南通职业大学 08 届毕业设计（论文）任务书学生姓名 李玉强 所学专业 机电国贸 班 级 机外 041课题名称 单筒冷却机传动装置设计工作内容（应完成的设计内容、论文内容）1、传动装置设计总图-1 张2、传动装置零件图-若干张3、设计说明书- 1 份4、翻译一份本专业的外文资料；5、尽量用 AutoCAD 等计算机绘图软件出图。工作要求（设计应达到的性能、指标，论文质量发展要求）1、查阅、了解市场上单筒冷却机的使用情况和工作原理。2、设计的传动装置应满足冷却机的工作要求，结构符合常理，性能可靠。3、设计说明书内容完整、正确。4、英文资料翻译语句通顺、用词恰当。5、所有设计文件用电脑打印。主要参考资料1、冷却机有关的资料2、机械设计教材 3、机械设计手册4、机械工程及自动化简明设计手册 5、机械制图教材工作进度要求12.1112.15 了解、熟悉设计的基本要求，查阅、调研设计有关的资料；12.161.13 选择并确定设计的具体方案，计算、设计、绘制底稿图；1.141.19 完成底稿图、整理说明书等；1.201. 21 初步审稿；2.254.30 完善和顶岗实习；5.1-5.15 审稿，指导答辩。课题组其他成员指导教师（签名） 邹建荣教研室主任（签名）部门批准（盖章） 签发日期注：本任务书一式三份，由指导教师填写，教研室主任审核，系部批准后下发；学生、指导教师、系部各一份。南通职业大学毕业设计（论文）课题： 单筒冷却机传动装置设计系 科： 机械工程系 专 业： 机电一体化/工业外贸班 级： 机 外 041 姓 名： 李 玉 强 指导教师： 邹 建 荣 完成日期： 2008.5.9 毕业设计说明书 单筒冷却机传动装置设计摘 要：冷却机用于冷却烧出的高温熟料。通过将物料在筒体中回转前进与对流冷风产生热交换，达到冷却的目的。本课题研究的主要内容有主传动和辅助传动功率的设计计算；大齿圈和小齿轮副设计；减速装置的选择设计；齿轮轴设计；齿轮与轴的强度校核；相关传动装置的结构设计。在本课题中交流电动机改为直流调速电动机，看火工能够准确的通过窑况、料层的厚薄以及二次风的温度进行手动调节单筒冷却机的转速以求获得合理的工况, 为看火操作创造了有利条件。加强大小齿轮罩壳的密封，保持润滑油的清洁。在运行到 800r/min 以上还没有引发共振时快速提速到 900r/min；检查调整好小齿轮和齿圈的间隙,平时加强系统维护,尽可能减少啮合冲击力,检查齿轮面并清洗换面。冷却机中部直径大,可大幅度提升冷却容积;加以适当的主电机使冷却机体转动加快,使熟料与空气得以充分热传递。这个课题充分考察了 4000t/d 冷却机传动装置设计的可行性，是对大产量冷却机传动的可靠性的设计。关键词：冷却机；传动；齿轮组；齿轮罩毕业设计说明书1Design of the Gearing of the Cooling MachineAbstract: Cooling machine is used for cooling the high temperature chamotte. Material in the cooling m阿the topic,alternating current motor is instead of direct current speed regulating motor. Workers can adjust single-speed of cooling machine to a reasonable working under the conditions of the fire kiln, the thick layers and the secondary air temperature .It creates a favorable operating condition .To strengthen the size of the sealed gear and maintain the cleanliness of lubricants , is necessary. In operation to 800 r/min ,more resonance had not been triggered when accelerating to 900 r/min rapidly. Examining and adjusting small gear and big gear is in an effort to strengthen the system in peacetime maintenance .To minimize the impact of meshing and gear check for surface and surface cleaning .The created Cooler Central diameter , can be greatly increased cooling capacity. It will be appropriate to turn the main motor rotation speed up at the cooling body so that clinker and the air is full of heat transfer. This issue fully investigated the feasibility of 4000 t / d cooling Drive, is the design of the large cooling machines transmission reliability .Key word: Cooling machine; Drive; Gear; Gear enclosures.毕业设计说明书 目 录1 前 言 .12 冷却机传动设计 .22.1 单筒冷却机的发展概况及现状 .22.2 传动方案的设计 .22.2.1 传动方式 .22.2.2 传动特点 .33 传动装置总体设计 .33.1 传动功率计算 .43.1.1 主传动电机功率 .43.1.2 辅助传动电机功率 .83.2 大齿圈与小齿轮设计 .93.2.1 速比分配 .93.2.2 齿轮材料 .103.2.3 齿轮结构参数 .103.3 齿轮强度校核 .103.3.1 按齿面接触疲劳强度设计 .103.3.2 校核齿根弯曲疲劳强度 .133.4 减速器的选型 .133.4.1 联轴器的选择 .134 其他零件 的设计 .134.1 齿轮轴的设计 .144.1.1 轴的材料及热处理 .144.1.2 轴尺寸设计 .144.1.3 轴上零件的周向固定 .194.1.4 轴上倒角及圆角 .194.2 小齿轮传动轴承的润滑 .194.2.1 润滑的作用，大致可归纳如下几点： .194.2.2 轴承的润滑方式 .194.2.3 大小齿轮的润滑 .204.2.4 别的方面 .205 结 论 .20参考文献 .21致 谢 .22附 录 .23毕业设计说明书11 前 言本课题是 4000t/d 冷却机的设计，课题来源：江苏鹏飞集团；本课题由 3 人进行，本人负责传动装置的设计。传动装置是冷却机的重要组成部分之一。在传动设计中,必须对防雨,防尘,隔热和散热,以及润滑等方面采取可能完善的措施,为连续安全运转创造有利条件。主电机应配有测速发电机,经常监测和显示窑速,保证精度。冷却机筒体进出口都有高温气体和炽热的物料通过,这决定了只能采用周边传动的方式。传动装置一般安装在接近筒体中部的托轮基础上,以减少末端轮带和托轮中心之间考虑膨胀的偏离量,并减轻筒体所受扭矩,这些设计原则对长冷却机特别的重要。为避开温度高的烧成带,传动装置通常安装在窑尾第一档基础上。为了能够更好的保证冷却机的长期安全运转，除了要求筒体直而圆和支承装置可靠外，传动平稳可靠也很重要。如果传动不稳，使筒体产生振动，易使耐火砖脱落，直接影响筒体的直和圆和支承装置的坚固性。在安装传动装置是要考虑以下几点因素:主减速机与小齿轮的同轴度；大齿圈与小齿轮的齿侧间隙与齿顶间隙；大齿圈与小齿轮的接触点 6。本课题拟解决的问题：原单筒冷却机的传动装置采用交流电动机，转速不可调，始终以全速运转。在产量低时，冷却机内料层薄，不利于二次风温的提取，给窑头操作造成了困难。单筒冷却机工作环境较差，粉尘浓度一般都很高，如果大小齿轮罩壳密封不良，就会渗入大量粉尘，使润滑油不能保持应有的清洁，势必加剧大小齿轮的磨损，使其寿命快速缩短。主电机运转到 800900r/min 之间的某段转速时,冷却机出现强烈振动,但主电机继续提速到 900r/min 以上时,机组又趋于平衡。4000吨熟料冷却需要筒体直径大,筒体长会影响单筒冷却的冷却效率。解决方案及预期效果：将交流电动机改为直流调速电动机，看火工能够准确的通过窑况、料层的厚薄以及二次风的温度进行手动调节单筒冷却机的转速以求获得合理的工况, 为看火操作创造了有利条件。加强大小齿轮罩壳的密封，保持润滑油的清洁。在运行到 800r/min 以上还没有引发共振时快速提速到 900r/min；检查调整好小齿轮和齿圈的间隙,平时加强系统维护,尽可能减少啮合冲击力,检查齿轮面并清洗换面。冷却机中部直径大,可大幅度提升冷却容积;加以适当的主电机使冷却机体转动加快,使熟料与空气得以充分热传递。这样做能大大的提升冷却机效率，并保持冷却机平稳运行。单筒冷却机传动装置设计22 冷却机传动设计2.1.单筒冷却机的发展概况及现状单筒冷却机在水泥工业中应用历史最为悠久。过去都应用在湿法、半干法、干法长窑和中小型预热器窑上。单筒冷却机具有设备简单、运转率高、动力消耗高、适合使用的范围广、工艺布置灵活、操作容易、维护方便、没有废气排放（不需设收尘器） 、投资省的优点。理应得到大力推广使用，尤其是中小型回转窑的新建或改造它应是设备的最佳选择。但是国内老式单筒冷却机存在扬料板寿命短，筒体散热损失大，出料温度高，热效率低等问题。因此，当前新建厂尤其是大中型新型干法厂很少采用。通过一系列分析国外单筒冷却机主要参数和筒内冷却装置后 ，发现国内单筒冷却机存在很多不合理的地方，如筒体长径比偏小、容积负荷偏大、冷却装置结构不合理等。在国内，单筒冷却机较多地用于日产 1000t 以下的水泥熟料生产线，但在设备大型化过程中因受到热交换速率低等问题的制约，如熟料得不到应有的冷却，出机熟料温度高，入窑二次风温度偏低，筒体直径超过窑直径等，未能得到发展，而这样一些问题在设备规格较小时，由于筒体散热较大则可得到某一些程度的缓解。在国外，单筒冷却机虽有用于日产 4000t 水泥熟料大型预分解窑生产线上的，但同样受到以上问题的困扰，所占冷却机市场占有率仅为 5%左右，而且 90 年代以来新型蓖式冷却机几乎完全取代了其它形式的冷却机。随着近年来单筒冷却机内部新型高效扬料装置的开发成功和内部耐火隔热材料的不断改善，单筒冷却机的热交换效率得到很大提高；增强了单筒冷却机对蓖式冷却机的竞争能力。国外已然浮现了与20003700t/d 配套的大型单筒冷却机，甚至会出现了规格为 6.0/6.552m 单筒冷却机，其产量为 4500t/d。本课题研究的主要内容有主传动和辅助传动功率的设计计算；大齿圈和小齿轮副设计；减速装置的选择设计；相关传动装置的结构设计。2.2 传动方案的设计2.2.1 传动方式单筒冷却机传动，大致上可以分为两大类：物理运动和液压传动。物理运动又可分为单传动和双传动。目前绝大多数为物理运动。因为液压传动装置的零部件制造加工复杂，配合精度要求高，使用材料及油液价格较贵，易产生漏油；维修技术水平要求比较高，维修工作量较大；如维修或配件供应不及时，会使工作效率下降，影响筒体转速。本课题用机械传动，如 2-1 图所示，由电机 1 通过减速机 2 带动小齿轮 3 传毕业设计说明书3动。图 2-1 单筒冷却机传动装置2.2.2 传动特点根据筒体运转特点，传动装置的电机应满足下述要求：a.传动比大；b.要求平滑无级调速，且调速范围为 1:31:4；c.起动转矩大；d.设有辅助传动装置。我们采用直流电动机，它的调速范围广，可实现平滑无级调速，起动平稳，起动性能好，有利于实现自动化操作。当采用可控硅整流、直流电机调速系统时，其调速范围可达 1：10 以上，且起动快，维修量小。单筒冷却机传动装置设计43.传动装置总体设计3.1 传动功率计算3.1.1 主传动电机功率正常运作的单筒冷却机，其功率包括提升物料到规定高度的负荷率和克服支承装置、密封装置、传动装置摩擦的功率。筒体运转所必需的功率 9为：N = （3-1）e 21式中：N 负荷功率；1N 克服支承装置等摩擦的功率；2总传动效率，考虑各级传动装置中摩擦所消耗的功率。A.负荷功率 N 计算1当筒体运转时，物料在摩擦力作用下，与筒壁一起慢慢升起。当转到料层表面与水平夹角等于或略大于物料休止角 时，则物料颗粒沿其料层表面滑落下来；又因筒体是倾斜布置的，故物料在筒中，还沿轴向翻滚前进。如图 3-1 所示，物料处于筒体中心垂线的一侧，G 为物料重量，作用在弓形m面积的重心 a 上，因此物料产生与筒体回转方向相反的力矩。要将物料提升到一定高度，达到沿周向翻滚和沿轴向输送物料的目的，就必须克服由物料重量 G 引起m的反转力矩，这就是冷却机消耗的有效功率。提升物料的有效功率为：N = G v (3-2)1m0筒内物料总重量 G 为：G = F L r (3-3)n1ii式中：F 筒体各段物料所占弓形面积，m ；i 2L 筒体各段与 F 相应的有效长度，m；i i物料容量，KN/m 。mr3毕业设计说明书5 图 3-1 有效功率分析物料弓形断面重心 a 点出线速度 v （m/s）的垂直分量为：av = v sin=R sin00= R sin (3-4)3n式中：n筒体转速，r/min；物料休止角，度；R 弓形截面重心到筒体中心的距离，m 。0根据几何知识可知：R = (3-5)032F3sin式中：R筒体净空半径，m。弓形的弦所对应中心角的一半，度；F物料所占的弓形面积，m 。2 角可由下式求出：F= （ -sin2） (3-6)2180 又 F= R (3-7)则 = （ -sin2） (3-8) 1 为了计算方便，可以从文献 7表 3-1 查得 值。 单筒冷却机传动装置设计6表 3-1 斜度、填充率和 角的关系筒体斜度 3.0% 3.5% 4.0% 4.5%填充率 0.12 0.11 0.10 0.09 角 50 48 46 44注： 角为筒内物料弓形端面积所对中心角的一半。得 =46把式（3-3） 、 （3-4） 、 （3-5）代入式（3-2） ，得： N =0.00873n D l sinsin （3-9）1ni13i3当筒体净空直径相同时N =0.00873nD L r sinsin （3-10）13m3式中：L筒体总有效长度，m；r 物料的容重； 对水泥干生料 r =12kN/m ；水泥生料浆 r =16Kn/m ；水泥熟料m3m3r =14.5kN/m ；m3物料的自然休止角；水泥熟料 =35。得： N = 0.00873nD L r sinsin 13m3=0.0087335.6 7014.5sin35sin46=343.95（KW）B.摩擦功率 N 计算2摩擦功率主要消耗在以下三个方面：a.支承装置的摩擦消耗：最重要的包含托轮轴与轴承之间的滑动摩擦及轮带与托带间的滚动摩擦；b.传动装置的摩擦消耗；c.密封装置中密封件之间的摩擦消耗。但其中最主要的是托轮轴与轴承之间的滑动摩擦消耗，而轮带与托轮的摩擦消耗以及密封件之间的摩擦消耗与前者比较是很小的，可忽略不计。传动装置的摩擦消耗可用传动效率来表达。现在只考虑第一项消耗的前提下，来推导摩擦功率消耗的公式。由轮带的摩擦可知，摩擦功率为：N =2 S fv （3-11）2ni1i式中： S 作用在某挡轮上的压力，KN；iv 某挡轮轴颈的轴圆周线速度，m/s；f托轮轴与轴承的摩擦系数；一般取：稀润滑油 f=0.018，干润滑油 f=0.06，滚动轴承 f=0.0050.01。毕业设计说明书7根据式 S= = k 可知：cos2Q3S = = （3-12）i0sIiQ某挡轮轴颈的圆周速度（m/s）为：v = = （n ）i602in eid2 Dtir2eid= （3-13） tier式中：Q 某托轮支点反力和轮带自重，KN；iD 某挡轮带的外直径，m；rD 某挡托轮直径，m；tid 某挡托轮轴颈直径，m。e将式（3-12） 、 （3-13）代人式（3-11） ，得： N =0.0605nf （3-14）2ni1tierDdQ当各档 D /D 相同时，则：ritN =0.0605nfQ d （3-15）2tre式中：Q筒体回转部分总重，kN。将式（3-10） 、 （3-15）代人式（3-11） ，得：N = （3-16）e 1 dD 065.sin0873. etr3fQLrnDm式（3-16）中，由于 、 及 f 所取数值与真实的情况的出入，如物料休止角，在筒中各带中是不同的。在干燥带、分解带、 ，由于从物料中析出水蒸气几二氧化碳气体，使物料呈流态化，此时 值较烧成带 值小的多。故式（3-16）计算结果，误差较大。为了应用式（3-16）时有所比较，先推荐“水泥工业设计院”建立在统计分析基础上的经验公式如下，以供参考。单筒冷却机所需要的功率（kW）为：N =K （D-2 ） Ln （3-17）ec5.2式中：D筒体直径，m；钢板平均厚度，m；单筒冷却机传动装置设计8L筒长，m；n筒体最高转速，r/min；K 系数，干法或湿法窑取 K =0.0480.056；立波尔窑或悬浮预热窑c c取 K =0.0450.048。得： N =K （D-2 ） Ln （3-18）ec5.2=（0.0480.056）（5.6-20.18） 7035.2=（633.6739.1）(kW)C.电机功率 N（KW）式（3-16） 、 （3-17）两式为单筒冷却机所需的功率，而实际选用的电机功率为：N =KN （3-19）me式中：K储备系数，可取 K=1.151.35。 N =1.2739.1m= 886.98(KW) 考虑筒体内不正常的情况及筒体中心线弯曲及托轮调整不当等使功率增加的因素，选取主电机额定功率要留有较大余地。所以取电机功率 N =900kW。m由 SIMENS 电动异步电机查得电动机各技术参数，选取 1LA4500-8 型号电动机，电动机的技术参数见表 3-2。表 3-2 ZSN4-315-12 电机的技术参数型 号 1LA4500-8额 定 功 率 900额 定 转 速 750r/min额 定 电 压 690额 定 电 流 970A调 速 范 围 750r/min3.1.2 辅助传动电机功率从（3-16）和（3-17）两式中可知：单筒冷却机所需的功率与其转速 n 成正比。按理辅助传动电机功率也可以分别用上面两式计算，但其实就是不适宜的。首先，因为辅助传动时，筒体转速极慢，每小时仅几转。在这样极低速度运转时，托轮轴承内不能形成润滑油膜，所以使摩擦系数增大，摩擦消耗功率增大；其次，物料在窑内的运动情况也有变化，使辅助传动功率增大；再者，一般辅助电机采用起动转矩较小的鼠笼型电机，也需要增大电机的容量。因此，辅助传动电机功率N （kW）可按下式计算：f毕业设计说明书9N =K N 6 （3-ffenf20）式中：N 主电机功率，kW；en 辅助电机传动时，筒窑体的转速，r/min；fn 主电机传动时，筒体的转速，r/min；K 系数，按统计一般取 1.62。 fN =（1.62）（633739）*0.15/3 f=（50.6473.9）(kW)根据计算结果，选择 N =90KW，由3第五卷 P22-38 表 22-1-15 查得电动机各f技术参数，选取 Y315L-8 型号电动机，电动机的技术参数见表 3-3。表 3-3 辅助电动机型号及技术参数型 号 Y315L-8额 定 功 率 90KW额 定 转 速 750r/min额 定 电 压 380V通过对正常运作的电机进行实测，得知：单筒冷却机运转时的实际功率消耗仅为电机铭牌功率的 1/21/3 左右。但是冷却机在起动时，却需要很大的功率，因为起动时要克服筒体回转部分的惯性力、托轮轴颈与轴瓦间的摩擦力矩（此时，托轮轴颈与轴瓦之间没有润滑油，所以摩擦系数很大） ，有时起动前筒内已经存有物料，故单筒冷却机是一种要求起动转矩大的设备。目前，有些厂采用滚动轴承来代替滑动轴承，对降低起动转矩，无疑是合理的。同时，在选择电机容量时，也要考虑到电机的起动特性。在此，再次指出式（3-16） 、 （3-17）是仅供选择电动机容量之用，并不表示筒体实际运转功率消耗。实际生产中，影响筒体功率消耗的因素是很多的，除与筒体内物料运动情况有关外，还与安装、调整、传动效率有关。如果筒体物料冷却量稳定不变而功率仍有所增加，其根本原因可能有以下几点：a.由于托轮安装的高度误差和水平误差，造成各支点受力分布不均匀，致使筒体径向变形增大。同时使托轮轴承磨损不均，这不仅要增加功率消耗，而且影响运转率。b.由于筒体段节接口不规则，筒体因受热不均匀而产生的热变形以及基础下沉不均等原因，造成筒体弯曲，由此产生了附加力矩，促使功率消耗增大。c.托轮轴中心线对筒体体轴线严重歪斜，引起轮带与托轮表面滑动，使轴向推力增加，造成托轮上止推环与止推轴瓦间的摩擦力矩增大。d.由于运转中托轮调整不当，使筒体体压在挡轮上的推力过大，导致挡轮中的摩擦力矩增大。单筒冷却机传动装置设计103.2 大齿圈与小齿轮设计3.2.1 速比分配由电机转速和筒体的工作转速可确定总速比 i=250。当传动方案确定后，应对各级速比的分配作比较，然后选定最佳方案。冷却机的大小齿轮速比 i=58，甚至可达 911。考虑到小齿轮齿数奇数，大齿圈的齿数 Z 为四的倍数，Z =iZ221本设计冷却机的大小齿轮速比为：i=83.2.2 齿轮材料大齿圈转速 3 转/分，小齿轮转速 24 转/分；功率为 900 千瓦。大齿圈材料为ZG310-570，正火，HB=163187。小齿轮为 55 号锻钢，调质处理，硬度不低 201 HB。为使一对齿轮更好地跑合，并保证两者的磨损程度相近，应使小齿轮面高于大齿圈的齿面硬度 4070HB。3.2.3 齿轮结构参数A大齿圈分度圆直径 6d fd =（1.61.8）Df式中： D筒体直径。d =（1.61.8）5.6f=（8.9610.08）(m)考虑以下因素：a齿圈与筒体间留有足够空间，以便弹簧板的安装；b便于起吊减速机上盖；c适当加大其分度圆直径可减小大齿圈的圆周力。所以取： d 9200 (mm)fB齿数小齿轮的齿数 Z =1723，优先采用奇数。为便于安装和运输，大齿轮分为1两半，用螺栓连接，则大齿圈的齿数 Z 为四的倍数。2小齿轮的齿数 Z =23，大齿轮的齿数 Z =iZ 8231841 1C模数 m初定 d 后，选取模数趋向于“小模数、多齿数”的设计观点。因为模数小，f可使大齿圈的质量小；齿数多，可使重叠系数大，运转平稳。此外，大小齿轮的速比大，利于减速机选型。通常取 m=2050，m =65ax所以取 m= d / Z =9200/184= 50f2毕业设计说明书11D.齿形采用压力角为 20的标准或修正渐开线 按齿面接触疲劳强度设计 16(3-21)uKTZddHEt 12)(1 式中 小齿轮分度圆直径，mm；td1节点区域系数；HZ材料系数，单位为 ；EMPa重合度系数，一般可取 =0.850.92； Z许用接触疲劳应力，单位为 Mpa；H齿宽系数，其 = =0.50.85；取 0.8dd12/BK载荷系数；小齿轮的转矩；1Tu齿数比。小齿轮转矩：=9.55 （3-1T60nP22）=9.55 900/246=9.55 37.510=3.58 (Nmm)8安全系数由16表 9.15 查得 1.25（按 1失效概率考虑） 。FS应力循环次数：（3-atnN16023）=6024（130024）=1.04 7式中 齿轮转速，单位为 r/min；1n单筒冷却机传动装置设计12a齿轮每转一转轮齿同侧齿面啮合次数；t齿轮传动的总上班时间，单位为 h，以每年 300 天 24 小时工作计算。查16选取材料接触疲劳极限应力为 ，480lim1H410lim2H选取材料弯曲疲劳极限应力为 ，2liFli2F（3-24）6712 3././ uN由16图 9.59 查得寿命系数 01,952NY接触疲劳寿命系数为 ，8.1NZ.接触疲劳安全系数为 minHS弯曲疲劳安全系数为 4.iF试验齿轮的应力修正系数为 =2.0STY试取 8.1tK许用接触应力和许用弯曲应力：（3-)(4.5618.401minl1 MPaZSNH25）（3-)(2.9.12minl2NH26）（3-)(3805.4.801minl21 MPaYSNF27）（3-)(425.91.122minl2NF28）：得代 入 )213()(9.10488.03512)4590.128(31 mdt 毕业设计说明书13(m/s) （3-307.1609421.30611 ndVt29）/100=0.30(m/s) （3-1ZV30）选取 ， ， ，1.VK75.A02.K1（3-VA31）得：(mm) (3-32)3.10735.81231tt dd(3-33)(8.462/./ mZm50经 圆 整 取3.3.2 校核齿根弯曲疲劳强度外齿轮的复合齿形系数为 ;8.31FSY95.2FS重合度系数 =0.7Y(3-34)7.083528.0121311 mZKTFSdF )(406.71MPaPa(3-35)8.7.39.2212 FFSFY故满足规定的要求。3.4 减速器的选型高速轴许用功率： P=900 0.95=855kw参照文献3主减速器型号：ZSY500-31.5，输入转速 750r/min, 速比 31.5。高速轴为双轴伸，与低速轴同一侧轴伸 260mm。 参照文献3选辅助减速器型号：ZLY224-18 输入转速 750r/min,速比 18。3.4.1 联轴器的选择由传递力矩：单筒冷却机传动装置设计14T=9.55 p/n=9.55 900/750=1.146 (Nmm) (3-36)610610710根据电动机轴大小和传递力矩得：a.电动机与减速器之间的联轴器：TL10 弹性联轴器工作条件：多尘，振动不大，低速轴传动参考实际厂家的经验。故采用胶块联轴器。b.减速器与小齿轮之间的联轴器：膜片联轴器c.辅助电动机与减速器之间的联轴器：斜齿联轴器 ZLL2工作条件：载荷大，冲击，需正反转，电机与减速器之间转速效率高。故选用弹性柱销联轴器。因为它弹性好，能缓和一部分冲击，补偿少量径向偏差。 4 其他零件的设计4.1 齿轮轴的设计4.1.1 轴的材料及热处理由于设计是传递的功率不是太大，对其重量和尺寸无特别的条件，故选择常用材料 45 钢，调质处理。4.1.2 轴尺寸设计A.初估轴径按扭矩初估轴的直径，查表 10-2，得 C=106-107，考虑倒安装皮带轮仅受扭矩作用，取 C=107，则(4-1)3minPCd式中：C由轴承的材料和承载情况所确定的常数；P轴的输出功率，KW；n轴的转速，r/min.各参数值为 C=107、P=900KW、n=24r/min，则=358.14(mm)3minPCdB.各段直径的确定如图 4-1，从左向右 6 段。轴段的直径就是 d ,考虑到轴段上安装联轴器,因min此,轴段的直径的确定应与联轴器型号的确定一起进行。这次设计选用的是 ZL20型联轴器。故取轴段 1 的直径 d1420mm。轴段上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列，即轴段 2 的直径应与轴承的选择同时进行，取d2440mm。通常同一根轴上的两个轴承取相同型号，故轴段 6 的直径 d6440mm。轴段上安装齿轮，为便于安装，d 应略大于 d ，取43d4480mm。d d3460mm。5毕业设计说明书15C.各轴段长度的确定各轴段的长度根据联轴器深度，查表得 l 540mm。该齿轮用膨胀螺栓固定，1所以无键槽，根据小齿轮齿宽 920mm，故取 l 950mm.L2 和 L6 根据轴承大小，确4定长度 260mm。L3,L5 段取 300mm。以上各轴段的长度主要根据轴上零件的毂长或轴上的零件配合部分的长度确定。另外，也要根据机体及轴承盖等零件有关。本设计中，考虑机体、转子、衬板、轴承座等因素的影响后，轴的具体设计尺寸如图 4-1 所示：图 4-1 轴的结构尺寸D、轴的强度计算 21）. 轴的受力分析a. 画轴的受力简图单筒冷却机传动装置设计16图 4-2 小齿轮轴所受载荷示意图以及它分析示意图a.轴上的反力和弯矩由所确定的轴的结构图确定出支梁的支撑距离 mL401mL752mL753小齿轮受力分解为圆周力 Ft，径向力 Fr，轴向力 Fa。然后全部转动轴上,将其分解为水平力和垂直力。齿轮上的圆周力(图 4-2d)(4-2)(102.6150.835.0/ 5NNdTFt 径向力(图 4-2 d )(4-3)(.25tgr轴向力 (4-4)oFta因为直齿圆柱齿轮 =0 F轴上的负荷(图 4-2)(4-5)(10.32/51 NFRtH毕业设计说明书17(4-6)(1035.27102.621 85 mNLFMtH (4-7)6.521RrV(4-8)(.83. 75： 总 弯 矩(4-9)m）NMVH (104.)103.8()1074.( 82722： 扭 矩 5mNT： 计 算 扭 矩(4-10)22)9.0(TMca288)105.314. 562)(mN2）. 的 强 度按 弯 扭 合 成 应 力 校 核 轴 强 度即 危 险 剖 面剖 面大 承 受 最 大 计 量 弯 矩 的通 常 只 校 核 轴 上 承 受 最进 行 校 核 时 )(,(4-11)(68.150.21.033MPadMwcacac )(6abca故 安全校 核精确 轴的疲劳强度校 核(4-12)maKS1(4-13)mak1单筒冷却机传动装置设计18(4-14)2SSca式中 计算安全系数；caS只考虑弯矩时的安全系数；只考虑弯矩时的安全系数；、 对称循环应力时试件材料的弯曲、扭剪疲劳极限；1、 弯曲、扭剪时的有效应力集中系数；K、 弯曲、扭剪时的绝对尺寸系数；、 弯曲、扭剪时的平均应力折算为应力幅的等效系数；、 弯曲、扭剪的应力幅；a、 弯曲、扭剪的平均应力；m表面上的质量系数；许用疲劳强度安全系数。S抗弯剖面模量： (4-15)31.0dw=1.52 （mm ）83抗扭剖面模量： (4-16)32.T（mm ）8104.3作用于剖面右侧的弯矩 ：M(4-17)75)(Tcam) (N104.37540)18.36.258作用于剖面 6 右侧的扭矩 T N mm8.剖面上的弯曲应力：(4-)(2105.438aMPW15)剖面上的扭转剪应力：毕业设计说明书19(4-16)(17.04.3/158.8aT MPW剖面上由于轴肩而形成的理论应力为集中系数 及T；70.1K.绝对尺寸系数 ；60.轴是车削加工,表面上的质量系数 95代入式(4-12)得 (4-18)2.06.0713S代入式(4-13)得 (4-19)4.95代入式(4-14)得 (4-20)26.34.2.02S显然 ，故 bb 截面右侧安全S4.1.3 轴上零件的周向固定为保证良好对中性,带轮与轴选用 H7/n6,联轴器与轴选用 H7/k6,与轴承内圈配合的轴颈选用 h7。带轮及联轴器均采用 A 型普通平键联接，分别为键 5632 GB109579 及键 6332 GB1096-79。4.1.4 轴上倒角及圆角为保证轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面,根据轴承手册推荐,取轴肩圆角半径为 5mm。为方便加工，其他轴肩圆角半径均取为 5mm。根据标准 GB6403.4-1986,轴的左右倒角均为 545。4.2 小齿轮传动轴承的润滑冷却机传动装置运转的好坏不仅与结构、加工制造的质量和安装的水平有关，而且与润滑和维护也有十分重要的关系。为减少摩擦、降低磨损速度和提高传动效率，一定要保证传动轴承有良好的润滑，以使提高回转窑的工作效率和常规使用的寿命。4.2.1 润滑的作用，大致可归纳如下几点：a.减小摩擦系数在两摩擦幅之间加入润滑剂，使之尽可能形成液体摩擦（采用动静压轴承或在单筒冷却机传动装置设计20润滑油中加入添加剂） ，以降低摩擦系数，减少摩擦阻力，进而节省功耗。b.减小磨损当两摩擦面完全被一层润滑油墨隔开时，即可避免两摩擦面互相擦伤、研磨磨损和胶合。另外对于小于油膜厚度的粉尘进到轴承中，也不会擦伤摩擦表面。同时由于润滑油的保护作用，还可减轻摩擦表面的锈蚀。c.降低温度良好的润滑能有效地降低两相互摩擦件之间的摩擦系数，减少了摩擦功耗，因而也就减少了发热。另一方面当润滑油流过摩擦面时，带走了一部分热量。因此当需要散热时，能够最终靠供给大量的润滑油的方法，带走了一部分摩擦产生的热量或由别的热源传导的热量。d.缓和冲击减轻振动通过润滑油的阻尼作用，可将机械振动能量转变为油液中的摩擦热而散失掉。e.清洗摩擦面当润滑油流过摩擦表面时，将表面上的杂质带走，起到了清洗表面的作用。通过以上的分析，润滑是十分重要的。有很多水泥长的回转窑主轴承，因落入杂质或因润滑不良而磨损。主轴承若发生损坏，短则要用十几个小时，长则几天或十几天的时间才能修复，影响了生产。在水泥场中，主轴承烧坏是属于重大设备事故。未解决主轴承润滑问题，人们一直在寻找一种既简单又能保证良好润滑的润滑方式和润滑结构。4.2.2 轴承的润滑剂及选择小齿轮传动轴承的润滑方式很多，从便于维护和保养和简化密封出发，绝大多数都采用润滑脂润滑本设计所采用的润滑脂润滑。润滑脂的装入量应适中，不宜过多或太少。过多会造成轴承发热，太少使润滑效果恶化，轴承容易过早磨损失效。正常的情况下，润滑脂的添加量应保持在轴承空隙的 1/31/2 为一宜。轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择滚动轴承的主要是根据。本设计中。轴承主要承受径向力及转矩，不承受轴向力，且承受较大的载荷和冲击，因此选用调心滚子轴承。4.2.3 大小齿轮的润滑大小齿轮的润滑采用了最普遍的大齿圈带油润滑。就是将大齿圈的轮齿浸入到油池中一定深度，通过大齿圈的转动把润滑油带到齿轮的啮合处，达到润滑目的。为减少油的搅动和能量损失，轮齿浸入油中的深度不宜过大，一般等于一个齿高或半个齿高。4.2.4 别的方面a小齿轮应较大齿圈宽，其宽度差应大于筒体的窜动量。本设计大齿轮宽度为 900mm，小齿轮宽度为 920mm。b.安装时，齿顶隙应在 0.25m+（23）mm 的范围内（m 为齿轮模数） ，以适应毕业设计说明书21齿圈径向跳动和热膨胀的需要。本设计齿顶隙为 15mm。5 结 论冷却机是熟料冷却的重要装置，本课题是对冷却机传动装置的设计，由于冷却机筒体过热，转速较慢，提出机械边缘传动方案。本课题的设计先机确定冷却机的传动方案，包括传动方式的确定；其次是传动部分的设计，包括传动形式的确定，电动机，减速器的选型，大小齿轮齿数的计算、齿形的设计，模数的计算，小齿轮轴的设计，联轴器的选择等；然后就是对齿面强度和轴强度校核，大小齿轮、轴、减速机的润滑。设计过程如下：首先确定出主电动机的功率，为主电机选型；根据主电机确定辅电机。再确定总传动比，设计大小齿轮，确定大小齿轮传动比、齿数、模数、校核。接着根据传动比先确定主减速机的传动比，确定主减速机；根据主减速机确定辅助减速机；根据功率和轴伸尺寸确定联轴器。下面设计齿轮轴，确定其结构、尺寸，再对轴强度进行校核。最后是对大小齿轮、轴等的保养，如何润滑。由轴与齿轮的强度校核得出轴和齿轮安全，电动机能适应突发功率升高，齿轮设计完全遵照要求，联轴器，减速机等按要求选型。此设计能够完全满足 4000t/d 冷却单筒冷却机传动装置设计22机传动要求。这次毕业设计使我将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解。设计中的错误请老师批评指点。参考文献1 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册( 上册)M.北京：机械工业出版社，2001.2 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册( 下册)M.北京：机械工业出版社 2001.3 胡家秀.机械零件设计实用手册M.北京：机械工业出版社， 1999,10.4 李益民.机械制造工艺设计手册M.北京：机械工业出版社， 1995,10.5 陈全德.新型干法水泥技术原理与应用M. 北京：中国建材工业出版社， 2004.3.6 熊会思. 新型干法烧成水泥熟料设备M. 北京：中国建材工业出版社， 2003.11.7 李祖尚.水泥生产的基本工艺计算手册M. 北京：中国建材工业出版社， 2001.11.8 姜煜林.水泥热工机械设备M. 北京：中国建材工业出版社， 2000.11.9 许林发.建筑材料机械设计M.武汉：武汉工业大学出版社， 1996.5.10 段国军.单筒冷却机耐火材料的应用M.水泥技术，2001,(4): 80-81.11 俞为民.新型单筒冷却机的理论研究M.水泥技术，1999,(1): 15-18.12 李祖善.单筒冷却机筒体料衬和扬料板的改进M.水泥技术， 2000,(2): 32-33.13 江基旺.冷却机液压挡轮装置的技术改造M.机械设计与制造， 2004,(6)：120-121.14 王永春.外循环强制冷却应急控制托轮轴瓦发热M.水泥， 2005,(2).毕业设计说明书2315 黄祝生.新型高效单筒冷却机的开发设计与生产调试J.新世纪水泥导报，2005.16 吴克坚.机械设计M.北京：高等教育出版社，2003.致 谢一个学期的毕业设计业课程已结束。在这次设计过程中，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本设计是对我四年来所学知识的一次大检验。通过这次毕业设计我熟悉了解了建材机械设备的设计制造和应用，掌握了一些生产设备的设计、选型和计算。从收集资料到分析处理问题，提出观点，每一步都认认真真地对待同时使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产中的感性认识。通过这次毕业设计，我基本上掌握了了解了水泥的生产流程，对回转窑以及单筒冷却机的工作原理以及其工作特性有和全方面了解，使我们大家都知道怎样将生产的问题，在设计时进行解决，以及让我了解到在设计时要注意许多问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。回顾整个毕业设计过程，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面实现了一次质的飞跃，提高了我独立思考问题、处理问题以及创新设计的能力，为我以后从事实际工程技术工作打下了一个坚实的基础。单筒冷却机传动装置设计24此次毕业设计中，邹老师对咱们进行了认真的指导。邹老师经常为我们解答一系列的疑难问题，以及指导我们设计的思想，引导我们的设计思路。在历经三个多月的设计过程中，一直热心的辅导。还有别的老师在我们毕业设计期间也很关心我们，感谢多位老师的热情关心，也感谢我的同学在我困难的时候帮助我，使我顺利完成了设计。在设计中难免有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。附 录1 传动总装图 LQJ5600-03-01 A0 2 齿轮罩 LQJ5600-03-02 A0 3 大齿轮装置 LQJ5600-03-03 A1 5 小齿轮 LQJ5600-03-05 A3 6 小齿轮轴 LQJ5600-03-06 A3

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