电厂大型空预热器驱动装置设计开题报告

电厂大型空预热器驱动装置设计开题报告本文简介：南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目某电厂大型空气预热器驱动装置设计设计（论文）题目来源自选课题设计（论文）题目类型工程设计类起止时间2016.12.27-2017.05.31一、设计（论文）依据及研究意义：（一）本设计研究的依据：空气预热器是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种

电厂大型空预热器驱动装置设计开题报告本文内容：

南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

某电厂大型空气预热器驱动装置设计

设计（论文）题目来源

自选课题

设计（论文）题目类型

工程设计类

起止时间

2016.12.27-2017.05.31

一、

设计（论文）依据及研究意义：

（一）本设计研究的依据：

空气预热器是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。空气预热器的作用，是将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。空气预热器在工作时会缓慢的旋转，烟气会进入空预器的烟气侧后再被排出，而烟气中携带的热量会为空预器中的散热片所吸收，之后空预器缓慢旋转，散热片运动到空气侧，再将热量传递给进入锅炉前的空气。

大型电厂空气预热器主要组成部件有：外壳、转子、传热元件、导向支撑轴承及润滑系统、驱动装置和密封元件组成。空气预热器驱动装置是提供转子动力的组件，预热器驱动装置主要是由电动机，辅助电动机或空气盘车马达，液力耦合器、减速器、传动装置支架等组成。大型电厂空气预热器属于大型设备，体积庞大，所需减速比较小，重点需要较大的扭矩，故该设计着重对于增大扭矩的设计。采用以下参数。

空气预热器驱动装置设计主要技术参数：

形式：采用主、辅传动输入系统

主电机：18.5WkW、转速1470rpm；

辅电机：7.5kW，720rpm；

传动系统额定输出扭矩：12300Nm；

总减速比：128.201

减速器分为标准减速器和非标准减速器两类。标准减速器是按国家相关标准设计和制造的，在生产实际中，标准减速器不可能完全满足机械设备的各种功能要求，故常需要自行设计非标准减速器。在长期生产实践中，通用减速器的结构已经基本定型。减速器的基本结构由传动零件（齿轮或蜗杆、涡轮等）、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及减速器附件等组成。根据不同要求和类型，减速器有多种结构形式。单级圆柱齿轮减速器、双极圆柱齿轮减速器、圆锥-圆柱齿轮减速器和蜗杆减速器的经典结构。

（2）

本设计研究的意义：

空气预热器是收集和利用烟气余热的设备。空气预热器的应用能直接降低锅炉排烟的温度，减少系统内的热能损失。同时，空气预热器的散热片能够吸收和传导热能，相当于增加了锅炉的受热面，提高锅炉的热效率。

空气预热器在锅炉中是有加热燃料所需空气的作用，空气预热器的使用能改善高温空气的燃烧条件，减少燃料不完全燃烧而造成的热量损失。空气预热器的应用还可以提高炉内温度，提高辐射传热水平和受热效率。

本设计为了确保空预器转子运转的可靠性，即保证在用电中断，锅炉停炉时，仍维持空预器转动，采用了主、辅两套传动装置，即利用具有两个不同供电电源的主、辅电动机，它们分别于减速器的两个输入端轴相连接，构成主、辅驱动装置的驱动。主电机主要在空预器正常运行时使用，辅助电动机在主电机故障时维持空预器的转子继续运行。

减速器概述：减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应的增大转矩。它是一种典型的机械基础部件，广泛的应用于各个行业，如冶金、运输、化工、建筑、食品甚至艺术舞台，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。本设计中该减速器用于空预器驱动装置。

本设计除了设计本身意义外，对我更是意义极大。在设计过程中，搜集资料、计算数据、规划设计方案、与导师交流直至认真经历每一个环节后设计出来的这个驱动装置，这其中每一个话就都将让我受益匪浅，多方面的到锻炼，是提升自身能力的好机会。

二、

设计（论文）主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）

（1）

本设计研究的主要内容：

1）驱动装置的传动系统方案的拟定

采用了主、辅两套传动装置，即利用具有两个不同供电电源的主、辅电动机，它们分别于减速器的两个输入端轴相连接，构成主、辅驱动装置的驱动。主电机主要在空预器正常运行时使用，辅助电动机在主电机故障时维持空预器的转子继续运行。

2）

机械传动系统运动、动力参数计算和传动零件的设计

主要有斜齿圆柱齿轮传动和圆锥齿轮传动的设计，传动零件是传动系统中最主要的零件，它关系到传动系统的工作性能、结构布置和尺寸大小。此外，支承零件和联接零件也要根据传动零件来设计或选取。因此，一般应先设计计算传动零件，确定其材料、主要参数、结构和尺寸。

3）

主减速箱的装配草图设计

包括轴的结构设计，滚动轴承的选择，键合联轴器的选择及校核，箱体、润滑及附件设计，轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上零件应便于拆卸和调整，应具有良好的加工工艺性，尽量减小应力集中，受力合理，有利于节约材料减轻轴的重量。

4）主要零件工作图的设计

以上内容为空气预热器驱动装置的主要设计内容，缺一不可，每一项都极其关键，影响着这个设计的整体，每一个细节都需要我们精心计算、设计，如还有传动比的计算，此设计传动比已经给出，我们则要通过计算来确定各级传动比的分配，优化设计。

4）

相关计算

①传动参数的计算，其中包括各轴的转速计算、各种的输入功率计算以及各轴的输入转矩计算。设计方面，有减速箱体的结构设计，为便于轴系部件的安装和拆卸，箱体大多采用剖分式结构。

②为了保证具有足够的强度和刚度，箱体要有一定的壁厚。并在轴承孔处设计加强肋。为了提高轴承座孔的连接刚度，对于螺栓的数量、间距、大小都有一定要求。

③强度计算

一个是接触强度计算，应用公式可以计算出分度圆直径，校核疲劳强度。一般用于软齿面；另一个是弯曲强度计算，可以计算出模数，校核接触强度。用于硬齿面。

（2）

技术方案及研究路线：

参考所收集的相关技术文献等资料，整理出适合此空气预热器驱动装置的设计方案，明确设计方向，按照常规设计方案循序渐进分步进行，做好整理工作，对期间出现的难点问题及时解决，避免影响后面相关设计的正确性、合理性。对该设计中重点研究设计部分，反复校核，确保该设计的精准度。

（3）

设计预期目标：

1）大型电厂空气预热器驱动装置的方案论证

因为我们所设计的空气预热器驱动装置，是一种相对特殊的减速传动装置，设计后我们要确定能达到带动大型设备稳定工作的预期效果，看是否符合对该驱动装置设计的大扭矩要求，进行优化改进。

2）大型电厂空气预热器驱动装置总图设计

主要零部件的设计及及图纸的绘制，对传动齿轮的设计，包括锥齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的设计，为了保证具有足够的强度和刚度，箱体要有一定的壁厚。并在轴承孔处设计加强肋。为了提高轴承座孔的连接刚度，对于螺栓的数量、间距、大小都有一定要求。

3）希望通过此次设计能够掌握机械设计、机械原理以及减速器相关的知识。

3、

设计（论文）的研究重点及难点：

（1）

本设计研究的重点

1）传动驱动装置主减速箱的结构设计

采用卧式分体结构，安装维修方便，硬齿面齿轮传动，体积小，重量轻，传动扭矩大，性能可靠；因为空气预热器是大型设备，驱动装置的体积大小和质量，会影响其设备安装的布局，传动扭矩大，则满足了空气预热器对大扭矩的功能上的需求。

2）传动系统

本传动装置有主、辅两套输入系统，辅转动输入系统有超越离合器SC-750，主传动运行时，辅传动系统有开，辅传动运行时，主传动电机跟转；主传动电机负责主要云运行，辅电机为应急电机，这样的主副搭配，确定了空气预热器驱动装置工作的稳定性，避免因故障停机造成巨大损失，安全稳定的工作状态也是该输入系统的最大优点。

3）润滑

自动力油泵强制润滑，滤油器方便检修。减速箱采用自吸式可逆油泵供油，油泵有减速箱驱动，不需外接电源。滤油器作用是过滤润滑油中的灰尘和杂质，需要定期清洗滤油网，减速箱输出轴采用脂润滑，箱体顶部有一个旋盖式油杯加油，后部侧面有一个黄铜压注式黄油嘴，用于油枪加注润滑脂。

（二）本设计研究的难点：

1）传动装置类型的选择

传动装置是机器的主要组成部分，传动装置的重量和成本通常在整台机器中占有很大比重；机器的工作性能和运转费用很大程度上也取决于传动装置的性能、质量及设计布局的合理性。实现工作装置预定的运动是拟定传动方案的基本要求。但满足这个要求可以有不同的传动方式、不同的机构类型、不同的顺序和布局，这样就有多种方案，这就需要将各种传动方案加以分析比较，针对具体情况择优选定。合理的传动方案除了应满足预期功能外，还要求结构简单，尺寸紧凑、工作可靠、制造方便等优点。

2）传动装置的相关参数计算

电机和总传动比是给定条件，我们需要进行传动比的计算及参数分配，包括各轴的转速计算、各种的输入功率计算以及各轴的输入转矩计算。每一步计算都是必不可少了，连带作用影响整体的设计方案，采用有效合理的计算分析，选出最优质的方案进行设计，达到设计目标。

3）超越离合器

辅传动输入系统有超越离合器，超越离合器的选择，超越离合器是一种随速度变化或回转方向的变换而能自动接合或脱开的离合器。在机械传动中广泛的用作速度转换装置、逆转装置和间歇运动装置；

四、

设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：

（1）

设计研究方法：利用图书资料和网络资源，以学过的专业知识，研究空气预热期的驱动装置设计，采用借鉴已有产品，在此基础上改进的研究方法

（二）设计进度安排：

20161227

接受任务书;

20161227-20170105

搜集空气预热器驱动装置相关资料，熟悉理解参考资料及设计课题，明确设计内容要求；

20170106-20170116

搭建开题报告框架，拟定开题报告初稿，并交由指导老师检查；

20170117-20170120

对开题报告进行修改补充，完善开题报告（假期）

20170121-20170219

拟定设计方案，机械传动系统运动、动力参数计算及其斜齿圆柱齿轮传动和圆锥齿轮传动的设计及校核；（寒假）

20170220-20170305

进行轴的结构设计，滚动轴承的选择，键合联轴器的选择及校核；

20170306-20170317

对箱体、润滑及附件设计，选择超越离合器及相关计算；

20170318-20170410

主减速箱的装配草图设计，绘制总装图；

20170411-20170421

绘制零部件图纸；

20170422-20170501撰写毕业设计说明说书，完善图纸；

20170502-20170510

将毕业设计图纸及说明书交由指导老师审核，同时翻译科技文章；

20170511-20170521

整理修改毕业设计，补充完善说明书及图纸；

20170522-20170531

打印毕业设计图纸，准备毕业答辩。

五、

进行设计（论文）所需条件：

1.翻阅机械设计教程，机械设计手册、机械设计基础课程设计指导第二版及相关机械设计方面的书籍及期刊；

2.熟悉AutoCAD绘图软件：

3.老师的指导；

4.网络资源。

6、

主要参考文献

[1]

赵又红，周知进.机械设计（基础）课程设计指导（第二版）[M].长沙：中南大学出版社，2013，7（2）

[2]

肖银铃，朱静.机械制图（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2007，7（6）

[3]

袁兵.火力发电厂锅炉空气预热器驱动装置连接方式改造[J].科园，2012

（12）：20～21

[4]

周正，周宁.火电机组空气预热器改造的驱动装置问题浅析[J].技术交流，2011，（3）：11～12

[5]

梁锡昌，吕宏展.减速器的分类创新研究[J].机器学机构学及机器人，2011，（7）：13～14

[6]

刘晓琳.减速器齿轮箱的有限元分析和拓扑优化设计[J].TH132.46,2013

[7]

垄小平，蒋娟娜.圆柱齿轮减速器可靠性优化设计与实体造型[J].计算机辅助设计，2011，（5）：9～10

[8]

安爱琴.基于Pro/E的斜齿圆柱齿轮减速器三维建模及运动分析[J].制造业信息化，2012，（3）：18～19

[9]

石文新.减速器轴端密封结构的改进[J].润滑及密封，2014，（8）：14～15.

[10]

付晓莉，杨树峰.减速器箱体模态分析与实验验证[J].试验分析，2014，（8）：31～32

[11]

D.Letic，B.Davidovic.Planning

of

designing

and

installation

of

mechanical

elements

at

the

gear

speed

reducer

on

the

basis

of

the

parameter

technology[J].Metallurgy,2013,Vol.52

(1)

[12]

Lucian

Tudose，Ovidiu

Buiga.Automated

optimal

design

of

a

two-stage

helical

gear

reducer[J].Structural

and

Multidisciplinary

Optimization,2010,Vol.42

(3),pp.429-435

[13]

Claudiu-loan

Boanta，Vasile

Bolos，The

Comparative

Study

on

the

Behavior

of

the

Speed

Reducer

With

Worm

Face

Gear

With

Modified

Geometry[J].Procedia

Technology,2016,Vol.22

[14]

Mraz，Stephen

J.Aluminum-body

gear

reducer

uses

worm

wheels

and

shafts[J].Machine

Design,2011,Vol.83

(7),pp.18

[15]

Anonymous.Gear

reducer

achieves

90%

efficiency[J].E

E

&

T

:

Energy,Efficiency

&

Technology,2010

[16]

刘江南，郭克希.机械设计基础（第三版）[M].长沙：湖南大学出版社，2014，3（3）

[17]

付晓莉，韩超，李勇.减速器设计方法的研究现状与发展趋势[J].综述，2012，（10）：17～18

[18]

郑东旭.三级斜齿圆柱齿轮减速器优化设计[J].机械工程师，2014，（10）：37～38

[19]

刘洁，王德俊.齿轮传动的优化设计[J].煤矿机械，2006，（7）：36～39

[20]

李素娟.圆柱齿轮减速器难点分析[J].机电技术，2016，（2）:44～45

七、

指导教师意见：

签

名：*年*月*日

南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告填写说明

一、设计（论文）题目来源：

1、纵向课题，包括：基金课题、部省科研课题、市厅科研课题、校级课题

2、横向课题，包括：厂矿合作课题、合作开发课题

3、自选课题

二、设计（论文）题目类型

1、工程设计类；

2、学术论文类；包括：理论研究类、实证研究类、工作研究类

3、研究类；包括：工程技术研究类、实验研究类

4、软件工程类；包括：软件开发类、软件仿真类

5、产品开发类；

三、起止时间

相同专业起止时间应该一致并且与教学计划相符。

四：指导老师意见栏

此栏手写，老师签字和填写年月日。