煤泥烘干机筒体设计doc

来源：矿渣类烘干设备发布时间：2023-10-06 08:58:43

煤泥烘干机筒体部分设计专业：机械设计制造及其制动化学号：7011207088 姓名：刘强指导老师：邱水才摘要：跟着社会的进步，经济的发展，煤炭工业也得到了蓬勃发展，由于烘干机在煤炭工业中存在广泛的用途，进而社会对烘干机的需求慢慢的变多，规格也慢慢变得大。烘干，是指用某种方式去除溶剂保留固体含量的工艺过程。通常是指通入热空气将物料中水分蒸发并带走的过程。掺加少量的黄土制成煤砖和蜂窝煤。热能利用率高，干燥均匀，清理物料次数少，维修方便Cylinder Abstract：With the social progress,?economic development,?the coal?industry has?been booming, due to?the dryer?in the coal?industry?has a?wide range of uses, and then?the community needs more and more?of the dryer, the specification?is also growing?. Drying, refer to?a?way of removing the?solvent?process?to retain?solids content. Usually refer to?the material?pass into the?hot air?and?take?in?the process of evaporation.?Water?slurry?after drying?significantly reduced?after?adding?a small amount of?loess?and?briquettes?made ??from?coal bricks. Dryer mainly by general transmission [Electric – Hardened reducer – Coupling – slow drive ], cylinder?assembly, supporting device, roller?device, transmission?pair, lubrication system, feeding device and guard?against?bulk, discharge device, spray device, zero-emission devices and other components. At present, equipment used in industrial drying?machine?drying, tunnel?drying?machine, tumble dryer, cardboard?drying?machine, tumble dryer?in which?the high?thermal efficiency, uniform drying, cleaning?materials number of small, convenient maintenance. But there are still?low?thermal efficiency,?low production, poor quality,?and?energy?but also?the disadvantages. Kyeword: Dryer, Slime of coal, Drying 前言烘干设备是一种量大面广,品种繁多的机械产品,烘干机用途可广泛应用于煤炭行业煤泥、原煤、浮选精煤、烘干精煤等物料的干燥；建筑行业高煤矿渣、粘土、澎润土、石灰石、沙子、石英石等物料的干燥；选矿行业各种金属精矿、废渣、尾矿等物料的干燥；化工行业非热敏性物料的干燥等领域的广泛运用。内和国外的发展都很快，尤其是转筒式烘干机，它结构简单，运行可靠，烘干和造球效果好，目前应用最广泛。当今世界的主题是“节能减排，低碳环保”。煤泥烘干机的运用和推广正符合了这一宗旨。我国是个产煤大国，但我国也是世界人口最多的国家，对于能源的合理利用更是迫在眉睫。煤泥的烘干是节约能源，坚持可持续化道路的必要措施。筒烘干机，也叫转筒干燥机。它广泛应用于建材、冶金、化工、水泥工业烘干矿渣、粘土等物料。该机主要由回转体、扬料板、传动装置、支撑装置及密封圈等部件组成。回转体、扬料板1章煤泥烘干机概述及总体方案确定 §1.1 国内外煤泥烘干机技术特点 §1.1.1 国外煤泥烘干机技术特点 1. 筒体和滚圈的结构筒体采用普通中厚钢板弯卷焊接，滚圈采用整体低碳钢锻造，筒体和滚圈间的固接采用整体焊接。该结构克服了老式烘干机用楔铁固定的滚圈易产生松动并导致滚圈磨损加剧的缺点，提高了滚圈寿命。 2. 传动装置主传动减速器高速轴一端与电机连接，另一端通过爪型离合器连接，设置一套带电机减速器的微传动装置，通过该装置在非生产阶段，可使筒体以极低的速度正转或反转，从而有利于筒体的安装、检修调整及清理废料。 3. 自动润滑装置在传动大齿圈与小齿轮的啮合处、滚圈和托轮的接触面之间，采用自动喷油润滑装置，用压缩空气使高粘度润滑油形成油雾，喷射到接触面上。喷雾性能好，附着力强，油膜强度高，保证了摩擦表面均匀布油，提高了承载能力，延长了摩擦副的使用寿命。压缩空气还能排除周围粉尘，降低设备温度，延长设备使用寿命。 §1.1.2 国内煤泥烘干机技术特点国内设计制造的转筒烘干机，在吸收国外先进技术结构的基础上。根据国内实际情在设计上作了一些改进。扬料板的改进为了方便更换扬料板，更加简单的安装扬料板，将以前螺纹连接的扬料板改为用角铁焊接在筒体内壁上。 2. 托轮轴承采用双列抽承为提高转筒支承座装置中托轮的承载能力、设计选用双列向心球面滚子轴承。为了安装调整方便，保证安装精度.同一端两侧的托轮采用了整体底座。 §1.2 国内圆烘干机的结构特点及烘干原理我国烘干机机设备已发展较为熟，目前应用最广泛的为转筒烘干机，它结构简单、运行可靠，烘干效果好。 §1.2.1 烘干机的结构烘干机传动装置采用“电机—液力偶合器—硬齿面减速机—开式齿轮—慢速驱动装置，”结构形式。在主电机端加装液力偶合器以减小主电机起动时对电网的冲击，如加调速型液力偶合器，还可对烘干机的速度进行调整；另一端设有慢速驱动装置，微动时通过爪型离合器使筒体正转或反转，以便于烘干机的安装，调试和维修；当烘干机正常工作时，爪型离合器使微动电机与减速机脱离。 1、进料皮带 2、进料护罩 3、给水装置 4、托轮 5、筒体 6、传动装置 7、出料护罩 8、出料平台图1-1[1] 烘干机示意图筒体为圆形钢结构，材料为Q235。两端各有一个滚圈，坐在四个托轮上进行转动。圆筒烘干机筒体的进料端高于出料端，使筒体具有一定倾角；滚圈下部两侧设有挡轮装置以限制烘干机轴向串动。为了提高烘干效率，筒体内壁上焊接了扬料板。 §1.2.2 烘干机的烘干原理湿物料由皮带输送机或斗式提升机送到料斗，然后经料斗的加料机通过加料管道进入加料端。加料管道的斜度要大于物料的自然倾角，以便物料顺利流入干燥器内。干燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒。物料从较高一端加入，载热体由低端进入，与物料成逆流接触，也有载热体和物料一起并流进入筒体的。随着圆筒的转动物料受重力作用运行到较的一端。湿物料在筒体内向前移动过程中，直接或间接得到了载热体的给热，使湿物料得以干燥，然后在出料端经皮带机或螺旋输送机送出。在筒体内壁上装有，它的作用是把物料抄起来又撒下，使物料与气流的接触表面增大，以提高干燥速率并促进物料前进。载热体一般分为热空气、烟道气等。载热体经干燥器以后，一般需要旋风除尘器将气体内所带物料捕集下来。6～r/min的速度。 §1.3 总体方案的确定 §1.3.1 传动方案的选择烘干机的传动装置设计是否正确，制造质量如何，安装、检修和维护的好坏，对圆筒制粒机的正常运转和电耗都有极大的影响。随着转筒烘干机的大型化，它所需要的动力慢慢的变大，就显得更为重要。其传动形式有中心传动和边缘传动。 1、1000~7000kW以上的传动中。 2、§1.3.2传动形式的确定目前，国内外烘干机的传动形式有3种:①轮胎传动(汽车轮胎、飞机轮胎、实心轮胎)。该型式适用于中小型烘干机，适宜配置在高层平台上，具有震动小、噪声低的优点；但目前其能带动筒体的最大吨位还不是很理想，在大型烘干机上使用时，一次性投资小，但常规使用的寿命短，维修成本高，作业率低，太钢等厂的使用均不理想。②聚胺脂胶辊传动。该种传动型式烘干机的一次投资低于大齿圈形式。但目前国内的聚胺脂胶辊技术尚沿不成熟，从国外进口，价格过于昂贵。③大齿圈传动型式烘干机，一次性投资大一些，但若设计合理，维修成本远远低于前两种型式，作业率也高于前两种，所以采用这种型式。采用开式齿轮传动具有结构合理、操作简便、运转平稳、常规使用的寿命长、作业率高、安综上所述，本次设计的转筒烘干机传动装置采用“电机--液力偶合器--硬齿面减速机--开式齿轮--慢速驱动装”结构及形式。并确定圆筒制粒机总体结构；由筒体、滚圈、支承装置(包括托轮及轴承)、止推挡轮、传动装置、喂料与喷水装置、润滑装置、底座组成。第2章圆筒烘干机规格参数的确定已知设计参数：烘干机生产能力物料堆比重物料安息角 §2.1 计算规格参数 1. 确定筒体转速、筒体倾角根据生产实际圆筒混料机的转速一般取6～8r/min，考虑到该设备的实际情况，所以取筒体转速n=7r/min。4°，取倾角为 α=3°。则斜度 sinα= 0.523 2. 计算筒体长度L和内径D 烘干机的转速与临界转速之比i=0.2～0.3，在此取i=0.3 根据（2-1）（2-2）----------------烘干机的有效长度 =L+0.5 m； L-----------------烘干机的实际长度 m； ----------------烘干机的有效内径 =D+0.1 m； ------------------烘干机的转速 r/min； -------------------烘干时间 min； -------------------筒体倾斜角度； ------------------物料安息角度。由（2-1）D=+0.1=0.699851+0.1=0.799851m L=+0.5=9.968+0.5=10.468m 把参数取整并综合考虑选定 D=0.8m L=10m §2.2 验算规格参数 2.2.1 按选定的规格核算烘干时间（2-3）（2-4）式中： ----------------烘干机的有效长度 =L+0.5 m； L-----------------烘干机的实际长度 10 m； ----------------烘干机的有效内径 =D+0.1 m； -----------------烘干机的转速 7 r/min； -------------------烘干时间 3 min； α-------------------筒体倾斜角 3 度； -------------------物料安息角 14 度。由于进料方式为斗式，则 =L-1+0.5=L-0.5=9.5m =D-0.1=0.8-0.1=0.7m 取整后，n=7r/min，取整后，烘干时间t=3min 所以本次设计确定:筒体转速n=7r/min 烘干时间 t=3min 2.2.2 验算筒体倾角 α 由式（2-5） α=3° 因为转筒烘干机的斜度一般为0.03~0.08，所以选取α=3°符合要求. §2.3筒体厚度 δ[2] 根据《干燥设备》，筒体的最小厚度按下列公式核算：（2-） ------------筒体半径 m；-----------操作温度下的屈服应力 MPa； ------------C=3mm； ------------扬料板与圆筒壁质量的比例系数。对于升举式抄板K=1；最小厚度综合考虑并圆整后，取筒体的最小壁厚=10mm。烘干时间筒体作为该设备的主体-烘干机筒体,承受着运行过程中物料抛落、滚落连续冲击负荷,其制造质量不仅直接关系整台设备的工作质量和使用寿命,且为确保烘干系统顺利运行起着重要作用。因此,对于大型筒体的制造必须结合生产实际,从设计工艺方案、制定可靠技术措施,直到实施严格的技术施工和质量监控各个环节,构建起全面制造质量保证体系。 §3.1 筒体材料筒体是转筒烘干机的基体，由钢板卷制而成，筒体的大小标志着烘干机的规格和生产能力。筒体具有足够的刚度和强度。在安装和运转中应保持轴线的直线性和截面的圆度，这对减小运转阻力及功率消耗，减轻不均匀磨埙，减小机械事故，保证长期安全高效运转，延长回转圆筒寿命都十分重要，必须根据这一要求来设计筒体,筒体的刚度主要是筒体截面在巨大的横向切力作用下,抵抗径向变形的能力。筒体的强度问题表现为筒体在载荷作用下,产生裂纹,尤其滚圈附近筒体。筒体应具有足够的刚度和强度，筒体材料一般取用Q235,普通低合金刚,其中以16Mn用的最多,要求耐磨耐腐蚀时,用不锈钢,也可以衬铝或者其他耐腐蚀材料。因此本次设计筒体材料选用Q235，Q235由于含碳适中，综合性能较好，§3.2筒体厚度 δ[2] 根据《干燥设备》，筒体的最小厚度按下列公式核算：（2-） ------------筒体半径 m；-----------操作温度下的屈服应力 MPa； ------------C=3mm； ------------扬料板与圆筒壁质量的比例系数。对于升举式抄板K=1；最小厚度综合考虑并圆整后，取筒体的最小壁厚=10mm。 §12.5，采用两挡支承。确定两端悬伸长度时，主要考虑使两挡反力接近相等。一般取，则取=6m。如图3.1 图 3.1 筒体跨度 §3.3 扬料板[3] §3.3.1 扬料板总体方案通过研究发现，改造烘干机扬料板可以改善烘干品质，提高烘干效率。本设计将传统单一形式的扬料板改为KBHG多元组合式回转烘干扬料装置，这种装置是根据流体力学、传热传质学的基本规律而优化设计的一种新型装置，通过改变扬料板的形式而改变烟气和物料的运动轨迹，从而获得物料与热烟气在各个区域最佳的烘干效果，同时调节分配各个区域的供热能力。多元组合式与传统式转筒烘干机工艺参数对比见表3.1。表3.1 多元组合式与传统式转筒烘干机工艺参数对比项目传统式回转烘干机多元组合式回转烘干机提高 /% 扬料板形式普通扬料板新型组合式扬料置扬料率 /% 12～20 30～35 90～100 填充系数 /% 9.2 15.3 66.3 烘干机筒体转速/%(r/min) 3～5 5～9 125 烘干热效率 /% 40～60 70～90 60～75 物料的均匀性不均匀均匀此种烘干机内共有七种结构的扬料板在以下区域安装。在喂料端物料刚进烘干机时含水量较大，而这时烟气温度很高，有时在800℃以上，采用螺旋扬料板装置，可以很快的使物料通过高温区，避免物料与高温气体长时间热交换会造成表面结壳，从而避免在实际生产过程中有反料的现象发生。烘干阶段的扬料装置采用直板形扬料板与内筒撒料装置的组合。该烘干阶段根据物料含水率变化，分成3-4个间换热装置，每组换热装置由外扬料板组合与内筒撒料装置组成，外筒扬料板由多排扬料板间隔错开，每排扬料板又由多角度扬料板组合均布；内筒撒料装置由开有篦缝的内筒与内扬料板组合而成，这种扬料装置能使物料沿轴向、呈波浪形式向前“蠕动”，通过其撒料角度、位置的时间、空间差来增大了扬料装置在烘干机简体内撒料的均匀性。物料在径向被多次碰撞、截留、分散后，增加物料在空间与热气流交换时间与频次，形成轴向均匀分散的料幕。物料的干燥阶段采用弧形扬料装置与内筒撒料装置的组合。弧形扬料装置产生阶梯式均匀料幕，内筒扬料装置起分散物料、聚合物料及再扬料作用，提高物料分散率、扬料率，加大物料干燥速率。（4）各区域扬料板交叉布置、互为补充，避开“风洞”，物料在筒体截面上形成多元空间组合料幕，大幅度提高烘干效率。几种扬料板形式见图3.1。图3.1 七种扬料板形式图 §3.3.2 圆弧型扬料板[4] 图3.2所示为圆弧型扬料板零件图，图3.3所示为其安装布置图。圆弧型扬料板零件图为半圆形，沿半圆的周向，撒料边FD为斜边。在的烘干机内，圆弧型扬料板环向布置8块，在轴向上相邻两排圆弧型扬料板相互错开。图3.2 圆弧型扬料板零件图图3.3 圆弧型扬料板安装布置图随着筒体的旋转，物料从起始点A处被带起。由于圆弧形扬料板上斜边的作用，使得物料在被带起后从圆弧形扬料板上逐渐溢出。在环向当旋至B点约125“时，物料开始依次不断地被抛撒下来，至转到C点约大于2500时撒料才基本结束。在筒体的轴向，圆弧型扬料板随筒体的旋转，物料首先在D点开始撒料，撒料点从D点扩展到F点，如图20所示，D、E、F各点的切线83，其中81接近1800，83小于900。在实验室中我们已经得出，起始扬料角p随扬料板两边夹角0的增大而减少，终止扬料角a随扬料板两边夹角0的减少而增大，所以D点撒料状态接近直边扬料板，有效减少风洞1;F点撒料状态比直角边扬料板的撒料状态更能减少风洞2，故园弧型扬料板有效缩小了风洞1及风洞2，消除单独使用一种角度的扬料板出现的问题。在筒体圆截面，瞬间每块园弧形扬料板撒料是一个撒料区域，而不是L型扬料板的线状料，这也增大了瞬间物料与热空气的传热面积和物料在筒体截面的分散度。由于二排圆弧形扬料板交错排列，从筒体轴向看，物料呈较完整的致密的雨状料幕，风洞小，分散度大，从而增加了物料与热风的热交换面积。传动装置的确定 §4.1 传动系统说明目前，国内外烘干机的传动形式有3种:①轮胎传动(汽车轮胎、飞机轮胎、实心轮胎)。该型式适用于中小型烘干机，适宜配置在高层平台上，具有震动小、噪声低的优点；但目前其能带动筒体的最大吨位还不是很理想，在大型烘干机上使用时，一次性投资小，但使用寿命短，维修成本高，作业率低，太钢等厂的使用均不理想。②聚胺脂胶辊传动。该种传动型式烘干机的一次投资低于大齿圈形式。但目前国内的聚胺脂胶辊技术尚沿不成熟，从国外进口，价格过于昂贵。③大齿圈传动型式烘干机，一次性投资大一些，但若设计合理，维修成本远远低于前两种型式，作业率也高于前两种，所以采用这种型式。采用开式齿轮传动圆筒烘干机具有结构合理、操作简便、使用寿命长、效率高、维修方便等特点。辅助传动的作用是当主电动机或主电源发生故障是定期转动筒体，以免筒体因上下有温差造成弯曲，并确保在检修时筒体能停留在某个位置。 §4.2 传动参数的选择及减速器选型 §4.2.1 传动比的分配[5] 电动机已经选定，由电动机转速和转筒转速即可确定总速比：对常用的电动机-减速器-齿轮、齿圈-筒体的传动系统式中： --------减速器速比； -------齿轮齿圈速比。对整个传动系统影响很大，增大可减小，有利于减速器的选型。为了更好的提高传动平稳性，我们在此取=7.6，所以=14。 §4.2.2 齿轮齿圈的主要参数（1）齿圈分度圆直径齿圈和筒体间的弹簧板需一定空间才能安装，根据《干燥设备》，（6-3）；所以去（2）模数m 取m=8 小齿轮齿数一般=17~23，优先采用奇数，为便于拆卸和安装，将大齿圈设计成分体式。其安装型式:在筒体上焊接法兰，用高强度螺栓将两个齿圈半体固定在法兰上。为了能够更好的保证有足够的检修空间，大齿圈采35SiMnMO制造以提高强度，在保证设备工艺参数的情况下，最好能够降低大齿圈的外观尺寸。其齿轮必须是偶数。因为；所以，圆整后取。 §4.2.3 减速器的选型[6] 平行传动的硬齿面减速机传动精度高 ,齿轮均为渐开线斜齿轮 ,可缓冲圆筒内物料翻滚跌落产生的交变载荷 ,能适应圆筒实际运转速度的周期性变化 ,可避免断齿现象的发生。根据我们国家减速机的设计制造情况，我们优先采用大功率圆柱齿轮减速机，在此选用ZL两级减速机。由减速器的速比=14，ZLY560-16-II。1978，2-231 [2] 化工设备全书编辑委员会金国淼等编.干燥设备[M].化学工业出版社，1997年11 [3] 韩惠标.龚建华.孙广珠. 2．4×18m回转式烘干系统高产运行的技术措施[J]. 盐城市烘干工程技术探讨研究中心,2009年1月，50-51 [4] 刘建寿. 回转烘干机的技术研究与新型组合式扬料板的开发[D]. 西安建筑科技大学. 2006年6月，21-42 [5] 朱龙根.简明机械零件设计手册[M].机械工业出版社，1997年11月，2-280 [6] 周明衡.减速器选用手册[M].化学工业出版社，2002年6月，2-23 [7] 郑文纬、吴克坚.机械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，1997,153-228 [8] 濮良贵、纪名刚.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2001,486-235 [10] 周振亮. 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