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编号:4586452    类型:共享资源    大小:925.08KB    格式:ZIP    上传时间:2020-07-26
  
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zs674 滚筒 干燥器
资源描述:
新型滚筒干燥机是在常规滚筒干燥机的基础上开发的新型干燥设备,通过在搅拌和破碎技 术方面的革新,极大地拓展了常规滚筒的使用范围,在保留转筒的处理量大、运行平衡的 优点的同时,能处理粘性物料,膏糊状物料,广泛地应用于化工、酿造、制造、制药、肥 料、城市污泥处理等方面。 工作原理 湿物料进入干燥器内,高湿物料被转动的筒壁上的抄板抄起到顶部落下,在下落的过程中 经过破碎装置的打击破碎,热风从物料表面穿过进行传热和传质。大块物料在反复抄起落 下的过程中,不断被打碎成小颗粒,表面积不断增加并与热风接触、干燥,直至破碎成细 小的颗粒,达到要求的水份排出;被热风夹带的细粉由收尘装置收集。 产品特点 1.适用于大量连续处理,适应被干燥物料性质的变化。 2.干燥机具有耐高温的特点,能够使用高温热风对物料进行快速干燥。 3.结构简单,操作容易,坚固,故障少。 4.如使用排风大量循环,热效率可达 80%。 节能型三层回转滚筒干燥机 节能型三层回转滚筒干燥机是在原有高湿物料干燥机的基础上进行改进的一种节能高效干燥设备.经过不 断改进,现已达到国际先进水平,不仅能处理粘性较低的高水份物料,还能处理粘性粘性较大的高水分物料. 该机适用于含水小于 85%的各类糟渣物料的干燥,如啤酒糟、酒精糟、果渣、药渣、酱糟、糖渣、淀粉渣、 禽畜粪便、屠宰下脚料等,对于开辟饲料资源,降低饲养成本,减少环境污染具有良好效果。 二、机械结构及工作原理 物料由供料装置进入回转滚筒的内层,实现顺流烘干,物料在内层的抄板下不断抄起、散落呈螺旋行 进式实现热交换,物料移动至内层的另一端进入中层,进行逆流烘干,物料在中层不断地被反复扬进,呈 进两步退一步的行进方式,物料在中层既充分吸收内层滚筒散发的热量,又吸收中层滚筒的热量,同时又 延长了干燥时间,物料在此达到最佳干燥状态。物料行至中层另一端而落入外层,物料在外层滚筒内呈矩 形多回路方式行进,达到干燥效果的物料在热风作用下快速行进排出滚筒,没有达到干燥效果的湿物料因 自重而不能快速行进,物料在此矩形抄板内进行充分干燥,由此完成干燥目的。 三、三层滚筒的两大优势,一大劣势 1.同等产量的情况下,三层滚筒烘干机占地面积小,运输、安装方便; 2.热交换充分:物料与热风是顺流、逆流、顺流进行往复交叉实现热交换,热交换时间长,在内层滚筒中 物料蒸发排出的水分,直接被风机抽走,热能利用效率高。 3.内部抄板一旦损坏,维修极不方便。 选题理由及准备情况:选题理由及准备情况: 滚筒干燥机广泛用于食品、饲料、化工等领域,主要用于干燥 粘稠状液态物料。该设备依靠密闭传导的工作原理,不仅节能,而 且工艺稳定。由于马铃薯预糊化淀粉、雪花全粉及速溶燕麦营养片 的大量需求和生产,预计十五期间,我国滚筒干燥机总需求量 约 6001000 台(套)生产,并且以每年 15%左右的速度递增。设计 性能优良的滚筒干燥机,以完全或部分替代进口同类产品,可为食 品和饲料行业提供新技术与装备的支持,促进我国食品和饲料工业 的发展。 通过本课题的设计,有助于学生掌握和运用专业知识,锻炼工 程设计能力。 已具备条件:各方面的资料和文献,设备设计的总体方案,每 小时生产量。 目录目录 摘 要 1 第一章第一章 绪绪 论论 2 1.11.1滚筒干燥器概滚筒干燥器概 述述 2 1.21.2滚筒干燥过程中的传热与传滚筒干燥过程中的传热与传 质质 2 1.31.3提高滚筒干燥器干燥效果的途提高滚筒干燥器干燥效果的途 径径 2 第二章第二章 滚筒干燥机滚筒部件设滚筒干燥机滚筒部件设 计计 3 1.11.1 干燥器结构参数的计干燥器结构参数的计 算算 3 1.1.11.1.1 物料和热量衡物料和热量衡 算算 3 1.1.21.1.2 滚筒干燥机干燥面积、滚筒直径、长度确滚筒干燥机干燥面积、滚筒直径、长度确 定定4 1.1.31.1.3 滚筒干燥器功率的计滚筒干燥器功率的计 算算 4 1.1.41.1.4 传动装置设传动装置设 计计 8 1.1.51.1.5 滚筒组件的强度与刚度校滚筒组件的强度与刚度校 核核 12 1.1.61.1.6刮刀装置计刮刀装置计 算算 20 1.1.71.1.7 密封罩及通气管密封罩及通气管 设设 25 1.21.2结构设结构设 计计 26 1.2.11.2.1筒体的设筒体的设 计计 26 1.2.21.2.2 端盖和端轴的结构设端盖和端轴的结构设 计计 27 设计总设计总 结结 28 致致 谢谢 29 参考文参考文 献献 30 双滚筒干燥器设计 - 1 - 目录目录 摘 要 1 第一章第一章 绪绪 论论 2 1.11.1滚筒干燥器概滚筒干燥器概 述述 2 1.21.2滚筒干燥过程中的传热与传滚筒干燥过程中的传热与传 质质 2 1.31.3提高滚筒干燥器干燥效果的途提高滚筒干燥器干燥效果的途 径径 2 第二章第二章 滚筒干燥机滚筒部件设滚筒干燥机滚筒部件设 计计 3 1.11.1 干燥器结构参数的计干燥器结构参数的计 算算 3 1.1.11.1.1 物料和热量衡物料和热量衡 算算 3 1.1.21.1.2 滚筒干燥机干燥面积、滚筒直径、长度确滚筒干燥机干燥面积、滚筒直径、长度确 定定4 1.1.31.1.3 滚筒干燥器功率的计滚筒干燥器功率的计 算算 4 1.1.41.1.4 传动装置设传动装置设 计计 8 1.1.51.1.5 滚筒组件的强度与刚度校滚筒组件的强度与刚度校 核核 12 1.1.61.1.6刮刀装置计刮刀装置计 算算 20 1.1.71.1.7 密封罩及通气管密封罩及通气管 双滚筒干燥器的设计 - 2 - 设设 25 1.21.2结构设结构设 计计 26 1.2.11.2.1筒体的设筒体的设 计计 26 1.2.21.2.2 端盖和端轴的结构设端盖和端轴的结构设 计计 27 设计总设计总 结结 28 致致 谢谢 29 参考文参考文 献献 30 双滚筒干燥器设计 - 1 - 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1滚筒干燥器概述滚筒干燥器概述 滚筒干燥器是通过转动的滚筒,以热传导的形式,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。 滚筒干燥过程的操作过程如下:需干燥处理的酵母预热至60C 后,通过泵将料液从 0 底部打入料槽内。干燥滚筒在传动装置驱动下,按规定的转速转动,由于滚筒底部浸料, 旋转的烘缸表面便沾涂上一层均匀的酵母乳,烘缸内连续通入水蒸气,加热筒体,由筒 壁传热料膜的湿分气化,再通过刮刀将达到干燥要求的物料刮下,再通过刮刀螺旋输送 器将干燥产品输送至储存槽内。蒸发除去的湿分,根据其性质可通过排气罩引入相应的 处理装置内;一般为水蒸气,可直接由罩顶排气管放至大气中。 滚筒干燥器具有以下优点:(1)操作连续,能够得到均匀的产品;(2)干燥时间 短,一般约为7-30s,干燥产品没有处于高温的危险,适合于热敏性物料的干燥,但壁面 也有可能产生过热;(3)料浆粘度高或低均能干燥;(4)热效率高;(5)因干燥内不 会剩余残留的产品,少量物料也可以干燥;(6)滚筒干燥的操作参数调整范围广,并易 于调整;(7)机内易于清理,改变用途容易;(8)废气不带走物料,因此不需用除尘 设备等。 1.21.2滚筒干燥过程中的传热与传质滚筒干燥过程中的传热与传质 筒体表面上料膜干燥的基本原理,是基于筒体与料膜传热间壁的热阻,形成温度梯 度,筒内的热量传导至料膜,引起料膜内湿分向外转移,当料膜外表面的蒸汽压力超过 环境空气的蒸汽分压时,则产生蒸发和扩散作用。滚筒在连续转动的过程中,每转一圈 所粘附的料膜,其传热与传质的作用始终由里至外,同一方向地进行。 料膜干燥的全过程,可分为预热、等速和降速三个阶段。干燥作用开始时,膜表面 气化,并维持恒定的气化速度。当膜内扩散速度小于表面气化速度时,则进入降速阶段 的干燥。随着料膜内湿含量降低,气化速度大幅度下降,降速阶段的干燥时间占总停留 时间的80%-98%。 1.31.3提高滚筒干燥器干燥效果的途径提高滚筒干燥器干燥效果的途径 决定干燥效果的主要因素是料液的干燥性质,工艺操作的控制指标和环境的条件。 料液的性质也通常可通过操作条件的改变而使之有利于干燥过程的进行。在控制的操作 条件下,最重要的是决定料液与产品的湿含量,滚筒的转速和筒壁温度。要提高滚筒干 燥效果,需通过改变料液含湿量,产品湿含量,料液温度,筒内蒸汽压力等手段来实现。 双滚筒干燥器的设计 - 2 - 第二章第二章 淀粉干燥的流程淀粉干燥的流程 操作流程为:需干燥处理的料液由高位槽流入滚筒干燥器的受料槽内。干燥滚筒在 传动装置驱动下,按规定的转速转动。物料由布膜装置,在滚筒壁面上形成料膜。筒内 连续通入供热介质,加热筒体,由筒壁传热使料膜的湿分汽化,再通过刮刀将达到干燥 要求的物料刮下,经螺旋输送最后干燥器将成品输至贮槽内,然后进行包装。蒸发除去 的湿分,视其性质可通过密闭罩,引入相应的处理装置内;一般为水蒸汽,可直接由罩 顶的排气管放至大气中。 双滚筒干燥器设计 - 3 - 第三章第三章 双滚筒干燥机双滚筒干燥机滚筒部件设计滚筒部件设计 要求:淀粉干燥前悬浮液固相物含量为 30%,干燥后含水量为 14%,生产能力为 500kg/h,进料料液温度 t =85 C,刮料点的温度 t =105,供热介子为 p=0.3Mpa(表压) 1 0 2 C 0 饱和水蒸汽 3.13.1 干燥器结构参数的计算干燥器结构参数的计算 3.1.13.1.1 物料和热量衡算物料和热量衡算 干燥器的产品的生产负荷:500kg/h G =500kg/h 2 W =1-30%=70% 1 W =14% 2 蒸发水分量:W=G2=500=933.3 kg/h 1100 21 W WW 70% 14% 1 70% W 干燥前淀粉的含水量 1 双滚筒干燥器的设计 - 4 - W 干燥后淀粉的含水量 2 料液处理能力:G =W+G =933.3+500=1433.3(kg/h) 12 干燥器的有效热负荷: Qm=W r+GCt -GCt - W Ct 2 2 w2 2 1 w1 =933.3 539.4+500 0.393 75-500 0.393 85-933.3 1 85 =422.126 kcal/ h 3 10 r水的汽化潜热, (kJ/ kg) C2、Cw干燥淀粉、水的比热(kJ/ kgC) 0 t1、tw淀粉溶液和干淀粉的温度(在刮料点处) ( C) 0 干燥器的总热负荷 Qh 取滚筒干燥的热效率为 75% Q ===5.6 kcal/h h m m Q 5 4.22 10 0.75 5 10 查 P=4kgf/cm(表压)蒸汽的 t =151 C,i=656kcal/ kg,c =1 kcal/ kgC。 L 0 HL 0 取蒸汽利用系数=0.85 w G ===1311.47 kg/h w mLLH h cti Q )( 5 5.6 10 (656 151.1 1) 0.85 3.1.23.1.2 滚筒干燥机干燥面积、滚筒直径、长度确定滚筒干燥机干燥面积、滚筒直径、长度确定 干燥面积: 根据设计条件提供的蒸发强度,可计算如下: A ===12.44(m ) y / m R W933.3 75 2 R 滚筒蒸发强度,取 R =75 / m / m 2 /kg m hA 取设计面积为 13 m 2 筒径和直径的计算 设计保证滚筒料膜有效干燥弧面角270 ,设取筒体的长径比 0 0 =L/D=1、1.5、2,计算结果如下: =L/D筒径 D=(m) 360, y c A m A A A 筒体 L=D(m)A 双滚筒干燥器设计 - 5 - 1.0D==1.7 360 13 1.0 270 2 L=1.711.7 1.5D==1.4 360 13 1.5 270 2 L=1.41.52.1 2.0D==1.2 360 13 2.0 270 2 1.2 2.02.4L 按上表计算结果,考虑筒体加工和受力情况,设计取=1.5 时的计算参数。圆整取 筒径 D=1400mm,筒长 L=2100mm。 计算实际受热 A=4RL=(m ) 实 2 2 3.14 0.7 2.118.46 2 A A 满足条件 实y 当有效干燥弧面角270 时的有效加热面积 A18.46=13.85(m ) 0 0 4 3 2 4.39(m ) 2 3.1.33.1.3 滚筒干燥器功率的计算滚筒干燥器功率的计算 滚筒驱动状态下的功率消耗,由刮刀、进气头轴封和支承阻力的功率等 3 部分组成: (1) 刮刀作用力矩 M 的确定: 4 考虑筒体较长,设计分成 4 组刮刀。每组刮刀的长度分配如下图所示: 组合刀片长度(mm) 刮刀顶紧力取 q =3kgf/cm(最大为 5kgf/cm) 1 双滚筒干燥器的设计 - 6 - 刮刀接触筒体总长度 L =2 57.4+62.5+40=217.5 cm d 染料固态膜剥离筒壁的作用力取 q=2kgf/cm 2 固态料膜附在筒壁上的轴线长度 L=210cm 刮刀材料设计取 1Cr18Ni9Ti,筒体材料设计取 1Cr18Ni9Ti,刮刀和筒体之间的摩擦系 数 f =0.15。 1 滚筒的阻力矩计算(最不利条件下的刮刀受力): 正常条件下(q =3kgf/cm) 1 M =(Pf +P )R 41d =(q)+(qL) R 1e L 1 f 2 =(3) 70217.5 0.152 210 =36251.25kgf cm 最大作用力顶紧时(q =5kgf/cm) 1 M=(Pf +P )R max41d =(q)+(qL) R 1e L 1 f 2 =(5) 70217.5 0.152 210 =40818.75kgf cm (2)进气头填料函的阻力矩计算: 蒸汽进管内外径确定 蒸汽体积流量 设计取正常操作压力下的蒸汽状态计,P=5kgf/cm(大气压) ,t =151 C。 1 0 V = h 2733600 )273( 1 P tGw = 1311.47 (273 151.1) 3600 5 273 =0.113m /s 3 G 蒸汽消耗量按热量衡算计算为 1311.1 kg/h w 冷凝液排出管设计取无缝钢管,d =2.5cm。取饱和蒸汽在进气头处的流速5 . 225 s W=20m/s。 H 求蒸汽管内径: 双滚筒干燥器设计 - 7 - d= H 2 785 . 0 s h h d W V = 2 0.113 0.025 0.785 20 =0.089(m) 设计取无缝钢管。102 4.5 填料函结构尺寸确定:选用 10优质石棉填料。10 确定:填料室外径 D=d+2s =10.2+21 =12.2(cm) 填料室轴向长度 H=(46)s,设计取 H=6=60(mm)10 式中,s 为填料的宽度或厚度(mm) 摩擦阻力矩 M =13 0 HD 2 =13 12.2 2 6 =11609.52(kgf cm) (3)螺旋输送干燥器功率消耗 N :s 设计采取由滚筒主动端轴的链传动输出功率。 物料输送量 Q= G =500kg/h 2 水平输送距离,按工艺布置要求 L =4ms 物料属性按无磨蚀性粉状物计,取阻力系数 =1.2 0 备用系数取 K=1.2 按标准型输送器的轴功率计算式: 0 33 500 101.21.2 4010 367367 s Q NKLH A (KW) 3 7.85 10 (4)设备(滚筒组件)自重和刮刀作用力共同作用下在滚筒两端轴承处的摩擦力矩 M 在未确定筒壁厚度等参数之前,设计取总滚筒阻力矩的 5%计算。 s (4)综上,干燥器的驱动轴功率 N = 1 403 () 97400 s s MMMnN y 当 n=5rpm 时 双滚筒干燥器的设计 - 8 - 正常工作时 q =3 kgf/cm(3000N/m) 1 N = 1 3 5 (36251.25 11609.52) 1.057.85 10 974000.93 =2.59kW 当最大作用力顶紧时 q =5 kgf/cm(5000N/m) 1 N = 1 3 5 (40818.75 11609.52) 1.057.85 10 974000.93 =2.83 Kw 根据滚筒直径、长度和转速估算的驱动轴功率范围: (m=1)0.3515 . 0 N =0.735 1 nLDm y 式中:m滚筒数量(个) ; D滚筒外径(m) ; L 滚筒长度(m) ; y n滚筒转速(rpm) ; 比例系数,经验范围为 0.150.35。 当 n=5rpm 时 N =0.7350.35) 1 2 1.4 2.1 5 (0.15 =3.247.56(kW) 综合上述 驱动轴功率计算结果,设计取 N =5 kW 1 (5)电动机功率和型号的确定 电动机功率的确定: 干燥器减速器传动装置,设取分为三级,其传动效率: 第一级 (电动机端):三角皮带传动=0.920.96 1 第一级(减速器)=0.940.98 2 第二级(滚筒端):直齿圆柱齿轮传动=0.920.96 3 传动总效率: 计算时取各级传动效率的低值。 ==0.92=0.796 1 2 3 0.94 0.92 考虑负荷的变化和滚筒操作的特殊情况,取储备系数 K=1.5。 电动机功率 双滚筒干燥器设计 - 9 - N ===9.4 kW D 1 KN1.5 5 0.796 电动机选择: 设计取 Y160M-4 电动机,技术性能参数: n =1480rpm 1 N =11kW D 3.1.43.1.4 传动装置设计传动装置设计 (1)总传动比 i ===296 4 1 n n1480 5 (2)减速装置传动比分配: 第一级取名义传动比 i =2 1 第二级减速器传动比为 i =40.17 2 第三级名义传动比:i ===3.68 3 12 i i i A 296 2 40.17 (3)三角皮带传动的实际传动比( ) 1 i 根据电动机功率,查取机械设计手册,确定选用 B 型三角皮带,并选取: 小皮带轮直径:=224mm 1 D 大皮带轮直径: 2 2 224448Dmm 由于三角皮带滑动系数 则应作转速和传动比的校正0.02 1 大皮带轮的实际转速: 1 211 2 1 11480 0.98725.2 2 D nn D A 实际传动比: 1 1480 2.04 725.2 i (4)主动轴端圆柱齿轮结构参数确定: 校正后的传动比: 3 12 296 3.61 2.04 40.17 i i i i A 小齿轮传动的最大扭矩 M / max2 双滚筒干燥器的设计 - 10 - M= / max2 12 3 D N n 97400 式中:减速机传动效率,取高值 0.96; 1 n 小齿轮的转速(减速机座轴端转速) ; 2 n =3.61 5=18.06(rpm) 2 M= / max2 12 3 D N n 97400 = 11 0.96 0.98 18.06 97400 =55812.5kgf cm 齿轮模数的确定: 齿轮材料:小齿轮材料用 45 钢(锻制) 大齿轮材料选用 HT-200240 模数确定按弯曲强度计算。其计算关系式为 m1.6(cm) 3 2 1 / max2 ) 1( wA m yiZ KMK 式中:K 摩擦系数,查 20%状态下作为报废指标,K =1.6 mm K载荷系数,K=1.5; Z 小齿轮齿数,设计取 Z =18; 11 齿宽系数,设计按开齿轮取=0.3; A A y齿形系数,查 ZY 图,小齿轮 Z =20 时,y=0.378; 1 齿轮材料的许用弯曲应力,查 45 钢 =850kgf/cm A A 以上参数代入上式得: m1.6=1.54cm3 2 1 1.5 55812.5 1.6 18 (3.61 1) 0.3 0.378 850 考虑减少对滚筒端轴的径向作用力,适当增大模数,取 m=16mm。 齿轮的几何尺寸 本设计用开式直齿圆柱齿轮的啮合传动,大小齿轮的各部分尺寸可按机械设计手册 的有关计算确定,结果见下表: 参数符号关系式单位小齿轮大齿轮 齿数 Z Z2= Z 13 i 1866 双滚筒干燥器设计 - 11 - 模数 M 由公式确定 mm1616 节圆直径 d D=mZ mm2881056 顶圆直径 d0D =d+2f e010 m mm3201088 齿顶高系数 f0标准尺 f =1 0 11 齿根圆直径 DiD =d-2(f +C ) m i0 1 0 mm2481016 齿高 h h=(2f +C ) m 0 1 0 mm3636 中心距 A A=0.5(d+d) 0102 mm672 工作齿宽 B B= d 01 d mm10090 取尺宽系数=0.3。 d 齿轮齿面接触强度计算学校核: (kgf/cm ) 3 / max2 3 3 ) 1(1070 iB MKi A jc jc 2 式中:A中心距,取 672mm; B工作宽度,取 90mm; i 齿轮传动速比,i =3.61; 33 K载荷系数,K=1.5; M小齿轮传递的最大转距,M=55812.5kgf cm / max2 / max2 许用接触应力,=(1.051.1) (kgf/cm ); jc jc jc b 2 本设计采用 45 钢,经热处理后表面硬度 HB=350 时, =25 300=7500 kgf/cm jc b 2 故=(1.051.1) =91879625 kgf/cm jc jc b 2 = jc 3 1070(3.61 1)1.5 55812.5 67.29 3.61 =8000 kgf/cm 2 jc 所以齿面接触强度符合要求 (5)螺旋输送装置和链轮传动的结构参数确定: 最后干燥器的螺旋浆结构尺寸: 根据设计条件:, 2 240s4 s Lm 双滚筒干燥器的设计 - 12 - 设取螺旋桨转速 4 544 5 22 n nni n 滚筒转速时,螺旋桨螺距 s: 4 5nrpm 25 6060 4 0.1 240 10 s L sm n A 取装料系数 水平输送时0.21.0C 输送物料量 2 0 4 500 1.67/ 605 60 G Gkg n A 转 物料堆积重度 33 0.8 /800/ d rg cmkg m 40 5 5 1.67 0.258 0.7850.785 10 0.2 800 1 0.1 d n G D nr c s A A A A A 设计去桨径0.26D 链轮几何尺寸的确定:设计选 的链条,由于螺旋干燥器传动功率很小,对链12.7t 条强度的计算可省略。 大链轮组装于滚筒主动轴端,小链轮组装于螺旋干燥器的螺旋轴端。 安传动比确定的小链轮最少齿数,大链轮的齿数 1 27Z 241 2 2754Zi ZA 设计取值项目代号关系式单位 小链轮大链轮 齿数 Z 241 Zi ZA 2754 链条节距 t (由强度计算确定) mm12.7 分度圆直径 0 d 0 0 180 cosdtec Z A mm109.4218.42 顶圆直径 0 D 0 0 180 Dt Kctg Z mm115.4224.4 根圆直径 1 D 10 2Ddr mm100.76215.76 齿槽半径 r0.50250.05rDmm4.324.32 链板宽度 b (查链条产品规格) mm11.8 链轮宽度 1 b单排 1 0.930.15bc mm7.234 轮壳宽度 B 单排 mm1010 3.1.53.1.5 滚筒组件的强度与刚度校核滚筒组件的强度与刚度校核 双滚筒干燥器设计 - 13 - (1)滚筒组件承受外力的作用位置确定:根据以上计算的筒体长度和直径、传动件 的外行尺寸(直径和轮壳宽度) 、填料函的深度、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(见附录) (2)作用力计算:确定滚筒组件的受力参数时,应按实际配置的电动机功率作为依 据。 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: N =N=11=9.93kW / 1D123 0.96 0.98 0.96 式中:N 电动机的功率 11.0 kW; D 、、减速器效率、齿轮效率,取最大值 1 2 3 大齿轮传递的最大转距(按滚筒转速 3.37rpm) M=97400=97400=193436.4kgf cm max2 n N / 1 9.93 5 节圆处的圆周力(节圆直径 d =1056mm) 2 F===3663.6kgf maxt 02 max2 2 d M2 193436.4 105.6 作用于轴上的径向力(标准直齿圆柱齿轮啮合角): o 20 F= Ftg=3663.6 tg20 =1333.4kgf max1rmaxt o 径向水平分力:F= xr1 0 1max2 cos1333.4 cos45942.86 r FkgfA 径向垂直分力:F= yr1 942.86kgf 螺旋输送干燥器链传动对主动端轴的作用力: 输出功率: 3 3 7.85 10 8.44 10 0.93 s s s N N ---链传动效率:0.93 s 传送扭矩: 3 1 8.44 10 9740097400164.41 5 s N Mkgf cm n A 链条的工作压力:7.55 取 8kgf 3 102102 8.44 10 0.114 s s s N P ---链条速度, s 0 220.218 5 0.114/ 6060 s d n m s 双滚筒干燥器的设计 - 14 - 径向作用力: 2 1.159.2 rs FPkgf 水平径向力: 0 223 cos9.2 cos456.51 r xr FFkgfA 垂直径向力: 2 6.51 ry Fkgf 滚筒组件自重的估算:为确定滚筒支座反力,可预先估算筒体的自重。 筒体部分: G = 11 2 D D L s rA A A A A 式中:s 筒体壁厚,按承受内压的筒体壁厚计算,又考虑增加余量取 s =0.01m 11 D筒体直径,D=1.4m L筒体长度 L=2.1m r 筒体材料选用不锈钢,r =7850kgf/cm DD 2 G = 11 2 D D L s rA A A A A = 1.4 2.1 0.01 7850 2 =1450.1kg 端盖部分,设取筒体自重的 30%,并且两侧一致,设重心位于筒体两端端部。 G = G=1450.1=435.03kg 21 %30%30 刮刀对筒体的作用力 按配置电机的最大输出功率,除去消耗于填料函、支承轴 承的阻力外,则均可作为刮刀对筒体摩擦阻力的消耗。 M=M-M-M-M -M max4max2A3B30 1 式中:M 填料函的阻力矩,M =11609.52kgf cm 00 M大齿轮传递的最大扭矩,M=193436.4 kgf cm max2max2 M、M支承轴承处的摩擦阻力矩,设 M+M=0.05 M A3B3A3B3max2 M大链轮输出的扭矩,M=164.41kgfcm11 刮刀对筒体允许的最大阻力矩: M==173011.88kgf cm max4 193436.4 11609.52 164.41 1.05 可估算刮刀对筒体的允许的顶紧力: 4max2 max MPR P fR = 173011.882 210 70 0.15 70 双滚筒干燥器设计 - 15 - =13677.32kgf 式中:M刮刀对筒体的最大阻力矩,M=173011.88kgf cm max4max4 p 固态膜对筒壁的剥离力,p =2kgf/cm 22 L筒体长度,L=2.1m R筒体半径,R=0.7m f 筒体与刮刀的摩擦系数,f =0.15 11 在此种状态下,筒体单位长度的顶紧力为: q===65.13kgf cm max1 L pmax13677.32 210 相当于设计确定的操作条件 q=5 kgf/cm 的 13 倍。 max1 筒体承受的最大径向力: 按筒体允许的最大阻力矩状况下计算最大径向力为: Q=P=13677.32kgf maxmax 径向水平分力 Q= Qcos30 =13677.32 0.87=11844.9kgf maxxmax 0 径向垂直分力:Q= Qsin30 =13677.32 0.5=6838.66kgf maxymax 0 (3)支座反力计算 主端滚筒受力示意图 RAy l2l1 L/2 L0 L G2G2 Qy=qx G1=qG y轴轴方方向向(垂垂直直) RAx l1 L/2 L0 L Qx=qx x方方向向(水水平平) Ft 主动轴承的支座反力和作用力方向 支座反力:R =(kgf) A 22 AyAx RR 式中:R垂直分力 Ay R= Ay 122232 ()()() 2 r yryyy L FLlFLllGQG L L 双滚筒干燥器的设计 - 16 - 240942.86 240206.51 24020201450.1+6838.66435.03 240 2 240 =3565.57kgf R水平分力 AX R= AX 2231232 2 xrxrxrx L QFLllFLlFl L A ==4814.85kgf 120 11844.9-6.51240+20+20942.8624020942.86 20 240 主动端支座的最大反力: R==5991.33kgf maxA 22 3565.574814.85 作用力方向: =tg= tg=53.5 A 1 Ay Ax R R 1 4814.85 3565.57 0 (位于断面坐标的 I 象限内) 从动端轴的支座反力和作用力 支座反力:R = B 22 ByBx RR 式中:R从动侧支座的垂直分力 By R=F+G +2G -F-+Q By2ry121ryAy R y =6.51+1450.1+2 435.03-942.86+6838.66-3565.57 =4656.9kgf R从动侧支座的水平分力 Bx R=Q -R- BxxAx123rxrxrx FFF =11844.9-4814.85-942.86-6.51-942.86 =5137.82kgf 从动端支座的最大反力: R = B 22 ByBx RR = 22 4656.95137.82 =6934.3kgf 作用力方向: 双滚筒干燥器设计 - 17 - =tg= tg=47.81 B 1 By Bx R R 1 5137.82 4656.9 0 (位于断面坐标 I 象限) 按配置电机的功率所计算的支座反力,可作为设计轴承时的最大负荷。从动端的支 座反力比主动端略大,可以此为依据。根据受方向,设计可选择球滚动轴承。有关轴承 部分的计算可参考有关机械设计手册。 (4)滚筒危险截面的弯矩、扭矩和当量弯矩计算 根据单滚筒受力分析,应计算危险断面在主动端轴的大齿轮安装中心处的断面、主 动端轴承中心处断面以及筒体与主动端盖连接部位附近的断面,其余部位均可免算。 大齿轮安装处的轴断面 弯矩: M= 2n 22 3 223ryr x FlFl =(kgf cm) 22 (6.51 20)(6.51 20)184.13 扭矩 22max014533kAB MMMMMMMM =193436.4+11609.52+164.41+0.05 193436.4+173011.88+193436.4 =581330.43 kgf cm 当量弯矩(按铸铁材料计算) 2 2 2 222 2 1 knnp MMMM = 22 1 184.13184.13581330.43 2 =290757.3kgfcm 主动端轴承处的轴断面: 弯矩:M= 3n 2 3 2 3xnyn MM 式中筒体危险截面的垂直方向弯矩 yn M 3 = yn M 3 12223r yry FlFllA =942.86 206.512020 =18596.8kgfcm 筒体危险截面的水平方向弯矩 xn M 3 = xn M 3 12212r xr x FlFllA 双滚筒干燥器的设计 - 18 - =942.86 206.511520 =19085.05kgfcm 计算结果: M===26647.32kgf 3n 2 3 2 3xnyn MM 22 18596.819085.05cm 扭矩: 32012kk MMMMM 计算结果: =581330.43-11609.52=376120.1 kgf cm 3k M164.41193436.4 当量弯矩(按铸铁材料计算) 22 3333 1 2 pnnk MMMM = 22 1 26647.3226647.32376120.1 2 =201855.1(kgf cm) 端盖断面处 弯矩: 22 444nnynx MMM 401200 2 yy nyBy QG MRLlG LL AA = 1450.1+6838.66 4656.9210+20435.03 210-210 2 =109410.9kgf cm 4010 2 x nxBx Q MRLlLA = 11844.9 5137.82210+20210 2 =-62015.9 kgf cm =125764.5 kgf cm 2 222 444 109410.9-62015.9 nnynx MMM 扭矩: 433kkA MMM 式中:支座 A 处的磨察力矩 3A M = 3A M 2max 1 0.05 2 M = 1 0.05 193436.4 2 =4835.91 kgf cm 双滚筒干燥器设计 - 19 - kgf cm 433 376120.1-4835.91=371284.19 kkA MMM 当量弯矩(按铸铁材料计算) 22 4444 1 2 pnnk MMMM = 22 1 125764.5+ 125764.5371284.19 2 =258885.2 kgf cm (5)筒体组件各危险面的壁厚和直径的确定 筒体壁厚:满足强度需要的筒体基本厚度 S =(cm) 0 22 MP SS 式中:S 筒体承受内压 P 时应具有的壁厚 P S = P 2 2 2 PD P A 其中:P筒内供热介子设计压力,取 1.05 倍设计压力; P=1.05 P=1.05 5=5.25(kgf/cm ) 2 筒体采用 A3R 钢板,在 200 C 时许用应力为 1250(kgf/cm ); t02 焊缝系数,设计取单面焊局部探伤,=0.7; D筒体外径,D=140cm S = P 2 2 PD P A 双滚筒干燥器的设计 - 20 - = 5.25 140 2 1250 0.72 5.25 =0.42(cm) S= M 4 3 32 1 2 P t M DD D A AA 其中:M 当量弯矩 P 则 S==0.020(cm) M 4 3 32 258885.2 140 140 1 1250 3.14 1400.7 2 故基本壁厚:S =0.461(cm) 0 筒体的设计壁厚 S =S +S
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