机械毕业设计(论文)-CX-1型圆盘造球机设计(全套图纸)

机械毕业设计（论文）-CX-1型圆盘造球机设计（全套图纸）

重庆科技学院

毕业设计（论文）

题目球团矿CX-1型圆盘造球机设计

院（系）机械与动力工程学院

专业班级

学生姓名学号

指导教师职称

评阅教师___ _ 职称___

2009年 6 月 15 日

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毕业设计（论文）作者（签字）：

年月日重庆科技学院本科生毕业设计（论文）

球团矿CX-1型圆盘造球机设计

院（系）机械与动力工程学院

专业班级

学生姓名

指导教师

2009年 6 月 15 日

摘要

球团矿是一种不可或缺的炼铁高炉炉料。球团矿的生产设备正朝着设备大型化方向发展，它是目前国内外球团技术发展的一个重要标志，是未来球团工业发展的总趋势。其中圆盘造球机是一种主要的造球设备。圆盘造球机有结构简单，自动分级作用，无须筛分，运转可靠，生产能力大的优点。

本文主要首先介绍了球团矿的现状、发展及把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料的生产加工工艺流程及球团设备的发展趋势。其次认识了圆盘造球机的工作原理、圆盘造球机结构。然后对其主要构件包括圆盘、传动装置和支承机构等进行了技术方案论证、综合参数计算、机械传动装置的总体设计及机械传动件设计及校核。最后了解了圆盘造球机使用维护和常见故障与修理。

关键词：圆盘造球机设计使用与维护

全套图纸，加153893706

ABSTRACT

Pellets is an indispensable blast furnace raw materials. Pellet production equipment is moving in the direction of the development of large-scale equipment, It is an important signs of the technology development at home and abroad, as the general trend of industrial development in the future. Disc pelletizer which is One kind of the main equipment of Pelletizing.There are many advantages of the Disc pelletizer, such as simple structure, the role of automatic classification without screening, reliable operation, and a strong production capacity.

First, this article describes the status and development of pellets, Production process flow that is using fine grinding powder iron ore or other iron-containing powder consolidation into a certain strength and metallurgical properties of the spherical iron raw materials，and the trend of pelletizing equipment.Second, understanding working principle of the disc pelletizer and the structure of the disc pelletizer.Then, Conducted possibility certification about technical plan, integrated parameters, mechanical transmission overall design, and mechanical transmission design and verification about main components, including disk, gear and supporting institutions, etc. Finally, Understanding about the use of disc pelletizer common fault with the maintenance and repair.

Key words: disc pelletizer design operation and maintenance

中文摘要 (Ⅰ)

英文摘要 (Ⅱ)

1绪论 (1)

1.1 球团矿的现状与发展 (1)

1.2 球团的加工工艺及设备 (1)

1.3 造球机的工作原理及结构 (3)

1.4 本设计的目的与意义 (5)

2 CX-1型圆盘造球机的技术方案 (6)

2.1 总体方案论证 (6)

2.2盘体的技术分析论证 (7)

2.3传动机构的技术分析论证 (7)

2.4刮刀盘、刮刀杆和刀头分析论证 (8)

3 CX-1型圆盘造球机综合参数计算 (9)

3.1 CX-1型圆盘造球机的料球运动及基本方程 (9)

3.2 CX-1型圆盘造球机的盘高计算 (12)

3.3 CX-1型圆盘造球机的功率计算 (12)

3.4 CX-1型圆盘造球机的圆盘倾角计算 (14)

4 CX-1型圆盘造球机机械传动装置的总体设计 (15)

4.1 CX-1型圆盘造球机的电机选择 (15)

4.2 CX-1型圆盘造球机减速机的选择 (16)

5 CX-1型圆盘造球机机械传动件设计及校核 (17)

5.1 CX-1型圆盘造球机的齿轮传动设计及校核 (17)

5.2 CX-1型圆盘造球机的工作轴的设计及校核 (21)

5.3 CX-1型圆盘造球机的轴承的选择及校核 (27)

5.4 CX-1型圆盘造球机的键选择及校核 (29)

5.4 CX-1型圆盘造球机的盘体连接螺栓校核 (31)

6 CX-1型圆盘造球机传动机构的密封润滑 (34)

6.1密封 (34)

6.2润滑 (34)

7 CX-1型圆盘造球机的使用维护与修理 (36)

7.1 CX-1型圆盘造球机的使用维护 (36)

7.2 CX-1型圆盘造球机的常见故障与修理 (38)

结论 (39)

参考文献 (40)

致谢 (41)

附录1 图纸

1绪论

1.1 球团矿的现状与发展

随着现代高炉炼铁向着高产、低耗、长寿目标发展和钢铁冶炼新流程的迅速兴起，球团矿在钢铁工业中的使用和作用将会越来越显得迫切和重要，已成为一种不可或缺的高炉炉料。下图1.1是高炉工艺流程示意图，其主要炉料是球团矿。

图1.1 高炉工艺流程示意图

近些年来，我国的炼铁高炉在优化高炉炉料的基础上，也加大了球团矿的用量，球团是一种比烧结更为精致的生产工艺，球团矿的某些优点是烧结矿所无法替代的，一方面，球团矿主要靠矿物固相固结生产球团矿所需的燃料少；另一方面，由于球团矿产生的C02少，对减少污染，改善大气环境十分有利。球团矿在钢铁工业中的作用显得越来越重要，已经成为一种不可缺少的优质冶金炉料，它在国际上的使用面会越来越广，使用量也会越来越大。

1.2 球团的加工工艺及设备

1.2.1球团的加工工艺

球团矿生产的流程是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序，如图1.2所示。

①原料准备：造球中要求原料具有一定的粒度和粒度组成、适宜的水分以及均匀的化学性质。球团原料要求原料粒度细，一般-325目粒级必须大于70%，或者-200目粒级达90%以上；含铁原料的比表面积一般要求在1300~2100cm2/g；同时原料粒度组成还必须保持相对稳定，在所控制的粒度（小于0.044mm, 小于0.074mm）中，波动不允许超过±1.5%。

图1.2 球团矿生产工流程示意图

②配料的精确性在很大程度上决定于所采用的配料方法。目前主要有两种配料方法，容积配料法是根据物料堆密度一定的道理，通过给料设备控制其容积数量达到配合料所要求的添加比例；重量配料法是按原料的重量进行配料。原料混合的主要目的是将配合料中各组分仔细地混匀，从而得到成分均一的混合料。

③生球干燥过程是由表面汽化和内部扩散两个过程组成。这两个过程虽同时进行，但速度往往不尽一致，机理也不尽相同，而且原料性质和生球的物理结构不同，干燥过程也有差别。焙烧是通过低于混合物料熔点的温度下进行高温固结，

使生球发生收缩而且致密化，并使生球具有良好的冶金性能（如强度、还原性、膨胀指数和软化特性等），以保证高炉冶炼的工艺要求。

④冷却除满足高炉入炉要求外，主要是保护与延长球团矿运输和储存设备的使用寿命，防止热矿烧坏皮带、改善工人劳动条件，充分回收和利用余热，防止废水、蒸汽和粉尘对厂区周边环境造成二次污染。

1.2.2 球团设备的发展趋势

国外球团焙烧设备，近年来主要是带式焙烧机和链箅机-回转窑二者竞相发展，增世纪长较快。设备大型化是目前国内外球团技术发展的一个重要标志，是未来球团工业发展的总趋势。它在相当程度上反映出一个时期内的球团工艺水平和机械制造水平，同时也从侧面反映出球团的科学研究水平。

国内球团设备正在快速向世界球团设备发展模式靠近，现在的以竖炉球团矿为主，将变为以链箅机一回转窑（含带式机）球团矿和竖炉球团矿各占一半的生产格局。国内为适应钢铁工业和炼铁技术不断发展的需要，必须重视现代球团工业建设，应坚持技术上的高起点，瞄准世界先进水平，在球团厂建设中，应采用先进的生产工艺和高效、大型球团设备。我国铁矿原料供应稳定性差，成分复杂多变，加之焙烧球团的热源目前主要依靠燃煤，高热值的燃气和燃油供应相对困难。因此，采用链箅机一回转窑这类大型设备，无疑更能满足和达到球团生产要求。坚持发展单机（窑）的大型化，是我国今后改善球团矿生产总体质量和改进一系列技术经济指标，包括作业率、投资和提高劳动生产率的最基本、最有效的措施。与主机大型化的同时，各相关工艺设备也向着大型化方向发展。如由鞍山冶金设计研究院设计、沈阳重型机械集团有限公司制造的我国第一台69 m2 鼓风环式球团冷却机在首钢矿业公司球团厂已成功应用。这是我国第一台用于大型球团工艺的环冷机，它的问世，使我国球团环冷机跨入了世界先进行列，对我国链箅机一回转窑球团生产具有重要影响。

1.3 造球机的工作原理及结构

1.3.1 圆盘造球机工作原理

圆盘造球机（如图1.3所示）用于铁矿粉造球，它是各类球团厂的主要配套设备之一。原理是将焦炭粉、石灰石粉或生石灰、铁精矿粉混合后，输入圆盘造球机上部的混合料仓内，均匀地向造球机布料，同时由水管供给雾状喷淋水，倾斜（倾角一般为40一50°）布置的圆盘造球机，由机械传动旋转，混合料加喷淋水在圆盘内滚动成球，通过粒度刮刀将球的粒度控制在5一15毫米。造好的生球落入输送皮带上，经辊轴筛进行筛分，小于5毫米和大于15毫米的返回到混合机。

图1.3 圆盘造球机工作示意图

1.3.2 圆盘造球机结构

目前，圆盘造球机的结构繁多，比较合理并在生产上获得广泛应用的有两种。

①伞齿轮传动的圆盘造球机。我国绝大部分球团厂采用这类造球盘。伞齿轮传动的圆盘造球机主要由圆盘、刮刀、刮刀架、大伞齿轮、小圆锥齿轮、主轴、调角机构、减速机、电动机、三角皮带和底座等所组成。圆盘由钢板制成，通过主轴与主轴轴承座和横轴而承重于底座，带滚动轴承的盘体（托盘）套在固定的主轴上，主轴高出盘体，方便固定可随圆盘变更倾角的刮刀臂，在刮刀臂上固定上一个刮边的刮刀和若干个刮底的刮刀，以清除粘结在盘边和盘底上的造球物料，主轴的尾端与调角机构的螺杆连接，通过调角螺杆可使主轴与圆盘在一定的范围内上、下摆动，以满足调节造球盘倾角的需要。

②内齿轮圈传动的圆盘造球机。内齿轮圈传动（如图1.4所示）的圆盘造球机是在伞齿轮传动的圆盘造球机的基础上改进的，改造后的造球机主要结构是如图1.4所示，盘体连同带滚动轴承的内齿圈固定在支承架上，电动机、减速机、刮刀架也安装在支承架上，支承架安装在圆盘造球机的机座上，并与调整倾角的螺杆相连，用人工调节螺杆，圆盘连同支承架一起改变角度。这种结构的圆盘造球机的传动部件由电动机、摩擦片接手、三角皮带轮、减速机、内齿圈和小齿轮等所组成，内齿圈传动的圆盘造球机转速通常有三级，它是通过改变皮带轮的直径来实现的。

图1.4 内齿轮圈传动圆盘造球机

1—圆盘；2—刮刀；3—刮刀架；4—小齿轮；5—减速机；

6—电动机；7调倾角螺杆；8—底座；9—内齿圈

1.4 本设计的目的与意义

①目的：球团矿生产的流程是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料经过加工固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。成球是球团生产的基本环节之一，因此，造球机是球团厂的重要设备之一。如今，球团矿需求的增加，而且对球团的质量要求越来越高，造球机的造球速度及生球质量直接关系到球团矿质量与生产。因此，造球机的设计与质量也成为非常重要的问题之一。为了保证球团矿的质量与生产及各种厂家的不同需求，我们对造球机（其中的圆盘造球机）进行研究与设计。

②意义：纵观国内外球团矿生产及需求状况，国外的球团原料有代替其他未加工和烧结原料的趋势。而在我国，球团产业起步稍晚，球团矿所占比例相对较少。球团生产是现代冶金工业的重点之一，广泛应用造球机械，是保证球团矿质量，增加球团矿产量的途径之一。加快我国球团的发展，对于优化资源配置，改

善环境，增强综合国力和企业竞争能力，提高经济运行质量与效益，实现可持续发展战略，推进我国经济增长等方面，都具有非常重要而深远的意义。

2 CX-1型圆盘造球机的技术方案

2.1 总体方案论证

本次设计针对某钢铁厂的球团矿生产线上的CX-1型圆盘造球机进行改造设计，主要解决其运行可靠性及维护检修性。

主要已知参数如下：

1）产量：8 t/h

2）转速：10rpm

3）圆盘直径：Φ4000mm

4）容积充满率：15%

其他要求：采用集中干油润滑、保证防尘、核心零件使用寿命达到8年以上、考虑圆盘的动平衡问题并提出解决途径。

首先进行方案论证。通过讨论研究，最终确定采用电机、减速机、直齿轮副、盘体、无动力刮刀系统、固定盘高式、成球盘的传动方式。然后根据分析的结果，开始计算轴向力、扭矩以及功率。分析拟定传动装置的运动简图，如图2.1所示，分配各级传动比，进而进行传动零件的结构进行设计和强度校核。然后对圆盘造球机进行总体结构设计。

图2.1 传动装置的运动简图

1-电机 2-联轴器 3-行星齿轮减速器 4-传动小

齿轮

5-角接触球轴承 6-传动大齿轮 7-圆盘

2.2 盘体的技术分析论证

高质量的料球与成球机的圆盘转速n、圆盘倾角α、圆盘边高h等的选择和调整有直接的关系。转速高时，成球时间缩短，孔隙率提高，料球炸裂温度提高，爆球率低；转速太高将很难成球。已知造球盘转速为10 r/min。适当增大α，可降低爆球率，一般取值在40°—50°范围内。倾角的调整要与盘径、转速、边高综合考虑。一般盘边高H=（0.14—0.19）D。在不影响成球质量前提下，为降低爆球率，可适当减少边高。

对于老式的盘边高偏高的盘边改进为盘边高为400—500mm的固定式的盘边，从而提高了成球质量和煅烧质量。成球盘使用时间越长，盘底平面和侧平面变形较大，这将增加成球机的工作负荷，极易烧坏电机、损坏减速机和传动齿轮。采用型钢可以提高盘体强度，解决脆问题。成球盘扩径主要是提高成球盘的造球能力和料球质量。如图2.2所示

图 2.2 圆盘结构简图

1—盘边；2—盘底；3—衬板；4—接头

2.3 传动机构的技术分析论证

传动装置一般为整个成球机正常稳定运行的关键。以往采用伞齿轮副传动，传动方式路线为电机、皮带、ZQ减速机、伞齿轮副成球盘。这种传动方式下的球盘负荷较重时会导致的间隙配合的孔键相对运动产生黏附磨损和变形，甚至断齿。常用的减速机有三种型式，圆柱齿轮减速机、行星减速机和摆线针轮减速机。

其中本设计采用行星减速机，行星齿轮减速器传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，但常会出现因球盘起动扭矩大，传动系统刚度不足，有漏油问题。具体的传动方式路线为电机、联轴器、行星齿轮减速器、直齿轮副、成球盘。

另外，对成球盘减速机输入轴采用平键联接避免了在与轴安装时的间隙配合，从而导致的在盘内物料无法卸空的环境下花键由于承受不了较大的惯性力而失效的问题。在强度达到要求的前提下，平键采用过盈配合能保证扭矩的正常传递。采用花键联接的孔轴联接是间隙配合，传动上存在着诸多缺陷。

2.4 刮刀盘、刮刀杆和刀头分析论证

固定形式底刮刀装置常采用角钢和耐磨钢板制成断面为三角的整体刮刀。其优点为结构简单，便于安装检修，无动力。缺点有成球盘旋转阻力大，振动大，刮刀易磨损。活动形式的底刮刀装置有以下几种：

①无动力点触式旋转刮刀装置，其结构简单，刮灰阻力小，成球质量相对较高，零电耗；

②电动往复式底刮刀装置，成球盘旋转阻力极小，但结构复杂，需经常维护；

③电机拖动摆线针轮减速机形式的底刮刀装置，它具有较好的“刮全性能”阻力小，成球质量高，节能效果显著，但结构复杂，故障率高。

现在为了能向节能这要求上发展，更流行采用无动力式刮刀，其相对于有动力刮刀大大降低了电耗。

固定式边刮刀由于所刮的物料量不同使刀角磨损成弧形，最后造成盘角积料过多，加快了刀的磨损。这里采用活刮刀，在机械机构中实现边刮刀随滑柱沿盘边上下移动，当成球盘转动时，盘边即被刮净，从而保证了生产的连续性。

面对无动力刮刀在运转过程中所出现的刮刀杆的刮底作用不均匀，刮刀损坏，成球质量差的问题，在刮刀盘的机架上安装飞轮从而起到调节刮刀盘转速的作用，使其能稳定运转。这样解决了成球质量差的问题，减低了电耗和制造使用成本。

刮刀盘从形状上分为五边形刮刀盘和六边形刮刀盘。采用圆柱形刮刀杆的五爪无动力刮刀时，即采用五边形刮刀盘，存在刀杆不易夹紧，彻底清盘一次的周期长，清料阻力大，成球盘动力消耗高等缺陷。将其改进为方形刮刀杆和在刀头焊接耐磨的硬质合金刀头。从而利于刮刀杆的夹紧，缩短了清盘周期，也有利于清除粘附在成球盘面上的物料，减小了成球盘的运转阻力和提高了刮刀的使用寿命。另外采用十爪无动力刮刀，即在五边形刮刀盘各边中间多装配一根刮刀杆，其优越性更加突出。刮刀底焊YT15-A325铜焊合金，作为刀头。