磷酸铵干燥器设计-回转圆筒干燥器干燥磷酸铵含开题及12张CAD图
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磷酸铵
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磷酸铵干燥器设计-回转圆筒干燥器干燥磷酸铵含开题及12张CAD图,磷酸铵,干燥器,设计,回转,圆筒,干燥,开题,12,CAD
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磷酸铵干燥器设计 摘 要干燥器是一种化工机械，它通过加热来蒸发原料中的水(通常指水或其他挥发性液体成分)，以获得具有特定含水量的固体。它是一种实现原料干燥过程的机械和化工设备。大多数产品需要在生产的某个阶段干燥，材料需要有特定的水分含量用于加工、成型或造粒。本课题是要干燥磷酸铵，一种复合肥，它可以干燥复合肥和其他干燥物质，供广大人民群众使用。此次毕业设计的课题是设计磷酸铵干燥器，经过对设计任务书的分析后，先是选择干燥器的类型，因为是大规模生产及设计任务书的要求我选择转圆筒干燥器，主要部件有筒体、滚圈、托轮、挡轮和传动装置，还包括了筒体上的大齿轮和减速箱、密封装置以及其他附属装置。确定总体设计方向，接下来就是确定筒体的尺寸及强度的校核都必须达到设计的要求，确定好主要部分的尺寸后，然后确定滚圈、托轮和挡轮的设计计算，进行强度校核且满足设计的要求，两个重要的部件已经确定好之后，然后选择传动装置，经过设计计算选择电机、减速器、齿轮等部件，最后就是整个装置的润滑系统及密封装置的选择，按照设计的要求选择完成，本次毕业设计设计完成。通过此次毕业设计，我对本专业知识的运用提高了不少，以及在机械产品设计过程中，我的调研和查阅资料的能力有较大的提高。我设计的此设备主要用于大量生产，知道此设备对农业的影响巨大，可以为农业提供肥料，但是设备庞大是此设备最大的缺点，希望可以加强自己的设计能力，使此类设备的自动化程度更高，希望我能够在干燥器的领域上作出自己的贡献。关键词：回转圆筒；传动装置；结构；设计计算；干燥技术ABSTRACTDryer is a kind of chemical machinery, which evaporates water (usually refers to water or other volatile liquid components) in raw materials by heating to obtain solids with specific water content. It is a kind of mechanical and chemical equipment to realize the drying process of raw materials. Most products need to be dried at a certain stage of production, and materials need to have a specific moisture content for processing, molding or granulation. This topic is to dry ammonium phosphate, a compound fertilizer, which can dry compound fertilizer and other dry substances for the broad masses of people.The topic of this graduation design is to design ammonium phosphate dryer. After analyzing the design specification, I first chose the type of dryer. Because of the requirement of large-scale production and design specification, I chose the rotary cylinder dryer. The main components include cylinder, roller ring, supporting wheel, retaining wheel and transmission device, and also include the large gear and reducer, sealing device and other accessories on the cylinder. After determining the overall design, the next step is to determine that the size and strength of the cylinder must meet the design requirements. After determining the size of the main parts, then determine the design calculation of the roller ring, supporting wheel and retaining wheel, carry out strength verification and meet the design requirements. After the two important parts have been determined, then select the transmission device, select the motor, reducer, gear and other components through design calculation, and finally select the lubrication system and sealing device of the whole device. The graduation design is completed according to the design requirements.Through this graduation project, I have improved a lot in the application of my professional knowledge, and in the process of mechanical product design, I have greatly improved my ability to investigate and consult data. This equipment I designed is mainly used for mass production. I know that this equipment has a great impact on agriculture and can provide fertilizers for agriculture. However, the huge equipment is the biggest shortcoming of this equipment. I hope to strengthen my design ability and make this equipment more automatic. I hope I can make my own contribution in the field of dryers.Key words： Rotating cylinder; Transmission device; Structure; Design calculation; Drying technology目 录1 绪论11.1 前言.11.2 转圆筒干燥器的国内外现状及发展趋势11.2.1 转圆筒干燥器的国内外现状11.2.2 发展趋势12 回转圆筒干燥器的总体方案设计及工艺计算32.1 设计方案32.2.1 干燥设备的选择32.2.2 工艺方案的选定32.2 条件设计42.3 物料衡算和热量衡算52.3.1水分蒸发量52.3.2 空气消耗量53 回转圆筒干燥器的设备设计83.1 转筒的直径83.2 筒体设计123.2.1 筒体最小壁厚计算123.2.2 筒体载荷计算133.2.3 筒体弯矩与应力计算155.2.4 筒体变形计算173.2.5 筒体热膨胀伸长计算194 辅助设备的设计与计算214.1 滚圈设计214.1.1 滚圈与托轮材料的确定214.1.2 滚圈托轮接触应力计算214.1.3 校核弯曲应力234.2 托轮及轴承设计234.2.1 托轮234.2.2 托轮轴244.2.3 滚动轴承计算254.2.4 轴的弯矩核算264.3 挡轮及轴的计算264.3.1 挡轮274.3.2 挡轮受力274.3.2 挡轮参数的确定274.3.4 挡轮轴及轴承的计算285 传动装置的确定设计依据305.1 传动功率的确定305.2.1速比的分配325.2.2齿圈主要参数.335.2.3.回转圆筒用的减速机335.3.1.齿轮，齿圈335.3.2.联轴器346 回转圆筒的进出料、润滑及密封366.1 回转圆筒的进出料366.1.1 进出料366.1.2 进出料箱366.2 润滑系统366.2.1 托轮、传动装置的润滑366.2.2 减速器的润滑366.2.3 密封装置的润滑366.3 密封装置376.3.1 密封装置位置与要求376.3.2 密封结构377 结论38参考文献39致谢40V1 绪论1.1 前言干燥应用领域非常广泛，在化工、医药、食品等领域是必不可少的基本操作。为了方便储藏和加工，优化产品的各种性能，减少产品生产所需要的的费用，同时为了达到在进行包装盒传输时较为方便快捷的目的，通常对一些需要干燥的产品进行干燥。因而导致干燥器的产生，现在世界上出现了各种各样的干燥设备，回转圆简干燥器是一种传统的，也是最广泛应用的一种干燥设备。回转圆筒干燥器可以处理生产能力大的物料干燥，因为干燥物料的能力大、操作范围广、适应性极强、运行连续平稳，广泛应用于很多部门。在化工行业中，如磷酸铵、氮磷复合肥、碳酸钙、硝酸铵等的干燥，在大部分情况下，我们可以选用回转圆筒干燥器完成这些操作。由于我设计的此设备已成功并广泛应用于生产实践，本文在设计中引用了其他设计老师的实验方法和结论。1.2 转圆筒干燥器的国内外现状及发展趋势1.2.1 转圆筒干燥器的国内外现状目前，我国使用的转筒干燥器和其他国家的基本上相同。为了能够有效地提高干燥速率，我国和其他国家的新型机器发展方向大致相同，也就是组合不同几何形状的抄板，来研制组合机器的转筒干燥器。在最近这些年，国内外干燥设备的制造技术逐渐成熟，其研究的方向也逐渐向专业化的方向发展，它的使用范围非常的广，可以在应用于多个行业，其在国内外的需求量非常的大，已经跨距了全国得各个经济领域，其具备着非常多的优点，其所耗费的能源相对较低，故其所需要的成本不是很高，这也是各公司看中其的主要原因，同时，其可以为规模大小有差异的公司提供适合的零部件和相应的设备，其次其还便于维修。1.2.2 发展趋势随着人们对转筒干燥器不断运用和劳动经验的积累，存在的部分问题将会得到优化甚至能够完全根除。转圆筒内抄板的几何形状的对干燥效果的影响也将得到深入了解。它将为转筒的转数、倾斜度、变形、膨胀伸长对干燥性能的影响提供一些更精准的数据范围。为了在基础上深入的降低能源消耗、提高工作效率、优化干燥器的干燥能力，提升产品质量和操作水平，不断加强在线检测能力，计算机技术、专家系统会在干燥器的应用领域进一步应用开发。2 回转圆筒干燥器的总体方案设计及工艺计算2.1 设计方案2.2.1 干燥设备的选择磷酸铵是一种无色晶体或者是灰白色粉末，有时为颗粒，易溶于水。磷酸铵含有氮、磷，是一种复合肥料。不耐高温，可迅速干燥，对于这些特点我们对如下干燥器作了分析和对比。 箱式干燥器：设备结构简单，生产成本较低，对物料的适用性很大，可同时干燥几种物料，适用于粉粒状、片状、膏状以及易碎的脆性物料，但只能够用于小批量的生产，且装卸料的劳动强度大，产品干燥不均匀和干燥的时间过长。 喷雾干燥器：适用于有机溶剂或者是易氧化、易燃的物料。 流化床干燥器：主要用于粉粒状物料，床层温度均匀，处理能力大，不需要输送装置，而且操作稳定，但是物料的形状和粒度具有很大限制。 气流干燥器：更加适用于粉粒状物料，干燥速率大，热利用率高，占地面积小，但是气流阻力大，产品易因冲突而碎裂，且对粉尘回收装置要求过高。 转筒干燥器：这种仪器最大特点就是可以连续得工作，而且其工作的效率比较高，与其它的干燥器进行对比，其优点为其对原材料的含水量需求不高，且对其粒度的变更要求也不是很大，其工作时比较的稳定；其主要的缺点就是这种干燥器体积较大，所需要的的场地空间较多。 因此，按照毕业设计任务书的要求，我们做回转圆筒干燥器的设计。2.2.2 工艺方案的选定经过以下分析，此次设计选用热空气并流直接加热法。载热体的选定：磷酸铵的固体物料是不耐高温，不可以对物料进行污染，载热体质是直接和被干燥物料接触，且空气是低廉易得的热源，因此选用热空气做载热体。流向的选定：并流方式其主要特点是其在进口出的工作能力较大，但其出口处的工作能力较差，此次设计的原材料是磷酸铵，它的特点是其湿度相对较高，这样它可以在短时间内快速的干燥，而且还不会出现裂纹，但是其在后期容易因为高温而导致其分解，且干燥后期物料的吸湿性很小，根据上述，此次设计可以采用并流方式。加热方式的选定：直接传热的主要特点就是其在工作时依靠对流传热的方式，这样的方式可以减少热量的损失，其实际生活中被经常的使用。由于其介质不会轻易的被吹散，同时其在空气中可以保证比较清洁故这次可以选用直接传热的方式，即干燥器内载热体直接和被干燥物料接触。设备设计:为“回转圆简干燥器” 下图为转圆筒干燥器的总体示意图 图1 回转圆简干燥器设计图2.2 条件设计干燥物料：干燥的物料名称：磷酸铵干燥介质：空气回转圆筒的操作方式：并流生产能力：生产能力：6000 kg/物料参数： 物料的进口含水量：3% 物料的出口含水量： 0.1% 物料的进口温度：1=25 物料的出口温度：2=35干燥介质参数：空气温度：t0=25湿球温度：tw=17 空气湿度：H0=0.015kg水/kg干空气热空气进入干燥器的进口温度: t1=100干燥后的出口温度: t2=40空气质量流速：2.6 kg/(m2s)磷酸铵：粒度：dp=1.55.5mm（平均粒度3.5 mm） 堆积密度：s=1720 kg/m3 比热容：Cs=1.5kJ /(kg)2.3 物料衡算和热量衡算2.3.1水分蒸发量生产能力为G1=6000kg/ =(6000)/(6060) =1.67 kg/s W1=3% W2=0.1%将湿基含水量换算成干基含水量：C1=3/(1003)=3/97=0.031kg（水）/kg（绝对干料） C2=0.1/(1000.1)=0.1/99.9=0.001 kg（水）/kg（绝对干料）若用绝对干料来计算，则： GC=G1(1-W1) （1） =1.67(10.03)= 1.6199 kg/s则水分蒸发量为： W=GC(C1-C2) （2） = 1.6199(0.0310.001)= 0.048 kg/s2.3.2 空气消耗量t0=25，tw=17，由I-H图查得H0=0.015 kg(水)/kg (绝干空气)，t1=100，H1=H0=0.015 kg(水)/kg (绝干空气)。由I-H图查得tw=30，Cs=1.5kJ /(kg)，1=25，2=35，t2=40。由此此时无法求出离开干燥器时的H2,所以要由热量衡算求出空气消耗量L，kg/s。(1) q1蒸发水分所需的热量q1= W（Iv-Iw） （3） =（r0+Cvt2Cw1） =0.048 (2491+1.884404.18725)=118.160 kJ 式中 水蒸气比热容Cv，1.884kg/(kgK) 水的比热容Cw，4.187 kg/(kgK)(2) q2物料温升（由1到2）所需的热量 q2=GcCm (2-1) （4） = Gc (Cs+C2Cw) (2-1) =1.6199 (1.5+0.0014.187)(35-25) =24.302 kJ(3) q3热损失 q3=0.2（q1+q2） （5） =0.2 (118.160+24.302) =28.492 kJ 需要的总热量： q=q1+q2+q3 =118.160+24.302+28.492 =170.954 kJ空气的消耗量： L=q(1.01+1.884H0)(t1t2) （6） =170.954(1.01+1.8840.015)(10040) =2.74kg/s 因为空气通过预热器的湿度不变,即H1=H0=0.015 kg（水）/kg干气 H2=WL+H0=0.0482.74+0.015 （7） =0.032 kg（水）/kg （绝干空气）图2 湿空气的I-H图3 回转圆筒干燥器的设备设计3.1 转筒的直径转筒的直径可根据空气的最大流量计算，空气离开转筒时的流量W为：Ws,max=L(1+H2) =2.74 (1+0.032) =2.827 kg 湿空气/s D=4L(1+H2)v （8） 式中，L=2.74kg/s，H2为离开干燥器时的尾气湿度，H2=0.032 kg(水)/kg (绝干空气)， v为速度，v=2.6 kg/(m2s)。D=42.827(1+0.032)2.6 =1.42 m取筒体直径为 =1.5 m。3.1.2 容积传热系数 a a=0.324D(Ws,max2)0.16 （9） =0.3241.5(2.8272)0.16=0.263KJ/（m3） 3.1.3 转筒长度 z物料在转筒内的每一个部分都会有水分蒸发，为了让计算更加方便，可将物料在转筒中的移动分成三段。(1) 预热段长 z1 q1=GCCm(tw-1)= GC(Cs+CwC1)( tw-1) （10） =1.6199(1.5+0.0314.187)(30-25) =13.20 kJ已知 tw=30设预热段内加热损失为20%，则预热段内空气传递给物料的热量为： q1=1.2q1=1.213.20 （11）=15.840 kJ q1=a4D2z1tm1 （12） tm1=(t1-1)+(t1-tw)2 （13）t1 为热空气在预热段下降后的温度，可由下式求得：1.2q1=L(1.01+1.884H0)(t1-t1)其中，t1=100 H0=0.015 kg(水)/kg (绝干空气)； t1=94 tm1=(10025)+(9430)2 =69.5 z1=q1a(4D2)tm1 （14） = 15.8400.26341.5269.5= 0.49 m (2) 蒸发段长 z2在蒸发段内，水分的蒸发量为 0.043 kg/s，蒸发温度在 tw ，此时水的蒸发潜热为w=2417 kJ/，此段内所需的能量： qc=W ；qc=1.2qc （15）即 qc=W=0.0432417 =106.25 kJ/s； qc=1.2qc=1.2106.25= 127.50 kJ/s qc =L1.01+1.884H2t1t2 （16） 所以 t2=50.5 而 tm2=(t1-tw)(t2-tw)lnt1-twt2-tw =(9430)(50.530)ln943050.530 =28.61 z2=qca4D2tm2 =127.500.26341.5228.61 =9.58m (3) 加热段长 z3 加热段内物料自tw=30 上升到2=35 ，此段内所需的能量为： qf=Gccm(2tw) （17）=Gc(Cs+c2cw)(2tw)=1.6199（1.5+0.0014.187）（35-30）=12.18 kJ/s qf=1.2qf=1.212.18=14.61 kJ/s z3=qfa(4D2)tm3 而 tm3=tctwt22lntctwt22=50.5304035ln50.5304035 =3.90 z3=qfa(4D2)tm3=14.610.263(41.52)3.9 =8.07 m总长z z=z1+z2+z3=0.49+9.58+8.07 =18.14 m取z=19 m 转筒燥器的长径比为 Z/D=9.58/1.5=6.3 在4-12的范围内，所以合理设计。3.1.4 转筒转速和倾斜度的选择回转圆筒干燥器的转速范围n为18r/min,常用的转速为13 r/min，设计转速时控制筒体外径圆周线速度不超过1m/s。筒体转速一般为：n=610D当 D=1.3 m时，n=610D=7.81.3=6 r/min回转筒体的斜度习惯上取筒体轴线倾斜角的正弦，S= sin,倾角的大小与筒体的长短及物料地停留时间有关，干燥器的斜度一般为S=00.1，相当于与水平线成08角，一般取1.53而不超过6。 筒体的倾斜角 =130，斜度S =0.026 停留时间 磷酸铵其被筒进行干燥的时间，一定要超过其理论上所需要的的时间，只有这样才可以保证其达到了工作需要的要求，物料在筒内所需要的的时间与很多因素有关，如其长度、内径、等，其筒体内存着抄板、并流操作地物料平均停留时间： =(0.23zSn0.9D10zWs,maxGcdp0.5)60 (18)式中，z=19 m,D=1.5 m,Ws,max=2.827kg/s；Gc=1.6199 kg/s，dp=2mm=2103 m，n=6 r/min，S= 0.02618.则 =(0.23zSn0.9D+10zWs,maxGcdp0.5)60 =0.23190.0261860.91.5+10192.8271.6184(2103)0.5 60=29.13+7.4260= 2193 s3.1.6 填充系数 某一截面上的填充系数等于物料层的截面积与整个筒体截面积之比；某一段长度内的平均填充系数等于该段长度内装填物料占有体积与该段长的有效容积之比；干燥器内的填充系数也等于平均停留时间和单位时间内加料体积和转筒干燥器的体积之比，即： =vsV (19)式中，vs每秒钟的加料体积，vs=G1s；G1=1.67 kg/s, s=900 kg/m3vs=G1s=1.67900=0.0018V转筒体积，m3；V=4D2z=41.5219=33.57 m3 =vsV=21930.001833.57=0.117=11.7% (20)即为11.7%的填充率，可知转筒干燥器事宜的填充率在8%13%的范围内，符合假设要求，以上设计是合理的。3.2 筒体设计 由于Q235钢的屈服强度可以达到计算要求，再者是它的塑性和韧性很好，当筒体在加热时会膨胀，所以还要选焊接性能和热加工性好的。也考虑到成本的问题，我们选取A级的。筒体材料选用Q235钢，由于筒体的长度太长，没有直接的毛坯，所以筒体采用焊接结构，焊接时应无明显应力集中，且传力均匀，我们采用对接焊，焊接结构按GB98588规定。筒体跨距一般取（0.560.6）z，取0.56z；筒体材料取Q235A，取支点跨距 zm=0.5619 m=10.64 m；圆取整数zm=11000 mm。3.2.1 筒体最小壁厚计算表1 干燥器得筒体厚度与径的关系（统计值）筒体直径D（m）222.62.63筒体厚度（mm）810121416/D0.0080.0090.00770.00920.0060.0070.00540.00620.0053筒体厚度与很多因素有关，筒体的最小厚壁，按下式校核： min=7.07104kR2S+C (21)式中， R筒体半径，R=750 mm；s筒体材料在操作温度下的屈服应力，s=200 MPa； （系温度为150 时的屈服应力）k抄板与筒体壁重量比的系数，对于升举式抄板，k=1.6；C材料的腐蚀裕度，C=3 mm； min=7.07104kR2S+C=7.071041.67502200+3=6.18 mm参考筒体最小壁厚计算，因工作条件较差，一般增加2 mm，故确定筒体壁厚 s= 14 mm。3.2.2 筒体载荷计算(1) 筒体自重筒体自重 qs的估算： qs=7.859.8(D+) (22)式中，D= 1.5 m； =0.014 m；所以， qs=7.859.8(D+) =7.859.8(1.5+0.014)0.014= 5.122 kN/m考虑到滚圈下垫板加厚等因素，单位长度的重量取， qs=1.25qs=1.258.168 =6.403 kN/m(2) 物料重量 qm qm=4Di2=Gm600um （23）式中，物料密度 ， =1720 kg/m3；填充率, = 0.117 ；D直径,D = 1.5 m；所以 qm=4Di2=Gm600um =17200.1179.80.7851.52 =3483 N/m =3.483 kN/m(3) 齿圈质量 p1 p1 =mBC2df2（kg） （24）式中： f1计算系数，查表f1=1.9104； m齿圈模数，查表m=22mm； Bc2齿圈宽度，Bc2 =20318.6mm； df2齿圈分度圆直径，df2 =24002700 mm；则： p1=f1mBc2df2 =1.910420240080 =729kg给估算值加上一定的余量，齿圈质量计算为800kg。齿圈位置设在靠近前端托轮1m处。 3.2.3 筒体弯矩与应力计算支点位置的确定支点位置处考虑结构要求外，应按等弯矩原则设计，如下图：图3 支点位置取z =zt=zp,按照等弯矩原则，计算：z=24Z3228Z2212p1z1q=4m （25）式中：Z筒体总长度，Z=19m；Z=1m； q均布载荷，q=9.886 N/m;图4 筒体径向受力图均布载荷引起的弯矩：图5 均布载荷引起的弯矩集中载荷引起的弯矩：图6 集中载荷引起的弯矩支点跨距： zm= 11m =11000 mm.均布荷重： q=qs+qm= 3.483+6.403 =9.886 kN/m=9.886 N/mm(1) 由均布荷重引起的最大弯矩： Mmax1=qzm28(142) （26）=zzm=411=0.364 , 2=0.3642=0.132； Mmax1= 9.8861100028(140.132) =7.05107 Nmm(2) 由于集中载荷引起的最大弯矩： Mmax2=Pabl （27）式中，a = 1000 mm；b =10000 mm；L = zm=11000 mm；p=p1=7840 N Mmax2=Pabl=100001000784011000 =0.712107 Nmm假设均布载荷和集中载荷引起的弯矩作用在同一面上，则 Mmax=Mmax1+Mmax2=7.05107+0.712107 =7.762107 Nmm(3) 计算弯矩应力： =MKsKtW （28）式中，M M=Mmax=7.762107 Nmm；Ks筒体焊缝系数，取0.9；Kt温度系数，取1；W筒体断面模数，mm3； W=32(D)D+24D4 （29） =32(150014)1500+14415004 =1.24107 mm3 许用弯曲应力，=1015 N/mm2，（无衬里筒体）； =MKsKtW=7.7621070.912.78107 （30） =6.95N/mm210 N/mm2 5.2.4 筒体变形计算(1) 轴线挠度计算： ym=ymax=qzm4384EI5242 （31） 式中，E材料弹性模数，E =2.1105 N/mm2； I筒体惯性距，I =64(D14D4）=4.041012 mm4；所以 ym=ymax=qzm4384EI5242 =9.8861100043482.11054.041012（5240.3642） =0.892 mm ymzmyzm=0.3 mm/m ymzm=0.081 mm/m，筒体安全。(2) 悬伸端挠度计算 y0=qz48EI （32）其中，z= 4000 mm； y0=qz48EI=9.8864000482.11054.041012 =0.0003 mm；y0z=0.00034=0.00007mm/m0.3 mm/m(3) 截面变形的筒体计算 W=0.0814QRc3EIr （33）式中，Q托轮处支点应力，Q=RA,B; RC平均半径，RC=Dr2C2； Dr平均直径，Dr=1.17D=1.171.5=1.755 m； 取Dr=1800 mm，则RC=900 mm； Ir截面惯性距，Ir =Br312 ； h滚圈截面高度，h = 0.08D=0.081500=120mm； Br滚圈宽度，Br=K(i+1)QDr；K=0.218Ec2； c滚圈托轮许用接触应力，c=400 N/mm2. K=0.218Ec2=0.2182.11054002=0.286；i=DrD1=1800600=3； D1托轮直径，查表：标准HG21546.1393，D1=600 mm.P1= 7840 N；P2滚圈质量（估计），P2=4000 N； RA=p2Zm+P1(ZmZ)+q(Zm+Z)Zm+Z2Zm （34） =400011000+7840(110004000)+9.886(11000+4000)11000+4000211000 =1.10105N Q=RA，B=1.10105N则 Br=K(i+1)QDr （35） =0.286(3+1)1.101051800 = 69.91 mm 取Br= 120 mm Ir=Br312 （36） =120120312 =1.728107 mm4 所以 =0.0814QRCEIr （37）=0.08141.0110590032.11051.728107 =1.65 mm而 W= 0.02D =0.0021500= 3.0 mm；所以W=1.65 mmW= 3.0 mm。所以在允许范围之内。3.2.5 筒体热膨胀伸长计算根据说明书要求此次设计选用的干燥器其主要特点就是其整体结构比较的长，其设计时工作所需要的的环境选用的常温环境，当其在工作时，温度会逐渐的加大，这样会导致其膨胀量比较的多，简体的热膨胀影响到滚圈与托轮的相对位置及进出口端密封装置。确定支承装置的安装位置时，必须计及热膨胀量。对于干燥器的单跨支承装置，则应以靠近齿轮端的支承为基准，另一端壁相应跨间的筒体跨距大z1。 Z=Zt=zm(t1t0) （38）式中：热膨胀系数，对于钢，=0.000012 m/(m) zm跨距，zm=11m； t1跨间筒体表面的平均温度； t0安装时的环境温度.取。则：Z=Zt = 1.21051100080= 10.56 mm4 辅助设备的设计与计算4.1 滚圈设计4.1.1 滚圈与托轮材料的确定滚圈的强度计算应包括弯曲应力计算和接触应力计算。其中接触应力计算作为选择滚圈的截面尺寸的最终依据，然后在根据弯曲应力进行校核。滚圈的作用是支承整个回转体的质量，使其能够在托轮上回转，所以滚圈和托轮都需要有足够的强度和耐久性，考虑到生产成本和力学性能，所以我们采用：滚圈材料用 ZG 310-570 正火；托轮材料用 ZG 310-570 正火；许用接触应力 C= 400 N/mm 滚圈托轮接触应力计算 C=0.0132qE(Rr+Rt)RrRt （39）式中， Rr=D12=6002；Rt=Dr2=18002；所以 C=0.0132qE(Rr+Rt)RrRt =0.01329.8862.1105(300+900)300900 =1.486MPa 查滚圈、托轮许用接触应力C= 400 N/mm2 所以 CC滚圈截面设计 H=DrD2s1 （40）即 Dr =D+2（H+ +s1）式中，H滚圈截面高度，H = 120 mm ； 筒体厚度， = 14 mm ；s1=s+c； s垫板实际厚度，s=30 mm 根据表8-17垫板尺寸（金国淼.干燥设备M.化学工业出版社,2002. p.318）确定。 c常温时滚圈与垫板的半径间隙，mm 2c=D=Dct （41）滚圈内径，=Dr2H=18002120=1560 mm;热膨胀系数，对于钢，；所以 D=Dct =1.2105156080 = 1.497 mm ；所以 s1=s+c=30+3 = 33 mmDr=D+2（H+s1） =1900+2（120+14+33） =2234 mm 托轮直径 Dt=Dri=22344 = 558.5 mm取托轮直径Dt=600 mm 滚圈质量验算 Gr=Fr2R1 （42）式中，铸钢密度， =7.9106 kg/mm3；Fr滚圈截面积，Fr=BrH =120120 =14400 mm3；R1滚圈平均半径，R1=22341202=1057 mm；即 Gr=Fr2R1 =7.91069.81440021057 =7404 N 4.1.3 校核弯曲应力 max=0.093QRC （43）式中，Q支点反力，Q =RA=1.10105 N；RC滚圈半径，RC=1117 mm；所以 max=0.093QRC =0.0931.11051117 =1.14107 Nmm Zm=0.58Z =0.5619=10.64 m 1=maxWrb=80 N/mm2 （44）式中，Wr滚圈断面模数，Wr=BrH26=12012026=2.88105 mm3； 1=maxWr=1.141072.88105=39.58 N/mm2；所以 1b 符合要求。4.2 托轮及轴承设计4.2.1 托轮托轮直径 Dt=600 mm；托轮宽度 BtBr+2u=120+40=160 mm； （45）式中，2u筒体轴向串动量，2u=40 mm；取Bt=120+50=170 mm.托轮结构尺寸轮缘厚度 d2=(0.080.09)Dt=0.09600 （46） =54 mm 轮壳直径 Db=(1.51.6)d=1.590 （47） =135 mm 轴板厚度 d1d2=0.550.7 ， b2=(0.40.5)(d1+d2) =0.4（30+54） （48） =34 mm 轮壳宽度 b=(0.80.9)Bt=0.8170 （49） =136mm s2=Btb2+(1525)=1701362+16 （50） =33 mm 筋板数n=8 块筋厚度 2=(0.60.8)b2=0.634 =21 mm； （51）轴向窜动量两侧总和 234.2.2 托轮轴根据托轮结构，托轮轴采用心轴式结构，使用滚动轴承。 d=32.5N(l1b1) （52）式中，NN=0.625Q=0.625RA=0.6251.1105=0.687105 N； l1轴承跨距，l1=360 mm； b1轴承结构宽度，b1=110 mm； 许用应力，=80 N/mm2；所以 d=32.5N(l1b1) =32.50.687105(360110)80 =81.26 mm 取 d=90 mm 4.2.3 滚动轴承计算Cj=ffFfnfTP （53）式中，f寿命系数， f=103L500，L=7500h，f=4.5； fn速度系数，fn=10333.3nt； nt轴承转速，即托轮转速，nt=16 r/min,fn=1.246； fF载荷系数，fF=1.2； fT 温度系数，fT=0.95； P当量载荷，P =XFY+YFa； FY径向载荷，FY=0.5N=3.4104 N； Fa轴向载荷，Fa=0.5FAn+0.25N2Y； FAn=0.624Q=0.624RA=0.6241.10105 （54） =0.686105N 由轴承样本确定： Z径向系数，等于1； Y轴向系数，等于2； E介质系数，等于0.32；Y1=1；Fa=0.5FAn+0.25N2Y （55） =0.50.686105+0.250.68710522 =38593.75N P=FY+Y1Fa=3400+38593.75=41993.75 N；Cj=ffFfnfTP （56） =460.9541993.75=191574 N =191.5kN； 经过设计计算，而且我们要选用低摩擦、使用寿命长等优点，润滑也很方便，获得效益很高，我们选用单列圆锥滚子轴承，型号 32300，且他们都是成对使用的。Cj=568 kN，CjCj符合要求。4.2.4 轴的弯矩核算 Mmax=14N（l1b1） （57） =140.687105(360110) =4.29106Nmm =MmaxW （58）W轴的断面系数， W =32a3=321003=98125 mm3；所以 =MmaxW= 4.2910698125=43.71 N/mm2；许用应力，=80 N/mm2 ；4.3 挡轮及轴的计算干燥器是倾斜安装的，而轴向力是由自重和摩擦力产生的，并且因为滚圈和托轮轴线不平行产生额外的轴向力。体重大的筒体轴向位置难以固定，应允许轴向往复运动。由于滚圈和不等宽托轮的工作面磨损均匀，筒体也需要轴向移动。挡轮则起限制筒体的轴向窜动的作用。为了使滚筒能够自由伸展，旋转滚筒应该只使用一对挡轮，夹在靠近齿圈的滚圈的两侧。挡轮与滚圈侧面之间的距离决定了筒体的允许轴向移动距离，这可以确保齿圈和小齿轮不超过所需的啮合范围，并且使筒体两端的密封装置不会失去功能。4.3.1 挡轮挡轮是直接和滚圈接触的，所需要的力学性能都需要达到相应的要求，减少磨损量，其材料选用 ZG310570，许用接触应力值为P0=1.5p0p0为挡轮接触许用应力，p0=400 N/mm2；P0=1.5400=600 N/mm2. 普通挡轮推力F是施加于挡轮上的最大载荷，大部分时间内挡轮是不受力的（不转），因此强度条件改为：。4.3.2 挡轮受力按普通挡轮推力 FAd=G0(fcossin1) （59）式中，G0回转部分重量， G0=p1+2p2+qz =7840+24000+9.88619000 =369228 N =2.03105 N. f滚圈与托轮的摩擦系数，f =0.050.1,取f =0.1； =30， cos=0.866； =130，sin=0.02618；所以 FAd=G0(fcossin1) =2.03105(0.10.8660.02618) =1.75104N； FAd=G0sin=2.031050.02618 （60） =5314N； 取FAd=1.75104N。4.3.2 挡轮参数的确定由接触强度确定直径： dcp(0.59P0)2EFAd （61）式中，P0=600 N/mm2； E弹性模数，E =2.1105 N/mm2； FAd=1.75104N； 挡轮厚度， =H32H3=80 mm； dcp=(0.59P0)2EFAd=(0.59600)22.11051.7510480 （62） =44.38 mm； 取dcp=50 mm。挡轮大端直径： dH=dcp1h/Dr=50180/2234 （63） =51.8 mm 又dH=Drtanr（r=1018）则dH=2234tan10=393 mm；选取dH=400 mm.4.3.4 挡轮轴及轴承的计算(1) 挡轮轴向力 挡轮推力 FAd=FA=1.75104N；(2) 轴的计算 挡轮轴的初步确定（按滑动轴承计算） d=FA1.25P （64）挡轮转速 n=nDrdcp=42234500 （65） =17.87r/min P轴衬单位许用应力，P=30 N/mm2； d=FA1.25P =1.751041.253=68.3 mm；取 d= 70 mm.轴瓦长度 Ld=0.91.1；取为1.1； L=77 mm，取 L= 80 mm。(3) 轴颈剪切的验算当然考虑到节省材料和节约成本，我们采用空心轴，45钢应用广泛，加上调质处理过后其综合力学性能好，所以轴采用45钢，按下式验算： =FAd4(d22d12)； （66） d1挡轮内径，d1=30mm；d2挡轮轴径，d2=60mm。 =1.751044(602302)=8.25 N/mm2=120 N/mm2 符合要求。(4) 弯曲应力计算按照标准件安装尺寸计算，=H2=3602=180 mmMH=FAd=1.75104180=3.15106 N/mW=(d24d14)32d2=(604304)3260=19880 mm3； =MHW=3.1510619800=15.8 N/mm2； （67） =80 N/mm2 因为 200200125100555025253.53.5df2/D1.8 df2=1.61.8D=24002700 mm，取估计值df2=2400 mm表4 齿圈质量计算系数fdf2，mmfdf22.110200030001.7010因为减速机和传动装置的动力损失为10，电动机功率为 ND=19.08 kw，经过计算之后。选用电动机功率ND=40 kw.5.2 传动装置的确定 5.2.1速比的分配电动机选定后，有电动机转速和转筒转速即可确定总速比: i=nDn=21006=350 (72)对常用的电动机-减速器-齿轮，齿圈，简体的传动系统 iJ=iiG=3507=50 (73)式中iJ- 减速机速比；iG一齿轮齿圈速比；一般齿轮比为78，取iG=7。iG对整个传动系统有很大的影响，增大iG可以减少iJ, 这有利于减速器尚无选型。根据齿宽公式，当简体D不变时,齿圈直径df2也在一定范围内选定。为了防止齿宽Bc2过大，当简体越来越大时，N按总功率的1/2 计算，与单动相比，iJ就可以大一些。坡度和转速也可以适当考虑。iG值不超过下的数据。表5 iG 与长径比关系类型单传动长筒单传动中等长径比(z/D=18-25) 筒短筒及双传筒iG6-87.5-99-125.2.2齿圈主要参数.(1)齿圈分度圆直径df2齿圈和筒体之间的弹簧板需一定的空间来安装,因此直径df2 由D来确定。(2) 模数m参照电动机功率选定，见表2。目前趋向于减小模数，增大齿数和Z1+Z2。(3)小齿轮齿数Z1一般来说，Z1取17-23， 优先用奇数值: 17, 19, 21.由于安装和运输的要求，齿圈是两个版剖分齿轮，齿数Z2必须为偶数。5.2.3.回转圆筒用的减速机转简负载的特点是连续、稳定和不频繁启动。考虑到回转筒电动机在运行时的低负荷率，减速器应根据计算的运行功率作为减速器的设计功率进行选择。在选择时，将上述两个系列减速器标准中给出的承载能力降低10%-20%以供使用。表6 回转圆筒用圆柱齿轮减速器项目型号ZLZS中心距，mm250-1300500-1650速度比7.1-4550-280质量，kg135-5430325-5720减速器选用功率为40 kw，进轴转速为2100r/min，减速比为50。5.3 传动件的计算5.3.1.齿轮，齿圈材料齿轮的损坏形式主要是严重磨损后不能保证正常啮合和更换。为了减少损耗，在维修过程中对转鼓的齿圈进行了火焰表面淬火，即HRC42-50，经过淬火和不回火，使用多年后磨损非常轻微。齿轮和齿圈的硬度差HB30-40更合适，其加工精度按GB10095- 88选择。基于接触强度的齿轮磨损计算没有成熟的方法，但仍然在接触强度的基础上，将磨损的影响引入许用应力。齿圈的宽度:df2=1.61.8D=24002700mm取df2=2700 mm由表2查得模数m=22 mm则，齿圈齿数：z2=df2m=270022=122取小齿轮数：z1=z2iG=1227=17.42一般，优先采用奇数。取奇数z1=17。按接触强度计算齿圈宽度： BG24.29109NKjKdj(iG+1)df22nj2 (74) 式中：N按计算功率加上一定的余量，取ND=40 kw； kj集中载荷系数，取1.1； Kdj动载荷系数，因齿轮圆周速度较低，可取； 许用接触应力，=2.42HB（MPa） 齿轮材料用45正火处理，取硬度HB=200。 传动效率 =0.874。所以BG24.29109400.871.31.1(7.62+1)270026(2.42200)2=80.1mm取齿圈宽度90mm，小齿轮的宽度，考虑筒到体的轴向窜动要大于齿圈的宽度，BG1=BG2+B=BG2+2U=90+220=130mm。5.3.2.联轴器弹性销联轴器因其机构简单、制造容易、更换方便而被选用，用于负载稳定、缓冲要求较低的传动。联轴器主要根据载荷情况、扭矩计算、轴端直径和工作速度来选择。 M=9550KpNnM (75)式中M一电动机功率的轴传动扭矩，Nm；N一电动功率，kw；n一工作转速，r/min；Kp一载荷系数.取1.1；M一联轴器的许用扭矩，公称扭矩。6 回转圆筒的进出料、润滑及密封6.1 回转圆筒的进出料6.1.1 进出料 (1) 加料方法 加入筒体的的磷酸铵从进料器通过下料管流入筒体。下料管的倾斜角要大于物料的自然倾角，一般大于45，为6070，以便物料能顺利流入旋转圆筒。如载热体通过进料管进入筒体，为了防止溜管被烧变形，影响物料的添加，应通过添加水夹套冷却溜管。加料器型号各式各样的，其中星行加料器、螺旋加料器和盘式加料器最常用的滚筒加料器。如果希望没有空气泄漏到进料处，最好使用星行加料器，因为它的密封性能更好。(2) 卸料方法 根据物料离开筒体的方向和位置不同，有三种卸料方式：轴向卸料、径向卸料和中心卸料。我们选择轴向卸料，因为们的设备是轴向的。6.1.2 进出料箱 干燥后的磷酸铵通过加料器进入回转筒体，磷酸铵通过出料端进入出料装置，因此加料端和出料端为位置都是同一个位置，在与回转筒体相连接的地方要安装密封装置，防止磷酸铵和热空气的泄漏或冷空气的漏入。6.2 润滑系统6.2.1 托轮、传动装置的润滑 当设备使用滚动轴承时，要按一定周期使用和更换润滑脂。当润滑油用于滑动轴承时，并且油在滑动轴承和装油的容器之间连续循环。为了让油可以冷却迅速，可以让冷却水通过油容器中的球面瓦内。6.2.2 减速器的润滑 传统减速器的润滑通常采用浴油飞溅润滑。但是，由于速比大，特别是三级减速器，不容易考虑不同级之间的油油情况。在减速器受到筒体辐射热的情况下，如果由于浴油的飞溅润滑而不能满足冷却要求，则应考虑额外的润滑和冷却设施。更简单方法是在油池中铺设蛇形管。有些转筒设置了稀油冷却润滑站，由电动机齿轮泵、冷却器、过滤器等组成。它能保证轴承和齿轮润滑点的正常供油，还能冷却润滑油。6.2.3 密封装置的润滑 如果在金属与金属的接触密封面上添加润滑剂，有利于延长使用寿命和提高密封效果。带压轮装置的密封结构需要更有效的润滑，因为压轮的转速可以达到80-90 r/min。沈阳润滑设备厂和太原矿山机械厂生产的电动多点干式油泵DDB-36和DDB-10分别有36个和10个供油点。6.3 密封装置 筒体衬里的作用是保护筒体免受高温，起隔热和减少散热损失。如果使用耐火砖，耐火砖需要经常更换，换期一般为筒体的运转周期。筒体衬砖的维护对于长期稳定、优质高产起着重要作用。有时，铝和不锈钢板也可以作为衬里，用于产品清洁或防腐。由干燥设备可知，黏土衬砖用作干燥复混肥的衬里。6.3.1 密封装置位置与要求 回转筒通常在负压下进行工作，筒体、部件和固定装置的连接处不可避免存地存在缝隙，为了避免吸入室外空气和防止筒内气体携带物料外泄造成环境污染，必须在某些部位设置密封装置。对密封装置的要求是：（1） 密封性能好；（2） 可以
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