毕业设计（论文）-1750×12000回转窑设计（含全套CAD图纸）

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1、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 175012000 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 SolidWorks 有限元分析 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 AutoCAD 及 CAXA 工程软

2、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、SolidWorks、有限元分析 全套全套 CAD 图纸，加图纸，加 153893706 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 2 页 装 订 线 ABSTRACT This graduate design completed the design of 1750 12000 rotary kiln, the rotary kiln is used to the production of iron oxygen magnetic material. This des

3、ign synthesized the modern magnetism material to produce the crafts domestic and international development present condition, and analyze the trend of its development. the design complete the designs calculation of the tube , roll the turn, wheel gear and rim, tugboat and block wheel, spread to move

4、 to the device etc. and proceeded to suffer the dint analysis and the strength calculation to main zero parts of the tube ,wheel gear, the axle of tugboat etc. and also applied the SolidWorks to the bottom of the tugboat of the rotary kiln to proceeds the analysis of finite element analysis and anal

5、ysis stress and transmogrification, in a direct report style to explain the calibration result. The design also make use of the AutoCAD and CAXA the engineering software to draw the total diagram of rotary, the tube assemble the diagram, tugboat and block wheel assemble the diagram, spread to move t

6、o the device assemble the diagram and the big wheel gear parts diagram etc. diagram paper. Keywords: rotary the kiln, magnetic material, SolidWorks, finite element analysis 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 1.1 磁性材料的分类1 1.2 磁性材料的现状1 1.3 铁氧体磁性材料1 1.4 磁性材料的发展趋势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

7、设备的介绍，优缺点对比5 3.1 回转窑的介绍5 3.2 各种回转窑的对比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 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 3 页 装 订 线 5.1 国内外各种设计方案的比较7 5.2 自己提出的方案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 7.1 基础计算部分10 7.2 筒体计算10 7.3 支撑装置计算14 7.4 传动装置20 8 175012000 回转窑的托轮底座的强度计算（运用 SolidWorks 有限元方法） 24 8.1SolidWorks 介

8、绍24 8.2 托轮底座的有限元分析计算24 8.3 运用 SolidWorks 对底座分析的结果25 8.4 运用 SolidWorks 对零件进行有限元分析的步骤28 9 175012000 回转窑的安装、维护和润滑29 9.1 回转窑的安装29 9.2 回转窑的润滑30 10 经济技术分析31 11 设计体会32 谢辞33 参考文献 总论部分总论部分 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 1.1 磁性材料的分类磁性材料的分类 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

9、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 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 4 页 装 订 线 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。 1.2 磁性材料的现状磁性材料的现状 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

10、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、

11、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。 1.3.铁氧体磁性材料铁氧体磁性材料 铁氧体磁性材料概述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

12、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

13、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， 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 5 页 装 订 线 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

14、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。 1.4 磁性材料的发展趋势磁性材料的发展趋势 1.4.1 自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。 1.4.2 磁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

15、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 Tb、Dy 等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 TbFe 金属间化合物，其磁致系数高达 2 （12）10（0.1%0.2%） ，至此称这种巨大磁致伸缩现象为超磁致伸缩效应。目 3 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

16、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 件，计算机用打印等应用领域中，具有很大的潜在应用背景。 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 6 页 装 订 线 2.回转窑生产磁性材料的概述回转窑生产磁性材料的概述 铁氧体磁性材料的制作工艺简图如下： Baco 或 Srco +Fe o 配料与混料 3323 烧成 粉末未经高温烧结成形 粗粉碎 细粉碎 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 7 页 装 订 线 干燥 造粒 整粒 压缩成型

17、 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（Baco 或 3 Srco +Fe o ）经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 323 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 Fe o 以及受激活后就显磁性的 Feo 和 Fe o ；最后经冷却带冷却，再由出 3423 料装置输出烧成品。 3. 常用各种类型回转窑设备的介绍，优缺点对比常用各种类型回转窑设备的介绍，优缺点对比 3.1 回转窑的介

18、绍回转窑的介绍 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。 3.2 各种回转窑的对比各种回转窑的对比 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

19、铬矿砂和铬矿粉 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 8 页 装 订 线 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。 专题部分专题部分 4.现代磁性材料生产对回转窑设备的要求现代磁性材料生产对回转窑设备的要求 4.1 对耐火材料的要求对耐火材料的要求： 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。 4.2 对喂料装置的要求对喂料装置的要求： 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

20、机来调 节喂料量。 4.3 对燃烧器的要求对燃烧器的要求： 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。 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 9 页 装 订 线 4.4 对密封装置的要求对密封装置的要求： 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： 1.密封性能好。在窑尾处，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；2.能适应筒体的形状误差和运 转中沿轴向的往复窜动；3.磨损轻，维护和检修方便；4.结构尽量

21、简单。 5. 设计方案的比较与方案的确定、参数的确定设计方案的比较与方案的确定、参数的确定 5.1 国内外各种设计方案的比较国内外各种设计方案的比较 5.1.1 某公司开发的某公司开发的 L8211-型燃油回转窑型燃油回转窑 RM 1 L8211-型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 RM 1 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。 5.1.2 应用领域广阔、高效节能

22、的应用领域广阔、高效节能的 HARPER 回转窑回转窑 其主要特征：1.适用的温度范围：500-2400 2.可控温区的数目依用户要求设计 3.各个温区的独立可控 4.精确安全的气氛控制，氮气、氢气、空气等诸多气氛环境下使用 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 10 页 装 订 线 5.专利密封设计确保炉腔的气密性能 6.从高温合金炉管到陶瓷炉管、石墨炉管，有各种设计选择 7.电加热方式或天然气燃烧加热方式，满足用户的多种需要 5.1.35.1.3 回转窑采用回转窑采用 MFAMFA 控制技术控制技术 Anti-Delay MFA 控制器处理 改进了温度控制，温 回转窑温度回路的

23、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 MFA 控制器 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 5.25.2 自己提出的方案自己提出的方案 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175012000 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：500-1500 3. 温区独立可控 4.

24、 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 250mm，比重（即容重）为 2.5g/cm 3 使用温度为 1300，最高温度为 1400 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 11 页 装 订 线 转速为 0.5-3rpm；倾角为 1/40 料重为 4000Kg 6. 回转窑的结构设计、结构参数的确定回转窑的结构设计、结构参数的确定 回转窑的筒体尺寸为： 窑头悬伸段：L =(11.2)D 取 1.925m h 窑尾悬伸段：L =1.1L 取

25、 2.118m th 中间跨： L =L- L - L =7.957m mht 其支承挡数为 2；钢板厚度为 0.014m 下图为窑总体结构简图： 1925 1020 2118 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 12 页 装 订 线 12000 12000 单位（mm） 7.回转窑的设计计算回转窑的设计计算 7.1.基础计算部分基础计算部分 已知条件： 回转窑的长度 L=12m;直径 D=1.75m;窑斜度：sin=1/40=0.025； 窑倾斜角 =1.4325；cos=0.999687;物料自然堆角 =43 窑转速：n=0.5-3rpm;物料重 4000kg;容重=650-

26、750kg/m 取 700 kg/m 33 计算： 长径比：=6.857 D L 75 . 1 12 物料移动速度 v =324D nsin/(24+) mi D 为窑空间部分直径，D =D-D;D为耐火砖的厚度，其值为 0.25 米，考虑窑的结 ii 砖砖 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 13 页 装 订 线 构取 D=0.3m,所以 D =1.75-0.3=1.45m 砖i 代入数据可算得 v =0.23727-1.4236m/min m 物料停留时间 t=(50.57529-84.29334)min m v L m v 12 当 n=1 时，填充率：=0.14585 2

27、 4 60 i Dv G m m 2 45 . 1 4 47454 . 0 7 . 060 8 . 4 其中，G 为物料流通量，可取窑出口和入口的平均值 m 所以 G =1.2G=1333.3333kg/s m 7.2 筒体计算筒体计算 7.2.1 筒体尺寸确定计算：筒体尺寸确定计算： 窑头悬伸段：L =(1-1.2)D 取 1.1D=1.925m h 窑尾悬伸段：L =1.1 L 取 2.118m th 中间跨： L =L- L -L mht 因为 D 3m; =6.875,所以支撑挡数为 2，查表得钢板厚取=0.014m D L 筒体的结构简图如下： 1925 1020 2118 1200

28、0 单位（mm） 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 14 页 装 订 线 7.2.27.2.2 筒体载荷计算筒体载荷计算 筒的内径 D =1.60m 2 i DD 2 45 . 1 75 . 1 1. 筒体自重：q =7.85( D +)=7.85(1.6+0.014)0.014=0.5573 吨/米 s =5.573 10 N/m 3 估取 q =(1.25-1.35) q =1.30 q =1.3 5.573 10 =7.2449 10 N/m s s s 3 3 2. 窑衬重量：q =(D-h ) h b b 11 h 为窑衬和底泥总厚度，h =h+0.005,0.005

29、 为底泥厚度。h 为窑衬厚度，其值为 11 0.25m 为窑衬容重，其值为 2.5 10 N/m b 43 所以 q =2.5(1.75-0.255)0.255=2.9441 吨/米=2.9441 10 N/m b 4 3. 物料重量：q =0.168584 吨/米=1.68584 m 2 4 i D m m v G 60 m v G 60 2 . 1 47454 . 0 60 42 . 1 10 N/m 3 4. 齿圈重量：估取 12 吨，相当 1.2N 5 10 7.2.37.2.3 筒体弯矩和应力计算筒体弯矩和应力计算 1.弯矩计算 q= q + q + q =3.83717N/m 总s

30、bm 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 L L L hmt (1) =0, R +R -qL-F=0 Y12总 对 A 点： =0 qL + R L -q() -F 1.02=0 M 2 1 总 2 h2m 2 1 总 2 mt LL 2 将数据代入上面两式可得出结果：R =5.12825N 1 5 10 R =6.76350 10 N 2 4 可画出剪力图（示意图）如下： 438959.8 399820.

31、7 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 15 页 装 订 线 279820.7 81271.2 Q（N） -73865.5 13636.2 356682.1 86066.3 M（Nm） -71095.6 通过剪力图可得出 Q=Q=4.389598N 取 4.5N max 5 10 5 10 2.弯曲应力计算： （1） 由剪力图画弯矩图如上图 列出各段的弯矩方程式如下： CA 段：M(x)=-qx (0 x1.925) 2 1 总 2 AD 段：M(x)= R （x-1.925）-qx (1.925x2.945) 1 2 1 总 2 DB 段：M(x)= R （x-1.925）-q

32、x -F(x-2.945) (2.945x9.882) 1 2 1 总 2 BE 段：M(x)= q（x-12） (9.882x12) 2 1 总 2 计算各段接点的弯矩值： x=1.925 时，M=-7.10956 10 Nm 4 x=2.945 时，M=35.66821 10 Nm 4 x=9.882 时，M=8.60663 10 Nm 4 (2).筒体应力计算： 筒体横截面上的弯曲应力为= WKK M ts W：筒体截面模数 W=(cm ) 2 2 D I 44 )2( )2(32 DD D 3 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 16 页 装 订 线 K：接缝强度系数，铆

33、接缝 K=0.8；焊接缝，人工焊 K=0.9-0.95 sss 自动焊 K=0.95-1 s K ：温度系数，由筒体表面的温度而定 T 许用弯曲应力：有衬砖的回转窑=2.010N/m 102 当=14 时，W =0.0339476m 1 44 75 . 1 )014 . 0 275. 1 ( )014 . 0 275. 1 (32 3 当=24 时，W =0.0535893m 1 44 75 . 1 )024 . 0 275. 1 ( )024 . 0 275. 1 (32 3 滚圈中心线处，筒体截面非焊接对称，K=1，其它部位均取 0.9。 s 设筒体各处的温度分布如下图： 250 250

34、250 250时，K =0.83；200时，K =0.92 TT 弯矩最大处为齿圈中心线处，此处的应力为： =8.156610 Nm 0585398. 083 . 0 9 . 0 1066821.35 4 Nm 6 计算结果满足校核。 7.3 支撑装置计算支撑装置计算 7.3.1 滚圈滚圈 滚圈的材料为 45 号钢 因为 D 3.5，所以滚圈外径 D =(1.25-1.19)D 取 1.2D=2.1m r 截面高度 H=(0.09-0.055)D 取 0.13m 7.3.2 托轮托轮 1.基础设计计算 材料选 45 号钢 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 17 页 装 订 线

35、滚圈与托轮的直径比 I=3.5,所以 D =0.6m t r D D t 最大接触应力 P =0.418=0.418 0 tr tr RR RR qE ) 1( i R qE r 0 p q 为单位接触宽度上的载荷，q=N/m rz r B CQ cos2 1000)( 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 4.5N 5 10 G ：滚圈自重，G =（0.045-0.1）Q，估取 G =0.08Q=3.4N rrr 4 10 ：托轮滚圈中心连线与垂直方向夹角一般为 30 z B ：滚圈宽度 r E=2kg/cm =2N/m 6 10 211 10 2 当=30，G =0.

36、08Q 时 z r p =635=660B 0 rr r DB iGQ) 1)( rrD B iQ) 1( 0 p r r D QiK) 1( K=0.272 2 0 218 . 0 p E B =0.2295m 取 0.225m r 3 25 106 . 04 10105 . 4) 15 . 3(272 . 0 2.滚圈的截面设计 （1）.截面高度：H=s DDr 2 S=S+C，C 是直径间隙，2C=D (t -t ) ir 12 t =100,t =60,=0.000012mm/mm 12 D =D -2H=1.840m,计算得 C=0.4416 ir r （2）.截面参数计算 截面面积

37、：F =B H=0.225 0.13=2.925 10m rr 22 形心圆直径：D = D -H=2.1-0.13=1.970m cr 截面惯性矩：I =0.41194m r 12 3 HBr 12 13 . 0 225 . 0 3 4 3.滚圈在筒体上的固定方式为松套式，且有间隙，间隙约为 2mm 并松套式滚圈的垫板与挡板型式取回转窑一书中 P85 图 3-5 的 a 图所示的型式。 4.宽度：B B +2U tr B = B +(0.5-1)取 B =0.28m trt 7.3.3 支撑装置受力分析支撑装置受力分析 1. 径向力：滚圈自重 G =0.08Q=3.6N r 4 10 安徽工

38、业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 18 页 装 订 线 N=0.0624Q=2.808N z r GQ cos2 cos)( 4 10 F=Nsin=0.312Q=1.404N H 5 10 F =Ncos+G =0.572Q=2.574N rz t 5 10 N=0.652Q=2.934N 22 rH FF 5 10 2. 轴向力 （1） 每侧托轮轴向力： F=fN=(0.0312-0.624)N=876.096-17521.92N An （2） 每挡支撑装置上的总轴向力 F An F=2f N=(0.19-0.25)Q=8.55N-11.25N An1 4 10 4 10 （3）

39、 普通挡轮推力 F,取 G ()与 G sin中的大者 Ad0 sin cos z f 0 -sin=0 sin cos z f 025 . 0 2 86603 . 0 f 取 F= G ()= G () Ad0 sin cos z f 0 025 . 0 2 86603 . 0 f =(2.1355-5.90281)N 4 10 3. 调整托轮轴承座的力 P P=0.24Q=1.08N 22 2 vH F f F 5 10 4. 轴承座不倾翻条件： FH1.09H, Hv 2 2 b 2 b 2H=0.26m 且 b 0.65H=0.0845m 23 7.3.4 托轮轴的设计托轮轴的设计 1

40、. 托轮：D =0.6m;宽度 B =0.28m tt 2. 托轮轴的参数确定 轴中部直径 d =0.15m a 托轮轴的示意图如下: 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 19 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：=640N/mm ,=355N/mm , b 2 s 2 =75N/mm ,=155 N/mm 1 2 1 2 许用弯曲应力=215 N/mm 1 2 =100 N/mm ，=60 N/mm 0 2 1 2 3. 轴的受力计算 托轮的受力简图如下： 1925 A 7959 B 2118 N2 N

41、1 N4 N3 A B R1 R2 假设 4 个托轮所受的力均等，即 N =N =N =N 1234 4 N cos30=G 10 N =1.183492N 1 30cos4 0 G 5 10 考虑到托轮受到筒体压力的不均匀性 故取托轮的力 N= N =2.511323NN 3 4 1 5 10 所以轴的受力简图如下： N 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 20 页 装 订 线 F F 12 N=N=2.511323N 5 10 =0 F +F - N=0 F12 对 A: =0 F l- Nl =0 M21 算得：F =F =1.255661N 12 5 10 画出简力图和弯

42、矩图如下： 125566.1 Q（N） -125566.1 35974.7 M（Nm） 4. 托轮轴的校核： 疲劳强度安全系数校核 = 1 R KK S= Z 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 6-1-27 M：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 6-1-24 到表 6-1-26 得 Z= 32 3 d 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 21 页 装 订 线 ：疲劳强度的许用安全系数，查机械设计手册第二册表 S 6-1-23 取 1.5-1.8 K ：有效应力集中系数，查机械

43、设计手册第二册表 6-1-28 到 30 得：K =2.34 ：绝对尺寸影响系数，同上查表 6-1-31 得=0.75 K ：表面粗糙度系数，同上查表 6-1-32 得 K =1.3 RR ：表面状态系数，同上查表 6-1-33 到 35 选择=1 =3.52 1 R KK 75 . 0 1 13 . 134 . 2 选择轴的校核截面 1 和 2，如下简图： 1 2 对截面 1：弯矩 M=F0.025 1 S=14.03971 3 3 5 26 3 085 . 0 0285 . 0 10255661 . 1 52 . 3 10 275 m Nm m N S 所以截面 1 满足疲劳强度校核。 对

44、截面 2：弯矩 M=F0.083 1 S=8.29998 3 01 0785 . 0 10255661 . 1 52 . 3 10 275 3 5 26 Nm m N S 所以截面 2 满足疲劳强度校核。 7.3.57.3.5 挡轮的设计挡轮的设计 1. 见回转窑一书的 P130 图 4-29 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 22 页 装 订 线 tan= d为挡轮大端直径 r H D d H 为挡轮的半堆顶角，取 14 厚度 h=取 0.064m 3 2 3 HH 2. 由接触强度确定直径： G =R +R +2G =6.524604N 012r 5 10 接触强度条件：P

45、 =0.418 0 0 21 ) 11 ( cos p rr E S FA 由图 4-29 所示的几何关系，有 h=Scos；r =； 1 cos2 cp d r = 2 sin2 cp D 2 sin2 cos cp d p =0.59 0 cos cp A hd EF 0 p 则 d,由 d=d+htan= d+h得： cp h EF p A 2 0 59 . 0 Hcp cp r H D d d= H r cp D h d 1 )1 ( 59 . 0 2 0 r A D h h EF p F =G ()=6.524604=4.39602N A0 sin cos z f 025 . 0 3

46、0cos 08 . 0 105 4 10 d=139.48mm cp mm NGPa mmN64 1039602 . 4 210 /600 59 . 0 4 2 2 =0.13948m 根据实际情况取 d=0.356m cp 7.4 传动装置传动装置 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 0.94； 弹性柱销联轴器为 0.99=0.995 取 0.992 加工齿的开式齿轮传动为 0.94-0.96 取 0.95 7.4.1 传动功率计算：传动功率计算： 主传动功率： 运转消耗功率：N= 2

47、1 NN N :翻转物料消耗功率。N :克服轴承摩擦消耗功率。 12 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 23 页 装 订 线 1.N =; G=4000kg; V =V sin 1 102 100 vMV G Mvc1 r = 2-sin2=2=20.145846 c 3 sin2 1 3 1 1 见回转窑的 P154 图 5-7 及表 5-3 可得： sin=0.52161 3 =15-12;=30 1 r =1.04322 c 145846 . 0 3 52161 . 0 2 V =0.16386 c1 sin 60 2 c nr 30sin 60 04322 . 1 32

48、 N =6.42588(KW) 1 102 16386 . 0 41000 2.N 分析： 2 N= p 为每挡的摩擦阻力 2 102 vpf f p =fN f =0.018 f3 10002 cos t z n G R 3 =R +G =5.804604+3.6=6.164604N n R nr 5 10 4 10 5 10 v= d=0.085m t r D dnD 60 d ni 60 v=04673 . 0 085 . 0 60 5 . 331415927 . 3 N 2 102 04673 . 0 100030cos/64604.61018 . 0 2 =1.17401KW 综合

49、1 和 2： N=8.64833(KW) 21 NN 95 . 0 992 . 0 94 . 0 992 . 0 17401 . 1 42588 . 6 N =C CN=1.6 N=13.837 D1 根据窑的实际情况，可选 11 N=KW 的电动机 21 NN 即 Y160M-4 型电动机。 7.4.2 齿轮和齿圈齿轮和齿圈 1. 齿圈的参数选定： d取 250.2cm 2f 齿圈宽 BGm 2 2 22 2 11 10 ) 1(1046 . 4 jf Gjj nd iKN 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 24 页 装 订 线 =0.13391 取 0.16m 22 11

50、42003 2 . 250 ) 16(3 . 108 . 1 92 . 0 111046 . 4 齿圈重量：G =(0.17-0.21)mBG d G22f =(0.17-0.21) 2 . 2501616 =108887.04-134507.52N 与估计的 12 吨相符合。 2. 齿轮的设计： 为标准开式直齿轮（外啮合） 设计计算公式如下： 分度圆直径：d =mz ;d =mz 1122 齿顶高：h =h m a * a 齿根高：h =( h +C ) f * a * 齿高：h=h +h af 齿顶圆直径：d=d +2h ;d=d +2 h 1a1a2a2a 齿根圆直径：d=d -2h ;

51、d=d -2h 1f1f2f2f 中心距：a=)( 2 )( 2 1 2121 zz m dd 基圆半径：d=d cos;d=d cos 1b1 2b2 具体计算：参照类似设备先取 z =157；设定 i =9 2G 小齿轮齿数 z =17.4444 取 z =19 1 G i z2 9 157 1 实际 i =8.263 G 1 2 z z 对于开式齿轮传动，一般只按弯曲强度计算。 按弯曲强度：m=12.13 2 1lim 11 dF Fa z YKT K:综合系数，参照机械手册第 3 卷表 14-1-16 选取 K=6.1-8.3 T :小齿轮的额定转矩，按表 14-1-59 计算 1 T

52、 =，其中 n =26.0714 1 1 9550 n PKW 1 J D i n 56 1460 P=11=10.45KW KW 95 . 0 T =3827.8535 1 0714.26 45.109550 为齿宽系数，参考表 14-1-62 选取=0.81.4 d d Y:小齿轮的齿形系数，查图 14-1-25 得 2.86 1Fa ：试验齿轮的弯曲疲劳极限，按图 14-1-29 选取 limF 取与的较小者 1limF 2limF 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 25 页 装 订 线 查得=279Nmm ;=325 Nmm 1limF 2 2limF 2 =279 N

53、mm limF 2 m=12.1=12.1 1.0408=12.59463 2 )4 . 18 . 0(19279 86 . 2 8535.3827)3 . 81 . 6( 根据手册取 m=(1+10%-20%)12.5946=13.85415.11 故取 m=16 h =1,x=0,C =0.25 * a * d =mz =16 157=2521mm 22 d =mz =16 19=304mm 11 齿顶高：h =h m=16 a * a 齿根高：h =( h +C )=0.25 16=4mm f * a * 齿顶圆直径：d=d +2h =304+2 16=336; 1a1a d=d +2 h =2512+2 16=2544 2a2a 齿根圆直径：d=d -2h =304-2=298; 1f1f 4 d=d -2h =2512-2=2504 2f2f 4 中心距：a=1408)( 2 )( 2 1 2121 zz m dd 固定弦齿高= c h 961.112sin 8