10-15吨H自重给料工业对辊型煤成型机设计

1 摘 要 工业型煤的发展对于提高煤炭利用率 节约能源以及减少环境的污染等方面有着重 要意义 而工业对辊成型机是整个生产工业型煤设备中必不可少的机械设备 对辊成型 机与其他同类产品相比较 具有成球率高 消耗功率小 结构紧凑便于检修调试等鲜明 的技术优势 本文主要描述了对辊成型机的整体设计要求及相关部位的计算 工业对辊成型机主要由电动机 带轮 减速机 给料系统 轴承 压辊 承压系统 以及润滑系统等机构组成的 本次设计为使两对辊之间保持良好的对中性 从而保证型 煤的质量 在对辊的辊轮与辊轴之间采用胀套无键连接技术 以便根据需要对辊轮进行 相应的调整 本次设计采用同步式齿轮传动箱传动 给料方式是自重给料 采用液压平衡成型力 优点是生产机动灵活 可以调整压力 保护压辊不受损 另外 本次设计采用螺杆固定式框架结构 以满足结构简单 承载能力强 装拆方便的需 要 关键词 工业型煤 对辊成型机 自重给料 液压平衡成型力 螺杆固定式框架结构 1 目 录 1 绪绪 论论 1 1 1 型煤机械在工业型煤技术的重要地位 1 1 2 工业型煤的发展历史 1 1 3 国内工业型煤的发展状况 1 1 4 国外工业型煤的发展状况 2 1 5 工业型煤成型机工作机理 2 1 6 影响型煤的成型因素 4 2 型辊的计算型辊的计算 7 2 1 确定传动方案 7 2 2 对辊成型机的主要参数及设计要求 7 2 3 辊子的宽度计算 7 2 4 型球的分布 7 2 5 辊子的长度计算 8 2 6 对辊成型机电动机的选择 8 2 7 传动比的分配与计算 8 2 8 各级轴的参数计算 9 3 V 带的计算带的计算 11 3 1 确定 V 带型号 11 3 2 确定带轮基准直径 1 D 2 D 11 3 3 验算 V 带速度 11 3 4 确定 V 带长度 L 及中心距A 11 3 5 验算小带轮包角 1 11 3 6 V 带根数Z的确定 11 3 7 计算单根 V 带的拉力 L F 12 3 8 轴上的力的计算 Z F 12 4 减速器齿轮的设计计算减速器齿轮的设计计算 13 4 1 第一对啮合齿轮的计算 13 4 2 第二对啮合齿轮的计算 16 4 3 第三对啮合齿轮的计算 20 4 4 第四对啮合齿轮的计算 23 5 减速器轴的设计计算减速器轴的设计计算 28 5 1 I 号轴的计算 28 5 2 II 号轴的计算 30 2 5 3 III 号轴的计算 32 5 4 IV 号轴的计算 35 5 5 V 号轴的计算 38 6 对辊成型机其他关键部位的设计对辊成型机其他关键部位的设计 41 6 1 型板材料的选择 41 6 2 液力加载系统 41 6 3 安全联轴器的选择 41 6 4 机架的设计 41 6 5 压辊的设计 41 结结 论论 43 致致 谢谢 44 参考文献参考文献 45 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 1 1 绪 论 我国的主要能源是煤炭 煤炭利用率的提高对于整个国民经济的发展有着重大意义 然而 原煤不经过加工而直接用于燃烧 不仅利用率低 浪费能源 而且产生大量的煤 烟以及温室气体的排放发 严重污染环境 随着科学技术的飞速发展以及能源的日益短 缺 人们迫切需要一种有效的节能方法 而采用清洁煤技术 正是提高煤炭利用效率以 及减少环境污染的重要途径之一 工业型煤成套技术就是其中一种比较成熟的方法 通过 添加助剂对粉煤进行混捏成型 用作工业锅炉和窑炉的燃料 与直接燃烧散煤相比 烟 尘排放量可减少 60 SO 排放量可减少 50 而且建厂投资少 周期短 易于推广 2 等等 1 1 1 型煤机械在工业型煤技术的重要地位 由于过去我国对工业型煤机械不够重视 在其方面的研究很少 所以到如今 我国 生产工业型煤的主要方式是采用粉煤添加粘结剂来低压成型工业型煤 实际上 恰恰成型 机械是型煤生产的关键设备 这致使我国的工业型煤技术落后于国外 不过 近年来 随 着我国科学技术的发展 在这方面正不断地缩小与发达国家之间的差距 而国内采用的 有粘结剂的低压成型工艺存在着诸如其过程十分耗时繁琐 能源消耗大 相关的机械设 备陈旧 添加剂昂贵等等不利因素 致使型煤的生产成本偏高 生产厂家获得的利润很低 不利于向广大市场推广 本论文设计的是工业对辊成型机械 采用压辊挤压成型工业型 煤 这样可以不用粘结剂 以减少成本 1 2 工业型煤的发展历史 过去 我国生产工业型煤所使用的型煤机械设备大多是仿国外制造的 由于生产力水平不高 存在着 诸如型煤设备配置不合理 电机选型不匹配等等问题 结果导致型煤成型工艺水平落后于国外几十年 的巨大差距 当时所使用的型煤机械设备存在着许多的问题 例如 机械性能差 耗电量大 经常折 断轴 成型率低 型煤质量差等等 为了解决这些问题 工程师们不辞劳苦地努力奋斗 后来经过不 断地研制和改造 终于使型煤设备的各方面的性能都得到很大程度上的提高 1 3 国内工业型煤的发展状况 我国型煤技术的发展状况可以概括为起步晚 发展慢 实际上 为了减少能源的浪 费以及减小对于环境的破坏污染 我国是从 20 世纪 50 年代起才开始研究民用型煤 60 年代到 70 年代 国内开展了大规模的民用型煤研究 并且随后研制出了以无烟煤为原料 的上点火蜂窝煤 1980 年后开始研究与开发工业型煤技术 并且取得了明显的成就 但 总体上与发达国家比较 还存在着不小的差距 特别是在型煤专用设备的开发研究方面 差距依然十分巨大 综上所述 我国在型煤机械设备上的研制和开发对于解决能源资源 日益短缺 环境污染问题等等 有着重大作用 是一件利国利民的好事 工业上我国目前普遍采用机制冷压一次成型来生产工业型煤 主要的成型设备有对 辊成型机和挤出机等等 工业对辊成型压力相对较低 一般在 25 MPa 左右 型煤的形状 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 2 有圆形 方形 枕形 棒形等等 2 国内用于生产工业型煤的粘结剂可分为无机质 有机质以及两者结合起来的复合粘 结剂 目前国内注重于开发具有良好冷态强度和防水性能的免烘干粘结剂 以此来大规 模生产工业型煤 减少成本 目前国内生产型煤的设备主要有两种发展趋势 其一 由国外引进高压成型设备 其二 大力推广国内研制的低压炉成型设备 两种发展趋势可以有效地降低生产成本 提 高型煤的成型质量 加快我国工业型煤规模化 产业化进程 另外 由于型煤的生产成本高于原煤 并且型煤的生产要消耗能源电能 而生产厂家的 目的是追求一定的经济利润 导致型煤的价格一般比原煤高出几十块钱 型煤所带来的经 济利润十分的少 于是在市场经济调节下 难以拥有市场 这是中国工业型煤很难在市场普 遍推广的根本原因 工业型煤炉前成型技术是节能技术改造重要的一部分 但其不能很 好地减少环境污染 1 4 国外工业型煤的发展状况 国外型煤发展已有半个多世纪的历史 生产量较大 技术较成熟的国家有英国 法 国 德国 日本等 国外壁炉用型煤较多 生产能力最大能达到 50 万 t 年 国外型煤生 产工艺 粘结剂配方 型煤机械设备都较先进 技术成熟 能够形成生产规模 国外整 套型煤设备中压球机发展的主要趋势是为了提高型煤产品质量 加大成型压力 型煤设 备中压球机的研发方法主要有两种 一种是加大成型压辊直径 另一种是加上预压机构 和必要的控制系统两级成型 为了解决压球机沿辊宽压力不均的问题 可以在压球机上 增加复杂的分行调压机构 但这大大地增加了压球机的加工成本 由于国外发达国家正 在寻找研究新的能源 研究其它洁净燃料和技术 国外型煤业日趋萎缩 目前 成型用 立式调和机正向中心供热 高速混合 自动定量出料方向发展 1 5 工业型煤成型机工作机理 成型机是工业型煤成型过程中关键的机械设备 其性能将直接影响型煤生产线上生 产型煤的质量 工业对辊成型机是成型机的主要机型之一 它有一对直径相同 水平方 向上相互平行并且彼此间存在着一定间隙的圆柱形压辊 压辊上分布着许多形状和大小 相同并且交错排列的成型槽 压辊是对辊成型机的关键部件 如图 1 1 所示 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 3 图 1 1 对辊成型机工作示意图 型煤设备配置及选型 工业对辊成型机在电动机的驱动下 带动两个压辊以相同速度 相反方向转动 当 原煤落入两压辊之间并且在 A 处开始受压时 煤料在相应两成型槽之间受挤压致使其体 积被压缩 随着压辊连续转动 成型槽逐渐闭合 并且成型压力逐步增大 当压辊转动 到两个成型槽距离最小时成型压力达到最大值 型煤固定成型 然后压辊继续转动使成 型槽逐渐分离 成型压力也随之逐渐减小 在成型压力减至零之前 挤压成型的型煤就 开始自动脱落 由工业型煤机械设备的配置及选型研究可知 按图 2 来分析成型槽对原煤的成型作 用力原理 为简明论述 我们把成型槽中点看做成型槽对原煤的受力作用点 在 A B 两 点同时作用一对压力 为方便计算 我们设压辊的 A 点为研究对象 在 A 点压辊对煤料 产生一个压力 J 该作用力可分解为两个力 垂直力 Pslna 对煤料起着支撑的作用 使 煤料脱离压辊 而水平力 Pcosa 对原煤料产生挤压作用 并且同时 压辊对煤料产生一 个摩擦力 F 此摩擦力也可以分解为两个作用力 垂直分力 Fcosa 使煤料被挤压到两压 辊之间 而水平分力 Fslna 则克服煤料的内阻力 从而让煤料被压缩成型 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 4 图 1 2 型煤成型时的受力分析 要使压辊能咬入煤料并且正常工作 必须满足以下条件 图 1 2 型煤成型时的受力分析公式图 上述式中 P 为煤料与压辊之间的摩擦角 由此可以得出结论 工业对辊成型机要想 正常工作必须使压辊上的咬入角于或者等于煤料与压辊间的摩擦角 综上所述可以得出 煤料的压制主要是在咬合区内进行的 在进入咬合区前煤料只 起摇实密度的作用 成型机一个很重要的参数便是咬合角 在相同压辊直径的条件下 咬合角越大 则咬合区 H 越大 被咬入煤料的体积就越大 压缩率和成型压力也就随之 而增大 咬合角的大小与煤料的特性有关 一般大约在 左右 一般在咬合角 o 10 o 15 4 相同的条件下 增大压辊直径就增大咬合区的宽度 进而可以增大型煤的压缩率和成型 强度 这也是现在国外工业型煤成型机压辊向大直径方向发展的主要原因 然而 增大 压辊直径的同时 也应该考虑到负面影响 1 6 影响型煤的成型因素 煤料的成型除了与压辊的直径和宽度以及辊子的转速 两对辊之间的中心距相关外 还与对辊成型机的成型压力 煤料的粒度 物料的水分 粘结剂与煤料的配比 煤料的 成型特性等因素息息相关 因此在设计过程中需要将这些因素也考虑到其中 1 6 1 型煤对辊成型机的成型压力 煤炭原料在压辊上成型槽的填满程度在一定程度上决定着对辊成型机成型压力的大 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 5 小 而成型压力的大小对于型煤的成型质量又起着至关重要的作用 当成型压力小于压 溃力时 型煤的机械强度随成型压力的增大而提高 煤种不同 其压溃力也有所差别 一般 型煤的成型压力有一个最佳值 其主要与成型物料的种类 成型物料的水分 成 型物料的粒度组成以及成型所用的粘结剂种类和用量等因素有密切的关系 所以说 为了能使对辊成型机产生足够大的压力来压实成型槽里面的煤球 需要将 成型槽里面的煤料填充满 因为煤料填充得越多 则在两对辊成型时对煤料挤压产生的 反作用力就越大 从而使煤料越容易成型 1 6 2 煤料粒度 给配对煤料成型带来的影响 煤料粒度的大小与料度级配分布也是影响型煤的成型强度与成型率的重要因素之一 在成型过程中 煤料过粗过细不仅会消耗电动机的动力 浪费能源 而且还会增加粘结 剂的用量 使其灰分增大固定碳含量低 最终影响型煤的成型质量 所以 通过对成型 强度及成型率良好的情况下 最佳煤料粒度及料度级配跟踪测试结果对比 存在着一个 较好的粒度范围 实践证明 较小的物料粒度有利于粒子的紧密排列 型煤压球机采用 粘合剂成型工艺时 最佳粒度组成应使物料的总比表面最小的粒子间的总空隙也最小 以减少粘合剂用量 从而降低型煤的生产成本 确定物料粒度及粒度组成时 应该遵循 以下两个原则 1 确保煤料颗粒在型块内的以最为紧密的方式排列 以提高型煤的成型质量 实 践证明 较小的物料粒度有利于粒子的紧密排列 2 若采用粘结剂生产工业型煤工艺时 最佳粒度组成应该使煤料的总表面达到最 小值 煤料颗粒间的总空隙也达到最小值 这样可以减少粘结剂的用量 从而降低型煤 的生产成本 1 6 3 物料的水分在成型过程中的影响 型煤成型水分的大小直接关系到型煤的成型率 固化时间 初期强度 后期强度等 等 型煤生产线要求被压制物料含水量不的超过最佳含水量范围 当然具体物料压制时 含水量要求也不同 物料中的水分在成型过程中的作用主要有 1 适量的水分可以在成型过程中起润滑剂的作用 也可以降低成型系统的内摩擦 力 提高型煤的成型质量 若是物料的水分过多 颗粒表面的水层变厚 就会影响颗粒 之间的充分密集 并且降低型煤的成型质量 而且 物料水分过多则在型煤干燥时易产 生裂纹 导致型煤发生碎裂现象 2 如果在工业型煤成型过程中采用亲水性粘结剂 适量的水分会起着预先润湿物 料粒子表面的作用 从而时物料的粒子更容易相互粘结 但是如果水分过多的话 反而 会使粘结剂失效 根据研究得出比较适宜的成型水分范围一般在 10 15 之间 3 如果工业型煤成型过程中采用疏水性粘结剂成型 则物料的水分会减弱粘结剂 对型煤成型的效果 所以在成型时一般控制物料的水分在 4 以下 1 6 4 粘结剂与物料的配比对煤料成型的影响粘结剂与物料的配比对煤料成型的影响 由于大部分煤种的成型性能较差 因而采用粘结剂的成型工艺应用较为普遍 此时 粘结剂的用量不但是型煤强度的关键影响因素 而且对型煤生产成本有非常重要的影响 从粘结剂在成型过程中固结后的方面来说 增大粘结剂的用量有利于提高型煤的成型质 量 但从型煤的成型过程来说 增大粘结剂的用量将减小成型压力并且降低型煤的质量 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 6 再从型煤脱模的稳定性这方面来说 增大粘结剂的用量也不利于提高型煤的质量 所以 一般需要反复试验来确定一个最佳的粘结剂用量 1 6 5 物料的成型特性在成型过程中的影响 物料的成型特性是在型煤成型过程影响煤料成型的关键的内在因素 其中以物料的 弹性与塑性的影响最为突出 原煤的塑性越高 其煤料的成型特性就会越好 5 泥炭 褐煤等煤种均富含塑性高的沥青质和腐植酸物质 所以它们的成型特性好 5 成型质量高 甚至可以不使用粘结剂来成型工业型煤 随着煤化度的提高 煤的塑性逐 渐下降 其成型特性也逐渐变差 对煤化度较高的煤 一般需添加粘结剂以增加煤料的 塑性方可成型 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 7 2 型辊的计算 2 1 确定传动方案 本次设计的对辊成型机是由电动机通过带传动带动一个同步减速器 再通过可调节 联轴器带动两个辊子同步相向转动 传动方案如下 图 2 1 2 2 对辊成型机的主要参数及设计要求 辊子转速 10 12 转 分 即辊子圆周速度为 m s6 04 0 成型压力 小时产量 10 15 吨 kn cm3015 给料方式 自重给料 型球尺寸 枕形结构284545 采用液压平衡成型力 螺杆固定式框架结构 同步式齿轮传动箱 2 3 辊子的宽度计算 因为设计给出的工况为 即 min r1210 n m s0 60 4 v 可得辊子半径 0 4m s n 30v r 2 4 型球的分布 棍子的周长2512mm2 L 周向单列最多可为 个56 45 2512 1 1 B L n 由于各成型槽之间存在间距 将暂定周向单列成型槽数 间距定为 6 mm36 1 n 单个型煤的质量 Vm 是煤的密度 通常取 3 1 35t m 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 8 所以其质量 kg101 1531022845451035 1 393 m 由于要符合每小时产量 的要求 需要产出的型煤的数量为t1510 4 3 33 10797 9 531 6 10 1 153 101510101510 m N 所以成型辊上的成型槽列数 6 447 2 12103660 10797 9 531 6 121060 4 1 2 n N n 取成型辊上的成型槽列数5 2 n 2 5 辊子的长度计算 因此辊子的实际宽度mm34140266545 B 辊子的直径 D 2 r 800 mm 宽度为 341mm 2 6 对辊成型机电动机的选择 已知成型时成型压力 辊宽 kn cm3015 pmm315 B 工作阻力 kN1023 2 511 BpF 阻力转矩 T mN46035 5 230171045101023 2 511 33 F 工作功率 P kW85 5710 24 100055 9 121046035 5 23017 55 9 nwT 传动装置的总效率 644 承联齿带 查机械手册可得 6 96 0 带 97 0 齿 99 0 联 99 0 承 可求得总效率77 0 99 0 99 0 97 0 96 0 844 则可求得电机功率 kW13 7530 31 77 0 85 5710 24 0 P P 经研究决定采用同步转速的 Y 系列电动机 r min1000 所选用的电动机为 6 极电机 额定转速 额定功率为 6280 SYr min980kW45 2 7 传动比的分配与计算 此传动装置采用圆柱直齿轮减速器 分配传动比要考虑一下原则 1 各级齿轮传动的承载能力大致相同 2 各级传动中的大齿轮浸油深度大致相同 由于所选电机额定转速 工作时电机转速 因此r min980 0 nr min1510 g n 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 9 其总传动比98 10 980 0 g z n n i 经查机械手册可知普通 V 带传动比 通常取 2 4 因为 V 带传动比不宜过大 7 10 所以一般应使 这样可使传动装置结构紧凑 因而取 cV ii 2 V i 所以减速器的传动比49 2 98 V z j i i i 分配各级传动比8 2 1 i 65 2 2 i 5 2 3 i 36 2 4 i 校核传动比 该传动比在合理193 11 36 2 5 265 2 8 22 980 4321 0 iiiii n n V g 范围内 2 8 各级轴的参数计算 将传动装置中的各轴从高速级到低速级排列依次为 I 号轴 II 号轴 III 号轴 相邻两轴之间的传动比为 各轴的输入功率为 各轴的转速为 12 i 23 i 1 P 2 P 1 n 各轴的输入转矩为 另外 0 轴即为电动机轴 因而各轴的功率 2 n 1 T 2 T 8 转速 转矩的计算如下 0轴 kW45 0 P r min980 0 n mN52 438 980 1045 55 955 9 3 0 0 0 n P T I轴 kW75 4295 0 45 0101 PP r min490 2 980 0 1 V n n n mN19 833 490 1075 42 55 955 9 3 1 1 1 n P T II轴 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 10 kW90 4199 0 75 42 2 1212 PP r min175 8 2 490 1 1 2 i n n mN54 2286 175 1090 41 55 955 9 3 2 2 2 n P T III轴 kW07 4199 090 41 2 2323 PP r min04 66 65 2 175 2 2 3 i n n mN11 5939 04 66 1007 41 55 9 55 9 3 3 3 3 n P T IV轴 kW25 4099 007 41 2 3434 PP min 42 26 5 2 04 66 3 3 4 r i n n mN11 14549 42 26 1025 40 55 955 9 3 4 4 4 n P T V轴 kW45 3909925 40 2 4545 PP r min19 11 36 2 42 26 4 4 5 i n n mN23 33668 19 11 1045 39 55 9 55 9 3 5 5 5 n P T 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 11 3 V 带的计算 3 1 确定 V 带型号 工作情况系数 查机械手册表 4 6 得 A K 7 3 1 A K 计算功率 c PkW 5 58253 1 cAc PKP V 带型号根据和值查机械手册图 4 6 得选用 C 型 V 带 c P 0 n 7 3 2 确定带轮基准直径 1 D 2 D 小带轮直径查机械手册表 4 7 得 200 355 mm 取 1 D 7 1 Dmm300 1 D 已知 取弹性滑动系数 2 V i02 0 大带轮直径 取 2 D mm6953921 12 DiD V mm600 2 D 3 3 验算 V 带速度 m s39 15 60000 980300 60000 11 nD 由于要求带速在 5m 25m 之间 所以带速符合要求 3 4 确定 V 带长度 L 及中心距 a 初定中心距 0 a 21021 27 0DDaDD mm1800630 0 a 初算 V 带基准长度 0 L 0 2 1221 00 42 2 a DDDD aL 5 1272 14133600 mm22 5026 查机械设计手册可圆整得mmL5000 0 实际中心距 a 的计算 mm1787131800 2 0 0 LL aa d 3 5 验算小带轮包角 1 ooooo 38 170 3 57 1787 300600 180 3 57180 12 1 a DD 3 6 V 带根数 z 的确定 单根 V 带试验条件下许用功率查机械设计手册得 0 P 7 kW23 10 0 P 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 12 传递功率增量查机械手册表 4 5 可得 0 P 7 kWP83 0 0 包角系数查机械手册表 4 8 可得 K 7 98 0 K 长度系数查机械手册表 4 3 可得 L K 7 07 1 L K V 带根数 z 04 5 07 1 98 0 06 11 5 58 00 L c KKPP P z 经圆整可得 z 5 根 3 7 计算单根 V 带的拉力 L F V 带单位长度的质量 m 查相关资料得 m 0 3kg m 9 mv Kvz P F c L 1 5 2 500 2 39 153 01 98 0 5 2 39 155 5 58 500 578 94N 3 8 轴上的力的计算 Z F N5769 2 38 170 sin594 5782 2 sin2 1 zFF LZ 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 13 4 减速器齿轮的设计计算 4 1 第一对啮合齿轮的计算 4 1 1 选择齿轮材料 小齿轮 40Cr 调质 HBSHBS260 1 大齿轮 45 正火 HBSHBS200 2 4 1 2 齿面接触疲劳强度的计算 确定齿轮传动精度等级 由于 估取圆周速度 3 1 1 022 0 013 0 n P nvy m s4 y v 查机械设计手册可得其精度等级为 II 公差组 8 级 7 求小齿轮分度圆直径 1 d 3 2 1 1 12 u uZZZKT d H HE d 齿宽系数查机械手册可按齿轮相对轴承为非对称布置 d 7 小齿轮齿数推荐值范围为 20 40 取 1 z27 1 z 大齿轮齿数 圆整取 2 z 6 75278 2 111 ziz75 2 z 齿数比 u78 2 27 75 1 2 z z u 传动比误差由于误差在范围 u u 71 0 100 8 2 78 2 8 2 u u o o 5 内 所以所选齿轮齿数合适 小齿轮转矩 1 T 490 75 421055 9 1055 9 6 1 6 1 n P TmmN833189 载荷系数 K K KKKK VA 使用系数查机械手册得 A K 7 1 A K 动载荷系数推荐值范围为 1 05 1 4 选取 V K3 1 V K 齿向载荷分配系数推荐值范围为 1 0 1 2 选取 K15 1 K 齿间载荷分配系数推荐值范围为 1 0 1 2 选取 K17 1 K 载荷系数 K749 1 17 1 15 1 3 11 K KKKK VA 许用接触应力 N H H H Z S min lim 查机械手册可得接触疲劳极限 2 1lim mm 700N H 2 2lim mm 550N H 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 14 求应力循环次数 N 可得 10300814906060 11 H jLnN 8 1005 7 78 2 1005 7 8 12 uNN 8 1054 2 查机械手册可得接触强度的寿命系数 7 1N Z 2N Z 1 1 N Z1 2 N Z 查机械设计手册可得接触强度最小安全系数 7 1 min H S 则 2 1 mm 770111770N H 2 2 mm 550111550N H 材料弹性系数查机械设计手册可得 E Z 7 2 mm 8 189 N ZE 节点区域系数查机械设计手册 由可得 H Z 7 0 0 21 xx 5 2 H Z 重合度系数推荐值范围为 0 85 0 92 选取 Z88 0 Z 经计算可得 3 2 1 8 2 8 21 550 88 0 5 2 8 189 8 0 833189749 1 2 d mm48 141 1 d 齿轮模数 m 圆整取 m 524 5 27 48 141 1 1 z d m 小齿轮分度圆直径 1 dmmmzd135527 11 圆周速度 v 60000 490160 60000 11 nd vsm 84 3 与估计值相近 故满足设计要求 smvy 4 故 小齿轮分度圆直径 135mm 1 d 1 d 大齿轮分度圆直径 2 dmmmzd375755 22 标准中心距 a 255mm 2 75275 2 21 zzm a 齿宽 bmmdb d 18 11348 1418 0 1 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 15 圆整取 b 113 mm 大齿轮齿宽 2 bmmbb113 2 小齿轮齿宽 1 b 105 21 bb 120 mm 4 1 3 齿根弯曲疲劳强度的计算及校核 许用弯曲应力 F XN F F F YY S min lim 弯曲疲劳极限机械设计手册 双向传动乘 0 7 limF 7 2 1lim mm 380N F 2 2lim mm 320N F 弯曲强度寿命系数查机械设计手册可得 N Y 7 1 1 N Y1 2 N Y 弯曲强度尺寸系数查机械设计手册可得 X Y 7 1 1 X Y1 2 X Y 弯曲强度最小安全系数查机械设计手册可得 minF S 7 4 1 1min F S 则 4 1 11380 111lim 1 F XNF F S YY 2 N mm43 271 4 1 11320 222lim 1 F XNF F S YY 2 N mm57 228 由0 cos 11 2 388 1 21 zz 0cos 75 1 27 1 2 388 1 1 72 重合度系数 0 68 Y 72 1 75 0 25 0 75 0 25 0 Y 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 16 由式 6 10 FSaFaF YYY mbd KT 1 1 2 齿形系数 Fa Y52 2 1 Fa Y18 2 2 Fa Y 应力修正系数 Sa Y63 1 1 Sa Y79 1 2 Sa Y 由此可得68 0 63 1 52 2 5160120 833189749 1 2 1 F 2 N mm80 84 68 0 79 1 18 2 5160113 833189749 1 2 2 F 2 N mm55 85 由于 故齿根弯曲强度满足设计要求 11FF 22FF 4 1 4 齿轮主要尺寸的设计计算 分度圆直径 dmm135527 11 mzd mm375755 22 mzd 齿顶高 a hmm551 mhh aa 齿根高 f h 525 0 1 mchh af 6 25 mm 齿全高 hmm25 11 fa hhh 齿顶圆直径 a dmm145521352 11 aa hdd mm385523752 22 aa hdd 齿根圆直径 f dmm 5 12225 621352 11 ff hdd mm5 36225 6 23752 22 ff hdd 基圆直径 j dmm86 12620cos135cos 11 dd j mm38 35220cos375cos 22 dd j 齿距 pmm7 155 mp 齿厚 smm m s85 7 2 5 2 齿槽宽 emm85 7 2 5 2 m e 顶隙 cmm25 1525 0 mcc 中心距 a mm255 2 375135 2 21 dd a 传动比 12 i78 2 2775 2112 zzi 4 2 第二对啮合齿轮的计算 4 2 1 选择齿轮材料 小齿轮 40Cr 调质 HBSHBS280 1 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 17 大齿轮 45 正火 HBSHBS210 2 4 2 2 齿面接触疲劳强度的计算 确定齿轮传动精度等级 由于 估取圆周速度 3 1 1 022 0 013 0 n P nvy 查机械设计手册可得其精度等级为 II 公差组 8 级 m s71 1 y v 7 求小齿轮分度圆直径 1 d 3 2 1 1 12 u uZZZKT d H HE d 齿宽系数查机械设计手册可按齿轮相对轴承为非对称布置 d 7 小齿轮齿数推荐值范围为 20 40 取 1 z30 1 z 大齿轮齿数 圆整取 2 z5 793065 2 111 ziz79 2 z 齿数比 u63 2 30 79 1 2 z z u 传动比误差由于误差在范围 u u o o o o 76 0 100 65 2 63 2 65 2 u u o o 5 内 所以所选齿轮齿数合适 小齿轮转矩 1 T 175 90 411055 9 1055 9 6 1 6 1 n P TmmN 2286543 载荷系数 K K KKKK VA 使用系数查机械设计手册得 A K 7 25 1 A K 动载荷系数推荐值范围为 1 05 1 4 选取 V K10 1 V K 齿向载荷分配系数推荐值范围为 1 0 1 2 选取 K11 1 K 齿间载荷分配系数推荐值范围为 1 0 1 2 选取 K12 1 K 载荷系数 K71 1 12 1 11 1 10 1 25 1 K KKKK VA 许用接触应力 N H H H Z S min lim 查机械手册可得接触疲劳极限 2 1lim 810mmN H 2 2lim 560mmN H 求应力循环次数 N 可得 10300811756060 11 H jLnN 8 1052 2 78 2 1052 2 8 12 uNN 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 18 7 1058 9 查机械设计手册可得接触强度的寿命系数 7 1N Z 2N Z 1 1 N Z06 1 2 N Z 查机械设计手册可得接触强度最小安全系数 7 1 min H S 则 2 1 810111810mmN H 2 2 5941106 1 560mmN H 材料弹性系数查机械设计手册可得 E Z 7 2 8 189 mm N ZE 节点区域系数查机械设计手册 由可得 H Z 7 0 0 21 xx 5 2 H Z 重合度系数推荐值范围为 0 85 0 92 选取 Z88 0 Z 经计算可得 3 2 1 65 2 65 2 1 594 88 0 5 2 8 189 8 0 228654371 1 2 d mmd08 188 1 齿轮模数 m 圆整取 m 627 6 30 08 188 1 1 z d m 小齿轮分度圆直径 1 dmmmzd180630 11 圆周速度 v 60000 175180 60000 11 nd v sm 64 1 与估计值相近 故满足设计要求 smvy 71 1 故 小齿轮分度圆直径 180mm 1 d 1 d 大齿轮分度圆直径 2 dmmmzd474796 22 标准中心距 a 327mm 2 79306 2 21 zzm a 齿宽 bmmdb d 46 15008 1888 0 1 圆整取 b 150 mm 大齿轮齿宽 2 bmmbb150 2 小齿轮齿宽 1 b 105 21 bb 156mm 4 2 3 齿根弯曲疲劳强度的计算及校核 许用弯曲应力 F 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 19 XN F F F YY S min lim 弯曲疲劳极限查机械设计手册 双向传动乘 0 7 limF 7 2 1lim 387mmN F 2 2lim 326mmN F 弯曲强度寿命系数查机械设计手册可得 N Y 7 1 1 N Y1 2 N Y 弯曲强度尺寸系数查机械设计手册可得 X Y 7 1 1 X Y1 2 X Y 弯曲强度最小安全系数查机械设计手册可得 minF S 7 4 1 1min F S 则 4 1 11387 111lim 1 F XNF F S YY 2 43 276mmN 4 1 11326 222lim 1 F XNF F S YY 2 86 232mmN 由0 cos 11 2 388 1 21 zz o 0cos 79 1 30 1 2 388 1 1 73 重合度系数 0 68 Y 73 1 75 0 25 0 75 0 25 0 Y 由式 6 10 FSaFaF YYY mbd KT 1 1 2 齿形系数 Fa Y55 2 1 Fa Y18 2 2 Fa Y 应力修正系数 Sa Y61 1 1 Sa Y79 1 2 Sa Y 由此可得68 0 61 1 55 2 6180156 228654371 1 2 1 F 2 58 129mmN 68 0 79 1 18 2 6180156 228654371 1 2 2 F 2 09 128mmN 由于 故齿根弯曲强度满足设计要求 11FF 22FF 4 2 4 齿轮主要尺寸的设计计算 分度圆直径 dmmmzd180630 11 mmmzd474796 22 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 20 齿顶高 a hmmmhh aa 661 齿根高 7 5 mm f h 625 0 1 mchh af 齿全高 hmmhhh fa 5 13 齿顶圆直径 a dmmhdd aa 192621802 11 mmhdd aa 486624742 22 齿根圆直径 f dmmhdd ff 1655 721802 11 mmhdd ff 4595 724742 22 基圆直径 j dmmdd j 14 16920cos180cos 11 o mmdd j 41 44520cos474cos 22 o 齿距 pmmmp84 186 齿厚 smm m s42 9 2 6 2 齿槽宽 emm m e42 9 2 6 2 顶隙 cmmmcc5 1625 0 中心距 a mm dd a327 2 474180 2 21 传动比 12 i63 2 3079 2112 zzi 4 3 第三对啮合齿轮的计算 4 3 1 选择齿轮材料 小齿轮 40Cr 调质 HBSHBS270 1 大齿轮 45 正火 HBSHBS240 2 4 3 2 齿面接触疲劳强度的计算 确定齿轮传动精度等级 由于 估取圆周速度 3 1 1 022 0 013 0 n P nvy 查机械设计手册可得其精度等级为 II 公差组 8 级 smvy 95 0 7 求小齿轮分度圆直径 1 d 3 2 1 1 12 u uZZZKT d H HE d 齿宽系数查机械设计手册可按齿轮相对轴承为非对称布置 d 7 小齿轮齿数推荐值范围为 20 40 取 1 z31 1 z 大齿轮齿数 圆整取 2 z 5 77315 2 111 ziz77 2 z 齿数比 u48 2 31 77 1 2 z z u 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 21 传动比误差由于误差在范围内 u u o o o o 8 0100 5 2 48 2 5 2 u u o o 5 所以所选齿轮齿数合适 小齿轮转矩 1 T 04 66 70 411055 9 1055 9 6 1 6 1 n P TmmN 5939105 载荷系数 K K KKKK VA 使用系数查机械设计手册得 A K 7 25 1 A K 动载荷系数推荐值范围为 1 05 1 4 选取 V K05 1 V K 齿向载荷分配系数推荐值范围为 1 0 1 2 选取 K04 1 K 齿间载荷分配系数推荐值范围为 1 0 1 2 选取 K06 1 K 载荷系数 K38 1 06 1 04 1 05 1 25 1 K KKKK VA 许用接触应力 N H H H Z S min lim 查机械手册可得接触疲劳极限 2 1lim 780mmN H 2 2lim 700mmN H 求应力循环次数 N 可得 103008104 666060 11 H jLnN 7 1051 9 48 2 1051 9 7 12 uNN 7 1084 3 查机械设计手册可得接触强度的寿命系数 7 1N Z 2N Z 02 1 1 N Z04 1 2 N Z 查机械设计手册可得接触强度最小安全系数 7 3 1 min H S 则 2 1 6123 1102 1 780mmN H 2 2 5603 1104 1 700mmN H 材料弹性系数查机械设计手册可得 E Z 7 2 8 189 mm N ZE 节点区域系数查机械设计手册 由可得 H Z 7 0 0 21 xx 5 2 H Z 重合度系数推荐值范围为 0 85 0 92 选取 Z88 0 Z 经计算可得 3 2 1 5 2 5 21 560 88 0 5 2 8 189 8 0 593910538 1 2 d mmd 7 251 1 齿轮模数 m 圆整取 m 81 8 31 7 251 1 1 z d m 小齿轮分度圆直径 1 dmmmzd248831 11 圆周速度 v 60000 04 66248 60000 11 nd vsm 86 0 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 22 与估计值相近 故满足设计要求 smvy 95 0 故 小齿轮分度圆直径 248mm 1 d 1 d 大齿轮分度圆直径 2 dmmmzd616778 22 标准中心距 a 432mm 2 77318 2 21 zzm a 齿宽 bmmdb d 36 201 7 2518 0 1 圆整取 b 201mm 大齿轮齿宽 2 bmmbb201 2 小齿轮齿宽 207mm 1 b 105 21 bb 4 3 3 齿根弯曲疲劳强度的计算及校核 许用弯曲应力 F XN F F F YY S min lim 弯曲疲劳极限查机械设计手册 双向传动乘 0 7 limF 7 2 1lim 384mmN F 2 2lim 340mmN F 弯曲强度寿命系数查机械设计手册可得 N Y 7 1 1 N Y1 2 N Y 弯曲强度尺寸系数查机械设计手册可得 X Y 7 1 1 X Y1 2 X Y 弯曲强度最小安全系数查机械设计手册可得 minF S4 1 1min F S 则 4 1 11384 111lim 1 F XNF F S YY 2 29 274mmN 4 1 11340 222lim 1 F XNF F S YY 2 86 242mmN 由0 cos 11 2 388 1 21 zz o 0cos 77 1 31 1 2 388 1 1 72 重合度系数 0 69 Y 72 1 75 0 25 0 75 0 25 0 Y 由式 6 10 FSaFaF YYY mbd KT 1 1 2 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20142014 毕业设计毕业设计 23 齿形系数 Fa Y60 2 1 Fa Y18 2 2 Fa Y 应力修正系数 Sa Y595 1 1 Sa Y79 1 2 Sa Y 由此可得69 0 595 1 60 2 8248207 593910538 1 2 1 F 2 2 114mmN 69 0 79 1 18 2 8248201 593910538 1 2 2 F 2 7 110mmN 由于 故齿根弯曲强度满足设计要求 11FF 22FF 4 3 4 齿轮主要尺寸的设计计算 分度圆直径 dmmmzd248831 11 mmmzd616778 22 齿顶高 a hmmmhh aa 881 齿根高 10 mm f h 825 0 1 mchh af 齿全高 hmmhhh fa 18 齿顶圆直径 a dmmhdd aa 264822482 11 mmhdd aa 632826162 22 齿根圆直径 f dmmhdd ff 2281022482 11 mmhdd ff 5961026162 22 基圆直径 j dmmdd j 04 23320cos248cos 11 o mmdd j 85 57820cos616cos 22 o 齿距 pmmmp13 258 齿厚 smm m s56 12 2 8 2 齿槽宽 emm m e56 12 2 8 2 顶隙 cmmmcc2825 0 中心距 a mm dd a432 2 616248 2 21 传动比 12 i48 2 3177 2112 zzi 4 4 第四对啮合齿轮的计算 4 4 1 选择齿轮材料 小齿轮 40Cr 调质 HBSHBS270 1 大齿轮 45 正货 HBSHBS230 2 4 4 2 齿面接触疲劳强度的计算 确定齿轮传动精度等级 由于 估取圆周速度 3 1 1 022 0 013 0 n P nvy 查机械设计手册可得其精度等级为 II 公差组 8 级 smvy 52 0 7 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 2014201