简易管子除锈机设计【9张CAD图纸和说明书】
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河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东1设计项目 计算与说明 结果11 金属管子的应用第 1 章 概述1.1 金属管子的应用随着国民经济的发展,钢材的应用越来越广泛,涉及到各个方面，各个行业。钢管是一种中空的长条钢材，大量用作输送流体的管道，如石油、天燃气、水、煤气、蒸气等，另外，在搞弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。钢管的分类：钢管分无缝钢管和焊接钢管（有缝管）两大类。按断面形状又可分为圆管和异形管，广泛应用的是圆形钢管，但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。无缝钢管：无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。无缝钢管分热轧和冷轧（拨）无缝钢管两类。热轧无缝钢管分一般钢管，低、中压锅炉钢管，高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其它钢管等。冷轧（拨）无缝钢管除分一般 钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它钢管外，还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。低中压锅炉用无缝钢管：用于制造各种低中压锅炉、过热蒸汽管、沸水管、水冷壁管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管等。用优质碳素结 构钢热轧或冷轧（拨）无缝钢管。主要用 10、20 号钢制造，河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东2设计项目 计算与说明 结果12 金属管子除除保证化学成分和机械性能外要做水压试验，卷边、扩口、压扁等试验。热轧以热轧状态交货、冷轧 （拨）以热处理状态交货。高压锅炉钢管：主要用来制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉管道等用的优质碳素结构钢、合金结构钢和不锈耐热钢无缝钢管、这些锅炉管经常处于高温和高 压下工作、管子在高温烟气和水蒸汽的作用下还会发生氧化和腐蚀，因此要求钢管有高的持久强度、高的抗氧化性能，并具有良好的组织稳定性，采用钢号有：优质 碳素结构钢钢号有 20G、20MnG、25MnG；合金结构钢钢号 15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、 12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB 等；有锈耐热钢常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb 高压锅炉管除保证化学成分和机械性能外，要逐 根做水压试验，要作扩口、压扁试验。钢管以热处理状态交货。此外，对成品钢管显微组织、晶粒度、脱碳层也有一定要求在机械制造业的实际生产中，经常会用到一些金属管子，而管子生锈便成了不可避免的问题，生锈的管子会使在生产中面临很多问题，比如管子的焊接、安装，甚至会影响到设备的工作，使得其工作效率降低，增大能耗，影响产品生产质量，甚至带来生产安全隐患。所以在管子使用之前对其表面进行除锈工作是很有必要的。管子除锈是管子使用前的一项重要工序，尤其是在钢管使用后非常有必要对管道进行除锈。这对钢管的使用寿命有着很重要的意义。12 金属管子除锈机的作用及原理河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东3设计项目 计算与说明 结果锈机的作用及原理1.3 传统管子除锈机的特点金属管子除锈机的作用: 在机械制造业的实际生产中，经常会用到一些金属管子，而管子生锈便成了不可避免的问题，生锈的管子会使在生产中面临很多问题，比如管子的焊接、安装，甚至会影响到设备的工作，使得其工作效率降低，增大能耗，影响产品生产质量，甚至带来生产安全隐患。所以在管子使用之前对其表面进行除锈工作是很有必要的。此时一台简易而又高效的管子除锈机便可解决这个问题。常见的金属管子除锈方法及其特点：（1）摩擦除锈及本次设计所采用的方法，成本低，操作简单，除锈效果因设备不同而差异较大，噪音和粉尘问题突出。 （2）喷丸除锈，可以有效的清除金属表面的氧化皮，锈蚀，旧漆膜等杂质。 （3）化学除锈，化学清洗虽然能使表面达到一定的清洁度和粗糙度，但其对环境的污染问题较为严重，影响工人健康。管子除锈机的基本结构和除锈原理：简易管子除锈机一般由机械动力头、机身、传动机构、工作装置等组成。除锈原理也较为简单，将管子固定在机身，通过动力机构带动其旋转，工作装置利用摩擦的原理即可对管子完成快速而简易的除锈。13 传统管子除锈机的特点传统的除锈机，其体积大，不宜搬动，难以适应维修现场流动性大的需要。工作时震动大，噪音大，效率低，而且成本高，难以满足实际需要河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东4设计项目 计算与说明 结果14 本设计成果的特点。图 1-1 传统管道除锈机14 本设计成果的特点本设计中的简易管子除锈机的最大特点是成本低，体积小，结构简单，易操作，噪音小，工作稳定，效率高。主轴传动采用结构较为简单的皮带传动，可以大大减小本机体积。工作装置的进给采用丝杠传动，可以提高工作稳定性实现自动进给。丝杠传动原动力来自电机加皮带，结构简单，工作可靠。整机重量较轻，操作、搬运所需人力少，除锈速度快，功效大大提高，运行平稳、可靠，节能，能自动调节钢丝刷对管道的压力，减小了除锈机对管道的机械磨损，提高了除锈的质量。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东5设计项目 计算与说明 结果第二章 总体设计21 概述22 总的设计原则第二章 总体设计2.1 概述总体设计是机械设计中极为关键的环节，它是对所设计的机械的总的设想，总体设计的成败，关系到整部机械的经济技术指标，直接决定了机械设计的成败。总体设计指导机构设计和部件设计的进行，一般由主任工程师（或总工程师）主持进行。在接受设计任务以后，应进行深入细致的调查研究，收集国内外同类机械的有关资料，了解当前国内外除锈机的使用、生产、设计和科研情况，并进行分析和比较，制定总的设计原则，设计原则应当保证所设计机型符号有关的方针、政策，在满足使用要求的基础上，力求结构合理、技术先进、经济性好、质量轻、体积小、易操作、寿命长。2.2 总的设计原则：1.遵守“三化”：零件标准化、产品系列化、部件通用化。2.采用“四新”：新技术、新结构、新材料、新工艺。3.满足“三好”：好制造、好使用、好维修。制定总则之后，便可以编制设计任务书，在调研的基础上，运用所学知识，从优选择总体方案，以确保设计的成功。制定总则之后，便可以编制设计任务书，在调研的基础上，运用所学知识，从优选择总体方案，以确保设计的成功。 2.3 设计任务河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东6设计项目 计算与说明 结果23 设计任务24 设计目的25 设计方案选择本毕业设计课题任务的内容：管子除锈机是用于金属管子除锈的专用设备。主要由机械动力头、机身、传动机构、工作装置等组成。本设计是在机械动力头的基础上，增加适当的零件，实现金属管子机械化除锈工作，达到成本较低、结构合理、劳动强度低、效率高的目的。2.4 设计目的1培养学生综合应用所学理论知识和技能，分析和解决机械工程实际问题的能力，熟悉生产技术工作的一般程序和方法。2培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。3培养学生调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。2.5 设计方案选择管子除锈机为机械加工的一种机器，除锈的目的是对已经使用后的钢管进行抛光，使其工作时不影响其性能，并能延长钢管的使用寿命。管子除锈机机为机械加工的一种机器，所除锈钢管最大直径为 25mm。长度6m。丝杠进给速度为：1m/s1总体设计方案：本设计方案是：该机主要由机架、电动机、变速传动机构、主轴、钢丝刷、进刀机构、管子夹紧机构等组河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东7设计项目 计算与说明 结果成。其结构简图为其结构为；1-皮带传动 2-丝杠 3-导轨 4-涡轮涡杆减速器 5-电机 6-末端加紧机构 7-钢丝刷 8-三爪卡盘其工作过程：三爪卡盘（8）将金属管子夹紧，再使用末端夹紧机构（6）将管子夹紧固定，开动电机，动力经三爪卡盘传递给金属管子，管子转动起来，电动机（5）通过皮带将动力传递给涡轮涡杆减速器（4） ，涡轮涡杆减速器再将动力传递给丝杠（2） ，钢丝刷（7）由于丝杠的转动而实现左右移动。钢丝刷是圆周布置的，可以对金属管子进行均匀的除锈。2各部分特点；图中两处使用皮带传动，皮带传动可用于两轴中间距较大的传动，还具有缓和冲击，吸收震动，噪音小，成本低，保养维修较方便，可过载保护等。但其传动比不准确，抗热性差，易衰老等。夹紧机构分为两部分，河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东8设计项目 计算与说明 结果管子前端利用三爪卡盘夹紧，可自动定心，夹紧可靠，管子末端加紧采用活顶尖，其结构简单，也可以实现自动定心，使用非常方便。钢丝刷的运动轨迹靠导轨来实现，导轨是金属或其他材料制成的槽或脊，可承受，固定，引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨表面上的纵向槽用于导引，固定机器部件，可实现直线往复运动，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的实现运动。钢丝刷的左右移动依靠涡轮涡杆减速器带动丝杠来实现：蜗轮蜗杆传动蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮组成的用以传递空间交错轴间的运动和动力的一种机械传动，通常交错角为 90 度。m=8河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东9设计项目 计算与说明 结果2.6 主要参数的确定与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有以下的特点：单级传动比大，结构紧凑。在动力传动中，单级传动比 i 一般为 880；只传递运动时（如在某些分度机构和仪表中） ，单级传动比 i 可达到 1000。因为蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮轮齿的啮合过程是连续的，而且同时啮合的齿对数较多，故传动平稳，噪音小。当蜗杆的导程角 r 小于齿面间的当量摩擦角 时，蜗杆传动可以实现自锁。因为蜗杆与蜗轮齿面间相对滑动速度较大，摩擦损失较大，所以传动效率比较低，当蜗杆主动时，传递效率 一般为 0.70.9，而自锁蜗杆传动的效率0.5。蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）来制造，成本较高。2.6 主要参数的确定除锈钢管直径范围；15mm25mm除锈钢管最长长度；6m工作装置进给速度；1m/min主轴转速；200r/min确定动力装置所需功率，选择电机：电动机的选用原则（1）与工作现场的能源条件相适应。室内工作或者近距离移动式的产品，应选用二次电动机。野外工作或者远距离移动式的产品应选用一次动.河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东10设计项目 计算与说明 结果力机（柴油机、汽油机、汽轮机等）（2）与工作终端机机械特性相匹配主要是指由动力机-传动装置-工作机构组成的系统在运行时实现以下三个目标；动力机和工作机处于最佳工况，动力机和工作机的工作地点稳定，动力机和传动装置符合工作机的起动、制动、调速等方面的要求。 （3）适应产品的工作制度（4）工作可靠、操作与维修简便（5）费用低廉，动力机满足产品工作现场的特殊要求，如防蚀、防水等。粗磨管子表面的横进给量; 金属机械加工工艺人员手册 0.3412BdfKtvf(上海科学技术出版社)其 d工作外径mm v工作转速 r/min修正系数，可以选 2.25 和 1.3120.30.34.4251.0241BfKtvf工作装置所需功率： 0.7 0.712.4().4(5.)wBtPf o=0.63KW传动中涉及带传动，蜗轮蜗杆传动，丝杠传动，考虑到轴承等的传动效率，依据机械设计课程设计中的表 12-8 可确定传动效率为 0.3电动机输出功率：=0.63kwwP=1.8kw0P河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东11设计项目 计算与说明 结果0.631.85wPk根据机械设实用手册 (化学工业出版社)表 10-4-1 选择电机型号为;Y100L1-4,功率为 2.2KW 转速:1430r/min根据公式 机械设实用手册 (化学工10wFVP业出版社)可得； =w.6310.531wNv=315NwF 河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东12设计项目 计算与说明 结果第三章 螺旋传动机构的设计计算3.1 耐磨性计算第三章 螺旋传动机构的设计计算螺旋传动利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求主要用来把回转运动变为直线运动，同时传递动力。螺旋传动具有以下特点：在主动件上作用一较小力矩时，可使从动件得到很大的轴向力；螺杆旋一周，螺母只移动一个导程，可以得到大的减速比；传动均匀准确，可以得到较高的传动精度；传动易于实现反向自锁；传动平稳，结构简单。3.1 耐磨性计算新编机械设计师手册 （机械工业出版社）中查得螺杆选用材料：40 号钢螺母 ：铸铁滑动螺旋传动采用矩形螺纹3.1.1. 螺杆中径计算：河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东13设计项目 计算与说明 结果HPd21螺 母螺 杆 hF/F 轴向载荷A 螺纹的承压面积（指螺纹工作面表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）d1 螺纹小径（单位为 mm）d2 螺纹中径（单位为 mm）d3 螺纹大径（单位为 mm）h 螺纹工作高度（单位为 mm）P 螺纹螺距（单位为 mm）H 螺母高度（单位为 mm）Z 螺纹工作圈数 = H/P滑动螺旋传动的失效形式多为螺纹牙磨损，因此，河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东14设计项目 计算与说明 结果螺杆直径和螺母高度通常由耐磨性计算确定。传力较大时，应当检验螺杆危险截面的强度和螺牙的强度要求自锁时，应校和螺纹副自锁条件。要求运动精确时，还要校和螺杆刚度，此时，螺杆直径往往由刚度确定。对于长径比很大的受压螺杆，应校和其稳定性。考虑到螺感受力情况复杂并有刚度和稳定性问题，计算其螺纹部分的强度和刚度时截面积和惯性矩可按螺纹小径计算。新编机械设计师手册 （机械工业出版社）中查得设计公式： 2Fdp对于整体式螺母取 0.8（设计按经验参考取值 1.2）2dH查表 5-12机械设计 （西北工业大学）P取值 13MPa3150.80.8.622mFdP考虑到使用中可能会出现丝杠不稳定现象，所以因加大直径，取 d2=38mm由机械设计手册 （化学工业出版社）查得：d1=31mm; d3=44mm 螺距 P=12mm3.1.2.螺母高度：新编机械设计师手册 （机械工业出版社）中查得取 45mm21.384.6Hdm3.1.3.旋合圈数：=38mm2dd1=31mm; d3=44mmP=12mmH=45mmZ=3.75h=6mmP=0.12Mpa河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东15设计项目 计算与说明 结果3.2 验算自锁3.3 校核强度新编机械设计师手册 （机械工业出版社）中查得 合格 453.712Hzp3.1.4.螺纹的工作高度：新编机械设计师手册 （机械工业出版社）中查得 0.5.126hpm3.1.3.工作强度：2350.12.1486.7FMPapdhz成功 3.2 验算自锁 由于系单头螺纹,导程 S=P=1.5mm,故螺纹升角为; 0212arcarc5.743.8StgtdVMIN=5 m/s（一般 V 不得低于 5 m/s）5.7 轴间距设计计算取 a0=420mm。121200.7()()dda所需基准长度：12120 0()2()4dddLaa3.1438(8) 7.4m查表 4.1-6 选取基准长度 =1250。dL实际轴间距：mm=858r/mi2nnV=5.98m/sa0=420mm0dL=1174.44mm=1250dLa=457.78mm河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东31设计项目 计算与说明 结果5.8 小带轮包角5.9 单根V 带的额定功率00125074.45.82dLa m安装时所需最小轴间距： )9.(minddbmm457.8210.25)4.3bd 基准宽度，查表 4.1-6 取 bd=11。安装时所需最大轴间距：（张紧或补偿伸长）max0.2457.8021548.7mdL5.8 小带轮包角： 211 132808057. 57.13.494.da5.9 单根 V 带的额定功率：根据 =80和 n1=1430r/min 由表 4.1-12b 查得 A1d型带 P1=0.8KW。P1：考虑传动比的影响，额定功率的增量 P 1由表 4.1-12b 查得 P 1=0.12KW。5.10 确定 V 带的根数:LdKPZ)(1式中 考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数 考虑带的长度不同时的影响系数，简称L长度数 单根 V 带的基本额定功率 1P 计入传动比的影响时，单根 V 带额定bd=11max=482.78mm1=173.49P1=0.8KWP 1=0.12KW河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东32设计项目 计算与说明 结果5.11 单根 V 带的预紧力5.12 带轮的结构尺寸功率的增量（因 P0 是按 =180 即 dd1=dd2的条件计算的，而当传动比越大时，从动轮直径就比主动轮大，带绕上从动轮的弯曲应力就比绕上主动轮时的小，故其传动能力即有所提高）查表 4.1-10 查得 =0.99K查表 4.1-11 查得 =0.93L2.2.59(0.81)90.3Z取 Z=3 根。5.11 单根 V 带的预紧力 202.5(1)dvPFmKZ由表 4.1-13 查得 m=0.11,所以: 20.3()0.1(598).94. N由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的预紧力应为上述预紧力的 1.5 倍。5.12 带轮的结构尺寸设计带轮时，应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免由于铸造产生过大的内应力。V25m/s 时尚需进行动平衡。本设计中 V=5.98m/s，无须进行动平衡。带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金、或工程塑料等。其中灰铸铁应用最广，当 V VMIN=5 m/s（一般 V 不得低于 5 m/s）6.7 轴间距设计计算取 a0=1000mm。121200.7()()dda所需基准长度：12120 0()2()4dddLaa3.14568(8) 37.65m查表 4.1-6 选取基准长度 =3150。dL实际轴间距： 0031507.6102.72dLa m河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东36设计项目 计算与说明 结果6.8 小带轮包角6.9 单根V 带的额定功率6.10 确定 V 带的根数安装时所需最小轴间距： )09.2(minddLbamm1.71.350)97.82bd 基准宽度，查表 4.1-6 取 bd=11。安装时所需最大轴间距：（张紧或补偿伸长）max0.21.702315084.7mdL6.8 小带轮包角： 211 56088057.37.315.12.da6.9 单根 V 带的额定功率：根据 =80和 n1=1430r/min 由表 4.1-12b 查得 A1d型带 P1=0.8KW。P1：考虑传动比的影响，额定功率的增量 P 1由表 4.1-12b 查得 P 1=0.15KW。6.10 确定 V 带的根数:LdKPZ)(1式中 考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数 考虑带的长度不同时的影响系数，简称L长度数 单根 V 带的基本额定功率 1P 计入传动比的影响时，单根 V 带额定功率的增量（因 P0 是按 =180 即 dd1=dd2的条件计算的，而当传动比越大时，从动河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东37设计项目 计算与说明 结果6.11 单根 V 带的预紧力6.12 带轮的结构尺寸轮直径就比主动轮大，带绕上从动轮的弯曲应力就比绕上主动轮时的小，故其传动能力即有所提高）查表 4.1-10 查得 =0.93K查表 4.1-11 查得 =1.13L32.97(0.815)0.1Z取 Z=3 根。6.11 单根 V 带的预紧力 202.5(1)dvPFmKZ由表 4.1-13 查得 m=0.11,所以: 20.3()0.1(598)0.794. N由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的预紧力应为上述预紧力的 1.5 倍。6.12 带轮的结构尺寸设计带轮时，应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免由于铸造产生过大的内应力。V25m/s 时尚需进行动平衡。本设计中 V=5.98m/s，无须进行动平衡。带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金、或工程塑料等。其中灰铸铁应用最广，当 V25m/s 时用 HT150 或HT200，本设计中采用 HT200。带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。轮辐部分有实心、辐板（或孔板）和椭圆形轮辐等三种形式。查表4.1-14 得轮缘尺寸表 4-1河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东38设计项目 计算与说明 结果6.13 主传动轴的设计计算型号 A基准宽度 db11基准线上槽深 minah2.75基准线下槽深 if 8.7槽间距 e150.3槽边距 minf 9最小轮缘厚度 i6带轮宽 B48小带轮外径 ad85.5大带轮外径 b 565.5轮槽角 34偏差 30根据带轮的基准直径参照表 4.1-17，决定小带轮、大带轮采用实心轮辐。根据电动机尺寸和主轴尺寸确定小带轮内径为 28 mm，大带轮内径为 30mm。带轮轮槽工作表面粗糙度为 Ra 3.2 m，轮缘和轴孔端面为 Ra 6.3 - 12.5 m。轮槽棱边要到圆或到钝。A 型带带轮轮槽间距的累计误差0.6，两槽的基准直径差 0.4。 （摘自 GB/T 13575.1-92）6.13 主传动轴的设计计算6.13.1 按转矩初步估算轴径选择轴的材料为 45 钢,经调质处理,由表 7.1-1查得材料机械性能数据为; 1637,53,268bsMpapaMpa152.0E根据表 7.1-7 公式初步计算轴径,由于材料是 45 钢,河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东39设计项目 计算与说明 结果由表 7.1-8 选取 A=118,则:,选 603min4139.5()pdAmv外径 0.66.13.2 轴的结构设计轴的结构简图;根据轴的受力,选取 30211 型圆锥滚子滚动轴承,为了便于轴承的装配,选 , ,60m1d258,3dm810LL轴承代号 32912d 60D 85T 17B 16C 14尺寸（）rsmin 1Cr 28.8C0r 31.5基本额定负荷（KN） 最小负荷系数脂润滑 4000油润滑 5000极限转速6.13.3 轴的受力分析;河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东40设计项目 计算与说明 结果轴传递的转矩 1 395095014.25pTNmn轴的左端要承受皮带的压力 878.3N,右端要承受三爪卡盘的自重,两处轴承要承受水平向上的支反力.而轴的轴向只承受一个 315N 轴向力,以及一个扭矩大小为 625N.m由于 L1 段轴受力最大,承受主要扭矩,所以其为危险截面,其他部分受力较小.所以按弯扭合成应力校核轴的强度:机械设计师 （高等教育出版2213()caMTW社）轴的计算应力 ,ca paM轴所受的弯矩, .NmT轴所受扭矩,W轴的抗弯截面系数, 2233()(60)1968.3Dd222213()5(.450).67caMT前面已经选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由表 15-1查得; ,故安全160pa6.13.4 轴承寿命计算轴上左端轴承受力较大,其受到的轴向力为 =315N,aF经力矩平衡粗略计算其受到的径向力为 =533N.依据r机械设计使用手册(化学工业出版社)查表 6-1-54 得:e=0.38,Y=1.6e=0.38Y=1.6X=0.67河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东41设计项目 计算与说明 结果,查表 6-1-20,X=0.67,Y=1.63150.9arFe当量动载荷:,载荷平稳,查表 6-1-19 得 =1pf()1(0.67531.)95.6prafXFYN基本额定动载荷: 10364375.hnLCPN轴承寿命:1031063475.()()28.729hCl hP使用条件为每天 8h 工作的机械，但经常不是满负荷使用，如电机，一般齿轮装置、压碎机、起重机和一般机械中轴承使用寿命为 1000025000 小时。符合本设计的要求，所以满足工作条件。=1pfP=955.6NC=4375.6N=13283.7lh河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东42设计项目 计算与说明 结果第七章 轴的选择和校核7.1 蜗轮轴的设计计算第七章 轴的选择和校核概述轴是组成机械的一个重要零件,它支撑着其他转动件回转并传递转矩,同时它又通过轴承和机架连结,所有轴上零件都围绕轴心线做回转运动,形成了一个以轴为基准的组合体-轴系部件.所以,在轴的设计中,不能只考虑轴本身,还必须和轴系零,部件的整个结构密切联系起来.设计轴时应考虑多方面因素和要求,其中主要问题是轴的选材,结构,强度和刚度,对于高速轴还应考虑震动稳定性问题轴按受载情况可以分为:转轴,心轴传动轴,按结构形状可以分为;光轴和阶梯轴,实心轴和空心轴常用的轴的设计程序是;1,根据机械传动方案的整体布局,拟订轴上零件的布置和装配方案,2,选择轴的合适材料3,初步估算轴的直径,4,进行轴系零,部件的结构设计5,进行强度计算6,进行刚度计算7,校核键的联接强度8,验算轴承9,根据计算结果修改设计10,绘制轴的零件工作图对于一些不太重要的轴,上述程序中的某些内容可以省略.根据新编机械设计师手册 （机械工业出版社）7.1 蜗轮轴的设计计算7.1.2 按转矩初步估算轴径选择轴的材料为 45 钢,经调质处理,由表 7.1-1查得材料机械性能数据为;河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东43设计项目 计算与说明 结果1637,53,268bsMpapaMpa152.0E根据表 7.1-7 公式初步计算轴径,由于材料是 45 钢,由表 7.1-8 选取 A=118,则:蜗轮轴上的功率为: 23P.70.951.38kw蜗轮轴转速为: =n8.r/mi蜗轮轴上转矩为:3p1.T950504.Nm3,选 353min.81.5dA7.1.3 轴的结构设计轴的结构简图;根据轴的受力,选取 30208 型圆锥滚子滚动轴承,为了便于轴承的装配,选 , ,40m1d243d0m.7518LL9轴承代号 32908A=118=1.38kw3P=35mmmind河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东44设计项目 计算与说明 结果d 40D 62T 15B 15C 12尺寸（）rsmin 0.6Cr 17.8C0r 15.8基本额定负荷（KN） 最小负荷系数脂润滑 5600油润滑 7000极限转速7.1.4 轴的受力分析;轴传递的转矩 3p1.38T9505054.3Nmn轴所承受的轴向力 a2184.F62.d轴所受圆周力: 2tT5.3.9N0轴所受颈向力 0rtFan14.tan2561.7.1.5 确定危险截面,求出受力大小,做弯矩图=561.6NrF河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东45设计项目 计算与说明 结果载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F N160.7H293N1F56.V204弯矩 M .mv1M.m2976总弯矩 52839N.308N.扭矩 T 158154.3N7.1.6 按弯扭合成应力校核轴的强度河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东46设计项目 计算与说明 结果由于轴上有蜗轮,承受主要扭矩,所以其为危险截面,其他部分受力较小.所以按弯扭合成应力校核轴的强度:机械设计师 （高等教育出版2213()caMTW社）轴的计算应力 ,ca paM轴所受的弯矩, .NmT轴所受扭矩,W轴的抗弯截面系数, 23330.1d.4851.22223()9(068154.).7Mpa.caMT前面已经选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由表 15-1查得; ,故安全160pa7.1.7 轴承寿命计算轴上左端轴承受力较大,其受到的轴向力为=6326.2N,经力矩平衡粗略计算其受到的径向力为aF=405.6N.依据机械设计使用手册 (化学工业出版r社)查表 6-1-54 得:e=0.28,Y=2.1,查表 6-1-20,X=0.67,Y=2.1632.1540arFe当量动载荷:ca=12.75Mpae=0.28,Y=2.1X=0.67=1pfP=13556.7N河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东47设计项目 计算与说明 结果,载荷平稳,查表 6-1-19 得 =1pf()1(0.6745.2163.)56.7prafXFYN基本额定动载荷: 1036432hnLCPN轴承寿命: 10310663()()247.68.5.hl hnP使用条件为每天 8h 工作的机械，但经常不是满负荷使用，如电机，一般齿轮装置、压碎机、起重机和一般机械中轴承使用寿命为 1000025000 小时。符合本设计的要求，所以满足工作条件。7.1.8 键的选择与校核此实心轴上共需要两个键,根据机械设计课程设计表 14-24,选择为 A 型键,分别标记为: 1425 GB/T096140GB/T96C=46362N=12047.6hlh河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东48设计项目 计算与说明 结果第 8 章 传动、减速装置的润滑第 8 章 传动、减速装置的润滑减速器中的蜗轮、蜗杆等传动件以及轴承在工作时都需要良好的润滑。1）齿轮和蜗杆传动的润滑除少数低速（v0.5m/s）小型减速器采用脂润滑外，绝大多数减速器的齿轮都采用油润滑。对于圆周速度 v12m/s 的齿轮传动可采用浸油润滑。即将齿轮浸入油中，当齿轮回转时粘在其上的油液被带到啮合区进行润滑，同时油池的油被甩到上箱壁，有助散热。为避免浸油润滑的搅油功耗太大及保证轮齿啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油的深度以浸油齿轮的一个齿高为适度，速度高的还可浅些（约为 0.7 倍齿高左右） ，但不应少于10mm；锥齿轮则应将整个齿宽（至少是半个齿宽）浸入油中。对于多级传动，为使各级传动的大齿轮都能浸入油中，低速级大齿轮浸油深度可允许大一些，当其圆周速度 v=0.812m/s 时，可达 1/6 齿轮分度圆半径；当v0.50.8m/s 时，可达 1/61/3 的分度圆半径。如果为使高速级的大齿轮浸油深度约为一齿高而导致低速级大齿轮的浸油深度超过上述范围时，可采用下列措施：低速级大齿轮浸油深度仍约为一个齿高，可将高速级齿轮采用带油轮蘸油润滑，带油轮常用塑料制成，宽度约为其啮合齿轮宽度的 1/31/2，浸油深度约为 0.7 个齿河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东49设计项目 计算与说明 结果高，但不小于 10mm；也可以把油池按高低速级隔开以及减速器箱体剖分面与底座倾斜。蜗杆圆周速度 v10m/s 的蜗杆减速器可以采用浸油润滑。当蜗杆下置时，油面高度约为浸入蜗杆螺纹的牙高，但一般不应超过支承蜗杆的滚动轴承的最低滚珠（柱）中心，以免增加功耗。但如果因满足后者而使蜗杆未能浸入油中（或者浸油深度不足）时，则可以在蜗杆轴的两侧分别装上溅油轮，使其浸入油中，旋转时可将油甩到蜗轮端面上，而后流入啮合区进行润滑。当蜗杆在上面时，蜗轮浸入油中，其浸入深度以一个齿高（或者超过齿高不多）为宜。对蜗杆减速器，当蜗杆圆周转速 v45m/s 时，建议蜗杆置于下方（下置式） ；当 v5m/s 时，建议蜗杆置于上方（上置式） 。浸油润滑的油池应保持一定的深度和贮油量。油池太浅易激起箱底沉渣和油污。一般齿顶圆至油池底面的距离不应小于 3050mm。我了有利于散热，每传递1kw 功率的需油量约为 0.350.7L（大值用于黏度较高、传递功率较小时） 。当涡轮的圆周速度 v12m/s 或者蜗杆的圆周速度v10m/s 时，则不宜采用浸油润滑，因为粘在齿轮上的油会被离心力甩出而送不到啮合区，而且搅动太甚会使油温升高、油起泡和氧化等降低润滑性能。此时宜用喷油润滑，即利用油泵（压力约为 0.050.3MPa）借助管子将润滑油从喷嘴直接喷到啮合面上，喷油孔的距离应沿齿轮宽度均匀分布。喷油润滑也常用于速度并不很高但工作条件相当繁重的重型减速器中和需要大量润滑油河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东50设计项目 计算与说明 结果进行冷却的减速器中。由于喷油润滑需要专门的管路、滤油器、冷却及油量调节装置，因而费用较贵。齿轮减速器的润滑油粘度可按高速级齿轮的圆周速度 v 选取：v2.5m/s 可选用中级压齿轮油 N320；v2.5m/s 或循环润滑油可选用中级压齿轮油 N220。若工作环境温度低于 0，使用润滑油必须先加热到 0以上。蜗杆减速器的润滑油粘度可按滑动速度 Vs 选择：Vs2m/s 时可选用 N680 极压油；Vs2m/s 时可选用N220 极压油。蜗杆上置的，粘度应增大 30%。2）轴承的润滑减速器中的滚动轴承常用减速器内用于润滑齿轮（或蜗杆）的油来润滑，其常用的润滑方式有：飞溅润滑减速器中只要有一个浸油齿轮的圆周速度v1.52m/s，即可采用飞溅润滑。当 v3m/s 时，飞溅的油可形成油雾并能直接溅入轴承室。有时由于圆周速度尚不够大或油的粘度较大，不易形成油雾，此时为使润滑可靠，常在箱座接合面上制出输油沟，让溅到箱盖内壁上的油汇集在油沟内，而后流入轴承室进行润滑，在箱盖内壁与其接合面相接触处制出倒棱，以便于油液流入油沟。在难以设置输油沟汇集油雾进入轴承室时，亦有采用引油道润滑或导油槽润滑。刮板润滑当浸油齿轮的圆周速度 v1.52m/s 时，油飞溅不起来；下置式蜗杆的圆周速度即使大于 2m/s，但因蜗杆的位置太低、且与蜗轮的轴线成空间垂直交错，飞溅的油难以进入蜗轮轴轴承室，此时可采用刮板润滑。利河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东51设计项目 计算与说明 结果用刮油板将油从蜗轮轮缘端面刮下后经输油沟流入蜗轮轴轴承。则刮油板把刮下的油直接送入轴承。刮板润滑装置中，刮油板与轮缘之间应保持一定的间隙（约 0.5 mm）,因而轮缘端面的跳动和轴的轴向窜动也应加以限制。浸油润滑下置式蜗杆的轴承常浸在油中润滑，如前所述，此时的油面一般不应高于轴承的最下面滚动体的中心。减速器中当浸油齿轮的圆周速度太低时则难以使油飞溅形成油雾，或难以导入轴承，或难以使轴承浸油润滑时，可采用润滑脂润滑。润滑脂通常在装配时填入轴承室，其装填量一般不超过轴承室空间的1/31/2，以后每年添加 12 次。添置时可以拆去轴承盖，也可以采用旋盖式油杯或采用压力脂枪从压注油杯向轴承室注入润滑脂。采用脂润滑时，一般应在轴承室内侧设置封油环或其他内部密封装置，以免油池中的油进入轴承室稀释润滑脂。河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东52设计项目 计算与说明 结果第 9 章 机架的分析与设计9.1 机架的分类9.2 机架的设计准则第 9 章 机架的分析与设计9.1 机架的分类在机器中支撑或容纳零、部件的零件成为机架。如支撑贮藏罐的塔架、固定发动机的机架、容纳传动齿轮的减速器的壳体、机床的床身等统称为机架。按制造方法，机架可分为铸造机架、焊接机架和螺栓连接。按机架材料可分为金属机架、非金属机架。非金属机架又可分为混凝土机架、素凝土机座平台、花岗岩机架或其他材料的机架。9.2 机架的设计准则（1）工况要求任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如：保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必须的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。（2）刚度要求在必需保证特定外型的条件下，对机架的主要要求是刚度。例如机床的零部件中，床身的刚度则决定了机床的生产率及加工产品的精度；在齿轮减速器中，箱壳的刚度决定了齿轮的啮合性及运转性能。（3）强度要求河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东53设计项目 计算与说明 结果对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能满足强度的要求。但对于重载设备的强度要求必须引起足够的重视。其准则是在机器运转中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不得大于许用应力。此外，还要满足疲劳强度的要求。对于某些机器的机架尚需满足振动或抗振的要求。例如振动机器的机架；受冲击的机架；考虑地震影响的高架等。强度是评定重载机架工作性能的基本准则。机架的强度应根据机器在运转过程中可能发生再大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度，此外还要校核其疲劳强度。机架的强度和刚度都需要从静态和动态两方面来考虑。动刚度是衡量机架抗振性能的指标，而提高机架抗振性能应从提高机架构件的静刚度、控制固有频率、家大阻尼等方面着手。提高静强度和固有频率的途径是：合理设计机架构件的截面形状和尺寸，合理选择壁厚及布肋、注意机架的整体刚度与局部刚度以及结合面刚度的匹配等。（4）稳定性要求对于细长的或薄壁的受压结构及受弯-压结构存在失稳问题，某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构产生很大的破坏，设计时必须校核。此外对于机床、仪器等精密机械还应考虑热变形。热变形将直接影响机架原有精度，从而使产品精度下降如立轴矩台平面磨床，立柱前壁的温度高于后壁，使立柱后倾，其结果磨出的工作零件表面与安装基面不平行：河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东54设计项目 计算与说明 结果9.3 机架设计的一般要求9.4 机架设计步骤有导轨的机架，由于导轨面与底面存在温差，在垂直平面内将产生中凸或中凹热变形。因此，机架结构设计时应使热变形尽量小。（5）美观目前对机器的要求不仅能否完成特定的任务，还要使外形美观。（6）其他如散热的要求；防腐蚀及特定环境的要求；对于精密机械、仪表等热变形小的要求等。9.3 机架设计的一般要求在满足机架设计准则的前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。（1）机架的重量轻，材料选择合适，成本低。（2）结构合理便于制造。（3）结构应使机架上的零部件安装、调整和更换都方便。（4）结构合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形应力小。（5）抗振性能好。（6）耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。（7）有导轨的机架要求导轨面受力合理，耐磨性良好。9.4 机架设计步骤（1）初步确定机架的形状和尺寸。根据设计准则和一般要求，初步确定机架的结构和尺寸，以保证内河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：孙有亮 设计题目：简易管子除锈机设计 设计人：田敬东55设计项目 计算与说明 结果9.5 机架结构的选择外部零件能正常运转。机架的结构形状和尺寸，取决于安装在它内部的与外部的零件和部件的形状与尺寸，配置情况、安装拆卸要求等。同时也取决于工艺、所承受的载荷、运动等情况。然后，综合上述情况，利用经验公式或有关资料提供的经验数据，同时结合设计人
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