360对辊式压块机设计.pdf
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1、360 对辊式压球机的设计 摘 要 目前我国工业型煤的生产工艺主要采用粉煤添加粘结剂低压成型,以往的研究主要集中在成型工艺和粘结剂方面,对成型机械的研究开发甚少。事实上,成型机械是型煤生产的关键设备,国内大部分型煤厂采用有粘结剂的低压成型,其工艺过程主要包括原煤的粉碎、配料,粘结剂、固硫剂等助剂的添加,混捏与成型,型煤烘干等,工艺冗长。再加上用电和设备的折旧、添加剂及人员工资,导致型煤的生产成本偏高,最终型煤价格与块煤相差无几,从而使型煤用户在经济上承受起来较为困难。所以本论文就是设计高压的成型机械,这样可以少用甚至不用粘结剂。原煤不经过入洗而直接用于燃烧,不仅浪费能源,而且产生大量的煤烟和温
2、室气体的排放发。采用清洁煤技术,是提高煤炭利用效率和减少污染的最佳选择。工业型煤成套技术就是其中一种比较成熟的方法,通过添加助剂对粉煤进行混捏成型,用作工业锅炉和窑炉的燃料,与直接燃烧散煤相比,烟尘排放量及SO2排放量都可以大量减少。所以无论是从可持续发展方面考虑还是从经济性方面考虑压块机的作用都是不可忽视的。关键词:压块机,型煤,粘接剂,温室气体。Twin roller compaction machine design of 360 type Abstract At present our country industrial briquette production technology
3、 using coal powder binder low pressure molding,previous studies mainly focus on the forming process and the binder,the molding machinery research development about.In fact,molding machinery is the key equipment of coal production,most of the domestic coal briquette binder by a low pressure molding,t
4、he process mainly includes coal crushing,mixing,binder,sulfur fixing agent and other additives,kneading and molding,briquette drying,process long.Coupled with the use of electricity and equipment depreciation,additives and staff wages,led to the coal production cost on the high side,the final price
5、and not much difference between coal lump coal briquette,thereby allowing users in the economy is more difficult to bear.So this paper is the design of high pressure molding machine,which can use less or even no binder.Coal without washing and directly used for burning,not only a waste of energy,and
6、 produce large quantities of soot and greenhouse gas emissions.The clean coal technology,is to improve the utilization efficiency of coal and reduce pollution is the best choice.Industrial coal briquette technology is one of the more mature method,by adding additives to coal powder are mixed and kne
7、aded molded,used for industrial boiler and furnace fuel,and direct combustion of coal,soot emissions and emission of SO2can reduce the number of.So whether it is from the aspect of sustainable development consideration from the economic considerations press role can not be ignored.Keywords:Briquetti
8、ng machine,briquette,adhesive,greenhouse gas 目 录 1 绪论.6 1.1工业型煤的发展状况.6 1.2对辊压密机的成型原理.6 1.3对辊成型机的发展概况.7 2 电动机的选择及传动方案的确定.9 2.1电动机的选择.9 2.1.1选择电动机的类型和结构形式.9 2.1.2选择电动机的容量.9 2.2传动比的计算及分配.9 2.3传动方案的确定.10 2.4减速器的选择及传动比分配.10 3 v 带带轮设计.11 3.1设计功率.10 3.2选定带型.10 3.3传动比.10 3.4小带轮的基准直径.10 3.5大带轮的基准直径.10 3.6带速.
9、10 3.7初定轴间距.10 3.8所需基准长度.11 3.9实际轴间距.11 3.10小带轮包角.11 3.11单根 v 带传递的基本额定功率.11 3.12传动比 i 1 时的额定功率增量.11 3.13v带的根数.11 3.14单根 v 带的预紧力.11 3.15作用在轴上的力.12 3.16带轮的结构和尺寸.12 4 基本参数计算.13 4.1各轴的转速.13 4.2各轴功率.13 4.3各轴转矩.13 5 轴的设计计算.14 5.1 轴材料的选择.错误!未定义书签。5.2 计算轴最小轴径.错误!未定义书签。5.3 根据轴向定位要求确定轴向各段直径和长度.15 5.4初步选择滚动轴承.
10、错误!未定义书签。5.5辊子处轴的设计.错误!未定义书签。5.6轴承处轴的设计.错误!未定义书签。5.7齿轮处轴的设计.错误!未定义书签。5.8确定轴上圆角和倒角尺寸.错误!未定义书签。5.9求轴上载荷.错误!未定义书签。5.10按弯扭合成应力校核轴的强度.错误!未定义书签。6 齿轮的设计与计算.20 6.1选定齿轮的类型.20 6.2按齿根弯曲强度设计.20 6.3确定公式内的个计算数值.20 7 键的选用及校核.19 8 成型辊的设计.22 8.1 成型辊的材料选择.22 8.2 成型辊结构设计.22 8.3 煤球布置.22 8.4 产量计算.23 结论.24 致谢.25 参考文献.26
11、1 绪论 1.1 工业型煤的发展状况 中国目前在工业上得到普遍应用的型煤主要是通过机制冷压一次成型的型煤。成型设备有对辊成型机和挤出机。成型压力较低,一般在 25 MPa 左右。型煤的形状大部分为扁圆形,也有方形、枕形、棒形等。其显著的特征是呈饼状或柱状,三维方向的尺寸至少有一个相差较大,而且尺寸单一。所制型煤密度较高,表面比较光洁,具有比较高的强度。型煤的生产设备则有向引进高压成型设备的方向和推广国内研制的低压炉前成型设备方向并举的发展趋势。以期能够降低成本,提高质量,加快型煤产业化进程。成本高于原煤,再加上型煤生产要消耗一定的人力及电能,型煤生产厂家也要获取一定的利润,致使锅炉型煤的售价一
12、般比可代替煤种高出数十元。当型煤所带来的经济效益不能弥补用户购置型煤的价差时,在市场经济条件下,即使采用其他强制办法,也很难形成市场。这正是中国工业锅炉型煤夭折,又转向推广锅炉型煤在炉前即制即用的所谓“炉前成型”方法的根本原因。工业锅炉型煤炉前成型技术,从本质上讲是增加了锅炉的辅机。是锅炉节能技术改造的一部分。其减少环境污染效果甚差。按照有关厂家提供的价格资料分析,在中国煤炭资源价格偏低的条件下,由于设备运行状态或改变所用的煤质不同,所增加的这一部分投资回收期限大约在几个月至几年。根据对用户的调查分析,多数认为这种炉前成型方法不适应中国大量的用户锅炉单台容量小、按季节运行或间歇式运行的要求。1
13、.2 对辊压密机的成型原理 被压物料经给料口落入两辊子之间,进行挤压粘合,成品物料自然落下。遇有过硬或不可压时,辊子可凭液压缸或弹簧的作用自动退让,使辊子间隙增大,过硬或不可破碎物落下,从而保护机器不受损坏。相向转动的两辊子有一定的间隙,改变间隙,即可控制产品最大排料粒度。对辊破碎机是利用一对相向转动的圆辊,四辊破碎机则是利用两对相向转动的圆辊进行破碎作业。特点:双辊破碎机采用三角带或万向节联轴器进行传动和调节两辊之间的间隙。对辊压密机由机架、一对辊子、三角皮带传动装置和弹簧保险装置等主要部件组成。两台电机通过皮带轮传动,带动两辊子相向转动。一个辊子的轴支承在与机架固定在一起的固定轴承上,另一
14、个辊子的轴支承在活动轴承上。活动轴承可以沿机架导轨水平移动,使两辊子间的排料口宽度在必要时可以增大,将非破碎物排出机外。辊子安装在焊接的机架上,由安装在轴上的辊芯以及套在辊芯上的辊套组成,两者通过锥形环,用螺栓拉紧,以使辊套紧套在辊芯上。当辊套的工作表面磨损时,可以拆换。前辊的安装在滚柱轴承中,轴承座固定安装在机架上,后辊的轴承则安装在机架的导轨中,可以在导轨上前后移动,后辊的轴承用强力弹簧压紧在顶座上,当转辊之间落入难碎物时,弹簧被压缩,后辊后移一定距离,让硬物落下,然后在弹簧张力作用下又回到原来位置。弹簧的压力可用螺母调整,在轴承与顶座之间放有可以更换的钢垫片,通过更换不同厚度的垫片,即可
15、调节两转辊的间距。对辊压密机前辊通过减速齿轮和传动轴以及带轮用电动机带动,后辊则通过装在辊子轴上的一对齿轮由前辊带动作相向转动。为了使后辊后移时两齿轮仍能啮合,齿轮采用非标准长齿。1.3 对辊成型机的发展概况 对辊式辊压成型机于 19 世纪下半叶在欧洲诞生。第一天能够成功运转的辊压成型机在 1870 年末期由比利时的 Losisau 制造并被安装在美国的里奇蒙得港的一家成型厂。然而,大多数早期的其他开发工作已在欧洲展开,并且在 19 世纪末在比利时、法国和德国已达到非常高的应用水平。表 1 表面了在德国产煤区硬煤成型机的发展情况,从 1900 年1910 年的 10 年间其辊压成型机熟练成倍增
16、长,到 1910 年达到 243 台,年产型煤 400 万吨。德国哈汀根/鲁尔的 KOPPEN 公司是从 1898 年开始制造出了它的第一台用于硬煤成型的辊压成型机。该机有一套旋转布料装置以稳定两个成型辊的入料,两个成型辊由安装在轴中心的宽大而坚固正齿轮维持同步,两个分离辊具有形同的尺寸(直径 650mm,宽度 280mm)。这样一台机器其压辊转速为 6.5rpm,每小时可生产 6 吨相对小一些的(1550)g 用于家庭取暖的硬煤型煤。在 20 世纪 20 年代早期,德国硬煤成型开始滑坡,二战结束后煤炭成型又产 生短期复苏,大型的成型机产量的 2 倍以上。此后不久,石油和天然气在许多热用途方面
17、显然取代了煤炭,尤其是家庭取暖,因而在生产的煤炭成型厂的数量急剧萎缩。今天,在工业化国家里,大多数常规的煤炭成型厂业已停业并被拆除,其结果是,许多提供煤炭辊压成型的公司破产后或开始生产其他用途的成型设备,但是,KOPPERN 公司作为一个杰出的供应商,至今仍在积极从事设计和制造辊压成型机以及型煤设备。2 电动机的选择及传动方案的确定 2.1 电动机的选择 2.1.1 选择电动机的类型和结构形式 按工作条件和要求,选用一般用途的y系列三相异步电动机,为卧式封闭结构。2.1.2 选择电动机的容量 辊子转速 n=10r/min;辊面切相线压力 f=4.5kn/cm;辊子宽度 b=400mm;辊子速度
18、v=r*=d*n/(60*1000)=0.1885m/s;工作部分的功率p=f*b*v=4.5*40*0.1885=33.93kw;电动机的功率p0=p/,其中是从电动机到辊论主轴之间的传动装置总效率:=1*2*3*4*4*5;1=0.97 是带轮的传动效率;2=0.98 是减速器的传动效率;3=0.99 是联轴器的传动效率;4=0.99 是轴承的传动效率;5=0.99 是齿轮的传动效率;=1*2*3*4*4*5=0.91;电动机的功率p0=p/=36.78kw;选择电动机的功率pmp0,所以选择37kw,y250s-6电动机。其同步转速是1000r/min,满载转速是980r/min。2.2
19、 传动比的计算及分配 总的传动比i=nm/n=980/10=98,因为所选的减速器是标准减速器,并且带轮不宜承受很大的传动比,所以减速器选择时应该选择i减98的,根据第五版 成大先主编,初步选择zsy系列的减速器,传动比i减=90,根据n=1000r/min和传动比i=90及功率p 37kw,可以选择zsy315-90的减速器,由此可知,带轮的减速比为i带=i/i减=1.0889。2.3 传动方案的确定 压密机的工作环境不好,工作状况不稳定,维修也不是很方便。所以在设计过程中应使整机在保证工艺性能指标的前提下尽量提高使用寿命,简化结构,减少故障点,最大限度的降低维修量。其传动简图如图 2所示。
20、整机结构大致分为:电动机、带传动、减速器、联轴器、工作辊、同步齿轮等。图 2 传动系统简图 2.4 减速器的选择及传动比分配 总传动比 i=nm/n=980/10=98,因为所选的减速器是标准减速器,并且带轮不宜承受很大的传动比,所以减速器选择时应该选择 i减98 的,查,初步选择 ZSY 系列的减速器,传动比 i减=90,根据 n=1000r/min 和传动比 i=90及功率 p 40.78kw,可以选择 ZSY315-90 的减速器,由此可知,带轮的减速比为 i带=i/i减=1.0889。3 v 带带轮设计 3.1 设计功率 Pd=ka*p=1.4*45=63kw,其中p为传递功率,ka是
21、工况系数,有表9.2-13要选择ka=1.4。3.2 选定带型 根据pd和n1由图9.2-1和图9.2-2选取普通v带d带型。3.3 传动比 i=n1/n2=dp1/dp2,若计入滑动率:i=n1/n2=dp2/(1-)dp1。n2是大带轮转速,dp1是小带轮的节圆直径,dp2是大带轮的节圆直径,是弹性滑动率,通常取0.01-0.02,通常带轮的节圆直径可视为基准直径。3.4 小带轮的基准直径 Dd1按表9.2-36和9.2-38选定,为提高v带的寿命,宜选取较大的直径,这里选取355mm。3.5 大带轮的基准直径 Dd2=i*dd1(1-)=382mm,dd2应按表9.2-36选取标准值,可
22、选取dd2=375mm。3.6 带速 V=*dp1*n1/(60*1000)=18.2m/s,为充分发挥v带的能力,一般应使v20m/s,故带的传动速度还可以。3.7 初定轴间距 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),既511mma01460mm,初步定为a0=1000mm。3.8 所需基准长度 Ld0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)*(dd2-dd1)/4a0=3146.8mm,由机械工程师表9.2-8和9.2-9选取相近值取ld0=3100mm。3.9 实际轴间距 aa0+(ld-ld0)/2=976.8mm,amin=a-(2bd+0.09ld)=643.
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