1、黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页毕 业 设 计 说 明 书750 型对辊式压密机设计摘 要型煤加工对于有效地利用粉煤资源和保护环境是十分重要的，在我国的能源构成中，煤炭占有十分重要的地位。据统计，在我国能源生产和消费中，煤炭约占总量的 75%左右。但是,随着采煤机械化程度的不断的提高，粉煤在原煤中所占的比例也越来越大。粉煤比例的增加不仅降低了散煤的燃烧效率，而且严重地污染了环境。发展型煤是提高粉煤利用率和减少环境污染的重要途径，研究表明，工业锅炉,窑炉使用型煤后可比烧散煤节煤 10%27%，烟尘排放量可减少 50%60%，添加固硫剂后，二氧化硫的排放量可减少 35
2、%50%。因此，发展型煤对我国具有十分重要的现实意义。本设计为一种用于煤炭成型加工的对辊式压密机，包括有机架，固定辊轴和可动辊轴设置在机架中部，固定辊轴一段设有斜块装置，通过斜块装置可动辊轴能移动一定距离，从而实现了成球形状的大小，固定辊轴的一端是同步外挂齿轮，另一端用联轴器与标准减速器相连。关键词：型煤，型煤加工，煤粉，对辊式压密机黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页Twin roller compaction machine design of 750 typeAbstractCoal processing for the effective use of co
3、al resource and environmental protection is very important, Coal occupy a very important position in our energy mix. According to statistics, Chinas energy production and consumption, coal accounts for about 75% of total. However, as the mining mechanization of a continuous increase in coal pulveriz
4、ed coal as a proportion is also growing. Coal proportion of the increase not only reduced the casual coal combustion efficiency, but also seriously polluted the environment. Development of coal briquette is to improve utilization and reduce environmental pollution in important ways, the study shows
5、that industrial boilers, Kiln use briquette after comparable saving coal burning powder %1027%, soot emissions can be reduced 50%60%. After the addition of sorbent, and sulfur dioxide emissions can be reduced 35%50%. Therefore ,the development of Chinas coal of great practical significance.Designed
6、as a coal forming roller compaction machine including a rack, fixed rollers and movable roller set the middle of the rack, fixed rollers for some ramps are block devices by oblique block devicemovable rollers can move a certain distance, in order to achieve the size of the shape into a ball at one e
7、nd of the fixed roller synchronization plug-in gear and the other end connected to the reducer coupling and standard.Keywords: Briquette, Coal processing, Coal, Roller compaction machine黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 III 页目 录1 绪论 11.1 型煤发展方向 11.1.1 发展型煤产业的重要性 11.1.2 型煤产业及技术的现状 11.2 国内外型煤发展概况 21.2.1 国外型
8、煤概况 21.2.2 国内型煤概况 41.3 对辊成型机的发展概况 41.3.1 对辊成型机的发展概况 41.3.2 对辊压密机的成型原理 52 传动方案的确定和电动机的选择 72.1 电动机的选择 72.1.1 选择电动机的类型和结构形式 72.1.2 选择电动机的容量 72.2 传动方案的确定 72.3 减速器的选择及传动比分配 83 V 带设计计算 93.1 设计功率 93.2 选择带型 93.3 传动比 93.4 小带轮的基准直径 93.5 大带轮的基准直径 93.6 验算带速 103.7 初定中心距 103.8 确定基准长度 103.9 实际中心距 10黄 河 科 技 学 院 毕 业
9、 设 计 说 明 书 第 IV 页3.10 小带轮包角 103.11 确定 V 带根数 103.12 确定单根 V 带的预紧力 113.13 作用在轴上的力 113.14 带轮的机构和尺寸 114 基本参数计算 124.1 各轴的转速及功率 124.2 各轴的转矩 125 轴的设计计算 135.1 轴材料的选择 135.2 计算轴的最小直径 135.3 轴的结构设计 145.3.1 确定各段轴的直径和长度 145.3.2 初步选择滚动轴承 145.3.3 辊子处轴的设计 145.3.4 轴承处轴的设计 145.3.5 齿轮处轴的设计 155.3.6 确定轴上圆角和倒角尺寸 155.3.7 求轴
10、上的载荷 155.3.8 按弯扭合成应力校核轴的强度 166 齿轮的设计与计算 176.1 选定齿轮的类型及材料 176.2 按齿根弯曲强度设计齿轮 177 键的选用及校核 198 成型辊的设计 218.1 成型辊的材料选择 218.2 成型辊结构设计 218.3 煤球布置 218.4 产量计算 22黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 V 页结论 23致谢 24参考文献 25黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页1 绪论1.1 型煤发展方向1.1.1 发展型煤产业的重要性我国的矿物能源资源中，以煤最为丰富，全国第二次每天预测资料数据显示，埋深在 10
11、00m 以内的煤炭总资源量为 26000 亿吨。中国是时间上少数几个一次能源以煤炭为主的国家之一。我国每年仅以燃烧方式消耗的煤炭就达 11 亿吨，占煤炭年总产量的 80%左右。在一次能源消费构成中，煤约占 75%，而其中全国的工业锅炉（约 42 万台） 、工业窑炉（16 万座）年耗煤量就达 4 亿吨，占直接燃烧方式耗煤量的 1/3 还多。以上数据表面，煤炭是中国一次能源的支柱。据有关资料介绍，我国一次能源的资源结构中，煤炭与石油、天然气、水电及核电等相比，在数量上占绝对优势，将探明的一次能源保有储量折算为煤计，煤炭占 90%以上。据一杂志介绍，全球陆地能源中，目前探明的石油和天然气储量在 20
12、20 年前将基本开采殆尽，个别地区也至多延续到 2060 年，探明的铀储量也将在 2030 年前开采完毕。所以很多专家认为，在未来的相当长时间内中国以煤为主的一次能源就够不会有较大的改变。煤炭是我国一次能源的主要支柱，但煤炭资源又是有限的且不可再生的矿物资源，因此煤炭工业必须走可持续发展道路。煤炭工业走可持续发展道路是指在确保为国民经济个行业提供品质洁净、数量充足的煤炭、煤制品的同时，要提高煤炭资源的利用率，保护我们赖以生存的地球大气环境免受污染。型煤技术在近期内是煤炭工业可持续发展中的重要组成部分。1.1.2 型煤产业及技术的现状过去人们对煤的认识很肤浅，没有从防止污染、发展工业、提高经济效
13、益的高度上去认识它的重要性。我国工业型煤的生产时从 50 年代开始的，当时只能生产粘土煤球、纸浆煤球。60 年代后，由于化肥厂生产的需要，气化煤得到开发，把无烟煤粉成型用于中、小化肥厂造气，替代无烟块煤。 “八五” 期间，国黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页家吧型煤列为重点科研攻关项目，进行了大量的试验研究，型煤产业开始发展起来。从这时起，山西才开始起步研究，开发、生产型煤。近两年内，从省会太原市到各地区都纷纷行动起来，研究型煤技术、设备、工艺、粘结剂等，并建立了一些生产线。据不完全统计，全省有 100 余家型煤厂家，研制出的粘结剂也有 150 多种，型煤产品销售都
14、山西、山东、天津等地，用于化肥厂早起和工业锅炉、炉窑及民用燃烧。但由于粘结技术还不过关、机械设备还不配套、生产规模小等原因，致使型煤产业没有大规模地发展起来。我国型煤技术从民用型煤技术开始逐步发展，现已实现商品化，技术达到国家水平，工业燃烧煤日臻完善，工业原料（气化型煤）已有很大进展。 “九五”型煤技术攻关项目共 12 个子课题，从基础理论、成型工艺参数、粘结剂和添加剂的优化选择、合理的工艺设计、成套设备的选型改进与研制等一系列成套型煤技术进行系统研究。这一项目完成后将会大大提高我国工业型煤技术水平，逐步实现工业型煤的产业化、商品化。1.2 国内外型煤发展概况能源与环境是当今世界的热门课题，它
15、不仅影响本国人的生产与发展，也将对人类赖以生存和发展的的地球产生影响。因此，中国在 21 世纪的能源发展既要保持需求、资源、财力等之间的平衡，也将保持能源生产、消费和生态之间的平衡。我国一次能源以煤为主的格局在相当长的的时期内难以改变，未来能源环境问题突出。展望能源科技和产业发展可能达到的水平，在相当长的时期内新能源和再生能源、水电和核电的发展与推广尚不足以影响煤炭的主导地位。这种以煤为主的一次能源结构的主要制约因素是大气污染物排放量超过可节接受水平。出路在于发展以煤炭高效、洁净利用为宗旨的洁净煤技术。型煤是以煤炭高效洁净利用为宗旨的洁净煤技术之一。国内外在型煤技术的研究、开发及应用方面取得了
16、一定的进展。1.2.1 国外型煤概况许多国家如德、日、前苏联、美、英、法、韩国等，都设有型煤研究机构黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页和生产厂。在褐煤成型、型煤生产、锅炉和机车型煤应用等方面，取得了许多成果。早在 1877 年，德国就再莱葸矿区建成第一个褐煤砖厂。1979 年东德生产褐煤砖 4880 万吨，西德 617 万吨，在黑水泵褐煤基地建立了 1100 万吨/年的型煤厂。德国除褐煤粘结剂高压成型外，还采用三种热压成型工艺生产型焦，建有年产 150 万吨以上的热压型焦厂。魁珀恩公司（KOPPERN）制造的对辊成型机，其生产能力达 150 t/h，是世界上单机生产
17、能力最高的。日本 30 年代从德国引进型煤技术，简称年产 31.5 万吨的型煤厂，供铁路机车使用。1971 年机车型煤用量占用煤总量的 79%，型煤厂有 36 座。1975 年铁路实现电气化后，型煤技术转向冶金、化工和民用等方面，成立了型煤研究室，保留了 21 个型煤厂，总能力为 140 万吨/年。日本研制成功的点火蜂窝煤和煤球，只要一根火柴就能点燃，使用十分方便。英国自“伦敦烟雾事件 ”后，研究开发了多种型煤工艺，制取无烟燃料供家庭炊事或取暖，成功解决了烟煤污染。英国还有型焦生产厂，年产能力达 100万吨，采用 3 种热压成型工艺生产型焦。美国采用 FMC 型焦工艺，用非炼焦煤制取冶金用焦，
18、在怀俄明州建有研究基地和生产厂，研究了世界 150 个煤种，其中 50 个煤种已在中试厂生产出型煤产品。美国还生产烤烧型煤，以木炭和煤为主要原料压制成型，供旅游野炊使用。美国的烧烤用型煤每年销量为 74 万80 万吨，少量从澳大利亚进口。法国 1861 年就建有型煤厂，1976 年生产能力达 400 万吨。目前有 6 个型煤厂，粘结剂采用烟煤沥青或石油沥青，型煤经热处理后为无烟燃料。韩国 240 家蜂窝煤厂，日产量达 5 万余吨，供取暖和炊事，1985 年销售量为 2300 万吨，预测到 2000 年发展到 3300 万吨，而市场需求量约 4400 万吨，仍有缺口。国外型煤早已有成熟的技术，联
19、合国能源组织把型煤视为节能减污的有效途径予以推广。70 年代石油危机后，型煤科研工作进一步得到重视，19691980 年型煤发明专利每年为 13 项，19801983 年增加到每年 70 多项。1989 年亚太经互会在菲律宾召开了主题为“型煤开发与环境效益” 的煤炭利用专家会议。1992 年联合国召开了大气污染、促进经济发展的终于途径。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页1963 年世界型煤产量达到顶峰。随着石油、天然气、核电、水电、新能源及再生能源的产量不断增加，工业发达国家减少了煤炭能源的用量，只占全部能源的 20%25%，重点转向粉煤流化床的研究，减少了型煤的用
20、量。1.2.2 国内型煤概况国外的型煤生产多采用无粘结剂高压成型工艺或热压成型工艺，原因是所用原料多为变质程度较轻的褐煤。我国的煤炭变质程度较深，宜采用粘结剂低压成型，既可简化成型工艺，也可降低生产成本。60 年代，为解决小化肥焦炭和无烟块煤供应不足的问题，国内外开发了多种型煤工艺，生产的型煤提供了全国化工业的 60%的原料。目前，广泛才用石灰碳化煤球造气的化肥厂，全国约建有 800 套粉煤成型装置。纸浆废液粘土煤球和棒状型煤，已在氮肥厂及其他行业的煤气发生炉、工业窑炉推广应用。70 年代北京煤化所开发的腐植酸煤气已用于 10 余家小化肥厂；研究开发的优质化肥造气用型煤，在韶山氮肥厂进行了造气
21、工业性试验，所用粘结剂来源广、价廉、对煤种适应性强，且基本不增加石灰粉，型煤质量好。该种型煤用于生产燃气的混合煤气发生炉也很理想，湖南涟邵和宁夏大武口正筹建年产5 万吨的生产线。北京煤化所研制钙系复合粘结剂煤泥防水煤气，已成功地用于水煤气的两段炉气化，为我国每年生产的几千万吨煤泥的有效利用开辟了心得途径。工业型煤的开发与应用远不及民用型煤。目前，工业型煤的应用仅限于小氮肥厂的碳化煤球和小高炉型焦，生产规模亦不大；工业锅炉、机车、窑炉用型煤在示范或商业性示范阶段，虽然在矿区和城市建了许多型煤厂，但生产成本高，难以维持正常生产。工业型煤年产量约 2200 万吨，其技术还有一些不足，特别是粘结剂的开
22、发还很薄弱。1.3 对辊成型机的发展概况1.3.1 对辊成型机的发展概况对辊式辊压成型机于 19 世纪下半叶在欧洲诞生。第一天能够成功运转的辊黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页压成型机在 1870 年末期由比利时的 Losisau 制造并被安装在美国的里奇蒙得港的一家成型厂。然而，大多数早期的其他开发工作已在欧洲展开，并且在 19 世纪末在比利时、法国和德国已达到非常高的应用水平。表 1 表面了在德国产煤区硬煤成型机的发展情况，从 1900 年1910 年的 10 年间其辊压成型机熟练成倍增长，到 1910 年达到 243 台，年产型煤 400 万吨。德国哈汀根/鲁
23、尔的 KOPPEN 公司是从 1898 年开始制造出了它的第一台用于硬煤成型的辊压成型机。该机有一套旋转布料装置以稳定两个成型辊的入料，两个成型辊由安装在轴中心的宽大而坚固正齿轮维持同步，两个分离辊具有形同的尺寸（直径 650mm，宽度 280mm） 。这样一台机器其压辊转速为 6.5rpm，每小时可生产 6 吨相对小一些的（1550）g 用于家庭取暖的硬煤型煤。在 20 世纪 20 年代早期，德国硬煤成型开始滑坡，二战结束后煤炭成型又产生短期复苏，大型的成型机产量的 2 倍以上。此后不久，石油和天然气在许多热用途方面显然取代了煤炭，尤其是家庭取暖，因而在生产的煤炭成型厂的数量急剧萎缩。今天，
24、在工业化国家里，大多数常规的煤炭成型厂业已停业并被拆除，其结果是，许多提供煤炭辊压成型的公司破产后或开始生产其他用途的成型设备，但是，KOPPERN 公司作为一个杰出的供应商，至今仍在积极从事设计和制造辊压成型机以及型煤设备。1.3.2 对辊压密机的成型原理被压物料经给料口落入两辊子之间，进行挤压粘合，成品物料自然落下。遇有过硬或不可压时，辊子可凭液压缸或弹簧的作用自动退让，使辊子间隙增大，过硬或不可破碎物落下，从而保护机器不受损坏。相向转动的两辊子有一定的间隙，改变间隙，即可控制产品最大排料粒度。对辊破碎机是利用一对相向转动的圆辊，四辊破碎机则是利用两对相向转动的圆辊进行破碎作业。 特点：双辊破碎机采用三角带或万向节联轴器进行传动和调节两辊之间的间隙。对辊压密机由机架、一对辊子、三角皮带传动装置和弹簧保险装置等主要部件组成。两台电机通过皮带轮传动，带动两辊子相向转动。一个辊子的轴支承在与机架固定在一起的固定轴承上，另一个辊子的轴支承在活动轴承上。活动轴承可以沿机架导轨水平移动，使两辊子间的排料口宽度在必要时可以增大，
