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1、GSZP85微粉干燥机高速粉碎局部结构设计第1章绪论1.1简要背景改革开放以来，我国的干燥技术及装备的开展十分迅速，从根本上扭转了我国干燥 行业落后的局面。目前从事干燥技术研究单位有十几个，中国化工学会化学工程专业委 员会干燥技术专业组集中了国内化工学工程界、农业工程界等行业的几十名干燥专家， 在干燥技术理论研究、干燥新技术新工艺新设备的引进、开发、应用等方面做了大量工 作，一些从事干燥技术、干燥设备生产与干燥设备开发应用的企业，近年来生产的各类 干燥器，特别是高效节能产品和高精尖产品不断问世，可以说我国的干燥技术及装备门 类齐全，应有尽有，除少数大型干燥设备仍需进口外，基本满足了国内市场需求
2、，其中 许多干燥设备已接近和到达国际同时代的技术水平。干燥设备广泛应用于化工、制药、农林土特产品、粮食、轻工等领域。我国干燥设 备行业从形成、开展到逐步走向成熟已经走过了 20多年历程。经过20多年的开展，我 国的干燥设备行业已经形成了一定的企业数量和生产规模。从地域分布上看，东部地区 生产企业多，中西部地区企业少；尤以江、浙、沪三地企业较为集中，仅江苏省常州市， 干燥设备生产企业达50家以上。目前国内市场需要的常规干燥设备，以及国际市场需 要的主要干燥设备，我国基本都能自己制造，这说明，我国干燥设备以进口为主的历史 已经结束。但还存在一些问题和隐忧。据中国通用机械干燥设备行业协会预测，今后几
3、年，我国化工行业干燥设备需求量 将到达3000台（套）左右；制药用干燥设备年需求量将到达3000台（套）左右；农林、 粮食、轻工等行业用烘干设备年需求量预计将到达5000台（套）左右。目前，我国干 燥设备在国内市场占有率已达80%以上。预计“十五”期间，国产干燥设备在国内市场 占有率将达90%以上。目前现存问题突出表现为区域集中和技术创新能力不强两方面。我国干燥设备行业的生产企业多数是在本行业早期企业的基础上逐渐派生出来的， 地理位置相对集中，人员结构存在严重的缺陷。到目前为止，企业主要分布在江、浙、 沪、辽、黑，这几个地区的企业几乎占到全行业总数的50%,而与此形成鲜明比照的是，取 a。56
4、6mm确定带的基准长度(d d (280 140)2L 2a (d d ) -244 2 566 -(280 140)-_do 0 2d2dl 4a24 56601800.057mm(28)按表 2.5,取Ld 1800mm表2.5基准宽度制窄V带的基准长度系列基准宽度制窄V带的基准长度系列（摘自GB/T 11544-1997）炷本表的单位是皿基准长度Ld（带型配组公差基本尺寸极限偏差SPZSPASPBSPC63060271080280080p-290010002100010002112013002125ft13002140016000216001600021800,2000p22000 一2
5、0 000 -0222402500004.250025000042800320|0a41315032000043550JO000640004000064500sq-?0006229实际中心距(28)L L - 1800 1800.057 a a_d566 o 22565,715mm2210小带轮的包角a 180(29)*2 *5731802艺 1, 57.3a565.715165.818120求V带根数P22(210)Z G(P P)K (4.46 0.25) 0.96 0.88iK l5.529i a根数取z=6根。式中：按窄V带额定功率图查得P4.46kw, P 0.25kw ;00按表2
6、.6,查得K0.96;a按表2.7,查得K0.88 o表2.6小带轮包角修正系数f小带轮包角修正系数Ka (摘自GB/T 13575. 1-1992)小带轮包角/ ( )KQ18011750.991700. 98165I0.961600.951550.931500.921450.911400.891350.881300. 861200.821100. 781000.74950.72900. 69表2.7带长修正系数KL (1)带长修正系数EL(1)(普逋V帝摘自GB/T 13575.1-1992,窄V带摘自 JB/ZQ 4175-1997)KL基准带长Ld/mm普通慌窄端YZABCDESPZS
7、PASPBSPC2000.812240.82 二25010.842800.870150.893550.92二400_0.960.874501.000.895001.020.915600.946300.960.810.827100.990.820.84800_1.000.850.860.B19001.030.870.810.880.B310001.060.890.840.90O.B511201.080.910.860.930.B712501.110.930.880.940. B90.8214001.140.950.900.960.910.8416001.160.990.930.841.000.9
8、30.8618001.181.010.960.861.010.960.8820001.030.980.881.020.960.900.8122401.061.000.911.050.980.920.8325001.091.030.931.071.000.940.86单根V带的初拉力F 500(Pl) mv2 500(选5 0.12 (5.422612.421N。 K zv0.964 5.422a(211)式中：m为V带每米长的质量，查表2-8,得m=0.12kg/m。表2.8 V带没米长的质量mV带每米长的质量m(摘自GB/T 13575. 1-1992)带型jtl/ (kg/m)普通福一丫0
9、. 04普通慌一Z0. 06普通摘一上0.10普通惟一B；0.17普通摘一C0. 30普通懵一D0.601普通逸一E0.87窄帝一SPZ0.07窄滞一SPA0.12窄情一SPB0. 20窄情一SPC0.37作用于轴上的力F 2F zsin 2 612.421 4 sin 侬8 R o 224861.894N2.2.13 验算主轴线速度验算主轴线速度dnd3.14 1480 57Vd2 2 中轴 1 一轴 _主轴i60002 600011d26000d(212)(213)d22.07420m /s可以。带轮的工作图查表2.9,大带轮为辐板式,辐板厚S=30mm,查窄V带轮轮缘宽、毂孔直径及轮缘长
10、度表格，结合系列化经驹，毂孔直径d55mm ,轮毂宽度L 125mmo查表2.9,轮缘及轮槽尺寸(示意图见图2.2)见表2.10。小带轮按表2.9为实心轮，查窄V带轮轮缘宽、毂孔直径及轮缘长度表格,结合系列化经验，毂孔直径d。48mm ,轮毂宽度L 125mm。按表2.9,轮缘及轮槽尺寸见表2.10。表2.9 V带轮基准直径Dd图2.2轮缘及轮槽尺寸示意图表2.10 V带轮轮员尺寸（基准宽度制）V带轮轮缘尺寸（基准宽度制）（摘自GB/T 10412-2002）槽型基准宽度bd基准线上槽深基准线 下槽济hfmin漕间距e一对面端的小医In 第槽称至面最距fm槽间 距累 积极 限偏 差带轮宽E外径
11、da槽轮角力32。34。3638。极限 偏差而基直dd 相的准径应基直dd 柑的准径立夏直dd 相的准径应基直dd 相的准径Y5.31.64.780. 360.6 B=(z-l)e2fda= dd+2kaW60600. 5*工、SPZ8.52.07.0)9.0120. 370.6B=(z-l)e2fda= dd+2 上 aW80800. 5,As SPA11.2.75 8. ll.i150. 390.6B=(z-l)e+2fda= dd+2haW118118 0. 5,B、SPB14.i3.510.8 1413土。. 411.50.8B=(z-l)e+2fda=dd+2ha一 W190190
12、0. 5,C 3PC19.4.814. 3 -925. 50, 5IS1.0 D=(z-l)e2fda= dd2La-W315015 0. 5*D27.i8.119.9370.6231. 2 B=(z-l)e4-2fda= dd+2ha4754750. 5cE23.444. 50. 7* 28L4B=(z-l)e+2fda= dd+2ha60C 0. 5,大小带轮的工作图如下:图2.3大带轮工作图臼图2.4小带轮工作图2.3轴的设计计算轴的形状与材料确实定使用常用的圆截面阶梯形状直轴。通过轴承与机架相连，装在轴上的零件都围绕轴 心线作回转运动，形成一个以轴为基础的轴系部件。轴的材料应满足强度、
13、刚度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的要求。按照经济合理、适 用的原那么，木蜘本设计方案的具体情况，采用最常用的45号钢经调质后(HB170-217),b 600MPa , E 210GPa o表2.11轴的常用材料及其主要力学性能轴的信用材料及其主要力学性能材牌热处理毛坯直径 /m硬度（HB） jMPa不小于讦用静应加。t钎用相 井应夫 。-1备注拉度b 抗强。屈服点。S弯曲疲劳极限。7扭转疲劳极限工-1NPaMPa20正火，回火5007001031563601801458014496111用于载荷不大135正火25W187540320230130216153176应用较厂泛J35正火J回火1003
14、00149187500260205115200136158应用较广泛35正火S回火30050014 3187 480240190110192126146应用较厂泛35正火，回火50075013 7187 46023018510518412 3142应用较广泛35正火，回火75O1OOC440220175100176116134应用较厂泛35调质 10030015620754028022012521614615g应用较厂泛45正火25|10030。!16 2217 580290235135238156130应用最厂泛45正火，回火300500162217560280225130224150173
15、应用最广泛232初步估算轴径轴的直径按扭转强度条件计算，强度条件为：P9550 103 _ MPa(214)(214)T WWTTR式中t轴的扭剪应力，MPaT轴传递的转矩，N mmWt轴的抗扭截面模量，mm 3P轴传递的功率，kWN一轴的转速，rpmT (x)dxa M (x)M (x)dxa M (xjM (x)dxa M (x)M (x)dxM (x项(x)dx1383EI81 33EI101 3IQ3EI1013SET5133Er513SET813_s_3EI81 33EIio789192939495969798M (x)M (x)dx1 3 LQ 3EI10a M (x)M (x)d
16、xEIM (xjNT (x)dx13a M (x)M (x)dxEIa M (x)M (x)dx133EI8a M (xjM (x)dx3巩a M (x)M (x)dxM (xjM (x)dxEI1 3in3EIioa M (x项(x)dx1 3in3EIio将求出的常数项和系数带入正那么方程，经整理简化后,得到0.057165X710.039044X510.183352X511.202973X910.00087 IX910.001943X71810.2439194551.99583713932.171740解方程,求出:X51113014.506NX713355201.181NX911601
17、11.922N其中负号表示与假设的方向相反。X 14456.632N31X 1527.975N81(4)作出转矩阵图根据条件，轴传递的转矩:P9550- 9550n283.919N22740m 283919N mm(218)(5)按弯扭合成强度计算ca危险截面上的计算应力ca可以按第三强度理论(最大剪应力理论)计算:2 4 2 MPab T b式中一危险截面上弯矩M产生的弯曲应力b厂转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化处理，查轴的许用弯曲应力，取70MPa bb(219)1083/322.75 70MPabVM 2 T2 J14456.6322283993ca W903/320.812 70MPa
18、b可以。2.4键的选择及强度校核连接大带轮处(1)确定键的类型和尺寸带轮要求一定的对中性。由于是静连接，选用C型普通平键(见图2.8)。由下表查得当轴径d 55mm时，键取为b h 16 10 o参照带轮轮毂宽库1 125mm ,及普通平键的长度系列，取键长L 112mm。图2.8 C型普通平键表2.12普通平键普逋平键(摘自CB/T1095-20039 GB/T1096-2003)轴径d德的公称尺寸b(hS)(h8)h(ll)C或HL (hl4)自68220.160.25620810330.16，256361012440.160.258d5|1217650. 2520.41056172266
19、0. 250.41 的嘀2230870. 250.418-9030381080. 40.622110 38441280. 40.62814044501490.40.636160 505816100.44 K180 5865俎110.40150286 57520120. 60.85622075-8522140.60.86325085-9525140. 60.8702809511028160. 60.88032011013032180,60890360（2）强度验算平镯猥胜势效形式有：工作面被压溃（静连妾），工作面议员说妾）, 个别情况下会出现键被剪断。因是静连接，故只按工作面上的挤压应力进行条件
20、性强度校核，由式2T 4Tp did dhT2T 4Tp did dhTMPap(220)式中式中d轴的直径，mmk键与毂槽的接触高度，mmh一键的高度（h 2k ）, mm1键的工作长度，mmT转矩，N mm0一许用挤压应力MPa查取许用挤压应力为pl 70MPa土卜2T 4T故p 雨而土卜2T 4T故p 雨而4 21293955 10 11213.82770MPa ，满足强度要求。p242连接小带轮处(1)确定键的类型和尺寸带轮要求一定的对中性。由于是静连接，选用A型普通平键。查表060-1得当轴径d 48mm时，键取为b h 12 8。参照齿轮轮毂宽度1125mm ,及普通平键的长度 o
21、系列，取键长L 132mm。(2)强度验算因是静连接，故只验算挤压强度，由式(2-20)且查得许用挤压应力为70MPa , p19.20470MPa ,满足强度要求。 p2T 4T 4 212939 dH dhT 42 8 132243连接转动体处(1)确定键的类型和尺寸由于是静连接，选用A型普通平键。查得当轴d由于是静连接，选用A型普通平键。查得当轴d57mm时，键取为b h 16 1。参照转动体宽度1 75mm ,及普通平键的长度系列，取键长L 55mm。(2)强度验算因是静连接，故只验算挤压强度，由式(2-20)且查得许用挤压应力为70MPa ,p故 在:二 ,27.169 70MPa
22、,满足强度要求。p dkl dhl 57 10 55p2.5轴承的选择及寿命计算由失效分析知，n lOrpm ,应进行防止疲劳点蚀的寿命计算,需要校核靠近带轮处的圆锥滚子轴承，中心支撑架处的圆柱孔调心球轴承，和转动体处 的滑动轴承。锥滚子轴承(正安装)周锥滚子轴承可同时承受以径向负荷为主的径向与较大的轴向负荷，不宜用来承受 纯轴向负荷。当成对配置使用时，可承受纯径向负荷。可调整径向、轴向游隙。图2.9圆锥滚子轴承(1)轴承所受径向载荷水平方向支反力： ef 1e2 165.8181F 2(Fqv2)2 2 (612.421 0.12 21.6872)2 1111.964Nt 0ef 1e2 1
23、65.8181(221)F 24R1H 十- I9L032N139.7139.7R2H, 1HL964嚅1302.996N1139.7139.7垂育方向支反力:RIVF 244861.894 24139.7139.7835.257NR2VF163.74861.894 163.7，r139.7139.75697.15 IN合成支反力：VR R2 R21 1H IV合成支反力：VR R2 R21 1H IV191.0322835.2572856.824NR22HR22HR22V1302.99625697.15125844.249N24139J,Rih vJiRzhJFt图2.10受力分析1图2.1
24、2轴向力根据力的平衡原理，所有滚动体作用在内圈上的接触载荷的向量和必等于径向载荷Ro受载最大点的作用力为：4.6RF max Z式中：R径向载荷Z轴承滚动体总数由上，轴强度的计算知：1 1511139 7R _F _ 4861,894 2074.547N(2-22)2 R 179.52163.7所以 F 46 券 4.6 y7)*, 1590.486N max 1 Z6(2)计算轴承所受的轴向载荷计算派生轴向力由于有接触角a的存在，因而在计算径向当量动载荷时，须将轴承的径向负荷所引 起的派生轴向力S考虑在内.对周锥滚子轴承来说，$ %Y(2-23)轴承型号30000,为厨锥滚子轴承，由标准查得
25、性能参数为：C258,C225,e 0.42,Y1.4,Y 0 0.8 贝北S Ry 85682/ j4 306.009NS, R2y 5844.249%2087.232N计算轴承所受的轴向载荷由结构知，Fa 0N轴上个轴向力的方向FFSIS2所 A max(S,S) S 2087.232N以 A 22 12(3)计算当量动载荷PA 2087232R 856.824A 2087232R 856.8242.440.42查表自 GB/T 297-1994 参照 ISO355-1977得 Xi 0AYi 1.42087.2325844.2490.36e 0.42得 X2W o查表取冲击载荷因数f2.
26、4odf l,f查表取冲击载荷因数f2.4odf l,f根据弯矩合成图，取力矩载荷系数1.5m2粉干燥、硫酸钢干燥、硫酸钾干燥、硫酸保干燥、氢氧化锂干燥、氢氧化保干燥、氯化 领干燥、氯化钙干燥、碳酸锂干燥、硫酸锌干燥、草炭土干燥。1.2前景展望今后干燥设备行业竞争的焦点将主要集中在产品质量、技术水平、售后服务和价格 方面。在干燥设备类型上，将以热风加热常压干燥设备、真空干燥设备为主，其他诸如 远红外线干燥设备、微波干燥设备等特殊领域的用户也将逐步扩大应用数量。在食品、 药品干燥方面，对真空冷冻干燥设备中的较大规格设备需求量揩会增加，具有功能组合 （如制粒一干燥、干燥一过滤）的设备需求量也将增多
27、，高自动化干燥设备在一些应用 领域将受到欢迎。另外，干燥设备外观质量将越来越受到重视，腐蚀性物料烘干设备的 耐腐能力和可靠的使用性能，将会受到用户特别关注。目前，我国干燥设备行业已经开始进入较成熟的开展阶段，能够比拟好地满足各个 领域用户的实际需要，而在价格上只有国外相同产品的1/3,这使我国干燥设备在市场 竞争中比进口设备具有明显的价格优势；另一方面，由于干燥设备体积较大，大多数还 涉及现场安装、调试和售后服务等工作，因此对国内用户而言，选用国产设备较选用进 口设备更方便。就国际市场而言，我国加入WTO后，更有利于干燥设备扩大出口。目前， 我国干燥设备主要出口产品是真空干燥设备，振动干燥设备
28、，中小型粮食、食品及农林 土特产品干燥设备，年出口量超过百台，出口的主要地区是东南亚及其他开展中国家， 并已经翻开欧美市场的大门。目前，我国干燥设备出口产品占国产干燥设备总量的比例 还不到5%,专家预计“十五”期间干燥设备出口产品在国产干燥设备总量中所占比例 将到达10%以上。在国际竞争中，我国干燥设备生产企业的主要竞争对手是丹麦、瑞士、英国、德国、 美国以及日本等。与竞争对手相比，我国干燥设备的优势是价格低廉，缺乏之处主要在 于产品的自动化控制程度、外观质量、成套性和功能组合性方面有待进一步提高。因此，国内干燥设备生产企业应该充分利用中国加入WTO的机遇，加强与国外的技 术交流，汲取国外先进干燥设备之长，加快提高我国干燥设备自动化控制程度、外观质 量、成套性和功能组合性，缩小与国外产品的差距，提高我国产品在用户中的信任度， 使我国干燥设备不仅在国内市场，而且在国外市场也能占据一席之地。我国现在已生产的干燥设备品种日益增加，适用范围不断扩大，产品水平及质量正 在迅速提高，市场竞争能力正在不断增强。特别是我国政府出台了支持产品出口的各项(224)(224)P f f (X R YA) 2.4 1 (0.4 856.824 1.4 2087.232)1 d ml 111 I7835.65 INP f f (X R2 d m2 2221039.296N