机械毕业设计（论文）-小型辊式面粉磨粉机设计【全套图纸】

1 湖南农业大学东方科技学院湖南农业大学东方科技学院 全全日日制制普普通通本本科科生生毕毕业业设设计计 小型面粉磨粉机小型面粉磨粉机 THE DESIGN OF FLOUR MILL 学生姓名学生姓名： 学学 号：号： 年级专业及班级：年级专业及班级： 2007 级级机械机械设计设计制造及其制造及其 自自动动化化(3)班班 指导老师及职称：指导老师及职称： 任述光任述光 副教授副教授 湖南长沙 提交日期：2011 年 5 月 2 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生 毕业设计诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指 导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除 文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 2011 年 5 月 15 日 3 目 录 摘要1 关键词1 1 前言2 2 设计方案的确定2 2.1 总体结构与主要工作构件2 2.1.1 机架2 2.1.2 外形2 2.1.3 与机架有关的部分2 2.1.4 磨辊及其支承3 2.1.5 磨辊与轴系零件的连接3 2.1.6 喂料辊及其有关尺寸的确定4 2.1.7 光辊的表面参数4 2.2 传动系统5 2.2.1 快辊拖动5 2.2.2 辊间传动5 2.2.3 喂料辊传动6 2.3 控制系统7 2.3.1 离合轧轧调机构7 2.3.2 程序动作的实现8 2.3.4 过载冲击问题9 2.4 卸料方式9 3 工作原理与操作方法9 4 3.1 工作原理9 3.2 操作方法10 4 机构特点10 5 计算11 5.1 动力计算与选配电机11 5.2 V 带传动设计11 5.3 喂料辊齿轮传动设计计算12 5.3.1 算用齿轮类型、精度等级、材料及齿 数13 5.3.2 按齿根弯曲强度设计15 5.3.3 几何尺寸计算16 5.4 磨辊设计17 5.4.1 结构设计17 5.5 磨辊受力分析17 5.5.1 磨辊受力分析及校核17 5.6 磨辊轴承的选择与计算19 5.6.1 磨辊轴承的选择19 5.6.2 轴承校核设计19 5.7 磨辊轴与轴体过盈量和压入力的计算20 5.8 喂料辊动力消耗计算22 5.9 喂料辊同步带传动设计22 5.10 料门设计23 5.11 轧调机构的设计23 6 结论24 参考文献 25 致谢 26 5 小型面粉磨粉机的设计小型面粉磨粉机的设计 学 生：付 佳 指导老师：任述光 （湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128） 摘摘 要要：此次设计的小型面粉磨粉机实用性强，装拆检修方便，而且各个结构的尺 寸都比较小。本机采用 10磨辊配置角，其喂料性能好；喂料流可直接进入粉碎区，并便 于操作人员观察和调整喂料情况；粉碎后的物料对下磨门无喷粉情况，拆换磨辊方便。磨 辊轴上的大皮带轮和同步带轮均采用张紧连接，装拆方便。喂料辊离合器采用了摩擦片离 合器，喂料辊的动力来源于慢辊。本机的第一级传动电动机到快辊，采用 V 带传动， 轧距调节机构采用单调首轮启动离合轧。 关键词关键词：磨粉机；磨辊；喂料辊；轧距调节机构 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 THE DESIGN OF FLOUR MILL Student:Fu Jia Tutor:Ren Shu-guang (Orient Science feed flow directly into the crush zone,and to facilitate the operator to observe and adjust feeding situation;crushed under the grinding of materials on the door without dusting 6 conditions,demolitionfor easy roller.Feed roller clutch with a frictionclutch,the driving force comes from the slow roll feed roller gear.The first stage of the machine drive-motor to a fast roll, using V-belt drive ,rolling away from the regulatory agencies start using monotone clutch han wheel rolling. Key words:flour mill;grinder roll;feed roller;rolling from regulating 1 前言前言 此次设计的磨粉机实用性强，装拆检修方便，而且各个结构的尺寸都比较 小。本机采用 10磨辊配置角，其喂料性能好；喂料流可直接进入粉碎区，并 便于操作人员观察和调整喂料情况；粉碎后的物料对下磨门无喷粉情况，拆换 磨辊方便。磨辊轴上的大皮带轮和同步带轮均采用张紧连接，装拆方便。喂料 辊离合器采用了摩擦片离合器，喂料辊的动力来源于慢辊。本机的第一级传动 电动机到快辊，轧距调节机构采用单调首轮启动离合轧。 2.2. 设计方案的确定和关键技术的解决方法设计方案的确定和关键技术的解决方法 2.12.1 总体结构与主要工作构件总体结构与主要工作构件 2.1.1 机架机架 目前国内外磨粉机的机架制造方式有三种：即整体铸造、墙板拼装和焊接 墙板机架。 整体铸造机架：其整体性和刚性好，节省切削加工工时，而且产品质量稳 定，可以说百年不坏。但是，机架铸造困难，而且铸造技术要求高，成本高， 不利于磨粉机的系列化。 墙板拼装式机架：铸件体积小，尺寸小，便于制造，成本低，便于安排其 他零部件， 便于实现全封闭， 而且有利于磨粉机的系列化。但是， 机架刚度 差，容易变形， 切削加工的工作量大。 焊接式机架：其生产周期短， 重量轻，成品率高。但是， 焊接技术要求 7 高， 焊接后产生变形及应力及中， 必须进行热处理以消除应力及中。 综合考虑以上各种机架的优缺点， 本机采用墙板拼装式机架。 2.1.2 外形外形 目前， 磨粉机的外形有：敞开式，半封闭式,全封闭式三种。本机采用全 封闭式外形，所谓全封闭是指整个磨粉机除快辊皮带轮外，均布置在密封罩内， 它的优越性在于避免敞开式和半封闭式的缺点， 使零、部件得到良好的保护， 而且操作安全可靠，机器美观， 车间卫生清洁，改善了工人的工作环境。 2.1.3 与机架有关的部分与机架有关的部分 料筒：料筒采用有机玻璃，可以观察进料情况，而且质轻美观。 上磨门：采用有机玻璃，这样可以观察到喂料辊转动及料流等情况。 下磨门：采用A3钢板制造，下磨门和下撑挡用铰支轴连接，与上撑挡用磁 铁吸住。此结构简单，实用性强，而且便于开启、关闭。 罩壳：罩壳采用A3钢板冲压、焊接制成。侧面罩壳分为上、下、左、右四 块，此结构简单，拆装方便。当仅需观察传动情况时，只要向上打开上罩壳即 可，不必把它卸掉。 2.1.4 磨辊及其支承磨辊及其支承 磨辊：辊体是空心的，外层为冷硬铸铁，内层为普通灰口铸铁，采用离心 两次浇筑成型。辊轴采用碳钢45钢。辊体和辊轴二者过盈配合，加工配合 面后用压力机将辊轴压入辊体，然后再进行机加工。 支承：传统磨粉机中，磨辊的支承多采用滑动轴承。滑动轴承承受磨辊振 动和冲击载荷的能力强，寿命长，滑动轴承的径向尺寸小，周向尺寸长，正适 合在磨粉机墙板上安排，滑动轴承对拆装磨辊方便，而且易于实现自位。但是 滑动轴承也有它的不足之处，其摩擦严重，带来的后果是磨粉机的消耗功率大， 轴承发热严重，甚至发生烧坏轴承的事故，滑动轴承精度低， 难以保证辊间轧 距的稳定性，因此后道磨粉机上（轧距仅百分之几毫米）会产生空辊打击事故， 轴瓦磨损后有径向间隙，更不利于定心，磨辊运转时产生径向跳动。滑动轴承 需要稀油润滑，容易污染面粉，不符合卫生要求， 而且要用宝贵的有色金属。 现代磨粉机几乎全部采用滚动轴承， 其摩擦损失小，发热小，对减少磨粉机的 功率消耗有很大的作用。滚动轴承的回转精度高， 可保持快、慢辊间有稳定的 8 轧距。滚动轴承供应充足，可节约稀有金属。滚动轴承采用黄油脂润滑， 基本 上不存在污染问题。但是滚动轴承也有缺点，其承受磨辊振动和冲击载荷的能 力较差，寿命短。滚动轴承的径向尺寸大，在磨粉机上安排较困难，而且对拆 装磨辊较为困难。综合考虑上述两种轴承，本机选用双列向心球面滚子轴承。 此轴承有自位性能，而且承受载荷较大。为了便于装拆磨辊， 在轴承内圈和磨 辊之间加了紧钉锥套。轴承座为整体式，慢辊轴承座固定在牛腿上， 快辊轴承 座固定在墙板上。 2.1.52.1.5 磨辊与轴系零件的连接磨辊与轴系零件的连接 绝大多数磨粉机上，磨辊与轴系零件大带轮及同步轮的连接采用键。 虽然键连接具有简单、紧凑、可靠、成本低的优点。但是，键槽减少了被连件 的承载面积，特别是会引起高度的应力集中，被连件也难以获得精确的定心， 而且装拆也不方便。本机采用弹性环连接。弹性环连接的定心性好，轮毂可以 相对于轴紧固在任意轴向位置上， 装拆方便， 只要把紧固螺钉松开，弹性环 连接避免轴因键槽等原因而削弱， 承载能力高，可获得紧密的连接，而且有安 全保护作用。只要过载，内、外环就会打滑，形成相对转动，避免零件损怀。 磨轴与轴承通过紧定套连接，这样有利于装拆轴承。慢辊与喂料辊三角带轮的 连接用螺钉，也便于装拆。 2.1.62.1.6 喂料辊及其有关尺寸参数的确定喂料辊及其有关尺寸参数的确定 辊体材料及其制造方法：喂料辊采用20号无缝钢管制成。 辊径的确定：根据经验数据，分流辊直径为7090mm，初定一辊径，再通 过理论计算，得出亮辊径都为75mm。 齿形的确定：齿形根据不同工艺要求，具体确定不同的皮磨机心磨的齿形。 如果物料的散落性不好，应将上辊（定量辊）改为铰龙。 2.1.72.1.7 光辊的表面参数光辊的表面参数 光辊主要用于磨制高等级面粉时的心磨系统。光辊对物料的挤压力，剪切 力小，因此容易将胚乳研磨成细粉，并保持麸片的完整。光辊的表面参数主要 有粗糙度、硬度中凸度或锥度等。磨辊辊面磨光后的粗糙粗为0.08um,光辊aR 辊面的磨光后要进行喷砂处理，以消除辊面光泽，并形成新的辊面粗糙度，借 以提高辊面与物料的摩擦力，提高研磨效果。 9 光辊的硬度应低于齿辊，以易于喷砂处理，并使磨辊的磨损以微粒脱落的 形式进行，保证辊面能形成研磨粗糙度，一般为1.5-2.5um.如果辊面硬度太aR 高，会使喷砂困难，且磨辊磨损过程中易形成镜面光。 光辊工作室的轧距较小（0.07-0.5mm）,但辊间压力较大，磨辊会产生一定 的弯曲变形，这样轧距就会出现中间大两端小的现象，造成粉碎效果的不均与 和下降，甚至导致磨粉机不能正常工作。为了补偿磨辊的弯曲变形，目前最常 用的方法就是将辊面加工成中凸或两端带锥度的形状，如图 1 所示。 图1 光辊的中凸度和锥度 Figure 1 Roll for the crown and taper 左图：中凸度 右图：锥度 Figure left: Convex degrees Figure right: Taper 2.2 传动系统传动系统 2.2.12.2.1 快辊拖动快辊拖动 快辊是由电机通过带传动的，快辊的转速要求为750rpm。 2.2.22.2.2 辊间传动辊间传动 功能要求： 磨粉机快、慢辊间传动装置必须保证快、慢辊有较为准确的传动比，能适 应磨辊辊径的变化及轧距调节所引起的快、慢辊中心的变化，有一定的使用寿 命，而且噪音要小，传动件在磨辊轴上应便于安装拆卸，为了适应研磨不同的 物料，快慢辊间应有不同的速比。 磨粉机的辊间传动机构在空载时起传动作用；在负载时， 由于封闭功率的 存在，其定速作用。负载时， 存在封闭功率，使辊间传动带（或链）的松紧边 对调转化，带轮齿的非啮合面磨损，磨粉机传动件的寿命降低，所以封闭循环 功率是传动零件的设计依据。 传动方式的比较确定：目前，国内外磨粉机辊间传动方式有：皮带传动， 10 齿轮传动及双面同步齿形带传动。 皮带传动：皮带传动的动力大，磨粉机的粉碎能力大，产量大， 不需要润 滑，减小了污染性，对主、从动轮中心距变化的适应能力强，松和闸对皮带的 传动性能影响较小，工作中的噪音小。但是，皮带传动的速比不准确，传动效 率低， 而且结构齿寸大，还不安全。所以使得它在磨粉机上的使用越来越少， 已逐渐被淘汰。 齿轮传动：齿轮传动的功率大， 传动比准确， 结构简单紧凑， 便于密封， 操作安全。 但是， 齿轮传动对中心距的要求严格，因此松合闸对传动性能的 影响较大，噪音大， 寿命低，需要系由润滑， 而且因为有齿轮箱密封， 所以 显得笨重。对于一台磨粉机， 要适应不同的辊径， 必须要有几套齿轮备用。 对于磨粉机传动的齿轮还有特殊的要求：合闸时， 齿轮处于是最佳工作状态的 中心距工作， 为了减小松合闸时齿轮因中心距偏大所产生的噪音， 必须用加 长齿齿轮。 双面同步齿形带传动：双面同步齿形带传动集齿轮传动合带传动的优点于 一身。其传动效率高，节能效果高， 经济效益好，带与齿形轮之间往返间隙小， 严格同步，不打滑，传动比准确，角速度恒定，不需润滑油， 既节省油又不会 产生污染，使用寿命长而且不需维修保养， 使用速度范围大，因其轻而离心力 小，所以可高速传动，也可低速高扭矩传动。 带的使用伸长非常小， 初张力 也很小，带的运转生热小，还可以延长电机和轴承的使用寿命，由于是圆弧齿， 所以啮合圆滑， 传动平稳， 有一定的吸振作用，噪音小。 负载容量范围大， 整体结构简单，尺寸也较小。 由于目前皆采用四个轮子传动，所以结构尺寸 相对而言较大， 而改成三个轮子（把改向轮和张紧轮合为一个轮子改向张 紧轮），结构尺寸更小，更为紧凑，在整机上更便于安排。综上所述， 本机辊 间传动采用双面同步齿形带传动。 2.2.32.2.3 喂料辊传动喂料辊传动 动力来源：传统的磨粉机的动力来源都从快辊传递，由于快辊转速较高， 而分流辊的转速较低，所以必须配置减速箱，它不仅结构复杂， 而且安装也复 杂，增加了成本。本机的动力来源于慢辊， 由于慢辊由磨辊传动机构减速了一 级， 传到分流辊再减速一级， 就不用减速箱了， 所以其结构简单、紧凑。 11 张紧问题：目前， 国内外的磨粉机喂料辊传动皆有张紧轮张紧， 而本机 利用巧妙的结构安排解决了张紧问题， 并不需要用专门的张紧装置， 所以结 构得到了简化。 离合器：磨粉机多采用牙嵌式离合器， 它靠一套杠杆进行工作， 其灵敏 度存在一些问题， 而且结构较复杂。本机采用摩擦片气动离合器， 由膜片气 缸控制， 本机本来就是气压磨粉机，所以气源充足， 而且其灵敏度高，结构 简单、紧凑。 前后辊传动方式：本机喂料辊前后辊传动采用单面同步齿形带传动. 传动示意图： 图 2 同步齿形带定速传动 Figure 2 Timing belt be-speed transmission 1-导向轮 2-慢辊带轮 3-快辊带轮 4-双面圆齿形同步带 5-张紧轮 6-张紧摇臂 7-张紧螺杆 8-张紧弹簧 2.32.3 控制系统控制系统 2.3.12.3.1 离合轧离合轧轧调机构轧调机构 12 功能要求：对离合轧轧调机构的功能要求是：使磨辊在工作时实现定 轧距； 完成松和闸动作；能满足新辊及旧辊的使用；机构能简便、准确地调节 两磨辊的平行度， 使两磨辊不平行度不大于0.01mm ；能简便、准确地调节轧 距大小， 且在调节后仍保持两辊的平行度；机构设有磨粉机的过载安全保护装 置；对于自动控制松合闸的磨粉机， 必须另设手控松合闸机构， 以免在自动 控制系统失灵时能维持生产； 机构应便于拆换磨辊， 且在拆换的过程中尽可 能少的拆换其他零件；机构的各项操作简单可靠；机构的结构应简单可靠。 设计原则：此次设计的机构的设计原则是能够实现上述功能要求， 而且要 结构简单、操作方便、换辊方便。 离合轧轧调机构的比较确定：手动离合轧轧调机构：离合轧靠偏 心纵轴的旋转来实现。 轧调靠手轮或手柄带动牛腿动作来实现， 而且还安有 保安弹簧。 此种机构庞大，笨重， 结构复杂， 换辊也不太方便。 自动离合轧轧调机构：其松合闸靠气缸推动牛腿运动来实现。 轧调只 有单调机构， 而没有总调机构，而且其只是旋转手轮改变止推块的位置， 而 不是改变牛腿的位置。此种结构简单，操作方便，旋转轧调手轮所需的力比较 小，而且松合闸的行程是可以变化的（采用偏心纵轴的传统磨粉机， 其松合闸 行程是固定的），拆换磨辊也比较方便。 气缸不仅是松合闸的执行元件， 而 且代替了弹簧来支承慢辊轴承臂，这不仅简化了结构， 而且充分离用气压系统 的弹性好，动作灵敏的优点，实现磨粉机的过载保护。 其用气缸而不用液压钢 的另一个原因是气体没有污染现象。 取消了偏心纵轴就出现了两个气缸的同步 问题， 此问题可以从气路中来解决或允许轴承有良好的自位性能。 综合考虑以上几种机构， 本机采用自动离合轧轧调机构。 2.3.22.3.2 程序动作的实现程序动作的实现 当进机物料达到一定值时，伞状浮子下降到了一定程度， 通过杠杆组传到 伺服电机，伺服电机转动，通过扇形齿轮带动料门转动， 料门打开。 与此同 时， 喂料辊离合器的膜片气缸和离合轧主气缸充气，喂料辊转动，实现喂料， 磨辊合轧， 开始正常工作。先喂料后合闸的动作顺序是利用喂料辊离合的膜片 气缸负荷小，进缸先完成，而离合闸主气缸负荷大，进缸后完成来实现的。 当 进机物料减小到一定值时伞状浮子上升到一定程度， 通过扇形齿轮带动料门反 13 向旋转，料门关闭。 与此同时， 主气缸有杆腔进气， 无杆腔快速排气，实现 离闸； 喂料辊逐渐停止转动。先离闸，后停料的动作顺序的实现是传感器同时 把信号传给伺服电机和气路执行元件， 因主气缸反方向通气所以先离闸， 而 喂料辊离合器膜片气缸只是排气， 而且当摩擦片离开后，喂料辊靠惯性继续旋 转， 再者， 料门关闭后， 机内还存有一定的物料， 所以物料后断。程序动 作实现的原则就是：开车时，先喂料后合闸，停车时，先离闸后断料。 2.3.32.3.3 回差问题回差问题 当进机物料达到料筒体积的三分之二时， 实现磨辊的合闸；当物料减少到 料筒提及的三分之一时，实现磨辊的离闸，这就是所谓的回差问题。 通过对回 差的控制，就可以解决磨辊离合闸动作频繁的问题。 2.3.42.3.4 过载冲击问题过载冲击问题 本机的过载保护依靠气缸。 气缸支承者慢辊， 当膜辊间进入金属异物时， 辊间压力增大， 由于气缸杆的支承力是一定的，当辊间压力大于气缸杆支承力 时，由于空气有压缩性， 气杠杆往回走，使气缸中的压力增大，当压力增大到 一定值时， 使快速排气阀打开排气， 气缸杆快速往回运动， 使磨辊的辊间间 隙增大，直到金属异物通过。这时辊间压力减小，快速排气阀关闭，气体进入 气缸，气缸杆向前运动， 气缸中的气体恢复到正常工作状态和压力值， 磨辊 合轧， 磨粉机继续正常工作。 本机利用离合闸主气缸就很好地解决了过载冲 击问题。 2.42.4 卸料方式卸料方式 目前磨粉机的卸料方式就两种：自流卸料和磨膛吸料。采用自流卸料时， 磨粉机至少得安装在二楼，而磨膛吸料可以把磨粉机安排在一楼。 本机的卸料 方式为：自流卸料兼磨膛吸料，当需要磨膛吸料时， 只要装上料斗的锅底盖和 吸料管即可。 3 3 工作原理与操作方法工作原理与操作方法 3.13.1 工作原理工作原理 此次设计的磨粉机工作原理是利用一对平置等径不等速相向旋转的齿辊 （或光辊），以剪切、挤压、研磨（或挤压和研磨）的方法将物料粉碎。物料 14 由喂料辊均匀地喂入磨辊的粉碎区内，物料在被粉碎前与慢辊相对静止，与快 辊相对滑动。物料进入粉碎区时，慢辊相当于托板，快辊相当于刮刀，把物料 刮开，接触到快辊齿的部分物料胚乳被快辊刮走，快辊齿够不到的物料其余部 分仍与慢辊保持静止，直到除了粉碎区而落入料斗， 粘在磨辊上的物料通过清 理机构的清理作用也落入料斗，落入料斗的物料， 通过自流卸料方式或磨膛吸 料方式被排出机外。 磨粉机的第一级传动电机到大皮带轮，采用 V 带传动；两个喂料辊间 采用齿轮传动，轧距调节机构采用单调手轮启动离合轧，而且保安装置就是利 用本气缸。磨辊采用一台电动机独立驱动，电动机通过 V 带一级减速直接拖动 快辊。快慢辊之间采用同步齿形带传动。双面齿形带传动比精确，结构也能自 动适应离合轧和轧距调节所引起的快慢辊中心距变化；当磨辊磨损引起较大的 中心距变化时，可通过调节张紧轮补偿。改变快慢辊带轮的齿数，可方便地提 供多种传动比。 3.23.2 操作方法操作方法 设备安装好后， 先让机器空载运转，如发现有不正常的现象应立即停车， 调整好后再试车。这样反复进行调试， 直到没有异常现象为止。当磨粉机需要 进行工作时， 首先按照该机所粉碎的物料，调轧距，轧距调节好后，锁紧手柄， 然后按启动按钮，使磨粉机处于准备工作状态。当进机物料达到一定值时，料 门打开，喂料辊转动，磨辊自动合闸， 磨粉机就进入了工作状态。打开下磨门， 检验被粉碎过的物料是否符合面粉厂生产的工艺要求。如不符合要求，就应该 松开轧距调节机构的锁紧手柄，转动两边的轧距调节手轮调节轧距，直至被粉 碎过的物料符合工艺要求为止，然后旋紧锁紧手柄，关上下磨门。磨粉机就开 始正常工作。需要停车时，按停车按钮便可停车。 4 4 结构特点结构特点 本机的设计综合了国内外先进磨粉机的优点，并对某些结构进行了改进， 使其更加完善，可以说使一台先进的磨粉机。本机的结构简单、紧凑，实用性 强，装、拆、检修方便，而且各个结构的尺寸都比较小。本机磨辊内平置，其 喂料性能好；喂料流可直接进入粉碎区， 并便于操作人员观察和调整喂料情况； 粉碎后的物料对下磨门无喷粉情况，拆换磨辊方便。磨辊轴上的大皮带轮和同 15 步带轮均采用弹性换联结，装拆方便。磨辊传动采用源弧形双面同步齿形带， 而且把改向轮和张紧轮合为一个改向张紧轮，其结构简单、紧凑，赶得上国际 先进水平。喂料辊离合器采用了摩擦片离合器（气动离合），喂料辊的动力来 源于慢辊，这些都达到了国际先进水平。本机的第一级传动电机到大皮带 轮，采用V带传动，；两个喂料辊间采用齿轮传动，轧距调节机构采用单调手轮 启动离合轧，而且保安装置就是利用本气缸。综上所述，本机具有以下特征： 1.磨辊水平排列便于物料进入磨辊缝隙； 2.磨膛吸风可提高光棍的转速，从而提高产量； 3.磨辊传动采用V带； 4.采用可调的、标准的自动调心滚子轴承，以保证精确的同心回转； 5.采用玻璃钢整体外壳结构，密闭性好，噪音小。 5 5 计算计算 5.15.1 动力计算、选配电机动力计算、选配电机 由带传动比为：24，为了防止打滑，增大带轮包角，传动比尽量取小。 电动机转速：n= (24) 750=15003000r/m 符合这一范围的同步速度为：1500r/m，按照所需的额定功率及同步转速的要求 选定电动机的型号为:Y123S4。 其主要参数： mm2 . 2 /1440n 5 . 5 NT mr KWP 额定转矩： 满载转速： 额定功率： 5.25.2 V V带传动设计带传动设计 （1）选择V带的带型：根据文献1表8-7查的工作情况系数，计算功2 . 1 A K 率：kWPKPcaA6 . 65 . 52 . 1 根据、n由文献2图8-11选带型号：选A型带Pca （2）确定带轮的基准直径。由文献2表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径 d d 。验算带速v。按文献2式8-13验算带的速度：mmdd90 1 v=在525m/s的范围内。)100060/( 11 ndd,/78 . 6 sm 16 （3）计算大带轮的基准直径。根据文献2式8-15a，计算大带轮的基准直径 ： 2d dmmdid dd 8 . 1729092 . 1 12 根据文献2表8-8，圆整为。mmdd180 2 （4）确定V带的中心距a和基准长度 d L 根据文献2式8-20，初定中心距 400mm。 0 a 由文献2式8-22计算带所需的基准长度 mm a dd ddaL dd ddd 1227mm 4004 90180 18090 2 4002 4 )( 2 2 2 0 12 2100 ）（ ）（ ）（ 由文献2表8-2选带的基准长度。mmLd1250 按文献2式8-23计算实际中心距。a mmmm LL aa dd 412) 2 12271250 400( 2 0 0 中心距的变化范围为393450mm。 （5）验算小带轮上的包角。1 169 435 3 . 57 180 12 1）（ dd dd90 （6）计算带的根数 z 计算单根带的额定功率。V r P 由和，查文献2表8-4a得。mmdd90 1 min/1440 1 rn kwP07 . 1 0 根据，和 型带，查文献2表8-4b得min/1440 1 rn 92 . 1 iAkwP15 . 0 0 查文献2表8-5得，查文献1表8-2得，于是98 . 0 a K93 . 0 L K kwkwKKPPP Lar 87 . 0 93 . 0 98 . 0 )15 . 0 07. 1 ()( 0 计算带的根数。Vz 取 根。6 （7）计算单根带的初拉力的最小值V min0) (F 9 . 5 r ca P P z 17 由文献2表得型带的单位长度质量所以38A,/1 . 0mNq Nqv zvK PK F a caa 13078 . 6 1 . 0 78. 6698. 0 6 . 6)98 . 0 5 . 2( 500 )5 . 2( 500)( 22 min0 （8）带轮结构的设计 带轮的材料选用。根据轴径的大小，选择带轮孔径，大带轮孔径200HT ，小带轮孔径。mmd42 1 mmd32 2 5.2.15.2.1双面双面圆圆弧弧齿齿同同步带步带的的设计设计 (1) 确定设计功率 d P PkwKP Ad 取，计算得。6 . 1 A KkwPd37 . 8 （2）选择带型 按，根据图 ，选型。rpmn750 1 kwPd37 . 8 TJB/ 3 . 75121M8 （3）确定带轮直径 确定带轮齿数：小带轮齿数按原则确定，根据表 min1 ZZ min ZTJB/ 3 . 7512 选。大带轮直径。带轮节圆直径、和带轮外径、32266 12 iZZ 1 d 2 d 1a d 由中表查得。， 2a dTJB/2 .75124mmd65.54 1 mmd70.166 2 ，。mmda02.56 1 mmda07.168 2 （4）确定带的基本额定功率 0 P 根据中表，查得TGB/ 3 . 7512711kwP225 . 1 0 （5）确定带的额定功率 r P 带的额定功率按中式 计算：TGB/ 3 . 75123 kwkwPKKKP WZLr 31 . 2 0 查，,。TGB/ 3 . 75122 . 1 L K1 Z K57 . 1 )( 14 . 1 0 ssW bbK （6）确定带和带轮的宽度 18 按的原则选择带轮的宽度，则： rd PP s b 14 . 1 0rdss PPbb 式中见表中选择标准，计算得。 0s bTGB/ 1 . 7512220 0 s bmmbs45.57 按计算结果从表中选择标准，并从表TJB/ 1 . 75122mmbs60TJB/ 2 . 7512 中确定带轮宽度，。3mmbf 7 . 62mmbf 0 . 69 5.35.3 喂料辊齿轮传动设计计算喂料辊齿轮传动设计计算 5.3.15.3.1 选用齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）磨粉机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB10095-88） 。 （2）材料选择。由文献2表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬 为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS，二者材料硬度差为 40HBS。 （3）选小齿轮齿数 Z1=20，大齿轮齿 Z2=iZ1=45。 按齿面接触强度设计 按文献2式（10-9a）进行试算，即 2 3 1 1 1 32 . 2 H E d t t Z u uTK d （1）确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数 Kt=1.1。 2）计算小齿轮传递的转矩。 mmN n p T10969 . 5 80 5 . 010 5 . 9510 5 . 95 4 5 1 1 5 1 3）由文献2表 10-7 选取齿宽系数 d=0.6。 4）由文献2查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8Mpa1/2。 5) 由文献2图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 aH1iml=600Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限 aH1iml=550Mpa。 6）由文献2式 10-13 计算应力循环次数。 N1=60n1jLh=60801（300815）=1.728108（次） 19 N2=1.728108/2.25=7.68107（次） 7)由文献2图 10-19 取接触疲劳寿命系数 KHN1=1.15，KHN2=1.17。 8）计算接触疲劳许用应力 取失效率为 1%，安全系数 S=1，由文献式（10-12）得： H1=KHN11im1/S=1.15600=690Mpa H2=KHN21im2/S=1.17550=643.5Mpa （2）计算 1）计算小齿轮分度圆的直径 d1t，代入H中较小的值。 mmmmd t 58.55 5 . 643 8 . 189 25 . 2 25 . 3 6 . 0 10969 . 5 1 . 1 32 . 2 3 2 4 1 2）计算圆周速度。 sm nd v t /23 . 0 100060 8058.55 100060 11 3）计算齿宽 b 及模数 mnt。 齿宽 b=dd1t=0.665.396mm=39.24mm 模数 mnt=d1t/z1=2.779mm 齿高 h=2.25mnt=2.252.779/6.25=6.28 齿宽与齿高之比 b/h=39.24/6.25=6.28 4）计算载荷系数 K。 根据 V=0.23m/s，7 级精度，由文献2图 10-8 查得动载系数 Kv=1.05； 直齿轮，Kha= Kha=1； 由文献2表 10-2 查的使用系数 KA=1； 由文献2表 10-4 用插值法查的 7 级精度、小齿轮悬臂布置时， KH=1.35。 由 b/h=6.28，KH=1.35 查文献图 10-13 得 KH=1.28；故载荷系数 K=KAKVKHa KH=11.05 KH=1.351 KH=1.351.35=1.418 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献2得 mm K K dd t t 489.60 1 . 1 418 . 1 58.55 3 3 11 7）计算模数 mn。 20 Mn=d1/z1=3.02mm 5.3.25.3.2 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计 由文献2式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 F SaFa d yY z KT m 3 2 1 1 2 （1）确定公式内的各计算数值 1）由文献210-20c 查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1=500Mpa；大齿 轮的弯曲强度极限 FE1=380Mpa； 2）由文献2图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 KFN1=0.85，KFN2=0.88； 3）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S=1.3，由文献图式（10-12）得 MpaM S K pa FEFN F 92.326 3.1 50085.0 11 1 MpaM S K pa FEFN F 23.257 3.1 38088.0 22 1 4）计算载荷系数 K。 K=KAKVKFaKF=11.0511.28=1.344 5）查取齿形系数。 由文献2表 10-5 查得 YFa1=2.80；YFa2=2.35 6）查取应力校正系数。 由文献2表 10-5 查得 YSa1=1.55；YSa2=1.68. 7)计算大、小齿轮的 YFaYFsa/F并加以比较。 01328 . 0 92.326 55 . 1 80 . 2 1 11 F YY saFa 01535 . 0 23.257 68 . 1 35 . 2 2 22 F YY saFa 大齿轮的数值大。 （2）设计计算 mmm83 . 1 201 01535 . 0 10969 . 5 344 . 1 2 3 2 4 21 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强 度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力， 而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积） 有关，可取弯曲强度算得的模数 1.83 并就近圆整为标准值 m=2mm，按接触强度 算得的分度圆直径 d1=60.489mm，算出小齿轮齿数 Z1=d1/m=60.489/230 Z2=2.2530=67.5，取 Z2=68。 5.3.35.3.3 几何尺寸计算几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径 d1=Z1m=302mm=60mm d2=Z2m=682mm=136mm （2）计算中心距 a=（d1+d2）/2=98mm （3）计算齿轮宽度 mmdb36606 . 0 1d 取 B2=40mm，B1=45mm。 5.45.4 磨辊设计磨辊设计 5.4.15.4.1 结构设计结构设计 初步计算磨辊轴的结构尺寸： 根据文献1式（15-2） ，磨辊轴为实心轴，按扭转强度： A=103126， 取 A=110； 3 / A npd P=5.23kw n=750rpm 计算得：d=21.02mm； 按扭转刚度： 取 B=109， 得：d=31.49mm， 取整 4 / B npd d=32mm。 同样的方法，对另一轴可得：d=41.45mm。 故取：d=42mm。 5.55.5 磨辊受力分析磨辊受力分析 5.5.15.5.1 磨辊受力分析及校核磨辊受力分析及校核 22 初步计算磨辊轴的结构尺寸：根据查文献1式（15-2），磨辊轴为实心轴， 按扭转强度： 取 A=110；nPAd/ 3 P=5.23kw n=750rpm 计算得：d=21.02mm 按扭转刚度： 取 B=109，得：d=31.49mm,取整 d=32mm.nPBd/ 4 同样的方法，对另一轴可得： d=42mm 磨辊受力分析时，略去磨辊齿形及斜度的影响；略去磨辊支承处的摩擦阻力； 略去三角带传动的损失；略去喂料传动中三角带轮的作用力。以快辊受力分析 为例： （1）辊压力：P=qL=121030.35=4200N； （2）同步齿形带张力产生的力矩： ；mN v DPD FM C tz ）（ 12.12 2 102 2 0 （3）通过物料对快辊的摩擦力（均布辊长上）： FK=Pk=42000.43=1806N； （4）慢辊齿形带对快辊齿形带的拉力（张紧力）： T0=1000P/t/vkgf=357.29kgf； （5）张紧力产生的扭矩mm；N D TMz19.3930 2 22 29.357 2 0 （6）电机输入扭矩m；N n N M59.66 750 23 . 5 95499549 0 0 （7）三角带轮作用在辊轴上的力 Q=1553N； （8）磨辊重量 G=990.5N； （9）快辊齿形带轮的重量 G1=106.5N； （10）快辊三角带轮上的扭矩 M1=36.68Nm。 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现计算出 截图 23 图图 3 3 快辊轴的载荷分析图快辊轴的载荷分析图 Figure 3 Fast roller load analysis diagram 5.65.6 磨辊轴承的选择与计算磨辊轴承的选择与计算 5.6.15.6.1 磨辊轴承的选择磨辊轴承的选择 根据分析，采用双列向心球面圆柱滚子轴承，因为磨粉机冲击载荷很小， 又考虑到间小轴承座的直径，所以采用轻宽系列的轴承。由于采用了紧定锥套， 所以轴承内径，查机械设计手册，外径，轴承型号为mmd45mmD85 （22209C/W33）的双列向心球面圆柱滚子轴承。 24 5.6.25.6.2 轴承校核设计轴承校核设计 快慢辊共有四个轴承，只要校核受力最大的一个就可以了，现对慢辊A端的轴承 进行校核。 （1）计算动载荷C： NRFAr2 .10148 （对于向心圆柱滚子轴承）AprpRfFfP 因无冲击，查文献4中表6-4，取1.2，e=0.27 pf NRRR ByBz B 9 . 3448 9 . 3445 9 . 143 2222 双列向心球面圆柱滚子轴承 NCo158 ,0e F F r a 6 10 60Lhn pc ,250rpmn 3/10 因连续工作，故取最大值。,200005000Lh )(858025952 . 1Np NCNc97500)(479428580 10 6025020000 0 3 10 6 故所选用的四个轴承都合格。 2）寿命校核. ，由查文献4，查)()( 60 10 3 10 6 h p c n Lh KNc82 p=8580(N),250rpmn )(122573 8580 82000 25060 10 3 10 6 hLh 一年按 300 天工作，一天工作 10 小时. （年） 9 . 40 10300 122573 yL 所以四个轴承全用 113518 型，非常合理。 5.75.7 磨辊轴与轴体过盈量和压入力的计算磨辊轴与轴体过盈量和压入力的计算 25 1）由公式确定配合所需压力强度 P: -最大扭矩 ldf M P k 2 2 kM 磨辊传递的最大扭矩为，为安全起见，取安全系数为 2，f 取Nm 4 . 900 0.08 NmMk 8 . 1800 4 . 9002 2 222 /15.77 10215 . 908 . 0 8 . 9/ 8 . 180022 cmkg ldf M P k : 磨辊体与轴的配合长度（m）；l : 轴的配合段直径（cm）；d : 装配系数，用压入法时，取 0.08；ff 2）由文献4中公式确定最小计算过盈（有效过盈） ：min 由于辊体与轴的材料不同，所以 4 2 2 1 1 min10)( E C E C Pd 由文献4表 1-8 查得： 25 . 0 , 3 . 0 ,/1075 . 1 ,/1038 . 1 21 26 2 26 1 cmkgEcmkgE 由用插入法得：21、594 . 1 ,042 . 1 21CC 4 2 2 1 1 min10)( E C E C Pdm125 . 910) 75 . 1 594 . 1 38 . 1 042 . 1 (15.77 2 3）由公式确定最小配