2781 滾筒干燥機的設計

2781 滾筒干燥機的設計,滾筒,干燥機,設計 I滾筒干燥機的設計摘 要筒體是臥式滾筒軟化干燥機的機體。筒體內(nèi)既進行熱和質(zhì)的傳遞又輸送物料，筒體的大小標志著臥式滾筒軟化干燥機的規(guī)格和生產(chǎn)能力。筒體應具有足夠的剛度和強度。在安裝和運轉中必須保持軸線的直線性和截面的圓度。筒體的材料一般用Q235 鋼和普通低合金鋼。提高了傳熱效率,充分發(fā)揮了蒸汽的潛能 ,降低了蒸汽消耗;提高了滾筒軟化干燥機加熱列管的管壁溫度,增加設備處理量,提高物料軟化效率。應根據(jù)油料的種類和含水量的不同，制定軟化溫度；當油料含水量低時，軟化溫度應相應高些，反之，應低些。根據(jù)油料含水量的不同，可進行加熱潤濕或加熱去水。根據(jù)軋呸效果調(diào)整軟化條件。軸的設計工作中的另一個重要方面是一根軸與另一根軸之間的直接聯(lián)接方法。這由剛性或者彈性聯(lián)軸器來實現(xiàn)的。聯(lián)軸器是用來把相鄰的兩個軸端聯(lián)接起來的裝置。在機械結構中,聯(lián)軸器被用來實現(xiàn)相鄰的兩根轉軸之間的半永久性聯(lián)接。關鍵詞：滾筒 ；軟化；效率; 聯(lián)軸器 IITitle The Softening kettleAbstract： The tube body is the machine body that the softening kettle. The tube body inside since carry on heat and qualities' deliver and transport the material, the size of the tube body symbolizes the specification and the production ability that the softening kettle. The tube body should have enough of just degree and strength. Must keep the straight line of the stalk line and cut a degree of the noodles in install and revolve. The material of the tube body uses the low metal alloy steel of Q235 steel and commonness generally. Raised to transmit heat the efficiency, developed the potential of the steam well, lower the steam to eliminate Consume; raised the roller to soften the tube wall temperature of a pot of heating row tube, increase the equipments processing quantity, raise the material to soften the efficiency. Should according to the category and dissimilarity with amount of waters that oil anticipate, draw up to soften the temperature; When the oil anticipates to contain the amount of water low, soften the temperature and should correspond a little higher, whereas, should be a little lower. Anticipate the dissimilarity with amount of water according to the oil, can carry on heat smooth wet or heat to the water. Adjust to soften the condition according to the force result. Another important aspect of shaft design is the method of directly connecting one shaft to another. This is accomplished by devices such as rigid and flexible couplings. A coupling is a device for connecting the ends of adjacentshafts. In machine construction, couplings are used to effect a semi permanent connection between adjacent rotating shafts.IIIKeywords ：Rotary Drum；Softening；efficiency; couplingI目 錄1. 前言…………………………………………………………………………………… 11.1. 干燥設備的概況………………………………………………………………………11.2. 滾筒干燥機的工作原理和特點………………………………………………………………21.3. 本課題的設計目的和主要內(nèi)容………………………………………………………31.4. 設計進度安排…………………………………………………………………………42. 設計計算書………………………………………………………………………………52.1. 已知參數(shù)………………………………………………………………………………52.2. 總體方按確定…………………………………………………………………………52.2.1 單位時間產(chǎn)量…………………………………………………………………………52.2.2 物料吸熱計算 ……………………………………………………………………… 52.2.3 蒸汽管徑計算……………………………………………………………………… 72.2.4 加熱面積的計算…………………………………………………………………… 72.3. 主要尺寸的確定 ………………………………………………………………………82.4 傳動設計 …………………………………………………………………………… 92.4.1 功率計算…………………………………………………………………………… 92.4.2 減速機選型………………………………………………………………………… 102.4.3 齒輪計算 ……………………………………………………………………………102.4.4 滾輪部裝計算 ………………………………………………………………………122.4.5 擋輪部裝計算 ………………………………………………………………………153. 滾圈結構設計 …………………………………………………………………………164. 進料絞龍設計……………………………………………………………………………195. 設備的安裝和調(diào)試…………………………………………………………………… 216. 可能的故障現(xiàn)象和解決方案……………………………………………………………217. 設備的維護與保養(yǎng)………………………………………………………………………22結束語 ………………………………………………………………………………………23致謝 …………………………………………………………………………………………24參考文獻 ……………………………………………………………………………………25 11. 前言油脂與糧食同為人類最基本的生活必需品。油脂制取技術、加工技術、工藝流程、質(zhì)量檢測、包裝儲藏、生產(chǎn)管理是油脂生產(chǎn)全程中最為關鍵的環(huán)節(jié)。在植物油脂加工過程中,油料在預處理階段非常關鍵,國內(nèi)油廠普遍采用軟化步驟和專門的軟化裝置--滾筒軟化干燥機(softening kettle).但是目前一些油廠尤其是中小油廠,對該工藝及設備的計算熟悉程度不足,所以,對此工藝的研究計算就顯得頗為重要。油料加工過程中，軟化是一道關鍵的工序。軟化是調(diào)節(jié)油料的水分和溫度，使其變軟、改善其彈塑性的工序，主要用于含油量低的大豆、含水量低的菜耔，和含殼的棉仁等。為了達到所需的軟化效果，各廠家研究出各種各樣的軟化設備，目前軟化設備歸結起來主要有 3 大類：第 1 類為軟化箱，該類型設備由于缺陷太多，已經(jīng)淡出市場；第 2 類為立式滾筒軟化干燥機，該類型設備由于消耗動力高，制造及維修復雜，存在死角等問題已逐漸被其他產(chǎn)品取而代之；第 3 類為臥式滾筒軟化干燥機，該類型設備最突出優(yōu)點為消耗動力低，是立式滾筒軟化干燥機消耗動力的 1／6～1／4。油脂生產(chǎn)蓬勃發(fā)展，競爭更加激烈，對油脂工藝的要求越來越高。更合理高效的設備不斷涌現(xiàn)，同時原有設備更新?lián)Q代的周期不斷縮短。本課題所設計的軟化滾筒干燥機就是對原有類似設備加以改進，并形成系列化產(chǎn)品。1.1.干燥設備的概況干燥技術的應用，在我國具有十分悠久的歷史。聞名于世的造紙技術，就有干燥技術的應用。干燥設備廣泛應用于化工、食品、糧油、飼料等工業(yè)，中國的現(xiàn)代干燥技術是從 20 世紀 50 年代逐漸發(fā)展起來的，迄今對于常用的干燥設備，如氣流干燥、噴霧干燥、流化床干燥、旋轉閃蒸干燥、紅外干燥、微波干燥、冷凍干燥等設備，我國均能生產(chǎn)供應市場，對于一些較新型的干燥技術如沖擊干燥、對撞流干燥、過熱干燥、脈動燃燒干燥、熱泵干燥等也都已開發(fā)研究，有的已工業(yè)化應用。我國的現(xiàn)代干燥技術取得的成績是我國相關科研人員和企業(yè)界共同努力的結果，雖然取得了不少可喜的成果，但是企業(yè)間的競爭尚不規(guī)范阻礙了干燥技術的健康發(fā)展，很多成果尚未能轉化為生產(chǎn)力，使企業(yè)的產(chǎn)品得不到更新。干燥技術的研究既要研究不同物料的干燥性能，也要研究各種節(jié)能高效的新型 2干燥設備，以及一定的物料在某種干燥設備中的合理操作參數(shù)。人們一直希望通過干燥理論的研究建立干燥模型，以期在計算機上取得最佳結果。遺憾的是，直到今天，對于大多數(shù)干燥操作，在無經(jīng)驗的情況下，只能通過試驗取得相關數(shù)據(jù)，來指導生產(chǎn)實踐。干燥技術有三項目標是業(yè)界公認的，即干燥操作要保證產(chǎn)品質(zhì)量、干燥作業(yè)對環(huán)境不造成污染、干燥的節(jié)能研究。干燥也是一個能耗較大的單元操作，直接決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是高性能材料的生產(chǎn)，對干燥操作有著更高的要求。針對這些問題，近些年來，干燥技術領域出現(xiàn)了一些創(chuàng)新成果。為了節(jié)能以及生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品、解決干燥過程中出現(xiàn)的問題，需要結合現(xiàn)存的各種有效的干燥技術，或者研究開發(fā)特殊的干燥技術和新型的干燥設備，同時也需要強化干燥過程中的智能化控制。在油脂制取的原料干燥上，目前我國此類干燥設備大部分是采用對流干燥技術,主要使用滾筒烘干機、流化床烘干機和塔式干燥機。簡而言之，目前干燥技術發(fā)展的總趨勢為：a.干燥設備研制上向?qū)I(yè)化、大型化、系列化和自動化發(fā)展；c.強化干燥過程；d. 采用新的干燥方法和組合干燥方法；e.降低干燥過程中能量的消耗；f.閉路循環(huán)干燥流程的開發(fā)和應用；g.消除干燥過程造成的公害問題。1.2. 滾筒干燥機的工作原理和特點YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機適用于 50～1500 噸/日榨油廠、浸出油廠，主要用于原料的軟化，提高原料的塑性，使軋坯機軋出的坯薄而不碎，從而提高蒸炒、壓榨、浸出效果。該型滾筒軟化干燥機還可用于飼料行業(yè)的物料干燥。滾筒軟化干燥機的工作原理：物料通過進料口進入轉筒內(nèi)，隨著轉筒的轉動物料得到不斷的翻動，由于轉筒內(nèi)裝有加熱列管，列管里通有蒸汽，因此物料在隨著轉筒轉動不斷翻動的同時，得到加熱、軟化。轉筒帶有進料端高、出料端低的傾斜角，根據(jù)物料的軟化情況，通過調(diào)速裝置調(diào)節(jié)轉筒的轉速，可以控制物料在轉筒內(nèi)的軟化時間，使物料的軟化效果達到最佳狀態(tài)。滾筒軟化干燥機的主要結構：YRHW 型滾筒軟化干燥機主要由帶傾斜角的底座板框、進料裝置、帶加熱裝置的滾筒、支承架裝置、電機調(diào)速裝置、擋輪裝置和齒圈傳動裝置等組成，主要結構 3參見圖 1-1。圖 1-1 滾筒軟化干燥機的主要結構YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機的主要特點：1．滾筒的轉動使物料翻動更加均勻沒有死角，避免立式蒸炒鍋死角造成物料焦糊現(xiàn)象，物料軟化均勻透徹。2．能量消耗大大降低，同樣產(chǎn)量的軟化設備，YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機僅為立式蒸炒鍋裝機功率的十分之一左右，使生產(chǎn)成本大大降低。3．與傳統(tǒng)的立式蒸炒鍋相比，滾筒軟化干燥機避免了刮刀和加熱層的磨損，因而設備使用壽命長，故障率低，維修費用少。4．根據(jù)物料的品種、性質(zhì)不同，可隨時調(diào)節(jié)物料在鍋內(nèi)的軟化時間。5．由于其獨特的結構，同等處理量的設備體積比立式蒸炒鍋大為減少，在車間內(nèi)的布置更容易，占地面積減小，設備投資額也大為降低，尤其是大噸位的油料加工廠采用該設備意義更大。6．在軟化高水份物料的同時能干燥物料，去水率最高可達 2%～3%。1.3. 本課題的設計目的和主要內(nèi)容本課題擬通過設計一個型號的臥式滾筒軟化干燥機，學習如何綜合應用本專業(yè)的知識進行資料的查閱、方案的擬定和設備的具體設計，熟悉機械圖樣的繪制方法，熟練掌握計算機繪圖的技能。通過此次設計，提高分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)認真、踏實、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。主要的設計內(nèi)容：設計 YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機系列中的 YRHW180B 型，設計產(chǎn)量 350 4TPD（處理原料為破碎大豆） ，完成整體結構、傳動裝置、筒體部裝、底座裝置等零部件的設計、繪圖，所有的圖紙均采用計算機繪圖，總裝還采用三維設計。1.4. 設計進度安排本設計總的時間約 14 周，主要進度安排如下：時間安排 完成內(nèi)容第 4～5 周 調(diào)研、查資料、完成畢業(yè)實習報告（調(diào)研報告）第 6～8 周 總體方案確定、系統(tǒng)總體設計第 9～14 周 詳細設計第 15～16 周 編制設計說明書，準備答辯 52. 設計計算書2.1.已知參數(shù)YRHW180B 型主要已知參數(shù)見表 2-1。表 2-1 已知參數(shù)表規(guī) 格 型 號 YRHW180B生 產(chǎn) 能 力 （ T/D) 350蒸 汽 壓 力 (MPa) 0.4進 料 溫 度 ( oC) 20出 料 溫 度 (oC) 80蒸 汽 流 速 (m/s ) 20 去 水 率3蒸汽密度(㎏/ )3 2.12滾 筒 轉 速 (r pm) 1～ 42.2.總體方案的確定計算內(nèi)容 計算結果2.2.1. 單位時間產(chǎn)量W0＝W×1000/24＝41.67W=14584.5 Kg/hW0——每小時產(chǎn)量W——日產(chǎn)量 W＝350T/D2.2.2. 物料吸熱計算Q＝Q 1＋Q 2Q1——物料升溫熱量（KJ/h）W0 =14584.5 Kg/h 6Q2——水分汽化熱量（KJ/h）Q1＝W 0·C·△tC——物料比熱，大豆比熱C=0.5 KJ/kg·K△ t＝t 2-t1 ＝80-20 =60 Q1＝W 0×0.5×60 ＝30 W 0 Q2＝m·△m——物料含水量（kg/h） ，m＝W 0×3%kg/h △Q——水的汽化熱（KJ/kg） ，Q2＝W 0×3%×2250 KJ/kg ＝67.5W 0KJ/h所以：Q＝(30+67.5)W 0 ＝97.5×41.67W＝4063W ＝1421988.75KJ/h 按熱損失 5%計，需蒸汽的量 ZZ＝1.05×Q/?Q＝1.05×4063W/2140＝2W＝700KJ/h△Q——蒸汽的汽化潛熱 KJ/kg，0.4kg 壓力下，△Q＝2140KJ/kg2.2.3 蒸汽管徑計算Q＝1421988.75KJ/hZ＝700KJ/h 7蒸汽的體積流量V＝Z/ρ＝2W/2.12＝0.94W (m 3/h)=0.94W /3600＝0.00026W (m 3/s)蒸汽進汽管道直徑D ＝2×SQRT（V/uπ）＝2×SQRT（0.00026W/20/3.14）＝2×SQRT（0.0000042W） （m）＝2000×SQRT（0.0000042W） （mm） ＝77 mm2.2.4.加熱面積的計算設大豆溫度由 20 度升至 80 度，蒸汽壓力 0.4MPa，溫度 142.9℃，計算換熱面積：A＝ tmKΔ Q式中：Q ? 蒸汽冷凝熱量（KW）,Q=Z×△ Q，△ Q＝2140kj/kg(蒸汽壓力 0.4Mpa)K ? 傳熱系數(shù)， K≈0.03 KW/m 2·℃△t m = tHtt??lg3.2= 809.142l.).()(?D＝77 mm△t m =89.68 K 或℃ 8=89.68 K 或℃因為：1 j/h=2.778×10-7KW=2.778×10-4W所以：A＝Z×2140×2.778×10 -4/(0.03×89.68)＝0.221 Z=0.221×2×W =0.442W ＝154.7 m 2 （Z：蒸汽用量，kg/h，W：日產(chǎn)量，T/D）筒體主要參數(shù)的確定即需要的換熱面積應滿足：A＝154.7 m 22.3 主要尺寸的確定計算內(nèi)容 計算結果筒體體積 ： V＝W 0×t/(ρ×β×60) =41.67×W×t/(ρ×β×60) ＝20.7 m 3式中：W0 ? 單位時間生產(chǎn)能力 (kg/h)t ? 停留時間(min) 取 t=15 minρ? 物料密度 (kg/m 3)ρ＝560 kg/ m 3, 查《糧食流通工程設計手冊》 大豆整粒 ρ=720～800kg/ m 3，破碎后為480～640 kg/ m 3，薄片 288～400 kg/ m 3。 β? 裝滿系數(shù)，β＝0.3 V＝20.7 m 3 9筒體長度 L=V/(0.785×D2) ＝8.14m 其中 D=1.8 m即需要的筒體長度應滿足：L≥ 8.14 m2.4 傳動設計計算內(nèi)容 計算結果2.4.1 功率計算計算功率： N＝0.0002×D 3×L×n×ρ×β×K 式中： D：筒體直徑，mL：筒體長度，mn：筒體轉速 rpm，按設計最大轉速 4rpmρ:物料密度，ρ＝560kg/ m 3 β：裝滿系數(shù)，取 βK：修正系數(shù)，對空心筒體 K＝1 加裝換熱管和導流板后，K＝1.5～2 。取 K＝1.5所以：N＝0.0002×1.8 3×8.14×4×560×0.3×1.5＝9.57 KW 實際電機功率 N 電 ＝N÷0.9＝9.57÷0.9＝ 10.6 KW取電機功率 N 電 ＝11 KW。1電機功率 N 電＝11KW 102.4.2 減速機選型擺線針輪減速機輸出轉矩 M 的計算方法見天津減速機總廠的產(chǎn)品樣本 P16 頁，減速機輸出轉矩 M M＝975×9.8×N×i×η×K/n＝9555×N×i×η×K/n ＝6045 N.m 其中： N：輸入功率（KW）N=11KWi：傳動比 ；n：轉速（rpm）η：效率 取 η＝0.9； K：工況系數(shù)， K＝1.35聯(lián)軸器選擇 按《機械設計手冊》第二卷 P6-56 進行。Tc=K·9550·Pw/n≤[Tn] (N.m) =1.5 ×9550×11×0.9/71= 1997 N.m 取工況系數(shù) K＝1.52.4.3 齒輪計算漸開線齒輪設計計算書（1）確定齒輪類型標準斜齒輪，齒輪配合為外嚙合傳動。（2）選擇材料設減速機傳動效率 0.9，速比 i，齒輪傳動速比 i1；不考慮軸承的功率消耗；小齒輪材料 45，調(diào)質(zhì) 220～250HBS，表面淬火 HRC45，齒數(shù) 23，齒圈材料 ZG340～640（ZG45） ，正火200-220HBS，則齒根彎曲疲勞極限σFlim1＝240MPa，σFlim2＝170MPa，許用接觸應力[σ H1]M＝6045 N.m 取 XWD 11-9-71取 YL15 型凸緣聯(lián)軸器 11＝600MPa，[σ H2]＝（《新編機械設計手冊》P429、 《機械設計基礎》P181） 。1. 小齒輪扭矩（減速機輸出扭矩）：T1＝9.55×106×P 0×η/ n 1＝9.55×106×P 0×η/（n 0/i）＝9.55×106×0.9×P 0×i/ n0 ＝4475000 N.mm P0：電機輸出功率（KW） n0：電機轉速 n 0＝1500rpmn1：減速機出軸轉速（rpm） ，n 1＝n 0/i。 n1＝21rpm（3）計算許用彎曲應力[σ] F確定壽命系數(shù) YN設計工作年限 15 年（年工作 300 天） ，每天工作 24 小時。小齒輪壽命系數(shù)： N 1＝60×n 0/i×tk＝60×n 0/i×（15×300×24）＝1.36×10 8大齒輪壽命系數(shù)： N 2＝N 1/i1＝ 6.5×10 6因 N1、N2 均大于 3×106， 確定尺寸系數(shù) Yx （假定模數(shù) 10-20）安全系數(shù) SF 按失效概率 1% 計算許用彎曲應力[σ] F [σ] F1=σ Flim1×YN1×Yx/SF=204 MPa [σ] F2=σ Flim1×YN2×Yx/SF =144.5 MpaT1＝4475000 N.mm N1＝1.36×10 8N2＝6.5×10 6 12YN1＝Y N2＝1 Yx＝0.85； S F＝1.0(4) 計算模數(shù)載荷系數(shù) K＝1.5齒形系數(shù) YF YF＝2.65確定齒寬系數(shù) φa＝b/a ＝0.1 （φm＝b/m≌8～15）（2.78/144.5＝0.0183）確定模數(shù) m m≧｛4KT 1YF /φa(i 1+1)z2[σ F]｝ （1/3）m≧15.51顯然小齒輪的 YF/[σ F]要大，所以上式中 YF/[σF]值以小齒輪代入。故：m≧｛4×1.5×0.0164×T 1 /0.1×(i1+1)×232｝ （1/3 ＝｛0.00186×T 1/（i 1＋1） ｝ （1/3） 按扭轉強度計算（[τ]=40MPa） ，小齒輪的最小軸徑： d≧ )][2.0/(3??T≧82.40mm2.4.4 滾輪部裝計算圓整 m=16圓整 d =85 mm 13滾輪材質(zhì) ZG310-570（原 ZG45） ，調(diào)質(zhì)處理:HB220～250，輪面淬火 HRC45滾圈材質(zhì) ZG270-500（原 ZG35）正火處理:HB200～220計算方法：按線接觸強度計算筒體傳遞的動力 P1 P1＝P×η 1×η 2 ＝9.7kw （η 1、η 2為減速機、齒輪效率） ，筒體的轉矩 T1 T1＝9.55×10 6×P1/n =3.1×107 N.mm（n 為筒體轉速）n=3rpm單個滾圈外圓處的圓周力 F1＝T1/D1，＝14220.18N（D1 為滾圈直徑） 單個滾輪法向壓緊力 N＝KF1/f/2＝4.165 T1/D1 ＝5.9×10 4 N（K：載荷系數(shù)，1.25；f：摩擦系數(shù)，0.15） ，計算接觸應力如下：σH＝0.418×SQRT（FnE/bρ）＝187.9×SQRT（Fn/bρ）≤[σH]=400N/ mm 2Fn：載荷，此處為單個滾輪法向壓緊力N；單個滾輪法向壓緊力 也可按 N＝G cos（θ）/4=0.21GP1＝9.7kwT1＝3.1×10 7 N.mmF1＝14220.18NN＝5.9×10 4 NN=5.9×104 N 14=5.9×104 N取 θ＝33°（4 個滾輪）計算，綜合彈性模量 E E=2E1E2/（E 1+E2） ，此處 E1 和 E2 相等， 接觸長度 b 滾輪和滾圈的接觸長度綜合曲率半徑 ρ（mm） ，對于外接觸，ρ=ρ 1ρ 2/（ρ 1+ρ 2） ，ρ 1、ρ 2為滾輪和滾圈的半徑。滾圈的寬度b≥0.175×Fn×E/｛[σ H]2×ρ｝＝0.22Fn/ρ = 92.7mm滾輪的直徑按赫茲線接觸強度公式：滾輪的直徑 d≥2/{B(E 1+E2[σmax] 2/(0.35FE1E2)-1/R1}如 E1＝E2，則： d≥2/{5.7B[σmax] 2/(FE)-1/R1}=2/{4.51×B/F-1/ R1}d≥272.48mmR1:支承圈的半徑（mm）E1、E 2：支承圈和滾輪材料的彈性模量，對鋼，E＝19.6～20.6×104N/mm 2（Mpa）對于鑄鋼，E=17.2～20.2×104 N/mm 2[σmax]:滾輪許用接觸應力，N/mm，對于鑄鋼，為 400～450 N/mm 2，F(xiàn)：（驅(qū)動）滾輪與支承圈處的附著力，取 b=100 mm取 d=320 mm F＝63150N 15F＝G az0＝63150NGa：作用全部滾輪上的力， z0：附著系數(shù) 取 z0＝0.15Ga的計算：滾輪 4 個，滾輪與滾圈中心夾角 α（取 66°） ，則：Ga＝4×G 1＝G/cos（α/2）＝G/cos（θ） ＝3×10 5N （G:筒體旋轉部分和物料總重）計算徑向變形（RHG.EXE）后，滾圈的厚度、寬度還需調(diào)整。注：滾輪軸徑是指固定心軸許用彎曲應力為 215MPa 下按彎扭合成強度計算的最小軸徑值（mm） 。2.4.5 擋輪部裝計算擋輪直徑按接觸強度計算彈性模量 E=2.02×105 MPa擋輪高度軸向力 F F=fG＋Gsin（θ） =43800NE=2.02×105 MPa干摩擦系數(shù) f＝0.1-0.15，取 f＝0.1，θ＝1.5°（考慮滾輪和滾圈若出現(xiàn)滑動，則擋輪需承受相當大的摩擦力） ；若不計摩擦力.Ga＝ 3×105NF=43800N 16對 180B，G=300000N 擋輪直徑 d≥(0.59/[P 0])2×(EF/h) [P0]：許用接觸應力，MPa。對 ZG45，HB170 取 450MPa；h=60mm=0.06md≥（0.59/450）2×2.02×105×38225/60 ≥169 mmF=0.026G實際取 d＝180mm 合適。 取 d＝180mm3. 滾圈結構設計滾圈和支承圈的計算機輔助設計：RHG2.EXE。參見圖 2-2。由圖中可知，滾圈的徑向變形為 3.1mm，小于許用徑向變形量3.6mm，接觸應力也小于許用接觸應力，說明滾圈的結構參數(shù)取值合理。 17圖 2-2 滾圈的計算機輔助設計結論：許用彎曲應力 75≧34.24；許用接觸應力 400≧273.18 ；設計合理。 18圖 2-2 支撐圈的計算機輔助設計 194. 進料絞龍設計螺旋輸送機俗稱絞龍，是常見的輸送設備之一，它是一種非撓性牽引構件的連續(xù)輸送設備。此類輸送機是由裝有螺旋葉片的軸和筒形機槽所組成，物料在槽內(nèi)是螺旋的旋轉作用而被推進的。采用計算機輔助設計工具進行計算：絞龍（慢速螺旋輸送機）輔助設計工具 V1.0-2001-4-11適用條件：水平或小傾角（<20°）的慢速螺旋輸送機，正螺旋葉片。程序使用說明：首先根據(jù)日產(chǎn)量和物料種類，在已知條件欄內(nèi)填入相關的參數(shù)，粗步計算螺旋的直徑和螺距、轉速，然后確定具體的螺旋直徑、螺距和轉速值，進一步計算功率，驗算填充系數(shù)和轉速。 估算后在計算結果欄內(nèi)自動出現(xiàn)圓整后的螺旋直徑、螺距和轉速，根據(jù)需要可任意改變其值，計算功率。注意絞龍的轉速應小于最大轉速，裝滿系數(shù)在推薦的范圍內(nèi)，S/D 的值為 0.8～1.0。 默認已知條件以破碎的大豆為輸送物料，可根據(jù)實際情況修改。帶底色的數(shù)據(jù)框不能被修改。參數(shù)說明：1. 物料特性系數(shù) A 和推薦裝滿（填充）系數(shù) ψ ：大豆、花生仁、菜籽、蓖麻籽 A=45，ψ=0.20～0.30；傳動裝置的總效率 η，一般為 0.8～0.95 設計資料： 設計要求：產(chǎn)量 350TPD參數(shù)設計，用絞龍設計輔助工具 JIAOLONG.EXE 計算，參見圖 2-3： 20圖 2-3 絞龍計算機輔助設計結論：螺旋直徑 D=320 mm；螺距 S=288 mm；轉速=62.6rpm；功率 Nd=0.091kw； 所以絞龍選用 FLSS40 215. 設備的安裝和調(diào)試該機的安裝應在破碎工序和軋坯工序之間，為蒸汽加熱，需在進汽閥門前加裝減壓閥（P ?0.4MPa） ，如用導熱油加熱，在進油口閥門前并聯(lián)加裝安全回油旁通管管道，管道通徑不小于進油管道。安裝完成后要求：? 設備固定要穩(wěn)，不應在空轉時有移動現(xiàn)象。? 安裝后各零件之間不會發(fā)生干涉現(xiàn)象且開關自如，運轉正常。? 在齒輪準確咬合的情況下，兩滾輪平行，并同時與滾圈準確接觸，不能發(fā)生接觸或接觸線不在同一條直線上的現(xiàn)象。? 各接管應正確。蒸汽進口管和冷凝水出口管外接金屬軟管安裝后應保持松弛，不得承受管道重量壓力。? 設備空轉時應正常，無異音和劇烈振動。? 保證滾輪和滾圈、齒輪和齒圈、擋輪和滾圈的線接觸面長度占全長的 85%以上。6.可能的故障現(xiàn)象和解決方案序號 故障現(xiàn)象 原因 措施1 旋轉接頭漏汽 1、填料密封失效2、金屬軟管破裂1、更換密封填料2、更換金屬軟管，安裝軟管時務必不要讓其承受管道壓力2 進出料端漏料 端面密封不嚴 調(diào)節(jié)密封裝置3 機器振動劇烈，電流振幅大1、減速機和小齒輪的傳動軸同軸度不好2、滾圈、齒圈的三圈不同軸1、調(diào)節(jié)減速機和小齒輪的安裝方式，使其同心；并保證小齒輪和齒圈的齒頂間隙在合理范圍之內(nèi)2、調(diào)節(jié)滾輪位置 227. 設備的維護和保養(yǎng)? 操作人員應隨時注意機器各部件的運行情況。重點檢查滾輪支承部分工作情況，齒輪傳動是否平穩(wěn)，有異常及時停車處理。? 檢查各儀表的可靠性。? 對連接部位，要經(jīng)常檢查蒸汽進管和冷凝水出管的密封填料的磨損程度，如已嚴重漏汽漏水，應及時更換。? 對機體上的集塵及時清理，特別應注意清理黏附在齒圈和滾圈上的細小硬物，以免劃傷傳動件表面。? 檢查各部件的潤滑情況是否良好。? 通汽管路是否有漏汽現(xiàn)象。? 運行中發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。? 長時間停車，應徹底除去積料和冷凝水，做好傳動機構的防銹工作，并定期開動電機，讓筒體旋轉數(shù)圈，改變其停車位置，以免筒體因自重造成永久變形。? 定期檢查，及時維修。 23參 考 文 獻1 成大先. 機械設計手冊. 北京. 化學工業(yè)出版社. 20022 劉玉蘭主編. 油脂制取與加工工藝學. 北京. 科學出版社，2003.3 梁德本.葉玉駒. 機械制圖手冊. 北京. 機械工業(yè)出版社. 20024 趙思孟. 糧食干燥技術. 河南. 河南科學技術出版社. 19915 黃平，劉建素等. 常用機械零件及機構圖冊. 北京. 化學工業(yè)出版社.19996 劉玉蘭，汪學德等. 油脂制取與加工工藝學. 北京. 科學出版社. 20037 陳伯雄. Inventor R8 應用培訓教程－機械設計. 北京. 清華大學出版社. 20041 8 大連理工大學工程畫教研室編，機械制圖.北京.高等教育出版社.20039 清華大學，吳宗澤編.機械設計課程設計手冊.北京.高等教育出版社 199910 徐灝主編. 機械工程手冊（第一至五卷）.北京.機械工業(yè)出版.199111 鄭文維，吳克堅主編.機械原理. 北京.高等教育出版社.199612 邱宣懷主編.機械設計.北京.高等教育出版社.199713 梁俊英主編.糧食流通工程設計手冊.鄭州.河南科學技術出版社.199714 張安云主編.機械輸送設備。北京.中國財經(jīng)經(jīng)濟出版社。I滾筒干燥機的設計摘 要筒體是臥式滾筒軟化干燥機的機體。筒體內(nèi)既進行熱和質(zhì)的傳遞又輸送物料，筒體的大小標志著臥式滾筒軟化干燥機的規(guī)格和生產(chǎn)能力。筒體應具有足夠的剛度和強度。在安裝和運轉中必須保持軸線的直線性和截面的圓度。筒體的材料一般用Q235 鋼和普通低合金鋼。提高了傳熱效率,充分發(fā)揮了蒸汽的潛能 ,降低了蒸汽消耗;提高了滾筒軟化干燥機加熱列管的管壁溫度,增加設備處理量,提高物料軟化效率。應根據(jù)油料的種類和含水量的不同，制定軟化溫度；當油料含水量低時，軟化溫度應相應高些，反之，應低些。根據(jù)油料含水量的不同，可進行加熱潤濕或加熱去水。根據(jù)軋呸效果調(diào)整軟化條件。軸的設計工作中的另一個重要方面是一根軸與另一根軸之間的直接聯(lián)接方法。這由剛性或者彈性聯(lián)軸器來實現(xiàn)的。聯(lián)軸器是用來把相鄰的兩個軸端聯(lián)接起來的裝置。在機械結構中,聯(lián)軸器被用來實現(xiàn)相鄰的兩根轉軸之間的半永久性聯(lián)接。關鍵詞：滾筒 ；軟化；效率; 聯(lián)軸器 IITitle The Softening kettleAbstract： The tube body is the machine body that the softening kettle. The tube body inside since carry on heat and qualities' deliver and transport the material, the size of the tube body symbolizes the specification and the production ability that the softening kettle. The tube body should have enough of just degree and strength. Must keep the straight line of the stalk line and cut a degree of the noodles in install and revolve. The material of the tube body uses the low metal alloy steel of Q235 steel and commonness generally. Raised to transmit heat the efficiency, developed the potential of the steam well, lower the steam to eliminate Consume; raised the roller to soften the tube wall temperature of a pot of heating row tube, increase the equipments processing quantity, raise the material to soften the efficiency. Should according to the category and dissimilarity with amount of waters that oil anticipate, draw up to soften the temperature; When the oil anticipates to contain the amount of water low, soften the temperature and should correspond a little higher, whereas, should be a little lower. Anticipate the dissimilarity with amount of water according to the oil, can carry on heat smooth wet or heat to the water. Adjust to soften the condition according to the force result. Another important aspect of shaft design is the method of directly connecting one shaft to another. This is accomplished by devices such as rigid and flexible couplings. A coupling is a device for connecting the ends of adjacentshafts. In machine construction, couplings are used to effect a semi permanent connection between adjacent rotating shafts.IIIKeywords ：Rotary Drum；Softening；efficiency; couplingI目 錄1. 前言…………………………………………………………………………………… 11.1. 干燥設備的概況………………………………………………………………………11.2. 滾筒干燥機的工作原理和特點………………………………………………………………21.3. 本課題的設計目的和主要內(nèi)容………………………………………………………31.4. 設計進度安排…………………………………………………………………………42. 設計計算書………………………………………………………………………………52.1. 已知參數(shù)………………………………………………………………………………52.2. 總體方按確定…………………………………………………………………………52.2.1 單位時間產(chǎn)量…………………………………………………………………………52.2.2 物料吸熱計算 ……………………………………………………………………… 52.2.3 蒸汽管徑計算……………………………………………………………………… 72.2.4 加熱面積的計算…………………………………………………………………… 72.3. 主要尺寸的確定 ………………………………………………………………………82.4 傳動設計 …………………………………………………………………………… 92.4.1 功率計算…………………………………………………………………………… 92.4.2 減速機選型………………………………………………………………………… 102.4.3 齒輪計算 ……………………………………………………………………………102.4.4 滾輪部裝計算 ………………………………………………………………………122.4.5 擋輪部裝計算 ………………………………………………………………………153. 滾圈結構設計 …………………………………………………………………………164. 進料絞龍設計……………………………………………………………………………195. 設備的安裝和調(diào)試…………………………………………………………………… 216. 可能的故障現(xiàn)象和解決方案……………………………………………………………217. 設備的維護與保養(yǎng)………………………………………………………………………22結束語 ………………………………………………………………………………………23致謝 …………………………………………………………………………………………24參考文獻 ……………………………………………………………………………………25 11. 前言油脂與糧食同為人類最基本的生活必需品。油脂制取技術、加工技術、工藝流程、質(zhì)量檢測、包裝儲藏、生產(chǎn)管理是油脂生產(chǎn)全程中最為關鍵的環(huán)節(jié)。在植物油脂加工過程中,油料在預處理階段非常關鍵,國內(nèi)油廠普遍采用軟化步驟和專門的軟化裝置--滾筒軟化干燥機(softening kettle).但是目前一些油廠尤其是中小油廠,對該工藝及設備的計算熟悉程度不足,所以,對此工藝的研究計算就顯得頗為重要。油料加工過程中，軟化是一道關鍵的工序。軟化是調(diào)節(jié)油料的水分和溫度，使其變軟、改善其彈塑性的工序，主要用于含油量低的大豆、含水量低的菜耔，和含殼的棉仁等。為了達到所需的軟化效果，各廠家研究出各種各樣的軟化設備，目前軟化設備歸結起來主要有 3 大類：第 1 類為軟化箱，該類型設備由于缺陷太多，已經(jīng)淡出市場；第 2 類為立式滾筒軟化干燥機，該類型設備由于消耗動力高，制造及維修復雜，存在死角等問題已逐漸被其他產(chǎn)品取而代之；第 3 類為臥式滾筒軟化干燥機，該類型設備最突出優(yōu)點為消耗動力低，是立式滾筒軟化干燥機消耗動力的 1／6～1／4。油脂生產(chǎn)蓬勃發(fā)展，競爭更加激烈，對油脂工藝的要求越來越高。更合理高效的設備不斷涌現(xiàn)，同時原有設備更新?lián)Q代的周期不斷縮短。本課題所設計的軟化滾筒干燥機就是對原有類似設備加以改進，并形成系列化產(chǎn)品。1.1.干燥設備的概況干燥技術的應用，在我國具有十分悠久的歷史。聞名于世的造紙技術，就有干燥技術的應用。干燥設備廣泛應用于化工、食品、糧油、飼料等工業(yè)，中國的現(xiàn)代干燥技術是從 20 世紀 50 年代逐漸發(fā)展起來的，迄今對于常用的干燥設備，如氣流干燥、噴霧干燥、流化床干燥、旋轉閃蒸干燥、紅外干燥、微波干燥、冷凍干燥等設備，我國均能生產(chǎn)供應市場，對于一些較新型的干燥技術如沖擊干燥、對撞流干燥、過熱干燥、脈動燃燒干燥、熱泵干燥等也都已開發(fā)研究，有的已工業(yè)化應用。我國的現(xiàn)代干燥技術取得的成績是我國相關科研人員和企業(yè)界共同努力的結果，雖然取得了不少可喜的成果，但是企業(yè)間的競爭尚不規(guī)范阻礙了干燥技術的健康發(fā)展，很多成果尚未能轉化為生產(chǎn)力，使企業(yè)的產(chǎn)品得不到更新。干燥技術的研究既要研究不同物料的干燥性能，也要研究各種節(jié)能高效的新型 2干燥設備，以及一定的物料在某種干燥設備中的合理操作參數(shù)。人們一直希望通過干燥理論的研究建立干燥模型，以期在計算機上取得最佳結果。遺憾的是，直到今天，對于大多數(shù)干燥操作，在無經(jīng)驗的情況下，只能通過試驗取得相關數(shù)據(jù)，來指導生產(chǎn)實踐。干燥技術有三項目標是業(yè)界公認的，即干燥操作要保證產(chǎn)品質(zhì)量、干燥作業(yè)對環(huán)境不造成污染、干燥的節(jié)能研究。干燥也是一個能耗較大的單元操作，直接決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是高性能材料的生產(chǎn)，對干燥操作有著更高的要求。針對這些問題，近些年來，干燥技術領域出現(xiàn)了一些創(chuàng)新成果。為了節(jié)能以及生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品、解決干燥過程中出現(xiàn)的問題，需要結合現(xiàn)存的各種有效的干燥技術，或者研究開發(fā)特殊的干燥技術和新型的干燥設備，同時也需要強化干燥過程中的智能化控制。在油脂制取的原料干燥上，目前我國此類干燥設備大部分是采用對流干燥技術,主要使用滾筒烘干機、流化床烘干機和塔式干燥機。簡而言之，目前干燥技術發(fā)展的總趨勢為：a.干燥設備研制上向?qū)I(yè)化、大型化、系列化和自動化發(fā)展；c.強化干燥過程；d. 采用新的干燥方法和組合干燥方法；e.降低干燥過程中能量的消耗；f.閉路循環(huán)干燥流程的開發(fā)和應用；g.消除干燥過程造成的公害問題。1.2. 滾筒干燥機的工作原理和特點YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機適用于 50～1500 噸/日榨油廠、浸出油廠，主要用于原料的軟化，提高原料的塑性，使軋坯機軋出的坯薄而不碎，從而提高蒸炒、壓榨、浸出效果。該型滾筒軟化干燥機還可用于飼料行業(yè)的物料干燥。滾筒軟化干燥機的工作原理：物料通過進料口進入轉筒內(nèi)，隨著轉筒的轉動物料得到不斷的翻動，由于轉筒內(nèi)裝有加熱列管，列管里通有蒸汽，因此物料在隨著轉筒轉動不斷翻動的同時，得到加熱、軟化。轉筒帶有進料端高、出料端低的傾斜角，根據(jù)物料的軟化情況，通過調(diào)速裝置調(diào)節(jié)轉筒的轉速，可以控制物料在轉筒內(nèi)的軟化時間，使物料的軟化效果達到最佳狀態(tài)。滾筒軟化干燥機的主要結構：YRHW 型滾筒軟化干燥機主要由帶傾斜角的底座板框、進料裝置、帶加熱裝置的滾筒、支承架裝置、電機調(diào)速裝置、擋輪裝置和齒圈傳動裝置等組成，主要結構 3參見圖 1-1。圖 1-1 滾筒軟化干燥機的主要結構YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機的主要特點：1．滾筒的轉動使物料翻動更加均勻沒有死角，避免立式蒸炒鍋死角造成物料焦糊現(xiàn)象，物料軟化均勻透徹。2．能量消耗大大降低，同樣產(chǎn)量的軟化設備，YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機僅為立式蒸炒鍋裝機功率的十分之一左右，使生產(chǎn)成本大大降低。3．與傳統(tǒng)的立式蒸炒鍋相比，滾筒軟化干燥機避免了刮刀和加熱層的磨損，因而設備使用壽命長，故障率低，維修費用少。4．根據(jù)物料的品種、性質(zhì)不同，可隨時調(diào)節(jié)物料在鍋內(nèi)的軟化時間。5．由于其獨特的結構，同等處理量的設備體積比立式蒸炒鍋大為減少，在車間內(nèi)的布置更容易，占地面積減小，設備投資額也大為降低，尤其是大噸位的油料加工廠采用該設備意義更大。6．在軟化高水份物料的同時能干燥物料，去水率最高可達 2%～3%。1.3. 本課題的設計目的和主要內(nèi)容本課題擬通過設計一個型號的臥式滾筒軟化干燥機，學習如何綜合應用本專業(yè)的知識進行資料的查閱、方案的擬定和設備的具體設計，熟悉機械圖樣的繪制方法，熟練掌握計算機繪圖的技能。通過此次設計，提高分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)認真、踏實、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。主要的設計內(nèi)容：設計 YRHW 型臥式滾筒軟化干燥機系列中的 YRHW180B 型，設計產(chǎn)量 350 4TPD（處理原料為破碎大豆） ，完成整體結構、傳動裝置、筒體部裝、底座裝置等零部件的設計、繪圖，所有的圖紙均采用計算機繪圖，總裝還采用三維設計。1.4. 設計進度安排本設計總的時間約 14 周，主要進度安排如下：時間安排 完成內(nèi)容第 4～5 周 調(diào)研、查資料、完成畢業(yè)實習報告（調(diào)研報告）第 6～8 周 總體方案確定、系統(tǒng)總體設計第 9～14 周 詳細設計第 15～16 周 編制設計說明書，準備答辯 52. 設計計算書2.1.已知參數(shù)YRHW180B 型主要已知參數(shù)見表 2-1。表 2-1 已知參數(shù)表規(guī) 格 型 號 YRHW180B生 產(chǎn) 能 力 （ T/D) 350蒸 汽 壓 力 (MPa) 0.4進 料 溫 度 ( oC) 20出 料 溫 度 (oC) 80蒸 汽 流 速 (m/s ) 20 去 水 率3蒸汽密度(㎏/ )3 2.12滾 筒 轉 速 (r pm) 1～ 42.2.總體方案的確定計算內(nèi)容 計算結果2.2.1. 單位時間產(chǎn)量W0＝W×1000/24＝41.67W=14584.5 Kg/hW0——每小時產(chǎn)量W——日產(chǎn)量 W＝350T/D2.2.2. 物料吸熱計算Q＝Q 1＋Q 2Q1——物料升溫熱量（KJ/h）W0 =14584.5 Kg/h 6Q2——水分汽化熱量（KJ/h）Q1＝W 0·C·△tC——物料比熱，大豆比熱C=0.5 KJ/kg·K△ t＝t 2-t1 ＝80-20 =60 Q1＝W 0×0.5×60 ＝30 W 0 Q2＝m·△m——物料含水量（kg/h） ，m＝W 0×3%kg/h △Q——水的汽化熱（KJ/kg） ，Q2＝W 0×3%×2250 KJ/kg ＝67.5W 0KJ/h所以：Q＝(30+67.5)W 0 ＝97.5×41.67W＝4063W ＝1421988.75KJ/h 按熱損失 5%計，需蒸汽的量 ZZ＝1.05×Q/?Q＝1.05×4063W/2140＝2W＝700KJ/h△Q——蒸汽的汽化潛熱 KJ/kg，0.4kg 壓力下，△Q＝2140KJ/kg2.2.3 蒸汽管徑計算Q＝1421988.75KJ/hZ＝700KJ/h 7蒸汽的體積流量V＝Z/ρ＝2W/2.12＝0.94W (m 3/h)=0.94W /3600＝0.00026W (m 3/s)蒸汽進汽管道直徑D ＝2×SQRT（V/uπ）＝2×SQRT（0.00026W/20/3.14）＝2×SQRT（0.0000042W） （m）＝2000×SQRT（0.0000042W） （mm） ＝77 mm2.2.4.加熱面積的計算設大豆溫度由 20 度升至 80 度，蒸汽壓力 0.4MPa，溫度 142.9℃，計算換熱面積：A＝ tmKΔ Q式中：Q ? 蒸汽冷凝熱量（KW）,Q=Z×△ Q，△ Q＝2140kj/kg(蒸汽壓力 0.4Mpa)K ? 傳熱系數(shù)， K≈0.03 KW/m 2·℃△t m = tHtt??lg3.2= 809.142l.).()(?D＝77 mm△t m =89.68 K 或℃ 8=89.68 K 或℃因為：1 j/h=2.778×10-7KW=2.778×10-4W所以：A＝Z×2140×2.778×10 -4/(0.03×89.68)＝0.221 Z=0.221×2×W =0.442W ＝154.7 m 2 （Z：蒸汽用量，kg/h，W：日產(chǎn)量，T/D）筒體主要參數(shù)的確定即需要的換熱面積應滿足：A＝154.7 m 22.3 主要尺寸的確定計算內(nèi)容 計算結果筒體體積 ： V＝W 0×t/(ρ×β×60) =41.67×W×t/(ρ×β×60) ＝20.7 m 3式中：W0 ? 單位時間生產(chǎn)能力 (kg/h)t ? 停留時間(min) 取 t=15 minρ? 物料密度 (kg/m 3)ρ＝560 kg/ m 3, 查《糧食流通工程設計手冊》 大豆整粒 ρ=720～800kg/ m 3，破碎后為480～640 kg/ m 3，薄片 288～400 kg/ m 3。 β? 裝滿系數(shù)，β＝0.3 V＝20.7 m 3 9筒體長度 L=V/(0.785×D2) ＝8.14m 其中 D=1.8 m即需要的筒體長度應滿足：L≥ 8.14 m2.4 傳動設計計算內(nèi)容 計算結果2.4.1 功率計算計算功率： N＝0.0002×D 3×L×n×ρ×β×K 式中： D：筒體直徑，mL：筒體長度，mn：筒體轉速 rpm，按設計最大轉速 4rpmρ:物料密度，ρ＝560kg/ m 3 β：裝滿系數(shù)，取 βK：修正系數(shù)，對空心筒體 K＝1 加裝換熱管和導流板后，K＝1.5～2 。取 K＝1.5所以：N＝0.0002×1.8 3×8.14×4×560×0.3×1.5＝9.57 KW 實際電機功率 N 電 ＝N÷0.9＝9.57÷0.9＝ 10.6 KW取電機功率 N 電 ＝11 KW。1電機功率 N 電＝11KW 102.4.2 減速機選型擺線針輪減速機輸出轉矩 M 的計算方法見天津減速機總廠的產(chǎn)品樣本 P16 頁，減速機輸出轉矩 M M＝975×9.8×N×i×η×K/n＝9555×N×i×η×K/n ＝6045 N.m 其中： N：輸入功率（KW）N=11KWi：傳動比 ；n：轉速（rpm）η：效率 取 η＝0.9； K：工況系數(shù)， K＝1.35聯(lián)軸器選擇 按《機械設計手冊》第二卷 P6-56 進行。Tc=K·9550·Pw/n≤[Tn] (N.m) =1.5 ×9550×11×0.9/71= 1997 N.m 取工況系數(shù) K＝1.52.4.3 齒輪計算漸開線齒輪設計計算書（1）確定齒輪類型標準斜齒輪，齒輪配合為外嚙合傳動。（2）選擇材料設減速機傳動效率 0.9，速比 i，齒輪傳動速比 i1；不考慮軸承的功率消耗；小齒輪材料 45，調(diào)質(zhì) 220～250HBS，表面淬火 HRC45，齒數(shù) 23，齒圈材料 ZG340～640（ZG45） ，正火200-220HBS，則齒根彎曲疲勞極限σFlim1＝240MPa，σFlim2＝170MPa，許用接觸應力[σ H1]M＝6045 N.m 取 XWD 11-9-71取 YL15 型凸緣聯(lián)軸器 11＝600MPa，[σ H2]＝（《新編機械設計手冊》P429、 《機械設計基礎》P181） 。1. 小齒輪扭矩（減速機輸出扭矩）：T1＝9.55×106×P 0×η/ n 1＝9.55×106×P 0×η/（n 0/i）＝9.55×106×0.9×P 0×i/ n0 ＝4475000 N.mm P0：電機輸出功率（KW） n0：電機轉速 n 0＝1500rpmn1：減速機出軸轉速（rpm） ，n 1＝n 0/i。 n1＝21rpm（3）計算許用彎曲應力[σ] F確定壽命系數(shù) YN設計工作年限 15 年（年工作 300 天） ，每天工作 24 小時。小齒輪壽命系數(shù)： N 1＝60×n 0/i×tk＝60×n 0/i×（15×300×24）＝1.36×10 8大齒輪壽命系數(shù)： N 2＝N 1/i1＝ 6.5×10 6因 N1、N2 均大于 3×106， 確定尺寸系數(shù) Yx （假定模數(shù) 10-20）安全系數(shù) SF 按失效概率 1% 計算許用彎曲應力[σ] F [σ] F1=σ Flim1×YN1×Yx/SF=204 MPa [σ] F2=σ Flim1×YN2×Yx/SF =144.5 MpaT1＝4475000 N.mm N1＝1.36×10 8N2＝6.5×10 6 12YN1＝Y N2＝1 Yx＝0.85； S F＝1.0(4) 計算模數(shù)載荷系數(shù) K＝1.5齒形系數(shù) YF YF＝2.65確定齒寬系數(shù) φa＝b/a ＝0.1 （φm＝b/m≌8～15）（2.78/144.5＝0.0183）確定模數(shù) m m≧｛4KT 1YF /φa(i 1+1)z2[σ F]｝ （1/3）m≧15.51顯然小齒輪的 YF/[σ F]要大，所以上式中 YF/[σF]值以小齒輪代入。故：m≧｛4×1.5×0.0164×T 1 /0.1×(i1+1)×232｝ （1/3 ＝｛0.00186×T 1/（i 1＋1） ｝ （1/3） 按扭轉強度計算（[τ]=40MPa） ，小齒輪的最小軸徑： d≧ )][2.0/(3??T≧82.40mm2.4.4 滾輪部裝計算圓整 m=16圓整 d =85 mm 13滾輪材質(zhì) ZG310-570（原 ZG45） ，調(diào)質(zhì)處理:HB220～250，輪面淬火 HRC45滾圈材質(zhì) ZG270-500（原 ZG35）正火處理:HB200～220計算方法：按線接觸強度計算筒體傳遞的動力 P1 P1＝P×η 1×η 2 ＝9.7kw （η 1、η 2為減速機、齒輪效率） ，筒體的轉矩 T1 T1＝9.55×10 6×P1/n =3.1×107 N.mm（n 為筒體轉速）n=3rpm單個滾圈外圓處的圓周力 F1＝T1/D1，＝14220.18N（D1 為滾圈直徑） 單個滾輪法向壓緊力 N＝KF1/f/2＝4.165 T1/D1 ＝5.9×10 4 N（K：載荷系數(shù)，1.25；f：摩擦系數(shù)，0.15） ，計算接觸應力如下：σH＝0.418×SQRT（FnE/bρ）＝187.9×SQRT（Fn/bρ）≤[σH]=400N/ mm 2Fn：載荷，此處為單個滾輪法向壓緊力N；單個滾輪法向壓緊力 也可按 N＝G cos（θ）/4=0.21GP1＝9.7kwT1＝3.1×10 7 N.mmF1＝14220.18NN＝5.9×10 4 NN=5.9×104 N 14=5.9×104 N取 θ＝33°（4 個滾輪）計算，綜合彈性模量 E E=2E1E2/（E 1+E2） ，此處 E1 和 E2 相等， 接觸長度 b 滾輪和滾圈的接觸長度綜合曲率半徑 ρ（mm） ，對于外接觸，ρ=ρ 1ρ 2/（ρ 1+ρ 2） ，ρ 1、ρ 2為滾輪和滾圈的半徑。滾圈的寬度b≥0.175×Fn×E/｛[σ H]2×ρ｝＝0.22Fn/ρ = 92.7mm滾輪的直徑按赫茲線接觸強度公式：滾輪的直徑 d≥2/{B(E 1+E2[σmax] 2/(0.35FE1E2)-1/R1}如 E1＝E2，則： d≥2/{5.7B[σmax] 2/(FE)-1/R1}=2/{4.51×B/F-1/ R1}d≥272.48mmR1:支承圈的半徑（mm）E1、E 2：支承圈和滾輪材料的彈性模量，對鋼，E＝19.6～20.6×104N/mm 2（Mpa）對于鑄鋼，E=17.2～20.2×104 N/mm 2[σmax]:滾輪許用接觸應力，N/mm，對于鑄鋼，為 400～450 N/mm 2，F(xiàn)：（驅(qū)動）滾輪與支承圈處的附著力，取 b=100 mm取 d=320 mm F＝63150N 15F＝G az0＝63150NGa：作用全部滾輪上的力， z0：附著系數(shù) 取 z0＝0.15Ga的計算：滾輪 4 個，滾輪與滾圈中心夾角 α（取 66°） ，則：Ga＝4×G 1＝G/cos（α/2）＝G/cos（θ） ＝3×10 5N （G:筒體旋轉部分和物料總重）計算徑向變形（RHG.EXE）后，滾圈的厚度、寬度還需調(diào)整。注：滾輪軸徑是指固定心軸許用彎曲應力為 215MPa 下按彎扭合成強度計算的最小軸徑值（mm） 。2.4.5 擋輪部裝計算擋輪直徑按接觸強度計算彈性模量 E=2.02×105 MPa擋輪高度軸向力 F F=fG＋Gsin（θ） =43800NE=2.02×105 MPa干摩擦系數(shù) f＝0.1-0.15，取 f＝0.1，θ＝1.5°（考慮滾輪和滾圈若出現(xiàn)滑動，則擋輪需承受相當大的摩擦力） ；若不計摩擦力.Ga＝ 3×105NF=43800N 16對 180B，G=300000N 擋輪直徑 d≥(0.59/[P 0])2×(EF/h) [P0]：許用接觸應力，MPa。對 ZG45，HB170 取 450MPa；h=60mm=0.06md≥（0.59/450）2×2.02×105×38225/60 ≥169 mmF=0.026G實際取 d＝180mm 合適。 取 d＝180mm3. 滾圈結構設計滾圈和支承圈的計算機輔助設計：RHG2.EXE。參見圖 2-2。由圖中可知，滾圈的徑向變形為 3.1mm，小于許用徑向變形量3.6mm，接觸應力也小于許用接觸應力，說明滾圈的結構參數(shù)取值合理。 17圖 2-2 滾圈的計算機輔助設計結論：許用彎曲應力 75≧34.24；許用接觸應力 400≧273.18 ；設計合理。 18圖 2-2 支撐圈的計算機輔助設計 194. 進料絞龍設計螺旋輸送機俗稱絞龍，是常見的輸送設備之一，它是一種非撓性牽引構件的連續(xù)輸送設備。此類輸送機是由裝有螺旋葉片的軸和筒形機槽所組成，物料在槽內(nèi)是螺旋的旋轉作用而被推進的。采用計算機輔助設計工具進行計算：絞龍（慢速螺旋輸送機）輔助設計工具 V1.0-2001-4-11適用條件：水平或小傾角（<20°）的慢速螺旋輸送機，正螺旋葉片。程序使用說明：首先根據(jù)日產(chǎn)量和物料種類，在已知條件欄內(nèi)填入相關的參數(shù)，粗步計算螺旋的直徑和螺距、轉速，然后確定具體的螺旋直徑、螺距和轉速值，進一步計算功率，驗算填充系數(shù)和轉速。 估算后在計算結果欄內(nèi)自動出現(xiàn)圓整后的螺旋直徑、螺距和轉速，根據(jù)需要可任意改變其值，計算功率。注意絞龍的轉速應小于最大轉速，裝滿系數(shù)在推薦的范圍內(nèi)，S/D 的值為 0.8～1.0。 默認已知條件以破碎的大豆為輸送物料，可根據(jù)實際情況修改。帶底色的數(shù)據(jù)框不能被修改。參數(shù)說明：1. 物料特性系數(shù) A 和推薦裝滿（填充）系數(shù) ψ ：大豆、花生仁、菜籽、蓖麻籽 A=45，ψ=0.20～0.30；傳動裝置的總效率 η，一般為 0.8～0.95 設計資料： 設計要求：產(chǎn)量 350TPD參數(shù)設計，用絞龍設計輔助工具 JIAOLONG.EXE 計算，參見圖 2-3： 20圖 2-3 絞龍計算機輔助設計結論：螺旋直徑 D=320 mm；螺距 S=288 mm；轉速=62.6rpm；功率 Nd=0.091kw； 所以絞龍選用 FLSS40 215. 設備的安裝和調(diào)試該機的安裝應在破碎工序和軋坯工序之間，為蒸汽加熱，需在進汽閥門前加裝減壓閥（P ?0.4MPa） ，如用導熱油加熱，在進油口閥門前并聯(lián)加裝安全回油旁通管管道，管道通徑不小于進油管道。安裝完成后要求：? 設備固定要穩(wěn)，不應在空轉時有移動現(xiàn)象。? 安裝后各零件之間不會發(fā)生干涉現(xiàn)象且開關自如，運轉正常。? 在齒輪準確咬合的情況下，兩滾輪平行，并同時與滾圈準確接觸，不能發(fā)生接觸或接觸線不在同一條直線上的現(xiàn)象。? 各接管應正確。蒸汽進口管和冷凝水出口管外接金屬軟管安裝后應保持松弛，不得承受管道重量壓力。? 設備空轉時應正常，無異音和劇烈振動。? 保證滾輪和滾圈、齒輪和齒圈、擋輪和滾圈的線接觸面長度占全長的 85%以上。6.可能的故障現(xiàn)象和解決方案序號 故障現(xiàn)象 原因 措施1 旋轉接頭漏汽 1、填料密封失效2、金屬軟管破裂1、更換密封填料2、更換金屬軟管，安裝軟管時務必不要讓其承受管道壓力2 進出料端漏料 端面密封不嚴 調(diào)節(jié)密封裝置3 機器振動劇烈，電流振幅大1、減速機和小齒輪的傳動軸同軸度不好2、滾圈、齒圈的三圈不同軸1、調(diào)節(jié)減速機和小齒輪的安裝方式，使其同心；并保證小齒輪和齒圈的齒頂間隙在合理范圍之內(nèi)2、調(diào)節(jié)滾輪位置 227. 設備的維護和保養(yǎng)? 操作人員應隨時注意機器各部件的運行情況。重點檢查滾輪支承部分工作情況，齒輪傳動是否平穩(wěn)，有異常及時停車處理。? 檢查各儀表的可靠性。? 對連接部位，要經(jīng)常檢查蒸汽進管和冷凝水出管的密封填料的磨損程度，如已嚴重漏汽漏水，應及時更換。? 對機體上的集塵及時清理，特別應注意清理黏附在齒圈和滾圈上的細小硬物，以免劃傷傳動件表面。? 檢查各部件的潤滑情況是否良好。? 通汽管路是否有漏汽現(xiàn)象。? 運行中發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。? 長時間停車，應徹底除去積料和冷凝水，做好傳動機構的防銹工作，并定期開動電機，讓筒體旋轉數(shù)圈，改變其停車位置，以免筒體因自重造成永久變形。? 定期檢查，及時維修。 23參 考 文 獻1 成大先. 機械設計手冊. 北京. 化學工業(yè)出版社. 20022 劉玉蘭主編. 油脂制取與加工工藝學. 北京. 科學出版社，2003.3 梁德本.葉玉駒. 機械制圖手冊. 北京. 機械工業(yè)出版社. 20024 趙思孟. 糧食干燥技術. 河南. 河南科學技術出版社. 19915 黃平，劉建素等. 常用機械零件及機構圖冊. 北京. 化學工業(yè)出版社.19996 劉玉蘭，汪學德等. 油脂制取與加工工藝學. 北京. 科學出版社. 20037 陳伯雄. Inventor R8 應用培訓教程－機械設計. 北京. 清華大學出版社. 20041 8 大連理工大學工程畫教研室編，機械制圖.北京.高等教育出版社.20039 清華大學，吳宗澤編.機械設計課程設計手冊.北京.高等教育出版社 199910 徐灝主編. 機械工程手冊（第一至五卷）.北京.機械工業(yè)出版.199111 鄭文維，吳克堅主編.機械原理. 北京.高等教育出版社.199612 邱宣懷主編.機械設計.北京.高等教育出版社.199713 梁俊英主編.糧食流通工程設計手冊.鄭州.河南科學技術出版社.199714 張安云主編.機械輸送設備。北京.中國財經(jīng)經(jīng)濟出版社。