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浓缩机设计【6张图纸】【优秀】

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关键词：: 浓缩设计图纸优秀优良

资源描述：

浓缩机设计

78页 19000字数+说明书+任务书+6张CAD图纸

A3保存行星架加边框.dwg

A3开式齿轮副小齿轮.dwg

A3输入轴.dwg

毕业设计扉页、任务书、评阅书.doc

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0减速器A0.dwg

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1 概论 …………………………………………………………………………1

2选型……………………………………………………………2

2.1 浓缩机选型………………………………………………………………2

2.2浓缩池面积的计算…………………………………………………3

2．3浓缩池直径的计算………………………………………………………3

2．4总传动比i的计算………………………………………………………4

3 减速器的设计………………………………………………………………4

3.1 行星齿轮传动的配齿计算………………………………………………4

3.2 减速器的计算·……………………………………………………5

3.3 轴的设计及计算·……………………………………………………19

3.4 滚动轴承的选择和计算·………………………………………………35

3.5 键联接的计算·……………………………………………………38

3.6 减速器的润滑和密封形式·……………………………………………38

3.7 减速器箱体、附件设计·………………………………………………39

4 开式齿轮传动……………………………………………………………42

4．1 按齿根弯曲强度初算模数m·………………………………………42

4.2 齿轮几何尺寸的计算·…………………………………………………43

4．3 齿面接触强度的校核计算·…………………………………………44

4．4 开式齿轮轴的设计·…………………………………………………47

4．5 滚动轴承的选择和计算·……………………………………………61

4．6 键联接的计算·……………………………………………………63

5 机架的设计………………………………………………………………64

5．1 机架的外型尺寸·……………………………………………………66

5．2 浓缩机机构设计·……………………………………………………67

6 耙式浓缩机药剂填加自动控制系统………………………………………68

7 电动机控制系统……………………………………………………………74

结论……………………………………………………………………………71

参考文献………………………………………………………………………72

附录……………………………………………………………………………74

致谢……………………………………………………………………………78

　　浓缩设备在选矿厂一般用于过滤之前的精矿浓缩或尾矿脱水，还可广泛用于煤炭、化工、建材以及水源和污水处理等工业中含固料浆液的浓缩和净化。

浓缩机主要由圆形浓缩池和耙式刮泥机两大部分组成，浓缩池里悬浮于矿浆中的固体颗粒在重力作用下沉降，上部则成为澄清水，使固液得以分离，沉积于浓缩池底部的矿泥由耙式刮泥机连续地刮集到池底中心排矿口排出，而澄清水则由浓缩池上沿溢出。

耙式浓缩机通常可分为中心传动式和周边传动式两大类，构造大致相同，都是由池体、耙架、传动装置、给料装置、排料装置、安全信号和耙架提升装置组成。

浓缩机的池体一般可用水泥制成，小型号的可用钢板焊制，为了便于运输物料，底部有～的倾角；与池底距离最近的是耙架，耙架下有刮板；浓缩机的给料一般是先由给料溜槽把矿浆给入池中的中心受料筒，而后再向四周辐射；矿浆中的固体颗粒逐渐浓缩沉降到底部，并由耙架下的刮板刮入池底中心的圆锥形卸料斗中，在用沙泵排出；池体的上部周边没有环形溢流槽，最终的澄清水由环形溢流槽排出；当给料量过多或沉淀物浓度过大时，安全装置发出信号，通过人工手动或自动提怕装置将耙架提起，以免烧坏电机或损坏机件。

中心传动耙架浓缩机，其耙臂由中心衍架支撑，衍架和传动装置置于钢结构或钢筋混凝土结构的中心柱上。由电动机带动的蜗轮减速机的输出轴上安有齿轮，它和内齿轮啮合，内齿轮和稳流筒连在一起，通过它带动中心旋转架饶中心柱旋转，在带动耙架旋转。可以把一对较长的耙架的横断面做成三角形，三角形的斜边两端用铰链和旋转架连接，因为是铰链连接，可以使耙架向上向后提起，大型中心传动浓缩机的国产规格为16m、20m、30m、40m和53m，已有直径达到100m的产品，国外已达183m。

周边传动耙式浓缩机，池中心有一个钢筋混凝土支柱，耙架一端借助于特殊轴承置于中心支柱上，另一端与传动小车相连接，小车上的辊轮由固定在小车上的电机经减速器，齿轮齿条传动装置驱动，使其在轨道上滚动，带动耙架回转，为了想电机供电，在中心支柱上装有环形接点，而沿环滑动的集电接点则与耙架相连，将电流引入电机。

一般选型原则

　　在选择浓缩机时，一般应根据给料量、给料量粒度的组成、物料沉降速度、给料和排料的固液比、矿浆及泡沫的黏度、浮选药剂和絮凝药剂的类型、矿浆温度等因素来确定其规格和类型。一般选择是：

　　给料量较小时一般选用中心传动式浓缩机，给料量较大时则选用周边传动式浓缩机，物料密度小可用辊轮式，反之以齿条式为宜。

　　在厂地小和寒冷地区浓缩机设于室内时，可选用高效浓缩机，但要考虑到絮凝剂的效果及其对下面工序的影响。

　　既要满足下段作业对精矿或中矿含水量的要求，又要严格控制和减少随溢流流失的金属量及溢流水的浊度。

　　应尽量通过生产性实验或模拟实验确定所需浓缩机面积，并据此选用合适的浓缩机。

　　在准确掌握被浓缩矿浆特性的情况下，可参照处理类似矿石选矿厂的生产指标选用相应的浓缩机。

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浓缩机设计.gif

内容简介：: 中国矿业大学本科生毕业设计姓名：安子亮学号： 21040199 学院：应用技术学院专业：机械工程及自动化设计题目：浓缩机专题：指导教师：赵亮职称： 2008年 6 月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级机自04-1 学生姓名安子亮任务下达日期： 2008 年 2 月 25 日毕业设计日期： 2008 年 2 月 25日至 2008年 6 月 15 日毕业设计题目：毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：院长签字：指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要(“摘要”之间空两格，采用三号字、黑体、居中，与内容空一行)（内容采用小四号宋体）关键词：(小四号、黑体、顶格) （内容采用小四号、宋体、接排、各关键词之间有1个空格及分号）ABSTRACT(采用三号字、Times New Roman字体、加黑、居中、与内容空一行)（内容采用小四号Times New Roman字体）Keywords：(小四号、Times New Roman、黑体、顶格) （内容采用小四号、Times New Roman字体、接排、各关键词之间有1个空格及分号）目录一般设计部分1 概论 12选型2 2.1 浓缩机选型2 2.2浓缩池面积的计算3 23浓缩池直径的计算3 24总传动比i的计算43 减速器的设计4 3.1 行星齿轮传动的配齿计算4 3.2 减速器的计算5 3.3 轴的设计及计算19 3.4 滚动轴承的选择和计算35 3.5 键联接的计算38 3.6 减速器的润滑和密封形式38 3.7 减速器箱体、附件设计394 开式齿轮传动42 41 按齿根弯曲强度初算模数m42 4.2 齿轮几何尺寸的计算43 43 齿面接触强度的校核计算44 44 开式齿轮轴的设计47 45 滚动轴承的选择和计算61 46 键联接的计算635 机架的设计64 51 机架的外型尺寸66 52 浓缩机机构设计676 耙式浓缩机药剂填加自动控制系统687 电动机控制系统74结论71参考文献72参考文献1 王洪欣.机械设计工程学I . 中国矿业大学出版社2 唐大放.机械设计工程学II . 中国矿业大学出版社3 刘鸿文.材料力学. 高等教育出版社4 甘永利.几何公差. 上海科学技术出版社5 机械设计课程设计. 上海交通大学出版社6 程志红.机械设计. 东南大学出版社7 唐大放.机械设计 . 东南大学出版社8 机械设计手册 .机械工业出版社9 吴中俊、黄永红.可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2004.410 饶振纲.行星齿轮传动.北京：机械工业出版社，1998.611 匡亚莉.选煤工艺设计与管理.徐州：中国矿业大学出版社，2006.512 谢广元.选矿学. 中国矿业大学出版社，2001.813 陈建中，沈丽鹃.矿山机械（讲义）.徐州：中国矿业大学化工学院，2007.1中国矿业大学08届本科毕业设计第77页目录1 概论 12选型2 2.1 浓缩机选型2 2.2浓缩池面积的计算3 23浓缩池直径的计算3 24总传动比i的计算43 减速器的设计4 3.1 行星齿轮传动的配齿计算4 3.2 减速器的计算5 3.3 轴的设计及计算19 3.4 滚动轴承的选择和计算35 3.5 键联接的计算38 3.6 减速器的润滑和密封形式38 3.7 减速器箱体、附件设计394 开式齿轮传动42 41 按齿根弯曲强度初算模数m42 4.2 齿轮几何尺寸的计算43 43 齿面接触强度的校核计算44 44 开式齿轮轴的设计47 45 滚动轴承的选择和计算61 46 键联接的计算635 机架的设计64 51 机架的外型尺寸66 52 浓缩机机构设计676 耙式浓缩机药剂填加自动控制系统687 电动机控制系统74结论71参考文献72附录74致谢781 概论浓缩设备在选矿厂一般用于过滤之前的精矿浓缩或尾矿脱水，还可广泛用于煤炭、化工、建材以及水源和污水处理等工业中含固料浆液的浓缩和净化。浓缩机主要由圆形浓缩池和耙式刮泥机两大部分组成，浓缩池里悬浮于矿浆中的固体颗粒在重力作用下沉降，上部则成为澄清水，使固液得以分离，沉积于浓缩池底部的矿泥由耙式刮泥机连续地刮集到池底中心排矿口排出，而澄清水则由浓缩池上沿溢出。耙式浓缩机通常可分为中心传动式和周边传动式两大类，构造大致相同，都是由池体、耙架、传动装置、给料装置、排料装置、安全信号和耙架提升装置组成。浓缩机的池体一般可用水泥制成，小型号的可用钢板焊制，为了便于运输物料，底部有的倾角；与池底距离最近的是耙架，耙架下有刮板；浓缩机的给料一般是先由给料溜槽把矿浆给入池中的中心受料筒，而后再向四周辐射；矿浆中的固体颗粒逐渐浓缩沉降到底部，并由耙架下的刮板刮入池底中心的圆锥形卸料斗中，在用沙泵排出；池体的上部周边没有环形溢流槽，最终的澄清水由环形溢流槽排出；当给料量过多或沉淀物浓度过大时，安全装置发出信号，通过人工手动或自动提怕装置将耙架提起，以免烧坏电机或损坏机件。中心传动耙架浓缩机，其耙臂由中心衍架支撑，衍架和传动装置置于钢结构或钢筋混凝土结构的中心柱上。由电动机带动的蜗轮减速机的输出轴上安有齿轮，它和内齿轮啮合，内齿轮和稳流筒连在一起，通过它带动中心旋转架饶中心柱旋转，在带动耙架旋转。可以把一对较长的耙架的横断面做成三角形，三角形的斜边两端用铰链和旋转架连接，因为是铰链连接，可以使耙架向上向后提起，大型中心传动浓缩机的国产规格为16m、20m、30m、40m和53m，已有直径达到100m的产品，国外已达183m。周边传动耙式浓缩机，池中心有一个钢筋混凝土支柱，耙架一端借助于特殊轴承置于中心支柱上，另一端与传动小车相连接，小车上的辊轮由固定在小车上的电机经减速器，齿轮齿条传动装置驱动，使其在轨道上滚动，带动耙架回转，为了想电机供电，在中心支柱上装有环形接点，而沿环滑动的集电接点则与耙架相连，将电流引入电机。一般选型原则在选择浓缩机时，一般应根据给料量、给料量粒度的组成、物料沉降速度、给料和排料的固液比、矿浆及泡沫的黏度、浮选药剂和絮凝药剂的类型、矿浆温度等因素来确定其规格和类型。一般选择是：给料量较小时一般选用中心传动式浓缩机，给料量较大时则选用周边传动式浓缩机，物料密度小可用辊轮式，反之以齿条式为宜。在厂地小和寒冷地区浓缩机设于室内时，可选用高效浓缩机，但要考虑到絮凝剂的效果及其对下面工序的影响。既要满足下段作业对精矿或中矿含水量的要求，又要严格控制和减少随溢流流失的金属量及溢流水的浊度。应尽量通过生产性实验或模拟实验确定所需浓缩机面积，并据此选用合适的浓缩机。在准确掌握被浓缩矿浆特性的情况下，可参照处理类似矿石选矿厂的生产指标选用相应的浓缩机。2选型21浓缩机选型颗粒在煤泥水中的沉降为干扰沉降，其沉降速度可按利亚申柯公式计算：一般在1.22.2g/cm,取1.3d取0.07cm液固比R与质量百分比浓度C之间的换算:,已知C=20%, 所以R=4.代入得：2.2浓缩池面积的计算：式中 G入料中的干煤泥量，t/h f每小时沉淀1吨煤泥，所需的沉清面积，根据入料浓度和卸料浓度既换算后，查表得f=7.3,G=560/24=24 t/h代入得：F=247.3=175.22.3浓缩池直径的计算： D=d为给料桶直径，由经验法得d=0.7m所以，D= =15m根据浓缩池的直径，由经验法选择浓缩池池深H为2.6m,浓缩池斜度.为了避免耙架转动时影响物料的沉降过程,耙架的旋转速度应该很慢,通常最外围的线速度每分钟不超过78米.这个速度取决与浓缩物料的性质,若浓缩物料粒度较粗,且容易沉降,刮板的线速度在6M/MIN左右:细煤泥浓缩时,刮板的线速度应该在34M/MIN以下.因此选择本设计最外围刮板的线速度为4M/MIN.则耙架的转速0.1r/min.本设计采用周边传动方式,传动部分的电动机功率选则Y132M2-6,功率5.5kw,额定转速960r/min.耙架转速0.1r/min,辊轮轨道中心圆直径15.6M,辊轮直径0.3M,由此得辊轮的转速为n2=5.2r/min,电动机相连的减速器采用行星齿轮减速器.2.4总传动比i的计算:i=960/5.2=184.1533减速器的设计3.1行星齿轮传动的配齿计算：选行星轮个数np =3根据i值的大小可预先选取中心轮a的齿数za =13,再按公式计算齿数zb 即,再由公式得：Ze=zb+np=77+3=80因ze-za=80-13=67为偶数,则由公式可得Zc=0.5(ze-za)-0.5=33再验算其传动比iaeb值iaeb=其传动比误差为可见该配齿计算结果完全满足其传动比要求.3.2减速器的计算本设计减速器采用3Z（II）型行星传动，由于其采用了一个公共的行星轮C，因此，该3Z（II）型传动可以分为a-c,b-c和e-c三个啮合齿轮副。a-c b-c同e-c在3Z（II）行星传动中，因各个齿轮副的齿数和Z通常是不能满足za+zc=zb-zc=ze-zd的条件。所以，为了使得各齿轮副的实际啮合中心距a相等，就不可避免地要采取角度变位传动。3.2.1行星减速器的变位系数和啮合角计算：首先应将传动分为a-c,b-c和e-c三个啮合齿轮副，因为，齿数差（ze-za）=67为奇数，则可取xe=xc=+0.25,即在 e-c 齿轮副中，变位系数和=0.5m(80-33)=23.5m.对于b-c啮合,据同心条件可得其角度变位的中心距为而其标准中心距为.根据表中的公式,则得其中心距变动系数为yb=其啮合角变位系数和为因xc=+0.25,则得1.817+0.25=2.067对于a-c啮合,因其标准中心距为,访上可得ya=0.5,因xc=+0.25,则得0.538-0.25=0.288对于a-c:小齿轮选40Cr钢，调质，HBS=241286；大齿轮选40Cr钢，调质，HBS=241286。查取小齿轮选择齿轮精度等级为7级精度。3.2.2按齿根弯曲强度初算齿轮模数m齿轮模数m的初算公式为式中， Kd算式系数，对于直齿轮传动Km=12.1 T1啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，NmT1=9549 Z1齿轮副中小齿轮齿数则分度圆直径齿顶高齿根高齿高齿顶圆直径齿根圆直径节圆直径基圆直径齿顶圆压力角重合度端面重合度纵向重合度总重合度齿宽3.2.3装配条件的验算对于所设计的上述行星齿轮传动应满足如下的装配条件。邻接条件按公式验算其邻接条件，即将已知的、和值代入上式，则得即满足邻接条件。同心条件按公式验算该公式3Z（II）型行星传动的同心条件，即则满足同心条件。安装条件验算按公式验算其安装条件，即得所以，满足其安装条件。3.2.4传动效率的计算由于内齿轮b的节圆直径可采用如下公式进行计算，即已知其啮合损失系数可按公式计算，即有取齿轮的啮合摩擦因数所以，其传动效率为3.2.5结构设计根据3Z（II）型行星传动的工作特点、传递功率的大小和转速的高低等情况，对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮（太阳轮）a的结构，以为它的直径d较小，所以，轮a应该采用齿轮轴的结构形式；即将中心轮a与输入轴连成一个整体。且按该行星传动的输入功率P和转速n初步估算输入轴的直径，同时进行轴的结构设计。为了便于轴上零件的装拆，通常将轴制成阶梯形。总之，在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造。内齿轮b采用了十字滑块联轴器的均载机构进行浮动；即采用齿轮固定环将内齿轮b与箱体的端盖连接起来，从而可以将其固定。内齿轮e采用了将其于输出轴连成一体的结构，且采用平面辐板与其轮毂相联接。行星轮c采用带有内孔的结构，它的齿宽b应当加大；以便保证该行星轮c与中心轮a的啮合良好，同时还应保证其与内齿轮b和e想啮合。在每个行星轮的内孔中，可安装两个滚动轴承来支撑着。而行星轮轴在安装到转臂x的侧板上之后，还采用了矩形截面的弹性挡圈来进行轴向固定。由于该3Z型行星传动的转臂X不承受外力矩，也不是行星传动的输入或输出构件；而且还具有个行星轮。因此，其转臂X采用了双侧板整体式的结构型式。该转臂x可以采用两个向心球轴承支撑在中心轮a的轴上。3.2.6齿轮强度验算由于3Z（II）型行星齿轮传动具有短期间断的工作特点，且具有结构紧凑、外廓尺寸较小和传动比大的特点。针对其工作特点，只需按其齿根弯曲应力的强度条件公式进行校核计算，即首先按公式计算齿轮的齿根应力，即其中，齿根应力的基本值可按公式计算，即许用齿根应力可按公式计算，即现将该3Z（II）行星传动按照3个齿轮副a-c、b-c和e-c分别验算如下。（1）a-c齿轮副名义切向力Ft.中心轮a的切向力可按公式计算；已知。则得有关系数。a使用系数.使用系数.按中等冲击查找=1.5。b.动载荷系数查表得动载荷系数=1.15。c齿向载荷分布系数而，所以d齿间载荷分配系数齿间载荷分配系数查表可得=1.2e. 行星轮间载荷分配系数行星轮间载荷分配系数可按公式计算，即已取f.齿形系数齿形系数由图查得g应力修正系数应力修正系数由图可得h重合度系数重合度系数可按公式计算，即i螺旋角系数螺旋角系数由图可得=1因行星轮c不仅与中心轮a啮合，且同时与内齿轮b和e相啮合，顾取齿宽b=93mm计算齿根弯曲应力按公式计算齿根弯曲应力，即取弯曲应力计算许用齿根应力，即已知齿根弯曲疲劳极限由表查得最小安全系数。式中各系数取值如下。应力系数，按所给定的。寿命系数按表查得=1齿根圆角敏感系数按图查得=1相对齿根表面状况系数按公式计算，即取齿根表面微观不平度代入上式得尺寸系数按表中对应的公式计算，即代入公式可得许用齿根应力为因齿根应力小于许用齿根应力，所以a-c齿轮副满足齿根弯曲强度条件。（2）b-c齿轮副在内啮合齿轮副b-c中只需要核对内齿轮b的齿根弯曲强度，即仍按公式计算其齿根弯曲应力即计算许用齿根应力。已知。仿上，通过查表或采用相应的公式计算，可得到取值与外啮合不同的系数为代入上式则得取故b-c齿轮副满足齿根弯曲强度条件。（3）e-c齿轮副仿上，e-c齿轮副只需要校核内齿轮e的齿根弯曲强度，即仍按公式计算，仿上，与内齿轮b不同的系数为代入上式则得取故e-c齿轮副满足齿根弯曲强度条件3.3轴的设计及计算3.3.1高速轴3.3.1.1圆周向力Ft和径向力Fr的大小：转矩74609.375 Nmm 轴上小齿轮分度圆直径：da1=39mm圆周向力： Ft1=2T1/d1 =274609.375/39 =3826.12N径向力：a= 20Fr1=Ft1tan=3826.12tan20=1392.6N3.3.1.2初步估算轴最小的直径选取40CrNi合金钢作为轴的材料,调质处理，由表查得材料力学性能数据为：由式计算轴的最小直径,由表选取A=106，则得考虑装联轴器加键，计算轴的最小直径并加大4%5%，故取轴最小的直径d=23mm3.3.1.3轴的结构设计轴段1：轴段1与电动机通过键相连接，选择AMN内张摩擦式安全联轴器，查设计手册得轴孔的直径d1=23 mm,联轴器轴孔长度为52mm,实际使用长度为52-(14)=49mm,轴段1的长度L1=49mm.轴段2：该轴段安装端盖。考虑安装方便及加工,所以轴段2的长度L2=29mm，轴段2的直径D2=28mm。轴段3：该段为一齿轮轴。分度圆直径为39mm，齿根圆直径为33.2mm为了方便加工齿轮使轴段左半部分的直径为35mm；齿轮齿宽为95mm，转臂最小厚度为11.5mm，转臂与箱体内壁间距离取7.5mm，转臂与齿轮间距离取为2mm,轴承选择d=35、D=62、B=14的深沟球轴承，用来支撑轴和行星架。所以轴段3的长度L3=170mm，轴段3的直径D3=35mm。3.3.1.4绘制轴的弯矩图和扭矩图：（1）求轴承反力： H水平面：联立方程，解得V垂直面联立方程，解得（2）求齿宽中心处弯矩：H水平面： V垂直面：（3）合成弯矩： M=270220.7N.mm（4）扭矩T：T=74609.375N.mm(5)、按弯扭合成强度校核轴的强度：当量弯Mca=，取折合系数a=0.6,Mca= =489858.75 N.mm轴的材料为40CrNi合金钢，调质处理。由表查得b=900 N/mm2,由表查得材料许用应力-1b=80 N/mm。由式得轴的计算应力为由计算结果可知,该轴满足强度要求6)、精确校荷轴的疲劳强度 A：轴的细部结构设计圆角半径：各肩部处圆角半径见图纸键槽：半联轴器与轴周向固定采用A型平键连接，按GB1095-2003，GB1096-2003半联轴器处的键为2514160 配合：参考设计图纸和设计手册 MV=1471135.81N.mm精加工方法：参考设计图纸和设计手册 B：选取危险截面：如图所示：1-1截面所受的力最大，应力集中教严重，2-2截面虽说受力不是最大，但截面尺寸小，仍很危险需要进行校荷。 C：计算危险截面工作应力截面1-1：截面弯矩：M1=4301318.524N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm 抗弯截面系数：W=0.1d3=0.11003=100000mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=200000mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=43.013N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=19.534 N/mm2弯曲应力幅：a=b=43.013N/mm2 弯曲平均应力：a=0扭切应力：a=m=/2=19.534N/mm截面2-2：截面弯矩：M2=（73-12）M/73=3594252.465N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm抗弯截面系数：W=0.1d3=0.1903=72900mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=145800mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=49.304N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=26.796 N/mm2 弯曲应力幅：a=b=49.304N/mm2 弯曲平均应力：a=0 扭切应力：a=m=/2=13.398N/mm D：确定材料特性系数 E：确定综合影响系数、轴肩圆角处的有效应力集中系数、，根据r/d=2.5/90=0.028，D/d=100/90=1.111查机械设计手册插值计算得：，配合处综合影响系数、，根据d和b，查机械设计手册插值计算得：，键槽处有效应力集中系数、，根据b，查机械设计手册插值计算得：，尺寸系数，根据d由机械设计手册查得, 表面状况系数,根据b,表面加工方法,查机械设计手册得: 轴肩处综合影响系数、为: 同一截面如有两个以上的应力集中源,则选取其中较大的系数来计算安全系数,本题中每个危险截面只有一个应力集中源,所以不需要比较. F：计算安全系数取许用的安全系数为S=1.4 1-1截面: 2-2截面：由计算结果可知,轴疲劳强度安全3.3.2输出轴3.3.2.1圆周向力Ft和径向力Fr的大小：转矩11156971 Nmm 轴上小齿轮分度圆直径：da1=240mm圆周向力： Ft1=2T1/d1 =211156971/240 =92975N径向力：a= 20Fr1=Ft1tan=92975tan20=33841N3.3.2.2初步估算轴最小的直径选取40CrNi合金钢作为轴的材料,调质处理，由表查得材料力学性能数据为：由式计算轴的最小直径,由表选取A=106，则得考虑装联轴器加键，计算轴的最小直径并加大4%5%，故取轴最小的直径d=120mm3.3.2.3轴的结构设计轴段1：轴段1与联轴器通过花键相连接，选择AMN内张摩擦式安全联轴器，查设计手册得轴孔的直径d1=120 mm,联轴器轴孔长度为212mm,实际使用长度为52-(14)=210mm,轴段1的长度L1=245mm.轴段2：该轴段安装一对直径较大的轴承dDB=13023040。考虑安装方便及加工,所以轴段2的长度L2=102mm，轴段2的直径d2=130mm。轴段3：该段作用同轴肩。所以轴段3的长度L3=12mm，轴段3的直径d3=135mm。轴段4：该段为圆环，用来与内齿圈的辐板连接，实现功率、力矩的输出。所以轴段3的长度L3=43mm，轴段3的直径d3=291mm。3.3.2.4绘制轴的弯矩图和扭矩图：（1）求轴承反力： H水平面：Ft=RHB-RHA RHA=-55936RHB=37039 V垂直面：Fr=RVBRVA RVA=20360RVB=13481（2）求齿宽中心处弯矩：H水平面：MH= RHA98RHB148=10963500N.mmV垂直面：MV= RVA98RVB148=3990468N.mm（3）合成弯矩： M=11667140N.mm（4）扭矩T：T=11156971N.mm(5)、按弯扭合成强度校核轴的强度：当量弯Mca=，取折合系数a=0.6,Mca= =13451180 N.mm轴的材料为40CrNi合金钢，调质处理。由表查得b=900 N/mm2,由表查得材料许用应力-1b=80 N/mm。由式得轴的计算应力为由计算结果可知,该轴满足强度要求6)、精确校荷轴的疲劳强度 A：轴的细部结构设计圆角半径：各肩部处圆角半径见图纸键槽：半联轴器与轴周向固定采用A型平键连接，按GB1095-2003，GB1096-2003半联轴器处的键为2514160 配合：参考设计图纸和设计手册 MV=1471135.81N.mm精加工方法：参考设计图纸和设计手册 B：选取危险截面：如图所示：1-1截面所受的力最大，应力集中教严重，2-2截面虽说受力不是最大，但截面尺寸小，仍很危险需要进行校荷。 C：计算危险截面工作应力截面1-1：截面弯矩：M1=4301318.524N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm 抗弯截面系数：W=0.1d3=0.11003=100000mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=200000mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=43.013N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=19.534 N/mm2弯曲应力幅：a=b=43.013N/mm2 弯曲平均应力：a=0扭切应力：a=m=/2=19.534N/mm截面2-2：截面弯矩：M2=（73-12）M/73=3594252.465N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm抗弯截面系数：W=0.1d3=0.1903=72900mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=145800mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=49.304N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=26.796 N/mm2 弯曲应力幅：a=b=49.304N/mm2 弯曲平均应力：a=0 扭切应力：a=m=/2=13.398N/mm D：确定材料特性系数 E：确定综合影响系数、轴肩圆角处的有效应力集中系数、，根据r/d=2.5/90=0.028，D/d=100/90=1.111查机械设计手册插值计算得：，配合处综合影响系数、，根据d和b，查机械设计手册插值计算得：，键槽处有效应力集中系数、，根据b，查机械设计手册插值计算得：，尺寸系数，根据d由机械设计手册查得, 表面状况系数,根据b,表面加工方法,查机械设计手册得: 轴肩处综合影响系数、为: 同一截面如有两个以上的应力集中源,则选取其中较大的系数来计算安全系数,本题中每个危险截面只有一个应力集中源,所以不需要比较. F：计算安全系数取许用的安全系数为S=1.4 1-1截面: 2-2截面：由计算结果可知,轴疲劳强度安全3.4滚动轴承的选择和计算3.4.1输入轴：选用滚动轴承6020(GB276-1994)查机械设计手册得该轴承的主要性能参数为:C=16200N,C0=10500N 1）计算轴承合成支反力 A：水平支反力： B：垂直支反力： C：合成支反力： 2）计算轴承当量动载荷P0： P0A=RA=1057.3NP0B=RB=979NP0C=RC=1057.3NP0C=RC=979N根据手册,选择强度系数S0=2C0=10500NS0P0A=2114.6N C0=10500NS0P0B=1958N C0=10500NS0P0C=2114.6N C0=10500NS0P0D=1958N3）计算轴承寿命Lh：轴承温度不高，温度系数ft=1 Lh1= = =65965 h Lh=1635010 =56000 hLh Lh342输出轴：选用滚动轴承6020(GB276-1994)查机械设计手册得该轴承的主要性能参数为:C=165000N,C0=148000N1）计算轴承合成支反力 A：水平支反力： RHA=-55936RHB=37039 B：垂直支反力：RVA=20360RVB=13481 C：合成支反力： 2）计算轴承当量动载荷P0： P0A=RA=67088NP0B=RB=24419N根据手册,选择强度系数S0=2C0=148000NS0P0A=134176N C0=148000NS0P0B=48838N 3）计算轴承寿命Lh：轴承温度不高，温度系数ft=1 Lh1= = =65965 h Lh=1635010 =56000 hLh Lh 3.5键联接的计算挤压强度校核：轴的材料一般为钢，而轮毂材料可能是钢或铸铁，当载荷性质为轻微冲击时钢的许用挤压应力p=110N/mm2，用挤压强度条件p=4T/dblp校核本次设计中所采用的键， l为键的工作长度，A型键l=L-b。 1输入轴：与联轴器联接的键，直径d=23mm,键的尺寸为bhL=8730 , l=L-b=30-8=22mm，扭矩 T=74609.375 Nmm。 p=4T/dbl=474609.375/23822=73.73N/mm2p2输出轴：与大行星架联接的花键，直径d=120mm,键的尺寸为扭矩 T=74609.375184.6150.81=11156948Nmm。 p=4T/dbln=411156948/120189010=52N/mm2p3.6减速器的润滑和密封形式3.6.1减速器的润滑良好的润滑,可降低传动件和轴承的摩擦功率损耗，减少磨损，保护其锈蚀。提高其使用寿命和效率，由于润滑油膜的分隔作用，能减少润滑表面的摩擦阻力，减轻工作时的冲击，降低振动和噪音。润滑还能起到散热、冷却、冲洗金属磨粒的作用。1)齿轮润滑采用油池浸浴润滑油池中油的深度不低于10mm，根据齿轮的材料，极限强度，各级传动平均圆周速度查机械设计表6.16得齿轮润滑油的运动粘度，再根据润滑油的运动粘度查机械设计表6.17得润滑油的型号：采用工业齿轮油N24（GB3141-84）换油周期为：1年2)滚动轴承润滑采用润滑脂润滑轴承的润滑方式为：脂润滑选用ZG-2钙基每次小修时补充润滑脂3.6.2减速器的密封形式减速器的密封包括箱体、轴承等处的密封，密封的作用是防止灰尘、水分、酸气和其它杂物进入轴承和箱体内，并阻止润滑剂的泄漏。本设计中用到毡圈密封，引密封结构简单，价格低廉，毡圈密封将毡圈安装在轴上的梯形槽中，与轴紧密接触，或通过压板压紧毛毡，调整毛毡与轴的啮合程度。3.7减速器箱体、附件设计3.7.1箱体：箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。单体生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接的箱体。灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。箱体结构尺寸名称符号尺寸大小(mm)机体壁厚9前机盖壁厚18后机盖壁厚28机盖法兰凸缘厚度329加强筋厚度49加强筋斜度1：7机体宽度B171机体内壁直径D319机体和机盖紧固螺栓直径d19轴承端盖螺栓直径d29机体底座凸缘厚度h18地脚螺栓直径d20地脚螺栓孔的位置C1C230263.7.2附件：为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。1)检查孔：为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。2）通气器：减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。3）轴承盖：为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。本设计采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。凸缘式轴承盖的优点是拆装、调整轴承方便。4）油面指示器：检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位装设油面指示器，本设计采用的油面指示器是油标尺。5）放油螺塞：换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。6）起吊装置当减速器重量超过25kg时，为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，如在箱体上铸出吊耳或吊钩等。在本次设计中，因为都是圆环类箱体，所以没有使用起吊装置373内齿圈b浮动对于3Z型传动，由于在结构上内齿轮是与输出轴或箱体相连，且可用十字滑块联轴器使内齿轮b浮动。本设计采用了固定内齿圈b浮动的行星齿轮传动，其行星轮数为3。该行星传动的均载机构的结构参见设计图，在内齿轮b的左侧有一条凹槽“J”，齿轮固定环右侧的矩形楔“K”与凹槽“J”相配合；而固定环的左侧还有一条凹槽“A”。其左侧的凹槽“A”与右侧的矩形楔“K”是位于相互垂直的两个直径上。端盖右侧的矩形楔“B”与齿轮固定环左侧的凹槽“A”相配合。可见，该均载机构是内齿轮b、齿轮固定环和端盖三个构件组成的刚性可移式联轴器。它允许内齿轮b的轴线产生径向位移。在行星齿轮传动中，若因齿轮等零件的制造和装配误差或轮齿变形的影响，而使内齿轮b的轴线与3个行星轮的分布圆中心不同心时，则在某个行星轮与中心轮a之间就会产生径向力（此时，行星齿轮传动就不是无径向载荷的传动）；在该径向力的作用下，可使内齿轮b的轴线沿径向发生位移，即使内齿轮b的凹槽“J”沿齿轮固定环的矩形楔k滑动，或齿轮固定环的凹槽A沿端盖的矩形B滑动，从而，使主动中心轮a能同时与三个行星轮c想啮合，而达到无径向载荷的扭矩传递的目的，即使行星轮间载荷分布均匀。4开式齿轮传动为支撑耙架，所以增加一级开式齿轮传动，用来减轻减速器输出轴所要承受的径向载荷，其传动比为1。小齿轮选40Cr钢，调质，HBS=241286；大齿轮选40Cr钢，调质，HBS=241286。查取小齿轮选择齿轮精度等级为8级精度。4.1按齿根弯曲强度初算齿轮模数m齿轮模数m的初算公式为式中 Kd算式系数，对于直齿轮传动Km=12.1 T1啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩，NmT1=9549 Z1齿轮副中小齿轮齿数则=18.17圆整204.2齿轮几何尺寸的计算齿轮齿数的选择：由于其传动比为1，故大齿轮与小齿轮的的齿数相等，选择齿数23，所以z1=z2=23分度圆直径齿顶高齿根高齿高齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿顶圆压力角重合度端面重合度纵向重合度总重合度齿宽4.3齿面接触强度的校核计算根据国家标准“渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法”（GB/T 34081977），该标准赫兹应力作为齿面接触应力的计算基础，并用来评价齿轮的接触强度。赫兹应力是齿面间应力的主要指标，但不是产生点蚀的唯一原因。例如，在接触应力计算中的未考虑滑动的大小和方向、摩擦因数和润滑状态，这些都会影响到齿面的实际接触应力。齿面接触强度校核计算时，取节点和单对齿捏合区内界点的应力中的较大值，而小齿轮和大齿轮的许用接触应力要分别计算。齿面接触应力圆周力F1F1=2000T1/d1=2000/460=48503.6N重合度系数节点区域系数查机械设计手册得=2.5动载系数查机械设计手册得=1.01齿向载荷分布系数查机械设计手册得齿向载荷分配系数查机械设计手册表得=1.2弹性系数ZE查机械设计手册表得ZE=189.8齿面接触应力的计算公式：接触疲劳许用应力：试验齿轮的接触疲劳极限查机械设计手册图得=900计算接触强度的最小安全系数查机械设计手册选择一般可靠性则=1.1工作硬化系数查机械设计手册图得=1计算接触强度的寿命系数查机械设计手册公式得=1.127小齿轮接触疲劳许用应力：大齿轮接触疲劳许用应力：由于大齿轮与小齿轮的系数全部相同，故，即满足接触疲劳强度要求。4.4开式齿轮轴的设计4.4.1输入轴1)、圆周向力Ft和径向力Fr的大小：转矩13774038.5 Nmm 轴上小齿轮分度圆直径：d1=460mm圆周向力： Ft1=2T1/d1 =213774038.5/460 =48503.6N径向力：a= 20Fr1=Ft1tan=48503.6tan20=17653.9N2)、初步估算轴最小的直径选取40CrNi合金钢作为轴的材料,调质处理，由表查得材料力学性能数据为：由式计算轴的最小直径,由表选取A=106，则得考虑装联轴器加键，计算轴的最小直径并加大4%5%，故取轴最小的直径d=120mm3)、轴的结构设计轴段1：此轴段用摩擦式安全联轴器与减速器相连接，联轴器选择AMN6，孔径d1=120mm,轴孔长度L=212mm，实际使用长度为212-(14)=210mm,轴段1的长度L1=210mm.轴段2：此轴段安装轴承，由于受到径向载荷，选择调心滚子轴承dDBB0=1302809316.7,轴承固定座103，轴段伸出固定座10，轴段2的长度L2=103+10=113mm轴段3：此段为轴肩，起直径d3=140,长度L3=9mm轴段4：此轴段安装小齿轮，小齿轮齿宽b=92mm,该轴段直径d4=135,长度L4=92-2=90mm轴段5：此轴段安装轴承，由于受到径向载荷，选择调心滚子轴承dDBB0=1302809316.7,轴承固定座103，轴套长度为5mm，轴段5的长度L2=93+5=98mm4)、绘制轴的弯矩图和扭矩图：（1）求轴承反力：H水平面：Ft=RHB-RHA RHA=37475RHB=11028 V垂直面：Fr=RVBRVA RVA=13640RVB=4014（2）求齿宽中心处弯矩：H水平面：MH= RHA105.5RHB358.5=7907150.5N.mmV垂直面：MV= RVA105.5RVB358.5=2878039N.mm（3）合成弯矩： M=8414638N.mm（4）扭矩T：T=13774038.5 Nmm(5)、按弯扭合成强度校核轴的强度：当量弯Mca=，取折合系数a=0.6,Mca= =11794355N.mm轴的材料为40CrNi合金钢，调质处理。由表查得b=900 N/mm2,由表查得材料许用应力-1b=80 N/mm。由式得轴的计算应力为由计算结果可知,该轴满足强度要求6)、精确校荷轴的疲劳强度 A：轴的细部结构设计圆角半径：各肩部处圆角半径见图纸键槽：半联轴器与轴周向固定采用A型平键连接，按GB1095-2003，GB1096-2003半联轴器处的键为2514160 配合：参考设计图纸和设计手册 MV=1471135.81N.mm精加工方法：参考设计图纸和设计手册 B：选取危险截面：如图所示：1-1截面所受的力最大，应力集中教严重，2-2截面虽说受力不是最大，但截面尺寸小，仍很危险需要进行校荷。 C：计算危险截面工作应力截面1-1：截面弯矩：M1=4301318.524N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm 抗弯截面系数：W=0.1d3=0.11003=100000mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=200000mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=43.013N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=19.534 N/mm2弯曲应力幅：a=b=43.013N/mm2 弯曲平均应力：a=0扭切应力：a=m=/2=19.534N/mm截面2-2：截面弯矩：M2=（73-12）M/73=3594252.465N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm抗弯截面系数：W=0.1d3=0.1903=72900mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=145800mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=49.304N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=26.796 N/mm2 弯曲应力幅：a=b=49.304N/mm2 弯曲平均应力：a=0 扭切应力：a=m=/2=13.398N/mm D：确定材料特性系数 E：确定综合影响系数、轴肩圆角处的有效应力集中系数、，根据r/d=2.5/90=0.028，D/d=100/90=1.111查机械设计手册插值计算得：，配合处综合影响系数、，根据d和b，查机械设计手册插值计算得：，键槽处有效应力集中系数、，根据b，查机械设计手册插值计算得：，尺寸系数，根据d由机械设计手册查得, 表面状况系数,根据b,表面加工方法,查机械设计手册得: 轴肩处综合影响系数、为: 同一截面如有两个以上的应力集中源,则选取其中较大的系数来计算安全系数,本题中每个危险截面只有一个应力集中源,所以不需要比较. F：计算安全系数取许用的安全系数为S=1.4 1-1截面: 2-2截面：由计算结果可知,轴疲劳强度安全4.4.2输出轴1)、圆周向力Ft和径向力Fr的大小：转矩13774038.5 Nmm 轴上大齿轮分度圆直径：d1=460mm圆周向力： Ft1=2T1/d1 =213774038.5/460 =48503.6N径向力：a= 20Fr1=Ft1tan=48503.6tan20=17653.9N2)、初步估算轴最小的直径选取40CrNi合金钢作为轴的材料,调质处理，由表查得材料力学性能数据为：由式计算轴的最小直径,由表选取A=106，则得3)、轴的结构设计轴段1：此轴段安装轴承，由于受到径向载荷，选择调心滚子轴承dDBB0=1302809316.7,轴承固定座103，轴段1的长度L=91mm轴段2：此段为轴肩，起直径d3=140,长度L3=13mm轴段3：此轴段安装大齿轮，大齿轮齿宽b=92mm,该轴段直径d4=135,长度L4=92-2=90mm轴段4：此轴段安装轴承，由于受到径向载荷，选择调心滚子轴承dDBB0=1302809316.7,轴承固定座103，轴套长度为5mm，轴段5的长度L=359mm辊轮轮宽系数0.6,轮宽b=3000.6=180,直径d=3004)、绘制轴的弯矩图和扭矩图：（1）求轴承反力：H水平面：Ft=RHB-RHA RHA=37475RHB=11028 V垂直面：Fr=RVBRVA RVA=13640RVB=4014（2）求齿宽中心处弯矩：H水平面：MH= RHA105.5RHB358.5=7907150.5N.mmV垂直面：MV= RVA105.5RVB358.5=2878039N.mm（3）合成弯矩： M=8414638N.mm（4）扭矩T：T=13774038.5 Nmm(5)、按弯扭合成强度校核轴的强度：当量弯Mca=，取折合系数a=0.6,Mca= =11794355N.mm轴的材料为40CrNi合金钢，调质处理。由表查得b=900 N/mm2,由表查得材料许用应力-1b=80 N/mm。由式得轴的计算应力为由计算结果可知,该轴满足强度要求6)、精确校荷轴的疲劳强度 A：轴的细部结构设计圆角半径：各肩部处圆角半径见图纸键槽：半联轴器与轴周向固定采用A型平键连接，按GB1095-2003，GB1096-2003半联轴器处的键为2514160 配合：参考设计图纸和设计手册 MV=1471135.81N.mm精加工方法：参考设计图纸和设计手册 B：选取危险截面：如图所示：1-1截面所受的力最大，应力集中教严重，2-2截面虽说受力不是最大，但截面尺寸小，仍很危险需要进行校荷。 C：计算危险截面工作应力截面1-1：截面弯矩：M1=4301318.524N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm 抗弯截面系数：W=0.1d3=0.11003=100000mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=200000mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=43.013N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=19.534 N/mm2弯曲应力幅：a=b=43.013N/mm2 弯曲平均应力：a=0扭切应力：a=m=/2=19.534N/mm截面2-2：截面弯矩：M2=（73-12）M/73=3594252.465N.mm截面扭矩：T=3906818.182N.mm抗弯截面系数：W=0.1d3=0.1903=72900mm3 抗扭截面系数：WT=0.2d3=0.21003=145800mm3 截面上弯曲应力：b=M/W=49.304N/mm2 截面上扭剪应力：=T/WT=26.796 N/mm2 弯曲应力幅：a=b=49.304N/mm2 弯曲平均应力：a=0 扭切应力：a=m=/2=13.398N/mm D：确定材料特性系数 E：确定综合影响系数、轴肩圆角处的有效应力集中系数、，根据r/d=2.5/90=0.028，D/d=100/90=1.111查机械设计手册插值计算得：，配合处综合影响系数、，根据d和b，查机械设计手册插值计算得：，键槽处有效应力集中系数、，根据b，查机械设计手册插值计算得：，尺寸系数，根据d由机械设计手册查得, 表面状况系数,根据b,表面加工方法,查机械设计手册得: 轴肩处综合影响系数、为: 同一截面如有两个以上的应力集中源,则选取其中较大的系数来计算安全系数,本题中每个危险截面只有一个应力集中源,所以不需要比较. F：计算安全系数取许用的安全系数为S=1.4 1-1截面: 2-2截面：由计算结果可知,轴疲劳强度安全45滚动轴承的选择和计算45.1输入轴：选用调心磙子轴承查机械设计手册得该轴承的主要性能参数为: C=1050000N,C0=1440000N 1）计算轴承合成支反力 A：水平支反力： RHA=37475RHB=11028 B：垂直支反力： RVA=13640RVB=4014 C：合成支反力： 2）计算轴承当量动载荷P0：P0A=RA=39880NP0B=RB=11736N根据手册,选择强度系数S0=2C0=1050000NS0P0A=79760N C0=1050000NS0P0B=23472N 3）计算轴承寿命Lh：轴承温度不高，温度系数ft=1 Lh1= = =65647898 h Lh=1635010 =56000 hLh Lh 所以轴承满足要求452输出轴：选用调心磙子轴承查机械设计手册得该轴承的主要性能参数为: C=1050000N,C0=1440000N 1）计算轴承合成支反力 A：水平支反力： RHA=37475RHB=11028 B：垂直支反力： RVA=13640RVB=4014 C：合成支反力： 2）计算轴承当量动载荷P0：P0A=RA=39880NP0B=RB=11736N根据手册,选择强度系数S0=2C0=1050000NS0P0A=79760N C0=1050000NS0P0B=23472N 3）计算轴承寿命Lh：轴承温度不高，温度系数ft=1 Lh1= = =65647898 h Lh=1635010 =56000 hLh Lh 所以轴承满足要求4.6键联接的计算挤压强度校核：轴的材料一般为钢，而轮毂材料可能是钢或铸铁，当载荷性质为轻微冲击时钢的许用挤压应力p=110N/mm2，用挤压强度条件p=4T/dblp校核本次设计中所采用的键， l为键的工作长度，A型键l=L-b。 1输入轴：与联轴器联接的键，直径d=23mm,键的尺寸为bhL=8730 , l=L-b=30-8=22mm，扭矩 T=74609.375 Nmm。 p=4T/dbl=474609.375/23822=73.73N/mm2p2输出轴：与大行星架联接的花键，直径d=120mm,键的尺寸为扭矩 T=74609.375184.6150.81=11156948Nmm。 p=4T/dbln=411156948/120189010=52N/mm2p5机架的设计耙架和入料架均由7号角钢焊接而成。刮泥板与耙架焊接，其大小根据其在耙架的位置不同而不同。入料架长、宽、高分别为8505、1000、1499。整机各部分尺寸如图及表所示：51浓缩机外型尺寸机架代号尺寸（）代号尺寸（）D15000H21400D11000H3400D214200H4648D31550H52600H13632H6179H7300H8775L11443L6613L2725L73251L34582L81110L47000L9875L51473L10572852浓缩机机构设计浓缩机支架固定在钢筋混凝土支柱上，耙架的一端与支架固定，另一端与传动架相连接，并通过传动机构上的辊轮支撑在轨道上，轨道和齿条装设在池体的边缘上。电动机经减速装置使传动辊轮沿轨道饶池体中心回转，从而，带动耙架做圆周运动。物料由料槽通过支架流入浓缩池，底流浓缩物用沙泵抽出，溢流自溢流槽流出。整个耙架的重量分别支撑在支架和轨道上，支架承受耙架的主要重量，并装设有电动机的集电装置。521支架的构造固定支架用预埋螺栓固定在池体中央的钢筋混凝土上，支撑环与固定支架连接在一起，套环顶部用于支撑浓缩机上的衍架，交换套环装在支撑套环内。给入浓缩机的物料，就是流经交换套环，从固定支架的分液口进入池体。固定支架、支撑套环和交换套环在工作过程中都是固定不动的。旋转支架通过止推轴承支撑在固定支架上，并用轴连接耙架，工作时，由于耙架的回转，而使旋转支架相应地转动。522集电装置集电装置是由电刷和集电环等主要部件组成。电源的导线通过传动架接至电刷上，电刷固定在不动的支撑套环上，集电环则固定在旋转支架上。耙架转动时，通过两者的接触传导，就可时敷设在传动架上的电动机导线经常与电源接通。6耙式浓缩机药剂添加自动控制系统煤炭洗选是提高煤炭资源利用率及改善中国大气环境的有效手段。实现选煤厂煤泥水闭路循环、净化复用对提高煤炭企业经济效益、保持矿区生态环境、节约水资源都具有十分重要的意义，也是实现煤炭工业可持续发展的一项重要措施。耙式浓缩机作为煤泥水处理过程中的关键设备，对其絮凝剂等药剂的配制添加实现自动化控制，不仅是确保设备安全高效运行、保证排放水质、降低药剂消耗的有效途径，也是实现煤泥水处理技术进步、科学管理的必由之路1。 l 国内外技术发展状况目前选煤厂浓缩机絮凝剂、助凝剂等药剂的添加有定量加药和自动加药2种方式。定量加药在人料矿浆均匀稳定的情况下是可行的，但实际上入料矿浆浓度甚至流量都是随时间而变化的，定量加药很难保障溢流水的质量，且会造成药剂的严重浪费。因此自动加药是一种科学、合理的选择，目前国内外常用的方法有3种：溢流水浊度检测控制加药、入料检测控制加药以及利用界面分析仪的过渡区检测控制加药2。溢流水浊度检测控制加药是采用光敏三极管做光电转换元件，利用可见光透射法对溢流水浊度进行测量的。这种方法在一定的浊度范围和测量条件下有较好的测量精度，但当浊度较高或浊度变化较大时，测量误差较大甚至无法测量；另外该方法还需要对测定管和仪器定期进行标定，否则将影响测量精度。因此，单独使用浊度仪测量溢流水浊度来控制絮凝剂的添加量很难保证系统的稳定可靠运行。入料检测控制加药是通过流量计检测入料矿浆的流量，利用密度计检测入料矿浆的密度，由人料矿浆的密度和流量推算出入料矿浆中所含的干煤泥量；根据干煤泥量与絮凝剂的对应关系来控制絮凝剂的添加量。该方法实际上是一种开环控制，并不能对药剂的添加进行实时的精确控制。但由于配置简单，易于实现；当人料矿浆性质稳定时，该方法可以满足煤泥水处理的控制要求。因此该种方式在国内选煤厂的药剂添加自动控制中应用较多。浓缩机过渡区检测控制加药是利用在线界面分析仪器实时检测浓缩机中澄清区和压缩区之间过渡区的大小来控制药剂的添加量。过渡区小说明固液界面分明，絮凝效果好；过渡区大说明固体沉淀不良而界面含糊不清，因此过渡区的跨度可以作为絮凝剂添加的依据。用过渡区检测控制添加药剂的方法虽然具有适应性强、稳定可靠、控制精度高的优点，但由于在线界面分析仪价格昂贵，目前还主要用于金属选矿厂的浓缩机药剂添加自动控制。因此，煤炭洗选行业迫切需要一种控制精确、稳定可靠、经济适用的浓缩机药剂添加自动控制系统。2絮凝剂添加自动控制系统设计笔者综合考虑目前国内外使用的絮凝剂添加自动控制方式，提出了一种新的药剂添加自动控制方案。其基本思路是：通过实时检测入料矿浆流量和浓度，推算出单位时间进入浓缩池的干煤泥量，跟踪干煤泥量的变化并按一定比例自动添加絮凝剂等药剂；同时通过检测溢流水浊度对药剂添加量进行实时校正和精确控制，从而实现耙式浓缩机絮凝剂添加的前馈加反馈闭环控制。控制原理如图1所示。21控制模型的建立由人料矿浆中干煤泥量推算絮凝剂和助凝剂加入量的计算公式为：实际使用时矿浆浓度常用每升多少克固体量表示，且矿浆的浓度是无法直接测量的。一般是采用通过测量矿浆密度换算出矿浆浓度的间接测量。由矿浆密度转换成矿浆浓度，需要知道矿浆中固体物的真实密度。若矿浆浓度为q，固体物质的密度为P，则该矿浆的密度为22药剂添加自动控制系统的实现在上述控制模型基础上，研究开发了耙式浓缩机药剂添加的自动控制系统并在选煤厂投入使用，收到了良好的效果。该系统采用一套PLC和一台工业控制机组成分布式计算机控制，PLC设在控制现场对现场设备实施控制，工业控制机作为上位机设置在选煤厂总调度集中控制室； PLC与上位机之间采用RS-485方式通讯，实现指令及数据的传输。浓缩机人料矿浆流量的检测采用电磁流量计，密度的检测采用射线密度计；采用浊度计实时检测溢流水的浊度；絮凝剂、助凝剂等药剂的添加采用单螺杆计量泵，通过变频器调节单螺杆计量泵的转速达到计量和调节的目的。工艺流程如图2所示。该系统实现了以下功能： (1)自动手动加药的无扰切换。可以方便地进行絮凝剂添加手动与自动控制之间的切换。 (2)由浓缩机入料来控制系统的启动。在浓缩机人料停止后，药剂添加自动控制系统自动停止运行。一旦浓缩机人料泵启动，控制系统接收到启动信号后，自动启动添加药剂。 (3)根据人料性质调整药剂添加制度。当人选原煤的性质发生变化时，煤泥水的性质也会随之变化。因此絮凝剂等药剂的添加量也会发生改变。该系统可以方便地改变药剂的设定值，并可以存储多种煤质条件下的药剂添加制度供选择。 (4)工艺参数的动态显示和完善的数据处理。通过上位机可以动态显示药剂添加系统的运行状态和工艺参数，并可对数据进行存储、查询、统计报表、打印等处理。 (5)系统故障报警和快速诊断。一旦系统发生故障无法正常工作，系统会自动报警，并在监视屏上显示系统各部分的状态，以便快速排除故障。 (6)组网与数据传输。药剂添加自动控制系统中的所有检测数据可以通过工业以太网和局域网传送到管理计算机及各个终端。通过实施药剂添加自动控制，有效解决了选煤厂的水污染、药剂浪费和细粒级煤的回收等问题，实现了煤泥水的闭路循环，循环水的浓度降到25gL以下，煤泥水处理单位耗药量降到原来的60以下，并极大地降低了工人的劳动强度，改善了劳动环境，取得了可观的经济效益和社会效益。3 结论笔者提出了一种新的耙式浓缩机药剂添加自动控制方案并对控制系统进行了开发，选用可靠的密度、流量、浊度检测仪器以及变频调速计量泵、可编程序控制器、工业控制计算机等组成选煤厂浓缩机药剂添加自动控制系统。现场实际应用表明：系统具有测控精度高、对人料矿浆适应性强等特点，满足了耙式浓缩机药剂添加自动控制的要求。同时，该系统人机界面丰富，功能完善，为选煤厂煤泥水处理的科学管理提供了良好的技术支撑。改进絮凝剂添加工艺提高浓缩机工作效果浓缩机是利用煤泥水中固体颗粒自然沉淀来完成对煤泥水连续浓缩的设备。浓缩机工作效果好坏，其药剂的添加制度是个关键。优化浓缩机的药剂添加制度，能大大提高其工作效果，充分发挥煤泥水处理系统的作用，真正实现洗水闭路循环，搞好选煤生产。入料主要来自浮选尾矿。浓缩机溢流作为循环水，底流去压滤车间回收。洗水必须保持低浓度（30g/L）才能维持正常的洗煤生产。近年来，随着该矿综采放顶煤工艺的推广应用，原煤煤质变差，煤炭破碎严重，煤泥含量特别是微细泥含量增加，这就增加了煤泥水处理设备的负担，威胁了洗水闭路循环和正常的洗煤生产。基于此，我们经过调查研究认为，必须改进浓缩机的药剂添加制度，提高浓缩机的工作效率。选煤厂浮选尾矿是经过了破碎、洗选和诸多运输、转载等环节之后形成的，具有如下物理、化学性质：粒度细、粘度大。其中-0074mm占60，这种微细颗粒在水中不表现出沉降趋势，而是以布朗运动、对流、涡流等扰动占优势，长时间处于分散状态。灰分高。浮选尾矿灰分70左右，其中多为粘土矿物，颗粒表面大多带有同种电荷，相互之间存有一定的排斥力，使整个煤泥水体系处于相对稳定状态。水化严重。浮选尾矿由于在水中浸泡时间长，再加上颗粒表面未得到补偿的键能，使水偶极子在其表面定向排列而形成一定厚度的水化膜，阻止了颗粒之间的接触。为了破坏尾矿颗粒的分散状态，就要采取措施来增大颗粒尺寸，消除其表面电性，减少或消除颗粒之间的排斥力，或破坏颗粒表面的水化膜，使之相互絮凝或凝聚。3.1原絮凝剂添加工艺：选煤厂煤泥水沉降一直采用单一的阴离子絮凝剂单点加入的方法（图1实线所示）。此添加方法随着选煤厂产量的提高，煤质的变化，即细泥量的增加，已不能适应生产的要求，存在以下问题：絮凝剂用量大。采用单一的药剂，已很难得到高澄清的、满足选煤生产的循环水，有时药剂用量大到2.7g/m3

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