畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書750 型對輥式壓密機設(shè)計院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機 械 系專 業(yè) 名 稱 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名指 導(dǎo) 教 師年 5 月 15 日750 型對輥式壓密機設(shè)計摘 要型煤加工對于有效地利用粉煤資源和保護環(huán)境是十分重要的，在我國的能源構(gòu)成中，煤炭占有十分重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，在我國能源生產(chǎn)和消費中，煤炭約占總量的 75%左右。但是,隨著采煤機械化程度的不斷的提高，粉煤在原煤中所占的比例也越來越大。粉煤比例的增加不僅降低了散煤的燃燒效率，而且嚴重地污染了環(huán)境。發(fā)展型煤是提高粉煤利用率和減少環(huán)境污染的重要途徑，研究表明，工業(yè)鍋爐,窯爐使用型煤后可比燒散煤節(jié)煤 10%~27%，煙塵排放量可減少 50%~60%，添加固硫劑后，二氧化硫的排放量可減少 35%~50%。因此，發(fā)展型煤對我國具有十分重要的現(xiàn)實意義。本設(shè)計為一種用于煤炭成型加工的對輥式壓密機，包括有機架，固定輥軸和可動輥軸設(shè)置在機架中部，固定輥軸一段設(shè)有斜塊裝置，通過斜塊裝置可動輥軸能移動一定距離，從而實現(xiàn)了成球形狀的大小，固定輥軸的一端是同步外掛齒輪，另一端用聯(lián)軸器與標準減速器相連。關(guān)鍵詞：型煤，型煤加工，煤粉，對輥式壓密機Twin roller compaction machine design of 750 typeAuthor:Wang Yanyan Tutor:Kang HongweiAbstractCoal processing for the effective use of coal resource and environmental protection is very important, Coal occupy a very important position in our energy mix. According to statistics, China’s energy production and consumption, coal accounts for about 75% of total. However, as the mining mechanization of a continuous increase in coal pulverized coal as a proportion is also growing. Coal proportion of the increase not only reduced the casual coal combustion efficiency, but also seriously polluted the environment. Development of coal briquette is to improve utilization and reduce environmental pollution in important ways, the study shows that industrial boilers, Kiln use briquette after comparable saving coal burning powder %10~27%, soot emissions can be reduced 50%~60%. After the addition of sorbent, and sulfur dioxide emissions can be reduced 35%~50%. Therefore ,the development of China’s coal of great practical significance.Designed as a coal forming roller compaction machine including a rack, fixed rollers and movable roller set the middle of the rack, fixed rollers for some ramps are block devices by oblique block devicemovable rollers can move a certain distance, in order to achieve the size of the shape into a ball at one end of the fixed roller synchronization plug-in gear and the other end connected to the reducer coupling and standard.Keywords: Briquette, Coal processing, Coal, Roller compaction machine目 錄1 緒論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 型煤發(fā)展方向 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1.1 發(fā)展型煤產(chǎn)業(yè)的重要性 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1.2 型煤產(chǎn)業(yè)及技術(shù)的現(xiàn)狀 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2 國內(nèi)外型煤發(fā)展概況 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.1 國外型煤概況 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.2 國內(nèi)型煤概況 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.3 對輥成型機的發(fā)展概況 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.3.1 對輥成型機的發(fā)展概況 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????41.3.2 對輥壓密機的成型原理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????52 傳動方案的確定和電動機的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.1 電動機的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.1.1 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式 ?????????????????????????????????????????????????????????????72.1.2 選擇電動機的容量 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.2 傳動方案的確定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.3 減速器的選擇及傳動比分配 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????83 V 帶設(shè)計計算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.1 設(shè)計功率 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.2 選擇帶型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.3 傳動比 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.4 小帶輪的基準直徑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.5 大帶輪的基準直徑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.6 驗算帶速 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.7 初定中心距 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.8 確定基準長度 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.9 實際中心距 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.10 小帶輪包角 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.11 確定 V 帶根數(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.12 確定單根 V 帶的預(yù)緊力 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.13 作用在軸上的力 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.14 帶輪的機構(gòu)和尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????114 基本參數(shù)計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????124.1 各軸的轉(zhuǎn)速及功率 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????124.2 各軸的轉(zhuǎn)矩 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????125 軸的設(shè)計計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????135.1 軸材料的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????135.2 計算Ⅰ軸的最小直徑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????135.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????145.3.1 確定各段軸的直徑和長度 ??????????????????????????????????????????????????????????????????145.3.2 初步選擇滾動軸承 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????145.3.3 輥子處軸的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????145.3.4 軸承處軸的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????145.3.5 齒輪處軸的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????155.3.6 確定軸上圓角和倒角尺寸 ??????????????????????????????????????????????????????????????????155.3.7 求軸上的載荷 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????155.3.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ??????????????????????????????????????????????????????????166 齒輪的設(shè)計與計算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????176.1 選定齒輪的類型及材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????176.2 按齒根彎曲強度設(shè)計齒輪 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????177 鍵的選用及校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????198 成型輥的設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????218.1 成型輥的材料選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????218.2 成型輥結(jié)構(gòu)設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????218.3 煤球布置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????218.4 產(chǎn)量計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22結(jié)論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23致謝 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24參考文獻 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 0 頁1 緒論1.1 型煤發(fā)展方向1.1.1 發(fā)展型煤產(chǎn)業(yè)的重要性我國的礦物能源資源中，以煤最為豐富，全國第二次每天預(yù)測資料數(shù)據(jù)顯示，埋深在 1000m 以內(nèi)的煤炭總資源量為 26000 億噸。中國是時間上少數(shù)幾個一次能源以煤炭為主的國家之一。我國每年僅以燃燒方式消耗的煤炭就達 11 億噸，占煤炭年總產(chǎn)量的 80%左右。在一次能源消費構(gòu)成中，煤約占 75%，而其中全國的工業(yè)鍋爐（約 42 萬臺） 、工業(yè)窯爐（16 萬座）年耗煤量就達 4 億噸，占直接燃燒方式耗煤量的 1/3 還多。以上數(shù)據(jù)表面，煤炭是中國一次能源的支柱。據(jù)有關(guān)資料介紹，我國一次能源的資源結(jié)構(gòu)中，煤炭與石油、天然氣、水電及核電等相比，在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢，將探明的一次能源保有儲量折算為煤計，煤炭占 90%以上。據(jù)一雜志介紹，全球陸地能源中，目前探明的石油和天然氣儲量在 2020 年前將基本開采殆盡，個別地區(qū)也至多延續(xù)到 2060 年，探明的鈾儲量也將在 2030 年前開采完畢。所以很多專家認為，在未來的相當(dāng)長時間內(nèi)中國以煤為主的一次能源就夠不會有較大的改變。煤炭是我國一次能源的主要支柱，但煤炭資源又是有限的且不可再生的礦物資源，因此煤炭工業(yè)必須走可持續(xù)發(fā)展道路。煤炭工業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路是指在確保為國民經(jīng)濟個行業(yè)提供品質(zhì)潔凈、數(shù)量充足的煤炭、煤制品的同時，要提高煤炭資源的利用率，保護我們賴以生存的地球大氣環(huán)境免受污染。型煤技術(shù)在近期內(nèi)是煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重要組成部分。1.1.2 型煤產(chǎn)業(yè)及技術(shù)的現(xiàn)狀過去人們對煤的認識很膚淺，沒有從防止污染、發(fā)展工業(yè)、提高經(jīng)濟效益的高度上去認識它的重要性。我國工業(yè)型煤的生產(chǎn)時從 50 年代開始的，當(dāng)時只能生產(chǎn)粘土煤球、紙漿煤球。60 年代后，由于化肥廠生產(chǎn)的需要，氣化煤得到開發(fā)，把無煙煤粉成型用于中、小化肥廠造氣，替代無煙塊煤。 “八五” 期間，國黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 1 頁家吧型煤列為重點科研攻關(guān)項目，進行了大量的試驗研究，型煤產(chǎn)業(yè)開始發(fā)展起來。從這時起，山西才開始起步研究，開發(fā)、生產(chǎn)型煤。近兩年內(nèi)，從省會太原市到各地區(qū)都紛紛行動起來，研究型煤技術(shù)、設(shè)備、工藝、粘結(jié)劑等，并建立了一些生產(chǎn)線。據(jù)不完全統(tǒng)計，全省有 100 余家型煤廠家，研制出的粘結(jié)劑也有 150 多種，型煤產(chǎn)品銷售都山西、山東、天津等地，用于化肥廠早起和工業(yè)鍋爐、爐窯及民用燃燒。但由于粘結(jié)技術(shù)還不過關(guān)、機械設(shè)備還不配套、生產(chǎn)規(guī)模小等原因，致使型煤產(chǎn)業(yè)沒有大規(guī)模地發(fā)展起來。我國型煤技術(shù)從民用型煤技術(shù)開始逐步發(fā)展，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化，技術(shù)達到國家水平，工業(yè)燃燒煤日臻完善，工業(yè)原料（氣化型煤）已有很大進展。 “九五”型煤技術(shù)攻關(guān)項目共 12 個子課題，從基礎(chǔ)理論、成型工藝參數(shù)、粘結(jié)劑和添加劑的優(yōu)化選擇、合理的工藝設(shè)計、成套設(shè)備的選型改進與研制等一系列成套型煤技術(shù)進行系統(tǒng)研究。這一項目完成后將會大大提高我國工業(yè)型煤技術(shù)水平，逐步實現(xiàn)工業(yè)型煤的產(chǎn)業(yè)化、商品化。1.2 國內(nèi)外型煤發(fā)展概況能源與環(huán)境是當(dāng)今世界的熱門課題，它不僅影響本國人的生產(chǎn)與發(fā)展，也將對人類賴以生存和發(fā)展的的地球產(chǎn)生影響。因此，中國在 21 世紀的能源發(fā)展既要保持需求、資源、財力等之間的平衡，也將保持能源生產(chǎn)、消費和生態(tài)之間的平衡。我國一次能源以煤為主的格局在相當(dāng)長的的時期內(nèi)難以改變，未來能源環(huán)境問題突出。展望能源科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能達到的水平，在相當(dāng)長的時期內(nèi)新能源和再生能源、水電和核電的發(fā)展與推廣尚不足以影響煤炭的主導(dǎo)地位。這種以煤為主的一次能源結(jié)構(gòu)的主要制約因素是大氣污染物排放量超過可節(jié)接受水平。出路在于發(fā)展以煤炭高效、潔凈利用為宗旨的潔凈煤技術(shù)。型煤是以煤炭高效潔凈利用為宗旨的潔凈煤技術(shù)之一。國內(nèi)外在型煤技術(shù)的研究、開發(fā)及應(yīng)用方面取得了一定的進展。1.2.1 國外型煤概況許多國家如德、日、前蘇聯(lián)、美、英、法、韓國等，都設(shè)有型煤研究機構(gòu)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 2 頁和生產(chǎn)廠。在褐煤成型、型煤生產(chǎn)、鍋爐和機車型煤應(yīng)用等方面，取得了許多成果。早在 1877 年，德國就再萊葸礦區(qū)建成第一個褐煤磚廠。1979 年東德生產(chǎn)褐煤磚 4880 萬噸，西德 617 萬噸，在黑水泵褐煤基地建立了 1100 萬噸/年的型煤廠。德國除褐煤粘結(jié)劑高壓成型外，還采用三種熱壓成型工藝生產(chǎn)型焦，建有年產(chǎn) 150 萬噸以上的熱壓型焦廠。魁珀恩公司（KOPPERN）制造的對輥成型機，其生產(chǎn)能力達 150 t/h，是世界上單機生產(chǎn)能力最高的。日本 30 年代從德國引進型煤技術(shù)，簡稱年產(chǎn) 31.5 萬噸的型煤廠，供鐵路機車使用。1971 年機車型煤用量占用煤總量的 79%，型煤廠有 36 座。1975 年鐵路實現(xiàn)電氣化后，型煤技術(shù)轉(zhuǎn)向冶金、化工和民用等方面，成立了型煤研究室，保留了 21 個型煤廠，總能力為 140 萬噸/年。日本研制成功的點火蜂窩煤和煤球，只要一根火柴就能點燃，使用十分方便。英國自“倫敦?zé)熿F事件 ”后，研究開發(fā)了多種型煤工藝，制取無煙燃料供家庭炊事或取暖，成功解決了煙煤污染。英國還有型焦生產(chǎn)廠，年產(chǎn)能力達 100萬噸，采用 3 種熱壓成型工藝生產(chǎn)型焦。美國采用 FMC 型焦工藝，用非煉焦煤制取冶金用焦，在懷俄明州建有研究基地和生產(chǎn)廠，研究了世界 150 個煤種，其中 50 個煤種已在中試廠生產(chǎn)出型煤產(chǎn)品。美國還生產(chǎn)烤燒型煤，以木炭和煤為主要原料壓制成型，供旅游野炊使用。美國的燒烤用型煤每年銷量為 74 萬~80 萬噸，少量從澳大利亞進口。法國 1861 年就建有型煤廠，1976 年生產(chǎn)能力達 400 萬噸。目前有 6 個型煤廠，粘結(jié)劑采用煙煤瀝青或石油瀝青，型煤經(jīng)熱處理后為無煙燃料。韓國 240 家蜂窩煤廠，日產(chǎn)量達 5 萬余噸，供取暖和炊事，1985 年銷售量為 2300 萬噸，預(yù)測到 2000 年發(fā)展到 3300 萬噸，而市場需求量約 4400 萬噸，仍有缺口。國外型煤早已有成熟的技術(shù)，聯(lián)合國能源組織把型煤視為節(jié)能減污的有效途徑予以推廣。70 年代石油危機后，型煤科研工作進一步得到重視，1969~1980 年型煤發(fā)明專利每年為 13 項，1980~1983 年增加到每年 70 多項。1989 年亞太經(jīng)互會在菲律賓召開了主題為“型煤開發(fā)與環(huán)境效益” 的煤炭利用專家會議。1992 年聯(lián)合國召開了大氣污染、促進經(jīng)濟發(fā)展的終于途徑。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 3 頁1963 年世界型煤產(chǎn)量達到頂峰。隨著石油、天然氣、核電、水電、新能源及再生能源的產(chǎn)量不斷增加，工業(yè)發(fā)達國家減少了煤炭能源的用量，只占全部能源的 20%~25%，重點轉(zhuǎn)向粉煤流化床的研究，減少了型煤的用量。1.2.2 國內(nèi)型煤概況國外的型煤生產(chǎn)多采用無粘結(jié)劑高壓成型工藝或熱壓成型工藝，原因是所用原料多為變質(zhì)程度較輕的褐煤。我國的煤炭變質(zhì)程度較深，宜采用粘結(jié)劑低壓成型，既可簡化成型工藝，也可降低生產(chǎn)成本。60 年代，為解決小化肥焦炭和無煙塊煤供應(yīng)不足的問題，國內(nèi)外開發(fā)了多種型煤工藝，生產(chǎn)的型煤提供了全國化工業(yè)的 60%的原料。目前，廣泛才用石灰碳化煤球造氣的化肥廠，全國約建有 800 套粉煤成型裝置。紙漿廢液粘土煤球和棒狀型煤，已在氮肥廠及其他行業(yè)的煤氣發(fā)生爐、工業(yè)窯爐推廣應(yīng)用。70 年代北京煤化所開發(fā)的腐植酸煤氣已用于 10 余家小化肥廠；研究開發(fā)的優(yōu)質(zhì)化肥造氣用型煤，在韶山氮肥廠進行了造氣工業(yè)性試驗，所用粘結(jié)劑來源廣、價廉、對煤種適應(yīng)性強，且基本不增加石灰粉，型煤質(zhì)量好。該種型煤用于生產(chǎn)燃氣的混合煤氣發(fā)生爐也很理想，湖南漣邵和寧夏大武口正籌建年產(chǎn)5 萬噸的生產(chǎn)線。北京煤化所研制鈣系復(fù)合粘結(jié)劑煤泥防水煤氣，已成功地用于水煤氣的兩段爐氣化，為我國每年生產(chǎn)的幾千萬噸煤泥的有效利用開辟了心得途徑。工業(yè)型煤的開發(fā)與應(yīng)用遠不及民用型煤。目前，工業(yè)型煤的應(yīng)用僅限于小氮肥廠的碳化煤球和小高爐型焦，生產(chǎn)規(guī)模亦不大；工業(yè)鍋爐、機車、窯爐用型煤在示范或商業(yè)性示范階段，雖然在礦區(qū)和城市建了許多型煤廠，但生產(chǎn)成本高，難以維持正常生產(chǎn)。工業(yè)型煤年產(chǎn)量約 2200 萬噸，其技術(shù)還有一些不足，特別是粘結(jié)劑的開發(fā)還很薄弱。1.3 對輥成型機的發(fā)展概況1.3.1 對輥成型機的發(fā)展概況對輥式輥壓成型機于 19 世紀下半葉在歐洲誕生。第一天能夠成功運轉(zhuǎn)的輥黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 4 頁壓成型機在 1870 年末期由比利時的 Losisau 制造并被安裝在美國的里奇蒙得港的一家成型廠。然而，大多數(shù)早期的其他開發(fā)工作已在歐洲展開，并且在 19 世紀末在比利時、法國和德國已達到非常高的應(yīng)用水平。表 1 表面了在德國產(chǎn)煤區(qū)硬煤成型機的發(fā)展情況，從 1900 年~1910 年的 10 年間其輥壓成型機熟練成倍增長，到 1910 年達到 243 臺，年產(chǎn)型煤 400 萬噸。德國哈汀根/魯爾的 KOPPEN 公司是從 1898 年開始制造出了它的第一臺用于硬煤成型的輥壓成型機。該機有一套旋轉(zhuǎn)布料裝置以穩(wěn)定兩個成型輥的入料，兩個成型輥由安裝在軸中心的寬大而堅固正齒輪維持同步，兩個分離輥具有形同的尺寸（直徑 650mm，寬度 280mm） 。這樣一臺機器其壓輥轉(zhuǎn)速為 6.5rpm，每小時可生產(chǎn) 6 噸相對小一些的（15~50）g 用于家庭取暖的硬煤型煤。在 20 世紀 20 年代早期，德國硬煤成型開始滑坡，二戰(zhàn)結(jié)束后煤炭成型又產(chǎn)生短期復(fù)蘇，大型的成型機產(chǎn)量的 2 倍以上。此后不久，石油和天然氣在許多熱用途方面顯然取代了煤炭，尤其是家庭取暖，因而在生產(chǎn)的煤炭成型廠的數(shù)量急劇萎縮。今天，在工業(yè)化國家里，大多數(shù)常規(guī)的煤炭成型廠業(yè)已停業(yè)并被拆除，其結(jié)果是，許多提供煤炭輥壓成型的公司破產(chǎn)后或開始生產(chǎn)其他用途的成型設(shè)備，但是，KOPPERN 公司作為一個杰出的供應(yīng)商，至今仍在積極從事設(shè)計和制造輥壓成型機以及型煤設(shè)備。1.3.2 對輥壓密機的成型原理被壓物料經(jīng)給料口落入兩輥子之間，進行擠壓粘合，成品物料自然落下。遇有過硬或不可壓時，輥子可憑液壓缸或彈簧的作用自動退讓，使輥子間隙增大，過硬或不可破碎物落下，從而保護機器不受損壞。相向轉(zhuǎn)動的兩輥子有一定的間隙，改變間隙，即可控制產(chǎn)品最大排料粒度。對輥破碎機是利用一對相向轉(zhuǎn)動的圓輥，四輥破碎機則是利用兩對相向轉(zhuǎn)動的圓輥進行破碎作業(yè)。 特點：雙輥破碎機采用三角帶或萬向節(jié)聯(lián)軸器進行傳動和調(diào)節(jié)兩輥之間的間隙。對輥壓密機由機架、一對輥子、三角皮帶傳動裝置和彈簧保險裝置等主要部件組成。兩臺電機通過皮帶輪傳動，帶動兩輥子相向轉(zhuǎn)動。一個輥子的軸支承在與機架固定在一起的固定軸承上，另一個輥子的軸支承在活動軸承上?；顒虞S承可以沿機架導(dǎo)軌水平移動，使兩輥子間的排料口寬度在必要時可以增大，黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 5 頁將非破碎物排出機外。輥子安裝在焊接的機架上，由安裝在軸上的輥芯以及套在輥芯上的輥套組成，兩者通過錐形環(huán)，用螺栓拉緊，以使輥套緊套在輥芯上。當(dāng)輥套的工作表面磨損時，可以拆換。前輥的安裝在滾柱軸承中，軸承座固定安裝在機架上，后輥的軸承則安裝在機架的導(dǎo)軌中，可以在導(dǎo)軌上前后移動，后輥的軸承用斜鐵頂住，當(dāng)轉(zhuǎn)輥之間落入難壓制成型時，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺栓，后輥后移一定距離，讓硬物落下。對輥壓密機前輥通過減速齒輪和傳動軸以及帶輪用電動機帶動，后輥則通過裝在輥子軸上的一對齒輪由前輥帶動作相向轉(zhuǎn)動。為了使后輥后移時兩齒輪仍能嚙合，齒輪采用非標準長齒。對輥式壓密機工作原理簡圖黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 6 頁2 傳動方案的確定和電動機的選擇2.1 電動機的選擇2.1.1 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作條件和要求，選用一般用途的 Y 系列異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2.1.2 選擇電動機的容量輥子轉(zhuǎn)速 n=12r/min輥面切相線壓力 f=5.5KN/cm輥子寬度 b=320mm工作機的阻力 Fz=f×B=5.5×32=176KN 工作機功率 Pw=FzV/1000輥子速度 v=r×ω (2.1)v=r× =375× =471mm/s602n?60124.3?Pw= (2.2)1FzVPw = =82.9 KW7?傳動裝置但是總效率 η 總 =η 帶 η 減速器 η 聯(lián)軸器 η 齒 η2 軸承 ，查機械設(shè)計手冊可知：η 帶 =0.96，η 減速器 =0.95，η 聯(lián)軸器= 0.99，η 齒 =0.97,η 軸承 =0.98η 總 =η 帶 η 減速器 η 聯(lián)軸器 η 齒 η2 軸承 =0.96×0.95×0.99×0.97×0.982=0.84所需電動機的功率 Pr=Pw/η 總 = =98.7KW84.09選擇電動機的功率應(yīng)大不小于 Pr，考慮到電機轉(zhuǎn)速對傳動比的影響，在此選擇 Y315L1-6A 電動機，其同步轉(zhuǎn)速 1000 r/min，滿載轉(zhuǎn)速 980r/min，中心高315mm，6 極電機，額定功率 110KW。?黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 7 頁2.2 傳動方案的確定壓密機的工作環(huán)境不好，工作狀況不穩(wěn)定，維修也不是很方便。所以在設(shè)計過程中應(yīng)使整機在保證工藝性能指標的前提下盡量提高使用壽命，簡化結(jié)構(gòu)，減少故障點，最大限度的降低維修量。其傳動簡圖如圖2所示。整機結(jié)構(gòu)大致分為:電動機、帶傳動、減速器、聯(lián)軸器、工作輥、同步齒輪等。圖 2-1 傳動系統(tǒng)簡圖2.3 減速器的選擇及傳動比分配總傳動比 i=nm/n=980/12=81.67, 因為所選的減速器是標準減速器，并且?guī)л啿灰顺惺芎艽蟮膫鲃颖?，所以減速器選擇時應(yīng)該選擇 i 減 ≤81.67 的,查, 初步選擇 ZSY 系列的減速器,傳動比 i 減 =80,根據(jù) n=1000r/min 和傳動比 i=80 及功率 p≥ 82.9kw,可以選擇 ZSY450-80 的減速器,由此可知,帶輪的減速比為 i 帶 =i/i 減 =1.02。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 8 頁3 V 帶設(shè)計計算3.1 設(shè)計功率Pd=Ka×P=1.4×110=154Kw，其中 P 是總功率，Ka 是工況系數(shù)，查表 9.2-13選擇 Ka=1.43.2 選擇帶型根據(jù) Pd=154Kw 和 n1=980r/min，考慮到經(jīng)濟性，查設(shè)計手冊 9.2-1 和 9.2-2選取 E 型普通 V 帶，其基準直徑范圍 Dd1=450~5003.3 傳動比i 帶 =n1/n2=dp1/dp2若計入滑動率，則I 帶 =n1/n2=dp2/{（1-ε ）d p1}n2 是大帶輪轉(zhuǎn)速，d p1 是小帶輪的節(jié)圓直徑，d p2 是大帶輪的節(jié)圓直徑，ε 是彈性滑動率，ε 通常取 0.01-0.02，通常帶輪的節(jié)圓直徑可視為基準直徑。3.4 小帶輪的基準直徑Dd1 按表 9.2-36 和 9.2-38 選定，為提高 V 帶的壽命，宜選取較大的直徑，E 系列 V 帶最小基準直徑為 500mm，這里選取 Dd1=500mm。3.5 大帶輪的基準直徑Dd2=i 帶 *Dd1×（1-ε）=1.02×500× （1-0.02）=499.8mm查手冊，取標準值 Dd2=560mm黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 9 頁3.6 驗算帶速V= (3.1)106?nDd?V= =25.64m/s98054.3普通V帶最大帶速為25~30m/s,為充分發(fā)揮v帶的能力，一般應(yīng)使v≈20m/s，故帶速滿足要求。3.7 初定中心距0.7（Dd1+Dd2）≤a 0≤2（Dd1+Dd2）既742mm≤a0≤2120mm，初步定為a 0=1200mm3.8 確定基準長度Ld0=2a0+ （D d1+Dd2）+（D d2-Dd1） 2/4a0 (3.2)2?Ld0=2×1200+ ×(500+560)+ 2 =4064.95mm，查手冊選取基準14.3??1456??長度L d0=4500mm3.9 實際中心距a=a0+ (3.3)2Ld?a =1200+ =1417.53mm95.406安裝時所需最小軸向間隙a min=a-0.015Ld=1417.53-0.015×4500=1350.03mm安裝時所需最大軸向間隙a max=a+0.03Ld=1417.53+0.03×4500=1552.53mm3.10 小帶輪包角1=180。 -（Dd1-Dd2）× (3.4)?a3.571=180。 -（560-500）× =177.57。 90。.14黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 10 頁3.11 確定 V 帶根數(shù)根據(jù)D d1=500mm和n 1=980r/min，查手冊可這單根V帶的功率P1和額定功勞增量Δp1P1=28.52kw， Δp1=0.65kwV帶根數(shù)Z= (3.5)??KlPd???1K 包角修正系數(shù)，查表取K =0.99，Kl帶長修正系數(shù)，去K l=0.9，帶入上式?Z= = =5.5??ld?1??9.065.02.8143??去Z=6根3.12 確定單根 V 帶的預(yù)緊力F0min=500× +mv2 (3.6)??ZKPca???5.2m-V帶單位長度質(zhì)量，查手冊可知m=0.87㎏m -1F0min=500× +0.87×25.642=1280.84N64.259.0133.13 作用在軸上的力Fr=2F0×Zsin (3.7)21?Fr =1×1280.84×6×sin 15366.6N57.3.14 帶輪的機構(gòu)和尺寸由Y315L1-6電動機可知，其軸伸直徑d=80mm ，長度 L=170mm，所以小帶輪的軸孔直徑d0應(yīng)取80mm。根據(jù)表9.2-39V帶的輪緣尺寸，基準寬度bd=32mm，基準線上槽深h amin=9.6mm，基準線下槽深 hfmin=23.4mm，槽間距emin=44.5±0.7，這里取e min=43.8mm，槽邊距f min=28mm，最小輪緣厚度δmin=15mm，帶輪寬度 B=（z-1 ）×e+2f=275mm，小帶輪外徑黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 11 頁da1=dd1+2ha=519.2mm，大帶輪外 da2=dd2+2ha=579.2mm。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 12 頁4 基本參數(shù)計算4.1 各軸的轉(zhuǎn)速及功率在此次設(shè)計中，只需計算工作機的輸入與輸出軸，設(shè)輸入軸為Ⅰ軸，輸出軸為Ⅱ軸，根據(jù)已知條件可知，兩周的轉(zhuǎn)速相同，n Ⅰ =nⅡ =12r/min，Ⅰ軸功率P Ⅰ =P0×η帶 ×η減 ×η聯(lián)軸器 =110×0.96×0.95×0.99=99.3kwⅡ軸功率P Ⅱ = PⅠ ×η齒 ×η軸承 2=99.3×0.95×0.982=90.6kw4.2 各軸的轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸T1=9550× (4.1)1nT1=9550× =79026.25NM23.9Ⅱ軸T2=9550× (4.2)PT2=9550× =72102.5NM16.0黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 13 頁5 軸的設(shè)計計算5.1 軸材料的選擇因為傳遞的功率和轉(zhuǎn)矩很大，故應(yīng)該選擇強度高的材料，在此我選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理。5.2 計算Ⅰ軸的最小直徑dmin≥A0 (5.1)nP1/3由機械設(shè)計表15-3可知， A0=103-126，取A0=115可得最小軸頸dmin≥115 =233.48mm32/4.0對于軸頸d≥100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大3%故dmin≥240.5mm，故選軸徑d=260mm 。圖 3-1 Ⅰ軸結(jié)構(gòu)圖輸出軸的最小直徑顯然是安裝在聯(lián)軸器處的直徑d Ⅰ-Ⅱ （圖3） 。為了使所選軸頸d Ⅰ- Ⅱ 與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩T ca=KAT1，查機械設(shè)計手冊可知，壓塊機的工況系數(shù)KA=2.5，則：Tca=KAT1 (5.2)Tca =1.4×79.02=110.68KNM按照計算轉(zhuǎn)矩T ca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標準JB/T 8854.2-2001，選用GⅡCLZ15型鼓型齒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 160KNM， 。半聯(lián)軸器的的孔黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 14 頁徑d Ⅰ =260mm，故取d Ⅰ-Ⅱ =260mm適合該聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度L=380mm，半聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長度L 1=300mm。5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.3.1 確定各段軸的直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸端右端需加鎖緊螺母，且這段直徑略小于軸承內(nèi)徑，故故取Ⅱ-Ⅲ段的直徑d Ⅱ-Ⅲ =276mm，5.3.2 初步選擇滾動軸承因軸承只承受徑向力，并且徑向力很大，故選擇調(diào)心滾子軸承，由機械設(shè)計手冊可以選取軸承代號23056CA，其尺寸是d×D×B=280mm×420mm×106mm。故d Ⅲ-Ⅳ =280mm。因為滾動軸承承受一定的軸向力，因此需要對軸承的外圈和內(nèi)圈進行軸向定位，故Ⅳ-Ⅴ段需制出定位軸肩，去d Ⅳ- Ⅴ =300mm。5.3.3 輥子處軸的設(shè)計取安裝輥子的軸頸是310mm即d Ⅴ-Ⅵ =310mm，根據(jù)設(shè)計要求知輥子寬度是320mm，但是為了壓緊輥子，使輥子有效工作，取l Ⅲ- Ⅳ =315mm，輥子右端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d，故取h=30mm ，則軸肩處的直徑 dⅥ-Ⅶ =360mm，軸環(huán)寬度b≥1.4h=42mm， ，取 lⅥ-Ⅶ =50mm。5.3.4 軸承處軸的設(shè)計軸承端蓋的總厚度為25mm，軸承兩端都用軸承端蓋，一端端蓋是為了防止軸承軸向移動，另一端軸承端蓋是為了防止落料進入軸承中。根據(jù)端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的左外端面與半聯(lián)軸器的距離為l=70mm，右端面要用一個套筒定位，套筒長度去 l=50mm，軸承端蓋左端的軸有螺紋，故軸承處軸的長度取l Ⅲ-Ⅳ =129mm，在Ⅷ -Ⅸ段中取軸承外端蓋到齒輪的距離是75mm，因為對于輥子來說兩端的軸承最好對稱分布這樣受力均勻，所黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 15 頁以l Ⅷ-Ⅸ =186mm。輥筒右端的軸承同樣內(nèi)外圈都需要軸向定位，Ⅶ-Ⅷ處軸上能對軸承內(nèi)圈定位，取d Ⅶ-Ⅷ =300mm，取l Ⅶ-Ⅷ =25mm。5.3.5 齒輪處軸的設(shè)計齒輪的厚度為b=240mm ，左端用軸套定位，所以取Ⅸ-Ⅹ段直徑d=260mm，由于其右端還要用鎖緊螺母進行鎖緊，所以要取小于240mm的長度，這里取做LⅥ- Ⅶ =232mm。其右端需用鎖緊螺母鎖緊，其直徑略小于260，取M254mm,墊片的厚度是3mm，螺母的厚度是36mm，但是還是要露出一部分軸的，所以取Ⅹ-Ⅺ段長度L Ⅹ-Ⅺ =102mm。5.3.6 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2 ，取軸端倒角為4*45。5.3.7 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。圖 5-1 軸的計算簡圖Fr和 Fnv1、F nv2都是豎直面內(nèi)的力，根據(jù)設(shè)計要求可知，豎直面內(nèi)受到最主要的力就是重力，在這里可以忽略不計，水平面內(nèi)的力很大，F(xiàn)t=5.5×32=176KN，因為支撐是對稱分布的，所以Fnv1= Fnv2=Ft/2=88kn，L1=L2=313mm，彎矩Mh=Fnv1*L1=27544000n*mm，T=79026.25n*mm，畫出彎矩圖和扭矩圖可知：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 16 頁圖 5-2 彎矩和扭矩圖由上面的兩個圖可知在輥子的地方所受的彎扭力最大。5.3.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)機械設(shè)計公式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力：σca= / (5.3)σca = ??280796.754321??黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 17 頁=25.18MPa前面已選擇軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)，查得[δ －1 ]=60mpa，因此σ ca[δ－1 ],故軸安全。Ⅱ軸的設(shè)計與前者相同，它們的材料也相同，承受的力矩和轉(zhuǎn)矩均相同，支撐相對于輥子也相同，所以不用再設(shè)計校核了。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 18 頁6 齒輪的設(shè)計與計算6.1 選定齒輪的類型及材料根據(jù)工作要求，選用直齒圓柱齒輪傳動。對輥式壓球機為一般的工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095-88） 。材料選擇，選擇齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為280HBS。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，齒輪的分度圓直徑應(yīng)該和輥子的直徑相同，這里我們初步選擇其模數(shù)m=18mm ，那么其齒數(shù) Z=d/m=750/18=41.67≈426.2 按齒根彎曲強度設(shè)計齒輪又設(shè)計計算公式（10-5）進行試算，即：m≥ (6.1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)據(jù)1） 齒輪傳遞的扭矩T≈T Ⅰ /2=39935n*m2） 由表10-7選取齒寬系數(shù)，因為該傳動中選的是懸臂式的結(jié)構(gòu)，故Φd =0.5。3） 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞極限 σFE1=620mpa，4） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K FN1=0.855） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式（10-12）得[σF]1= (6.2)[σF]1= =376.43MPa4.62085?6)根據(jù) v= = =0.471m/s，7 級精度，由圖 10-8 查的動載系數(shù)17?Kv=1，由表 10-2 查得使用系數(shù) KA=1.75，直齒輪 KFα=1，由圖 10-13 查得KFβ=1.54黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 19 頁7）計算載荷系數(shù) KK=KA×Kv×KFα×KFβ=1.75×1×1×1.54=2.6958）由表10-5 ，查得齒形系數(shù)Y FA1=2.40，應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.679)計算齒輪的 ???FaSA= =0.01065??FaYSA43.76102?m≥ = =13.7493274105.65.936.2?由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，由m≥13.749mm查標準模數(shù)表，并就近圓整為標準值 m=16mm，由齒輪直徑d=750mm，算出齒輪的齒數(shù)zZ=d/m=750/16=46.875，取齒數(shù)為 47個，這樣齒輪分度圓直徑變?yōu)榱薲=z*m=47*16=752mm，輥子為了能夠有效地工作其直徑也要變?yōu)?752mm。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 20 頁7 鍵的選用及校核Ⅰ軸伸出軸與半聯(lián)軸器相連，其直徑 d=260mm，選用圓頭普通平鍵（C 型）b=56mm，h=32mm，L=320mm，Ⅰ軸傳遞的扭矩 T1=79026.25NM，采用雙鍵連接，成 180°對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按 1.5 個鍵計算。p= (7.1)?dklT2p = =118.7MPa[ p]=120MPa32016795??所選鍵合格Ⅰ軸中間的鍵用于輥輪和軸的連接，軸頸 d=300mm，選用圓頭普通平鍵（A 型）b=70mm ，h=36mm，L=250mm ，該段軸軸傳遞的扭矩也為T=39513.125p= = =52.27MPa[ p]=120MPa?dklT2280135.9??所選鍵合格Ⅰ軸右端的鍵用于齒輪和軸的連接，軸頸 d=2600mm，選用圓頭普通平鍵（A 型）b=56mm ，h=32mm，L=200mm ，該段軸軸傳遞的扭矩T=T1/2=39935NMp= = =94.98MPa[ p]=120MPa?dklT220165.39??所選鍵合格Ⅱ軸所用材料與Ⅰ軸相同，且Ⅱ軸扭矩稍小于Ⅰ軸，在此Ⅱ軸上選用的鍵與Ⅰ軸相同，必定合格，在此就不一一校核。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 21 頁8 成型輥的設(shè)計8.1 成型輥的材料選擇由于成型壓力大，球窩的接觸線磨損大，在此故選用65Mn材料，持久強度高，耐磨性好。8.2 成型輥結(jié)構(gòu)設(shè)計輥筒直徑是750mm，寬度是320m