旋筛式碾压式施工机筛筒的力能传输路线

旋筛式碾压式施工机筛筒的力能传输路线

米筛的机械传动系统故障旋转式磨机主要为铁辊或铁辊砂机。由于卷绕长度小，米筛与旋转辊同时旋转，使混合室内的大米流的内部和外部容易更换和滚动。由于米饭和米筛表面的相对滑动速度很小，碎米率低，磨大米高精度。然而,旋筛式碾米机米筛的机械传动系统故障较多,平胶带传动易打滑,蜗轮蜗杆和齿轮副磨损严重。齿轮轮齿和蜗杆蜗轮轮齿的非工作面易于磨损,甚至折断。本文对此进行研究。1u3000不同传动旋筛式碾米机的机械传动系统简图如图1所示。碾辊主轴5由电动机7经V型带6传动,筛筒2通过主轴5经平胶带8、蜗轮蜗杆9和齿轮副10传动与碾辊作同向低速旋转。1.1螺旋制约加工过程中的合比例控制旋筛式碾米机的碾白室内,碾辊轴所受的摩擦转矩M由螺旋推进器在输送米粒的过程中产生的摩擦转矩M1与碾辊在碾米过程中产生的摩擦转矩M2组成。1.1.1r、r—螺旋推进器的摩擦转矩由文献可知,M1也由2部分组成,即米粒对螺旋推进器产生的阻力转矩M′1和米粒的侧压力对螺旋推进器的摩擦阻力转矩M″1,即M1=M′1+M′′1=12σ1π(R2−r2)tan(λ+φ)(R+r)+12ζσ1πRL1f(R+r)(1)Μ1=Μ′1+Μ″1=12σ1π(R2-r2)tan(λ+φ)(R+r)+12ζσ1πRL1f(R+r)(1)式中R、r——螺旋推进器螺纹的外半径与内半径L1——螺旋推进器的长度σ1——螺旋推进器内米粒的轴向压应力λ——螺旋推进器的螺纹升角ue001φ——米粒与螺纹的摩擦角f——米粒与螺纹的摩擦因数ζ——侧压系数1.1.2基面轴向压应力碾辊在碾白室内所受的摩擦转矩M2为M2=2πr20ζσx0fnA(eAL−1)Μ2=2πr02ζσx0fnA(eAL-1)(2)其中A=2ζr0fnRsδsinαA=2ζr0fnRsδsinα式中r0——碾辊半径σx0——碾白室内基面处的轴向压应力A——常数fn——米粒与碾辊的摩擦因数Rs——米筛的内壁半径L——碾辊长度δ——碾白室间隙,一般δ=Rs-r0α——米粒与米筛或碾辊相对滑动速度与垂直轴线方向线的夹角所以,碾辊轴的摩擦转矩为M=M1+M2(3)1.2式中壁摩擦旋转米表壁摩擦旋转ms为Ms=2πRsLsσrxsfsRs(4)式中σrxs——米筛内壁所受的径向压应力Ls——米筛的长度fs——米粒与米筛内壁的摩擦因数1.3米筛旋转的力能旋筛式碾米机空转时,电动机的力能与转动通过V型带传递给主轴,带动碾辊运行,同时又通过平胶带、蜗轮蜗杆和齿轮传动,使米筛作低速旋转,其转速ns为2.4～5r/min。当碾米机进料开始工作后,由于碾白室内充满着米粒,它已成为力能传输的柔性载体。此时,电动机的力能和转动通过V型带传递给碾辊,完成碾米功能,同时又通过这个柔性载体使米筛加速作旋转运动。然而,由碾辊轴经平胶带、蜗轮蜗杆和齿轮副传递至米筛为一个固定的减速比,此时米筛又不可能被加速旋转。旋筛式碾米机工作时,电动机向碾辊输出力能,碾辊高速旋转,带动米粒在碾白室内作碰撞、翻流运动,消耗大部分能量,通过摩擦擦离碾白。同时,碾白室内的米粒又是能量传输的柔性载体,通过它带动米筛与碾辊作同向旋转。旋转米筛又有一部分力能按齿轮传动→蜗轮蜗杆传动→平胶带传动→碾辊主轴的路线进行传输,即旋转米筛的转矩通过上述路线反馈到碾辊主轴上。因此,鉴于旋筛式碾米机力能传输的特殊性,旋转米筛的传动系统不能按空载时的力能传输路线进行设计计算,必须以碾米机工作时旋转米筛的反馈转矩,即米筛内壁的摩擦转矩Ms为设计依据,同时还需考虑碾米机闷车时的恶劣状况。2测定角度的杂碾白室内米粒的轴向、径向和切向应力及其分布规律甚为复杂,尚未有人作出精确的测定。为了正确设计旋转米筛的机械传动系统,确保主要传动件的强度和使用寿命,现采用文献所提供的经验数据,对旋转米筛的传动系统进行设计计算。2.1u3000铁辊凸筋前向面及u3000定型原理以日产100t旋筛式碾米机为例。该机为铁辊,碾辊半径r0=100mm,辊长L=350mm,米筛内壁半径Rs=110mm,碾辊转速ng=600r/min,米粒与米筛的摩擦因数fs=0.5,米粒与碾辊的摩擦因数fn=0.5。擦离碾白压力计算式为pc=14.9ε3γv2ω(kg/m2)pc=14.9ε3γv2ω(kg/m2)(5)其中v2=−lCEfnω+ωl2CEf2n+2lCEr0sin(β−θe)[cot(β−θe2)+fn]−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√(6)其中v2=-lCEfnω+ωlCE2fn2+2lCEr0sin(β-θe)[cot(β-θe2)+fn](6)式中ε——米粒在流动状态下容积密度修正系数γ——米粒在静止状态下的容积密度,kg/m3v2——米粒离开铁辊凸筋前向面的线速度,m/sω——铁辊角速度,rad/slCE——碾辊凸筋前向面的宽度,mβ——米粒沿铁辊凸筋前向面滑出方向相对径向夹角,(°)θe——前向面C、E两点相对碾辊回转中心夹角,(°)根据式(4),以擦离碾白压力pc替代σrxs,即可求得Ms。已知lCE=0.01m,β=15°,θe=2°,代入式(6)得v2=2.534m/s。取ε=0.8,γ=750kg/m3,则pc=12477kg/m2,Ms=166N·m。2.2旋转米筛齿轮传动模数的确定该碾米机旋筛传动齿轮的模数m=3mm,小齿轮齿数Z1=17,根据文献,按齿轮弯曲强度进行核算,有m=12.6KT1YFsσFlimZ21φd−−−−−−−√3m=12.6ΚΤ1YFsσFlimΖ12φd3(7)式中K——综合系数ue001φd——齿宽系数T1——小齿轮的额定转矩,N·mYFs——小齿轮的复合齿形系数σFlim——弯曲疲劳极限,N/mm2查表可确定:K=3.9,YFs=4.77,ue001φd=0.6,σFlim=160N/mm2。旋转米筛齿轮传动速比i=2.5,则T1=Ms/i=66.4N·m。代入式(7)得m=4.5mm。由核算可知,该机旋筛齿轮传动所确定模数m=3mm过小,强度不够;同时,核算时尚未考虑闷车的严重情况。此外,其传动系统中的两级蜗轮蜗杆减速器的模数也过小。3米筛的机械传动系统设计(1)旋筛式碾米机空载与负载时的力能传输路线完全不同。负载时,电动机通过V型带传动,将力能和运动传输给碾辊轴,碾辊的力能和高速旋转运动使碾白室内的米粒被擦离碾白。与此同时,