機械畢業(yè)設(shè)計14SF500100打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計

專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 11 前言 打散分級機 是與輥壓機配套使用的新型料餅打散分選設(shè)備，該設(shè)備 集料餅打散與顆粒分級于一體，與輥壓機閉路，構(gòu)成獨立的擠壓打散回路。由于輥壓機在擠壓物料時具有選擇性粉碎的傾向，所以在經(jīng)擠壓后產(chǎn)生的料餅中仍有少量未擠壓好的物料，加之輥壓機固有的磨輥邊緣漏料的弊端和因開停機產(chǎn)生的未被充分?jǐn)D壓的大顆粒物料將對承擔(dān)下一階段粉磨工藝的球磨系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，制約系統(tǒng)產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。因為輥壓機操作規(guī)程規(guī)定：設(shè)備啟動時液壓系統(tǒng)應(yīng)處于卸壓狀態(tài)。所以，在輥壓機啟動過程中將有大量未經(jīng)有效擠壓的物料通過輥壓機。這也是在打散分級機 介入擠壓粉磨工藝系統(tǒng)前的擠壓預(yù)粉磨工藝系統(tǒng)產(chǎn)量提高幅度不大且存在較大波動的重要原因。打散分級機介入擠壓粉磨工藝系統(tǒng)后與輥壓機構(gòu)成的擠壓打散可以消除上述不利因素，將未經(jīng)有效擠壓，粒度和易磨性未得到明顯改善的物料返回輥壓機重新擠壓，這樣可以將更多的粉磨移至磨外有高效率的擠壓打散回路承擔(dān)，使入磨物料的粒度和易磨性均獲得顯著改善。此時，由于入磨物料的粒度分布由寬到窄，細(xì)而均齊，不同粒徑的物料有序地分布于球倉和段倉中被研磨，從而使各種不同規(guī)格 的球、段研磨群體的配置更加具有明確的針對性，有效地 抑制球磨系統(tǒng)常見的過粉磨現(xiàn) 象，這將更加有利于提高球磨系統(tǒng)的粉磨效率，避免了在效率低下的球磨系統(tǒng)中機械能無謂的大量流失，獲得大幅度增產(chǎn)節(jié)能的效果。在用于生料制備時，該設(shè)備還具有良好的烘干功能。經(jīng)改造后，有輥壓機、打散分級機和球磨系統(tǒng)構(gòu)成的擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)可使球磨系統(tǒng)增產(chǎn) 100-200%，節(jié)電 30%以上 ，研磨體消耗 降低60%以上的效果 。 SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 2 2 總體方案論證 2.1 打散分級機的工作原理 打散分級機的打散方式是采用離心沖擊粉碎的原理，經(jīng)輥壓機擠壓后的物料呈較密實的餅狀，由對稱布置的進(jìn)料口連續(xù)均勻地喂入，落在帶有 錘形凸棱襯板的打散盤上，主軸帶動打散盤高速旋轉(zhuǎn)，使得落在打散盤上的料餅在襯板錘形凸棱部分的 作用下得以加速并脫離打散盤，料餅沿打散盤切線方向高速甩出后撞擊到反擊襯板上后被粉碎。由于物料的打散過程是連續(xù)的 ，因而從反擊襯板上反彈回的物料會受到從打散盤連續(xù)高速飛出物料的再次劇烈沖擊而被更加充分地粉碎 。必須強調(diào)的是，打散盤襯板表面的錘形凸棱的作用有別于傳統(tǒng)的錘 式破碎機的錘頭，其主要作用是避免物料在打散盤甩出時具有較高的初速度，從而獲得較大的動能，能夠有力地撞擊沿打散盤周向布置的反擊襯板，用以強化對料餅的沖擊粉碎效 果。被打散的物料通過環(huán)形通道均勻地落入分級區(qū)。 經(jīng)過打散粉碎后的物料在擋料錐的導(dǎo)向作用下通過擋料錐外圍的環(huán)形通道進(jìn)入在風(fēng)輪周向分布的風(fēng)力分選區(qū)內(nèi)。物料的分級應(yīng)用的時慣性原理和空氣動力學(xué)原理，粗顆粒物料由于其運動慣性大，在通過風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中，運動狀態(tài)改變較小而落入內(nèi)錐通體被收集，由粗粉卸料口卸出返回，同配料系統(tǒng)的新鮮物料一起進(jìn)入輥壓機上方的稱重倉。細(xì)粉由于其運動慣性小，在通風(fēng)風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中，運動狀態(tài)改變較大而產(chǎn)生較大的偏移，落入內(nèi)錐筒體之間被收集，由細(xì)粉卸料口卸出送入球磨機繼續(xù)粉磨或入選粉機直 接分選出成品。 在用于生料制備時，由于風(fēng)輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的負(fù)壓和出風(fēng)口所接的后排風(fēng)機所產(chǎn)生的負(fù)壓，熱風(fēng)入口被引入，經(jīng)風(fēng)輪沿徑向連續(xù)送出，打散過的物料在經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中形成較均勻的料幕于熱風(fēng)充分接觸做熱交換而得以烘干，濕熱氣體經(jīng)過風(fēng)口排出。由于經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的物料在懸浮狀態(tài)下與熱風(fēng)接觸，所以熱交換效率較高，烘干效果顯著。 2.2 打散分級機的結(jié)構(gòu) 分析 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 3圖 2-1 打散分級機結(jié)構(gòu)示意 打散分級機主要由 回轉(zhuǎn)部件、頂部蓋板及機架、內(nèi)外筒體、傳動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻及檢測系統(tǒng)等組成。 主軸 1 通過軸套 2 固定在外筒體 8 的頂部蓋板上，并有外加驅(qū)動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。主軸吊掛起風(fēng)輪 6，中空軸吊掛打散盤 3，在打散盤和風(fēng)輪之間通過外筒體固定有擋料板 5，打散盤四周有反擊板 4 固定在筒體上，粗粉通過內(nèi)筒體 7 從粗粉卸料口 9 排出，細(xì)粉通過內(nèi)筒體 7 從細(xì)粉卸料口 10 排出，而生料則從進(jìn)料口 11 喂入。 2.3 轉(zhuǎn)子 部分分析 打散分級機主要完成將輥壓機輥出的料餅打散，并分選出粗粉和細(xì)粉的工作。 已知條件 ： 打散盤轉(zhuǎn)速 450r/min；打散盤直徑 1000mm； 兩班制工作（每班按 8h 計算） 傳動方案（見圖 2-2） ： SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 4 圖 2-2 轉(zhuǎn)子運動簡圖 2.3.1 回轉(zhuǎn)部分分析 回轉(zhuǎn)部分主要 由主軸、中空軸、打散盤、風(fēng)輪、軸承、軸承座、密封圈等組成，本設(shè)計 采用了雙回轉(zhuǎn)方式，即中空軸帶動打散盤回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動力來打散擠壓過的物料，主軸帶動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強大有力的風(fēng)力場用來分選打散過的物料。打散盤上安裝帶有錘形凸輪的耐磨襯板，在襯板嚴(yán)重磨損后需要換新的襯板。風(fēng)輪在易磨損部位堆焊有耐磨材料以提高風(fēng)輪的使用壽命。本回轉(zhuǎn)部件因為 是立式安裝，隨著使用期的加長，密封圈的磨損，潤滑油的溢漏是難免的。所以在該系統(tǒng)中還設(shè)有加油口，通過潤滑系統(tǒng)自動加油或手動加油，以使各軸承在良好的潤滑狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)中還設(shè)有軸承溫度檢測口，用于安裝端面熱電阻，保證連續(xù)檢測溫度并報警。 2.3.2 傳動部分分析 傳動部分主要有主電機、調(diào)速電機、大小皮帶輪、聯(lián)軸器、傳動皮帶等組成，該系統(tǒng)采用了雙傳動方式，主電機通過一級皮帶減速帶動中空軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)速電機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝制作方便的優(yōu)點。雙傳動系統(tǒng)實現(xiàn)了打散物料和分級物料須消耗不 同能量和不同轉(zhuǎn)速的要求，調(diào)速電機可簡捷靈活地調(diào)節(jié)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)了分級不同粒徑物料的要求，同時也可以有效地調(diào)節(jié)進(jìn)球磨機和回擠壓機的物料量，對生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡控制具有重要意義 。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 53 打散部分設(shè)計 3.1 電動機的選擇 1） 按工作條件和要求，選用一般用途的 Y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2） 選擇電動機的容量 經(jīng)分析計算得 打散盤 所需消耗的總功率總P=37.15 KW 電動機所需功率 總PP 0（ 3-1） 由經(jīng)驗及實踐選擇，整個傳動過程中有 1 對軸承，電機采用 V帶傳動 ,它們的傳動效率可查閱 文獻(xiàn) 1得帶=0.96，軸承=0.993 從電動機至 打散機 的總效率為 2軸承帶 （ 3-2） 則 = 2993.096.0 =0.9466 2.399466.0 15.370 總PP kW 選取電動機的額定功率0)3.11( PPm =(1 1.3) 39.2=39.2 51.02 kW 查 文獻(xiàn) 1得，取mP=45 kW 3） 確定電動機轉(zhuǎn)速mn取 V帶傳動比 31i 帶故 電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 mn=wni帶=（ 1 3） 450r/min=450 1350 r/min 符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min、 1000 r/min 兩 種， 查 文獻(xiàn) 1得出 兩種適合的電動機的型號， 因此有兩種傳動比方案，如表 3-1所列。 表 3-1 傳動比方案對照 方案 電動機型號 額定功率mP/kW 電動機轉(zhuǎn)速 /r 1min 電動機的質(zhì) 量 /kg 傳動裝置的傳動比 同步 滿載 1 Y280S-6 45 1000 980 550 2.18 2 Y280M-8 45 750 740 600 1.65 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，結(jié)構(gòu)和帶傳動 的傳動比，方案二比較適合 ,所以選定電動機的型號為 Y280M-8。 SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 6 3.2 帶 輪 的設(shè)計計算 已知 V帶為水平布置，所需功率 P = 45 kW，由 Y系列三相異步電動機驅(qū)動，轉(zhuǎn)速 1n =740 r/min,從動輪轉(zhuǎn)速 2n =450 r/min，每天工作 16h。 設(shè) 計 項 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 1. 選擇 V帶型號 （ 1） 確定計算功率caP（ 2） 選擇 V帶型號 查 文獻(xiàn) 3表 4.6得工作 情況 系數(shù) 5.1AK caP= AK KWKWP 5.67455.1 按 KWPca 5.67、 min/7401 rn 查 文獻(xiàn) 34.11，選 D型 V帶 KWPca 5.67 D 型 V帶 2. 確定帶輪直徑1dd、2dd（ 1） 選取小帶輪直徑1dd（ 2） 驗算帶速 （ 3） 確定從動帶輪直徑2dd（ 4） 計算實際傳動比 i 參考 文獻(xiàn) 3圖 4.11 及表 4.4，選取小帶輪直徑 mmdd 3201 )1 0 0 060/( 1 ndv d sm /100060/740320 ）（ 12 dd did mm22.526320450/740 查 文獻(xiàn) 3表 4.4 3 2 0/5 1 2/ 12 dd ddi mmd d 3201 39.12v m/s v 在 5 25 m/s內(nèi) ， 合 適 。 取mmd d 5122 6.1i （ 5） 驗算從動輪實際轉(zhuǎn)速 2n m in/6.1/7 4 0/12 rinn (462.5-450)/450 100% = 2.78% 5% min/5.4622 rn 允許 3. 確定中心距 a 和帶長dL（ 1） 初選中心距 0a （ 2） 求帶的基準(zhǔn)長度0L（ 3） 計算中心距 a )2)(7.0 12012 dddd ddadd （得 mmamm )512320(2)512320(7.0 0 582.4mm0a 1664mm 02122100 4)()(22 addddaL dddd mmmm 358011054/()320512(2/)512320(120022 查 文獻(xiàn) 3表 4.2得 mmLd 3550mmaLLaa d)2358035501200(200 得取 mma 12000 mmLd 3550 mma 1105 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 7續(xù)表 設(shè) 計 項 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 （ 4） 確定中心距調(diào)整范圍 mma mmaLaaLaa dd)3 5 5 0015.01 1 0 5()3 5 5 003.01 1 0 5(015.0,03.0m i nm a xm i nm a x 得 mmamma10521216minmax 4. 驗算小帶輪包角 1 1206.16960110532051218060180 121add dd， 6.1691 合適 5. 確定 V帶根數(shù) z （ 1） 確定額定功率0P（ 2） 確定 V帶根數(shù) z 確定0P確定包角系數(shù)K確定長度系數(shù) LK 計算 V帶根數(shù) z 由 mmdd 3201 、 7401 n 及 查 文獻(xiàn) 3表4.5 得單根 D型 V帶的額定功率為 KW69.13 Lca KKPP Pz)( 00 查 文獻(xiàn) 3表 4.7得 KWP 13.20 查 文獻(xiàn) 3表 4.8得 98.0K查 文獻(xiàn) 3表 4.2得 89.0LK 根根8.489.098.0)13.269.13(5.67)( 00LcaKKPPpzKWP 69.130 KWP 13.20 98.0K 89.0LK 取 z=5根，合適 6. 計算單根 V 帶初拉力0F查 文獻(xiàn) 3表 4.1得 mkgq /62.0 20 )15.2(500 qvKvzPF ca NF39.1262.0)198.0 5.2(539.12 5.6750020 NF 9400 7. 計算對軸的壓力QFNzFF Q）26.169s in94052(2s in2 10 NFQ 9361 SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 8 續(xù)表 設(shè) 計 項 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 8. 確定帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 mmd d 3201 ，采用 輻 板輪 結(jié)構(gòu) ，工作圖見附錄 SF5000.03-08 mmd d 5122 ，采用 孔板輪 結(jié)構(gòu) ，工作圖見附錄 SF5000.03-07 3.3 軸的設(shè)計 與強度校核 3.3.1 選擇軸的材料 由于設(shè)計 傳遞的功率不是太大，對其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.3.2 確定輸出軸運動和動力參數(shù) 1）確定電動機額定功率 P和滿載轉(zhuǎn)速 1n 由 Y280M-8，查標(biāo)準(zhǔn) JB3074-82得： P=45kW， 1n =740r/min 2）確定相關(guān)件效率 由上述電機的 選擇計算可知電動機 -輸出軸總效率 =0.9466 3）輸出軸的輸入功率3P3P=P （ 3-3） 則 P=45 0.9466=42.6kW 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速3n3n= in （ 3-4） 則 3n=740/1.6=462.5 r/min 5）輸出軸 - 軸段上轉(zhuǎn)矩3T3T=9.55336 /10 nP 軸承（ 3-5） 則 3T=9.55 610 42.6 0.993/462.5=873475 mmN 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 3-1 軸的結(jié)構(gòu)草圖 1）確定軸上零件的裝配方案 如圖 3-1 所 示， 從軸的左端安裝的依次是擋油環(huán)、軸承、軸承蓋、迷宮密封、專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 9大帶輪、圓螺母，從軸的右端安裝的依次是軸承、軸承蓋、迷宮密封、打散盤、圓螺母。為了方便表述，記軸的 左端面為， 并從左向右沒個截面變化處依次標(biāo)記為、 ，對應(yīng)每軸段的直徑和長度則分別記為 12d 、23d、 和 12L 、23L、 2）確定軸的最小直徑 mind - 軸段僅受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小 。 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 ，查 文獻(xiàn) 3表 11.3確定軸的 C值 mmnPCd 07.545.462993.06.42120 33m i n0 考慮到軸自身的應(yīng)用場合，此軸為中空軸 ，取軸頸處直徑為 200 mm，與標(biāo)準(zhǔn)軸承 320140的圓錐滾子軸承的孔徑相同，所以取 - 軸段直徑 12d = mind =180 mm 3）確定各軸段的尺寸 - 軸段上擰有雙圓螺母（ GB812-88 M180 3） , 12d =180 mm；考慮到圓螺母的厚度，取 12L =62 mm； - 軸段上安裝打散盤，為方便安裝，23d應(yīng)略大于 12d ，取23d=185 mm； 為使圓螺母端面可靠地押緊 打散盤 ，23L應(yīng)略小于 打散盤 輪轂的寬度 b=550 mm，取23L=548 mm； - 軸段，取打散盤的定位軸肩高度為 h=6.5 mm，所以34d=198 mm，考慮到整個轉(zhuǎn)子與機架、筒體的安裝，取34L=139 mm； - 軸段上安裝軸承，45d=200 mm ，45L=B=69 mm； - 軸段，取軸承的定位軸肩高度為 h=15 mm，則56d=230 mm；考慮到整個轉(zhuǎn)子與機架的安裝，取56L=659 mm； - 軸段上安裝有擋油環(huán)和軸承，根據(jù)軸承的寬度 B=69 mm取67L=84 mm， 67d=45d=200 mm； - 軸段， 為方便安裝，78d應(yīng)略小于78d，取 78d=198 mm；考慮到軸承端蓋的總厚度為 53 mm及用迷宮密封來固定帶輪，取78L=83 mm； - 軸段上裝有帶輪， 取帶輪的定位軸肩高度為 h=6.5 mm，所以89d=185 mm；為使圓螺母端面可靠地押緊帶輪，89L應(yīng)略小于帶輪輪轂的寬度 b=210 mm，取 89L=207 mm； - 軸段 , 910d應(yīng)略小于89d，取910d=180 mm，軸上擰有雙圓螺母（ GB812-88 M180 3）， 考慮到圓螺母的厚度，取910L=63 mm。 4）軸上零件的周向固定 帶輪、打散盤與軸的周向固定均采用平鍵連接；軸承與軸的周向固定采用過渡配合。 帶輪處選用 A 型普通平鍵 （ GB/T1095-1979） ， 由23d查 文獻(xiàn) 1，平鍵截面尺寸 b h=45 mm 25 mm，鍵長 191 mm。 帶輪 輪轂 與軸采用 過渡 配合 H8/k7，粗糙度aR1.6 m 。 打散盤處選用 A 型普通平鍵（ GB/T1095-1979），由89d查 文獻(xiàn) 1，平鍵截面尺寸b h=45 mm 25 mm，鍵長 280 mm。 打散盤 輪轂 與軸采用過渡配合 H8/k7, 粗糙度aR1.6 m 。 滾動軸承與軸頸的配合采用過渡配合 H7/k6, 粗糙度aR1.6 m 。 SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 10 5）鍵聯(lián)接的強度校核 鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩 T為： nPT 9550（ 3-6） 則 mNnPT 8805.462 6.4295509550鍵工作面的壓強 p為： pdkl Tp 2000（ 3-7） 式中 d 軸的直徑，單位為 mm； k 鍵與輪轂的接觸高度， k=h/2,h為鍵的高度，單位為 mm； l 鍵的工作長度，單位為 mm,l=L-b； p 鍵、軸、輪轂 3者中最弱材料的許用壓強 ，單位為 MPa。 查 文獻(xiàn) 1有 p=30MPa 則 pMP ad k l Tp 2.51465.12185 88020002000鍵聯(lián)接強度通過 6）軸上零件的軸向固定 帶輪、打散盤的軸向固定采用軸肩和雙圓螺母 GB812-88 M180 3。 3.3.4 計算 軸的受力 軸的受力 簡圖、水平面受力簡圖 見圖 3-2b、 c。 1）求支 承 反力 cM=0， BCSACR B / =222 9361/743=3595 N BM=0， BCBCACSRC /=9361（ 222+743） /743=12956 N 2）求彎矩 截面 A處彎矩 mmNACRMC 287623222212956水平面、垂直面及合成彎矩圖見 3-1d、 f 及 g。 3）求扭矩 打散盤傳遞的扭矩 T=nP61055.9 = 450 9466.0451055.9 6904003 mmN ,帶輪的扭矩就等于打散盤的扭矩。 4）彎扭合成強度校核 通常只校核軸上受最大彎矩和最大扭矩的截面的強度，危險截面為 A。 考慮啟動、停機影響，扭矩為脈動循環(huán)變應(yīng)力， 6.0 22 TMMa （ 3-8） 則 mmNTMMa 2 9 2 6 9 2 89040036.02 8 7 6 2 3 2 2222 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 11 WMaa （ 3-9） 則 MP aWM aa 28.518511011851.0292692843 45鋼調(diào)質(zhì)處理，由 文獻(xiàn) 1查得 MPa601 1 a彎扭合成強度滿足要求 圖 3-2 軸的力分析 圖 3.3.5 軸的疲勞強度校核 1）確定危險截面 根據(jù)載荷分布及應(yīng)力集中部位，選取軸上八個截面（）進(jìn)行分析（見圖3-2）。 截面、分別與、相比，二者有相同的截面尺寸和應(yīng)力集中狀態(tài)，但后者載荷較小， 且只承受轉(zhuǎn)矩， 故截面、不予考慮。截面與相比，二者截面尺寸相同，彎矩相差不大，雖然截面的轉(zhuǎn)矩較大，但應(yīng)力集中不如截面嚴(yán)重，故截面不予考慮 ，截面、應(yīng)力接近最大，應(yīng)力集中相近，且最SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 12 嚴(yán)重，但截面不受轉(zhuǎn)矩作用，故不必校核。 最后確定截面為危險截面。 2）校核危險截面的安全系數(shù) a. 截面左側(cè)強度校核 抗彎截面系數(shù) 413 11.0dddW （ 3-10） 則 343 2.5 5 4 1 1 718511011851.0 mmW 抗扭截面系數(shù) 413 12.0dddWT（ 3-11） 則 343 1 1 0 8 0 3 418511011852.0 mmWT 截面左側(cè)的彎矩 則 mmNM 1256732222/972876232 WMb （ 3-12） 則 M P aWMb 51.218511011851.01 2 5 6 7 3 243 截面上的彎曲應(yīng)力 TT WT3 （ 3-13） 則 M PaWTTT82.01 1 0 8 0 3 49 0 4 0 0 33 平均應(yīng)力 彎曲正應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力 2/m inmax m （ 3-14） 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力 2/)( m inm ax m （ 3-15） 則 0m， M P am 41.02/82.02/)( m i nm a x 應(yīng)力幅 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 13 2/2/m inm a xm inm a x aa （ 3-16） 則 MP aMP ama ba 41.02/ 51.22/m i nm a x m i nm a x 材料的力學(xué)性能 45鋼調(diào)質(zhì)，查 文獻(xiàn) 1得： M P aM P aM P aB 155,275,640 11 軸肩理論應(yīng)力集中系數(shù) 07.1185/198/,011.0185/0.2/ dDdr 查 文獻(xiàn) 1，并經(jīng)插值計算得： M P aM P a 31.1,0.2 材料的敏感系數(shù) 由 M Pammr B 640,0.2 查 文獻(xiàn) 1并經(jīng)插值計算得 85.0,82.0 qq有效應(yīng)力 集中系數(shù) 1111 qk qk （ 3-17） 則 26.1131.185.0111 82.110.282.0111 qk qk尺寸及截面形狀系數(shù) 由 h=6.5、 mmd 18523 查 文獻(xiàn) 1得： 53.0扭轉(zhuǎn)剪切尺寸 系數(shù) 由 mmdD 18523 查 文獻(xiàn) 1得： 73.0表面質(zhì)量系數(shù) 軸按磨削加工，由 MPaB 640 查 文獻(xiàn) 1得： 92.0 表面強化系數(shù) 軸未經(jīng)表面強化處理， 1q疲勞強度綜合影響系數(shù) 1/1/1/1/ kK kK （ 3-18） 則 81.1192.0/173.0/26.11/1/52.3192.0/153.0/82.11/1/ kK kK 等效系數(shù) 45鋼：1.005.02.01.0 取 05.0,1.0 僅有彎曲正應(yīng)力時的計算安全系數(shù) SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 14 maKS 1 （ 3-19） 則 13.3101.051.252.32751 maKS 僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時的計算安全系數(shù) maKS 1 （ 3-20） 則 25.20341.005.041.081.11551 maKS 彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù) 22 SSSSSca （ 3-21） 則 77.3025.20313.31 25.20313.31 2222 SSSSSca設(shè)計安全系數(shù) 材料均勻，載荷與應(yīng)力計算精確時： S=1.3 1.5，取 S=1.5 疲勞強度安全系數(shù)校核 SSca 左側(cè)疲勞強度合格 b. 截面右側(cè)強度校核 抗彎截面系數(shù) 由公式（ 3-10）可知 343 3.6 9 8 6 1 519811011981.0 mmW 抗扭截面系數(shù) 由公式（ 3-11）可知 343 6.1 3 9 7 2 3 019811011982.0 mmWT 截面左側(cè)的彎矩 由公式（ 3-12）可知 mmNM 1 6 1 9 5 0 0222/1252 8 7 6 2 3 2 M P aWMb 64.219811011981.01 6 1 9 5 0 043 截面上的彎曲應(yīng)力 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 15 由公式（ 3-13）可知 M PaWTTT65.06.1 3 9 7 2 3 09 0 4 0 0 33 平均應(yīng)力 彎曲正應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力， 2/m inmax m扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力， 0m， M P am 325.02/65.02/)( m i nmax 應(yīng)力幅 由公式（ 3-16）可知 MP aMP ama ba 325.02/ 64.22/m i nm a x m i nm a x 查 文獻(xiàn) 1帶輪與軸配合 H8/k7處的 /k=1.89/0.60=3.15 查 文獻(xiàn) 1帶輪與軸配合 H8/k7處的 /k=1.46/0.60=2.43 表面質(zhì)量系數(shù) 軸按磨削加工，由 MPaB 640 查設(shè)計手冊得： 92.0 表面強化系數(shù) 軸未經(jīng)表面 強化處理， 1q疲勞強度綜合影響系數(shù) 由公式（ 3-18）可知 52.2192.0/143.21/1/25.3192.0/115.31/1/ kK kK 等效系數(shù) 45鋼：1.005.02.01.0 取 05.0,1.0 僅有彎曲正應(yīng)力時的計算安全系數(shù) 由公式（ 3-19）可知 05.3201.064.225.3 2751 maKS 僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時的計算安全系數(shù) 由公式（ 3-20）可知 57.185325.005.0325.052.21551 maKS 彎扭聯(lián)合 作用下的計算安全系數(shù) 由公式（ 3-21）可知 64.3157.18505.32 57.18505.32 2222 SSSSSca設(shè)計安全系數(shù) SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 16 材料均勻，載荷與應(yīng)力計算精確時： S=1.3 1.5，取 S=1.5 疲勞強度安全系數(shù)校核 SSca 右側(cè)疲勞強度合格 3.3.6 軸的靜強度校核 1）確定危險截面根據(jù)載荷較大及截面較小的原則選取截面、 為危險截面。 2）校核危險截面的安全系數(shù) 計 算 內(nèi)容及 公 式 mNTT ,2max mNMM ,2m ax 3,cmZ 3,cmZp 截面 2904max T = 1808 125.0125962m a x M = 3149 569 1190 截面 1808max T M 0 4 9 5.01 2 5 9 62max = 1247 667.25 1334.5 計 算 內(nèi)容及公 式 ssZMS ss /max pss ZTS /max 22sssssSSSSS截面 295 171 53.3 112.5 48.4 截面 295 171 157.8 126.2 98.5 取許用安全系數(shù) 5.1spS，計算安全系數(shù)均大于許用值，故軸的靜強度足夠。上式計算中取 M P ass 17129558.058.0 。 3.4 滾動軸承的壽命計算 設(shè) 計 項 目 設(shè)計內(nèi)容及依據(jù) 設(shè) 計 結(jié) 果 1.確定 32040 軸承的主要性能參數(shù) 查 文獻(xiàn) 1得： rC =580 kN、 e=0.42 、 Y=1.44 rC =580 kN 42.0e 44.1Y 2.計算派生軸向力1sF、2sFNNYFF rs 8.97044.12 27962 11 NNYFF rs 5.4 2 2 144.121 2 1 5 82 22 NFs 8.9701 NFs 5.42212 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 17 續(xù)表 設(shè) 計 項 目 設(shè) 計 依 據(jù) 及 內(nèi) 容 設(shè) 計 結(jié) 果 3.計算軸向負(fù)荷1aF、2aFaes FF 1=（ 970.8+5145） N=6115.8 2sF，故軸承被“壓緊”，軸承被“放松”，得： NFFF aesa 8.6 1 1 512 NFF sa 8.97011 NFa 8.9701 NFa 8.61152 4. 確定系數(shù)2121 YYXX 、 eFFra 3 4 7 2.02 7 9 6 8.97011eFFra 503.012158 8.611522查 文獻(xiàn) 38.10得 : 44.1,4.0,0,1 2211 YXYX 1X =1、 1Y =0 2X =0.4 、2Y =1.44 5.計算當(dāng)量動負(fù)荷21 PP、 2797111111 ar FYFXP 22222 ar FYFXP =0.4 12158+1.44 6115.8 NP 27971 NP 136702 6.計算軸承壽命hL查 文獻(xiàn) 3表 8.7、 8.8得 : 3/10,1,0.3 又知tp ff hPf CfnLpth3101367035800004501666716667 hL=253380 h 7.驗證軸承是否合適 hL h 2 0 0 0 02 5 3 3 8 0 該軸承合適 SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 18 4 分級部分設(shè)計 4.1 電動機的選擇 1） 按工作條件和要求，選用一般用途的 Y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2） 選擇電動機的容量 經(jīng)分析計算得 風(fēng)輪 所需消耗的總功率總P=18.25 KW； 電動機所需功率 總PP 0（ 4-1） 由經(jīng)驗及實踐選擇，整個傳動過程中有 1 對軸承， 電機 通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn) ,它們的傳動效率可查閱 文獻(xiàn) 1得帶=0.99，聯(lián)軸器=0.993 從電動機至 風(fēng)輪 的總效率 為 2軸承聯(lián)軸器 （ 4-2） 則 = 2993.099.0 =0.9762 7.189 7 6 2.0 25.180 總PP kW 選取電動機的額定功率mP，使0)3.11( PPm =(1 1.3) 18.7 =18.7 24.31 kW 查 文獻(xiàn) 1得，取mP=22 kW 3） 確定電動機轉(zhuǎn)速mn按照風(fēng)輪的工作要求，此電機要求為調(diào)速電機，調(diào)速范圍在 0 950 r/min，而風(fēng)輪根據(jù)經(jīng)驗工作轉(zhuǎn)速在 600 r/min 比較合適 ， 綜合考慮 選定電動機的型號為Y180L-4。 4.2 軸的設(shè)計 4.2.1 選擇軸的材料 由于設(shè)計 傳遞的功率不是太大，對其重量和尺 寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 4.2.2 確定輸出軸運動和動力參數(shù) 1）確定電動機額定功率 P和滿載轉(zhuǎn)速 1n 由 Y180L-4，查標(biāo)準(zhǔn) JB3074-82得： P=22kW， n =600r/min 2）確定相關(guān)件效率 由上述電機的選擇計算可知電動機 -輸出軸總效率 =0.9762 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 19 3）輸出軸的 輸入功率 1P 1P =P =22 0.9762=21.3kW 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速 1n 1n =n =600 r/min 5）輸出軸 - 軸段上轉(zhuǎn) 矩 1T 1T =9.55116 /10 nP 軸承（ 4-3） 則 1T =9.55 610 21.3 0.993/600=336652 mmN 4.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）確定軸上零件的裝配方案 如圖 4-1 所示，從軸的左端安裝的依次是軸承、軸承蓋、迷宮密封、風(fēng)輪、 脹緊聯(lián)結(jié)套、壓帽，從軸的右端安裝的依次是擋油環(huán)、軸承、軸承蓋、迷宮密封、聯(lián)軸器 。為了方便表述，記軸的左端面為，并從左向右每個截面變化處依次標(biāo)記為、 ，對應(yīng)每軸段的直徑和長度則分別記為 12d 、23d、 和 12L 、23L、 2）確定軸的 最小直徑 mind a. - 軸段僅受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小。 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 ，查 文獻(xiàn) 3表 11.3確定軸的 C值， mmnPCd 68.3860099.022120 33m i n0 考慮到軸自身的應(yīng)用場合， 及風(fēng)輪的孔徑 50 mm，取min0d=48 mm b.選擇聯(lián)軸器型號 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩caT，查 文獻(xiàn) 1得工作情況系數(shù) AK =2.3 TKT Aca （ 4-4） 則 mmNTKTAca 7 9 7 3 2 9600 99.0221055.93.2 6 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按 m in/600.7 9 7 3 2 9 rnmmNTTca 、，查標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5014-1985，選用 HL4 型彈性柱銷聯(lián)軸器， m in/4000,1250000 rnmmNT 半聯(lián)軸器長度 L=112 mm,與軸配合 輪 轂孔長度 l=110 mm，半聯(lián)軸器的孔徑 d=48 mm c.確定軸的最小直徑 應(yīng)該滿足m in012m in dddd ，取 mind =48 mm 1） 確定各軸段的尺寸 圖 4-1 主軸結(jié)構(gòu)草圖 SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 20 - 軸段 , 12d =68 mm；考慮到 軸端擰有壓帽以及固定風(fēng)輪的強度要求 ，取12L =100 mm。 - 軸段上安裝 風(fēng)輪 ， 風(fēng)輪的輪轂直徑為 70 mm ，所以23d=70 mm； 為 便于安裝風(fēng)輪及固定風(fēng)輪輪轂 B=115 mm取23L=160 mm。 - 軸段， 為方便安裝 32016圓錐滾子軸承，安裝迷宮密封及軸承透蓋，取 45d=80 mm，45L=65 mm。 - 軸段上安裝 32016圓錐滾子 軸承，56d=80 mm， 軸承寬度 B=29 mm，所以取56L=65 mm。 - 軸段，取軸承的定位軸肩高度為 h=7.5 mm，則67d=95 mm， 考慮到整個轉(zhuǎn)子與機架的安裝 要求 ，取67L=1810 mm。 - 軸段上安裝有擋油環(huán)和軸承，根據(jù)軸承的寬度 B=29 mm取67L=44 mm， 78d=56d=80 mm。 - 軸段，為方便安裝，89d應(yīng)略小于78d，取 89d=78 mm；考慮到軸承端蓋的總厚度及用迷宮密封，取89L=50 mm； - 軸段 作為 軸肩 來固定聯(lián)軸器，取軸肩 高度為 h=6.5 mm，所以910d=63 mm；取910L=74 mm； - 軸段 上安裝聯(lián)軸器 ,根據(jù)所選 HL4 彈性柱銷聯(lián)軸器1011d=48 mm， 為便于安裝，軸段的長度小于聯(lián)軸器輪轂 L=112 mm， 取1011L=63 mm。 4）軸上零件的周向固定 聯(lián)軸器 、 風(fēng)輪 與軸的周向固定均采用平鍵連接；軸承與軸的周向固定采用過渡配合。 風(fēng) 輪處選用 Z4型脹緊聯(lián)結(jié)套（ JB/T7934-1999）。 風(fēng) 輪 輪轂 與軸采用過渡配合 H7/k7，粗糙度aR1.6 m 。 聯(lián)軸器 處選用 A 型普通平鍵（ GB/T1095-1979），平鍵截面尺寸 b h=14 mm 9 mm，鍵長 100 mm。 聯(lián)軸器 輪轂 與軸采用過渡配合 H7/k6, 粗糙度aR1.6 m 。 滾動軸承與軸頸的配合采用過渡配合 H7/m6, 粗糙度aR1.6 m 。 由于主軸上 只 在 兩 軸承處受彎矩 作用 ， 兩處看成兩個支點相互平衡； 而在聯(lián)軸器與風(fēng)輪處 只 受扭矩 作用，此扭矩只會小于等于電動機產(chǎn)生的扭矩，所以軸的強度不必校核。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速器設(shè)計，工藝及工裝夾具設(shè)計 聯(lián)系 QQ 834308595 21 5 風(fēng)輪的 結(jié)構(gòu) 設(shè) 計 根據(jù) 文獻(xiàn) 1第十三章第四節(jié)風(fēng)機葉輪設(shè)計知識 ， 徑向彎曲葉片葉輪適用于冶金 、排塵 、 燒結(jié)等工業(yè) ， 本設(shè)計決定采用此結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)如圖： 12圖 5-1 風(fēng)輪結(jié)構(gòu) 示意圖 根據(jù)動壓與風(fēng)速的關(guān)系： 2/2CPd （ 5-1） 式中：dP 動壓 ，aP； 空氣密度，常溫常壓下為 1.2 3/mkg ； C 風(fēng)速 ， sm/ 。 根據(jù)同課題組人員計算得到分離 2mm 物料粒子所需要風(fēng)速為 sm/53.12 ，再根據(jù)公式（ 5-1）得到 dP94.2 Pa 。 由于通用分級設(shè)備的靜壓損失一般為 200Pa 250Pa ，考慮工作條件不利， 結(jié)果取略大的數(shù)值， 取靜壓 PaPst 260。 全壓 std PPP （ 5-2） 則 PaPPPstd 350根據(jù)表 5-1取 o1101 ， o902 ，一般徑向彎曲葉片系數(shù) 在 0.35 0.55之間 ，這里 取 4.0 。 SF500/100 打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計 22 表 5-1 葉片轉(zhuǎn)角 葉 片 形 式 1 2 徑 向 直 葉 片 90o 90o 后 傾 直 葉 片 oo 150100 1212 coscos DD 前 彎 曲 葉 片 oo 140100 oo 4525 徑 向 彎 曲 葉 片 oo 150110 o90 后 彎 曲 葉 片 oo 150140 20 oo 150 葉輪外徑： PnD602 （ 1-3） 又從同課題組人員設(shè)計數(shù)據(jù)中得到風(fēng)輪電機轉(zhuǎn)速為 600 min/r ，再根據(jù)公式（ 1-3）得到 mD 837.02 ，圓整 取 mD 8.02 。又根據(jù)葉片為前徑向彎曲 時21 8.0 DD ， 則可 得到 mD 64.01 。 112122cos2 RRRRk =112122cos4 DDD （ 1-4） 將 已知數(shù)據(jù)代入 公式 （ 1-4） 得： mRk 263.02220 RRr k （ 1-5） 代入數(shù)據(jù)得到 mr 479.00 。 彎曲葉片的寬度為 245.02.0 Db ，我們?nèi)?245.0 Db =0.35m。 一般葉片為彎曲式時，葉片數(shù) 288z 片，由于打散分級機的物料不通過葉輪，所以我們可以適當(dāng)多取點（但最好不要超過 32 個）以便于在低轉(zhuǎn)時也能取到較好的分級效果，在這里取 30個葉片。 專業(yè)訂作機械畢業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計課程設(shè)計，減速