混凝土配料机设计说明书

毕业设计说明书毕业设计说明书 I 摘摘 要要 随着当今世界经济快速发展 人们对建筑行业提出了更高的要求 以前仅靠工作人员 的实践经验 对混凝泥土进行配料 从效率 质量 节约等方面已经无法满足建筑行业的 发展 建筑行业向机械化 自动化 智能化发展是二十一世纪的一大目标 决定混凝土质 量与效率的关键在于制造混泥土初期的配料精度 由此我们可知建筑行业拥有机械化 自 动化的混凝土配料机尤为重要 我设计的课题是 PLD 系列混凝土配料机 凝土配料机是一种与搅拌机配套使用的前台 自动配料装置 它可以根据用户设计的混凝土配比自动完成砂 石 水泥等 3 种物料 的配料程序 混凝土配料机是由给料系统 称量系统以及电气系统组成 在本设计中详细 的设计了给料系统及其各部件 并对现存的各种称料系统进行了论述和比较 给料系统是 配料机的重要组成部分 它能够把各种骨料输送至称料料斗中 以备称量 进行配料 称 量系统是配料机中主要组成部分 它决定着各种骨料配料的精度 建筑机械的自动化大大 解放了劳动生产力 减轻了工人的体力劳动 也为高速发展的房地产业 公路建设等等做 出了贡献 本设计首先配料机进行了总体设计 再而详细的设计了料斗 给料机及电动机的选择 比较了不同称量方式的称量系统 还有机架的设计 关键词 PLD 系列配料机 给料机 称量系统 配料 毕业设计说明书毕业设计说明书 II ABSTRACT With economic development rapidly of the world people have put a higher requirements forwart construction industry Concerning about batching efficiency quality and conservation it has been unable to meet the development of the construction by staffs experience only What is a major goal of the Construction industry is that to be mechannization automation intelligent in twenty first century The mixed initial accuracy determine concrete quality and efficiency of manufacturing So we know that the construction industry become to mechanization automation the concrete batching machine is especially important This design issue is the PLD series concrete batching machine Concrete batching machine is a front for use as sand automatic dosing device It can be designed according to the user automatically match the concrete sand stone cement and other materials from 3 to 6 ingredients procedures Concrete batching machine is component with feeding system weighing system and electrical system components It detailed design the feeding system and its components and all the existing material systems that are discussed and compared In this design Feeding system is an important part of batching machine it can bring a variety of aggregate delivered to said feed hopper ready for weighing for ingredients Weigh batching machine system is the main component which determines the precision of the various aggregate ingredients Construction machinery automation greatly liberated the labor productivity reduce worker s manual also contribute to the rapid development of real estate road construction The design of batching machine include the overall design firstly then detailed design of the hopper feeder and motor selection and further compare different weighing system and also the rough frame design Keywords PLD series batching machine feeding system weighing system batching 毕业设计说明书毕业设计说明书 III 前前 言言 当今世界已经入智能化时代 现代建设机械是智能化的产物 国民经济的飞速发展 特别是西部大开发政策的实施 要求建设机械制造业提供大量高效能的建设机械 目前 我国建设机械生产企业已经形成为一个产品门类齐全 品种基本完善 技术水 平和产量不断提高 产量能够满足国内市场需求的具有一定生产规模的产业 经改革开放 30 多年来的发展 一批具有技术实力和规模的骨干企业成长壮大起来 并且拥有一支由 国家 地方和企业三级梯队的科研设计队伍 具有一定的研究 试验 检测能力和较强的 产品开发能力 在国外国内经济快速发展这个大局势之下 建筑机械在国民经济当中有着不可替代的 作用 借设计 PLD 系列混凝土配料机的大学本科毕业设计之时机 以使自己能够对建筑机 械行业有更多的了解 并能够使自己的专业技能能够有所提高 以适应企业的需要 开阔 视野 2010 年 5 月 毕业设计说明书毕业设计说明书 IV 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACTABSTRACT II 前前 言言 III 1 1绪绪论论 1 1 1混凝土机械及其发展 1 1 2本设计的内容 任务与目的 3 2 2混混凝凝土土配配料料机机的的 总总体体设设计计 5 3 3料料斗斗设设计计 7 3 1储料斗 7 3 2称料斗 8 4 4给给料料系系统统设设计计 9 4 1给料系统概述 9 4 2带式给料机综述 10 4 3胶带机选型设计 11 4 3 1数据 11 4 3 2带速的确定 11 4 3 3带宽的确定 12 4 3 4托辊选型 12 4 3 5功率和张力的计算 12 4 3 6传动滚筒选型 15 毕业设计说明书毕业设计说明书 V 4 3 7电动机选择及传动比配置及相关零件设计 17 4 4结构布置 30 5 5机机架架设设计计 31 5 1机架结构概论 31 5 2机架设计 31 6 6称称量量系系统统设设计计 35 6 1称料系统概述 35 6 2称料装备设计 39 结结束束语语 43 致致谢谢 44 参参考考文文献献 45 毕业设计说明书毕业设计说明书 1 1 1 绪绪论论 1 1 混凝土机械及其发展 混凝土的施工工艺过程是 配料 搅拌 运输 捣固 养护 这些工序以前都是手工来完成的 这种落后的生产方式造成人力 财力和时间的浪费 由于人工搅拌往往向拌合料中多加水泥和水 降低了混泥土的质量 再则由于材料容重波 动范围很大 体积材料不可能实现设计放入配合比 所以 用手工操作不能制成高质量的 混凝土结构和构建 目前 我国混凝土施工中 从配料到捣固等一系列工序都已基本采用 了机械 混凝土施工的机械化 提高了生产率 改善了人工的劳动条件 提高了工程质量 降低了成本 为了进一步提高某些重要的受力大的混凝土结构的强度 根据尽可能地减少水泥浆的 用量和用小水灰比 也就是采用坍落度更小 工作度更高的干硬性混凝土 干硬性混凝土 的施工对机械设备提出了更高的要求 它要求配料更精确 搅拌更均匀 振捣更强烈 所 以称量设备中采用了各种电子称 以保证称量的准确 迅速 同时还附加上砂含水率的的 测量仪器 自动测量砂的含水率 把这部分水从总的用水量中扣除 把砂量补足 这样就 精确地保证原设计的水灰比和砂率不会因材料含水率的变化而改变 实践证明 常用的塑性混凝土用自落式搅拌机搅拌 干硬性混凝土用强制式搅拌机搅 拌 干硬性混凝土的振捣试验高频振捣器 这种振捣器对塑性混凝土同样有效 在混凝土的运输方面 采用自卸汽车时 若运距稍长或道路不好 则混凝土容易发生 离析 即石子下沉水泥浆上浮 塑性那天尤为严重 所以在工程质量要求较高时都采用搅 拌车来运送混凝土 混凝土装入搅拌车的拌筒中 边走边搅 以防止混凝土发生离析 或 在较长时间的运输途中凝结硬化 当运距较长时 还可往搅拌筒中加配好的干料 在运输 过程中加水 边走边搅 在途中完成搅拌工序 毕业设计说明书毕业设计说明书 2 混凝土的垂直运输 大量采用混凝土泵 用混凝土泵配上适当长的运送管道 可以连 续不断地向施工地点运送混凝土 采用泵送混凝土可以节省劳动力 降低工程造价 提高 工程质量 但是目前混凝土泵只能输送坍落度大的塑性混凝土 六十年代以后在地下工程中采用一种叫 混凝土喷射机 的施工机械 它是把混凝土 从一个喷嘴中高数喷出 使混凝土在隧洞 巷道等地下构筑无内形成一个支护层 由上可知 混凝土机械种类繁多 但其重要的配套设备有 混凝土搅拌机 混泥土配 料机 混凝土搅拌站 装载机 螺旋输送机 混凝土搅拌输送车 混泥土泵等等 为了适应经济建设的需要 混凝土施工应向机械化和自动化发展 混凝土机械是建筑工程中的一种主要材料 用途广 用量大 例如 1975 年美国生产 了两亿 m 的混凝土 我国混凝土的生产量也必然逐年增加 如何来组织这样大量混凝土 的生产 并做到生产率高 质量好 成本低呢 从一些国家成功的经验来看 应当改变现 场设置搅拌装置的传统方法 实行工厂集中搅拌 推行商品混凝土制度 在现场临时设置的搅拌装置 大都机械化程度低 称量设备差 生产效率低 混凝土 质量不能保证 而且浪费材料 章帝面积大 因此 许多国家都改变了这种做法 把混凝 土的生产集中到工厂里进行 工厂把混凝土作为一种商品提供给各施工现场 这些集中生 产混凝土的工厂 都有大型机械化骨料堆场 水泥筒仓 有高度机械化自动化的搅拌楼 把最先进的电子技术应用到配料和质量控制系统中 在生产过程的控制和产品的调度方面 应用了电子计算机 所以能及时向所定的货工地供应各种混凝土拌和料 商品混凝土制度 的推广 大大推动了搅拌机械的发展 从单独生产搅拌机发展成为生产成套机械化 自动 化的搅拌楼等搅拌装置 在发展搅拌楼的同时 中小型拆装式和移动式搅拌站也得到发展 这是因为建筑工地 有时分散偏僻 靠集中的工厂供应不方便 另外 这类搅拌站投资少 建设快 而且像搅 拌楼一样是机械化自动化的 也是一种定型的成套设备 在某些国家已禁止设置单独的搅 拌机来生产混凝土 在混泥土的制备过程中 必须严格控制其配料 以保证混凝土硬化后能达到设计标号 有合适的和易性 符合准确使用材料和节约材料的原则 配料是混凝土制备工艺中一个重 毕业设计说明书毕业设计说明书 3 要环节 各组成材料的称量越准确 就越能保证混凝土拌和料的质量和节约更多的原材料 因此配料机是混凝土机械中一个非常重要的机械装备 以下是混凝土搅拌站的工作示意图 图 1 1 搅拌站工作示意图 1 2 本设计的内容 任务与目的 混泥土配料机是一种与搅拌机配套使用的前台自动配料设备 他可根据用户设计的混 凝土配比自动完成砂 石 水泥等 3 种物料 二级配料混凝土 的配料程序 我所设计的配料机型号是 PLD800 的混凝土配料机其主要参数如下 表 1 1 PLD800 配料机参数表 项目称料斗 容积 m 储料斗 容积 m 生产率 m h 配料精 度 最大称 量值 kg 可配骨 料种数 皮带机 带速 m s 功率 kW 毕业设计说明书毕业设计说明书 4 参数 0 82 240 21500213 2 2 本设计的内容与任务主要 1 PLD800 整体设计 2 料斗设计 3 给料机设计 4 称料设备的设计 混泥土配料机按照称量装置的不同 分为机械称式 机械电子称式和电子称式三 种 电子称式的型号是 PLD 其主要参数是称料斗的容积 升 常用的有 800 1200 1600 2400 和 3200L 等五种 毕业设计说明书毕业设计说明书 5 2 2 混混凝凝土土配配料料机机的的总总体体设设计计 PLD 系列的配料机采用了电子称量 微机控制 数字显示 具有称量正确 配料精度 高 速度快 控制功能强 操作容易等优点 和搅拌机配合可组成搅拌站 以下是 PLD800 系列的整体结构图 如下所示 料 一 料 二 料 三 料 四 出 料 总 电 源 传 感 器 图 2 1 PLD800 混凝土配料机结构图 该配料机工作前由装载机 配料机地下安装时可用人工上料 分别向各个储料斗供给 砂 石等物料 按配料控制仪说明书要求 向配料控制仪输入配方 不用的物料一定设为 零 按下配料按钮后 配料机便开始进入自动配料程序 其工作过程为 首先料 I 皮带 机开始运作 气动给料门打开 将料 I 输送到称料斗 当称料斗内料 I 的重量达到设定 值时 料 I 皮带机自动停止 气动给料门自动关闭 接着料 II 皮带机自动开启 气动给 料门打开 当称料斗中的物料重量达到料 I 料 II 的设定值之时 料 II 给料机停止 气动扇形卸料门自动关闭 料 III 皮带机开始工作 如此四种物料配齐后 机器便处 于等待出料状态 这是按下出料按钮 出料皮带机工作 称料斗卸料门打开 将配好的 毕业设计说明书毕业设计说明书 6 混凝土干料卸入搅拌机料斗 出料完毕后 出料皮带机自动停止 称料斗卸料门关闭 并自动开始第二个循环配料结束 有等待出料 如此往复 该系列混凝土配料机均由给料系统 称量系统和电 气控制系统三个大部分组成 给料设备是化工企业机械化贮运系统中的一种辅助 性设备 其主要功能是将已加工或尚未加工的物料从某 一设备 料斗 贮仓等 连续均匀地喂料给承接设备或 运输机械中去 给料设备的种类有很多 目前尚无较完 整的分类方法 按其承载机构运动方式的不同 大致分 类如右表所示 设计和选择给料机时 除首先要考虑用途和使用以 外 还要考虑物料的性质 料仓的形式和结构 给料量 及其可调幅度 工作环境 安装位置及设备费用和维修 要求等 称料系统是配料机的关键部分 由称料斗 称量系 统及称量传感器组成 在搅拌站中 称量主要有骨料的称量 粘接剂和混 凝土添加剂的称量 添加水的称量 添加剂的称量等 不同物质的称量的先喝杯是不一样 的 电气控制系统是配料机的核心部件 它的功能主要是实现整个配料机的称量 显示 操作机完成各种自动配料程序 该系统主要由配料控制仪和强电回路两部分组成 胶带给料机 板式给料机 牵引式 埋刮板给料机 圆盘给料机 螺旋给料机 叶轮式给煤机 回转式 叶轮给料机 电磁振动给料机 惯性振动给料机 往复式给料机 摆动式给料机 振动式 振动给料机 重力式链式给料机 表 2 2 给料机分类表 毕业设计说明书毕业设计说明书 7 3 3料料斗斗设设计计 3 1 储料斗 PLD800 混凝土配料机包含两个容量为 2L 方锥形的储料斗 料斗是胶带给料机必要的 部件之一 PLD800 的储料斗进料口的尺寸为 根据资料 机2800Amm 1830Bmm 械化运输工艺设计手册 一书选用料斗的下料口长与宽为 1200amm 380bmm 又由方锥形体积公式 3 h vA BA B a ba b 求得储料斗的高度为 850 mm 其具体结构如下 图 3 1 储料斗结构 毕业设计说明书毕业设计说明书 8 储料斗材料时厚度为 4 的钢板焊接而成 焊接方式为三角焊 焊高 5mm 表面涂黄漆 mm 3 2 称料斗 称料斗是与称料装置的一部分 其容积为 800 升 也是一方锥形的料斗 现粗定其大 口尺寸为 下料口尺寸为 和储 1000Amm 1200Bmm 500amm 380bmm 料斗一样所用材料的钢板焊接而成 焊高为 料斗的高度由公式 4mm5mm 100 3 h vA BA B a ba bA B 求得 1000hmm 其结构图如下 图 3 2 称料斗结构 毕业设计说明书毕业设计说明书 9 4 4 给给料料系系统统设设计计 4 1 给料系统概述 给料机由储料斗和给料装置等组成 主要功能是存储物料和在控制系统的控制下向称 料斗加料 储料斗呈方锥形 下端设有给料装置给料装置分给料闸门给料和给料机给料两 种 我所设计的为给料机给料 所以无需闸门 常用的给料机有带式给料机 螺旋给料机 鼓筒式给料机和振动给料机四种 螺旋给 料机是在卸料口下面安装一短螺旋输送机 鼓筒式给料机是在给料口装一个旋转叶片的鼓 筒 用改变鼓筒转速的方法来调节给料量 振动给料机是由给料槽盒电磁铁所组成 通过 电磁铁的功能 使物料处于悬浮状态 物料在振动中向出口方向流动 带式给料机是一条 短皮带输送机其工作原理如下图所示 图 4 1 带式给料机 1 料斗 2 皮带机 3 调节闸板 4 橡胶刮板 带式给料机的皮带是平皮带 但在其两侧有挡板 这样在皮带机上可以有很厚的料层 皮带用托辊支撑或用钢板支撑 当用托辊时 在卸料口下应布置较密 以承受贮料斗内物 料的压力 当用钢板时 皮带机连续在钢板上滑动 由于皮带较短 拉紧后回程皮带可以 毕业设计说明书毕业设计说明书 10 不用托辊托住 图中橡胶刮板 4 在运送潮湿物料或粘性物料时是必不可少的 带式给料机可以用来运送粉末材料 细粒材料或小块 b 1 的规定 式中 b 筒皮名义壁厚 单位为毫米 滚筒铸钢件接盘符合下列要求 1 不允许存在长度大于 3 倍宽度的线状缺陷 2 单个点缺陷不得大于 6mm 3 两个相邻点状缺陷的间距大于其中较大缺陷尺寸时 按单个缺陷分开计算 间距小于 其中较大缺陷尺寸时 两个缺陷合并计算 其缺陷当量总和不大于 6mm 4 密集性缺陷面积不得大于 90mm 缺陷总面积不得超过下表 4 3 的规定 探伤部位厚度 15 15 40 40 60 缺陷总面积 80016502700 5 接盘圆周部分之间的回波高度差应小于 12dB 6 当底波高度降低 25 探测区域大于 50mm 视内部有较大的缺陷则不允许存在 传动滚筒的承载能力 扭矩与合力 根据计算结果确定 确定传动滚筒的合力 滚筒最大合力 Sn 2170 4 初选滚筒直径为 240mm 则滚筒的最大扭矩为 1 max 2170 4 0 24 M260 4 22 FD N m 根据传动滚筒最大张力和最大扭矩 Mmax 选择图号为 QDA31 的滚筒 其许用扭矩为 500N 安装尺寸 单位 如下表 表 4 4 滚筒装配尺寸表 A1 G 5807601458090 4514492251855030 18 毕业设计说明书毕业设计说明书 17 GB T10595 2009 系列的传递滚筒设计时 已考虑了输送机启动和停止的尖峰载荷 因而传动滚筒只需按稳定工况计算出的扭矩和合力进行选择 传动滚筒应为铸胶表面 选用人字形铸胶表面时应注意认字可槽的尖端顺着输送方向 4 3 7电动机选择及传动比配置及相关零件设计 4 3 7 1 电动机选择及传动比配置 一 电动机选择 一 电动机选择 由上面的计算可知给料机正常运动所需的功率为 1 72kW 却知给料机的转速较小 以此从资料 5 附表 9 1 选择电机型号 Y112M 6 额定功率 2 2kW 满载转速为 940r min 二 传动比配置 二 传动比配置 1 确定传动比及传动比分配 图 4 2 滚筒简图 毕业设计说明书毕业设计说明书 18 粗估传动装置的总传动比 滚筒转速 w 60 1000 n v D 式中 v 带速 m s D 滚筒直径 mm 得 1 60 1000 1 n79 57 min 240 r 由此可粗估传动装置的总传动比约为 12 传动方案如下图 4 2 图 4 3 传动方案 2 分配传动比 第一级减速为 V 带传动 传动比 i 为 3 第二级减速为标准直齿轮传动 传动比 i 约为 4 4 3 7 2 相关零件设计 一 第一级 一 第一级 V V 带传动设计带传动设计 1 确定计算功率 由资料 2 表 12 1 16 查得给料机的工作情况系数 KA 1 1 故 Pc KAP 式中 Pc 为设计功率 P 为传动功率 得 毕业设计说明书毕业设计说明书 19 Pc 1 1 2 2 2 42kW 2 选取 V 带截型 根据 Pc 和 nw 由资料 5 12 1 1 选取普通 A 型 V 带 3 确定带轮的基准直径 d1 和 d2 由资料 5 表 12 1 26 和 12 1 27 选取主动轮直径 d1 90mm 根据式 d2 id1 1 式中 d2 从动轮直径 mm i 传动比 弹性滑动系数 取 0 02 得传动轮的直径 d2 264 6mm 根据资料 5 表 12 1 27 取 d2 265mm 4 验算带速 故合适 1 1 d90 940 v 4 43 30 60 100060 1000 n m sm s 5 确定传动中心距 a 和带的基准长度 Ld 根据 0 7 d1 d2 a 2 d1 d2 初步确定 a 400mm 根据公式计算带的长度 2 1221 d0 0 L2 24 dddd a a 0 2 d 9026526590 L2 4001376 7 24 400 mm 从资料 5 表 12 1 4 选取带长 Ld 1400mm 计算实际中心距 a a Ld Ld 式中 a 为实际中心距 a 为初步确定中心距 Ld 为计算带长 得 1400 1376 7 a 400 412 2 mm 计算安装时所需最小中心距 amin a 0 015Ld 391mm 毕业设计说明书毕业设计说明书 20 张紧或补偿中心距伸长所需最大中心距 amax a 0 03Ld 454mm 6 验算最小包角 由式故合适 21 57 3 180155 7120 2 dd 7 计算 V 带的根数 由式 c 00 P Z P L P K K 式中 K 包角修正系数 KL 带长修正系数 P0 带每楔所传递的基本额定功率 P0 带每楔所传递额定功率的增量 由资料 5 12 1 18 查得 P0 0 79 P0 0 11 由资料 5 表 12 1 21 查得 K 0 93 由资料 5 表 12 1 22 查得 KL 0 96 得 2 42 Z 2 93 0 79 0 110 93 0 96 故 Z 取 3 根 8 计算初拉力 F0 由式 2 0 2 5 F5001 c P mv zvK 式中 m V 带的单位长度质量 有资料 5 表 12 1 23 查得 m 0 1 则 2 0 2 422 5 F50010 1 4 43155 7 3 4 43 0 93 N 9 计算作用在轴上的力 FQ 由式 1 Q0 155 7 F2sin2 3155 7 sin913 3 22 zFN 10 带轮的结构设计 毕业设计说明书毕业设计说明书 21 270 218 30 0 021 0 6 40 8 0 018 915 15 1 6 265 60 12 1 25 3 45 48 60 11 R2 R1 40 33 3 0 2 0 139 8 0 018 28 0 021 0 96 52 90 R3 R1 915 11 R3 48 63 31 3 0 2 0 图 4 4 带轮结构 其主要参数如下表 表 4 5 带轮参数表 槽型槽数 a hf e f h A33915940 15 二 第二级 直齿轮传动设计 二 第二级 直齿轮传动设计 有上述可知 第二级的传动比 i 为 3 938 一般的给料机的工作每日工作 8 小时 预 期寿命 10 年 每年工作 254 天 载荷平稳 1 选择齿轮材料 热处理 精度及齿数 给料机为一般机器 选小齿轮材料为 45 号钢 调质 齿面硬度为 230HBS 大齿轮 材料为 45 号钢 正火 齿面硬度为 190HBS 硬度相差 40HBS 合适 从资料 4 表 13 10 选 8 级精度 GB 10095 88 初选小齿轮齿数 z 24 则大齿轮齿数 圆整为 95 1 2 940 z94 5 79 57 3 z 实际齿数比 2 1 z95 i 3 958 z24 齿数比误差为 允许 3 9383 958 0 5 5 3 928 ii i 由于两齿轮均为齿面硬度为小于 350HBS 的软齿面 故可按齿面接触疲劳强度设计 然后校核齿根弯曲疲劳强度 毕业设计说明书毕业设计说明书 22 2 按齿面接触疲劳强度计算 计算公式 d 1 2 21 3 EH H Z Z ZKT d 1 确定式中各计算参数 试选载荷系数 K 1 4 1 940 313 3 3 n i n 1 2 2 0 96 0 982 06P P N mm 664 1 1 1 2 06 9 55 109 55 106 28 10 313 3 P n T 由资料 4 13 26 选取齿宽系数 0 8 悬臂配置 d 由资料 4 13 24 查得弹性系数 189 8 EZ MPa 标准直齿轮 2 5 HZ 由资料 4 13 18 查得 0 81 0 92 1a 2a 1 2 1 73 a aa 又由资料 4 图 13 14 查得重合系数 0 87 Z 许用接触应力的计算和确定 查得 590Mpa 470Mpa H 1limH 2limH 由式 式中 n 为齿轮转速 r min j 为齿轮每转一圈 齿轮同齿面啮合的次60 h NnjL 数 为齿轮的工作寿命 h hL 60 313 3 1 10 254 8 3 82 1N 8 10 9 85 由 和资料 4 图 13 1 26 查得 1 允许有 2N 1 N i 7 10 2 N 1 N 12NN ZZ 一定的点蚀 对于一般的齿轮传动 1 失效率为 1 于是可得 minS 1H 590Mpa 1lim1NHZ 470MPa 2lim2 2 HH H Z 2 设计计算 毕业设计说明书毕业设计说明书 23 试计算小齿轮分度圆直径 3t d 59 67 mm 2 4 3 3 2 1 4 6 28 103 958 1 189 8 2 5 0 87 0 83 958470 t d 计算圆周速度 31 59 67 313 3 0 98 60 100060 1000 t d n vm s 计算载荷系数 K 由资料 4 表 13 23 查得 1 25 根据 0 24 A K 10 98 24 100 100 vZ 查资料 4 图 13 10a 查得动载系数 1 08 由资料 4 图 13 12 查得齿向载荷分布 v K 系数 1 22 已知 1 73 由资料 4 图查得齿向载荷分配系数 1 3 K r K 故 1 25 1 08 1 22 1 3 2 14 与原试 1 4 相差较大 故修改上 Av KK K K K t K 述计算结果 68 7 2 4 3 3 2 2 14 6 28 103 958 1 189 8 2 5 0 8 0 83 958470 d 计算模数 2 86 取标准模数 3 3 1 d m z 68 7 24 m 计算分度圆直径 3 24 71 mm 3 95 285 mm 3 d 1 mz 42 dmz 计算中心距 178 5 mm 34 72285 22 dd a 计算齿轮宽度 0 8 72 57 6 mm 3d Bd 故取 63 mm 58 mm 1 B 2 B 3 校核齿根弯曲疲劳强度 校核公式 t FSaFa F KF Y Y Y Bm 1 确定公式中的各计算参数 58 mm 2 BB 毕业设计说明书毕业设计说明书 24 K 2 14 1744 N 4 1 3 22 60 28 10 72 t T F d 查资料 4 表 13 25 得2 65 1 58 2 19 1 785 1Fa Y 1Sa Y 2Fa Y 2Sa Y 计算重合度系数 0 68 0 750 75 0 250 25 1 73 Y 计算许用应力 由资料 4 图 13 3 查得420 Mpa 380 Mpa F lim1F lim2F 由1744 Ne 和资料 4 图 13 4 查得1 取1 3 t F 1NN YY minF S 于是 1lim1 1 min 330 8 NF F F Y MPa S 2lim2 2 min 292 3 NF F F Y MPa S 2 校核计算 1 1 2 14 1744 21 45330 8 58 3 F F MPaMPa 22 21 2 12 2 19 1 785 21 4520 02292 3 2 65 1 58 FaSa FF F FaSa YY MPaMPa YY 所以大小齿轮的弯曲强度均足够 4 齿轮的结构设计 740 0 019 70 8 0 018 6 3 30 0 021 0 63 33 3 0 2 0 2870 0 032 45 0 025 0 14 58 77 250 285 8 50 164 图 4 5 齿轮结构 三 轴设计 三 轴设计 1 轴上的功率 转速和转矩 为安全起见 假设功率没有损耗 则 2 P 2 n 2 T 毕业设计说明书毕业设计说明书 25 2 2kW 2 PP 940 313 3r min 2 n 1 n 1 i 1 3 于是 2 2 2 955000067060 3 P TN mm n 2 求作用在齿轮和作用在大 V 带轮的力 已知小齿轮的分度圆直径为 则 3 72dmm 2 1 3 22 67060 3 1862 8 72 t T FN d 大 V 带轮的分度圆直径为 则 2 265dmm 2 2 2 22 67060 3 506 1 265 t T FN d 3 初步确定轴的最小直径 按式 初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 号钢 调整处理 3 P dA n 许用应力650 B MPa 360 s MPa 1 275 MPa 1 155 MPa 根据表资料 5 表 15 3 取 1 230 b MPa 0 115 b MPa 1 65 b MPa 于是得 0 115A 2 3 3 min0 2 2 2 11522 313 P dAmm n 这根轴的最小直径是安装悬挂小齿轮处轴 追加至 1 25 6 22ddmm 30mm 4 轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案 图 4 6 初拟轴结构图 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 毕业设计说明书毕业设计说明书 26 1 为了满足小齿轮的轴向定位要求 1 2 轴的右端需制出一轴肩 故取 2 3 段的直径 40vmm 左端用圆螺母定位 圆螺母为 M30 由于小齿轮的宽度 B 63mm 为了保 2 3 d 证圆螺母能够压在齿轮上 故 1 2 段的长度取 75mm 其中为装齿轮的轴长为 1 2 L 50mm 2 初步选择滚动轴承 因轴承只受到径向力的作用 故选用深沟球轴承 根据 40vmm 由轴承产品目录中 初步选取 0 基本游隙组 标准精度级的深沟球轴承 2 3 d 轴承号 11000 基本尺寸为 d D B 40 68 15 故 40 采用轴肩进行轴 2 34 5 dd 向定位 由手册查得 11000 轴承的定位轴肩高度不小于 2 2mm 因此取 46mm 3 4 d 3 确定轴各段长度 依据所选滚筒的安装尺寸来确定轴各段长度 58mm 2 3 L 657mm 64mm 至此 已初步确定轴各段的直径和长度 3 4 L 4 5 L 5 6 78Lmm 4 轴上零件的周向定位 齿轮 皮带轮与轴的周向定位均采用平键连接 按 由资 1 2 d 料 6 查得平键截面 b h 8 7 键槽用键槽铣刀加工 长为 50mm 同时为了保证齿 轮与轴配合有良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 同样 轴与带轮的 7 6 H n 连接选用平键为 8 7 25 配合为 滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保 7 6 H n 证的 此处选轴的尺寸公差为 6 m 5 确定轴上圆角和倒角的尺寸 参考下表进行确定 表 4 6 圆角倒角推荐表 直径 d 6 10 10 1 8 18 3 0 30 50 50 8 0 80 12 0 120 18 0 C 或 R 0 50 60 81 01 21 62 02 53 0 毕业设计说明书毕业设计说明书 27 5 轴的受力分析 1 确定跨距 1 2 3 0 5 635889 5 657 0 5 486488 Lmm Lmm Lmm 如图所示 图 4 8 跨距图 2 求轴的支反力 11223 123 1862 8 89 5657 506 1 88 291 5 89 565788 tt A FLLF L FN LLL 12 1862 8506 1 291 52077 4 BttA FFFFN 图 4 9 轴受力图 3 做弯矩图 11 1694 5 89 5151657 75 A MF LN mm 23 2077 4 88182811 2 B MF LN mm 毕业设计说明书毕业设计说明书 28 图 4 10 弯矩图 转矩67060 3TN mm 67060 3 图 4 11 转矩图 4 危险截面的强度校核 由图可知 截面 B 处的弯矩最大 故校核该截面的强度 截面 A 处的当量弯矩为 2 222 1 182811 0 59 67060 3 189929 3 Aa MMTN mm 式中 1 0 65 0 59 115 b b 由式 式中为抗弯截面系数 mm Aa B m M W m W 3 189929 3 29 7 0 1 40 B MPa 故截面 B 处的强度足够 1 65 Bb MPa 6 验算疲劳强度 B 截面处弯矩值最大 因此验算此截面的疲劳强度 计算中所有参数值均由资料 5 查取 该截面轴径 d 40mm 此截面的抗弯 抗扭截面系数 分别为 m W T W 毕业设计说明书毕业设计说明书 29 333 333 406283 2 3232 4012566 4 1616 m T Wdmm Wdmm 此截面的弯曲应力幅 1 182811 29 1 6283 2 a m M MPa W 此截面的平均应力幅 忽略有轴向力作用产生的 0 m m 此截面的剪切应力幅 67060 3 2 7 22 12566 4 am T T MPa W 截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数按资料 5 附表 3 2 查取 因 和 经插值可得 2 1 0 8 1 0 025 40 r d 46 1 15 40 D d 又由附图 3 1 可得轴的材料敏性系数 0 75 q 0 8q 故有应力集中系数 按式 111 0 752 1 11 825kq 111 0 81 5 11 4kq 由附图 3 2 查得尺寸系数 由附图 3 3 查得扭转尺寸系数 0 82 0 9 轴按粗加工 由附图 3 4 查得表面质量系数 0 82 轴未经表面强化处理 即 1 q B 综合系数 11 8251 112 45 0 820 82 11 41 111 78 0 90 82 k K k K 又由 3 1 及 3 2 得碳钢的特性系数 0 1 0 2 取0 15 毕业设计说明书毕业设计说明书 30 0 05 0 1 取0 075 于是计算安全系数值 按式 ca S 1 1 2222 275 2 03 2 45 55 30 15 0 155 13 2 1 78 6 320 075 6 32 2 03 13 2 2 061 5 2 0313 2 am am ca S K S K S S S SS 故可知其安全 7 轴的零件图 A A B B B B A A 550586576453 5 20 932 46 40 0 018 0 002 40 0 018 0 002 30 0 028 0 015 R1 2 30 0 028 0 015 R1 2 M30 M30 26 0 2 0 26 0 2 0 8 0 018 8 0 018 图 4 12 轴零件图 毕业设计说明书毕业设计说明书 31 4 4 结构布置 图 4 13 给料机装配图 上图即为给料机的装配图 毕业设计说明书毕业设计说明书 32 5 5 机机架架设设计计 5 1 机架结构概论 机架结构类型 1 机架结构按外形分类可分为 网架式 框架式 梁柱式 板块式 箱壳式 2 按机架的制造方法和材料分类 按制造方法 机架可分为铸造机架 焊接机架和螺 栓连接机架 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 素混凝土机架 花岗岩机架 塑料机架或其他材料的机架 3 按力学模型分类 杆系结构 板壳结构 实体结构 4 机架杆系结构类型 大部分机架可分解化简为单个杆件 或简单而又规则的薄板 薄 壳 这类机架可以按照 机械设计手册 机械振动 机架设计 一册所列的公式 图 表进行计算 若机架为复杂的板壳结构而又必须纤细分析时 可采用有限元方法计算 5 2 机架设计 一 机架设计计算的准则和要求 1 机架设计的准则 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 2 刚度要求 在必须保证特定外形条件下 对机架的主要要求是刚度 毕业设计说明书毕业设计说明书 33 3 强度要求 对于一般设备的机架 刚度达到要求 通过时也能满足要求 但对于重载设备的强度 要求必须引起足够的重视 其准则时在机器运转中可能发生的最大载荷的情况下 机架上 任何点的应力都不得大于允许应力 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震的要求 4 稳定性要求 对于细长或薄壁的受压机构及受弯 压结构存在失稳的问题 某些板壳结构也存在失 稳的问题或局部失稳的问题 失稳对结构会产生很大的破坏 设计时必须校核 5 美观 目前对机器的要求不仅要能完成特定的工作 还要使外形美观 6 其他 如散热要求 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 2 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 修理和更换都方便 4 结构设计合理 工艺性好 还应使机架本身的内应力小 有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 3 设计步骤 1 初步确定机架的形状与尺寸 根据设计准则和一般要求 初步确定机架结构的形状和 尺寸 以保证其内部零部件能正常运转 毕业设计说明书毕业设计说明书 34 2 根据机架的制造数量 结构形状及尺寸大小 初定制造工艺 4 分析载荷情况 载荷包括机架上的设备重量 机架本身重量 设备运转的动载荷等 对于高架结构 好要考虑风载 雪载和地震载荷 5 确定结构形式 6 画出结构简图 7 参照类似设备的有关规范 规程 确定本机架结构所允许的挠度和应力 8 进行计算 确定尺寸 9 有必要时 进行详细计算并校核或做模型试验 对设计进行修改 确定最终尺寸 二 机架结构的选择 根据前面的准则和要求 进行机架结构形式的选择仍是一个比较复杂的过程 对结构 形式 构件截面和结点构造均需要结合具体情况进行详细的分析 对结构方案要进行技术 经济比较 由于各种设备有不同的规范和要求 制定统一的机架结构选择方法比较困难 但是 可以利用结构力学的知识提出下列一般的规则 这些规则是为了节约材料在选择结 构形式时应遵守的一般规律 1 结构的内力分布情况要与材料的性能相适应 以便发挥材料的优点 轴力较弯矩能更 充分地利用材料 杆件受轴力作用时 截面上材料的应力分布是均匀的 所有材料都得到 充分利用 但在弯矩作用下截面上的应力分布是不均匀的 所以材料的利用不够经济 机械结构中许多构件所受的载荷都是沿垂直一杆轴的方向作用的 弯矩沿杆长变化很 迅速 有垂直载荷处 弯曲曲线有曲率 且曲率与载荷密集度成正比 最大的弯矩长限于 一小段内 在较长段内材料不能充分利用 这是弯曲构件不经济的另一个原因 壳体结构由于主要受轴力作用 使用材料极为经济 2 结构的作用在于把载荷由施力点传到基础 载荷传递的路程愈短 结构使用的材料愈 省 3 结构的连续性可以降低内力 节省材料 以上规则在实际应用中有时是相互矛盾的 这就需要在现实中比较其利弊 三 配料机的机架 毕业设计说明书毕业设计说明书 35 AA B B A A B B 2925 3600 1230 1230 1067 2142 2142 395 4990 60 45 11001100 图 5 1 机架 配料机的总体机架的结果类型为空间桁架 受力点集中在铰结点 是为集中力 所用 材料 主要框架采用 10 的槽钢 其基本尺寸 100 48 5 3 辅助钢件采用规格型号 50 50 5 的角钢 所有材料焊接而成钢架 焊高为 8mm 经校核计算与实践经验 此结构满足工作要求 可以采用 毕业设计说明书毕业设计说明书 36 6 6 称称量量系系统统设设计计 6 1 称料系统概述 称料系统是配料机的关键部分 由称料斗 杠杆系统及称量传感器等组成 1 骨料的称量 骨料称量大部分采用重力称量法 也有部分情况采用容积计量 例如骨料的散装重量 变化较大或具有较大含水量的轻质骨料就宜采用容积计量法 为了增大贮料仓活料区的存料量 减少拉铲对骨料的爬升高度 骨料称量料斗往往安 装在地面之下 见图 6 1 为了避免地挖的过深 在地面设置了一台可移动的称量小车 6 2 称量小车由电动 机驱动 可沿着轨道在提升料斗上方卸料 用这种布置方式可减少地坑的开挖量 30 40 图 6 1 图 6 2 两种骨料称量中 称量斗和提升斗是分开的 图 6 3 所示结构是称量 斗和提升斗合一的一种称量装置 为了使称量的稳定进行 在称量表盘内安装有阻尼器 这种称量装置的缺点是必须等料斗回到起始位置时才能进行称量 搅拌站的生产率要受到 一定的影响 优点是可以不挖地坑 安装方便 图 6 3 所示是安装在混泥土搅拌楼中的称 图 6 1 称量配料装置 1 活料区 2 贮料区 3 称量料斗 4 地坑 图 6 2 市政建筑用配料装置 毕业设计说明书毕业设计说明书 37 量装