毕业设计（论文）-多层回转筒干燥HTG2400主机结构设计（全套图纸）

长春理工大学光电信息学院毕业设计 编号 20161251101 本科生毕业设计多层回转筒干燥HTG2400主机结构设计Design Of A Dryer For Citrus Peels学 生 姓名 专 业机械设计制造及其自动化学 号 指 导 教师 分 院 机电工程分院2016年 06月长春理工大学光电信息学院毕业设计摘 要国内大量应用的回转筒干燥机，绝大多数是以气流输送干燥为主，在实际设计和制造中，滚筒的转动有带传动、链传动、摩擦轮传动。摩擦轮传动有结构简单、制造方便、成本低等优点，HTG2400型干燥机使用的是摩擦轮传动。由于国内制造的三层回转筒干燥机并不多， HTG2400型三层回转筒干燥机的设计有自己的特点，是一项有实际意义的工作。在设计中，以HTG2400型多层回转筒干燥机为研究对象，分析了其它干燥机的不同特点以及存在的问题，由此探讨HTG2400型多层回转筒干燥机的设计。在深入了解HTG2400型多层回转筒干燥机的功能原理基础上，针对设计中遇到的不同问题，本文在计算过程中对此进行了计算和说明；另外，分析了此类型干燥机的动力学参数，并对在机器运作过程中容易出现问题的轴承，轴等部位，在设计中进行了力学分析和疲劳验算。关键词： 三层回转筒 干燥机 摩擦轮全套图纸加153893706ABSTRACTThe revolving drum drier machine that is applied in great quantities in our country, in most of them the product is transported by heated current , The turning of the revolving drum contains belt drive, chain drive and friction wheel driveThe friction wheel driving has many advantages, for example, its manufacture is convenient, structure is simple and the cost is low The drier of HTG2400 type are driven by friction-wheelThe three-ply revolving drum drier is manufactured scarcely in our Country; therefore the designed of HTG2400 has its own character.In the design, I take the HTG2400 type for research object, and analyze the differentcharacteristics and existent problem of other dry machines, after that I begin my design.At the foundation that thoroughly understand the function principle of The three-ply revolving drum drier of HTG2400 type , aiming at the different problems that are met in the design, this text carry on elucidation about that in the calculation process, and carry on mechanics analysis to the hang plank where easily appear problem in the machine during work.Key words： Three-Ply Revolving Drum The Dry Machine Friction-Wheel. 目 录绪 论1第一章 干燥相关知识综述3 1.1 干燥过程基本原理3 1.2 湿物料及干燥介质的热物理特性3 1.2.1 干燥介质的特性3 1.2.2 湿物料的性质4 1.3 干燥动力学4 1.4 干燥过程中的热质传递5 1.5 干燥过程的节能6 1.5.1 干燥装置的能量利用率6 1.5.2 干燥器的热效率6 1.5.3 干燥操作的节能途径6 1.6 干燥技术的未来发展趋势7第二章HTG型往复式回转筒干燥机简介8 2.1 HTG型振动立式多层干燥机的工作原理8 2.2 HTG型三层回转筒干燥机的基本构成8 2.2.1 生产系统组成8 2.2.2 工艺流程9 2.2.3 HTG型三层回转筒干燥机的结构组成9 2.3 HTG2400型三层回转筒干燥机的相关介绍10 2.4 对HTG型多层圆筒干燥机的工艺参数的分析11 2.4.1 影响因素的分析11 2.4.2 结论分析12 2.5 干燥机的安全操作12 2.5.1 干燥系统的起动12 2.5.2 干燥系统的停止运行12第三章 HTG三层回转筒干燥机结构设计13 3.1 筒体的设计13 3.1.1外筒体的设计13 3.1.2中筒体的设计14 3.1.3内筒体的设计14 3.2 抄板的设计15 3.3 滚圈的设计15 3.4 托轮的设计16第四章 关键零部件的选择及校核17 4.1 链条参数的计算与校核17 4.1.1 链条参数的计算17 4.1.2 链条强度的校核18 4.2 链轮的计算20 4.2.1 大链轮的参数计算20 4.2.2 小链轮的参数计算21 4.3 轴的设计计算22 4.3.1轴的形状与材料的确定22 4.4 轴承的选择及寿命计算31 4.4.1 轴承的选择31 4.4.2轴承的寿命计算32 4.5 键的选择及强度校核33 4.5.1 连接托轮处的键33 4.5.2连接大链轮处的键35结 论36参考文献37致 谢3816绪 论人类应用干燥技术的历史源远流长，我们的祖先在2000年前就开始将干燥技术运用于制陶和晒盐。而许多古老的干燥技术其应用一直延续至今。例如利用太阳光和风力对谷物和食品进行干燥在世界很多地区仍在普遍采用。可以说，干燥技术从诞生起就一直是人类发展生产、改善生活的重要手段1。 拥有现代文明的今天，干燥技术更是与我们周围的生产和生活息息相关。在对国民经济发展有着重要影响助产业领域，例如化工、轻工、煤炭、冶金、石油、农业、林业、食品、医药、建材、纺织、电子、环保等，干燥技术都在发挥着不可或缺的作用。人们生活中的衣、食、住、行及各项活动几乎处处离不开用于操技术生产出的产品。在现代化生产中，干燥技术的应用不仅仅是为了方便产品的储藏、运输和使用。而且在提高产品的质量和价值、减轻劳动强度和环境污染、降低成本和能源消耗等方面都能发挥巨大的作用。现代干燥技术在国民生产中应用的程度与一个国家的综合国力和国民生活质量的水平密切相关。从某种意义上说，它标志着这个国家国民经济和社会文明的发达程度。干燥是将物料除去水分或其他挥发成分的操作，通常各种产品的含湿量都有一定的要求，以便于贮存、运输、加工和使用。干燥是工农业生产中广泛使用的一种加工工艺，据统计资料表明，我国干燥能耗约占整个加工过程总能耗的10%，但干燥过程的热效率很低特别是对流干燥一般只有20%60%，这主要是由于干燥过程废气的直接排空，不仅因为废气带走余热浪费能源，而且一些有毒的产品进入大气污染空气，进入70年代以来能源问题在世界各国引起普遍的重视，干燥加工是一项耗能巨大的作业过程，据英国对11种行业的统计，干燥作业的能源消耗占总能源消耗的11.6%；意大利科学家的调查则显示，水稻干燥加工的能源消耗占水稻生产加工总能耗的64%。自20世纪70年代初发生石油危机以来，世界各国均对干燥加工的节能技术展开了广泛而深入的研究，我国也将“开发与节能并重，近期把节能放在首位”作为能源方针，因此，千燥过程的节能问题也日益被人们重视1。干燥技术是一门跨行业、跨学科、具有实验科学性质的技术。目前，工业上用的干 燥机按照传热方法分类有对流、传导、辐射等型式。现有的干燥设备中，最多的是对流传热干燥。如热空气十燥，热空气和被干燥物料接触进行热交换以蒸发水分。对流干燥机代表性的设备常见类型有流化床干燥机、闪蒸干燥机、气流干燥机、喷雾干燥器、通风干燥机、流动干燥机、气旋转干燥机、搅拌干燥机、平行流动干燥机、回转干燥机等。回转筒干燥器是最古老的干燥设备之一，目前仍被广泛使用于冶金、建材、化工等领域。 国内大量应用的回转筒干燥机，可以进行大量物料的干燥。由于运行可靠，操作弹性大，适应性强，处理能力大，广泛适用于冶金，建材，轻工等部门。在化学工业中，如硫酸铵，硫化碱，安福粉，硝酸铵，尿素，草酸，重铬酸钾，聚氯乙烯，二氧化锰，碳酸钙，磷酸铵等大多使用回转筒干燥器。三层回转筒干燥器和单层回转筒干燥器相比具有结构紧凑，占地面积小，节省材料，热效率高等优点。广泛适用于万寿菊干燥、苜蓿草干燥、酒精糟干燥、秸秆干燥、木屑干燥、刨花干燥、银杏叶干燥、中草药干燥、啤酒糟干燥、白酒糟干燥、马铃薯淀粉渣干燥、木薯渣干燥、大麦芽干燥、瓜籽干燥、甘蔗渣干燥、山楂干燥、 菜籽饼干燥、蔬菜干燥等，热效率高达80。由此，HTG2400型往复式回转筒干燥机的设计更具有实际意义。 第一章 干燥相关知识综述1.1 干燥过程基本原理干燥操作是传热传质同时伴随发生的除湿过程。干燥所需的热量是由于干燥介质通过对流、传导、热辐射及介电的方式传给被干燥物料的，使物料中的湿分获得热量后变成蒸汽从其中分离出来，最后得到湿含量较低的且达到某一规定要求的干燥产品。在干燥过程中，干燥过程原理主要涉及湿物料和干燥介质在热力干燥过程中所表现的热力学及物理特性及其变化规律；湿物料内部以及与干燥介质间的热量和质量传递过程机理；干燥过程动力学原理；干燥过程的模型、模拟等内容。简单地讲，湿物料在热力干燥时通常会相继经历以下两个主要的阶段1。阶段1. 能量（主要为热量）从周围环境传递至物料表面使其表面湿分蒸发。液体以近不变的速度从物料表面排除，而物料温度则维持在湿球温度左右。此过程的干燥速率主要取决于干燥介质的温度、湿度、流速、作用表面积以及压力等外部条件。此过程称外部条件控制过程，也称恒速干燥过程。阶段2. 当物料表面不再有充足的水分供表面蒸发后，多余的热量会通过热传导传递至湿物料内部，使物料温度上升，并在其内部形成温度梯度；而湿分则由内部向表面迁移，至物料表面后进而被不饱和的干燥介质带走，显然此时的干燥速率会低于横速干燥阶段的干燥速率。湿物料内部的热量和质量的传递速率主要取决于物料性质（如热导率、质量传递系数等）以及其自身的温度和湿含量等因素。此过程称内部条件控制过程，也称降速干燥过程。干燥理论的任务是要搞清楚上述干燥过程中所涉及的诸多参数，如被干燥物质与干燥介质的物性参数、干燥器的结构参数、干燥过程的操作参数等，与干燥时间的关系以及它们所遵循的规律；干燥过程中含湿物质内部及外部的湿分与热量传递机理以及它们的分布规律；干燥器内部被干燥物质与干燥介质的流体动力学特性等问题。 1.2 湿物料及干燥介质的热物理特性1.2.1 干燥介质的特性大多数工业干燥过程均采用预热后的空气作为干燥介质。环境空气是含有少量水蒸气的气汽混合物，所以又称为湿空气。干燥理论中之所以称其为“干燥介质”，是因为它在干燥过程中承担着热、湿载体的作用。它将热量传递给湿物料，为其提供干燥能量；同时，又把湿物料中的湿分（通常是水分）携带出干燥器，从而达到了干燥的目的1。1.2.2 湿物料的性质干燥操作的对象，湿物料通常是由各种类型的干骨架（绝干料）和液状湿分所组成的。不同的湿物料具有不同的物理、化学、结构力学、生物化学等性质。虽然所有参数都会对干燥过程产生影响，但最重要的因素是湿分的类型、湿分与骨架的结合方式以及骨架的结构。湿物料的种类繁多，按它们在干燥过程中的除水特性可分为以下几种：(a) 胶体物料；(b) 毛细多孔物料；(c) 胶体毛细多孔物料。除此之外，根据湿分在物料内部的状态，又可以将湿物料分为非收湿性物料、半收湿性物料和收湿性物料。物料与水分的结合形式可分为表面水、非结合水（自由水或毛细水）和结合水（吸湿水或溶解水）。表面水是指那些由于表面张力作用，以液膜状态存在于物料表面的水分；所有非收湿性物料内部包容的水分均为非结合水；而结合水则是指所有承受蒸汽压低于同温度下纯水蒸汽压的内部水分。它们包括微毛细孔道内的水分、细胞壁间的溶液、化学或物理吸附水。其中结合水又可以划分为：化学结合水，物理化学结合水，物理机械结合水1。1.3 干燥动力学一个实际干燥过程的干燥动力学特性可以用被干燥物料的平均湿含量对干燥时间以及平均温度对干燥时间的曲线（或干燥速率对平均湿含量曲线）来表达。一般的干燥过程可以分为一个“常速干燥段”和一个或两个“降速干燥段”。常速干燥段与降速干燥段的分界点称为“临界点”，此时湿物料的平均湿含量称为“临界湿含量”。在常速干燥段，物料温度保持在湿球温度不变，表面蒸发速率可由水蒸气通过环绕气膜的扩散速率来确定。通常一个干燥过程可以用下述三条曲线（即干燥动力学曲线）来描述：第一， 物料的平均湿含量对干燥时间（干燥曲线，见图1.1）；第二， 干燥速率对物料湿含量（干燥速率曲线，见图1.2）；第三， 物料的平均温度对干燥时间（温度曲线，见图1.1）。图1.1 干燥动力学曲线图1.2 干燥速率曲线图中，AB段为初始过渡段，BC段为恒速干燥段，CD段为降速干燥段。在干燥的初始过渡阶段，干燥速率可能高于或低于段恒速段的干燥速率。这是因为如果物料的初始温度低于干燥条件下的湿球温度（恒速段的物料温度），则不可能开始恒速干燥，而物料要先吸收热空气的热量进行预加热，由于加热耗费了一定量的能量，所以干燥速率低于恒速段的干燥速率；反之，如果物料的初始温度高于干燥条件下的湿球温度，则多余的能量用来加速物料的蒸发过程，导致其干燥速率高于恒速段的干燥速率。1.4 干燥过程中的热质传递湿物料的干燥过程是一个物料内部以及物料表面与干燥介质间的边界层内热量和质量耦合传递的过程。恒定的对流干燥条件下（干燥介质的流量、温度、湿度不变）热空气环绕湿物料流过，从而将本身的热量传递给湿物料，同时又将湿物料中蒸发出的水蒸气带走，从而达到干燥的目的。在热量传递过程中，边界层的对流换热强度只取决于物料外部的干燥介质条件，如风温、风速、风的湿度、物料表面形状等外部条件，与物料本身的性质无关，所以称边界层的对流换热为“外部条件控制的换热过程”。其换热速率和热通量由对流换热方程计算。而物料内部的热传导速率只与物料的物理特性（如热导率、物料成分、结构等因素）有关，而与外部条件无关，称为“内部条件控制的导热过程”。其导热速率和热通量由导热方程计算2。同理，物料内部的水分传递过程也与上述热量传递过程类似，不过传递方向相反，是有里向外进行。水分传递过程中，边界层的对流传质过程亦只与物料外部的干燥介质条件，如风温、风速、风的湿度、物料表面形状等外部条件有关，与物料本身的性质无关，称边界层的对流传质为“外部条件控制的传质过程”。而物料内部的质量扩散速率只与物料的特性（如质量扩散系数、物料成分、结构等因素）有关，而与外部条件无关，称为“内部条件控制的扩散过程”。其扩散速率和质量通量由质量传递方程计算。干燥过程中处理的物料种类极其繁多，物料特性千差万别，为了适应不同物料的干燥特性，干燥设备的类型就必然是多样性的。由于干燥装置组成单元的差别、供热方法的差别、干燥器内空气与物料的运动状态的差别等，又决定了干燥设备结构的复杂性。1.5 干燥过程的节能干燥是能量消耗较大的单元之一。因为不论是干燥液体物料、浆状物料，还是含湿的固体物料，都要将液态水变成气态， 所以需要供给较大的汽化潜热。通常把干燥过程中蒸发1水分所消耗的能量称为单位能耗3。1.5.1 干燥装置的能量利用率 所谓干燥装置的能量利用率是指装置脱去水分所需要的能量与供给装置能量之比，即： （1.1）式中 干燥装置的能量利用率，%； 脱水所需要的能量，J； 供给装置能量，J。 1.5.2 干燥器的热效率干燥器的热效率是指干燥过程中用于水分蒸发所需要的热量与热源提供的热量之比，即： （1.2）式中 干燥器的热效率，%； 水分蒸发所需要的热量，J； 热源提供的热量，J。 1.5.3 干燥操作的节能途径由于干燥操作的能耗是如此之大，而能量利用率又很低，特别是近年来随着能源危机的出现，能源价格的不断上涨，因此，有必要采取措施改变干燥设备的操作条件，选择热效率高的干燥装置，回收排出废气中的部分热量来降低生产成本。(a) 减少干燥过程的各种热损失；(b) 降低蒸发器的蒸发负荷；(c) 提高干燥器入口空气温度、降低干燥器出口废气温度；(d) 部分废气循环；(e) 从干燥器出口废气中回收热量；(f) 从固体产品中回收其显热。1.6 干燥技术的未来发展趋势一般认为，干燥技术的发展趋势将沿着有效利用能源，提高产品质量和产量，减少环境影响，安全操作，易于控制，一机多用等方向发展4。具体地讲，干燥技术的未来发展将着重于： (1) 在直接干燥器中使用过热蒸汽作为干燥介质；(2) 大量使用间接加热（传导）式干燥；(3) 使用组合式传热方式（对流、传导与热辐射或介电等组合）；(4) 在特殊情况下，使用容器式加热（微波或高频场）；(5) 不同类型干燥器或常规技术的组合使用；(6) 设计灵活多用途的干燥器；(7) 产品质量及湿含量的在线测第二章HTG型往复式回转筒干燥机简介2.1 HTG型振动立式多层干燥机的工作原理需要干燥的湿物料由传送机送到上料装置内与从热风炉出来的热风进行混合然后被送到干燥主机筒体内进行干燥，干燥后的物料和带有余热的空气进入收集筒中，带有余热的空气由排烟风机带回换热器回收利用，物料由出料机和冷却风机后进入除尘器中，再由出料机送出后储存5。（如图2.1所示）。图2.1 HTG三层回转筒干燥机工艺流程图往复式转筒干燥器的主机筒体是水平放置的能够转动的三层圆筒体，筒体由四个托轮支撑。其中的两个既起支撑滚筒的作用又通过摩擦驱动滚筒缓慢转动。湿物料混合在热空气中从一端由鼓风机吹入内层筒，经过圆筒内部时，在风力的作用下从一端向另一端移动。在里面两层筒体的内外壁和外层筒体的内壁上装有许多与圆筒轴向平行的倾斜抄板，在圆筒的缓慢转动下，抄板不断地把物料抄起又洒下，使物料充满整个圆筒横截面，从而接触表面增大，保证物料和热风有良好的接触，提高转筒的填充度使干燥速率增加。物料与热风在接触时不断进行着传热和传质过程，热风不断带走物料中的水汽使湿料得以干燥。物料由内层筒进入中层筒然后进入外层筒，最后由出料口进入气料分离装置。2.2 HTG型三层回转筒干燥机的基本构成 2.2.1 生产系统组成基本上由热源设备、给料设备、干燥设备、排料设备和除尘设备几个部分构成。2.2.2 工艺流程工艺流程由物料流程、空气流程等组成。(1) 物料流程物料由给料机均匀的给入干燥机，在干燥主机中，物料在热风的带动下先后沿着内，中，外三层筒体逐渐移动，在此过程中，物料和热空气接触得到热量，将水分汽化逐渐转化成为合格产品，经排料机送到产品库，部分物料失去水分，重量变轻，随废气进入除尘器；在除尘器中，收集较粗粒物料，进入物料产品库，极细粒物料排至大气6。下图为传统干燥系统物料流程图。图2.2 传统干燥系统物料流程图(2) 空气流程它由送气和排气装置组成。在系统中，由鼓风机提供的室温冷空气，在热风炉的加热作用下变成热空气，经进风筒通入干燥机中；在干燥机内部热空气顺着干燥筒移动，加热物料，并逐渐将其转化为合格产品；在温度基本下降比较大的时候热风已到达了出气口，然后顺着管道经过除尘器，最后排入大气7。下图为传统干燥系统空气流程图。图2.3 传统干燥系统空气流程图 2.2.3 HTG型三层回转筒干燥机的结构组成 HTG型三层回转筒干燥机基本上由主传动支架、副传动支架、内层干燥筒、中层干燥筒、外层干燥筒等部分组成。 (1)结构结构如图2.4所示，由主机体、机架、传动装置、支撑装置等构成。其中将主机筒体安装在主传动支架和副传动支架上；干燥机内部是由三层筒体和许多抄板组成；被干燥物料从入料口进入干燥机后，在鼓风机的作用下在三层筒之间往复运动，在物料沿着筒体运动的过程中，不断与热风进行热量交换，从而使被干燥物料的水分逐渐减少，直至达到干燥要求。1-主传动系统 2-内筒体 3-中筒体 4-外筒体 5-副传动系统图2.4 HTG型三层回转筒干燥机的结构2.3 HTG2400型三层回转筒干燥机的相关介绍HTG2400型三层回转筒干燥机设备构造简单，而且使用方便。每小时去水量2400Kg，干燥物料的初含水量在50%-70%，干燥后的物料含水量，产量（干料）为1200-3000Kg/h，耗煤量为200-400Kg/t(干料)，装机容量为。它以热空气为干燥介质（载湿体），可干燥一些松散的物料，广泛适用于万寿菊干燥、苜蓿草干燥、酒精糟干燥、秸秆干燥、木屑干燥、刨花干燥、银杏叶干燥、中草药干燥、啤酒糟干燥、白酒糟干燥、马铃薯淀粉渣干燥、木薯渣干燥、大麦芽干燥、瓜籽干燥、甘蔗渣干燥、山楂干燥、 菜籽饼干燥、蔬菜干燥等，热效率高达80。它具有以下特点：(1)生产能力大，可连续操作设备的有效容积大，生产能力高，每小时可以去水2400KG。(2)结构简单、操作方便物料沿水平方向在三层筒内往复干燥，减少了设备的占地面积，物料与热风充分接触，成品含水率低。(3)故障少，设备维护费用低由于采用三层滚筒干燥，因而结构紧凑，而且坚固耐用，密封可靠，关键部位维修少，生产能力大。(4)适应范围广广泛使用于轻工，冶金，建材等方面。对原料含水40%，允许温度300的片状，颗粒状物料均可适用。(5)操作弹性大。(6)维修容易。2.4 对HTG型多层圆筒干燥机的工艺参数的分析往复式滚筒干燥机由多层干燥层组成，由于物料的干燥过程是连续进行的,所以物料的运行时间和干燥路径相应较长,进而提高了该机的干燥能力和去湿能力。该机更适合于干燥具有热敏性的物料及需要干燥时间长的物料,与普通机型相比,其干燥性能增大了许多。本设计根据指导老师以及其他老师的实验结果，对所设计的干燥机进行分析8。2.4.1 影响因素的分析(1) 热风温度对干燥性能的影响由此类型干燥机参考资料可知：随着风温的提高，单位热耗和干燥速度不断增大，当热风温度达到某一值时，单位热耗和干燥速度达到最大值，之后随着风温的升高，单位热耗和干燥速度都有下降趋势。也就是说，在风温低于某值时，通过增加单位热耗，升高风温，可以提高干燥速度；在风温高于此值时，随着风温的升高，干燥速度和单位热耗反而都有下降的趋势。提高风温是加快干燥速度的有效途径之一，但必须在物料允许的范围内选取相对高温。高的风温有时在现场应用是受到许多因素限制的，如热源、蒸汽压力、换热设备。可见，只有适当地升高风温才有利于物料的干燥。(2) 热风速度对干燥性能的影响风速对干燥速度和单位热耗具有相反的影响。对于热耗存在一个最低值, 此时的风速是某一值,但是此时的干燥速度却不是最大的,当风速达到一定值时,干燥速度达到最大值,单位热耗也有所增加,随着风速的继续增加,单位热耗也继续增加,这时干燥速度却有下降的趋势。所以,干燥风速不能过高,否则,不但不能提高干燥速度,反而会增加单位热耗,浪费能源。(3) 上料速度对干燥速度的影响干燥速度单位时间内物料水分的变化率是评价干燥效果的一项重要指标。在相同的热风条件下，单位时间内上料越少，干燥速度也越大，实现同样降水幅度所需干燥时间就会相应减少。但是，从热能利用的角度考虑，上料速度并非越小越好，而应在一定范围内尽量增加上料速度。这时机器的热能利用率高，产能增加，并可获得最佳的经济性9。(4) 干燥时间对干燥性能的影响干燥时间对干燥速度的影响有一个最低值，这个最低值可通过实验来确定。当干燥时间少于这个时间的时候，干燥速度随着干燥时间的增加而减少，但当干燥时间大于这个时间的时候，干燥速度就会随着干燥时间的延长而增加，所以，在干燥的时候，如果要增加干燥速度就要通过调整热风速度来避开这个时间段。还可以看到，热耗是随着干燥时间的增加而降低的，所以适当的增加干燥时间是有利于干燥的。2.4.2 结论分析在多层回转筒干燥机的干燥过程中，热风温度及速度，干燥时间对干燥速度和单位热耗都有显著影响，且具有一定的规律性。这些规律对此类物料的干燥操作具有一定的指导意义。2.5 干燥机的安全操作干燥操作过程和其它一些工业操作过程一样，潜伏着很大的危险性，因此进行该设备的操作时应严格按照操作规则来运行机器10。2.5.1 干燥系统的起动首先起动引风机，然后起动鼓风机，再起动主机，运行平稳后再加料。这样系统运行比较平稳，干燥机内是负压，工作环境不受破坏；否则，如先起动鼓风机，后起动引风机，就会造成机体内正压，机体内残留的粉料就会从机器加料口和出料口喷出机体外，影响工作环境。2.5.2 干燥系统的停止运行停机程序则正好相反。首先停止上料、停主机，然后依次停止鼓风机和引风机，这是暂时关闭系统。如长时间停机，则应在停止上料情况下运行一段时间，待机体内物料排出后，则依次关闭主机、鼓风机和引风机。第三章 HTG三层回转筒干燥机结构设计回转圆筒干燥器的主要部件有筒体、滚圈、托轮、挡轮、传动装置和支撑装置。还包括筒体上的保温装置、密封装置以及其他附属设备11。3.1 筒体的设计筒体是回转筒干燥器的基体。筒体内既进行热和质的传递又输送物料，筒体的大小标志着干燥器的规格和生产能力。12筒体应具有足够的强度和刚度。在安装和运转中应保持轴线的直线性和截面圆度，这对减小运转阻力及功率消耗，减轻不均匀磨损，较少机械事故，保证长期安全高效运转，延长回转筒寿命都十分重要，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，尤其是滚圈附近筒体。筒体材料用Q235钢，焊接结构。焊接采用对接焊，焊缝结构按GB 985-88规定。1-滚圈 2-轮带垫板 3-进料口 4-内加固圈 5-抄板 6-外干燥筒7-中干燥筒 8-出料口 9-出料导板 10-视口窗 11-内干燥筒图3.1 主机筒体3.1.1外筒体的设计外圆筒的长度为9000mm，外径为2426mm，厚度为12mm ，筒体材料Q235，质量6458g。筒体的跨径比为3.7，采用两档支撑。筒体的厚度与许多因素有关，根据指导老师的建议，综合考虑跨径比、工作时的温度、筒体半径、圆筒内抄板与筒的质量比例，使筒的刚度、强度、圆柱度符合要求取筒壁厚度为12mm。减小滚圈与筒体垫板的间隙，能起到加强筒体的作用。但也不能使间隙过小，否则不仅安装困难，受热后还可能引起很大的热应力。合适的预留间隙应使筒体热态运转时，滚体与垫板之间不存在间隙。局部增加筒体壁厚。因干燥器转动部分的重量都是由筒体上的两个滚圈支撑在4个托轮上的，因此滚圈处承受的局部载荷比较大。在滚圈内装有加固圈。 外圆筒如图所示；图3.2 外圆筒示意图3.1.2中筒体的设计中筒体所承受的载荷比外筒体小，因此所选用的筒体厚度也比较小，根据指导老师的经验选厚度为8mm。筒体长度为8380mm，筒体材料Q235，重量3164Kg。中筒体如下图3.3所示：图3.3 中筒体示意图3.1.3内筒体的设计中筒体所承受的载荷比外筒体小得多，因此所选用的筒体厚度也比较小，根据指导老师的经验选厚度为5mm。筒体长度为8440mm，筒体材料Q235，重量1248Kg。内筒体、中筒体、外筒体安装的时候注意保持三层筒体的的同心度在5mm以内，以免干燥机在转动的时候产生附加载荷，增大磨损，影响设备的使用寿命。图3.4 内筒体示意图3.2 抄板的设计为了使干燥器内气固相之间的传热、传质效果好，普遍采用抄板。抄板的任务在于使转筒每转一次时物料尽可能多次得倾撒，使物料在转筒的整个截面上均匀撒布，以保证物料和载热体有良好的接触，提高转筒的填充度，以及使成品和沿着转筒流动时分了层的热空气有强烈的混合13。根据系列化经验，内筒内抄板170块，内筒外抄板32块，中筒内抄板144块，中筒外抄板60块，外筒抄板80块。抄板与筒体径向位置示意图：图3.5 抄板3.3 滚圈的设计 滚圈的作用是支撑整个回转体的质量，滚圈的截面是实心矩形，形状简单。由于截面是整体的，铸造缺陷相对来说不显得突出，裂缝少，使用性能好14。使其能够在托轮上回转，因此滚圈必须有足够的刚性和耐久性，材料用ZG 310-510.质量为802Kg。滚圈的尺寸如下： 图3.6 滚圈示意图3.4 托轮的设计 托轮装置承受整个回转部分的重量，因此是在重负荷下工作的部件，并且要使筒体滚圈能在托轮上平稳转动。一个滚圈下有一对托轮，制造材料为ZG45，中心线夹角为。HTG多层回转筒干燥机采用滚动轴承托轮组15。滚动轴承托轮组具有结构简单、维修方便、摩擦阻力小减少电耗及制造简单等优点。托轮、滚筒位置示意图如下所示：1-干燥滚筒 2-托辊图3.7 托辊、滚筒位置示意图1-轴承支座 2-轴承 3-托辊 4-传动轴图3.8 托辊装置示意图第四章 关键零部件的选择及校核4.1 链条参数的计算与校核 4.1.1 链条参数的计算电动机型号=Y132S-4 额定功率kW=5.5同步转速r/min=1500满载转速r/min=1440满载电流A=7满载时效率%=85.5满载功率因数cos=0.84堵转电流/额定电流=7堵转转矩/额定转矩=2最大转矩/额定转矩=2.2噪声dB(A)=78转动惯量kg.m2=0.02净重kg=68减速机: 一级摆线针轮减速机 BMW-5.5-B3-15 减速比为 15。链轮传动比i=2小链轮的齿数 转速 （4.1）大链轮的齿数 =225=50 转速 （4.2）设计功率() =1.45.5=7.7 （4.3） 传递功率特定条件下单排链条传递的功率() =5.75 （4.4），； 。链条节距 根据以及选取链条型号为16A，链条节距为25.4mm验算小链轮轴孔直径 -链轮轴孔最大许用直径查表得120初定中心距一般取=（3050） 无张紧装置时取25P这里取=22=2225.4=558.8以节距计的初定中心距=22链条节数 =+2+=+222+=82 (4.5)查表13-2-7得=15.83。链条长度 =2.08m (4.6)计算中心距 =25.4（2822550）0.2559=555.88查表可得为0.2459。实际中心距 =555.88-1.667=554 (4.7)一般取（0.0020.004），这里取0.003。链条速度 （） =1.016 (4.8)有效圆周力（N） = =5328N (4.9)作用在轴上的力 (1.151.20) =1.181.45328=8802N这里取中间值1.18。 4.1.2 链条强度的校核(1) 滚子链静强度计算：在低速重载链传动中，链条的静强度占主要地位。当进行耐疲劳和耐磨损工作能力计算时，若要求的使用寿命过短，传动功率大，也需要进行链条的静强度验算。=7.4 (4.10) 式中 -静强度安全系数； -链条极限拉伸载荷（抗拉载荷），N,查表得55.6KN；-有效圆周力，N，大小为5328N；.-离心力引起的力，N, =；-链条质量，查表得2.60；-链条速度，经计算得1.016；=N；-悬垂力，N，在和中取大值。 = (4.11)= (4.12)因此=。(2) 滚子链耐疲劳工作能力计算：当链条传递功率超过额定功率，链条的使用寿命要求小于15000h时，其疲劳 寿命可按以下方法近似计算。设为链板疲劳强度限定的额定功率，为为滚子套筒冲击疲劳强度限定的额定功率，为要求的传递功率，则在铰链不发生交合的前提下对已知链传动进行。 5.9 =7.7当 时 12723 (h) (4.13) (3) 滚子链耐磨损工作能力计算： 当工作条件要求链条的磨损伸长率（即相对伸长量）明显小于3%或润滑条件不符合规定要求方式而有所恶化时，可按下列公式进行滚子链的磨损寿命计算。 22334 (h) (4.14)式中 T-磨损使用寿命，h；-链长，以节数表示，82；-链速，1.016； -小链轮齿数，25；-传动比，2；-需用磨损伸长率，按具体条件定，一般取3%；-滚子链销直径，7.94mm；-磨损系数，查图13-2-4得6.0；-节距系数，查表13-2-10得1.27；-齿数-速度系数，查图13-2-5得 1.00；-铰链的压强，；=41.817() (4.15)式中 -工况系数，1.4；-有效圆周力，5328N；-离心力引起的拉力，2.68N；-悬垂拉力，45.27N；A-铰链承受面积；A=179.52-套筒长度（及内链节外宽）22.61mm。通过对链条的静强度，耐疲劳工作能力，耐磨损工作能力的计算分析，可以得知：所选链条是能够符合工作要求的，并且需用工作时间为12723小时。4.2 链轮的计算 4.2.1 大链轮的参数计算链轮基本参数：链轮齿数：配用链条型号：16A配用链条的节距：配用链条的滚子外径：配用链条的排距; 配用链条的内节内宽 分度圆直径 : 齿顶圆直径：齿根圆直径：，圆整为分度圆玄齿高：齿宽：齿侧半径：齿侧倒角：轮毂厚度：圆整为 （4.16） 查表13-2-15得 轮毂长度： 根据整体结构要求取大链轮的结构如图4.1所示。图4.1 大链轮结构图4.2.2 小链轮的参数计算链轮基本参数：链轮齿数：配用链条型号：16A配用链条的节距：配用链条的滚子外径：配用链条的排距; 配用链条的内节内宽分度圆直径 : 齿顶圆直径： （4.17） 齿根圆直径：，圆整为 分度圆玄齿高： 齿宽：齿侧半径：齿侧倒角：轮毂厚度：查表13-2-15得；轮毂长度： 根据整体结构要求取 小链轮的结构如图4.2所。：图4.2 小链轮结构图4.3 轴的设计计算4.3.1轴的形状与材料的确定使用常用的圆截面阶梯形状直轴。通过轴承与机架相连，装在轴上的零件都围绕轴心线作回转运动，形成一个以轴为基础的轴系部件。轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的要求。按照经济合理、 适用的原则，根据本设计方案的具体情况，采用最常用的45号钢调质处理， ,； （1）初步估算轴径 轴的直径按扭转强度条件计算，强度条件为： 式中轴的扭剪应力，；T轴传递的转矩，；轴的抗扭截面模量，；P轴传递的功率，kW；N轴的转速，rpm； 轴材料的许用扭剪应力，。对于实心圆轴，轴的直径应满足：，查表8-2得,对于45号钢的轴C=118-107。轴上有键槽时，会削弱轴的强度。对于直径的轴，单键时轴径增大3%-5%，双键时增大7%-10%，故 （4.18）因此把轴端的最小直径圆整为60mm.。（2）轴的结构设计主传动轴各轴段设计：图4.3 主传动轴1各段轴的直径轴段1与链轮配合，考虑安全系数和系列化经验，且便于安装，取。轴段2为定位轴肩，取。轴段3和轴段4为配合轴承的安装其直径应符合轴承内径标准（轴承代号 33214），取。 轴段5为轴承的定位轴肩，。轴段6为了安装轴用挡圈，直径与轴段7相同由系列化经验选定。 轴段8为托轮的定位轴环，且为了减少应力集中，不应和轴段6的直径相差太大因此取。轴段9为轴承的定位轴肩，。轴段10和轴段11为配合轴承的安装其直径应符合轴承内径标准（轴承代号33214），取。2各段轴的长度轴段1的长度取决于轮毂宽度。轮毂宽度l=75mm，取轴段的长度略小于轮毂宽度。轴段2的长度由轴承宽度，槽钢宽度和实际位置尺寸确定，。轴段3的长度由轴用挡圈，和实际位置尺寸确定，。轴段4的长度由轴承宽度，和实际位置尺寸确定，。轴段5的长度由两槽钢之间距离，和相对位置尺寸确定，。轴段6的长度由轴用挡圈，和实际位置尺寸确定，。轴段7的长度由托辊宽度，和相对位置尺寸确定，。轴段8的长度由轴环标砖，