具有豎直往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 1 - 目錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第 1 章 緒論 3 1.1 課題設(shè)計(jì)背景及意義 3 1.2 焙燒爐的工作原理及其總體結(jié)構(gòu)圖 3 1.3 焙燒爐設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及要求 6 第 2章 物料傳送部分的方案設(shè)計(jì) 7 2.1 物料傳送部分的方案分析 7 2.2 物料傳送部分的方案選擇 12 第 3章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇 14 3.1 工作條件要求 14 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 14 3.3 減速器的選擇 15 3.4 齒輪齒條的設(shè)計(jì) 18 3.5 鍵連接的選擇 22 3.6 聯(lián)軸器的選擇 23 第 4 章 物料托盤和爐體的設(shè)計(jì) 25 4.1 物料托盤的現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)原則 25 4.2 物料托盤的布局設(shè)計(jì) 25 4.3 爐體的設(shè)計(jì)分析 27 4.4 物料托盤及爐體的選材 28 第 5 章 其它技術(shù)要求 30 總 結(jié) 31 致 謝 32 參考文獻(xiàn) 33 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 1 - 摘要 往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐是生產(chǎn)中常用的一種設(shè)備，對(duì)工業(yè)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用，因此對(duì)往復(fù)送料機(jī)構(gòu) 焙燒爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有著重要的實(shí)際意義。 為了對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造，消除存在的一些缺陷，盡可能大的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本課題的研究以傳統(tǒng)設(shè)備為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)大學(xué)四年中學(xué)習(xí)的基本專業(yè)知識(shí)加以綜合運(yùn)用，然后根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)備存在的缺點(diǎn)和不足進(jìn)行加工改進(jìn)，通過對(duì)往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的傳送方案、物料托盤的結(jié)構(gòu)、焙燒爐爐體的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，確定出了合理的方案，對(duì)具有豎直方向往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更好更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 送料機(jī)構(gòu)； 焙燒爐； 優(yōu)化設(shè)計(jì) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 2 - Abstract Reciprocating feed institutions roaster is commonly used in the production of a device that played a pivotal role in the development of the industry to optimize the design has an important practical significance, so the structure of the reciprocating feed mechanism roaster. Transformation to eliminate some of the shortcomings of existing production equipment, as large as possible to improve the economic efficiency of enterprises. The research of this subject as a starting point the traditional device, the integrated use of four years in college to learn the basic professional knowledge, and then based on the shortcomings and deficiencies of the traditional equipment for processing improvement, reciprocating feed mechanism roaster transmission programs, materials traystructure, the structure of the roaster furnace analysis and design, to determine a reasonable solution to optimize the design of better and more economic value with the vertical direction back and forth to send the structure of the feeding mechanism roaster. Keywords: Transmission scheme； vertical direction； feed mechanism 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 3 - 第 1 章 緒論 1.1 課題設(shè)計(jì)背景及意義 某企業(yè)的物料生產(chǎn)中有焙燒工序，采用普通金相加熱爐手工操作進(jìn)出料以及焙燒工作。此種操作存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、生產(chǎn)條件簡(jiǎn)陋、物料損失嚴(yán)重、污染工作環(huán)境等諸多問題，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改造。要求新設(shè)計(jì)的焙燒爐氣流布置是順著燃燒火焰以及熱空氣運(yùn)動(dòng)的豎直方向，焙燒爐焙燒金屬時(shí)四周相對(duì)封閉，空氣進(jìn)風(fēng)設(shè)計(jì) 在四周下部，爐體設(shè)計(jì)中適當(dāng)加寬爐體尺寸，在原有操作物料情況下加大燃燒物料表面積、減小堆積厚度，物料燃燒過程平穩(wěn)充分，物料燃燒過程中爆燃飛濺現(xiàn)象減少。爐門上設(shè)置觀察孔，方便操作觀察。焙燒爐連接煙道，將燃燒的熱空氣直接排出室外，改善了室內(nèi)操作環(huán)境條件。煙道末端設(shè)置旋風(fēng)分離器和折流板式高效粉塵回收裝置，可以回收大部分（ 98%）火焰中的微小銀屑。焙燒爐設(shè)置有機(jī)械操作的物料進(jìn)出爐裝置，裝有物料的托盤放置在豎直進(jìn)出焙燒爐的送料機(jī)構(gòu)的支架上，機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行送料工作，運(yùn)動(dòng)位置由限位開關(guān)控制，機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)件設(shè)置在爐 外，只有物料托盤部分在爐中高溫區(qū)域，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分的平穩(wěn)操作、運(yùn)動(dòng)可靠性容易得到保證。 目前，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的焙燒爐不能滿足該企業(yè)的生產(chǎn)需求，成熟可以借鑒的案例不多，研究具有豎直往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，能夠很好地推動(dòng)石油化工行業(yè)的不斷進(jìn)步。 1.2 焙燒爐的工作原理及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.2.1 焙燒爐的工作原理 往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐在結(jié)構(gòu)功用上主要有實(shí)現(xiàn)往復(fù)送料和完成金屬焙燒工作兩大特點(diǎn)。它是以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)過減速器進(jìn)行減速，以達(dá)到合理的送料速度，選擇可靠經(jīng)濟(jì)的傳送方案，將裝有顆粒狀金屬的 物料托盤送入焙燒爐中加以焙燒，以得到能滿足企業(yè)要求的塊狀金屬。其系統(tǒng)框圖如下圖 1-1： 圖 1-1 系統(tǒng)框圖 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 4 - 1.2.2 焙燒爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 本課題的設(shè)計(jì)構(gòu)想是以齒輪齒條的嚙合傳動(dòng)作為物料傳送的方案，通過電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)物料托盤的往復(fù)傳送運(yùn)動(dòng)，組成穩(wěn)定可靠機(jī)械系統(tǒng)。 圖 1-1 部分（ I）和圖 1-2 部分（ II）配合即為總體布局，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 1-3。 圖 1-1 部分 （ I） 圖 1-2 部分（ II） 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 5 - 圖 1-3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 其中： 1-旋風(fēng)分離器； 2-物料托盤； 3-支架（用來固定焙燒爐爐體）； 4-矩形槽； 5-支架（用來約束齒條）； 6-防爆孔； 7-焙燒空間； 8-齒條； 9-聯(lián)軸器； 10（ A） -圓柱直齒輪； 11-兩級(jí)圓柱直齒輪減速器； 12-電動(dòng)機(jī)。 系統(tǒng)安裝說明： （ 1）電動(dòng)機(jī)和減速器均固定于地面支撐臺(tái)上，且圓柱直齒輪 10（ A)固定聯(lián)結(jié)在減速器輸出軸 III 上； （ 2）部分（ I）和部分（ II）處于垂直平面，與減速器的輸出軸 III 軸固定聯(lián)結(jié)的圓柱直齒輪 10（ A）與齒條嚙合，使得 10（ A）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)齒條上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 6 - （ 3）支架卡在齒條的矩形槽上用來 約束齒條，使得齒條只能在支架豎直方向運(yùn)動(dòng)。 （ 4）圖中黑色區(qū)域?yàn)榱慵附舆B接。 1.3 焙燒爐設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及要求 1.3.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本課題需要完成的設(shè)計(jì)是具有豎直方向往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容如下： （ 1）研究 豎直往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)合理的實(shí)施方案； （ 2）研究 豎直往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)； （ 3）制定 豎直往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案； （ 4）通過比較，設(shè)計(jì)動(dòng)力方案； （ 5）實(shí)現(xiàn)功能優(yōu)化設(shè)計(jì)方案； （ 6）完成 具有豎直往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 1.3.2 設(shè)計(jì)的主要要求 （ 1）使用功能要求 所設(shè)計(jì)的焙燒爐設(shè)備應(yīng)具有預(yù)定的使用功能。這主要靠正確的選擇焙燒爐的工作原理，正確地設(shè)計(jì)或選用能夠全面實(shí)現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和原動(dòng)機(jī)，以及合理地配置必要的輔助系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 （ 2）經(jīng)濟(jì)性要求 所設(shè)計(jì)的焙燒爐的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造和使用的全過程中。設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為設(shè)備的成本低；使用經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率，較少的消耗能源、原材料和輔助材料，以及低的管理和維護(hù)費(fèi)用等。 （ 3）勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求 所設(shè)計(jì)的往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐要符合勞動(dòng)法規(guī)的要求，合理地 規(guī)定操作時(shí)的驅(qū)動(dòng)力，操作方式要符合操作者的心理和習(xí)慣，使操作者有一個(gè)安全、舒適的環(huán)境，不易產(chǎn)生疲勞，這也有助于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)，也要把環(huán)境保護(hù)提高到一個(gè)重要的位置，最大程度的改善焙燒爐及操作者周圍的環(huán)境條件，對(duì)廢氣進(jìn)行有效地治理等以滿足環(huán)境保護(hù)法規(guī)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出的要求。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 7 - 第 2 章 物料傳送部分的方案設(shè)計(jì) 2.1 物料傳送部分的方案分析 2.1.1 可行傳送方案的分析 選擇合理的傳送方案是往復(fù)送料機(jī)構(gòu)是否可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要問題。目前常用的能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)主要有液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大 類，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和應(yīng)用上也都有各自的特點(diǎn)。 2.1.2 液壓系統(tǒng)的特性分析 一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、 執(zhí)行元件 、控制元件、輔助元件（附件）和 液壓油 。 系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上包括信號(hào)控制和液壓動(dòng)力兩部分，信號(hào)控制部分用于驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力部分中的控制閥動(dòng)作；液壓動(dòng)力部分采用回路圖方式表示，以表明不 同功能元件之間的相互關(guān)系。 液壓源 含有液壓泵、 電動(dòng)機(jī) 和液壓輔助元件； 液壓控制 部分含有各種控制閥，其用于控制 工作油 液的流量、壓力和方向；執(zhí)行部分含有液壓缸或液壓馬達(dá)等。 在分析和設(shè)計(jì)實(shí)際任務(wù)時(shí)，一般采用方框圖顯示設(shè)備中實(shí)際運(yùn)行狀況?？招募^表示信號(hào)流，而實(shí)心箭頭則表示能量流，如圖（ 3）。 圖 2-1 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 8 - 液壓系統(tǒng)（液壓缸）的優(yōu)缺點(diǎn)分別如下： 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）傳動(dòng)平穩(wěn)、質(zhì)量輕體積小、承載能力大、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； （ 2）液壓傳動(dòng)易實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，能夠自身潤(rùn)滑； （ 3）液壓執(zhí)行器的響應(yīng)速度較高，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)與反向。 缺點(diǎn)：（ 1）以液壓油為工作介質(zhì)，不可避免的泄露； （ 2）油液受溫度影響且 易污染會(huì)影響工作可靠性，發(fā)生故障不易檢查和排除； （ 3）油液中有空氣會(huì)引起工作機(jī)構(gòu)的不均勻跳動(dòng)。 2.1.3 氣動(dòng)系統(tǒng)的特性分析 一個(gè)典型的氣動(dòng)系統(tǒng)是由方向控制閥、氣動(dòng)執(zhí)行元件、各種氣動(dòng)輔助元件及氣源凈化元件所組成，其結(jié)構(gòu)及信號(hào)流圖如圖 2-2。 圖 2-2 氣動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其信號(hào)流圖 （ 1）氣動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用 氣動(dòng)執(zhí)行元件主要用于作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在工程實(shí)際中，這種運(yùn)動(dòng)形式較多，如許多機(jī)器或設(shè)備上的傳送裝置、產(chǎn)品加工時(shí)工件的進(jìn)給、工件定位和夾緊、工件裝配以及材料成型加工等都是直線運(yùn)動(dòng)形式。從技術(shù)和成 本角度看，氣缸作為執(zhí)行元件是完成直線運(yùn)動(dòng)的最佳形式。 （ 2）氣缸的使用技術(shù)條件 一般情況下，氣缸的工作壓力在 0.15-1MPa 之間，其環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度為 5-70。氣缸易受到輻射熱影響，且缸內(nèi)密封材料在高溫下會(huì)軟化，低溫下會(huì)硬化脆裂。 （ 3）氣缸對(duì)使用環(huán)境的要求 氣缸在使用時(shí)主要有以下四個(gè)方面的注意事項(xiàng)及要求： 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 9 - 1)不要用于有腐蝕性氣體、化學(xué)藥品（如有機(jī)溶劑）、海水、水、及水蒸氣的環(huán)境中或附著上述物質(zhì)的場(chǎng)所； 2)不要用于有爆炸性氣體的場(chǎng)所； 3)不要用于有振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)所，不要用于周圍有熱源的場(chǎng)所； 4)在濕度大、粉塵多的場(chǎng)所使用，要采取必要的措施。 氣動(dòng)系統(tǒng)（氣缸）的優(yōu)缺點(diǎn)分別如下： 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）減少了物料的運(yùn)送步驟，縮短了加工時(shí)間，操作簡(jiǎn)單； （ 2）工作壓力較底，對(duì)氣動(dòng)元件材質(zhì)請(qǐng)求不高，系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，不易梗塞，也不存在介質(zhì)的蛻變、補(bǔ)充和改換，能夠在惡劣環(huán)境中工作。 缺點(diǎn)：（ 1）對(duì)物料放置有很高的精度要求，造價(jià)高昂，一般的小型企業(yè)不采用； （ 2）工作效率和工作壓力低，總推力不大，空氣可緊縮性較大，運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定性較差。 2.1.4 機(jī)械系統(tǒng)的特性分析 能在豎直方向?qū)崿F(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)方案有很多， 在本課題中我們只研究曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪傳動(dòng)兩種，其中齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)是通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)來完成。 （ 1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的定義 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式，由若干剛性構(gòu)件用低副（回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副）連接而成的一種機(jī)構(gòu)，是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊通過移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。 （ 2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特性及應(yīng)用 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，或者將滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它具有運(yùn)動(dòng)副為低副，各元件間面接觸，構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單， 加工方便，易于得到較高的的制造精度等優(yōu)點(diǎn)，因而在包括煤礦機(jī)械在內(nèi)的各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖床、內(nèi)燃機(jī)空氣壓縮機(jī)等。 （ 3）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可分為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 和偏心輪機(jī)構(gòu) 三種。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 10 - 圖 2-3 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖 2-4 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 11 - 圖 2-5 偏心輪機(jī)構(gòu) （ 4）齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的 機(jī)械傳動(dòng) 。按齒輪軸線的相對(duì)位置分平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)、相交軸圓錐齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸 螺旋齒輪傳動(dòng) 。具有傳動(dòng)平穩(wěn)， 傳動(dòng)比 精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大等特點(diǎn)。 （ 5） 齒輪傳動(dòng)類型 齒輪傳動(dòng)的類型主要有：圓柱齒 輪傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)、雙曲面齒輪傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、圓弧齒輪傳動(dòng)、擺線齒輪傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)等。 （ 6）齒輪的工作條件 齒輪的工作條件可分為以下幾種： 1）開式齒輪傳動(dòng)式齒輪傳動(dòng)，齒輪暴露在外，不能保證良好的潤(rùn)滑； 2）半開式齒輪傳動(dòng)，齒輪浸入油池，有護(hù)罩，但不封閉； 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 12 - 3）閉式齒輪傳動(dòng)，齒輪、軸和 軸承 等都裝在封閉箱體內(nèi)，潤(rùn)滑條件良好，灰沙不易進(jìn)入，安裝精確，是應(yīng)用最廣泛的齒輪傳動(dòng)。 2.2 物料 傳送部分的方案選擇 2.2.1 確定往復(fù)傳動(dòng)方案 企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是生存和發(fā)展的關(guān)鍵，保證設(shè)備的可靠性和安全性是至關(guān)重要的。 液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)雖然都可以很好的實(shí)現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也有很多各自的優(yōu)點(diǎn)。但是，金屬焙燒爐的工作溫度高達(dá) 500，在送料過程中亦可能產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)介質(zhì)液壓油受溫度的影響很大，在工作過程中也容易發(fā)生漏油現(xiàn)象，檢查起來極其不方便；而且，氣動(dòng)缸在一般情況下的工作壓力為 0.15-1MPa 之間，其環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度為 5-70，易受到輻射熱影響，且缸內(nèi)密封材料在高溫下會(huì)軟化。 所以，液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)均不適合用于金屬焙燒爐往復(fù)送料機(jī)構(gòu)的傳送部分。 再者，對(duì)心曲柄滑塊、偏置曲柄滑塊和偏心輪機(jī)構(gòu)雖然都不受以上因素的影響，并且結(jié)構(gòu)緊湊，回轉(zhuǎn)特性和動(dòng)力平衡性好，但是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)不能保持勻速運(yùn)動(dòng)，平穩(wěn)性較差，不滿足本課題設(shè)計(jì)的要求。 相反，齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)， 傳動(dòng)比 精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大等優(yōu)點(diǎn)，很適合用作往復(fù)送料機(jī)構(gòu)傳送部分的設(shè)計(jì) 。本課題將選用圓柱直齒輪與齒條嚙合傳動(dòng)，以電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此即為豎直往復(fù)送料機(jī)構(gòu)傳送部分的設(shè)計(jì)方案。 2.2.2 往復(fù)送料機(jī)構(gòu)傳送部分設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖 根據(jù)企業(yè)的工作條件及其要求，以及前面章節(jié)對(duì)物料傳送部分幾種可行方案分析的優(yōu)化選擇，可確定往復(fù)送料機(jī)構(gòu)傳送部分設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖如圖 2-7。 圖 2-6 齒輪齒條嚙合圖 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 13 - 圖 2-7 傳送部分設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖 說明： 圖 2-6中為齒輪與齒條嚙合方式在水平面的示意簡(jiǎn)圖， 圖 2-7中 減速器的輸出軸 III 軸 與圓柱直齒輪處于垂直平面。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 14 - 第 3 章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇 3.1 工作條件要求 本課題要求所設(shè)計(jì)的往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐除了能按照需求完成物料的傳送和焙燒工作，還有以下一些設(shè)計(jì)要求： （ 1）傳動(dòng)要平穩(wěn) 在齒輪傳動(dòng)過程中，應(yīng)保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定不變，以保持傳動(dòng)的平穩(wěn)性，避免或減少傳動(dòng)中的沖擊、振動(dòng)和噪聲，并且物料托盤在上升過程中，以約 0.1m/s 的速度勻速進(jìn)入爐體中。 （ 2）承載能力要大 要求齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸小、體積小、質(zhì)量輕，而承受載荷的能力強(qiáng)，即強(qiáng)度高，耐磨性好，壽命長(zhǎng)。 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)考慮的問題 在選 擇電動(dòng)機(jī)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面的問題： （ 1）根據(jù)機(jī)械負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型； （ 2）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍的啟動(dòng)頻繁程度等要求?？紤]電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率； （ 3）根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式； （ 4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型； （ 5）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能要求， 以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 15 - 3.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)功率要求和經(jīng)濟(jì)要求，本傳動(dòng)系統(tǒng)選擇 Y 系列（ IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)摘自（ ZBK22007-88）如表 3-1 所示： 表 3-1 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 :Y801-4； 極數(shù) :4 極； 額定功率 :0.55KW； 額定電壓 :380（ V），額定轉(zhuǎn)速 :1390r/min。 3.3 減速器的選擇 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 16 - 3.3.1 減速器概述 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，它是一種相對(duì)精密的機(jī)械，用來降低轉(zhuǎn)速和增大 轉(zhuǎn)矩 ，以滿足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來增速，稱為增速器。 選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動(dòng)力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸，傳動(dòng) 效率 ，承載能力，質(zhì)量，價(jià)格等，選擇最適合的減速器。 3.3.2 減速器的分類 按傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可將減速器分為齒輪減速器（主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐 -圓柱齒輪減速器）、蝸桿減速器（主要有圓柱蝸桿減速器、環(huán)面蝸桿減速器和錐蝸桿減速器）、蝸桿齒輪減速器及齒輪 -蝸桿減速器、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器和諧波齒輪減速器六類。 3.3.3 減速器的選擇與電動(dòng)機(jī)的關(guān)系 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)確定減速器有以下兩個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)要求： （ 1）以電動(dòng)機(jī)的功率為標(biāo)準(zhǔn)，所選擇的減速器的輸入功率必需大于電動(dòng)機(jī)的額定動(dòng)率； （ 2）以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為標(biāo)準(zhǔn)，所選擇的減速器允許輸入的轉(zhuǎn)矩必須大于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 3.3.4 減速器的選擇 參照表 3-2 的技術(shù)要求，本傳動(dòng)系統(tǒng)選用 LC 型立式兩級(jí)硬齒面圓柱齒輪減速器（如圖 3-1），根據(jù)功率要求確定型號(hào)為 LC75，其安裝尺寸如表 3-3。該系列減速器是等效采用 HG5-746-78 標(biāo)準(zhǔn)的兩級(jí)同軸式硬齒面圓柱齒輪立式減速器，允許正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)，適用于各行業(yè)設(shè)備的減速裝置，特別是攪拌減速裝置，具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、效率高、承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕等特點(diǎn)。組合配套范圍廣，可配多種系列的電動(dòng)機(jī)、無級(jí)變速器、機(jī)架、聯(lián)軸器及軸封，以適應(yīng)有防爆要求的場(chǎng)所及工藝參數(shù)多變的工藝要求。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 17 - 圖 3-1 LC 立式減速器安裝簡(jiǎn)圖 表 3-2 減速器技術(shù)要求 減 速比 i 12 12 10 12 10 7.5 6 4.5 4 減速機(jī)型 號(hào) 輸出軸許用 轉(zhuǎn)矩/N m 輸出轉(zhuǎn)速n/r min-1 65 85 100 125 150 200 250 320 370 電機(jī)功率P/kW 8 極 6 極 4 極電機(jī) 750 r / min 1000 r / min 1500r / min P/n 代號(hào) 0.55 1 3 7 11 15 19 LC75 89.5 0.75 1/6 2/6 2 4 8 12 16 20 1.1 1/6 3/6 1 5 9 13 17 21 1.5 2/6 4/6 2 6 10 14 18 22 2.2 1/8 1/6 5/6 3 5 9 13 17 21 LC100 LC100A 328 3.0 2/8 2/6 5/6 4 6 10 14 18 22 4.0 3/8 3/6 6/6 1 7 11 15 19 23 5.5 4/8 4/6 7/6 2 8 12 16 20 24 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 18 - 7.5 1/8 1/6 8/6 3 5 8 12 16 20 LC125 LC125A 810 11.0 2/8 2/6 5/6 4 6 9 13 17 21 15.0 3/8 3/6 6/6 1 7 10 14 18 22 18.5 1/8 4/6 7/6 2 5 11 15 19 23 22.0 2/8 1/6 3/6 3 6 8 10 13 16 LC150 LC150A 2289 30.0 1/8 2/6 4/6 4 7 9 11 14 17 37.0 2/8 1/6 5/6 1 3 6 12 15 18 45.0 3/8 2/6 4/6 2 4 7 10 LC200A 3283 55.0 1/8 3/6 5/6 1 5 8 11 75.0 2/8 1/6 6/6 2 4 9 12 90.0 3/8 2/6 4/6 3 5 7 13 注： 1、表中 指 宜選用非直聯(lián)式，尤其 LC200A、 LC250A、 LC325A 必須選用非直聯(lián)型。 2、表中“”表 示非選擇區(qū)，減速器允許正、反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。 3、 A 型為改進(jìn)型，配有潤(rùn)滑油泵，采用噴油潤(rùn)滑以提高齒輪工作壽命。 LC150A、 LC200A、LC250A、 LC325A 型配有單獨(dú)電動(dòng)油泵，功率為 120W 三相電源，使用時(shí)需與電源連接。LC100A、 LC125A 型當(dāng)轉(zhuǎn)速 125r/min 時(shí)，配有單獨(dú)電動(dòng)油泵，功率為 90W，而轉(zhuǎn)速 125r/min 時(shí)，為內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，不另配電動(dòng)油泵。 表 3-3 LC 立式減速器型號(hào)及安裝尺寸 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 19 - 3.4 齒輪齒條的設(shè)計(jì) 3.4.1 齒輪分度圓直徑的計(jì)算 已知圓柱直齒輪 的線速度 V=0.1m/s，參照?qǐng)D（ 10）選擇電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 N1=150n/min，減速器減速比 i=10，由 i=N1/N2 得： 減速器的輸出軸 III 的轉(zhuǎn)速 N2=N1/i=（ 150n/min） /10=15n/min=0.25n/s ； 由 V=R W ， W=2 N2知， V=2 N2 R，即 圓柱直齒輪的分度圓半徑 R =V/（ 2 N2） =（ 0.1m/s） /（ 2 0.25m/s） =0.0637m=63.7mm； 所以，與齒條嚙合的圓柱齒輪的設(shè)計(jì)分度圓直徑為 d=127.4mm。 3.4.2 齒輪其它參數(shù)的計(jì)算 （ 1） 圓柱齒輪吃寬系數(shù) d 如下圖表 3-4 所示： 表 3-4 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 20 - 注： 1）大、小齒輪皆為硬齒面時(shí)， d 應(yīng)取表中偏下限值；若皆為軟齒面或僅大齒輪為軟齒面時(shí)， d 可取表中偏上限的數(shù)值； 2）括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人字齒輪，此時(shí) b 為人字齒輪的總寬度； 3）金屬切削機(jī)床的齒輪傳動(dòng)，若傳遞的功率不大時(shí)， d 可小到 0.2； 4）非金屬齒輪可取 d=0.5 1.2。 （ 2）齒寬和模數(shù)的計(jì)算 由圓柱齒輪的齒寬 B=d d，取 d=1 得， 圓柱齒輪的齒寬 B=127.4 1=127.4mm， 按表 7-11（ 劉朝儒，吳志軍，高政一，許紀(jì)旻 . 機(jī)械制圖 . 北京：高等教育出版社，2006.）標(biāo)準(zhǔn)分化取 B=140mm。 齒輪的模數(shù) m=d/z，取 z=20 得， 齒輪的模數(shù) m=127.4/20=6.37， 按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（ GB/T 1357-1987）圓整取 m=8， d=160mm。 （ 1）其他參數(shù)計(jì)算 齒頂高 ha=m=8mm 齒根高 hf=1.25m=1.25 8=10mm 齒頂圓直徑 da=m(z+2)=8 (20+2)=176mm 齒根圓直徑 df=m(z-2.5)=8 (20-2.5)=140mm 齒距 p=m =8 3.14=25.12mm 齒厚 s=m /2=（ 8 3.14） /2=12.56mm 下表 3-5 即為所設(shè)計(jì)計(jì)算的圓柱直齒輪幾何參數(shù)。 表 3-5 齒輪幾何參數(shù) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 21 - 送料機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用 7 級(jí)精度（ GB 10095-88）。在選材上，由表 10-1（ 1 濮良貴，紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì) . 8 版 . 北京：高等教育出版社， 2006.）選擇齒輪材料為 40Gr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 280 HBS。其零件圖紙（部分參數(shù)）如圖 3-2 所示。 圖 3-2 齒輪零件圖 說明： 齒輪相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)在 上表中列出，具體設(shè)計(jì)要求見附加圓柱直齒輪加工圖紙。內(nèi)孔加工直徑為 30mm，剛好與 LC75 立式減速器輸出軸 III 軸配合，其他部分根據(jù)表中尺寸按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)齒輪生產(chǎn)制造。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 22 - 3.4.3 齒條的設(shè)計(jì) 齒條是一種用于平行軸傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)。它是通過與齒輪相嚙合，齒輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而齒條作直線移動(dòng)。齒條與齒輪相比有以下三個(gè)主要特點(diǎn)： （ 1)齒條相當(dāng)于齒數(shù)無窮多的齒輪，故齒輪中的圓在齒條中都變成了直線，即齒頂線、分度線、齒根線等。 （ 2）齒條的齒廓是直線，所以齒廓上各點(diǎn)的法線是平行的，又由于齒條作直線移動(dòng)，故其齒廓上各點(diǎn)的壓力角相同 ，并等于齒廓直線的齒形角 。 （ 3）齒條上各同側(cè)齒廓是平行的，所以在與分度線平行的各直線上其齒距相等。 根據(jù)齒輪齒條的嚙合特點(diǎn) : (1) 齒輪的分度圓永遠(yuǎn)與其節(jié)圓相重合 ,而齒條的中線只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝時(shí)才與其節(jié)圓相重合。 (2) 齒輪與齒條的嚙合角永遠(yuǎn)等于壓力角。 因此，取齒條的齒數(shù) z= 200 ，壓力角 = 200 齒條的模數(shù) m=8 端面模數(shù) mt = m = 8 端面壓力角 t = tan =tan200 =0.364 齒距 Pn = m = 3.148 mm = 25.12 mm 法 向齒距 pb = pcos = 25.12cos200 =10.25mm 齒頂高系數(shù) ha* = 1 頂隙系數(shù) c* = 0.25 齒頂高 ha = ha* m = 1*8 mm = 8 mm 齒根高 hf=( ha* + c*) m = (1+0.25) 8 mm = 10 mm 齒全高 h =(2ha* + c*) m = （ 2+0.25） 8 mm = 18 mm 齒厚 s = m/2 = 25.12/2 mm = 12.56 mm 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 23 - 齒槽寬 e = s = 12.56 mm 由表 10-1（ 1 濮良貴，紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì) . 8 版 . 北京：高等教育出版社， 2006.）查得，齒條選用 7 級(jí)精度（ GB 10095-88），材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 240 HBS。 3.5鍵聯(lián)接的選擇 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。 本課題中的減速器輸出軸 III 軸與圓柱直齒輪相連的鍵連接選用普通平鍵連接，其主要尺寸如 表 3-6。普通平鍵的頭型有圓頭（ A 型）、平頭（ B 型）及單圓頭（ C 型）三種。平鍵的兩側(cè)面是工作面 ，靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵的上表面和輪轂的鍵槽底面間則留有間隙，此處選用鍵的頭型為圓頭，材料為 45 鋼。 表 3-6 普通平鍵的主要尺寸 軸 鍵 鍵 槽 公稱直徑 d 公稱尺寸 b h 寬度 b 深度 半 徑 r 公稱尺寸 b 極限偏差 軸 t 轂 t1 較松鍵聯(lián)接 一般鍵聯(lián)接 較緊鍵聯(lián)接 軸 H9 轂 D10 軸 N9 轂 Js9 軸和轂 P9 公稱尺寸 極限偏差 公稱尺寸 極限偏差 min max 22 30 8 7 8 +0.036 0 +0.098 +0.040 0 -0.036 +0.018 -0.018 -0.015 -0.051 4.0 +0.2 0 3.3 +0.2 0 0.16 0.25 鍵的長(zhǎng)度 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45,50, 56, 系列 L 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 180 鍵的 選擇包括類型的選擇和尺寸的選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵的連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬 b鍵高 h 表示）與長(zhǎng)度 L。鍵的截面尺寸 b h 按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度 L 一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定，即鍵長(zhǎng)等于或略短武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 24 - 于輪轂的長(zhǎng)度；而導(dǎo)向平鍵則按輪轂的長(zhǎng)度及其滑動(dòng)距離而定。一般輪轂長(zhǎng)度可以取為L(zhǎng)（ 1.5 2） d ，這里的 d 為軸的直徑。所選定的鍵長(zhǎng)亦要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。 由于減速器輸出軸軸徑為 30mm，故 所選的普通平鍵的長(zhǎng)度系列所應(yīng)選的尺寸為L(zhǎng)=56 mm 。 3.6 聯(lián)軸器的選擇 3.6.1 聯(lián)軸器的種類 聯(lián)軸器分為兩類，一類是剛性聯(lián)軸器，用于兩軸對(duì)中嚴(yán)格，且在工作時(shí)不發(fā)生軸線偏移的場(chǎng)合。另一類是撓性聯(lián)軸器，用于兩軸有一定的限度的軸線偏移場(chǎng)合。撓性聯(lián)軸器又可分為無彈性元件聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器，兩者既相似又有區(qū)別。 彈性聯(lián)軸器：有彈性元件，能緩沖吸振，能補(bǔ)償軸線偏移。 剛性聯(lián)軸器：無彈性元件，不能緩沖吸振。根據(jù)能否補(bǔ)償軸線偏移又可分為固定式剛性聯(lián)軸器和可移式剛性聯(lián)軸器。 3.6.2 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)工作條 件，本課題選擇剛性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器有套筒聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器兩種。 （ 1）套筒聯(lián)軸器 該聯(lián)軸器是最簡(jiǎn)單的聯(lián)軸器，由連接兩軸軸端的套筒和聯(lián)結(jié)零件構(gòu)成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，但對(duì)安裝條件要求高，無緩沖吸振功能。 如圖 3-3 所示，套筒聯(lián)軸器由套筒和鏈接零件（銷釘或鍵）組成。這種聯(lián)軸器構(gòu)造簡(jiǎn)單，徑向尺寸??；但對(duì)兩軸的軸線偏移無補(bǔ)償作用，多用于兩軸對(duì)中嚴(yán)格、低速輕載的場(chǎng)合。當(dāng)用圓錐銷作聯(lián)接時(shí)，若按過載時(shí)圓錐銷剪斷進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可用作為安全聯(lián)軸器。 圖 3-4 套筒聯(lián)軸器 （ 2）凸緣聯(lián)軸器 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 25 - 凸緣聯(lián)軸器是固定式聯(lián)軸 器中應(yīng)用最廣的一種。兩聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián)，再用螺栓將兩半聯(lián)軸器聯(lián)成一體。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能傳遞較大轉(zhuǎn)矩，但無彈性，不能吸收吸振，安裝時(shí)必須嚴(yán)格對(duì)中。適合載荷平穩(wěn)場(chǎng)合。 如圖 3-3所示，凸緣聯(lián)軸器由兩個(gè)帶凸緣的半聯(lián)軸器和一組螺栓組成。這種聯(lián)軸器有兩種對(duì)中方式：一種是通過分別具有凸槽和凹槽的兩個(gè)半聯(lián)軸器的相互嵌合來對(duì)中，半聯(lián)軸器采用普通螺栓聯(lián)接；另一種是通過鉸制孔用螺栓與孔的緊配合對(duì)中，當(dāng)尺寸相同時(shí)后者傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，且裝拆時(shí)軸不必作軸向移動(dòng)。 圖 3-5 凸緣聯(lián)軸器 第 4 章 物 料托盤和爐體的設(shè)計(jì) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 26 - 4.1 物料托盤的現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)原則 4.1.1 物料托盤的現(xiàn)狀 物料托盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到物料的燃燒程度，目前，該企業(yè)以及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上銷售的焙燒爐設(shè)備中的物料托盤存在很多弊端。綜合起來，有以下幾個(gè)方面： 第一，物料燃燒不充分，損失嚴(yán)重，燃燒過程不平穩(wěn)，爆燃飛濺現(xiàn)象嚴(yán)重； 第二，物料燃燒表面積不大，造成堆積現(xiàn)象； 第三，燃燒的熱空氣容易滯留室內(nèi)，影響工作環(huán)境。 以上諸多不良因素均對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)帶來一定程度的影響，嚴(yán)重制約著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 4.1.2 物料托盤的設(shè)計(jì)原則 新設(shè)計(jì)的物料托盤 ，應(yīng)該解決企業(yè)原有焙燒設(shè)備存在的問題，并且最大程度提高生產(chǎn)效益，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大致有如下原則： （ 1）不僅要求物料能在焙燒爐中完成焙燒工作，得到能滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的塊狀金屬，而且要求與焙燒爐配合時(shí)氣流布置是順著燃燒火焰以及熱空氣運(yùn)動(dòng)的豎直方向； （ 2）金屬顆粒在爐體中焙燒時(shí)四周相對(duì)封閉，空氣進(jìn)風(fēng)孔設(shè)計(jì)在爐體下部； （ 3）金屬顆粒裝入物料托盤中能增大其燃燒表面積，減少厚度堆積，減少物料燃爆飛濺； （ 4）易于觀察金屬的焙燒情況； （ 5）安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好。 4.2 物料托盤的布局設(shè)計(jì) 4.2.1 物料托盤設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 綜 合考慮物料托盤的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及要求，其大致三視圖可設(shè)計(jì)如圖（ 2）所示。將物料托盤設(shè)計(jì)成抽屜樣式，屜內(nèi)用網(wǎng)狀隔板分隔成相同的區(qū)域，抽屜底板四個(gè)方向分別各設(shè)有一個(gè)直徑相同的通風(fēng)孔。 4.2.2 可靠性分析 圖 4-1 中的設(shè)計(jì)方案，既可以增大物料的燃燒面積，減少物料燃燒時(shí)堆積的現(xiàn)象，又可以滿足當(dāng)物料抽屜進(jìn)入焙燒爐時(shí)四周相對(duì)封閉的要求，進(jìn)而減少物料爆燃飛濺，使燃燒過程更平穩(wěn)。再者，物料托盤底座設(shè)計(jì)四個(gè)通風(fēng)孔，可以滿足焙燒爐氣流順著燃燒火焰以及熱空氣運(yùn)動(dòng)的豎直方向流動(dòng)。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 27 - 圖 4-1 物料托盤結(jié)構(gòu)三視圖 4.3 爐 體設(shè)計(jì)分析 4.3.1 爐體設(shè)計(jì)要求 焙燒爐爐體主要包括爐壁、爐頂、爐底、爐門、附屬設(shè)備及爐架等，對(duì)它的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，主要有以下幾方面的設(shè)計(jì)要求： （ 1）工作可靠，能滿足生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)要求； （ 2）具備較高的熱效率和良好的可調(diào)節(jié)性； （ 3）操作安全，便于運(yùn)輸和維修。觀察孔、防爆裝置設(shè)計(jì)合理，安裝位置恰當(dāng)，且易損件便于維修更換； （ 4）爐體要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，建設(shè)資金小，建設(shè)周期短。 4.3.2 焙燒爐爐體原結(jié)構(gòu)存在的問題 從焙燒爐對(duì)金屬焙燒工作的情況來看，主要存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、生產(chǎn)條件簡(jiǎn)陋、物 料損失嚴(yán)重、污染工作環(huán)境等諸多問題。其主要原因是爐體內(nèi)氣流布置不合理，爐體燃燒環(huán)境不封閉，爐體焙燒空間過小等。 4.4 新型焙燒爐的設(shè)計(jì)分析 4.4.1 爐體的設(shè)計(jì) 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 28 - 為了消除焙燒爐爐體原結(jié)構(gòu)存在的問題，本課題將爐體的外觀設(shè)計(jì)為矩形，加寬爐體的焙燒空間，爐體上方設(shè)置一防爆孔，其中一壁設(shè)計(jì)一觀察孔，爐體下方物料箱體進(jìn)口處的四個(gè)方向分別設(shè)計(jì)有一個(gè)通風(fēng)孔，煙道末端連接一旋風(fēng)分離器，其結(jié)構(gòu)剖面簡(jiǎn)圖如圖 4-2 所示。 4.4.2 新型爐體的分析 （ 1） 防爆孔 爐體上方設(shè)計(jì)有防爆孔，可以平衡焙燒金屬時(shí)爐體內(nèi)外氣壓，防止爆炸隱患 ，保證了焙燒工作的安全性。 圖 4-2 爐體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 29 - 圖 4-3 標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器簡(jiǎn)圖 （ 2）旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器設(shè)備（其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 4-3 所示）的主要功能是盡可能除去輸送介質(zhì)氣體中攜帶的固體顆粒雜質(zhì)和液滴，達(dá)到氣固液分離，以保證管道及設(shè)備的正常運(yùn)行。焙燒爐爐體連接煙道，將燃燒的熱空氣直接排出室外，改善了室內(nèi)操作環(huán)境條件，同時(shí)旋風(fēng)分離器也可以回收火焰中的大部分微小銀屑，減少對(duì)外部環(huán)境的污染。 （ 3） 觀察孔 設(shè)計(jì)觀察孔可以讓操作者隨時(shí)觀察爐體內(nèi)金屬的焙燒情況，使焙燒工作更加容易掌控。 4.3 物料托盤及爐體的選材 （ 1）物料托盤體和爐體的選材 由于焙燒爐的工作溫度為 500，考慮到經(jīng)濟(jì)、可靠等因素，在這里選用 304 不銹鋼作為抽屜式物料托盤以及焙燒爐爐體的制造材料，其在力學(xué)性能等方面都能滿足設(shè)計(jì)的要求。 （ 2） 304 不銹鋼概述 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 30 - 304 不銹鋼是一種通用性的不銹鋼材料，防銹性能比 200 系列的不銹鋼材料要強(qiáng)。耐高溫方面也比較好，一般使用溫度極限小于 650。 304 不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能，是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼、耐熱鋼，常用于食品生產(chǎn)設(shè)備、普通化工設(shè)備、核能等。 對(duì)氧 化性酸，在實(shí)驗(yàn)中得出：濃度 65%的沸騰溫度以下的硝酸中， 304 不銹鋼具有很強(qiáng)的抗腐蝕性；對(duì)堿溶液及大部分有機(jī)酸和無機(jī)酸亦具有良好的耐腐蝕能力。 （ 3） 304 不銹鋼的性能 304 不銹鋼是應(yīng)用最為廣泛的一種鉻 -鎳不銹鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度、加工性能、可焊性和機(jī)械特性。抗拉強(qiáng)度 b (MPa) 520，條件屈服強(qiáng)度 0.2 (MPa) 205，伸長(zhǎng)率 5 (%) 40 ，斷面收縮率 (%) 50 ，硬度 187HB； 90HRB； 200HV。 （ 4）網(wǎng)狀隔板的選材 網(wǎng)狀隔板用耐高溫材料鎳 鉻合金絲編織而成。鎳鉻合金絲是由鎳鉻與鐵、鋁、硅、碳、硫等元素制作而成，具有較高的電阻率和耐熱性，因其高溫強(qiáng)度高、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)電爐、家用電器、遠(yuǎn)紅外裝置，是電爐、電烙鐵、電熨斗等的電熱元件。 （ 5）觀察孔的選材 觀察孔處用石英玻璃鑲嵌。石英玻璃具有極低的 熱膨脹系數(shù) ，高的耐溫性，極好的化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)良的電絕緣性，低而穩(wěn)定的超聲延遲性能，最佳的透 紫外光譜 性能以及透 可見光 及 近紅外光譜 性能，并有著高于普通玻璃的 機(jī)械性能 。 一方面，石英玻璃可以承受 500以上的高溫，不會(huì)因?yàn)闇?度過高導(dǎo)致觀察孔損壞或失效。另一方面，石英玻璃是透明的，很容易的觀察到焙燒爐內(nèi)金屬燃燒情況，從而可以更好的對(duì)焙燒工作加以操作。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) - 31 - 第 5 章 其它技術(shù)要求 除了設(shè)計(jì)往復(fù)送料機(jī)構(gòu)焙燒爐的總體結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及優(yōu)化選擇傳送方案外，對(duì)各部件在安裝、連接和防護(hù)等其他方面也有一些技術(shù)要求。 （ 1）齒輪潤(rùn)滑與防護(hù) 齒輪長(zhǎng)時(shí)間處于露天環(huán)境下，當(dāng)嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)（如沙粒、鐵屑等）時(shí)，齒面即被逐漸磨損而致報(bào)廢，因此對(duì)齒輪采取有效地防護(hù)措施非常重要，本設(shè)計(jì)將在齒輪上半面安裝防護(hù)罩。同時(shí)，為了防止齒輪發(fā)生齒面膠合失 效，應(yīng)該采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油（如硫化油），或在潤(rùn)滑油中加入極壓添加劑等以減輕齒面的膠合。 （ 2） 隔熱 由于焙燒爐爐體的溫度高約 500，所以為保證爐體的溫度盡可能低的傳遞到齒輪等部件處，除爐體內(nèi)鑲一層隔熱膜外，齒條上端與物料托盤連接部分的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮散熱問題。翅片式散熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中使用較為廣泛的一種換熱設(shè)備，它通過在普通的基管上加裝翅片來達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。如果將齒條鋸齒末端與物料托盤連接部分設(shè)計(jì)成翅片式散熱器裝置，就可以很好的解決爐體隔熱問題，因此，本課題采用翅片式散熱器原理進(jìn)行散熱。 （ 3） 零部件連接 金 屬結(jié)構(gòu)的連接主要有鉚接、焊接、鉚焊混合聯(lián)接、螺栓聯(lián)接等四種方法，由于齒條與物料托盤的體積相差太大，采用鉚接和螺栓聯(lián)接都不方便，可靠性差，所以本設(shè)計(jì)采用焊接技術(shù)將齒條的頂端與物料托盤、支架與爐體固定連接。支架和支架與地面均采用螺