【JX197】1750×12000回转窑设计【3A0】
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【JX197】1750×12000回转窑设计【3A0】,jx197,回转,设计,a0
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托轮底座的有限元分析计算 由前面的筒体计算可知： 筒体总重： 10 N 每个托轮所受的力为： N=10 N 底座上每块钢板和顶丝孔底所受的总力为： F=2N=10 N 所以，每块钢板受力为 F =10 N 每块钢板的面积 60000每块钢板所受的应力为：11 每个顶丝孔底所受的力为 F =10 N 每个顶丝孔底的面积 每个顶丝孔底所受的应力为：22 4. 底座二 m3 力 1 06 N/m2 to 压力 2 06 N/m2 to 压力 3 06 N/m2 to 压力 4 06 N/m2 to 压力 5 07 N/m2 to 压力 6 07 N/m2 to 压力 7 07 N/m2 to 压力 8 07 N/m2 to 7. 27941 N/m2 08 N/m2 28 8. 8933 9. m , m 21208 10. 11 N/m2 s 10 N/m2 800 kg/m3 08 N/m2 08 N/m2 3 W/(40 J/( 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 参考文献 计、使用与维护） 北京： 冶金工业出版社 1985 年 5 月 回转窑及单筒冷却机修理 北京： 中国建材工业出版社 1994 年 11 月 机械设计手册 化学工业出版社 1999 纪名刚 主编 机械设计 高等教育出版社 2001 吴宗泽 北京科技大学 罗圣国 主编 机械设计课程设计手册 北京： 高等教育出版社 1999 主编 材料力学（第三版，上册） 北京： 高等教育出版社 1991 础及应用教程 电子工业出版社 2002 年 主编 003 中文版入门与提高 北京：清华大学出版社 2004 年 路权 薛荣平 都有为编著 磁性材料基础 北京： 科学出版社 1988 年 7 月 等编著 磁性材料及其应用 北京： 国防工业出版社 1989 年 7 月 编著 金属磁性材料 上海： 上海人民出版社 1973 年 5 月 编著 磁性材料 北京： 清华大学出版社 2001 年 13. 美 现代磁性材料的原理及应用 北京： 化学工业出版社 2002 王思敦 编著 工业技术经济分析 哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社 1988 年 10 月 王云峰 张世雄 武春友编著 技术经济分析 北京： 机械工业出版社 1987 年 1 月 武建生 回转窑大齿圈安装与找正 冶金设备（ 总第 128 期 2001 年 8 月第 4 期 孙夏明 吴伯农 回转窑传动功率的分析 冶金设备（ 总第 128 期 2001 年 8 月第 4 期 邱夏陶 韩小良 回转窑传热数学模型及其优化 钢铁 第 29 卷 第 6 期 1994 年 6 月 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 2 页 装 订 线 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 摘要 本次毕业设计完成了 1750 12000 回转窑的设计，此回转窑用于生产铁氧体磁性材料。 本次设计综合了现代磁性材料生产工艺的国内外发展现状，分析了其发展趋势；回转窑的结构设计完成了包括筒体、滚圈、齿轮和齿圈、托轮和挡轮、传动装置等的设计计算工作；对筒体、齿轮、托轮轴等主要零部件进行了受力分析与强度计算，还应用了 限元分析方法对回转窑上的托轮底座进行了有限元分析，分析了其应力和变形情况，用直观的报告形式说明了其满足校核的结果。 而且本次设计 还运用了 程软件绘制了回转窑的总图、筒体装配图、托挡轮装配图、传动装置装配图和大齿轮零件图等图纸。 关键词：回转窑、磁性材料、 限元分析 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 1750 12000 is to of to s of s of to to to to of of to of of to of in a to of to of to to 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 目录 中文摘要 英文摘要 总论部分 1 现代磁性材料生产工艺的国内外发展现状及其发展趋势 1 性材料的分类 1 性材料的现状 1 氧体磁性材料 1 性材料的发展趋势 2 2 回转窑生产磁性材料的概述 4 3 常用各种类型回转窑设备的介绍，优缺点对比 5 转窑的介绍 5 种回转窑的对比 5 专题部分 4 现代磁性材料生产对回转窑设备的要求 6 5 设计方案的比较与方案的确定、参数的确定 7 内外各种设计方案的比较 7 己提出的方案 8 6 回转窑的结构设计、结构参数的确定 9 7 回转窑的设计计算 10 础计算部分 10 体计算 10 撑装置计算 14 动装置 20 8 1750 12000 回转窑的托轮底座的强度计算（运用 限元方法） 24 绍 24 轮底座的有限元分析计算 24 用 底座分析的结果 25 用 零件进行有限元分析的步骤 28 9 1750 12000 回转窑的安装、维护和润滑 29 转窑的安装 29 转窑的润滑 30 10 经济技术分析 31 11 设计体会 32 谢辞 33 参考文献 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 2 页 装 订 线 安徽工业大学 毕业设计说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 流动类型及其压缩性 仿不可压缩液体的流动状态（包括非牛顿状态下的液体），可压缩液体（液体密度由压力决定）或可压缩气体（目前 在开始一个 查该项目所用物质已存在于工程数据库中以及这些材料物理特性的准确性。 如果某些特殊物质未被工程数据库包括，就将这一特殊物质及其相关特性添加到工程数据库中。 在 以指定流动类型（液体或气体）和物质，这些将会在你的项目是关于一个高 气体流动，且 及在瞬时分析中为 1，则无论在 动。如果你的初始值（外部问题的环境状态）或边界状态表明流动速度较大时， 在计算过程中， （参考 注意如果你将大值 M, 那么答案的准确性就会降低。 重力作用 对于自然对流问题， 在 通过选择相应的复选框可以将重力作用包括在内。同时应该在 ， 来确定重力的加速度矢量。 绍 3 6 对于液体，确定它们在 工程数据库 中指定的密度是由其流动温度决定的， 而对于气体，只有在 重力作用 才会起作用。 若考虑重力作用的影响，缺省情况下， 时，假定指定的静态压力是压力（或潜在压力）；通过参考密度，重力加速度矢量和位移矢量，就可以计算出绝对压力（ (是 重力加速度矢量的组件， x,y,。当 定的静态压力就被当作绝对 压力，且相应的压力可以分别被计算出来。若你有一个局部，你就可以在这个局部建立一个集合从而可以简易地改变整体坐标系原点的位置。显示整体坐标系，只需在 计树 中打开 数据输出 文件夹，右击 整体坐标系统项并选择 湍流 流问题，你也可以在 流。 一般情况下，湍流出现在大面积的流动区域内及壁旁的边界层中。 如果你未指定 流动将是 薄片状或 湍流或从一 安徽工业大学 毕业设计说明书 共 页 第 2 页 装 订 线 种状态到另一状态的转变（取决于流动特性）。 缺省的湍流参数 由 湍流参数可能是手动设定湍流强度和湍流长度，或湍流能量和湍流消散。 对于大部分流动来说： x y z P P P gx gy 因为很难正确的预计湍流，因此建议使用缺省湍流参数。湍流参数是在内部条件，进口临界条件或在外部问题的外部条件下已确定的。此外，进口模拟墙的临界层参数在缺省情况下都由 缺省临界层类型由 （ 是开放交叉区域， 是开放区域的周长）。层厚度是由 雷诺数 数值决定的有效墙的长度决定。在 边界条件 对话框中，你可以通过在 设置 页中单击也可以指定一个薄片状或湍流（若你没有指定薄片式流动的情况下）的临界层及其厚度。 若要了解初始，周围和临界条件下的更多信息，请参考 多孔媒介物 如果 集合物（或聚集物），在液体流过 ， 某些部分当作多孔媒介物。液体流通过多孔媒介由多孔媒介的性质以及外部流动的条件决定。为了简化你的工作， 先在工程数据库中定义多孔媒介的有效多孔性，多孔媒介定义为与整个媒介容量相关的相连的孔的容量。然后从下列几种类型中选择多孔媒介的渗透类型。 等方性 媒介的渗透性与媒介内方向无关 单向性 媒介只是在某个方向可以渗透 轴对称性 媒介的渗透性由与指定方向相关的轴截面和横 截面决定 支架结构型 当媒介的渗透性随方向改变，且完全由 3个基本方向决定的 3个组件决定时，大多是此种情形。 然后以媒介对液体流动的阻力（阻力计算公式）来确定媒介的渗透性（它的成分，如果它是轴对称或支架结构型）。阻力计算公式， K )/(V)，其中 P, , 度，及流动速率。你可以用下列四个公式中的一个来计算矢量 k = PS/(mL) (为压强下降 ,流量 ,尺寸 ), P 为并列多孔物质两边的压力差 ; m 是通过物体的大量流动率 ;相应的， S 和 L 为截（断）面 面积和长度。所有的都在被选择的方向，你可以指定 m 的函数， S 和 L 为常数。指定卷积流动率 v 来代替大量流动率，在这种情况下 算式为 m = v。另外，在指定压降 者压量流动率 m 通常正比于液体动力的情况下，多孔媒介阻力系数 K 决定于另一种液体，这种液体不是当前液体而是被我们称为校准液体，通过指定校准液体的非零动力粘度（也叫着校准动力粘度），你可以纠正 K， k = PSm /(mL 因此，在这里叫做液体的动力粘度。所有插入到 模型的值没有 具体说明，但是说明了多孔媒介的属性 k = (AV+B)/（由速度决定的）， V 为流体速度， A 和 B 为常数，指定 A 为 kg/ 安徽工业大学 毕业设计说明书 共 页 第 3 页 装 订 线 为 s k= /(是由参考气孔尺寸 D 所决定的），在这个式子中和是流体动力粘度以及密度， D 是根据实验所确定的参数气孔的尺寸 ，只需确定 D 就可以（ 和 是通过计算得到的）。 k= /(f(是由参数气孔尺寸 D 和雷诺数决定的）用 f(子来区别以前式子，可以得到一个更为普遍的式子，除了 D 以外，还要将 f(式子的决定 因素来确定。 介绍 释：可容电阻说明了下列极限的存在，必须比和小，而和分别代表多空装置内部流动速度以及最大孔径。否则，结果将可能出错，若大于这个极限，必须通过改善多空装置内部的网孔，尤其是在分界面上的来减小。 在 多孔条件 对话框中，明确剩余的依据来确定把多孔装置插入下列模式中： 工程数据库 中的多孔装置 把多孔装置应用到模式组成中 如果一个装置的渗透性图形是单向的或者是轴对称的，那么就必须按照选择的坐标系统的轴线或按照选择的曲线来确定方向（对于一个周轴对称多孔装置来说是轴方向），它 们的方向是正切方向。 非牛顿状态的液体 有技术非弹性非牛顿状态液体的层流量能力。所有可用的模式都是基于以下假设的：流量少，剪应力是流量剪切程度的函数，或者将液体的动粘滞度近似引入非牛顿状态下的液体，下面了解非弹性非牛顿状态粘性液体是可用的： 模式，其中 维），代表液体的屈服应力 (这种模式包括以下几种特殊形式： x V 100 f o n K n s n=1, o=0 表示牛顿状态液体，在这种情况下 K 代表液体的粘度； n=1, o=0 表示牛顿状态液体的宾厄姆模型，特点是非容域压力（ o），在非容域压力下的液体的状态为固体。为了能够使之变为流动的液体，必须提高这个临界剪切力（这个临界值由 K 自动地模式化生成，在这种情况下被称着塑性粘度，在 o 时达到实际最大值）； 安徽工业大学 毕业设计说明书 共 页 第 4 页 装 订 线 0 n 1, o=0 表示薄剪切非牛顿状态液体的幂定律模型 n 1, o=0 表示厚剪切非牛顿状态液体的幂定律模型 幂定律模型：与上面 提到的赫歇耳模型的特殊例子不同的是，在幂定律模型中这个值|受到具体的限定： | 此这个最大动粘度和最小动粘度应具体说明除了一致性系数 K()和幂定律指数 n（无尺寸的） 型，在这个模型中代表液体在无限剪切力下的绝对粘度，例如，最小动粘度 (Pas)，是在容剪切力下液体的动粘度，最大动粘度 (Pas)，是时间常数（ s），是幂定律指数（无尺寸的），这个模型是上面提到的限定的幂定律模型的平滑方案。 可压缩液体 可压缩液体的密度在工程数据库中被具体说明，要么是一常数，要么是在液体状态下取决于温度的某一值，另外在非牛顿压缩液体下你可以说明液体的密度也受压力影响。例如：液体的可压缩性可由下面方程式的形式来描述： n K 1 n K n s 2 / 1 2 1 1 n o K 在这里 0 是在参考大气压 液体的密度， C 和 B 是系 数， ( 0, C, B,和 使用者具体说明，作为一个常数或者是取决于温度的某一值例如 P 是计算出来的压力，这里是动力指数由使用者具体说明，是一个常数或者是取决于温度的某一值； 面与面之间的辐射 如果你解决一个固体间的热交换，在这里必须是一个固体的温度很高而且或者气体是稀薄的，由于热交换是通过传导方式进行的，因此通过辐射进行的固体间的热交换是明显的。（例如固体间的热辐射在这个问题里起了一个明显的作用，明显地影响了这个固体的温度）你可以选择使它产生放射性，并且说明固体表面的放射性，另外，如果问题需要的 话，你可以通过临界的放射率和温度极值从非计算领域边界（模型的开口）进入到计算领域（模型）去具体描述热辐射，结果，辐射热作用在模型的表面并加热它们。下面的标准的（定义的）面在工程数据库中是可用的。 无辐射面，这个工作面既不发射也不吸收热辐射，不能参加辐射热交换。 吸收面：这个工作面充分地吸收所有落到它上面的辐射，例如一个黑体，但是和黑体相反的是，它不能发射出任何热（例如：没有射线从中放出） 黑体面：工作面的发射率为（黑体），工作面能充分吸收所有落到它上面的辐射，而且它的发射根据 ， 0 0 安徽工业大学 毕业设计说明书 共 页 第 5 页 装 订 线 / 1 P C B P 1/ 0 0 n P B P B 白体面：工作面的发射率为 0（白体），例如：工作面充分地反射所有的辐射（遵循朗伯定律）并且自身不发射出任何热，因此工作面的温度不受热辐射影响。 对称： 如果你在一个工作面中使用了理想面条件去说明问题的对称表面的话，那么这个对称辐射面的类型应该在这个面上具体说明出来，如果问题考虑到了热辐射。 对于非计算领域边界或者模型的开口，下面的标 准（ 作面发射率性能是可用的 无辐射面：根据上面，使用不同的要素，这个要素不是固体面，而且一个非计算领域的边界或模型的开口。 黑体外部边界：表面发射率为（黑体），因此表面辐射作为一个黑体进入到计算领域，它的温度不能被计算出来，但是你自己可以说明。（对于在指南或者垂直背景对话盒里的非计算领域应使用环境温度辐射盒；对于在辐射面对话盒里的模型的开口应使用辐射盒，如果黑体外部边界辐射表面类型在这些对话盒中被选择，这些将会出现在对话盒里） 太阳能开口：一个面（一个模型的开口或者非计算领域边界）辐射热（定 向辐射）进入到计算领域（或模型）随着方向和在辐射面对话盒里具体说明的强度 一个通常的辐射向由发射率系数和下面工作面的发射性能的其中一个来定义的 工作面：一个由你在发射率系数盒里具体说明的发射率（范围从 0 到 1，灰度具体说明）的面辐射出热。 外部边界：一个面（一个模型的开口或者非计算领域边界能够发射出热进入到计算领域模型）发射率由你在发射率系数盒里具体说明的（范围从 0 到 1），表面的温度不能计算，但可由你自己具体说明（对于在指南或者普通背景对话盒里的非计算领域边界使用环境温度辐射盒，对于在辐射面对话盒里的 安徽工业大学 毕业设计说明书 共 页 第 6 页 装 订 线 模型的开 口应使用辐射温度盒，如果外部边界类型被选择了，这些将会出现） 周围面：一个由你在发射率系数盒里具体说明的发射率（范围从 0 到 1）的面能够辐射热，但是这热不能到达模型的工作面，而且出现在空间周围（结果，从这个面出来的辐射不能被计算出来） 说明：在所有例子中，工程流体既不发射也不吸收热辐射（对于热辐射它们能透过），因此，热辐射仅和固体相关联。 辐射固体面既不是黑体也不是白体，被假设为理想的灰体，例如，和黑体有相似的连续发射光谱。因此，单色发射率取决于发射波长，这些辐射由波长决定，对于某一特定表面条件的某一材料（ 从工程数据库辐射表面中的一些是可应用的）这个灰体发射率仅取决于工作面温度。 在这些所有情况下，固体表面的热辐射被认为是发散的，遵守朗伯定律，根据每单位面积和每单位固体角度的辐射强度在各个方向上是相同的。 模型辐射面间的净辐射热交换可以根据固体间传热和热传递来计算。 当观察计算结果，你可以看见下面的辐射特点： 面（当选择流体作为媒体）的局部特点：净辐射流动（在这个面上的一点离开和到这辐射流动的不同，如果离开的流动比达到的流动大的话，那么这个就是有意义的）和出口辐射流动（离开了面的辐射流动） 在整个面参 数中的整体特点：净辐射率（集成在选择面上的），开口辐射率（集成在选择面上的）可压缩流动 如果流体的密度取决于压力那么这流动被看着是可压缩的，因此密度变化的影响是不可忽略的。在中气体总是可压缩的，液体是不可压缩的，如果你的任务是处理高速气体流动的话，你应该把气体流动看作流动，在这里最大值，对于稳态分析增加了对于系统分析增加，为了考虑高气体流动，应选择在或者普通背景里的高气体流动检查盒。如果任务是超声波被局限在相对小的流体量和大的压声速流动，那应选择小气体流动，如果流量在这里流动变成计算域大小的一半成或大一点， 那么你应该把这个流动看作气体流动。 不可压缩流动 如果流体密度仅仅取决于温度和粘度，那么这个流动是不可压缩的，因此密度变化的影响可以忽略 基啮合 当整个计算域在啮合过程的开始，基啮合就会被构建，它由计算域被分开成平行相同的面板形式，这些面板垂直于整体坐标系，计算领域的边界面就在这些当中 介绍 基啮合被放置在对称整体坐标系方向，它们之间的距离由这些方向具体说明的单元决定。如果需要，你可以抽一些额外的啮合面极限具体说明它们之间的位置，通过加一个控制面来完成。 安徽工业大学 毕业设计说明书 共 页 第 7 页 装 订 线 1 by a of or to a in by a if it is to If a in a in is a of is in in -5 as as of in To of is on or be a in If to In or to be in or If a in in or a if or or be as a or as a Be if 0 of by a o), of as a so to a be is by , in to a o); 0 1, o = 0 of , , in to so Pas) in to ( ) n ( , , is s at an Pas), o is s at Pas), K1 is s), n is is a of is in as a or a on a of on (P), s of of of n K 1 n K n s 2 / 1 2 1 1 7 n o K , 0 is s 0, C ( 0, C, B, 0 by as 0, as on P is , n is a by as a or a on f a in in a s is or is so by or is to by or to a in to In if by s s or s As a s s in in as a in to no s is ( it in 0 0 / 1 P C B P 1/ 8 0 0 n P B P B s is ( in by so If at a to s be at if is to s or s it is a a s or a s s is ( so as a is by in s in or in or in s in in if of is in a a s or s as or a in A is of a by in in , a be a a s or s or a by in in ). At s 9 is by in s in or in or in in if is to a by in in ), at s il as a In to so a to so is of is of of on In is to is in s is in as et of at at so it is if is et if on so 10 If a as a To in is is in is If in is a of or it is as a if on so he is at of It is by by to s s Z y s in -, of of in If by he is a We in it be in or in a to s a to in 11 be in is a at in a in a n is a at or in or is in in by of s to of s to or to to or of at of at as to of or if to of of it in to a 4 12 In of to In on in In an or in a a it as a If in In an or in a a is we -2 to a in of in or as In by To s as a at of as or if at at if at as of on is at by 13 s by in of on on in in If is a in is on in in an on in in is in in is in In on in If a is at In a in to or at to a at a to or of In 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 总论部分 1. 现代磁性材料生产工艺的国内外发展现状及其发展趋势 性材料的分类 磁性是物质的基本属性之一，在外磁场作用下，各种物质都呈现出不同的磁性。磁性材料按其特性、结构和用途可分为软磁性材料、永磁性材料、磁记录材料、旋磁材料和非晶态软磁材料等。 软磁材料的磁性能的主要特点是磁导率高，矫顽力低。属于软磁材料的品种有电工用纯铁、硅钢片、铁镍合金、软磁铁氧体和铁钴合金等，它们主要是作传递和转换能量的磁性零部件或器件。 永磁材料的磁性能的主要特点是矫顽力高，属于永磁材料的品种有铁镍钴、稀土钴、硬磁铁氧 体等，它主要作用是在能够产生恒定磁通的磁路中，在一定空间内提供恒定的磁场作为磁场源。 性材料的现状 磁性材料作为一种重要的功能材料，广泛用于国民经济各个领域，在现今国民经济各个领域中扮演着一个重要的角色。随着社会步伐的不断涌进，中国磁性材料又面临一次发展良机。 磁性材料作为电子行业的基础功能材料，永磁材料作为磁性材料的重要组成部分，在电子工业 ,电子信息产业、轿车工业、摩托车行业发挥着重要的作用，同时它还广泛用于医疗、矿山冶金、工业自动化控制、石油能源及民用工业。永磁材料有永磁以及一切铁氧体瓷瓦、磁块 、磁环、磁粉等，广泛用于各种微电机、扬声器、自动化装置、医疗机械、磁选设备以及一切需要恒定磁源的地方，用永磁代替电磁结构简单、使用可靠、节约能源、维护方便。还有方形、圆形、圆柱、片状、条形、扇形、瓦形、环形等多种形状的永磁材料，可广泛用于耳机、听筒、微形发声器件、磁性纽扣、磁性门吸、玩具、马达、磁疗保健、电脑设备、电子零件等不同领域。另外，采矿业、航天航空、高保真音响、电机等也是词性材料涉猎的对象。由此可见，磁性材料对我们的生活各方面将越来越重要。 铁氧体磁性材料概述 铁氧体磁性材料 是近三十多年迅速发展起来的一种新型的非金属磁性材料。从它的电特性看来，属于半导体范畴，所以有的铁氧体也称为磁性半导体。随着生产的发展和科学技术的进步，铁氧体磁性材料不仅在电子工业部门应用日益广泛，例如已在通讯广播、自动控制、计算技术和仪器仪表等方面成为不可缺少的组成部分，而且在宇宙航行、卫星通讯、信息显示和污染处理等方面，也开辟了新的广阔的应用前景。 根据目前在实际生产中的应用情况，铁氧体磁性材料可分为软磁铁氧体、永磁铁氧体、旋磁铁氧体、矩磁铁氧体和压磁铁氧体等五种，它们又各有单晶、多晶和薄膜等形式。由于铁 氧体磁性材料的新品种、新工艺、新技术和新器件不断出现，不断在国民经济各部门广泛应用，因此对我国实现农业、工业、国防和科学技术现代化，将 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 2 页 装 订 线 发挥重要作用。 铁氧体是由铁和其他一种或多种金属组成的复合氧化物。随着替代金属的不同，可以组成各种不同类型的铁氧体。铁氧体也可以理解为一种具有铁磁性的金属氧化物目前已经出现一些不含铁离子但却具有磁性的金属氧化物和硫属化合物，如氧化镍、氧化铕。 铁氧体磁性材料的用途和品种，随着生产的发展已经越来越多，根据目前应用情况，可分为软磁、硬磁、旋磁、钜磁和压磁等五大类。软磁材料是指在较 弱的磁场下，易磁化也易退磁的一种铁氧体材料，软磁铁氧体是目前各种铁氧体中用途较广、数量较大、品种较多的一种铁氧体材料。软磁铁氧体主要用作各种电感元件，如滤波器磁芯、变压器磁芯、天线磁芯、偏转磁芯以及磁带录音和录像磁头、多路通讯等的记录磁头的磁芯等。 硬磁材料是相对于软磁材料而言的，它是指磁化后不易退磁，而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，因此，有时也称为永磁材料或恒磁材料。永磁铁氧体材料不仅可以用作电讯器件中的录音器、微音器、拾音器、电话机以及各种仪表的磁铁，而且在污染处理、医学生物和印刷显示等方面也得到了应 用。 性材料的发展趋势 上世纪九十年代以来，随着稀土材料的开发和非晶磁性材料的不断完善，特别是纳米晶磁性材料的出现，使得金属磁性材料进入到一个崭新的发展阶段。人们对材料显微结构的要求亦由以往追求完整、无缺陷的长程有序的晶体结构，发展到具有优异性能但长程无序的非晶结构，继而又进入到纳米晶的研制和开发阶段。 性材料的磁致伸缩现象早在 19 世纪中叶就被发现，但其磁致伸缩量小使其应用范围受到了很大的限制，开发具有更大的磁致伸缩效应的材料一直是人们的追求目标。 19631965 年在重稀 土 单晶体中发现了很高的磁致伸缩现象； 1972年开发成室温下具有超大磁致伸缩效应的 属间化合物，其磁致系数高达（ 12） 10 3 （ ，至此称这种巨大磁致伸缩现象为超磁致伸缩效应。目前超磁致伸缩已进入实用阶段，研究开发的内容以制作工艺、检测评价等为中心，在伺服机构等领域应用前景看好。从实用角度，材料应具备的条件主要有： 1. 变位量及生产的应力要大（并具备相应的机械强度）； 2. 响应速度快； 3. 软 词性； 4. 可在底磁场下驱动； 5. 居里温度高； 6. 在使用气氛中磁致伸缩特性对温度的变化不敏感； 7. 高可靠性； 8. 环保性优良，兼备市场竞争力； 超磁致伸缩材料在某些量大面广的领域，例如全球范围内的海面港口管理用器 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 3 页 装 订 线 件，计算机用打印等应用领域中，具有很大的潜在应用背景。 铁氧体磁性材料的制作工艺简图如下： e2 烧成 粉末未经高温烧结成形 粗粉碎 细粉碎 干燥 造粒 整粒 压缩成型 压缩成型 烧成 压粉体在高温下烧成 加工检查 铁氧体磁性材料的第一步烧成工作在回转 窑中完成。配料与混料（ e2 粉碎后由回转窑的进料装置进入到筒体进行焙烧，其焙烧过程如下： 物料先在烘干带烘干，再经预热带预热，再转到分解带，后到烧成带即反应带焙烧，焙烧过程即是在高温高压下增氧的过程，使物料发生物理与化学变化，生成本身有磁性的 及受激活后就显磁性的 后经冷却带冷却，再由出料装置输出烧成品。 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 4 页 装 订 线 3. 常用各种类型回转窑设备的介绍，优缺点对比 转窑的介绍 回转窑是指是对散状或浆状物料进行加热处理的加工设备，问世已逾百年。回转窑广泛用于有色冶金、黑色冶金、耐火材料、水泥、化工和造纸等工业部门。回转窑在一些有色金属生产中占有重要的地位，是用来对矿石、精矿、中间产物进行烧结、焙烧等加热 处理。 种回转窑的对比 回转窑是指旋转煅烧窑（俗称旋窑），属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。 水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法水泥窑和湿法水泥窑两大类。 冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫磁化焙烧；铬、镍铁矿氧化焙烧；耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝；化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。 石灰窑（即活性石灰窑）用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 5 页 装 订 线 专题部分 转窑设备的要求 耐火材料的要求 ： 耐火砖起着保护筒体和减少散热的作用，因此耐火砖的好坏至关重要。而且窑内工作各不相同，因此各段耐火砖的厚度要求不一，烧成带经常烧损，为保证一定运转周期，砖应厚一些，而分解带可减薄。 喂料装置的要求 ： 要求喂料稳定、均匀、容易控制，以便配合窑的操作，一般用变速电动机来调节喂料量。 燃烧器的要求 ： 因为回转窑焙烧时需要明显的温度分布，故供热源即燃烧器需要有提供不同温度的能力。 密封装置的要求 ： 回转窑一般是在负压下进行操作，为防止外界空气被 吸人窑内及在某些部位防止窑内空气携带物料外泄，对密封装置有如下要求： 窑尾处，负压可达 60 毫米水柱，在空气预热器的入口处，鼓风压力达 700 毫米水柱，密封装置应能适应这样的压力； 护和检修方便； 5. 设计方案的比较与方案的确定、参数的确定 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 6 页 装 订 线 内外各种设计方案的比较 公司开发的 - 燃油回转窑 - 燃油回转窑是一种适用于磁性材料粉料预烧的专用设备，为了适应磁性材料生产和发展的需要，某公司在消化国外先进窑炉技术的基础上，于九七年开发成功适应规模生产的高效节能型燃油回转窑。通过采取能精确控温的比调式燃烧器，窑进出口端的密封装置以及高、底温的分段结构等措施，达到高效节能、烧成粉料一致性好的目的。 用领域广阔、高效节能的 转窑 其主要 特征： 500 气、氢气、空气等诸多气氛环境下使用 墨炉管，有各种设计选择 足用户的多种需要 转窑采用 制技术 制器处理 改进了温度控制，温 回转窑温度回路的大滞后 度变化至少减少 50% 防止产品过热 燃料或煤的消耗量大大减少 前馈和鲁棒 温度和其它关键过程 处理大负荷变化 变量能总是维持在 自动控制状态下 减小了温度和产品 产品质量、产品等级、 质量的变化 生产效率都得到了显著 的提高并降低了废品率 提高了生产效率和质量 在几个月或更短的时 间里就能完全收回成本 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 7 页 装 订 线 现代工业生产中利用回转窑的实例不胜枚举，本课题的回转窑为 1750 12000回转窑，用来生产磁性材料。其具体的方案如下： 1. 良好的密封设计确保窑腔的气密性能 2. 适用的温度范围： 500 3. 温区独立可控 4. 传动系统选择电机、齿轮和联轴器，电机为变频调速 5. 采用滚动轴承代替以前常用的滑动轴承 6. 传动装置底座采用钢架结构代替以前的槽钢结构 7. 挡轮选两挡 参数的确定： 耐火砖厚度为 250重（即容重）为 使用温度为 1300，最高温度为 1400 转速为 角为 1/40 料重为 4000. 回转窑的结构设计、结构参数的确定 回转窑的筒体尺寸为： 窑头悬伸段： 1 取 尾悬伸段： 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 8 页 装 订 线 中间跨： - t=支承挡数为 2；钢板厚度为 图为窑总体结构简图： 1925 1020 2118 12000 12000 单位（ 已知条件： 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 9 页 装 订 线 回转窑的长度 L=12m;直径 D=斜度： 1/40= 窑倾斜角 =料自然堆角 =43 窑转速： n=料重 4000重 =650 700 kg/计算： 长径比：料移动速度 24(24+ ) ;，其值为 ，考虑窑的结构取 D砖=以 =入数据可算得 236m/料停留时间 t=( n=1时，填充率： =2460 = =中， 取窑出口和入口的平均值 所以 s 体计算 体尺寸确定计算： 窑头悬伸段： 取 尾悬伸段： 间跨： - 3m; 以支撑挡数为 2，查表得钢板厚取 =体的结构简图如下： 1925 1020 2118 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 10 页 装 订 线 12000 单位（ 体载荷计算 筒的内径 D =2 2 =1. 筒体自重： q s=( D + ) =( /米=103 N/m 估取 qs=qs=103 =103 N/m 2. 窑衬重量： b( 窑衬和底泥总厚度， h+底泥厚度。 h 为窑衬厚度，其值为 b为窑衬容重，其值为 104 N/所以 55) /米 =104 N/m 3. 物料重量： 24 = = /米=103 N/m 4. 齿圈重量：估取 12吨，相当 10 N 体弯矩和应力计算 m 基本假设条件：（ 1）将筒体视作圆环截面水平连续梁。不计截面变形后对截面模数的影响，不计斜度的影响。 （ 2）不计物料重心对窑轴线的偏移，不计筒体所受扭矩。 （ 3）按静载荷计算。 筒体的上部受均匀载荷的作用，简图上未标明 F 徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 11 页 装 订 线 (1) Y =0, 对 A 点： M =0 21 2h + m 2 L )2 将数据代入上面两式可 得出结果： 10 N 104 N 可画出剪力图（示意图）如下： （ N） （ 过剪力图可得出 Q=10 10 N （ 1） 由剪力图画弯矩图如上图 列出各段的弯矩方程式如下： ： M(x)= (0 x ： M(x)= (x ： M(x)= F( (x ： M(x)= 212 (x 12) 计算各段接点的弯矩值： x=， M=104 Nm x=， M=104 Nm x=， M=104 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 12 页 装 订 线 (2) 筒体横截面上的弯曲应力为 = W：筒体截面模数 W=22D I= 44)2()2(32 ( 缝强度系数，铆接缝 接缝，人工焊 5 自动焊 T ：温度系数，由筒体表面的温度而定 许用弯曲应力 ：有衬砖的回转窑 =1010 N/当 =14 时， 44 2 =当 =24 时， 44 2 =滚圈中心线处，筒体截面非焊接对称， ，其它部位均取 设筒体各处的温度分布如下图： 250 250 250 250 时， 200 时， 矩最大处为齿圈中心 线处，此处的应力为： = 106 计算结果满足校核。 撑装置计算 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 13 页 装 订 线 圈 滚圈的材料为 45 号钢 因为 D 以滚圈外径 ( 取 面高度 H=( 取 托轮 材料选 45 号钢 滚圈与托轮的直径比 I=以 大接触应力 R =1( 0单位接触宽度上的载荷， q=000)( N/m Q 为支撑载荷，取由筒体弯矩计算取得的各支座反力的最大值为 10 N 滚圈自重， （ Q，估取 10 N z ：托轮滚圈中心连线与垂直方向夹角一般为 30 滚圈宽度 E=2 610 kg/2 1110 N/ 当 z =30 ， 351)( =6601( 0p 1( K= 20218.0 p E= 7 = （ 1） H= r 2S=S +C， 2C= 100 ,60 , = r 算得 C= 2） 截面面积： =102 形心圆直径： H=面惯性矩： 12312 =有间隙，间隙约为 2松套式滚圈的垫板与挡板型式取回转窑一书中 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 14 页 装 订 线 2U ( 支撑装置受力分析 1. 径向力：滚圈自重 10 N N= =10 N =10 N z +10 N N = 22F =10 N 2. 轴向力 （ 1） 每侧托轮轴向力： = 2） 每挡支撑装置上的总轴向力 =(=10 10 N （ 3） 普通挡轮推力 中的大者 = 02 f 0 取 02 f) =(410 N 3. 调整托轮轴承座的力 P P=22 2 =10 N 4. 轴承座不倾翻条件 ： 2H= 托轮轴的设计 1. 托轮： 度 . 托轮轴的参数确定 轴中部直径 轮轴的示意图如下 : 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 15 页 装 订 线 57 50 58 290 10 58 57 50 托轮轴的材料为 45 号钢。 力学性能参数为：b=640N/s=355N/ 1 =75N/ 1 =155 N/许用弯曲应力 1 =215 N/0=100 N/ 1 =60 N/3. 轴的受力计算 托轮的受力简图如下： 1925 A 7959 B 2118 B 设 4 个托轮所受的力均等，即 4 4 N1 =30G=10 N 考虑到托轮受到筒体压力的不均匀性 故取托轮的力 N=3410 N 所以轴的受力简图如下： 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 16 页 装 订 线 N N =N=10 N F =0 N =0 对 A: M =0 F2 0 算得： 10 N 画出简力图和弯矩图如下： （ N） （ 4. 托轮轴的校核： 疲劳强度安全系数校核 = 1 M 1 S :从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限达到换算系数，查 机械设计手册 第二册表 6：轴在计算截面上所受的弯矩 Z：轴在计算截面上的抗弯截面模数，查 机械设计手册 第二册表 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 17 页 装 订 线 6=323dS ：疲劳强度的许用安全系数，查 机械设计手册 第二册表 6 K：有效应力集中系数，查 机械设计手册 第二册表 6 30得： K= ：绝对尺寸影响系数，同上查表 6=R ：表面粗糙度系数，同上查表 6R = ：表面状态系数，同上查表 65选择 =1 = 1 =择轴的校核截面 1和 2，如下简图： 1 2 对截面 1：弯矩 M= =3352630 8 8 5 6 6 5=S 所以截面 1满足疲劳强度校核。 对截面 2：弯矩 M= =3010 7 8 5 6 6 53526S 所以截面 2满足疲劳强度校核。 轮的设计 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 18 页 装 订 线 1. 见回转窑一书的 =挡轮大端直径 为挡轮的半堆顶角，取 14 厚度 h=323 取 . 由接触强度确定直径： 1 +210 N 接触强度条件： 021)11(c o s A 由图 4 h=； 2 0p 则 ,由 = )1(0 0 2 s =10 N G P 4 00 =据实际情况取 动装置 主传动装置的组成：主电动机、主减速器、齿轮齿圈、筒体和 2 个联轴器。 传动流程图如下： 电动机 联轴器 减速器 联轴器 开式齿轮 传动效率：减速器为 弹性柱销联轴器为 工齿的开式齿轮传动为 传动功率计算： 主传动功率： 运转消耗功率： N= 21 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 19 页 装 订 线 翻转物料消耗功率。 克服轴承摩擦消耗功率。 102100 4000 33 2 1 =2 =2 回转窑的 = = =15 =30 =c=1 30s 4 =1 =102 =W) 析： N 2=102 每挡 的摩擦阻力 pf= 0 0 02c o s RN 10 +10 =10 N v=60= d= v= 0 4 67 15
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