JLY3809機立窯總體及傳動部件設計論文說明書

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1、目 錄 1 前言………………………………………………………………………………1 2 總體方案論證……………………………………………………………………4 2.1 機立窯的發展概況及現狀……………………………………………………………4 2.2 機立窯總體設計方案………………………………………………………………4 2.3 傳動方案的論證……………………………………………………………………4 3 傳動裝置總體設計………………………………………………………………………6 3.1 傳動功率計算…………………………………………………………………………6 3.2 標準二級減速機的選擇………

2、………………………………………………………7 3.3 蝸桿蝸輪減速機的選擇………………………………………………………………8 4 主要零件的設計………………………………………………………………………8 4.1 大小齒輪的設計………………………………………………………………………9 4.2 大立軸的設計……………………………………………………………………… 11 4.3 軸承的選擇與潤滑………………………………………………………………… 19 5 機立窯的使用與維護……………………………………………………………… 22 6 結論……………………………………………

3、……………………………………23 參考文獻…………………………………………………………………………………24 致謝……………………………………………………………………………………25 JLY3809機立窯（總體及傳動部件）設計 摘要：目前，機立窯存在二大技術和工藝難點：一是立窯煅燒熱工不穩，嚴重影響水泥各項物理性能；二是立窯單窯產量低，不能適應當今各行各業的發展形勢。因此，JLY3809機立窯在這種情況下應運而生。而機立窯的傳動裝置在機立窯的整體結構中起到極其重要的作用。在對生產現場全面調研的基礎上，對生產現狀進行了有效分析，確定了傳動裝置的總體設計方案。為了提

4、高水泥生產中機立窯的傳動效率，滿足生產工藝和生產量的需求，應用最優化方法，確定速比系數的分配，大、小齒輪的設計。設計了軸的結構，進行了軸的強度校核計算。確定了機立窯轉速，選擇合理的潤滑形式。另外，大立軸是傳動的主要部分，帶動塔篦子低速轉動，承受巨大的載荷，是保證機立窯正常工作的關鍵,因此需要有高的可靠性、良好的穩定性和合理的經濟性。通過幾種方案的比較，軸承的選擇采用了最優的設計方案，從而增加機立窯的傳動平穩性和使用壽命，大大提高了機立窯運轉率。機體工作運行平穩，安裝維修方便。 關鍵詞：機立窯；傳動裝置；優化；大立軸 The overall and

5、 transmission device design of 3809 mechanical upright kiln Abstract: There are two main difficulties of mechanical upright kiln presented both on technology and on process. First, the hot working of the kiln is unsteady, which seriously affects the physical performance of the cement; second, the

6、output of the single-kiln is low, which cannot adapt to the intensified development situation in various professions. As a result, 3809 mechanical upright kiln is appeared in this situation. The transmission device plays a vital role in the whole configuration of the kiln. On the basis of comprehens

7、ive investigation and study, the present production situation has been analyzed and the transmisson device has been designed in order to enhance transmission efficiency of the kiln in the cement production, satisfy meet production process and productivity demands. By using optimization method, the d

8、efinite transmission ratio,ball gear and pinion gear have been designed at first.Then the axis structure and intensity examination computation have been completed too. After determining the kiln rotational speed, chooses the reasonable lubrication form. Moreover, the large vertical spindle is the ma

9、in part in the transmission, it impetuses the cone type to discharge grate at a low speed and withstands huge load, which is the key to ensure the normal work of the kiln. This calls for high reliability, good stability and reasonable economical efficiency. By comparing several plans, the optimizati

10、on method was confirmed on the choice of bearing, thus increases the transmission stability and the service life of the kiln, enhancing the kiln operating efficiency greatly.It is smooth and reliable in operation,convenient in installation and maintenance. Keywords: mechanical upright kiln; transmi

11、ssion device;optimization;large vertical spindle 1前言 我國立窯水泥發展，經歷了三個高峰期，前兩個高峰期是在50和60年代，為兩次全國農田水利建設高潮的需要；第三個高峰期是為改革開放后國民經濟持續高速發展的需要，由此可證明，立窯水泥為我國國民經濟的發展做出過重要的歷史貢獻，并將繼續做貢獻。 新型干法回轉窯水泥是我國水泥工業技術進步的方向，現代化立窯是我國水泥工業的重要組成部分，大型新型干法水泥集團的崛起和現代化立窯企業經濟規?；?、是中國水泥工業發展的方向，它對調整我國水泥結構，淘汰落后具有重要意義，可以預見，先進的機立窯向現代化立

12、窯發展，落后的機立窯加快淘汰步伐是必然趨勢。機立窯水泥的發展不是量的擴張，主要是質的提高，走內涵擴大再生產的路子，通過技術改造、新技術應用和科學的管理，使有條件的立窯逐步邁向現代化立窯，乃至更高的現代化集團。 環境保護和可持續發展戰略對機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、環保差、污染重，其根源不是立窯本身，而是對環保不重視。 總而言之，為使機立窯較快的邁向現代化，首先要使產品質量優，其次要大幅度降低能耗、節約資源、能源、保護好環境、實施可持續性發展戰略，這既符合國家政策，又能使立窯企業沿著正確的道路發展、壯大。 機立窯傳動裝置技術改造 1.機立窯布料器傳動裝置的改

13、進 原布料器存在的問題： (1)蝸輪減速器故障率較高，出現故障，全車間停產，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。 改進的方法為：采用圓弧曲面傘齒輪傳動，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，結構緊湊，故障率下降百分之30到40。 2.機立窯布料系統的改進 具體故障表現為： 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

14、機箱內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產生強烈的沖擊，造成空心輸出軸法蘭螺栓松動脫落;嚴重時造成空心輸出軸折斷或錐形料斗連接筋板斷裂。 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，嚴重時造成電動機燒毀。 5)可升降布料溜槽的鋼絲繩經常與錐形料斗之間摩擦，易發生斷裂。 6)防扭器由于受到外界強烈沖擊產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，曾出現過CO中毒

15、事故。 改進措施 1)蝸輪減速器機架升高，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，機械故障也大大地降低。 2)由于蝸輪減速器、電動機等部位升高，同時窯罩頂采用雙層夾隔熱纖維，降低了環境溫度和粉塵濃度，從而改改善了各部位潤滑環境，延長了系統的使用壽命。 3)布料溜槽與改進前相比抬高了許多，升降角度在較小范圍內調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.機立窯中銷輪出現徑向、端面跳動的處理辦法 銷輪傳動是機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，使銷輪產生徑向、端而跳動，導致折斷銷齒、鋼

16、球脫落，使鋼球以上破碎系統發生傾斜。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)改進小齒輪部件的結構型式，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，一旦銷輪產生徑向、端而跳動，就立即碰到徑向器，帶動徑向器轉動，承擔銷輪跳動所產生徑向力和軸向力。 3)組裝時，兩個徑向器和小齒輪組成一個等邊三角形。 4.機立窯單加料溜子傳動裝置的改造 一般機立窯使用單加料溜子傳動裝置為電機

17、通過蝸桿減速機帶動錐形集料斗和下料溜子回轉，這種裝置的特點是結構緊湊，但在使用過程中發現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行了改造:將原蝸桿減速機改為圓錐齒輪傳動，改造后其傳動裝置變為擺線針輪減速機通過圓錐齒輪傳動帶動錐形集料斗和下料溜子回轉。其中大小圓錐齒輪為用東風牌汽車換下來的舊尾牙改制的，大圓錐齒圈配一內輪轂，小圓錐齒輪軸端經退火處理后加工出軸承和聯軸器相配合的位置。 應注意的事項: (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先用濕毛巾把齒端包扎起來再進行，以避免輪

18、齒受熱退火而削弱齒的強度、硬度和耐磨性能。 (3)下軸承座上蓋應采用防塵較好的迷宮式密封裝置。 (4)機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。首先是經濟效益，因為圓錐齒輪為再生使用，價格十分便宜；其次是經久耐用，使用壽命長，整個傳動的無故障時間可達2年以上，其中大圓錐齒輪壽命可達4年以上，既提高了機械運轉效率，又降低了單加料溜子的維修費用。 2 總體方案論證 2.1機立窯的發展概況及現狀 目前，立窯存在二大技術和工藝難點：一是立窯煅燒熱工不

19、穩，造成欠燒過燒熟料燒結不均、質量參差不齊，嚴重影響水泥各項物理性能；二是立窯單窯產量低，不能適應當今各行各業向規?；?、集約化的發展形勢。國家的產業政策、大量干法旋窯的建成投產，立窯企業出現了前所未有的生存危機。但是立窯有其獨特的優點：低投資、低能耗、高利廢、銷售半徑小、運輸能耗低。如能攻克立窯的二大缺陷，會適應國內大部分市場，尤其對市場需求量小、原料儲存量有限、交通不發達地區會作為水泥生產首選工藝。因此，開發熱工穩定、單機產量高的節能環保型機立窯勢在必行。這種“節能，環保，低投資”新型現代立窯生產工藝，熟料煅燒設備仍然采用新型立窯，而沒有采用回轉窯，這是在大量的對比研究的基礎上確定的。作為水

20、泥熟料的煅燒設備，中小規模的立窯生產工藝，具有投資省，生產費用低，工藝最簡約，正好彌補我國不發達地區，市場容量小的地區，經濟發展落后地區。這樣不但可實現我國水泥工業的合理布局，同時用新型現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落后水泥工藝的轉型。同時形成合理的工業結構。節能，環保，低投資新型現代立窯生產線，是我國立窯工藝技術的一場革命，是我國立窯工藝創新技術，設備進步，自動化技術，信息技術，等諸多因素的集合，是幾十年立窯生產技術的總結。因此，機立窯窯的設計與研究有著重要的實際意義。 2.2機立窯總體設計方案 2.2.1立窯的規格與形狀 立窯的規格是以窯的有效內徑

21、和高度來表示的。 本次設計的立窯的規格為：有效內徑為3.8，高度為9。 立窯的形狀有直筒形和上部窯體擴大的喇叭形兩種。直筒形窯結構簡單、砌磚簡便，在小規模的立窯上使用。機械立窯均采用上端擴大的喇叭口形狀，這是為了能夠適應料球在煅燒過程中產生的收縮，避免物料在煅燒過程中與窯壁間形成環形間隙而影響均勻通風，以減少邊風過剩，中部通風不良的現象。理想的狀態應使物料在擴大的喇叭口處燒結收縮下沉時，剛好進入直筒部位，既不形成環形間隙，也不發生卡塞現象。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和良好煅燒。 2.3傳動方案的論證 2.3.1傳動方式 機立窯傳動，主要分為兩大類

22、：機械傳動和液壓傳動。機械傳動又可分為單傳動和雙傳動。目前絕大多數為機械傳動。因為液壓傳動裝置的零部件制造加工復雜，配合精度要求高，使用材料及油液價格較貴，容易產生漏油；維修技術水平要求較高，維修工作量較大；如維修或配件供應不及時，會使工作效率下降，影響窯速。 為滿足機械立窯大速比，可調速的傳動要求，須采用三級傳動方式，如下圖所示。由電機1經過標準二級減速機2，再經過蝸桿蝸輪減速機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 根據機立窯運轉特點，機械傳動需要滿足以下幾點要求： 1． 傳動比要大，一般為：; 2． 啟動力矩大，需硬特性； 3． 能調速，以適

23、應立窯煅燒工藝的需要。 2.3.3傳動比分配 總傳動比為： 式中：?——總傳動比； ——標準二級減速機的傳動比； ——蝸桿蝸輪減速機的傳動比； ——一對直齒輪的傳動比。 表2-1 機力窯傳動比分配 項目 標準二級減速機 蝸輪減速機 直齒輪傳動 傳動比 3.傳動裝置總體設計 3.1傳動功率計算 3.1.1電機功率計算 電動機功率 （3-1） 式中 ——電動機的功率（KW）；

24、 ——立窯的計算功率（KW）； ——電動機儲備系數，一般K=1.1～1.3； ——總傳動效率（%）。 總傳動效率的確定： （3-2） 計算破碎功為： （3-3） 式中 ——破碎單位質量所需的功（KWh/t）； ——與物料性質有關的系數，對于易破碎的熟料，取=150； ——破碎后物料粒度（um）； ——破碎前物料粒度（

25、um）。 破碎功率為： （3-4） 式中 ——破碎功率（KW）； ——破碎單位質量所需的功（KWh/t）； ——機械立窯的臺時產量。 把式（3-3）代入（3-4）得： =8.355KW 在機械立窯中，卸料篦子呈偏旋運動，塔篦子與熟料之間產生相對運動的阻力，從而產生運動阻力的功率。 在生產實踐中，運動阻力的功率約為破碎功率的30%～50%。 即

26、 (KW) （3-5） 機械立窯的計算功率為： =（1.3-1.5） （3-6） 式中 ——立窯的計算功率（KW）； ——立窯的運動阻力功率(KW)； ——立窯的破碎功率（KW）。 =1.58.355 12.5325KW 將（3-6）代入（3-1）得 21.48KW 根據計算的電動機功率的值，查電機

27、手冊選取電機的規格型號和技術特征。 選擇電動機型號：YCT280-4A. 表3-1 技術參數 型號 拖動電機功率/KW 額定轉矩/Nm 調速范圍/rmin 轉速變化率/% 電源 重量/Kg YCT280-4A 30 189 1320-132 2.5 三相交流50Hz380V 632 3.2標準二級減速機的選擇 根據機械傳動的設計要求，，由于蝸桿蝸輪減速機的傳動比為55，大小齒輪的傳動比為7，可以得出標準二級減速機的傳動比必須大于15.58，根據這個傳動比選擇ZLY280-15.92-Ⅱ。 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

28、輸、水泥、建筑、化工、紡織、輕工等行業。 減速器高速軸轉速不大于1500；減速器齒輪傳動圓周速度不大于20；減速器工作環境溫度為零下40度到45度，低于0度時，啟動前潤滑油應預熱。 3.3蝸桿蝸輪減速機的選擇 蝸桿蝸輪的大致傳動比為55，為了滿足機械傳動大傳動比的要求，選擇CW型圓弧圓柱蝸桿減速機。標記為CW 400-63-Ⅰ。 CW型圓弧圓柱蝸桿減速器具有整體機體、模塊化設計的特點、用于傳遞兩交錯軸間的運動和功率的機械傳動，如冶金、礦山、起重、運輸、化工、建筑、建材、能源、及輕工等行業的機械設備。適用范圍為：減速機輸入軸的轉速1500；減速器工作環境溫度零下40度到40度，當工作環

29、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，當工作環境溫度高于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。 表3-2 技術參數 傳動比 中心距 輸入轉速 額定輸入功率 額定輸出轉矩 63 400 1500 47.7 15220 3.3聯軸器的選擇 聯軸器主要是用來使兩軸相互連接，一起回轉以傳遞扭矩的部件。 電機與標準二級減速機之間的聯軸器選用彈性圈柱銷聯軸器，因為其彈性好、具有緩和沖擊、吸收振動的能力，且補償少量徑向位移等特點。 標記為：。 標準二級減速機與蝸桿蝸輪減速機之間的聯軸器選用金

30、屬滑塊聯軸器，其徑向尺寸小，使用壽命長，但制造復雜需要潤滑，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 金屬滑塊聯軸器的基本尺寸和性能 軸徑 公稱扭矩 （） 許用轉速 質量 飛輪矩 130;140 16000 100 190 320 485 10 125 5.7 4 主要零件的設計 4.1 大小齒輪的設計 4.1.1 齒輪材料及熱處理選擇 機械立窯機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，應具有足夠的強度、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

31、是影響齒輪壽命的主要因素之一，應使齒輪的齒面有較高的抗磨損和抗點蝕能力，齒根應有高的抗折斷能力。 齒輪工作硬度及其硬度組合。 機械立窯采用的大小齒輪傳動屬于低速運動，通常采用軟齒面（HB350），大齒輪可采用正火回火處理，小齒輪采用調質處理，同時應適當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系： 20～25 式中 ——小齒輪的齒面硬度； ——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 機械性能 硬度

32、（HB） （N/） （N/） 大齒輪 ZG310-570 正火,回火 570 310 217～255 小齒輪 45 調質 650 360 229～269 4.1.2 齒輪模數計算 由于齒輪的傳動屬于半開式的低速傳動，其設計計算可按齒的彎曲強度計算齒輪模數，并考慮到齒輪的過度磨損致使齒厚減薄、易發生早期斷齒的危險，應將計算的齒輪模數增大20%。 計算閉式傳動的齒輪模數為： （4-1） 式中 ——齒輪模數（mm）； ——綜合系數，對中等沖擊時：K=2.3-2.9,較

33、大沖擊時：K=3.2～4.0； ——小齒輪的額定扭矩（Nm）； ——小齒輪的齒形系數； ——試驗齒輪的彎曲疲勞強度極限（N/）； ——小齒輪齒數； ——齒寬系數。 （4-2） 式中 ——齒寬； —— 小齒輪分度圓直徑。 齒寬與齒輪承載能力成正比，當載荷一定時，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，在必須增寬系數時，為避免嚴重的偏載，齒輪和齒輪箱應具有較高的精度和足夠的剛度。因此，齒寬系數應適當選取，取=0.8。 因為齒輪是半開式

34、傳動，模數應適當增大。取22。 4.1.3 齒輪參數計算 機械立窯的大小齒輪傳動，可采用標準直齒輪傳動，也可以使用大變位齒輪傳動。 確定標準直齒輪傳動的小齒輪齒數，不發生根切的條件是： 式中 ——小齒輪齒數； ——發生根切的最小齒數。 1． 發生少量根切的齒數：； 2． 不發生根切的齒數：。 大齒輪齒數的確定： 根據齒輪傳動比（）要求，并考慮大齒輪的制造與運輸方便等因素，大齒輪齒數宜選用偶數，以便對分剖制造。 當有少量根切時：； 當不發生根切時：。 由于使用大變位齒輪傳動后，使齒數與齒輪外廓尺寸（齒頂圓直徑）增

35、大，增加了鋼材用量和加工制造費用，且占據空間增大，這給機械立窯的下料溜子和料風管的工藝布置帶來不便。因此，選用標準直齒輪傳動比較經濟實際。 因此，選擇齒輪為標準直齒輪傳動模數為22，大小齒輪齒數分別為14，98。 表4-2 標準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 2 齒頂圓 ——齒頂高系數 3 齒根高 ——徑向間隙系數 4 齒高 5 齒頂圓直徑 6 齒根圓直徑 7 中心距 8 基圓直徑 齒形角 9 齒頂圓壓力

36、角 4.2 大立軸的設計 立軸是塔式機械立窯機械傳動的重要零件，它在工作中與塔篦子、托盤直接相連，由電動機經傳動系統傳遞的動力，經立軸帶動卸料篦子裝置，并使托盤上連接的動顎運動，由此進行破碎、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、優質中碳鋼和合金鋼。根據軸的承受載荷及使用場合進行合理選擇，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號鋼調質處理最為廣泛使用；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（如調質、表面淬火、滲碳等）和表面強

37、化處理（如滾壓、噴丸等）可提高疲勞強度和耐磨性、耐蝕性。 4.2.2 立軸的初步設計 1．軸徑的確定 在立軸初步設計時，由于軸的各結構尺寸（軸徑、軸的總長、軸的支承裝置及各零件尺寸等）均未知，而這些結構尺寸又與軸徑有關，而軸徑可按扭轉強度確定軸端直徑。 實心軸軸徑 (mm) (4-3) 空心軸軸徑 （mm） （4-4） 式中 ——軸傳遞的功率（KW）； ——軸所傳遞的扭距（Nm）； ——軸的工作轉速（r/min）； ——許用扭轉剪應力（N/）； ——受軸材

38、料和載荷而定的系數； ——空心軸的內徑與外徑之比。 當軸截面上有一個鍵槽時，應將求得的軸徑增大4%～5%；若有2個鍵槽時，應增大7%～10%。 2． 軸的結構尺寸設計 軸的結構和形狀取決與許多因素，可根據軸上安裝零件的類型、尺寸及其配置，載荷的性質、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，進行軸的結構尺寸設計。 零件在軸上的定位與固定方法有：（1）軸向定位；（2）周向定位。 機械立窯立軸上常用的定位方法有：（1）軸肩、軸環式；（2）套筒式；（3）平鍵固定式等。 各軸段的長度主要根據軸上零件的轂長或軸上的零件配合部分的長度確定。另外，也要根據機體及軸承蓋等

39、零件有關。本設計中，綜合考慮機體、軸承座等因素的影響。軸的具體設計尺寸如下圖所示： 圖 4-1 3．軸的強度計算 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；——齒輪徑向力；——齒輪圓周力 圖 4-3 立軸上受力與彎矩圖、當量彎矩圖 （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）立軸上當量彎矩圖 A. 軸的受力分析(見圖4-2) a. 畫軸的受力簡圖(

40、見圖4-2a) b. 計算支承反力 (4-5) (4-6) 在垂直面上 (4-7) c. 畫彎矩圖（見圖4-3） 在水平面上，a—a剖面左側 (4-8) a—a剖面右側 (4-9) 在垂直面上 (4-10) 合成彎矩，a—a剖面左側 (4-11) a—a剖面右側 (4-12) d．畫轉矩圖（見圖4-3） 轉矩 (4-13) B. 判斷危險剖面 顯然，由圖中a—a截面處合成彎

41、矩最大、扭矩為T，該截面左側可能是危險剖面；b—b截面處合成彎矩不是最大，但該截面左側軸徑小于a—a截面處軸徑，故b—b截面左側也可能是危險剖面。若從疲勞強度角度考慮，a—a、b—b截面處均有應力集中，且b—b截面處應力集中更嚴重，故a—a截面左側和b—b截面左、右側均有可能是疲勞破壞危險剖面。 C. 軸的彎扭合成強度校核 查得 a．a—a截面左側 (4-14) (4-15) b．b—b截面左側 (4-16) b—b截面處合成彎矩： (4-17) D. 軸的疲勞強度安全系數校核

42、 查得。 a. a—a截面左側 (4-18) 查得由附表10-4絕對尺寸系數；軸經過磨削加工表面質量系數則 彎曲應力 (4-19) 應力幅 平均應力 Mpa 切應力 (4-20) 安全系數 (4-21) (4-22) (4-23) 查得許用安全系數顯然S>>, 故a—a剖面安全。 b.b—b截面右側 抗彎截面系數

43、 (4-14) 抗扭截面系數 (4-18) 彎曲應力 (4-19) 切應力 (4-20) 查得過盈配合引起的有效應力集中系數。 又。則 (4-21) (4-22) (4-23)

44、 顯然，故b—b截面右側安全。 c.b—b截面左側 b—b截面左右側的彎矩、扭矩相同。 彎曲應力 (4-19) 切應力 (4-20) ，查得圓角引起的有效應力集中系數 ，查得絕對尺寸系數 。則 (4-21) (

45、4-22) (4-23) 顯然，故b—b截面左側安全。 以上計算表明：軸的彎扭合成強度和疲勞強度是足夠的。 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,聯軸器與軸選用H7/k6,與軸承內圈配合的軸頸選用n6。齒輪及聯軸器均采用A型普通平鍵聯接。 4.2.4軸上倒角及圓角 為保證軸承內圈端面緊靠定位軸肩的端面,根據軸承手冊推薦,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。根據標準GB6403.4-1986,軸的左右倒角均為10×45°。 4.3 軸承的選擇與潤滑

46、 4.3.1類型的確定 根據立軸承受的載荷性質和軸頸尺寸選擇軸承型號與規格。 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，發生故障，維修也相對方便、更換調整均容易，損失較小。 另外，這種支承方式兼有上、下支承的優點，實踐證明，采用該方案的機立窯在支承系統使用維修方面均非常方便。 具體的結構方案如下圖所示： 圖4-4 立軸上部滾子軸承

47、 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 軸承名稱 安裝部位 軸承尺寸 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

48、 4.3.2軸承的潤滑 機立窯傳動裝置運轉的好壞不僅與結構、加工制造的質量和安裝的水平有關，而且與潤滑和維護也有十分重要的關系。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 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，減少摩擦阻力，進而節省功耗。 b.減小磨損 當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到軸承中，也不會擦傷摩擦表面

49、。同時由于潤滑油的保護作用，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，減少了摩擦功耗，因而也就減少了發熱。另一方面當潤滑油流過摩擦面時，帶走了一部分熱量。因此當需要散熱時，可以通過供給大量的潤滑油的方法，帶走了一部分摩擦產生的熱量或由其他熱源傳導的熱量。 d.緩和沖擊減輕振動 通過潤滑油的阻尼作用，可將機械振動能量轉變為油液中的摩擦熱而散失掉。 e.清洗摩擦面 當潤滑油流過摩擦表面時，將表面上的雜質帶走，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窯主軸承，因落入雜質或因潤滑不良而磨損。主軸承一旦發生損壞

50、，短則要用十幾個小時，長則幾天或十幾天的時間才能修復，影響了生產。在水泥長中，回轉窯主軸承燒壞是屬于重大設備事故。為了解決回轉窯主軸承潤滑問題，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構。 4.4.2軸承的潤滑方式 軸承的潤滑方式很多，從便于維護和保養和簡化密封出發，絕大多數都采用潤滑脂潤滑本設計所采用的潤滑脂潤滑。 潤滑脂的裝入量應適中，不宜過多或太少。過多容易引起軸承發熱，太少使潤滑效果惡化，軸承容易過早磨損失效。一般情況下，潤滑脂的添加量應保持在軸承空隙的1/3～1/2為一宜。 5 機立窯的使用與維護 機立窯是屬于低速、重載荷、

51、能耗高的生產設備，是水泥廠生產的“心臟”，具有連續生產的運轉特點，且工作處于高溫與高粉塵的惡劣條件，故機械立窯的合理使用、正確操作與精心維護，對于延長設備的使用壽命、提高設備運轉率，充分發揮設備的生產效能等，均具有重要的意義。 塔式機械立窯使用維護的主要點是：一、潤滑；二、密封；三、巡回檢查。 設備潤滑是設備維護工作的重要組成和關鍵環節。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、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。 塔式機械立窯處于高溫、多粉塵且潤滑不良的工作條件，其主要零部件（尤

52、以立軸的滾動軸承）須進行良好的密封。軸承一般采用環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。 設備檢查是了解和掌握設備的技術狀態，及時發現和清除設備的隱患，防止突發事故，保證設備正常運轉的一項重要措施。 6 結 論 本次設計總體來說較為成功。在分析目前水泥廠的正在使用的機立窯的結構特點、技術特點以及使用情況后，我

53、們確定了設計這個課題。在設計過程中，我們特別注意吸收各種新的技術，新的設計方法，并將之盡量融入到我們的設計中，使機立窯的傳動性能能夠達到一個較高的水平。同時我們自始至終貫徹使我的設計具有實用性、經濟性的要求，總體方案的設計及部件結構設計均以降低成本為目的，盡量采用新工藝、新技術，并結合我國實際情況，具有一定的可行性；機械設計保證了其功能良好、使用可靠、維護方便；零件結構設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；結構設計中盡可能的采用標準件和通用件。 在三個多月的設計中，我學到了很多很多，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

54、挑戰。通過這次設計，我將四年中學到的知識得到了一次綜合應用，使學到的知識結構得到科學組合，同時也從理論到實踐之間得到一次質的飛躍。只有這樣不斷的學習、實踐，我才能夠不斷的提高自己的專業水平，使得自己在平時的工作中能夠得心應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下去，也會通過自己已有的工作經驗和理論知識在摸索中解決它的。 參考文獻 1. 王永恒 Φ2.9*10m機立窯下料器傳動裝置的改進 水泥 1995.No.11[43頁] 2. 倪文龍 王

55、貴生 Φ3.2*11m機立窯傳動裝置的改進 水泥2006.NO.2[63頁] 3. 王志強 大直徑機立窯擴徑改造技術要點及技術措施 水泥[30頁] 4. 黃元太 機立窯布料器傳動裝置的改進 2002年第1期 四川水泥[35頁] 5. 陳金燦 機立窯布料器蝸輪箱傳動軸的改進 水泥工程 2000年第1期[36頁] 6. 楊軍 機立窯布料器系統的改進 水泥2005.No.6[44頁] 7. 李捷華 機立窯單加料溜子傳動裝置的改造 水泥1997[48頁] 8. 張吉平 機立窯的增產節能綜合改造 四川水泥 2003.No.1[16頁] 9. 黃少清 劉根東

56、機立窯設備存在的問題及改進措施 四川水泥 No.4.2005[39 頁] 10. 張偉 董勇文 馬林 機立窯窯體綜合技改實踐 立窯指南 11. 許平 機立窯優質高產降耗的有效措施 2005/5 水泥技術[95頁] 12. 陳祿元 左學中 機立窯中銷輪出現徑向、端面跳動的處理方法 水泥 2001.No.10[53頁] 13. 李亞非 張玉成 ；李光勇 機械立窯卸料驅動蝸輪易損壞的原因及解決方法 水 泥 2001年第4期[29頁] 14. 繆建通 節能環保型立窯生產線技改實踐 立窯指南 15. 王振宇 孟德忠 立窯中心液壓傳動改機械傳動的方

57、法 水泥 2003.No.5[31頁] 16. 趙寶元 水泥機械設備零部件的加強措施 鎮江水泥廠 17. 張振舉 左學中 銷齒傳動機立窯的銷齒折斷原因分析 水泥2003.No.1[55頁] 致 謝 一個學期的畢業設計業課程已經結束。在這次設計過程中，雖然充滿了困難與曲折，但我感到受益匪淺。本設計是對我四年半來所學知識的一次大檢驗。通過這次畢業設計我熟悉了解了建材機械設備的設計制造和應用，掌握了一些生產設備的設計、選型和計算。從收集資料到分析解決問題，提出觀點，每一步都認真對待同時使我能夠在畢業前

58、將理論與實踐更加融會貫通，加深了我對理論知識的理解，強化了實際生產中的感性認識。 通過這次畢業設計，我基本上掌握了了解了水泥的生產流程，對機立窯的工作原理以及其工作特性有和全面了解，使我們知道怎樣將生產的問題，在設計時進行解決，以及讓我了解到在設計時要注意許多問題等，另外還更加熟悉運用查閱各種相關手冊，選擇使用工藝裝備等。 回顧整個畢業設計過程，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面實現了一次質的飛躍，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創新設計的能力，為我以后從事實際工程技術工作打下了一個堅實的基礎。 此次畢業設計中，劉平成老師對我進行了認真的指導。劉平成老師經常為我解答一系列的疑難問題，以及指導我們設計的思想，引導我的設計思路。在歷經三個多月的設計過程中，一直熱心的輔導。還有其他老師在我們畢業設計期間也很關心我們，感謝多位老師的熱情關心，也感謝我的同學在我困難的時候幫助我，使我順利完成了設計。 當然由于個人能力有限，在設計中難免有許多不足之處，懇請各位老師給予批評指正。 27