机械毕业设计（论文）-垂直斗式提升机设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学09届本科生毕业设计第72 页1 前言随着生产的不断发展，在现代的工矿企业、车站港口、建筑工地、林区农场、食品加工和国民经济各部门，越来越广泛地使用各种起重运输机械，进行装卸、运转、输送、分配等生产行业。例如一个年产上千万吨钢的钢铁联合企业，仅运进物了就有两千万吨；再加上生产作业过程中的运转设备，没有现代化、高效率的起重运输机械是无法进行生产的。在起重运输机械中有些是不可缺少的运转设备，但更多的起重运输机械，其作用早已超出单纯的辅助设备范围，它们被直接应用于生产工艺过程中，成为生产作业线上主体设备的组成部分。钢铁联合企业如此，其他国民经济部门也是如此。为促进社会主义建设事业的发展，提高劳动生产率，充分发挥起重运输机械的作用是具有重要意义的。斗式提升机广泛用于垂直输送各种散状物料，国内斗提机的设计制造技术是50年代由前苏联引进的,直到80年代几乎没有大的发展。自80年代以后,随着国家改革开放和经济发展的需要,一些大型及重点工程项目从国外引进了一定数量的斗提机,从而促进了国内斗提机技术的发展。有关斗提机的部颁标准JB392685及按此标准设计的TD、TH及TB系列斗提机的相继问世,使我国斗提机技术水平向前迈了一大步, 但由于产品设计、原材料、加工工艺和制造水平等方面的原因,使产品在实际使用中技术性能、传递扭矩、寿命、可靠性和噪声等与国际先进水平相比仍存在相当大的差距。斗式提升机按牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式三种,因经济条件、技术水平及使用习惯等原因,国内用户对圆环链式和胶带式斗提机需求量较大,这两种斗提机的技术发展受到较多的关注,而且有较为明显的发展。TH型是一种圆环链斗式提升机，采用混合式或重力卸料，挖取式装料。牵引件用优质合金钢高度圆环链。中部机壳分单、双通道两种形式为机内重锤箱恒力自动张紧。链轮采用可换轮缘组合式结构。使用寿命长，轮缘更换工作简便。下部采用重力自动张紧装置，能保持恒定的张紧力，避免打滑或脱链，同时料斗遇到偶然因素引起的卡壳现象时有一定的容让性，能够有效地保护下部轴等部件。该斗式提升机适用于输送堆积密度小于1.5t/m3易于掏取的粉状、粒状、小块状的底磨琢性物料。如煤、水泥、碎石、砂子、化肥、粮食等。TH型斗式提升机用于各种散状物料的垂直输送。适用于输送粉状、粒状、小块状物料，物料温度在250以下。垂直斗式提升机用来垂直提升经过破碎机的石灰石、煤、石膏、熟料、干粘土等块粒状物料以及生料、水泥、煤粉等粉状物料。根据料斗运行速度的快慢不同，斗式提升机可分为：离心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三种形式。离心式卸料的斗速较快，适用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速较慢，适用于输送块状的，比重较大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。斗式提升机的牵引构件有环链、板链和胶带等几种。环链的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固，输送磨琢性大的物料时，链条的磨损较小，但其自重较大。板链结构比较牢固，自重较轻，适用于提升量大的提升机，但铰接接头易被磨损，胶带的结构比较简单，但不适宜输送磨琢性大的物料，普通胶带物料温度不超过60C，夹钢绳胶带允许物料温度达80C，耐热胶带允许物料温度达120C，环链、板链输送物料的温度可达250C 。全套图纸，加1538937062 绪论2.1 概述此次设计的任务是研究TH250斗式提升机的工作原理、性能和特点，采用理论联系实际的方法，研究影响斗式提升机效率的影响因素，进行必要的结构改进，提出结构的方案并实施设计。同时，进行相关结构参数和工艺参数的设计与计算、总体方案设计，总体装配以及传动、机体等部件和相关零部件设计及绘图。主要设计方案如下：1）对斗式提升机的工作原理进行深入研究，设计出总体方案。2）设计出合理的提升机结构和零件的强度，保证运行的稳定性。3）设计出合理的驱动装置，保证运行的高效性。该项目来源于江苏海建集团， TH斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，操作维修简便，寿命长等显著特点。斗式提升机适用于输送粉状，粒状和小块状的低磨琢性物性，物料堆积密度小于1.5t/m ,物料温度不超过250，广泛应用于水泥提升机械。2.2 斗式提升机的工作原理料斗把物料从下面的储藏中舀起，随着输送带或链提升到顶部，绕过顶轮后向下翻转， 斗式提升机将物料倾入接受槽内。带传动的斗式提升机的传动带一般采用橡胶带，装在下或上面的传动滚筒和上下面的改向滚筒上。链传动的斗式提升机一般装有两条平行的传动链，上或下面有一对传动链轮，下或上面是一对改向链轮。斗式提升机一般都装有机壳，以防止斗式提升机中粉尘飞扬。斗式提升机主要特点: 1.驱动功率小,采用流入式喂料、诱导式卸料、大容量的料斗密 集型布置.在物料提升时几乎无回料和挖料现象,因此无效功率少。 2.提升范围广,这类提升机对物料的种类、特性要求少,不但能提升一般粉状、小颗粒状物料,而且可提升磨琢性较大的物料.密封性好,环境污染少。 3.运行可靠性好,先进的设计原理和加工方法,保证了整机运行的可靠性,无故障时间超过2万小时。提升高度高.提升机运行平稳,因此可达到较高的提升高度。 4.使用寿命长,提升机的喂料采取流入式,无需用斗挖料,材料之间很少发生挤压和碰撞现象。本机在设计时保证物料在喂料、卸料时少有撒落,减少了机械磨损。2.3斗式提升机分类(1）按牵引件分类：斗式提升机的牵引构件有环链、板链和胶带等几种。环链的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固，输送磨琢性大的物料时，链条的磨损较小，但其自重较大。板链结构比较牢固，自重较轻，适用于提升量大的提升机，但铰接接头易被磨损，胶带的结构比较简单，但不适宜输送磨琢性大的物料，普通胶带物料温度不超过60C，钢绳胶带允许物料温度达80C，耐热胶带允许物料温度达120C，环链、板链输送物料的温度可达250C。斗提机最广泛使用的是带式(TD)，环链式(TH)两种型式。用于输送散装水泥时大多采用深型料斗。如TD型带式斗提机采用离心式卸料或混合式卸料适用于堆积密度小于15tm3的粉状、粒状物料。TH环链斗提机采用混合式或重力式卸料用于输送堆和密度小于15tm3的粉状、粒状物料。(2）按卸载方式分类：斗式提升机可分为：离心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三种形式。离心式卸料的斗速较快，适用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速较慢，适用于输送块状的，比重较大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。2.4斗式提升机的装载和卸载斗式提升机的装载方式有三种，即注入式装载（见图2-1）、挖取式装载（见图2-2）和混合式装载。注入式装载要求散料以微小建度均匀地落入料斗中，形成比较稳定的料流，装料口下部应有一定的高度，采用该方式装载时一般料斗布置较密；料斗在牵引件上布置较稀时多采用挖取式装载，只能用于输送粉状或小颗粒流动性良好物料的场合，斗速运行速度在2ms以下，介于两者之间采用混合式装载。卸载方式有离心式、重力式及混合式三种。离心式卸料料斗的运行速度较高，通常取为12m/s。如欲保持这种卸载必须正确选择驱动轮的转速和直径，以及卸料口的位置。其优点是：在一定的料斗速度下驱动轮尺寸为最小；卸料位置较高，各料斗之间的距离可以的料斗速度下驱动轮尺寸为最小；卸料位置较高，图2-1 注入式装载 图2-2挖取式装载各料斗之间的距离可以减小，并可提高卸料管高度，当卸料高度一定时，提升机的高度就可减小；缺点是：料斗的填充系数较小，对所提升的物料有一定的要求，只适用于流动性好的粉状、粒状、小块状物料。重力式卸载使用于卸载块状、半磨琢性或磨琢性大的物料，料斗运行速度为0.40.8m/s左右，需配用带导向槽的料斗。其优点是：料斗装填良好，料斗尺寸与极距的大小无关。因此允许在较大的料斗运行速度之下应用大容积的料斗；主要缺点是：物料抛出位置较低，故必须增加提升机机头的高度。物料在料斗的内壁之间被抛卸出去，这种卸载方式称为离心重力式卸载。常用于卸载流动性不良的粉状物料及含水分物料。料斗的运动速度为0.60.8m/s范围，常用链条做牵引构件。2.5常用斗提机选用及相关计算（一） 目前国内常用的斗提机均为垂直式，较新型符合标准TB3926-85的有TD型、TH型，它们的主要特征、用途及型号见表1表2-1 TD、TH、TB型斗提机特征、型号表型式TD型TH型TB型结构特征采用橡胶带作牵引构件采用锻造的环形链条作为牵引构件采用板式套筒滚子链条作为牵引构件卸载特征采用离心式或混合式方式卸料采用重力式或混合式方式卸料采用重力式卸料适用输送物料松散密度1.5t/m3的粉状、粒状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料松散密度1.5t/m3的粉状、粒状、小块状的无磨琢性、半磨琢性物料松散密度2t/m3的中、大块状的磨琢性物料适用温度被输送物料温度不得超过60，如采用耐热橡胶带时温度不超过200被输送物料温度不得超过250被输送物料温度不得超过250型号TD100、TD160、TD250、TD315、TD400、TD500、TD630TH315、TH400、TH500、TH630、(TH800)(TH1000) TB250、TB315、TB400、TB500、TB630、TB800、 TB1000提升高度约在440mm范围内约在4.540mm范围内约在550mm范围内输送量4238m3/h35185m3/h20563m3/h（二） TD型斗提机结构型式(1) 传动装置TD型斗提机的传动装置有两种形式。分别配有YZ型减速器或ZQ(YY)型减速器。YZ型轴装减速器直接套装在主轴轴头上，省去了传动平台、联轴器等，使结构紧凑，重量轻，而且其内部带有异型辊逆止器，逆止可靠。该减速器噪声低，运转平稳，并随主轴浮动，可消除安装应力。(2) TD型斗提机备有四种料斗Q型（浅斗）、H型（弧底斗）、Zd型（中深斗）、Sd型（深斗）。（三）常用斗提机功率计算1、轴功率的近似计算：P0 = （2-1）式中：P0-轴功率（千瓦）；Q-斗提机的输送量（吨/小时）；H-提升高度（米）；v-提升速度（米/秒）；K1、K2-系数。具体见表表2-1表2-1提升机参数表输送能力Q（吨/小时）牵引构件型式带式单链式双链式料斗型式深斗和浅斗三角斗深斗和浅斗三角斗深斗和浅斗三角斗系数K11000.350.5/0.60.90系数K32.52.001.51.251.51.25系数K21.61.101.30.801.30.802、电动机功率计算：P = （2-2）式中：N电动机功率（千瓦）；N0轴功率（千瓦）；1减速机传动效率，对ZQ型减速机1=0.94；2三角皮带或开式齿轮传动效率，对三角皮带2=0.96，对开式齿轮2=0.93；K功率备用系数。与高度H有关，当：H10米时，K=1.45；10H20米时，K=1.15。2.6 斗式提升机的主要部件斗式提升机的主要部件有：驱动装置、料斗、牵引构件、底座和中间罩壳等。驱动装置由电动机、减速机、逆止器或制动器及联轴器组成，驱动主轴上装有滚筒或链轮。大提升高度的斗提机采用液力偶合器，小提升高度时采用弹性联轴器。使用轴装式减速机可省去联轴器，简化安装工作，维修时装卸方便。料斗通常分为浅斗、深斗和有导向槽的尖棱面斗。浅斗前壁斜度大深度小，适用于运送潮湿的和流散性不良的物料。深斗前壁斜度小而深度大，适用于运送干燥的流散性好的散粒物料。有导向侧边的夹角形料斗前面料斗的两导向侧边即为后面料斗的卸载导槽，它适用于运送沉重的块状物料及有磨损性的物料。 散装水泥由于流动性好且干燥，用深斗较合适，卸载时，物料在料斗中的表面按对数螺线分布，设计离心卸料的料斗时往往在料斗底部打若干个气孔，使物料装载时有较高的填充量，并且卸料时更完全。牵引构件为一封闭的绕性构件，多为环链、板链或胶带。张紧装置有螺杆式与重锤式两种。带式斗提机的张紧滚筒一般制成鼠笼式壳体，以防散料粘集于滚筒上。斗式提升机可采用整体机壳，也可上升分支和下降分支分别设置机壳。后者可防止两分支上下运动时在机壳空气扰动。在机壳上部设有收尘法兰和窥视孔。在底部设有料位指示，以便物料堆积时自动报警。胶带提升机还需设置防滑防偏监控及速度监测器等电子仪器，以保证斗提机的正常运行斗式提升机的原理：如图2-3，固接着一系列料斗的牵引构件（环链、链轮）环绕在提升机的头轮与底轮之间构成闭合轮廓。驱动装置与头轮相连，使斗式提升机获得动力并驱动运转。张紧装置与底轮相连，使牵引构件获得必要的初张力，以保证正常运转。物料从提升机的底部供入，通过一系列料斗向上提升至头部，并在该处实现卸载，从而实现在竖直方向内运送物料。斗式提升机的料斗和牵引构件等走行部分以及头轮、底轮等安装在全密封的罩壳之内。综合此次设计的提升高度与台时产量等要求，本提升机选用混合或重力方式卸料，掏取式装料，选用zh型（中深斗）料斗，牵引件为低合金高强度圆环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性，使用寿命长，采用了组装式链轮。有轮体、轮缘用高强度螺栓联接而成。在链轮磨损到一定程度后，可拧下螺栓，拆换轮缘，更换方便，且节约拆料、降低了维修费；下部采用了重锤杠杆式张紧装置，即可实现自动张紧。一次安装后不需调整，又可以保持恒定的张紧力，从而保证机器的正常运转，避免了打滑或脱链。3. 提升机主要参数确定及主要结构设计3.1 提升功率的确定 关于提升机驱动功率的设计计算一直以来争议不断，资料上推荐的公式多数是延用上世纪80年代的公式，计算复杂，而且所选参数稍有变化时结果的出入却较大，与实际相差甚远。在查阅大量关于运输机械设计方面的手册和近年来关于斗式提升机驱动功率的各种论文和期刊后，综合各种数据，现参照文献1中第十四章斗式提升机中TH型提升机设计的功率计算部分内容，计算过程如下：1 垂直斗式提升机拟采用卧式减速器。2 NGW行星减速装置与普通轮系传动装置相比较具有重量轻、体积小、传动比大、承载能力大及传动效率高的优点。同时，设计繁琐、结构复杂、加工制造精度高等要求又是其缺点。但随着人们对其传动的深入了解，结构的不完善，加工手段的不段提高，行星传动装置日益成为矿山机械广泛采用的一类传动装置。皮带传动经济性好且易维护，可防止过载，拟选用行星减速器和皮带传动配合使用。TH型斗提机功率计算TH型提升机驱动装置为YY型（即ZLY或ZSY型减速器和Y型电动机配用）。传动轴驱动功率由下式求得： P0=+PS+PL （3-1）式中 P0-轴功率（KW）；Q-斗提机的输送量（T/h）；H-提升高度（m）；g-重力加速度（m/s2）； PS，PL附加功率，KW，见表3-1附加功率TH160TH200TH250TH315TH400TH500TH630TH800TH1000TH1250PS,KW2223344556PL,KW0.20.20.30.50.81.22.23.468.4表3-1由此次TH250斗式提升机设计的条件可以得知，Q=30T/h,t提升的高度H=35m重力加速度在此处可取10 m/s2将数据代入（3-1）计算可得P0=+PS+PL= （3-2）电机功率 P= （3-3）式中 P 电动机功率（KW）； P0- 轴功率（KW）；n- 总效率，大约为0.7。所以通过计算可得P=7.5Kw3.2 电动机选择按已知工作要求和条件选用要求电机功率P7.5kW，转速n=1500r/min左右，参照文献2中电动机的类型及其应用特点，选用Y132M-4型电动机。输出轴直径75，中心高280mm，工作转速1440 r/min。3.3 减速机设计根据文献1中的YY型驱动装置的选型原则及规范可知，TH250提升机功率为7.5Kw时，应选用Y7Y140驱动装置，在已选择Y132M-4电动机后，应选择型号为ZLY140-18-（S）/（N）的减速器。输入轴直径为28mm，输出轴直径为65mm,中心高为160mm。总传动比分配行星减速器i=12皮带i=2.51333.3.1皮带的选择计算1）确定V带型号工作情况系数 查表4.6 =1.2计算功率,由式4-20 V带型号 根据和值查图4.6 A型2）确定带轮基准直径和小带轮直径 查表4.7 =90mm大带轮直径 = 圆整 =227mm3)验算带速=要求带速在5-5范围内4）确定V带长度和中心距初取中心距mm，由式421初算带的基准长度=2=1904.39mm 圆整 =2000由式422 5)验算小带轮包角由式 423 =169.56)确定带根数单根带试验条件下许用功率 查表4.4传递功率增量 查表4.5（）包角系数 查表4.8 =0.98长度系数 查表4.3 =1.03由式 圆整 7）计算初拉力由式4-25 每米带质量 查表4.2 =0.1kg/m则=176.178）计算压轴力由式4-26 9）带轮槽间距 槽边距带轮宽 3.3.2行星轮（参数）传动设计（1）、传动型选择 按电动机功率7.5KW，总传动比。参考表1-1选用效率较高的单级NGW型行星齿轮减速器，采用中心轮a1浮动而内齿轮b1固定的结构。（2）传动比分配 查表知单级行星齿轮减速器的传动比为2.112.7，选单级减速器=12，V带的传动比为=2.5133。（3）传动装置运动参数的计算从输入端开始电动机和皮带的功率与转速为=7.5KW ；=7.50.96=7.2KW （4）输入级计算 1）配齿计算，查表17.2-1选择行星轮数目，取. 确定各轮齿数，按1.1-2所选配齿方法进行计算 适当调整=12使C为整数，则 采用不等角变位时，应将算出的减去0-2个齿，以适应变位的需要，取则： 由图17.2-3可查出使用的预计啮合角在， 预取，2）按接触强度初算传动的中心距和模数输入转矩 设载荷不均匀系数 （查表17.2-16取C=1.1 太阳轮与行星架同时浮动）在一对传动中，小轮（太阳轮）传递的转矩 按表17.2-31查得接触强度使用的综合系数齿数比 太阳轮和行星轮的材料用渗碳淬火，齿面硬度在56-60HRS,查图16.2-17， 选取取齿宽系数 按表16.2-20中的公式计算中心距=483（4.9412+1）=86.66mm模数圆整 取未变位时按预取啮合角可得传动中心距变动系数则中心 取3）计算传动的实际中心距变动系数和啮合角=4）计算传动变位系数=（17+84）用图16.2-7校核，在之间，为综合性能较好区，可用图16.2-8分配变位系数，得而5）计算传动的中心距变动系数和啮合角传动未变位时的中心距则6）计算传动变位系数 7）几何尺寸计算按表16.2-7中的公式计轮的分度圆直径，齿顶圆直径齿轮副齿数比 分度圆直径 =节圆直径 齿顶高 齿根高 全齿高 =4.38齿顶圆直径=34+2（1+0.53-0.057951）2=37.7=168+2（1+0.528-0.057951）2=173.88齿根圆直径 =34-2（1+0.25-0.53）2=31.12 =168-2（1+0.25-0.528）2=165.1齿宽 齿轮副齿数比 分度圆直径 =节圆直径 齿顶圆直径 =168+2（1+0.528-0.057951）2=173.88其中齿顶高 齿根圆直径 =168-2（1+0.25-0.528）2=165.1全齿高 齿宽 8）、装配条件的验算对于所设计的行星齿轮传动应满足装配条件a)、同心条件 按公式17.2-3对于角度变位传动应满足公式 满足同心条件b)、装配条件 按公式17.2-4 为整数满足条件c)、邻接条件 即保证相邻两行星轮的齿顶不相碰 满足邻接条件9）、验算和传动的接触强度和弯曲强度齿轮副：选择齿轮材料，确定许用应力由表6.2选太阳轮和行星轮用许用接触应力接触疲劳极限 查图6.4 1300Mpa接触强度寿命系数 应力循环次数 由式6-7查图6-5得 接触强度最小安全系数则 许用弯曲应力 由式6-12， 弯曲疲劳极限 查图6-7 双向传动乘0.7 弯曲强度寿命系数 查图6-8 弯曲强度尺寸系数 查图6-9 =1弯曲强度最小安全系数则 齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级 按 估取圆周速度，参考表6.7表6.8选取太阳轮分度圆直径 由式6-5得齿宽系数 查表6.9按齿轮相对轴承为非对称布置太阳轮齿数 行星轮齿数 太阳轮转矩载荷系数 -使用系数 查表6.3 得=1.35-动载系数 由推荐值1.05-1.4 得=1.2- 齿间载荷分配系数 由推荐值1.0-1.2 得=1.1-齿向载荷分布系数 由推荐值 1.0-1.2 得=1.1得材料弹性系数 查表6.4 得节点区域系数 查图6-3 得重合度系数 由推荐值0.85-0.92 得故齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-10 齿行系数 和应力修正系数 查表6.5 得 重合度=1.667重合度系数故齿轮副：许用弯曲应力 由式6-12， 弯曲疲劳极限 查图6-7 双向传动乘0.7 弯曲强度寿命系数 查图6-8 弯曲强度尺寸系数 查图6-9 =1弯曲强度最小安全系数则 根据接触强度计算来确定内齿轮的材料根据表16.2-21的公式计算得内齿轮材料选用调质，要求表面硬度传动的弯曲强度验算由式6-10 齿行系数 和应力修正系数 查表6.5 得 重合度=1.82重合度系数故和都小于满足要求10）、齿轮联轴器的设计与计算（1）齿行角 z=21 则齿顶高系数 内齿轮 . 外齿轮 齿顶圆直径 外齿轮 内齿轮 齿根圆直径 外齿轮 内齿轮 齿宽系数 齿套长度 L=80m （2）齿轮联轴器强度计算 齿轮切应力：假设轮齿是在节圆线上发生剪切 则剪切应力为载荷不均匀系数 工况系数齿轮载荷分布系数 节圆直径 齿数 齿宽 查表的 则满足要求（3）齿轮挤压应力查得 满足要求（4）内齿套厚度 强度满足要求11）、行星轮结构采用两滚动球轴承安装在行星轮内，弹簧档圈装在轴承内侧行星架结构，采用整体铸造结构中心距偏差 各行星轮轴孔的相邻孔距差的公差各行星轮轴孔的孔距相对偏差取转臂的偏心误差为孔距误差的0.5倍即 （五）、轴的结构设计（1）计算作用在齿轮上的力转矩 圆轴力 径向力 （2）初步估算轴的直径选取合金钢作为轴的材料，调质处理由式8-2， 计算轴的最小直径并加大3%，以考虑键槽的影响查表8.6 取则 （3）轴的结构设计 1）确定轴的结构方案4321输入轴的轴承从左端装入，靠轴肩、端盖和套筒定位，轴承左端加工成齿轮，右端装皮带轮，靠轴肩定位并用普通平键周向定位。 2）确定各轴段的直径和长度 第一段： 根据圆整 取，（按GB5014-85）轴的长度比毂孔长度短1-4mm,即由带轮宽B确定轴长 第二段：为使V带轮定位，轴肩高度，孔倒角C取3mm，（GB6403.4-86）, 且符合标准密封内径CJB/EQ4604-86,取端盖宽度为20mm，端盖外端与V带轮左端面30mm，则第三段：为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径，查GB/T297.95,暂选滚动轴承型号为6310，则，其宽度B=27 D=110 得第四段：为加工齿轮宽为b=30mm,轴肩宽10mm 高h=3mm，轴为便于加工即右端便于装夹取为10mm长，得 3）确定轴承及齿轮上作用力的位置如图所示，先确定轴承支点位置 FrFtRv2RH2T RH1Rv1 Q 4）绘制轴弯矩图和扭矩图略（1）求轴承的反力H水平面 V垂直面 （2）求齿宽中点处弯矩H水平面 V垂直面 合成弯矩M 扭矩T 5）按弯扭合成强度校核轴的强度当量弯矩,取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩当量弯矩图如下：轴的材料为45号刚，调质处理。由表8.2查得，由表8.9查得材料许用应力由式8-4得轴的计算应力为该轴满足强度要求（六）、轴承选择与校核(1)轴承只受径向载荷 P=R则合成支反力暂选深沟球轴承6310，其额定动载荷(GB/T276-1995)查表得 由式10-7 当量动载荷轴承工作式由轻微冲击，由表10.6 载荷系数故（2）计算轴承寿命由式10-7 轴承寿命因轴承工作温度不高，由表10.3得 温度系数寿命指数，对于球轴承故而 即满足两年大修期内使用要求。（七）、键连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=60N/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。输出轴：输入轴联接的键,bhL=10875mm ,l=L-b=75-10=65mm扭矩 T=120Nm。 p=4T/dhl=4120000/33865=27.97N/mm2p满足要求。（八） 减速器的润滑和密封形式(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2)滚动轴承润滑 采用润滑脂润滑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。（九）、减速器箱体、附件设计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。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。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。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）定位销：为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。5）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。6）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。7）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。输入轴：输入轴轴颈的公差带按它与轴承内圈配合的要求确定为50k6。与皮带轮配合部分轴颈因与皮带轮毂配合加工精度为33m6。行星架与轴承内圈配合处加工精度均为6级。输出轴要与联轴器配合加工精度为70n6.输出轴：轴颈要与行星架和联轴器配合故轮廓算数平均偏差上限值为1.6 ，其余不重要部分为3.2。轴配合面相对于轴线圆跳动公差带为0.015。轴键槽对称度公差带均为0.02 ,键槽侧面轮廓算数平均偏差为3.2。底面粗糙度为6.3。行星齿轮齿面表面粗糙度为 0.8，齿轮侧面对轴线的圆跳动公差带为0.02，粗糙度为12.5。客轮内侧所有粗糙度均为1.6。3.4驱动轴设计及附件的选择3.4.1 轴的材料及热处理斗式提升机驱动轴主要承受高扭矩，高弯矩，是提升机中最重要的零件之一，故轴的材料选用45钢，调质处理。3.4.2 轴的结构设计1）初步计算轴的直径 参照文献3中关于轴的设计部分，根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。 （3-4）式中 A系数，此处取120，P电动机功率，Kwn轴的转速，r/min,将相关数据代入式3-4可得 （3-5）因为轴端装联轴器需要开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%5%，取轴的直径为70mm。2）各轴段直径的确定图3-1 驱动轴示意图如图3-1所示，轴段与减速机空心输出轴套装配，并且在接近轴段处装有毛毡弥封圈，故直径d1=70mm。轴段和轴段上安装轴承，现暂取轴承型号为2217，其内径d=85mm，外径D=150mm，宽度B=36mm，故轴段的直径d2= d8=85mm。轴段和轴段的直径为轴承的安装尺寸，查有关手册，取d3= d7=95mm。轴段和轴段上安装驱动链轮，考虑到轴段与轴段中间的截面承受的弯矩最大，故在直径上有所增加，现暂定d4= d6=100mm。轴段考虑滚筒便于安装拆卸，直径略比轴段和轴段的直径小，取d5=110mm。3） 各轴段长度的确定轴段与减速机空心输出轴套装配，其长度主要决定于减速机和头部壳体之间的安装尺寸，同时还要保证与减速机相配合的部分有足够的长度，从手册中查知减速机的相关安装尺寸要求，现暂取l1=140mm。轴段与轴段上安装轴承，其长度决定于轴承的安装尺寸，故取l2=l8=110mm。轴段和轴段的长度主要根据两轴承之间的距离和滚筒在轴向上的安装尺寸来定。考虑到其轴向上密封板、壳体法兰和轴承座等占据的位置，暂取两轴承轴向上的中心距离为590mm，则可以暂取l3=l7=155mm。轴段、的长度要和驱动链轮一并设计，现暂定l4=l6=120mm，l5=40，驱动轴总长为950mm。d) 轴上零件的固定考虑到轴段、处键传递较大的转矩，故轴段与联轴器的配合选用k6；轴段、与驱动链轮的配合选用r6；轴段、与轴承内圈的配合选用r6。与减速机和驱动链轮的联结均采用A型普通平键，分别为键20125 GB1096-1996及键28110 GB1096-1996。e) 轴上倒角及圆角轴端倒角245，安装链轮的轴段倒角为2.545，倒圆角为R1.6mm，为方便加工，其它轴肩圆角半径均取为0.6mm。3.4.3 轴的强度校核计算1）轴的受力分析及弯扭矩图3-2所示2）计算支承反力由于轴在水平面上不受力，所以 FRIH=FR2H=0 （3-6）在竖直面上 （3-7）式中：同一时刻提升机上行料斗中物料重量 环链预紧力（平均每米长度牵引构件重量，25kg/m）牵引构件重量（2000N），图3-2 轴的受力分析及弯扭矩图 （3-8） （3-9） （3-10）3） 按弯扭合成强度条件计算如下很显然b-b截面为危险截面。由于弯曲应力为对称循环，扭转切应力为静应力，则 （3-11）（3-12）所以b-b截面左侧安全，显然b-b截面右侧也是安全的。4） 安全系数校核弯曲应力 （3-13）应力幅平均应力 Mpa切应力 （3-14） （3-15）安全系数 （3-16） （3-17） （3-18）许用安全系数显然S, 故bb剖面安全。以上计算表明，轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。3.4.4 轴承选用1） 轴承选型考虑驱动轴在的较大弯矩作用下会产生弯曲变形，且不易与减速机严格保证同心，故选用承载能力大并有自动调心功能的调心球轴承轴承2217。其基本参数如表3-2。2）工作情况分析及寿命计算提升机驱动轴轴承主要承受径向载荷，轴向载荷很小并可以忽略中等冲击。其当量动载荷为： （3-19）式中：载荷系数，中等冲击取1.21.8。其寿命为： （3-20）式中：轴承的寿命指数，滚子轴承=10/3。故驱动轴轴承的工作寿命为24362小时。表3-2 轴承2217基本参数基本尺寸 /mm额定载荷 /kNdDB851503658.223.53.4.5 驱动链轮键的设计校核 由驱动链轮轴的直径d为100mm，文献 2，由表9-4可知，应取键的宽b=28mm，高度 h=16 mm的普通平键，键的材料应选45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9-3可知c=110 MP，=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：c （3-21） （3-22）式中：T 传递的转矩 （）d 轴的直径 （mm）l键的工作长度，A型（mm），l=L-b(mm)，b为键的宽度。3.4.6精度设计 输入轴：输入轴轴颈的公差带按它与轴承内圈配合的要求确定为50k6。与皮带轮配合部分轴颈因与皮带轮毂配合加工精度为33m6。行星架与轴承内圈配合处加工精度均为6级。输出轴要与联轴器配合加工精度为70n6输出轴：轴颈要与行星架和联轴器配合故轮廓算数平均偏差上限值为1.6 ，其余不重要部分为3.2。轴配合面相对于轴线圆跳动公差带为0.015。轴键槽对称度公差带均为0.02 ,键槽侧面轮廓算数平均偏差为3.2。底面粗糙度为6.3。 行星齿轮齿面表面粗糙度为 0.8，齿轮侧面对轴线的圆跳动公差带为0.02，粗糙度为12.5。客轮内侧所有粗糙度均为1.6。3.5 联轴器的选择由于弹性柱销联轴器（如图3-3所示）具有一般补偿两轴相对偏移和减振能力，结构简单，更换弹性元件简便，允许有轴向窜动，适用的工作温度为-20C到+70C，所以根据提升机的工作特性，选择弹性柱销联轴器作为减速器和提升机上部主轴之间的连接设备。由文献2可知应选取的联轴器型号为：Y由表11-9可知所选用连轴器的公称扭矩=3153 ，许用转速为3450 r/min,而本次设计所需的扭矩T=1530,转速 为48 r/min,故所选的联轴器LX5完全满足要求。 下面对联轴器与轴连接处的键进行设计和强度较核。由轴的直径d为70mm，查文献2，由表9-4可知，应取键的宽度 b=20mm，高度 h=120 mm的普通平键，键的材料应选45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9-3可知c=110 MP，=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：c （3-23） （3-24）式中：T 传递的转矩 （）d 轴的直径 （mm）l键的工作长度，A型（mm），l=L-b(mm)A键与轮毂的接触高度，平键K=h/2其中b为键的宽度。图 3-3 LX5联轴器结构图3.6 驱动链轮的结构设计TH 型斗式提升机是利用链轮与圆环链间的摩擦力进行动力传递的。特别当链轮与链条摩擦副不能相互匹配，即链轮与链条产生相对滑动时，链轮磨损加剧，因此，链轮是一个易损件。对于链轮应选择合理的材料、热处理工艺以保证轮缘的硬度和耐磨性。同时考虑到链条价昂，应使链轮的硬度略低于链条的硬度。TH250的轴上的扭距通过键槽传递给两个链轮，链轮由轮缘和轮体两部分组成，结构如图3-4所示。轮体由HT200铸造而成，轮缘由QT60-2铸造而成，要求铸件不得有气孔、缩孔及裂纹等，以保正链轮工作正常工作所需要的强度。此次设计采用了组装式链轮。有轮体、轮缘用高强度螺栓联接而成。在链轮磨损到一定程度后，可拧下螺栓，拆换轮缘，更换方便，且节约拆料、降低了维修费。图3-4 驱动链轮装置3.7 提升机主要参数的计算通过前几节的功率计算、设备选型等，提升机的主要参数现在可以计算如下：1）提升速度： （3-25）式中：电动机转速，r/min；驱动滚筒转速，r/min；d驱动滚筒直径，mmi减速机速比,I减速器带轮与电动机的带轮直径比2） 料斗间距：在本章第一节中已得出同一时刻内上行料斗中物料总量为0.205t，考虑到物料装填时有一定的松散性，故取生料装填后的密度，由于斗速较快时装填率较低，故取装填率=0.75，已知TH250型深斗容积为3L，则同一时刻所需上行料斗的数量为： 个 （3-26）则料斗间距为： a