顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计【三维PROE】【8张CAD高清图纸 说明书】【YC系列】
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顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计【三维PROE】【8张CAD高清图纸
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毕业设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求）设计题目： 顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计顶堆侧取堆取料机是一种室内圆形料场的堆取料机。目前在煤矿、煤化工、铁矿、电力等行业得到了广泛应用。原始数据： 图纸内容及张数画出刮板输送机一套图纸实物内容及要求 用软件造型。其 他1、设计说明书 1份2、阅读外文资料译文 1篇3、开题报告 1份4、中期报告 1份5、光盘（设计内容刻录到光盘） 1张参考文献1、有关机械设计手册2、运输机械设计手册3、相关资料和手册毕业设计进度计划起讫日期工 作 内 容备注2013.1.20-2.23熟悉设计任务，收集资料，翻译外文资料2.23-3.14毕业实习，开题 3.14-4.12学习理论部分，建模4.12-5.25造型+动画5.25-6.5整理说明书准备答辩顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计I摘 要刮板取料机是一种挠性牵引的连续输送机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤布置的机械。它的牵引机构是刮板链，承载装置是中部槽，刮板链安装在中部槽的槽面。本次设计主要针对顶堆侧取堆取料机刮板取料机进行设计。首先，通过对刮板取料机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD 制图软件绘制了刮板取料机装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用 AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：侧取堆取料机，刮板取料机 ；减速器顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计IIAbstract Scraper conveyor is a reprint of fully coal face ancillary equipment in the transport system an important part of the roadway in the face of the accepted face scraper conveyor unloading of coal flow, not halt the transfer to the retractable belt Conveyor boost. This design first, based on the structure and the principle of electric lifting device of high analysis, this analysis based on put forward the overall structure scheme of and then, the design and verification of main technical parameters of the main parts is discussed; then, through the three-dimensional design software Pro / E design the electric lifting device and motion simulation is carried out. Finally, draw the electric lifting device assembly and major parts of the map.Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.Key words：Scraper conveyor；Reducer顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计III目 录摘摘 要要.IABSTRACT.II第第 1 章章 绪绪 论论.11.1 研究背景及意义.11.2 国内外研究现状及发展趋势.1第第 2 章章 主要部件结构确定主要部件结构确定.32.1 机头部分.32.1.1 机头架.32.1.2 链轮.32.1.3 减速器.42.1.5 联轴器.42.1.6 电动机.52.2 机尾部分.52.3 中部槽及附属部分.62.4 刮板链部分.72.5 链条张紧装置.72.6 推移装置.8第第 3 章章 总体参数计算总体参数计算.103.1 主要技术参数选定.103.2 电动机的选择.103.3 总传动比及传动比的分配.113.3.1 总传动比的确定.113.3.2 传动比的分配.113.4 各级传动参数计算.113.4.1 各轴转速计算.113.4.2 各轴功率计算.123.4.3 各轴扭矩计算.12第第 4 章章 主要零部件设计主要零部件设计.144.1 圆锥齿轮传动设计.144.1.1 选择齿轮材料.14顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计IV4.1.2 按齿面接触疲劳强度设计计算.154.1.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算.174.1.4 齿轮其他主要尺寸计算.184.2 直齿圆柱齿轮传动设计.194.2.1 选择齿轮材料.194.2.2 按齿面接触疲劳强度设计计算.214.2.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算.234.2.4 齿轮其他主要尺寸计算.244.3 轴的设计与校核.244.3.1 轴的设计.244.3.2 轴的设计.264.3.3 轴的设计.274.3.4 输出轴的设计.284.4 减速器键的校核.294.4.1 轴键的校核.294.4.2 轴键的校核.294.4.3 轴键的校核.294.4.4 输出轴键的校核.294.5 减速器轴承的校核.304.5.1 验算轴轴承寿命.304.5.2 验算轴轴承寿命.304.5.3 验算轴轴承寿命.314.5.4 验算输出轴轴承寿命.324.6 箱体及附件的设计校核.33结结 论论.35参考文献参考文献.36致致 谢谢.37顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计V顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计1第 1 章 绪 论1.1 研究背景及意义采掘下来的煤或其它有用矿物，只有运出矿井才有使用价值。因此，运输是煤炭生产过程中非常重要的一部分。刮板取料机是煤炭装运的第一个环节，因此，刮板取料机的输送能力在很大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率。然而，井下运输在工作面和巷道中进行，巷道是根据煤层条件，按开采方法的需要，综合各种要求，在煤层或岩石中开凿出的。因此，井下运输条件的特点是：在有限断面的巷道内运行；线路是水平和倾斜交错连接；运输的货载品多种多样；装载点常常变更，有的线路需经常延长或缩短；机械化采煤连续生产、小时生产率高；环境湿度大，有的工作地点有沼气或煤尘。由此可见，作为为采煤工作面和采区巷道运煤的机械刮板取料机在使用中，要承受拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用，必须要有足够的强度、刚度、耐磨和耐腐蚀性。由于它的运输方式是物料和刮板链都在槽内滑行，运行阻力和磨损都很大。但是，在采煤工作面运煤，目前还没有更好的机械可代替它。只能从结构上、强度上和制造工艺上不断研究改进，使它更加完善、耐用。由此可见，刮板取料机是煤炭等矿物运输中必不可少的运输机械。1.2 国内外研究现状及发展趋势20 世纪 80 年代以来，国内外刮板取料机都在向大运量、长运距、大功率、高强度、长寿命与高可靠性方向发展。目前，国外综采最大的工作面刮板取料机，去运量已达 6000t/h，装机功率 4800kW，运距 450m。国内自主研发的刮板取料机运量已达 3500t/h，装机功率 3700kW，运距 300m。随着神东等大型煤炭基地 400m工作面的出现，国产刮板取料机将朝着更大型的方向发展。但是运量、运距和功率的增大受到诸多因素的限制。首先，中部槽的高度不宜太高，否则会影响装煤效果。其次，输送机的长度也不宜太长，会降低推进速度。然后最主要的影响因素还在于关键元部件的技术性能和寿命。所以，在刮板取料机向大型化发展的同时，高性能元部件的研发将成为今后刮板取料机的发展重点，软启动技术、工况检测、运行状态控制等机电一体化技术的运用将成为今后刮板取料机发展的重要标志。用刮板取料机运输散碎物料的方式 20 世纪初出现于工业发达的英国。早期的刮板取料机长度只有几十米；功率小，牵引链的强度也不高。经过多年的改进和发展，目前综合采矿用的刮板取料机除了运煤之外，还有四中功能：给采煤机做运行轨道，为拉移液压支架作升缩油缸的固定点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水管、乳化液管等。挂板输送机在综合采煤工作面与采煤机和液压支架配套工作。顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计2刮板取料机在煤矿是使用量大、消耗多的重要设备。多年来，我国制造的刮板取料机有几十种型号。目前，我国制造的最大的刮板取料机运输能力为 900t/h；装机总功率为 320kW；一条牵引链的破断负荷为 85t；沿水平线的运输距离为 150 米；整机全部重量为 204t。为使刮板取料机的生产达到标准化、系列化和通用化，提高产品的制造质量，我国于 1991 年制定并发布了矿用刮板取料机型式与参数(MT15-1991),1993 年制定并发布了刮板取料机通用技术条件 （MT105-1993） 。 矿用刮板取料机型式与参数是产品系列的规划，是今后一个时期设计制造产品的依据。 刮板取料机通用技术条件规定了刮板取料机的主要质量标准和技术要求，以提高产品质量。矿用刮板取料机按刮板链是形式分三种：中单链型、中双链型、边双链型。系列型谱中的刮板取料机都采用以矿用高其强度圆环链制成的刮板链。顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计3第 2 章 主要部件结构确定2.1 机头部分机头部由机头架、链轮、减速器、盲轴、联轴器和电动机组成，是将电动机的动力传递给刮板链的装置。图 2-1 为一种轻型边双链式刮板取料机的机头部。图 2-1 边双链式刮板取料机的机头部2.1.1 机头架机头架是机头部的骨架，应有足够的强度和刚度，由厚钢板焊接制成，各型机头部的共同点如下：（1）两侧对称，两侧壁上都能安装减速器，以适应左、右采煤工作面的需要；（2）链轮由减速器伸出和盲轴支承连接，这种连接方式，便于在井下拆装；（3）拨链器和护轴板固定在机头架前梁上，它的作用防止刮板链在与链轮的分离点处被轮齿带动卷入链轮，护轴板是易损部位，用可拆换的活板，既便于链轮和拨链器的拆装，有可更换；（4）机头架的易磨损部位采取耐磨措施，例如加焊高锰钢堆焊层或局部采用耐磨材料的可更换零件。2.1.2 链轮链轮是一个组件，由链轮和连接筒组成。链轮是传力部件，也是易损部件，运转中除受静载荷外，还有脉冲和冲击载荷。图 2-2 所示为边双链用的链轮连接筒用组件，采用部分式连接筒，连接筒两端由环槽与链轮的环槽相连，内孔用平键分别与减速器伸出及盲轴连接，部分用螺栓固接。链轮用花键与减速器是伸出轴和盲轴连接。顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计4图 2-2 边双链用的链轮连接组件链轮的齿形和基本尺寸参考矿用圆环链链轮的齿形和基本尺寸计算 （MT/Z8-80）计算。2.1.3 减速器我国目前生产的刮板取料机减速器多为平行布置式、三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器。其适用条件为：齿轮圆周速度不大于 18m/s；安装角度为 1 25；高速轴的转速不大于 1500r/min；减速器工作的环境温度为-20C +35C；适用于正反两向运转。图 2-3 所示的减速器，第一对齿轮为圆弧锥齿轮，第二对为斜齿圆柱齿轮，第三对为直齿圆柱齿轮。箱体用球墨铸铁制造，以保证强度。为使在倾斜状态下，第一轴上球轴承也能得到良好的润滑，用挡环和油封隔成一个独立的油室，使润滑油不会流入箱体油室内。为使在大倾角下锥齿轮也能得到润滑，在箱体的相应部位设隔离油室。为防止工作时油过热，箱底部装有冷却水管。图 2-3 圆锥圆柱齿轮减速器2.1.5 联轴器电动机与减速器的连接有弹性联轴器和液力耦合器两种。用液力耦合器有以下顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计5优点：使电动机轻载保护功能；减缓传动系统的冲击和震动；多电机驱动能使各电机的负荷较均匀；如果与电动机的特性匹配得当，能增大驱动装置的启动力矩。中型和重型刮板取料机都采用液力耦合器。根据液力转动的理论，液力耦合器所能传递的力矩 M 用下式计算：52DnM式中 转矩系数； 工作液体的重度，；2N/m 泵轮的转速，r/min；n D泵轮的有效直径，m 。2.1.6 电动机刮板取料机电动机不用液力耦合器时，采用双鼠笼转子并具有高启动转矩的隔离防爆型电动机。采用液力耦合器时，对电动机的启动转矩无高要求，只是要求最大转矩要高。因为用液力耦合器时，电动机是轻载启动，如果液力耦合器的输入特性与电动机的特性匹配得当，则对负载的启动转矩可接近电动机的最大力矩。为解决刮板取料机的重载启动困难，德国和英国使用双速电动机。双速电动机是两种额定转速的鼠笼式感应电动机，它的定子上装有两套绕组，一套低转速绕组，一套高转速绕组。以低转速绕组运转时，能给出 3 倍以上额定转矩的启动转矩。低速运行时的输出功率约为高速时的 1/2，启动电流比用高速绕组的电流低得多，电压降低。使用双速电动机时，以低速绕组启动，达到一定转速时，换接高速绕组常态运转。2.2 机尾部分机尾部分为有驱动装置和无驱动装置两种。有驱动装置的机尾部，因尾部不需要卸载高度，除了尾部架与机头架有所不同外，其他部件与机头部相同。无驱动装置的机尾部，尾部上只有供刮板链改向用的尾部轴部件，如图 2-4 所示为一种边双链型的，尾部轴上的链轮也可用滚筒代替。顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计6图 2-4 机尾部滚筒2.3 中部槽及附属部分中部槽的形式列入标准的有中单链、中双链、边双链型三种。中部槽除了标准长度以外，为适应采煤工作面长度变化的需要，设有 500mm 和1000mm 长的调节槽。机头过度槽和机尾过度槽是机头架与机尾架连接的特殊槽，它的一端与中部槽连接，另一端与机头架或机尾架连接。为了使从下槽脱出的刮板链在运行种回到槽内，可在尾部过度槽的下翼缘装设上链器。中部槽受煤和刮板链的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件。中部槽的井下使用寿命，目前是按过媒量衡量。 刮板取料机通用技术条件种规定的过媒量列于表 2-1 中。表 2-1 中部槽过煤量槽宽/mm280320420520(620)630730764830轻型6812203040中型60重型120180制造中部槽的槽帮钢有规定标准，规定的形式有 D 型、E 型和 M 型三种。D 型为中单链刮板取料机用热轧槽帮钢，E 型为中单链和边双链用，边双链也可以使用 M 型为边双链用的热轧槽帮钢，E 型与 M 型相比不仅中板宽度减小从而增大了刚度，而且还增大了中板与槽帮钢的焊接强度，便于焊接，链子不磨焊缝。中部槽的擦帮刚中腰上的连接座供安装铲煤板、挡煤板和无链牵引齿条用。在综合工作顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计7面使用中，液压支架上的推移千斤顶连接在挡煤板下部的长孔上，由于推移输送机特别是拉移液压支架的阻力很大，致使支座的负荷特别大，如果焊接不牢会拉坏支座。因此提高支座的可靠性是一个重要问题。2.4 刮板链部分刮板链有链条和刮板组成，是刮板取料机的牵引机构。刮板链的作用是刮推槽内的物料。目前使用的有中单链、中双链、边双链三种。刮板链使用的链条，早期用板片链和可拆模锻链，现在都用圆环链，链条在运行中不仅要承受很大的静负荷和动负荷，而且还要在受滑动摩擦作用的条件下运行，要受矿水的浸蚀，因此目前使用的圆环链都是用优质合金钢焊接而成的，并经热处理和预拉伸处理，使之具有强度高、韧性大、耐磨和耐腐蚀等特性。圆环链已经标准化， 矿用高强度圆环链 （GB/T12718-1991）对圆环链的形式、基本参数及尺寸、技术要求、试验方法及验收规则都作了规定。圆环链会歌是以连环棒料直径和链节距的毫米尺寸表示，标准的规格有七种：1040，1450，1864，2286，2486，2692，30108。圆环链按强度划分为 B、C、D 三个等级，各级的基础机械性能要求见表 2-2。GB/T12718-1991 对圆环链的脉冲负荷寿命及弯曲绕度值都有规定。为保证链子与链轮正常啮合，对圆环链尺寸公差也作了规定。表 2-2 机械性能要求强度等级项目BCD最小破断拉力/2mmN6308001000破断最小伸长度/ %121212试验应力/2mmN500640800试验负荷下最大总伸长度/ %1.41.61.9试验应力与最小破断应力之比/ %8080802.5 链条张紧装置刮板链安装时，要给予一定的预紧力，使它运行时在张力最小点不发生链条松弛或堆积。给刮板链施加张紧力的装置叫紧链装置。第一种紧链方式使用的紧链器有三种：棘轮紧链器、摩擦轮紧链器、闸盘紧链器。棘轮紧链器装在 I 型和的减速器二轴的伸出端，棘轮固装在二轴端，手把在运行位置时，弹簧顶杆使插爪脱离棘轮，棘轮任意转动，紧链时将紧链器把手扳到顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计8“紧链位置” ，插爪被弹簧顶入棘轮的齿跟，然后反向继续开动电机，使机头链轮反转，因棘轮插爪的限制，电机停转时链条不能回松。当链条被拉伸到有足够拉力时，停止电动机，从链条自由端拆除多余的链段，将刮板链接在一起后，在启动电机使链轮反转的同时，将手把复位到“运行位置” ，使插爪脱离棘轮，拆除紧链器挂钩即可正常运行。第二种紧链方式使用的液压你、马达按在连接筒上，减速箱一轴上装紧链齿轮。图 2-5 摩擦轮紧链器液压马达紧链装置的液压系统装置的液压系统及机械传动系统。紧链时，将操作手把扳到 J 位，惰轮将主减速器一轴上的紧链齿轮与紧链减速器上的齿轮啮合。手动换向阀扳到紧链位置，压力液经梭阀进入液控腔，克服弹簧压力，时插爪从齿槽中脱出，与此同时液压马达供压力液，液压马达带动机头链轮反转紧链，紧链力的大小用溢流阀调节，有压力表上的读数经换算得到，紧链运转时，压力表上升到规定的压力值，即表明已达到了规定的紧链力。第三种紧链方式是使用单独的液压缸紧链器。这种紧链器是一个带增压缸的液压千斤顶装置，由泵站供给压力液，紧链时需要将它抬到紧链位置使用。上述各种紧链装置中，棘轮紧链器和摩擦紧链器结构简单，使用方便，单它们不能显示出链子张力的大小。其余三种都能显示和准确控制链子的张紧力。液压马达紧链装置的操作简单，安全性高。液压缸紧链器使用虽不方便，但它可以移到任何部位使用。2.6 推移装置推移装置是在采煤工作面内将刮板取料机向煤壁推移的机械。综合工作面使用液压支架上的推移千斤顶，非综合工作面用单体液压推溜器或手动液压推溜器。单体液压推溜器它实为一个液压千斤顶。为便于在采煤工作面使用，采用内回顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计9液结构，即经活塞杆的心部回液，没有外露的回液管。使用时，将推溜器的活塞杆插销连接在中部槽挡煤板上，再将其底座用支柱撑在顶板上。扳动操作阀，向活塞一侧注入压力液，活塞杆就将中部槽推向煤壁；向活塞的另一侧注入压力液，缸体和支座向前收回。单体液压缸推溜器在采煤工作面的布置。间隔一定距离装设一个推溜器；压力液由设在平巷内的泵站经高低压管路循环。如采用外主式的液压推溜器，用注液枪注液，不需要在推溜器上连接固定管路。液压推溜器使用的液体为含 35%乳化油的中性水溶液。A、B、C 三种形式的区别在供液系统。A、B 型都要高压供液管路，A 型的低压液体用低压回液管返回油箱，B 型排到工作面，可在高压管路上连接注液枪，供外注式液压支柱用液。C 型为外注式，与外注式单体液压支柱共用一套供液系统，用注液枪供液，低压排到工作面。顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计10第 3 章 总体参数计算3.1 主要技术参数选定选定该机的主要技术参数如表 3-1：表 3-1 主要技术参数3.2 电动机的选择根据矿井电机的具体工作环境情况，电机必须具有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全，而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。所以选择矿用防爆电动机，如图 3-2 所示。型号为 YZ400L1-10 ；其主要参数如下：功率：160kW；转速：587r/min；电压：1140V；效率：91.5%；功率因数：0.79；外形尺寸：1865（2120）855 950；重量：2400kg。按连续运行的计算公式为：顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计11 vAQ6 . 3式中 刮板取料机的运输能力，t/h；Q 中部槽物料运行时的断面积，；A2m 为物料的散碎密度，kg/m ；3 转满系数； 刮板链速，m/sv=3.6830tan20 0.970.961=1013t/h1000t/hvAQ6 . 3满足设计要求 3.3 总传动比及传动比的分配3.3.1 总传动比的确定总传动比总i35.2920587总i3.3.2 传动比的分配在进行多级传动系统总体设计时，传动比分配是一个重要环节，能否合理分配传动比，将直接影响到传动系统的外阔尺寸、重量、结构、润滑条件、成本及工作能力。多级传动系统传动比的确定有如下原则：1.各级传动的传动比一般应在常用值范围内，不应超过所允许的最大值，以符合其传动形式的工作特点，使减速器获得最小外形。2.各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称；各传动件彼此间不应发生干涉碰撞；所有传动零件应便于安装。3.使各级传动的承载能力接近相等，即要达到等强度。4.使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等，从而使润滑比较方便。初定齿数及各级传动比为:3525.31i1755.32i757.23i3.4 各级传动参数计算顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计123.4.1 各轴转速计算从电动机出来，各轴依次命名为、轴。轴 r/min5871n轴 31/nn i 3525. 3/587 r/min1 .175轴 432/nni 1755. 3/1 .175 r/min14.55轴 743/nni757. 2/14.55r/min0 .203.4.2 各轴功率计算轴 43211 pp 97. 097. 099. 099. 0160 kw55.147轴 43212 pp 97. 097. 099. 055.147 kw44.137轴 43223 pp 97. 097. 099. 044.137 kW02.128轴 43234 pp 97. 097. 099. 002.128 kW25.119式中 滚动轴承效率 =0.9911闭式圆柱齿轮效率 =0.9722顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计13花键效率 =0.99333.4.3 各轴扭矩计算轴 mN52.2400587/55.1479550/9550111nPT轴 mN01.74961 .175/44.1379550/9550222nPT轴 mN4 .220684 .55/02.1289550/9550333nPT轴 mN8 .5694120/25.1199550/9550444nPT将上述计算结果列入表 3.1：表 3.1 各轴参数轴号输出功率P/kW转速 n/rmin1输出转矩T/Nm传动比传动比轴147.55147.555875872400.522400.523.3525轴137.44137.44175.1175.17496.017496.013.1755轴128.02128.0255.455.422068.422068.42.757轴轴119.252056941.8顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计14第 4 章 主要零部件设计4.1 圆锥齿轮传动设计4.1.1 选择齿轮材料查齿轮传动设计手册 两个齿轮都选用 18CrTi 渗碳淬火HRC 6062许用接触应力 由式，HNHHHZSminlim=1572N/mm2 =1572N/mm1limH2limH接触疲劳极限 limH接触强度寿命系数ZN 应力循环次数N 由式 N1=)1036020(158760601hjLn = 91034. 2 N1=91034. 2 N2= N1/i=891098. 63525. 3/1034. 2N2= 81098. 6查得、1NZ2NZ=1 =1.051NZ2NZ接触强度最小安全系数minHS=1minHS则 1/115721H 1/05. 115722H许用弯曲应力 由式, FFXNFFYYSminlim顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计15弯曲疲劳极限 limF 21lim/1100mmNF22lim/1100mmNF弯曲强度度寿命系数NYYN1=YN2=1弯曲强度尺寸系数YX=1XY弯曲强度最小安全系数minFS=1.4minFS则 N/mm7 .7854 . 1/1111001F785.7N/mm 1F N/mm7 .7854 . 1/1111002F785.7N/mm2F4.1.2 按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，3111/)022. 0013. 0(npnvtm/s9t选取 公差组 8 级m/s9t小轮分度圆直径，由式得1d322121)(1211HHEddmZZZuukTud齿宽系数：查表 6.9 按齿轮相对轴承为非对称布置，取dm0.50dm小轮齿数： 1Z=201Z大齿轮齿数 2Z67203525. 312ZIZ齿数比 ：u顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计16 u35. 3/12ZZ传动比误差 误差在范围内0/uu%3小轮转矩：1T 161/1055. 9nPT =9.55587/55.147106 =2.4610载荷系数：KKKKKVA使用系数：查表 AK动载荷系数：VK 由推荐值 1.051.4 12VtK齿向载荷分布系数： K 由推荐值 1.01.21.1K则载荷系数的初值 K1 . 12 . 11k 材料弹性系数：EZ 查表 6.4 2N/mm8 .189EZ节点影响系数：HZ 故32262115725 . 28 .18935. 3135. 350. 0104 . 232. 12135. 350. 01d121.63mm1d 齿轮模数m m=mm1 . 620/122/11zd顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计17按表 6.6 圆整=7mmm小轮大端分度圆直径 1d 20711 mzd=140mm1d小轮平均分度直径1md 135. 350. 01/14011/22111udddmmmm1221md圆周速度m60000/587122600001mmd=3.7497mm/s齿宽 b1mdmdbmm6112250. 0圆整=62bmm4.1.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算由式 6-21 FSaFadmFYYumbdKT2211112当量齿数 Z 16.191/20cos/2111uuZZ 18.6435. 316.192222UZZ 齿行系数 查表 6.5 小轮 =2.84FaY1FaY1FaY 大轮 =2.262FaY2FaY顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计18应力修正系数 查表得SaY 小轮 =1.541SaY1SaY 大轮 =1.742SaY2SaY故54.184.2135.350.01714020104.232.122261F=12571F2N/mm74. 126. 2135. 359. 01714020104 . 235. 122262F=11302F2N/mm4.1.4 齿轮其他主要尺寸计算大端分度圆直径 2d67722 mzd mm4692d分度圆锥角 171arctanu切向变位系数t 12tt径向变位系数x 小齿轮 当=0.42）（时，1211coscos1469. 013uZ 大齿轮 12齿顶高ah =7mha1齿根高fh4 . 872 . 12 . 11mhf顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计19齿高h 75.15725. 225. 2mh齿根圆直径fd5 .1227)5 . 220()5 . 2(mzdf大端分度圆齿厚S 小齿轮=m()=1S11tan22txx)42. 020tan42. 022(7 =15.82大齿轮 =6.1612SmS锥距R 2/4691402/222221ddRR=244.7mm小轮大端顶圆直径 958. 072140cos2111mdda=154.6mm1ad大轮大端顶圆直径286. 072469cos2222mddamm4732ad4.2 直齿圆柱齿轮传动设计4.2.1 选择齿轮材料确定许用应力由齿轮传动手册两个齿轮都选用 18CrTi 渗碳淬火许用接触应力 ，HNHHHZSminlim接触疲劳极限 limH=1572N/mm21limH顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计20=1572N/mm2limH接触强度寿命系数 Z 应力循环次数 N 由式 6-7 N1 =)1036020(11 .17560601hjLn =810564. 7 N2 = N1/i=8810382. 21755. 3/10564. 7查得、1NZ2NZ=11NZ=1.052NZ接触强度最小安全系数minHS=1minHS则 1/115721H=1572N/mm21H 1/05. 115722H=1650.6N/mm22H许用弯曲应力 由式, FFXNFFYYSminlim弯曲疲劳极限, limF21limN/mm1100F22limN/mm1100F弯曲强度度寿命系数 NYYN1 =YN2 =1弯曲强度尺寸系数XYYX=1弯曲强度最小安全系数 =1.4minFSminFS顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计21则 21N/mm7 .7854 . 1/111100F 22N/mm7 .7854 . 1/111100F4.2.2 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，采用直齿圆柱齿轮传动按（0.0130.22）t估取圆周速度3 参考表 6.7，表 6.8 选取3111/npn tm/s公差组 8 级小轮分度圆直径 1d312112uuKTZZZddHHE齿宽系数，按齿轮相对轴承为非对称布置d0.8d小轮齿数 在推荐值 2040 中选1Z251Z大轮齿数 2Z2Z25757. 21Z702Z齿数比 u25/70/12ZZu8 . 2u传动比误差=0 误差在范围内uu/%3合适小轮转距 =9.551T1T6101/nP=9.55 4 .55/02.128106 =2.21T710载荷系数KKKKKVA顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计22使用系数AK1AK动载荷系数VK 由推荐值 1.051.4 12 VtK齿向载荷分布系数K 由推荐值 1.01.21.1K则载荷系数的初值K1 . 12 . 11kK=1.32 材料弹性系数EZ2/8 .189mmNZE节点影响系数HZ2.5HZ重合度系数 由推荐值 0.850.92Z=0.87Z故3721823. 21823. 28 . 0102 . 245. 126 .165087. 05 . 28 .189d86.1701d齿轮模数 =170.86/25 m11/Zdm =7m小轮分度圆直径 1d25711 mZd顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计23=175mm1d圆周速度=60000/11nd60000/4 .55175=0.508sm/标准中心距a 2/ )7025(72/ )(21ZZmamm5 .332a齿宽 b1758 . 01dbdmm140b大轮齿宽 2bbb 2mm1402b小轮齿宽 1b)105(21 bbmm1451b4.2.3 齿根弯曲疲劳强度校核计算 由式 FSaFaFYYYmbdKT112 齿形系数 小轮 FaY1FaY62. 21FaY 大轮 2FaY24. 22FaY应力修正系数 小轮 SaY1SaY59. 11SaY 大轮 2SaY75. 12SaY重合度a tantantantan212211aaZZ顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计24 =20tan527 .64520cos7 .645arccostan7020tan5220520cos205arccostan2514. 3211.69a重合度系数aY/75. 025. 00.69Y故 7175140/59. 162. 2102 . 232. 1271F7175145/75. 124. 2102 . 232. 1272F 22N/mm1390F21N/mm1262F 11FF22FF齿根弯曲强度满足4.2.4 齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径77022mZdmm4902d根圆直径fd 725. 12145211ffhddmm5 .1271fd 725. 12490222ffhddmm5 .4722fd顶圆直径ad 72145211aahddmm1591ad顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计25 72490222aahddmm5042ad4.3 轴的设计与校核4.3.1 轴的设计考虑 I 轴与电机伸轴用液力耦合器联接，因为电机的轴伸直径为 D=48mm，查1表4.7-1 选取联轴器规格根据轴上零件布置，装拆和定位需要该轴各段尺寸如图 1.2a所示该轴受力计算转距587/55.1471055. 9/1055. 961161nPT =2.4101TmmN输出轴上大齿轮分度圆直径mm55221zmdn圆周力N2861/211dTFt径向力N1041tanntrFF轴向力1804NtantaFF初步估算轴的直径选取 40Cr 钢作为轴的材料，渗碳淬火处理，由式 8-2 计算轴的npAd3min最小直径并加大 3%以考虑键槽的影响。查表 8.6 取A=107则：npAd3min拟定轴上零件的装配方案如图 3-3 所示顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计26图 3-3 轴的设计轴段（1）左端联接限矩型液力联轴器，如图 3-4 所示联轴器的联接尺寸为 181mm，取减速器伸出轴段部分的长度为 190mm；与联轴器联接的孔径为 130mm，因此取轴段（1）的直径为 130mm。轴段（2）上装有单列圆锥滚子轴承，外力在两支点外作用，安装选用反安装结构，能使轴的支撑有较高的刚度。轴承间隙是靠轴上的圆螺母来调整的，轴上要加工螺纹。为了调节圆锥齿轮的轴向位置，把一对轴承放在同一个套杯中，套杯则装在外壳的座孔中，通过增减套杯端面与外壳之间的垫片厚度即可使圆锥齿轮轴的位置发生改变，从而调整锥齿轮啮合的接触区。选择轴承代号为 32928 T=67.57mm d140mm D=300mm由此确定轴段（2）的直径为 140mm，长度为 125mm。轴段（3）装有套筒用于调整齿轮的轴向尺寸，为了提高轴的强度和刚度，应尽量缩短轴承与传动件的距离。小锥齿轮选用悬臂式，以便于装配。为使轴的刚度较好，取两轴承支点跨距。由轴承接触角的大小确定轴承的支点，选取轴段212ll （3）的长度为 140mm，直径为 130mm。轴段（4）装有单列圆锥滚子轴承，选用反安装结构，左端由套筒定位，右端由挡油环定位，确定轴段（4）的直径为 140mm，长度为 125mm。键的长度为 160mm。4.3.2 轴的设计确定轴的最小直径中间轴为齿轮轴结构，选取轴的材料为 20CrMnTi，渗碳、淬火、回火 处理。初估轴的最小直径，可得mm101322minnPAd顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计27拟定轴上零件的装配方案如图 3-5 所示：图 3-5轴的设计按轴向定位要求确定各轴段直径和长度为使传动件在轴上的固定可靠，应使轮毂的宽度略大于与之配合轴段的长度，以使其他零件顶住轮毂，而不是顶在轴肩上轴段（1）装有单列圆锥滚子轴承，轴的外力在支点间作用，选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性，可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为32232 T=84mm d160mm D=290mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段（1）的长度为 185mm，直径为 160mm。轴段（2）装有弧齿圆锥齿轮，选用简支式支承，该支承结构结构简单，支承刚性好。锥齿轮的轴向长度 150mm，选取轴的直径为 170mm，长度为 320mm。轴段（3）为齿轮轴结构部分，尺寸由齿轮 3 的决定。轴段（4）装有单列圆锥滚子轴承，根据轴承的尺寸确定该轴段的直径为160mm，长度为 125mm。4.3.3 轴的设计确定轴的最小直径轴的材料为 20CrMnTi，渗碳、淬火、回火 处理。初估轴的最小直径，可得mm145322minnPAd拟定轴上零件的装配方案如图 3-6 所示顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计28图 3-6轴的设计 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度为使传动件在轴上的固定可靠，应使轮毂的宽度略大于与之配合轴段的长度，以使其他零件顶住轮毂，而不是顶在轴肩上轴段（1）装有单列圆锥滚子轴承，轴的外力在支点间作用，选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性，可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为32234 T=91mm d170mm D=310mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段（1）的长度为 200mm，直径为 170mm。轴段（2）为齿轮轴结构部分，尺寸由齿轮 3 的决定 轴段（3）为齿轮轴结构部分，尺寸由斜齿轮 3 的决定。轴段（4）装有单列圆锥滚子轴承，根据轴承的尺寸确定该轴段的直径为170mm，长度为 175mm。4.3.4 输出轴的设计确定轴的最小直径输出轴的材料为 20CrMnTi，渗碳、淬火、回火处理。初估轴的最小直径，可得mmnPAd7 .198333min拟定轴上零件的装配方案如图 3-7 所示顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计29图 3-7 输出轴的设计按定位要求确定各轴段直径和长度轴段（1）左端联接膜片联轴器，型号为 JM116，轴孔长度L=200mm，选取减速器伸出轴部分的长度为 325mm，直径为 230mm。轴段（2）装有单列圆锥滚子轴承，轴承的内侧至箱体内壁应留有一定的间距，由于采用脂润滑，所留的间距较大，以便放挡油环，防止润滑油溅入而带走润滑脂，又当小齿轮齿顶圆小于安装轴承的孔径时，也可防止齿轮啮合传动时挤出的赃油进入轴承，加速轴承的磨损。轴的外力在支点间作用，选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性，可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为 32052 T=87mm d260mm D=400mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段（2）的长度为 200mm，直径为 260mm。轴段（3）作用是为了调整输出轴上个零件的轴向距离和对单列圆锥滚子轴承的轴向定位。根据单列圆锥滚子轴承内圈定位点来确定轴的直径，选择轴的直径为315mm。 轴段（5）上安装齿轮，齿轮 4 的齿宽为 280mm，故选取该轴段的长度为 285，以便于齿轮的装配要求。由此，确定轴段（5）的直径为 270mm轴段（7）装有单列圆锥滚子轴承，选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性，可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为 32052 T=87mm d260mm D=400mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段（7）的长度为 285mm，直径为 260mm。传动轴的弯扭合成强度计算与疲劳强度校核完成轴的结构设计后，轴上主要零件和支反力的位置、外载荷的大小已经确定，轴的弯矩和转矩可以求出，因此，应按弯扭合成强度条件进行轴的强度校核。4.4 减速器键的校核4.4.1 轴键的校核I 轴的伸出轴d=130mm,选用圆头普通平键（A 型） ，b=25mm,h=14mm,L=28mm,I 轴传递的扭矩T=958.57Nmm.当键用 45 钢制造时,主要失效形式为压溃,通常只进行挤压强度计算.= dklTp2p 合格22N/mm110/212871857.95822ppmmNdklT4.4.2 轴键的校核II 轴的键用于齿轮和轴的联接，轴径为d=160mm，选用选用圆头普通平键（A顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计30型） ，b=40mm,h=22mm,L=23mm,II 轴传递的扭矩T=2997.45Nmm.= dklTp2p 合格22N/mm110/3 .1523112445.299722ppmmNdklT4.4.3 轴键的校核轴的键用于齿轮和轴的联接，轴径为d=170mm，选用选用圆头普通平键（A 型），b=50mm,h=28mm,L=27mm,II 轴传递的扭矩T=9032.14Nmm.= dklTp2p 合格22N/mm110/2127143214.903222ppmmNdklT4.4.4 输出轴键的校核输出轴的键用于齿轮和轴的联接，轴径为d=230mm，选用选用圆头普通平键（A型） ，b=63mm,h=32mm,L=41mm,轴传递的扭矩T=23750.52Nmm.= dklTp2p 合格22N/mm110/9741163252.2375022ppmmNdklT4.5 减速器轴承的校核4.5.1 验算轴轴承寿命计算轴承支反力 合成支反力 NRRRVH6 .166855705156802221211 NRRRVH5 .131912404512222222轴承的派生轴向力 NYRS55625 . 126 .16685211 NYRS8 .4395 . 125 .1319222轴承所受的轴向载荷 NSA8 .43921 NSA8 .43922 轴承的当量动载荷 4 . 003. 06 .166858 .43911eRA顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计31 ，11X6 . 21 YY NAYRXPr178298 .4396 . 26 .16685111111 4 . 033. 05 .13198 .43922eRA ，4 . 02X6 . 22Y NAYRXPr28.16718 .4396 . 25 .13194 . 022222 轴承寿命 因，故按计算 查得，21rrPP 2rP5 . 1pf1tf 418851328.16716 . 2145000147660106010310631026rprthPfCfnL4.5.2 验算轴轴承寿命计算轴承支反力 合成支反力 NRRRVH190846527179342221211 轴承的NRRRVH170155822159982222222派生轴向力 NYRS68154 . 1219084211 NYRS60764 . 1217015222轴承所受的轴向载荷 NSA607621 NSA607622 轴承的当量动载荷 4 . 032. 019084607611eRA ，11X4 . 11 YY NAYRXPr2759060764 . 119084111111 4 . 035. 017015607622eRA轴承寿命顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计32因，故按计算 查得，21rrPP 2rP5 . 1pf1tf hPfCfnLrprth120473275905 . 131500015 .120601060103106310264.5.3 验算轴轴承寿命计算轴承支反力 合成支反力 NRRRVH3975313596373562221211 NRRRVH4331414814407022222222轴承的派生轴向力 NYRS141974 . 1239753211 NYRS154694 . 1243314222轴承所受的轴向载荷 NSA1546921 NSA1546922轴承的当量动载荷 4 . 039. 0397531546911eRA ，11X4 . 11 YY NAYRXPr61410154694 . 139753111111 4 . 036. 0433141546922eRA 轴承寿命 因，故按计算 查得，21rrPP 2rP5 . 1pf1tf hPfCfnLrprth589403614105 . 176500018 .32601060103106310264.5.4 验算输出轴轴承寿命计算轴承支反力 合成支反力 NRRRVH6452522069606342221211 轴承NRRRVH286179787268912222222顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计33的派生轴向力 NYRS250454 . 1264525211 NYRS102204 . 1228617222轴承所受的轴向载荷 NSA1022021 NSA1022022轴承的当量动载荷 4 . 016. 0645251022011eRA ，11X4 . 11 YY NAYRXPr78833102204 . 164525111111 4 . 036. 0286171022022eRA轴承寿命因，故按计算 查得，21rrPP 2rP5 . 1pf1tf 769789788335 . 174500011060106010310631026rprthPfCfnL4.6 箱体及附件的设计校核箱体起着支持和固定轴组件，保证轴组件运转精度、良好润滑及可靠密封等重要作用。减速器选用灰铸铁制造，灰铸铁具有良好的铸造性能和减振性能，易获得美观外形。减速器做成卧式结构，箱体沿轴心线所在水平面剖分成箱座和箱盖两部分，这样有利于箱体制造和便于轴组件零件的装拆。铸铁减速器箱体的主要结构尺寸：箱座壁厚 ，考虑减mm7 . 814961200125. 010125. 021mmdd速器工作环境恶劣，选择mm。18式中小锥齿轮的平均直径 大锥齿轮的平均直径md1md2箱盖壁厚取mmddmm16. 7149612001. 0101. 0211mm181箱盖凸缘厚度mm27185 . 15 . 111b顶堆侧取堆取料机刮板取料机设计34箱座凸缘厚度mm27185 . 15 . 1b箱座底凸缘厚度mm45185 . 25 . 22b地脚螺钉直径 mm09.121496120018. 01018. 021mmfddd取 地
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