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1.前言
1.1課題的來源
課題來源于：鹽城市成坤機(jī)械制造有限公司。本課題：水磨粉雙滾筒干燥機(jī)總體設(shè)計(jì)及傳動裝置設(shè)計(jì)，為解決小型水磨粉生產(chǎn)企業(yè)水磨粉干燥問題，設(shè)計(jì)雙滾筒干燥機(jī)并代替噴霧干燥，從而減少熱量損失，提高效率。使之能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。
1.2課題內(nèi)容
本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容為：
a.制定總體方案：確定滾筒配置型式及結(jié)構(gòu)方案。
b.滾筒組件設(shè)計(jì)：滾筒組件裝配圖；滾筒組件三維爆炸圖；有關(guān)計(jì)算、校核等。
c.傳動裝置設(shè)計(jì)：傳動裝置裝配圖、零件圖、有關(guān)計(jì)算、校核等。
d.完成動力設(shè)計(jì)、運(yùn)動設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱工計(jì)算。
e.繪制總裝配圖。
1.3課題要求
a.設(shè)備應(yīng)能滿足干燥要求，保證產(chǎn)量及含水率。
b.設(shè)備應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)筒單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整。
c.干燥強(qiáng)度應(yīng)盡可能大。
d.能源利用率應(yīng)盡可能高。
1.4干燥技術(shù)的國內(nèi)概況
近年來，隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對干燥設(shè)備的需求量越來越大，干燥設(shè)備的總體水平也不斷提高。常規(guī)干燥設(shè)備基本可以滿足生產(chǎn)的需要，并有部分機(jī)型出口到國外，這些可喜的成就是廣大工程技術(shù)人員長期努力的結(jié)果，干燥設(shè)備的進(jìn)步表現(xiàn)在以下幾個方面：?
a.干燥設(shè)備的加工質(zhì)量 ?
從干燥設(shè)備的制造過程看，干燥設(shè)備的加工質(zhì)量受技術(shù)水平及應(yīng)用行業(yè)的制約。干燥設(shè)備的應(yīng)用行業(yè)很多，對設(shè)備質(zhì)量要求最高的是制藥行業(yè)。由于制藥行業(yè)的特殊性，對所用干燥設(shè)備的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及加工質(zhì)量都有具體要求，因此要求制造行業(yè)提供的設(shè)備加工質(zhì)量較高。其次是食品行業(yè)，食品行業(yè)對干燥設(shè)備及干燥系統(tǒng)有嚴(yán)格的衛(wèi)生指標(biāo)要求，因此設(shè)備結(jié)構(gòu)及鋼材的處理標(biāo)準(zhǔn)較高。質(zhì)量要求相對不高的是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的部分設(shè)備。在所有行業(yè)中化學(xué)工業(yè)不論是設(shè)備的用量還是型式都最多最復(fù)雜，應(yīng)該說化工行業(yè)的干燥設(shè)備有特殊要求的也比較嚴(yán)格，但與上述兩個行業(yè)相比略低一些。?從最年幾年干燥設(shè)備總的質(zhì)量看，多數(shù)設(shè)備鋼板都經(jīng)過拋光處理，焊縫采用氬弧焊（不銹鋼），焊縫也經(jīng)過處理，有些工廠對直焊縫和環(huán)焊縫采用自動或半自動焊接，使設(shè)備質(zhì)量得到保證。
b.?干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)?
隨著我國干燥設(shè)備的引進(jìn)及國際間的技術(shù)交流，國外干燥設(shè)備機(jī)型都在不斷影響我國，最近幾年我國的新機(jī)型及新結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在以下幾種:①內(nèi)藏?zé)峁苁搅骰哺稍餀C(jī)?②管束干燥機(jī)??③閃蒸干燥機(jī)?④槳葉式干燥機(jī)?⑤盤式干燥機(jī)??⑥振動流化床干燥機(jī)⑧穿流回轉(zhuǎn)干燥機(jī)⑨旋轉(zhuǎn)氣流干燥機(jī)?。
c.裝備水平?
干燥設(shè)備的裝備水平主要指干燥系統(tǒng)的控制水平、附屬設(shè)備的配備、操作的方便程度和安全等級等?？v觀我國干燥設(shè)備的裝備水平，有了長足的進(jìn)步。特別是大型的干燥系統(tǒng)更是如此。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
①控制系統(tǒng)的配備。自動、半自動控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，使勞動強(qiáng)度降低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。?
②計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。大型系統(tǒng)中多數(shù)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的采集、處理和控制，使系統(tǒng)操作條件達(dá)到最優(yōu)。
③人性化設(shè)計(jì)。在設(shè)備設(shè)計(jì)的同時考慮操作者的習(xí)慣，維修時的方便程度。
④安全化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)中有安全報(bào)警、險(xiǎn)情排除功能，特別是易燃易爆物料的干燥都要考慮到這一點(diǎn)。?
⑤附屬設(shè)備。系統(tǒng)中的附屬設(shè)備也趨于合理，加熱、加料、氣固分離、產(chǎn)品的包裝設(shè)備與主機(jī)的配套關(guān)系達(dá)到最優(yōu)化。
而目前我國的干燥水平比起國外的先進(jìn)國家還有一定的差距?，特別是大型的干燥設(shè)備的制造方面還有不小的差距。
1.5本課題要解決的主要問題和設(shè)計(jì)的總體思路
1.5.1需要解決的主要問題
通過現(xiàn)代CAD技術(shù)對傳動零件的選定，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件和設(shè)備總體結(jié)構(gòu)。運(yùn)用AutoCAD繪制設(shè)備的總裝配圖、各個零件的零件圖和傳動路線圖，以指導(dǎo)各零件的加工和設(shè)備的設(shè)計(jì)。運(yùn)用Pro/E進(jìn)行該設(shè)備零件的三維實(shí)體建模，生成三維爆炸視圖，指導(dǎo)該設(shè)備的生產(chǎn)裝配。通過專業(yè)知識核實(shí)所設(shè)計(jì)的設(shè)備總體結(jié)構(gòu)和各零部件是否合格，設(shè)計(jì)出水磨粉雙滾筒干燥機(jī)，使之符合生產(chǎn)需要。
1.5.2設(shè)計(jì)的總體思路
總體思路：進(jìn)行熱工計(jì)算--滾筒直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算--計(jì)算負(fù)載所需的驅(qū)動功率--選擇電機(jī)--確定傳動的方式，各級傳動比的分配--傳動裝置的參數(shù)計(jì)算--滾筒組件的校核--軸承的壽命計(jì)算。
將通過制定總體方案，完成動力設(shè)計(jì)、運(yùn)動設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及熱工計(jì)算，并利用二維三維軟件繪制總裝配圖，再根據(jù)的基本參數(shù)進(jìn)行傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繪制傳動系統(tǒng)裝配圖，零件圖以及滾筒組件三維爆炸圖，利用所學(xué)知識進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算和校核等。
為了完成設(shè)備的設(shè)計(jì)，首先要對零件進(jìn)行工藝分析,主要是結(jié)構(gòu)、尺寸精度、材料的分析；其次要根據(jù)基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；最后確定各個零部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)備總體結(jié)構(gòu)，畫出各零部件、設(shè)備的二維或三維圖，運(yùn)用Pro/E進(jìn)行該設(shè)備零件的三維實(shí)體建模，生成三維爆炸視圖。
所設(shè)計(jì)的設(shè)備能夠準(zhǔn)確的運(yùn)動,保證傳動平穩(wěn)可靠，使用安全,易于維修，設(shè)計(jì)的設(shè)備應(yīng)能滿足干燥要求，保證產(chǎn)量及含水率，能源利用率應(yīng)盡可能高。本設(shè)計(jì)將為企業(yè)提供生產(chǎn)指導(dǎo)價(jià)值。
2.總體設(shè)計(jì)方案
2.1方案選擇
滾筒干燥器是通過轉(zhuǎn)動的圓筒，以熱傳導(dǎo)的方式，將附在筒體外壁的液相物料或帶狀物料，進(jìn)行干燥的一種連續(xù)操作設(shè)備。設(shè)計(jì)該機(jī)器的用途是除去某些原料、半成品中的水分或溶劑，使物料便于包裝、運(yùn)輸、貯藏、加工和使用。干燥機(jī)的組成部分包括（見圖2-1）：
a．滾筒(包括筒體、端蓋、端軸及軸承)。
b．布膜裝置(包括料槽、噴濺器、攪拌器、膜厚控制器)。
c．刮料裝置(包括刮刀、支承架、壓力調(diào)節(jié)器)。
d．傳動裝置（包括電動機(jī)、減速裝置和傳動件）。
e．進(jìn)氣與排液裝置(包括進(jìn)氣頭和管路附件)。
f．設(shè)備支架與密封罩。
g．干燥產(chǎn)品輸送和最后干燥器。
圖2-1 雙滾筒干燥機(jī)
1-密閉罩 2-進(jìn)氣頭 3-刮料裝置 4-主動滾筒 5-布膜裝置 6-從動滾筒 7-螺旋輸送器 8-傳動裝置
圖2-2 雙滾筒干燥機(jī)頂部進(jìn)料工作原理圖
圖2-1，2-2干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用頂部進(jìn)料，這樣會干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)增大。刮刀布置在滾筒的上側(cè)，刮刀的對滾筒的作用力和滾筒的重力疊加在一起。會減小軸承的壽命。
滾筒組件是干燥器的核心部件，滾筒組件設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括滾筒型式的選擇、滾筒組件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算，選擇合適的材質(zhì)后，確定相應(yīng)構(gòu)件的壁厚和結(jié)構(gòu)尺寸，并提出制造、加工和組裝的技術(shù)要求。
目前的滾筒按的材料和加工方法，分為鑄造滾筒與焊接滾筒兩類。
鑄造滾筒：筒體和端蓋、端軸均分別由澆鑄件經(jīng)加工和熱處理后組裝而成。鑄件的材料，常為鑄鐵和鑄鋼。這類滾筒筒體型原較厚(15-32mm)、重量大、熱組大、導(dǎo)熱性差。具有熱容量大，傳熱穩(wěn)定。良好的耐磨性和剛性等優(yōu)點(diǎn)，適用于要求供熱穩(wěn)定、無腐蝕性的物料干燥。
焊接滾筒：筒體由具有焊接件的板材卷焊之后，加工而成。材料一般為碳鋼和不銹鋼。端蓋和端軸的加工，可為焊接件、鍛件或鑄件。焊接型筒體具有壁薄、導(dǎo)熱性好、單件加工方便、適用材料廣、筒體的直徑與長度范圍大等特點(diǎn)，為各類物料干燥常用的滾筒型式。
根據(jù)工藝要求處理的物料量、濕含量指標(biāo)，經(jīng)物料和熱量衡算，已知料膜干燥時間、蒸發(fā)強(qiáng)度和傳熱速率等設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定滾筒干燥面積。依據(jù)工藝設(shè)計(jì)的流程，設(shè)備和配套在廠房的配置要求、初步確定進(jìn)料、布膜、出料和供熱的方式與布置。在以上條件下，做出干燥器的選型并計(jì)算筒體直徑、長度和轉(zhuǎn)速。在確定筒徑和轉(zhuǎn)速時，應(yīng)適當(dāng)留有余地，以適應(yīng)物料干燥條件出現(xiàn)變化后的狀況。
確定料槽的外形尺寸，做出布料、刮料、成品輸送或最后干燥裝置，以及供熱介質(zhì)進(jìn)出筒體方式的相對位置的斷面布置。
確定傳動方式、傳動級數(shù)和傳動件的型式．并初步估算傳動功率和傳動件的主要外形尺寸。在此基礎(chǔ)上，做出該筒組件的軸向布置(包括支承方式和各傳動件的相對位置)。并結(jié)合料槽、刮料、出料、供熱裝置的布置，進(jìn)行綜合調(diào)整，使之緊湊、合理，滿足操作和檢修的要求。
根據(jù)蒸發(fā)物料的性質(zhì)和環(huán)境狀況，確定密封罩或排氣罩的外形尺寸、并做出相應(yīng)的布置。
確定干燥器各主要部件（滾筒組件和刮刀等）的材料。
2.2總體結(jié)構(gòu)確定
在考慮具體方案時，應(yīng)遵守的基本原則是在滿足使用要求的前提下，盡量降低成本。設(shè)備在滿足干燥要求的情況下，設(shè)備應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，熱量的利用率高，設(shè)備便于調(diào)試，設(shè)備應(yīng)便于維修。選用下部進(jìn)料（見圖2-3）的方式比較好。這樣刮刀裝置也在下部，刮刀的頂緊力和滾筒的重力可以中和一部分，以減輕滾筒所受的外力，提高軸承的壽命。
圖2-3浸液式（下部進(jìn)料）
圖2-8 滾筒組件裝配圖
1-進(jìn)油軸 2-端蓋 3-小滾筒 4-孔板 5-大滾筒 6-排油軸
由于熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，在考慮滾筒的結(jié)構(gòu)方案，應(yīng)該便于導(dǎo)熱油在筒體內(nèi)的傳輸，同時又要減輕筒體在工作過程中的重量，所以要把滾筒做成夾層的，這樣滾筒就需要采用焊接型式。如圖2-4所示
圖2-4 主視圖
圖2-5 左視圖
圖2-6
圖2-7
1-電動機(jī) 2-小帶輪 3-小鏈輪 4-支承軸承 5-大帶輪 6-減速器 7-旋轉(zhuǎn)接頭 8-小齒輪 9-傳動大齒輪 10-大鏈輪 11-外罩 12-積水堰 13-帶里座式外球面軸承 14-對滾齒輪 15-螺旋輸送器
16-料槽 17-刮刀 18-刮刀調(diào)節(jié)裝置 19-刮刀支承裝置 20-電液記位器 21-滾筒
雙滾筒干燥機(jī)的特點(diǎn)：
a.熱效率高。筒內(nèi)供給的熱量，除少量熱輻射和筒體的端蓋部分散熱損失外，大部分熱量用于濕分的氣化，熱效率可高達(dá)80%-90%。
b.干燥速率大。筒壁上濕料膜的傳熱與傳質(zhì)過程，由里至外，方向一致，溫度梯度較大。使料膜表面保持較高的蒸發(fā)強(qiáng)度，一般可達(dá)30Kg-70kg（㎡·h）。
c.產(chǎn)品的干燥質(zhì)量穩(wěn)定。滾筒供熱方式便于控制，筒內(nèi)溫度和間壁的傳熱速率能保持相對穩(wěn)定，使料膜能處于穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下干燥，產(chǎn)品的質(zhì)量可獲得保證。
d.適用范圍較廣。采用滾筒干燥的液相物料，必須具有流動性、粘附件和對熱的穩(wěn)定性。物料的形態(tài)可為溶液、非均相的懸浮液、乳濁液、溶膠等，對紙漿、紡織物、賽璐珞等帶狀物料，也可采用。
3.設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1設(shè)計(jì)參數(shù)
物料產(chǎn)量：50kg/h，操作方式為間歇操作，每天工10小時，全年操作天數(shù)為300d。
物料性質(zhì)和工藝操作條件：料液濕含量（濕基），密度漿狀，流動性好，沉淀物不多。干燥產(chǎn)品為粉末狀，刮料點(diǎn)處濕含量，堆積密，安息角α=40°，比熱容料液溫度，刮料點(diǎn)處料溫。提供介質(zhì)為250℃導(dǎo)熱油，比熱容試驗(yàn)提供在上述條件下的鋼制滾筒蒸發(fā)強(qiáng)度Rm=30Kg/(㎡·h)，干燥停留時間，轉(zhuǎn)速n=6r/min。
3.2熱工計(jì)算
干燥器產(chǎn)品的生產(chǎn)負(fù)荷： =50（kg/h）
蒸發(fā)水分量： （3-1）
式中， 料液濕含量； 刮料點(diǎn)處濕含量
由式（3-1）得
料液處理能力：=W+ （3-2）
由式（3-2）得=196（Kg/h）
干燥器的有效平均熱負(fù)荷：
查文獻(xiàn)[3]第288頁公式
Qm=0.278(Wγ+ –-W) （3-3）
式中，W 蒸發(fā)水分量；G2 干燥器產(chǎn)品的生產(chǎn)負(fù)荷； 產(chǎn)品比熱容； 刮料點(diǎn)處溫度
料液溫度； 濕基比熱容
由式（3-3）得Qm =75182（W/h）
干燥器的總負(fù)荷：
取滾筒式干燥器熱效率ηm=0.8，取輸出的導(dǎo)熱油的溫度為240℃計(jì)算。
查文獻(xiàn)[3]第233頁公式
（3-4）
=75182/0.8
=93980（w/h）
所需的熱油量（v/h）：
V= （3-5）
=12.17（）
式中 進(jìn)出導(dǎo)熱油的溫度差(℃)； 導(dǎo)熱油的比熱容(KJ/(kg·℃))；
導(dǎo)熱油的密度(kg/)
3.3.滾筒干燥器干燥面積、筒體直徑、長度確定干燥面積
干燥面積Ay：
查文獻(xiàn)[3]第231頁公式：
Ay=W/Rm （3-6）
=146/30
≈4.9（㎡）
式中，W 蒸發(fā)水分量(kg)；Rm 蒸發(fā)強(qiáng)度(kg/㎡)
設(shè)計(jì)取Ay=5㎡
滾筒直徑和長度計(jì)算。
查文獻(xiàn)[3]第231頁公式
β=L/D （3-7）
式中，β 筒體的長徑比；L 滾筒的長度(mm)； D 滾筒的直徑(mm)
（3-8）
式中,D 滾筒的直徑（mm）；β 筒體的長徑比；Ay 干燥面積（㎡）
滾筒料膜有效干燥弧面角（°）；m 滾筒個數(shù)
設(shè)計(jì)保證滾筒料膜有效干燥弧面角ψ=270°，設(shè)取筒體的長徑比β=L/D=1、1.5、2，試算之。
方案a. β=L/D=1 L=1.03（m）
方案b. β=L/D=1.5 L=1.26（m）
方案c. β=L/D=2 L=1.45（m）
按上表計(jì)算結(jié)果，考慮筒體加工和受力情況，設(shè)計(jì)取β=L/D=2時計(jì)算參數(shù)。圓整取筒徑D=730mm，筒長L=1500mm。
3.4校核操作狀態(tài)下，滾筒平均干燥面積
設(shè)計(jì)采取直接浸液的布膜方式。在保證料膜有效干燥弧面角ψ>=270°條件下，確定刮料點(diǎn)位于第四象限內(nèi)，其夾角θ1=30°最大的浸液截面夾角α1=60°；最小的浸液深度h2=0.01m。
計(jì)算最大浸液深度h1：
查文獻(xiàn)[3]第261頁公式
（3-9）
式中，R 滾筒半徑（mm）； 最大的浸液截面夾角（°）
并根據(jù)h2=0.01mm,可計(jì)算最小的浸液截面夾角：
=26.89° （3-10）
滾筒在浸液h1高度時的干燥區(qū)料膜弧面夾角ψ1：
查文獻(xiàn)[3]第261頁公式： (3-11)
ψ1= 270°-0.5α1+θ1
=270°-0.5×60°+30°
=270°
式中， 最大的浸液截面夾角（°）
滾筒在浸液h2高度時的干燥區(qū)料膜弧面夾角ψ2：
查文獻(xiàn)[3]第261頁公式：
ψ2=270°-0.5×α2+30° （3-12）
≈286.6°
查文獻(xiàn)[3]第261頁公式
（3-13）
≈2.66（㎡）>2.5（㎡）
比設(shè)計(jì)的有效干燥面積增大=0.064倍，已滿足設(shè)計(jì)要求。
3.5滾筒干燥器功率計(jì)算
滾筒驅(qū)動狀態(tài)下的功率消耗，有刮刀和螺旋輸送干燥器的功率兩部分組成。
3.5.1刮刀消耗的功率
考慮筒體不長，設(shè)計(jì)采用單片刮刀。刮刀長度Ld=1500mm刮刀的頂緊力取，粉末固態(tài)膜剝離筒壁的作用力取。
刮刀材料設(shè)計(jì)取Q235C筒體材料設(shè)計(jì)取Q235A刮刀與筒體之間的摩擦系數(shù)。
計(jì)算滾筒的阻力矩：
查文獻(xiàn)[3]第241頁公式
（3-14）
=(1.5×1500×0.15+1×1500)×365
= 670687（N·mm）
式中， 刮刀的頂緊力（N）； 粉末固態(tài)膜剝離筒壁的作用力（N）
刮刀接觸筒體長度（mm）； 刮刀與筒體之間的摩擦系數(shù)
(3-15)
由式（3-15）得≈0.44kw
3.5.2螺旋輸送器干燥功率消耗
設(shè)計(jì)取由主動滾筒的驅(qū)動的鏈傳動計(jì)算：
物料的輸送量： Q=50/2=25Kg/h
水平輸送距離，按工藝布置要求Ls=2.5m,物料屬性按無磨蝕性粉狀物計(jì)，取阻力系數(shù)W0=1.2,設(shè)備系數(shù)取K=1.2
按標(biāo)準(zhǔn)型螺旋輸送器的軸功率計(jì)算式：
查文獻(xiàn)[3]第285頁
（3-16）
=1.2××(1.2×2.5+0)×0.001
=0.000245（KW）
3.5.3干燥器的驅(qū)動軸功率
（3-17）
式中， 鏈傳動效率 ； 對滾齒輪的嚙合效率
主動滾筒消耗的功率：
≈0.44kw
式中，n 滾筒的轉(zhuǎn)速r/min；
從動滾筒消耗的功率：
0.44kw
螺旋輸送器的計(jì)算軸功率：kw
將數(shù)據(jù)代入公式(3-17)計(jì)算
≈0.9kw
設(shè)計(jì)取作為設(shè)計(jì)依據(jù)
3.6傳動裝置設(shè)計(jì)
3.6.1電機(jī)功率和型號的確定
干燥器減速傳動裝置設(shè)計(jì)分為三級，其傳動效率
第一級：三角帶傳動效率
第二級：采用ZLY型減速器效率
第三級：滾筒端，直齒圓柱齒輪傳動效率
總效率： （3-18）
=0.96×0.96×0.98
=0.903
考慮到負(fù)荷的變化和滾筒操作的特殊情況，取設(shè)備系數(shù)k=1.5
電機(jī)功率: （3-19）
選取Y100L-6電動機(jī)，技術(shù)性能參數(shù)：；
3.6.2各級傳動形式確定及傳動比分配
（滾筒轉(zhuǎn)速n=6r/min）
總傳動比： （3-20）
=940/6
≈156.67
減速裝置的傳動比分配：
第一級：
第二級：
第三級：≈4.89 （3-21）
3.6.3 帶傳動的設(shè)計(jì)
A.選擇V帶型號
a)確定計(jì)算功率
查文獻(xiàn)資料[18]表4-6得工作情況系數(shù)
b)選擇V帶型號
按，，查文獻(xiàn)資料[18]圖4-1得,
選擇A型V帶
B.確定帶輪直徑、
a)選取小帶輪直徑
查文獻(xiàn)資料[8]圖4-11及表4-4，選取小帶輪直徑
b)驗(yàn)算帶速
（3-22）
由式（3-22）得
在5～25m/s內(nèi)，合適。
c)確定從動帶輪直徑
查文獻(xiàn)資料[18]表4-4 選取
d)確定從動輪轉(zhuǎn)速
考慮到帶的滑動系數(shù)
=940×（1-0.02）×100/160=575.75
e）實(shí)際傳動比
=940/575.75=1.63
C.確定中心距和帶長
a)初選中心距
（3-23）
由式（3-23）得
取
b)求帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度
（3-24）
由式（3-24）得
查文獻(xiàn)資料[18]表4-2 選取
c)計(jì)算中心距
(3-25)
由式（3-25）得
d)確定中心距調(diào)整范圍
d.驗(yàn)算小帶輪包角
（3-26）
由式（3-26）得
故，合適。
D.確定V帶根數(shù)Z
a)確定額定功率
由、及根據(jù)文獻(xiàn)資料[8]表4-5，得單根A型V帶的額定功率分別為0.83kw和0.97kw，用線性插值法求時的額定功率值
b)確定V帶根數(shù)
（3-27）查文獻(xiàn)資料[18]表4-7得
表4-8得 ，
表4-2得
由式（3-27）得
取Z=2根，合適
E.計(jì)算單根V帶初拉力
查文獻(xiàn)資料[8]表4-1得
（3-28）
由式（3-28）得
F.計(jì)算對軸的壓力
（3-29）
由式（3-29）得
G.確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸
，采用實(shí)心輪結(jié)構(gòu)
，采用四孔板輪結(jié)構(gòu)
3.6.4齒輪設(shè)計(jì)與校核
A．傳動齒輪的設(shè)計(jì)與校核：
減速器輸出軸的最大功率：
（3-30）
由式（3-30）得 =1.5×0.96×0.96=1.3824kw
減速機(jī)出軸轉(zhuǎn)速(即小齒輪轉(zhuǎn)速)：
（3-31）
由式（3-31）得
輸出轉(zhuǎn)矩
（3-32）
由式（3-32）得
齒輪結(jié)構(gòu)選型：采用開式傳動漸開線直齒圓柱齒輪
齒輪的傳動比： （3-33）
由式（3-33）得≈4.8
為了便于齒輪的制造和加工，大齒輪的齒數(shù)不要超過100個，而且大齒輪的分度圓直徑要接近滾筒的直徑。
a.采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，小齒輪采用45鋼調(diào)質(zhì)處理后表面淬火齒面硬度為45～50HRC。大齒輪的材料才用QT500-7,輪齒的齒面硬度為224～230HBS. 由于齒輪轉(zhuǎn)速不高，選7級精度，小齒輪的齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)=4.8×19=91.2，設(shè)計(jì)取=91。=91/19≈4.79開式軟齒面齒輪傳動,懸臂布置。查文獻(xiàn)[18]表6.5，取齒寬系數(shù)0.36。
b．按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：
（3-34）
a）取載荷系數(shù) Kt=1.5
b）小齒輪的轉(zhuǎn)距 T1=922N·m
3）大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 查文獻(xiàn)[18]圖6.9得
4）應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N1=60nJLh （3-35）
由式（3-35）得N1=60×28.83×300×10×10=5.1×
N2= N1/i=1×
5）彎曲疲勞壽命系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]圖6.7 KFN1=0.99，KFN2=1.25
6）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，應(yīng)力特征系數(shù)，
（3-36）
由式（3-36）得=0.99×2×380/1.4≈537.43MPa
1.25×2×160/1.4≈285.71MPa
7）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)
根據(jù)齒數(shù)，查文獻(xiàn)[18]表6.4查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)
8）計(jì)算大小齒輪的并加以比較，大值代入公式計(jì)算
c．設(shè)計(jì)計(jì)算：
1）計(jì)算齒輪模數(shù)
由式（3-34）
2）計(jì)算圓周速度V
（3-37）
由式（3-37）得
3）計(jì)算載荷系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表6.2得 使用系數(shù) 1.0
根據(jù)V=0.094m/s，7級精度，查文獻(xiàn)[18]圖6.10
得動載荷系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]圖6.13
得齒向載荷分布系數(shù).15
齒間載荷分配系數(shù)
則載荷系數(shù) （3-38）
由式（3-38）得
4）校正并確定模數(shù)
（3-39）
由式（3-39）得6.04mm 取
d. 計(jì)算齒輪傳動幾何尺寸
1）中心距a （3-40）
由式（3-40）得440mm
2）兩分度圓直徑 =8×19=152 mm
=8×91=728mm
3）齒寬 0.36×152=54.72mm 取56mm， mm
e. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度
查文獻(xiàn)[18]第118頁公式
（3-41）
確定公式中各項(xiàng)參數(shù)值
1）大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
按齒面硬度查文獻(xiàn)[18]圖6.8得，,
2）接觸疲勞壽命系數(shù)、 查文獻(xiàn)[18]圖6.6得=0.99，=1.03
3）計(jì)算許用接觸應(yīng)力 取安全系數(shù)
（3-42）
由式（3-42）得 =0.99×1150/1= 1138.5MPa
=1.03×523/1=538.69 Mpa
=538.69 MPa
4）材料系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表6.3得材料系數(shù)=181.4
校核計(jì)算
由式（3-41）得
≈515.5 MPa≤538.69 Mpa 接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。
f. 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
小齒輪分度圓直徑,故采用實(shí)心式。
大齒輪，尺寸較大，采用孔板式。
B.對滾齒輪設(shè)計(jì)，校核和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了便于齒輪的制造和加工，大齒輪的齒數(shù)不要超過100個，而且大齒輪的分度圓直徑要接近滾筒的直徑。
a.采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，對滾齒輪的材料采用HT250，輪齒的齒面硬度為206～247HBS. 由于齒輪轉(zhuǎn)速不高，選7級精度，齒輪的齒數(shù)，傳動比大齒輪齒數(shù)，設(shè)計(jì)取。開式軟齒面齒輪傳動,懸臂布置.齒輪的分度圓直徑要取的較大==730mm寬系數(shù)0.08。
b．按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：
1）取載荷系數(shù) Kt=1.5
2）小齒輪的轉(zhuǎn)距 T1=210.577N·m
3）大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
查文獻(xiàn)[18]圖6.9得 ==79Mpa
4）應(yīng)力循環(huán)系數(shù)
由式（3-35）得N1=60nJLh=60×6×300×10×10=
N2= N1/i=
5）彎曲疲勞壽命系數(shù) 查文獻(xiàn)圖6.7[18] KFN3=1.18，KFN4=1.18
6）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，應(yīng)力特征系數(shù)，則
由式（3-36）得=1.18×2×79/1.4≈109.96MPa
1.18×2×79/1.4≈109.96MPa
7）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)
根據(jù)齒數(shù)，查文獻(xiàn)[18]表6.4取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)
≈2.228 =1.759
8）計(jì)算大小齒輪的并加以比較，大值代入公式計(jì)算
≈0.035
c．設(shè)計(jì)計(jì)算：
1）計(jì)算齒輪模數(shù)
由式（3-34）得≈10.2mm
2）計(jì)算圓周速度V
由式（3-37）得
3）計(jì)算載荷系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表6.2得 使用系數(shù) 1.0
根據(jù)V=0.094m/s，7級精度，查文獻(xiàn)[18]圖6.10
得動載荷系數(shù)1.0
查文獻(xiàn)[18]圖6.13得齒向載荷分布系數(shù).15
齒間載荷分配系數(shù)
則載荷系數(shù)
由式（3-38）得=1.0×1×1.15×1=1.15
4）校正并確定模數(shù)
由式（3-39）得9.34mm 取
d. 計(jì)算齒輪傳動幾何尺寸
1）中心距a
由式（3-40） 730mm
2）兩分度圓直徑 =10×73=730 mm
3）齒寬 0.08×730=58.4mm 取60mm， mm
e. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度
（1）確定公式（3-41）中各項(xiàng)參數(shù)值
1）齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
按齒面硬度查文獻(xiàn)[18]圖6.8得， 350MPa
2）接觸疲勞壽命系數(shù)、 查文獻(xiàn)[18]圖6.6得==1.08
3）計(jì)算許用接觸應(yīng)力 取安全系數(shù)，則
由式（3-42）得 =1.09×350/1=381.5MPa
=1.09×350/1=381.5 MPa
4）材料系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表6.3得材料系數(shù)=146
校核計(jì)算
由式（3-41）得
≈101.73 MPa≤ 接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。
f. 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪分度圓直徑, 尺寸較大，采用孔板式。
3.6.5鏈輪傳動的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定
A.選擇連鏈輪齒數(shù)
a.小鏈輪齒數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表5.5，取
b.大鏈輪齒數(shù) =1.5×26=39
c.實(shí)際傳動比i i=39/26=1.5
B.初定中心距 取=32P
C.確定鏈節(jié)數(shù) 查文獻(xiàn)[18]第92頁公式
= （3-43）
由式（3-43）得=≈96.6 ?。ㄅ紨?shù)）
D.計(jì)算額定功率
a.工況系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表5.6，得
b.齒數(shù)系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表5.7，得
c.鏈長系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表5.8，得
d.排數(shù)系數(shù) 查文獻(xiàn)[18]表5.9，得（單排）
e.計(jì)算額定功率
查文獻(xiàn)[18]第93頁公式
（3-44）
由式（3-44）得1.13×kw
E.選定鏈條型號，確定鏈條節(jié)距P
根據(jù)，查文獻(xiàn)[18]圖5.10，選單排12A滾子鏈，P=19.05mm因點(diǎn)在曲線高峰值的左側(cè)，和所選系數(shù)，是一致的，所以不需從新計(jì)算值
F.驗(yàn)算鏈速 v 查文獻(xiàn)[18]第88頁公式
（3-45）
由式（3-45）得=0.05m/s，合適
G..計(jì)算理論中心距a
查文獻(xiàn)[18]第95頁公式
（3-46）
由式（3-46）得a=622mm
H.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤滑方式選擇
小鏈輪d1=158.05mm,大鏈輪d2=236.75mm，均采用實(shí)心式，采用定期人工潤滑。
3.6.6軸的設(shè)計(jì)與校核
根據(jù)以上計(jì)算的筒體長度和直徑、傳動件的外形尺寸(直徑和輪殼寬度)、刮刀作用位置和減速傳動裝置，可預(yù)先進(jìn)行滾筒組件受力的軸向和徑向位置的布置設(shè)計(jì)。
A.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定軸的合理外形和結(jié)構(gòu)，以及包括各軸段長度、直徑及其它細(xì)小尺寸在內(nèi)的全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)主要取決以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸的毛坯種類；軸上作用力的大小和分布情況；軸上零件的布置及固定方式；軸承類型及位置；軸的加工工藝以及其它一些要求。由于影響因素很多，且其結(jié)構(gòu)形式又因具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)具有較大的靈活性和多樣性。但是，不論具體情況如何，軸的結(jié)構(gòu)一般應(yīng)滿足以下幾個方面的要求：
a.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；
b.軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；
c.軸應(yīng)具有良好的制造工藝性；
d.軸的受力合理，有利于提高強(qiáng)度和剛度；
e.節(jié)省材料，減輕重量；
f.形狀及尺寸有利于減小應(yīng)力集中。
考慮到軸是和滾筒焊接在一起，為便于安裝和維修，把軸要設(shè)計(jì)成階梯軸。軸內(nèi)要通導(dǎo)熱油，所以軸要設(shè)計(jì)為空心軸。并且導(dǎo)熱油的流速控制在3.5m/s左右，先初步計(jì)算軸的孔徑計(jì)算
mm 設(shè)計(jì)取25mm
先按實(shí)心軸的最小直徑的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，然后在估算，進(jìn)行校核。
查文獻(xiàn)[18]第291頁公式 （3-47）
由式（3-47）得≈75.46mm，設(shè)計(jì)取
圖3-1 進(jìn)油軸結(jié)構(gòu)
根據(jù)長動件的寬度和傳動件不能相互干涉，確定個傳動件見的軸向距離為200mm左右，具體的見圖3-1，3-2。
圖3-2排油軸的結(jié)構(gòu)
B.確定軸的受力
確定滾筒組件的受力參數(shù)對應(yīng)按實(shí)際配置的電動機(jī)功率作為依據(jù)。
a.傳動大齒輪對主動端軸的作用力
按配置的電機(jī)．允許傳遞的最大功率：
(3-48)
由式（3-48）得=1.5×0.96×0.96×0.98=1.35kw
大齒輪傳遞的員大扭矩
（3-49）
由式（3-49）
=2.14875×N·mm
節(jié)圓處的圓周力(節(jié)圓直徑):
Ft=2T/d (3-50)
由式（3-50）得=2×2.14875×/728≈0.59×N
作用于軸上的徑向力(標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合角＝20。)：
（3-51）
由式（3-51）得=5900×tg20°≈2147N
徑向水平分力；
（3-52）
由式（3-52）得=cos=2147×cos50°≈1380N
徑向垂直分力
（3-53）
由式（3-53）得=sin=2147×sin50°≈1644N
b. 螺旋輸送干燥器鏈傳動對主動端軸的作用力
=/＝0.245×/0.93=0.263× kw
-鏈傳動的效率，取0.93
傳遞的扭矩：
由式（3-48）得=418N·mm
鏈條工作拉力：
（3-54）
由式（3-54）=3.3N
徑向作用力：=1.15=1.15×3.3=3.8N
水平徑向分力：
由式（3-52）得=3.8×cos60°≈1.9N
垂直徑向分力：
由式（3-53）=6.9×sin60°≈3.3N
c.對滾齒輪的受力計(jì)算
由式（3-48）得
節(jié)圓處圓周力：由式（3-49）得=1919N
作用在軸上的徑向力：由式（3-50）得=689N
向徑水平力：由式（3-52）得
d.滾筒組件自重的計(jì)算
為確定滾筒支座反力可預(yù)先估算筒體組件的自重力。筒體部分：
(3-55)
由式（3-55）得=2611N
=1740N
端蓋部分：=304N
e.按實(shí)際配置電機(jī)功率計(jì)算允許刮刀對筒體的作用力
按配置電機(jī)的最大輸入功率，除去消耗于從動滾筒和螺旋干燥器的功率，則均可作為刮刀對筒體摩擦阻力的消耗。
刮刀對筒體允許的最大阻力矩：
--大鏈輪輸出的扭矩，=418N·mm
，--支承軸承處的摩擦阻力矩， ≈0.05
=214875-418-0.05×214875-700333=1.4134× N·mm
可估算刮刀對筒體允許的頂緊力：
查文獻(xiàn)[3]第290頁公式
（3-56）
由式（3-56）=6454N
在此種狀態(tài)下，筒體單位長度的頂緊力為：
相當(dāng)于設(shè)計(jì)確定的操作條件下，的2.43倍。
按筒體允許的最大阻力矩狀況下計(jì)算，最大徑向力為：
==6454N
徑向水平分力：
（3-57）
由式（3-57）得=6454×cos30°≈5589N
徑向垂直分力 :
（3-58）
由式（3-58）得=6454×sin30°=3227N
f.軸承支承處支反力計(jì)算與彎矩
圖3-3 滾筒組件y軸方向的水平力
圖3-4 滾筒組件x軸方向的水平力
主動端軸的支座反力和作用力力向:
支座反力: （3-59）
≈-440N(力的方向與土示方向相反)
≈1323N
≈1473N
≈776N
由式（3-59）得≈1537N
≈1534N
a) 大齒輪安裝處的軸斷面
彎矩： =≈761N
扭矩：：=2.14875×N·mm
當(dāng)量彎矩： （3-60）
由式（3-60）得==1860872 N·mm
b) 主動端軸承處的軸斷面：
彎矩：
≈401444 N·mm
扭矩：==2148750-418=2148332 N·mm
當(dāng)量彎矩：
由式（3-60）得≈2627553 N·mm
C.軸的校核
a）傳動齒輪安裝處的軸徑：
35鋼的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 ，許用的彎曲應(yīng)力
軸的內(nèi)孔徑 ，
強(qiáng)度校核：
查文獻(xiàn)[18]第291頁公式 （3-61）
由式（3-61）得
≈21.18MPa＜，滿足要求。
查文獻(xiàn)[18]第307頁公式 （3-62）
由式（3-62）得
≈36.7＜，滿足要求
軸承支承處的強(qiáng)度校核：，
由式（3-61）得
≈9.5MPa＜=25，滿足要求
由式（3-62）得
≈18MPa＜，滿足要求。
3.6.7軸承的選擇和校核
選擇滾動軸承的類型，一般從載荷的大小、方向和性質(zhì)三方面進(jìn)行考慮。
在外廓尺寸相同的條件下，滾子軸承比球軸承承載能力大，適用于載荷較大或有沖擊的場合。球軸承適用于載荷較小、振動和沖擊力較小的場合。
當(dāng)承受純徑向載荷時，通常選用徑向接觸軸承或深溝球軸承；當(dāng)承受純軸向載荷時，通常選用推力軸承；當(dāng)承受較大徑向載荷和一定軸向載荷時，可選用角接觸球軸承，或者將向心軸承和推力軸承進(jìn)行組合，分別承受徑向和軸向載荷。
根據(jù)軸的應(yīng)用場合可知，軸主要受到的徑向力和軸向力。查詢常用滾動軸承的性能和特點(diǎn)，選擇角接觸球軸承。角接觸球軸承的性能特點(diǎn)：可同時承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，也可承受純軸向負(fù)荷。應(yīng)用場合：適用于剛性較大跨距不大的軸及須在工作中調(diào)整游隙時。
主動端受力較大，校核此軸承。由于滾筒采用焊接的方式連接，同軸的誤差比較大，所以選用調(diào)心軸承，并且能夠滿足機(jī)器在運(yùn)行過程中，軸在250℃高溫下能夠一端游動，以上二者結(jié)合，選取UC218(軸承座代號P218) 參數(shù)：
。軸承只承受徑力。
計(jì)算壽命：查文獻(xiàn)[18]第194頁公式：
（3-63）
由式（3-63）得=1054745576h
壽命滿足要求。
4.結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的成果進(jìn)行綜合性的考核，在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，查閱了許多的相關(guān)資料，通過對現(xiàn)有干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對每個結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，掌握了設(shè)備的工作原理和總體的結(jié)構(gòu)。得知了現(xiàn)有干燥設(shè)備的不足，運(yùn)用現(xiàn)有的知識，對滾筒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使?jié)L筒在干燥過程中筒體表面的溫差不大。確定了設(shè)計(jì)方案，對水磨粉雙滾筒干燥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，熱工計(jì)算，對傳動裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核，保證了該設(shè)備工作的可靠性，效率高，安全。但長期以來尚存在一個不足就是刮刀容易磨損，還需要對刮料裝置進(jìn)一步改進(jìn)。
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附 錄
1、裝配圖 GST50-00 A0
2、軸承座 GST50-03 A3
3、傳動系裝置部裝圖 GST50-08-00 A0
4、小鏈輪 GST50-08-01 A3
5、大鏈輪 GST50-08-02 A3
6、傳動大齒輪 GST50-08-03 A3
7、小帶輪 GST50-08-04 A3
8、大帶輪 GST50-08-05 A3
9、小齒輪 GST50-08-08 A3
10、對滾齒輪 GST50-08-12 A3
11、滾筒組件部裝圖 GST50-09-00 A2
12、進(jìn)油軸 GST50-09-01 A3
13、滾筒端蓋 GST50-09-02 A4
14、大滾筒 GST50-09-03 A3
15、側(cè)蓋板 GST50-09-04 A4
16、小滾筒 GST50-09-05 A3
18、軸承蓋 GST50-12 A4
18、進(jìn)油軸Ⅱ GST50-34 A3
19、排油軸Ⅱ GST50-35 A3
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