型煤压球机说明书(共28页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上学校代码： 10128学 号： 本科毕业设计说明书（题 目：型煤压球机主机结构设计学生姓名：胡军 学 院：机械学院系 别：机械系专 业：机械设计制造及自动化班 级：机制07-2指导教师：程海鹰 副教授二 一一 年 六 月 摘要型煤压球机处于广泛应用初始阶段,发展空间很大,主要工作于各种煤炭资源产业,将生活中不易运输,不易利用的煤渣煤粉煤渣压缩成一定的形状,提高了煤资源的生产效率,减少了运输成本.本方案在充分调查市场利用价值,应用范围后制定,利用一些煤的基本参数和实际试验的结论研发该机器,型煤压球机采用斜铁变压,利用行星缸与偏心轮的相对转动带动活塞的往复运动,在行星缸转动过程中位置分别进料,挤压,成型,出料.实现了煤渣的挤压成型.通过建立三维模型,和实际运动仿真,确定方案可行,最后设计本机器利用机械原理知识,筛选各种可行性方案后确定本文设计了型煤压球机的主机部分，主要包括行星缸、压辊轴、轴承箱、机架的设计。保证成型煤块有足够的机械强度，在运输、仓储时不易破碎，主机的设计主要是为了操作方便简单，成球率高，脱模容易，产品容易储存。传动平稳、机器噪音小，单位产量高、省电，达到节能环保的要求。关键词: 型煤 压球机 行星缸 传送AbstractCalcium carbide furnace production technology to pitch particle materials with special requirements, lime in furnace front must screening, 5mm to isolate the lime powder below, thus ensuring the calcium carbide furnace safety, stability, high quality and high. Lime powder of comprehensive utilization of calcium carbide is always hard to solve problem of manufacturer, but so far without a good solution, as resources, calcium carbide, lime powder production cost of using more direct practical significance. If these lime powder through ball to squelch press machine, calcium carbide furnace production for the utilization of lime powder, this will greatly improve, but also reduce the production cost of lime. Therefore, suitable for the development of lime powder suppresses the ball into the ball pressure machine become an important topic in the research.This paper designs a lime powder pressing machines, including the main part of the roller gear, pressure roller bearing, frame and hydraulic system design. In order to guarantee the ball into the lime powder has enough mechanical strength, transportation, warehousing, hydraulic system to provide for the pressure roller. Host is designed to operate simple, into the ball rate is high and stable transmission, the noise is small, unit machine high yield, save electricity, energy-saving environmental requirements.Keywords: ; ball press machine; main engine; hydraulic system 目录 专心-专注-专业第一章 引 言1.1压球机总体简介1.1.1 压球机介绍压球机技术先进，质量可靠，一机多用，压力强大，适合大、中、小型企业建立具有一定生产规模的生产线。适用于工业造气、锅炉型、冷压型焦点、点火型煤、民用型煤、民用冶金、耐材、医药等材料的各种成型。强力压球机经多年工业使用及改进，与其它同类产品相比较，强力压球机具有成球率高、消耗功率小，结构紧凑便于检修调试等明显优点压球机主要用于压制难以成型的粉状物料，其特点是成型压力大、主机转数可调、配有螺旋送料装置。 主要有主机(成型部件) ,传动装置,配套设施搅拌机,运输机 给料装置1.1.2 压球机分类及应用范围根据不同的方法可以分成很多类,根据主要的原料可以分为煤粉成型；干粉成型；脱硫石膏成型；焦粉成型；,铁屑及各种金属矿粉粉成型等这是为某一种材料特制的压球机. 根据成型部件可以分为机械压球机,液压压球机根据压力大小分为低压压球机,中压压球机,高压压球机 压球机的应用极为广泛，可对下列材料进行压团，制粒或压球，如铝屑、活性炭、氧化铝、铝土矿、苛性纳、木炭、粘土、焦屑、煤、冰晶石、化肥、塑料、石灰石、颜料、尿素、钾咸等等。1.2 压球机的现状1.2.1针对型煤压球机研究现状型煤生产技术在我国的发展和利用 我国的型煤发展起步比较晚，西欧美发达国家产能规划比较合理,在流通领域根本不见煤粉。根据我国经济与环保的发展，洁净煤及技术在我国必然大力发展。其特点是节约能源，减少污染，投资小效益高，使其推广使用奠定了良好的基础和发展方向。 在我国大型煤矿机械化程度提高，割煤机产生的粉煤比例大大增加，块煤比例越来越小，而全国工业大部分以块煤为主，所以矛盾突出，已无法满足工业需要。全国大多城镇，农村居民燃料以煤为主， 70%的农民为原煤散烧，城镇型煤使用率仅为40-50%。我国有60多万台工业和民用锅炉在燃烧，有1000多家大中小型氮肥厂，用的层燃工业锅炉，固定床气化炉粒度都有要求。在燃烧中易崩或细粒的贫煤、无烟煤、煤泥以及水份大易风化的褐煤和泥碳都需要通过成型改善热稳定性，降低灰份等制成性能良好的型煤加以利用，将煤粉、焦粉、铁矿粉、白云石等炉料，按一定的工艺制成型煤，进行球团炼铁，将为炼铁行业中降低成本，提高利用率和产铁量。在化肥行业，把大量的无烟煤粉加入粘合剂后制成球团，代替部分块煤造气，经济效益巨大。联合国（环境与发展）大会对各国环保都提出了更高要求。我国各级政府对环境污染更加重视。中华人民共和国大气污染防治法第22、25条明确规定：国务院有关部门和各级人民政府应当积极改进燃料结构，推广型煤的生产和使用，限制民用炉灶，使其改用固硫型煤或其它燃料，逐步替代直接燃用原煤。发展推广型煤推动我国环保事业的发展，将会有良好的发展前途。煤块的形状决定了物料的使用燃烧或冶炼中的透气性能，它在整个工艺中占据重要因素。在实际使用中，像块煤那样，它的燃烧透气性就越好，燃烧就更完全。但煤炭资源又是有限的且不可再生的矿物资源，因此煤炭工业必须走可持续发展的道路。煤炭工业走可持续发展道路是指在确保为国民经济各行各业提供品质洁净、数量充足的煤炭、煤制品的同时，要提高煤炭资源的利用率，保护我们赖以生存的地球大气环境免受污染。压球机技术在近期内是煤炭工业可持续发展中的重要组成部分。型煤产业及压球机技术的现状 过去人们对型煤的认识很浮浅，没有从防治污染、发展工业、提高经济效益的高度上去认识它的重要性。我国工业型煤的生产是从50年代开始的，当时只能生产粘土煤球、纸浆煤球。60年代后，由于化肥厂生产的需要，气化型煤得到开发，把无烟煤粉成型用于中、小化肥厂造气，替代无烟块煤。“八五”期间，国家把型煤列为重点科研攻关项目，进行了大量的实验研究，型煤产业开始发展起来。据国家统计总局报告显示，越南，印度等国家最近几年压球机生产与制造得到了快速而迅猛的发展，甚至有超我国的趋势，越南和印度有更廉价的劳动力，而我国由于生活水平提高，劳动力价格已经快速增长，很多国外制造与生产压球机的国家纷纷把企业迁移到印度和越南， 越南、印度等新兴发展国家充分利用其更加低廉的劳动力成本优势，加快承接国际产业转移，扩大低端产品的生产能力。我国制造业正处于高端封顶、低端挤压的双重被动局面。国内外经济形势的新特点、新情况，对我国制造业发展形成了巨大压力，我们必须增强忧患意识，积极调整发展策略，创新发展模式，努力推动制造业做强作大1.2.2目前压球机市场存在技术难点目前的压球机市场比较混乱,没有统一的标准各个中小型企业各自为战,技术含量不高,控制系统不够智能化.主要具体的有压辊套的寿命不能得到提高,效率不够高因为转速的提高对压辊的影响磨损太大,成型块不易脱落.成型效率不够高1.2.3压球机技术与型煤产业的发展方向根据当前压球机技术现状，今后的压球机技术发展方向：1现在在国际，国内高度重视低碳的大环境下，压球机设备向低碳经济转型成了必然趋势。2从压球机发展趋势来看，全球工程机械向环保智能，智能制造方向发展3新技术新材料的应用，压球机向，节能，节水综合利用型发展。4目前对滚压球机的发展趋势是提高生产能力，提高压强，节省粘结剂和改进型体质量，延长成型部件的寿命。5质量要向标准化、规范化发展。1.3型煤压球机设计1.3.1本压球机的用途 本设计主要针对煤渣,以及出煤过程中产生的煤粉设计,因为制成煤块可以解决大煤块浪费空间,和小煤块煤渣煤粉不易装运的问题,本机还可以在医学制药方面,以及饲料加工方面一机多用1.3.2型煤压球机设计特点改变以前的压球机对辊滚压或者单辊滚压的思路,改变由于滚压带来的尺寸限制,滚压成型块大部分是圆形,也有菱形,长方形,本设计为长方形,方便运输堆积装箱,本设计一机多用,可以压制不同的材料,比如药片,方砖.并且改进的余地比较大,行星缸可以方便换不同的尺寸,做出的产品脱模容易,效率高由于时间和要求的限制在很多其他方面的改进本设计并没有体现出来,例如数控控制系统,智能控制系统,各种行星缸的设计,本机为机械成型,鉴于成本与操作维修的的控制没有考虑液压成型第二章 压球机设计方案2.1型煤压球机的具体参数知识2.1.1技术要求1.压缩比 61.2%2.生产效率 95%3.功率45kw4主轴转速16.8r/min5成块率 95%2.1.2技术指标本设计为中压压球机行星缸直径缸宽总压力(t)最大线比压(t/cm)电机功率(kw)产量(t/h)重量(t)11004001503451015.22.1.3产品参数产品尺寸（mm）（）压块密度破碎高度（m）成块率煤渣密度2.75 t/m31595%1.65t/m32 .2 压球机主体结构知识与方案选择2.2.1 压球机的传动方式A 电机带动硬齿面减速器，减速器低速输出为双轴平行，通过齿轮联轴器带动球辊相对运转，给料方式采用螺旋推进和排气装置，适用于干粉成型。此种传动方式，压球辊转动平稳，齿轮寿命长，传动扭矩大，辊面线压力高达100KN以上， B 电机带动减速器，减速器低速输出轴为单轴，通过联轴器带动压球辊轴上一对大齿轮相对运动，即悬挂式齿轮形式。此种传动方式为目前大多数压球机生产厂家普遍采用，由于其结构简单，价格较低，国内使用广泛。C 改进型；即把悬挂式齿轮改为齿轮箱，增大了传动扭矩，提高了生产量，价格比双输出轴形式低许多，已在国内逐步推广。D 开式传动方式，即电机直接带动几档开式齿轮传动，仅限于小型试验或极低产量使用，目前已在国内市场逐步淘汰。基于本机的设计特点选用并联V带传送,合理布局齿轮传动比,和皮带轮的减速比,减少了减速箱的设计2.2.2 压球机的压力调整方式(1) 油缸形式：液压泵把油压入油缸，油缸抵住压球机浮动轴承座，通过压力表显示来控制和反馈物料成型时的实际压力。(2) 弹簧形式：采用螺旋式或碟型弹簧抵住浮动轴承座，通过调整弹簧的压缩量，控制物料成型时的实际压力。(3) 螺杆固定形式：予先设定螺杆的强度，机器运转时不能反映和控制物料的实际压力，这种设备结构简单，制造成本低，售价便宜。本机因为已经设计为型煤的压球机已经提前知道型煤的参数,配套不同的活塞调节压力。2.2.3 压球机辊套形式(1) 无键装配形式：其中分为 A 紧配合热装法，即把带球窝的辊套加热后装到轮毂上，这种装配形式加工精度高，加工温度控制严格，更换时必须有专用装置，一般用于高压压球机；B 锥套装配法，即辊套或轮毂设计有锥度，依靠中间锥套把紧，这种形式有利于辊套的拆装，应用于中低压压球机。C 螺栓紧固法，即辊套和轮毂设计有螺栓孔，用精制的高强度螺拴把紧，这种方式有利于辊套的现场拆装，湿法中低压压球机应用较多。(2) 键联结装配方式：即轴和辊套均有键槽，利用键把轴和套联接，由于轴上开有键槽和螺纹，故主轴直径比无键装配形式的轴径略粗大。(3) 辊瓦拆卸装配形式：即辊套分若干等分，依靠轮毂上面的定位销和螺栓进行紧固。在辊瓦制造过程中，采用热处理，辊瓦极易变形，将来不能顺利更换，省去热处理，辊瓦又不耐用。由于这种装配方式，辊瓦的体积小，重量轻，极利于现场的更换，因此很有推广使用价值，但是辊瓦的耐用性还需尽快提高。本设计行星缸采用键连接装配,采用切向健可以增大传送的力矩压辊宽度: 为行星缸的厚度本机确定为200mm压力形式: 有斜铁恒压,轴座拉杆,液压式 液压式,液压恒压互换,本设计为斜铁恒压压力形式,双轴单压式,四周双压式,本机为双轴单压式线比压 :压辊单位宽度所受到的压力压缩比 :成型后体积与成型前体积之比2.3总体方案通过主电机的运转经过皮带轮带动小齿轮转动，小齿轮的转动带动行星缸的转动在进料口处，当活塞缸转动到开口朝上时进料然后物料就固定在缸内，随着外圈的转动压块活塞会随着内圈的相对位置变化挤压粉末，当转至左端时挤压成型，物料压块成功，随着外圈的转动至底端时将成型物块推出活塞缸，物料推出活塞缸在行星缸的下方会有一个成型块传送机构，成型块会由传送带传送到指定位置2.4设计工作内容2.4.1. 设计计算工作流程第一步:收集关于型煤的各种参数,确定机构的运动方案,确定本设计思路不是重复设计.第二步:核心部件-(行星缸)设计计算，皮带轮选择计算，齿轮选择计算，电机计算选择，轴的校核计算，轴承的选择校核计算，支撑轴的设计，机箱外形设计，传送带的电机选择，传送带机构设计第三步:利用UG进行参数化建模,确定具体的尺寸.第四步:利用adams进行运动学仿真以及受力仿真.然后对方案进行局部修改.第五步:利用caxa画出装配图2.4.2. 关键零部件行星缸运动的动力学分析2.4.3. 装配图出图 第三章 零部件选择计算3.1齿轮的设计计算3.1.1齿轮的初选齿轮初选齿轮选择小齿轮齿数19，大齿轮为113材料选取45#碳素钢，热处理为，调质处理 齿轮计算转矩计算T=9550P/N式中：T转矩，； P功率，； 转速，。计算齿轮转矩，得 T=9550=2558N (3-1)3.1.2 齿轮的受力分析齿轮传动一般均加以润滑，啮合轮齿间的摩擦力通常很小，计算齿轮受力时，可不予考虑。沿啮合线作用在齿面上的法向载荷垂直于齿面，为了计算方便，将法向载荷（单位为）在节点处分解为两个相互垂直的分力，即圆周力与径向力（单位均为），公式如下。 (3-2) （3-3） （3-4）式中：小齿轮的传递转矩，； 小齿轮的节圆直径，对标准齿轮即为分度圆直径，； 啮合角，对标准齿轮，=。按小齿轮计算计算得， 34000N 12375N 36172N3.1.3齿轮的校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根危险截面的弯曲强度条件式为 （3-5）式中：齿根弯曲疲劳强度，； 齿轮材料的弯曲疲劳强度极限，； 齿轮的圆周力，； 齿形系数； 应力校正系数； 齿宽，； 模数； 载荷系数。其中载荷系数的计算式为 （3-6）式中：使用系数； 动载系数； 齿间载荷分配系数； 齿向载荷分布系数。查机械设计课本，由表10-2查得，由图10-8查得，由表10-3查得，由图10-13查得，由表10-5查得，。计算得 (3-7)求的b取b=50mm查机械设计课本图10-20d，查得齿轮的弯曲疲劳强度极限，则，齿轮的弯曲疲劳强度足够。齿面接触疲劳强度校核校核公式： （3-8）式中：齿面接触疲劳强度，； 齿轮材料的接触疲劳强度极限，； 载荷系数； 齿轮的圆周力，； 齿轮的传动比； 齿宽，； 小齿轮分度圆直径，； 区域系数； 弹性影响系数。查机械设计课本，其中综合系数，对于标准直齿轮=时，。由表10-3查得，由图10-13查得，由表10-16查得。计算得由机械设计课本，图10-21e查得，则，齿轮齿面,强度符合3.2 轴的选择计算3.2.1小齿轮轴的计算选择初步确定轴的最小直径确定轴的直径公式为 （3-9）式中：轴的直径，； 轴传递的功率，； 轴的转速，； ，值由机械设计课本表15-3查得。按式（3-1）初步估算轴的最小直径。查机械设计通用手册表4-1，选取轴的材料为40Cr，调质处理，抗拉强度极限，屈服强度极限，弯曲疲劳极限，扭剪疲劳极限。根据机械设计课本表15-3，取。于是得取轴的直径为50mm 轴的计算1)求输出轴上的功率和转矩 (3-10)2)球作用于齿轮上的力径向力轴向力3)确定轴的最小直径 (3-11)4)轴的结构设计I. 作出轴的受力简图II. 求支反力 水平支反力 (3-12) 垂直支反力 III. 作水平弯矩图MH如图b 垂直面弯矩如图c c点左边 c点右边 IV. 求和成弯矩M，作出合成弯矩图如d c左 c右 (3-13) V. 做扭矩图如图e VI. 做合成弯矩Mca，如图f该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力应按脉动循环应力考虑，VII. C点左边 VIII. C点右边 IX. (3-14)5）按弯扭合成应力校核轴的强度校核C曲面 校核D曲面 (3-15)材料是45Cr调制处理查表15-1（机械设计）教材 故安全6) 精确校核轴的疲劳极限校核c截面 查表c截面因键槽引起的应力集中系数为 查教材附图3-2,3-3得绝对尺寸影响系数 轴按磨削加工教材附图3-4表面影响系数 轴的综合影响系数 (3-16) 材料特性系数 计算安全系数值 (3-17) (3-18) 可知C截面安全7)校核D截面: 此截面无弯矩作用,故只按扭矩进行计算 (3-19)D截面因轴肩引起的理论应力集中系数又教材附图1查的材料的敏感系数有效应力集中系数查教材附图3-3尺寸系数本轴段由精车加工查教材图3-4表面质量系数综合影响系数 (3-20) 材料特性系数D截面的安全系数:故可知D截面安全3.2.2支承轴的尺寸设计:支撑轴承受的重力,主体采用的是45#钢,密度为7.85主机质量 选用45Cr调质处理 取轴直径60mm3.3 其他关键部件选择3.3.1皮带轮的计算和选择 电机转速是3000r/min,小齿轮与电机飞轮直径比为3:1设计功率 (3-21)带型选择:选择SPA型传送比i=3,节宽,顶宽b=13mm,高度h=8mm,楔角=基准直径大带轮基准直径 (3-22)带速 = (3-23)初定轴中心线间距 = (3-24)所需基准长度 (3-25)=2253.46 选取2240因为相近的实际轴中心线间距： (3-26) (3-27)小带轮包角 (3-28)单根V带传递的基本功率传送比i的个顶功率增量 V带的根数 (3-29)(5-9) 单根皮带的预紧力 = m(每米V带的质量0.12m/kg)作用于轴上的力带轮结构与尺寸 齿轮上的皮带轮为六孔板幅轮3.3.2轴承的选择与计算1)水平支反力 垂直支反力,2)小齿轮轴的转速为1000r/min,支撑轴的转速为1008r/min取轴的载荷系数 轴承工作温度一般.要求轴承的寿命10000h.此轴不小于35mm (3-30)3)初步计算轴承的动载荷 4)轴承应有的基本额定动载荷 (3-31)支撑轴查表选择2210CC/W33(简明机械手册p329-GB/T276-1994-2210CC/W33) 小齿轮轴承选择6310(简明机械手册p304-GB/T276-1994-6310) 满足要求3.3.3电机选择转动惯量计算转动惯量的计算对于本课题把构件看做圆盘类 (5-13)惯性半径 查机械设计手册实用手册系统总功能 (3-32) 电机其他参数确定转矩为电机转速取3000r/min主机电机功率为45kw综合考虑选取Y225M-2传送带电机根据工作需求选择YL712-4(简明机械设计手册p478)第四章 结论在老师的精心指导和同学的帮助下,我完成了这次毕业设计,型煤压球机的设计限于时间和精力以及本人水平的限制,在设计过程中出现了很多不合理的地方,但是收获很多。压球机现在还存在很多问题,我的设计中没有运用液压调整,没有智能控制.在设计过程中由于对机械知识的不了解,很多设计不合理.通过设计我了解了压球机的发展历程,在我的本次设计中就可以充分发挥各种优势,而遇到的困难也是我没有预料到的.首先就是所学的知识的欠缺,其次是学到的软件用的不精,经常被一个小小的问题卡住,但是在本次设计中,我学到了很多的东西,首先学会了运用adams软件,其次在ug三维建模和装配方面我的知识得到了提高,然后学会了运用caxa二维软件,在机械制图方面也逐渐理清了脉络,关于机械原理,机械设计用到的专业知识很多,在公差配合方面我所学到的也更多了,本次设计得到了程老师的悉心指导,并且在请教问题的过程中得到了师兄的耐心指导。宝剑锋从磨砺出,梅花香至苦寒来,通过本次设计我懂得了,虚心请教胜过闭门造车,做事就要认真踏实,浮躁敷衍,粗心是得不到好的结果的。书到用时方恨少,本此设计过程中由于专业知识的欠缺,很多知识都是重头学习浪费了很多的经历和时间,但是通过这次设计我也了解了设计过程流程。本次设计没有用到数控和液压，是一种遗憾，限于我的专业水平，没有采取最好的方案，也许设计已经过时，但是我学到了很多知识参考文献王建国机械制图内蒙古大学出版社2甘永利几何量公差与检测2龚桂义机械设计课程设计图册哈尔滨工业大学4 濮良贵.机械设计.北京.高等教育出版社.20065 张展.机械设计通用手册.北京.机械工业出版社.2008：P8P14246 成大先.机械设计手册，液压传动.北京.化学工业出版社.2004：P280P3557简明机械设计手册8 成大先.机械设计手册，常用工程材料.北京.化学工业出版社.2008：P32P15710 李润祥.压球机.ZL 9.1.200611 孙永丰.液压高纯球压球机.ZL 7.5.200712 孙永丰.双轴传动式液压压球机.ZL 8.X.200713 王成为.压球机轧辊套压紧式装配结构.ZL 1.4.200714 严瑞山.大型压球机.ZL 5.4.200715 机械设计课程设计指导书.呼和浩特.内蒙古工业大学出版豆丁网百度文库中国知网谢辞 首先感谢程老师辛勤的指导,程老师要求非常严格,使我在整个设计过程中一直没有放松对自己的要求,其次在整个设计过程中程老师充分给我自由发挥的空间但是又保证了在整个设计大的方向上的把握,老师在整个过程中告诉的我的实际知识不是多,但是引导我自己学习,查阅资料,使我的自学能力得到很大的提高,在自学的过程中学到了更多的专业知识,让我体会到了授人以鱼不如授人以渔；其次感谢程老师给我介绍的师兄和我的同学们很热情,专业知识比较精通对我的设计帮助很大,特别是运动仿真的adams软件对我帮助很多。最后感谢各位老是在整个设计过程中的大力支持和帮助。老师在整个设计过程中非常负责，请教问题非常方便，在整个过程中指引着我学习，使我的二维制图知识和能力自我感觉明显提高，三维画图水平也有了进步，使我感觉整个毕业设计过程收益匪浅。老师在设计过程中不仅教会了我的学习能力，专业知识，同时还改变了我的很多人生态度，在困难面前不低头迎难而上，并且在学习专业知识方面不浮躁，思考问题要全面，思考问题要谨慎。整个设计保持了我的创造思维同时又不超越专业常识。在整个过程中老师教会了我不断的挑战自我，不断的学习更多的知识。通过整个设计过程明白了我的专业知识学的很不扎实，我也需要不断的学习才能在以后的工作学习中哇完善自