φ3×48m回轉(zhuǎn)窯改進(jìn)

1、摘 要回轉(zhuǎn)窯是水泥廠重要設(shè)備，回轉(zhuǎn)窯發(fā)生故障直接影響水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量本課題是通過對回轉(zhuǎn)窯的改進(jìn)設(shè)計，使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計的過程。348m回轉(zhuǎn)窯改進(jìn)實(shí)際，在水泥廠中用回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥熟料。回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)情況決定水泥的質(zhì)量和成本，所以回轉(zhuǎn)窯是水泥廠中十分重要的設(shè)備。本次設(shè)計是對回轉(zhuǎn)窯的改進(jìn)設(shè)計，分窯身，窯體和窯尾。三部分主要對窯體的簡體和輪帶的設(shè)計，傳動裝置的大小齒輪的設(shè)計和液壓擋輪的設(shè)計。通過這些的改進(jìn)使回轉(zhuǎn)窯的安全運(yùn)轉(zhuǎn)、效率、產(chǎn)量及質(zhì)量都會有很大的提高。本次設(shè)計就是圍繞這些重要部位而展開的。 關(guān)鍵詞： 簡體 大小齒輪 液壓擋輪 軸承 輪帶abstractkiln cement plant

2、is an important equipment, to a fault directly affect the rotary kiln cement production and quality. this issue is through improved design of the rotary kiln, so that students master the mechanical design process. 3 48m kiln actual improvement in the cement kiln used calcined cement clinker. kiln te

3、chnical performance and functioning of the decision to cement the quality and cost, the rotary kiln cement plant is very important equipment. the kiln is designed to improve the design of the kiln body, kiln and back-end. three major part of the kiln of simplified and round with the design, transmis

4、sion device the size of the design and hydraulic gear round the block design. through these improvements to the rotary kiln security operation, efficiency, yield and quality will be greatly improved. the design is to focus on these important site of the start.key words：simplified the size of gears h

5、ydraulic block round the bearings目 錄 引言.11. 回轉(zhuǎn)體的設(shè)計.11.1簡體說明部分.11.2簡體的計算.31.3輪帶的設(shè)計.52. 傳動裝置.72.1對傳動裝置的要求.72.2傳動方式.82.3大小齒輪的設(shè)計.83. 液壓檔輪裝置.103.1液液壓檔輪的工作原理.103.2主要參數(shù)的確定113.3主要零部件的設(shè)計與計算.123.4液壓泵的設(shè)計計算.15結(jié)論.16致謝詞.16引 言畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識和技能，分析和解決問題。完成工程基本訓(xùn)練的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過這次畢業(yè)設(shè)計來了解機(jī)械設(shè)計的一般方法，設(shè)計過程和進(jìn)行方式進(jìn)行了技能的訓(xùn)練。348m回轉(zhuǎn)窯

6、改進(jìn)實(shí)際，在水泥廠中用回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥熟料?；剞D(zhuǎn)窯的技術(shù)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)情況決定水泥的質(zhì)量和成本，所以回轉(zhuǎn)窯是水泥廠中十分重要的設(shè)備。由于設(shè)計時間短，我們采用分組設(shè)計，在設(shè)計中吸收了新工藝新技術(shù)，對經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)行綜合分析和評價。引進(jìn)新技術(shù)使設(shè)備結(jié)構(gòu)合理簡單、易加工、經(jīng)久耐用的原則進(jìn)行改進(jìn)。在綜合所學(xué)知識同時做好畢業(yè)設(shè)計，而且為以后工作打好了基礎(chǔ)。由于所學(xué)知識面比較窄，設(shè)計中出現(xiàn)錯誤是無法避免的，請批評指正。1、回轉(zhuǎn)體的設(shè)計回轉(zhuǎn)體包括簡體及其鑲砌的耐火襯，也包括附在簡體上的輪帶、大齒輪等。1.1 簡體說明部分1.1.1點(diǎn)數(shù)目確定支點(diǎn)數(shù)目的確定是一個復(fù)雜的問題，從管理使用角度及制造角度希望少一點(diǎn)，從力學(xué)角度

7、又希望支點(diǎn)數(shù)目不宜太少，l/d=16及d=3m，以及經(jīng)驗(yàn)支點(diǎn)數(shù)目取3個。1.1.2支點(diǎn)位置的確定經(jīng)驗(yàn)公式窯頭的懸伸段: l1/d=1.5 l1=(11.2)d窯尾的懸伸段: l2/d=3 l2=（2.53.4）d燒成帶 : l3/d=4.55.5 l3=(56.5)d中間跨距: l4=(68.2)d確定: l1=33.6m取l1=3.5ml2=7.510m取l2=7.5m取l3=l4則l3=l4=(48-l1-l2)2=（48-3.5-7.5）2=18.5m1.1.3簡體鋼板厚度的確定1一般基體鋼板: s=18-50mm2燒成帶比普通跨厚度大：輪帶下簡體厚: s1=0.015d=0.0153=

8、0.045m=45mm過渡帶簡體厚: s2=0.01d=0.013=0.03m=30mm燒成帶簡體厚: s3=0.007d=0.0073=0.021m=21mm普通跨間簡體厚: s4=0.006d=0.0063=0.018m=18mm3回轉(zhuǎn)窯： d=2.53m s=20mmd=33.6m s=22mm 一般基體鋼板厚： d=3m取s=20mm4燒成帶簡體厚： s3=22mm輪帶下簡體厚： s/d=0.0120.015-s=（0.0120.015）取s=36-45mm s1=40mm5過渡段簡體厚s2s/d=0.01 s=0.01d=0.03m=30mm取s2=25mm6普通跨艦體厚： s/d=

9、0.006 s4=0.006d=0.018m=18mm為減少鋼板厚度型號取s4=s3=22mm與燒成帶相同。1.1.4鋼板寬度和長度的選擇和確定1鋼板寬度的選擇：共選取幾種不同的寬度 2.0m 1.5m 10.m 2.1m2鋼板長度的選擇：l=d=3=9.42m1.1.5鋼板的排布1保證輪帶和大齒輪下面沒有孤焊縫2鋼板數(shù)量和焊縫應(yīng)盡量少3縱向焊縫應(yīng)鋪開200-300mm1.1.6墊板1墊板與簡體集結(jié)形式的確定選用焊接形式為保證簡體厚可自由伸長采用一端焊接一端自由2安裝形式選用可調(diào)試(間隙可調(diào)試)墊板一薄一厚兩塊,薄墊板在上厚的在下,在薄墊板磨損后可以更換,從而保證墊板與輪帶的間隙。3墊板尺寸，

10、如下圖：設(shè)計研究圖紙：取b=200mm h=40mm l=1100mm 薄墊板：s1=10mm 厚墊板：s2=30mm1.1.7簡體的結(jié)構(gòu)本設(shè)計為直簡體結(jié)構(gòu)窯尾處設(shè)有倒錐形窯尾收口以防止倒料。1.2 簡體的計算1.2.1載荷的計算1畫線載荷圖。 2集中載荷計算。取大齒圈：p4=120kh 窯尾集中載荷：p5=50kh1.2.2支點(diǎn)彎矩的計算1支點(diǎn)的彎矩,的彎矩可由窯尾懸伸段求出=(-1/2)q5l5l5-p5l5=（-0.5）50.87.57.5507.5=-1084kn.m2支點(diǎn)的彎矩可由窯頭懸伸段求出=-q1l1(l1/2+l2)-0.5q2l22=-72.23（3/2+0.5）-1/29

11、7.50.52=-445.3kh.m3支點(diǎn)的彎矩可由簡化后的三彎矩方程求出，支點(diǎn)的彎矩=（-6b1-6a2-l1m1-l2m3）2（l1+l2）=-6（q3/24l33）-6（q4l43/24+p4（18.5-3）3（18.5+3）（6l4）-l3-l42（l3+l4）=-0.48618.53-650.82418.53+20（18.5-3）3（18.5+3）（618.5）-18.5（-445.3）-18.5-（-1804）2（18.5+18.5）=-2452kh.m由此各支點(diǎn)的彎矩為 =-445.7kh.m =-2452kh.m =-1804kh.m1.2.3支反力的計算1支點(diǎn)的反力ri.0=

12、q1l1+q2l2=72.23+97.50.5=265.35khri.i可由l3跨（-）求得對靜定其點(diǎn)取矩ri.i18.5+-q318.5/2-=0ri.i=（-2452+445.3+8618.5/2）18.5=687kh同理由此ri=ri.0+ri.i=265.35+687=952.35kh根據(jù)同樣的道理求rr2r.=1/18.5（2452-445+860.518.52）=904khr.=18.5+-50.80.518.521203=0r.=（-+360+8693）18.5=524.4khrr.= r.+ r.=904+5204.4=1428.4kh3r.=（-+50.80.518.52+1

13、20155）18.5=535.4khr. =50+7.550.8=966.4khr=535.4+431=966.4kh因此各支點(diǎn)反力為 ri= 952.4kh r=1428.4kh r=966.4kh1.2.4求跨中最大走距1跨中最大彎距設(shè)跨中最大彎距離支點(diǎn)為x米mi.x= ri.i-x1- q3x1/2+ mi當(dāng)mi.1x1=ri.i- q3 x1=0x1= ri.i/q3=687/86=7.89m mi.1x1=6877.98-867.98/2-445.3=2298kh.m2求.跨的跨中最大彎距同理x2= r./q4=524.4/50.8=10.32mm=10.32=524.410.32-

14、2452-50.80.510.322=254.6hk.m將各支點(diǎn)彎距支點(diǎn)反力.跨中最大彎距總列表支點(diǎn)號支點(diǎn)彎距（kh.m）支點(diǎn)反力rn（kh）跨內(nèi)危險斷面距左支點(diǎn)距離m跨中最大彎距（kh.m）rn.nrn.nrn.n7.892298-445.3265.35687952.35-2452904524.41428.410.32254.6-1804535.4431966.4由上表可知. 質(zhì)點(diǎn)反力相近，點(diǎn)反力最大.最大彎距與跨中最大玩具接近。因此，在設(shè)計中輪裝置時可將. 設(shè)計成相同尺寸。檔托輪設(shè)計成最大尺寸，校核簡體強(qiáng)度。在、跨鋼板厚22mm距處于燒成帶，設(shè)筒體取低溫度350（由于支點(diǎn)處鋼板比基體鋼板厚

15、，故反驗(yàn)算跨中最大彎距）。=m/wkt.ks1m最大彎距: m=2298kh.m2w抗磨斷面模數(shù)w=/4p2=/432（103）222=1.58108mm33溫度影響系數(shù): t=350 kt=k（340）+k（350） 2=（0.75+0.71）2=0.734ks焊接強(qiáng)度系數(shù)，取ks=0.855許用彎曲應(yīng)力i ip68=2000-2700n/cm2=20-27mpa=m/wkt.ks=(2298106)（1.551080.730.85）=23.89mpa在=20-27 mpa范圍內(nèi)，所以簡體強(qiáng)度合格1.3輪帶的設(shè)計（檔靠近窯尾一檔）1.3.1輪帶的形式輪帶是一個環(huán)形鑄鋼料是回轉(zhuǎn)窯中重要的零件，

16、它套裝在簡提上，隨窯體在齒輪上轉(zhuǎn)動?；剞D(zhuǎn)體上的全部重量通過輪帶給托輪，輪帶本身增強(qiáng)，簡體鋼性的作用，輪帶在簡體上的位置依窯的規(guī)格和簡體強(qiáng)度而定。因此設(shè)計選用實(shí)心矩形輪帶。下圖就是實(shí)心矩形輪帶斷面形式。1.3.2輪帶尺寸的確定1外徑d1的確定實(shí)心矩形輪帶d=3m內(nèi)徑d2截面高h(yuǎn)d2=d+2+20.040.01=3017m=3170mm截面高h(yuǎn)=（d1- d2）/2=（3.75-3.17）2=0.29m3輪帶寬度b1的確定b1=（0.202q2e（i+1）/p02d1輪帶外徑d1=3.75m q2 =1.1rn=1.11428.4103=1.57106h i=3-4取i=3 e=2 1011pa

17、p0許用接觸應(yīng)力,輪帶材料zg340-640hb=160190 取p0=450 pa =4.5108 pa 所以輪帶寬度b1=（0.202q2e（i+1）/p02d1=0.2021.5710621011（3+1）（4.5108）23.75=0.334m取b1=0.5m1.3.3彎曲應(yīng)力與溫度應(yīng)力計算1輪帶斷面模數(shù)平均直徑d1c= d1+1=3.46m 平均半徑r1c=1.73mw=bh2/6=6.5103（0.29103）26=7.008106mm32彎曲應(yīng)力校核內(nèi)緣1500（2100）=0.086 qiric/w=（0.0861.571061.73103）（7.008106）=33.33m

18、pa外緣1500（2100）=-0.086 qiric/w=（-0.0861.571061.73103）（7.008106）=-33.33m pa輪帶zg340-640 hb=160190 g =90 m pa因?yàn)閮?nèi)緣=-外緣溫度應(yīng)力的校核外緣 外=e2（tb-th）/3（2r1r2）/（r1r2）（pa）內(nèi)緣內(nèi)=-e2（tb-th）/3（2r1r2）/（r1r2）（pa）1.3.6 輪帶鋼度的計算w=1+22p1c/1000或中w輪帶橢圓度1垂直方向直徑減少1=0.039q2ri3c/ej2水平方向直徑減少2=0.0418q2ri3c/ejdc輪帶平均直徑dc=3.46mix=bh3/12=

19、500290312=1.016109mm4i=b3h/12=500329012=3.021109mm4j= (ix2+ i2)1/2=(1.016109)2（3.021109）2=3.19109 mm4因?yàn)?=（0.0391.571061.733）(210113.1910-3)=4.9710-4m2=（0.04181.571061.733）(210113.1910-3)=5.3310-4m所以w=1+2=1.0310-3m2p1q/1000=(23.46)/1000=6.9210-3m所以w 總傳動比的確定i總=n電/n窯=i減-ig或中i減減速器的傳動比 ig 大齒輪的傳動比i總=1000/

20、3.108=321.752ig傳動長窯 ig=68取ig=83i減=i減 /ig=321.75/8=40.224減速器的選型根據(jù)i減=40.22 n=1000r/min ni=110kw選zsy315型減速器i=40,n1=1000r/min,p1=108kw驗(yàn)算功率 p2m=p2f1p1或f1i總系數(shù)取f1=1 p2是傳動功率 p2=n=95.34kw所以p2m=p2f1初定dfd=3m確定小齒輪數(shù)z1z1=17- 23選用奇數(shù)取z1=193大齒輪齒數(shù)z2 z2= z1ig i總= ig i減ig=r總/ i減=321.75/40=8.04 z2=198.04=152.8取 z2=154實(shí)際

21、傳動比:ig= z2/ z1=154/19=8.114確定模數(shù)mm=df/ z2=5.1103154=33.11取標(biāo)準(zhǔn)值m=325具體確定d1、d2d1=m z1=3219=608mm d2= m z2=32154=4928mm2.3.3確定齒圈的寬度1齒圈的寬度b24.461011nykjkd(ig+1)d22nj2 或n=88.69kw kj=1.0511取kj=1.075 kd動載荷系數(shù)取kd=1.1 y=0.970.98取y=0.98 j 對于zg340-570齒圈按hb=170取j=420mpa,另外d2=4928mm n=3.108n/min ig=8.11 b24.4610118

22、8.690.981.0751.1(8.11+1)492823.1084202 313.64mm 2小齒寬度b1b1= b2+（4060）簡體竄動量4060mm取b1= b2+40=360mm3修正系數(shù)小齒輪采用正變位:1=0.4 大齒輪不變位:2=04齒輪齒圈參數(shù)z1=19 z2=154 d1=608mm d2=4928mmb1=360mm b2=320mm 1=0.4 2=02.3.4齒輪齒圈的彎曲強(qiáng)度校核1f=2kt1/bmd1yfysfmpaf=ynflinl/sflim（mpa）flim齒輪材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力mpa 大齒輪：鑄鋼正火hb=163187 flim1=310 mpa小齒

23、輪：鑄鋼調(diào)質(zhì)hb=203275 flim2=450 mpayn彎曲疲勞壽命強(qiáng)度的許用最小安全系數(shù)取ym=yn2=1sfmin1= sfmin2=1.00 所以f1=1.03101.00=310 mpa f2=1.04501.00=450 mpa2齒形系數(shù)yf 由z1=19 1=0.4取yf1=2.28由z2=154 2=0取yf2=2.153應(yīng)力修正系數(shù) ys1=1.73 則z1=19 1=0.4ys2=1.84 則z2=154 2=04t1扭矩:t1=9550n/n1n傳動功率:n=88.69kwn1小齒輪轉(zhuǎn)速:n1= n電/i減=1000/40=25r/mint1=955086.6925=

24、3.39104nm 載荷系數(shù): k=kakvkbka使用系數(shù) ka=1.25kv動載系數(shù) kv=1.1kb齒向載荷分布系數(shù) kb=1.23+0.36（b/ d1）2+0.61103b =1.23+0.36（360/ 608）2+0.61103360=1.81k=kakvkb=1.251.11.81=2.49所以f1=2kt1/bmd1yf1ys1=（22.493.39104103）（36032608）2.281.73=95.1mpaf1=310mpaf2=2kt1/bmd1yf2ys2=（22.493.39104103）（32032608）2.51.04=107.3 mpa輪帶與托輪表面接觸不

25、良，容易出現(xiàn)脫落。點(diǎn)蝕等缺陷，降低使用壽命2由于檔輪歪斜接觸面減少比壓增大3接觸面潤滑不良4由于存在以上缺陷，故障出現(xiàn)概率大，維護(hù)管理頻繁3.1.2液壓檔輪的工作原理液壓檔輪的液壓工作系統(tǒng)由油缸、油泵站等組成，在窯啟動的同時啟動油泵電動機(jī)，使油從油箱中吸出經(jīng)濾油器吸入油泵，壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入溢流節(jié)流閥，此時由于電流節(jié)流閥與油缸形成通路，高壓油經(jīng)電磁換向閥進(jìn)入油缸，推動活塞使窯體和輪帶向上移動。3.1.3液壓檔輪的結(jié)構(gòu)液壓檔輪的結(jié)構(gòu)參見圖紙，液壓檔輪裝置圖r202-02-02錐形檔輪內(nèi)裝有推動球軸承和調(diào)心滾子軸承，調(diào)心滾子軸承、使檔輪擺動，一個微小的結(jié)構(gòu)角度以使檔輪的側(cè)面與輪帶完全接觸檔輪通過空

26、心軸支承在兩根平行的導(dǎo)向軸上，導(dǎo)向軸由左右兩個。3.2 主要參數(shù)的確定3.2.1窯體上竄最大阻力p設(shè)計p=（1.21.5）gsin 取p=1.3gsin g回轉(zhuǎn)部分重量。簡體重量=r1+r2+r3=952.35+1428.4+966.4=3347.15n物料重、輪帶、墊板、窯襯重等，按簡體重的百分之十取, 則 g=1.13347.15=3682kn簡體傾斜角度：348m回轉(zhuǎn)窯傾斜：=3.5=tg 則=avctg0.035=2則p=1.3gsin=1.33682sin2。=167.05kn3.2.2檔輪受力分析檔輪受力情況如下圖f=p/cos =10。18。 取=10。f=p/cos=167.0

27、5/cos10。=171.4 kn水平分力fa（徑向分力）fa= f cos= p cos/cos=p =167.05 kn軸向分力fb fb= fatg=167.05tg10。=38.6 kn3.2.3窯體的游動行程窯體的游動行程，應(yīng)保證窯體在竄動時輪帶沿托輪全寬上游動，以達(dá)到托輪均勻磨損，因此主要由二者之差來確定。 應(yīng)滿足下式：sin=-式中托輪寬 輪帶寬 為了獲得輪帶在全寬度上與托輪上均勻接觸，避免在輪帶表面磨出溝槽，一般應(yīng)設(shè)托輪比輪帶寬50100mm，本設(shè)計取smin=50mm。又考慮到簡體熱膨脹取溫度值與實(shí)際有出入，適當(dāng)加大其行程?？砂聪率酱_定smax=smin+ss=+ct溫度誤差

28、 取t=50熱膨脹系數(shù): =11.410-6s =t l=11.410-6503.7104=21.1mmsmax=smin+s=50+21.1=71.1mm 取smax=72mm3.2.3窯體游動速度可按v=0.30.5mm/min選取本設(shè)計取v=0.4mm/min3.3 主要零部件的設(shè)計與計算3.3.1檔輪1材料檔輪的材料應(yīng)比輪帶的材料稍好一些2結(jié)構(gòu)形狀3尺寸確定tg=d1t/p1 由此可得檔輪大端直徑d1t:d1t=d1 tg式中d1為輪帶外徑d1=3750mm=10。18。 取=10。 dh=3750tg10。=661.26mm 取dh=670mm檔輪厚度h:h=(1/32/3)h h為

29、輪帶厚度h=0.29mh=(1/32/3)h=0.0970.193m 取h=0.12m=120mm 驗(yàn)算檔輪的接觸強(qiáng)度:p0=0.59(efa/hdcp)1/2p0 式中：e彈性模量 e=20 104mpa=21011pafa徑向分力 fa=167.05khh檔輪厚度 h=120mmdcp檔輪中徑為大端直徑與小端直徑之和的一半已知s=h/ cos=120/ cos10。=121.8mmd小= dh2(s2h2)1/2= 6702(121.821202)1/2=627.68mmp0=0.59(20167.05103104)(120648.84)1/2=396.5 mpa調(diào)心滾子軸承p= fa=1

30、67.05kn工作額定動載荷c:c=（10167.0510/3）1.0（6031.44105）1/2106=443.5kn選用53528gb288-87軸承其主要參數(shù)d=140mm d=250mm b=60 重量:14.5kg因?yàn)閏r=558kwc=443.5kw所以符合要求,故選用調(diào)心滾子軸承53528gb228-87。2單向推力球軸承選用單向推力球軸承來承擔(dān)軸向力: p= fb=29.5kn工作額定動載荷:c=（1.02905）1.0（6031.44105）1/3106=87.3kn選用軸承8144gb301-84因?yàn)閏0 =145knc=87.3kn所選軸承滿足要求主要參數(shù)d=220mm

31、 d=270mm t=37 重量為:4.60kg3.3.3中空軸的強(qiáng)度校核主要尺寸選擇核剪切應(yīng)力: i=4 fa/3.14(d12-d22)i,式中i 許用剪切應(yīng)力 i=60mpafa徑向分力: fa=167.05knd1、d2 中空軸截面內(nèi)、外徑 d1= 140mm d2=96mm因?yàn)閕=4167.051033.14（1402-962）=20.5 mpa已知 l1=100mm l2=266mm l3=800mm l=1166mm求剪切及彎矩 pc=pd=g4 fb/4fb=29.5kn=2.95104 npc= pd=(2.95104+4411)/4=8477.75nra= pc(l3+l2

32、) +pd l2/4=8477.75(266+800)+8477.75266/1166=9684.7nrb= pd(l1+l3) +pc l1/4=8477.75(100+800)+8477.75100/1166=7270.8nac段qx= ra=9684.7ncd段qx= pcra=8477.759684.7=-1206.95ndb段qx= rb=7270.8nmc= ra l1=9684.7100=968470n.mm md= rb l2=7270.8266=1934032.8n.mmmmax=md=1934032.8n.mm2剛度校核fmaxffmax= pd(l1+l2)/23l24(l1/2+l2/2)2/（24ej）j極慣性矩 j=3.14d4/64=4.91106mm4e彈性模量 e=2 105 mpafmax= 8477.75(100+266)/23116624(100/2+266/2)2