779 對輥形煤成型機
779 對輥形煤成型機,對于,輥形煤,成型
對輥形煤成型機1 引言原煤不經(jīng)過入洗而直接用于燃燒，不僅浪費能源，而且產(chǎn)生大量的煤煙和溫室氣體的排放發(fā)。采用清潔煤技術(shù)，是提高煤炭利用效率和減少污染的最佳選擇。工業(yè)型煤成套技術(shù)就是其中一種比較成熟的方法,通過添加助劑對粉煤進行混捏成型,用作工業(yè)鍋爐和窯爐的燃料,與直接燃燒散煤相比,煙塵排放量可減少 60%,SO2排放量可減少50%。1.1 工業(yè)型煤的發(fā)展現(xiàn)狀中國目前在工業(yè)上得到普遍應(yīng)用的型煤主要是通過機制冷壓一次成型的型煤。成型設(shè)備有對輥成型機和擠出機。成型壓力較低,一般在 25 MPa 左右。型煤的形狀大部分為扁圓形,也有方形、枕形、棒形等。其顯著的特征是呈餅狀或柱狀,三維方向的尺寸至少有一個相差較大,而且尺寸單一。所制型煤密度較高,表面比較光潔,具有比較高的強度。生產(chǎn)型煤所用的粘結(jié)劑有無機質(zhì)(如石灰、粘土、水泥、膨潤土等)和有機質(zhì)(腐植酸鹽、紙漿廢液、淀粉等)及兩者結(jié)合起來的復(fù)合粘結(jié)劑。從研究方向來看,目前國內(nèi)型煤對所使用的粘結(jié)劑更側(cè)重于開發(fā)免烘干工藝,即可使制成的型煤具有理想的冷態(tài)強度和防水性能的粘結(jié)劑。型煤的生產(chǎn)設(shè)備則有向引進高壓成型設(shè)備的方向和推廣國內(nèi)研制的低壓爐前成型設(shè)備方向并舉的發(fā)展趨勢。以期能夠降低成本,提高質(zhì)量,加快型煤產(chǎn)業(yè)化進程。成本高于原煤,再加上型煤生產(chǎn)要消耗一定的人力及電能,型煤生產(chǎn)廠家也要獲取一定的利潤,致使鍋爐型煤的售價一般比可代替煤種高出數(shù)十元。當(dāng)型煤所帶來的經(jīng)濟效益不能彌補用戶購置型煤的價差時,在市場經(jīng)濟條件下,即使采用其他強制辦法,也很難形成市場。這正是中國工業(yè)鍋爐型煤夭折,又轉(zhuǎn)向推廣鍋尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 2 -爐型煤在爐前即制即用的所謂“爐前成型”方法的根本原因。工業(yè)鍋爐型煤爐前成型技術(shù),從本質(zhì)上講是增加了鍋爐的輔機。是鍋爐節(jié)能技術(shù)改造的一部分。其減少環(huán)境污染效果甚差。按照有關(guān)廠家提供的價格資料分析,在中國煤炭資源價格偏低的條件下,由于設(shè)備運行狀態(tài)或改變所用的煤質(zhì)不同,所增加的這一部分投資回收期限大約在幾個月至幾年。根據(jù)對用戶的調(diào)查分析,多數(shù)認(rèn)為這種爐前成型方法不適應(yīng)中國大量的用戶鍋爐單臺容量小、按季節(jié)運行或間歇式運行的要求。1.2 型煤機械在工業(yè)型煤技術(shù)中的作用。目前我國工業(yè)型煤的生產(chǎn)工藝主要采用粉煤添加粘結(jié)劑低壓成型,以往的研究主要集中在成型工藝和粘結(jié)劑方面,對成型機械的研究開發(fā)甚少。事實上,成型機械是型煤生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備, 國內(nèi)大部分型煤廠采用有粘結(jié)劑的低壓成型, 其工藝過程主要包括原煤的粉碎、配料,粘結(jié)劑、固硫劑等助劑的添加,混捏與成型,型煤烘干等,工藝冗長。再加上用電和設(shè)備的折舊、添加劑及人員工資,導(dǎo)致型煤的生產(chǎn)成本偏高,最終型煤價格與塊煤相差無幾,從而使型煤用戶在經(jīng)濟上承受起來較為困難。所以本論文就是設(shè)計高壓的成型機械，這樣可以少用甚至不用粘結(jié)劑。2. 電動機的選擇與整體傳動的確定2.1 電動機的選擇：由給出的工況 n=10~12r/min v=0.4~0.6m/s可求得 = = =0.764~0.955 m 這里暫定 =0.77 mDnv?60)12~(6.04?D輥子周長 = =3.14 0.77=2417.8 mml?周向單列最多可布置 = /B=2417.8/45=541l考慮到每個成型槽周向間距，則暫定周向單列布置 =34,間距為 6 mm1n一個型煤的質(zhì)量 m= V??是煤的實體密度，1.3~1.4 t / 常取 =1.35 t /?3m?3m則 m=1.35 (45 45 28 2) =153.09?310?910??10?kg考慮要達到小時產(chǎn)量 10~15 噸的要求，則需產(chǎn)出的型煤塊數(shù) =總n=(6.532~9.798) 33109.5)~()~( ???m?410成型輥上的列數(shù) = =2.66~4.8列n )2~(36798.5.()2(641?總這里暫定成型輥列數(shù) ＝5 這里考慮到型煤的落煤率的問題和輥子列間距取 6 mm，列則輥子實際寬度輥子的最小寬度 ＝(0.045 5)+(6 6)＝261 mm1B?即輥子的直徑為 600 mm 寬度為 315 mm已知成型時的線強度 ，輥寬 =315 mmcmkNp/)30~5(?1B尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 4 -工作阻力 = ＝(472.5~945) ZF?p1BkN工作阻轉(zhuǎn) = =(472.5~945) 45 =(21262.5~42525)T???3103 mN?所需有效功率 ＝ZP5.9n kg)43.5~26.(5.9)1~()426( ??傳動裝置的總效率 4承聯(lián)齒帶 ?????查手冊得 =0.96 =0.97 =0.99 =0.99帶 齒 聯(lián) 承得總效率 =0.96 =0.769?649.0.97.0?所需電機功率 = =(28.95~69.48) ?ZrP?.)35~2( kW現(xiàn)在電動機多采用同步轉(zhuǎn)速 1500 和 1000 的，但考慮到減小傳動比和傳動min/rin/r結(jié)構(gòu)，決定采用同步速 1000 的 Y 系列電動機。Y250M-6 中心高 250 mm 6 極電機 同步速 1000 額定轉(zhuǎn)速 980 額定功率i/rmin/r37 效率 92.0%kW2.2 傳動比的計算和分配該傳動裝置中使用圓柱齒輪減速器，分配傳動比要考慮到以下原則：1）使各級傳動的承載能力大致等（齒面接觸強度大致相等）2）使減速器能獲得最小外形尺寸和重量3）使各級傳動中大齒輪的浸油深度大致相等，潤滑最為簡便所選電動機額定轉(zhuǎn)速 =980 工作機轉(zhuǎn)速 =10~15 ，則0nmi/rwnmin/r總的傳動比 = / =980/10=98總iw查手冊可知普通 V 帶傳動比 10 常用的是 2~4，由于帶傳動的傳動比不宜過大，一般?應(yīng)使 =0.42/Re，4.02?X5.12Y=0.4×6816.1+1.5×3763.23=8371.285 NARPr?6.1.5 軸承壽命因 ，故按 計算 查得載荷系數(shù) ，溫度系數(shù) 21r?1rP5.1?pf 1?tf= =6894 h3016???????rpthfCnL 310654.9.24???????6.2 Ⅱ軸軸承的校核初選滾動軸承為 30219 型圓錐滾子軸承，其尺寸為 95 170 32??BDdm?m基本額定載荷 Cr:215kNe=0.42 Y=1.46.2.1 計算軸承支反力合成支反力 =2106 N??211VHR2709?=13770 N?22VR3.45.36.2.2 軸承的派生軸向力2106/(2×1.4)=752 N?YS2113770/(2×1.4)=4918 NR26.2.3 軸承所受的軸向載荷因為是采用的直齒圓柱齒輪，所以齒輪本身不產(chǎn)生軸向力。軸承受到的軸向力均是有圓錐滾子軸承自身產(chǎn)生的。而且是大小相等，方向相反的一對力。尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 44 -=4918 N; =4918 N1A26.2.4 軸承的當(dāng)量動載荷=4918/2106=2.34> =0.421/Re0.40， =35.29?X?cot4.0Y=0.4×2106+35.29×4918=194398.62 N11APr?4918/13770=0.36 =0.44?2/Re，4.02 ?cot.2Y=0.4×4822+35.53×8177.5=292494.5 NAXPr??6.3.5 軸承壽命尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 46 -因 ，故按 計算 查得載荷系數(shù) ，溫度系數(shù) 21rP?1r 5.1?pf 1?tf3016???????rpthfCnL=310628975.4????=5626 h6.4 Ⅳ軸軸承的校核初選滾動軸承為 30234 型圓錐滾子軸承，其尺寸為170 310 52??BDdm?m基本額定載荷 Cr:558kNe=0.44 Y=1.4基本額定載荷 Cr: 558kN6.4.1 計算軸承支反力合成支反力 =26098.7 N??211VHR226.75809=56140.9 N 22 436.4.2 軸承的派生軸向力26098.7/(2×1.4)=9320.96 N?YS156140.9/(2×1.4)=20050.3 NR226.4.3 軸承所受的軸向載荷因為是采用的直齒圓柱齒輪，所以齒輪本身不產(chǎn)生軸向力。軸承受到的軸向力均是有圓錐滾子軸承自身產(chǎn)生的。而且是大小相等，方向相反的一對力。=20050 N; =20050 N1A26.4.4 軸承的當(dāng)量動載荷=20050/26098.7=0.77> =0.41/Re， 4.0?X?cot.1Y=0.4×26098.7+35.62×20050=724632 N1APr?20050/56140.9=0.36< =0.4?2/Re， 0Y=1×56140.9+0×3763.23=56140.9 N22AXPr??6.4.5 軸承壽命因 ，故按 計算 查得載荷系數(shù) ，溫度系數(shù)21r?1r 5.1?pf 1?tf31016???????rpthPfCnL= 31067245.8?=8549 h6.5 Ⅴ軸軸承的校核初選滾動軸承為 30238 型圓錐滾子軸承，其尺寸為190 340 55??BDdm?m基本額定載荷 Cr:658kNe=0.44 Y=1.4尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 48 -6.5.1 計算軸承支反力合成支反力 =35792 N??211VHR227.364=15693 N 22 15.0?6.5.2 軸承的派生軸向力18336/(2×1.4)=6549 N?YRS2115693/(2×1.4)=5605 N26.5.3 軸承所受的軸向載荷因為是采用的直齒圓柱齒輪，所以齒輪本身不產(chǎn)生軸向力。軸承受到的軸向力均是有圓錐滾子軸承自身產(chǎn)生的。而且是大小相等，方向相反的一對力。=6549 N; =6549 N1A26.5.4 軸承的當(dāng)量動載荷=6549/35792=0.18< =0.441/Re，?X0Y=18336 N11APr?6549/15693=0.42< =0.442/Re， 0=15693 N222YXr??6.5.5 軸承壽命因 ，故按 計算 查得載荷系數(shù) ，溫度系數(shù)21rrP?1r 5.1?pf 1?tf31016???????rpthPfCnL=310685.?=65692 h7. 減速器鍵的校核7.1 Ⅰ 軸鍵的校核Ⅰ軸的伸出軸 ,選用圓頭普通平鍵（C 型） ，b=18mm,h=11mm,L=110mm,I60dm?軸傳遞的扭矩 T=685066N· mm.當(dāng)鍵用 45 鋼制造時 ,主要失效形式為壓潰,通常只進行擠壓強度計算.,2ppTdkl???????< =110 N/mm 校核通過。74.3105.68??l ??F?27.2 Ⅱ軸健的校核Ⅱ軸的有鍵軸 =105,選用圓頭普通平鍵（A 型） ，b=28mm,h=16mm,L=80mm,Ⅱ軸傳d遞的扭矩 T=1716802N·mm.當(dāng)鍵用 45 鋼制造時,主要失效形式為壓潰,通常只進行擠壓強度的計算：,2ppTdkl???????< =110 N/mm 校核通過。32.74805.16??l ??F?2尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 50 -7.3 Ⅲ軸健的校核Ⅲ軸的有鍵軸 =150,選用圓頭普通平鍵（A 型） ，b=40mm,h=22mm,L=110mm,Ⅲ軸傳d遞的扭矩 T=4715349N·mm.當(dāng)鍵用 45 鋼制造時,主要失效形式為壓潰,通常只進行擠壓強度的計算：,2ppTdkl???????< =110 N/mm 校核通過。1035.10479??l ??F?27.4 Ⅳ軸健的校核Ⅳ軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，鍵 1 軸徑為 =180 mm，選用普通平鍵（A 型） ，db=45mm,h=25mm,L=160mm,Ⅳ軸傳遞的扭矩 T=12904733N·mm.< =110 N/mm 合格47.81605.8293???dklTp???F?2鍵 2 用于齒輪和軸的聯(lián)接，軸徑為 =180 mm，選用普通平鍵（A 型） ，db=45mm,h=25mm,L=160mm,Ⅳ軸傳遞的扭矩 T=12904733N·mm.< =110 N/mm 合格47.81605.18293???dklTp???F?27.5 Ⅴ軸健的校核Ⅴ軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，軸徑為 =198 mm，選用選用普通平鍵（A 型） ，db=45mm,h=25mm,L=250mm,Ⅴ軸傳遞的扭矩 T=26155270N·mm.采用雙鍵聯(lián)接。成 對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按 1.5 個鍵180?計算。< =110 N/mm 合格8250.1985.267.12???dklTp???F?28. 減速器箱體及附件設(shè)計計算8.1 箱體設(shè)計箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。由于本設(shè)計中沖擊載荷不大，箱體采用灰鑄鐵鑄造箱體。為了便于軸系零件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱座用普通螺栓聯(lián)接成一整體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，座旁的凸臺應(yīng)有足夠的承托面，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為了保證箱體有足夠的剛度，在軸承座附近加支承肋。為了保證減速器安置在基座的穩(wěn)定性，并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積。下箱蓋壁厚 mm20??上箱蓋壁厚 mm18下箱座剖分面凸緣厚度 mm3b上箱座剖分面凸緣厚度 =27 mm1地腳螺栓底腳厚度 p=50 mm箱座上的肋厚 m=17 mm尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 52 -箱蓋上肋厚 =15 mm1m地腳螺栓 6- 58 mm?軸承旁聯(lián)接螺栓 26 mm上下箱聯(lián)接螺栓 30 mm?圓錐定位銷 16 mm減速器中心高 500 mm為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池油池注油、排油、檢查油面高度、檢修折裝時的上下箱的精確定位、吊運等輔助零部件的合理選擇和設(shè)計。結(jié) 論經(jīng)過這三個月的實習(xí)和三個月的精心設(shè)計，我們的畢業(yè)設(shè)計工作即將結(jié)束。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)過程綜合能力的考核。對每個學(xué)生來說，畢業(yè)設(shè)計都非常重要，它既總結(jié)了我們大學(xué)所學(xué)的理論知識，又給我們提供了應(yīng)用所學(xué)知識的和鍛煉動手能力的機會，是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的檢驗與完善。我的設(shè)計題目是對輥成型機。本文詳細介紹了其總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及完整的各結(jié)構(gòu)件的設(shè)計，并做了幾個零件的設(shè)計，對各結(jié)構(gòu)件進行了受力分析和強度校核。本次所設(shè)計對輥成型機，在借鑒了前人已有的優(yōu)秀成果的同時也滲入了自己的理解和思考。由于我的個人理解能力和時間有限，所設(shè)計的對輥成型機并不一定能很好的適應(yīng)復(fù)雜的工作條件，可能還存在很多不足，離實際生產(chǎn)也存在一定差距。通過本次畢業(yè)實習(xí)與設(shè)計，我學(xué)會了如何查閱資料，如何應(yīng)用已學(xué)的知識，體會到了所學(xué)知識的重要性，逐漸形成了一套自己的提出問題、分析問題以及解決問題的思路。這些都會使自己的將來的學(xué)習(xí)和工作受益匪淺。由于所學(xué)知識有限，實踐經(jīng)驗缺乏，因此，我的畢業(yè)設(shè)計中難免存在缺陷與不足，懇請各位老師及參閱者批評指正，我將在今后的學(xué)習(xí)與工作中進行彌補。參考文獻[1] 成大先.機械設(shè)計手冊 第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[2] 周鳳香.機械設(shè)計手冊 第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993[3] 劉龍保，吳宏志 高壓對輥工業(yè)型煤成型機的設(shè)計研究，1999， （3）3~5[4] 劉龍保，黃嘉興，GXM600/45 型對輥式工業(yè)型煤成型機的研制 1998， （3）39~40[5] 王洪欣，李木，劉秉忠.機械設(shè)計工程學(xué)Ⅰ.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001[6] 唐大放，馮曉寧，楊現(xiàn)卿.機械設(shè)計工程學(xué)Ⅱ.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001[7] 銀金光，王洪.機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：中國林業(yè)出版社與北京希望電子出版社[8] 甘永立.幾何量公差與檢測 第七版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005[9] 許福玲，陳堯明.液壓與氣壓傳動 第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2005[10] 鞏云鵬.孫德志.喻子建編.機械設(shè)計課程設(shè)計.冶金工業(yè)出版社，1999尹應(yīng)祿：對輥形煤成型機設(shè)計- 54 -[11] 楊培元，朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995[12] 林娟，工業(yè)型煤機結(jié)構(gòu)設(shè)計 煤礦機械 2001， （6）7~8[13] 許德平，王永剛，公旭中，工業(yè)型煤應(yīng)用中的問題 2002 （5）30~34[14] M. 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