水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计

盐城工学院本科生毕业设计说明书 20071.前言1.1课题的来源课题来源于：盐城市成坤机械制造有限公司。本课题：水磨粉双滚筒干燥机总体设计及传动装置设计，为解决小型水磨粉生产企业水磨粉干燥问题，设计双滚筒干燥机并代替喷雾干燥，从而减少热量损失，提高效率。使之能够满足现代工业的发展要求。1.2课题内容本课题的设计内容为：a.制定总体方案：确定滚筒配置型式及结构方案。b.滚筒组件设计：滚筒组件装配图；滚筒组件三维爆炸图；有关计算、校核等。c.传动装置设计：传动装置装配图、零件图、有关计算、校核等。d.完成动力设计、运动设计、结构设计、热工计算。e.绘制总装配图。1.3课题要求a.设备应能满足干燥要求，保证产量及含水率。b.设备应运转平稳，工作可靠，结构筒单，装卸方便，便于维修、调整。c.干燥强度应尽可能大。d.能源利用率应尽可能高。1.4干燥技术的国内概况近年来，随着我国工农业生产的迅速发展，对干燥设备的需求量越来越大，干燥设备的总体水平也不断提高。常规干燥设备基本可以满足生产的需要，并有部分机型出口到国外，这些可喜的成就是广大工程技术人员长期努力的结果，干燥设备的进步表现在以下几个方面：a.干燥设备的加工质量 从干燥设备的制造过程看，干燥设备的加工质量受技术水平及应用行业的制约。干燥设备的应用行业很多，对设备质量要求最高的是制药行业。由于制药行业的特殊性，对所用干燥设备的材质、结构及加工质量都有具体要求，因此要求制造行业提供的设备加工质量较高。其次是食品行业，食品行业对干燥设备及干燥系统有严格的卫生指标要求，因此设备结构及钢材的处理标准较高。质量要求相对不高的是化学工业生产中的部分设备。在所有行业中化学工业不论是设备的用量还是型式都最多最复杂，应该说化工行业的干燥设备有特殊要求的也比较严格，但与上述两个行业相比略低一些。从最年几年干燥设备总的质量看，多数设备钢板都经过抛光处理，焊缝采用氩弧焊（不锈钢），焊缝也经过处理，有些工厂对直焊缝和环焊缝采用自动或半自动焊接，使设备质量得到保证。b.干燥机的结构 随着我国干燥设备的引进及国际间的技术交流，国外干燥设备机型都在不断影响我国，最近几年我国的新机型及新结构主要表现在以下几种:内藏热管式流化床干燥机管束干燥机闪蒸干燥机桨叶式干燥机盘式干燥机振动流化床干燥机穿流回转干燥机旋转气流干燥机。c.装备水平 干燥设备的装备水平主要指干燥系统的控制水平、附属设备的配备、操作的方便程度和安全等级等。纵观我国干燥设备的装备水平，有了长足的进步。特别是大型的干燥系统更是如此。主要表现在以下几个方面：控制系统的配备。自动、半自动控制系统广泛应用，使劳动强度降低，产品质量稳定。计算机技术的应用。大型系统中多数采用计算机技术进行系统参数的采集、处理和控制，使系统操作条件达到最优。人性化设计。在设备设计的同时考虑操作者的习惯，维修时的方便程度。安全化设计。系统中有安全报警、险情排除功能，特别是易燃易爆物料的干燥都要考虑到这一点。附属设备。系统中的附属设备也趋于合理，加热、加料、气固分离、产品的包装设备与主机的配套关系达到最优化。而目前我国的干燥水平比起国外的先进国家还有一定的差距，特别是大型的干燥设备的制造方面还有不小的差距。1.5本课题要解决的主要问题和设计的总体思路1.5.1需要解决的主要问题通过现代CAD技术对传动零件的选定，设计非标准件和设备总体结构。运用AutoCAD绘制设备的总装配图、各个零件的零件图和传动路线图，以指导各零件的加工和设备的设计。运用Pro/E进行该设备零件的三维实体建模，生成三维爆炸视图，指导该设备的生产装配。通过专业知识核实所设计的设备总体结构和各零部件是否合格，设计出水磨粉双滚筒干燥机，使之符合生产需要。1.5.2设计的总体思路总体思路：进行热工计算-滚筒直径的设计计算-计算负载所需的驱动功率-选择电机-确定传动的方式，各级传动比的分配-传动装置的参数计算-滚筒组件的校核-轴承的寿命计算。将通过制定总体方案，完成动力设计、运动设计、结构的设计以及热工计算，并利用二维三维软件绘制总装配图，再根据的基本参数进行传动系统设计，绘制传动系统装配图，零件图以及滚筒组件三维爆炸图，利用所学知识进行有关的计算和校核等。为了完成设备的设计，首先要对零件进行工艺分析,主要是结构、尺寸精度、材料的分析；其次要根据基本参数进行设计；最后确定各个零部件的结构和设备总体结构，画出各零部件、设备的二维或三维图，运用Pro/E进行该设备零件的三维实体建模，生成三维爆炸视图。所设计的设备能够准确的运动,保证传动平稳可靠，使用安全,易于维修，设计的设备应能满足干燥要求，保证产量及含水率，能源利用率应尽可能高。本设计将为企业提供生产指导价值。2.总体设计方案2.1方案选择滚筒干燥器是通过转动的圆筒，以热传导的方式，将附在筒体外壁的液相物料或带状物料，进行干燥的一种连续操作设备。设计该机器的用途是除去某些原料、半成品中的水分或溶剂，使物料便于包装、运输、贮藏、加工和使用。干燥机的组成部分包括（见图2-1）：a滚筒(包括筒体、端盖、端轴及轴承)。b布膜装置(包括料槽、喷溅器、搅拌器、膜厚控制器)。c刮料装置(包括刮刀、支承架、压力调节器)。d传动装置（包括电动机、减速装置和传动件）。e进气与排液装置(包括进气头和管路附件)。f设备支架与密封罩。g干燥产品输送和最后干燥器。图2-1 双滚筒干燥机1-密闭罩 2-进气头 3-刮料装置 4-主动滚筒 5-布膜装置 6-从动滚筒 7-螺旋输送器 8-传动装置图2-2 双滚筒干燥机顶部进料工作原理图图2-1，2-2干燥机的结构，采用顶部进料，这样会干燥机的结构增大。刮刀布置在滚筒的上侧，刮刀的对滚筒的作用力和滚筒的重力叠加在一起。会减小轴承的寿命。滚筒组件是干燥器的核心部件，滚筒组件设计的内容包括滚筒型式的选择、滚筒组件的强度和刚度计算，选择合适的材质后，确定相应构件的壁厚和结构尺寸，并提出制造、加工和组装的技术要求。目前的滚筒按的材料和加工方法，分为铸造滚筒与焊接滚筒两类。铸造滚筒：筒体和端盖、端轴均分别由浇铸件经加工和热处理后组装而成。铸件的材料，常为铸铁和铸钢。这类滚筒筒体型原较厚(15-32mm)、重量大、热组大、导热性差。具有热容量大，传热稳定。良好的耐磨性和刚性等优点，适用于要求供热稳定、无腐蚀性的物料干燥。焊接滚筒：筒体由具有焊接件的板材卷焊之后，加工而成。材料一般为碳钢和不锈钢。端盖和端轴的加工，可为焊接件、锻件或铸件。焊接型筒体具有壁薄、导热性好、单件加工方便、适用材料广、筒体的直径与长度范围大等特点，为各类物料干燥常用的滚筒型式。根据工艺要求处理的物料量、湿含量指标，经物料和热量衡算，已知料膜干燥时间、蒸发强度和传热速率等设计参数的基础上，确定滚筒干燥面积。依据工艺设计的流程，设备和配套在厂房的配置要求、初步确定进料、布膜、出料和供热的方式与布置。在以上条件下，做出干燥器的选型并计算筒体直径、长度和转速。在确定筒径和转速时，应适当留有余地，以适应物料干燥条件出现变化后的状况。确定料槽的外形尺寸，做出布料、刮料、成品输送或最后干燥装置，以及供热介质进出筒体方式的相对位置的断面布置。确定传动方式、传动级数和传动件的型式并初步估算传动功率和传动件的主要外形尺寸。在此基础上，做出该筒组件的轴向布置(包括支承方式和各传动件的相对位置)。并结合料槽、刮料、出料、供热装置的布置，进行综合调整，使之紧凑、合理，满足操作和检修的要求。根据蒸发物料的性质和环境状况，确定密封罩或排气罩的外形尺寸、并做出相应的布置。确定干燥器各主要部件（滚筒组件和刮刀等）的材料。2.2总体结构确定在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。设备在满足干燥要求的情况下，设备应结构简单、紧凑、运转平稳，工作可靠，热量的利用率高，设备便于调试，设备应便于维修。选用下部进料（见图2-3）的方式比较好。这样刮刀装置也在下部，刮刀的顶紧力和滚筒的重力可以中和一部分，以减轻滚筒所受的外力，提高轴承的寿命。 图2-3浸液式（下部进料） 图2-8 滚筒组件装配图1-进油轴 2-端盖 3-小滚筒 4-孔板 5-大滚筒 6-排油轴由于热介质为导热油，在考虑滚筒的结构方案，应该便于导热油在筒体内的传输，同时又要减轻筒体在工作过程中的重量，所以要把滚筒做成夹层的，这样滚筒就需要采用焊接型式。如图2-4所示图2-4 主视图图2-5 左视图图2-6图2-71-电动机 2-小带轮 3-小链轮 4-支承轴承 5-大带轮 6-减速器 7-旋转接头 8-小齿轮 9-传动大齿轮 10-大链轮 11-外罩 12-积水堰 13-带里座式外球面轴承 14-对滚齿轮 15-螺旋输送器16-料槽 17-刮刀 18-刮刀调节装置 19-刮刀支承装置 20-电液记位器 21-滚筒双滚筒干燥机的特点：a.热效率高。筒内供给的热量，除少量热辐射和筒体的端盖部分散热损失外，大部分热量用于湿分的气化，热效率可高达80%-90%。b.干燥速率大。筒壁上湿料膜的传热与传质过程，由里至外，方向一致，温度梯度较大。使料膜表面保持较高的蒸发强度，一般可达30Kg-70kg（h）。c.产品的干燥质量稳定。滚筒供热方式便于控制，筒内温度和间壁的传热速率能保持相对稳定，使料膜能处于稳定传热状态下干燥，产品的质量可获得保证。d.适用范围较广。采用滚筒干燥的液相物料，必须具有流动性、粘附件和对热的稳定性。物料的形态可为溶液、非均相的悬浮液、乳浊液、溶胶等，对纸浆、纺织物、赛璐珞等带状物料，也可采用。3.设计计算3.1设计参数物料产量：50kg/h，操作方式为间歇操作，每天工10小时，全年操作天数为300d。物料性质和工艺操作条件：料液湿含量（湿基），密度浆状，流动性好，沉淀物不多。干燥产品为粉末状，刮料点处湿含量，堆积密，安息角=40，比热容料液温度，刮料点处料温。提供介质为250导热油，比热容试验提供在上述条件下的钢制滚筒蒸发强度Rm=30Kg/(h)，干燥停留时间，转速n=6r/min。3.2热工计算干燥器产品的生产负荷： =50（kg/h）蒸发水分量： （3-1）式中， 料液湿含量； 刮料点处湿含量由式（3-1）得料液处理能力：=W+ （3-2） 由式（3-2）得=196（Kg/h） 干燥器的有效平均热负荷：查文献3第288页公式Qm=0.278(W+ -W) （3-3）式中，W 蒸发水分量；G2 干燥器产品的生产负荷； 产品比热容； 刮料点处温度 料液温度； 湿基比热容由式（3-3）得Qm =75182（W/h）干燥器的总负荷：取滚筒式干燥器热效率m=0.8，取输出的导热油的温度为240计算。查文献3第233页公式 （3-4） =75182/0.8=93980（w/h）所需的热油量（v/h）：V= （3-5）=12.17（） 式中 进出导热油的温度差()； 导热油的比热容(KJ/(kg)； 导热油的密度(kg/) 3.3.滚筒干燥器干燥面积、筒体直径、长度确定干燥面积干燥面积Ay：查文献3第231页公式：Ay=W/Rm （3-6）=146/304.9（）式中，W 蒸发水分量(kg)；Rm 蒸发强度(kg/)设计取Ay=5滚筒直径和长度计算。查文献3第231页公式=L/D （3-7）式中， 筒体的长径比；L 滚筒的长度(mm)； D 滚筒的直径(mm) （3-8）式中,D 滚筒的直径（mm）； 筒体的长径比；Ay 干燥面积（） 滚筒料膜有效干燥弧面角（）；m 滚筒个数设计保证滚筒料膜有效干燥弧面角=270，设取筒体的长径比=L/D=1、1.5、2，试算之。方案a. =L/D=1 L=1.03（m）方案b. =L/D=1.5 L=1.26（m）方案c. =L/D=2 L=1.45（m） 按上表计算结果，考虑筒体加工和受力情况，设计取=L/D=2时计算参数。圆整取筒径D=730mm，筒长L=1500mm。3.4校核操作状态下，滚筒平均干燥面积设计采取直接浸液的布膜方式。在保证料膜有效干燥弧面角=270条件下，确定刮料点位于第四象限内，其夹角1=30最大的浸液截面夹角1=60；最小的浸液深度h2=0.01m。 计算最大浸液深度h1： 查文献3第261页公式 （3-9）式中，R 滚筒半径（mm）； 最大的浸液截面夹角（）并根据h2=0.01mm,可计算最小的浸液截面夹角：=26.89 （3-10）滚筒在浸液h1高度时的干燥区料膜弧面夹角1：查文献3第261页公式： (3-11)1= 270-0.51+1=270-0.560+30=270式中， 最大的浸液截面夹角（）滚筒在浸液h2高度时的干燥区料膜弧面夹角2：查文献3第261页公式： 2=270-0.52+30 （3-12）286.6 查文献3第261页公式 （3-13）2.66（）2.5（） 比设计的有效干燥面积增大=0.064倍，已满足设计要求。 3.5滚筒干燥器功率计算滚筒驱动状态下的功率消耗，有刮刀和螺旋输送干燥器的功率两部分组成。3.5.1刮刀消耗的功率 考虑筒体不长，设计采用单片刮刀。刮刀长度Ld=1500mm刮刀的顶紧力取，粉末固态膜剥离筒壁的作用力取。刮刀材料设计取Q235C筒体材料设计取Q235A刮刀与筒体之间的摩擦系数。计算滚筒的阻力矩：查文献3第241页公式 （3-14）=(1.515000.15+11500)365= 670687（Nmm）式中， 刮刀的顶紧力（N）； 粉末固态膜剥离筒壁的作用力（N） 刮刀接触筒体长度（mm）； 刮刀与筒体之间的摩擦系数 (3-15)由式（3-15）得0.44kw3.5.2螺旋输送器干燥功率消耗设计取由主动滚筒的驱动的链传动计算：物料的输送量： Q=50/2=25Kg/h水平输送距离，按工艺布置要求Ls=2.5m,物料属性按无磨蚀性粉状物计，取阻力系数W0=1.2,设备系数取K=1.2按标准型螺旋输送器的轴功率计算式：查文献3第285页 （3-16） =1.2(1.22.5+0)0.001 =0.000245（KW）3.5.3干燥器的驱动轴功率 （3-17） 式中， 链传动效率 ； 对滚齿轮的啮合效率 主动滚筒消耗的功率： 0.44kw式中，n 滚筒的转速r/min；从动滚筒消耗的功率：0.44kw螺旋输送器的计算轴功率：kw将数据代入公式(3-17)计算0.9kw设计取作为设计依据3.6传动装置设计3.6.1电机功率和型号的确定干燥器减速传动装置设计分为三级，其传动效率第一级：三角带传动效率第二级：采用ZLY型减速器效率第三级：滚筒端，直齿圆柱齿轮传动效率总效率： （3-18）=0.960.960.98=0.903考虑到负荷的变化和滚筒操作的特殊情况，取设备系数k=1.5电机功率: （3-19） 选取Y100L-6电动机，技术性能参数：； 3.6.2各级传动形式确定及传动比分配（滚筒转速n=6r/min）总传动比： （3-20）=940/6156.67减速装置的传动比分配： 第一级：第二级：第三级：4.89 （3-21） 3.6.3 带传动的设计A.选择V带型号a)确定计算功率查文献资料18表4-6得工作情况系数 b)选择V带型号按，查文献资料18图4-1得,选择A型V带B.确定带轮直径、a)选取小带轮直径查文献资料8图4-11及表4-4，选取小带轮直径b)验算带速 （3-22）由式（3-22）得 在525m/s内，合适。c)确定从动带轮直径 查文献资料18表4-4 选取 d)确定从动轮转速 考虑到带的滑动系数 =940（1-0.02）100/160=575.75 e）实际传动比 =940/575.75=1.63C.确定中心距和带长a)初选中心距 （3-23）由式（3-23）得 取b)求带的计算基准长度 （3-24）由式（3-24）得 查文献资料18表4-2 选取c)计算中心距 (3-25)由式（3-25）得 d)确定中心距调整范围 d.验算小带轮包角 （3-26）由式（3-26）得 故，合适。D.确定V带根数Za)确定额定功率由、及根据文献资料8表4-5，得单根A型V带的额定功率分别为0.83kw和0.97kw，用线性插值法求时的额定功率值b)确定V带根数 （3-27）查文献资料18表4-7得 表4-8得 ，表4-2得 由式（3-27）得 取Z=2根，合适E.计算单根V带初拉力查文献资料8表4-1得 （3-28）由式（3-28）得F.计算对轴的压力 （3-29）由式（3-29）得 G.确定带轮的结构尺寸，采用实心轮结构，采用四孔板轮结构3.6.4齿轮设计与校核A传动齿轮的设计与校核：减速器输出轴的最大功率： （3-30）由式（3-30）得 =1.50.960.96=1.3824kw减速机出轴转速(即小齿轮转速)： （3-31）由式（3-31）得 输出转矩 （3-32）由式（3-32）得 齿轮结构选型：采用开式传动渐开线直齿圆柱齿轮齿轮的传动比： （3-33） 由式（3-33）得4.8为了便于齿轮的制造和加工，大齿轮的齿数不要超过100个，而且大齿轮的分度圆直径要接近滚筒的直径。a.采用标准直齿圆柱齿轮，小齿轮采用45钢调质处理后表面淬火齿面硬度为4550HRC。大齿轮的材料才用QT500-7,轮齿的齿面硬度为224230HBS. 由于齿轮转速不高，选7级精度，小齿轮的齿数，大齿轮齿数=4.819=91.2，设计取=91。=91/194.79开式软齿面齿轮传动,悬臂布置。查文献18表6.5，取齿宽系数0.36。 b按弯曲疲劳强度计算： （3-34） a）取载荷系数 Kt=1.5b）小齿轮的转距 T1=922Nm3）大小齿轮的弯曲疲劳强度 查文献18图6.9得 4）应力循环系数N1=60nJLh （3-35）由式（3-35）得N1=6028.833001010=5.1 N2= N1/i=1 5）弯曲疲劳寿命系数 查文献18图6.7 KFN1=0.99，KFN2=1.256）计算许用弯曲应力 取弯曲疲劳安全系数，应力特征系数， （3-36） 由式（3-36）得=0.992380/1.4537.43MPa 1.252160/1.4285.71MPa7）查取齿形系数和应力校正系数 根据齿数，查文献18表6.4查取齿形系数和应力校正系数 8）计算大小齿轮的并加以比较，大值代入公式计算c设计计算：1）计算齿轮模数 由式（3-34）2）计算圆周速度V （3-37）由式（3-37）得3）计算载荷系数 查文献18表6.2得 使用系数 1.0 根据V=0.094m/s，7级精度，查文献18图6.10得动载荷系数 查文献18图6.13得齿向载荷分布系数.15齿间载荷分配系数则载荷系数 （3-38）由式（3-38）得4）校正并确定模数 （3-39）由式（3-39）得6.04mm 取d. 计算齿轮传动几何尺寸1）中心距a （3-40）由式（3-40）得440mm 2）两分度圆直径 =819=152 mm =891=728mm3）齿宽 0.36152=54.72mm 取56mm， mme. 校核齿面接触疲劳强度查文献18第118页公式 （3-41）确定公式中各项参数值1）大、小齿轮的接触疲劳强度极限 按齿面硬度查文献18图6.8得，,2）接触疲劳寿命系数、 查文献18图6.6得=0.99，=1.033）计算许用接触应力 取安全系数 （3-42） 由式（3-42）得 =0.991150/1= 1138.5MPa =1.03523/1=538.69 Mpa=538.69 MPa 4）材料系数 查文献18表6.3得材料系数=181.4校核计算 由式（3-41）得515.5 MPa538.69 Mpa 接触疲劳强度满足要求。f. 齿轮结构设计 小齿轮分度圆直径,故采用实心式。 大齿轮，尺寸较大，采用孔板式。B.对滚齿轮设计，校核和结构设计为了便于齿轮的制造和加工，大齿轮的齿数不要超过100个，而且大齿轮的分度圆直径要接近滚筒的直径。a.采用标准直齿圆柱齿轮，对滚齿轮的材料采用HT250，轮齿的齿面硬度为206247HBS. 由于齿轮转速不高，选7级精度，齿轮的齿数，传动比大齿轮齿数，设计取。开式软齿面齿轮传动,悬臂布置.齿轮的分度圆直径要取的较大=730mm宽系数0.08。 b按弯曲疲劳强度计算： 1）取载荷系数 Kt=1.52）小齿轮的转距 T1=210.577Nm3）大小齿轮的弯曲疲劳强度 查文献18图6.9得 =79Mpa4）应力循环系数由式（3-35）得N1=60nJLh=6063001010= N2= N1/i= 5）弯曲疲劳寿命系数 查文献图6.718 KFN3=1.18，KFN4=1.186）计算许用弯曲应力 取弯曲疲劳安全系数，应力特征系数，则 由式（3-36）得=1.18279/1.4109.96MPa 1.18279/1.4109.96MPa7）查取齿形系数和应力校正系数 根据齿数，查文献18表6.4取齿形系数和应力校正系数 2.228 =1.7598）计算大小齿轮的并加以比较，大值代入公式计算0.035c设计计算：1）计算齿轮模数由式（3-34）得10.2mm2）计算圆周速度V由式（3-37）得3）计算载荷系数 查文献18表6.2得 使用系数 1.0 根据V=0.094m/s，7级精度，查文献18图6.10得动载荷系数1.0 查文献18图6.13得齿向载荷分布系数.15齿间载荷分配系数则载荷系数 由式（3-38）得=1.011.151=1.154）校正并确定模数由式（3-39）得9.34mm 取d. 计算齿轮传动几何尺寸1）中心距a 由式（3-40） 730mm 2）两分度圆直径 =1073=730 mm3）齿宽 0.08730=58.4mm 取60mm， mme. 校核齿面接触疲劳强度（1）确定公式（3-41）中各项参数值1）齿轮的接触疲劳强度极限 按齿面硬度查文献18图6.8得， 350MPa2）接触疲劳寿命系数、 查文献18图6.6得=1.083）计算许用接触应力 取安全系数，则 由式（3-42）得 =1.09350/1=381.5MPa =1.09350/1=381.5 MPa 4）材料系数 查文献18表6.3得材料系数=146校核计算由式（3-41）得101.73 MPa 接触疲劳强度满足要求。f. 齿轮结构设计 齿轮分度圆直径, 尺寸较大，采用孔板式。3.6.5链轮传动的设计和结构参数确定A.选择连链轮齿数a.小链轮齿数 查文献18表5.5，取b.大链轮齿数 =1.526=39c.实际传动比i i=39/26=1.5B.初定中心距 取=32PC.确定链节数 查文献18第92页公式 = （3-43）由式（3-43）得=96.6 取（偶数）D.计算额定功率a.工况系数 查文献18表5.6，得b.齿数系数 查文献18表5.7，得c.链长系数 查文献18表5.8，得d.排数系数 查文献18表5.9，得（单排）e.计算额定功率 查文献18第93页公式 （3-44）由式（3-44）得1.13kwE.选定链条型号，确定链条节距P根据，查文献18图5.10，选单排12A滚子链，P=19.05mm因点在曲线高峰值的左侧，和所选系数，是一致的，所以不需从新计算值F.验算链速 v 查文献18第88页公式 （3-45）由式（3-45）得=0.05m/s，合适G.计算理论中心距a 查文献18第95页公式 （3-46）由式（3-46）得a=622mmH.结构设计及润滑方式选择小链轮d1=158.05mm,大链轮d2=236.75mm，均采用实心式，采用定期人工润滑。3.6.6轴的设计与校核根据以上计算的筒体长度和直径、传动件的外形尺寸(直径和轮壳宽度)、刮刀作用位置和减速传动装置，可预先进行滚筒组件受力的轴向和径向位置的布置设计。A.轴的结构设计轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和结构，以及包括各轴段长度、直径及其它细小尺寸在内的全部结构尺寸。轴的结构主要取决以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴的毛坯种类；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺以及其它一些要求。由于影响因素很多，且其结构形式又因具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式，设计具有较大的灵活性和多样性。但是，不论具体情况如何，轴的结构一般应满足以下几个方面的要求：a.轴和轴上零件要有准确的工作位置；b.轴上零件应便于装拆和调整；c.轴应具有良好的制造工艺性；d.轴的受力合理，有利于提高强度和刚度；e.节省材料，减轻重量；f.形状及尺寸有利于减小应力集中。 考虑到轴是和滚筒焊接在一起，为便于安装和维修，把轴要设计成阶梯轴。轴内要通导热油，所以轴要设计为空心轴。并且导热油的流速控制在3.5m/s左右，先初步计算轴的孔径计算mm 设计取25mm先按实心轴的最小直径的计算公式进行计算，然后在估算，进行校核。查文献18第291页公式 （3-47）由式（3-47）得75.46mm，设计取图3-1 进油轴结构根据长动件的宽度和传动件不能相互干涉，确定个传动件见的轴向距离为200mm左右，具体的见图3-1，3-2。图3-2排油轴的结构B.确定轴的受力 确定滚筒组件的受力参数对应按实际配置的电动机功率作为依据。a.传动大齿轮对主动端轴的作用力按配置的电机允许传递的最大功率： (3-48)由式（3-48）得=1.50.960.960.98=1.35kw大齿轮传递的员大扭矩 （3-49）由式（3-49）=2.14875Nmm节圆处的圆周力(节圆直径): Ft=2T/d (3-50)由式（3-50）得=22.14875/7280.59N作用于轴上的径向力(标准直齿圆柱齿轮啮合角20。)： （3-51）由式（3-51）得=5900tg202147N径向水平分力； （3-52）由式（3-52）得=cos=2147cos501380N径向垂直分力 （3-53）由式（3-53）得=sin=2147sin501644Nb. 螺旋输送干燥器链传动对主动端轴的作用力=/0.245/0.93=0.263 kw-链传动的效率，取0.93传递的扭矩：由式（3-48）得=418Nmm链条工作拉力： （3-54）由式（3-54）=3.3N径向作用力：=1.15=1.153.3=3.8N水平径向分力：由式（3-52）得=3.8cos601.9N垂直径向分力：由式（3-53）=6.9sin603.3Nc.对滚齿轮的受力计算由式（3-48）得节圆处圆周力：由式（3-49）得=1919N 作用在轴上的径向力：由式（3-50）得=689N向径水平力：由式（3-52）得d.滚筒组件自重的计算 为确定滚筒支座反力可预先估算筒体组件的自重力。筒体部分： (3-55)由式（3-55）得=2611N=1740N端盖部分：=304Ne.按实际配置电机功率计算允许刮刀对筒体的作用力 按配置电机的最大输入功率，除去消耗于从动滚筒和螺旋干燥器的功率，则均可作为刮刀对筒体摩擦阻力的消耗。刮刀对筒体允许的最大阻力矩：-大链轮输出的扭矩，=418Nmm，-支承轴承处的摩擦阻力矩， 0.05=214875-418-0.05214875-700333=1.4134 Nmm可估算刮刀对筒体允许的顶紧力：查文献3第290页公式 （3-56）由式（3-56）=6454N 在此种状态下，筒体单位长度的顶紧力为： 相当于设计确定的操作条件下，的2.43倍。 按筒体允许的最大阻力矩状况下计算，最大径向力为：=6454N径向水平分力： （3-57）由式（3-57）得=6454cos305589N径向垂直分力 : （3-58）由式（3-58）得=6454sin30=3227Nf.轴承支承处支反力计算与弯矩图3-3 滚筒组件y轴方向的水平力图3-4 滚筒组件x轴方向的水平力主动端轴的支座反力和作用力力向:支座反力: （3-59）-440N(力的方向与土示方向相反)1323N 1473N776N由式（3-59）得1537N1534Na) 大齿轮安装处的轴断面弯矩： =761N扭矩：=2.14875Nmm当量弯矩： （3-60）由式（3-60）得=1860872 Nmmb) 主动端轴承处的轴断面：弯矩： 401444 Nmm扭矩：=2148750-418=2148332 Nmm当量弯矩：由式（3-60）得2627553 NmmC.轴的校核a）传动齿轮安装处的轴径： 35钢的许用扭转应力为 ，许用的弯曲应力轴的内孔径 ，强度校核：查文献18第291页公式 （3-61）由式（3-61）得21.18MPa，满足要求。查文献18第307页公式 （3-62）由式（3-62）得36.7，满足要求轴承支承处的强度校核：，由式（3-61）得9.5MPa=25，满足要求由式（3-62）得18MPa，满足要求。3.6.7轴承的选择和校核选择滚动轴承的类型，一般从载荷的大小、方向和性质三方面进行考虑。在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承承载能力大，适用于载荷较大或有冲击的场合。球轴承适用于载荷较小、振动和冲击力较小的场合。当承受纯径向载荷时，通常选用径向接触轴承或深沟球轴承；当承受纯轴向载荷时，通常选用推力轴承；当承受较大径向载荷和一定轴向载荷时，可选用角接触球轴承，或者将向心轴承和推力轴承进行组合，分别承受径向和轴向载荷。根据轴的应用场合可知，轴主要受到的径向力和轴向力。查询常用滚动轴承的性能和特点，选择角接触球轴承。角接触球轴承的性能特点：可同时承受径向负荷和轴向负荷，也可承受纯轴向负荷。应用场合：适用于刚性较大跨距不大的轴及须在工作中调整游隙时。主动端受力较大，校核此轴承。由于滚筒采用焊接的方式连接，同轴的误差比较大，所以选用调心轴承，并且能够满足机器在运行过程中，轴在250高温下能够一端游动，以上二者结合，选取UC218(轴承座代号P218) 参数：。轴承只承受径力。计算寿命：查文献18第194页公式： （3-63）由式（3-63）得=1054745576h 寿命满足要求。4.结论毕业设计是对我们大学四年学习的成果进行综合性的考核，在本次的毕业设计中，查阅了许多的相关资料，通过对现有干燥设备的结构进行分析，对每个结构进行了系统的研究，掌握了设备的工作原理和总体的结构。得知了现有干燥设备的不足，运用现有的知识，对滚筒的结构进行了改进，使滚筒在干燥过程中筒体表面的温差不大。确定了设计方案，对水磨粉双滚筒干燥进行了结构设计，热工计算，对传动装置进行了设计和校核，保证了该设备工作的可靠性，效率高，安全。但长期以来尚存在一个不足就是刮刀容易磨损，还需要对刮料装置进一步改进。参考文献1 岑军健主编. 新编非标准设备设计手册M. 北京: 国防工业出版社, 1999.2 胡宗武等主编.非标准机械设备设计手册M. 北京: