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畢業(yè)設計說明書
題 目：回轉圓筒干燥機傳動裝置的設計
學 院：
專 業(yè)：
學 號：
姓 名：
指導教師：
完成日期： 2014年3月 18日
摘 要
著生產和流通的日益社會化，現(xiàn)代化，尤其是半個世紀以產品干燥機得到了飛速的發(fā)展，在市場商品交換的重要地位也越來越來突出，目前，已普遍引起人們的重視。
科技的發(fā)展在當代社會各個不同的領域都產生了深遠的影響。特別是機械化，自動化設備的普遍應用，更為這些領域增添了活力，機械行業(yè)也不例外。現(xiàn)在大部分的生產過程已有手工作業(yè)轉變?yōu)闄C械化作業(yè)。這不僅僅降低了人的勞動程度，而且也加快了生產速度，提高了生產率，同時也使生產的形式在不斷的改進、革新，使廣大的消費者普遍能夠接受。這在客觀上促進了產品的營銷，提高了產品在市場上的競爭力，也可以為企業(yè)帶來高額的利潤。回轉圓筒干燥機是最古老的干燥設備之一，設備構造簡單，而且使用方便。目前仍被廣泛應用于化工、建材和冶金等領域。本文將通過對其結構的設計進一步介紹回轉圓筒干燥機的筒體的結構組成，筒體的載荷計算及其彎矩與應力計算等，并詳細說明回轉圓筒干燥機的滾圈設計、支撐結構設計、傳動參數(shù)的選擇和齒輪的計算。它的工作原理是濕物料由皮帶運輸機或斗式提升機送到料斗，由進料口加入。轉筒干燥器主體是略帶傾斜并能回轉的圓筒體。物料進入圓筒內部時，與通過筒內的熱風成順流接觸或逆流或與加熱壁面進行有效接觸而被干燥，干燥后產品從另一端下部出料。在干燥過程中，物料借助于圓筒的緩慢轉動，在重力作用下從高的一端向較低一端移動。筒體內壁上裝有順向抄板，它不斷把物料抄起又灑下，使物料的熱接觸面大大增強，提高了干燥速率并促使物料向前移動。熱載體（熱空氣、煙道氣）干燥物料后，通過旋風除塵器收集其夾帶的粉塵后排空。
關鍵詞：現(xiàn)代化 ；回轉圓筒 ；干燥機
ABSTRCT
With sociality and modernization of manufacture and circulation, especially since half of century produce packing has developed at high speed. At the same time, it is important for produce industry to packing.Development of science and technology throw great impact on all industry in our sociality, especially devices that realize the mechanizing and automation have been widely used, so produce packing has also been poured into great vigor. Nowadays, almost much of produce packing to mechanical operation. This change not only lowers people’s intensity of labor, but also increases, produce speed, and raise productivity, at the same time, the style of produce packing has also been made better and innovated, that not only improves produce competitiveness at market but also achieve enormous economical benefit for factory.Dry is the material elimination moisture content or other volatility ingredient operation, the affected area is very broad. Along with the production development, had a higher request to the dry technical drying equipment's demand. Because the original industry foundation is weak, the output is small, the majority uses electricity the drying oven steam drying oven and so on dry material.In order to meet the needs of industrial and agricultural production, in the spray, and air flow, such as drying, and the development and installation of agricultural products, food, medicines, biological products, such as the drying process and device research and development work. Rotary cylinder dryer also be born.
KEY WORDS：Modernize Up；Dryer；Rotary cylinder；
目 錄
摘 要 2
ABSTRCT 3
1 緒論 5
1.1 課題背景 5
1.2 干燥機機概述 7
1.2.1干燥機機械概述 7
1.2.2我國干燥機機械的現(xiàn)狀與發(fā)展 7
1.2.3干燥機機械的特點及發(fā)展方向 8
1.3 效益分析與環(huán)保分析 10
1.4 干燥機設計的重要性 11
2 回轉圓筒干燥機的構造及工作原理 12
2.1干燥機的分類 12
2.2回轉圓筒干燥機的構造及工作原理 12
3 回轉圓筒干燥機傳動裝置設計 15
3.1 電動機的選擇 15
3.2 電機的容量選擇 15
3.3 回轉圓筒的設計 16
3.3.1筒體壁厚計算 16
3.3.2筒體變形計算 18
3.3.3懸伸端撓度計算 18
3.3.4支座處的軸向彎曲應力計算 19
4 回轉圓筒干燥機托架結構的設計 20
4.1 托架體材料及運動參數(shù) 20
4.2 設計的校核計算 20
4.2.1 托架的靜態(tài)校核 20
4.2.2 托架的加載校核 22
4.2.3 法蘭的校核 26
結 論 29
致 謝 30
參考文獻 31
1 緒論
1.1 課題背景
目前，我國的干燥機設計企業(yè)大部分規(guī)模偏小是其主要特征之一，同時存在著不顧行業(yè)發(fā)展要求，重復生產那些成本低、工藝水平比較落后、易于制造的機械產品，行業(yè)內目前大約有1/4的企業(yè)存在低水平重復生產現(xiàn)象。這是對資源的極大浪費，造成干燥機機械市場的混亂，阻礙行業(yè)的發(fā)展。多數(shù)企業(yè)年產值在幾百萬元到1000萬元之間，低于100萬元的企業(yè)為數(shù)還不少。每年有近15%的企業(yè)轉產或倒閉，但又有15%的企業(yè)加入這個行業(yè)，極其不穩(wěn)定，現(xiàn)象阻礙了行業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。隨著科學技術的不斷發(fā)展，各種、水產加工品的出現(xiàn)，對干燥機技術和設備都提出了新的要求。目前，干燥機機械競爭日趨激烈，未來的干燥機機械將配合產業(yè)自動化，促進干燥機設備總體水平提高，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的干燥機設備。實現(xiàn)干燥機機械機電一體化。如圖1所示：
圖1：國產回轉圓筒干燥機
機電一體化的實質就是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，運用過程控制原理，將機械、電子與信息、檢測等有關技術進行有機組合，實現(xiàn)整體最佳化?？傮w講，它是將微機技術引入到干燥機機械，應用機電一體化技術，開發(fā)智能化干燥機技術，按產品自動干燥機工藝要求組合成全自動干燥機系統(tǒng)進行生產，生產過程的檢測與控制、故障的診斷與排除將實現(xiàn)全面自動化，實現(xiàn)高速、優(yōu)質、低耗和安全生產?？捎糜谒a加工的精確計量、高速充填和干燥機過程自動控制等，將使干燥機機械結構大為簡化，提高干燥機產品質量。如最常見的塑料袋封口機，其封口質量與干燥機材料、熱封溫度和運行速度等有關。如材料(材質、厚度)發(fā)生變化，那溫度和速度也要隨之改變，但變化多少卻難把握。如采用微機控制，將各種干燥機材料的封口溫度和速度的最佳參數(shù)匹配輸入微機存儲器，再配上必要的傳感器，組成自動跟蹤系統(tǒng)，這樣，不管哪個工藝參數(shù)改變，都能保證最佳的封口質量。采用新技術，建立自動化、多樣化、多功能集成化的干燥機機械新體干燥機機械其技術發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在高生產率、自動化、單機多功能、多功能組成生產線、采用新技術上。干燥是將物料去除水分或其他揮發(fā)成分的操作，涉及面很廣。隨著生產的發(fā)展，對干燥技術、干燥裝備的需求有了更高的要求。由于原有工業(yè)基礎較薄弱，產量小，大多數(shù)用電烘箱、蒸汽烘箱等干燥物料。為適應工農業(yè)生產的需要，開展了對噴霧、氣流、流化等干燥裝置的開發(fā)以及對農產品、食品、藥品、生物制品等的干燥過程及裝置的研究開發(fā)工作。干燥是許多工業(yè)生產中的重要工藝過程之一，它直接影響到產品的性能、形態(tài)、質量以及過程的能耗等。干燥技術的覆蓋面較廣，既涉及復雜的熱、質傳遞機理，又與物系的特性、處理規(guī)模等密切相關，最后體現(xiàn)在各種不同的設備結構及工藝上。干燥技術隨著有關產業(yè)的發(fā)展有著比較大的進展，因為干燥涉及不同品類產品的品質、性狀、干燥前后的不同物態(tài)。而干燥的能耗在工業(yè)發(fā)達國家要超過能耗總量的10%，因此干燥過程的節(jié)能是涉及面廣的長遠課題。同時大量的干燥需求也必然促使干燥裝置制造業(yè)的發(fā)展。其中機電一體化、加工制造標準化、調控水平等也都是體現(xiàn)干燥裝置水平的內涵。
1.2 干燥機機概述
1.2.1干燥機機械概述
回轉圓筒干燥機分為直接加熱干燥和間接加熱干燥兩種，本課題研究的回轉圓筒干燥機采用的是間接加熱的方法對產品進行干燥的。其工作原理：原料從圓筒一端（高端）上部加入，經過圓筒內部時，與通過筒內的熱空氣接觸而被干燥，干燥后的產品從另一端（低端）底部收集。其主體部分是略帶傾斜并能回轉的筒體。在干燥過程中，物料借助于圓筒的緩緩轉動，由于重力作用，物料向低端移動。筒體內部設有抄板，能使物料揚起、拋下，使物料與熱氣充分接觸，提高干燥速率?；剞D圓筒干燥器是一種處理大量物料干燥的干燥器。由于生產能力大、運轉可靠、操作彈性大、適應性強、流體阻力小等優(yōu)點，廣泛用于冶金、建材、輕工等部門。
1.2.2我國干燥機機械的現(xiàn)狀與發(fā)展
我國的干燥設備在解放前基本上是空白，干燥技術落后、生產設備原始。解放后到現(xiàn)在我國的干燥設備，已經有了一個長足的發(fā)展。目前我國生產干燥設備的企業(yè)主要是國營企業(yè)或者集體企業(yè)和民營企業(yè)，這些干燥設備主要應用在國民經濟中的化工、輕工、醫(yī)藥、食品、農業(yè)、林業(yè)等行業(yè)，經過干燥界工程技術人員的共同努力，近年來我國的干燥設備有了長足的進步。目前干燥設備服務化工行業(yè)的顯著特點是技術含量的作用日益突出。其中，一些干燥設備技術含量高，注重發(fā)展新品的廠家，效益日漸提升；而相反，一些產品技術含量低，新技術開發(fā)能力落后的企業(yè)，效益開始下滑，甚至走向倒閉。
回轉圓筒干燥機是很多工業(yè)生產中用于大處理量的大負荷設備。這種設備投入大，效益低，但彈性大。在旋轉外殼內插入蒸汽管可以提高多級回轉圓筒干燥機的熱效率。然而一段時間以來，這種干燥技術沒有什么真正的創(chuàng)新。最近，日本東京Yamoto?Sankyo?Mfg公司取得了一項回轉圓筒干燥機專利，設計較為簡單?：干燥氣流由許多從中心管分出的支管注入旋轉回轉圓筒攜帶的物料層中。其熱質傳遞速率提?高了近兩倍，并且具有尺寸小、結構簡單、成本低等優(yōu)點。然而這種干燥機并不能適用于通?常由多級回轉圓筒干燥機處理的所有物料。但在可行的情況下，相似的操作條件，Yamoto的?設計可以減少一半設備容積。這是該回轉圓筒干燥機創(chuàng)新思維的一個主要優(yōu)點。市場反應顯示，化工行業(yè)期待干燥設備制造業(yè)按照高品質、低能耗、環(huán)保型的要求調整產品結構，進一步加強基礎研究，夯實應用研發(fā)的基礎。在技術方面，加強自動化、測試、制造工藝和材料材質外觀設計等方面的研究。在應用研發(fā)方面，既要注重國際間的交流與合作，又要注重知識產權的保護；既要注重新技術、新應用領域的開發(fā)，又要注重傳統(tǒng)工藝和傳統(tǒng)應用領域的革新和創(chuàng)新。
1.2.3干燥機機械的特點及發(fā)展方向
干燥機機械是特殊類型的專用機械。由于干燥機物品的多樣性和人們對干燥機質量的較高要求形成了干燥機機機構復雜，動作精確，運動速度快，工位多，工作協(xié)調可靠，故障發(fā)生率低等特點。因此要設計改善自動干燥機機及自動干燥機線的整機造型，總體布局。國外干燥機機械的發(fā)展經歷了以下幾個階段：簡單機械化，初級自動化，自動干燥機生產線，電腦控制的高度自動化生產線。經過50年的發(fā)展，國外干燥機機械的工業(yè)形成了獨立完整的體系，成為機械制造業(yè)的一個重要分支，有以下幾個特點：干燥機機械生產穩(wěn)定增長；干燥機機械門類齊全，品種繁多；干燥機機械生產自成體系，干燥機機械的主要用戶行業(yè)為生產，飲料飲品，家庭清潔用品和化妝品產業(yè)，煙草業(yè)，醫(yī)藥用品等。近年來表明行業(yè)對干燥機機械的需求增大。產業(yè)的發(fā)展推動了干燥機機械更新?lián)Q代，從而推動干燥機機械科技的投入和科研的快速發(fā)展。
我國干燥機機械的發(fā)展方向：(1)在發(fā)展專用機機種的同時，積極開發(fā)通用干燥機機。干燥機機械在發(fā)展專用機種的同時，為滿足現(xiàn)代干燥機的實際需要，正在不斷擴大其通用能力，積極開發(fā)各種通用干燥機機。研制通用干燥機機的目的，一是要適合被干燥機物品干燥機材料和干燥機形式的多樣化；二是要照顧到制造使用單位的技術力量，設備配備和生產成本，因而國際干燥機節(jié)日益重視干燥機機的通用性，以便借助有限的機械設備獲得較大的經濟效益。（2）干燥機機械日益連動化、高速化、自動化。根據我國的實際情況既要大力研制先進的全自動半自動的干燥機機，還要對某些行之有效，小巧的手動干燥機工具與裝置給以足夠的重視,以以發(fā)揮其相輔相成的作用。干燥機自動化的高低會直接影響產品的質量，能量的消耗，操作環(huán)境和勞動生產率。實踐表明搞好干燥機自動化不但離不開機電光液氣（包括射流）等常規(guī)手段相互滲透和配合，同時要因地制宜的吸收對改進干燥機機械確實有價值的部分，使之保持一定的生命力。
干燥機機械的作用是給有關行業(yè)提供必要的技術裝備,以完成所要求的產品干燥機工藝過程。為了對干燥機機械的發(fā)生和發(fā)展找出規(guī)律性認識并制訂適當?shù)膶Σ?，有必要深入地了解它的一些特點。干燥機機械為特殊類型的專業(yè)機械，機種繁多，綜合研究工藝、材料、設各乃是開拓干燥機新技術的根本途徑。首先指出，干燥機物品不僅花色品種多，而且大都是可變化的，如不同粘度的液體,不同粒度的散體和各種片狀、塊狀、束狀、環(huán)狀及異形的物體等。而正人們對、藥品、日用消費品等的干燥機還常提出更多更高的要求，以致在客觀上便形成了干燥機機械突飛猛進、更新較快的局面。任何事物之間總有它們的共性與特性。若能按照具體條件探索出一種模塊化(或稱積木式)的干燥機機械體系，通過適當改變模塊的組合使之具有不同的功能和生產能力，那么必會有助于簡化設備構造，實現(xiàn)設計制造的計算機化，縮短工作周期，降低生產成本，增強市場競爭能力,如有的制袋成型充填機,只配備幾種加料裝置就實現(xiàn)了一機多用。鑒于大多數(shù)干燥機機機構復雜、動作精確、遠行速度快、工位多,所以應力求其工作協(xié)調可靠,盡量少發(fā)生故障和誤動作。為此，要設法改善自動干燥機機及自動干燥機線的整機造型、總體布局、故障顯示和安全防護等措施。
干燥機材料是干燥機工業(yè)的基礎。選擇合適的干燥機材料為有效地利用資源，提高生產與運輸效率,節(jié)約能耗,降低成本和廣開銷路創(chuàng)造了有利的條件.從五十年代路有機合成、金屬治煉等工業(yè)部門取得了迅速發(fā)展并給干燥機工業(yè)部門提供了相當豐富的新型材料、容器,涂料、油墨和粘合劑.從而使干燥機的技術方法、結構設計和所用的機械設備產生了革命性的變化對于一般用途的大型容器,為增強牢固性和剛性，有的則以硬質塑料來代替.今后.根據旅游、地質勘探,國防建設的實際需要還得大力研究方便和方便口糧等干燥機新技術，隨之將進一步促進干燥機機械的革新與創(chuàng)造。從發(fā)達國家生產的干燥機機械水平來看，國際干燥機界普遍認為，提高干燥機機械系列化標準化和通用化水平，建立組合化、機電一體化的現(xiàn)代干燥機機械的結構體系仍是今后一個重要的發(fā)展方向。如臥式枕型干燥機機，現(xiàn)已形成擁有完整系列及品種的組合化設備。只要更換主要操作部件，適當調整有關參數(shù)。便可在較寬的尺寸范圍內卷筒式柔性材料完成塊片、棒狀以及外形不規(guī)則的單個或多個物品的干燥機。不少機種具有一機多用之特點，既可以進行一般的枕型干燥機，又能用于收縮干燥機。開發(fā)與主機配套的輔助裝置是擴充主機功能的重要一環(huán)。針對不同面條開發(fā)的各式各樣的面條供送裝置供用戶選用，可提高干燥機機的工作效率。
機械設備的高速化是實現(xiàn)人類社會高速發(fā)展的根本措施，是提高設備生產率的主要途徑，故干燥機機的工作速度是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標。當然機械設備的高速化要受到多種客觀因素的制約，必須綜合權衡設備的使用量、勞動生產率、工作壽命、工作環(huán)境以及材料與能量的消耗等方面的利弊，才能做到工作速度的最佳選擇。干燥機機械的高速化，隨之對相應設備的聯(lián)動化和自動化提出了更高的要求。微電子技術和檢測元件的發(fā)展和利用，提高了產品的干燥機質量，也提高了干燥機機的自動托程度。通常干燥機機的生產速度越高，對執(zhí)行機構的動作同步性和協(xié)調性要求越嚴。為保證干燥機作業(yè)能夠可靠地進行，自動干燥機機應具有故障診斷和顯示功能，推行在線的自動檢測與控制。據國外有關單位估計，因機器發(fā)生故障而造成停工的時間，80%用于尋找故障原因，10%用于尋找排除故障方法，檢修操作時間僅占10%現(xiàn)在英國生產干燥機機都設有“自我診斷”電子設備，這種設備已有系列產品付諸實用。為進一步提高干燥機設備的生產率，必須開發(fā)與干燥機機主機相配套的輔助裝置，以減少中間貯存節(jié)環(huán)所占用的空間和人力。因此，研制和發(fā)展干燥機機時，重視高新技術的應用，是提高其先進性、可靠性的主要途徑。今后應大力開發(fā)以下技術。
1) 微機控制技術
2) 模糊優(yōu)化控制技術
3) 新型執(zhí)行機械
4) 新型傳動系統(tǒng)
5) 傳感器的研究與開發(fā)
6) 在線顯示技術
7) 現(xiàn)代設計方法
8) 現(xiàn)代制造技術
9) 先進的新工藝將材料,工藝,技術三結合是開拓發(fā)展機械的根本途徑.
1.3 效益分析與環(huán)保分析
目前我國干燥機機械還處于小批量生產階段。其成本相對較高。每臺售價可達到80000－300000元之間。但它的需求量逐日增加，很有生產的前景。其價格與其生產的效益成正比，是值得推廣的。在生產過程中無污染，安全可靠。目前國內市場大量應用的回轉圓筒干燥機?；剞D圓筒干燥機是一種處理大量物料干燥的干燥機。其主要特點：生產能力大、運轉可靠、操作彈性大、適應性強、流體阻力小等優(yōu)點，因此廣泛用于冶金、建材、輕工等部門。在化工行業(yè)中使用尤為廣泛。
1.4 干燥機設計的重要性
無論在國內和國外，干燥機已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活，國際貿易以及國防建設等都帶來了深刻的影響。隨著人民生活水平的不斷提高，物質和精神生活上都有了更高的要求，很難想象現(xiàn)代生活中如果沒有了干燥機會是什么樣的，但是我國的干燥機業(yè)起步相對來說還是比較晚的。我國的干燥機工業(yè)與發(fā)達國家比較起來可以說還處于很幼稚的階段。為了快速的發(fā)展我國的干燥機工業(yè)，需要加快步伐研制出適合中國國情的先進的干燥機設備。目前國內的不少廠家引進了一部分國外的設備，但是由于吸收跟消化都跟不上，帶來了一系列的問題：比如工人素質問題，原材料問題，零部件配套問題等等等等…所以說目前進行干燥機機方面的探討研制出適合我國國情的、集機電液一體的機械設備勢在必行。
對于做畢業(yè)設計的學生來說，畢業(yè)設計無疑是一次很好的學習和鍛煉自己的機會。畢業(yè)設計是對四年來所學知識的一個總結和融會貫通。以前所學的全都是課本上的理論性的知識，而這樣的一次畢業(yè)設計使我們將課本知識和實際問題緊密的聯(lián)系到一起了，綜合的運用了所學的理論知識和技能。另外通過做畢業(yè)設計還提高了我們分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)收集、閱讀和分析參考資料，運用各種標準和工具書，編寫技術工作文件的能力；培養(yǎng)實驗研究，運算和數(shù)據處理能力；培養(yǎng)翻譯外文資料的能力，進一步培養(yǎng)學生的計算和制圖等基本技能。對于即將走向工作崗位的同學門來說，無疑是一次很好的鍛煉機會，給以后的工作奠定了堅實的基礎。所以畢業(yè)設計對每位畢業(yè)生來說都是非常重要的，是大學生活中不可缺少的一個重要的環(huán)節(jié)。雖說我們的這次設計只能作為一次練習，但是我個人認為這的確是一次具有實際意義的設計練習。所以我們必需要認真的對待這次的實際任務，努力的完成好這次設計的任務。
2 回轉圓筒干燥機的構造及工作原理
2.1干燥機的分類
（1）按干燥器操作壓力分：可分為常壓式和真空式干燥器兩類。
（2）按干燥器操作方式分：可分為間歇操作和連續(xù)操作的干燥器兩類
（3）按被干燥物料的狀態(tài)分：可以分為塊狀物料、帶狀物料、粒狀物料、膏狀物料、溶液或漿狀物料干燥器等。
（4）按干燥器供給物料熱量的方法分：可以分為傳導加熱干燥器、對流加熱干燥器、輻射加熱干燥器、高頻加熱干燥器等。
（5）按干燥器使用干燥介質的種類分：可以分為空氣、煙道氣、過熱水蒸氣、惰性氣體為干燥介質的干燥器。
（6）按干燥器的構造分：可以分為噴霧干燥器、流化床干燥器、氣體干燥器、回轉圓筒干燥器、滾筒干燥器、各種廂式干燥器等。
（7）一種較新的分類方法，把干燥器分為兩大類、五小類：兩大類是絕熱干燥過程和非絕熱干燥過程。絕熱干燥過程又可分為兩類：一是小顆粒物料干燥器，例如噴霧干燥器、氣流干燥器、流化床干燥器、移動床干燥器及回轉圓筒干燥器等。二是塊狀物料干燥器，例如廂式干燥器中的洞道式干燥器、多帶式及帶式干燥器等。非絕熱干燥過程，又分為三小類：真空干燥、傳導傳熱干燥、輻射傳熱干燥，其特點是非絕熱系統(tǒng)。
2.2回轉圓筒干燥機的構造及工作原理
回轉圓筒干燥器是一種處理大量物料干燥的干燥器。由于運動可靠、操作彈性大、適應性強、處理能力大，廣泛適用于冶金、建材、輕工等部門。在化工行業(yè)中，如硫酸銨、硫化堿、安福粉、硝酸銨、尿素、草酸、重鉻酸鉀、聚氯乙烯、二氧化錳、碳酸鈣、硝酸磷肥、鈣鎂磷肥、磷礦、普通過磷酸鈣、重過磷酸鈉、三聚磷酸鈉等的干燥，大多適應回轉圓筒干燥器?；剞D圓筒干燥如圖2.2所示：
圖2.2：回轉圓筒干燥機
干燥操作是傳熱傳質同時伴隨發(fā)生的除濕過程。干燥所需的熱量是由于干燥介質通過對流、傳導、熱輻射及介電的方式傳給被干燥物料的，使物料中的濕分獲得熱量后變成蒸汽從其中分離出來，最后得到濕含量較低的且達到某一規(guī)定要求的干燥產品。在干燥過程中，干燥過程原理主要涉及濕物料和干燥介質在熱力干燥過程中所表現(xiàn)的熱力學及物理特性及其變化規(guī)律；濕物料內部以及與干燥介質間的熱量和質量傳遞過程機理；干燥過程動力學原理；干燥過程的模型、模擬等內容。簡單地講，濕物料在熱力干燥時通常會相繼經歷以下兩個主要的階段。階段1.能量（主要為熱量）從周圍環(huán)境傳遞至物料表面使其表面濕分蒸發(fā)。液體以近不變的速度從物料表面排除，而物料溫度則維持在濕球溫度左右。此過程的干燥速率主要取決于干燥介質的溫度、濕度、流速、作用表面積以及壓力等外部條件。此過程稱外部條件控制過程，也稱恒速干燥過程。階段2.當物料表面不再有充足的水分供表面蒸發(fā)后，多余的熱量會通過熱傳導傳遞至濕物料內部，使物料溫度上升，并在其內部形成溫度梯度；而濕分則由內部向表面遷移，至物料表面后進而被不飽和的干燥介質帶走，顯然此時的干燥速率會低于恒速干燥階段的干燥速率。濕物料內部的熱量和質量的傳遞速率主要取決于物料性質（如熱導率、質量傳遞系數(shù)等）以及其自身的溫度和濕含量等因素。此過程稱內部條件控制過程，也稱降速干燥過程。
需要干燥的濕物料由皮帶運輸機或斗式提升機送到料斗，然后經料斗的加料機構通過加料管進入進料端。加料管的斜度要大于物料自然傾角，以便物料順利溜入干燥器內。干燥器圓筒是一個與水平線略成傾斜的旋轉圓筒。物料從較高一端加入，載熱體由較低一端進入，與物料成逆流接觸，也有載熱體與物料一起并流進入筒體的。隨著圓筒的轉動，物料受到重力作用運行到較低的一端。濕物料在筒內前移的過程中，直接或間接得到了載熱體的給熱，使?jié)裎锪系靡愿稍?。然后在出料端經皮帶機或螺旋輸送機送出。在圓筒內壁上裝有抄板，它的作用是把物料抄起來又灑下，使物料與氣流的接觸表面增大，以提高干燥速率并促進物料前進。載熱體一般為熱空氣、煙道氣等。載熱體經干燥后，一般需經除塵器將氣體內所帶物料捕集下來。如須進一步減少尾氣含塵量，還應經過袋式除塵器或濕法除塵器后在放空?；剞D圓筒干燥器在物料和載熱體并流操作時，筒體內物料溫度即使在出口處也很接近于氣體的濕球溫度，這說明干燥過程基本上是在等階段進行。即水分主要從粒子表面蒸發(fā)而無降速階段。這是因為當粒子與氣流接觸時，水分從表面蒸發(fā)，但當粒子埋入料層后，水分幾乎停止蒸發(fā)。這時粒子內部的水分繼續(xù)向表面擴散，當粒子在露出料層與氣流接觸時，粒子表面又有自由水分存在，使粒子溫度一直維持在氣流的濕球溫度附近。故可認為此干燥過程僅僅是物料與氣體之間的外部傳熱、傳質過程。筒壁、抄板與氣流接觸時被加熱，而與物料接觸時被冷卻，但由于變化周期較短，溫度變化幅度很小，所以筒壁溫度基本上可以認為是常數(shù)。此外，由于物料對筒壁傳導的給熱系數(shù)大于氣體對筒壁的對流給熱系數(shù)，故筒壁溫度實際上接近于料溫，加上物料只有很薄的一層被加熱，故料層中心溫度升高極少。根據許多資料表明，熱傳導的熱量所占比例很小，只有在分格式轉筒中才占30%左右。
3 回轉圓筒干燥機傳動裝置設計
回轉圓筒干燥機傳動裝置的設計方案的分析與選擇； 干燥機轉速為3.9轉/分，干燥機筒體含物料、滾圈、大齒圈等重量共重120t。大齒圈齒數(shù)180，模數(shù)為36。
3.1 電動機的選擇
在交流電動機中，三相異步電動機在工業(yè)中廣泛應用。常用的Y系列三相異步電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，其結構簡單，工作可靠，啟動性能好，價格低廉，維護方便，適用于非易燃易爆，無腐蝕性和無特殊要求的機械上，也適用于某些對啟動轉矩有較高要求的機械，如壓縮機等。經常啟動，制動和反轉的機械設備要求電動機具有較小的轉動慣量和較大的過載能力，應選用起重的冶金用的三相異步電動機電動機，常用YX型（籠型）和YZR型(繞線型)。如果電動機功率選的過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動機長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動機被燒壞。如果電動機功率選的過大，就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網不利，而且還會造成電能浪費。
3.2 電機的容量選擇
1、回轉圓筒設備的轉速都較慢，一般在2～6r/min,因而電動機將轉矩傳給轉筒時，就必須進行減速。減速速比較大，通常是電動機通過減速器輸出軸上的小齒輪經過一級開式齒輪傳給通體，使筒體轉動。回轉圓筒干燥機是用于固體顆粒物料的干燥或冷卻的設備，操作時周圍環(huán)境溫度較高，灰塵較大，在逸出氣體中往往含有腐蝕氣體。選用電動機時應防塵、防腐防暴，還應具有通風冷卻裝置，以適應高溫腐蝕的需要。本題目根據經驗選用三項異步電動機，型號Y250M-4。
2、電動機容量選擇：
筒體轉速3.9r/min,電機轉速為1480r/min,因此總傳輸比 ：
為了便于加工制造，因此筒體大齒輪采用焊接件，齒數(shù)選用偶數(shù)，取齒數(shù) 180，模數(shù)為36。傳動小齒輪模數(shù)36，齒數(shù)23，則傳動裝置的傳動比為7.83。選用減速器的傳動比為48.5。
3.3齒輪傳動零件的設計
已知，電機Y250M-4，電機轉速為1480r/min。傳遞功率55KW,電動機驅動，筒體大齒輪采用焊接件，齒數(shù)選用偶數(shù)，取齒數(shù) 180，模數(shù)為36。傳動小齒輪模數(shù)36，齒數(shù)23，則傳動裝置的傳動比為7.83。選用減速器的傳動比為48.5。
1、選擇齒輪的材料及熱處理方法
（1） 傳動裝置為一般減速裝置，沒有特殊要求，以降低成本，減少結構尺寸和易于取材的原則出發(fā)，查《機械設計》P322表14－10，決定小齒輪用45鋼調質，齒面硬度為217~255HBS，大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度為169~217HBS。
（2） 傳動裝置為一般齒輪傳動，圓周速度不會太大，根據《機械設計學基礎》P145表5－7，選定精度等級 。
2、按齒面接觸疲勞強度設計
（1） 轉矩T
（2） 載荷系數(shù)K
《機械設計學基礎》P147表5－8取K=1.1
（3） 齒數(shù)Z和齒寬系數(shù)
選齒輪1齒數(shù)=23，則=20×7.83=108
因直齒圓柱齒輪傳動為不對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，查《機械設計》P326表14－12選取=1 。
（4） 許用接觸應力
由《機械設計學基礎》P150圖5－30中的MQ取值線查得：齒輪1、3=600MPa，同理齒輪2、4=550MPa
查《機械設計學基礎》P151表5－10查得 =1
查《機械設計學基礎》P151圖5－31，且允許齒輪表面有一定的點蝕
得 ，。
所以
故
查《機械設計》P311表14－1，取標準模數(shù)36mm。
3、主要尺寸計算
4、按齒根彎曲疲勞強度校核
（1） 齒形系數(shù)
根據Z1、Z2,查《機械設計學基礎》P153表5－11，得
,,,。
,,,。
（2） 許用彎曲應力
由《機械設計學基礎》P154圖5－33的MQ取值線
查得
查《機械設計學基礎》P151表5－10，
查《機械設計學基礎》P156圖5－34得，
故
所以齒根彎曲強度校核合格。
5、驗算齒輪的圓周速度V
查《機械設計學基礎》P145表5－7，應選9級精度，要求齒面粗糙度。
6、計算嚙合力
圓周力
徑向力
軸向力
3.4 回轉圓筒的設計
筒體是回轉圓筒干燥器的基體。筒體內部既進行熱和質的傳遞又輸送物料，通體大小標志著干燥器的規(guī)格和生產能力。筒體應滿足一定的剛度和強度。在安裝和運轉中應保持軸線的直線性和截面的圓度，這對于筒體安全使用極為重要 。筒體剛度主要是筒體截面在巨大的橫向切力作用下，抵抗徑向變變形能力。筒體強度問題表現(xiàn)在筒體在載荷作用下產生的裂紋，尤其是滾圈附近筒體。筒體計算采用一定假設條件下的軸向力計算的方法。在統(tǒng)計基礎上，確定許用應力。通過軸向應力計算來間接保證徑向變形和切向應力，滿足剛度和強度的要求。筒體計算的基本條件是：（1）將筒體視作圓環(huán)截面水平連續(xù)梁。布吉截面變形后對截面魔術的影響。因角度很小，水平力相對于垂直李小得多。（2）不及物料中心對筒體軸線的偏移，不計筒體所受扭矩的作用。因扭矩所產生的剪應力僅占彎曲應力5%~6%，相對來說是很少的，不影響其計算的準確程度，因吃可忽洛不計。（3）按經載荷計算，必須指出，按這樣的假設計算應力與薄壁截面的筒體的實際情況有很大出入，因此這種應力計算方法是統(tǒng)計基礎上的假定計算。進行筒體計算的主要目的是：（1）驗算強度——變形條件，以確定所選定的筒體厚度是否合適。（2）根據計算結果，滿足等反力，其次滿足等彎矩原則。（3）為支撐件計基礎件提供設計載荷。
筒體壁厚與許多因素有關，若跨徑比偏小，壁厚可略小；反之，壁厚增大，通體的最小壁厚按一下經驗公式核算：
(2-1)
K——抄板與筒體壁重量比的系數(shù)，對于升舉式抄板K=1.6；
R——筒體半徑，2415mm；
——筒體材料在操作溫度下的屈服應力，200N/mm2(溫度為150°使得。
考慮到實際生產時筒體要受到一定的腐蝕，為了安全，取=35mm。
4 回轉圓筒干燥機托架結構的設計
4.1 托架體材料及運動參數(shù)
托架起到承載整個圓筒干燥機的重量，托架如圖4.1所示：
圖4.1：托架零件圖
4.2 設計的校核計算
4.2.1 托架的靜態(tài)校核
振動平穩(wěn)，工作可靠；最大進料粒度：500mm；最大輸送能力：96-160t/h。將托架結構簡化為底板，具體形狀尺寸為：長=5230mm，寬=1480mm，高=370mm。干燥機筒體含物料、滾圈、大齒圈等重量共重120t。，預定裝載質量選擇為120000kg。
則平均分布力
；
較核安全因數(shù)
此時托架受力情況可簡化如圖4-1所示，約束A處和B處的支反力分別為和，其中CA=1643mm，AB=1944mm m，BD=1643mm。
圖4-1 托架簡化受力圖
由靜力平衡可得：
（4-1）
可得：
（4-2）
解得：
托架在CA，AB，BD三段內所受的剪切力和彎矩各不相同，應分段分析：
在CA段，
（4-3）
在AB段，
（4-4）
在BD段，
（4-5）
最大剪切應力
（4-6）
最大彎曲應力
， （4-7）
所以
（4-8）
綜上可得，托架在靜態(tài)時安全，符合強度要求。
4.2.2 托架的加載校核
在加載振動工作過程中的主要是在A處和B處用于起支撐托架作用的，且為了使托架在工作過程中相對于水平面不出現(xiàn)由于A處與B處的受力不均而出現(xiàn)的夾角，使整個不均，因此應該使A處和B處的受力相等，從而使托架趨于相對的平穩(wěn)。此時托架受力情況，約束A處和B處的支反力分別為和，其中。
根據力平衡方程：
(4-18）
且
(4-19)
在加載振動工作時，板彈簧的受力情況如圖4-11所示。
根據力平衡方程：
（4-20）
（4-21）
在托架加載振動的工作情況下，工作振幅為，即托架在垂直工作面的振幅為這個值。則支撐的振幅為?？紤]到還有其它因素對振幅的影響，振幅可為由于自身重力相對較大，最大撓度，根據撓曲線方程[12]：
（4-22）
式（4-22）中 —最大撓度；
—作用力；
—固定端到點的距離；
—楊氏彈性模量；
—轉動慣量；
—有效長度。
可得
（4-23）
在式（4-23）中
(4-24)
最大撓度，，
則產生最大撓度的力
（4-25）
即
(4-26)
由式（4-18）、式（4-19）、式（4-20）、式（4-21）和式（4-26）可得：
(4-27)
解得
代入式（4-1）和式（4-2）可得
(4-28)
(4-29)
(4-30)
(4-31)
由式（4-18）可得
解得
托架在各段內的剪切力，拉壓應力和彎矩個不相同，分段分析：
在CA段，
(4-32)
在AB段，
(4-33)
在BD段，
(4-34)
(4-35)
在AB段內的擠壓應力：
（4-36）
剪切應力
（4-37）
彎曲應力，
所以
（4-38）
綜上可得，托架在振動工作狀態(tài)下的應力符合安全要求。
4.2.3 法蘭的校核
法蘭的材料及其參數(shù)與托架相同。結構如圖4-18所示，尺寸為600X740mm。
圖4-18 法蘭
在實際工作中法蘭只受到壓力的作用，因此只要校核法蘭的壓應力即可。從圖4-18可以看出，法蘭在連接處的面積最小，即屬于危險截面。
（4-52）
連接處最大應力
（4-53）
最大應力
通過對托架，法蘭的以上校核，可知所設計的托架、法蘭符合設計要求。最終設計的回轉圓筒干燥機傳動裝置如圖4-19所示：
圖4-19：回轉圓筒干燥機傳動裝置
結 論
通過這次回轉圓筒干燥機傳動裝置設計，我認識到了單純的理論知識學習和 實際設計之間的差距。 通過這次畢業(yè)設計既鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際應用問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計 規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力的水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且使我的毅力，意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。這些都是我希望得到的 也是畢業(yè)設計的目的所在。雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣，但我的收獲也是非常的多。各種設計方案的適用條件，各種零部件的選用標準，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。從畢業(yè)設計中學來的這些寶貴的知識和經驗，必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。
本次設計參考了許多資料，吸取了其優(yōu)點，并在考慮我國實際的基礎上完成了回轉圓筒干燥機傳動裝置，表達了自己的設計思想，完成了設計任務。但是由于缺乏生產和設計經驗，問題一定很多，這些都需要老師改正，使之更合乎生產實際。
致 謝
本文是在老師的精心指導下完成的。老師師淵博的學識、開闊的視野、敏銳的洞察力、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實創(chuàng)新的工作作風，永遠是我學習的榜樣，也將始終引導和激勵著學生在科學技術的殿堂里探索前進。老師令人敬佩的平易近人的處世方式也為學生樹立了榜樣。本畢業(yè)設計的完成是在導師的指導下完成的，在整個過程中同時也得到了其他老師的指導和大力支持。在此我向老師們表示崇高的敬意和衷心的感謝！感謝他們對我在學習上的耐心指導、以及做人做事方面的悉心教誨，使我在解決問題的方法策略和為人處事上都有了很大提高。同時祝愿他們工作順利，身體健康！
在這個設計過程中，我得到了很多同學、朋友及老師的支持和幫助，他們給予了極大的幫助和支持。在此我對他們表示衷心的感謝，同時我也感謝我的家人，是他們的理解和默默支持使我的畢業(yè)設計能得以順利按時的完成。最后，借此機會謹向所有關心、支持和幫助我的老師、同學、家人、朋友以及所有默默支持我的人致以最衷心的感謝。謹以此文獻給所有關心和幫助我的人。
學生所取得的每一點點成績和每一次的進步，無不凝聚著老師大量的心血。在此論文完成之際，謹向老師致以最崇高的敬意和衷心的感謝和幫助，在此向老師表示衷心的感謝。老師全面活躍的思維方式、一絲不茍的治學態(tài)度和勤奮務實的工作作風給我留下了深刻的印象，并將使我受益終生。感謝我的家人。他們的支持和理解是我完成學業(yè)的前提和動力。沒有他們的支持我不可能順利完成我的學業(yè)。值此論文完成之際，向所有給予我關心和幫助的老師、同學和親友致以深深的謝意和美好的祝福。
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