用等顶隙收缩齿 齿顶角f11 a rc ta n ffehR (4-13) 22 a r c ta n ffehR 1 7 . 5 8a r c t a n 1 . 4 6330f 2 1 6 . 5 8a r c t a n 3 . 2330f 顶锥角a不等顶隙收缩齿1 1 1aa 2 2 2aa (4-14) 等顶隙收缩齿1 1 1aa 2 2 2af 这里采用的是等顶隙收缩齿 ,所以 1 1 5 . 5 9 3 . 2 1 8 . 8 9a 2 7 4 . 4 1 1 . 4 6 7 5 . 8 7a 1 1 1 1 8 . 7 9 1 . 4 6 1 7 . 3 3ff (4-15) 2 2 2 7 4 . 4 1 3 . 2 7 1 . 2 1ff 齿顶圆直径ad1 1 1 12 c o s 1 6 0 2 1 4 . 5 c o s 1 5 . 5 9 1 8 9a e ad d h (4-16) 2 2 2 22 c o s 6 4 0 2 5 . 5 c o s 7 4 . 4 1 6 4 4a e ad d h nts 17 安装距 A 根据 现场安装 结构 来 确定 。 冠顶距kAkA21 1 19 0 , s i n2ekadAh 当2kA 1 22s in2e ad h (4-17) 1 1 1 19 0 , c o s s i nk e aA R h 当2 2 2 2c o s s i nK e aA R轮冠距离 H 1 1 1KH A A(4-18) 2 2 2KH A A大端分度圆齿厚 S 1 1 1( 2 t a n )2etS m x x (4-19) 21eS m S1 1 0 ( 2 0 . 4 5 t a n 2 0 0 . 0 7 ) 1 9 . 2 82S 2 1 0 1 9 . 3 3 1 2 . 0 9S 大端分度圆弧齿厚 S 2 2111 2211 9 . 3 3(1 ) 1 9 . 3 3 (1 ) 1 9 . 2 86 6 1 6 0eSSSd (4-20) 2 2222 2221 2 . 0 9(1 ) 1 2 . 0 9 (1 ) 1 2 . 0 86 6 6 4 0eSSSd 大端分度圆弧齿高ah21111 1c o s4aa eshhd (4-21) 22222 2c o s4aa eshhd 211 2 . 3 3 c o s 1 5 . 5 91 4 . 5 1 5 . 0 74 1 6 0ah 221 2 . 0 9 c o s 7 4 . 4 15 . 5 5 . 5 24 6 4 0ah ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 18 当量齿数VZ111160 1 6 4 . 9 2c o s c o s 1 5 . 5 9VZZ (4-22) 122640 1 6 3 5 . 9c o s c o s 7 4 . 4 1VZZ 4.2.3 接 触疲劳强度的校核 2110 . 8 5t A v H HH E H K H PmF K K K K Z Z Z Zbd (4-23) 分度圆切向力 3112000 2 0 0 0 1 . 1 1 1 0 2 6 1 1 7 . 6 485t mTFNd 使用系数 1.25AK 见表 5.4-24 1212 2 10 . 8 5 1 0 0 1A t tVKK F z vKKb (4-24) 221 0 . 1 11 6 3 4 . 4 8 1 41 2 6 1 1 7 . 6 4 0 . 0 1 9 3 1 10 . 8 5 9 9 1 0 0 4VK 载荷分布系数 1 . 5 1 . 5 1 . 1 1 . 6 5H H b eKK 载荷分配系数 1HK 节点区域系数 2.5HZ 弹性系数 21 8 9 . 8 /EZ N m m重合度 ,螺旋角系数 4 4 1 . 7 3 3 0 . 8 6 9 3 0 . 8 6 733vaZ 因式中 Z=1 锥齿轮系数 1KZ 计算结果 22 6 1 1 7 . 6 4 1 . 2 5 1 1 . 6 5 1 4 1 1 8 9 . 8 2 . 5 1 10 . 8 5 9 9 8 5 4H nts 19 1302H 许用接触疲劳强度极限l i m2HH P N L v R X wZ Z Z Z ,因长期工作 ,寿命系数 1NZ 润滑油膜影响系数 0985LvRZ 最小安全系数lim 1.1HS 尺寸系数 1XZ 工作硬化系数 1wZ 许用接触应力值 21302 1 0 . 9 8 5 1 1 1 6 4 /2HP N m m H HP通过 4.2.4 抗弯强度校核 110 . 8 5t A v F FF F SmF K K K K YYbm (4-25) 符合齿形系数1FSY=4.8,2FSY=4.6(按1 164.92vZ , 2 1635.9vZ ) 重合度和螺旋角系数 0.68Y 其于项同前 ,并FHKK,Fa HaKK计算结果 21 2 6 1 1 7 . 6 4 1 . 2 5 1 1 . 9 1 4 . 8 0 . 6 8 2 8 3 . 1 /0 . 8 5 9 9 8 . 5F N m m 222112 7 1 . 3 /FSFFFSY N m mY 许用抗弯应力 齿轮基本强度 26 3 0 /FE N m m 因长期工作 ,寿命系数 1NY 相对齿根圆角敏感 系数 relTY=1 相对齿根表面状况系数RrelTY=1 尺寸系数XY=1 最小安全系数minFS=1.4 许用抗弯应力值 结论 11F FP, 22F FP通过 2630 1 1 1 1 4 5 0 /1 . 4FP N m m l i mFEF P N r e l T R r e l T XY Y Y YSF ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 20 5 传动机构的密封润滑 由于水泥生产时会产生大量的 粉尘，为保证传动机构工作稳定可靠性，密封和润滑尤为重要。 在有大量粉尘的环境下，传动机构，如齿轮易发生磨粒磨损。这将很大的缩短了传动部件的寿命，从而无法保证生产的连续性。为了减少磨损情况，这里对于齿轮啮合的采用半封闭式密封。这样减少了粉尘对传动机构的影响，同时也便于拆装。而减速机、电动机、轴承和轴承座，它们本身是全封闭结构。所以只需考虑密封透盖上的密封材料问题。 加料装置回转轨道的密封 ,如果有水泥粉尘进入轨道 ,粘在钢珠上 ,增加了钢珠直径 ,使得回转装置阻力增大 ,容易磨损钢珠 ,布料不均 ,容易发生机立窑异常窑况 ,造成经济上的损失。为了预防这种情况 ,在轨道外面采用油脂密封 ,在轨道上 ,下面涂满油脂 ,从而不让粉尘进入。 nts 21 6 机立窑的窑罩和加料装置的总体设计 窑罩 :窑罩体主要采用的型材有 :15mm的 ZG35切割钢板焊接制成 ,8mm的切割钢板焊接而成 ,窑罩制成上 、下两剖分面 ,上部采用 8mm 的 Q235 切割钢板焊接制成 ,下部用 15mm的 ZG35切割钢板焊接制成 ,上、下部通过法兰盘焊接在一起。窑罩采用双层结构 ,中间填充保温材料 ,窑罩采用 8mm的 Q235切割钢板焊接而成 .烟囱 采用 Q235切割钢板焊接而成。窑罩采用上 ,下结构 ,维修 ,更换方便 ,节约了材料 ,增加了使用寿命 ,提高了经济效益 . 烟囱 :熟料煅烧过程中产生的废气不仅包括有煤燃烧和石灰石分解产生的2CO，还有料球水分蒸发形成的水蒸汽、入窑风中剩余的 N2、过剩的2O、煤不完全燃烧及包氏反应和郝氏反应产生的 CO、挥发分产生的气体及从窑罩门漏入的空气等。生产lkg熟料所产生的废气量一般为 3.5 4kg（即 2.65 3m3/ h）， 由立窑的烟囱排向大气 。 立窑技术改造后，窑罩 h 必须相应加高， h/D 1.0（ D 为立窑有效内径）。以 3.2m 窑为例，窑罩高度应为 3.2m。立窑煅烧时，为了减少废气量，即使不能做到闭门操作，也应少开窑门，这对提高窑内上火速度和熟料产量、改善窑面操作环境均有好处 . 传动机构 : 传动机构所采用的传动方式为：电机 XWD 针线摆轮减速机 小齿轮 大齿轮 回转装置 锥形斗。其中电机是针线摆轮减速机自带的电机 ,减速机采用针线摆轮减速机 ,轴承采用深沟球轴承 6021,及轴承座采用整体式轴承 ,而齿轮采用 40Cr材料铸件精 加工而成。主轴采用 45锻钢精加工而成 . 播料 :窑罩高度增加后 ,布料器与垂直线之间的角度变小 ,正常生产时布料器变陡 ,生料球不易粘在布料器上 ,可以减少布料器的堵料现象。确定适宜的播料位置 ,是扩口角度大小都能适应的关键。 由于入窑物料在窑内二肋部位的自然堆积 ,滚动 ,塌落 ,烧成中产生的收缩运动 ,卸料引起的垂直运动和向心挤压力作用。所以 ,扩口角度无论大与小的窑型 ,其播料固定落点是基本不变的 ,但扩口角度大的窑型 ,其播料固定落点可以稍大雨直筒直径的环形圈 ;而扩口角度小的窑型 ,其固定布料点也不小于直筒环形圈 . 老式蜗轮杆布 料器因故障率特高，布料不均，积料料垢严重应淘汰；宜采用回转支撑中心布料器，该布料器由于采用回转支撑，大、小伞齿轮传运，因此故障率低，几乎无故障，而且布料均匀性好，积料料垢少，减轻工人劳动强度，该新型布料器已在全国多家水泥厂推广使用。 ntsJLY3809 机立窑（加料及窑罩部件）设计 22 7 结论 JLY3809 机立窑 (加料及窑罩部件 )的改进主要是针对加料装置和窑罩的结构进行改进来提高机立窑的生产效率和资源利用率 ,降低粉尘污染 .它的主要特点是改进后的加料系统。 A.结构合理 ,料斗布置在窑罩上 ,脱离了高温腐蚀区 ,溜子被升高 ,比改造前离 高温腐蚀区远些 ,从而提高了料斗和溜子的使用寿命 。 B.用针线摆轮减速机取代了涡轮减速机 ,彻底解决了漏油问题 ,且功率不变 。 C.将料斗和溜子的钢板厚度由原来的 12mm 改为 8mm,节约了材料 ,降低价格 。 D.大圆锥齿轮下有轨道和钢球，锥形料斗和回转装置结合为一体，设备运行过程中转动较小， ,传动十分平稳 ,操作方便 ,占地小 ,费用低 。 E.使回转部分得到良好的润滑，延长了系统的使用寿命，提高了设备运转率，减轻了维修工作量，降低维修费用。 F.减轻了看火操作工的劳动强度，且杜绝了 CO中毒事故。 JLY3809 机立窑由于 考虑到成本问题 ,对一些使用良好的设备可以不更换在以后的生产中 ,可以对这些设备更换。这样可以更好地体现 JLY3809 机立窑的优势 ,从而扩大使用范围 ,减少污染，提高我国水泥产业的生产水平。 nts 23 参考文献 1.许林发主编 . 建筑材料机械设计 (一 ). 武汉：武汉工业大学出版社 , 1990 2.褚瑞卿主编 . 建材通用机械与设备 . 武汉：武汉理工大学出版社 , 1996 3.朱昆泉，许林发 .建材机械工业手册 M.武汉工业大学出版社， 2000.7. 4.徐灏 .机械设计手册 M.机 械工业出版社， 1991.9. 5.胡家秀 .机械零件设计实用手册 .北京，机械工业出版社， 1999.10. 6.赵忠 .金属材料与热处理 M.机械工业出版社， 1991.5. 7.甘永立 .几何量公差与检测 M.上海科学技术出版社， 2001.4. 8.钱志锋，刘苏 .工程图学基础教程 M.科