專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 1 1 前言 我國立窯水泥發(fā)展，經(jīng)歷了三個高峰期，前兩個高峰期是在 50和 60年代，為兩次全國農(nóng)田水利建設(shè)高潮的需要；第三個高峰期是為改革開放后國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展的需要，由此可證明，立窯水泥為我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出過重要的歷史貢獻(xiàn)，并將繼續(xù)做貢獻(xiàn)。 新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥是我國水泥工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的方向，現(xiàn)代化立窯是我國水泥工業(yè)的重要組成部分，大型新型干法水泥集團(tuán)的崛起和現(xiàn)代化立窯企業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模化、是中國水泥工業(yè)發(fā)展的方向，它對調(diào)整我國水泥結(jié)構(gòu)，淘汰落后具有重要意義，可以 預(yù) 見，先進(jìn)的機(jī)立窯向現(xiàn)代化立窯發(fā)展，落后的機(jī)立窯加快 淘汰步伐是必然趨勢 。 機(jī)立窯水泥的發(fā)展不是量的擴(kuò)張，主要是質(zhì)的提高，走內(nèi)涵擴(kuò)大再生產(chǎn)的路子，通過技術(shù)改造、新技術(shù)應(yīng)用和科學(xué)的管理，使有條件的立窯逐步邁向現(xiàn)代化立窯，乃至更高的現(xiàn)代化集團(tuán)。 環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對機(jī)立窯水泥的防塵治理提出了更高的要求，目前立窯廠粉塵大、環(huán)保差、污染重，其根源不是立窯本身，而是對環(huán)保不重視。 總而言之， 為使機(jī)立窯較快的邁向現(xiàn)代化，首先要使產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)，其次要大幅度降低能耗、節(jié)約資源、能源、保護(hù)好環(huán)境、實施可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，這既符合國家政策，又能使立窯企業(yè)沿著正確的道路發(fā)展、壯大 。 機(jī)立窯傳動裝置技術(shù)改造 1.機(jī)立窯布料器傳動裝置的改進(jìn) 原布料器存在的問題 ： (1)蝸輪減速器故障率較高，出現(xiàn)故障，全車間停產(chǎn)，排除故障時一間在 6h 以上 ; (2)蝸輪減速器造價高，一付銅蝸輪、蝸桿，采購價在 4000元 以上 ; (3)易損件使用周期短，一只蝸桿正常使用僅為 5個月左右，蝸輪為 8個月。 改進(jìn)的方法為：采用圓弧曲面?zhèn)泯X輪傳動，為了防止在傳動過程中易被粉塵侵蝕，且潤滑不良。將大齒輪齒面改為向下與小齒輪嚙合。 這樣的話不但造價便宜，使用壽命延長。而且維修方便，結(jié)構(gòu)緊湊，故障率下降百分之 30到 40。 2.機(jī)立窯布料系統(tǒng)的改進(jìn) 具體故障表現(xiàn)為： 1)蝸輪減速器上端蓋螺栓松動，密封失效 ;下端蓋密封圈受高溫氣流腐蝕，老化加快，造成機(jī)箱內(nèi)潤滑油順空心輸出軸流出，加上周圍粉塵濃度大， 1 副新的蝸輪蝸桿使用小到 2個月就要更換。 2)錐形料斗頻繁門反轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，造成空心輸出軸法蘭螺栓松動脫落 ;嚴(yán)重時造成空心輸出軸折斷或錐形料斗連接筋板斷裂。 JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 2 3)布料溜槽受高溫濕氣腐蝕易變形，使用小到 2個月就要更換。 4)蝸輪減速器三角皮帶受高溫影響，時常需要更換，嚴(yán)重時造成電動機(jī)燒毀。 5)可升降布料溜槽的鋼絲繩經(jīng)常與錐形料斗之 間摩擦，易發(fā)生斷裂。 6)防扭器由于受到外界強(qiáng)烈沖擊產(chǎn)生故障或潤滑油失效等，造成其至頂層之間鋼絲繩松散，易發(fā)生斷裂。 7)錐形料斗與窯罩之間存在間隙，煙氣大量從縫隙冒出，造成窯頂煙氣大，曾出現(xiàn)過 CO中毒事故。 改進(jìn)措施 1)蝸輪減速器機(jī)架升高，將錐形料斗置于窯罩頂外，采用鋼球支承裝置，減小了蝸輪減速器及空心輸出軸法蘭等承受力，機(jī)械故障也大大地降低。 2)由于蝸輪減速器、電動機(jī)等部位升高，同時窯罩頂采用雙層夾隔熱纖維，降低了環(huán)境溫度和粉塵濃度，從而改改善了各部位潤滑環(huán)境，延長了系統(tǒng)的使用壽命。 3)布料溜槽與 改進(jìn)前相比抬高了許多，升降角度在較小范圍內(nèi)調(diào)整就可使料球滾到窯的二肋處，減少了摩擦，從而避免鋼絲繩斷裂。 3.機(jī)立窯中銷輪出現(xiàn)徑向、端面跳動的處理辦法 銷輪傳動是機(jī)立窯邊緣傳動的一種形式，由于是鋼球支承，塔蓖遇到大塊熟料時，會引起晃動，使銷輪產(chǎn)生徑向、端而跳動，導(dǎo)致折斷銷齒、鋼球脫落，使鋼球以上破碎系統(tǒng)發(fā)生傾斜。同時大塊熟料來不及及破碎就落到破碎腔之上，形成架窯。針對這種情況，我們采取了防止銷輪徑向、端而跳動的措施，使用效果很好。 1)改進(jìn)小齒輪部件的結(jié)構(gòu)型式，軸承固定形式由原米的一端固定改為兩端固定。裝配 時，卜軸承座安裝在立窯底盤上，上軸承座安裝在下部筒體的圓板上。 2)增添兩個銷輪徑向器，安裝時，銷輪徑向器和銷輪留有 3 5mm 間隙，一旦銷輪產(chǎn)生徑向、端而跳動，就立即碰到徑向器，帶動徑向器轉(zhuǎn)動，承擔(dān)銷輪跳動所產(chǎn)生徑向力和軸向力。 3)組裝時，兩個徑向器和小齒輪組成一個等邊三角形。 4.機(jī)立窯單加料溜子傳動裝置的改造 一般機(jī)立窯使用單加料溜子傳動裝置為電機(jī)通過蝸桿減速機(jī)帶動錐形集料斗和下料溜子回轉(zhuǎn)，這種裝置的特點是結(jié)構(gòu)緊湊 ，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)其存在的主要缺點是蝸桿蝸輪齒面易磨損而失效 ，其使用壽命多則半年，少則 一個月就要更換。為此，對單加料溜子傳動裝置進(jìn)行了改造 :將原蝸桿減速機(jī)改為圓錐齒輪傳動，改造后其傳動裝置變?yōu)閿[線針輪減速機(jī)通過圓錐齒輪傳動帶動錐形集料斗和下料溜子回轉(zhuǎn)。其中大小圓錐齒輪為用東風(fēng)牌汽車換下來的舊尾牙改制的，大圓錐齒圈配一內(nèi)輪轂，小圓錐齒輪軸端經(jīng)退火處理后加工出軸承和聯(lián)軸器相配合的位置。 應(yīng)注意的事項 : (1)選用的舊尾牙齒要齊全，磨損量最好不超過 1/4。 (2)小圓錐齒輪軸端退火時應(yīng)先用濕毛巾把齒端包扎起來再進(jìn)行，以避免輪齒受熱退火而削弱齒的強(qiáng)度、硬度和耐磨性能。 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 3 (3)下軸承座上蓋應(yīng)采用防塵較 好的迷宮式密封裝置。 (4)機(jī)架做成活動可裝拆式，利于維修。 (5)圓錐齒輪和軸承的潤滑應(yīng)選用耐熱、針入度大一點的滑脂。 改造后，其效果顯著。首先是經(jīng)濟(jì)效益，因為圓錐齒輪為再生使用，價格十分便宜 ； 其次是經(jīng)久耐用，使用壽命長，整個傳動的無故障時間可達(dá) 2 年以上，其中大圓錐齒輪壽命可達(dá) 4 年以上，既提高了機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)效率，又降低了單加料溜子的維修費用。 JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 4 2 總體方案論證 2.1 機(jī)立窯的發(fā)展概況及現(xiàn)狀 目前，立窯存在二大技術(shù)和工藝 難點： 一是立窯 煅燒熱工不穩(wěn)，造成欠燒過燒熟料燒結(jié)不均、質(zhì)量參 差不齊，嚴(yán)重影響水泥各項物理性能；二是立窯單窯產(chǎn)量低，不能適應(yīng)當(dāng)今各行各業(yè)向規(guī)模化、集約化的發(fā)展形勢。國家的產(chǎn)業(yè)政策、大量干法旋窯的建成投產(chǎn)，立窯企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的生存危機(jī)。但是立窯有其獨特的優(yōu)點：低投資、低能耗、高利廢、銷售半徑小、運(yùn)輸能耗低。如能攻克立窯的二大缺陷，會適應(yīng)國內(nèi)大部分市場，尤其對市場需求量小、原料儲存量有限、交通不發(fā)達(dá)地區(qū)會作為水泥生產(chǎn)首選工藝。因此，開發(fā)熱工穩(wěn)定、單機(jī)產(chǎn)量高的節(jié)能環(huán)保型機(jī)立窯勢在必行。 這種“節(jié)能，環(huán)保，低投資”新型現(xiàn)代立窯生產(chǎn)工藝，熟料煅燒設(shè)備仍然采用新型立窯，而沒有采 用回轉(zhuǎn)窯，這是在大量的對比研究的基礎(chǔ)上確定的。作為水泥熟料的煅燒設(shè)備，中小規(guī)模的立窯生產(chǎn)工藝，具有投資省，生產(chǎn)費用低，工藝最簡約，正好彌補(bǔ)我國不發(fā)達(dá)地區(qū)，市場容量小的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后地區(qū)。這樣不但可實現(xiàn)我國水泥工業(yè)的合理布局，同時用新型現(xiàn)代立窯工藝來淘汰落后立窯工藝，這樣更符合國情，用較低的投資來實現(xiàn)落后水泥工藝的轉(zhuǎn)型。同時形成合理的工業(yè)結(jié)構(gòu)。節(jié)能，環(huán)保，低投資新型現(xiàn)代立窯生產(chǎn)線，是我國立窯工藝技術(shù)的一場革命，是我國立窯工藝創(chuàng)新技術(shù)，設(shè)備進(jìn)步，自動化技術(shù)，信息技術(shù)，等諸多因素的集合，是幾十年立窯生產(chǎn)技術(shù)的 總結(jié)。 因此，機(jī)立窯窯的設(shè)計與研究有著重要的實際意義。 2.2 機(jī)立窯 總體 設(shè)計方案 2.2.1 立窯的規(guī)格與形狀 立窯的規(guī)格是以窯的有效內(nèi)徑和高度來表示的 。 本次設(shè)計的立窯的規(guī)格為：有效內(nèi)徑為 3.8m ，高度為 9m 。 立窯的形狀有直筒形和上部窯體擴(kuò)大的喇叭形兩種。 直筒形窯結(jié)構(gòu)簡單、 砌磚簡便，在小規(guī)模的立窯上使用。機(jī)械立窯均 采用上端擴(kuò)大的喇叭口形狀，這是為了能夠適應(yīng)料球在煅燒過程中產(chǎn)生的收縮，避免物料在煅燒過程中與 窯壁間形成環(huán)形間隙而 影響均勻通風(fēng)，以減少邊風(fēng)過剩，中部通風(fēng)不良的現(xiàn)象。理想的狀態(tài)應(yīng)使物料在擴(kuò)大的喇叭口處燒結(jié)收縮下沉?xí)r，剛好進(jìn)入直筒部位，既不形成環(huán)形間隙，也不發(fā)生卡塞現(xiàn)象。這樣，氣流上升到喇叭口處，將會減慢速度，從而有利整個窯面均勻通風(fēng)和良好煅燒。 2.3 傳動方案的論證 2.3.1傳動方式 機(jī)立窯傳動，主要分為兩大類：機(jī)械傳動和液壓傳動。機(jī)械傳動又可分為單傳動和雙傳動。目前絕大多數(shù)為機(jī)械傳動。因為液壓傳動裝置的零部件制造加工復(fù)雜，配合精度要求高，使用材料及油液價格較貴，容易產(chǎn)生漏油；維修技術(shù)水平要求較專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 5 高， 維修工作量較大；如維修或配件供應(yīng)不及時，會使工作效率下降，影響窯速。 為滿足機(jī)械立窯大速比，可調(diào)速的傳動要求，須采用三級傳動方式，如下圖所示。由電機(jī) 1經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)二級減速機(jī) 2，再經(jīng)過蝸桿蝸輪減速機(jī) 3帶動小齒輪 4傳動，再由大齒輪 5帶動大立軸傳動。 2.3.2傳動特點 根據(jù)機(jī)立窯運(yùn)轉(zhuǎn)特點，機(jī)械傳動需要滿足以下幾點要求： 1 傳動比要大，一般為： 6000i ; 2 啟動力矩大，需硬特性； 3 能調(diào)速，以適應(yīng)立窯煅燒工藝的需要。 2.3.3傳動比分配 總傳動比為： 1 2 3 6000i i i i 式中： i 總傳動比； 1i 標(biāo)準(zhǔn)二級減速機(jī)的傳動比； 2i 蝸桿蝸輪減速機(jī)的傳動比； 3i 一對直齒輪的傳動比。 表 2-1 機(jī)力窯傳動比分配 項目 標(biāo)準(zhǔn)二級減速機(jī) 蝸輪減速機(jī) 直齒輪傳動 傳動比 1 15.92i 2 63i 3 7i JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 6 3.傳動裝置總體設(shè)計 3.1 傳動功率計算 3.1.1 電機(jī)功率 計算 電動機(jī)功率 MNNK計（ 3-1） 式中 MN 電動機(jī)的功率（ KW） ； N計 立窯的計算功率（ KW）； K 電動機(jī)儲備系數(shù)，一般 K=1.1 1.3； 總傳動效率（ %）。 總傳動效率的確定： 1 2 3 n （ 3-2） 計算破碎功為： 11()cAK dD（ 3-3） 式中 A 破碎單位質(zhì)量所需的功（ KWh/t）； cK 與物料性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，對于易破碎的熟料，取cK=150； d 破碎后物料粒度（ um）； D 破碎前物料粒度（ um）。 破碎功率為： 0N AG（ 3-4） 式中 0N 破碎功率（ KW） ； A 破碎單位質(zhì)量所需的功（ KWh/t）； G 機(jī)械立窯的臺時產(chǎn)量。 把式（ 3-3）代入（ 3-4）得： 0111 5 0 ( )5 5 1 6 0N 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 7 =8.355KW 在機(jī)械立窯中，卸料篦子呈偏旋運(yùn)動，塔篦子與熟料之間產(chǎn)生相對運(yùn)動的阻力，從而產(chǎn)生運(yùn)動阻力的功率。 在生產(chǎn)實踐中，運(yùn)動阻力的功率約為破碎功率的 30% 50%。 即 N 0阻 （ 0.3-0.5 ） N(KW) （ 3-5） 機(jī)械立窯的計算功率為： 0N N N阻計=（ 1.3-1.5）0N（ 3-6） 式中 N計 立窯的計算功率（ KW）； N阻 立窯的運(yùn)動阻力功率 (KW)； 0N 立窯的破碎功率（ KW）。 N計=1.5 8.355 12.5325KW 將（ 3-6）代入（ 3-1）得 1 2 . 5 3 2 51 . 20 . 7MN 21.48KW 根據(jù)計算的電動機(jī)功率MN的值，查電機(jī)手冊選取電機(jī)的規(guī)格型號和技術(shù)特征。 選擇電動機(jī)型號： YCT280-4A. 表 3-1 技術(shù)參數(shù) 型號 拖動電機(jī)功 率 /KW 額定轉(zhuǎn)矩 /N m 調(diào)速范圍/r min 1 轉(zhuǎn)速變化率/% 電源 重量 /Kg YCT280-4A 30 189 1320-132 2.5 三相交流 50Hz380V 632 3.2 標(biāo)準(zhǔn)二級減速機(jī)的選擇 根據(jù)機(jī)械傳動的設(shè)計要求，1 2 3 6000i i i i ， 由于蝸桿 蝸輪 減速機(jī)的傳動比為 55，大小齒輪的傳動比為 7，可以得出標(biāo)準(zhǔn)二級減速機(jī)的傳動比必須大于 15.58，根據(jù)這個傳動比選擇 ZLY280-15.92- 。 ZLY型外嚙合漸開線斜齒圓柱齒輪減速器，可適用于冶金 、 礦山 、 起重運(yùn)輸 、 水泥 、 建筑 、 化工 、 紡織 、 輕工等行業(yè)。 JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 8 減速器高速軸轉(zhuǎn)速不大于 1500 /minr ；減速器齒輪傳動圓周速度不大于 20 /ms；減速器 工作環(huán)境溫度為零下 40 度到 45 度，低于 0 度時，啟動前潤滑油應(yīng)預(yù)熱。 3.3 蝸桿蝸輪減速機(jī)的選擇 蝸桿蝸輪的 大致傳動比為 55， 為了滿足機(jī)械傳動大傳動比的要求，選擇 CW型 圓弧圓柱蝸桿減速機(jī) 。標(biāo)記為 CW 400-63-。 CW 型圓弧 圓柱蝸桿減速器具有整體機(jī)體 、 模塊化設(shè)計的特點 、 用于傳遞兩交錯軸間 的運(yùn)動和功率的機(jī)械傳動，如冶金 、 礦山 、 起重 、 運(yùn)輸 、 化工 、 建筑 、 建材 、能源 、 及 輕工等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備。適用范圍為：減速機(jī) 輸入軸的轉(zhuǎn)速 1500 /minr ；減速器 工作環(huán)境溫度零下 40 度到 40 度，當(dāng)工作環(huán)境溫度低于 0 度時，啟動前潤滑油必須加熱到 0 度以上，或采用低凝固點的潤滑油，當(dāng)工作環(huán)境溫度高于 40 度時，必須采取冷卻措施；減速器輸入軸可正 、 反兩方向旋轉(zhuǎn)。 表 3-2 技術(shù)參數(shù) 傳動比 i 中心距 /a mm 輸入轉(zhuǎn)速 /minr 額定輸入功率 kw 額定輸出轉(zhuǎn)矩 Nm 63 400 1500 47.7 15220 3.3 聯(lián)軸器 的選擇 聯(lián)軸器主要是用來使兩軸 相互連接，一起回轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的部件。 電機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)二級減速機(jī)之間的聯(lián)軸器選用彈性圈柱銷聯(lián)軸器 ，因為其彈性好、具有緩和沖擊、吸收振動的能力，且補(bǔ)償少量徑向位移等特點。 標(biāo)記為： 5 5 1 1 23 1 0 8 6 05 5 1 1 2ZB J BY 。 標(biāo)準(zhǔn)二級減速機(jī)與蝸桿蝸輪減速機(jī)之間的聯(lián)軸器選用 金屬滑塊聯(lián)軸器， 其徑向尺寸小，使用壽命長，但制造復(fù)雜需要潤滑，不能緩沖擊振。用于低速，兩軸同軸度誤差較大的情況。 表 3-3 金屬滑塊聯(lián)軸器的基本尺寸和性能 軸徑()d mm 公稱扭矩 （ Nm ） 許用轉(zhuǎn)速 /minr 0()D mm()Dmm ()Lmm ()S mm 質(zhì)量()kg 飛輪矩 2（ kg m） 130;140 16000 100 190 320 485 100.5 125 5.7 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 9 4 主要零件的設(shè)計 4.1 大小齒輪的設(shè)計 4.1.1 齒輪材料及熱處理選擇 機(jī)械立窯 機(jī)械 傳動的大 小 齒輪的破壞形式，主要是以齒面磨損而失效，因此制造齒輪的材料，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、較高的耐磨性和良好的加工性。而合理選擇齒輪材料與熱處理方法是影響齒輪壽命的主要因素之一，應(yīng)使 齒輪的齒面有較高的抗磨損和抗點蝕能力，齒根應(yīng)有高的抗折斷能力。 齒輪工作硬度及其硬度組合。 機(jī)械立窯采用的大小齒輪傳動屬于低速運(yùn)動，通常采用軟齒面（ HB 350） ，大齒輪可采用正火回火處理，小齒輪采用調(diào)質(zhì)處理，同時應(yīng)適當(dāng)控制大小齒輪的硬度差，大齒輪與小齒輪的齒面硬度存在著如下的關(guān)系： 20 251 m i n 2 m a x( ) ( ) 0H B H B 式中 1HB 小齒輪的齒面硬度； 2HB 大齒輪的齒面硬度。 為此，可按大齒輪的材料及熱處理方法，來選擇小齒輪材料及熱處理方法。 表 4-1 大小齒輪的材料與熱處理方法 齒輪 材料 熱處理方法 機(jī)械性能 硬度 （ HB） b（ N/ 2mm ） s（ N/ 2mm ） 大齒輪 ZG310-570 正火 ,回火 570 310 217 255 小齒輪 45 調(diào)質(zhì) 650 360 229 269 4.1.2 齒輪模數(shù)計算 由于齒輪的傳動屬于半開 式的低速傳動，其設(shè)計計算可按齒的彎曲強(qiáng)度計算齒輪模數(shù)，并考慮到齒輪的過度磨損致使齒厚減薄、易發(fā)生早期斷齒的危險，應(yīng)將計算的齒輪模數(shù)增大 20%。 計算閉式傳動的齒輪模數(shù) 為： 3 110 211 2 . 1 FF L im dK T YmZ（ 4-1） 式中 0m 齒輪模數(shù) （ mm）； K 綜合系數(shù)，對中等沖擊時： K=2.3-2.9,較大沖擊時： K=3.2 4.0； 1T 小齒輪的額定扭矩 （ N m） ； JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 10 1FY 小齒輪的齒形系數(shù) ； FLim 試驗齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 （ N/ 2mm ）； 1Z 小齒輪齒數(shù) ； d 齒寬系數(shù) 。 1dbd （ 4-2） 式中 b 齒寬； 1d 小齒輪分度圓直徑。 齒寬與齒輪承載能力成正比，當(dāng)載荷一定時，增加齒寬可以減少中心距，但齒向載荷分布的不均勻性也隨之增大，在必須增寬系數(shù)時，為避免嚴(yán)重的偏載，齒輪和齒輪箱應(yīng)具有較高的精度和足夠的剛度。因此，齒寬系數(shù)應(yīng)適當(dāng)選取，取d=0.8。 因為齒輪是半開式傳動，模數(shù)應(yīng)適 當(dāng)增大。取 m 22。 4.1.3 齒輪 參數(shù) 計算 機(jī)械立窯的大小齒輪傳動，可采用標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動，也可以使用大變位齒輪傳動。 確定標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動的小齒輪齒數(shù)，不發(fā)生根切的條件是： 1 minZZ式中 1Z 小齒輪齒數(shù)； minZ 發(fā)生根切的最小齒數(shù)。 1 發(fā)生少量根切的齒 數(shù)：1 14Z ； 2 不發(fā)生根切的齒數(shù)：min 17Z 。 大齒輪齒數(shù)2Z的確定： 根據(jù)齒輪傳動比（21Z iZ） 要求，并考慮大齒輪的制造與運(yùn)輸方便等因素，大齒輪齒數(shù)宜選用偶數(shù)，以便對分剖制造。 當(dāng)有少量根切時：21Z iZ 7 14 98 ； 當(dāng)不發(fā)生根切時：21Z iZ 7 17 120 。 由于使用大變位齒輪傳動后，使齒數(shù)與齒輪 外廓尺寸（齒頂圓直徑）增大，增加了鋼材用量和加工制造費用，且占據(jù)空間增大，這給機(jī)械立窯的下料溜子和料風(fēng)管的工藝布置帶來不便。因此，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 傳 動比較經(jīng)濟(jì)實際。 因此，選擇齒輪為標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動模數(shù)為 22，大小齒輪齒數(shù)分別為 14， 98。 表 4-2 標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動的幾何計算 序號 項目 代號 計算公式 說明 1 分度圓直徑 d 1 1 1 2 2 2;d m Z d m Z 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 11 2 齒頂圓 ah *( 1 . 0 )a a ah h m hah 齒頂高系數(shù) 3 齒根高 fh *()fah h c m*( 0.25)c *c 徑向間隙系數(shù) 4 齒高 h afh h h 5 齒頂圓直徑 ad 1 1 2 22 ; 2a a a ad d h d d h 6 齒根圓直徑 fd 1 1 2 22 ; 2f f f fd d h d d h 7 中心距 a 1 2 1 21 ( ) ( )22ma d d Z Z 8 基圓直徑 bd 1 1 1 2 2 1c o s ; c o sbbd d a d d a 齒形角 20oa 9 齒頂圓壓力角 1212a r c c o s ; a r c c o sbbaaaadd 4.2 大立軸的設(shè)計 立軸 是塔式機(jī)械立窯機(jī)械傳動的重要零件，它在工作中與塔篦子、托盤直接相連，由電動機(jī) 經(jīng)傳動系統(tǒng)傳遞的動力，經(jīng)立軸帶動卸料篦子 裝置，并使托盤上連接的動顎運(yùn)動，由此進(jìn)行破碎 、拔拱物料與卸料。 4.2.1 軸的材料及熱處理 軸的常用材料有低碳鋼、優(yōu)質(zhì)中 碳鋼和合金鋼。根據(jù)軸的承受載荷及使用場合進(jìn)行合理選擇，對于受載荷 較小或不甚重要的軸可用 A3、 A5等普通碳素鋼；對于較重要的軸材料以 45號鋼調(diào)質(zhì)處理最為廣泛使用；對于某些具有特殊要求的軸可選用合金鋼。 大立軸在機(jī)械立窯里起到很重要的作用，因此，采用 45號鋼比較合適。 采用熱處理 （如調(diào)質(zhì)、表面淬火 、滲碳等 ） 和表面強(qiáng)化處理（如滾壓、噴丸等）可提高疲勞強(qiáng)度和耐磨性、耐蝕性。 4.2.2 立軸的初步設(shè)計 1 軸徑的確定 在立軸初步設(shè)計時，由于軸的 各結(jié)構(gòu)尺寸（軸徑 、軸的總長、軸的支承裝置及各零件尺寸等 ） 均未知 ，而這些結(jié)構(gòu) 尺寸又與軸徑有關(guān)，而軸徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定軸端直徑。 實心軸軸徑 d 331 7 . 2 TNdA n (mm) (4-3) 空心軸軸徑 d JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 12 333344111 7 . 2 TNdAnaa （ mm） （ 4-4） 式中 N 軸傳遞的功率（ KW）； T 軸所傳遞的扭距（ N m）； n 軸的工作轉(zhuǎn)速（ r/min） ； 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（ N/ 2mm ）； A 受軸材料和載荷而定的系數(shù)； a 空心軸的內(nèi)徑 1d 與外徑 d 之比。 當(dāng)軸截面上有一個鍵槽時，應(yīng)將求得的軸徑增大 4% 5%；若有 2 個鍵槽時，應(yīng)增大 7% 10%。 2 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決與許多因素，可根據(jù)軸上安裝零件的類型 、尺寸及其配置，載荷的 性質(zhì)、大小、方向及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的裝配工藝要求和加工等，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 。 零件在軸上的定位與固定方法有：（ 1）軸向定位 ； （ 2） 周向定位。 機(jī)械立窯 立軸上常用的定位方法有：（ 1）軸肩、軸環(huán)式；（ 2）套筒式；（ 3）平鍵固定式 等。 各軸段的長度主要根據(jù)軸上零件的轂長或軸上的零件配合部分的長度確定。另外，也要根據(jù)機(jī)體及軸承蓋等零件有關(guān)。本設(shè)計中，綜合考慮機(jī)體、軸承座等因素的影響。軸的具體設(shè)計尺寸如下圖所示： 圖 4-1 3 軸的強(qiáng)度計算 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 13 圖 4-2 立軸上 受力與支點反力 （ a）立軸上受力間圖；（ b） 立軸上垂直平面受力；（ c）立軸上水平平面受力； P 破碎力；rF 齒輪徑向力；tF 齒輪圓周力 JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 14 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 15 圖 4-3 立軸上受力與彎矩圖、當(dāng)量彎矩圖 （ a） 立軸上垂直面受力；（ b）立軸上垂直面彎距圖；（ c）立軸上水平面上受力 ； （ d） 立軸上水平面彎距圖；（ e）立軸上合成彎距圖；（ f）立軸上扭矩圖；（ g） 立軸上當(dāng)量彎矩圖 A. 軸的受力分析 (見圖 4-2) a. 畫軸的受力簡圖 (見圖 4-2a) b. 計算支承反力 31219 6 0 0 3 6 0 3 6 0 0 1 4 4 0 / 22 84003 6 0 3 6 0raRHdF l FF N Nll (4-5) NNFFF HRrHR 12008400960012 (4-6) 在垂直面上 NFFF tVRVR 1 3 5 0 022 7 0 0 0221 (4-7) c. 畫彎矩圖（見圖 4-3） 在水平面上， a a剖面左側(cè) mmNlFMHRaH 3024000360840021(4-8) a a 剖面右側(cè) mmNlFM HRaH 432000360120032 (4-9) 在垂直面上 mmNlFMM VRaVaV 48600003601350021 (4-10) 合成彎矩， a a 剖面左側(cè) mmNmmNMMM aVaHa 5 7 2 4 0 0 04 8 6 0 0 0 03 0 2 4 0 0 0 2222 (4-11) a a剖面右側(cè) JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 16 mmNmmNMMM aVaHa 48791624860000432000 2222 (4-12) d畫轉(zhuǎn)矩圖（見圖 4-3） 轉(zhuǎn)矩 mmNmmNdFTt 8 6 5 0 8 0 0 026408270002(4-13) B. 判斷危險剖面 顯然，由圖中 a a截面處合成彎矩最大、扭矩為 T，該截面左側(cè)可能是危險剖面； b b截面處合成彎矩不是最大，但該截面左側(cè)軸徑小于 a a截面處軸徑，故 b b截面左側(cè)也可能是危險剖面。若從疲勞強(qiáng)度角度考慮， a a、 b b截面處均有應(yīng)力集中，且 b b截面處應(yīng)力集中更嚴(yán)重，故 a a截面左側(cè)和 b b 截面左、右側(cè)均有可能是疲勞破壞危險剖面。 C. 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 查得 6.010060,100,60 0 101 bbbb MP aPa a a a截面左側(cè) 332323 19502512802 )36280(36642801.02 )(1.0 mmmmd tdbtdW (4-14) MP aMP aW TMe 7.261 9 5 0 2 5 1 )8 6 5 0 8 0 0 06.0(5 7 2 4 0 0 0)( 2222 (4-15) b b b截面左側(cè) 3333 21952002801.01.0 mmmmdW (4-16) b b截面處合成彎矩bM： mmNmmNlmmlMMab 3 0 5 2 8 0 0)3601683605 7 2 4 0 0 0(2822(4-17) MP aMP aWTMe 6.232 1 9 5 2 0 0)8 6 5 0 8 0 0 06.0(3 0 5 2 8 0 0)( 2222 D. 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 查得 1.0,2.0;155,300,65011 M P aM P aM P aB。 a. a a截面左側(cè) 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 17 332333 41454522802 )36280(36642802.02 )(2.0 mmmmd tdbtdW T (4-18) 查得 ;63.1,1 KK由附表 10-4 絕對尺寸系數(shù) 76.081.0 、； 軸經(jīng)過磨削加工表面質(zhì)量系數(shù) 。0.1 則 彎曲應(yīng)力 5724000 2 . 9 31950251bb M M P a M P aW (4-19) 應(yīng)力幅 M P aba 93.2 平均應(yīng)力 0mMpa 切應(yīng)力 M P aM P aWT TT 8.204 1 4 5 4 5 28 6 5 0 8 0 0 0 (4-20) M P aM P aTma 4.102 8.202 安全系數(shù) 9.8202.093.281.00.1 13001 maKS (4-21) 64.64.101.04.1076.00.1 63.11551 maKS (4-22) 62.664.69.82 64.69.82 2222 SSSSS (4-23) 查得許用安全系數(shù) ，5.13.1 S 顯然 SS , 故 a a 剖面安全。 b.b b截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3333 21952002801.01.0 mmmmdW (4-14) 抗扭截面系數(shù) 3333 43904002802.02.0 mmmmdW T (4-18) 彎曲應(yīng)力 M PaM PaWM bb 39.121952003052800 (4-19) M P aba 39.1 JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 18 0m切應(yīng)力 M P aM P aWT TT 7.194 3 9 0 4 0 08 6 5 0 8 0 0 0 (4-20) M P aM P aTma 85.92 7.192 查得過盈配合引起的有效應(yīng)力集中系數(shù) 89.16.2 KK 、。 又 1.02.00.176.081.0 、。則 2.6702.039.181.00.1 6.23001 maKS (4-21) 08.685.91.085.976.00.1 89.11551 maKS (4-22) 49.608.62.67 08.62.67 2222 SSSSS (4-23) 顯然 SS ，故 b b截面右側(cè)安全。 c.b b截面左側(cè) 3333 43904002802.02.0 mmmmdW T b b截面左右側(cè)的彎矩、扭矩相同。 彎曲應(yīng)力 M PaM PaWM bb 39.121952003052800 (4-19) MPaba 39.1 0m切應(yīng)力 M P aM P aWT TT 97.14 3 9 0 4 0 08 6 5 0 8 0 0 (4-20) M P aM P aTma 99.0297.12 2 0 . 0 2D d rrd ， 查得圓角引起的有效應(yīng)力集中系數(shù) 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 19 36.148.1 KK 、 ， 查得絕對尺寸系數(shù) 。、。又、 1.02.00.178.083.0 。則 04.12102.039.183.00.1 48.13001 maKS (4-21) 92.8499.01.099.078.00.1 36.11551 maKS (4-22) 5.6992.8404.121 92.8404.121 2222 SSSSS (4-23) 顯然 SS ，故 b b截面左側(cè)安全。 以上計算表明：軸的彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度是足夠的。 4.2.3 軸上零件的周向固定 為保證良好對中性 ,齒 輪與軸選用 H7/n6,聯(lián)軸器與軸選用 H7/k6,與軸承內(nèi)圈配合的軸頸選用 n6。齒 輪及聯(lián)軸器均采用 A型普通平鍵聯(lián)接。 4.2.4 軸上倒角及圓角 為保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面 ,根據(jù)軸承手冊推薦 ,取軸肩圓角半徑為 4mm。為方便加工，其他軸肩圓角半徑均取為 4mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) GB6403.4-1986,軸的左右倒角均為 10 45。 4.3 軸承的選擇 與潤滑 4.3.1類型的確定 根據(jù)立軸承受的載荷性質(zhì)和軸頸尺寸選擇軸承型號與規(guī)格。 立軸下端的軸承的止推軸承，選用單列推力球軸承，只能承受單向軸向載荷，且在低速條件下工作。 立軸下端的上軸承選用雙列向心滾子球面軸承，它能承受徑向載荷和軸向載荷，可自動調(diào)心，且承載能力大。 立軸的上軸承選用 雙列向心滾子球面軸承 ， 即使上支承軸承由于缺油損壞，發(fā)生故障，維修也相對方便、更換調(diào)整均容易，損失較小。 另外，這種支承方式兼有上 、 下支承的優(yōu)點，實踐證明， 采用該方案的機(jī)立窯在支承系統(tǒng)使用維修方面 均非常方便。 具體的結(jié)構(gòu)方案如下圖所示： JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 20 圖 4-4 立軸上部 滾子 軸承 圖 4-5 立軸下部滾子軸承 1.上迷宮蓋 2.密封脂管道 3.下迷宮蓋 4.軸承 1.軸承蓋 2.下 軸承 3.推力 軸承 5.軸承座 6.J形橡膠圈 7.潤滑管道 4.球面瓦 5.軸承蓋 表 4-3 立軸各部位的軸承參數(shù) 軸承名稱 安裝部位 軸承尺寸 ()mm d D B r 雙列向心滾子球面軸承 上端軸承 450 640 160 5 雙列向心滾子球面軸承 下端軸承 420 620 150 5 單列推力球軸承 最下端軸承 340 460 110 5 4.3.2 軸承的潤滑 機(jī)立窯 傳動裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的好壞不僅與結(jié)構(gòu)、加工制造的質(zhì)量和安裝的水平有關(guān)，而且與潤滑和維護(hù)也有十分重要的關(guān)系。為了減少摩擦、降低磨 損速度和提高傳動效率，必須保證軸承有良好的潤滑，以使提高 機(jī)立 窯的工作效率和使用壽命。 4.3.3 潤滑的作用，大致可歸納如下幾點： a.減小摩擦系數(shù) 在兩摩擦幅之間加入潤滑劑，使之盡可能形成液體摩擦（采用動靜壓軸承或在潤滑油中加入添加劑），以降低摩擦系數(shù)，減少摩擦阻力，進(jìn)而節(jié)省功耗。 b.減小磨損 當(dāng)兩摩擦面完全被一層潤滑油墨隔開時，即可避免兩摩擦面互相擦傷、研 磨磨損和膠合。另外對于小于油膜厚度的粉塵進(jìn)到軸承中，也不會擦傷摩擦表面。專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 21 同時由于潤滑油的保護(hù)作用，還可減輕摩擦表面的銹蝕。 c.降低溫度 良好的潤 滑能有效地降低兩相互摩擦件之間的摩擦系數(shù)，減少了摩擦功耗，因而也就減少了發(fā)熱。另一方面當(dāng)潤滑油流過摩擦面時，帶走了一部分熱量。因此當(dāng)需要散熱時，可以通過供給大量的潤滑油的方法，帶走了一部分摩擦產(chǎn)生的熱量或由其他熱源傳導(dǎo)的熱量。 d.緩和沖擊減輕振動 通過潤滑油的阻尼作用，可將機(jī)械振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛鸵褐械哪Σ翢岫⑹У簟?e.清洗摩擦面 當(dāng)潤滑油流過摩擦表面時，將表面上的雜質(zhì)帶走，起到了清洗表面的作用。通過以上的分析，潤滑是十分重要的。有很多水泥長的回轉(zhuǎn)窯主軸承，因落入雜質(zhì)或因潤滑不良而磨損。主軸承一旦發(fā)生損壞 ，短則要用十幾個小時，長則幾天或十幾天的時間才能修復(fù)，影響了生產(chǎn)。在水泥長中，回轉(zhuǎn)窯主軸承燒壞是屬于重大設(shè)備事故。為了解決回轉(zhuǎn)窯主軸承潤滑問題，人們一直在尋找一種既簡單又能保證良好潤滑的潤滑方式和潤滑結(jié)構(gòu)。 4.4.2 軸承的潤滑方式 軸承的潤滑方式很多，從便于維護(hù)和保養(yǎng)和簡化密封出發(fā)，絕大多數(shù)都采用潤滑脂潤滑本設(shè)計所采用的潤滑脂潤滑。 潤滑脂的裝入量應(yīng)適中，不宜過多或太少。過多容易引起軸承發(fā)熱，太少使?jié)櫥Ч麗夯S承容易過早磨損失效。一般情況下，潤滑脂的添加量應(yīng)保持在軸承空隙的 1/3 1/2為一宜 。 JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 22 5 機(jī)立窯的使用與維護(hù) 機(jī)立窯是屬于低速、重載荷、能耗高的生產(chǎn)設(shè)備，是水泥廠生產(chǎn)的“心臟”，具有連續(xù)生產(chǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)特點，且工作處于高溫與高粉塵的惡劣條件，故機(jī)械立窯的合理使用、正確操作與精心維護(hù)，對于延長設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，充分發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)效能等，均具有重要的意義。 塔式機(jī)械立窯使用維護(hù)的主要點是：一、潤滑；二、密封；三、巡回檢查。 設(shè)備潤滑是設(shè)備維護(hù)工作的重要組成和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 對立窯中 一些重要傳動部分必須 采用正確的潤滑方式 。塔式機(jī)械立窯的主要潤滑部位有： 主立軸上，下軸承、ZL-50或 JZQ減速機(jī)、蝸輪減速箱、 小齒輪油的軸承、低速傳動齒輪副和喂料裝置蝸輪減速機(jī)。 塔式機(jī)械立窯處于高溫、多粉塵且潤滑不良的工作條件，其主要零部件（尤以立軸的滾動軸承）須進(jìn)行良好的密封。軸承一般采用環(huán)形平面密封和彈性骨架式石棉 橡膠密封圈。主要零部件的密封：減速機(jī)輸出軸、 主立軸下端和滾動軸承組、主立軸上端滑動軸承組、喂料裝置蝸輪箱 中空軸、卸料部分的斜溜子出軸處、減速機(jī)殼體及端點接合面 、料封管各連接法蘭、窯體部分的鐵磚及固定顎板的緊固 螺栓孔。 設(shè)備檢查是了解和掌握設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和清除設(shè)備的隱患，防止突發(fā) 事故， 保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一項重要措施 。 專業(yè)訂作機(jī)械畢業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 23 6 結(jié) 論 本次設(shè)計總體來說較為成功。在分析目前水泥廠的正在使用的 機(jī)立 窯的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)特點以及使用情況后，我們確定了設(shè)計這個課題。在設(shè)計過程中，我們特別注意吸收各種新的技術(shù)，新的設(shè)計方法，并將之盡量融入到我們的設(shè)計中，使 機(jī)立 窯的傳動性能能夠達(dá)到一個較高的水平。同時我們自始至終貫徹使我的設(shè)計具有實用性、經(jīng)濟(jì)性的要求， 總體方案的設(shè)計及部件結(jié)構(gòu)設(shè)計均以降低成本為目的，盡量采用新工藝、新技術(shù)，并結(jié)合我國實際情況，具有一定的可行性；機(jī)械 設(shè)計保證了其功能良好、使用可靠、維護(hù)方便；零件結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇合理的毛坯型式和材料，保證具有良好的加工工藝性；結(jié)構(gòu)設(shè)計中盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。 在三個多月的設(shè)計中，我學(xué)到了很多很多，從開始的無從下手到后來的掌握，我明白了一個道理：做任何事情都不要畏懼，要敢于面對任何挑戰(zhàn)。通過這次設(shè)計，我將四年中學(xué)到的知識得到了一次綜合應(yīng)用，使學(xué)到的知識結(jié)構(gòu)得到科學(xué)組合，同時也從理論到實踐之間得到一次質(zhì)的飛躍。只有這樣不斷的學(xué)習(xí)、實踐，我才能夠不斷的提高自己的專業(yè)水平，使得自己在平時的工作中能夠得心應(yīng)手的解決所遇到的問題，即使偶爾遇到一些以前沒接觸出甚至根本就沒想到過的問題，我想只要我能夠一直堅持學(xué)下去，也會通過自己已有的工作經(jīng)驗和理論知識在摸索中解決它的。 JLY3809 機(jī)立窯（總體及傳動部件）設(shè)計 24 參考文獻(xiàn) 1. 王