碎渣机的设计.docx
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碎渣机的设计.docx
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碎渣机的设计
摘要--------------------------------------------------------------3
Abstact-----------------------------------------------------------4
第一章绪论
绪论---------------------------------------------------------------------------------------------5
第二章方案设计
一.方案的选择------------------------------------------------------------------------------6
(一).方案一----------------------------------------------------------------------------6
(二).方案二----------------------------------------------------------------------------6
(三).方案三----------------------------------------------------------------------------6
第三章机械结构设计
二.机械结构的计算------------------------------------------------------------------------7
(一).工作轴齿轮的计算-------------------------------------------------------------8
(二).碎渣牙轮及碎渣座的计算---------------------------------------------------9
(三).工作轴磨齿----------------------------------------------------------------------11
(四).受剪螺栓-------------------------------------------------------------------------13
(五).磨齿的计算----------------------------------------------------------------------14
(六).碎渣牙轮齿数的计算----------------------------------------------------------15
(七).焊接强度的计算----------------------------------------------------------------16
(八).轴的计算-------------------------------------------------------------------------17
(九).轴承的计算----------------------------------------------------------------------19
(十).齿轮轮齿的计算----------------------------------------------------------------20
(十一).大齿轮轮毂的计算----------------------------------------------------------21
(十二).弯曲疲劳强度的计算-------------------------------------------------------21
(十三).成型轴的表面挤压应力的计算-------------------------------------------22
(十四).小齿轮轴键的选择----------------------------------------------------------22
(十五).间隔环尺寸的确定----------------------------------------------------------23
(十六).轴承座固定螺栓的计算----------------------------------------------------24
(十七).花键轴的计算----------------------------------------------------------------25
(十八).轴承座的设计及其计算----------------------------------------------------26
(十九).轴承的润滑-------------------------------------------------------------------27
(二十).联轴器的选择----------------------------------------------------------------27
(二十一).侧板的计算----------------------------------------------------------------27
第四章控制系统的设计
一.基本思路-----------------------------------------------------------------------------------29
(一).PLC基础知识-------------------------------------------------------------------30
1可编程序控制器--------------------------------------------------------------30
2PLC的发展趋势------------------------------------------------------------30
3PLC的基本功能------------------------------------------------------------30
4PLC的特点------------------------------------------------------------------32
5PLC的分类------------------------------------------------------------------32
6PLC应用范围---------------------------------------------------------------33
7PLC的工作方式-----------------------------------------------------------33
(二).PLC机型的选择与系统控制
1PLC的选型-------------------------------------------------------------36
2PLC控制面版图-------------------------------------------------------36
3梯形图--------------------------------------------------------------------36
4指令表--------------------------------------------------------------------37
5电机的选型及其计算--------------------------------------------------38
(三).变频器的技术原理和应用-------------------------------------------------39
1变频器的选型-----------------------------------------------------------41
2主电路其他电器的选择-----------------------------------------------43
3矢量控制及其原理-----------------------------------------------------44
结论-------------------------------------------------------49
致谢-------------------------------------------------------50
参考文献------------------------------------------------------51
附录(中英文翻译)
碎渣机的系统设计
摘要
碎渣机是电厂炉渣破碎的主要设备,对炉渣的二次利用以及环境保护有重要的意义.碎渣机的机械结构对出渣粒度以及出渣效率具有决定性的作用.所以机械部分是整个设备的关键.碎渣牙轮及碎渣座又是机械部分的核心,其决定着出渣效率及出渣粒度.因工作过程中受到非稳定的冲击载荷故对轴的要求是较高的.因采用开式齿轮传动,且工作环境较为恶劣,故齿轮的加工要求也是较高的.所以采用调质处理使齿轮具有一定的韧性并且保持齿面具有较高的硬度.对于控制部分采用PLC与FU联合控制,并且采用有反馈式的矢量控制.这样可以使电机在过载或堵转时能完成正反转,并且可以使电机有较硬的机械特性,保证有较大的速度调节范围,以保证工作的稳定性.
关键词:
碎渣牙轮碎渣座开式齿轮PLCFU矢量控制
Abstract
Atechnologythatupgradetheslagcrusher
whichusedinthepowerplan
Slagcrusheristhemainequipmentthatcrushtheslaginthepowerplant.Ithasagreatmeaningintherecycleslagandtheenviroment.
Theefficiencyandthegainsizearedeterminedbythemechanical
mechanism.Soitisveryimportant.Butthecrusher′stoothandtheboadwhichusedwiththetootharethemechanicalmechanism′sheart.Theefficiency
andthegainsizearedeterminedbyit.Whenitwork,theunstablestressiseffectit.Andtheworkenviromentisbad.Sothegearˊssurfaceisveryhard.Inthecontrolsysterm.PLCandFUareunite.Thereisrectorcontrolwhichhasfeedback.Sowhentheelectricmachineryisoverloadorunrun,itcanrecover.Andtheelecticmachineryˊscharacteristicisvery
good.Thescopofthespeedˊscharacteristicisverywide.Sotheelecticmachineryˊsworkissteady.
Keywords:
slagcrusher.gear.controlsysterm
第一章绪论
一、简介
随着能源消耗的增大,电力供应势必增大。
而电厂产生的炉渣便是急需要解决的问题。
由处理后二次利用即可产生经济效益,又保护了环境。
在二次处理过程中,必不可少的机械设备便是碎渣机。
碎渣机是电厂、锅炉碎渣的设备。
也可用于建材、化工等松散物的破碎。
在国内,由洛阳市宝环非标准设备有限公司生产的单辊碎渣机对传统的碎渣机进行了改进进一步提高了效率。
国外,在碎渣机的破碎结构中,已采用了可调式双破碎板,对出渣粒度可随时调整.
碎渣机的机械性能以及控制部分的结构对出渣粒度及出渣效率有重要意义。
现在电厂普遍应用的是单辊式或双辊式碎渣机。
单辊式碎渣机体积较大且出渣率低等缺点。
而双滚式碎渣机较好的克服了这些缺点。
本设计即针对双滚式碎渣机进行了一些计算及对控制部分进行了设计。
较先进的碎渣机已采用了叶片式结构。
其在效率及在出渣粒度上有了较好的改进。
但其硬度,强度方面都有一定的局限性。
这里涉及的碎渣核心部分仍采用齿状。
齿式碎渣牙轮设计、铸造方便,对大块炉渣适应性较好,有较好的剪切性能,但效率稍低。
碎渣板采用交错槽形整体式铸造结构,约三分之一工作区域为剪切区域,三分之二区域为研磨区域。
工作轴采用方形轴,可提高传递扭矩的能力,并且便于拆卸,表面抗挤压能力较花键轴有所提高。
在传递相同转矩的情况下,成型轴抗压溃能力较花键轴有所提高。
成型轴的加工工艺过程比花键轴要容易。
箱体与轴间的密封采用水封,水封可减少细小炉渣进入密封圈的几率,从而减小轴的磨损,提高轴的疲劳强度。
从节省材料及结构紧凑来考虑,轴承采用壁固定式,为减轻重量,节省材料,在满足工作强度的前提下侧壁采用中空铸造结构。
为方便移动,四角采用钢轨轮式结构.
减速器采用圆锥圆柱式减速器(国标)。
连轴器采用滑块式联轴器(国标),可补偿对中误差且具有缓冲、减震作用。
电机采用绕线式三相异步电机(国标)。
控制部分基本思路为:
启动后电机正转,若遇故障如堵转侧反转,反转若不成立侧停机。
若反转成立侧反转10s后正转。
若正转仍不成立侧停机,若正转成立侧正转。
电机的正反转用PLC与变频器联合控制,电机采用有反馈的矢量控制。
优点:
使电机有较硬的机械特性,有较大范围速度调节,动态响应能力强。
变频器主电路中串入空气自动开关,便于断开主回路进行维修,串入继电器以便接通与断开主回路。
因控制系统对PLC无通信等特殊要求采用三菱的
系列,变频器采用安川变频器,其他主电路元器件根据电机及变频器的各项参数来确定。
二、系列碎渣机
1、优质性能
SGS100-1型双齿辊式碎渣机利用二平行齿辊对煤渣有劈吸和挤压的破碎作用,应用在锅炉出渣装置中,它具有有下优点;
1>、效率高、传动平稳、噪音小、无泄漏
2>、有较强的超载和耐冲击性强,故障少
3>、带7.5KW电机的XWD型减速机配套供应
4>、随机附带必需的易损备用件
2、规格特性
序号
项目
参数
1
碎渣能量
湿渣
35-40t/h
2
干渣
18-28t/h
3
轴封水量
15
4
轴封水压
0.8KG/cm2
5
齿轮转速
28转/分
6
减速剂型号
XWD75-7-1/43
7
电动机功率
7.5KW
本碎渣机适宜破碎煤渣。
不能用于破碎转石,混凝土等硬物料。
3、结构简介
SGS-100的破碎力很大。
可破碎近似石灰石强度的物料。
碎渣机由行星摆线针轮减速机用链条传动,链轮周围有防护罩,减速机不直接连接碎渣机而在旁侧并安置在抬高的水泥墩基上,防止出渣时灰土、蒸汽和水等的侵袭。
碎渣机的双轴由一对大模数的齿轮啮合,带动,二轴彼此成相对回转,齿轮由大链轮上的安全传动销带动,当轴的扭矩超出允许范围时,安全传动销便会立即被切断,大链轮就空转,保护减速机不致因超载而受损,故障消除后,换新传动销继续使用,方法简便迅捷。
轴二端采用双列向心球面滚子轴承,能自动调心,克服轴在安装或使用过程中的变形,齿轮端的轴承为固定端,轴受热后能沿轴向自由膨胀。
轴封材料采用J形橡胶油封圈,它能防尘、防漏,结构简单,更换方便,对轴的压力小,不易磨损,消耗轴功率小,效能高。
4、功能作用与技术特点
碎渣机主要用于火电厂燃煤锅炉的煤渣破碎之用,也适用于建材、冶金、化工行业的块状松散物料的破碎。
机体结构分为:
Q型、V型、Y型分别适用于三种情况,从而更加合理。
技术特点:
齿辊由分体式齿板组装形成。
其齿形在横截面上沿圆周呈渐开线分布且高低错落有致,对大块渣适应能力强,另外辊齿板磨损后易更换。
钩型颚板嵌装在可调颚体上,不需要螺栓禁固,可自由调节出渣粒度。
(限DS6020型)
轴承座为剖分式,便于拆装辊轴、更换轴承。
辊轴与机壳间“轴封”采用“多槽迷宫”式加“水封”式结构,比单一“水封”式更合理。
齿辊及齿板为高耐磨材料浇铸形成,寿命长,可靠性高。
设有可靠的安全保护系统,当异物卡塞时,可正反转交替反复三次,而后既能继续正常运转。
如过载故障不能排除,可发出声光报警提示,并能断电停机。
技术参数:
序号
项目
参数
1
入口尺寸
830*830mm
2
出口尺寸
812*500mm
3
灰渣碎后粒度
25--50mm
4
辊轴转速
31r/min
5
出力
有水冲
无水冲
60t/h
20t/h
6
电机功率
7.5kw
7
重量
2500kg*
第二章方案设计
一.方案的选择:
(一).方案一:
工作轴为三根轴,轴1作用是把大块炉渣打碎,工作部分为磨齿.轴2与轴3为主要工作轴,作用是把1轴磨碎后的块状炉渣进一步研磨,工作部分采用倾斜叶片式安装.碎渣板采用槽型整体铸造式.
图1•1
优点:
对炉渣进行二次破碎,破碎效果好.研磨部分采用叶片式.可保证研磨的连续性.且叶片式磨齿不仅叶片外部与碎渣板研磨,且背部在进入研磨区后也可研磨.提高了效率,减小了出渣粒度.
缺点:
三根轴,提高了成本,增加了设计的难度,增加了箱体的复杂程度.
(二).方案二:
在方案一的基础上去掉轴1,轴2与轴3研磨部分仍采用叶片式.碎渣板采用双側突出交错式整体铸造.
优点:
叶片外部与背部同时研磨,且保证研磨的连续性,提高了效率.
缺点:
对大块炉渣适应性较差,叶片易磨损,且叶片较难铸造,对铸造工艺要求较高.
图1.2
(三).方案三:
在方案二的基础上,把轴2与轴3的叶片改为磨齿。
第三章.机械结构的计算:
(一).工作轴齿轮:
输出轴(z1n1)与工作轴齿轮(n2z2)的传动比
如图所示:
图1.3
若取7个齿,侧间隔环太宽,效率低。
若取11个齿侧间隔环平均宽度为
在工作一定时间后因磨损会变窄,若遇堵转现象,强度可能不足。
综合以上分析,取九个齿.
磨齿宽度:
因出料粒度
取齿两侧与碎渣板间隙为20mm.侧磨齿宽为30mm.故取槽宽为
70mm..
(三).工作轴磨齿:
25/min
1500×4=60001500×5=7500
6000+7500=13500
若出粒7吨/时即7000kg/h效率70%
V=
侧
槽内半径为150mm计算得
r=220mm
当内半径<150mm时每小时出渣〉7吨,可满足题目要求220-20=200mm
当内半径减小侧磨齿增长。
对大块炉渣适应性增强。
综合考虑取内半径为120mm,间隔
环外半径取100mm.
工作轴圆心与碎渣槽中心重合,取碎渣座底面与底座垫板上表面持平,
取碎渣座顶面距轴中心线垂直距离为50mm.取碎渣座高250mm,因取中心线到边沿
为180mm.故取宽为360mm.取三分之一圆弧为剪切区域,约三分之二为研磨区。
碎渣板底面螺栓的计算:
图1.4
对0点取矩得:
------------------
(2)
求
--------------------------
(1)
式中
式中q=3528N.M带入
(1)式:
带入
(2)式:
(四).采用受剪螺栓:
式中[
。
图1.5
碎渣座托板焊接在侧壁上
估计碎渣座质量
因其为主要研磨结构选取材料为:
铁种为:
铸造用磷、铜、钛低合金耐磨铸铁。
铁号:
NMI22“N”“M”“I”分别为“耐”“磨““铸”
的拼音第一个字母22位平均磷含量的千分之几
si:
0.2%Mn:
0.05%s:
0.004%
p:
0.06%Cu:
o.o5%
(五).磨齿的计算:
在工作的过程中,若某一磨齿突然被卡死。
此时此齿受到的冲击载荷最大:
把磨齿假象成一水平悬臂梁:
此时
=5038N.M若考虑轴径及磨齿的倾斜侧扭矩定小于5038N.M
计算时取5038N.M侧必满足要求。
图1.6
图1.7
(六).碎渣牙轮齿数的计算:
若取三个齿:
1.38-80
侧弦长为:
若取四个齿:
1.38-80
弦长:
0.22
即可要入的最大块炉渣直径为260mm,因电厂出渣块较大,去四个齿不是很合适。
综上分析,取三个齿。
图1.8
(七).焊接强度的计算:
1.托板厚度的确定:
材料的选取:
45钢经退火淬火回火处理
以增加刚度、强度、韧性及表面硬度。
取宽度为400mm.且宽度方向上全部焊接。
取20mm
2.h
2
便于定位
图1.9
10〉.故障诊断功能
PLC可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断,发现异常情况,发出报警并显示错误类型,如属严重错误则自动中止运行。
PLC的故障自诊断功能,大大提高PLC控制系统的安全性和可维护性。
4PLC的特点
1〉.灵活通用
在实现一个控制任务时,PLC具有很高的灵活性。
首先,PLC产品已系列化,结构形式多种多样.在机型上具有很大的选择余地。
其次,同一机型的PLC,其硬件构成具有很大的灵活性,用户可根据不同任务的要求,选择不同类型的输入输出模块或特殊模块,组成不同硬件结构的控制装置。
再者,PLC是利用软件实现控制的,在软件编制上具有较大的灵活性。
在实现不同的控制任务时,PLC具有良好的通用性。
相同硬件构成的PLC,利用不同的软件可以实现不同的控制任务。
在被控对象的控制逻辑需要改变时.利用PLC可以很方便地实现新的控制要求,而利用一般继电器控制线路则很难实现。
2〉.安全可靠
为满足工业生产对控制设备安全可靠性的要求,PLC采用微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,选用的电子器件一般是工业级,有的甚至是军用级,PLC的平均无故障时间在两万小时以上。
PLC完善的自诊断功能,能及时诊断出PLC系统的软、硬件故障,并能保护故障现场,保证了PLC控制
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