毕业设计（论文）-单层磁选机的设计.doc

毕业设计(论文) 单层磁选机的设计 学 院： 专 业：机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 2010 年 6 月 摘要 - I - 摘要 此论文主要讲述的是注塑机的设计，它是成型塑件的一种重要工艺装备。注塑成 型是利用塑料的可挤压性和可模塑性，使粘流状态熔体在一定压力的闭合模具中成型 具有一定形状和尺寸的塑件制品。此设计为为一盒体的外壳。根据其技术要求和使用 要求，选择塑料种类为 ABS，再根据塑料的形状和生产批量，选择 SZ-300/160 注塑成 型机。由于该塑件的侧抽芯较长，所以采用液压抽长型芯机构，该系统有较大优点， 其液压抽拔力大，运动平稳。 此模采用一模一腔，一次分型脱出塑件。型芯和型腔采用冷却水槽结构的冷却系 统，采用气塞排气，可有限避免缺陷。在确定模具结构方案后，绘制模具装配图，并 进行计算。最后绘制模具非标准零件图，经全面审核后投产制造。 关键词：注塑模具，盒形件，型芯，单型腔 Abstract - II - Abstract This paper is talking about the design of injection moulds; which is an important equipment of plastic forming. Injection molding is to make glutinous fusibility form required plastic product with designed shape and size in closed moulds under needed pressure by means of plastic extrusion and plasticity. The plastic product is a outer covering for a box body. According to its technical request and used request, ABS is to be closed as its material. According to its designed shape and the numbers of the products, we choose the sz-300/160 cast shaper. At the same time, we use the hydraulic pressure to pull out the long core organization which is steady for the long core. This mold uses a mold cavity, a minute leaves models. The core and the cavity uses the cooling water system, tuck to exhaust the gas, but avoids the flaw. After ascertaining the project of the structure of the mould, protract mould-fitting drawing. At last, carry out an all- around checkout and auditing and launch into manufacture. Key words: the injection moulds, the outer covering for a box body, core , a mold cavity. 目录 - III - 目 录 摘要.I ABSTRACT.II 第一章 引言.1 1.1 课题的背景和意义.1 1.2 磁选机的分类.2 1.3 课题的背景和意义.3 第二章 整机的结构布置.4 第三章 整机的结构设计.6 3.1 电动机的选择.6 3.2 普通 V 带的选择计算.8 3.3 非磁滚筒的设计计算.10 3.4 二级标准直齿圆柱齿轮减速器的设计.18 3.5 料斗、箱盖、箱体和旁支撑架的设计.19 第四章 磁滚筒的设计.22 第五章 其他设计问题.29 总结.30 参考文献.31 致谢.32 第一章 引言 - 1 - 第一章 引言 1.1 课课题题的的背背景景和和意意义义 从地下开采出来的矿石叫做原矿，原矿一般都由有用矿物和脉石组成。原矿的 品位一般都比较低，不能直接进行冶炼，需要先进行加工，除去其中大部分脉石与 有害成分，使有用矿物富集成精矿，供下一步使用。对原矿进行这一加工的过程叫 做选矿。例如，黑钨矿石一般含有大量的脉石，如石英，经过选矿除去大量的石英 之类的脉石，使钨矿物成分得到富集，成为精矿产品。有的矿石含有对冶炼过程有 害的元素，如铁精矿中硫和磷，它们的含量不能太高，不然会使生铁发脆。特别是 一些多金属共生的矿石，其中所含各金属成分如Cu、Pb、Zn、Fe 在冶炼时常常 是相互为害的，只有经过选矿得到多种精矿产品后才能分别进行冶炼。此外，选矿 对冶炼的技术经济效果也是十分明显的，例如，铜精矿品位从15%提高到 16%， 可使冶炼回收率提高 0.10.15%，生产能力提高 68%，燃料消耗降低 67%；又 如铁精矿品位提高 1%，则高炉生铁产量可以提高 2.5%，焦比下降 1.5%。 综上所述，选矿的目的是除去矿石中所含的大量脉石及有害元素，使有用矿物 得到富集，或使共生的各种有用矿物彼此分离，得到一种或几种有用矿物的精矿产 品。可见，选矿对于开发矿业，充分利用矿产资源有着十分重要的意义。 磁选机是在产业界使用最广泛的、通用性高的机种之一，使用于再利用粉状粒 体中的除去铁粉等，磁选机广泛用于资源回收，木材业、矿业、窑业、化学、食品 等其他工场。磁选机适用于粒度 3mm 以下的磁铁矿、磁黄铁矿、焙烧矿、钛铁矿 等物料的湿式磁选，也用于 煤、非金属矿、建材等物料的除铁作业。 磁选机的磁系， 采用优质铁氧体材料或与 稀土磁钢复合而成，以前筒表平均磁感应强度为 100- 600mT。目前由于技术的发展，磁选机可以做成辊状，磁场强度也提高到 1644.3T，已经是目前实测最高的磁场强度。 我国在 20 世纪 50 年代只有弱磁场带式和筒式电磁磁选机 ,直到 1965 年,才从 瑞典萨拉公司引进了 永磁筒式磁选机,并首先由沈矿进行仿造 ,由于它具有多方面的 第一章 引言 - 2 - 优越性,便迅速在国内推广应用 ,取代了电磁磁选机 ,. 到了 20 世纪 50 年代,永磁筒 式磁 选机向大型化发展 ,直径达 1050mm,1500mm,并且在结构上做了改进 .与此同时,还 研制了干式的永磁筒式磁选机 ,永磁磁滑轮,以及永磁磁力脱水槽 ,实现了弱磁场磁选 机设备的永磁化.在 20 世纪 80 年代,永磁磁选机开始采用新型的高性能稀土永磁材 料,显著提高了磁感应强度 ,改善了设备性能,扩大了磁选机设备的应用范围 ,近年来, 其应用进一步得到推广 ,不但用它制造出中场强磁选机 ,而且研制成功几种强磁场磁 选机,在应用中得到良好效果 。 我国从 20 世纪 60 年代开始主要由沈矿仿制盘式电磁强磁选机 ,40 多年来,许 多单位已研制了各种各样的强磁选机 ,尽管实际推广应用的不多 ,但是强磁选机仍然 有了很大发展,在我国的选框工业中发挥了重大作用 。我国于 20 世纪 70 年代末开 始研制高梯度磁选机 ,目前已有几种性能较好的有推广价值的设备 。 在冶金、采矿、造船、运输等行业发展和技术进步的促动下，我国磁选机(专 业提供设备:强磁磁选机)设备行业发展迅速，行业从无到有，技术进步成效显著， 产品品种不断丰富，产品质量水平不断提高。 伴随着技术、工艺、品质进步，国 内磁选机设备制造行业出口业务发展迅速。 2006 年以来，国内连铸 EMS 成套系 统已打入巴西、沙特、印度等市场 ; 2009 年起磁选机设备的出口金额已达到 600 万美元，产品进入东南亚、日本及欧美发达国家 ;抚顺、山东、河南等地的磁选选矿 (提供设备:选矿机械)设备矿，大型磁选机设备已大规模出口国际市场。 上述磁选机设备的技术水平已接近国际先进水平 ,有些已达到或超过国际先进 水平,总之在世界上也是比较先进的 .目前,出超导磁选机设备外 ,我国研制生产的磁选 机设备已处于世界领先地位 . 在选用磁选机设备时 ,主要是根据矿物磁性和给矿粒度 来确定,如强磁性矿物:粒度为 10-360mm 选用磁滑轮,粒度 6-0mm,选用永磁式磁选 机; 弱磁性矿物:粒度为 7-14mm,选用辊式强磁选机 ,粒度为-5mm,可根据矿石性质 选用环式,辊式或盘式强磁选机 ,粒度为-0.15mm,可选用高梯度磁选机 。 1.2 磁磁选选机机的的分分类类 第一章 引言 - 3 - 磁选机可以分选的矿物很多比如： 磁铁矿，褐铁矿，赤铁矿，锰菱铁矿，钛铁 矿，黑钨矿，锰矿，碳酸锰矿，冶金锰矿，氧化锰矿，铁砂矿，高岭土，稀土矿等 都可以用磁选机来选别。磁选过程是在磁选机的磁场中，借助磁力与机械力对矿粒 的作用而实现分选的。不同的磁性的矿粒沿着不同的轨迹运动，从而分选为两种或 几种单独的选矿产品。 磁选机的分类繁多，主要如下： 按照磁铁的种类来分可以分为 ：永磁磁选机和电磁除铁机 ； 按照矿的干湿来分类可以分为：干式除铁机，湿式除铁机 ； 按照磁系来分类可以分为：筒式磁选机机，辊式磁选机机和筒辊式磁选机机； 按照磁系数量来分类可以分为：单筒磁选机，双筒磁选机和组合式多筒磁选机； 按照给矿方式分类可以分为：上部给矿磁选机，下部给矿磁选机。 按照给矿方式分类可以分为：上部给矿磁选机，下部给矿磁选机。 按照磁场强度分类可以分为：弱磁磁选机，中磁磁选机和强磁磁选机。 按照磁系的分类可以分为：开放式磁路磁选机，闭合时磁路磁选机。 1.3 磁磁选选机机的的工工作作原原理理 在磁场的作用，磁性矿粒发生磁聚而形成 “磁团”或“磁链”，“磁团”或“磁链”在矿 浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在圆筒上。由于磁极的极性沿圆筒旋转方 向是交替排列的，并且在工作时固定不动， “磁团”或“磁链”在随圆筒旋转时，由于 磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在 “磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻 动中脱落下来，最终被吸在圆筒表面的 “磁团”或“磁莲”即是精矿。精矿随圆筒转到 磁系边缘磁力最弱处，在卸矿水管喷出的冲洗水流作用下被卸到精矿槽中，如果是 全磁磁辊，卸矿是用刷辊进行的。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽 外，即是尾矿。 第二章 整机的结构布置 - 4 - 第二章 整机的结构布置 磁选机的主要部分由料斗、箱盖、箱体和旁支车架等组成。动力部分组成为：电 动机、普通 V 带、减速器和联轴器。粉料输送部分组成为：传送带、磁滚筒和非磁滚 筒。料斗是暂时储存粉料并从料斗下方的漏斗适量漏出粉料到传送带，箱体起支撑整 体的作用，在其中安装有传送带、非磁滚筒、磁滚筒和杂质分离部分，箱体上部安装 有料斗，旁侧安装有用于支撑电动机和减速器的旁支撑架等。粉料是干的，考虑到对 环境的影响，箱体上装有箱盖，以做成封闭式的箱体。旁支撑架是用来支撑电动机和 减速器的。 由于设计的是单层磁选设备，所以结构上会比较简单，但应力求紧凑。参照生产 实际中的各种磁选机的设计样式，同时考虑到输送的物料是粉料，采用干式磁选。现 将总体结构布局定为（按空间上由上到下进行布置）： 图图 1 第二章 整机的结构布置 - 5 - 将料斗布置于最上方，紧接其下的便是磁选机的主要功能部分。由传送带将粉料 传送到磁滚筒进行磁选，和磁滚筒下方的杂质收集部分及磁选好的物料收集部分。将 传送带和杂质收集部分及物料收集部分置于一封闭的箱体中，以力求从外观上简单大 方，整 机的动力经由一台电动机和减速器输入，用一个刚性联轴器传送扭矩给非磁滚筒的主 轴。将由电动机及减速器和传送带布置于同一平面上，而电动机和减速器间用几根普 通 V 带连接。 传送带的一端为非磁滚筒，另一端为磁滚筒，可将传送带水平放置，非磁滚筒和 磁滚筒可做成相同直径的钢筒，同时传送带不应太长，而适当取宽一些，以力求总体 结构紧凑。由于采用的是干式磁选，故可将其主要部分箱体做成封闭式的，以减小对 环境的影响。整机的结构布置示意图如图 1 所示。 第二章 整机的结构布置 - 6 - 第三章 整机的结构设计 由第二章的整机结构布置选择磁选机类型为干式。干式磁选机是针对干燥的磁性 矿物进行分选的磁力选矿机械，相对于湿式磁选机分选矿物时要使用液体作为稀释剂 提高分选效率而言，干式磁选机则要求被分选的矿物干燥，颗粒之间可以自由移动、 成独立的自由状态，否则会影响磁选效果，甚至会造成不可分选的后果。干式磁选机 适用于粒度 3mm 以下的磁铁矿、磁黄铁矿、焙烧矿、钛铁矿等物料的湿式磁选，也用 于煤、非金属矿、建材等物料的除铁作业。 整个磁选机主要由料斗、箱盖、箱体和旁支车架等组成。动力部分组成为：电动 机、普通 V 带、减速器和联轴器。粉料输送部分组成为：传送带、磁滚筒和非磁滚筒。 故整机的设计过程中需要进行电动机和普通 V 带的计算选择；减速器的设计计算；粉 料输送部分的设计计算；料斗、箱盖、箱体和旁支车架尺寸结构的设计任务。 3.1电电动动机机的的选选择择 动力部分的主体是一个三相异步电动机，经由一减速器后将动力输入给非磁滚筒， 带动滚筒做回转运动。 结合实际生产情况将输送粉料的传送带设计为平带传动。由于传送带不应设计的 太长，而应适当取宽一些，综合实际经验初定传送带的宽度为 400400mm，两滚筒间的轴 距为 600600mm。 下面是计算过程： 作用于非磁滚筒主轴上的力为： FR=2z F0b sin 2 1 （注： z：带层数；b：带宽；F0 :没曾带单位宽度的预紧力，建议取 F0 =2.25N/mm ；：带和滚筒之间的包角，由于传送带水平放置，故去=1800。） 1 1 第三章 整机的结构设计 - 7 - 则 FR=211.25400211.25400sin=18001800N 2 180 0 由于带由橡胶材料制造，所以与滚筒之间的摩擦类型为橡胶金属，故由设计 手册1查表取摩擦系数 f=0.35。 带初装上市张紧力邀比合适的张紧力大很多，所以常将作用于轴上的力加大 50%，则取 FR=18001.5N=2700N18001.5N=2700N 带所受摩擦力 Ff= FR f=27000.35N=945N27000.35N=945N 则传送带的最大功率 Pmax=Ff vmax=9450.3W=283.5W9450.3W=283.5W (注： 由课题所给出的参数，最大速度 vmax=0.30.3m/s) 沙石的密度一般为 1.41.7 吨/立方，粉料在传送带上的实际厚度一般为 37mm， 又由课题数据知传送带的最带输送量为 300kg/h，故有以上数据经过计算，可选择非磁 滚筒的直径为 200mm，由此计算钢筒的转速为 n筒 max=r/min=28.7r/min R2 v60 max 1 . 014 . 3 2 3 . 060 由上述计算数据可看出滚筒的转速很低，而电动机的转速一般则高达每分钟千转 以上，则电动机和非磁滚筒的主轴的动力传输间需要一减速器，而减速器和电动机间 可由普通 V 带来连接，以传递动力。由于传递的转矩和功率很小，减速器选择二级直 齿圆柱齿轮减速器。 在非磁滚筒主轴两端各有一对深沟球滚动轴承支撑，经由一个刚性联轴器和减速 器的输出轴联接，减速器的输入轴端装有带轮，由适当根数的普通 V 带和电动机连接。 现计算所需电动机的功率，如下： 由电动机到非磁滚筒主轴间经由一系列传动和联接组合，由设计手册1查得普通 V 带的传动效率为 1 =0.90 0.90，滚动轴承的效率为 0.980.98，圆柱齿轮的效率为 0.950.95，则二 级标准直赤圆柱齿轮减速器的效率为 2 =0.9830.952 =0.85 第三章 整机的结构设计 - 8 - 平带传动的效率为 3 =0.94 则所需电动机的功率为 Pc=W=394.2W 321 P c . . 由上述计算可知所需功率很小，但电动机是标准件，查设计手册1，选择电动机： Y 系列（IP44）三相异步电动机（根据 ZB/T K22 0071988，JB/T 5274 1991） 型号为 8014，额定功率为 0.55KW，额定转速为 1390r/min 3.2普普通通 V 带带的的计计算算选选择择 在电动机和减速器之间由几根普通 V 带传动，因为普通 V 带为标准件，只需计算 后选择相应的型号即可。 由上述可知电动机的转速为 n电 =1390r/min，n筒 =28.7n/min，则经由带传动和二 级标准直齿圆柱齿轮减速器后的总的降速传动比为 i=48.4。 筒 电 n n 7 . 28 1390 考虑到 V 带传动的传动比不应过大，可适当取为 3 左右，而减速器的传动比设计 手册1取为标准传动比为 i2=16。 则带传动的传动比： i1=3.025 2 i i 16 4 . 48 普通 V 带传递的功率为： P1=Pc=394.2W 现进行普通 V 带的设计计算，由机械设计4，如下: 计算项目 计算内容 计算结果 第三章 整机的结构设计 - 9 - 定定 V 带型号和带轮直径带型号和带轮直径 工作情况系数 查表 KA=1.2 计算功率 Pc=KAP=1.1394.2W Pc=433.6W 选带型号 查图 Z 型 小带轮直径 查表 D1=68mm 大带轮直径 D2=（1-）D1i1=（1-0.02）683.025 D2=201.568mm （设=2%） 查表取标准值为 D2=200mm 大带轮带速 n2=（1-）=（1-0.02） n2=463r/min 2 11 D nD 200 139068 验算带速和传动比验算带速和传动比 验算带速 v带= v带=4.95m/s 60000 nD 11 60000 139068 带速满足要求 验算传动比 i1=3 ）（1D D 1 2 传动比误差 i1=100%=0.83%3%100%=0.83%3% 025 . 3 3025 . 3 传动比满足要求 计算带长和包角计算带长和包角 求 amin, amax 一般规定 amin=0.7（D1+D2）=0.7（68+200） amin=187.6mm amax =2（D1+D2）=2（68+200） amax =536mm 初定中心距为 300mm 确定带的基准长度 第三章 整机的结构设计 - 10 - Ldo=2a0+（D1+D2）+ 2 0 2 12 4 DD a ）（ =23002300+（68+200）+ 2 3004 68200 2 ）（ Ld=1035.28mm 查表取标准值 Ldo=1000mm 实际中心距 aaaa0 0+ +=300300+ a=282.36mma=282.36mm 2 LL dod 2 28.10351000 小带轮的包角 =180=1800 0- 1 0 12 3 . 57 a DD =1801800 0- - =153.2=153.20 01201200 0 0 3 . 57 282.36 68200 1 求带根数求带根数 带速 由上述可得 v带=4.95m/s 传动比 由上述可得 i1=3 带根数 查表 P P0 0=0.25kw=0.25kw，k k =0.92=0.92，k k =1.18=1.18 L PP0 0=0.02kw=0.02kw Z=Z= Z=1.34Z=1.34 L00 c kkPP P ）（1.180.920.020.25 0.3942 ）（ 取带根数为 2。 求轴上载荷求轴上载荷 单根 V 带的初拉力 F0=500（-1 1）+qvqv2 2 K 2.5 zv Pc =500（-1 1）+0.064.950.064.952 2 0.92 2.5 4.952 0.3942 F0=35.2N 作用于轴上的力 第三章 整机的结构设计 - 11 - F FR R=2 F0 z sin=235.2235.22sin F FR R=137N137N 2 1 2 2 . 153 0 计算完毕。 带的张紧方法：由机械设计4，用调节轴的位置进行定期张紧。 大小带轮的具体结构尺寸，参看图纸第 10 张和第 11 张。 3.3非非磁磁滚滚筒筒的的设设计计计计算算 电机通过减速器，带动非磁滚筒作回转运动，从而带动传送带运送粉料。非磁滚 筒由厚度为 3mm 的不锈钢板卷焊成筒，端盖为铸铝件，用不锈钢螺钉和筒相连。 在电动机的选择中确定了非磁滚筒的直径为 R=200mm，输入到非磁滚筒主轴的功 率为 P=Pmax=0.2835kw 滚筒转速 n筒=28.7r/min 由以上数据计算非磁滚筒主轴所传递的转矩 T=9550=9550=94.3mm 筒 n P 28.7 0.2835 由设计手册1，初步估计轴径 dd=mm=2.5mmmm=2.5mm 3 2 . 0 T 3 302 . 0 94.3 （注： 许用剪切应力，选择主轴的材料为 45 钢，查表取=30n/mm2 。 由上式计算的轴径未考虑到键槽对轴的削弱，若计算的截面上有键槽，则应将轴 径增大为：一个键槽增大 4%5%；有两个键增大 7%10%） 非磁滚筒主轴所需转矩经由减速器传递，二者之间用一刚性联轴器联接，由于联 轴器为标准件，故只需根据需要加以选择就行了。 3.3.1 联轴器的选择 第三章 整机的结构设计 - 12 - 在减速器和非磁滚筒主轴之间需要一联轴器，考虑到减速器的输出轴和非磁滚筒 的主轴之间不经常移动，其轴线又需要在同一中心线上，故可选用一刚性联轴器进行 联接。 由设计手册1知，一般按下式选择联轴器： Tc=K TTTTn n （注： T Tc c传递的名义转矩 NmNm；T Tn n联轴器的名义转矩 NmNm；K K工作情况系数， 查表取为 K=1.00K=1.00，均匀加载的皮带运输机） 带入数据，得 Tc=1.0094.3Nm=94.3NmTTc=1.0094.3Nm=94.3NmTn n =100Nm=100Nm （注： 其中 Tn =100Nm100Nm 为 YL5YL5 凸缘联轴器的额定转矩，材质为铁，轴孔直径 d=24mmd=24mm， 选取较小值满足要求即可，因为 d=24mm2.5mmd=24mm2.5mm） 故所选联轴器的型号为： YL6YL6 凸缘联轴器 GBGB 584358438686 3824J 5224J 则由以上联轴器的选择可得非磁滚筒主轴的最小轴径为 dmin=24mm 3.3.2 非磁滚筒的结构设计 非磁滚筒由钢筒、端盖、主轴、平键和圆螺母等组成。非磁滚筒的外部钢筒用厚 度为 3mm 的不锈钢板卷焊而成，钢筒和主轴之间的端盖为铸铝件，端盖与主轴之间用 普通平键（圆头）联接，在用不锈钢螺钉将钢筒和端盖联接。主轴两端的端盖在其上 的轴向固定采用轴肩圆螺母式。由上述可知，非磁滚筒的长度定为 400mm，钢筒的 直径定为 200mm。 端盖的具体结构尺寸图参看图纸第 9 张；非磁滚筒主轴和非磁滚筒分别参看图纸 第 5 张和第 7 张。 1.1.非磁滚筒主轴上键的选择非磁滚筒主轴上键的选择 第三章 整机的结构设计 - 13 - 由于主轴应采用阶梯型，故设计得和铁环配合处的轴径为，联轴器的伸出mm42 端的轴径为。mm24 由设计手册1，查表得各处所需键的型号为： 键 1228228 GBGB 10961096 键 82222 GBGB 10961096 2 2非磁滚筒上轴承的选择非磁滚筒上轴承的选择 非磁滚筒在箱体上的固定用一对深沟球滚动轴承，由图纸第 5 张知与球轴承配合 处的轴径取为。mm30 由设计手册1查表选择轴承的型号： 滚动轴承 6206 GB/T27694 3.3.圆螺母的选择圆螺母的选择 铁环在主轴上的轴向固定用轴肩圆螺母，由设计手册1查表，选择圆螺母的 型号为： GB 812 M401.501.5 非磁滚筒主轴与端盖联接处的轴径为，与滚动轴承配合处的轴径为mm42 ，主轴与联轴器联接处的轴径为。mm30mm24 4.4.非磁滚筒主轴的校核计算非磁滚筒主轴的校核计算 非磁滚筒主轴的结构简图 a) 第三章 整机的结构设计 - 14 - =1350N=1350N =1350N=1350N T=94.3N/mT=94.3N/m R1 F R2 F =1350N=1350N =1350N1350N R1 F R2 F 主轴的水平面（xy）受力图 b） 水平面弯矩图 c) 转矩图 d） 第三章 整机的结构设计 - 15 - 当量弯矩图 e） 图图 2 2 主轴材料选用 45 钢调质，=650MPa，=360MPa，由机械设计4，主轴的 B S 计算步骤列于下表。 计算项目 计算内容 计算结果 计算支撑反力计算支撑反力 水平面反力 = =1350N=1350N R1 F 571 5 . 4851350 5 . 851350 R1 F = =1350N1350N R2 F 571 5 . 4851350 5 . 851350 R2 F 水平面（xy）受力图 见图 2 b） 画轴弯矩图画轴弯矩图 水平面弯矩图 见图 2 c） 画轴转矩图画轴转矩图 轴受转矩 T T=94.3Nm 转矩图 见图 2 d） 许用应力许用应力 许用应力值 用插入法查表，得：=65Mpa, b1 第三章 整机的结构设计 - 16 - =110MPa b1 应力校正系数 对于不变的转矩取 =0.59 b1 b1 110 65 画当量弯矩图画当量弯矩图 当量转矩 T=0.5994300，见图 2 d） T=55723Nmm 当量弯矩 在主轴上左端和铁环配合处 = =115425Nmm M 2 2 TM 2 115425 M = =128172Nmm M 2 2 TM 22 55723115425 M 当量弯矩图 见图 2 e） 校核轴径校核轴径 轴径 d= d=26.1mm42mm 3 b1 1 . 0 M 3 651 . 0 115425 d= d=27mm42mm 3 b1 1 . 0 M 3 651 . 0 128172 d= d=20.5mm24mm 3 b1 | 1 . 0 M 3 651 . 0 55723 结论：所设计轴径均满足要求。 5.5.键的校核计算键的校核计算 由设计手册1，对于平键的需要进行强度校核，其强度校核公式为： = = p dkL T2000 p 第三章 整机的结构设计 - 17 - （注： T传递的转矩 Nm；d轴的直径 mm；L键的工作长度 mm；k键 与轮毂的接触高度 mm，对于平键取 k=；的选择，由设计手册1查表取为 2 h p p =200MPa，静载的静联接） 对键 1228228 GBGB 10961096 的校核： = = =70.2MPa=70.2MPa=200MPa p 111 1 Lkd T2000 16442 94.32000 p 对键 82222 GBGB 10961096 的校核： = = =160.4=160.4 MPaMPa=200MPa p 222 1 Lkd T2000 145 . 324 94.32000 p 结论：经校核键均满足要求。 6.6.轴承的校核计算轴承的校核计算 由设计手册1，可知滚动轴承 6206 GB/T27694 的主要性能参数如下： Cr=15kN，C0r=10kN，N0=9500r/min，采用脂润滑 因为是深沟球轴承，则没有附加轴向力，由图纸可知不受轴向力作用，故查表得 X=1，Y=0 由机械设计4，其校核如下。 计算项目 计算内容 计算结果 寿命计算寿命计算 冲击载荷系数 查表，考虑平稳运转或轻微冲击 fd=1.1 当量动载荷 P1=fd X1 Fr1=1.111350 P1=1485N P2=fd X2 Fr2=1.111350 P2=1485N 轴承寿命 L10h= n 16670 1 r P C 第三章 整机的结构设计 - 18 - = 28.7 16670 3 1485 15000 L10h=6105 静载荷计算静载荷计算 X0，Y0 查表 X0=0.6，Y0=0.5 当量静载荷 P0r1=X0 Fr1+Y0 Fa1=0.61350 P0r1=810N P0r2=X0 Fr2+Y0 Fa2=0.61350 P0r2=810N 安全系数 S0 查表，正常使用球轴承 S0=1.5 计算额定静载荷 C 0r1= S0 P0r1=1.5810 C 0r1=1215N 许用转速验算许用转速验算 载荷系数 f1 =0.099，查图 1r 1 C P 15000 1485 f11=0.96 =0.099，查图 r2 2 C P 15000 1485 f11=0.96 载荷分布系数 f2 =0，查图 r1 a1 F F f21=1.05 =0，查图 f22=1.05 r2 a2 F F 第三章 整机的结构设计 - 19 - 许用转速 N N1=f11 f21 N0=0.961.059500 N1=9576r/min N2=f12 f22 N0=0.961.059500 N2=9576r/min 因为非磁滚筒主轴的转速远小于 N1和 N2，故满足要求。 结论：所选滚动轴承能满足寿命、静载荷和许用转速的要求，且各项指标潜力都很大， 故所选轴承满足要求。 3.4二级标准直齿圆柱齿轮减速器的设计二级标准直齿圆柱齿轮减速器的设计 由于减速器所传递的转矩 T=94.3Nm，输出端的转速 n出=n筒=28.7r/min。可以看 出数据很小，所传递的功率也不足 0.5kw，若选用标准减速器，同时又需要传动比为 i=16，所选标准减速器的最小号所能传递的功率为 8kw，已大大超过需要，同时结构尺 寸也较大，实在是大材小用了，有些浪费，故应根据实际情况设计二级标准直齿圆柱 齿轮减速器，而不宜采用标准减速器，以力求节约成本，同时使其得到合理利用。 由设计手册1，现需对二级标准直齿圆柱齿轮减速器各级传动比进行分配，如下： 总传动比为 i=16，按齿轮承载能力相等，减速器具有最小的外形尺寸和较好的润 滑条件，高速级的传动比为 i21= 1 3 2 3 22 ic ici (注： 式中 c=，其中：齿宽系数) 1 2 a a 3 1 2 2 11 21 a a P P a 当高速级和低速级的材料和热处理条件相同时，=1，对于展开式减速器则 1 2 a a 1.4，则上式为 1 2 a a i21= 4.9 1 3 2 3 22 ic ici 第三章 整机的结构设计 - 20 - 由设计手册，查表取传动比为标准值 i21=4.5,则 i22=3.55 其中有关各齿轮和轴的设计校核计算这里从略。 最后经设计计算校核确定其基本尺寸如下： 根据实际加工情况将、轴均做成齿轮轴，知标准直齿圆柱齿轮的压力角=200。 其各齿轮的模数统一取 m=1.5。 轴上的小齿轮和轴上的小齿轮的齿数分别为 z1=20，=28 1 z 轴上的大齿轮和轴上的大齿轮的齿数分别为 z2=90，=100 2 z 现计算各级中心距，如下： 轴和轴的中心距 d1=（z1+z2）=（20+90）=82.5mm 2 m 2 5 . 1 轴和轴的中心距 d2=（+）=（28+100）=96mm 2 m 1 z 2 z 2 5 . 1 又轴上大齿轮的齿顶圆半径加上轴的与其相对应处的轴半径之和为 d=z2+m+16mm=85mmd2=96mm 2 m * a h 则可知轴上的大齿轮和轴不发生干涉，是安全的。 减速器的安装尺寸参看图纸第 4 张。 3.5料斗、箱盖、箱体和旁支撑架的设计料斗、箱盖、箱体和旁支撑架的设计 3.5.1 料斗的设计 磁选机所需粉料由别的带式传输机传送到料斗口，由料斗经漏料口进入磁选机箱 体内的传送带上，进而由带输送至带末端经过磁滚筒的磁选作业。由于是单层磁选机， 故整机的结构设计较简单。 第三章 整机的结构设计 - 21 - 图图 2 2 上图是一实际案例，参看各实际案例，料斗一般做成框架式的，用角钢焊接而成， 以力求结构简单，便于生产，减轻成本，其具体实际尺寸结构请参看图纸第 1 张。 将料斗置于磁选机的最上方，依靠粉料自身重力由料口露出，在料口处可设置一 个手动阀门，可根据实际生产需要调节阀门大小，以得到所需的粉料漏出量，进而控 制传送带上粉料的厚度，达到所需的除杂率。 整个料斗用宽 50mm，厚度为 4mm 的标准热轧等边角钢焊接而成，中间漏斗部分用 厚度为 3mm 的冷轧钢板焊接而成，以使整体重量减轻，节省材料，结构设计简单化。 在料斗的下部设计为伸出的腿状部分与箱体的相同伸出部分用螺栓联接，做成这 种可拆式的，以便于装运和安装，同时也可换用不同类型的料斗，以力求达到一机多 用的效果。 3.5.2 箱体的设计 箱体作为磁选机中的重要部分，起支撑整体的作用，在其中安装有传送带、非磁 滚筒、磁滚筒和杂质分离部分，箱体上部安装有料斗，旁侧安装有用于支撑电动机和 减速器的旁支撑架等。考虑到整机的工作量并不是很大，故整机的结构尺寸不是很大， 箱体也可用同料斗一样做成用角钢焊接而成的框架式结构。 由于箱体内部需安装传送部分和杂质分离部分，故用宽度为 50mm，厚度为 4mm 标 准热轧等边角钢焊接成长方体型的框架结构。在箱体的上方需伸出四根角钢，以和料 斗 第三章 整机的结构设计 - 22 - 下部伸出的同样长度的角钢对应，并应钻有安装孔。在箱体两侧则各焊接一段角钢以 起支撑作用。 考虑到干式磁选机的粉料对环境的影响，为尽量减小灰尘可将其做成封闭式的， 而箱体周边表面可用厚度为 0.5mm 的铁皮蒙上，铁皮可用螺钉联接到箱体上。 同时在箱体的一个侧面和前面个开有一孔口，分别用于杂质和磁选好的粉料的漏 出以便收集。考虑到被磁选出的杂质量不是很大，故分离装置做成固定结构式的。 箱体的具体结构尺寸请参看图纸第 3 张。 3.5.3 箱盖的设计 在箱体的上部表面安装了用于传送粉料的传送部分，为减小干式粉料对环境的影 响，需用一箱盖将其盖住。箱盖选用厚度为 2mm 的冷轧钢板焊接而成。箱盖应配合箱 体而做成长方体型的，但在磁滚筒的那一端的箱盖可做成斜面状的，在其上开有一较 大的孔口，做成观察孔以便于观察和检查。 箱盖和箱体之间不应做成一体的，而做成可分离式的，用螺栓联接而成，便于拆 卸以对其内部进行检查维修。考虑到传送带需要张紧，安装磁滚筒滚动轴承的支撑部 分做成可定期调节的，以便对传送带进行定期张紧。 综上，箱体的整体结构比较简单，其具体结构尺寸请参看图纸第 2 张。 3.5.4 旁支撑架的设计 为使水平放置的传送带和由电动机及减速器构成的动力部分在同一水平面上，现 需要在箱