煅燒爐粉體混合器—被動軸、齒輪及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)graduate design設(shè)計(jì)題目：煅燒爐粉體混合器被動軸、齒輪及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 學(xué) 院： 指導(dǎo)教師： 2012年05月31日摘要純堿產(chǎn)品生產(chǎn)的最后一道工序是煅燒。煅燒工藝，設(shè)備完善與否對產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗和操作條件影響甚大。重堿的主要成分為nahco3, 其他還有na2co3、nh4co3、nacl、nh4cl、h2o 等，將含水量大于8%的重堿如直接進(jìn)入煅燒爐進(jìn)行煅燒，將造成煅燒爐粘爐，煅燒爐加熱管形成嚴(yán)重的結(jié)疤，嚴(yán)重影響煅燒爐的正常生產(chǎn)。為改善煅燒工藝條件，這就需要使重堿與返堿進(jìn)爐前得到充分混合降低水分。目前在世界制堿工業(yè)中，一些先進(jìn)的工業(yè)國家均采用“重返

2、堿高效混合器”，則煅燒爐預(yù)混器應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是：重堿及返堿混合均勻；結(jié)構(gòu)緊湊，適于大型化；消除了煅燒爐內(nèi)結(jié)球。關(guān)于預(yù)混器的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容有筒體設(shè)計(jì)、齒輪和鏈輪設(shè)計(jì)、軸承選型、主動軸和從動軸的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：重堿煅燒；返堿；煅燒爐預(yù)混器；預(yù)混器的設(shè)計(jì)；。abstractthe last process of production of soda ash is calcined. calcining process, well-equipped or not has a great impact to the quality of products, energy consumption and

3、 operating conditions., the main ingredients of heavy alkali is nahco3, others is na2co3 ,nh4co3 ,nacl, nh4cl ,h2o. if we put the heavy alkali with more than 8% of water into the calcining furnace to calcined directly, that will cause calcinatory stick furnace, form a serious scarring in the calcine

4、rs heating pipe, and has a serious impact to the normal production of calciner. to improve the conditions of calcining process, it is necessary to make heavy alkali and fanjian fully mixed before they are put into the furnace to reduce the moisture. currently, in the the worlds soda industry, some o

5、f the advanced industrial countries use a efficient mixer of alkali and fanjian”, the calciner premixed came into being. its characteristic is that heavy alkali and fanjian is fully mixed; compact; suitable for large-scale; eliminate a calcination furnace cabbage. premixeds design includes cylinder

6、design, gear and sprocket design, bearing selection, driving shaft and driven shaft design.key words: heavy alkali calcining ;fanjian; burning premixed furnace ;the design of the products; 目 錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1預(yù)混器出現(xiàn)的背景11.2預(yù)混器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11.3預(yù)混器的特點(diǎn)及作用21.4預(yù)混器的保養(yǎng)41.5煅燒爐預(yù)混器存在的問題及改造5第2章 預(yù)混器的筒體設(shè)計(jì)7第3章 預(yù)混器的軸設(shè)

7、計(jì)93.1功率的確定93.1.1電動機(jī)確定93.2 主動軸設(shè)計(jì)113.2.1實(shí)心軸部分113.2.2空心軸部分153.2.3軸的校核183.3被動軸的設(shè)計(jì)223.3.1 實(shí)心軸部分223.3.2空心軸部分25第4章 預(yù)混器的傳動設(shè)計(jì)324.1齒輪的設(shè)計(jì)324.1.1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)324.1.2確定幾何尺寸334.1.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度33第5章 預(yù)混器的附件設(shè)計(jì)355.1支座選型及校核35結(jié)論38參考文獻(xiàn)39謝 辭41第1章 緒論1.1預(yù)混器出現(xiàn)的背景重堿煅燒是純堿生產(chǎn)工藝中的最后工序，也是一個(gè)很重要的工序，這個(gè)工序的工藝、設(shè)備完善與否對產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗和操作條件的關(guān)系很大。重堿的

8、主要成分是nahco3，其次還有na2co3、nh4hco3、nacl、nh4cl、h2o等，其中水分在1719%（重量），由于過高水分和氯離子的存在，直接進(jìn)入煅燒爐會在爐內(nèi)壁形成結(jié)疤或出堿球，影響產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)踐證明，沒有沾堿危險(xiǎn)的重堿進(jìn)入煅燒爐前必須加入反堿以使水分降低到8%以下。侯德榜說過：“煅燒爐操作的全部訣竅在于適量反堿”?！?】反堿是從煅燒爐內(nèi)直接取出，再從產(chǎn)品中分離出來的部分。反堿加入量的多少與重堿投入量、重堿含水量有直接關(guān)系。在煅燒操作中重堿與返堿混合方式主要有以下三種【2】：(1)在煅燒爐前部進(jìn)堿鉸龍?jiān)O(shè)有預(yù)混段。返堿和重堿分別通過返堿加料器和氣封轉(zhuǎn)動閥送到進(jìn)料預(yù)混段混合再經(jīng)進(jìn)料

9、送入煅燒爐。進(jìn)堿鉸龍既起到了輸送的作用也起到了混合作用。這種方式由于返堿與重堿混合時(shí)間短促，不能完全混合，所以，即使是每噸純堿加入了3噸返堿，仍難以避免結(jié)疤、結(jié)球，造成操作條件惡化，影響傳熱，增加熱量消耗。(2).自身返堿混合式。這種混合方式是在爐體自身設(shè)有返堿管，煅燒后的純堿經(jīng)返堿管返回到爐頭與重堿混合，降低水份，又分外自身返堿與內(nèi)自身返堿。外自身返堿是指在爐體外設(shè)有返堿管，螺旋在爐體上。內(nèi)自身返堿是在爐體內(nèi)有一根返堿管。這種自身返堿混合方式操作難度較大，易造成返堿管堵。(3).外預(yù)混式。這種混合方式是在煅燒爐外有專門的預(yù)混裝置預(yù)混器。重堿和返堿分別通過氣封轉(zhuǎn)動閥和返堿加料器運(yùn)到預(yù)混器，達(dá)到

10、充分混合的目的。依據(jù)重堿水份和重堿投入量的多少，通過返堿加料器控制返堿量的多少。1.2預(yù)混器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)預(yù)混器結(jié)構(gòu)為在鋼板外殼中裝有兩根平行軸，一根主動軸由電動機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動、另一根為從動軸，由主動軸經(jīng)齒輪帶動，兩軸轉(zhuǎn)動方向相反。兩軸上均帶有按一定距離、一定角度布置的槳葉。軸轉(zhuǎn)動時(shí)帶動槳葉做圓周運(yùn)動，按一定配比進(jìn)入器內(nèi)的重堿與返堿在槳葉的攪動下進(jìn)行混合【3】，借助于有一定角度的槳葉的作用，混合物料沿軸向向出料端移動，從而完成重堿與返堿的混合作用。預(yù)混器的關(guān)鍵部件是帶槳葉的主動軸及從動軸，主動軸與從動軸帶槳葉段由無縫鋼管制成，其上布有扇形槳葉，槳葉面與軸線的交角成60。軸的槳葉面與軸線的交角剛好相

11、反。這樣才能保證主動軸與從動軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使物料向出料向推動，預(yù)混器的整體結(jié)構(gòu)如圖1.1所示：圖1.1 預(yù)混器的整體結(jié)構(gòu)圖1.3預(yù)混器的特點(diǎn)及作用yhq-4預(yù)混器與國內(nèi)最早的單軸犁刀式預(yù)混器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于采用多組槳葉，混合效果好，混合后無大堿球。攪拌槳直徑小，帶起堿塵較少，攪拌功率亦較低，但為使預(yù)混器在正常停機(jī)后順利啟動，故電機(jī)配備功率有較大富裕。幾年的生產(chǎn)實(shí)踐證明設(shè)置預(yù)混器是煅燒技術(shù)的一個(gè)進(jìn)步，它有以下作用【4】： （1）改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品堆積密度由于預(yù)混器中，重堿可以充分的與返堿相混合，形成倍半碳酸鈉及一水碳酸鈉，反應(yīng)式為：na2co3+nahco3=na2co3nahco32h2

12、o+q,na2co3+h2o=na2co3h2o+q這個(gè)過程是化學(xué)過程，并不是以簡單的返堿去平均重堿中的游離水。由于重堿和純堿充分混合后，有倍半碳酸鈉及一水碳酸鈉生成，而一水碳酸鈉經(jīng)煅燒后即為重質(zhì)純堿，這正是生產(chǎn)重堿純堿廣泛采用的方法。所在預(yù)混器中返堿與重堿能混合充分的條件下，對產(chǎn)品有部分重化作用。（2）消除煅燒爐內(nèi)結(jié)球重堿與返堿在預(yù)混中充分混合后，使重堿所帶入的游離水變成了結(jié)晶水，杜絕了爐內(nèi)結(jié)疤和堿球的生成，可以大大改善操作條件及工人的勞動強(qiáng)度，也為企業(yè)取得了效益。（3）減少爐氣帶堿量傳統(tǒng)的工藝煅燒爐出氣帶有大量顆粒很細(xì)堆積密度很小的堿塵，進(jìn)入旋風(fēng)分離器予以分離，分離下來的堿塵，經(jīng)進(jìn)堿鉸龍又

13、被送回煅燒爐，形成了煅燒爐與旋風(fēng)分離器間的堿塵循環(huán)，增加了旋風(fēng)分離器的負(fù)荷和堿損失，而設(shè)置預(yù)混器后，旋風(fēng)分離器分離下來的堿塵進(jìn)入預(yù)混器與重堿充分混合，形成一水碳酸鈉及倍半碳酸鈉，再進(jìn)入煅燒爐可以防止堿塵循環(huán)，減輕旋風(fēng)分離器的負(fù)荷和堿損失。（4）減少返堿量由于重堿和返堿在預(yù)混器中充分混合，在混合過程中產(chǎn)生倍半碳酸鈉，而形成倍半碳酸鈉需要的水量比一水碳酸鈉的要大得多，這意味著需要返堿的量可以更少。顯然，返堿量的減少，可以提高煅燒爐的生產(chǎn)能力和減少熱量損失，降低蒸汽的消耗及返堿輸送的電耗。（5）有助于煅燒爐密封，提高爐氣濃度由于預(yù)混器是將重堿與返堿充分混合，形成一水堿及倍伴碳酸鈉之后進(jìn)入煅燒爐，這時(shí)

14、游離水變成結(jié)晶，不會再形成結(jié)疤，這一點(diǎn)在水合法制重灰得到證實(shí)，所以在混合堿出預(yù)混器進(jìn)入進(jìn)堿鉸龍之間，可以設(shè)卸料裝置進(jìn)行密封，這樣遠(yuǎn)比重堿返堿只經(jīng)進(jìn)堿鉸龍直接進(jìn)爐的密封要好得多。通過以上分析可以看出，設(shè)置預(yù)混器對煅燒爐的操作，對系統(tǒng)能量消耗及降低職工勞動強(qiáng)度等方面都起到了重要作用確實(shí)是煅燒技術(shù)的一個(gè)進(jìn)步。1.4預(yù)混器的保養(yǎng)煅燒工序是純堿生產(chǎn)的主要生產(chǎn)工序之一，它的主要任務(wù)是對重堿（nahco3）進(jìn)行加熱分解，制成na2co3。本工序特點(diǎn)是不僅運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備多，而且大型化，又沒有備機(jī)【5】，這樣，如何對本工序設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、使設(shè)備處于完好狀態(tài)，保證生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行，是設(shè)備管理人員日常工作的重點(diǎn)，結(jié)合本工

15、序生產(chǎn)的特點(diǎn)，以及從事本工序設(shè)備管理工作的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)和體會，對本工序設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)談幾點(diǎn)看法。首先，夯實(shí)基礎(chǔ)管理：將設(shè)備分類建檔，制定管理卡片。煅燒工序設(shè)備種類多，既有專用設(shè)備輕重灰煅燒爐、涼堿爐、又有通用設(shè)備泵、風(fēng)機(jī)，還有運(yùn)輸設(shè)備皮帶機(jī)、刮板機(jī)、斗提機(jī)及螺旋輸送機(jī)，還包括特殊設(shè)備塔、換熱器、罐及壓力容器、管道。針對這些情況，將設(shè)備分類建檔，并制定管理卡片，使管理人員能系統(tǒng)了解設(shè)備的基本情況，為設(shè)備在運(yùn)行過程中的維護(hù)、保養(yǎng)、檢修提供技術(shù)上的保障。加強(qiáng)培訓(xùn)，精心操作?；ぴO(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)具有連續(xù)性，而設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)主要靠設(shè)備的操作者來完成。因而，就必須對操作工加強(qiáng)培訓(xùn)和教育。在上崗之前對操作工進(jìn)行

16、技術(shù)培訓(xùn)，除了解操作知識和掌握操作技能外，特別強(qiáng)調(diào)對設(shè)備性能的了解，只有掌握設(shè)備的技術(shù)特性、使用方法及維護(hù)保養(yǎng)知識，才能保證上崗。在日常工作中，成立由主任、技術(shù)員組成的培訓(xùn)小組，并設(shè)兼教育員，負(fù)責(zé)培訓(xùn)工作，經(jīng)常對崗位人員進(jìn)行叫徐，利用副班組織學(xué)習(xí)，提高工人的操作水平和對設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)重要性的認(rèn)識。抓好潤滑管理。針對工序運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)狀況及大型運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備對潤滑的特殊要求，編制出本工序潤滑管理手冊，對每一臺設(shè)備每一個(gè)潤滑點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、歸納，根據(jù)具體情況選用不同型號的潤滑油，制定換油周期，同時(shí)成立加油班組，并由專職技術(shù)員負(fù)責(zé)潤滑工作。對潤滑工作由管理人員、操作工、加油工、檢修工四位一體進(jìn)行管理，互相監(jiān)督檢

17、查，確保設(shè)備潤滑良好。加強(qiáng)保養(yǎng)，使設(shè)備處在一個(gè)好的工作環(huán)境下運(yùn)行。由于煅燒工序發(fā)熱設(shè)備多，都裝置在廠房內(nèi)，造成現(xiàn)場高溫，環(huán)境惡劣。這樣，設(shè)備的保養(yǎng)就必須加強(qiáng)，在保證各發(fā)熱設(shè)備、管道保溫、環(huán)境惡劣。這樣，設(shè)備的保養(yǎng)就必須加強(qiáng)，在保證各發(fā)熱設(shè)備，管道保溫、環(huán)境通風(fēng)良好的同時(shí)，要求操作人員必須愛護(hù)設(shè)備，經(jīng)常對設(shè)備進(jìn)行清理、擦洗，尤其是電機(jī)、減速機(jī)等關(guān)鍵部位，必須見本色。管理人員對設(shè)備衛(wèi)生建立考核制度。加強(qiáng)檢修計(jì)劃，定期檢查，見縫插針，消除隱患。煅燒工序運(yùn)站設(shè)備較多，而且設(shè)有備機(jī)，設(shè)備的檢修檢查工作就尤為重要。必須合理安排檢修，使之服務(wù)于生產(chǎn)，與生產(chǎn)不發(fā)生矛盾。要求設(shè)備管理人員要經(jīng)常深入現(xiàn)場熟悉了解設(shè)

18、備的性能及使用狀況，對設(shè)備運(yùn)行情況跟蹤記錄，分類編制設(shè)備運(yùn)行狀況統(tǒng)計(jì)表，分析確定設(shè)備的檢修計(jì)劃，編制設(shè)備檢修周期表，安排好設(shè)備的檢修。加強(qiáng)巡回檢查。對設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的事故隱患，徹底檢查，使設(shè)備事故處理在萌芽狀態(tài)，減少事故停車次數(shù)及時(shí)間，使設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，這一點(diǎn)是設(shè)備管理的關(guān)鍵。根據(jù)化工的特性，制定出化工操作人員、維修人員、技術(shù)人員三位一體的巡回檢查制度。此外，應(yīng)指出預(yù)混器使用時(shí)的注意事項(xiàng)：熱的返堿與冷的濕堿混合過程中會產(chǎn)生較大量的水蒸汽，同時(shí)有部分nh3,也隨同氣體逸出，因此預(yù)混器的排氣管一定要引到爐氣冷凝系統(tǒng)中去，以便回收nh3。為了保持爐氣濃度不被沖淡，預(yù)混器與外界相通的管口一定要密封，以提

19、高預(yù)混器的操作水平。經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，【6】發(fā)現(xiàn)預(yù)混器具有如下優(yōu)點(diǎn)：重堿及返堿結(jié)合均勻；結(jié)構(gòu)緊湊，適于大型化；消除了煅燒爐內(nèi)結(jié)球。1.5煅燒爐預(yù)混器存在的問題及改造煅燒爐預(yù)混器雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，但在早期的實(shí)際使用過程中還是暴露出了一些問題【7】，主要問題如下：a、預(yù)混器軸端；b、攪拌翅片掉；c、預(yù)混器軸封漏堿。針對上述問題，煅燒車間會同有關(guān)部門進(jìn)行了認(rèn)真的研究與探討，針對不同問題制定了不同的解決方案。第一，以前煅燒爐預(yù)混器軸在使用到一年左右的時(shí)間，就存在斷軸的可能，經(jīng)與生產(chǎn)廠家對斷軸進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，損壞的預(yù)混器軸管壁較薄，且腐蝕嚴(yán)重，并且未進(jìn)行熱處理，韌性較差，這樣在不斷的扭力作用下，很容易

20、就能達(dá)到預(yù)混器軸的扭曲極限，而使軸扭斷?！?】找出原因后，對管壁進(jìn)行加厚由原來壁厚12mm加大到16mm，提高它的抗扭強(qiáng)度，并且對軸經(jīng)行熱處理，以提高它的韌性，經(jīng)上述改進(jìn)后，預(yù)混器軸使用時(shí)間由原來的一年左右提高到現(xiàn)在的兩年多，不但提高了設(shè)備的維修周期，而且降低了維修費(fèi)用，同時(shí)穩(wěn)定了生產(chǎn)，增加了產(chǎn)量；第二，在煅燒爐的生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生出堿星型卡?，F(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是掉落的預(yù)混器攪拌翅片卡停出堿星型，對預(yù)混器軸檢查發(fā)現(xiàn)預(yù)混器軸腐蝕較為嚴(yán)重，攪拌翅片與預(yù)混器軸連接處焊縫均不同程度出現(xiàn)裂縫，在攪拌過程中因攪拌的作用力較大，很容易使焊縫處出現(xiàn)裂紋的攪拌翅片從預(yù)混器軸上掉落，從而造成出堿星型卡停。為防止再次

21、出現(xiàn)類似情況，對圖紙進(jìn)行修改，以前攪拌翅片直接焊接在預(yù)混器軸上，沒有進(jìn)行加固，承受力較小，改造后在預(yù)混器軸上安裝攪拌翅片的地方鉆上孔，然后再進(jìn)行焊接，焊接完以后再在攪拌翅片四周焊上四個(gè)加強(qiáng)筋，這樣不但提高了攪拌翅片的耐用性，而且不容易從預(yù)混器軸上脫落；第三，預(yù)混器在使用的過程發(fā)現(xiàn)，預(yù)混器頭部軸封處漏堿嚴(yán)重，經(jīng)常造成預(yù)混器軸封串堿，軸承損壞，釀成設(shè)備事故，后來經(jīng)過仔細(xì)的研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)混器頭部軸封處填料函太短，且為干密封，起不到應(yīng)有的密封作用，然后對填料函進(jìn)行了改造，加長填料函且中間加工一油杯，用潤滑脂泵對其進(jìn)行定期加油，使其始終處在一種油封狀態(tài)，經(jīng)改造后，從其使用效果來看，漏堿情況大為改觀，且軸封

22、為油潤滑狀態(tài)，也減少了此處預(yù)混器軸的磨損，造成軸承損壞的事故也大大的降低了。改造后的填料函如圖1.2。圖1.2 改造后的填料函第2章 預(yù)混器的筒體設(shè)計(jì)筒體及封頭型式：選擇兩個(gè)相割圓柱形筒體，平板型封頭確定筒體：根據(jù)工藝要求，裝料系數(shù)，罐體全容積，罐體公稱容積（操作時(shí)盛裝物料的容積）。 已知筒體寬度b=1650mm 筒體高度 h=1275mm由此可知筒體的半徑r=475mm選擇材料，確定設(shè)計(jì)壓力按照鋼制壓力容器（）規(guī)定，決定選用鋼板，該板材在下的許用應(yīng)力由過程設(shè)備設(shè)計(jì)附表查取，常溫屈服極限。計(jì)算內(nèi)壓：介質(zhì)密度靜壓力 h為填料高度 所以靜壓力 設(shè)計(jì)壓力為常壓 計(jì)算壓力 =0.102745mpa筒體

23、和封頭厚度夾套材料選擇熱軋鋼板，其筒體計(jì)算壁厚 （2-1）查過程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-3得則查過程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-2取鋼板厚度負(fù)偏差，當(dāng)介質(zhì)有腐蝕性，對于碳鋼取腐蝕裕量，故筒體厚度附加量， 再由第一次厚度元整值。 根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚度 設(shè)內(nèi)筒體名義厚度，則有效厚度為 筒體長度則 ，由過程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-6查得，圖4-9查得，此時(shí)許用內(nèi)壓為：滿足強(qiáng)度要求筒體的厚度 第3章 預(yù)混器的軸設(shè)計(jì)3.1功率的確定3.1.1電動機(jī)確定由馬青山關(guān)于臥式雙軸攪拌的研究粉粒體攪拌的葉片式攪拌葉輪功率數(shù)學(xué)表達(dá)式： （3-1） 粉體力學(xué)性質(zhì)：壓實(shí)系數(shù)： 尺寸特征：裝料高度 h=475mm 葉片個(gè)數(shù)= 35葉片寬度 w

24、=187mm 葉輪轉(zhuǎn)速 n=0.644rad/s 加料系數(shù)： （3-2）式中， -加料體積 -攪拌釜的體積由混合設(shè)備設(shè)計(jì)【9】表4-10 瞬間失重粒子混合機(jī)主要參數(shù)加料系數(shù) 該系數(shù)反映了攪拌釜利用率。自空間的大小對粉體的流態(tài)化程度有較大影響。 速度數(shù) （3-3） 該數(shù)是將攪拌速度化作量綱為一的結(jié)果，對葉片式，對螺帶式。加料數(shù) （3-4）式中 -物體高度； -葉輪端部距釜壁距離該數(shù)表示槳被埋在物料中的相對深度，對葉輪受力有較大影響。由以上討論可知，功率數(shù)是物料物性、攪拌葉輪運(yùn)動速度和葉片被埋深度等的函數(shù)，即 （3-5） 將上式化作量綱為一得 （3-6）應(yīng)用以上推導(dǎo)結(jié)果對臥式單軸攪拌釜中攪拌功率進(jìn)

25、行處理，得功率數(shù)關(guān)聯(lián)式為 （3-7） 所設(shè)計(jì)攪器為雙軸攪拌器所以 =36.645由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)【10】表19-1選擇電動機(jī) 55kw 985rpm。 由電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和攪拌軸的轉(zhuǎn)速可知減速機(jī)的減速比為，電動機(jī)功率55kw參照給定的選型，根據(jù)攪拌與混合設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊【11】表9-28選擇xl-11減速機(jī)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表19-3 y系列電動機(jī)的安裝及外形尺寸確定電動機(jī)的安裝方式。3.2 主動軸設(shè)計(jì)3.2.1實(shí)心軸部分3.2.1.1直徑的確定按扭矩計(jì)算軸的強(qiáng)度（軸的強(qiáng)度計(jì)算) （3-8）式中 ， 截面最大剪應(yīng)力mpa 軸的傳遞的扭矩n.mm 抗扭截面系數(shù) 降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力35鋼取其

26、中p 攪拌的功率，kwn 攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù),r/mind 轉(zhuǎn)軸的直徑因?yàn)?為防止軸產(chǎn)生過大得扭轉(zhuǎn)變形攪拌軸需進(jìn)行剛度計(jì)算，工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角不得超過許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件 （3-9）式中， 軸的扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，/mg 剪切彈性模量，對于碳鋼及合金鋼i 軸截面的極慣性矩， 在精密穩(wěn)定的傳動中， 可取1/4 1/2/m,一般傳動和扭轉(zhuǎn)的計(jì)算可達(dá)1/2 1/m。滿足剛度要求所需的最小攪拌軸直徑為圓整取d=150mm，軸承選用32900 型圓錐滾子軸承校核軸的強(qiáng)度認(rèn)為槳葉的受力為其型心，槳葉形狀如圖3.1所示，圖3.1 預(yù)混器槳葉形狀則，易得y=0。 根據(jù)工程流體力學(xué)【12】 （3-10）則3

27、.2.1.2長度的確定由于葉片加工上空心軸的尺寸必須小于筒體的內(nèi)徑，且葉片的外緣必須與筒體有一定的間隙葉片尺寸為 d=273mm 可求得空心軸外徑葉片與筒體空隙與工作條件有一定的關(guān)系可取 實(shí)心軸部分軸頭 有機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 7-2表軸上零件固定方法如圖3.2所示。圖3.2 主動軸一端軸頭軸肩關(guān)系 （3-11）其中， （3-12）與之間為非定位軸肩 （3-13）其中，為軸肩由軸承的選型mm與之間空位軸肩 （3-14）以及公式3-5，得 同理，主動軸另一端 如圖3.3圖3.3 主動軸的另一端軸頭主要尺寸： 主動軸的主要長度尺寸： 3.2.2空心軸部分3.2.2.1軸的強(qiáng)度計(jì)算 （3-15）式中， 截面

28、最大剪應(yīng)力，mpa軸所傳遞的扭矩，nmm抗扭截面系數(shù)，降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力其中 嚙合力 由式 （3-16）式中， 攪拌傳遞功率，kw攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù)，空心軸內(nèi)徑，mm空心軸外徑，mm空心軸內(nèi)徑與外徑的比值3.2.2.2軸的剛度計(jì)算為防止軸產(chǎn)生過大的扭矩變形，攪拌軸需進(jìn)行剛度計(jì)算。工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角不得超過許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件。 （3-17）式中， 軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，；切變模量，對于碳鋼及合金鋼g=7.94104mpa；截面的極慣性矩在精密穩(wěn)定的傳動中，可取至；一般傳動和攪拌的計(jì)算，可選至1；對精度要求低的傳動可取1?？招妮S由下式， （3-18） = = =101mm由于葉片加上空心

29、軸的尺寸必須小于筒體的內(nèi)徑，且葉片的外緣必須與筒體有一定的間隙葉片尺寸為 可求得空心軸外徑葉片與筒體空隙與工作條件有一定關(guān)系 可取 由內(nèi)外徑之比可求得軸承的支座反力由空心軸的結(jié)構(gòu)尺寸特征以及空心軸的材料密度豎直方向受力分析如圖3.4所示，圖3.4 豎直方向受力分析齒輪嚙合力 由力與力矩方程 得水平方向受力分析如圖3.5所示，圖3.5 水平方向受力分析由力和力矩平衡由 得由此可選軸承 32900型圓錐滾子軸承（gb/t 297 1944）【18】3.2.3軸的校核根據(jù)對軸承的校核求出了以下物理量由齒輪的受力分析可得由鏈條對鏈輪的載荷分析可得 則主動軸總受力分析如圖3.6所示，圖3.6 主動軸總受

30、力分析水平面內(nèi)彎矩 = = =圖3.7 水平面內(nèi)彎矩豎直面內(nèi)彎矩 =-80507 nm =-144764 nm =1312242 nm圖3.8 豎直面內(nèi)彎矩 根據(jù)合成彎矩 b截面彎矩 = c截面合成彎矩 e截面的合成彎矩 d截面的合成彎矩 圖3.9 合成彎矩求解危險(xiǎn)截面處軸的計(jì)算直徑 許用應(yīng)力 空心軸的材料選用20鋼 許用應(yīng)力 實(shí)心軸的材料選用35鋼 許用應(yīng)力b截面的計(jì)算直徑 c截面的計(jì)算直徑 d截面的計(jì)算直徑 e截面的計(jì)算直徑 檢查軸強(qiáng)度經(jīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的直徑比較，b,c,d,e各危險(xiǎn)截面的截面直徑分別小于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的直徑，故軸的強(qiáng)度足夠。3.3被動軸的設(shè)計(jì)3.3.1 實(shí)心軸部分3.3.1.

31、1直徑的確定按扭矩計(jì)算軸的強(qiáng)度（軸的強(qiáng)度計(jì)算) （3-19）式中， 截面最大剪應(yīng)力mpa 軸的傳遞的扭矩n.mm 抗扭截面系數(shù) 降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力35鋼取=2030mpa其中 p 攪拌的功率，kwn 攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù),r/mind 轉(zhuǎn)軸的直徑因?yàn)?為防止軸產(chǎn)生過大得扭轉(zhuǎn)變形攪拌軸需進(jìn)行剛度計(jì)算，工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角不得超過許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件 （4-20）式中， 軸的扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，/mg 剪切彈性模量，對于碳鋼及合金鋼g=i 軸截面的極慣性矩， 在精密穩(wěn)定的傳動中， 可取1/4 1/2/m,一般傳動和扭轉(zhuǎn)的計(jì)算可達(dá)1/2 1/m滿足剛度要求所需的最小攪拌軸直徑為圓整取d=150m

32、m，軸承選用32900 型圓錐滾子軸承3.3.1.2 長度的確定由于葉片加工上空心軸的尺寸必須小于筒體的內(nèi)徑，且葉片的外緣必須與筒體有一定的間隙葉片尺寸為 d=273 可求得空心軸外徑葉片與筒體空隙與工作條件有一定的關(guān)系可取 實(shí)心軸部分軸頭 有機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 7-2表軸上零件固定方法圖3.10 被動軸一端軸頭軸肩關(guān)系由于與之間為定位軸肩 （3-21）其中 （3-22） 與為非定位軸肩， 這部分裝有與主動軸相同的齒輪，與齒輪輪轂內(nèi)徑相同 與之間為定位軸肩 以及軸的結(jié)構(gòu)，可以確定圖3.11 被動軸另一端軸頭被動軸的另一端采用了與主動軸直徑小的一端采用了相同的軸承 與為定位軸肩 根據(jù)輪轂厚度以及軸承寬

33、度可確定被動軸的主要長度尺寸： 3.3.2空心軸部分3.3.2.1軸的強(qiáng)度計(jì)算 （3-23）式中， 截面最大剪應(yīng)力，mpa軸所傳遞的扭矩，nmm抗扭截面系數(shù)，降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力其中 嚙合力 由式 （3-24）得式中， 攪拌傳遞功率，kw攪拌軸轉(zhuǎn)數(shù)，空心軸內(nèi)徑，mm空心軸外徑，mm空心軸內(nèi)徑與外徑的比值3.3.2.2軸的剛度計(jì)算為防止軸產(chǎn)生過大的扭矩變形，攪拌軸需進(jìn)行剛度計(jì)算。工程上以單位長度的扭轉(zhuǎn)角不得超過許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件。 （3-25）式中， 軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，；切變模量，對于碳鋼及合金鋼g=7.94104mpa；截面的極慣性矩在精密穩(wěn)定的傳動中，可取至；一般傳動和攪拌的計(jì)

34、算，可選至1；對精度要求低的傳動可取1?？招妮S由式 （3-26）得 = = 由于葉片加上空心軸的尺寸必須小于筒體的內(nèi)徑，且葉片的外緣必須與筒體有一定的間隙葉片尺寸為 可求得空心軸外徑葉片與筒體空隙與工作條件有一定關(guān)系 可取 由內(nèi)外徑之比可求得軸承的支座反力由空心軸的結(jié)構(gòu)尺寸特征以及空心軸的材料密度空心軸質(zhì)量豎直方向圖3.12 被動軸豎直方向受力分析由式 （3-27）與 （3-28）其中得 水平方向所以 3.3.2.2軸的校核根據(jù)軸承支座反力可知圖3.13 被動軸總受力分析水平內(nèi)彎矩各點(diǎn)彎矩均為0豎直面內(nèi)彎矩根據(jù)合成彎矩 （3-29）可得b截面的合成彎矩c截面的合成彎矩d截面的合成彎矩求解危險(xiǎn)截

35、面處軸的計(jì)算直徑許用應(yīng)力 空心軸的材料選用20鋼 許用應(yīng)力實(shí)心軸的材料選用35鋼 許用應(yīng)力b截面的計(jì)算直徑c截面的計(jì)算直徑d截面的計(jì)算直徑圖3.14 被動軸各點(diǎn)許用應(yīng)力檢查軸強(qiáng)度經(jīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的直徑比較，b,c,d,e各危險(xiǎn)截面的截面直徑分別小于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的直徑，故軸的強(qiáng)度足夠。第4章 預(yù)混器的傳動設(shè)計(jì)本鏈輪設(shè)計(jì)適用于功率100kw以下，鏈速在15m/s以下4.1齒輪的設(shè)計(jì)傳遞功率p=27.5kw n=38.66r/min一般齒輪傳動對傳動尺寸無特殊限制，可采用軟齒面?zhèn)鲃?。齒輪選用45鋼正火，齒面平均硬度200hbs。這是閉式軟齒面齒輪傳動，故先按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核其彎曲疲勞強(qiáng)度。設(shè)計(jì)

36、步驟如下：4.1.1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)傳遞功率 轉(zhuǎn)速 傳動比；一般齒輪傳動對傳動尺寸特殊限制，可采用軟齒面?zhèn)鲃?。齒輪選用45鋼正火，齒面平均硬度200hbs。這是閉式軟齒面齒輪傳動，故先按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核其彎曲疲勞強(qiáng)度。設(shè)計(jì)步驟如下:（1）許用接觸應(yīng)力極限應(yīng)力 =554mpa安全系數(shù) 取sh=1許用接觸應(yīng)力 （2）計(jì)算齒輪分度圓直徑齒輪轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù) 單級齒輪傳動中齒輪相對軸承非對稱布置，則取 載荷系數(shù) 工作平穩(wěn)，軟齒面齒輪，取k=1.4節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動 彈性系數(shù) 齒輪計(jì)算直徑 4.1.2確定幾何尺寸齒數(shù) 取z=35模數(shù) ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2mm分度圓直徑 中心距 齒

37、寬 4.1.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度許用齒根應(yīng)力極限應(yīng)力 =415mpa安全系數(shù) 取=1.4許用齒根應(yīng)力 =296mpa驗(yàn)算齒根應(yīng)力復(fù)合齒形系數(shù) =4.06齒根應(yīng)力 =55.2mpa 由于 故彎曲疲勞強(qiáng)度足夠第5章 預(yù)混器的附件設(shè)計(jì)5.1支座選型及校核該攪拌設(shè)備為中小型臥式設(shè)備，選擇b型耳式支座，對于這一級混合器配置4個(gè)耳式支座。查jb/t4712.3-2007選擇耳式支座b5-1，耳式支座實(shí)際承受載荷計(jì)算 （5-1）式中：支座實(shí)際承受的載荷，；支座安裝尺寸，； g重力加速度，??；偏心載荷，；水平力作用點(diǎn)至地板高度 不均勻系數(shù)，安裝3個(gè)以上支座時(shí)，??；設(shè)備總質(zhì)量（包括殼體及附件，內(nèi)部介質(zhì)及保溫層

38、質(zhì)量），； 筒體質(zhì)量 封頭質(zhì)量 軸質(zhì)量= 攪拌槳質(zhì)量 夾套質(zhì)量 人孔質(zhì)量 減速機(jī)質(zhì)量 水壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)質(zhì)量 其他附件如擋板、聯(lián)軸器及接管等，估算這些附件的質(zhì)量為，則設(shè)備總質(zhì)量為=；支座數(shù)量，；偏心距，；地震影響系數(shù)，地震設(shè)防烈度為8度，??；水平力，取和的大值，； 因容器置于室內(nèi)，不計(jì)其風(fēng)壓值，故，即 容器總高度，； 所以 ,滿足支座本體允許載荷的要求。計(jì)算支座處圓筒所受的支座彎矩:夾套有效厚度：根據(jù)和查表b.1知當(dāng)圓筒有效厚度為，圓筒內(nèi)壓為，對于該支座有，故所選滿足能滿足要求。結(jié)論今年來我國煅燒技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，特別是自身返堿煅燒技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)化。濕重堿在自身返堿煅燒爐內(nèi)的煅燒過程一般是分成兩段，即是混合段和煅燒段。在進(jìn)料的爐頭部分有一