毕业设计（论文）-JLY3809机立窑加料及窑罩部件设计（全套图纸） .doc

盐城工学院毕业设计说明书20061.前言国内外发展的形势我国立窑水泥发展，经历了三个高峰期，前两个高峰期是在50和60年代，为两次全国农田水利建设高潮的需要；第三个高峰期是为改革开放后国民经济持续高速发展的需要，由此可证明，立窑水泥为我国国民经济的发展做出过重要的历史贡献，并将继续做贡献。 90年代初，原国家建材局向全国立窑企业推广应用节能新技术，并在全国各地建立了众多节能改造示范线，使立窑水泥生产水平上了新台阶，进入21世纪，立窑生产水平又更上一层，立窑水泥质量进一步稳定、提高，多数企业的熟料28天耐压强度都在50mpa以上，有的能稳定在54mpa以上，现代立窑水泥的质量，能与现代旋窑水泥质量相妣美；能耗进一步降低，现代立窑熟料标准煤耗120kg/t熟料，其中有的在100kg/t熟料；水泥综合电耗70kw./t水泥，其中有的在100 kw./t水泥，左右，现代立窑主要的技术经济指标，相当或优于日产2500（t/d）带分解炉窑。原国家建材局给立窑水泥制定“限制、淘汰、改造、提高的八字方针，很符合我国国情，笔者认为应继续贯彻实施。限制不再新建，对质量低劣、能耗高、污染严重的应尽快淘汰（目前这类的已不多），对多数立窑企业应是改造、提高，使其逐步达到现代立窑水泥的水平。全套图纸，加153893706机立窑水泥的发展方向现代化立窑 为使机立窑较快的迈向现代化，首先要使产品质量优，其次要大幅度降低能耗、节约资源、能源、保护好环境、实施可持续性发展战略，这既符合国家政策，又能使立窑企业沿着正确的道路发展、壮大。适应水泥生产新时代的jly3809机立窑应运而生,许多水泥窑生产厂家及相关辅件生产商瞄准了当前市场,全面生产新窑。本课题来源于结合生产实际。为了适应现代立窑水泥生产的需要，设计产量为25t/h的机立窑加料及窑罩部件设计以及加料装置及窑罩部件相关零部件设计。有以下几个技术要求：a.所有结构及其零部件设计后考虑技术性、加工工艺性、经济性，并保证安装、使用经济方便。b.要保证机立窑的加料装置的运转平稳，节能高产。在刘平成老师的指导下，首先进行方案论证。通过讨论研究，最终确定采用上、下剖分式窑罩和新型加料系统、以及由电机减速机小锥齿轮大锥齿轮回转装置布料器的传动方式。然后根据分析的结果，开始计算轴扭矩以及功率。分析拟定传动装置的运动简图，分配各级传动比，进而进行传动零件的结构进行设计和强度校核。然后对机立窑的窑罩和加料装置进行总体结构设计。jly3809机立窑新型加料装置改变了以往加料装置的加料斗和布料器易变形，易腐蚀;料球粘在料斗内壁阻碍下料;涡轮减速机在高温,粉尘以及腐蚀气体条件下工作,磨损,漏油严重; 涡轮减速机箱体内润滑油无法保存，顺轴流出。由于窑罩上部气流温度高，粉尘浓度大，从而造成轴承、涡轮、磨损严重或损坏；涡轮减速机中空输出轴与料斗联接的容易腐蚀脱落,落入窑内会造成粉磨设备的磨损;料斗和溜槽材料浪费;三角皮带受高温影响,经常需要调整松紧更换等缺陷。新型加料装置采用针线摆轮减速机代替涡轮减速机，彻底解决漏油问题,功率不变,料斗和溜子的钢板厚度由原来的12mm改为8mm,节约材料;大圆锥齿轮下有轨道和钢球,传动平稳,操作方便,占地小,费用低。本课题新颖实用，在技术上有较大改进，具有较强的竞争力。该加料装置和窑罩将具有很大的市场前景。2 总体方案论证2.1窑罩的结构和对窑罩技术改进的分析窑罩有单、双层两种，均由68mm厚钢板制成的截锥体，其高度在23m，沿窑罩周围开有加料口，加料口外装有加料门，机立窑则有观察门。为了利于采用仪表正确测定机立窑窑面废气成分及温度等参数，应注意各观察门以及料球入窑加料装置与窑罩结合处的密封，尽量减少向窑内漏风，使测定出的各项参数更接近于实际情况。方案一、上下剖分式: (1)窑罩在工艺上搞成单层式，且两烟囱高度应以窑罩上平面为准，并配焊(或浇铸)上法兰。 (2)以窑门上部约l00150mm处横向剖开(该部分最易锈蚀)，下部用厚度为，材料用可焊性较好的zg35浇铸而成。上部用厚度为，材料为q235钢板卷制焊接而成，也可用的zg35材料浇铸而成。再配焊(或浇铸)上若干加强筋，其余所有的工艺及中心几何尺寸不变。(3)上、下结合处均焊制与烧铸上联接法兰，以利螺栓的连接。为考虑下部铸钢件的受力结构以及有关部位的的安装更换及防尘等因素，法兰外径应大于窑罩外径5060mm，法兰内径应小于窑罩内径1015 mm，在法兰外径的圆周上(应考虑装拆方便)每隔mm左右距离预留17mm的联接螺栓孔，应均布。(4)两法兰接合面在安装使用前应用石棉硅藻土或磷酸盐粉等耐火泥材料和泥后涂抹在下面，厚度约5mm后再将上端放置于上并用m14的螺栓联接紧固(主要起封烟尘作用)。 (5)窑门旋转销等按工艺尺寸在安装好后焊上即可。方案二、左右剖分式 (1)窑罩在工艺上改成单层式，且两烟囱高度应以窑罩上平面为准，并浇铸上联接法兰。 (2)以窑罩轴心线为准纵向剖开，用下部厚,上部厚材料为zg35浇铸而成。两剖分端面均留止口，且内外止口均应预留5lomm焊缝间隙。其余所有工艺及几何尺寸基本不变。 (3)为考虑大型薄壁铸钢件在工艺浇铸易出现缩孔，以及砂箱制作较困难等因素，其烟囱还可作成从窑罩衔接处予以剖分或断开。但在每剖分或断面上应浇铸上联接法兰或止口，并每隔mm留中l5mm左右螺栓孔，且均布。 (4)在两半窑罩运人现场基本拼合就位后，找正上、下中心位置线再行两面焊接，不规则部分用气割和砂轮打磨平整。在焊接中考虑因热应力产生窑罩变形，应尽量先采用对角形点焊而后再进行对角形双面焊，直至将两半窑罩拼焊成为一整体零件而止。(5)窑门旋转销按工艺尺寸在安装好后焊上即可。2.2加料装置的分析 机立窑的加料装置由传动机构、回转加料溜子、升降控制器组成。加料机有单播料器和双播料器两种，双播料器由于结构和生产流程比较复杂，很少在机立窑上使用。单播料器的倾角可以通过升降钢丝绳进行调整，来改变撒料点。提高钢丝绳使倾角变小，料球撒向窑边部，降低钢丝绳使倾角增大，料球撒向二肋和中部。电动机可以正反两个方向旋转。当窑内某处湿料层薄时，可以将播料器停车或退出去集中加料。播料器的主轴中心线应与窑中心重合，才能保证撒料均匀。为防止加料溜子回转时将钢丝绳扭断，应在加料斗上面一段钢丝绳上安装一个防扭器。在加料装置停在某一点加料时，用关闭电机的方法不易准确控制停点位置。可将加料斗与撒料溜子之间设计成摩擦离合器连接，有的用自行车飞轮改装成为摩擦离合器，使加料溜子可以根据需要，不用关电机，只用铁铲或钩子，就可以把它挡住停在任何位置地方，抽出铁铲或铁钩，电机继续转动，给窑的烧成操作创造了有利条件。2.3 传动机构的技术分析论证传动装置一般为整个加料系统正常稳定运行的关键。以往采用涡杆涡轮传动,传动方式路线方式为电机涡轮减速机轴 回转装置。这种传动方式下，涡轮、涡杆会严重磨损，导致锥形斗停留在某一点上加料，导致窑内料层厚度不均，发生异常窑况。现在更多的采用锥齿轮传动，也有通过齿轮传动。 常用的减速机有三种型式，圆柱齿轮减速机、行星减速机和摆线针轮减速机。其中采用针线摆轮减速机较合适，而采用行星减速机和圆柱齿轮减速机常会出现因球盘起动扭矩大，传动系统刚度不足，故障多，有漏油问题。相对而言针线摆轮减速机传动稳定，噪音小，齿面接触稳定，在润滑保养良好的条件下，运转稳定。另外，对针线摆轮减速机输出轴采用花键联接的，因为这样的孔轴联接是间隙配合，所以传动上存在着诸多缺陷。采用平键联接避免了在与轴安装时的间隙配合，从而导致的在电机突然停机的情况下花键由于承受不了较大的惯性力而失效的问题。在强度达到要求的前提下，平键采用过盈配合能保证扭矩的正常传递。3.jly3809机立窑（加料及窑罩部件）设计综合参数计算3.1确定立窑的规格与形状立窑的规格是以窑的有效内径和高度来表示。3.1.1窑的有效内径 机械立窑的产量与窑的内径的平方成正比，为简便计算，在工艺设计中，常以窑的单位截面积来计算窑的产量。 经验公式： (3-1)式中:g-机械立窑的产量,t/h；d-窑的内径,m；-窑的单位截面积产量,； 25=0.785 3.1.2鼓风机选型与鼓风方式风量 可按下列经验公式计算: （3-2）式中:-立窑的鼓风量,； -立窑的日产量,；-熟料的热耗, ,现在一般在30004200左00左右,这里取4200；-换算系数,；-生产不均衡系数,对普通立窑:=1.31.5;机械立窑:=1.151.25。由于窑身高度一般不超过10m,所需鼓风压力一般不超过2025k，在确定鼓风机风量时,需考虑风量和储备系数,其计算式为 （3-3）式中: -鼓风机的风量(); -入窑的鼓风量(); -漏风系数,对普通立窑: =1.3 1.4 机械立窑: =1.15 1.25; -储备系数,通常取 =1.2 1.3.=5041.251.3=819验算窑内的气流速度按式 计算的鼓风量,尚需验算窑内的气流速度应在标准风速范围内,对普通立窑 ;机械立窑窑内的标准风速为 （3-4） 式中: -窑内的标准风速(); -不包括漏风在内的入窑鼓风风量( ); -立窑的有效直径(m); -鼓风机进风温度(); p-当地的大气压力()。计算的值若不在标准风速范围内,机械立窑须在 =0.5 0.7 范围内确定一个值后,按 （3-5）计算 的值,然后按 计算其鼓风量值.因为过大,会引起物料停止向下运动,使物料飞损增加,废气温度升高,对煅烧不利,若值过小,则会降低熟料的产量。取 =0.7=134 = =217.75鼓风压力机械立窑的鼓风压力的计算式: 经验式 通常,立窑取 ,h为立窑的有效高度(m)。 风机的电机功率按机械立窑所需的风量与风压,根据鼓风机制造厂的合理配套选定鼓风机的电动机。它也可以按下式进行计算确定: （3-6）式中:-鼓风机所需恶毒电机功率(); k-备用系数,取k=1.11.2; p-风机的静压( );q-风机的容量();-风机的容积效率,一般取=75%;-风机的机械传动效率,一般取=90%。 按计算的功率值,查电动机手册选定鼓风机的电机。3.2立窑的废气量与烟囱计算立窑的废气量由煤的燃烧废气、生料分解的和料球蒸发、脱水的水气等组成,进入烟囱需处理的废气量尚需包括自由进入烟囱的漏气量。3.2.1出窑面的废气量 （3-7）式中:-出窑面的废气量(); -煤的燃烧废气量();-生料分解生成的废气量();-料球水分蒸发生成的废气量()。煤的燃烧废气量 （3-8）式中:-煤的低热值();-熟料煤耗()。生料分解生成的废气量 （3-9）式中-生料烧失量,%；1.997-标准状态下气体的重量,；料球水分蒸发生成的废气量： （3-10） 式中:-料球水分(%);-熟料热耗();0.805-标准状态下水蒸气的密度.().进入烟囱的废气量 （3-11）式中-进入烟囱的废气量(/h);-出窑面的废气量(熟料),可按公式计算,也可以每公斤熟料的单位废气量计,一般约为1.61.8;g-熟料台时产量(t/h);t-进入窑面的废气温度,一般t=70120;p-当地大气压();k-窑门漏风系数,一般取k=1.21.5。3.3. 烟囱计算烟囱计算有烟囱的直径,个数与烟囱高度。3.3.1烟囱个数烟囱个数决定于立窑的直径.在一般情况下,2m以下的立窑,设烟囱一个; 2m以上的立窑,烟囱个数n=2。3.3.2烟囱的直径 （3-12）式中:-烟囱直径(m);v-进入烟囱的废气量();n-烟囱个数;w-烟囱的气流速度(m/s),自然通风时w=24(m/s),机械通风时w=812(m/s)。d=1m考虑到其它因素，烟囱直径需要扩大，所以这里取d=1.5m。3.3.3烟囱高度因为采用了二级收尘,收尘效率比以前大幅度提高.烟囱高度可以根据现场高度来决定。3.4. 立窑收尘器的选型计算立窑的收尘,应根据立窑废气的特点,进行合理选择收尘器。3.4.1立窑废气的特点械立窑水泥厂的生产测定,立窑废气的特点主要有如下几个方面:立窑废气量含尘量大,它的含尘浓度为3.27.2g/,一般为5 g/左右,最高浓度不超过10 g/;灰尘的颗粒较粗,尘粒d10m颗粒约占到70%85%;废气温度忽高忽低而且波动范围大,约在t=40500范围内波动,在温度低时易结露；废气的湿度大且水气有腐蚀性;尘具有亲水性强的特点,它较易粘附于水滴或水雾中,凝聚成较大的尘粒。3.4.2立窑收尘器的选择机械立窑选用的收尘器有沉降室,旋风式,水浴式,袋式和电收尘等类型,有些厂为了提高收尘,还使用二级收尘系统。由于立窑废气具有含尘浓度大,尘粒粗,湿度大,温度波动大,且水气冷凝猴子爱收尘器内引起堵塞和锈蚀,给收尘器的选型和维护管理带来了不少问题。在生产实践中,立窑收尘选用沉降室较适宜,因其结构简单不易堵塞,对立窑废气适应性好,且有较高的收尘效率()。立窑收尘除了正确地选型和加强经常性的维护管理外,如何提高废气温度,并使其稳定,防止水气冷凝,减少堵塞和锈蚀是十分重要的。这里采用沉降室和布袋除尘器作为收尘系统。3.4.3 沉降室设计沉降室的设计要点:流经沉降室的气流速度慢,客人提高收尘效率。为了降低气流速度,在布置许可条件下,可以适当加大沉降室的断面,一般按w=0.5m/s设计;在沉降室内设置横向或竖向隔板,以延长废气在沉降室内停留的时间.此时,沉降室内气体停留时间一般可以按t=2040s考虑;沉降室尺寸应本着宽度尽可能大,高度尽可能小的原则布置,以提高效率;沉降室漏风量按100%设计,并在沉降室的进口处设置导流板,以使气体进入沉降室时呈均匀分布,有利于粉尘的沉降;沉降室壳体的结构,应考虑能承受立窑点火时短时间内可能达到300500的影响;为了便于回灰,沉降室集灰漏斗的角度不可以过小,锥角一般为5560;沉降室的内壁须平整光滑,且壳体侧壁应设置人形门孔供检修清理之用。沉降室面积通过沉降室的废气量为出窑面的废气量。沉降室的断面积f为 （3-13） 式中-进入沉降室的废气量()；w-沉降室内气流速度,w=0.5m/s。f=43.652沉降室的长度l=tw式中t-沉降室的气体停留时间,一般t=2040s； l=10m沉降室高度为考虑到工厂的厂房布置限制,b取7m,h取3m,l取6m。3.5袋式除尘器的选型根据出沉降室的废气量,查布袋除尘器的处理量选择布袋除尘器的规格。这里选择llc386型布袋玻纤除尘器。3.6播料落点的确定播料落点小于直筒环形圈时,易产生中火过深,甚至二肋湿料层过厚,使该部位料层板结,上火速度慢,窑内通风阻力大,形成风洞,破坏底火层稳定;若播料落点大于直筒环形圈时,可能出现播料直接冲向窑壁落下,将边风堵死,产生炼边,结圈,引起卸料不畅,甚至造成边火过深,形成偏火。所以根据不同窑径,扩口角度和高度的变化计算结果可知, 扩口角度的每增减1或高度增降0.1m,其上扩口角度就随之增加或减少0.05m左右。这里应注意:a.播料落点应与扩口角度变化相适宜,以次来确定播料落点与边部的距离。即扩口角度大的窑,距离边部远些,小则反之。b.操作中应做到料面相对固定。当烧满窑时,相应提高了扩口角度,浅则反之。c.这时播料落点与窑壁距离也随之发生变化。应此,操作中必须调整播料器角度,使播料落点保持不变。确定播料落点距离窑壁距离的计算公式: 式中:s-窑面物料落点(二肋中心区)与窑壁间的距离(m);d-窑内物料面的直径(m);-窑内直筒部位的直径(m) 。4加料装置的参数设计4.1选择电机4.1.1 选择电动机类型和结构形式 根据机立窑加料装置的工作条件和要求, 选用一般用途的y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。但是本设计的针线摆轮减速机自带一级卧式直联式(xwd型)电机,所以这里不需要另外选择设计电机的类型。4.1.2 选择电动机的容量选择电动机额定功率pm，根据多年的经验,加料装置的电机功率一般在2到3kw,在这里可以针线摆轮减速机自带的电机功率,选定pm=3kw。4.1.3 确定电动机转速 根据电机的功率,查表可以得知n1=750r/min。4.2计算传动装置的各参数4.2.1 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比传动装置的总传动比传动装置的总传动比为i=294=116；各级传动比分别为，减速机传动比29，锥齿轮传动比4。4.2.2锥齿轮的设计(以下公式出自徐灏主编)齿数比 (4-1) 按传动要求确定,通常=110,取=4小轮大端分度圆直径表5.4-18 (4-2)载荷系数k k=1.5齿数比试验齿轮的接触疲劳强度极限见图5.3-18d, 估算时的安全系数 齿轮的许用接触应力估算的结果 根据计算初定选取=160齿数一般=1630,当已确定,可按图5.4-3选取;最少的荐按表5.4-5选取.=16,.大端模数面取=10按表5.4-3取成标准系列值后,再确定 分锥角 当 (4-3) 当外锥距 (4-4) =齿宽b (4-5)齿宽系数,一般=,常用0.3,这里取0.3.平均分度圆直径 (4-6)=85中锥距 (4-7) 平均模数 (4-8) =8.5切向变位系数荐用值见图5.4-4 径向变位系数亦可以按表选取=0.44,=-0.44 齿顶高 (4-9)齿跟高见表5.4-2 (4-10)顶隙c (4-11) 齿顶角 (4-12),这里选用等顶隙收缩齿齿顶角 (4-13)顶锥角不等顶隙收缩齿 (4-14)等顶隙收缩齿 这里采用的是等顶隙收缩齿,所以 (4-15)齿顶圆直径 (4-16) 安装距a 根据现场安装结构来确定。冠顶距 (4-17) 轮冠距离h (4-18)大端分度圆齿厚 (4-19)大端分度圆弧齿厚 (4-20)大端分度圆弧齿高 (4-21)当量齿数 (4-22)4.2.3接触疲劳强度的校核 (4-23)分度圆切向力使用系数 见表5.4-24 (4-24) 载荷分布系数载荷分配系数节点区域系数弹性系数重合度,螺旋角系数因式中=1锥齿轮系数计算结果许用接触疲劳强度极限,因长期工作,寿命系数润滑油膜影响系数最小安全系数尺寸系数工作硬化系数许用接触应力值通过4.2.4抗弯强度校核 (4-25)符合齿形系数=4.8,=4.6(按, ) 重合度和螺旋角系数 其于项同前,并,