YQP36预加水盘式成球机设计【13张CAD图纸+毕业论文+开题报告+任务书】
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毕业设计任务书课题: YQP36预加水盘式成球机设计专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 专 业 系 主 任 发 放 日 期 一、设计内容结合生产实际,完成预加水盘式成球机的设计。二、设计依据 生产能力Q=25t/h。三、技术要求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。要保证预加水成球盘的运转平稳,节能高产。四、毕业设计物化成果的具体内容及要求1、设计说明书1份,达1万字以上,且要符合规范要求。2、中文摘要不少于400字。并有对应英文摘要(电子文档)。3、设计图样总的绘图量折合A0不少于3平方米(CAD);具体设计的图样有:(1)预加水盘式成球机总装图一张;(2)机架部件图一张;(3)传动部件图一张;(4)机架及传动部件相关零部件图若干张。4、翻译3000以上汉字的课题相关外文资料。5、实习小结(电子文档)。五、毕业设计进度计划起讫日期工作内容备 注06.03.0606.03.07布置任务下达任务书06.03.0606.03.17调查研究,收集资料,熟悉课题,毕业实习06.03.1806.03.31总体设计,方案论证06.04.0106.05.10部件、零件设计阶段06.05.1106.06.04编写说明书06.06.0506.06.07毕业设计预答辩06.06.0806.06.11修改整理毕业设计材料06.06.1206.06.13材料评阅06.06.1406.06.16毕业答辩06.06.1706.06.18材料整理装袋六、主要参考文献:1、许林发.建筑材料机械设计(一)M.武汉:武汉工业大学出版社,1990.8.2、褚瑞卿.建材通用机械与设备M.武汉:武汉理工大学出版社,1996.9.3、 朱昆泉,许林发.建材机械工业手册M.武汉:武汉工业大学出版社,2000.7.4、徐灏.机械设计手册M.北京: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.北京:机械工业出版社,1991.5.7、甘永立.几何量公差与检测M.上海: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.北京:科学出版社,2001.9.9、阎瑞敏,常敏.水泥工业自动控制预加水成球技术及装备M.江苏科学技术出版社,1990.10.10、黄有丰.预加水成球技术及其应用M.北京:中国建筑工业出版社,1991.9.11、彭常皓.对老式成球盘的改造J.四川水泥,1996.No.2:3234.12、马正先.合理调整成球盘 降低爆球率J.水泥技术,1994.No.6:5051,32.13、王振宇,孟德忠.清理成球盘边挂泥的办法J.水泥,1996.No.12:59.14、李国权.成球盘减速机的选型J.水泥,1996.No.12:43.15、徐双龙.成球盘减速机漏油的处理J.四川水泥,2001.No.6: 32.16、黄胜.成球盘减速器输入轴的改进J.水泥,2001.No.1:49.17、侯义杰.成球盘孔与轴键联接失效的修复及改进J.工程师园,2000.No.4:27.18、孙德隆,姜勇.成球盘扩径改造的实践及论证J.四川水泥,1998.No.2:2325.19、梁东武.3.6m成球盘传动机构的改造J.水泥,1996.No.3:23.20、郝志东.3.2m成球盘传动装置的改进J.水泥,1998.No.12:4950.21、李银锋.预加水成球盘传动装置的现状及改进J.水泥,1994.No.4:3234.22、黄金平.3.2m预加水成球盘成球刮刀机的改进J.中国建材装备,2001.No.3:1617.23、张贵春.3.2m 成球盘曲柄滑块式刮刀装置J.水泥,2000.No.5:39.24、李升朝.成球盘边刮刀的改进J.水泥,1996.No.12:41.25、赵文涛.成球盘底刮刀传动系统的改进J.水泥,1998.No.11:48.26、杨军.成球盘刮刀的改造J.水泥,2004.No.2:65.27、郭红军.成球盘刮刀系统的改造技术J.水泥,1996.No.12:4243.28、邓清华.成球盘刮料装置的改进J.江西建材,1998.No.1:3132.29、王树华.成球盘无动力刮刀的改进J.四川水泥,1998.No.1:31,25.30、郝志东.预加水成球盘底刮刀装置简介J.水泥工程,1999.No.4:2930.七、其他5 毕业设计开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 课题名称:YQP36预加水盘式成球机设计一、 课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述 本课题来源于江苏海建集团股份有限公司。课题研究的主要内容是设计盘径为3.6m、产量为25t/h的预加水成球盘。目前我国水泥企业,正向着大型化迅速发展,以海螺集团为首的一批年产1000万吨以上的大型水泥集团发展势头迅猛,海螺在2002年形成年产4000万吨的生产能力,跻身于世界10强之列。基础条件较好的立窑水泥企业,通过推广应用20项适用技术,正在向现代立窑企业和经济规模化发展,以塔牌集团为首一批年产100万吨以上大型立窑水泥企业,已加入发展经济规模新型干法之列。我国水泥2002年年产总量虽然已经达到7亿多吨,但立窑水泥仍占70%,在现阶段,现代立窑还是一种比较符合国情的适用技术。立窑生产工艺由于它的单机生产能力小,劳动生产率低和难以实现自动化生产等缺点,难以与大型新型干法企业竞争,逐步被新型干法或更新的技术所取代,是我国水泥工业发展的历史必然。但由于国民经济的持续高速发展的拉动,水泥的市场需求仍处在上升期,这就给立窑水泥的发展提供了空间,这也是为什么在新型干法快速发展和淘汰了近1亿吨立窑生产能力的情况下,立窑水泥的增量仍然大于旋窑水泥增量的原因所在。可以预言,今后相当长的历史时期,我国水泥工业还少不了立窑水泥的支撑。因此有生存发展条件的立窑水泥企业,要不失时机的逐步与新型干法接轨和发展新型干法生产线,这是立窑水泥企业实现可持续发展的历史选择。生料制备、水泥粉磨系统等与新型干法技术的接轨,为立窑水泥企业的产品质量提供了生料质量的保证,但窑的煅烧水平最终决定熟料质量的优劣。通过我国广大立窑水泥工作者长期不断地技术创新,在立窑煅烧技术上,取得了前所未有的技术进步和发展。由于这些新技术的推广应用,使立窑生产工艺,至今还能作为我国水泥生产工艺中的一种经济实用的技术方式,与新型干法生产技术共存。 当前立窑煅烧系统,应该进一步重点抓好两项技术的推广和粉尘治理。其中预加水小料球快速煅烧技术,小料球快速烧成技术是立窑煅烧的一项重要技术进步,目前应用十分成功的企业并不多,主要原因是前几年预加水成球系统的控制技术和设备还不太过关,小料球的操作控制要点还没完全掌握,目前预加水成球技术已经发展到第六代产品,设备及控制系统基本过关。小料球快速煅烧技术的核心是减小料球平均粒经和大小球的差异,也就是将成球的粒度由原来的812mm,降低为37mm。由于粒球平均直径大大减小,对加快煅烧速度、提高窑的产量和降低fCaO含量都产生了积极的影响,应用成功的企业都取得明显效果。二、本课题拟解决的问题1盘底平面和侧平面有出现变形,增加主电机运转负荷,影响成球质量;2支架刚度和强度不够,出现变形;3采用行星减速机出现传动扭矩不足及漏油现象;4采用圆柱齿轮减速机出现的漏油以至缺油、磨损现象;5盘体转动扭矩大以至减速机输入轴端键和键槽的变形与孔轴的磨损现象;6采用的伞齿轮副传动不稳定与断齿现象;7固定式无动力边刮刀磨损及所成球质量差和无法保证生产连续性的现象;8动力轴承出现轴承烧坏、键槽损坏甚至电机烧坏和小立轴失效的现象;9盘式6爪电动刮刀的动力消耗大,成球质量低,清盘阻力大、周期长,结构复杂、不易维修等问题;10圆柱形刮刀杆的五爪无动力刮刀中,存在刀杆不易夹紧,彻底清盘一次的周期长,清料阻力大,成球盘动力消耗高等缺陷。三、解决方案及预期效果采用可调式盘体且在盘底焊接工字钢以增加盘底的刚度和强度,在盘边焊接圆钢以加强盘的径向刚度。采用无动力边刮刀和圆钢焊接成支架以减少刮刀支架所要承受的弯矩。合理布局刮刀的位置以实现成球高质量的目的,设计盘倾角在4852的范围内,盘高在550mm600mm的范围内。在传动系统方面,将采用电机皮带ZQ减速机直齿轮副成球盘的传动结构。并且设计将高速轴端和低速轴端同布置在上侧,以减少轴对密封圈的磨损和解决漏油问题。同时采用圆柱齿轮连接也避免了因伞齿轮的刚性不足而断齿影响生产连续性。ZQ减速机高速轴端采用平键双键联接,使孔轴过盈配合,保证扭矩的正常传递而不失效。大小齿轮设计防尘罩以减轻齿轮啮合的磨损。主轴采用角接触球轴承或圆锥滚子轴承以承受主轴轴向力。电机固定在固定底架的侧面,以实现安装方便的需要。调整盘转速到11.5r/min,保证成球质量。刮刀系统中,将采用无动力底刮刀结构,以起到节能、经济的需要。无动力底刮刀采用五边形刮刀盘,另外在刮刀杆上设计成方形刀杆和设计锁紧结构以解决其轴向的锁紧问题,也有设计成十爪方刀杆无动力刮刀以减少动力磨损。在刮刀盘连接的轴的上端安装一飞轮,以实现盘体转动的调速作用。设计刀头距离盘底保持在1015mm的距离范围,以减少刮刀运行中的阻力降低主机电流,保证产量要求;在刀头部焊接小型耐磨合金块来减少刀头磨损。将采用无动力固定式边刮刀,在形状和结构上做相对调整改进,如采用可换式刀头,以解决起刀杆变形而导致的清料质量差的问题。为了保证成球盘在运转过程中的稳定性,设计中将大量采用刚度和强度好的型钢焊接成底架,增加它的承压面。在调角器方面,采用蜗轮蜗杆传动和螺纹的轴向传动的原理制成,满足盘倾角的锁定要求,另外根据客户使用要求也可采用液压装置实现调试。此次设计本着高产量、高质量成球,稳定运转的原则,实现预加水成球盘要求的节能性、经济性、环保性、可扩展性。四、课题进度安排3月6日3月17日毕业实习阶段。毕业实习,查阅资料,到多个公司实践,撰写实习报告。3月18日3月31日开题阶段。提出总体设计方案及草图,填写开题报告。4月1日5月10日 设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5月11日6月4日 中期工作阶段。完善设计图纸,编写毕业设计说明书,中期检查。6月5日6月7日毕业设计预答辩。6月8日6月13日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿,材料复查。6月14日6月16日毕业答辩。6月17日6月18日材料整理装袋。五、指导教师意见 年 月日六、专业系意见 年 月日七、学院意见 年 月日3预加水成球盘设计综述摘要:综述了现在机立窑生产水泥过程中的预加水成球的技术要求,重点介绍了预加水成球盘在实际运用中为了实现高效、环保、经济的目的所采取的对盘体、传动系统、刮刀系统的分析、调整和改进,展望了关键词:盘边 刮刀 支架 爆球率 料球 预加水小料球快速煅烧技术,小料球快速烧成技术是立窑煅烧的一项重要技术进步,目前应用十分成功的企业并不多,主要原因是前几年预加水成球系统的控制技术和设备还不太过关,小料球的操作控制要点还没完全掌握,目前预加水成球技术已经发展到第六代产品,设备及控制系统基本过关。这些都是能否取得高产量、高质量料球的保证,从而提高水泥的煅烧质量和产量。 1料球的技术要求及对成球盘的技术调整分析:高质量的料球对成球盘的盘转速、盘倾角、盘边高等的选择和调整有直接的关系。转速高时,成球时间缩短,孔隙率提高,料球炸裂温度提高,爆球率低;转速太高将很难成球。一般取1213r/min。适当增大,可降低爆球率,一般取值在4555范围内。倾角的调整要与盘径、转速、边高综合考虑。一般盘边高H=(0.140.19)D。在不影响成球质量前提下,为降低爆球率,可适当减少边高。2盘体的技术分析与改进: 对于老式的盘边高偏高的盘边改进为盘边高为400500mm的可调式的盘边,从而提高了成球质量和煅烧质量。成球盘使用时间越长,盘底平面和侧平面变形较大,这将增加成球机的工作负荷,极易烧坏电机、损坏减速机和传动齿轮。为提高产量,可对成球盘进行扩径改造,即对改造后成球盘的工艺布局,成球能力、相关参数的调整,以及对成球盘无动力刮刀的改进。成球盘扩径主要是提高成球盘的造球能力和料球质量。确定参数有D=3.2m、盘边高为500640mm、转速为11.14r/min,使用效果理想。对于六边形的刮刀盘在各边上增加刮刀杆,从而增加了刮刀刮削盘面的机会,效果会有明显提高。3传动机构的技术分析及改进:传动装置一般为整个成球盘正常稳定运行的关键。以往采用伞齿轮副传动,传动方式路线为电机皮带ZQ减速机伞齿轮副成球盘。这种传动方式下的球盘负荷较重时会导致的间隙配合的孔键相对运动产生黏附磨损和变形,甚至断齿。现在更多采用直齿轮副传动,也有通过行星减速机直接带动的。预加水成球盘技术的发展,出现了两种典型的结构型式:1.电机皮带行星齿轮减速机直齿轮副成球盘;2.电机液力耦合器摆线针轮减速机直齿轮副成球盘。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。其中采用圆柱齿轮减速机较合适,而采用行星减速机和摆线针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。相对而言圆柱齿轮减速机传动稳定,噪音小,齿面接触稳定,在润滑保养良好的条件下,运转稳定。对于圆柱齿轮减速机,其高速轴伸出端在下侧,唇形橡胶密封圈极易磨损,润滑油大量外泄导致缺油、轴承寿命缩短的问题。改进为将高速轴伸出端与低速轴同在减速箱的上侧,原伸出孔由端盖静密封。改进后密封圈略有磨损,不致大量漏油,从而避免缺油事故。另外,对成球盘减速机输入轴采用花键联接的,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。采用平键双键联接避免了在与轴安装时的间隙配合,从而导致的在盘内物料无法卸空的环境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。4刮刀系统的分析与改进:固定形式底刮刀装置常采用角钢和耐磨钢板制成断面为三角的整体刮刀。其优点为结构简单,便于安装检修,无动力。缺点有成球盘旋转阻力大,振动大,刮刀易磨损。活动形式的底刮刀装置有以下几种:1. 无动力点触式旋转刮刀装置,其结构简单,刮灰阻力小,成球质量相对较高,零电耗,但轴承磨损快,会频繁卡死;2. 电动往复式底刮刀装置,成球盘旋转阻力极小,但结构复杂,需经常维护;3. 电机拖动摆线针轮减速机形式的底刮刀装置,它具有较好的“刮全性能”阻力小,成球质量高,节能效果显著,但结构复杂,故障率高;4. 电机拖动蜗轮减速机形式的底刮刀装置,它可实现全盘清料,有利于料球的自然分级,刮刀阻力小,成球质量好,结构简单,运转稳定,故障率低,但传动效率偏低。41有动力刮刀系统:采用电动刮刀对于支架的刚度和强度有很高的要求,可采用两根10#槽钢拼焊成新刮刀支架。两旋转刮刀中心置于第一象限和第四象限之间,侧刮刀安装在第一象限的盘边中间。下料管定位于第二象限和第三象限之间0.5R处。传动系统采用ZQ型减速机并将三角带轮放在减速机上端。对有动力刮刀所出现的维护困难,诸如轴承烧坏、键槽损坏甚至电机烧坏和小立轴失效进行了观察分析,改进。改进有采用皮带传动防止电机过载烧坏,改立式摆线针轮减速机为WPX型蜗轮减速机,改减速机与轴承座之间的弹性的改为刚性的柱销联轴器,换单列向心球轴承为单列向心推理轴承,改固定刮刀杆的座体为结合面呈半圆形的压板式座体,焊接金属板条以刮除刮刀盘上粘结的潮湿物料,将刮刀与成球盘原有的相对旋转改为同向旋转。这样设备运转稳定,故障率可以大大减小,减轻了工人的劳动强度,节约了费用。也有采用以下结构改进后的刮刀系统,其传动线路是电机通过联轴器传动蜗轮箱固定在蜗轮轴上的皮带轮,通过两根B型三角劈刀,带动固定在正、反丝杆的皮带轮,从而让固定在丝杆上的合金刀片往复运动一达到刮料的目的。此类改进能让刮刀运转平稳,噪音小,故障率低,减少停机时间,减轻工人的劳动强度,增加了成球盘产质量。42无动力刮刀系统:现在为了能向节能这要求上发展,更流行采用无动力式刮刀,其相对于有动力刮刀大大降低了电耗。实际上,成球盘采用固定式边刮刀也存在着成球质量不高和易损坏的问题,需要分析和改进。固定式边刮刀由于所刮的物料量不同使刀角磨损成弧形,最后造成盘角积料过多,加快了刀的磨损。改进方法主要就是采用活刮刀,在机械机构中实现边刮刀随滑柱沿盘边上下移动,当成球盘转动时,盘边即被刮净,从而保证了生产的连续性。 面对无动力刮刀在运转过程中所出现的刮刀杆的刮底作用不均匀,刮刀损坏,成球质量差的问题,在刮刀盘的机架上安装一飞轮从而起到调节刮刀盘转速的作用,使其能稳定运转。这样解决了成球质量差的问题,减低了电耗和制造使用成本。43刮刀盘、刮刀杆和刀头刮刀盘从形状上分为五边形刮刀盘的和六边形刮刀盘。采用圆柱形刮刀杆的五爪无动力刮刀时,即采用五边形刮刀盘,存在刀杆不易夹紧,彻底清盘一次的周期长,清料阻力大,成球盘动力消耗高等缺陷。将其改进为方形刮刀杆和在刀头出焊接耐磨的硬质合金刀头。从而利于刮刀杆的夹紧,缩短了清盘周期,也有利于清除粘附在成球盘面上的物料,减小了成球盘的运转阻力和提高了刮刀的使用寿命。另外采用十爪无动力刮刀,即在五边形刮刀盘各边中间多装配一根刮刀杆,其优越性更加突出。刮刀底焊YT15-A325铜焊合金,作为刀头。刮刀与盘边盘底距离保持38cm。设计一五等分支架,可用角钢(5#和6#)焊接,然后焊卡板把条刮固定在支架上。 使用盘式六爪电动刮刀常常存在动力消耗大,成球质量低,清盘阻力大、周期长,结构复杂、不易维修等问题。可以改进为六边形12爪无动力刮刀,并调整盘转速为避开刀头距离盘底保持在1015mm的距离范围,以减少刮刀运行中的阻力降低主机电流,保证产量要求;在刀头部焊接小型耐磨合金块来减少刀头磨损;采用犁铧式固定边刮刀减少边刮刀阻力,保证成球质量。调整盘转速到11.5r/min,盘倾角在4852的范围内,盘高在550mm600mm的范围内。 也有成球盘采用的曲柄滑块式刮刀装置,此刮刀结构紧凑,最大特点是走动块一定小距离,刮刀就可刮到整个盘面。其变形小,阻力磨损小,提高了料球的产量和质量,减轻了工人劳动强度,有很大的适应性。 结束语:本文所述的设备分析、调整和改进是通过相关的技术报告和实际使用中的取得的。除了在实现成球盘机构的工作稳定性外,在节能、环保和经济性上也做了相关改进。因此这些技术突破与装备改进能对成球盘的设计、制造和改进起到很好的指导作用,有利于预加水成球技术的进一步发展,更有利于机立窑水泥生产的可持续发展。参考文献:1 彭常皓.对老式成球盘的改造J.四川水泥,1996.No.2:3234.2 马正先.合理调整成球盘 降低爆球率J.水泥技术,1994.No.6:5051,32.3 王振宇,孟德忠.清理成球盘边挂泥的办法J.水泥,1996.No.12:59.4 李国权.成球盘减速机的选型J.水泥,1996.No.12:43.5 徐双龙.成球盘减速机漏油的处理J.四川水泥,2001.No.6: 32.6 黄胜.成球盘减速器输入轴的改进J.水泥,2001.No.1:49.7 侯义杰.成球盘孔与轴键联接失效的修复及改进J.工程师园,2000.No.4:27.8 孙德隆,姜勇.成球盘扩径改造的实践及论证J.四川水泥,1998.No.2:2325.9 梁东武.3.6m成球盘传动机构的改造J.水泥,1996.No.3:23.10 郝志东.3.2m成球盘传动装置的改进J.水泥,1998.No.12:4950.11 李银锋.预加水成球盘传动装置的现状及改进J.水泥,1994.No.4:3234.12 黄金平.3.2m预加水成球盘成球刮刀机的改进J.中国建材装备,2001.No.3:1617.13 张贵春.3.2m 成球盘曲柄滑块式刮刀装置J.水泥,2000.No.5:39.14 李升朝.成球盘边刮刀的改进J.水泥,1996.No.12:41.15 赵文涛.成球盘底刮刀传动系统的改进J.水泥,1998.No.11:48.16 杨军.成球盘刮刀的改造J.水泥,2004.No.2:65.17 郭红军.成球盘刮刀系统的改造技术J.水泥,1996.No.12:4243.18 邓清华.成球盘刮料装置的改进J.江西建材,1998.No.1:3132.19 王树华.成球盘无动力刮刀的改进J.四川水泥,1998.No.1:31,25.20 郝志东.预加水成球盘底刮刀装置简介J.水泥工程,1999.No.4:2930.21 阉瑞敏,常敏.水泥工业自动控制预加水成球技术及装备M.江苏科学技术出版社,1990(10).22 黄有丰.预加水成球技术及其应用M.北京:中国建筑工业出版社,1991(9)YQP36预加水盘式成球机设计摘 要:为了满足现代机立窑水泥生产过程中预加水成球的技术要求,发展第六代预加水盘式成球机,从而保证料球的粒径均匀性、高强度、高孔隙率和高产量,提高水泥的煅烧质量和产量,本课题设计了YQP36预加水盘式成球机。根据最新的技术要求对 YQP36预加水盘式成球机的结构、传动系统和刮刀系统进行了改进设计。本次设计采用理论设计和经验设计相结合的方法,在通过类比设计保证机架与支架的支承强度的基础上优化了传动系统和刮刀系统。参考实践生产中的一些改进经验,首先进行了总体方案的论证;然后根据分析的结果来计算各传动轴的轴向力、扭矩以及功率,并校核了轴和螺栓的强度,从而选择电机和减速机型号及设计其他相关零部件。根据已确定的部件参数分析拟定传动装置的运动简图,分配各级传动比,确定了传动零件的结构;接着对 YQP36预加水盘式成球机的润滑和密封方式加以确定;最后对预加水盘式成球机的维护修理加以说明,从而完成预加水盘式成球机的总体结构设计。此次设计本着高产量、高质量成球,稳定运转的原则,实现了现代预加水盘式成球的节能、经济、环保、可扩展的目的。关键词: 成球;预加水;刮刀;料球The Design of YQP36 Disc Prewatering PelletizerAbstract: In order to satisfy the technical requirement of prewatering pelletizing in the process of cement production with modern kiln and develop the sixth generation of prewatering pelletizer, the topic which is designed is YQP36 Disc Prewatering Pelletizer. Consequently the proportion of diameters, the high strength, the high holes rate and the high output of raw meal pellets could be assured of. According to the new requirements, the structure, the transmission system and the drawknife system of YQP36 Disc Prewatering Pelletizer are improved and designed. This design has been completed by the method which combines theories design with experience design. The transmission system and drawknife system are optimized basing on that the strengths of chassis and support are assured with analogy design. Firstly, the projects of designation and improvement of prewatering pelletizer are demonstrated, including the structure, the ways of delivering the motivation and drawknife system by referring some improvement experience from production practice; Secondly, based on the analytical results, axial force, the torque and power are computed so that the electromotor, decelerator and other corresponding components could be determined; Thirdly, according to the parameters of the parts which has already been assured, the simple exercise diagram of the transmission device is analyzed and drawn up and the ratios of all levels are assigned. Then the structure design is carried on and the strength of part is followed to be checked. The ways of lubricant and seal of the equipment are determined in succession. Finally, the whole overall arrangement scheme of YQP36 prewatering pelletizing equipment is designed. This design is in the light of the principle of the high yield, high quantity of pelletizing and stable operation. In addition, the requirements of YQP36 will be satisfied, including economy of energy, economy, environmental protection and enlargement.Key words: pelletizing; prewatering; drawknife; raw meal pellet目录1 前 言12 总体方案论证22.1 料球的技术要求及对成球盘的技术调整分析22.2 盘体的技术分析论证22.3传动机构的技术分析论证22.4刮刀系统的分析论证22.5 刮刀盘、刮刀杆和刀头分析论33 盘式预加水成球机综合参数计算43.1生产能力计算43.2功率计算43.3 成球机盘高计算43.4 成球机转速计算53.5圆盘倾角计算53.6料球运动基本方程54机械传动装置的总体设计84.1 选择电机84.2 选择减速机 84.3计算传动装置的各参数95机械传动件设计115.1皮带传动设计115.2齿轮传动设计135.3 轴设计及校核165.4 轴承校核205.5 双键(轴)设计校核(普通平键)215.6盘体固定螺栓校核216传动机构的密封润滑236.1密封236.2润滑237预加水盘式成球机的总体设计248预加水盘式成球机使用维护和修理258.1预加水盘式成球机的使用维护258.2预加水盘式成球机的修理与修理周期259 结 论27参考文献28致 谢291 前言预加水小料球快速煅烧技术,小料球快速烧成技术是立窑煅烧的一项重要技术进步,目前应用十分成功的企业并不多,主要原因是前几年预加水成球系统的控制技术和设备还不太过关,小料球的操作控制要点还没完全掌握,目前预加水成球技术已经发展到第六代产品,设备及控制系统基本过关。这些都是能否取得高产量、高质量料球的保证,从而提高水泥的煅烧质量和产量。 本课题来源于江苏海建集团,该公司为了适应现代立窑水泥生产的需要,设计产量为25t/h的预加水盘式成球机。他们提出了以下几个技术要求:a 产量为25t/h;b 盘体工作面直径为3.6m; c. 结构紧凑,工作连续稳定; d. 节能、高效、环保。 在杨晓红老师的指导下,首先进行方案论证。通过讨论研究,最终确定采用可调盘高式 盘体、无动力刮刀系统、电机皮带ZQ减速机直齿轮副成球盘的传动方式。然后根据分析的结果,开始计算轴向力、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。然后对盘式预加水成球机进行总体结构设计。YQP36预加水盘式成球机改变了以往所成料球粒径大,料球耐压强度和孔隙率质量低的缺陷。并且采用无动力刮刀系统,大大地节省了电耗和维护费用。本课题新颖实用,在技术上有较大改进,具有较强的竞争力。该预加水盘式成球机将具有很大的市场前景。2 总体方案论证2.1料球的技术要求及对成球盘的技术调整分析高质量的料球与成球机的盘转速、盘倾角、盘边高等的选择和调整有直接的关系。转速高时,成球时间缩短,孔隙率提高,料球炸裂温度提高,爆球率低;转速太高将很难成球。一般取1213r/min。适当增大,可降低爆球率,一般取值在4555范围内。倾角的调整要与盘径、转速、边高综合考虑。一般盘边高H=(0.140.19)D。在不影响成球质量前提下,为降低爆球率,可适当减少边高。2.2盘体的技术分析论证对于老式的盘边高偏高的盘边改进为盘边高为400500mm的可调式的盘边,从而提高了成球质量和煅烧质量。成球盘使用时间越长,盘底平面和侧平面变形较大,这将增加成球机的工作负荷,极易烧坏电机、损坏减速机和传动齿轮。采用型钢可以提高盘体强度,解决此类问题。成球盘扩径主要是提高成球盘的造球能力和料球质量。2.3传动机构的技术分析论证传动装置一般为整个成球机正常稳定运行的关键。以往采用伞齿轮副传动,传动方式路线为电机皮带ZQ减速机伞齿轮副成球盘。这种传动方式下的球盘负荷较重时会导致的间隙配合的孔键相对运动产生黏附磨损和变形,甚至断齿。现在更多采用直齿轮副传动,也有通过行星减速机直接带动的。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。其中采用圆柱齿轮减速机较合适,而采用行星减速机和摆线针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。相对而言圆柱齿轮减速机传动稳定,噪音小,齿面接触稳定,在润滑保养良好的条件下,运转稳定。对于圆柱齿轮减速机,其高速轴伸出端在下侧,唇形橡胶密封圈极易磨损,润滑油大量外泄导致缺油、轴承寿命缩短的问题。改进为将高速轴伸出端与低速轴同在减速箱的上侧,原伸出孔由端盖静密封。改进后密封圈略有磨损,不致大量漏油,从而避免缺油事故。另外,对成球盘减速机输入轴采用花键联接的,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。采用平键双键联接避免了在与轴安装时的间隙配合,从而导致的在盘内物料无法卸空的环境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。2.4刮刀系统的分析论证固定形式底刮刀装置常采用角钢和耐磨钢板制成断面为三角的整体刮刀。其优点为结构简单,便于安装检修,无动力。缺点有成球盘旋转阻力大,振动大,刮刀易磨损。活动形式的底刮刀装置有以下几种:a. 无动力点触式旋转刮刀装置,其结构简单,刮灰阻力小,成球质量相对较高,零电耗;b. 电动往复式底刮刀装置,成球盘旋转阻力极小,但结构复杂,需经常维护;c. 电机拖动摆线针轮减速机形式的底刮刀装置,它具有较好的“刮全性能”阻力小,成球质量高,节能效果显著,但结构复杂,故障率高。 现在为了能向节能这要求上发展,更流行采用无动力式刮刀,其相对于有动力刮刀大大降低了电耗。固定式边刮刀由于所刮的物料量不同使刀角磨损成弧形,最后造成盘角积料过多,加快了刀的磨损。这里采用活刮刀,在机械机构中实现边刮刀随滑柱沿盘边上下移动,当成球盘转动时,盘边即被刮净,从而保证了生产的连续性。面对无动力刮刀在运转过程中所出现的刮刀杆的刮底作用不均匀,刮刀损坏,成球质量差的问题,在刮刀盘的机架上安装一飞轮从而起到调节刮刀盘转速的作用,使其能稳定运转。这样解决了成球质量差的问题,减低了电耗和制造使用成本。2.5刮刀盘、刮刀杆和刀头分析论证刮刀盘从形状上分为五边形刮刀盘和六边形刮刀盘。采用圆柱形刮刀杆的五爪无动力刮刀时,即采用五边形刮刀盘,存在刀杆不易夹紧,彻底清盘一次的周期长,清料阻力大,成球盘动力消耗高等缺陷。将其改进为方形刮刀杆和在刀头焊接耐磨的硬质合金刀头。从而利于刮刀杆的夹紧,缩短了清盘周期,也有利于清除粘附在成球盘面上的物料,减小了成球盘的运转阻力和提高了刮刀的使用寿命。另外采用十爪无动力刮刀,即在五边形刮刀盘各边中间多装配一根刮刀杆,其优越性更加突出。刮刀底焊YT15-A325铜焊合金,作为刀头。刮刀与盘边盘底距离保持38cm。设计一五等分支架,可用角钢(5#和6#)焊接,然后焊卡板把刮条固定在支架上。3盘式预加水成球机综合参数计算3.1 生产能力计算根据参考文献21,可知预加水盘式成球法的生产经验公式如下: G=(1.52.0)D2 (3-1) D成球盘直径,m; G生产能力,KW。已知G= Q= 25t/h, 求得D3.6m。3.2 功率计算根据参考文献21,可知预加水盘式成球所需功率相对滴水成球的小,其经验公式如下:N=(1.21.5)D2 (3-2) D成球盘直径,m; N成球盘所需功率,KW。 由D=3.6m,N=(1.21.5)3.62KW=(15.619.44)KW 根据参考文献25,可知预加水盘式成球功率计算公式: No=0.2KHR2n (3-3) No成球盘传动所需功率,KW; K刮刀阻力系数,当采用固定刮刀时,K=1.5; 料球体积密度; 机械传动效率,=0.850.9。 取H=0.6m、R=1.8m、n=12r/min、=0.85, No=0.21.50.71.82121.210.85KW=11.52KW 电机功率:N=K1 No (3-4)K1备用系数,一般K1=1.21.5。D较大时取低值,反之取高值。取K1=1.4。N=1.411.52KW=16.14KW主机功率取N=18.5KW3.3 成球机盘高计算 根据参考文献25,可知预加水盘式成球机盘高计算公式:H=(0.160.2)D (3-5)H盘边高,m;D盘直径,m。由D=3.6mH=(0.160.2)3.6m=(0.5760.72)m3.4 成球机转速计算 根据参考文献25,可知预加水盘式成球机盘体临界转速计算公式: nKP= (3-6)D圆盘直径,m;nKP圆盘临界转速,r/min。取=49o、f=tg35 o=0.7nKP=r/min=12.15r/min 可知预加水盘式成球盘为全盘成球,圆盘工作转速计算公式如下:nP= (3-7) nP工作转速,r/min。 nP= r/min =12.122r/min3.5 圆盘倾角计算 根据参考文献25,取预加水盘式成球机盘体倾角为45o55o。3.6 料球运动基本方程 查根据参考文献25,可知预加水盘式成球机料球运动基本方程:图3-1 料球受力图cos (3-8) R圆盘半径,m; n圆盘转速,r/nim; 圆盘与水平面的倾角,度; f料球与盘面的摩擦系数; 料球脱离角,度。 cos=0.975 得=12.94根据参考文献22,根据预加水盘式成球机是全盘成球,在计算存料体积上有公式(5-48): V=0.833=0.208 (3-9) H盘边高,m; V盘内存料量的体积,m3。 取H=0.6m V=0.2080.63.62m3=1.62 m3 存料量公式:q=V (3-10)盘内物料的密度,水泥生料=1.2t/ m3 q=1.621.2t=1.94t 盘内物料中心坐标计算:根据参考文献22,坐标公式:图3-2 盘体重心坐标图 = (3-11) = (3-12) 由tg= (3-13)V=0.833HR2 (3-14) X= Y=盘式预加水成球机提升功率:N1=0.0482nHD3=0.048211.70.63.63=15.78KW18.5KW的圆柱齿轮传动减速机有ZQ65-20、ZQH65-20(JB1585-75)。 查参考文献34得ZQ65-20减速机规格尺寸: 中心距:a=650、a1=250、a2=400;中心高:Hc=;最大外形尺寸:L=1278、B=470、H=700;高速轴:B1=430;低速轴:B2=430、B3=342、L1=830、L2=183、L3=495;主动轴:d1=60、d2=110、L1=290、L2 =108、K1=32.5、b1=18、B1=420;被动轴:d3=110、d4=125、L3=265、L4=165、t2=127、b2=36、B2=452。4.3 计算传动装置的各参数4.3.1 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比4.3.1.1 传动装置的总传动比为i=123.84.3.1.2 分配各级传动比 i带=3、i减速机=20、i齿轮=2.064.3.2 计算传动装置的运动参数和动力参数4.3.2.1 各轴转速 轴:n= (4-1) =轴:n= (4-2) 轴:n= (4-3) 4.3.2.2 各轴功率 轴:P=POO=PO带 (4-4) =18.50.95KW=17.58KW 轴:P=P=P轴承1齿轮轴承2齿轮 (4-5)=17.580.990.980.990.98KW=16.54KW 轴:P=P=P轴承3齿轮=P盘 (4-6) =16.540.990.98KW=16.05KW 4.3.2.3 各轴转矩 轴:T= (4-7) 轴:T= (4-8) 轴:T= (4-9)=T盘将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表(4-2):表4-2 各轴参数表参 数轴 名电动机轴 轴 轴 轴转速n/rmin-114404802411.7功率P/KW18.517.5816.5416.05转矩T/Nm122.69349.776581.5413100.64传动比i3202.06效率0.950.940.975 机械传动件设计(以下所有公式来自于参考文献31)5.1 皮带传动设计 设计一V带传动。已知该传动为带式传动系统中的高速级传动,所需传动功率P=18.5KW, 由Y系列三相异步电动机驱动, 转速n1=1440r/min, 从动轮转速n2=480r/min。5.1.1 选择V带型号 查表4.6得工作情况系数KA=1.4,由式(4.22)PCA=KAP (5-1)=1.418.5KW=25.9KW按PCA=25.9KW、n1=1440r/min查图4.11选C型V带。5.1.2 确定带轮直径dd1、dd25.1.2.1 选取小带轮直径dd1参考图4.11及表4.4,选取小带轮直径dd1=224mm5.1.2.2 验算带速 由式(4.8): V= (5-2) 在525m/s内,合适。5.1.2.3 确定从动带轮直径dd2dd2=i dd1 (5-3) =3224mm=672mm查表4.4,取dd2=670mm5.1.2.4 计算实际传动比i i = (5-4) 5.1.2.5 验算从动轮实际转速 (5-5) (481.6-480)/480100%=0.3%5% 允许。5.1.3 确定中心矩a和带长Ld5.1.3.1 初选中心矩a0由式(4.23): (5-6) 0.7(224+670)mma02(224+670)mm625.8mma01788mm 取a0=1100mm5.1.3.2 求带的计算基准长度L0 由式(4.24): L0 =2a0+ (5-7) L0= 查表4.2得 Ld =3150mm5.1.3.3计算中心矩a 由式(4.25): (5-8) 5.1.3.4 确定中心矩调整范围 由式(4.26): (5-9) (5-10) 5.1.4 验算小带轮包角 由式(4.12): (5-11) 合适。5.1.5 确定V带根数z5.1.5.1 确定额定功率P0 由、及查表4.5得单根C型V带的额定功率分别为6.71KW和7.47KW,用线性插值法求n1=1440r/min时的额定功率P0 值: 5.1.5.2确定V带根数z由式(4.28): (5-12) 确定 :查表4.7得 确定包角系数:查表4.8得 =0.92确定长度系数:查表4.2得 =0.97计算V带根数z: 取z=4根合适5.1.6 计算单根V带初拉力查表4.1得 q=0.30Kg/m由式(4.29): (5-13) 5.1.7 计算对轴的压力 由式(4.30): (5-14) 5.1.8 确定带轮的结构尺寸,绘制带轮工作图、 ,采用辐板式,工作图见附录8。 ,采用辐条式(),工作图见附录7。5.2 齿轮传动设计 设计一对直齿圆柱齿轮传动。已知输入功率P=16.54KW,小齿轮转速,齿数比=2.06,电动机驱动,工作寿命10年,每年工作300天,三班制,工作轻微冲击,齿轮转向不变。5.2.1 选择齿轮材料热处理方法、精度等级,齿数、及齿宽系数 考虑到该功率较大,故大、小齿轮都选用40Cr调质处理,齿面硬度分别为250HBS、280HBS,属硬齿面半开式传动,载荷轻微冲击,齿轮速度不高,初选7级精度,小齿轮齿数 大齿轮齿数,取,按硬齿面齿轮悬臂布置安装查表6.5,取齿宽系数。5.2.2 按齿面接触疲劳强度设计 由式(6.11): (5-15)5.2.2.1 确定公式中参数a. 载荷系数: 试选=1.5b. 小齿轮传递的转矩: =6581.54=6.58c. 材料系数: 查表6.3得 =189.8d. 大、小齿轮的接触疲劳强度极限、 按齿面硬度查图6.8得 e. 应力循环系数 (5-16) (5-17) f. 接触疲劳寿命系数 查图6.6得 g. 确定许用接触应力 取安全系数 (5-18) (5-19) 5.2.2.2 设计计算a. 试算小齿轮分度圆直径 取 b. 计算圆周速度v (5-20) c. 计算载荷系数K 查表6.2得使用系数;根据v=0.35m/s,7级精度查图6.10得动载系数;查图6.13得则K= (5-21) d. 校正分度圆直径 由式(6.14): (5-22) 5.2.2.3 计算齿轮传动的几何尺寸a. 计算模数m (5-23) 按标准取模数m=16mm。b. 两轮分度圆直径 (5-24) (5-25) c. 中心矩a (5-26)d. 齿宽 (5-27) 取 由公式:10)mm (5-28)取e. 齿高h (5-29)5.2.3 校核齿根弯曲疲劳强度 由式(6.12): (5-30)5.2.3.1 确定公式中各参数值a. 大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限查图6.9,取、b. 弯曲疲劳寿命系数 查图6.7,取c. 许用弯曲应力 取定弯曲疲劳安全系数,应力修正系数得 (5-31) (5-32) d. 齿形系数和应力修正系数 查表6.4得:e. 计算大小齿轮的和,并加以比较取其中大值代入公式计算 小齿轮的数值大,应按小齿轮校核齿根弯曲疲劳强度5.2.3.2 校核计算 弯曲疲劳强度够。5.2.4 齿轮结构设计及绘制齿轮零件图见附录5与附录65.3 轴设计及校核 5.3.1 轴设计已知输入大齿轮旋转方向从左向右看为顺时针,单向旋转。 图5-1 轴结构图段轴身的长度:为使密封盖与轴身有良好的密封效果,减小摩擦,取。5.3.1.1 确定轴上零件的装配方案 为方便表示,记轴的左端面为,并从左向右每个截面变化处依次标记为、,对应每轴段的直径和长度则分别记为和5.3.1.2 确定轴的最小直径 轴段主要受转矩作用,直径最小。a. 估算轴的最小直径 45钢调质处理,查表11.3确定轴的C值 取C=112 (5-33) 双键槽轴径应增大10%14%,即增大至136.4mm141.36mm,取=138mmb. 确定轴的最小直径 应满足,取5.3.1.3 确定各轴段的尺寸 段轴头的长度:为了保证大齿轮的轴向定位的可靠性,应略小于,取 段轴身的直径:处轴肩高h=(0.070.1)d=(9.814)mm,又因轴肩有承受轴向力,故取h=11mm则。 (5-34) 段轴身的长度:取段,选择轴承型号:取,查参考文献35,选用型号为角接触球轴承7232AC,其内径d=160mm、外径D=290mm、宽度B=48mm、额定载荷Cr=262KN、Cor=298KN。段轴身的直径:为方便安装及减小摩擦应略大于,取。段轴身的直径:为减小加工时车削的背吃刀量,应略大于,取=175mm。段轴身的长度:取=1179mm。5.3.1.4 轴上零件的周向固定 齿轮与轴的周向固定:采用双键连接,轴承与轴的周向固定采用过渡配合。 齿轮处的双键选择:查参考文献32普通平键(GB/T10961979),选型为A型3620160,即键36160 GB/T10960979。 齿轮轮毂与轴的配合:为了保证对中良好,采用较紧的过渡配合,配合为H7/k6。 滚动轴承与轴的配合:采用较紧的过盈配合,轴径尺寸公差为h6。5.3.1.5 确定倒角和圆角的尺寸轴两端的倒角:根据轴径查手册,去倒角为245o。 各轴肩出圆角半径:考虑应力集中的影响,由轴段直径查手册,取装配圆角R1,其他圆角R2。5.3.1.6 绘制轴的结构装配图:见附录4。5.3.2 轴强度校核 估算盘体与存料共重38KN。5.3.2.1 求轴上载荷a.计算齿轮受力 齿轮的分度圆直径: 圆周力: (5-35) 径向力: (5-36) 合力: (5-37) (5-38) =10.9KNb. 求支反力 轴承支点位置: 齿宽中心距左支点距离: 齿宽中心距右支点距离: 图5-2 轴向受力图 图5-3 轴截面受力图左支点的支反力: (5-39) =12.9 右支点的支反力: (5-40) 5.3.2.2 绘制轴力图和弯矩图图5-4 轴力图和弯矩图5.3.2.3弯矩强度校核 通常只校核轴上最大弯矩截面的强度:危险截面为A 截面A处弯矩: 截面A处计算应力: (5-41) 强度校核:45号锻钢调质处理,由表11.2查得 弯矩强度满足要求。5.3.2.4 轴向压应力强度校核 通常只校核轴上受压应力轴径最小的截面强度,取段任一截面 截面处压力: 截面处计算应力: (5-42) 强度校核:45号锻钢调质处理,由表11.2查得 抗压强度满足。5.4 轴承校核 现选一对角接触球轴承7232AC,轴转速n=12.12r/min,轴向力,径向负荷分别为。工作时有中等冲击,脂润滑,正常工作温度,预期寿命100000h。5.4.1 确定7232AC轴承的主要性能参数 查参看文献35得 5.4.2 计算派生轴向力 (5-43) (5-44) 5.4.3 计算轴向负荷图5-5 轴承支承图 故轴承被压紧,轴承被放松,得: (5-45) 5.4.4 确定系数 查表8.10得 5.4.5 计算当量动负荷 (5-46) 5.4.6 计算轴承寿命 已知=3,查表8.7、8.8得: (5-47) 5.4.7 验算轴承是否合适 该轴承合格。5.5 双键(轴)设计校核(普通平键) 已知T=13100.64Nm、d=138mm、k=h/2、l=160mm。 由公式(12.1): (5-48) 查表12.1得:静连接钢质轮毂冲击状态下 查参考文献32表12.25得:选用3620的键 即h=20mm, k=h/2=20/2mm=10mm 故该双键选型满足强度要求。5.6 盘体固定螺栓校核 已知主轴转矩查公式(13.6)得: (5-49) (5-50) 比较得,取 (5-51) 查得公式(13.24): (5-52) 查表(13.4)得 查表(13.8)得 (5-53) 取m=1 满足强度要求。6 传动机构的密封润滑6.1 密封 采用预加水成球新工艺,优点之一就是作业区基本无粉尘污染。但是,立窑水泥生产工艺,仍然存在粉尘污染比较严重的问题,水泥机械设备出在粉尘污染较严重的工作环境下运转。为了减少运动部件的磨损,延长使用寿命,预加水成球装备在密封上采用了一些必要的装置。6.1.1 齿轮传动防尘密封 如果灰尘进入传动齿轮上,不仅造成齿轮传动精度降低,噪声增大,而且由于灰尘的吸湿性,用于润滑齿轮的润滑油被灰尘吸收,齿轮处于干摩擦状态下工作,造成齿轮齿面的磨损加剧。 为了减少齿轮的磨损,提高齿轮的啮合精度,延长齿轮的使用寿命,应对传动齿轮加齿轮罩装置。这些装置不可随意拆除。6.1.2 皮带轮传动部分防尘密封 若灰尘飞落在皮带轮槽内,并有部分灰尘粘附在轮槽两侧面上,与皮带和轮槽侧面接触,产生摩擦,使磨损严重。 为了减少皮带与皮带轮的磨损,提高皮带传动的平稳性,同时也从安全防护考虑,需对皮带传动部分加皮带轮罩,可起防尘密封作用。这些装置也不能随意拆除。6.2 润滑 水泥生产工艺有很强的连续性,要求运转率高,然而水泥厂多数设备是在粉尘大、温度高、润滑和密封都不好的条件下工作。因此,做好设备的润滑保养,不但可以避免不应有的设备事故,提高运转率,延长零部件的使用寿命,而且还可以减少设备维修费用。6.2.1 齿轮润滑6.2.1.1 减速机齿轮润滑 冬季选用90号
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