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包括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，看火工可以根据窑况、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,可大大增加冷却容积;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。http://www.16sheji8.cn/
关键词：冷却机；传动；齿轮组；齿轮罩
Design of the Gearing of the Cooling Machine
Abstract: Cooling machine is used for cooling the high temperature chamotte. Material in the cooling m阿chine exchanges heat with convective cold blast when it is advance reelingly. The research mainly consists of the design of the main device , accessory drive , big Gear and small gear, deceleration devices, gear shaft , gear shaft strength check-up and something else.In 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 machine’s transmission reliability .http://www.16sheji8.cn/
Key word: Cooling machine; Drive; Gear; Gear enclosures.
目 录
1前 言 1
2 冷却机传动设计 2
2.1单筒冷却机的发展概况及现状 2
2.2传动方案的设计 2
2.2.1传动方式 2
2.2.2传动特点 3
3 传动装置总体设计 3
3.1传动功率计算 4
3.1.1主传动电机功率 4
3.1.2辅助传动电机功率 8
3.2大齿圈与小齿轮设计 9
3.2.1速比分配 9
3.2.2齿轮材料 10
3.2.3齿轮结构参数 10
3.3 齿轮强度校核 10
3.3.1 按齿面接触疲劳强度设计 10
3.3.2 校核齿根弯曲疲劳强度 13
3.4减速器的选型 13
3.4.1联轴器的选择 13
4 其他零件的设计 13
4.1 齿轮轴的设计 14
4.1.1 轴的材料及热处理 14
4.1.2 轴尺寸设计 14
4.1.3 轴上零件的周向固定 19
4.1.4轴上倒角及圆角 19
4.2小齿轮传动轴承的润滑 19
4.2.1 润滑的作用，大致可归纳如下几点： 19
4.2.2轴承的润滑方式 19
4.2.3大小齿轮的润滑 20http://www.16sheji8.cn/
4.2.4其他方面 20
5 结 论 20
参考文献 21
致 谢 22
附 录 23
1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尤为重要。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，使其寿命大大缩短。主电机运转到800—900r/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，看火工可以根据窑况、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,可大大增加冷却容积;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。这样做可以提高冷却机效率，并保持冷却机平稳运行。
2 冷却机传动设计http://www.16sheji8.cn/
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、适用范围广、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，而这些问题在设备规格较小时，由于筒体散热较大则可得到某种程度的缓解。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，所占冷却机市场份额仅为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。国外已经出现了与2000～3700t/d配套的大型单筒冷却机，甚至出现了规格为φ6.0/6.5×52m单筒冷却机，其产量为4500t/d。
本课题研究的主要内容包括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，主要分为两大类：机械传动和液压传动。机械传动又可分为单传动和双传动。目前绝大多数为机械传动。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，容易产生漏油；维修技术水平要求较高，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。
本课题使用机械传动，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1:3～1:4；http://www.16sheji8.cn/
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。
