毕业设计论文回转窑设计.doc
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1、盐城工学院毕业设计说明书20141 绪论1.1回转窑的简介回转窑是很多冶金土厂和其他水泥工厂的主要设备。回转窑按根据其不同处理物料的方式一般可分为水泥回转窑、冶金化工类回转窑和石灰回转窑以及热解回转窑等。回转窑主要是对粉状或者浆状物料进行热加工处理的设备,迄今为止回转窑的历史已过百年,然而如今社会,随着现代化的发展也开始广泛运用于对垃圾及其他物料的热解处理上。回转窑主要是由筒体、挡轮、传动装置、拖轮,进料装置,回转装置、密封装置、燃烧装置等组成。回转窑的窑体在安放时会有一定的倾斜度,为了更好的混合和加热窑内的物料,整个窑体是支承在托轮装置上,而窑体的转动则是由其传动装置进行运作。传动装置主要由
2、电机、减速器和其传动方式组成,进料装置部分主要由电机给予动力带动螺旋轴转动进行物料的传递,送入筒体进行热解控制系统,为了能够保证回转窑的窑体在突发中断电源的情况下不发生窑体无法正常停止而弯曲变形,因为控制系统能够在而电源中源断时继续使窑体正常转动。回转窑的摇头和窑尾上采用了国内外先进的技术,以保证其密封装置的密封性。1.2回转窑的发展回转窑的机构简单但设计中还需要考虑到很多方面的问题,如设计中必须考虑大型零件在制造、运输和安装的问题,对于直径超过4米的窑,往往会受到更多方面限制。由于回转窑体积过大、重量大,所以在设计、制造、安装方面也带来了一系列问题。随着社会的发展,人们在解决这些问题的过程中
3、不断地改进创新,使回转窑不断发展。1.3课题的来源及研究内容根据许多资料显示,我国实验室用的热解回转窑及相关方面的装置在需求量上是很大的,将原有的回转窑进行改造使其应用于日常生活不仅满足了社会发展的需求,也使回转窑得到了发展。尽管现在社会已经不断出现了各种垃圾的处理方式,但在以降低能耗、提高产品产量、设备的优化和实现自动化为原则的情况下加以改进,会使其得到综合利用,更趋完善。而如何合理的使回转窑设备正常运行,使使用回转窑的投资价格得到更低的保证,已经成了人们对已有的回转窑改进革新的动力。本课题的主要研究的是对高校或科研单位实验室回转窑传动及进料装置结构进行设计。根据本次设计主题主要对热解回转
4、窑的传动及进料装置进行了研究设计。首先对回转窑的使用功率进行分析,并通过以上分析对传动装置各部分设备的分析进行选择设计。而在设计过程中应充分考虑设备的实用性下,重点研究电机的选型、减速机的型号及传动方式等结构的设计及材料选择,由回转窑所给的参数来确定所需要的设备。本课题在对热解回转窑传动及进料装置结构的设计的同时,主要通过自己对热解回转窑的传动方式的这方面知识的认识及资料的查询以及咨询指导老师并积极的参与同学之间的讨论,通过对他人文章的解读更加深刻理解课题并深化其概念部分,找出自己所需部分的见解,对其进行归纳、总结、发展、创新。本次设计是对HZ20热解回转窑的传动及进料装置部分进行重点设计。本
5、次设计的主要目的是在于提高自己对资料的搜寻、运用及自我设计的能力。在此次毕业设计中通过对热解回转窑的传动及进料装置的设计和对前人的研究进行总结,通过数据的比较,选用合理的设备并且在设备制造方面进行优化,完善设计。由此也提高自己在独立设计和研究技术等方而能力,并有了担任专门技术应用的初步能力。272 热解回转窑传动装置设计本次设计的热解回转窑是一种回转式电阻加热炉,主要用于磁性铁氧体及其他粉状料或粒状料的焙烧。它是一种新型窑炉,它与传统窑炉比较有许多优点:控温精度高、粉料预烧均匀、一致性好、节约能源、生产率高、环境污染小、工人劳动强度低,容易实现自动化连续生产。2.1 回转窑的参数根据本课题的设
6、计要求:对HZ20热解回转窑的传动装置进行设计,设计参数如下: 最高温度 1100 额定功率 28kW筒体转速 15r/min, 连续可调窑体倾角 03,连续可调生产能力: 50kg/h 回转管尺寸:219x3750;回转管材质:ZG4Cr25Ni20;窑体外形尺寸:5000x1340x1370总重:约2.6t2.2传动形式方案分折及选定2.2.1带传动(V带传动)特点(优缺点)1、V带传动较为普遍,以其低廉的价格和简单的结构,广泛的运用于两轴中心距较大的传动场合,而V带在使用和维护时较为方便; 2、V带传动具有缓冲、吸振的作用,使得它的传动较为平稳,产生的噪音比较小;3、当V带传动过载时皮带
7、会在带轮上打滑,使带轮不受过多的载荷,能够有效的防止比较薄弱的零部件损坏而引起机器损坏,起到安全保护机器作用4、不能保证精确的传动比,使用范围受温度的限制;环境因素对摩擦性能会产生一定的影响;摩擦会产生静电(因此在使用时应采取导电措施)2.2.2齿轮传动的特点1、齿轮传动具有稳定的齿轮啮合度,使得其在传动时瞬间传动比恒定,传递的运动安全准确可靠;2、具有较大的传递功率和速度范围,能实现较大的传动比;3、结构相对比较紧凑,传动效率比较高,承载能力强,使用寿命长;4、齿轮的制造、安装要求较高,噪声大,运转过程中会产生冲击和动载荷,且不适用于长远距离的传动。.2.2.3链传动的特点1、链传动作为传递
8、运动和动力时,往往是在两轴中心相距较远的情况下选用,比一般齿轮传动具有明显的优势;2、链传动可以在低速、重载和高温条件等恶劣的环境下进行运作;3、对于带传动而言,链传动能保证在传动时精确的传动比,而且其能够传递较大的功率。链传动只有一部分很小的力作用在轴和轴承上,如果在使用相同功率的情况下链传动将会比带轮传动拥有更小的结构尺寸;4、传递效率较高,一般可达0.95-0.97;5、链条的铰链在磨损后,链与链轮啮合失常,经常在后轮上发生脱链状况,此时链条的节距将会变大,动载荷增加;而且链轮的动力传递为刚性,无弹性,两轴不能交叉。在相同的功率时,链传动成本高于带传动。但链条由于其多边形效应常常会使带速
9、不均,从而导致振动。在对链条进行安装和维修时,对于其的要求比较高.链轮材料一般选择具有足够强度和耐磨性是结构钢等。考虑到最终需要的传动比较大,在电动机与减速器之间选用带传动,可获得较为平稳的输出环境且能够防止打滑降低损耗,而链传动在此处需要安装和维修要求较高,故不使用;而齿轮传动由于在高速下磨损严重,因而也不选用。在减速器与筒体传动之间选用链传动,由于传动距离较大,首先排除使用齿轮传动;而带传动在此处不能保证精确的传动比,故而不适用于此处的传动。因此,在选用传动方式上面,电动机与减速器之间选用带传动,减速器与筒体之间选用链传动。总体来说当热解回转窑在运作时传动装置有轻微振动,采用V带传动是因为
10、它的缓冲和吸振的能力,V带传动能够降低振动所带来的负面影响,并且热解回转窑属于小功率、载荷变化不大的器械,所以本设计采用了V带这种结构相对简单,价格较低,标准化程度也比较高的传动方式,大幅度的降低了成本。而减速器部分为蜗轮蜗杆轮减速,在工业领域有着很普遍的运用,其传动比大,适合低速传动。在本设计中电动机选用YCT系列三相交流异步电动机。总体来一讲,该传动方案具有简单的传动结构,能够满足热解回转窑的性能要求,适应其工作条件、工作比较可靠,而且其成本也相对较低、效率也较高。2.3 传动装置的选择与计算2.3.1电动机的选择:YCT系列三相异步电磁调速电动机根据回转窑滚筒转动的额定功率与选用的传动方
11、式来选用电动机:回转窑额定功率P=0.46kW由机械设计实用手册中可以查得V带传动效率=0.96,蜗杆传动效率=0.70,滚动轴承传动效率=0.99,链传动效率=0.97,电动机所需的工作功率Pd=0.723kW,确定电机型号:根据YCT系列三相异步电磁调速电动机的规格型号选用YCT/YCTL 112-4B符合要求。所选电动机的规格如表2-1表2-1 YCT/YCIT112-4B电动机规格型号电动机型号标称功率kW额定转矩Nm额定转速范围r/minYCT/YCTL 112-4B0.754.91230-1252.3.2减速器的选择减速器是用作原动件与工作机之间的减速传动装置,为了满足满足工作需要
12、降低电机的转速并增加其转矩来带动工作机。由电动机的规格可知电动机额定转速1230r/min,选择V带传动比=1.5,链传动比=3;则由回转窑转速为15r/min,可得减速器的传动比=55273。蜗轮蜗杆减速器具有自锁功能,其体积小、传动比较大、而且精度也高,而WPA型蜗杆减速器的设计则为了获得非常低的输出速度,在蜗轮蜗杆减速器的输入端装了一个斜齿轮减速器从而构成了多级减速器,比单级蜗轮减速机具有更高的效率。由此设计选用WPA型蜗杆减速器,则根据WPA型蜗杆减速器产品规格选用减速器的齿轮传动比=60。由传动装置的空间及成本选择减速器的型号为WPA80型减速机,结构如图2-1。图2-1 WPA
13、80蜗杆减速机结构图减速器的规格如表2-2表2-2 WPA 80蜗杆减速器规格型号传动比输入轴输出轴HSUT X VLSSW X YWPA 801/6050226 X 3.5653210 X 5此减速机中蜗轮输出轴是采用中空轴结构,具有结构紧凑,体积小、散热性能优良、重量轻便、安装方便、噪音小、耗能低比较经济等优势,使其有广泛的使用范围,而且WPA蜗杆减速器承载能力较大比较适合于低速传动的装置。根据机器框架和运动方式可以得出传动装置的方案和安装方式如图2-2:1-电动机2-V带传动3-链传动4-蜗杆减速器图2-2传动装置方案图2.3.3链传动装置的设计链传动是通过链条将主动链轮的运动和动力传递
14、到从动链轮一种传动方式。工作时,通过链条链节与链轮轮齿之间的啮合作用带动从动轮回转并传递运动和动力。链条应用最广泛的三个基本领域是动力传动、曳引提升和物料输送。通常又把链条分为传动拥的传动链、提升用的曳引链、输送物料的输送链和一些特殊用途的特种专用链四大类。因此本次设计选用了传动用滚子链(GB1243-2006)(如图2-3所示)作为动力传送,其具有高的强度和耐久性。图2-3 滚子链结构图2.3.3.1选择链轮齿数由设计可知,链轮小齿轮为主动轮,大齿轮为从动轮。而一般情况下在选取链节数时常常取偶数节,而链轮的齿数一般取奇数为使链轮磨损均匀不至于过早的损坏,。初选取小链轮=19。由小链轮齿数及传
15、动比i来确定从动链齿轮的齿数 (2-1)则链轮大齿轮的齿数=57。2.3.3.2链条的计算和选择a)确定链条的功率由于电机的额定功率为0.75kW,经过各部件的传动,由传动效率可以得出在链传动中滚子链传递的额定功率=0.494kW,考虑到原动机的种类和载荷的性质,链传动的工作情况系数取1.0,则滚子链的链的额定功率=1.00.494=0.494kW。b)选链型号根据滚子链的额定功率和小链轮的转速按图2-4 GB/T 1243 A系列滚子链的典型承载能力可以选择滚子链标记为16A图2-4 GB/T 1243 A系列滚子链的典型承载能力滚子链的基本参数与尺寸根据GB/T 1243-2006传动用短
16、节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮选取节距P=19.05,则滚子链的尺寸规格见表2-3:表2-3 滚子链的尺寸规格型号节距p排距p1滚子外径d1内链节内宽b1销轴直径d2内链板高度h2极限拉伸载荷(单排)Q每米质量(单排)q(mm)(kN)(Kg/m)16A25.429.2915.8815.757.9424.1355.62.60c)计算链长节数为了保证链在小链轮上的包角大于120o,并且大、小链轮之间不会相碰,应尽量限制最小中心距:因为链轮传动比i=3,则=386.08。在中心距不受其他条件的约束下,一般取,最大的可以取。则初定30p=762mm,则根据其数据可以计算其节距,由计算链节距的计算
17、公式可得=99.22 (2-2)由于一般链节数取偶数,故选取节数=100节(比计算值大且最接近的偶数值)验证链速0.1094m/s 0.6m/s,属于低速传动。(符合链轮齿数选取要求)d)最大中心距最大中心距(当=2.13时,=0.24511) (2-3)则=772mm2.3.3.3滚子链链轮选择链轮作为链传动的主要零件,链轮的齿形根据多年的设计已经具有相当标准性,不需设计其形状。因此链轮设计主要是确定其结构及尺寸。链轮的齿数不能过多也不能过少,为了减少传动尺寸和对于大链轮齿数的限制要求来考虑,传动比大的链传动应该选取比较少的链轮齿数。a)链轮小齿轮:根据配用滚子链链条的尺寸采用计算小齿轮的数
18、据:小链轮齿数=19,配用链条的节距p=25.4,配用链条的滚子直径=15.88mm,配用链条的排距=29.29,则链轮小齿小尺寸:分度圆直径 =154.32mm (2-4)齿顶圆直径=170.19mm (2-5) (2-6)=165.93mm (2-7)齿根圆直径=138.44mm (2-8)分度圆弦齿高=9.0mm (2-9)=4.76mm (2-10)=6.858mm (2-11)齿侧凸缘直径=126.36mm (2-12)b)链轮大齿轮:大链轮的齿数=57。则链轮大齿轮的尺寸:分度圆直径 =461.08mm (2-13)齿顶圆直径=476.95mm (2-14)=469.89mm (2
19、15)=474.10mm (2-16)齿根圆直径=445.2mm (2-17)分度圆弦齿高=8.29mm (2-18)=4.76mm (2-19)=6.858mm (2-20)齿侧凸缘直径 =434.53mm (2-21)2.3.3.4链轮齿轮的外形选用及齿槽的选择a)链轮齿轮的外形在链轮的设计中常用的链轮的结构有四种,分别为整体式、孔板式、焊接式和螺栓连接式(如2-5图),小直径的链轮可以制成整体式;中等尺寸的链轮可以制成腹板式或者孔板式;而大直径的链轮常常采用齿圈更换的组合形式,齿圈可以焊接连接或者用螺栓连接在轮芯上。在这里由于主动轮为小直径的链轮,故而选用整体式的构造,而从动轮连接滚筒
20、在安装和定位方面为了便利采用螺栓连接式将齿圈连接在滚筒上,且链轮齿轮磨损严重时便于拆卸。(1)整体式 (2)孔板式(3)焊接式(4)螺栓连接式图2-5 链轮的结构b)链轮的齿槽滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合传动,在GB/T 1243-2006中所规定的的操作中最大和最小齿槽的形状及其参数已经确定了,而实际加工的齿槽的形状则取决于使用的刀具及其加工的方法,并且加工处必须处于最小和最大齿侧圆弧半径之间。目前最流行的齿形为三弧一直线齿形,如图2-6所示所以齿形选择3R GB/T1243-1997规定的刀具制造。图2-6三弧一线齿形2.3.4链传动的布置链传动的布置影响着传动的工作状况和使用寿命。
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