刮板捞渣机设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题目 题目 刮板捞渣机设计刮板捞渣机设计 二级学院 直属学部 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 评阅教师姓名 职称 2015 年 11 月 常州工学院毕业设计 摘摘 要要 刮板捞渣机作为各电厂锅炉副机 除渣设备的核心的中心设备 它运行方式灵 活 既可连续运行 也可以间断运行 既可采用水力输送方式 又可采用机械输送方 式 还可直接装车外运 是一种较理想较环保的锅炉除渣设备 本文主要针对捞渣机的总体结构和驱动装置进行设计 捞渣机的主要结构包括 机体 刮板链条 导向轮 驱动装置 张紧装置 溢流堰这几部分 它的主要功能多 为电厂锅炉设备除渣 主要设计内容包括 捞渣机主要参数的确定 计算得出排渣量 算出牵引力对电机进行选择 驱动装置中轴的结构设计与强度校核 使用寿命的估算 轴承的选用设计与配合要求 键的总体设计 最后 并对捞渣机运行中常出现的问题 及解决方法进行概述分析 在设计中主要运用 auto CAD 对驱动装置中的总装配过程进行设计 重点对驱动轴 的进行了详细的设计 关键词 关键词 捞渣机 总体设计 驱动装置 auto CAD 刮板捞渣机设计 目目 录录 第 1 章 概述 1 1 1 刮板捞渣机的应用 1 1 2 刮板捞渣机不同排渣方式的对比 1 1 3 刮板捞渣机系统结构特点 2 1 4 我国刮板捞渣机的发展历程 3 1 5 刮板捞渣机的发展前景 6 第 2 章 捞渣机的设计目的和要求 7 2 1 设计目的 7 2 2 设计参数 7 2 3 设计要求 7 第 3 章 刮板捞渣机的总体设计 9 3 1 刮板捞渣机的工作原理 9 3 2 刮板捞渣机的设计思路 10 3 3 刮板捞渣机主要结构 10 3 3 1 机体 10 3 3 2 刮板链条 11 3 3 3 导向轮总成 13 3 3 4 驱动装置 13 3 3 5 传动系统 13 3 3 6 张紧装置 13 3 3 7 溢流堰 14 3 3 8 电气及保护系统 14 3 3 9 铸石板 14 3 4 捞渣机主要参数的确定 15 3 4 1 除渣量的确定 15 3 4 2 刮板捞渣机的生产率 15 3 4 3 刮板链条牵引力计算 16 3 4 4 电机的选择与计算 19 第 4 章 驱动装置的设计 21 4 1 轴设计的主要内容 21 4 2 轴的结构设计 22 4 3 键的尺寸设计 25 4 4 滚动轴承的设计 26 4 4 1 滚动轴承的尺寸设计 26 常州工学院毕业设计 4 4 2 滚动轴承的配合 27 4 4 3 滚动轴承配合件的精度 27 4 5 驱动装置的类比 27 第 5 章 捞渣机的安装与维护 29 5 1 刮板捞渣机的总体安装 29 5 1 1 基础施工 29 5 1 2 刮板捞渣机的安装 29 5 2 刮板捞渣机的调试 30 5 3 刮板捞渣机主要部件应注意的问题 31 5 4 刮板捞渣机的运行与维护 31 5 5 捞渣机常见的故障及排除方法 32 结 论 34 致 谢 35 参考文献 36 常州工学院毕业设计 1 第第 1 章章 概述概述 1 1 刮板捞渣机的刮板捞渣机的应用应用 图图 1 1 捞渣机捞渣机 刮板捞渣机是各电厂锅炉副机 除渣设备的核心的中心设备 如图 1 1 所示为 GBL 12 n 系列刮板捞渣机 此捞渣机适用于 50 1000MW 发电机组配套锅炉除渣 可满足目前国内现有的发电厂配套锅炉的除渣需要 与其它除渣设备相比 它具有运 行稳定 冲渣水连续 炉底密封好 可出大渣块等优点 当设备出现故障时 不必停 炉 可将关断门关闭 此时锅炉改为投油运行 排除故障后继续运行 在设备选型方 面 它具有降低下联箱标高 节省投资 耗水量小 运行成本低 改善炉底环境状况 利于文明生产等优势 是国内比较先进的除渣设备 近十几年来 随着捞渣机技术的日益完善 电厂大多选择炉底刮板捞渣机排渣 并有继续增多的趋势 1 2 刮板捞渣机不同排渣方式的对比刮板捞渣机不同排渣方式的对比 随着国内大型锅炉的不断采用 其除渣方式也日趋多样化 现比较成熟和广泛采 用的除渣方式由传统的一台炉配置两台捞渣机 即一炉两机 逐渐被一炉一机所取代 捞渣机后续处理方式也在不断变革中 以前被广泛采用的碎渣机 渣沟 泵房 脱水 仓 浓缩机逐渐被捞渣机 渣仓的配置所取代 目前在我国 大中型火力发电厂普遍 采用的除渣方法有气力 水力 机械式等几种方式 气式除渣的优点是污染小 综合利用价值高 是以后的发展方向 其缺点是成本 高 水力除渣的优点是投资小 但这种除渣方式渣从炉底渣斗排出 经碎渣机破碎后 送人冲渣沟 操作频繁 排渣时锅炉漏风量大 使锅炉效率降低 水 电耗量增加 运行工人劳动强度大 排渣时污染环境 有时还造成人员工伤 早在 50 年代末 60 年代初 刮板捞渣机就作为一种新型除渣方式得到大量应用 以求改变锅炉出渣设备的落后面貌 由于当时设备结构不够完善 材质 保护等各方面 还存在不少问题 如经常掉链 断链 磨损严重 运行不理想 故未能得到全面推广 刮板捞渣机设计 2 到了 70 年代 锅炉出渣装置又恢复到原有设备 刮板捞渣机大有被淘汰的趋势 近年来 随着大容量发电机组的建设安装 常规的水力除渣日益暴露出它的缺点 这就迫使人们重新研究电厂的除渣方式 80 年代引进机组中以西德为中心的欧洲锅炉 除渣多采用浸没式刮板捞渣机的除渣方式 运行情况良好 引起了国内的关注 与水力除渣相比 若采用刮板捞渣机可以降低锅炉的安装高度 降低厂房造价 由于炉底形成水封 炉底漏风大幅度减少 捞渣机工作性能稳定 可靠 大大减轻了 工人的劳动强度 炉底卫生状况也得到改善 从系统设计上 刮板捞渣机有其特定的优点 运行方式灵活 既可连续运行 也 可以间断运行 既可采用水力输送方式 又可采用机械输送方式 还可直接装车外运 是一种较理想的锅炉除渣设备 1 3 刮板捞渣机系统结构特点刮板捞渣机系统结构特点 刮板除渣装置主要由排渣井 关断门和捞渣机三部分组成 其布置形式和结构如 图 1 2 所示 捞渣机则是由水槽 头部 尾部 减速箱 电动机等部件所组合 图图 1 2 刮板捞渣机的结构刮板捞渣机的结构 排渣井是锅炉与捞渣机的过渡连接设备 其单独立柱支撑 能确保渣井稳固可靠 渣井可满足正常情况下的存渣量 渣井上部与水冷壁下联箱的连接采用水封槽密封结 构 确保锅炉向下膨胀时顺畅 防止冷风漏入炉膛 水封槽补水方式为捞渣机的正常 补水 也有冷却炉渣的作用 下部安装液压关断门 渣井内侧浇注耐火混凝土 关断门安装在渣井的下部 结构多为翻板式 内衬耐火混凝土 运行时 门板打 开叠错布置插人捞渣机水槽中 既保证了锅炉的自由膨胀 又保证了锅炉炉底密封 当捞渣机故障需短时检修时 关闭关断门 从而实现不停炉检修捞渣机 捞渣机壳体为上 下双层结构 上槽箱充满冷却水 锅炉排出的热渣落入上槽箱 水中 被水骤冷淬碎 由链条牵引的刮板将渣连续捞出 沿斜升段上升 经过脱水段 常州工学院毕业设计 3 后由头部落人碎渣机中或直接装车外运 刮板捞渣机除渣系统对捞出的灰渣的排送有水力输送和机械输送两种方法 水力输送系统由捞渣机 排渣泵 脱水仓 沉淀箱等组成 其工艺流程如下图 图图 1 3 工艺流程工艺流程 这个系统运行可靠 国内已有较成熟的运行经验 转运过程通过管道和沟道 其 断面小 布置方便 灵活 渣转运完毕后水可以回收 因此省水 省电 渣的中转远 离锅炉房 使锅炉房内外不致受到灰渣水的污染 且渣中转后可直接装车外运 渣中 含水率在 20 30 满足装车要求 渣仓附近较清洁 符合文明生产的要求 系统占 地面积小 在严寒地区可室内布置 提高运行可靠性 若由排渣泵直接排往灰场则系 统更简单 可靠 效率也更高 机械输送系统 是将刮板捞渣机捞出的灰渣直接上皮带 经过机械转运至中间渣 仓 再由汽车外运 这个系统需加长刮板捞渣机的滤水段 使渣的含水率达到一定的 要求 这个方法在南方较为适用 由刮板捞渣机捞出的渣经过滤水段之后 即直接装汽车外运 系统更是简单 这 个方法适合于小中型机组 1 4 我国刮板捞渣机的发展历程我国刮板捞渣机的发展历程 我国刮板捞渣机技术的发展经历了以下历程 1 20 世纪 80 年代初 我国从西欧引进了火力发电机组技术 如赤峰元宝山电 厂 300MW 机组 平顶山姚孟电厂 3 4 300MW 机组 这两个机组都采用了德国巴布科克 Babcock 公司生产的刮板捞渣机 使用情况 良好 在参考国外设备的基础上 结合中国实情 由郑州机械设计研究所设计 宁夏 水利机械厂率先制造了国产新型首台捞渣机 用于姚孟电厂 1 2 机组 当时的刮板 捞渣机具有下列特点 选用高强度圆环链作为刮板驱动链条 并加大节距 22mm 86mm 或 26mm 92mm 链条材料用 20CrMnNiMo 使用寿命较长 采用双槽体 回链刮板从下槽体通过 渣直接落在工作链上 避免了和回链的 接触 故不会卡焦 由于槽体宽度的增加 可在刮渣生产率不变的前提下 大大降低刮板链条的速 度 从而延长了它的使用寿命 同时 加宽槽体也利于大渣的粒化 2 随着科学技术的进步 国外除渣设备也在不断地改进和完善 1996 年 巴布 科克公司又为河南洛阳首阳山电厂提供了两套刮板捞渣机组 用于 3 4 1025t h 炉 运行状况良好 我们发现 它作了如下改进 单侧出渣 刮板捞渣机设计 4 箱体加高 蓄水量大 刮板和链条的固定联接改为插接 便于更换刮板 变频调速 加高出渣端的高度 以适应渣仓 但它也存在一些缺点 如箱体板太薄 遇大渣下来爆箱时 箱体会变形 后由国 内重新改造 插接刮板虽方便 但插接头制作工艺复杂 至今仍需由国外提供备件 3 国内某些组织借鉴国外刮板捞渣机技术进行改进 郑州机械设计研究所和郑 州市黄河机电设备厂在充分吸取用户意见后 对国产刮板捞渣机又做了新的改进 改 进型刮板捞渣机具有以下特点 采用变频调速 随着技术的进步 变频器的价格已大大降低 完全有条件用在 捞渣机设备上 它的优点是无级变速 正常运行时可用较低速度 当需消除积渣时 可调高速度 采用硬齿面减速机 降低减速机重量 提高抗过载能力 张紧装置采用涡轮 蜗杆 省力 轻便 捞渣机槽内设水温检测装置 当水温超过 60 时 声光报警 提醒运行人员加 大循环水量 导轮全部加沟槽 可有效防止掉链 配置易于更换的加大了节距的驱动链轮 以免因初期磨损较快 刮板驱动链条 的节距加大而易掉链 从而使使用寿命延长到 2 年以上 改进型刮板捞渣机已用于云 浮电厂 3 4 机组 运行情况良好 4 青岛四洲公司生产的捞渣机的主要部分的性能介绍 驱动装置 根据锅炉排渣量以及捞渣机的输送距离 采用以下两种驱动装置 采用进口大扭矩液压马达驱动 配以液压动力站 变量泵调速 其连续调速性 能 力矩 速度平滑应变性能和过载保护的可靠性更强 采用变频电机直联摆线针轮减速器 速比大 承载能力强 留有较大的设计裕 度 可满足除渣量 20t h 仍能正常工作 不过载 拖动链条 国产进口材质 链条表面经特殊硬化处理 使用寿命不小于 3 万小时 国产普通圆环链 使用寿命不小于 2 万小时 链条张紧机构 捞渣机拖动链条张紧调节机构可根据锅炉排渣量的情况以及捞渣机输送距离 采用以下三种方式 采用蜗轮蜗杆加力带动直径较大的梯形螺杆升降结构 调节省力 液压半自动张紧 此装置能保持张紧力恒定 并及时吸收捞渣机拖动链条磨损 后的增长量 使捞渣机运行平稳 液压全自动张紧 液压系统在恒压的作用下可实现链条自动张紧 并保证张紧 状态的恒定 同时由于链条始终处于较紧工作状态 从而可减小刮板与底板间的摩擦 常州工学院毕业设计 5 提高了刮板的使用寿命 拖动链轮 拖动链轮有凸齿型和凹型式两种 凸型式链轮结构简单 重量轻 成本低 应用很普遍 但当与成对链轮啮合的两 条环链长度偏差 链环周节累积偏差 较大时 会因啮合困难而发生 掉链 事故 凹齿型链轮结构较复杂 重量较大 造价较高 但其对链条制造偏差较大时的适 应性强 不易 掉链 导向性好 寿命长 可靠性高等优点已显出它比凸型式的优越 各电厂的实际运行效果也足以说明凹齿型的比凸齿型的更受欢迎 刮板及其与链条的连接型式 捞渣机刮板采用角钢加腹板型 角钢型刮板工作面仍采取钎焊耐磨扁钢设计 运 行 5000 小时磨损仅 1 3mm 刮板与链条的连接结构有叉型无螺栓连接和牛角式连接两种型式 叉型无螺栓连 接适应凹齿型拖动链轮的刮板连接 牛角式连接适应凸齿型拖动链轮的刮板连接 仓底全部衬砌 防破碎防脱落玄武岩铸石衬 与金属衬底相比 铸石衬板有优良的抗磨蚀性和较低的摩擦阻力 有利于提高刮 板寿命 机尾结构 敞开式结构 此结构便于在该处维护与更换链条刮板 使不停炉更换链条刮板 成为现实 尾部弧形壳体 不易积渣 侧翻式内导轮 可将内导轮转至外侧 便于对其检修 清渣扫渣帘 在头部卸料口设扫渣帘 以清除回链刮板上的残留灰渣 机壳尾部不积渣 无螺栓紧固快开人孔 此人孔只需一捅即开 避免了因螺栓锈蚀造成开门困难和操作繁琐之弊 电动横移机构 为了方便捞渣机移出检修 采用了新型的电动横移机构 圆柱滚子轴承加可靠的 适应灰水环境的润滑与密封 每一个主动行轮均有一台直联电机的行星摆线针轮减速 机驱动 结构简单 长时间闲置后仍能移动自如 回链刮板在托轮上运行 托轮支承链条变滑动为滚动 刮板悬空 动力消耗显著降低 刮板链条磨损大大 减轻 链条在托轮间形成挠度 可对运行的捞渣机起到自动张紧作用 从而无需经常张 紧 截短链条 防积渣护板及清扫压链器 在捞渣机倾斜段链条及链条连接器上部设角钢型链条护板 以防止灰渣在输送过 程中进入链条或随链条带入主动链轮中 同时在链条即将导入主动轮上方设可调节的 刮板捞渣机设计 6 链条清扫压链器 既能扫除链条上部的带渣 又可使链条与主动链轮顺利啮合 保证 设备运行安全 平稳 1 5 刮板捞渣机的发展前景刮板捞渣机的发展前景 随着国家环保政策的深入贯彻 并且国内大型锅炉的不断采用 其除渣方式也日 趋多样化 环保化 电厂对渣系统提出了更高的要求 电厂的工作环境有特别突出的 改善 降低渣的含水率 以便上仓或装车等 并要求将刮板捞渣机头部抬高到 6 米左 右 瑞明电厂提出 刮板捞渣机要高抬出渣端 一侧可使渣落向管道皮带 一侧为紧 急事故处理口 正在设计的茂名电厂 渣落入碎渣机后进入三通 一侧为上仓管道皮 带 一侧为紧急事故处理口 恒运电厂的落渣经碎渣机后进入渣仓 用渣浆泵送往脱 水仓 也有一些用户提出 为提高除渣系统运行的可靠性 在采用变频调速的同时 还应保证工频下刮板捞渣机的正常运行 即当变频器出现故障时 可将其解掉 使刮 板捞渣机在工频下继续正常运行 总之 随着渣处理技术的进步 刮板捞渣机为了适 应不同用户的要求 将会有越来越多的非标变型设计 由于刮板捞渣机设备专业性很强 又是非标准设备 专业制造厂家在不断积累经 验后 技术进步会上升到一个新台阶 现在国内有很多大型企业能自主创新设计出更 精良环保的设备 对于捞渣机不再依赖 如青岛四洲公司已成为国内最大的刮板捞渣 机生产基地 目前国内已有 300 多家电厂在使用该产品 其中上海外高桥电厂二期 2 900MW 机组用刮板捞渣机为国内第一台 900MW 机组国产捞渣机 内蒙古大唐托 克托电厂 2 600MW 机组用刮板捞渣机为国内第一台最长的 600MW 机组国产捞渣机 贵州安顺电厂 2 300MW 机组用刮板捞渣机为国内第一台最长的 300MW 机组国产捞 渣机 现代新型产品含过载保护的减速机 新型电气元器件等 采用自锁技术 使关 断门油缸的顶力更加稳定 关断门的密封性 可靠性将更加提高 我们相信 未来的 国产刮板捞渣机会更加可靠 制造工艺将更加成熟 而且能满足不同地区用户的不同 的甚至是特殊的要求 刮板捞渣机在我国发展迅速 目前国内生产的刮板捞渣机已在大 中 小型电厂 中安装使用 使用单位都较为满意 捞渣机的生产和制造水平与发达国家相当 能够 自主创新 不再依赖进口 同样能够达到很好的工作效果 常州工学院毕业设计 7 第第 2 章章 捞渣机的设计目的和要求捞渣机的设计目的和要求 2 1 设计目的设计目的 毕业设计是本专业最重要的实践教学环节 是学生完成全部基础课和专业课的学 习后 毕业离校前的最后一个教学环节 学生在教师的指导下 通过毕业设计受到一 次综合运用所学理论和技能的训练 它包含毕业实习和毕业设计两个阶段 毕业设计是在老师的指导下 通过对毕业设计所涉及课题的调查研究 方案分析 结构设计计算 驱动和传动系统的选择 设计与计算 完成某个专题部分的技术文件 图形绘制及设计计算说明书等全套技术文件 通过设计过程 其目的是让我们获得独 立分析和解决实际问题的能力 使学生在计算机绘图及编程 资料检索及外文资料翻 译等方面得到锻炼与提高 同时也是对大学生所学知识的综合运用与考察 2 2 设计参数设计参数 渣槽总容积 53 8m3 水 槽 容 积 28 2 m3 出 力 20t h 额定 42r h 最大 刮板运行速度 1 7r min 额定 3 4r min 最大 电 机 功 率 11KW 电 机 转 速 675r min 额定 1460r min 最大 减速机型号 M4PSF60 400 SEW 牵引链条型号 26 100 奥地利培瓦克 HV 型高强度耐磨圆环链 溢流堰减速机型号 850 50 HG5 220 65 搅拌器减速器型号 XLDB0 75 8115 87 2 3 设计要求设计要求 气化炉渣放料罐每一小时向渣池排入渣料一次 每次持续时间大约为 2 分钟 捞 渣机渣池前仓在很短的时间内 积贮大量的炉渣和黑水 炉渣是煤中灰分和少量未燃 尽炭在熔融状态经水激冷而成的细碎玻璃状固体 黑水为循环中使用的激冷水 渣水 在渣池内经 3 分钟沉淀后分层 上层为黑水和部分未沉降的细渣 下层为沉淀下来的 炉渣 渣放料罐排渣后 5 分钟 渣池前后仓之间的溢流堰打开 渣池前仓上层的黑水 及部分细渣经溢流堰排至渣池后仓 此时渣池泵与搅拌器后动 将黑水抽出打入工艺 系统 待渣池前仓灰渣水排净后溢流堰 渣池泵与搅拌器关闭 此过程大约持续 10 分 钟 与后渣池泵出力有关 在整个过程中 捞渣机为连续运行 由环形链条牵引的刮 板将粗渣提升 脱水后可百接装车或送至带式输送机 运入临时渣场 集中后装车外 运供综合利用 刮板 链条是捞渣机的主要运动件 也是易损件 要求链条表面强度 HRV64 HV800 其断面应力为 400N mm2 链条系统的有效寿命 3 4 万小时 捞渣机控制系统采用远程与就地控制 并设有地 远传转换开关 采用工频与变频 相切换控制 在变频器故障时 为了不影响整体系统可切换为工频进行 捞渣机启动 停机顺序 检查各开关元器件 闭合电源开关 闭合控制电源开关 待变频器 plc 自 检完成后 启动捞渣机开关 待前槽体中的渣沉淀后打开溢流堰 打开搅拌器 捞渣 刮板捞渣机设计 8 机停机前 首先关闭搅拌器 再关溢流堰 最后关闭捞渣机 待 plc 变频器各程序完 全停止后 断开控制电源 断开总电源 捞渣机的制造成本构成中 材料费用占有很大的比重 设计时必须给予充分的注 意 制定制造工艺规程时 再同样满足被加工零件的加工精度和表面质量的要求时 通常可以有几种不同的制造工艺路线 其中有的方案具有很高的生产率牡丹投资太大 另一些方案可能投资节省 但生产率较低 因此 不同的制造工艺路线就有不同的经 济效果 为了选取在给定的生产下最经济合理的方案 应对拟定的至少两个制造工艺 路线进行技术经济分析和评比 捞渣机设有链条检测装置 接近开关是对链条进行检测的检测元件 安装在位于 捞渣机机体尾部链条张紧部位的滑块上面 张紧轮上的螺栓为检测点 接近开关为两 个 具有防暴性 机体左右两侧对称安装 检测刮板两侧的链条 有过流 过载安全 保护装置 以上装置在故障情况下均可报警停机 并留有远传报警口 变频器调速可 采用就地电位器调速与远方调速 与远控 就地转换开关相配合 电控柜应配捞渣机复 位按钮 目的是为了对发生的故障清零 常州工学院毕业设计 9 第第 3 章章 刮板捞渣机的总体设计刮板捞渣机的总体设计 3 1 刮板捞渣机的工作原理刮板捞渣机的工作原理 捞渣机是一种在封闭的矩形断面的壳体内借助于运动着的刮板链条连续输送散状 物料的运输机械 它的机械部分主要有关断门和捞渣机两部分 其工作原理是 将封 闭的金属壳体底板作为煤渣等物料的承载构件 将刮板固定在链条上 即刮板链条见 图样 3 1 作为其牵引构件 当电动机经联轴器 减速器 传动链驱动链轮旋转时 通 过链轮带动刮板链条 使旋转运动转变为链条的直线运动 当链条通过渣池时 其上 联接的刮板将炉渣顺底板刮起 直至刮出底板送到下一个运渣通道上 完成物料的输 送任务 刮板链条绕过链轮作无极闭合循环运动 使物料的输送能连续不断地进行 图 3 2 为捞渣机结构布置示意图 图图 3 1 刮板与链条运行刮板与链条运行 图图 3 2 捞渣机结构布置示意图捞渣机结构布置示意图 刮板捞渣机设计 10 3 2 刮板捞渣机的设计思路刮板捞渣机的设计思路 刮板捞渣机机体横截面呈 U型结构 槽体两侧板上配置由水平房间 防溅筋板 两侧板外面均配置有框格式筋板 这种加强型筋板结构 保证机体的抗变形 防溅水 能力 故根据刮板捞渣机运行理论我们采用先进的 托浮刮渣法 进行设计计算 一可 保证出力到最大 二可有效保护槽体底板 刮板 链条在落大焦时不被砸坏变形 刮板捞渣机以长机身 宽槽体 高水深为主导思想进行设计 以使捞渣机上槽体 具有足够大的水容积 为保证大焦 大渣充分裂化 粒化提供条件 3 3 刮板捞渣机主要结构刮板捞渣机主要结构 刮板捞渣机主要由机体 刮板链条 导轮 驱动装置 传动系统 张紧装置 检 修门 溢流堰 水箱 电气系统等部套组成 见下图 3 3 现分述如下 图图 3 3 捞渣机的结构图捞渣机的结构图 3 3 1 机体机体 机体选用碳素结构钢板型材合理组合焊接成形 是由钢板围成的一个槽体 槽体 分上下两层 上层为水舱 灰渣落入其中 由刮板带走 下舱为干舱 供刮板回程 在槽体外部有加强肋板以保证壳体强度为确保捞渣机的耐磨性 上槽底衬有耐磨钢板 下槽底衬有耐磨铸石板 捞渣机在工作时 槽体内充满了由上部储料罐落下的灰渣和 水 为防止链条下垂 槽体内设有托轮 同时在机体拐角处设有导轮对链条起到导向 作用 这种加强型几何体 为机体在受力情况下不变形 保持前后 上下压链轮 张 紧的相对位置尺寸公差的稳定性打下了坚定的物质基础 图 3 4 为捞渣机机体外壳 常州工学院毕业设计 11 图图 3 4 捞渣机机体外壳捞渣机机体外壳 3 3 2 刮板链条刮板链条 刮板 链条是刮板捞渣机的主要运动件 也是易损件 如图 3 5 所示 本机刮板 采用 16Mn 角钢及钢板制成 以提高使用寿命 链条为奥地利培瓦克 HV 型高强度高 耐磨圆环链 采用特殊的 CrNi CrNiMo 合金制造 表面硬度高达 HV800 HRC64 其断裂应力为 400N mm2 链条系统的有效寿命可达 3 4 万小时 链条规格 26 100 链条配对供应 其总长度偏差 S 为 0 05 或 3mm 安装时要求左 右两 侧链条配对安装 刮板捞渣机设计 12 图图 3 5 刮板链条总成刮板链条总成 刮板与圆环链条常用的联接方式为叉式的联接 如图 3 6 所示 它包括刮板叉座 上带有小圆孔 小孔的中心线与叉座上大圆孔相切 的刮板 1 一端带有圆弧槽的圆柱 销 2 膨胀销 3 及圆环链 4 等零件 连接时 先将刮板的两端叉座插到对应的圆环链上 将圆柱销穿到叉座及链环上 再将膨胀销打到叉座上的小孔里即可 此时膨胀销刚好 卡在圆柱销半圆槽与小孔之间 采用这种联接结构有以下优点 1 零件加工工艺简单 制造成本低 其中膨胀销为标准件 2 装拆都很方便 拆卸时只需用冲子将膨胀销冲出 即可将圆柱销取出 继而 将刮板拿掉 3 运行过程中非常安全 圆柱销不会掉出来 从而保证与链条的联接可靠 不 会脱落 图图 3 6 刮板刮板 常州工学院毕业设计 13 3 3 3 导向轮总成导向轮总成 捞渣机设有上 下四对导轮 左 右两侧对称安装 其作用是强制压链 防止链 条上浮 并使链条顺利转向 导轮因工作在灰渣水中 其润滑与密封采用相应措施 导轮采用法兰形式整体安装在捞渣机机体上 安装时只要松开法兰上的螺栓即可将导 向轮整体侧翻到捞渣机外进行检修 拆装简单 便于维修 导向轮采用无齿型结构 长期的运行实际表明导轮的使用寿命相当长 一般不需更换 不会有停机抢修 优于 导轮座焊接于机仓侧壁上 从机内拆装导轮的结构 3 3 4 驱动装置驱动装置 驱动装置两端采用滚动轴承支承 采用整体式凸齿型驱动轮及螺栓固定式单齿 这种单齿是奥地利培瓦克公司专门为其链条配套制作生产的经硬化处理并且是可折卸 的 可以不必取下链条而方便地更换 而且 随着链条的磨损和节距的不断改变 可 以通过调节单齿来调整驱动轮的节圆直径与之相适应 使链条系统运行更平稳 寿命 更长 3 3 5 传动系统传动系统 传动系统由电机 减速机 大 小链轮 链条组成 如图所示 减速机采用 SEW 产品 配佳木斯增安型电机 驱动电机通过联轴器与减速机联接 通过分别安装在减 速机输出轴和驱动轴上的链轮和传动用短节距精密滚子链将转矩传至驱动轴上 实现 驱动轴上的刮板链条循环转动 如图 3 7 捞渣机传动示意图所示 图图 3 7 捞渣机传动示意图捞渣机传动示意图 3 3 6 张紧装置张紧装置 捞渣机链条张紧调节采用智能型液压自动张紧 当链条磨损后不需检修人员人工 张紧 液压系统在恒压的作用下可实现自动张紧 并保证张紧状态的恒定 同时由于 链条处于较紧工作状态 从而可减小刮板与底板间的摩擦 提高了刮板的使用寿命 全自动液压张紧装置使捞渣机运行平稳 降低刮板与底板的摩擦阻力 防止捞渣机掉 链 卡链 辅助脱链 减轻操作人员劳动强度 其最大行程为 300 400mm 液压站 基本参数如下 油箱容积 120L 电机功率 YB100L1 4 B5 2 2KW 1450r min 系统最高使用压力 6 0MPa 刮板捞渣机设计 14 节能器充气压力 2 0MPa 系统流量 14 5L min 油 泵 YB1 107 为便于检修和排除故障 在每台捞渣机机体外侧各设有检修门和放水管 供检修 时出渣及放水之用 3 3 7 溢流堰溢流堰 本机在水箱与机体的接口处设有溢流堰 在水箱与机体连接处开有溢流口 溢流 口两侧设有滑道 堰板可在滑道内上 下滑动 堰板上端与滑块相联 溢流堰上部的 电机减速机带动丝杠转动 使套在丝杠上的滑块以及堰板产生上 下方向的位移 当 堰板处于最低堰板位时 堰板可将溢流口封住 当堰板由电机带动上升时 捞渣机机 体内高于溢流口的水可由溢流口流向水箱 同时 在溢流堰机架上设有两个限位开关 可将最低 高堰板位的信号远传至 DCS 以控制设备的启 停 堰板动作一次用时 2 5 分钟 3 3 8 电气及保护系统电气及保护系统 捞渣机控制系统采用远传与就地控制 并设有就地 远传转换开关 采用工频与变 频相切换控制 在变频器故障时 为不影响整体系统可切换为工频运行 捞渣机启动停机顺序 检查各开关元器件 闭合电源开关 闭合控制电源开关 待变频器 PLC 自检完毕后 启动捞渣机开关 待前槽体中的渣沉淀后打开溢流堰 打开搅拌器 捞渣机停机前 首先关闭搅拌器 再关溢流堰 最后关闭捞渣机 待 PLC 变频器各程序完全停止后 断开控制电源 断开总电源 捞渣机设有链条检测装置 接近开关是对链条进行检测的检测元件 安装在位于 捞渣机机体尾部链条张紧部位的滑块上面 张紧轮上的螺栓为检测点 接近开关为两 个 已经过本安处理 具有防爆性 机体左右两侧对称安装 检测刮板两侧的链条 有过流 过载安全保护装置 以上装置在故障情况下均能报警停机 并留有远传报警 接口 变频器调速可采用就地电位器调速与远方调速 与远控 就地转换开关相配合 电控柜所配捞渣机复位按钮是为了对发生的故障清零 3 3 9 铸石板铸石板 我国生产的铸石制品 是以天然辉绿岩为主体 配以角闪石 白云石 萤石 铬 铁矿等附加料 经高温溶化 浇注 结晶和退火等工艺而制成 它具有高度的耐腐蚀 和耐磨性能 并有较高的机械强度 其耐磨度在一定条件下比碳素钢高 5 50 倍 刮板捞渣机用铸石铺在上下舱底 不但可节约大量钢材 而且还能延长设备使用 寿命 铸石衬里的壳体 要求具有足够的刚性 不会导致砌后变形 产生缝隙或开裂等 现象 铸石衬里工艺要求板面干燥时 用金属刷 喷砂器 酸碱等方法除去铁锈及污 物 用水玻璃胶泥或水泥砂浆做粘结剂 像砌地砖一样 打底 砌平和嵌缝 要使前 后板缝错开 要求达到衬板牢固 板缝严密 板面平整 铸石砌好后 应在 25o 30oC 的温度下空气干燥 干燥时间不少于 10 天 常州工学院毕业设计 15 3 4 捞渣机主要参数的确定捞渣机主要参数的确定 3 4 1 除渣量的确定除渣量的确定 捞渣机的除渣量应根据锅炉的额定排渣量和最大排渣量来确定 应满足下式 1 Q 2 Q 0max 60 QF VCQt h 实 式中 实际排渣量Q实 t h 额定排渣量 max Q max12 QQ Q t h 刮板行进方向上的投影面积 0 F 2 m 对角钢型刮板 012 min FV V m 填充系数 渣的比重 固态渣 液态渣 3 t m 0 8 1 0 1 2 1 4 C 倾斜角修正系数 根据实际取 C 0 6 根据实际情况 实际排渣量得 0 6060 1 7460 25 2 50 6 1 30 8 40 8 20 QFVC t ht h 实 额定 3 4 2 刮板捞渣机的生产率刮板捞渣机的生产率 决定捞渣机生产率的除链轮转速度外还有很多因素 可用下式求其近似值 2 3 30 BH V q T tga 米时 式中 q 生产率 米 3 时 堆高系数 取 1 3 B 刮板长度 米 H 刮板高度 米 V 链条速度 米 秒 a 斜坡段倾斜度 T 刮板节距 米 则 2 3 302 5 0 835 BH V q T tgatg 2 30 1 3 1 746 0 25 21 7米时 刮板捞渣机设计 16 3 4 3 刮板链条牵引力计算刮板链条牵引力计算 1 基本参数 链条型号 26 100 链环自重 12 95kg m 双链自重 25 9kg m 刮板间距 100 8 8000 8mmm 挂板尺寸 103425096mmmmmm 刮板自重 82 8kg 个 刮板链条自重 82 8 0 825 9103 525 9129 4 130 kg mkg m 取整 刮板的底板的摩擦系数 按静摩擦系数考虑 1 0 3K 渣的底板的摩擦系数 按静摩擦系数考虑 2 0 3K 爬填角度 35 刮板速度 正常 1 7m min 最大 3 4m min 排渣量 正常 20t h 最大 42t h 导向轮转动摩擦阻力 f 100kg 2 平面分布量 捞渣机链条的牵引力采用逐点法计算 如图 3 6 所示 常州工学院毕业设计 17 图图 3 6 捞渣机链条传动示意图捞渣机链条传动示意图 各段长度为 8 525 6 487 2 84 1 466 6 821 7 073 ABCDEF GHIJKL LmmLmmLmm LmmLmmLmm 3 张紧力计算 N CJ F sin CJAB FP La 式中 P 刮板链条自重 13 0kg m 8 525m AB L a a 35 sin130 8 525 sin351108 25 0 571932 15 CJAB FP La 4 逐点张力计算 BCL F FFN 1 1 cos35 0 3 BCJAB FFP LK K 1932 15 130 8 525 0 819 0 31932 15272 3 2204 45 B F 2204 45 1002304 45 CB FFf 1 2304 45 130 6 487 0 32557 44 DCCD FFP LK 2557 441002657 44 ED FFf 2657 44 130 2 843026 44 FEEF FFP L 刮板捞渣机设计 18 3026 441003126 44 GF FFf 3126 44 130 1 4662935 86 HGGH FFP L 2935 861003035 86 IH FFf 122JIIJIJ FFP L KP L K 式中 按 0 6m 深的渣考虑载荷 2 P 2 0 6 2 126 1 31 658 1658 Pt mkg m 122 3035 86 130 6 821 0 32 760 6 821 0 3 3035 86266 026192 149494 02 JIIJIJ FFP L KP L K 9494 021009594 02 KJ FFf 1323 cossinsin LKKLKLKLKL FFP L KP LaKP LaP La 3 20000 60 1 7 98P 9594 02130 7 073 sin350 3208 7 073 cos350 3 130 208 7 073 sin359594 02158 22361 52527 40843 84 11123 48 L F 爬坡处张力最大为 11123 48 L F 10011123 48 1932 15 1009291 33 LCJ FFF 5 扭矩计算 T N m TFR 式中 F 圆周切向力 1009291 33 LCJ FFF 0 65Rmm 9291 33 0 656039 36TF R 常州工学院毕业设计 19 6 最大负荷时的张力计算 从开始同为可与正常负荷都相同 J F I F 141JIIJFJ FFP L KP L K 按 1 2m 深的渣考虑 即满槽体渣 4 P 3035 86130 6 821 0 3205 88 8 2870 3 3035 86266 02511 843813 72 J F 1003813 721003913 72 KJ FF 1424 coscossinsin 3913 72 130 7 073 cos350 3205 88 cos350 3 130 7 073 sin35205 88 7 073 sin35 3913 72225 9650 59527 40835 24 5552 91 LKKLKLKL FFP LaKPaKP LaP La 4 42000 60 3 4 205 88 Pkg m 7 最大扭矩计算 Nm max T maxmax TFR maxmax 10011123 48 1932 15 1009291 33 LCJ FFF 9291 33 0 656039 36T 3 4 4 电机的选择与计算电机的选择与计算 由于刮板捞渣机过载情况较多 一般传动系统由皮带传动 减速器和链传动三级 组成 由确定相应的链条行进速度 则电机功率如下 12 QQ和 21 VV 和 21 VV KW 1020 m m KPV NN 式中 K 备用系数 K 1 3 1 5 P 驱动圆周力 max PF 刮板捞渣机设计 20 V 链条行进速度 2 min VVm 传动总效率 m 123m 其内 皮带传动效率 1 1 0 96 皮带传动效率 2 2 0 8 皮带传动效率 3 3 0 96 电动机额定功率 D N 则 1 3 9192 33 2 5 1020 1020 0 96 0 8 0 96 9 5611 m NKPV KW 选择佳木斯电机厂生产的 YAPT160M 4 11 其主要参数为 额定功率 N额定电流 I效率 功率因数 cos 转速 n转矩 T 11KW22 6A88 0 841500r min2200N m 常州工学院毕业设计 21 第第 4 章章 驱动装置的设计驱动装置的设计 4 1 轴设计的主要内容轴设计的主要内容 轴的设计也和其他零件的设计相似 包括结构设计和工作能力计算量方面的内容 轴的结构设计是根据轴上零件的安装 定位以及轴的制造工艺等方面的要求 合 理地确定轴的结构形式和尺寸 轴的结构设计不合理 会影响轴的工作能力和轴上零 件的工作可靠性 还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等 因此 轴的结构 设计是轴设计中的重要内容 轴的材料主要是碳钢和合金钢 钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件 有的则直接 用圆钢 由于碳钢比合金钢价廉 对应力集中的敏感性较低 同时也可以用热处理或 化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度 故采用碳钢制造轴尤为广泛 其中最 常用的是 45 钢 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能 因此 在传递 大动力 并要求减小尺寸与质量 提高轴颈的耐磨性 以及处于高温或低温条件下工 作的轴 常采用和金刚 轴的工作能力计算指的是轴的强度 刚度和振动稳定性等方面的计算 多数情况 下 轴的工作能力主要取决于轴的强度 这时只需对轴进行强度计算 以防止断裂或 塑性变形 而对刚度要求高的轴和受力大的细长轴 还应进行刚度计算 以防止工作 时产生过大的弹性变形 对高速运转的轴 还应进行震动稳定性计算 以防止发生共 振而破坏 必须指出 在一般工作温度下 低于 200 各种碳钢和合金钢的弹性模量均相 C 差不多 因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时 所根据的是强度与耐磨性 而不是轴的弯曲或扭转刚度 但也应当注意 在既定条件下 有时也可以选择强度较 低的钢材 而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度 各种热处理 如高频淬火 渗碳 氮化 氰化等 以及表面强化处理 如喷丸 滚压等 对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果 高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状 且具有价廉 良好的吸振性和耐磨 性 以及对应力集中的敏感性较低等优点 可用于制造外复杂的轴 本设计牵涉较多加工零件 其加工精度对于设计产品的最终实现和良好运行 起 着至关重要的作用 机械加工的目的就是将毛坯加工成符合产品要求的零件 加工 包含了机械加工 手段和过程 通常 毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件 在现有 生产条件下如何采用经济有效的加工方法 并将若干加工方法以合理路径安排以获得 产品要求的零件是加工工艺生产研究要解决的重点 从传统的专业划分来说 机械制 造工艺学所研究的对象主要是机械零件的冷加工和装配工艺中具有共同性的规律 它 是长期生产实践和科学研究 高效 高产 低效率 三方面指标来衡量 制造工艺学 也是生产工艺研究的主要课题 包括 1 毛胚制造工艺属于金属工艺学的范畴 2 金属切削及磨削加工原理和加工过程宗所用的刀具 磨料与磨具和磨床 切削原 理即刀具和金属切削与模削加工原理和加工过程即金属切削机床 如 概述 设计电 刮板捞渣机设计 22 气与液压传动等 3 毛胚与工件在机械加工过程中的材质控制 金属学与热处理 课程的范畴 4 零件加工质量和装配质量的标准及校验 公差与技术测量课程密 切相关 可见机制工艺的重要性 1 加工质量 质量是效益的保证 是信誉的化身 规定零件的加工质量是产品设计人员的任务 而在最低成本下达到设计要求则是 工艺人员的职责 而从满足产品质量和耐用度来分析加工质量有两大方面 加工精度 和加工表面质量 前者为含有零件的尺寸精度 形状精度和位置精度 后者中包括了 零件标的粗糙度 精度和物理及机械性能 国标上程其为 表面光整性 为了跟上时 代的脚步 为了响应机械工业局提出的加工精度要上到一到二级 则必须深入研究在 其加工过程中各种误差因素对加工质量影响的规律 采用新工艺和改进工艺装备等措 施来保证 2 生产率要高 成产成本要低 经济效益是以价格性能比最佳为基本来分析其性能优良的 近年来在毛胚制作和 机械加工方面实现了高度机械化和自动化 以及新产品的工艺方法 大大节省了人力 和费用 相比之下装配工作在整台机器的制造中的比重日益增大 这样一来 装配工 艺中设计到如何改进和提高的问题 搞的好 则性能大增 搞不好 则成本大大增加 性能降低 影响今后的竞争 3 计算机应用在机械制造行业中应用日趋广泛 二十一世纪是信息时代 机械行业要想在信息时代脱颖而出 则机械生产过程必 须向系统化 柔性化和高度化方向展 机制工艺必须做大幅度的调整 来使用市场的 变化 计算机辅助编制工艺规程 简称 CAPP 常用 VB6 0 C 语言 Forturn 和可编程 控制器所用的 CP 语言计算 计算机辅助编制数据程序 简称自动编程系统 图图 4 1 自动编程系统自动编程系统 4 2 轴的结构设计轴的结构设计 1 求出输出轴上的功率 转速和转矩 3 P 3 n 3 T 若取每级齿轮传动的效率 包括轴承效率在内 0 97 V 带传动 0 96 弹 1 2 性联轴器 0 99 则 3 P 11 0 96 0 99 9 26Kw 3 P 4 1 2 3 4 0 97 常州工学院毕业设计 23 7 5 r min 3 n 9550000 9550000 1180000N mm 3 T 3 3 P n 9 26 7 5 2 初步确定轴的最小直径 先按式 15 2 初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 调制处理 根据 15 3 取 112 于是得 0 A 112 120 2 mm min d 0 A 3 3 3 P n 3 9 26 7 5 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 d 3 轴的结构设计 1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 建立示意图如图 4 2 图图 4 2 轴的结构轴的结构 第一断轴为轴承安装段 轴径为 140mm 轴承在选用时用第一系列 型号为 1 d 滚动轴承 22328 为保证轴承承受安全载荷 故采用双联轴承 中间用轴间挡圈固定 而轴承用轴用弹簧挡圈进行轴向定位 则mm 205 1 l 第二段轴为链轮安装段 取轴肩尺寸根据轴定位取值 取轴径mml154 1 mmd142 2 第三段轴为轴的工作部分端 取 mml1940 3 mmd150 3 第四段为链轮的安装段取轴肩尺寸根据轴定位取值 取轴径mml154 1 mmd142 2 第五段为轴承的安装段 轴径为 140mm 轴承在选用时用第一系列 型号为 1 d 滚动轴承 22328 为保证轴承承受安全载荷 故采用双联轴承 中间用轴间挡圈固定 而轴承用轴用弹簧挡圈进行轴向定位 则mm mml98 5 刮板捞渣机设计 24 2 确定轴上圆角和倒角的尺寸 参考表 15 2 取轴端倒角为 2 45 各轴肩处的圆角半径为 2 3 判断危险截面 截面 A B 只受扭矩作用 虽然键槽 轴肩及过渡配合所引起的应力集中 均将削弱轴的疲劳强度 但由于最小直径是安扭转强度较为宽裕确定的 所以截面 A B 均无需校核 应力集中对轴的疲劳强度的影响来看 截面 处过盈 配合引起的应力集中最严重 从受载的情况来看 截面 C 上的应力集中最大 且周径 最小 因此截面 C 是危险截面 4 按弯扭合成强度精确校核轴 根据公式 1 2 2 22 2 4 W TM W T W M ca 式中 轴的计算应力 单位为 M ca a P M 轴所受的弯矩 单位为 N mm T 轴所受的扭矩 单位为 N mm W 轴的抗弯截面指数 单位为 m 3 m 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力 1 计算轴所受的轴向力 圆周力 链轮轮端所受圆周力 轴