能自动配比的乳化液泵站设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 概论 题背景 乳化液作为液压传动的一种工作介质，由于 它的粘度小、防腐、防锈、润滑、难燃、价廉等特点在煤矿井下得到了广泛的推广和应用。随着煤炭行业迅速发展，综采工作面高产高效的要求，乳化液的需求量也随之增加。带动乳化液配比方法也 由人工配比逐渐向自动化配比方向发展。但期间也出现了一些问题，比如乳化液浓度满足不了生产的要求、制造成本太高等。 乳化液泵站是用来向综采工作面液压支架或高档普采工作面单体液压支柱等输送高压乳化液的设备，是机械化采媒工作面的主要装备之一，它是一种把机械能转变为液压能的能量转换装置。综采工作面的液压支架之所以能够支撑顶板，并能实现推移刮板输送机、移架、调架、护壁、侧护、防倒、防滑等动作，都是乳化液泵站供给的压力液使各种千斤顶动作的结果。所以说，乳化液泵站是液压支架的动力源，它的好坏直接影响着液压支架的工作性能和使 用效果。 除液压支架、单体液压支柱是靠乳化液泵站供给的压力液工作外，在某些综采工作面，可弯曲刮板输送机的紧链液压马达、采煤机牵引链的张紧千斤顶、桥式转载机的固定与推移千斤顶，以及工作面上下出口处超前支护用的单体液压支柱等，都是靠乳化液泵站供给的高压液工作的。 目前我国矿用乳化液泵站，都是面向综采工作面的大型泵站，超高压、大流量 是其发展的主要方向，而且绝大多数的乳化液泵站都不带配液装置。在一些临时作业场所需要动力时，这种大型乳化液泵站使用起来极不方便，急需多种多样的轻买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 型动力源装置 。 化液泵站的基本组成 及 作用 乳化液泵站是由 乳化液浓度自动配比装置、 乳化液泵组、乳化液箱及附属装置组成。乳化液泵站在实际使用时，往往是同时安装两台乳化液泵和一个乳化液箱，所以通常称“两泵一箱”。同时安装两台乳化液泵的好处是，在正常情况下，一台泵运转，另一台泵作为备用或进行轮换检修，当工作面液压支架等液压设备需要增加供液量时，也可让两台乳化液泵并联工作，从而满足生产的需要。 图 1乳化液泵站 1、 6乳化液泵组； 2、 7吸液软管； 3、 8 回液软管； 4连接 杆； 5、 9高压软管； 10乳化液箱 乳化液泵组 1 由两台乳化液泵、防爆电动机、联轴器和底架等组成，通过连杆 4 与乳化液箱 10 连接为一体，由吸液软管 2、 7 分别从乳化液箱吸液，经泵加压后由高压软管 5、 9 供给压力控制装置 6，然后经压力控制装置以一定的压力供给液压支架。两台乳化液泵通常是一台工作，一台备用，交替使用但当工作面液压支架动作较多，需要增大供液量时也可同时开动两台乳化液泵。 乳化液箱 10 是用来贮存、回收和过滤乳化液的装置。若在井下配制乳化液时，乳化液箱上还需附带自动配液阀。 压力控制装置 6 由手动卸载阀、 自动卸载阀、压力开关以及压力表等组成，安装在乳化液箱的端面，用来控制供给支架乳化液的压力，并可实现对液压系统的保护。 乳化液泵站用主进液管和主回液管沟通与支架的供液线路，形成泵 缸1 6 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 液压回路。 两台乳化液泵分别经吸液断路器从乳化液箱工作腔吸液，加压后送到压力控制装置。泵站启动过程中，手动卸载阀打开，泵与液箱工作室短路循环；正常工作时，关闭卸载阀。当工作面支架用液时，自动卸载阀经交替阀将压力液送到支架。支架回液到乳化液沉淀室，经沉淀、去泡沫、磁性过滤、网状过滤后到工作室，形成一个完整的循环回路。当工作面支架不用 液时，自动卸载阀开启，泵与液箱形成短路循环。 图 1 2 液压系统 乳化液泵站在综采工作面有两种布置方式：一种是工作面上、下平巷各设置一组泵站，从工作面两端同时向工作面液压支架等液压装置供液另一种是将泵站全部设置在工作面运输巷的设备列车上，向工作面液压支架及其它用乳化液的液压装置供液。目前我国的综采工作面，以采用后一种布置方式较多。 供乳化油 供清水 从工作面回液 去工作面 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 化液泵的工作原理 乳化液泵一般都采用往复式柱塞泵，它是通过工作容积的变化 而实现吸液和排液的，是一种容积式液压泵。 往复式单柱塞泵的工作原理图如图 1 3 所示。 图 1 3 往复式单柱塞泵的工作原理图 1、 曲轴 2、连杆 3、滑块 4、柱塞 5、排液 阀 6 吸液阀 7、泵缸 8、滑槽 当电动机带动曲轴 1 沿图中箭头所指的方向旋转时，曲轴就带动连杆 2运动，连杆运动时，连接在连杆右端的滑块 3 沿滑槽 8 作往复运动。进液阀6、排液阀 5 和柱塞 4 都具有良好的密封性能。当柱塞向左运动时，活塞右侧缸体 7 中密封的工作容积增大，形成负压，这时乳化液箱内的乳化液在大气压力的作用下，顶开进液阀 6 进入缸体 7 中，并把柱塞让出的空间充满，这个过程叫吸液，当曲轴与连杆的铰接点转过曲轴的水平线后， 曲轴又通过连杆、滑块推动柱塞向右运动，柱塞向右挤压进入缸体中的液体，使进液阀关闭，当缸体内的液体压力达到一定数值时，液体 顶开排液 5，从排液口进入向工作面供液的主液管，这个 过程叫排液。曲轴每旋转一周，柱塞就往复运动一次，完成一个吸液、排液工作循环。曲轴连续运转。柱塞就连续往复运动，吸、排液过程就不断地交替出现。由此可知，单柱塞泵在吸液时不排液，在图中以 A 点 为旋转起始点，曲轴与连杆的铰接点逆时针从 A 点转到 转 180 度吸液 ；从 B 点再逆时针转回到 A 点，又旋转 180 度排液。曲轴转角在 270 度时泵的排量最大。所以柱塞泵是很不均匀的，它排出的液体在排液管中是一种周期间断性的脉冲压力液体。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 为了克服单柱塞泵脉冲压力给液压管路、液动装置和控制元件带来的有害作用，一般将乳化液泵造成三柱塞式的，曲轴的三个曲拐隔 120 度，曲轴旋转时，保持始终有吸液和排液的柱塞，从而减轻了乳化液 泵 排液压力的脉动。 三柱塞泵在传动轴是一个三曲拐轴，并相互错开 120 度，工作原理如图1 4 所示。当曲轴回转时，三个柱塞将交替吸液和排液。当柱塞 1 吸液时，柱塞 2 排液。在每 一个瞬时内，至少有一个柱塞，最多有两个柱塞在排液，同时有两个或一个柱塞吸液。电动机带动曲轴有停地转动，柱塞泵也就源源不断地将油液压入排液管。 图 1 4 卧式三柱塞工作原理图 即使这样，三柱塞泵的排量仍是不均匀的，但比单柱塞泵却好得多，基本可以满足生产技术上的需求。 目前，向工作面液压支架提供压力液的泵大多采用卧式三柱塞乳化液泵，有的采用五柱塞乳化液泵。 动配比 目前现场采用的配比方式多 是采用通过乳化液泵箱的观察口，往泵箱2 3 3 2 1 1 吸 排 吸 吸 排 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 内人啊倾倒乳化油。这种方法不仅原始、操作频繁，使工人劳动强度大，而且由于乳化油在水中的扩散过程较长，使配制后的乳化液浓度有畸高畸低的现象，严重超越了 规程规定的指标要求。 有些煤矿用配液阀手控配液，显然有其不足。 随着科研人员的努力，现在出现了由传感器来检测浓度变化或液位变化的差值，并经微电子电路处理为控制信号，再通过控制电路控制辅助泵加注乳化油或水的新型完全自动化技术。就该原理本身，技术较为先进，但是由于传感器工作环境要求较为苛刻，加上该技术系统又需要配备防爆电器设备，在 煤矿井下的使用受到现场恶劣条件的影响而使系统性能的发挥得不到保证，设备维护也较为复杂，同时也增加了系统配制的成本。 目前，对乳化液的配制方式，已经从手控配液发展到自动配液。因此，如何使自动配液系统操作更为方便，成为目前主要课题。 目前，煤矿井下采煤工作面多采用单体支护，而为单体提供的工作介质便是乳化液溶液，其溶液配比浓度要求为 3 5，否则就会降低单体的润滑性、防锈性和使用寿命，也给安全带来一定的隐患，所以说乳化液浓度配比非常重要。过去常用的方法是把乳化液溶液箱内注入适量的清水后 ，由操作工人根据乳化液溶液浓度测量仪的测定或凭借经验来加入乳化液使其成为达到要求的乳化液溶液，但是，当乳化液溶液用量增加时，再注入清水，其溶液的浓度也随之发生变化，不再符合标准要求，这时操作工人只有再次加入乳化液，既费时费力，又不能保证乳化液溶液的浓度要求和配制溶液的及时性。 下面介绍一种乳化液溶液浓度自动配比装置，其各部件的连接方式如图 1 5。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 图 1 5 工作原理图 1、 射水泵 2、来水管 3、水门 4、单向阀 5、乳化液箱 6、乳化液 7、安全阀 8、支撑架 9、杠杆 10、密封 箱 11、重物 12、乳化液溶液 13、乳化液溶液箱 乳化液箱 5 内的乳化液 6 经过单向阀 4，水门 3 到射水泵 1 做好准备，同时来水管 2 内的高压清水流经射水泵 1 到达安全阀 7 做好准备，此时即使安全阀 7 关闭，清水压力远远大于乳化液自身压力，水门 3 打开，但是由于单向阀 4 的作用，高压清水也不会倒流入乳化液箱内，当乳化液溶液箱 13内液面下降，由厚度约 1不锈钢制成的密封箱 10 受到乳化液溶液 12的浮力减小，又由于镀锌重物 11 的拉力，使杠杆 9 的 B 端下降，根据杠杆原理，杠杆 9 的 A 端向上运动压缩安全阀 7 内的弹簧，安全阀 7 打开，此时流经射水泵 1的高压清水带动由于自身重量打开单向阀而流入射水泵的乳化液 6，一起流经安全阀 7 进入乳化液溶液箱 13，形成乳化液溶液 12，这时根据乳化液溶液箱内浓度测量仪的测定，通过调整水门 3 便可以调节流入射水泵 1 的乳化液 6 的流量，当乳化液溶液浓度达到要求时，停止水门 3 的调节。当乳化液溶液 12 的用量减小时，流入乳化液箱 13 内的溶液逐渐增多，液面上升，密封箱 10 受到乳化液溶液 12 的浮力增大，杠杆 9 的 B 端向上运动，A 端向下运动，于是安全阀 7 内的弹簧释放，安全阀 7 关闭，来水管 2 内的高压清水停止流动，单向阀 4 受到 清水的压力也关闭，乳化液不再向下流，乳化液溶液箱停止供液。当乳化液溶液用量再次增多时，重复前一个过程。这样就实现了对乳化液溶液箱 13 能够随时的、自动的提供达到标准要求的乳化液溶液的目的。 该乳化液配置方法主要是利用喷射配比泵（见图 1 6）来完成。当从防买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 尘水管引来的高压水由喷嘴高速射出时，它连续 不断地带走吸油室内的空气，使吸油室内形成真空，产生负压。在大气压力下，油箱内的乳化油不断吸入泵体与高压水混合，调节乳化油闸阀开口的大小，可按比例控制乳化油的进油量，从而实现乳化油和水的配比，形成乳化液。 图 1 6 喷射泵的构造 1 泵体； 2吸油嘴； 3喷嘴； 4混合管 化液泵站的发展趋势 液压支架动力源乳化液泵站，直接影响液压支架的工作效果。它随着液压支架的发展而发展。 由以往的乳化液泵站可看出，压力流量在逐渐增大，尤其流量增加的幅度大。压力流量值大小是由液压支架的有关参数决定的， 1 型液压支架的有关参数决定了配套的 00 型乳化液泵站压力为 10量为100L/八十年代初到八十年代末，由于综采工作面的发展和增加，液压支架（包括从国外引进的液压支架）的参数加大和移 架速度的加快，使配套的乳化液泵站的压力增到 量从 110L/到 125L/1989年增到 160L/1992 年鉴定的乳化液泵站，流量已到 200L/到目前为止，已经设计出了流量为 320L/ 400L/乳化液泵站。 随着科学技术的发展、设计水平和生产加工工艺水平的提高以及综采技术和管理水平的上升，也推动乳化液泵站朝着自动化方向发展。 由于我国地质条件复杂，决定了液压支架结构不同，种类多、工作特性不同。因此乳化液泵的结构，也不应当单一的发展曲轴连杆滑块传动的 三柱塞或五柱塞卧式结构 形式，应研制和发展适合各种类型液压支架工作特点的径向或其它结构型式的，重量轻、体积小的定量或变量乳化液泵，使结构设买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 计有更大的突破，进一步适应液压支架发展的需要。 随着乳化液泵结构设计水平不断提高，工艺的不断改进，电控液压支架的引进消化和成功的研制，必将推动自控乳化液泵站的研制。 2 总体结构的方案论证 式泵体与卧式泵体的论证比选 立式泵的特点是： 1 高度方向尺寸较大，厂房高，但长、宽方向尺寸小、占地面积少； 2 运转时，活塞密封不承受活塞自重，不易产生偏磨； 3 机械惯性力水平分力小， 垂直分力大，而泵基础有较强的承受垂直分力的能力，故对基础要求不高； 4 泵的外形以及动力端结构较简单，利于减小总体尺寸和重量； 5 一 般讲，立式泵的吸排阀、吸排管布置上较困难，拆装、维护也不太方便，特别是当液力端置于传动端下侧时更明显。但当把液力端置于传动端上侧时，则有所改善。 卧式泵的特点是： 1 便于操作者观察泵的运转情况，拆、装，使用、维修均较方便； 2 机组在高度方向尺寸小时，不需要很高的厂房；但在长、宽方向尺寸较大时，占地面积则较大； 3 因为活塞（柱塞）做水平往复运动，密封件在工作时须承受活塞（柱塞）自重，容易产生 偏磨，尤其当活塞（柱塞）较重、悬臂很长时，这种现象 将更为明显； 4 卧式泵的机械惯性力水平分力较大，而泵的基础承受水平分力的能力又较差，故卧式泵对基础的强度和刚度要求较高。 虽然卧式泵缺点较多，但因优点突出，综合考虑煤矿井下工作面的特殊情况，本设计采用卧式泵。 塞泵与柱塞泵论证比选 在液力端往复运动副上，运动件上有密封元件的叫活塞，无密封元件的叫柱塞。相应的泵分别称为活塞泵和柱塞泵。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 活塞泵的特点： 1 活塞尺寸不宜过小。如果过小，密封件难以布置，制造也困难； 2 活塞泵适合于制成双作用泵且多半是双联（ 缸）双作用泵； 3 活塞泵可通过更换活塞和缸套来达到有级调节流量的目的； 4 受结构限制，活塞泵一般只适用于低、中压泵，但流量可较大。 柱塞泵的特点： 1 柱塞直径可制得很小，但不宜过大 ； 2 由于结构上的原因，柱塞泵大多制成单作用泵，几乎不制成双作用泵； 3 因柱塞密封（填料箱）在结构上易于变形，在材料选择上也比较灵活，故柱塞泵适用的排出压力范围较广泛，且宜制成高压泵。 由于上述原因，选择柱塞泵。 数、缸数的确定 每一根活塞（柱塞）以及和该活塞（柱塞）连接在一起的活塞杆、十字头、连杆等组成的组合体，称为一联 。一般讲，该泵有几根活塞（柱塞）就可称为几联泵。例如：只有一根活塞（柱塞）的泵，就称为单联泵；有两根的称双联泵；有 Z 根的称 Z 联泵。 只有当 Z 联泵的活塞（柱塞）间相位差相同，各活塞（柱塞）的直径也相同 ，并且各联的排出口连接起来经同一排出集合管排出时，才可同时称做为 Z 缸泵，否则，只称 Z 联泵。 考虑到小的流量脉动率对选用较小的蓄能器来满足液压系统的平稳工作十分有利并结合本设计题目要求的流量、压力大小，本设计确定为三缸泵。 缸体结构型式的论证比选 液缸体的结构型式按照泵的作用数分为单作用液缸体和双作用泵液缸体；按照各工作腔是否在同一块体上 可 分为整体式和组合式（分离式）。 整体型液缸体是指泵的多个工作腔都在同一块体上的液缸体。这种液缸体刚性好、工作腔间距小、机加工量少，但工件较大，加工精度要求高，且高压缸套的径向密封易产生过定位。 组合式液缸体是指把只包括一个或一部分工作腔的块体分别制造，然后用一个高压集液块将排液口贯通后汇总出液。大部分是一个工作腔制成一买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 件，甚至还有把柱塞工作腔和阀室 也 加以分开的。这种液缸多用于高压、超高压或输送强腐蚀性介质的泵上，并且多半是锻 钢 和铸造件。其目的是：一旦一个工作腔块体破裂，只需 单个更换，而不至损坏一个整体。也正因为如此，这种液缸体加工面增多，连接处的密封件也增多。 综合考虑结构特点和受力情况，本设计采用组合式液缸体。 按卧式三缸单作用柱塞泵的吸入阀、排出阀的布置型式，液流通道 特性和结构特征可分为：直通式、直角式、阶梯式等不同型式，见图 2 当液力端的每一个缸里的吸、排阀中心轴线均为同一轴线时，称为直通式液力端，见图 2吸、排阀轴线互相垂直时，称为直角式液力端，见图 2吸、排阀轴线互相平行但不是同一轴线时，称为阶梯式液力端，见图 22 1 卧式三联单作用柱塞泵液力端分类示意图 直通式液力端特点是：过流性能好，余隙容积较小，结构紧凑，尺寸小。但通常是吸入阀拆装不方便。 直角式液力端特点是：吸排 阀可分别拆装和更换，所以，使用和维护较方便；余隙容在直通式、直角式和阶梯式三种液力端中是最小的，有利于提高泵的容积效率；结构紧凑，尺寸小，柱塞可从吸入阀处拆、装；因为必须有一个阀处于水平布置，阀板运动导向必须好，否则会使阀板运动受阻或关闭不良。 阶梯式液力端特点是：吸排阀可单独拆、装和更换 ，不必拆开管路，因a b c 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 此，当要求经常而迅速更换泵阀时，多采用阶梯式液力端。但这种液力端余隙容积较大，排出压力高或介质含气量多时，容积效率较低。 比较上述特点，采用直通式液力端。 动端结构型式选择 按基本结构型式，在目前可分为两种类型：两支点三拐曲柄连杆机构和四支点三拐曲柄连杆机构。前者主要用于中、小型用泵，后者则多用于大型用泵。 两支点三拐曲柄连杆机构传动端特点和结构选择注意事项是： 1 该传动端的曲轴通常为整体铸、锻件，三拐的曲柄间错角为 120 度，惯性力和惯性力矩能得到较好的平衡，曲轴加工量较少，支承少， 拐间距（ 或泵的液缸间距 ） 小，泵的总体结构紧凑、尺寸小、重量轻，故成为中、小型泵最常采用的一种型式。 2 两支点三拐曲轴受力情况复杂，一般不能简化为平面力系或简支梁，曲轴在工作时的最大挠度和两主轴颈处偏转角均较大。 3 连杆大头必须采用剖分式，否则就无法装配。为此，连杆大头轴承多采用剖分式薄壁或厚壁轴瓦，大头与连杆体间采用连杆螺栓连接，技术要求高，加工量也较大。 4 由于曲轴为整体铸、锻件（毛坯）再经车削加工而成，故曲柄半径不宜过大，亦即这种传动端组成的三联泵，活塞（柱塞）行程不宜过长。 四支点三拐曲柄连杆机构传动端特点 和结构选择注意事项是： 1 由于支点增多，曲轴受力情况有了改善，最大挠度和主轴颈处的偏转角都相应减小。这样就不仅改善了连杆大头轴瓦的工作条件，而且两端主轴承也可采用允许偏转角较小而承载能力较大的双列向心短圆柱滚子轴承，从而可使同样的曲轴承受较大的活塞力。但是，由于支点增多，使传动端尺寸加大，加工量增加，装配也增加，故中、小型泵采用较少。 2 剖分式连杆大头采用连杆螺钉连接，螺钉经大头螺钉孔直接旋入连杆体，连杆 体大头处不必开通螺栓孔，减小了应力集中，提高了连杆体的疲劳强度。但这种结构，如果发生连杆断裂已断的螺钉不便拆 除。 综上所述，选用两支点三拐曲柄连杆机构传动。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 主要参数设计 设计参数：乳化液泵的额定流量 00 ；压力 。 体参数计算 根据容积效率 泵的排出压力 、流量 Q 小、每分钟往复次数高、液力端余隙 容积大、制造精度低且当输送高温、高粘 度或低粘度、高饱和 蒸汽压的液体介质或介质中含气量大、含有固体颗粒时，之可取较高值。当输送常温清水时， v 输送石油产品、 热水介质时， v 取容积效率 v 计算折合成单联单作用泵的有效功率： PN 53 5 0 0 0013 60/102 0 式中： P 全压 A 力，当泵的出口压力远远大于进口压力时，近似于出口压力， 流量； Z 柱塞数目，液缸数 K 系数， 1，对于单作用泵， 1K 0。对于双作用泵， 110 K 柱塞平均速度 ： 查 2取 t 所以： 1 3 5 柱塞行程： 查 2选取曲轴转速 50 1 3 5 确定柱塞直径： 根据流量计算公式 2 4 0 12 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 得： D 1(0200240 3 圆整，取 D 50径比： 柄半径： 在取值范围 内，并满足取值条件，程径比合适。连杆比一般取值不大于 取 ， 则 ， 圆整取连杆长度 20 。 吸排液管直径： 两值的选取主要取决于吸排液管内介质的流速 1v 、 2v 其一般取值范围： 211 、 ，为了制造方便、互换性能好，取相同的 1v 、 2v 值，使 。则 0/200(44 321 0 3 2 0 动机的选择 泵的有效功率： 60/6 051 0 5 0 0 0 泵的轴功率（输入功率）： 电动泵的效率范围是 。取泵的效率 。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 5 根据 2中表 9 1 选取 联轴器效率： 轴承效率： 齿轮传动效率： 齿轮搅油效率： 传动装置总效率： 43221 d所以原动机理论功率： 05 为了使泵在实际运转中不致超载，在选择电动机时还要留有一定的富裕量，即功率储备系数 查 2中表 2 7 取功率储备系数： c 1 所以选择电动机型号为： 4 隔 爆 型 三 相 异 步 电 动 机 60，5000 ， 异步转速 r/n 。 动与动力参数计算 传动装置的总传动比： 01 4 8 5买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 各轴转速 计算 ： r / m 8 61/1 4 8 6/ 01 m 5 0/ 02 w 各轴输入功率 计算 ： 6211 各轴扭矩计算： 71 4 8 6 49 5 5 09 5 5 0111 4 5 09 5 5 0222 表 3 1：运动与动力参数对比 ： 轴 号 转 速(输出 功率 )(输出扭 矩 )( 电机轴 1486 轮轴 1486 轴 550 减速装置的计算 轮的设计 择齿轮材料，确定许用应力 选 小齿轮选用 20碳淬火， 抗拉强度b 屈服极限s 渗碳淬火后硬度可达 56 62文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 大齿轮 选用 20碳淬火 ， 抗拉强度b 屈服极限s 渗碳层深度 面硬度 58 60部硬度 25 35触疲劳极限应力 ： 查 5中图 8 21 /m ， 22 /m 0 0H应力循环次数： )103 6 020(21 4 8 66060 11 91012 接触寿命系数 ： 查 5中图 8得 121 Z（不允许有点蚀） 接触强度安全系数 ： 按较高可靠度 ， 查 5中表 8取 按公式 ： 得： 21 N / m 9 11 5 5 0 H 22 N / m 5 11 5 0 0 H 所以 2N / m 5 11 5 0 0 H 弯曲疲劳极限应力 ： 查 5中 图 8得 21 /m 2 0F， 22 /m 弯曲寿命系数 ： 查 5中图 8 121 查 5中图 8 1纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 安全系数： 查 5中表 8得 S 许用弯曲应 力 ： 由公式： 得 ： 2111l i / m 11 0 2 0/ 2222l i / m 1980/ 确定齿轮 传动 精度等级 ： 根据公式： 3111)0 估取 ： 圆周速度 ： m/t根据 4中表 取齿轮精度等级为组 8 级。 齿宽系数 ： 按齿轮相对轴承非对称布置，取 6.0d小轮齿数 ： 在推 荐值 4020 中 ， 选 201 Z 大轮齿数 ： 齿数比 ： 4/ 12 传动比误差 误差在 %5 范围内，合适。 小轮转矩 ： 7 7 4 71 T 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 使用系数 查 4表 取 K 动载荷系数 由推荐值 取 由推荐值 取 207 ）中初步选取 130。 则 ： 总重合度 r 由公式 ： c o 得： 13c 13ta 齿向载荷分布系数 查 5中 表 8 385.1 则 ： 载荷系数 K 的初值 ： 弹性系数： 查电子版机械设计手册， 得 2 因为： 0,13 21 ， 根据 4中图 6 3 得 Z 重合度系数 ： 因为： ， 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 查 5中 图 8得 由 o sc o s d 的设计初值 ： 根据公式 ： 1d 3 2112 得： 1d 法面模数 20/13co 2/co s 11 查 5中 表 8标准模数系列（ 整，取 a ： 913co 5420(5co ( 21 n 圆整 ， 取 a 分度圆螺旋角 ： )2/()(co s 211 n 251013)1902/()5420(5c o s 1 小轮分度圆直径的参数圆整值 ： 251013c o s/205c o s/11 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 圆周速度 ： 6 0 0 0 0/1 4 8 0 0 0/11 m/ 与估取 m/t差别较大，修正 根据公式 得： c o o ta a 所以： 5 1 与原计算值近似，取 载荷系数 ： 根据公式得： K 小轮分度圆直径： 1d 31 取 d 大轮分度圆直径 ： 251013c o s/545c o s/22 n 齿宽 ： i td 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 大轮齿宽 ： 2 圆整 ， 取 b 小轮齿宽 ： )105(21 取 b 根弯曲疲劳强度校核计算 齿形系数 ： 因为： s/20co s/ 3311 V 查 4中表 小轮 ： 查 4中表 小轮 ： 7 1 根据公式： 1201 1 时，取为 1； 若Y ，取 Y，所以： Y 齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 ： 112 F F买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2N/ 1F97 7 F 2N / 2F齿根弯曲强度足够。 法向模数： 54,20 21 法向压力角： 20n齿顶高系数： 1* 25101321 基圆螺旋角： 由公式 ： c o n c o n 得： 582112b端面压力角： 462920co st ct a n d ， d 齿顶高： ( * 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 齿全高： fa 齿顶圆直径： aa 7222 aa 3211 ff ff 3co tb 9462920co 7co tb 齿宽 ： b ， b 中心距： a 轮轴的结构设计及强度计算 综合考虑小齿轮齿根圆直径和输入轴相应轴段直径的大小，本设计采用为齿轮轴型式。 算作用在齿轮上的力： 转矩： T 轴上齿轮分度圆直径 03 圆周力： 49 01037 9 77 4 02/2 11 462920t a 4 9 0t a n F 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 轴向力： 251013s i o 4 9 0s i nc o s F 各力方向如图所示 步估算轴的直径： 选取 20轴的材料 ，渗碳淬火。 根据公式： 31103.1 式中系数 考虑键槽的影响 。 查 6 ， 取 99A ， 则： 8 6 m i n d 轮轴的结构设计 确定轴的结构方案 左右轴承分别从轴的左右端装入，靠轴肩定位。半联轴器靠轴肩定位。左轴承采用轴承端盖，半联轴器靠轴端挡圈得到轴向固定，采用普通平键得到周向定位。左轴承采用调心滚子轴承，右轴承采用圆柱滚子轴承。 确定各轴段的直径和长度： 轴段 选择联轴器： 根据工作情况， 查 6中 表 6选取工 况系数 K 。 联轴器的计算转矩 ： 5 根据工作要求选用轮胎式联轴器，型号为： 联轴器845570802 0 02G B/T 5 84 4 ， 许用转矩 与输入轴联接的买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 半联轴器孔径 d ，因此选取轴段的直径为 d 。半联轴器轮毂长度 （ J 型轴孔）。 轴段 ：此轴段 为配合轴颈，按 照 半联轴器孔径，选取轴段直径d 。为保证定位要求 （不产生定位干涉） ，轴段的长度应比半联轴器轮毂孔长度略短 32 以确定轴段长度为 L 。 轴段 ： 此轴段分为两部分，一是与轴承端盖配合保证密封效果； 二 是与轴承配合的支撑轴颈，两部分取基本尺寸相同。为了保证半联轴器的轴向定位，轴肩高度应大于 107.0 d ,预选 轴承为 22313C 型调心滚子轴承。宽度 ，取轴段直径为轴承内圈直径， d ；轴段长度应为轴承宽度、轴承端盖宽度和扳手活动宽度之和，因此确定其长度为L 。 轴段：此轴段为连接轴身，为了保证轴承的 正常 拆卸，此轴段的轴肩高度不应大于轴承内圈的厚度，取 d；同时为保证齿轮端面与箱体内壁的距离，取轴段长度 L 。轴段： 该轴段 为小齿轮，尺寸由小齿轮参数决定，即直径 长度 轴段： 此轴段 与轴段结构相同，长度取 L，直径由轴段上的轴承确定。 轴段： 此轴段 为支撑轴颈，预选轴承型号为 圆柱滚子轴承