畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-1750×12000回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）

1、裝訂線 摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了175012000回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)，此回轉(zhuǎn)窯用于生產(chǎn)鐵氧體磁性材料。本次設(shè)計(jì)綜合了現(xiàn)代磁性材料生產(chǎn)工藝的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其發(fā)展趨勢(shì)；回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成了包括筒體、滾圈、齒輪和齒圈、托輪和擋輪、傳動(dòng)裝置等的設(shè)計(jì)計(jì)算工作；對(duì)筒體、齒輪、托輪軸等主要零部件進(jìn)行了受力分析與強(qiáng)度計(jì)算，還應(yīng)用了solidworks有限元分析方法對(duì)回轉(zhuǎn)窯上的托輪底座進(jìn)行了有限元分析，分析了其應(yīng)力和變形情況，用直觀的報(bào)告形式說(shuō)明了其滿足校核的結(jié)果。而且本次設(shè)計(jì)還運(yùn)用了autocad及caxa工程軟件繪制了回轉(zhuǎn)窯的總圖、筒體裝配圖、托擋輪裝配圖、傳動(dòng)裝置裝配圖和大齒輪零件圖等圖紙。關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)

2、窯、磁性材料、solidworks、有限元分析全套cad圖紙，加 174320523abstractthis graduate design completed the design of 1750 12000 rotary kiln, the rotary kiln is used to the production of iron oxygen magnetic material.this design synthesized the modern magnetism material to produce the crafts domestic and international dev

3、elopment present condition, and analyze the trend of its development. the design complete the designs calculation of the tube , roll the turn, wheel gear and rim, tugboat and block wheel, spread to move to the device etc. and proceeded to suffer the dint analysis and the strength calculation to main

4、 zero parts of the tube ,wheel gear, the axle of tugboat etc. and also applied the solidworks to the bottom of the tugboat of the rotary kiln to proceeds the analysis of finite element analysis and analysis stress and transmogrification, in a direct report style to explain the calibration result.the

5、 design also make use of the autocad and caxa the engineering software to draw the total diagram of rotary, the tube assemble the diagram, tugboat and block wheel assemble the diagram, spread to move to the device assemble the diagram and the big wheel gear parts diagram etc. diagram paper.keywords:

6、 rotary the kiln, magnetic material, solidworks, finite element analysis目錄中文摘要英文摘要總論部分1 現(xiàn)代磁性材料生產(chǎn)工藝的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)11.1磁性材料的分類(lèi)11.2磁性材料的現(xiàn)狀11.3鐵氧體磁性材料11.4 磁性材料的發(fā)展趨勢(shì)22 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)磁性材料的概述43 常用各種類(lèi)型回轉(zhuǎn)窯設(shè)備的介紹，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比53.1回轉(zhuǎn)窯的介紹53.2各種回轉(zhuǎn)窯的對(duì)比5專(zhuān)題部分4 現(xiàn)代磁性材料生產(chǎn)對(duì)回轉(zhuǎn)窯設(shè)備的要求65 設(shè)計(jì)方案的比較與方案的確定、參數(shù)的確定7 5.1國(guó)內(nèi)外各種設(shè)計(jì)方案的比較75.2自己提出的方案86 回轉(zhuǎn)窯的

7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定97 回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)計(jì)算107.1基礎(chǔ)計(jì)算部分107.2筒體計(jì)算107.3支撐裝置計(jì)算147.4傳動(dòng)裝置208 175012000回轉(zhuǎn)窯的托輪底座的強(qiáng)度計(jì)算（運(yùn)用solidworks有限元方法） 248.1solidworks介紹248.2托輪底座的有限元分析計(jì)算248.3運(yùn)用solidworks對(duì)底座分析的結(jié)果258.4運(yùn)用solidworks對(duì)零件進(jìn)行有限元分析的步驟289 175012000回轉(zhuǎn)窯的安裝、維護(hù)和潤(rùn)滑299.1回轉(zhuǎn)窯的安裝29 9.2回轉(zhuǎn)窯的潤(rùn)滑3010 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析3111 設(shè)計(jì)體會(huì)32謝辭33參考文獻(xiàn)總論部分1. 現(xiàn)代磁性材料生產(chǎn)工藝的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)

8、狀及其發(fā)展趨勢(shì)1.1磁性材料的分類(lèi)磁性是物質(zhì)的基本屬性之一，在外磁場(chǎng)作用下，各種物質(zhì)都呈現(xiàn)出不同的磁性。磁性材料按其特性、結(jié)構(gòu)和用途可分為軟磁性材料、永磁性材料、磁記錄材料、旋磁材料和非晶態(tài)軟磁材料等。軟磁材料的磁性能的主要特點(diǎn)是磁導(dǎo)率高，矯頑力低。屬于軟磁材料的品種有電工用純鐵、硅鋼片、鐵鎳合金、軟磁鐵氧體和鐵鈷合金等，它們主要是作傳遞和轉(zhuǎn)換能量的磁性零部件或器件。永磁材料的磁性能的主要特點(diǎn)是矯頑力高，屬于永磁材料的品種有鐵鎳鈷、稀土鈷、硬磁鐵氧體等，它主要作用是在能夠產(chǎn)生恒定磁通的磁路中，在一定空間內(nèi)提供恒定的磁場(chǎng)作為磁場(chǎng)源。1.2磁性材料的現(xiàn)狀磁性材料作為一種重要的功能材料，廣泛用于國(guó)民

9、經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，在現(xiàn)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中扮演著一個(gè)重要的角色。隨著社會(huì)步伐的不斷涌進(jìn)，中國(guó)磁性材料又面臨一次發(fā)展良機(jī)。磁性材料作為電子行業(yè)的基礎(chǔ)功能材料，永磁材料作為磁性材料的重要組成部分，在電子工業(yè),電子信息產(chǎn)業(yè)、轎車(chē)工業(yè)、摩托車(chē)行業(yè)發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)它還廣泛用于醫(yī)療、礦山冶金、工業(yè)自動(dòng)化控制、石油能源及民用工業(yè)。永磁材料有永磁以及一切鐵氧體瓷瓦、磁塊、磁環(huán)、磁粉等，廣泛用于各種微電機(jī)、揚(yáng)聲器、自動(dòng)化裝置、醫(yī)療機(jī)械、磁選設(shè)備以及一切需要恒定磁源的地方，用永磁代替電磁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、節(jié)約能源、維護(hù)方便。還有方形、圓形、圓柱、片狀、條形、扇形、瓦形、環(huán)形等多種形狀的永磁材料，可廣泛用于耳機(jī)

10、、聽(tīng)筒、微形發(fā)聲器件、磁性紐扣、磁性門(mén)吸、玩具、馬達(dá)、磁療保健、電腦設(shè)備、電子零件等不同領(lǐng)域。另外，采礦業(yè)、航天航空、高保真音響、電機(jī)等也是詞性材料涉獵的對(duì)象。由此可見(jiàn)，磁性材料對(duì)我們的生活各方面將越來(lái)越重要。1.3.鐵氧體磁性材料鐵氧體磁性材料概述鐵氧體磁性材料是近三十多年迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型的非金屬磁性材料。從它的電特性看來(lái)，屬于半導(dǎo)體范疇，所以有的鐵氧體也稱(chēng)為磁性半導(dǎo)體。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鐵氧體磁性材料不僅在電子工業(yè)部門(mén)應(yīng)用日益廣泛，例如已在通訊廣播、自動(dòng)控制、計(jì)算技術(shù)和儀器儀表等方面成為不可缺少的組成部分，而且在宇宙航行、衛(wèi)星通訊、信息顯示和污染處理等方面，也開(kāi)辟了新的

11、廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)目前在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，鐵氧體磁性材料可分為軟磁鐵氧體、永磁鐵氧體、旋磁鐵氧體、矩磁鐵氧體和壓磁鐵氧體等五種，它們又各有單晶、多晶和薄膜等形式。由于鐵氧體磁性材料的新品種、新工藝、新技術(shù)和新器件不斷出現(xiàn)，不斷在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)廣泛應(yīng)用，因此對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化，將發(fā)揮重要作用。鐵氧體是由鐵和其他一種或多種金屬組成的復(fù)合氧化物。隨著替代金屬的不同，可以組成各種不同類(lèi)型的鐵氧體。鐵氧體也可以理解為一種具有鐵磁性的金屬氧化物目前已經(jīng)出現(xiàn)一些不含鐵離子但卻具有磁性的金屬氧化物和硫?qū)倩衔?，如氧化鎳、氧化銪。鐵氧體磁性材料的用途和品種，隨著生產(chǎn)的發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越

12、多，根據(jù)目前應(yīng)用情況，可分為軟磁、硬磁、旋磁、鉅磁和壓磁等五大類(lèi)。軟磁材料是指在較弱的磁場(chǎng)下，易磁化也易退磁的一種鐵氧體材料，軟磁鐵氧體是目前各種鐵氧體中用途較廣、數(shù)量較大、品種較多的一種鐵氧體材料。軟磁鐵氧體主要用作各種電感元件，如濾波器磁芯、變壓器磁芯、天線磁芯、偏轉(zhuǎn)磁芯以及磁帶錄音和錄像磁頭、多路通訊等的記錄磁頭的磁芯等。硬磁材料是相對(duì)于軟磁材料而言的，它是指磁化后不易退磁，而能長(zhǎng)期保留磁性的一種鐵氧體材料，因此，有時(shí)也稱(chēng)為永磁材料或恒磁材料。永磁鐵氧體材料不僅可以用作電訊器件中的錄音器、微音器、拾音器、電話機(jī)以及各種儀表的磁鐵，而且在污染處理、醫(yī)學(xué)生物和印刷顯示等方面也得到了應(yīng)用。1.

13、4磁性材料的發(fā)展趨勢(shì)1.4.1自上世紀(jì)九十年代以來(lái)，隨著稀土材料的開(kāi)發(fā)和非晶磁性材料的不斷完善，特別是納米晶磁性材料的出現(xiàn)，使得金屬磁性材料進(jìn)入到一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。人們對(duì)材料顯微結(jié)構(gòu)的要求亦由以往追求完整、無(wú)缺陷的長(zhǎng)程有序的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)展到具有優(yōu)異性能但長(zhǎng)程無(wú)序的非晶結(jié)構(gòu)，繼而又進(jìn)入到納米晶的研制和開(kāi)發(fā)階段。1.4.2磁性材料的磁致伸縮現(xiàn)象早在19世紀(jì)中葉就被發(fā)現(xiàn)，但其磁致伸縮量小使其應(yīng)用范圍受到了很大的限制，開(kāi)發(fā)具有更大的磁致伸縮效應(yīng)的材料一直是人們的追求目標(biāo)。19631965年在重稀土tb、dy等單晶體中發(fā)現(xiàn)了很高的磁致伸縮現(xiàn)象；1972年開(kāi)發(fā)成室溫下具有超大磁致伸縮效應(yīng)的tbfe金屬間

14、化合物，其磁致系數(shù)高達(dá)（12）10（0.1%0.2%），至此稱(chēng)這種巨大磁致伸縮現(xiàn)象為超磁致伸縮效應(yīng)。目前超磁致伸縮已進(jìn)入實(shí)用階段，研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容以制作工藝、檢測(cè)評(píng)價(jià)等為中心，在伺服機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域應(yīng)用前景看好。從實(shí)用角度，材料應(yīng)具備的條件主要有：1. 變位量及生產(chǎn)的應(yīng)力要大（并具備相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度）；2. 響應(yīng)速度快；3. 軟詞性；4. 可在底磁場(chǎng)下驅(qū)動(dòng)；5. 居里溫度高；6. 在使用氣氛中磁致伸縮特性對(duì)溫度的變化不敏感；7. 高可靠性；8. 環(huán)保性?xún)?yōu)良，兼?zhèn)涫袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；超磁致伸縮材料在某些量大面廣的領(lǐng)域，例如全球范圍內(nèi)的海面港口管理用器件，計(jì)算機(jī)用打印等應(yīng)用領(lǐng)域中，具有很大的潛在應(yīng)用背景。2.回轉(zhuǎn)窯

15、生產(chǎn)磁性材料的概述鐵氧體磁性材料的制作工藝簡(jiǎn)圖如下： baco或srco+feo 配料與混料燒成 粉末未經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成形粗粉碎 細(xì)粉碎 干燥 造粒 整粒壓縮成型 壓縮成型 燒成 壓粉體在高溫下燒成加工檢查 鐵氧體磁性材料的第一步燒成工作在回轉(zhuǎn)窯中完成。配料與混料（baco或srco+feo ）經(jīng)粉碎后由回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料裝置進(jìn)入到筒體進(jìn)行焙燒，其焙燒過(guò)程如下：物料先在烘干帶烘干，再經(jīng)預(yù)熱帶預(yù)熱，再轉(zhuǎn)到分解帶，后到燒成帶即反應(yīng)帶焙燒，焙燒過(guò)程即是在高溫高壓下增氧的過(guò)程，使物料發(fā)生物理與化學(xué)變化，生成本身有磁性的feo以及受激活后就顯磁性的feo和feo；最后經(jīng)冷卻帶冷卻，再由出料裝置輸出燒成品。3. 常

16、用各種類(lèi)型回轉(zhuǎn)窯設(shè)備的介紹，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比3.1回轉(zhuǎn)窯的介紹回轉(zhuǎn)窯是指是對(duì)散狀或漿狀物料進(jìn)行加熱處理的加工設(shè)備，問(wèn)世已逾百年?；剞D(zhuǎn)窯廣泛用于有色冶金、黑色冶金、耐火材料、水泥、化工和造紙等工業(yè)部門(mén)。回轉(zhuǎn)窯在一些有色金屬生產(chǎn)中占有重要的地位，是用來(lái)對(duì)礦石、精礦、中間產(chǎn)物進(jìn)行燒結(jié)、焙燒等加熱處理。3.2各種回轉(zhuǎn)窯的對(duì)比回轉(zhuǎn)窯是指旋轉(zhuǎn)煅燒窯（俗稱(chēng)旋窯），屬于建材設(shè)備類(lèi)?；剞D(zhuǎn)窯按處理物料不同可分為水泥窯、冶金化工窯和石灰窯。水泥窯主要用于煅燒水泥熟料，分干法水泥窯和濕法水泥窯兩大類(lèi)。冶金化工窯則主要用于冶金行業(yè)鋼鐵廠貧磁化焙燒；鉻、鎳鐵礦氧化焙燒；耐火材料廠焙燒高鋁釩土礦和鋁廠焙燒熟料、氫氧化鋁；化工廠焙

17、燒鉻礦砂和鉻礦粉等類(lèi)礦物。石灰窯（即活性石灰窯）用于焙燒鋼鐵廠、鐵合金廠用的活性石灰和輕燒白云石。專(zhuān)題部分4.現(xiàn)代磁性材料生產(chǎn)對(duì)回轉(zhuǎn)窯設(shè)備的要求4.1對(duì)耐火材料的要求： 耐火磚起著保護(hù)筒體和減少散熱的作用，因此耐火磚的好壞至關(guān)重要。而且窯內(nèi)工作各不相同，因此各段耐火磚的厚度要求不一，燒成帶經(jīng)常燒損，為保證一定運(yùn)轉(zhuǎn)周期，磚應(yīng)厚一些，而分解帶可減薄。4.2對(duì)喂料裝置的要求：要求喂料穩(wěn)定、均勻、容易控制，以便配合窯的操作，一般用變速電動(dòng)機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)喂料量。4.3對(duì)燃燒器的要求：因?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯焙燒時(shí)需要明顯的溫度分布，故供熱源即燃燒器需要有提供不同溫度的能力。4.4對(duì)密封裝置的要求：回轉(zhuǎn)窯一般是在負(fù)壓下進(jìn)行操

18、作，為防止外界空氣被吸人窯內(nèi)及在某些部位防止窯內(nèi)空氣攜帶物料外泄，對(duì)密封裝置有如下要求：1.密封性能好。在窯尾處，負(fù)壓可達(dá)60毫米水柱，在空氣預(yù)熱器的入口處，鼓風(fēng)壓力達(dá)700毫米水柱，密封裝置應(yīng)能適應(yīng)這樣的壓力；2.能適應(yīng)筒體的形狀誤差和運(yùn)轉(zhuǎn)中沿軸向的往復(fù)竄動(dòng)；3.磨損輕，維護(hù)和檢修方便；4.結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單。5. 設(shè)計(jì)方案的比較與方案的確定、參數(shù)的確定5.1國(guó)內(nèi)外各種設(shè)計(jì)方案的比較5.1.1某公司開(kāi)發(fā)的l8211-型燃油回轉(zhuǎn)窯 l8211-型燃油回轉(zhuǎn)窯是一種適用于磁性材料粉料預(yù)燒的專(zhuān)用設(shè)備，為了適應(yīng)磁性材料生產(chǎn)和發(fā)展的需要，某公司在消化國(guó)外先進(jìn)窯爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，于九七年開(kāi)發(fā)成功適應(yīng)規(guī)模生產(chǎn)的高效

19、節(jié)能型燃油回轉(zhuǎn)窯。通過(guò)采取能精確控溫的比調(diào)式燃燒器，窯進(jìn)出口端的密封裝置以及高、底溫的分段結(jié)構(gòu)等措施，達(dá)到高效節(jié)能、燒成粉料一致性好的目的。5.1.2應(yīng)用領(lǐng)域廣闊、高效節(jié)能的harper回轉(zhuǎn)窯其主要特征：1.適用的溫度范圍：500-24002.可控溫區(qū)的數(shù)目依用戶要求設(shè)計(jì)3.各個(gè)溫區(qū)的獨(dú)立可控4.精確安全的氣氛控制，氮?dú)?、氫氣、空氣等諸多氣氛環(huán)境下使用5.專(zhuān)利密封設(shè)計(jì)確保爐腔的氣密性能6.從高溫合金爐管到陶瓷爐管、石墨爐管，有各種設(shè)計(jì)選擇7.電加熱方式或天然氣燃燒加熱方式，滿足用戶的多種需要5.1.3回轉(zhuǎn)窯采用mfa控制技術(shù)anti-delay mfa控制器處理 改進(jìn)了溫度控制，溫回轉(zhuǎn)窯溫度回

20、路的大滯后 度變化至少減少50%防止產(chǎn)品過(guò)熱 燃料或煤的消耗量大大減少前饋和魯棒mfa控制器 溫度和其它關(guān)鍵過(guò)程處理大負(fù)荷變化 變量能總是維持在自動(dòng)控制狀態(tài)下減小了溫度和產(chǎn)品 產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品等級(jí)、質(zhì)量的變化 生產(chǎn)效率都得到了顯著 的提高并降低了廢品率提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量 在幾個(gè)月或更短的時(shí)間里就能完全收回成本5.2自己提出的方案現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中利用回轉(zhuǎn)窯的實(shí)例不勝枚舉，本課題的回轉(zhuǎn)窯為175012000回轉(zhuǎn)窯，用來(lái)生產(chǎn)磁性材料。其具體的方案如下：1. 良好的密封設(shè)計(jì)確保窯腔的氣密性能2. 適用的溫度范圍：500-15003. 溫區(qū)獨(dú)立可控4. 傳動(dòng)系統(tǒng)選擇電機(jī)、齒輪和聯(lián)軸器，電機(jī)為變頻調(diào)速5.

21、采用滾動(dòng)軸承代替以前常用的滑動(dòng)軸承6. 傳動(dòng)裝置底座采用鋼架結(jié)構(gòu)代替以前的槽鋼結(jié)構(gòu)7. 擋輪選兩擋參數(shù)的確定：耐火磚厚度為250mm，比重（即容重）為2.5g/cm使用溫度為1300，最高溫度為1400轉(zhuǎn)速為0.5-3rpm；傾角為1/40料重為4000kg6. 回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定回轉(zhuǎn)窯的筒體尺寸為：窯頭懸伸段：l=(11.2)d取1.925m窯尾懸伸段：l=1.1l取2.118m中間跨： l=l- l- l=7.957m其支承擋數(shù)為2；鋼板厚度為0.014m下圖為窯總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖： 1925 1020 2118 12000 12000單位（mm）7.回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)計(jì)算7.1.基礎(chǔ)計(jì)

22、算部分已知條件：回轉(zhuǎn)窯的長(zhǎng)度l=12m;直徑d=1.75m;窯斜度：sin=1/40=0.025；窯傾斜角=1.4325；cos=0.999687;物料自然堆角=43窯轉(zhuǎn)速：n=0.5-3rpm;物料重4000kg;容重=650-750kg/m取700 kg/m計(jì)算：長(zhǎng)徑比：=6.857物料移動(dòng)速度v=324dnsin/(24+)d為窯空間部分直徑，d=d-d;d為耐火磚的厚度，其值為0.25米，考慮窯的結(jié)構(gòu)取d=0.3m,所以d=1.75-0.3=1.45m代入數(shù)據(jù)可算得v=0.23727-1.4236m/min物料停留時(shí)間t=(50.57529-84.29334)min當(dāng)n=1時(shí)，填充率：

23、=0.14585其中，g為物料流通量，可取窯出口和入口的平均值所以g=1.2g=1333.3333kg/s7.2筒體計(jì)算7.2.1筒體尺寸確定計(jì)算：窯頭懸伸段：l=(1-1.2)d取1.1d=1.925m窯尾懸伸段：l=1.1 l取2.118m中間跨： l=l- l-l因?yàn)閐3m; =6.875,所以支撐擋數(shù)為2，查表得鋼板厚取=0.014m筒體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 1925 1020 2118 12000 單位（mm）7.2.2筒體載荷計(jì)算筒的內(nèi)徑d=1.60m1. 筒體自重：q=7.85( d +)=7.85(1.6+0.014)0.014=0.5573噸/米=5.57310n/m估取q=(1

24、.25-1.35) q=1.30 q=1.35.57310=7.244910n/m2. 窯襯重量：q=(d-h) h h為窯襯和底泥總厚度，h=h+0.005,0.005為底泥厚度。h為窯襯厚度，其值為0.25m 為窯襯容重，其值為2.510n/m 所以q=2.5(1.75-0.255)0.255=2.9441噸/米=2.944110n/m3. 物料重量：q=0.168584噸/米=1.6858410n/m4. 齒圈重量：估取12噸，相當(dāng)1.2n7.2.3筒體彎矩和應(yīng)力計(jì)算1.彎矩計(jì)算q= q+ q+ q=3.83717n/m基本假設(shè)條件：（1）將筒體視作圓環(huán)截面水平連續(xù)梁。不計(jì)截面變形后對(duì)截

25、面模數(shù)的影響，不計(jì)斜度的影響。（2）不計(jì)物料重心對(duì)窯軸線的偏移，不計(jì)筒體所受扭矩。（3）按靜載荷計(jì)算。 筒體的上部受均勻載荷的作用，簡(jiǎn)圖上未標(biāo)明 f l l l (1)=0, r+r-ql-f=0對(duì)a點(diǎn)：=0 ql+ rl-q()-f1.02=0將數(shù)據(jù)代入上面兩式可得出結(jié)果：r=5.12825nr=6.7635010n 可畫(huà)出剪力圖（示意圖）如下： 438959.8 399820.7 279820.7 81271.2q（n） -73865.5 13636.2 356682.1 86066.3m（nm） -71095.6通過(guò)剪力圖可得出q=q=4.389598n取4.5n2.彎曲應(yīng)力計(jì)算：（1）

26、 由剪力圖畫(huà)彎矩圖如上圖列出各段的彎矩方程式如下：ca段：m(x)=-qx (0x1.925)ad段：m(x)= r（x-1.925）-qx (1.925x2.945)db段：m(x)= r（x-1.925）-qx-f(x-2.945) (2.945x9.882)be段：m(x)= q（x-12） (9.882x12)計(jì)算各段接點(diǎn)的彎矩值：x=1.925時(shí)，m=-7.1095610nmx=2.945時(shí)，m=35.6682110nmx=9.882時(shí)，m=8.6066310nm(2).筒體應(yīng)力計(jì)算：筒體橫截面上的彎曲應(yīng)力為=w：筒體截面模數(shù)w=(cm)k：接縫強(qiáng)度系數(shù)，鉚接縫k=0.8；焊接縫，人

27、工焊k=0.9-0.95 自動(dòng)焊k=0.95-1k：溫度系數(shù)，由筒體表面的溫度而定許用彎曲應(yīng)力：有襯磚的回轉(zhuǎn)窯=2.010n/m當(dāng)=14時(shí)，w=0.0339476m當(dāng)=24時(shí)，w=0.0535893m滾圈中心線處，筒體截面非焊接對(duì)稱(chēng)，k=1，其它部位均取0.9。設(shè)筒體各處的溫度分布如下圖： 250 250 250250時(shí)，k=0.83；200時(shí)，k=0.92彎矩最大處為齒圈中心線處，此處的應(yīng)力為：=8.156610nm計(jì)算結(jié)果滿足校核。7.3支撐裝置計(jì)算7.3.1滾圈滾圈的材料為45號(hào)鋼因?yàn)閐3.5，所以滾圈外徑d=(1.25-1.19)d取1.2d=2.1m截面高度h=(0.09-0.055

28、)d取0.13m7.3.2托輪1.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算材料選45號(hào)鋼滾圈與托輪的直徑比i=3.5,所以d=0.6m最大接觸應(yīng)力p=0.418=0.418q為單位接觸寬度上的載荷，q=n/mq為支撐載荷，取由筒體彎矩計(jì)算取得的各支座反力的最大值為4.5ng：滾圈自重，g=（0.045-0.1）q，估取g=0.08q=3.4n：托輪滾圈中心連線與垂直方向夾角一般為30b：滾圈寬度e=2kg/cm=2n/m 當(dāng)=30，g=0.08q時(shí)p=635=660bk=0.272b=0.2295m取0.225m2.滾圈的截面設(shè)計(jì)（1）.截面高度：h=s=s+c，c是直徑間隙，2c=d(t-t)t=100,t=60,=0

29、.000012mm/mmd=d-2h=1.840m,計(jì)算得c=0.4416（2）.截面參數(shù)計(jì)算截面面積：f=bh=0.2250.13=2.92510m形心圓直徑：d= d-h=2.1-0.13=1.970m截面慣性矩：i=0.41194m3.滾圈在筒體上的固定方式為松套式，且有間隙，間隙約為2mm并松套式滾圈的墊板與擋板型式取回轉(zhuǎn)窯一書(shū)中p85圖3-5的a圖所示的型式。4.寬度：bb+2ub= b+(0.5-1)取b=0.28m7.3.3支撐裝置受力分析1. 徑向力：滾圈自重g=0.08q=3.6nn=0.0624q=2.808nf=nsin=0.312q=1.404nf=ncos+g=0.5

30、72q=2.574nn=0.652q=2.934n2. 軸向力（1） 每側(cè)托輪軸向力： f=fn=(0.0312-0.624)n=876.096-17521.92n（2） 每擋支撐裝置上的總軸向力f f=2fn=(0.19-0.25)q=8.55n-11.25n（3） 普通擋輪推力f,取g()與gsin中的大者 -sin=0取f= g()= g() =(2.1355-5.90281)n3. 調(diào)整托輪軸承座的力p p=0.24q=1.08n4. 軸承座不傾翻條件：fh1.09h,b2h=0.26m且b0.65h=0.0845m7.3.4托輪軸的設(shè)計(jì)1. 托輪：d=0.6m;寬度b=0.28m2.

31、 托輪軸的參數(shù)確定軸中部直徑d=0.15m托輪軸的示意圖如下: 57 50 58 290 10 58 57 50托輪軸的材料為45號(hào)鋼。力學(xué)性能參數(shù)為：=640n/mm,=355n/mm, =75n/mm,=155 n/mm 許用彎曲應(yīng)力=215 n/mm =100 n/mm，=60 n/mm3. 軸的受力計(jì)算托輪的受力簡(jiǎn)圖如下： 1925 a 7959 b 2118 n2 n1 n4 n3 a b r1 r2 假設(shè)4個(gè)托輪所受的力均等，即n=n=n=n4 ncos30=gn=1.183492n考慮到托輪受到筒體壓力的不均勻性故取托輪的力n= n=2.511323nn所以軸的受力簡(jiǎn)圖如下： n

32、 f fn=n=2.511323n=0 f+f- n=0對(duì)a: =0 fl- nl=0 算得：f=f=1.255661n畫(huà)出簡(jiǎn)力圖和彎矩圖如下： 125566.1q（n） -125566.1 35974.7m（nm）4. 托輪軸的校核：疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核=s=:從標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞極限到零件的疲勞極限達(dá)到換算系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)表6-1-27m：軸在計(jì)算截面上所受的彎矩z：軸在計(jì)算截面上的抗彎截面模數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)表6-1-24到表6-1-26得z=：疲勞強(qiáng)度的許用安全系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)表6-1-23取1.5-1.8 k：有效應(yīng)力集中系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)表6-1-28

33、到30得：k=2.34 ：絕對(duì)尺寸影響系數(shù)，同上查表6-1-31得=0.75 k：表面粗糙度系數(shù)，同上查表6-1-32得k=1.3 ：表面狀態(tài)系數(shù)，同上查表6-1-33到35選擇=1=3.52選擇軸的校核截面1和2，如下簡(jiǎn)圖： 1 2對(duì)截面1：彎矩m=f0.025 s=14.03971所以截面1滿足疲勞強(qiáng)度校核。對(duì)截面2：彎矩m=f0.083 s=8.29998所以截面2滿足疲勞強(qiáng)度校核。7.3.5擋輪的設(shè)計(jì)1. 見(jiàn)回轉(zhuǎn)窯一書(shū)的p130圖4-29tan= d為擋輪大端直徑 為擋輪的半堆頂角，取14厚度h=取0.064m2. 由接觸強(qiáng)度確定直徑：g=r+r+2g=6.524604n接觸強(qiáng)度條件：

34、p=0.418由圖4-29所示的幾何關(guān)系，有h=scos；r=；r=p=0.59則d,由d=d+htan= d+h得：d= f=g()=6.524604=4.39602nd=139.48mm=0.13948m根據(jù)實(shí)際情況取d=0.356m7.4傳動(dòng)裝置主傳動(dòng)裝置的組成：主電動(dòng)機(jī)、主減速器、齒輪齒圈、筒體和2個(gè)聯(lián)軸器。傳動(dòng)流程圖如下：電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器減速器聯(lián)軸器開(kāi)式齒輪傳動(dòng)效率：減速器為0.94； 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器為0.99=0.995取0.992 加工齒的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)為0.94-0.96取0.957.4.1傳動(dòng)功率計(jì)算：主傳動(dòng)功率：運(yùn)轉(zhuǎn)消耗功率：n=n:翻轉(zhuǎn)物料消耗功率。n:克服軸承摩擦消耗功率。1

35、.n=; g=4000kg; v=vsinr= 2-sin2=2=20.145846見(jiàn)回轉(zhuǎn)窯的p154圖5-7及表5-3可得：sin=0.52161=15-12;=30r=1.04322v=0.16386n=6.42588(kw)2.n分析： n= p為每擋的摩擦阻力p=fn f=0.018=r+g=5.804604+3.6=6.164604nv= d=0.085mv=n=1.17401kw綜合1和2：n=8.64833(kw)n=ccn=1.6n=13.837 根據(jù)窯的實(shí)際情況，可選11 n=kw的電動(dòng)機(jī)即y160m-4型電動(dòng)機(jī)。7.4.2齒輪和齒圈1. 齒圈的參數(shù)選定： d取250.2cm

36、齒圈寬bgm =0.13391取0.16m齒圈重量：g=(0.17-0.21)mbgd=(0.17-0.21)=108887.04-134507.52n與估計(jì)的12噸相符合。2. 齒輪的設(shè)計(jì)： 為標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)式直齒輪（外嚙合）設(shè)計(jì)計(jì)算公式如下：分度圓直徑：d=mz;d=mz 齒頂高：h=hm齒根高：h=( h+c)齒高：h=h+h齒頂圓直徑：d=d+2h;d=d+2 h齒根圓直徑：d=d-2h;d=d-2h中心距：a=基圓半徑：d=dcos;d=dcos具體計(jì)算：參照類(lèi)似設(shè)備先取z=157；設(shè)定i=9小齒輪齒數(shù)z=17.4444取z=19實(shí)際i=8.263對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，一般只按彎曲強(qiáng)度計(jì)算。按彎

37、曲強(qiáng)度：m=12.1k:綜合系數(shù)，參照機(jī)械手冊(cè)第3卷表14-1-16選取k=6.1-8.3t:小齒輪的額定轉(zhuǎn)矩，按表14-1-59計(jì)算t=，其中n=26.0714 p=11=10.45kwt=3827.8535為齒寬系數(shù)，參考表14-1-62選取=0.81.4y:小齒輪的齒形系數(shù)，查圖14-1-25得2.86：試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，按圖14-1-29選取取與的較小者 查得=279nmm;=325 nmm=279 nmmm=12.1=12.11.0408=12.5946根據(jù)手冊(cè)取m=(1+10%-20%)12.5946=13.85415.11故取m=16h=1,x=0,c=0.25d=mz=1

38、6157=2521mm d=mz=1619=304mm齒頂高：h=hm=16齒根高：h=( h+c)=0.2516=4mm齒頂圓直徑：d=d+2h=304+216=336;d=d+2 h=2512+216=2544齒根圓直徑：d=d-2h=304-2=298;d=d-2h=2512-2=2504中心距：a=1408固定弦齒高=固定弦齒厚=7.4.3傳動(dòng)件設(shè)計(jì)1. 速比分配與減速器選型n=3, i=486.6667實(shí)際i=8.263要求減速器速比i=58.897選擇減速器的型號(hào)為：zsy200-56-i中心距440，總速比56n=3.155rpm2.聯(lián)軸器： 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩：t=973.6=973.6

39、=73.35nmk=1.7(查機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1得)轉(zhuǎn)矩：t=kt=1.773.35=124.6953.傳動(dòng)件的查選結(jié)果：減速器：zsy200-56-i型電動(dòng)機(jī)：y160m-4型聯(lián)軸器：hl3和hl8，均為彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器8. 175012000回轉(zhuǎn)窯的托輪底座的強(qiáng)度計(jì)算（運(yùn)用solidworks有限元方法）8.1solidworks介紹solidworks是美國(guó)solidworks公司開(kāi)發(fā)的三維cad產(chǎn)品，在操作平臺(tái)上基于windows，在技術(shù)內(nèi)核上基于先進(jìn)的parasolid圖形語(yǔ)言平臺(tái)，因而在使用的方便性和技術(shù)的先進(jìn)性?xún)煞矫婢呌谕昝?。solidworks在國(guó)際上得到了廣泛的應(yīng)用，不僅擁有

40、眾多的用戶，而且擁有中端三維cad領(lǐng)域最多的第三方軟件提供商。而且自cosmos出現(xiàn)后，有限元分析的大門(mén)終于向普通工程師敞開(kāi)了，把高高在上的有限元技術(shù)平民化，它易學(xué)易用，簡(jiǎn)潔直觀，能夠在普通的pc機(jī)上運(yùn)行，不需要專(zhuān)業(yè)的有限元經(jīng)驗(yàn)。普通的工程師都可以進(jìn)行工程分析，迅速得到分析結(jié)果，從而最大限度地縮短設(shè)計(jì)周期，降低測(cè)試成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加大利潤(rùn)空間。 cosmos/works是完全整合在solidworks 中設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)的，提供壓力、頻率、約束、熱量，和優(yōu)化分析。為設(shè)計(jì)工程師在solidworks的環(huán)境下，提供比較完整的分析手段。在幾何模型上，可以直接定義載荷和邊界條件，如同生成幾何特征，設(shè)計(jì)

41、的數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)相應(yīng)地自動(dòng)更新。cosmos/works其基本模塊能做線性應(yīng)力、位移、頻率和室溫、熱分析，含裝配體分析，還可以選擇購(gòu)買(mǎi)運(yùn)動(dòng)分析和流體分析模塊。cosmos/works功能強(qiáng)大，能夠解決以下問(wèn)題： 靜應(yīng)力分析-零件會(huì)斷裂嗎？是超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)嗎？熱應(yīng)力作用下會(huì)失效嗎？ 失穩(wěn)分析-在壓載荷作用下，薄壁結(jié)構(gòu)件會(huì)發(fā)生失穩(wěn)嗎？在這些情況下一般不會(huì)達(dá)到材料失效（應(yīng)力超過(guò)材料屈服極限）。 熱分析-零件會(huì)過(guò)熱嗎？熱量在整個(gè)裝配體中如何發(fā)散？用輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)三種方式研究熱量在零件和裝配中的傳播。 后動(dòng)力分析-零件或裝配體在動(dòng)態(tài)激勵(lì)下的線性動(dòng)力學(xué)分析，如地震激勵(lì)分析。疲勞分析-預(yù)測(cè)疲勞對(duì)產(chǎn)品全生命周期

42、的影響，確定可能發(fā)生疲勞破壞的區(qū)域，流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算（cfd）-跟蹤導(dǎo)管內(nèi)部或者螺旋槳等表面的氣體、液體流動(dòng)狀況。例如：cpu內(nèi)的空氣循環(huán)和冷卻，螺旋槳的升降。8.2托輪底座的有限元分析計(jì)算由前面的筒體計(jì)算可知：筒體總重：g=65.24604n每個(gè)托輪所受的力為：n=25.11323n底座上每塊鋼板和頂絲孔底所受的總力為： f=12.55662n所以，每塊鋼板受力為n=fcos30=10.87435n每塊鋼板的面積s=60000mm每塊鋼板所受的應(yīng)力為：=2.09277；每個(gè)頂絲孔底所受的力為n=fsin30=6.27831n每個(gè)頂絲孔底的面積s=5627.37mm每個(gè)頂絲孔底所受的應(yīng)力為：=1

43、1.156739298.3運(yùn)用solidworks對(duì)底座分析的結(jié)果：（以下為生成的部分報(bào)告）4. materialsno.part namematerialmassvolume1底座二plain carbon steel765.742 kg0.098172 m3load壓力1on 1 face with pressure 2.0928e+006 n/m2 along direction normal to selected facedescription:壓力2on 1 face with pressure 2.0928e+006 n/m2 along direction normal to

44、selected facedescription:壓力3on 1 face with pressure 2.0928e+006 n/m2 along direction normal to selected facedescription:壓力4on 1 face with pressure 2.0928e+006 n/m2 along direction normal to selected facedescription:壓力5on 1 face with pressure 1.1157e+007 n/m2 along direction normal to selected facede

45、scription:壓力6on 1 face with pressure 1.1157e+007 n/m2 along direction normal to selected facedescription:壓力7on 1 face with pressure 1.1157e+007 n/m2 along direction normal to selected facedescription:壓力8on 1 face with pressure 1.1157e+007 n/m2 along direction normal to selected facedescription:7. st

46、ress resultsnametypeminlocationmaxlocationplot1von mises127941 n/m25.22852e+008 n/m2node: 288. strain resultsnametypeminlocationmaxlocationplot1estrn1.01681e-006 0.00136327 element: 89339. displacement resultsnametypeminlocationmaxlocationplot1res disp0 m0.000223517 mnode: 2120810. appendixmaterial name:plain carbon steeldescription:material sourcelibrary filesmaterial library namecoswkmat.libmaterial model typelinear elastic isotropicunit system:siproperty namevalueelastic mod