YQP36預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)設(shè)計(jì)【含13張CAD圖紙】

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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　錄 1 前 言………………………………………………………………………………………1 2 總體方案論證……………………………………………………………………………2 2.1 料球的技術(shù)要求及對(duì)成球盤(pán)的技術(shù)調(diào)整分析………………………………………………2 2.2 盤(pán)體的技術(shù)分析論證……………………………………………………………………2 2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析論證…………………………………………………………………2 2.4刮刀系統(tǒng)的分析論證………………………………………………………………………2 2.5 刮刀盤(pán)、刮刀桿和刀頭分析論……………………………………………………………3 3 盤(pán)式預(yù)加水成球機(jī)綜合參數(shù)計(jì)算………………………………………………………4 3.1生產(chǎn)能力計(jì)算……………………………………………………………………………4 3.2功率計(jì)算…………………………………………………………………………………4 3.3 成球機(jī)盤(pán)高計(jì)算…………………………………………………………………………4 3.4 成球機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算…………………………………………………………………………5 3.5圓盤(pán)傾角計(jì)算……………………………………………………………………………5 3.6料球運(yùn)動(dòng)基本方程………………………………………………………………………5 4機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………8 4.1 選擇電機(jī)………………………………………………………………………………8 4.2 選擇減速機(jī) ………………………………………………………………………………8 4.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的各參數(shù)…………………………………………………………………9 5機(jī)械傳動(dòng)件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………11 5.1皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………11 5.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………13 5.3 Ⅲ軸設(shè)計(jì)及校核…………………………………………………………………………16 5.4 軸承校核………………………………………………………………………………20 5.5 雙鍵（Ⅲ軸）設(shè)計(jì)校核（普通平鍵）…………………………………………………………21 5.6盤(pán)體固定螺栓校核………………………………………………………………………21 6傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的密封潤(rùn)滑……………………………………………………………………23 6.1密封……………………………………………………………………………………23 6.2潤(rùn)滑……………………………………………………………………………………23 7預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)的總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………24 8預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)使用維護(hù)和修理……………………………………………………25 8.1預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)的使用維護(hù)……………………………………………………………25 8.2預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)的修理與修理周期……………………………………………………25 9 結(jié) 論……………………………………………………………………………………27 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………28 致 謝………………………………………………………………………………………29 附 錄………………………………………………………………………………………30 1 前言 預(yù)加水小料球快速煅燒技術(shù)，小料球快速燒成技術(shù)是立窯煅燒的一項(xiàng)重要技術(shù)進(jìn)步，目前應(yīng)用十分成功的企業(yè)并不多，主要原因是前幾年預(yù)加水成球系統(tǒng)的控制技術(shù)和設(shè)備還不太過(guò)關(guān)，小料球的操作控制要點(diǎn)還沒(méi)完全掌握，目前預(yù)加水成球技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第六代產(chǎn)品，設(shè)備及控制系統(tǒng)基本過(guò)關(guān)。這些都是能否取得高產(chǎn)量、高質(zhì)量料球的保證，從而提高水泥的煅燒質(zhì)量和產(chǎn)量。 本課題來(lái)源于江蘇海建集團(tuán)，該公司為了適應(yīng)現(xiàn)代立窯水泥生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)產(chǎn)量為25t/h的預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)。他們提出了以下幾個(gè)技術(shù)要求： a． 產(chǎn)量為25t/h； b． 盤(pán)體工作面直徑為3.6m； c. 結(jié)構(gòu)緊湊，工作連續(xù)穩(wěn)定； d. 節(jié)能、高效、環(huán)保。 在楊曉紅老師的指導(dǎo)下，首先進(jìn)行方案論證。通過(guò)討論研究，最終確定采用可調(diào)盤(pán)高式 盤(pán)體、無(wú)動(dòng)力刮刀系統(tǒng)、電機(jī)à皮帶àZQ減速機(jī)à直齒輪副à成球盤(pán)的傳動(dòng)方式。然后根據(jù)分析的結(jié)果，開(kāi)始計(jì)算軸向力、扭矩以及功率。分析擬定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，分配各級(jí)傳動(dòng)比，進(jìn)而進(jìn)行傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。然后對(duì)盤(pán)式預(yù)加水成球機(jī)進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 YQP36預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)改變了以往所成料球粒徑大，料球耐壓強(qiáng)度和孔隙率質(zhì)量低的缺陷。并且采用無(wú)動(dòng)力刮刀系統(tǒng)，大大地節(jié)省了電耗和維護(hù)費(fèi)用。本課題新穎實(shí)用，在技術(shù)上有較大改進(jìn)，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。該預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)將具有很大的市場(chǎng)前景。 2 總體方案論證 2.1料球的技術(shù)要求及對(duì)成球盤(pán)的技術(shù)調(diào)整分析 高質(zhì)量的料球與成球機(jī)的盤(pán)轉(zhuǎn)速、盤(pán)傾角α、盤(pán)邊高等的選擇和調(diào)整有直接的關(guān)系。轉(zhuǎn)速高時(shí)，成球時(shí)間縮短，孔隙率提高，料球炸裂溫度提高，爆球率低；轉(zhuǎn)速太高將很難成球。一般取12—13r/min。適當(dāng)增大α，可降低爆球率，一般取值在45°—55°范圍內(nèi)。傾角的調(diào)整要與盤(pán)徑、轉(zhuǎn)速、邊高綜合考慮。一般盤(pán)邊高H=（0.14—0.19）D。在不影響成球質(zhì)量前提下，為降低爆球率，可適當(dāng)減少邊高。 2.2盤(pán)體的技術(shù)分析論證 對(duì)于老式的盤(pán)邊高偏高的盤(pán)邊改進(jìn)為盤(pán)邊高為400—500mm的可調(diào)式的盤(pán)邊，從而提高了成球質(zhì)量和煅燒質(zhì)量。成球盤(pán)使用時(shí)間越長(zhǎng)，盤(pán)底平面和側(cè)平面變形較大，這將增加成球機(jī)的工作負(fù)荷，極易燒壞電機(jī)、損壞減速機(jī)和傳動(dòng)齒輪。采用型鋼可以提高盤(pán)體強(qiáng)度，解決此類(lèi)問(wèn)題。成球盤(pán)擴(kuò)徑主要是提高成球盤(pán)的造球能力和料球質(zhì)量。 2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析論證 傳動(dòng)裝置一般為整個(gè)成球機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。以往采用傘齒輪副傳動(dòng)，傳動(dòng)方式路線為電機(jī)à皮帶àZQ減速機(jī)à傘齒輪副à成球盤(pán)。這種傳動(dòng)方式下的球盤(pán)負(fù)荷較重時(shí)會(huì)導(dǎo)致的間隙配合的孔鍵相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生黏附磨損和變形，甚至斷齒?，F(xiàn)在更多采用直齒輪副傳動(dòng)，也有通過(guò)行星減速機(jī)直接帶動(dòng)的。 常用的減速機(jī)有三種型式，圓柱齒輪減速機(jī)、行星減速機(jī)和擺線針輪減速機(jī)。其中采用圓柱齒輪減速機(jī)較合適，而采用行星減速機(jī)和擺線針輪減速機(jī)常會(huì)出現(xiàn)因球盤(pán)起動(dòng)扭矩大，傳動(dòng)系統(tǒng)剛度不足，故障多，有漏油問(wèn)題。相對(duì)而言圓柱齒輪減速機(jī)傳動(dòng)穩(wěn)定，噪音小，齒面接觸穩(wěn)定，在潤(rùn)滑保養(yǎng)良好的條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。對(duì)于圓柱齒輪減速機(jī)，其高速軸伸出端在下側(cè)，唇形橡膠密封圈極易磨損，潤(rùn)滑油大量外泄導(dǎo)致缺油、軸承壽命縮短的問(wèn)題。改進(jìn)為將高速軸伸出端與低速軸同在減速箱的上側(cè)，原伸出孔由端蓋靜密封。改進(jìn)后密封圈略有磨損，不致大量漏油，從而避免缺油事故。 另外，對(duì)成球盤(pán)減速機(jī)輸入軸采用花鍵聯(lián)接的，因?yàn)檫@樣的孔軸聯(lián)接是間隙配合，所以傳動(dòng)上存在著諸多缺陷。采用平鍵雙鍵聯(lián)接避免了在與軸安裝時(shí)的間隙配合，從而導(dǎo)致的在盤(pán)內(nèi)物料無(wú)法卸空的環(huán)境下花鍵由于承受不了較大的慣性力而失效的問(wèn)題。在強(qiáng)度達(dá)到要求的前提下，平鍵采用過(guò)盈配合能保證扭矩的正常傳遞。 2.4刮刀系統(tǒng)的分析論證 固定形式底刮刀裝置常采用角鋼和耐磨鋼板制成斷面為三角的整體刮刀。其優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝檢修，無(wú)動(dòng)力。缺點(diǎn)有成球盤(pán)旋轉(zhuǎn)阻力大，振動(dòng)大，刮刀易磨損?；顒?dòng)形式的底刮刀裝置有以下幾種： a. 無(wú)動(dòng)力點(diǎn)觸式旋轉(zhuǎn)刮刀裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刮灰阻力小，成球質(zhì)量相對(duì)較高，零電耗； b. 電動(dòng)往復(fù)式底刮刀裝置，成球盤(pán)旋轉(zhuǎn)阻力極小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需經(jīng)常維護(hù)； c. 電機(jī)拖動(dòng)擺線針輪減速機(jī)形式的底刮刀裝置，它具有較好的“刮全性能”阻力小，成球質(zhì)量高，節(jié)能效果顯著，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高。 現(xiàn)在為了能向節(jié)能這要求上發(fā)展，更流行采用無(wú)動(dòng)力式刮刀，其相對(duì)于有動(dòng)力刮刀大大降低了電耗。 固定式邊刮刀由于所刮的物料量不同使刀角磨損成弧形，最后造成盤(pán)角積料過(guò)多，加快了刀的磨損。這里采用活刮刀，在機(jī)械機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)邊刮刀隨滑柱沿盤(pán)邊上下移動(dòng)，當(dāng)成球盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤(pán)邊即被刮凈，從而保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。 面對(duì)無(wú)動(dòng)力刮刀在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的刮刀桿的刮底作用不均勻，刮刀損壞，成球質(zhì)量差的問(wèn)題，在刮刀盤(pán)的機(jī)架上安裝一飛輪從而起到調(diào)節(jié)刮刀盤(pán)轉(zhuǎn)速的作用，使其能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣解決了成球質(zhì)量差的問(wèn)題，減低了電耗和制造使用成本。 2.5刮刀盤(pán)、刮刀桿和刀頭分析論證 刮刀盤(pán)從形狀上分為五邊形刮刀盤(pán)和六邊形刮刀盤(pán)。 采用圓柱形刮刀桿的五爪無(wú)動(dòng)力刮刀時(shí)，即采用五邊形刮刀盤(pán)，存在刀桿不易夾緊，徹底清盤(pán)一次的周期長(zhǎng)，清料阻力大，成球盤(pán)動(dòng)力消耗高等缺陷。將其改進(jìn)為方形刮刀桿和在刀頭焊接耐磨的硬質(zhì)合金刀頭。從而利于刮刀桿的夾緊，縮短了清盤(pán)周期，也有利于清除粘附在成球盤(pán)面上的物料，減小了成球盤(pán)的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力和提高了刮刀的使用壽命。另外采用十爪無(wú)動(dòng)力刮刀，即在五邊形刮刀盤(pán)各邊中間多裝配一根刮刀桿，其優(yōu)越性更加突出。刮刀底焊YT15-A325銅焊合金，作為刀頭。刮刀與盤(pán)邊盤(pán)底距離保持3—8cm。設(shè)計(jì)一五等分支架，可用角鋼（5#和6#）焊接，然后焊卡板把刮條固定在支架上。 3盤(pán)式預(yù)加水成球機(jī)綜合參數(shù)計(jì)算 3.1 生產(chǎn)能力計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[21]，可知預(yù)加水盤(pán)式成球法的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)公式如下： G=（1.5～2.0）D2 （3-1） D—成球盤(pán)直徑，m； G—生產(chǎn)能力，KW。 已知G= Q= 25t/h, 求得D≈3.6m。 3.2 功率計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[21]，可知預(yù)加水盤(pán)式成球所需功率相對(duì)滴水成球的小，其經(jīng)驗(yàn)公式如下： N=（1.2～1.5）D2 （3-2） D—成球盤(pán)直徑，m； N—成球盤(pán)所需功率，KW。 由D=3.6m，N=（1.2～1.5）×3.62KW=（15.6～19.44）KW 根據(jù)參考文獻(xiàn)[25]，可知預(yù)加水盤(pán)式成球功率計(jì)算公式： No=0.2KHR2nγ （3-3） No—成球盤(pán)傳動(dòng)所需功率，KW； K—刮刀阻力系數(shù)，當(dāng)采用固定刮刀時(shí)，K=1.5； γ—料球體積密度； η—機(jī)械傳動(dòng)效率，η=0.85～0.9。 取H=0.6m、R=1.8m、n=12r/min、η=0.85， No=0.2×1.5×0.7×1.82×12×1.2×1／0.85KW=11.52KW 電機(jī)功率：N=K1 No （3-4） K1——備用系數(shù)，一般K1=1.2～1.5。 D較大時(shí)取低值，反之取高值。取K1=1.4。 N=1.4×11.52KW=16.14KW 主機(jī)功率取N=18.5KW 3.3 成球機(jī)盤(pán)高計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[25]，可知預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)盤(pán)高計(jì)算公式： H=（0.16～0.2）D （3-5） H—盤(pán)邊高，m； D—盤(pán)直徑，m。 由D=3.6m H=（0.16～0.2）×3.6m=（0.576～0.72）m 3.4 成球機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[25]，可知預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)盤(pán)體臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算公式： nKP= （3-6） D—圓盤(pán)直徑，m; nKP—圓盤(pán)臨界轉(zhuǎn)速，r/min。 取α=49o、f=tg35 o=0.7 nKP=r/min=12.15r/min 可知預(yù)加水盤(pán)式成球盤(pán)為全盤(pán)成球，圓盤(pán)工作轉(zhuǎn)速計(jì)算公式如下： nP= （3-7） nP—工作轉(zhuǎn)速，r/min。 nP= r/min =12.122r/min 3.5 圓盤(pán)傾角計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[25]，取預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)盤(pán)體傾角為45o～55o。 3.6 料球運(yùn)動(dòng)基本方程 查根據(jù)參考文獻(xiàn)[25]，可知預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)料球運(yùn)動(dòng)基本方程： 圖3-1 料球受力圖 cosβ≈ （3-8） R—圓盤(pán)半徑，m； n—圓盤(pán)轉(zhuǎn)速，r/nim； α—圓盤(pán)與水平面的傾角，度； f—料球與盤(pán)面的摩擦系數(shù)； β—料球脫離角，度。 cosβ≈=0.975 得β=12.94 根據(jù)參考文獻(xiàn)[22]，根據(jù)預(yù)加水盤(pán)式成球機(jī)是全盤(pán)成球，在計(jì)算存料體積上有公式（5-48）： V==0.833=0.208 （3-9） H—盤(pán)邊高，m; V—盤(pán)內(nèi)存料量的體積，m3。 取H=0.6m V=0.208×0.6×3.62m3=1.62 m3 存料量公式：q=Vρ （3-10） ρ—盤(pán)內(nèi)物料的密度，水泥生料ρ=1.2t/ m3 q=1.62×1.2t=1.94t 盤(pán)內(nèi)物料中心坐標(biāo)計(jì)算： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[22]，坐標(biāo)公式： 圖3-2 盤(pán)體重心坐標(biāo)圖 ξ= （3-11） δ= （3-12） 由tgφ= （3-13） V=0.833HR2 （3-14） X=ξ= Y=δ= 盤(pán)式預(yù)加水成球機(jī)提升功率： N1=0.0482nHD3=0.0482×11.7×0.6×3.63=15.78KW<16.05KW 4 機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 4.1 選擇電機(jī) 4.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式 按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 4.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 選擇電動(dòng)機(jī)額定功率Pm，使Pm=（1～1.3）Po，根據(jù)參考文獻(xiàn)[32]第二篇第二十章取Pm=18.5KW。 4.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw=12.12r/min。按參考文獻(xiàn)[32]第二篇第十一章推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i帶=2～4，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比i齒=3～6，取齒輪傳動(dòng)比i齒’=2，總傳動(dòng)比的合理范圍i’=36～288，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nm=i’ nw=(36～288)×12.12r/min=（436.32～3490.56）r/min。符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min四種。由標(biāo)準(zhǔn)查出四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，如表（4-1）所列： 表4-1 方案參數(shù)表 方案 電機(jī)型號(hào) 額定功率Pm/KW 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量/Kg 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 同步 滿載 總傳動(dòng)比 V帶傳動(dòng) 減速機(jī) 齒輪 1 Y160L-2 18.5 3000 2930 147 247.5 3.5 40 1.77 2 Y180M-4 18.5 1500 1470 182 123.8 3 20 2.06 3 Y200L1-6 18.5 1000 970 220 82.5 2.5 16 2.06 4 Y225S-8 18.5 750 730 270 61.9 2 16 1.93 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和 傳動(dòng)裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動(dòng)及減速機(jī)的傳動(dòng)比，方案2比較合適，所以選定電機(jī)的型號(hào)為Y180M-4。 查參考文獻(xiàn)[32]得Y180M-4電動(dòng)機(jī)外觀尺寸： H=、AC=380、AD=285、L=670、C=121、B=241、A=279、AB=355、HD=430、K=15、D=48k6、F=14、G=42.5、E=110。 4.2 選擇減速機(jī) 根據(jù)參考文獻(xiàn)[34]，得到為重型，許用功率P1=60KW>18.5KW的圓柱齒輪傳動(dòng)減速機(jī)有ZQ65-20、ZQH65-20（JB1585-75）。 查參考文獻(xiàn)[34]得ZQ65-20減速機(jī)規(guī)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；高速軸：B1=430；低速軸：B2=430、B3=342、L1=830、L2=183、L3=495；主動(dòng)軸：d1=60、d2=110、L1=290、L2 =108、K1=32.5、b1=18、B1=420；被動(dòng)軸：d3=110、d4=125、L3=265、L4=165、t2=127、b2=36、B2=452。 4.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的各參數(shù) 4.3.1 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比 4.3.1.1 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為i=123.8 4.3.1.2 分配各級(jí)傳動(dòng)比 i帶=3、i減速機(jī)=20、i齒輪=2.06 4.3.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 4.3.2.1 各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸：nⅠ= （4-1） = Ⅱ軸：nⅡ= （4-2） Ⅲ軸：nⅢ= （4-3） 4.3.2.2 各軸功率 Ⅰ軸：PⅠ=POηOⅠ=POη帶 （4-4） =18.5×0.95KW=17.58KW Ⅱ軸：PⅡ=PⅠηⅠⅡ=PⅠη軸承η1齒輪η軸承η2齒輪 （4-5） =17.58×0.99×0.98×0.99×0.98KW=16.54KW Ⅲ軸：PⅢ=PⅡηⅡⅢ=PⅡη軸承η3齒輪=P盤(pán) （4-6） =16.54×0.99×0.98KW=16.05KW 4.3.2.3 各軸轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸：TⅠ= （4-7） Ⅱ軸：TⅡ= （4-8） Ⅲ軸：TⅢ= （4-9） =T盤(pán) 將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表（4-2）: 表4-2 各軸參數(shù)表 參 數(shù) 軸 名 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 轉(zhuǎn)速n/r·min-1 1440 480 24 11.7 功率P/KW 18.5 17.58 16.54 16.05 轉(zhuǎn)矩T/N·m 122.69 349.77 6581.54 13100.64 傳動(dòng)比i 3 20 2.06 效率η 0.95 0.94 0.97 5 機(jī)械傳動(dòng)件設(shè)計(jì)（以下所有公式來(lái)自于參考文獻(xiàn)[31]） 5.1 皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一V帶傳動(dòng)。已知該傳動(dòng)為帶式傳動(dòng)系統(tǒng)中的高速級(jí)傳動(dòng),所需傳動(dòng)功率P=18.5KW, 由Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng), 轉(zhuǎn)速n1=1440r/min, 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=480r/min。 5.1.1 選擇V帶型號(hào) 查表4.6得工作情況系數(shù)KA=1.4，由式（4.22） PCA=KAP （5-1） =1.4×18.5KW=25.9KW 按PCA=25.9KW、n1=1440r/min查圖4.11選C型V帶。 5.1.2 確定帶輪直徑dd1、dd2 5.1.2.1 選取小帶輪直徑dd1 參考圖4.11及表4.4，選取小帶輪直徑dd1=224mm 5.1.2.2 驗(yàn)算帶速 由式（4.8）： V= （5-2） 在5～25m/s內(nèi)，合適。 5.1.2.3 確定從動(dòng)帶輪直徑dd2 dd2=i dd1 （5-3） =3×224mm=672mm 查表4.4，取dd2=670mm 5.1.2.4 計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i i = （5-4） 5.1.2.5 驗(yàn)算從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速 （5-5） （481.6-480）/480×100%=0.3%<5% 允許。 5.1.3 確定中心矩a和帶長(zhǎng)Ld 5.1.3.1 初選中心矩a0 由式（4.23）： （5-6） 0.7×（224+670）mm≤a0≤2×（224+670）mm 625.8mm≤a0≤1788mm 取a0=1100mm 5.1.3.2 求帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度L0 由式（4.24）： L0 =2a0+ （5-7） L0= 查表4.2得 Ld =3150mm 5.1.3.3計(jì)算中心矩a 由式（4.25）： （5-8） 5.1.3.4 確定中心矩調(diào)整范圍 由式（4.26）： （5-9） （5-10） 5.1.4 驗(yàn)算小帶輪包角 由式（4.12）： （5-11） 合適。 5.1.5 確定V帶根數(shù)z 5.1.5.1 確定額定功率P0 由、及查表4.5得單根C型V帶的額定功率分別為6.71KW和7.47KW，用線性插值法求n1=1440r/min時(shí)的額定功率P0 值： 5.1.5.2確定V帶根數(shù)z 由式（4.28）： （5-12） 確定 △：查表4.7得 △ 確定包角系數(shù)：查表4.8得 =0.92 確定長(zhǎng)度系數(shù)：查表4.2得 =0.97 計(jì)算V帶根數(shù)z： 取z=4根合適 5.1.6 計(jì)算單根V帶初拉力 查表4.1得 q=0.30Kg/m 由式（4.29）： （5-13） 5.1.7 計(jì)算對(duì)軸的壓力 由式（4.30）： （5-14） 5.1.8 確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工作圖、 ，采用輻板式，工作圖見(jiàn)附錄8。 ，采用輻條式（），工作圖見(jiàn)附錄7。 5.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知輸入功率P=16.54KW，小齒輪轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比μ=2.06，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命10年，每年工作300天，三班制，工作輕微沖擊，齒輪轉(zhuǎn)向不變。 5.2.1 選擇齒輪材料熱處理方法、精度等級(jí)，齒數(shù)、及齒寬系數(shù) 考慮到該功率較大，故大、小齒輪都選用40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為250HBS、280HBS，屬硬齒面半開(kāi)式傳動(dòng)，載荷輕微沖擊，齒輪速度不高，初選7級(jí)精度，小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)，取，按硬齒面齒輪懸臂布置安裝查表6.5，取齒寬系數(shù)。 5.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（6.11）： （5-15） 5.2.2.1 確定公式中參數(shù) a. 載荷系數(shù)： 試選=1.5 b. 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： =6581.54=6.58 c. 材料系數(shù)： 查表6.3得 =189.8 d. 大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限、 按齒面硬度查圖6.8得 e. 應(yīng)力循環(huán)系數(shù) （5-16） （5-17） f. 接觸疲勞壽命系數(shù) 查圖6.6得 g. 確定許用接觸應(yīng)力 取安全系數(shù) （5-18） （5-19） 5.2.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 a. 試算小齒輪分度圓直徑 取 b. 計(jì)算圓周速度v （5-20） c. 計(jì)算載荷系數(shù)K 查表6.2得使用系數(shù)； 根據(jù)v=0.35m/s，7級(jí)精度查圖6.10得動(dòng)載系數(shù)； 查圖6.13得 則K= （5-21） d. 校正分度圓直徑 由式（6.14）： （5-22） 5.2.2.3 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸 a. 計(jì)算模數(shù)m （5-23） 按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)m=16mm。 b. 兩輪分度圓直徑 （5-24） （5-25） c. 中心矩a （5-26） d. 齒寬 （5-27） 取 由公式：～10）mm （5-28） 取 e. 齒高h(yuǎn) （5-29） 5.2.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由式（6.12）： （5-30） 5.2.3.1 確定公式中各參數(shù)值 a. 大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查圖6.9，取、 b. 彎曲疲勞壽命系數(shù) 查圖6.7，取 c. 許用彎曲應(yīng)力 取定彎曲疲勞安全系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)得 （5-31） （5-32） d. 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 查表6.4得： e. 計(jì)算大小齒輪的和，并加以比較取其中大值代入公式計(jì)算 小齒輪的數(shù)值大，應(yīng)按小齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 5.2.3.2 校核計(jì)算 彎曲疲勞強(qiáng)度夠。 5.2.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖見(jiàn)附錄5與附錄6 5.3 Ⅲ軸設(shè)計(jì)及校核 5.3.1 Ⅲ軸設(shè)計(jì) 已知輸入大齒輪旋轉(zhuǎn)方向從左向右看為順時(shí)針，單向旋轉(zhuǎn)。。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ 圖5-1 Ⅲ軸結(jié)構(gòu)圖 Ⅳ—Ⅴ段軸身的長(zhǎng)度：為使密封蓋與軸身有良好的密封效果，減小摩擦，取。5.3.1.1 確定軸上零件的裝配方案 為方便表示，記軸的左端面為Ⅰ，并從左向右每個(gè)截面變化處依次標(biāo)記為Ⅱ、Ⅲ、，對(duì)應(yīng)每軸段的直徑和長(zhǎng)度則分別記為和 5.3.1.2 確定軸的最小直徑 Ⅰ—Ⅲ軸段主要受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小。 a. 估算軸的最小直徑 45鋼調(diào)質(zhì)處理，查表11.3確定軸的C值 取C=112 （5-33） 雙鍵槽軸徑應(yīng)增大10%～14%，即增大至136.4mm～141.36mm，取=138mm b. 確定軸的最小直徑 應(yīng)滿足，取 5.3.1.3 確定各軸段的尺寸 Ⅰ—Ⅱ段軸頭的長(zhǎng)度：為了保證大齒輪的軸向定位的可靠性，應(yīng)略小于，取 Ⅱ—Ⅲ段軸身的直徑：Ⅱ處軸肩高h(yuǎn)=(0.07～0.1)d=(9.8～14)mm，又因軸肩有承受軸向力，故取h=11mm 則。 （5-34） Ⅱ—Ⅲ段軸身的長(zhǎng)度：取 Ⅲ—Ⅳ段，選擇軸承型號(hào)：取，查參考文獻(xiàn)[35]，選用型號(hào)為角接觸球軸承7232AC，其內(nèi)徑d=160mm、外徑D=290mm、寬度B=48mm、額定載荷Cr=262KN、Cor=298KN。 Ⅳ—Ⅴ段軸身的直徑：為方便安裝及減小摩擦應(yīng)略大于，取。 Ⅴ—Ⅵ段軸身的直徑：為減小加工時(shí)車(chē)削的背吃刀量，應(yīng)略大于，取=175mm。 Ⅴ—Ⅵ段軸身的長(zhǎng)度：取=1179mm。 5.3.1.4 軸上零件的周向固定 齒輪與軸的周向固定：采用雙鍵連接，軸承與軸的周向固定采用過(guò)渡配合。 齒輪處的雙鍵選擇：查參考文獻(xiàn)[32]普通平鍵（GB/T1096—1979），選型為A型36×20×160，即鍵36×160 GB/T1096—0979。 齒輪輪轂與軸的配合：為了保證對(duì)中良好，采用較緊的過(guò)渡配合，配合為H7/k6。 滾動(dòng)軸承與軸的配合：采用較緊的過(guò)盈配合，軸徑尺寸公差為h6。 5.3.1.5 確定倒角和圓角的尺寸 軸兩端的倒角：根據(jù)軸徑查手冊(cè)，去倒角為2×45o。 各軸肩出圓角半徑：考慮應(yīng)力集中的影響，由軸段直徑查手冊(cè)，取裝配圓角R1，其他圓角R2。 5.3.1.6 繪制軸的結(jié)構(gòu)裝配圖：見(jiàn)附錄4。 5.3.2 Ⅲ軸強(qiáng)度校核 估算盤(pán)體與存料共重38KN。 5.3.2.1 求軸上載荷 a.計(jì)算齒輪受力 齒輪的分度圓直徑： 圓周力： （5-35） 徑向力： （5-36） 合力： （5-37） （5-38） =10.9KN b. 求支反力 軸承支點(diǎn)位置： 齒寬中心距左支點(diǎn)距離： 齒寬中心距右支點(diǎn)距離： 圖5-2 軸向受力圖 圖5-3 軸截面受力圖 左支點(diǎn)的支反力： （5-39） =12.9 右支點(diǎn)的支反力： （5-40） 5.3.2.2 繪制軸力圖和彎矩圖 圖5-4 軸力圖和彎矩圖 5.3.2.3彎矩強(qiáng)度校核 通常只校核軸上最大彎矩截面的強(qiáng)度：危險(xiǎn)截面為A 截面A處彎矩： 截面A處計(jì)算應(yīng)力： （5-41） 強(qiáng)度校核：45號(hào)鍛鋼調(diào)質(zhì)處理，由表11.2查得 彎矩強(qiáng)度滿足要求。 5.3.2.4 軸向壓應(yīng)力強(qiáng)度校核 通常只校核軸上受壓應(yīng)力軸徑最小的截面強(qiáng)度，取Ⅱ—Ⅲ段任一截面 截面處壓力： 截面處計(jì)算應(yīng)力： （5-42） 強(qiáng)度校核：45號(hào)鍛鋼調(diào)質(zhì)處理，由表11.2查得 抗壓強(qiáng)度滿足。 5.4 軸承校核 現(xiàn)選一對(duì)角接觸球軸承7232AC，軸轉(zhuǎn)速n=12.12r/min，軸向力，徑向負(fù)荷分別為。工作時(shí)有中等沖擊，脂潤(rùn)滑，正常工作溫度，預(yù)期壽命100000h。 5.4.1 確定7232AC軸承的主要性能參數(shù) 查參看文獻(xiàn)[35]得 5.4.2 計(jì)算派生軸向力 （5-43） （5-44） 5.4.3 計(jì)算軸向負(fù)荷 圖5-5 軸承支承圖 故軸承Ⅱ被壓緊，軸承Ⅰ被放松，得： （5-45） 5.4.4 確定系數(shù) 查表8.10得 5.4.5 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 （5-46） 5.4.6 計(jì)算軸承壽命 已知ε=3，查表8.7、8.8得： （5-47） 5.4.7 驗(yàn)算軸承是否合適 該軸承合格。 5.5 雙鍵（Ⅲ軸）設(shè)計(jì)校核（普通平鍵） 已知T=13100.64N·m、d=138mm、k=h/2、l=160mm。 由公式（12.1）： （5-48） 查表12.1得：靜連接鋼質(zhì)輪轂沖擊狀態(tài)下 查參考文獻(xiàn)[32]表12.25得：選用36×20的鍵 即h=20mm, k=h/2=20/2mm=10mm 故該雙鍵選型滿足強(qiáng)度要求。 5.6 盤(pán)體固定螺栓校核 已知主軸轉(zhuǎn)矩 查公式（13.6）得： （5-49） （5-50） 比較得，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 滿足強(qiáng)度要求。 6 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的密封潤(rùn)滑 6.1 密封 采用預(yù)加水成球新工藝，優(yōu)點(diǎn)之一就是作業(yè)區(qū)基本無(wú)粉塵污染。但是，立窯水泥生產(chǎn)工藝，仍然存在粉塵污染比較嚴(yán)重的問(wèn)題，水泥機(jī)械設(shè)備出在粉塵污染較嚴(yán)重的工作環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)。為了減少運(yùn)動(dòng)部件的磨損，延長(zhǎng)使用壽命，預(yù)加水成球裝備在密封上采用了一些必要的裝置。 6.1.1 齒輪傳動(dòng)防塵密封 如果灰塵進(jìn)入傳動(dòng)齒輪上，不僅造成齒輪傳動(dòng)精度降低，噪聲增大，而且由于灰塵的吸濕性，用于潤(rùn)滑齒輪的潤(rùn)滑油被灰塵吸收，齒輪處于干摩擦狀態(tài)下工作，造成齒輪齒面的磨損加劇。 為了減少齒輪的磨損，提高齒輪的嚙合精度，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，應(yīng)對(duì)傳動(dòng)齒輪加齒輪罩裝置。這些裝置不可隨意拆除。 6.1.2 皮帶輪傳動(dòng)部分防塵密封 若灰塵飛落在皮帶輪槽內(nèi)，并有部分灰塵粘附在輪槽兩側(cè)面上，與皮帶和輪槽側(cè)面接觸，產(chǎn)生摩擦，使磨損嚴(yán)重。 為了減少皮帶與皮帶輪的磨損，提高皮帶傳動(dòng)的平穩(wěn)性，同時(shí)也從安全防護(hù)考慮，需對(duì)皮帶傳動(dòng)部分加皮帶輪罩，可起防塵密封作用。這些裝置也不能隨意拆除。 6.2 潤(rùn)滑 水泥生產(chǎn)工藝有很強(qiáng)的連續(xù)性，要求運(yùn)轉(zhuǎn)率高，然而水泥廠多數(shù)設(shè)備是在粉塵大、溫度高、潤(rùn)滑和密封都不好的條件下工作。因此，做好設(shè)備的潤(rùn)滑保養(yǎng)，不但可以避免不應(yīng)有的設(shè)備事故，提高運(yùn)轉(zhuǎn)率，延長(zhǎng)零部件的使用壽命，而且還可以減少設(shè)備維修費(fèi)用。 6.2.1