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Φ2500圆盘给料机的设计(全套含CAD图纸)

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圆盘 设计 全套 cad 图纸
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709852500圆盘给料机摘 要圆盘给料机是一种使用广泛的连续式容积加料设备,能均匀连续地将物料喂送到下一设备中。其工作原理为圆盘中部有一位于接料仓下口而高度可调的下料套筒,物料从下料套筒和圆盘的间隙中漏散出来,并被刮板从圆盘上刮落下来。它在整个烧结生产工艺流程中是必不可少的,它使混合料具有足够的透气性,以获得较高的生产率。圆盘给料机有不同类型与规格,我设计的题目是“2500圆盘给料机”,采用双电动机传动方式。具有承载量大;运转平稳可靠;结构简单;容易维修;管理方便;检修周期长等特点。在这次设计中,我完成了以下工作:设计方案选择与确定;电动机的选择;主要零部件的设计与校核;确定了维修维护方案。关键词:烧结;圆盘给料机;电动机传动;二级减速器。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709852500 disk feeder engineAbstractThe disk feeder machine is one kind of use widespread continuous type volume feeding equipment, it can the uniform and continuity feed the material delivers in the next equipment. Its principle of work has for the disc middle one is located at meets the bunker end opening, and the highly adjustable yummy treats sleeve, the material leaks from the yummy treats sleeve and in discs gap disperses, and blows by the scraper the material from the disc falls down.In the entire agglutination technique of production flow on is essential, it enables the blend to have the enough permeability, obtains the high productivity. The disc feeding engine has different type and the specification, the topic I design is “2500 disc feeding engine”, adopt the list electrically operated engine drive method. It has characteristics such as the big load-berring capacity; revolution steady reliable; simple structure,easy to service, manages conveniently, overhaul long period and so on.In this design, I have completed the following work: choing and determined the design proposal; chooses the appropriate electric motor; designed and examined the main spare part; determined the appropriate service maintenance plan. Key words: sintering;disk feeder;motor drive;two class reducer。目 录摘 要IAbstractII1.1给料机的分类11.1.1带式给料机11.1.2板式给料机11.1.3刮板给料机11.1.4链式给料机11.1.5圆盘给料机21.1.6螺旋给料机21.1.7叶轮给料机31.1.8振动给料机31.1.9往复给料机41.2我国圆盘给料设备的发展与现状51.2.1国产圆盘给料机的发展趋势61.2.2圆盘给料机的工作原理和分类71.3烧结生产车间的工艺流程及主要生产设备81.3.1烧结生产工艺流程81.3.2烧结生产主体设备91.4我国圆盘给料设备的发展与现状111.5特点13第二章 分析计算132.1确定传动方案132.1.1敞开式圆盘给料机132.1.2封闭式圆盘给料机142.1.3方案的确定152.2电机选择162.2.1选择电机的类型162.2.2选择电动机容量162.2.3电动机转速的选择172.2.4电动机型号的确定182.3传动比的分配182.3.1总传动比是182.3.2分配传动装置各级传动比182.4传动装置的总体布置182.5计算传动装置的运动和动力参数202.5.1 0轴的计算(电机轴):202.5.2 1轴的计算(高速轴):202.5.3 2轴的计算(中间轴):202.5.4 3轴的计算(低速轴轴):21第三章 传动零部件的设计计算223.1 齿轮的设计计算与校核223.1.1 斜齿圆柱齿轮的设计223.1.2 大斜齿圆柱齿轮设计283.2 轴的设计计算与校核303.2.1 高速轴的设计303.2.2中间轴的设计353.2.3 低速轴的设计403.3 键的校核443.3.1 连接联轴器上的键443.3.2 连接小斜齿轮的键443.3.3 连接大斜齿轮上的键453.3.4 连接滚筒上的键453.3.5 连接链轮的键453.4 轴承的校核463.4.1校核一轴轴承寿命463.4.2校核二轴轴承寿命473.4.3校核三轴轴承寿命48第四章 链传动的设计与计算504.1 选择链轮齿数504.2 确定计算功率504.3 选择链条型号和节距504.4计算链节数和中心距504.5 计算链速v,确定润滑方式514.6 计算链传动作用在轴上的压轴力514.7 链轮材料的选择及处理51第五章 蜗轮蜗杆的设计525.1选择蜗杆的传动类型525.2选择材料525.3 按齿面接触疲劳强度进行设计525.4 计算蜗轮和蜗杆的主要参数与几何尺寸545.5 校核齿根弯曲疲劳强度555.6 蜗杆传动的热平衡核算56第六章 圆盘给料机的安装润滑与维修586.1安装586.1.1对装配前零件的要求586.1.2安装和调整的要求586.1.3密封要求586.1.4试验要求586.2润滑586.3维护59参考文献61致 谢63第一章 绪论1.1给料机的分类给料机是物料搬运机械化和自动化系统中的辅助设备。按工作构件的运动方式,给料机可分为 3种:1.直线式,如带式给料机、板式给料机、刮板给料机;2.回转式,如链式给料机、圆盘给料机、螺旋给料机和叶轮给料机;3.往复式,如振动给料机、往复给料机。选用给料机时必须考虑下列因素:给料量及其调节范围、给料量精确度、物料的特性、安装方式、外形尺寸、可靠性、环境保护条件和自重等。1.1.1带式给料机其结构组成与带式输送机基本相同。但带式给料机的上托辊间距较小,以承受料仓内物料的压力。输送带两边装有导料档板,以防止撒料。带速一般小于 0.5m/min。改变带速或出料口挡板的高度可调节给料量。带式给料机给料量大,结构简单,适用于多种物料;但外形尺寸较大,给料的封闭性差,给料量精确度不高,输送带易磨损,不宜用于粒度大、粉尘大、灼热的物料。1.1.2板式给料机结构组成与板式输送机基本相同。板速一般小于 0.1m/s。改变板速或出料口挡板的高度可调节给料量。这种给料机能承受物料的冲击,适用于磨琢性大,堆积密度大的大块物料和高温物料;但结构复杂,自重大,给料量精确度不高,不宜用于粉状物料。1.1.3刮板给料机工作原理和牵引件都与刮板给料机相同。刮板给料机可实现封闭、多点给料,适用于粉状或粒状、磨琢性和粘性较小的物料。1.1.4链式给料机闭合环链套挂在同一驱动轴的各链轮上,与料仓出口宽度相适应,多条并排布置,形成一道链幕(图1.1), 靠链条的重量阻止物料流出。当链轮带动链条时,物料以近于链条速度沿斜槽卸出。改变链轮转速可调节给料量。链式给料机适用于大、中粒度的物料。它的结构简单、耗能少,但料粒相差悬殊时容易漏料。 图1.1链式给料机 1.1.5圆盘给料机 由可回转的圆盘、导料套筒和刮板等部分组成(图1.2)。料仓内的物料通过导料套筒堆积在镶有耐磨衬板的圆盘上,圆盘转动,物料被刮板刮出给料。调节刮板位置或导料套筒的高低可改变给料量。圆盘直径一般在3m以下,转速不超过10r/min。圆盘给料机运转平稳可靠,调节给料量较方便,耗能少,但结构比较笨重,适用于粘性较小的粉粒状物料。图1.2 圆盘给料机1.1.6螺旋给料机利用螺旋的旋转推动物料在输送槽内运动而给料。输送槽大多为管状,有单管和双管两种。螺旋有等螺距和不等螺距、等直径和不等直径、单头和双头等多种。改变螺旋转速可调节给料量,给料量的精确度较高,并可实现密封给料。在气力输送装置中使用时,可由低压区往高压区给料。螺旋给料机外形尺寸小,但机件磨损较严重,易碾碎物料,适用于粘性和磨琢性较小的粉粒状物料。1.1.7叶轮给料机由机壳和叶轮组成(图1.3)。机壳上、下端的进、出料口分别与料仓、受料设备连接。叶轮绕水平轴线转动时物料落入叶轮的各腔格之间,随叶轮旋转半周后卸入受料设备。均压管能使进入料区前的腔格泄去高压,以免到料区时不能进料。改变叶轮转速可调节给料量。叶轮直径一般在 500mm以下,转速不超过45r/min。这种给料机结构比较简单,外形尺寸小,自重轻,给料时密闭性好,适用于小粒度和粉状物料。图1.3叶轮给料机1.1.8振动给料机工作原理和结构组成与振动输送机基本相同。使用较多的是电磁式振动给料机(图1.4)和偏心块惯性式振动给料机(图1.5)。这种给料机通常通过弹簧悬挂在料仓下方。给料机的料槽可以水平布置,也可以布置成角度不超过10的下倾式。1电磁式振动给料机:大多在共振状态下工作,振动频率为50Hz,振幅一般小于2mm,结构较简单,安装方便,自重轻,容易调节给料量,因此便于和电子秤等设备组成负反馈系统,实现给料量的自动精确控制。这种给料机无回转部件,维护简单,耗电少,但功率因数较低。2偏心块惯性式振动给料机:大多在超共振状态下工作,振动频率为25Hz,常采用偏心块直接装在电动机上的惯性激振电动机。改变各偏心块的相对位置可调节给料量,但在运行时给料量不能自动调整。特点是结构简单,使用可靠。 图1.4 电磁式振动给料机 图1.5 偏心块惯性式振动给料机1.1.9往复给料机由固定机体和活动底板组成。机体与料仓相连,底板由曲柄连杆机构带动作往复运动或摆动。当底板连同物料向前运动时,料仓内的物料随之填满机体内的空间。当底板向后运动时,底板上的物料不能随之返回而受阻卸出,实现给料。改变底板运动的幅度、频率和出料闸门的高度可调节给料量。给料量一般在40t/h以内。这类给料机适用于中、小粒度物料,主要有槽式和摆式两种。槽式给料机的底板是平的,工作时作往复运动(图1.6)。摆式给料机(图1.7)的底板为弧形,铰接在机体上,工作时底板摆动。 图1.6槽式给料机 图1.7 摆式给料机圆盘式给料机是一种使用广泛的连续式容积加料设备,能均匀连续地将物料喂送到下一设备中,喂料量可以调节,可喂送粉状、小块状的物料(如煤料、粘土等),是一般磨机、烘干机的常用配套设备。并且适用于冶金、煤炭、建材、化工、电力部门及机械化铸造车间等精确连续均匀地给料与配料之用。本设备的工作环境温度为-4040,不适于输送流动性太差或流动性特别好的物料。1.2我国圆盘给料设备的发展与现状2O世纪50年代初,矿井用给料设备主要依赖机械式往复给料机。该机型结构简单,动力消耗较大,设备笨重。其原理是, 由连杆及偏心轴传动,往复作业,处理量小且成间接成堆式不均匀给料。但该机型维修量小、耐用,布置所需高度低,且对物料的粒度组成、外在水分等物理性质要求不严。已广泛用在各矿井生产中。特别是煤矿井下,直到目前,对其在恶劣条件下的适用性仍给予好评。随着矿井机械化程度的提高,对K 型往复式给料机已作了大量改进,由单屈臂改为双屈臂,给料量已增加到1000-2000th。6O年代,随着生产技术的发展,相继出现了电磁振动给料机,并迅速得到广泛应用。原机械工业部相继在东北的辽阳、河南鹤壁和江苏海安设立定点3家生产厂。该机型属于双质体共振钢型弹力振动,相对于K型往复给料机,其适应性更加广泛。由于结构紧凑、质量轻、可无级调速以及适用220380V不同等级电压与电耗少等特点,在国内得到推广。然而, 由于该机型存在电磁铁振动时噪声大、振频高(3 000次min)、振幅小(115 mm)和调整运量的振幅大小取决于E型电磁铁静块与动块间隙、板弹簧片数以及联接杆螺母紧程度等原因,如果调节不当,间隙太大则电流增大(长时间线圈铁芯会发热损坏),间隙过小造成振幅减少,致使用户深感生产管理不便。特别是在增加调速时,因噪声过大影响职工身心健康。为减少料仓直接作用在给料机上物料的垂直压力,配置料斗及导料仓时要有一定的角度和高度;对水分大、沾结湿滞性物料, 因其频率高、振幅小出现板结和不下料现象,使其局限于非防爆场合使用;因电磁铁怕水、怕潮、振动时会产生火花而导致瓦斯爆炸,对密度较大矿石的给料也不太适合;因振幅小对物料抛浮力小,其给料量也受到限制。由鞍钢生产的DK,DB系列吊式圆盘给料机均采用敞开式给料方式,但给料套筒却有敞开和封闭两种。PDX型新型圆盘给料机采用立式减速机传动,可独立使用,为国家“八五”重点攻关项目,“国家火炬计划项目”和“江苏省高新技术产品”,该产品是在消化,吸收国外实际开发设计的一种高可靠性,高效率,节能型新型圆盘给料机,其结构比国外圆盘给料机更先进,合理,并拥有多项专利。目前,已在国内重大项目工程中广泛采用,德兴铜矿、安庆铜矿、招远金矿、上海宝钢、三峡工程、神华大柳塔洗煤厂、榆家梁、孙家沟、兖州济宁三号井以及各大矿务局等。它采用吊挂、座式等配置,便于工艺布置及空间利用。在十多年的推广应用中,得到广大用户的一致好评,正在日益发挥作用。被公认为是目前最先进的产品之一。1.2.1国产圆盘给料机的发展趋势1996年以前的圆盘给料机:(1)物料仓和传动机构无密封罩,(2)多数采用伞齿轮传动,(3)物料的轴向重力载荷由推力轴承承担。1996年以后改型的圆盘给料机:(1)物料仓有密封罩,(2)改为大齿圈和小齿轮内啮合传动,(3)由以回转支承代替推力轴承承担物料的轴向重力载荷。改进型的圆盘给料机取得了较好的使用效果,但存在一些缺陷的弊端:内啮合形式导致小齿轮承受圆周力相当大,因为要求匹配大尺回转支撑,增加制造成本;而且要求与回转支撑连接的各部件提高精度、密封性;小齿轮出故障,不便维修;一旦出现故障,势必影响整条生产线的连续运行。物料仓内套筒结构中采用了耐磨衬板,但其使用寿命较短,增加了制造和运行成本.转动圆盘衬板与套筒接触部位磨损快,导致衬板使用寿命低,家大了运行成本;而且耐磨衬板制造.维修成本高,更换不方便.内套筒底部与转动圆盘间间隙大(30100mm),出料量不准确.从以上各类给料机的发展历程可以看出,我国圆盘给料机顺应国外给料机发展模式: 圆盘给料机可靠耐用,维护量少,生产效率高,便于自动化管理; 大型化可提高处理能力,适应高产高效集约化生产需要,实现微机自动化控制、动态分析与监控技术相结合; 拓展各机型的适用范围,以满足不同物料运输的需要,降低动力消耗和噪声,更加环保和人性化设计。1.2.2圆盘给料机的工作原理和分类圆盘式给料机由驱动装置、给料机本体、计量用带式输送机和计量装置组成。给料机和带式输送机由一套驱动装置驱动,该驱动装置的电磁离合器具有实现给料机的开、停和兼有功能转换的作用。计量带式输送机的带速小于1m/s,为了测定带速设有速度检测装置,为了防止称量辊偏斜设有检测杆进行调整。圆盘给料机的工作原理就是利用料仓中的物料在重力作用下落到圆盘的盘面上,盘面回转在刮板作用下将物料均匀连续的输出到称量装置上,套筒与盘面一般间隙在25-30mm之间。圆盘给料机分座式和吊式两种安装方式;根据物料的粒度来定有好几种型号:等等1) DK型为吊开式,DB型为吊闭式。型型圆盘给料机能均匀,连续地将粉状,颗粒状或小块状的物料喂送到下一道设备中给料能力可通过改变下料套筒的高度和卸料刮板的位置来调整当采用调速电动机或直流电动机时,还可通过改变电动机的转速来调整给料量。2)PDX型新型圆盘给料机采用立式减速机传动,可独立使用,为国家“八五”重点攻关项目,“国家火炬计划项目”和“江苏省高新技术产品”,该产品是在消化,吸收国外实际开发设计的一种高可靠性,高效率,节能型新型圆盘给料机,其结构比国外圆盘给料机更先进,合理,并拥有多项专利。3)PZ系列圆盘给料机皆为座式,有重型、轻型、热料型三种十五个规格,适用于中、细粒物料的给料,广泛应用在矿山、冶金、煤炭、建材、化工、电力等部门的生产中。该系列圆盘给料机是在认真总结国内外圆盘给料机技术水平基础上,采用了0渐开线包络蜗杆蜗轮副传动新技术设计而成的0渐开线包络蜗杆蜗轮副传动,通过一次包络获得了二次包络的效果,使给料机具有承载能力大、运行平稳、工作可靠、给料均匀、结构简单紧凑、维护方便、使用寿命长等特点,因为给料精度高,所以适合自动计量和自动给料。4)ZMBR、 MBR重型圆盘给料机是一种容积计量的给料(配料)设备,广泛应用于冶金、化工、煤炭、建材及电力等工业部门,它的优点是结构简单,给料均匀、准确,运行平稳可靠,承载量大,调节方便,调节范围较宽,维护管理筒便,与料仓连接的出料口尺寸较大,便于安装和物料的排料。ZMBR、MBR重型圆盘给料机系座式安装,传动结构封闭,能在料尘较多的工作环境下工作,具承载力大、检修周期长的优点。由于能承受较大的料柱压力,故通常将其直接安装在料仓下部,向其他设备给料1.3我国圆盘给料设备的发展与现状2O世纪50年代初,矿井用给料设备主要依赖机械式往复给料机。该机型结构简单,动力消耗较大,设备笨重。其原理是, 由连杆及偏心轴传动,往复作业,处理量小且成间接成堆式不均匀给料。但该机型维修量小、耐用,布置所需高度低,且对物料的粒度组成、外在水分等物理性质要求不严。已广泛用在各矿井生产中。特别是煤矿井下,直到目前,对其在恶劣条件下的适用性仍给予好评。随着矿井机械化程度的提高,对K 型往复式给料机已作了大量改进,由单屈臂改为双屈臂,给料量已增加到1000-2000th。6O年代,随着生产技术的发展,相继出现了电磁振动给料机,并迅速得到广泛应用。原机械工业部相继在东北的辽阳、河南鹤壁和江苏海安设立定点3家生产厂。该机型属于双质体共振钢型弹力振动,相对于K型往复给料机,其适应性更加广泛。由于结构紧凑、质量轻、可无级调速以及适用220380V不同等级电压与电耗少等特点,在国内得到推广。然而, 由于该机型存在电磁铁振动时噪声大、振频高(3 000次min)、振幅小(115 mm)和调整运量的振幅大小取决于E型电磁铁静块与动块间隙、板弹簧片数以及联接杆螺母紧程度等原因,如果调节不当,间隙太大则电流增大(长时间线圈铁芯会发热损坏),间隙过小造成振幅减少,致使用户深感生产管理不便。特别是在增加调速时,因噪声过大影响职工身心健康。为减少料仓直接作用在给料机上物料的垂直压力,配置料斗及导料仓时要有一定的角度和高度;对水分大、沾结湿滞性物料, 因其频率高、振幅小出现板结和不下料现象,使其局限于非防爆场合使用;因电磁铁怕水、怕潮、振动时会产生火花而导致瓦斯爆炸,对密度较大矿石的给料也不太适合;因振幅小对物料抛浮力小,其给料量也受到限制。由鞍钢生产的DK,DB系列吊式圆盘给料机均采用敞开式给料方式,但给料套筒却有敞开和封闭两种。PDX型新型圆盘给料机采用立式减速机传动,可独立使用,为国家“八五”重点攻关项目,“国家火炬计划项目”和“江苏省高新技术产品”,该产品是在消化,吸收国外实际开发设计的一种高可靠性,高效率,节能型新型圆盘给料机,其结构比国外圆盘给料机更先进,合理,并拥有多项专利。目前,已在国内重大项目工程中广泛采用,德兴铜矿、安庆铜矿、招远金矿、上海宝钢、三峡工程、神华大柳塔洗煤厂、榆家梁、孙家沟、兖州济宁三号井以及各大矿务局等。它采用吊挂、座式等配置,便于工艺布置及空间利用。在十多年的推广应用中,得到广大用户的一致好评,正在日益发挥作用。被公认为是目前最先进的产品之一。1.4特点圆盘给料机是一种比较成熟的给料设备,它具有以下优点:(1)承载量大;(2)运转平稳可靠;(3)结构简单,容易维修,管理方便,检修周期长;(4)给料均匀稳定、容易调节,调节范围较宽;(5)与料仓连接的卸料口尺寸较大,便于安装和排料;(6)传动结构封闭,能在灰尘较多的工作环境下工作。它的缺点主要是安装空间尺寸较大,结构比较笨重,制造费用高。第二章 分析计算2.1确定传动方案2.1.1敞开式圆盘给料机在圆盘上部安装有与圆盘同心的其直径小于圆盘的套筒,距离套筒下端面有一定的高度,套筒内装有物料,圆盘工作转动时,散落在套筒与圆盘所构成的同心圆之间盘上的物料在刮板的挡刮作用下,被送进受料装置中或运输带上,这种给料方式的圆盘给料机,叫敞开式圆盘给料机。敞开式圆盘给料机,没有良好的润滑条件,易落入灰尘、矿料和杂物,齿轮、轴及转动摩擦部位会迅速磨损。但其设备轻,结构简单,便于制造,多为中小烧结厂采用。其结构示意图如图2.1所示。图2.1 敞开式圆盘给料机示意图2.1.2封闭式圆盘给料机在圆盘上方,于盘面圆周范围宽度的排料口,盘面工作转动时,容器内物料在刮板作用下,从排料口排向受料装置中或运输带上,这种给料方式的圆盘给料机,叫封闭式圆盘给料机。封闭式圆盘给料机传动的齿轮及轴承等部件装在刚度较大的密封壳里,因而有着良好的润滑条件,检修周期长,但设备重、造价高、制造困难,大型烧结厂采用较多。其结构示意图如图2.2所示。图2.2 封闭式圆盘给料机示意图2.1.3方案的确定此设备工作在大型钢铁厂,其设备工作时间长。在烧结车间中工作环境恶劣,灰尘多。因为封闭式圆盘给料机传动机构实现全密封,有益于提高传动机构寿命、效率;降低了零部件的制造精度和成本;能在灰尘较多的工作环境下工作,具有承载力大、检修周期长的优点。所以选用封闭式圆盘给料机。2.2电机选择2.2.1选择电机的类型 由于圆盘给料机工作在灰尘多的环境下,故可以选用能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部的电机。所以选用适用于灰尘多、水土飞溅场所的Y-160L型系列封闭式异步电动机。2.2.2选择电动机容量电动机工作功率为: ; (2-1)工作机所需功率 ; (2-2)其中T为阻力矩 取r=0.8m,h=2.4m,球团矿密度 所以 所以, 又因为, 令物料摩擦因数,摩擦力为f, 所以 所以工作机转矩将求得的数据代入(2-2)得工作机功率为:传动装置的总效率: ; (2-6)其中:圆柱齿轮传动效率; 滚动轴承传动效率; 联轴器的传动效率;将以上数值代人(2-6)则传动装置的总效率:;所以电动机所需功率为:;(1)皮带传动装置的总效率: 总 =带轴承2齿轮联轴器 = 0.950.9920.970.99 = 0.89(2) 电机所需的工作功率: P0 = FV/1000总 = 30002.8/(10000.89) =8.8KW因载荷平稳,电动机额定功率Ped略大于Pd。即可 所以选取电动机的额定功率为11kW。2.2.3电动机转速的选择选用满载转速为和两种作对比。已知要求圆盘转度为,总传动比,其中为电机的满载转速。现将两种电动机的有关数据列于表2.1比较。表2.1 两种电动机的数据比较方案电动机型号额定功率/kW满载转速()总传动比i15146029711970197上表可知方案总传动比过大,为了能合理的分配传动比,使传动装置结构紧凑决定选用方案。2.2.4电动机型号的确定 根据电动机功率和转速,确定电动机型号为。2.3传动比的分配2.3.1总传动比是 ;2.3.2分配传动装置各级传动比 高速级的传动比; 低速级的传动比;2.4传动装置的总体布置根据以上参数确定传动装置的布置,具体布置如图2.3所示。图2.3 圆盘给料机传动装置布置图2.5计算传动装置的运动和动力参数2.5.1 0轴的计算(电机轴): ; ; ;2.5.2 1轴的计算(高速轴): ; ; ;2.5.3 2轴的计算(中间轴): ; ; ;2.5.4 3轴的计算(低速轴轴):; ; ; 将各轴的运动和动力参数列于表2-2表2-2 各轴的运动和动力参数轴 号功率转矩转速传动比09.593.5970112.571 9.40592.597028.921938838.4144855第三章 传动零部件的设计计算3.1 齿轮的设计计算与校核3.1.1 斜齿圆柱齿轮的设计已知输入功率为,小齿轮轴的转矩,传动比。 1.初选精度、材料、齿数 圆盘给料机为一般工作机器,速度不高。故选用7级精度。 材料选择 :大齿轮材料为ZG45,硬度为240HBS。 小齿轮即齿轮轴的材料为45钢(调质),硬度为280HBS。二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮的齿数,大齿轮的齿数,取。查机械设计手册中图16.2-17及图16.2-26查得:小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限;小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限;2.按齿面接触强度初步确定中心距并初选主要参数 ; (3-1) 其中: 小齿轮传递扭矩; 载荷系数 :试选; 齿宽系数:由机械设计4表10-7选取; 齿数比:暂取; 许用接触应力:由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数,; 取失效概率为1%,安全系数S=1。 许用接触应力为: ; 。 将以上数据代入(3-1)中计算中心距: 其中代入较小的值;按经验公式;取标准模数;3.计算几何尺寸 , 计算分度圆直径; ; 计算中心距; 齿宽; 所以取,。;4.按齿根弯曲强度校核 ; (3-16)式中: 分度圆上的圆周力;载荷系数: (3-17)由机械设计4表10-2使用系数:;由机械设计4图10-8动载系数:;齿间载荷分配系数:直齿轮;由机械设计4表10-4齿向载荷分配系数:上述各值代入(3-17)得查机械设计4表10-5得齿形系数:;查机械设计4表10-5应力校正系数:; 将以上数值代入(3-16)得: ;由公式; (3-18)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限;取弯曲疲劳寿命系数,;取弯曲疲劳安全系数;所以有: ; ;应为,所以安全。已知输入功率为,小齿轮轴的转矩,传动比。 1.初选精度、材料、齿数 1).圆盘给料机为一般工作机器,速度不高。故选用7级精度。 2).材料选择 大齿轮材料为ZG45,硬度为240HBS。 小齿轮即齿轮轴的材料为45钢(调质),硬度为280HBS。二者材料硬度差为40HBS。3).选小齿轮的齿数,大齿轮的齿数,取。 查机械设计手册中图16.2-17及图16.2-26查得: 小齿轮的接触疲劳强度极限; 大齿轮的接触疲劳强度极限; 小齿轮的弯曲疲劳强度极限; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限;2.按齿面接触强度初步确定中心距并初选主要参数 ; (3-1) 其中: 小齿轮传递扭矩; 载荷系数 :试选; 齿宽系数:由机械设计4表10-7选取; 齿数比:暂取; 许用接触应力:由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数,; 取失效概率为1%,安全系数S=1。 许用接触应力为: ; 。 将以上数据代入(3-1)中计算中心距: 其中代入较小的值;按经验公式;取标准模数;3.计算几何尺寸 , 计算分度圆直径; ; 计算中心距; 齿宽; 所以取,。;4.按齿根弯曲强度校核 ; (3-16)式中: 分度圆上的圆周力;载荷系数: (3-17)由机械设计4表10-2使用系数:;由机械设计4图10-8动载系数:;齿间载荷分配系数:直齿轮;由机械设计4表10-4齿向载荷分配系数:上述各值代入(3-17)得查机械设计4表10-5得齿形系数:;查机械设计4表10-5应力校正系数:; 将以上数值代入(3-16)得: ;由公式; (3-18)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限;取弯曲疲劳寿命系数,;取弯曲疲劳安全系数;所以有: ; ;应为,所以安全。3.1.2 大斜齿圆柱齿轮设计已知输入功率为,小齿轮轴的转矩,传动比。 1.初选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数 2).按传动方案选用直齿圆柱齿轮传动。 2).圆盘给料机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。 2).材料选择 由机械设计4表10-1选择大齿轮材料为ZG45,硬度为240HBS。小齿轮即齿轮轴材料为45钢(调质),硬度为280HBS。二者材料硬度差为40HBS。3).选小齿轮齿数,大齿轮,取。 由机械设计4图10-21b按齿面硬度查得: 小齿轮的接触疲劳强度极限; 大齿轮的接触疲劳强度极限;2.按接触强度初步确定中心距 (3-15)其中: 小齿轮传递扭矩; 载荷系数 :试选; 齿宽系数由机械设计4表10-7选取; 齿数比:暂取; 许用接触应力: 由机械设计手册6表16.2-33取最小安全系数; 按大齿轮计算; 将以上数据代入(3-15)得:; 按经验公式; 标准模数;3.计算几何尺寸 , 计算分度圆直径; ; 计算中心距; 齿宽; 所以取,。4.按齿根弯曲强度校核 ; (3-16)式中: 分度圆上的圆周力;载荷系数: (3-17)由机械设计4表10-2使用系数:;由机械设计4图10-8动载系数:;齿间载荷分配系数:直齿轮;由机械设计4表10-4齿向载荷分配系数:上述各值代入(3-17)得查机械设计4表10-5得齿形系数:;查机械设计4表10-5应力校正系数:; 将以上数值代入(3-16)得: ;由公式; (3-18)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限;取弯曲疲劳寿命系数,;取弯曲疲劳安全系数;所以有: ; ;应为,所以安全。小轮结构为齿轮轴。3.2 轴的设计计算与校核3.2.1 高速轴的设计已知其输入功率;转矩;转速。传动零件齿轮的主要参数尺寸为:模数;小齿轮齿数为,大齿轮齿数为;小齿轮分度圆直径,大齿轮分度圆直径;中心距;齿宽,。1选择轴的材料该轴无特殊要求,因而选用45钢调质处理。2初步确定轴的最小直径按公式初步估算轴的最小直径,根据机械设计4表15-3取,于是得:;输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径(图3.1)。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,机械设计4表14-1考虑到转矩变化极小,故选取,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T5014-2003选用HL3型弹性柱销联轴器,其公称转矩为。半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。3轴的结构设计1.拟定轴上零件的装配方案 其装配方案如图3.1所示 图 3.1 轴的结构与装配2.根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度1)6-7轴段左端需制出一轴肩,而5-6段要安装滚动轴承故需参考轴承内径。2)初步选择滚动轴承。 因轴承同时受径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步确定0游隙组标准精度等级的单列圆锥滚子轴承32309,其尺寸,故,而。滚动轴承均采用轴肩进行轴向定位,轴承的定位轴肩高度h=5mm,因此取。1-2段上的滚动轴承右边为轴肩定位,左边为轴承端盖定位;5-6段上的滚动轴承左边为轴肩定位, 右边为轴承端盖定位。3)3-4段为齿轮段,所以。4)取齿轮距箱体内壁之距离,所以4-5段的长度。而2-3段左有套筒,应取齿轮距内壁的距离为,而轴肩到齿轮的距离为,所以2-3段的长度为。5)确定5-6段长度,齿轮和轴配合长度为50mm,套筒长度20mm,轴承长度50mm,所以。至此已初步确定轴的各段直径和长度。其具体结构尺寸见图纸3.轴上零件的周向定位半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接,按,查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为80mm,同时选择半联轴器与轴的配合为,选用键为。滚动轴承与轴的周向点位是由过度配合来保证的,此处选轴的直径公差为h6。4.确定轴上圆角和倒角尺寸其具体尺寸见图纸4求轴上的载荷(1)求作用在齿轮上的力1)小斜齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力;2)大斜齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力;各力的受力方向如图3.4(a)所示(2)确定轴承支点位置,从机械设计手册6中查取a值对于32309,;3.计算支反力水平面上的支反力:;。垂直面上的支反力:;。(3)画弯矩图截面C处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:;截面D处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:(4)合成弯矩其合成弯矩图为图3.2(d);。(5).画扭矩图扭矩图如图3.2(e) 。5按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面A)的强度。该轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴的计算应力:;前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由机械设计4表15-1查得许用应力,因此,故安全。3.2.2中间轴的设计已知其输入功率;传递转矩;转速。传动零件齿轮的主要参数尺寸为:1选择轴的材料该轴无特殊要求,因而选用45钢调质处理。2初步确定轴的最小直径按公式初步估算轴的最小直径,由机械设计4表15-3,取,于是得:;最小直径为安装滚动轴承处,为了使所选的轴径与滚动轴承的孔径相适应,故需同时选取滚动轴承的型号,选用单列圆锥滚子轴承32309,其尺寸,所以,即。3轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案 其装配方案如图3.3所示图 3.3 轴的结构与装配(2)根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度1)为满足滚动轴承32309的周向定位要求3-4,7-8轴段左端需制出一轴肩,故取6-7段的直径。滚动轴承与轴配合的毂孔长度L=40mm,为了保证轴端挡圈只压在滚动轴承上而不压在端面上,故6-7段应比L略短一些,现取。2)取齿轮距箱体内壁之距离为20mm,已知斜齿轮轮齿宽为30mm,所以7-8段的长度。齿轮左端采用轴肩定位,齿轮右端与轴承之间采用套筒定位。3)滚动轴承的初步选择。参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组,标准精度等级的单列圆锥滚子轴承32309,其尺寸为 ,故。而套筒的距离为10mm,所以。4)滚动轴承30209左端为轴肩定位,故已知轴承端盖的长度60mm,2-3段应略长,故。至此已初步确定轴的各段直径和长度。其具体结构尺寸见图纸(3).轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键联接,选用,同时为了保持齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的,此处选轴的直径公差为k6。(4)求轴上的载荷1.求作用在齿轮上的力1)小斜齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力;2)大斜齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力;各力的受力方向如图3.4(a)所示2确定轴承支点位置,从机械设计手册6中查取a值对于30209,3.计算支反力水平面上的支反力:;。垂直面上的支反力:;。4画弯矩图截面C处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:;截面A处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:5合成弯矩其合成弯矩图为图3.2(d);。6.画扭矩图扭矩图如图3.2(e) 。7.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面A)的强度。该轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴的计算应力:;前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由机械设计4表15-1查得许用应力,因此,故安全。3.2.3 低速轴的设计已知其输入功率;转矩;转速。1选择轴的材料该轴无特殊要求,因而选用45钢调质处理。2初步确定轴的最小直径按公式初步估算轴的最小直径,由机械设计4表15-3,取,于是得:;最小直径为安装滚动轴承处,滚动轴承处的轴的直径,为了使所选的轴径与滚动轴承的孔径相适应,故需同时选取滚动轴承的型号,根据最小直径选取单列圆锥滚子轴承32016,其尺寸,所以。3轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案 其装配方案如图3.5所示图 3.5 轴的结构与装配(2)根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度1)为了满足滚动轴承的轴向定位要求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取1-2段的直径。轴配合的毂孔长度L=110mm,套筒长度为70mm,故。2)滚动轴承30209,故已知轴承的长度50mm,挡油盘长度10mm,2-3段应略长,故。3)3-4需制出一轴肩, 故3-4段的直径已知大斜齿轮的轮毂长为70mm,套筒长度50mm,所以。4)4-5需制出一轴肩由所选轴承可知,轴离轴承端盖的距离15mm,。至此已初步确定轴的各段直径和长度。(3)轴上零件的周向定位大斜齿轮与轴的周向定位采用平键连接,选用键为,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向点位是由过度配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为k6。(4)确定轴上圆角和倒角尺寸4求轴上的载荷(1)作用在大斜齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力。各个力的方向如图3.6(a)所示(2)确定轴承支点位置,从手册中查取a值对于32016,。(3)计算支反力水平面上的支反力:;。垂直面上的支反力:; 。5.画弯矩图截面B处的弯矩图为图3.2(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:;。合成弯矩其合成弯矩图为图3.2(d);。6.画扭矩图扭矩图如图3.2(e) 。图3.6 轴的载荷分析图7.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面B)的强度。该轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴的计算应力:;前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由机械设计4表15-1查得许用应力,因此,故安全。3.3 键的校核3.3.1 连接联轴器上的键 其尺寸为; 连接联轴器的轴段直径; 键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。3.3.2 连接小斜齿轮的键 其尺寸为; 连接齿轮的轴段直径; 键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。3.3.3 连接大斜齿轮上的键 其尺寸为; 连接齿轮的轴段直径; 键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。3.3.4 连接滚筒上的键 其尺寸为; 连接齿轮轴段直径; 键的工作长度; 键的接触高度; 传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。3.3.5 连接链轮的键 其尺寸为; 该轴段的直径; 键的工作长度; 键的接触高度; 传递的转矩; 按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。3.4 轴承的校核3.4.1校核一轴轴承寿命 32309型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。基本额定寿命;确定公式中的各参数: 对于滚动轴承;查手册有,径向载荷:A点的总支反力; C点的总支反力。轴向载荷:只验算应力最大的轴承即可,所以。轴承派生轴向力由圆锥滚子轴承计算公式有:,所以轴向载荷。因为,所以,。所以。由以上各数据可得:;所以寿命足够。3.4.2校核二轴轴承寿命A点轴承为32314型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。B点的轴承32310型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。基本额定寿命;确定公式中的各参数: 对于滚动轴承;查机械设计手册6有,径向载荷:A点的总支反力; B点的总支反力。轴向载荷:轴承派生轴向力由圆锥滚子轴承计算公式有:;。而所以轴向载荷。A点:因为,所以,。B点:因为,所以,。所以。由以上各数据可得:;所以;由以上各数据可得:。所以A点轴承寿命足够;B点轴承寿命足够。3.4.3校核三轴轴承寿命32016型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。基本额定寿命;确定公式中的各参数: 对于滚动轴承;查手册有,径向载荷:A点的总支反力; B点的总支反力。轴向载荷:只验算应力最大的轴承即可,所以。轴承派生轴向力由圆锥滚子轴承计算公式有:。所以轴向载荷。因为,所以,。所以。由以上各数据可得:;所以轴承寿命足够。第四章 链传动的设计与计算总传动比:;设高速轮的传动比为,低速轮的传动比为,链传动比为,减速器的传动比为,链传动的传动比推荐6,选=5.3 ,=/=30 ,=7.6,选=8,则=/=3.8 。 =83.85.3=161.12=(-)/=(161.12-160)/160=0.7%4.1 选择链轮齿数取小齿轮齿数=11,大链轮的齿数=5.31158.3 取59 。4.2 确定计算功率 查表得=1.0, =2.5,单排链,功率为 =1.02.58.4=21kW4.3 选择链条型号和节距 根据=21kW和主动链轮转速=55(r/min),由图9-11得链条型号为查得节距p=21mm。4.4计算链节数和中心距初选中心距=(3050)p=(3050)21=6301050mm。取=750mm,按下式计算链节数: =2750/21+(11+59)/2+(59-11)/ 221/75089.75 故取链长节数=90节 由(-)/(-)=(90-11)/(59-11)=1.64,查得=0.24421,所以得链传动的最大中心距为:=p2-(+)=0.2264831.75290-(11+59)700mm4.5 计算链速v,确定润滑方式v=p/601000=115521/6010000.2117m/s由图9-14查得润滑方式为:滴油润滑。4.6 计算链传动作用在轴上的压轴力 有效圆周力:=1000P/v =10002.1/0.2117=9919N链轮水平布置时的压轴力系数=1.15 则=1.15991911407N计算链轮主要几何尺寸4.7 链轮材料的选择及处理 根据系统的工作情况来看,链轮的工作状况是,采取两班制,工作时由轻微振动。每年三百个工作日,齿数不多,材料为40号钢,淬火 、回火,处理后的硬度为4050HRC 。 第五章 蜗轮蜗杆的设计5.1选择蜗杆的传动类型根据GBT 10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)5.2选择材料根据蜗杆传动传递的功率不大,速度只是中等,故蜗杆采用45钢5.3 按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根的弯曲疲劳强度。计算传动中心距 T=21N.m 确定载荷系数K载荷系数K= 。其中为使用系数,查文献1,由于工作载荷有微震动且空载启动故取=1.15。为齿向载荷分布系数,由于载荷变化不大,有轻微震动,取=1.1, 为动载荷系数,蜗轮圆周速度 45HRC,可以从文献中查得蜗轮的基本许用应力 =268Mpa应力循环次数为 ,(为蜗轮转速),(为工作寿命)j为蜗轮每转一周每个轮齿啮合的次数j=1N=所以寿命系数为则=0.6864=184 计算中心距 (7)确定模数,蜗轮齿数,蜗杆直径系数,蜗杆导程角,中心距 等参数 (8)校核弯曲强度a.蜗轮齿形系数 由当量齿数 查文献可知 b.蜗轮齿根弯曲应力 、弯曲强度足够5.4 计算蜗轮和蜗杆的主要参数与几何尺寸 蜗杆 轴向齿距 直径系数 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚 分度圆直径 节圆直径 蜗轮蜗轮齿数=41,变位系数=-0.1587验算传动比 这时传动比误差为 i=5% 符合要求蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆直径 齿顶圆直径 分度圆直径 外圆直径 蜗轮齿宽 5.5 校核齿根弯曲疲劳强度选取当量系数 根据变位系数=-0.1587,=43.48 从文献中查得齿形系数为 =2.87。螺旋角系数 =许用弯曲应力 =从文献中查得由铸锡磷青铜制造的蜗轮的基本许用弯曲应力为=56Mpa。寿命系数为 =由此可见弯曲强度是可以满足的。5.6 蜗杆传动的热平衡核算蜗杆传动的效率低,工作时发热量大。在闭式传动中,产生的热不能及时散逸,将因油热不断升高而使润滑油稀释,从而增大摩擦,甚至发生胶合。必须进行热平衡计算,以保证油温稳处于规定的范围内。根据文献摩擦损耗的功率产生的热流量为又已知P=3.252KW啮合摩擦产生的热量损耗效率 (为蜗杆分度圆上的导程角)轴承摩擦产生的热量损耗效率溅油损耗效率为当量摩擦角,其值可根据滑动速度选取。滑动速度计算为 又由于蜗轮是有铸锡磷青铜制造的且硬度45HRC查表可得通过插入法计算得为116由于轴承摩擦及溅油这两项功率损耗不大,一般取为0.950.96则总效率为=(0.95- -0.96)=0.92以自然冷却的方式从箱体外壁散发到周围空气中的热流量为 d为箱体的表面传热系数,空气流通好,取为15S为内表面能被润滑油溅到的,而外表面又可为周围空气冷却的箱体表面面积根据已知估算此面积0.3S为内表面能被润滑油所飞溅到,外表面又可以为周围空气所冷却的箱体表面面积。设为正常工作的油温为65 为周围空气的温度常取为20计算可得 根据热平衡条件,1=2 在一定的条件下保持工作温度所需的散热面积为 即 则估算的散热面积不满足散热要求,需加散热片。第六章 圆盘给料机的安装润滑与维修6.1安装6.1.1对装配前零件的要求 1.滚动轴承用汽油清洗,其他零件用煤油清洗。所有零件和箱体内不许有任何杂质存在。箱体内壁和齿轮等未加工表面先后涂两次不被机油侵蚀的耐油漆,箱体外表面先后涂底漆和颜色油漆。 2.零件配合面洗净后涂以润滑油。6.1.2安装和调整的要求1.滚动轴承的安装滚动轴承安装时轴承内圈应紧贴轴肩,要求缝隙不得通过0.05mm 厚的塞尺。 2.齿轮啮合的齿侧间隙可用塞尺或压铅法。即将铅丝放在齿槽上,然后转动齿轮而压扁铅丝,测量两齿侧被压扁铅丝厚度之和即为齿侧的大小。6.1.3密封要求1.箱体剖分面之间不允许填任何垫片,但可以涂密封胶或水玻璃以保证密封;2.装配时,在拧紧箱体螺栓前,应使用0.05mm的塞
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