YQP36預(yù)加水盤式成球機(jī)設(shè)計(jì)

1、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)備還不太過關(guān)，小料球的操作控制要點(diǎn)還沒完全掌握，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

2、指導(dǎo)下，首先進(jìn)行方案論證。通過討論研究，最終確定采用可調(diào)盤高式 盤體、無動(dòng)力刮刀系統(tǒng)、電機(jī)皮帶ZQ減速機(jī)直齒輪副成球盤的傳動(dòng)方式。然后根據(jù)分析的結(jié)果，開始計(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)成球盤的技術(shù)調(diào)整分析高

3、質(zhì)量的料球與成球機(jī)的盤轉(zhuǎn)速、盤傾角、盤邊高等的選擇和調(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1213r/min。適當(dāng)增大，可降低爆球率，一般取值在4555范圍內(nèi)。傾角的調(diào)整要與盤徑、轉(zhuǎn)速、邊高綜合考慮。一般盤邊高H=（0.140.19）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盤體的技術(shù)分析論證對(duì)于老式的盤邊高偏高的盤邊改進(jìn)為盤邊高為400500mm的可調(diào)式的盤邊，從而提高了成球質(zhì)量和煅燒質(zhì)量。成球盤使用時(shí)間越長，盤底平面和側(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

4、型鋼可以提高盤體強(qiáng)度，解決此類問題。成球盤擴(kuò)徑主要是提高成球盤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)皮帶ZQ減速機(jī)傘齒輪副成球盤。這種傳動(dòng)方式下的球盤負(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)因球盤起動(dòng)扭矩大，傳動(dòng)系統(tǒng)剛度不足，故障多，有漏油問題。相對(duì)而言圓柱齒輪減速機(jī)傳動(dòng)穩(wěn)定，噪

5、音小，齒面接觸穩(wěn)定，在潤滑保養(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，潤滑油大量外泄導(dǎo)致缺油、軸承壽命縮短的問題。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)致的在盤內(nèi)物料無法卸空的環(huán)境下花鍵由于承受不了較大的慣性力而失效的問題。在強(qiáng)度達(dá)到要求的前提下，平鍵采用過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

6、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，無動(dòng)力。缺點(diǎn)有成球盤旋轉(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

7、成盤角積料過多，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)邊刮刀隨滑柱沿盤邊上下移動(dòng)，當(dāng)成球盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤邊即被刮凈，從而保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。面對(duì)無動(dòng)力刮刀在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所出現(xiàn)的刮刀桿的刮底作用不均勻，刮刀損壞，成球質(zhì)量差的問題，在刮刀盤的機(jī)架上安裝一飛輪從而起到調(diào)節(jié)刮刀盤轉(zhuǎn)速的作用，使其能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣解決了成球質(zhì)量差的問題，減低了電耗和制造使用成本。2.5刮刀盤、刮刀桿和刀頭分析論證刮刀盤從形狀上分為五邊形刮刀盤和六邊形刮刀盤。采用圓柱形刮刀桿的五爪無動(dòng)力刮刀時(shí)，即采用五邊形刮刀盤，存在刀桿不易夾緊，徹底清盤一次的周期長，清料阻力大，成球盤動(dòng)力消耗高等缺陷。將其改進(jìn)為方形刮刀桿和在刀頭焊

8、接耐磨的硬質(zhì)合金刀頭。從而利于刮刀桿的夾緊，縮短了清盤周期，也有利于清除粘附在成球盤面上的物料，減小了成球盤的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力和提高了刮刀的使用壽命。另外采用十爪無動(dòng)力刮刀，即在五邊形刮刀盤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。刮刀與盤邊盤底距離保持38cm。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)加水盤式成球法的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)公式如下： G=（1.52.0）D2 （3-1） D成球盤直徑，m； G生產(chǎn)能力，KW。已知G= Q= 25t/h, 求得

9、D3.6m。3.2 功率計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)21，可知預(yù)加水盤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=（1.21.5）D2 （3-2） D成球盤直徑，m； N成球盤所需功率，KW。 由D=3.6m，N=（1.21.5）3.62KW=（15.619.44）KW 根據(jù)參考文獻(xiàn)25，可知預(yù)加水盤式成球功率計(jì)算公式： No=0.2KHR2n （3-3） No成球盤傳動(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； 料球體積密度； 機(jī)械傳動(dòng)效率，=0.850.9。 取H=0.6m、R=1.8m、n=12r/min、=0.85， No=0.21.50.71.82121.210.8

10、5KW=11.52KW 電機(jī)功率：N=K1 No （3-4）K1備用系數(shù)，一般K1=1.21.5。D較大時(shí)取低值，反之取高值。取K1=1.4。N=1.411.52KW=16.14KW主機(jī)功率取N=18.5KW3.3 成球機(jī)盤高計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)25，可知預(yù)加水盤式成球機(jī)盤高計(jì)算公式：H=（0.160.2）D （3-5）H盤邊高，m；D盤直徑，m。由D=3.6mH=（0.160.2）3.6m=（0.5760.72）m3.4 成球機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)25，可知預(yù)加水盤式成球機(jī)盤體臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算公式： nKP= （3-6）D圓盤直徑，m;nKP圓盤臨界轉(zhuǎn)速，r/min。取=49o、f=tg35 o

11、=0.7nKP=r/min=12.15r/min 可知預(yù)加水盤式成球盤為全盤成球，圓盤工作轉(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/min3.5 圓盤傾角計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)25，取預(yù)加水盤式成球機(jī)盤體傾角為45o55o。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)加水盤式成球機(jī)料球運(yùn)動(dòng)基本方程：圖3-1 料球受力圖cos （3-8） R圓盤半徑，m； n圓盤轉(zhuǎn)速，r/nim； 圓盤與水平面的傾角，度； f料球與盤面的摩擦系數(shù)； 料球脫離角，度。 cos=0.975 得=12.94根據(jù)參考文獻(xiàn)22，根據(jù)預(yù)加水盤式成球機(jī)是全盤成

12、球，在計(jì)算存料體積上有公式（5-48）： V=0.833=0.208 （3-9） H盤邊高，m; V盤內(nèi)存料量的體積，m3。 取H=0.6m V=0.2080.63.62m3=1.62 m3 存料量公式：q=V （3-10）盤內(nèi)物料的密度，水泥生料=1.2t/ m3 q=1.621.2t=1.94t 盤內(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 盤體重心坐標(biāo)圖 = （3-11） = （3-12） 由tg= （3-13）V=0.833HR2 （3-14） X= Y=盤式預(yù)加水成球機(jī)提升功率：N1=0.0482nHD3=0.048211.70.63.63=15.78KW18.5KW的

13、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)

14、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=123.84.3.1.2 分配各級(jí)傳動(dòng)比 i帶=3、i減速機(jī)=20、i齒輪=2.064.3.2 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 軸：n= （4-1） =軸：n= （4-2） 軸：n= （4-3） 4.3.2.2 各軸功率 軸：P=POO=PO帶 （4-4） =18.50.95KW=17.58KW 軸：P=P=P軸承1齒輪軸承2齒輪 （4-5）=17.580.990.980.990.98KW=16.54KW 軸：P=P=P軸承3齒輪=P盤 （4-6） =16.540.990.98KW=16.05KW

15、4.3.2.3 各軸轉(zhuǎn)矩 軸：T= （4-7） 軸：T= （4-8） 軸：T= （4-9）=T盤將運(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 軸 軸 軸轉(zhuǎn)速n/rmin-114404802411.7功率P/KW18.517.5816.5416.05轉(zhuǎn)矩T/Nm122.69349.776581.5413100.64傳動(dòng)比i3202.06效率0.950.940.975 機(jī)械傳動(dòng)件設(shè)計(jì)（以下所有公式來自于參考文獻(xiàn)31）please contact Q give you more perfect drawings9 結(jié)論 YQP36盤式預(yù)加水成球機(jī)主要

16、抓住最新的預(yù)加水小料球快速煅燒技術(shù)來提高立窯水泥生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量。它的主要?jiǎng)?chuàng)新特點(diǎn)在于無動(dòng)力刮刀系統(tǒng)。通過飛輪來調(diào)節(jié)底邊刮刀和側(cè)邊刮刀的轉(zhuǎn)速以防止刮刀被料球卡死。同時(shí)它也可根據(jù)客戶需要拆除飛輪改裝成為動(dòng)力刮刀。 本專機(jī)由于廠方考慮成本的問題，對(duì)YQP36盤式預(yù)加水成球機(jī)采用了人工調(diào)角。在以后的改裝中調(diào)角系統(tǒng)可以改裝成為液壓調(diào)節(jié)式，這樣更大的減輕工人的工作量。因而適用范圍更大，性能也將大大提高。參考文獻(xiàn)1 彭常皓.對(duì)老式成球盤的改造J.四川水泥,1996.No.2:3234.2 馬正先.合理調(diào)整成球盤 降低爆球率J.水泥技術(shù),1994.No.6:5051,32.3 王振宇,孟德忠.清理成球盤邊掛泥

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