滚筒干燥机设计-毕设论文.doc

目录1、绪论.3 1.1干燥设备的概况.41.2滚筒干燥机的工作原理和特点.51.3本课题的设计目的和主要内容.61.4设计进度的安排62、设计计算书.72.1已知参数.7 2.2总体方案的确定72.2.1单位时间量.72.2.2物料吸热计算.82.2.3蒸汽管径计算.82.2.4加热面积计算.92.3筒体参数的确定.10 2.4传动部件设计102.4.1功率计算.112.4.2减速机选型.112.4.3齿轮计算.12.9.5.2.4.4滚轮部装计算.142.4.5挡轮部装计算.173、滚圈结构设计19 4、进料绞龙设计215、设备的安装和调试23 6、可能的故障现象和解决方案23 7、设备的维护和保养24结束语25致谢26参考文献27毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日 第 30 页1.绪论油脂与粮食同为人类最基本的生活必需品。油脂制取技术、加工技术、工艺流程、质量检测、包装储藏、生产管理是油脂生产全程中最为关键的环节。在植物油脂加工过程中,油料在预处理阶段非常关键,国内油厂普遍采用软化步骤和专门的软化装置-滚筒软化干燥机(softening kettle).但是目前一些油厂尤其是中小油厂,对该工艺及设备的计算熟悉程度不足,所以,对此工艺的研究计算就显得颇为重要。油料加工过程中，软化是一道关键的工序。软化是调节油料的水分和温度，使其变软、改善其弹塑性的工序，主要用于含油量低的大豆、含水量低的菜耔，和含壳的棉仁等。为了达到所需的软化效果，各厂家研究出各种各样的软化设备，目前软化设备归结起来主要有3大类：第1类为软化箱，该类型设备由于缺陷太多，已经淡出市场；第2类为立式滚筒软化干燥机，该类型设备由于消耗动力高，制造及维修复杂，存在死角等问题已逐渐被其他产品取而代之；第3类为卧式滚筒软化干燥机，该类型设备最突出优点为消耗动力低，是立式滚筒软化干燥机消耗动力的1614。油脂生产蓬勃发展，竞争更加激烈，对油脂工艺的要求越来越高。更合理高效的设备不断涌现，同时原有设备更新换代的周期不断缩短。本课题所设计的软化滚筒干燥机就是对原有类似设备加以改进，并形成系列化产品。1.1. 干燥设备的概况干燥技术的应用，在我国具有十分悠久的历史。闻名于世的造纸技术，就有干燥技术的应用。干燥设备广泛应用于化工、食品、粮油、饲料等工业，中国的现代干燥技术是从20 世纪50年代逐渐发展起来的，迄今对于常用的干燥设备，如气流干燥、喷雾干燥、流化床干燥、旋转闪蒸干燥、红外干燥、微波干燥、冷冻干燥等设备，我国均能生产供应市场，对于一些较新型的干燥技术如冲击干燥、对撞流干燥、过热干燥、脉动燃烧干燥、热泵干燥等也都已开发研究，有的已工业化应用。我国的现代干燥技术取得的成绩是我国相关科研人员和企业界共同努力的结果，虽然取得了不少可喜的成果，但是企业间的竞争尚不规范阻碍了干燥技术的健康发展，很多成果尚未能转化为生产力，使企业的产品得不到更新。干燥技术的研究既要研究不同物料的干燥性能，也要研究各种节能高效的新型干燥设备，以及一定的物料在某种干燥设备中的合理操作参数。人们一直希望通过干燥理论的研究建立干燥模型，以期在计算机上取得最佳结果。遗憾的是，直到今天，对于大多数干燥操作，在无经验的情况下，只能通过试验取得相关数据，来指导生产实践。干燥技术有三项目标是业界公认的，即干燥操作要保证产品质量、干燥作业对环境不造成污染、干燥的节能研究。干燥也是一个能耗较大的单元操作，直接决定着产品的质量，特别是高性能材料的生产，对干燥操作有着更高的要求。针对这些问题，近些年来，干燥技术领域出现了一些创新成果。为了节能以及生产附加值高的产品、解决干燥过程中出现的问题，需要结合现存的各种有效的干燥技术，或者研究开发特殊的干燥技术和新型的干燥设备，同时也需要强化干燥过程中的智能化控制。在油脂制取的原料干燥上，目前我国此类干燥设备大部分是采用对流干燥技术,主要使用滚筒烘干机、流化床烘干机和塔式干燥机。简而言之，目前干燥技术发展的总趋势为：a.干燥设备研制上向专业化、大型化、系列化和自动化发展；c.强化干燥过程；d. 采用新的干燥方法和组合干燥方法；e.降低干燥过程中能量的消耗；f.闭路循环干燥流程的开发和应用；g.消除干燥过程造成的公害问题。1.2. 滚筒干燥机的工作原理和特点YRHW型卧式滚筒软化干燥机适用于501500吨/日榨油厂、浸出油厂，主要用于原料的软化，提高原料的塑性，使轧坯机轧出的坯薄而不碎，从而提高蒸炒、压榨、浸出效果。该型滚筒软化干燥机还可用于饲料行业的物料干燥。滚筒软化干燥机的工作原理：物料通过进料口进入转筒内，随着转筒的转动物料得到不断的翻动，由于转筒内装有加热列管，列管里通有蒸汽，因此物料在随着转筒转动不断翻动的同时，得到加热、软化。转筒带有进料端高、出料端低的倾斜角，根据物料的软化情况，通过调速装置调节转筒的转速，可以控制物料在转筒内的软化时间，使物料的软化效果达到最佳状态。滚筒软化干燥机的主要结构：YRHW型滚筒软化干燥机主要由带倾斜角的底座板框、进料装置、带加热装置的滚筒、支承架装置、电机调速装置、挡轮装置和齿圈传动装置等组成，主要结构参见图1-1。图1-1滚筒软化干燥机的主要结构YRHW型卧式滚筒软化干燥机的主要特点：1滚筒的转动使物料翻动更加均匀没有死角，避免立式蒸炒锅死角造成物料焦糊现象，物料软化均匀透彻。2能量消耗大大降低，同样产量的软化设备，YRHW型卧式滚筒软化干燥机仅为立式蒸炒锅装机功率的十分之一左右，使生产成本大大降低。3与传统的立式蒸炒锅相比，滚筒软化干燥机避免了刮刀和加热层的磨损，因而设备使用寿命长，故障率低，维修费用少。4根据物料的品种、性质不同，可随时调节物料在锅内的软化时间。5由于其独特的结构，同等处理量的设备体积比立式蒸炒锅大为减少，在车间内的布置更容易，占地面积减小，设备投资额也大为降低，尤其是大吨位的油料加工厂采用该设备意义更大。6在软化高水份物料的同时能干燥物料，去水率最高可达2%3%。1.3 本课题的设计目的和主要内容本课题拟通过设计一个型号的卧式滚筒软化干燥机，学习如何综合应用本专业的知识进行资料的查阅、方案的拟定和设备的具体设计，熟悉机械图样的绘制方法，熟练掌握计算机绘图的技能。通过此次设计，提高分析问题、解决问题的能力，培养认真、踏实、严谨的工作作风。主要的设计内容：设计YRHW型卧式滚筒软化干燥机系列中的 YRHW180B 型，设计产量350 TPD（处理原料为破碎大豆），完成整体结构、传动装置、筒体部装、底座装置等零部件的设计、绘图，所有的图纸均采用计算机绘图，总装还采用三维设计。1.4. 设计进度安排本设计总的时间约12周，主要进度安排如下：时间安排完成内容第34周调研、查资料、完成毕业实习报告（调研报告）第57周总体方案确定、系统总体设计第812周详细设计，编制设计说明书，准备答辩2. 设计计算书2.1 已知参数YRHW180B型主要已知参数见表2-1。表2-1 已知参数表规格型号 YRHW180B生产能力 （T/D)350蒸汽压力 (MPa)0.4 进料温度 ( C) 20出料温度 (C) 80 蒸汽流速 (m/s )20 去水率3蒸汽密度(/) 2.12滚筒转速(r pm)142.2总体方案的确定 减速机选用摆线针轮减速机； 联轴器的选用； 筒体的设计； 传动方案的设计与计算；计算内容计算结果2.2.1. 单位时间产量 W0W1000/24 41.67W=14584.5 Kg/h W0每小时产量 W日产量W350T/D 2.2.2. 物料吸热计算 QQ1Q2 Q1物料升温热量（KJ/h） Q2水分汽化热量（KJ/h） Q1W0Ct C物料比热，其中大豆比热 C=0.5 KJ/kgK t t2-t1 80-20 =60 Q1W00.560 30 W0 （KJ/kg） Q2mQ m物料含水量（kg/h），mW03%kg/h Q水的汽化热=2250（KJ/kg）， Q2W03%2250 （KJ/kg） 67.5 W0（ KJ/h 故所需的总热量为： Q(30+67.5)W0 97.541.67W4063W 1421988.75KJ/h 按热损失5%计，需蒸汽的量Z Z1.05Q/DQ1.054063W/2140700KJ/h Q蒸汽的汽化潜热 KJ/kg，0.4kg压力下，Q2140KJ/kg2.2.3蒸汽管径计算蒸汽的体积流量 VZ/2W/2.120.94W (m3/h) =0.94W /36000.00026W (m3/s)蒸汽进汽管道直径 D 2SQRT（V/u） 2SQRT（0.00026W/20/3.14） 2SQRT（0.0000042W） （m） 2000SQRT（0.0000042W）（mm） 77 mm2.2.4.加热面积的计算设大豆温度由20度升至80度，蒸汽压力0.4MPa，温度142.9，计算换热面积：A 式中：Q 蒸汽冷凝热量（KW）,Q=ZQ，Q2140（kJ/kg）(蒸汽压力0.4Mpa)K 传热系数， K0.03 KW/m2tm = =89.68 K或因为：1 j/h=2.77810-7KW=2.77810-4W所以： AZ21402.77810-4/(0.0389.68) 0.221 Z=0.2212W =0.442W 154.7 m2 （Z：蒸汽用量，kg/h，W：日产量，T/D）W0 =14584.5 Kg/hQ1421988.75KJ/hZ700KJ/hD77 mmtm =89.68 K或即需要的换热面积应满足：A154.7 m22.3筒体参数的确定计算内容计算结果筒体体积 ： VW0t/(60) =41.67Wt/(60) 20.7 m3 式中： W0 单位时间生产能力 (kg/h) t 停留时间(min) 取t=15 min 物料密度 (kg/m3) 560 kg/ m3, 查粮食流通工程设计手册 大豆整粒=720800kg/ m3，破碎后为480640 kg/ m3，薄片288400 kg/ m3。 装满系数，0.3 筒体长度 L=V/(0.785D2) 8.14m 其中D=1.8 mV20.7 m3即需要的筒体长度应满足：L 8.14 m2.4 传动部件设计计算内容计算结果2.4.1功率计算计算功率： N0.0002D3LnK 式中： D：筒体直径，mL：筒体长度，mn：筒体转速 rpm，按设计最大转速4rpm:物料密度，560kg/ m3 ：装满系数，取K：修正系数，对空心筒体 K1 加装换热管和导流板后，K1.52 。 取K1.5所以：N0.00021.838.1445600.31.59.57 KW 实际电机功率N电N0.99.570.9 10.6 KW 取电机功率N电11 KW。2.4.2减速机选型摆线针轮减速机输出转矩M的计算方法（见天津减速机总厂的产品样本P16页），减速机输出转矩M M9759.8NiK/n 9555NiK/n 6045 N.m 其中： N：输入功率（KW）N=11KWi：传动比 ；n：转速（rpm） ：效率取0.9； K：工况系数， K1.35 联轴器选择 按机械设计手册第二卷P6-56进行。Tc=K9550Pw/nTn (N.m) =1.5 9550110.9/71= 1997 N.m 取工况系数 K1.52.4.3齿轮计算渐开线齿轮设计计算书（1）确定齿轮类型 标准斜齿轮，齿轮配合为外啮合传动。（2）选择材料设减速机传动效率0.9，速比i，齿轮传动速比i1；不考虑轴承的功率消耗；小齿轮材料45，调质220250HBS，表面淬火HRC45，齿数23，齿圈材料ZG340640（ZG45），正火200-220HBS，则齿根弯曲疲劳极限Flim1240MPa，Flim2170MPa，许用接触应力H1600MPa，H2（新编机械设计手册P429、机械设计基础P181）。 小齿轮扭矩（减速机输出扭矩）：T19.55105P0/ n19.55105P0/（n0/i）9.551050.9P0i/ n0 4475000 Nmm 其中， P0：电机输出功率（KW） n0：电机转速 n01500rpm n1：减速机输出轴转速（rpm），n1n0/i。 n121rpm （3）计算许用弯曲应力F确定寿命系数YN设计工作年限15年（年工作300天），每天工作24小时。小齿轮寿命系数： N160n0/itk60n0/i（1530024） 1.36108大齿轮寿命系数： N2N1/i1 6.5106因N1、N2均大于3106， 确定尺寸系数Yx 取 YN1YN21 （假定模数10-20）安全系数SF =1.0 ,Yx0.85； 失效概率按1% 计算许用弯曲应力F F1=Flim1YN1Yx/SF=204 MPa F2=Flim1YN2Yx/SF =144.5 Mpa SF1.0 (4) 计算模数载荷系数 K1.5齿形系数YF YF2.65 确定齿宽系数 ab/a 0.1 （mb/m815）（2.78/144.50.0183）确定模数m m4KT1YF /a(i1+1)z2F（1/3） m15.51 圆整 m=16显然小齿轮的YF/F要大，所以上式中YF/F值以小齿轮代入。故：m41.50.0164T1 /0.1(i1+1)232（1/3 0.00186T1/（i11）（1/3） 按扭转强度计算（=40MPa），小齿轮的最小轴径： d 82.40mm 圆整d =85 mm 2.4.4滚轮部装计算滚轮材质ZG310-570（原ZG45），调质处理:HB220250，轮面淬火HRC45 滚圈材质ZG270-500（原ZG35），正火处理:HB200220计算方法按线接触强度计算，筒体传递的动力P1 P1P12 9.7kw （1、2为减速机、齿轮效率），筒体的转矩T1 T19.55106P1/n =3.1107 N.mm单个滚圈外圆处的圆周力 F1T1/D114220.18N（D1为滚圈直径） 单个滚轮法向压紧力 NKF1/f/24.165 T1/D1 5.9104 N（载荷系数K取1.25；摩擦系数取0.15），计算接触应力如下：H0.418（FnE/b）187.9SQRT（Fn/b）H=400N/ mm2Fn：载荷，此处为单个滚轮法向压紧力N；单个滚轮法向压紧力也可按NG cos（）/4=0.21G=5.9104 N取33按4个滚轮计算，其综合弹性模量E E=2E1E2/（E1+E2），此处E1和E2相等， E1、E2：支承圈和滚轮材料的弹性模量对于钢，E19.620.6104N/mm2（Mpa）对于铸钢，E=17.220.2104 N/mm2 滚圈宽度b 滚轮和滚圈的接触长度b0对于外接触，综合曲率半径（mm），=12/（1+2），1、2为滚轮和滚圈的半径。bb0=0.175FnE/H20.22Fn/ = 92.7mm 圆整至100mm滚轮的直径按赫兹线接触强度公式计算： 滚轮的直径 , d2/B(E1+E2max2/(0.35FE1E2)-1/R1如E1E2，则： d2/5.7Bmax2/(FE)-1/R1 =2/4.51B/F-1/ R1 d272.48mmR1:支承圈的半径（mm） max:滚轮许用接触应力，N/mm，对于铸钢，为400450 N/mm2，F：（驱动）滚轮与支承圈处的附着力，FGaz063150N z0：附着系数 取z00.15Ga：作用全部滚轮上的力， Ga的计算：滚轮4个滚轮与滚圈中心夹角（取66），则：Ga4G1G/cos（/2）G/cos（） 3105N （G:筒体旋转部分和物料总重）计算径向变形（RHG.EXE）后，滚圈的厚度、宽度还需调整。注：滚轮轴径是指固定心轴许用弯曲应力为215MPa下按弯扭合成强度计算的最小轴径值（mm）。2.4.5挡轮部装计算挡轮直径按接触强度计算弹性模量 E=2.02105 MPa挡轮高度h=60mm=0.06m轴向力F F=fGGsin（）=43800NE=2.02105 MPa干摩擦系数f0.1-0.15，取 f0.1，1.5（考虑滚轮和滚圈若出现滑动，则挡轮需承受相当大的摩擦力）；若不计摩擦力.对180B，G=300000N 挡轮直径 d(0.59/P0)2(EF/h) P0：许用接触应力，MPa。对ZG45，HB170取450MPa；d（0.59/450）22.021058225/60 169 mm F=0.026G 实际取d180mm合适。 电机功率N电11KWM6045 N.m 选取XWD 11-9-71型的摆线针轮减速机取YL15型凸缘联轴器T14475000 Nmm N11.36108N26.5106圆整 m=16圆整d =85 mmP19.7kwT13.1107 N.mmF114220.18NN5.9104 NN=5.9104 N取b=100 mm取d=320 mm