机械毕业设计（论文）-往复式给煤机设计2【全套图纸】.doc

1 1 往复式给煤机的概述往复式给煤机的概述 1 1 1 K 型往复式给煤机的组成 1 1 2 K 型往复式给煤机的工作原理简述 1 1 3 K 型往复式给煤机的用途 2 1 4 K 型往复式给煤机的主要特点 2 1 5 K 4 型往复式给煤机的参数 2 1 6 给煤机常见的几种类型 3 1 7 往复式给煤机的安装位置和安装方式 6 1 8 往复式给煤机的曲柄连杆机构 6 1 9 往复式给煤机使用中存在的问题 7 1 10 往复式给煤机的改进方法 7 1 11 往复式给煤机的维护 7 2 2 往复式给煤机的总体结构设计往复式给煤机的总体结构设计 10 2 1 给煤机的设计参数 10 2 2 给煤机的外型尺寸 10 2 3 给煤机的受力分析 11 2 3 12 3 1 往复式给煤机的运行阻力往复式给煤机的运行阻力 11 2 3 22 3 2 产生运行阻力的因素以及力的计算产生运行阻力的因素以及力的计算 11 2 3 32 3 3 曲柄连杆机构的运动分析曲柄连杆机构的运动分析 14 3 3 往复式给煤机的减速器设计往复式给煤机的减速器设计 15 3 1 电动机的设计选型 15 3 2 减速器的设计 15 3 3 计算传动比分配 16 3 4 计算传动装置的运动和动力参数 16 3 5 计算齿轮的设计与校核 17 3 5 13 5 1 第一对齿轮的设计与校核第一对齿轮的设计与校核 17 3 5 23 5 2 第二对齿轮的设计与校核第二对齿轮的设计与校核 22 3 6 计算传动轴的设计与校核 27 3 6 13 6 1 输入轴的设计与校核输入轴的设计与校核 27 3 6 23 6 2 中间轴的设计与校核中间轴的设计与校核 31 3 6 33 6 3 输出轴的设计与校核输出轴的设计与校核 34 3 7 轴承的选择与校核 38 3 7 13 7 1 输入轴上轴承的选择与校核输入轴上轴承的选择与校核 38 3 7 23 7 2 中间轴上轴承的选择与校核中间轴上轴承的选择与校核 39 3 7 33 7 3 输出轴上轴承的选择与校核输出轴上轴承的选择与校核 40 3 8 计算键的选择与校核 40 3 8 13 8 1 输入轴上键的选择与校核输入轴上键的选择与校核 40 3 8 23 8 2 中间轴上键的选择与校核中间轴上键的选择与校核 40 3 8 33 8 3 输出轴上键的选择与校核输出轴上键的选择与校核 41 3 9 减速器箱体的结构及附件 41 3 9 13 9 1 减速器的结构与尺寸减速器的结构与尺寸 41 3 9 23 9 2 轴承端盖轴承端盖 43 3 9 33 9 3 观察孔及观察孔盖观察孔及观察孔盖 45 3 9 43 9 4 通气器通气器 46 3 9 53 9 5 油标油标 46 3 9 63 9 6 起吊装置起吊装置 47 3 9 73 9 7 放油孔 放油螺塞及封油圈放油孔 放油螺塞及封油圈 47 3 9 83 9 8 定位销定位销 48 4 4 往复式给煤机的其余部件设计往复式给煤机的其余部件设计 49 4 1 拖辊组件的设计及校核 49 4 1 14 1 1 辊轮轴的设计计算辊轮轴的设计计算 49 4 1 24 1 2 辊轮轴强度的校核辊轮轴强度的校核 52 4 2 曲柄连杆的设计 54 4 2 14 2 1 曲柄轮毂键的设计及校核曲柄轮毂键的设计及校核 54 4 2 24 2 2 曲柄连杆其余零件的选取曲柄连杆其余零件的选取 55 4 3 给煤槽的设计 55 4 4 闸门的设计 56 5 5 往复式给煤机的发展趋势往复式给煤机的发展趋势 56 结结 论论 57 参考文献参考文献 58 翻译部分翻译部分 59 英文原文 59 中文译文 66 致致 谢谢 72 全套图纸 加全套图纸 加 153893706 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 1 页 1 往复式给煤机的概述 往复式给煤机在我国煤矿 选煤厂以及其它行业的应用已有几十年的历史 给煤设 备是煤矿生产系统的主要设备之一 在井下矿山机电运输中也得到广泛应用 给煤设备 的可靠性 特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性 直接影响到整个生产系统的正常运 行 随着煤炭工业的发展 煤矿井型不断地扩大 型往复式给煤机生产能力小 不能 满足大型矿井的要求 因此 改进和扩大现有的 型往复给煤机是非常有必要 1 1 K 型往复式给煤机的组成 K 型给煤机由机架 底拖板 给煤槽 电动机 减速器 联轴器 传动平台 漏斗 闸门 托辊等组成 本机可根据需要设有带漏斗 不带漏斗两种形式 给煤机设有两种 结构形式 1 带调节闸门 2 不带调节闸门 其给煤能力由底板行程确定 1 电动机 2 减速器 3 曲柄 4 连杆 5 斜板 6 托辊 7 底板 图 1 1 K 型往复式给煤机示意图 1 2 K 型往复式给煤机的工作原理简述 往复式给煤机是由槽形机体和带有曲柄连杆装置的活动地板组成的曲柄滑块机构 底板是工作机构 其传动原理为 当电动机开动后 经弹性联轴器 减速器 曲柄连杆 机构拖动倾斜 8 的底板在托辊上作直线往复运动 当底板正行时 将煤仓和槽形机体内 的煤带到机体前端 底板逆行时 槽形机体内的煤被机体后部的斜板挡住 底板与煤之 间产生相对滑动 机体前端的煤自行落下 将煤均匀平稳的卸落于皮带机上或其他筛选 设备上 适当调节阀门的相对位置 即可调整该机生产率 如图 1 1 所示 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 2 页 1 3 K 型往复式给煤机的用途 K 型往复式给煤机为最通用的往复式给煤机 一般用于煤或其他磨琢性小 黏性小松 散粒状物料的给煤 将储料仓或料坑里的物料连续均匀地卸运到运输设备或其他的筛选 设备中 1 4 K 型往复式给煤机的主要特点 工作运转安全可靠且机器适用寿命长 重量轻 体积小 结构简单 调节安装 维护保养更方便 整机采用封闭式框架结构制作 大大提高了机架的刚度和坚固性能 装有限矩形液力耦合器 能满载启动 过载保护 最大给煤量可达 1200 吨 小时 是目前国内最大的往复式给煤机 采用了先进的平面二次包络环面骡杆减速器设计 承载能力大 传动效率高 侧衬板 斜衬板与底板之间留缝可调 能比较准确地控制留缝大小 大大地减少 了漏料 驱动装置对称布置 并采用双推杆 使整机受力均衡 传动平稳 消除了底板往 复给煤时运转的扭摆现象 底板有立向筋板 并用三道通长拖辊支撑 保证了底板本身刚度 消除了现有往 复式给煤机底板工作中弯曲变形的毛病 衬板有小块耐磨刚度拼成 这样不仅更换时轻便容易 而且可以根据实际磨损情 况 有针对性地更换磨损了的衬板块 从而使材料合理利用 降低维修费用 1 电动机 2 曲柄 3 连杆 4 底板 5 托辊 图 1 2 往复式给煤机工作原理图 1 5 K 4 型往复式给煤机的参数 表 1 1 K 4 型往复式给煤机技术参数 型号规格 K 4 底板行程 mm 曲柄位置无烟煤烟煤 2004590530 1503440395 给煤能力 t h 1002295268 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 3 页 501148132 曲柄转速 minr 62 型号 YB160M1 6 Y160M1 6 功率 KW 18 5 电动机 转速 minr 970 型号 JZQ 500 减速器 速比 15 75 含量 10 以下 700 最大允许粒度 mm含量 10 以上 550 带料斗 2337 设备重量 kg 不带料斗 2505 表 1 2 K 4 型往复式给煤机外形尺寸和安装尺寸 型号 ABCH K 4162247401632330 型号 1 H 2 H 3 H L K 433034515433850 型号 1 L 2 L 3 L 4 L K 41700175015501550 型号 5 L 6 L 7 L 8 L K 41435150013001250 型号 9 L 10 L 11 L 12 L K 41250158035270 型号 13 Ln 14 L 15 Ln 16 L K 41 270 96 3201 220 型号MDN 17 L K 4 2020M 2400 1 6 给煤机常见的几种类型 给煤机一般可分为往复式给煤机 连续式给煤机 振动式给煤机 链式给煤机等 往复式给煤机采用悬挂式安装方式 在地坑基础完工后 往复式给煤机可以直接通 过料斗固定在地坑基础上 往复式给煤机一般用于煤或其他磨琢性小 黏性小的松散粒 状物料的给煤 将储料仓或料坑里的物料连续均匀地卸运到运输设备或其他筛选设备中 往复式给煤机具有对煤的品种 粒度 外在水分适应性强 以及具有较高的可靠性 噪 音低 维护工作量小等优点 给煤机底板在往复运行过程中需承受物料很大的摩擦力 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 4 页 所以需要较大的驱动功率 能耗大 图 1 3 K 型往复式给煤机示意图 连续式给煤机在运行过程中 系统主要负荷均由滚动轴承支撑 因此运行阻力小 性能稳定 运行可靠性高 磨损小 维修量小 它一改间断式给料方式为连续式给料方 式 大大的提高了工作效率 给料量可自由调节 最大流量可达到 2 500 t h 应用广泛 尤其在矿山这种恶劣的环境下优势更加明显 例如它非常适合湿煤的运输 运行平稳 噪音小 保护环境 节约能源省电 流量为 1 500 t h 运行功率仅在 6 5 kW 左右 采用 根据专利研制的高分子复合整芯输送皮带 使用寿命长 运用新型结构设计 确保皮带 无跑偏打滑现象 没有煤渣洒落情况 图 1 4 连续式给煤机示意图 振动式给煤机用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的供给到受料设备 中 是实行流水作业自动化的必备设备 分敞开型和封闭型两种 可根据要求生产电磁振 动给料机 给料斗 输送机 振动式给煤机结构简单 操作方便 不需润滑 耗电量小 可以均匀地调节给矿量 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 5 页 因此已得到广泛应用 一般用于松散物料 根据设备性能要求 配置设计时应尽量减少 物料对槽体的压力 按制造厂要求 仓料的有效排口不得大于槽宽的四分之一 物料的 流动速度控制在 6 18m min 对给料量较大的物料 料仓底部排料处 应设置足够高度的拦 矿板 为不影响给料机的性能 拦矿板不得固定在槽体上 为使料仓能顺利排出 料仓 后壁倾角最好设计为 55 65 度 振动式给煤机可把块状 颗粒状物料从料仓中均匀 连续地喂料到受料装置中 在 砂石生产线中可为破碎机连续均匀地喂料避免破碎机受料口的堵塞 振动式给煤机用途 广泛用于矿山 碎石场 冶金 建材 化工 选矿 煤矿等行 业的破碎 筛分生产线中 振动式给煤机工作原理 该机是利用振动器中的偏心块旋转产生离心力 使筛厢 振动器等可动部分作强制的连续的圆或近似圆的运动 物料则随筛厢在倾斜的筛面上作 连续的抛掷运动 并连续均匀地将物料送至受料口内 振动式给煤机性能特点 该机结构简单 振动平稳 喂料均匀 连续性能好 激振 力可调 随时改变和控制流量 操作方便 偏心块为激振源 噪音低 耗电少 调节性 能好 无冲料现象 若采用封闭式机身可防止粉尘污染 图 1 5 振动式给煤机图 链式给煤机多用于地面选煤厂 适用于选煤厂生产工艺过程的配料作业 给料连 续均衡 稳定 操作简单 运行均衡 无振动 无噪声 维护量小 耗电量少 给料 量的大小可以随欲调节 便于实现给料自动控制 在运行过程中 给煤机的四条刮煤链 在从动轴处 因无链轮定位 易游移发生咬链而断链 影响生产 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 6 页 1 主动轴 2 链轮 3 料斗 4 衬板 5 刮煤链 6 从动轴 图 1 6 链式给煤机简易工作原理图 1 7 往复式给煤机的安装位置和安装方式 1 安装时 给煤机体 或漏斗 固定在储料仓口下 在安装前需要确定水平位置 将机架与料仓口用螺栓坚固 然后再将传动平台放在正确位置上 H 形架与机架 传动平 台焊牢 减速机与电动机找正 调节后 用螺栓紧固 2 安装后需要进行空负荷试车 运转当中 检查各部件工作是否正常 滚动轴承最高温 升不得高于 60 3 依据卸料要求调节生产率时 将曲柄部位销轴拔出 松动螺母 转动曲柄壳的位置 1 2 3 4 选择固定 将销轴插入 联结曲柄与曲柄壳 紧固销轴和螺母 调整完毕后再 开车 1 8 往复式给煤机的曲柄连杆机构 在安装时 因为要考虑到曲柄连杆需绕过联轴器 避免与其相碰的问题 如果将连 杆制成弯的 这样不仅浪费材料 安装不方便 还要考虑曲拐要绕过联轴器所需的弧度 而且造成加工的不便 所以 可以将电动机位置调换 使减速器与之相配合 以避免连 杆与联轴器相碰的问题 可将连杆制成直的 1 电动机 2 减速器 3 偏心轮 4 钨金瓦套 5 连接轴 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 7 页 图 1 7 给煤机传动部分简图 1 9 往复式给煤机使用中存在的问题 1 底托板易弯曲变形 原因是 支撑轮间跨度大 抗弯能力低 钢板厚度较薄 10 12 mm 随着过煤量的增加 磨损严重 放煤时受煤块频繁冲击砸压 发生变形 弯曲 2 后斜板和侧板易变形 原因是 受煤仓煤流频繁冲击 从而发生变形 3 弧形门不能随意调节 无法控制煤仓跑水煤现象 原因是 在给煤机运行中 因 经常发生跑水煤现象 冲坏输送机托辊 埋住机架 甚至发生伤人的安全事故 1 10 往复式给煤机的改进方法 1 整机采用框架可卸式 由于考虑到井下运输的方便和工况的限制 整机采用分体 式 同时 考虑到井下焊接的不便 尽量采用螺栓副连接 侧板考虑到外鼓的可能与内壁磨 损的需要 在外侧加肋内侧铺设衬板 加强了整体的刚度和强度 2 增加导板的导向与支撑装置 在做往复运动的导板下增设几组托辊轮 一方面变 导板的滑动摩擦为滚动摩擦 减少了磨损 另一方面也使导板的刚度提高 另外 为防止导 板在运动中跑偏 在其两侧安装导向轮 3 采用双曲槽驱动方式 给煤机驱动装置采用硬齿面减速器 普通柱销联轴器 双 输出轴形式 不但降低了成本 且使单边轴伸的径向载荷仅为底面推力的一半 受载条件大 为改善 进一步提高了导板运行的稳定性 4 对导板结构进行优化 以前 K 系列给煤机的平板闸门在物料运送中存在不少问题 给 料量一直不能提高 现在将导板设计为阶梯形 不但加大了物料处理量 还提高了导板的 强度 5 变扇形闸门为手动平板闸门 控制来料数量的关键是闸门 以往 K 系列均采用扇 形结构 因其经常与仓壁相碰 现场在安装闸门时只能把仓壁敲去一部分 致使仓壁的强度 受到影响 改用手动平板闸门后 在闸板下配导向轮 并在轴上设有定位装置 使用效果不 错 1 11 往复式给煤机的维护 根据往复式给煤机的结构原理使用中存在的常见故障 提出故障检查及修理经验 常见机械故障分析及处理措施如表 1 3 所示 表 1 3 往复式给煤机的常见机械故障分析及处理措施 故障部位现象原因处理措施 左右箱体 侧板 磨薄变形或刷通给料冲刷或腐蚀加工定型材料衬板用埋 头螺栓敷衬板于箱体侧 改刷侧板为刷衬板 高速轴弹 性联轴器 1 弹性圈磨损 打坏 2 半联轴器锥 1 弹性圈与柱销配合 不好 2 检修更换不及时未 1 弹性圈与柱销选配 弹性圈内径与柱销紧密 配合 外径与孔应有 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 8 页 形孔被打成不规 则孔 能一次全部更换 3 柱销尾部结构合理 旋具无法达到安装所 需予紧力 不易拆卸 费时费力 易造成销子 螺母 垫圈脱落 4 两轴水平度 倾斜 度偏差大 013 017 mm 间隙 2 发现弹性圈损坏全部 更换 3 改柱销尾部结构 尾 部刨方或焊六角螺帽 易 被旋具夹紧 容易达到 所需予紧力 4 半联轴器上的锥形孔 变形已无法使柱销紧固 时 更换半联轴器 5 柱销圆锥部分应于联 轴器上的锥孔严密接触 并应有防松装置 6 把弹性圈柱销改成尼 龙销子 两半联轴器都 改成同样大的销孔 用 挡板定位 7 检查调整水平度和倾 斜度 曲柄壳柄壳销孔被打成 不规则孔 柱销与孔装配不好1 及时更换磨损的柱销 2 加强柱销备件质量 3 孔磨损后堆焊重新钻 孔 曲柄销磨损 切断1 曲柄销及曲柄壳孔 配合旷 2 过载异物抵住给料 槽底盘 3 柱销材质不好 4 防松装置未能放松 1 选配把住备件质量 2 查给料口有无异物 清理 3 更换优质材料 4 勤检松动件及时拧紧 脱落件及时补齐 曲柄焊缝开焊焊接强度不够1 原焊缝处打坡口重新 焊接 2 圆盘与曲柄轴轴肩结 合处加焊一圈焊缝 并用 砂轮机找平 焊缝表面 齐平 3 圆盘与轴在圆盘的侧 面钻孔塞焊 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 9 页 滚轮轴承转动不灵 异响 1 缺油 油中有杂质 油孔堵塞 2 间隙过小 3 轴承损坏 1 换油清洗 2 换轴承 调节门转动不灵轴承润滑不良 锈蚀 勤加油润滑 每周调试 转动 曲柄轴承异响 发热1 缺油 油中有杂质 油孔堵塞 2 轴线不同心 3 间隙过小 4 轴承损坏 1 清洗加油或换油 通 油孔 保持适当油量 2 进行调整 加垫 调 整轴向间隙 3 换轴承 槽底盘底板刷通 变形物料砸击冲刷腐蚀加工底板 钻埋头螺栓 孔 槽底盘框架加固 防 砸击 1 齿轮异响和 振动过大 1 轮装配啮合间隙不 合适 2 两齿轮轴线不平行 扭斜或不垂直 接触不 好 3 轴承轴向游隙量过 大 4 齿轮磨损过大 5 轴承严重磨损 6 地脚螺栓松动 1 调整啮合间隙 2 进行调整或修整 3 进行调整配垫 4 修理或换齿轮 5 更换轴承 6 坚固地脚螺栓 齿廓磨损过快1 润滑不良 油中有 杂质 2 载荷过大或材质不 好 3 疲劳 1 清洗换油 2 调整载荷 更换优质 材料齿轮 3 更新 打齿 断齿周期 性异响 1 齿面掉入金属异物 2 材质不好或疲劳 3 突然重载冲击或反 复冲击 1 检查取出异物 换齿 轮 2 更换齿轮 3 采取措施 严禁超负 荷运行 减速箱 减速器轴承处频 繁不规则异响 轴承架损坏或滚动体 损坏 换轴承 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 10 页 2 往复式给煤机的总体结构设计 在确定往复式给煤机整体结构尺寸之前 首先是考虑给煤机的容积利用系数 容积 利用系数是给煤机槽体内煤的体积与槽体容积的比值 在给煤机槽体容积一定的情况下 容积利用系数取值的高低 决定设计给煤能力的值就会越大 则设计生产能力大 反之就小 现有 型往复给煤机容积利用系数取值为 0 62 为了提高给煤机的综合性能 通过对 K 型 往复给煤机的使用情况进行大量调查和性能测试 给煤机实际生产能力比设计生产能力偏 大约 10 20 这说明原设计容积利用系数取值偏低 在该往复给煤机设计中 我们将容 积利用系数提高到 0 7 0 8 这就意味着 与原设计比较 在相同设计生产能力条件下 给煤 机槽体容积可以缩小 13 给煤机的实际生产能力与煤的粒度 水份有较大关系 同样一 台给煤机 煤的流动性好 则实际生产能力大 煤的流动性差 则实际生产能力就小 现有 型往复式给煤机之所以适应范围广 除其它性能以外 就在于设计时余量较大 即容积利 用系数取值较低 我认为 容积利用系数不宜取值过大 以保证往复给煤机对各种煤的适 应性 给煤机的总装图 如图 2 1 所示 图 2 1 给煤机的总装图 2 1 给煤机的设计参数 给煤量 600t h 往复行程 200mm 初步设定曲柄的转数是 60r min 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 11 页 2 2 给煤机的外型尺寸 参考 K 4 型往复式给煤机取料仓宽度是 底托板材料选用 mmB1200 mmL1700 由此可推出每转推出煤的容积是 3 175 0 950 7 166 m m V 曲柄每转推出煤是m 7 166 6060 1000600 mkg 查表得散煤的容重为 3 950mkg 由式可得 3 21 02 12 0mhabhv 推出煤的最低高度 mmmh875875 0 根据已知参数 给煤量 600t h 往复行程 200mm 初步设定曲柄的转数为 箱体的有效高度和宽度 高度是 900mm 宽度是 1200mm 给煤量可表示为min60r nlBHQ60 12 式中 给煤机给料量 Qht 给煤机箱体高度 Hm 给煤机箱体宽度 B m 给煤机行程 lm 煤的密度 3 2 1mt 给煤机箱体高度 nminr 工况系数 2 1 因此 由式可求出给煤量 12 nlBHQ60 2 1602 12 02 19 060 600t h1119 74t h 由上式结果可以得出 箱体尺寸满足给煤要求 2 3 给煤机的受力分析 2 3 12 3 1 往复式给煤机的运行阻力往复式给煤机的运行阻力 往复式给煤机运行时 电动机的功率主要消耗在克服下列阻力上 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 12 页 正行时 底板在托滚轮上的运动阻力和煤与固定侧板的摩擦阻力 1 F 2 F 逆行时 底板在托滚轮上的运动阻力和煤与底板的摩擦阻力 1 F 3 F 此外 还有一些能量消耗在克服底板加速运动时的运行阻力上 往复式给煤机正行时功耗是有效功耗 逆行时的功耗是无效功耗 2 3 22 3 2产生运行阻力的因素产生运行阻力的因素以及力的计算以及力的计算 采用倾斜式仓口漏斗 由于煤仓出口处压力的作用 使底板产生了运行阻力 如果采用倾斜的仓口漏斗 使煤 仓出口压力对底板作用减小或不作用在底板上 底板的运行阻力就可以大大减小 图 2 2 往复式给煤机计算简图 往复式给煤机的运行阻力计算公式有 bplgmmF 3211 22 hplgllhF 331 2 2 32 hplgmF 313 42 式中 给煤机槽体内煤的质量 1 mkg 给煤机运动部件的质量 2 mkg 重力加速度 gsmg8 9 煤仓出口处压力 p 2 mN 给煤机底板水平投影长度 1 lm 煤仓出口对底板有效压力区长度 3 lm 给煤机槽体净宽度 bm 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 13 页 底板在托滚轮上的运动阻力系数 08 0 煤对侧板的侧压系数 煤的松散容重 3 950mkg 底板上煤的厚度 h 1 8 0 hh m 正行阻力 2 5 214 FFF 逆行阻力 2 6 315 FFF 运行阻力 按正行阻力和逆行阻力的均方值计算 即 2 7 2 1 2 5 2 40 FFF 式中 括号内的第一项表示给煤机槽体内煤的重量 22 32 42 gmm 21 和活动件的重量 表示给煤机槽体内煤的重量 表示煤的重量对给煤机 gm1 g llh 31 2 固定侧板产生的侧压力 号内的第二项表示煤仓出口处压力 表示煤仓出口处 hpl3hpl3 压力对给煤机固定侧板产生的侧压力 由于底板在托滚轮上的运动阻力较小 运动阻力 1 F 系数 值较小 给煤机运行阻力主要是煤与固定侧板的摩擦阻力和煤与底板的摩擦阻 2 F 力 因此可知 产生运行阻力的主要因素是给煤机槽体内的煤的重量和煤仓出口处的压 3 F 力以及煤与侧板或底板的摩擦系数 从以上分析可知 我们只能从减少煤仓出口处压力对底板的作用 以及减小煤与固定 侧板和底板的摩擦力来考虑往复式给煤机的节能措施 采用倾斜式仓口漏斗 由于煤仓出口处压力的作用 使底板产生了运行阻力 如果采 用斜仓口漏斗 使煤仓出口压力对底板作用减小或不作用在底板上 底板的运行阻力就可 以减小 往复式给煤机运行阻力由以下简化公式计算 2 8 gmmF 211 2 9 glhF 1 2 2 2 10 gmF 13 给煤机槽体内煤的质量 kgrhlbm17449509 07 12 1 1 底托板选用的材料为 其密度 底托板长为 1700 宽为 1200235Q 3 8 7mt mm 厚度为 15 mmmm 则底托板质量为 kgm68 2388 7015 0 2 17 1 2 gmmF 211 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 14 页 N1327 08 0 8 9 68 2381454 u 煤与钢的摩擦系数 glphF 1 2 2 7 0 5 0 N8291 8 97 19509 0995 0 65 0 2 gmF 13 N9262 8 9145465 0 正行阻力 2 11 NFFF961882911327 214 逆行阻力 2 12 NFFF1058992621327 315 运运行阻力 2 13 N FFF 10115 105899618 2 1 2 1 22 2 5 2 40 减少煤与底板的摩擦系数是有限的 是因为正行时 给煤机槽体内的煤是在其与底 板之间的摩擦力的作用下 移到给煤机前端 煤与底板的摩擦力要大于煤在加速时的动 阻力和煤与固定侧板的摩擦力 才能保证在正行时 煤与底板间不产生相对滑动 2 3 32 3 3曲柄连杆机构的运动分析曲柄连杆机构的运动分析 图2 3 曲柄连杆的运动简图 已知 由滑块行程200mm 得出曲柄 连杆长800mm 1曲柄转速60r min 计算底 mma120 托板运动速度为 sm nr v 754 0 60 12 0602 60 2 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 15 页 3 往复式给煤机的减速器设计 3 1 电动机的设计选型 因设备在井下工作 电动机选为隔爆异步电动机 电动机所需的工作功率为 即 3 1 w d P P KW Fv Pd 1000 传动装置的总效率为 3 2 54 2 3 3 21 确定各部分的效率为 联轴器的效率为 99 0 1 滚动轴承的传动效率 三对 98 0 2 闭式圆柱齿轮传动效率 按 8 级精度 97 0 2 曲柄连杆的传动效率 99 0 4 槽摩擦的传动效率 9 0 5 将其代入 3 2 可求得 电动机总效率为 781 0 9 099 0 97 0 98 0 99 0 23 54321 由 3 1 求得电动机所需的功率为 3 3 KW F P V d 731 9 781 0 1000 754 0 10082 1000 因为载荷有轻微冲击 所以电动机的额定功率等于或稍大于工作机所需的电 ed p 动机功率 即 则选择的电动机的额定功率为 11kw 电动机的型号为 d p ded pp YB160L1 6 其额定转速选取 min 970rn 3 2 减速器的设计 现在使用的 K 系列往复式给煤机常用的减速器型号 如表 3 1 所示 表 3 1 K 系列往复式给煤机常用的减速器型号 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 16 页 型号规格K 0K 1K 2K 3K 4 型号JZQ0 350JZQ0 350JZQ0 350JZQ 400J ZQ 500减速 机速比12 6412 6412 6415 7515 75 ZQ ZQH JZQ PM 型减速器具有机械性能好 工作可靠 维修方便 过载能力强 耐冲击 惯性力矩小等特点 适用于起重 运输 冶金 矿山 建筑 化工 纺织等行 业 适用条件如下 减速器齿轮圆周速度不大于 12m s 高速轴的转速不大于 1500r min 可用于正反两向运转 工作环境温度为 40 40 减速器有九种传动比 九种装配形式和三种低速轴轴端型式 3 3 计算传动比分配 总传动比 16 1660970 1 nni 分配传动装置各级传动比 即 3 4 2 1 4 1 3 1ii ii4 1 3 1 1 58 4 16 163 13 1 1 ii 53 3 58 4 16 16 1 2 i i i 3 4 计算传动装置的运动和动力参数 电动机功率 731 9 d PKW mN n P T d 81 95 970 731 9 95509550 0 0 轴 KWPP d 44 9 98 0 99 0 731 9 211 970 0 1 i n n minr 94 92 970 44 9 95509550 1 1 1 n P TN m 轴 KWPP97 8 97 0 98 0 44 9 3 212 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 17 页 79 211 58 4 970 1 1 2 i n n minr mN n P T 47 404 79 211 97 8 95509550 2 2 2 轴 KWPP53 8 97 0 98 0 97 8 3 223 99 59 53 3 79 211 2 2 3 i n n minr mN n P T 92 1357 99 59 53 8 95509550 3 3 3 将以上各轴参数列入下表 3 2 轴号 输出功率 P KW 转速 n r min 输出转矩 T N m 传动比 i 轴 9 4497092 940 97 轴 8 97211 79404 470 95 轴 8 5359 991357 920 95 3 5 计算齿轮的设计与校核 以下齿轮设计时所用的公式 图和表都用于参考文献 2 3 5 13 5 1 第一对齿轮的设计与校核第一对齿轮的设计与校核 1 选择齿轮材料 由表 6 2 可选 小齿轮选用 40C 调质 HBS 260HBS r1 大齿轮选用 45 正火 HBS 210HBS 2 许用接触应力 由式 6 6 得 H minlimHNHH SZ 接触疲劳极限 查图 6 4 1limH 2limH 2 1lim 700mmN H 2 2lim 550mmN H 接触强度寿命系数 应力循环次数 N 由式 6 7 N z 预设给煤机每天工作 24 小时 每年工作 300 天 预期寿命为 8 年 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 18 页 82430019706060 1 h njLN 9 1035 3 112 iNN 89 1032 7 58 4 1035 3 查图 6 5 接触强度的寿命系数 不允许有点蚀 1 N Z 2 N Z 1 1 N Z05 1 2 N Z 接触强度最小安全系数 按一般可靠度查 minH S 取1 1 0 1 min H S0 1 min H S 则 min11lim1HNHH SZ 0 11700 2 700mmN min22lim2HNHH SZ 0 105 1 550 2 577mmN 所以 2 577mmN H 许用弯曲应力 由式 6 12 F XNF YY SF F min lim 弯曲疲劳极限 查图 6 7 双向传动乘 0 7 lim F 2 378 1lim mmN F 2 294 2lim mmN F 弯曲强度寿命系数 查图 6 8 N Y 1 21 NN YY 弯曲强度尺寸系数 查图 6 9 设模数 m 小于 5 X Ymm1 X Y 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 19 页 弯曲强度最小安全系数 4 1 min F S 则 2 1 2704 1 11378mmNF 2 2 2104 1 11294mmNF 2 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 3 111 022 0 013 0 nPnVt 参考表 6 7 表 6 8 选取 II 公差组 8 级 56 4 69 2 t V m s 小轮分度圆直径 d 由式 6 5 得 1 3 2 1 1 12 H HE d ZZZ u uKT d 齿宽系数 参考表 6 9 按按齿轮相对轴承为非对称布置 取 d 8 0 d 小轮齿数 在推荐值 20 40 中选 28 1 z 大轮齿数 1282858 4 112 ziz 齿数比 合适57 4 28 128 1 2 z z u 传动比误差 合适05 0 00218 0 57 4 57 4 58 4 u u 小轮转矩 mmNnPT 92940970 44 9 1055 9 1055 9 6 11 6 1 载荷系数 K KKKK VA 使用系数 查表 6 3 A K25 1 A K 动载荷系数 由推荐值 1 05 1 4 V K25 1 V K 齿间载荷分配系数 由推荐值 1 0 1 2 K 1 1 K 齿向载荷分布系数由式 由推荐值 1 0 1 2 K 1 1 K 载荷系数 1 89 KKKKK VA 1 11 125 1 25 1 材料弹性系数 查表 6 4 E Z 2 8 189mmNZE 节点区域系数 查图 6 3 0 H Z 12 0XX 5 2 H Z 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 20 页 重合度系数 由推荐值 0 85 0 92 Z 87 0 Z 故 1 d 3 2 1 1 12 H HE d ZZZ u uKT d 3 2 577 87 05 28 189 57 4 157 4 8 0 9294089 1 2 mm95 64 齿轮模数 按表 6 6 圆整 111 zdm 2895 64 32 2 mmmmm5 2 1 小轮分度圆直径 1 1 mzd 285 2 70 mm 圆周速度 与估取接近60000 1 1 ndv 60000 97070 sm 56 3 标准中心距 mm zzm a195 2 12828 5 2 2 21 齿宽 取mmdb d 96 5195 648 0 1 mmb52 大轮齿宽 52 2 bbmm 小轮齿宽 59752 10 5 21 bbmm 3 齿根弯曲疲劳强度校核计算 由式 6 10 得 2 1 1 FSaFaF YYY mbd KT 53 齿形系数 查表 6 5 小轮 Fa Y55 2 1 Fa Y 大轮 177 2 2 Fa Y 应力修正系数 查表 6 5 小轮 Sa Y61 1 1 Sa Y 大轮 81 1 2 Sa Y 重合度 tan tan tan tan 2 1 2211 aa zz 1 75 20tan 221122 20cos1122 arccostan112 20tan 22272 20cos272 arccostan25 2 1 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 21 页 故 2 3 6283 1 11 8 816 111lim1 mmNSYY FxNFF 2 2 5773 1 11 3 750 222lim2 mmNSYY FxNFF 齿根弯曲强度满足 4 齿轮其他主要尺寸计算与结构设计 小齿轮的相关尺寸 分度圆直径 mmmZd705 228 11 齿顶高 mmmhh aa 5 25 21 1 齿根高 mmmchh af 125 3 5 225 0 1 1 齿全高 mmmchh a 625 5 5 225 0 122 1 齿顶圆直径 mmhdd aa 755 22702 11 齿根圆直径 mmhdd ff 75 635 225 1 2702 11 基圆直径 mmmzdb78 6520cos285 2cos 11 齿距 mmmp85 7 5 2 1 齿厚 mmms93 3 25 22 1 齿槽宽 mmme93 3 25 22 1 基圆齿距 mmppb38 7 20cos85 7 cos 11 法向齿距 mmppn38 7 20cos85 7 cos 11 顶隙 mmmcc625 0 5 225 0 1 大齿轮的相关尺寸 分度圆直径 mmmzd3201285 2 22 齿顶高 mmmhh aa 5 25 21 2 齿根高 mmmchh af 125 3 5 225 0 1 2 齿全高 mmmchh a 625 5 5 225 0 122 1 齿顶圆直径 mmmhZd aa 2905 2121142 22 齿根圆 mmhdd ff 75 3135 225 1 23202 22 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 22 页 基圆直径 mmmZdb70 30020cos1285 2cos 21 齿距 mmmp85 7 5 2 1 齿厚 mmms93 3 25 22 1 齿槽宽 mmme93 3 25 22 1 基圆齿距 mmppb38 7 20cos85 7 cos 11 法向齿距 mmppn38 7 20cos85 7 cos 11 顶隙 mmmcc625 0 5 225 0 1 中心距 mm ZZm a195 2 12828 5 2 2 21 由参考文献 2 图 13 8 得知 因为大齿轮齿顶圆直径 mmmmda500 200290 2 所以可将齿轮制成腹板式的结构 20 25 0ddd a 5 125 256 5 m 应大于 为齿全高 取 875 6 625 5 5 12 1 h mm10h 10 1 mmdd k 95 4 94596 16 1 12 mmdk4431414 0 2 0 1 0 2 mmbdl k 72592 15 1 2 1 1 mmbc16 6 15523 03 0 mmmn5 125 1 5 25 05 0 mmr5 mmddd a 5 19795 5 1223255 025 0 20 3 5 23 5 2 第二对齿轮的设计与校核第二对齿轮的设计与校核 1 选择齿轮材料 由表 6 2 可选 小齿轮选用 40C 调质 HBS 260HBS r1 大齿轮选用 45 正火 HBS 210HBS 2 许用接触应力 由式 6 6 得 H 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 23 页 minlimHNHH SZ 接触疲劳极限 查图 6 4 1limH 2limH 2 1lim 700mmN H 2 2lim 550mmN H 接触强度寿命系数 应力循环次数 N 由式 6 7 N z 预设给煤机每天工作 24 小时 每年工作 300 天 预期寿命为 8 年 824300179 2116060 1 h njLN 8 103 7 112 iNN 88 101 253 3 103 7 接触强度的寿命系数 不允许有点蚀 查图 6 5 得 1 N Z 2 N Z 05 1 1 N Z15 1 2 N Z 接触强度最小安全系数 按一般可靠度查 minH S 取1 1 0 1 min H S0 1 min H S 则 min11lim1HNHH SZ 1 05 1 700 2 735mmN min22lim2HNHH SZ 1 15 1 550 2 633mmN 所以 2 633mmN H 许用弯曲应力 由式 6 12 F XNF YY SF F min lim 弯曲疲劳极限 查图 6 7双向传动乘 0 7 lim F 2 378 1lim mmN F 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 24 页 2 294 2lim mmN F 弯曲强度寿命系数 查图 6 8 N Y 1 21 NN YY 弯曲强度尺寸系数 查图 6 9 设模数 m 小于 5 X Ymm1 X Y 弯曲强度最小安全系数 4 1 min F S 则 2 1 2704 1 11378mmNF 2 2 2104 1 11294mmNF 2 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 3 111 022 0 013 0 nPnVt 参考文献 2 参考表 6 7 表 6 8 选取 II 公差组 8 62 1 96 0 t V m s 级 小轮分度圆直径 d 由式 6 5 得 1 3 2 1 1 12 H HE d ZZZ u uKT d 齿宽系数 参考表 6 9 按按齿轮相对轴承为非对称布置 取 d 8 0 d 小轮齿数 在推荐值 20 40 中选 1 z30 1 z 大轮齿数 1043053 3 122 ziz 齿数比 合适46 3 30 104 1 2 z z u 传动比误差 合适05 0 003 0 46 3 46 3 47 3 u u 小轮转矩 mmNnPT 40447379 211 97 8 1055 9 1055 9 6 22 6 2 载荷系数 K K KKKK VA 使用系数 查表 6 3 A K25 1 A K 动载荷系数 由推荐值 1 05 1 4 V K25 1 V K 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 25 页 齿间载荷分配系数 由推荐值 1 0 1 2 K 1 1 K 齿向载荷分布系数由式 由推荐值 1 0 1 2 K 1 1 K 载荷系数 1 89K KKKKK VA 1 11 125 1 25 1 材料弹性系数 查表 6 4 得 E Z 8 189 E Z 2 mmN 节点区域系数 查图 6 3 0 得 H Z 12 0XX 5 2 H Z 重合度系数 由推荐值 0 85 0 92 Z 89 0 Z 故 1 d 3 2 1 1 12 H HE d ZZZ u uKT d 3 2 633 89 0 5 2 8 189 46 3 146 3 8 0 40447389 1 2 mm12 103 齿轮模数 按表 6 6 圆整 111 zdm 30 12 103 44 3 mmmmm4 1 小轮分度圆直径 1 1 mzd 304 120 mm 圆周速度 与估取接近60000 2 1 ndv 60000 79 211120 sm 33 1 标准中心距 mm zzm a268 2 10430 4 2 21 齿宽 取mmdb d 496 8212 1038 0 1 mmb83 大轮齿宽 83 2 bbmm 小轮齿宽 91883 10 5 21 bbmm 3 齿根弯曲疲劳强度校核计算 由式 6 10 得 2 1 1 FSaFaF YYY mbd KT 63 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 26 页 齿形系数 查表 6 5 小轮 Fa Y57 2 1 Fa Y 大轮 17 2 2 Fa Y 应力修正系数 查表 6 5 小轮 Sa Y60 1 1 Sa Y 大轮 80 1 2 Sa Y 重合度 tan tan tan tan 2 1 2211 aa zz 1 75 20tan 221122 20cos1122 arccostan112 20tan 22272 20cos272 arccostan25 2 1 故 2 3 6283 1 11 8 816 111lim1 mmNSYY FxNFF 2 2 5773 1 11 3 750 222lim2 mmNSYY FxNFF 齿根弯曲强度满足 4 齿轮其他主要尺寸计算与结构设计 小齿轮的相关尺寸 分度圆直径 mmmZd120430 11 齿顶高 mmmhh aa 441 1 齿根高 mmmchh af 5425 0 1 1 齿全高 mmmchh a 9425 0 122 1 齿顶圆直径mmhdd aa 128421202 11 齿根圆直径mmhdd ff 110425 1 21202 11 基圆直径 mmmzdb76 11220cos304cos 11 齿距 mmmp57 124 1 齿厚 mmms28 6 242 1 齿槽宽 mmme28 6 242 1 基圆齿距 mmppb81 1120cos57 12cos 11 法向齿距 mmppn81 1120cos57 12cos 11 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 第 27 页 顶隙 mmmcc1425 0 1 大齿轮的相关尺寸 分度圆直径 mmmzd4161044 22 齿顶高 mmmhh aa 441 2 齿根高 mmmchh af 5425 0 1 2 齿全高 mmmchh a 9425 0 122 1 齿顶圆直径mmhdd aa 424424162 22 齿根圆 mmhdd ff 406425 1 24162 22 基圆直径 mmmZdb91 39020cos304cos 21 齿距 mmmp57 124 1 齿厚 mmms28