0411-单曲柄往复式给煤机设计【全套12张CAD图+说明书】
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12
十二
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摘 要
往复式给煤机在我国煤矿，选煤厂及其它行业应用已几十年。生产实践证明，给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。现有的往复式给煤机的具有生产能力小、安装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点，因此,改进并扩大现有Ｋ型往复给煤机的产量是完全必要的。
本说明书主要论述研究了：往复式给煤机的发展概况；工用、组成；工作原理、特点；使用中存在的问题及改进措施，安装和维护等内容。
本说明书设计主要是：先通过设计计算给煤机的主要运动部件即给煤槽的运行速度和所受的运行阻力来求得电动机功率。用电动机功率来设计减速器。然后在设计出曲柄连杆机构，给煤槽，拖滚组件等主要运行部件。最后设计给煤机箱体，传动平台等辅助部件。最后完成给煤机的总体装配。在本次往复式给煤机的设计过程中，着重对减速器、传动平台、曲柄连杆机构、托辊进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。
关键词：往复式给煤机； 减速器； 曲柄连杆机构; 给煤槽。
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第 1 页 1 往复式 给煤 机 概述 往复式给煤机在我国煤矿、选煤厂及其它行业应用已有几十年。 给煤设备是煤矿生产系统的主要设备之一 ,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 ,直接影响整个生产系统的正常 运 行 。 生产实践证明 ,该设备对煤的品种、粒度、外在水份等适应能力强 ,与其他 给煤 设备相比 ,具有运行可靠、性能稳定、噪音低、完全可靠、维护工作量小等优点。 往复式给煤机的主要缺点是能耗较高。 随着煤炭工业的发展 ,煤矿井型不断地扩大 ,现有型往复 式 给煤机生产能力小 ,不能满足大型矿井的要求。因此 ,改进和扩大现有型往复给 煤机是完全 有必要的。 复式 给煤 机 的用途 最通用的往复式给煤机为 K 型，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。 型 往复式 给煤 机 的组成 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来达到。 型往复 式给煤机工作原理简述 往复式 给煤机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， 地板是工作机构。 传动原理：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。 将煤均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。 4 型给煤机的 主要特点： 工作可靠、寿命长；重量轻、体积小、维护保养方便；结构简单，运行可靠，调节安装方便；封闭式框架结构，大大提高了机架的刚度； 装有限矩形液力偶合器，能满载启动，过载保护； 给煤 量大是目前国内最大的 给煤 设备 ；采用了先进的平面二次包络环面螺杆减速器设计，承载能力大，传动效率高； 侧衬板与地板之间留缝可调，能较准确地控制留缝大小， 大大减少了漏料；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，消除了底版往复 第 2 页 时的扭摆现象； 地板有立向筋板，并用三道通长拖辊支撑，保证了地板本身刚度，消除了现有机械的缺点。 复式给煤机与振动式 ，板式 给煤机的比较 往复式与振动式给煤机两种 给煤 方式不同点是 给煤 频率和幅值以及运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式 给煤 机 给煤 频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动 给煤 ，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以， 给煤 量不稳定， 给煤 量的调整也比较困难；由于是靠振动 给煤 ， 给煤 机必须起振并稳定在一定 的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下 给煤 槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于 给煤 高度加大，无法用于替换目前大量使用的往复式给煤机。 往复式给煤机与板式给煤机安装方式的区别主要在于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。而板式给煤机则采用设备基础安装的方式，不但要完成地坑基础施工，而且还要进行设备基础施工。采用往复式给煤机可以减少工程施工周期，节约工程造价。 除此之外，往复式给煤机还具 有结构简单，经久耐用，故障率低的特点，从而在井下矿山机电运输中得到广泛应用。鉴于此，将往复式给煤机应用于地面和井下完全能适应生产环境需要，从而达到减少投入，提高设备运转率，解放劳动力的目的。 往复式给煤机 的 技术参数 表 1型号规格 煤 能力 /（ t/h） 底板行程 曲柄位置 无烟煤 烟煤 200 4 590 530 150 3 440 395 100 2 295 268 50 1 148 132 曲柄转速 /（ / 62 第 3 页 电动机 型号 8(1 功率 /速 /（ / 970 减速器 型号 比 大允许粒度 /含量 10 %以下 700 含量 10 %以上 550 设备重量 / 带料斗 2337 不带料斗 2505 2 往复式给煤机 的总体设计 在确定往复式给煤机整体结构尺寸之前，首先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 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 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。 复式给煤机的参数 根据已知参数 ， 给煤 量： 往复行程： 初步设定曲柄的转 第 4 页 000800 煤机的 总体 外型 设计 1）。 参考 往复式给煤机取料仓宽度为 B =1250底托板材料选用 =1500 由此可推出每转推出煤的容积为： 为 式中： m 曲柄每转推出煤 查表得散煤的容重 3/950 由式得 V=323.0 m 推出煤的最低高度： h=步设定曲柄的转数为 箱体的有效高度和宽度，高度为 宽度为 给煤 量可表示为 0 12 式中 Q 给煤机 给煤 量， H 给煤 机箱体高度， m ； B 给煤 机箱体宽度， m ； l 给煤 机行程， m ； 煤的密度， 32.1 n 给煤 机箱体高度， 工况系数， 。 0 2 第 5 页 s 22 式 12 可求出 给煤 量 图 2复式给煤机 箱体尺寸 0 800 由上式结果可得出，箱体尺寸满足 给煤 要 求。 2）。 曲柄 连杆尺寸 及底板速度的确定 已知行程 设偏距 e 为 120 斜角度为 010 在有三角形关系式和理论力学中最小角定理，当 可求得 速度 1+) =s . 曲柄 a=124杆长 l=1057 第 6 页 图 2型往复式给煤机 曲柄连杆运动简图 煤机的受力分析 复式给煤机的运行阻力 往复式给煤机运行时，电动机功率主要消耗在克服下列 阻力上。 正行时：底板在托滚上的运动阻力 1F 和煤与固定侧板的摩擦阻力 2F 。 逆行时：底板在托滚上的运动阻力 1F 和煤与底板的摩擦阻力3F。 此外，还有消耗 在克服煤与侧板之间黏着力和 在克服底板加速运动时的运行阻力上。 生运行阻力的因素及力的计算 往复式给煤机的运行阻力有以下公式计算： 211 )22( 3122 )32( 13 )42( 式中 1m 给煤机槽体内煤的质量， 第 7 页 25240 21 2m 给煤机运动部件的质量， g 重力加速度， ； p 煤仓出口处压力， 2 1l 给煤机底板水平投影长度， m ； 3l 煤仓出口对底板有效压力区长度， m ； b 给煤机槽体净宽度， m ； 底板在托滚轮上的运动阻力系数， ； 煤对侧板的侧压系数； 煤的松散容重， 3950 ； h 底板上煤的厚度， 18.0 ， m 。 正行阻力： 214 )52( 正行阻力：315 )62( 运行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方值计算，即 )72( 式中 )22( 、 )32( 、 )42( 括号内的第一项 1 表示给煤机槽 体内煤的重量和活动件的重量； 示给煤机槽体内煤的重量； 表示煤的重量对给煤机固定侧板产生的侧压力。号内的第二项 于底板在托滚轮上的运动阻力 1F 较小 (运动阻力系数 值较小 ),给煤机运行阻力主要是煤与固定侧板的摩擦阻力 2F 和煤与底板的摩擦阻力3F。因此可知 ,产生运行 第 8 页 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。 往复式给煤机的 运行阻力由以下简化公式计算： 1 12F m m g )82( 22 1hF l g )92( 3 1)102( 给煤机槽体内煤 的质量： 1 =950 底托板选用的材料为 235Q ，其密度 38.7 ，底托板长、宽、厚度分别为 1500 1250 16则底托板质量为： 3 5 01 5 0 0 92 则 1 12F m m g 9 3 6 3 22 1hF l g 3 1 6 3 正行阻力： 214 7 47 1 8 41 2 9 0 )112( 第 9 页 25240 21 4 5 81 0 4 5 58 4 7 421 22 正行阻力：315 4 5 59 1 6 51 2 9 0 )122( 运行阻力： )132( 减少煤与底板的磨擦系数是有限的。这是因为正行时，给煤机槽体内的煤是在其与底板之间的磨擦力的作用下，移到给煤机前端。煤与底板的磨擦力要大于煤在加速时的动阻力和煤与固定侧板的磨擦力，才能保证在正行时，煤与底板间不产生相对滑动。 3. 给 煤 机 的减速器设计方案 电机选型 因设备是在井下工作，电机选为隔爆异步电动机。 1. 给煤机所需功率： )13( 2. 给煤机的传动效率 (1) 曲柄连杆的传动效率 1 ： 2)减速器的传动效率 2 ： (3)联轴器的传动效率3： 以，给煤机的总传动效率为 )23( 3. 电动机的功率确定 电动机的实际功率为 d )33( 第 10 页 择电动机容量时应保证电动机的额定功率，所以，选择电机额定功率为 15选择电机型号如表 3示 表 3复式给煤机电机选型 型号 额定功率 额定转速 同步 转速 功率因数 5970 1000 减速器选型 减速器选型 现在已使用的 K 系列往复式给煤机常用的减速器型号如表 3示。 表 3 K 系列往复式给煤机常用的减速器型号 型号规格 速机 型号 比 Q、 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。 其适用条件如下：减速器齿轮圆周速度不大于 12m/s；高速轴的转速不大于 1500r/用于正反两向运转；工作环境温度为 +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。 1) 计算速比 减速器速比为 2）分配传动装置各级传动比 参考文献 3表 2两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 对于展开式二级圆柱齿轮减速器，在两极齿轮配对材料、性能及齿宽系数大致相同的情况下，即齿面接触强度大致相等时，两极齿轮的传动比可按下式分配： 21 .1 即 43 代入式 43 得 第 11 页 算传动装置的运动和动力参数 各轴的转速根据电动机的满载转速传动装置各部分的功率和转矩。 计算各轴时将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号，定 0 轴（电动机轴）， 1 轴， 2 轴， 3 轴， 4 轴；相邻两轴间的传动比表示为 12i ，23i；各轴的输出功率为0p， 1p ， 2p ，3p；各轴的输出转矩为0T， 1T ， 2T ，3T。 各轴的输出功率 0 轴（电动机轴） 1 轴（高速轴） 2 轴（中间轴） 3 轴（低速轴） 各轴的输出转速 0 轴（电动机轴） m 1 轴（高速轴） m i 001 2 轴（中间轴） m i 01212 3 轴（低速轴） m i 各轴的输出转矩 0 轴（电动机轴） 19 7 0 5 09 5 5 001 轴（高速轴） 2 轴（中间轴） 3 轴（低速轴） 3322323 第 12 页 2140 轮的设计及校核计算 一对齿轮的设计 (1) 选择齿轮材料 参考文献 4查表 8 小齿轮选用 质并表面淬火 62561 大齿轮选用 质并表面淬火 62562 (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 13.0 t 估取圆周速度t 参考文献 4表 8 8取 公差组 8 级 小轮分度圆直径 参考文献 4， 由式求得 3211 12 齿宽系数d参考文献 4， 查表 8 23 按齿轮相对轴承为非对称布置，取 6.0d 小齿轮齿数 1Z , 在推荐值 20选 251 Z 大齿轮齿数 2Z ，圆整取 1142 Z 齿数比 u 412 传动比误差 0 0 误差在 %5 范围内。合适 小齿轮转矩 1T 参考文献 4， 由式（ 8得 第 13 页 161 1055.9 1 4 0 4 0 09 7 载荷系数 K 参考文献 4， 由式（ 8 使用系数 参考文献 4， 查表 8 K 动载荷系数4， 查图 8初值 参考文献 4， 查图 8参考文献 4， 由式（ 8 0 得 c o 参考文献 4， 查表 218 并插值 的初值 Z 参考文献 4， 查表 8 节点影响系数 参考文献 4， 查图 80,0 21 得 Z 重合度系数4， 查图 8 65 0得 Z 许用接触应力 H 参考文献 4， 由式（ 8 69）得 第 14 页 接触疲劳极限应力 1、 2 参考文献 4， 查图 8 69 21500 22500 参考文献 4， 应力循环次数由式 (8 70) 预设给煤机每天工作 20 小时，每年工作 300 天，预期寿命为 10 年 10203 0 019 7 060601 hn 2 89 则参考文献 4， 查图 8接触强度的寿命系数1允许有点蚀） 121 Z 硬化系数4， 查图 8说明 1接触强度安全系数 参考文献 4， 查图 8一般可靠度查 取 S 1 21500 2 第 15 页 21500 故 1d 的设计初值3211 12 0 4 0 齿轮模数 m t 参考文献 4， 查表 8 3 取 小轮分度圆直径的参数圆整值 1t 圆周速度 v t 0 0 09 7 0 0 011 与估计取 04.4大 ，对需修正 11 大轮分度圆直径 8 51 1 中心距 a 11425( 21 齿宽 b i ， 取 小 轮齿宽 88402 第 16 页 大 轮齿宽 01 (3) 齿根弯曲疲劳强度校核计算 211 T 63 齿形系数4， 查图 8 小轮 4， 查图 8小轮 参考文献 4， 由式（ 8 F 参考文献 4， 由式（ 8 l i m 弯曲疲劳极限考文献 4， 查图 87201l im 26 0 02l i m 弯曲寿命系数4， 查图 821 4， 查图 8 1S 参考文献 4， 查表 8S 则 1720/111l i m1 1600/222l i m2 第 17 页 故 /1 2 FF 齿根弯曲强度足够。 (4) 齿轮其他尺寸计算与结构设计 (参考文献 4表 81) 小齿轮的相关尺寸 分度圆直径 2511 齿顶高 11*1 齿根高 1 齿全高 *1 齿顶圆直径 12252 1*11 齿根圆直径 *11 基圆直径 o o 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 o o 法向齿距 o o 顶隙 2 2) 大齿轮的相关尺寸 分度圆直径 8 412 齿顶高 11*2 齿根高 2 齿全高 2 *2 第 18 页 齿顶圆直径 9 42 1*22 齿根圆 *22 基圆直径 720c o o 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 o o 法向齿距 o o 顶隙 2 中心距 11024(32 )( 21112 传动比 参考文献 4表 8知，当 00200 ，选用 腹板式的结构 3 7 5 1 hm n 取 101 应大于 h 为齿全高 02 a = )2(10)2( * =274 n 第 19 页 k 2 二对齿轮的设计 (1) 选择齿轮材料 参考文献 4查表 8 小齿轮选用 质并表面淬火 62561 大齿轮选用 质并表面淬火 62562 (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 13.0 t 估取圆周速度t 参考文献 4表 8 8取 公差组 8 级 小轮分度圆直径 参考文献 4， 由式求得 3211 12 齿宽系数d参考文献 4， 查表 8 23 按齿轮相对轴承为非对称布置，取 6.0d 小齿轮齿数 1Z , 在推荐值 20选 301 Z 大齿轮齿数 2Z 1 0 齿数比 u 传动比误差 0 0 误 差在 %5 范围内。合适 小齿轮转矩 1T 参考文献 4， 由式（ 8得 161 1055.9 649740 第 20 页 载荷系数 K 参考文献 4， 由式（ 8 使用系数 参考文 献 4， 查表 8 K 动载荷系数4， 查图 8初值 参考文献 4， 查图 8参考文献 4， 由式（ 8 0 得 c o 1 参考文献 4， 查表 218 并插值 的初值 Z 参考文献 4， 查表 8 2188 节点影响系数 参考文献 4， 查图 80,0 21 得 Z 重合度系数4， 查图 8 65 0得 Z 许用接触应力 H 参考文献 4， 由式（ 8 69）得 接触疲劳极限应力 1、 2 参考文献 4， 查图 8 69 第 21 页 21500 22500 参考文献 4， 应力循环次数由式 (8 70) 预设给煤机每天工作 20 小时，每年工作 300 天，预期寿命为 10 年 hn 2 88 则参考文献 4， 查图 8接触强度的寿命系数1允许有点蚀） 121 Z 硬化系数4， 查图 8说明 1接触强度安全系数 参考文献 4， 查图 8一般可靠度查 取 S 1 21500 2 21500 故 1d 的设计初值 第 22 页 3211 12 9 7 4 齿轮模数 m t 参考文献 4， 查表 8 3 取 1 小轮分度圆直径的参数圆整值 1t 90330111 圆周速度 v t 16 0 0 0 0 0 011 与估计取 18.1大 ，对需修正 11 大轮分度圆直径 151053212 中心距 a 10530(32 )( 21 齿宽 b i ， 取 小 轮齿宽 49452 大 轮齿宽 51 (3) 齿根弯曲疲劳强度校核计算 第 23 页 211 T 63 齿形系数4， 查图 8 小轮 4， 查图 8小轮 参考文献 4， 由式（ 8 F 参考文献 4， 由式（ 8 l i m 弯曲疲劳极限考文献 4， 查图 87201l im 26 0 02l i m 弯曲寿命系数4， 查图 821 4， 查图 8 1S 参考文献 4， 查表 8S 则 1720/111l i m1 1600/222l i m2 故 /1 2 FF 齿根弯曲强度足够。 第 24 页 (4) 齿轮其他尺寸计算与结构设计 (参考文献 4表 81) 小齿轮的相关尺寸 分度圆直径 011 齿顶高 311*1 齿根高 1 齿全高 *1 齿顶圆直径 6312302 1*11 齿根圆直径 2123022 1*11 基圆直径 o o 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 o o 法向齿距 o o 顶隙 2) 大齿轮的相关尺寸 分度圆直径 1 531 0 512 齿顶高 311*1 齿根高 1 齿全高 *1 齿顶圆直径 213121052 1*22 第 25 页 齿根圆 21210522 1*22 基圆直径 9620c o o 中心距 10530(32 )( 21112 传动比 参考文献 4表 8知，当 00200 ，选用腹板式的结构 取 1241 m 应大于 h 为齿全高 02 a = )2(10)2( * =301 7)(10 的设计及校核计算 间 轴的设计及校核 (1) 求输出轴上的 转矩 2T 6 2 3 8 2 5 09 5 5 0222(2) 求作用在齿轮上的力 输出轴上大齿轮的分度圆直径为 852 （由以上齿轮计算得知） 第 26 页 圆周力2向力2的大小如下，方向如图 3示。 t 4 3 7 72 8 56 2 3 8 0 022222 5 3 91 20t 7 7co st 02 F 输出轴上小齿轮的分度圆直径为 （由以上齿轮计算得知） 圆周力1向力1的大小如下，方向如图 3示。 t 1 9 9 6 3 8 0 022121 2 6 61 20t 9 6 2co st 03 F (3) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 ，调质处理，按式322 初估轴的最小直径，参考文献 4表 4 115A ，可得 1 5 33 22m i n (4) 轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案 装配方案如图 3示 第 27 页 图 3中间 轴的结构简图 2）按轴向定位要求确定各 轴段直径和长度 轴段 该段安装滚动轴承，考虑到轴承只受径向力，所以选择深沟球轴承。取轴段直径 01 。参考文献 4 表 11用 圆柱滚子轴承，尺寸为 271 1 050 取齿轮距 轴承 的距离 ， 考虑到齿轮和轴承之间用套筒地位 ，则 齿轮与轴段之间有 s=4差距，所以 0294271 轴承宽度 轴段 该段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴环 定位，轴段直径 52 。已知齿轮轮毂的宽度为 40了使套筒断面可靠的压紧 齿轮，轴段长度应略短于轮毂孔宽度，取 62 。 s 轴段 取 齿 轮 右 端 轴 肩 高 度 ， 则 轴 环 直 径53 ， 53 。 轴段 该轴段安装齿轮，用套筒定位，取直径 54 ， 04 。 轴段 该轴段安装轴承， 与轴段 相同 取直径 05 015 。 3）轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用 A 型普通平键联接，按 532 ，参考文献 4 表 10得平键截面尺寸 1016 根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长 ,49,3532 ，为保证齿轮与轴具有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为 67 4）确定轴端倒角取 452 。 5）轴的强度校核 求轴的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的结构简图（见图 3在确定轴承的支点位 第 28 页 置时，参考文献 6表 于 6310型深沟球轴承，取 ,因此轴的支撑跨距为 94 。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出， B 截面的 当量弯矩最大，是轴的危险截面。 B 截面处的 、及 支反力 水平面 114301 ， 129092 垂直面 1781 ， 6272 弯矩 B 771525 8 0 6 8 1 2垂直面 2 82 0 15， 289187合成弯矩 M 1 1 1 6 3328 0 6 8 127 7 1 5 25 2222 4 0 3 9 322 8 9 1 872 8 2 0 15 2222 扭矩 T 623820 当量弯矩 117 740 33 2 2222 第 29 页 R 1 第 30 页 中间 轴的计算简图 校核轴的强度 轴的材料为 45 钢 ，调质处理，由参考文献 4表 4得 2650 ，则 B ，即 275取 258 ，轴的计算应力为 223 7 7 4 0 9 满足强度要求。 入 轴的设计及校核 (1) 求输 入 轴上的转矩 1T 1 4 6 2 0 5 09 5 5 0111(2) 求作用在齿轮上的力 输出轴上齿轮的分度圆直径为 51 （由以上齿轮计算得知） 圆周力1向力1的大小如下，方向如 图 3示。 t 3 8 9 8751 4 6 2 0 022111 第 31 页 4 1 91 20t 9 8co st 01 F (3) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 ，调质处理，按式311 初估轴的最小直径，参考文献 4查表 4 115A ，可得 311m 摘 要 往复式 给煤 机在我国煤矿，选煤厂及其它行业应用已几十年。生产实践证明， 给煤设备的可靠性 ,直接影响整个生产系统的正常运行。 现有的 往复式 给煤 机的 具有 生产能力小、安 装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点 ， 因此 ,改进 并 扩大现有型往复给煤机 的产量 是完全必要的。 本说明书主要论述研究了 ： 往复式给煤机的发展 概况 ； 工用 、 组成 ； 工作原理 、 特点 ； 使用中存在的问题及改进措施 ， 安装 和 维护等 内容 。 本说明书设计主要是：先通过设计计算给煤机的主要运动部件即给煤槽的运行速度和所受的运行阻力 来求得电动机功率。 用 电动机功率来设计减 速器。然后在设计出曲柄连杆机构 ， 给煤槽，拖滚组件等主要运行部件。最后设计给煤机箱体，传动平台等辅助部件。最后完成给煤机的总体装配。 在本次往复式给煤机 的设计过程中，着重对减速器、传动平台、曲柄连杆机构、托辊进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出了重要 部 件的受力分析、强度和刚度的设计方法。 关键词 ： 往复式给煤机 ； 减速器 ； 曲柄连杆机构 ; 给煤槽。 s of to a on of u of is on to of of to a to he is to to To of as in to on of in is an of of to 目 录 1 往复式 给煤 机概述 . 1 复式 给煤 机的用途 . 1 型往复式 给煤 机的组成 . 1 型往复式给煤机工作原理简述 . 1 4 型给 煤机的主要特点 . 1 复式给煤机与振动式 板式 给煤机的比较 . 错误 !未定义书签。 往复式给煤机的技术参数 . 2 2 往复式给煤机的总体 结构 设计 . 3 复式 给煤机 的参数 . 3 煤机 总体外型设计 . 4 煤机 的受力分析 . 错误 !未定义书签。 复式给煤机的运行阻力 . 错误 !未定义书签。 生运行阻力的因素 及力的计算 . 错误 !未定义书签。 3 给煤机的减速器设计方案 . 9 电机选型 . 9 减速器 设计 . 10 减速器 选型 . 10 算传动装置的运动和动力参数 . 11 轮的设计及校核计算 . 12 一对齿轮的设计 . 12 二对齿轮的设计 . 19 的设计及校核计算 . 25 间轴的设计及校核 . 25 入轴的设计及校核 . 30 出轴的设计及校核 . 35 承的选择与校核计算 . 39 入轴上的轴承选择与校核 . 39 间轴上的轴承选择与校核 . 41 出轴的轴承选择与校核 . 41 的选择与校核计算 . 42 间轴上键的选择与校核 . 42 出轴上键的选择与校核 . 43 系部件的结构设计 . 43 承盖的结构设计 . 43 外伸处的密封设计 . 45 速器箱体的设计 . 45 面位置及箱座高度的确定 . 47 沟的结构形式及尺寸 . 47 查孔与检查孔盖的设计 . 48 气器的结构及尺寸 . 48 油孔、螺塞和封油圈 . 49 标指示器 . 50 吊装置 . 51 位销 . 52 盖螺钉 . 52 筒的设计 . 53 4. 给煤机其余部件设计 . 54 柄连杆的设计 . 54 柄轮毂键的设计及校核 . 54 柄连杆其余零件的选取 . 55 煤槽的设计 . 55 辊组件的设计及校核 . 57 轮轴的设计计算 . 57 轮轴强度的校核 . 62 门的设计 . 64 5 主要零件的加工工艺 . 65 轮的加工工艺 . 65 齿面齿轮的工艺特点 . 65 碳齿轮 的加工工艺 . 65 的加工工艺 . 68 结 论 . 71 参考文献 . 72 翻译部分 英文原文 . 73 中文译文 . 78 致谢 . 82 第 1 页 of of It it of is of be a by to by a is in of in ng in a of to 1 1 of n of of as is a to a to a of of on a in up to in of to to a nd in of is a it is so in in 第 2 页 is 2。 960s of be is in he to of is to a of in of is is in of or in to up of r to a of 3. At as s of of an of of In to of is to be To of 1) to of to 2) no 3 h, of up 03 h, a up 03 h. 3) of up 5 0 be to 0%. 4) to of a of it of of 2 of a be as a to in to of a of s is of of 3 . 1 第 3 页 to a 80 by by 4. 3. 2 to It h 3.3 is a it a a to of At s of is to of of a 5. 4 of in of to be t to in is an of to of a is 1) of of a of up 000 t 8 000 元 / t), of no be of 000 t). 2) s to be 3) of 4) of 5 of of of a ) of be of 2) of be an to of to of 3) of a of to of 4) of 第 4 页 to of ) by of a 2) of a 3） In to of a of a of in of is of a in to of to on by of in to of iu 2 be of I to in a 4) up or to be is of a be to to be in of of or by of to to to of 6 of a of is a in of of at a of 第 5 页 to a s is in of s of of of In s 7. of to of is of of 1 J. 1997, 25 (9): 30231. 2 J. 2003 (4): 61262. 3 of J . 2004 (11): 48249. 4 of J. 2003 (8): 36237. 5 of J. 1993 (2): 66267. 6 of J. 1993, 21 (2): 40242. 7 s J. 1996, 79 (5 ): 45,246 第 6 页 中文译文 混凝土喷射机的概述及改进 樊 华 邱林锋 陈玲芳 摘 要 :介绍了干式和湿式混凝土喷射机的工作原理、类型、发展过程 ,分析了国内外应用情况和各类混凝土喷射机的优缺点 ,并对近年来国内研制开发的几种具有代表性的湿式混凝土喷射机 作了介绍 ,对混凝土喷射机的问题进行了技术改进。 关键词 :混凝土喷射机 ,结构特点 ,工作原理 ,公路 混凝土喷射机是利用压缩空气 ,将按一定级配和水灰比拌和好的混凝土料 ,通过输送管经喷射机的喷嘴 ,并以很高的速度喷射出去 ,从而在受喷面上形成混凝土支护层 ,是目前喷射混凝土施工作业中的主要设备。由于混凝土喷射技术具有节约混凝土和钢材、木材 ,节省劳动力 ,提高施工效率 ,降低工程费用等特点 ， 因此混凝土喷射机的应用越来越普遍。目前已被广泛地应用于铁路、公路、水利、建筑、煤炭等建筑工程的施工中 ,成了解决隧道、道路护坡、建筑基坑、地 下工程的临时和永久支护理想的施工作业机械 1 。 1 目前在喷射混凝土作业中 ,绝大多数是使用转子式混凝土喷射机 ,因为这种喷射机结构简单、工作性能可靠、外形小、重量轻、维修和操作方便。干式喷射机工作原理和结构特征是 :带有衬板的转子以一定的转速旋转 ,而结合板压在衬板上固定不动 ,结合板上连接有进风管和出料弯头 ,当转子中装有物料的各个料杯转动到与进风管和出料弯头相通时 ,在压气的作用下 ,物料通过出料弯头和输料管输送到喷嘴 ,并在喷嘴处加水喷射出去。 干式混凝土喷射机的主要优点是输送距离长、设备简单、耐用 ,但由于它 是使干拌和混凝土喷嘴外与水混合 ,故而施工粉尘 ,回弹均较大 ,干喷作业产生的粉尘危害工人健康 ,尤其是窄小巷道工程施工中 ,粉尘污染更为严重 2 。 从 20 世纪 60 年代起 ,在西方发达国家中 ,湿喷技术开始逐渐推行 ,各种湿式混凝土喷射机也陆续开发出来 ,与干法喷射混凝土的主要区别在于足量 (按水灰比要求应加的量 ) 拌合水的加入时机不同 ;湿式喷射混凝土是在其进入输料管前混合料中已加了足量的拌合水 ,输料管中输送的是全湿混凝土 ;干式喷射混凝土是在输料管中输送未加入拌合水的干料 (地面自然湿度拌合料或烘干料 ) ,而在喷嘴前再加足够量拌合水 ,与干混合料迅速混合为全湿混凝土后输送至喷嘴处 ,经掺加速凝剂后形成料束喷至施工面 3 。 在国内 ,随着人们环保意识的增强以及对喷射混凝土质量要求的提高 ,已有 第 7 页 越来越多的湿式混凝土喷射机进入使用。近几年来 ,国内一些单位也开始开发研制出几种湿式混凝土喷射机 ,但生产规模尚有待于扩大。概括起来 ,湿式混凝土喷射机的主要优点有以下几方面 : 1) 大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度 ,消除了对工人健康的危害。 2) 生产率高。干式混凝土喷射机一般不超过 53 h ,而使用湿式混凝土喷射机 ,人工作业时可达 103 h ,采用机械手工作业时 ,则可达 203 h。 3) 回弹度低。干喷时 ,混凝土回弹度可达 15 % 50 % ,采用湿喷技术回弹率可降低到 10 %以下。 4) 湿喷时 ,由于水灰比易于控制 ,混凝土水化程度高 ,故可大大改善喷射混凝土的品质 ,提高混凝土的匀质性。 2 湿式混凝土喷射机的种类及工作原理 随着混凝土湿喷技术的应用 ,各国分别开发出一系列的湿式混凝土喷射机根据湿式混凝土喷射机的工作原理 ,可分为泵送型及气动型两大类 3 。 2. 1 泵送型湿式混凝土喷机 泵送型混 凝土喷射机主要有柱塞泵式湿喷机和螺杆泵式湿喷机两类。柱塞泵式湿喷机是将柱塞式混凝土泵作为湿式混凝土喷射机的基本机体 ,在输送管出口装以喷嘴并在此通入压缩空气 ,将混凝土喷射出去 ,这类湿喷机一般较笨重 ,但输送距离长 ,在二滩、小浪底等一些大型水利工程中使用 ,该机型的主要缺点是生产率低 ,螺杆和定子套的磨损较严重 ,故而应用范围不大。 2. 2 气送式湿式混凝土喷机 这类湿喷机是利用压缩空气将物料在软管中以“稀薄流”的形式输送至喷嘴直接喷出 ,该机为并排的两个罐 ,一个喷射 ,一个备料 ,罐的底部各有一个横卧的螺旋输送器 ,喷射 罐内通入压缩空气 ,湿拌合料经螺旋送进输料管 ,在喷嘴处 ,通过气环引入的压缩空气使拌合料喷射出去 ,机动性差。 3 国产湿式混凝土喷射机 3. 1 湿式混凝土喷射机 湿式混凝土喷射机是一种气送转子式湿式混凝土喷射机 ,其工作原理与瑞士阿利瓦 280 机型相似 ,其转子由电动机经减速器带动旋转 ,该机设备投资少 ,生产率高 ,重量轻 ,机动性好 4 。 3. 2 混凝土喷射机该机适用于干喷、潮喷和湿喷。它能自动清洗 ,不粘堵 ,下料速度快 ,余料少 ,效率高。 3. 3 叶轮式湿式 混凝土喷射机 叶轮式湿式混凝土喷射机是一种新型湿喷机 ,它采用了一种叶轮喂料装置 ,具有工作可靠、使用寿命长、适应骨料粒径范围大等优点。目前 第 8 页 我国研制的混凝土泵送和湿喷两用机混凝土湿喷机是隧道施工中不可缺少的工程设备 ,目前主要有叶轮式、转子活塞式及泵式湿喷机。叶轮式和转子活塞式湿喷机的输送距离短、排量小、易损件寿命短、漏浆严重、清洗时间长 5 。 4 湿式混凝土喷射机推广应用中需解决的一些问题 目前 ,由于湿喷技术具有明显的优势 ,湿式混凝土喷射机在工程中的应用亦越来越多 ,但是 ,由于存在着一些尚待解决的问题 ,对湿式混凝土喷射机的推广应用起到了一定的阻碍作用 ,以至于在我国 ,目前主要的喷射混凝土作业方式仍是干喷。 1) 湿式混凝土喷射机多采用液体速凝剂 ,进口及合资产品售价较高 (达 6 000 元 / t 8 000 元 / t ) ,而国产液体速凝剂尚
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