煤炭螺旋输送机的设计(含CAD图纸和说明书)
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湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文(设计)中 期 检 查 表学 院: 工学院 学生姓名学 号年级专业及班级 指导教师姓名指导教师职称 论文(设计)题目煤炭螺旋输送机的设计毕业论文(设计)工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题1、 对所收集的资料进行了归纳与分析;2、 确定了零件的粗、精基准等,并拟定了工件的加工工艺路线和工艺规程;3、 开始初步的绘制了工件家具的总装配图和零件图。1、 需要进一步的完善总装配图和其零件图;2、 整合材料,抒写设计说明书。指导教师意见 签名: 年 月 日 检查小组意见 组长签名: 年 月 日 全日制普通本科生毕业设计煤炭螺旋输送机的设计THE DESIGN OF THE SCREW CONVEYOR OF COAL学生姓名: 学 号:年级专业及班级:指导老师及职称: 学 院: 提交日期: 年5月机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称滚动轴承座共 1 页第 1 页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸400513136毛坯件数2每 台 件 数1备 注工序号工名序称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时/min准终单件00毛坯铸造热工05热处理退火热工10铣粗铣轴承底座轴承配合处上表面、下表面,两表面基本尺寸为110金工X53立式铣床,高速钢端铣刀,一用游标卡尺20镗粗镗孔为沉头孔,孔深/孔径各段分别为11.5/306、60/186、38.5/113金工T68卧式镗床,六用游标卡尺30钻在上表面上周先均匀钻四个孔,且保证孔深为33,孔径为9金工ZN305016摇臂钻床,八用游标卡尺40铣半精铣两表面,获得基本尺寸为107金工X53立式铣床,高速钢端铣刀,一用游标卡尺50镗半精镗沉头孔,孔深/孔径各段分别为12.5/302.5、62/182.5、32.5/111金工T68卧式镗床,六用游标卡尺60扩扩孔至10.2,孔深为31金工ZN305016P10扩孔钻10.2H7钻刀,两用游标卡尺70攻丝对孔攻螺纹至孔底,获得12H8的螺纹孔金工ZN305016M12丝锥80铣精铣两表面,获得基本尺寸为106金工X53立式铣床,高速钢端铣刀,一用游标卡尺90镗精镗沉头孔,孔深/孔径各段分别为13/300、63/180、30/110金工T68卧式镗床,六用游标卡尺100检终检设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 1 页车间工序号工序名称材 料 牌 号10粗铣两表面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X531夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣(1)表面d/z=125/14端铣刀95550.183.8132.23.92粗铣(2)表面d/z=125/14端铣刀95550.182.2124.23.9设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 2 页车间工序号工序名称材 料 牌 号20粗镗沉头孔HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313621设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床X531夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1从(1)面开始镗沉头孔外部(整体式)双刃镗刀300300.711.532镗沉头孔中部(整体式)双刃镗刀300300.76083镗通孔(底部)(整体式)双刃镗刀300300.738.55设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 3 页车间工序号工序名称材 料 牌 号30粗铣轮廓侧面HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z550161夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1从1面开始根据已划好的孔中心线钻四个孔M9高速钢麻花钻350300.54.51122.4设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 4 页车间工序号工序名称材 料 牌 号40试切法粗车HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X531夹具编号夹具名称切削液车专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1半精铣(1)表面d/z=125/14端铣刀420401.31.51254.22半精铣(2)表面d/z=125/14端铣刀420401.31.51254.2设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 5 页车间工序号工序名称材 料 牌 号50半精镗沉头孔HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床X531夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1从(1)面开始半精镗沉头孔外部(整体式)双刃镗刀480400.51.751265.22半精镗沉头孔中部(整体式)双刃镗刀480400.51.751265.23半精镗通孔(底部)(整体式)双刃镗刀480400.51.51224.6设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9页产品名称零件名称滚动轴承座第 6 页车间工序号工序名称材 料 牌 号60扩孔HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床ZN3050161夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1对工序3中已加工好的孔进行扩孔,保证孔的精度为P10扩孔钻118270.50.61163.2设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 7 页车间工序号工序名称材 料 牌 号70攻丝HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床ZN3050161夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1分别对已加工的四个孔进行攻丝M12丝锥95300.050.91163.2设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 8 页车间工序号工序名称材 料 牌 号80精铣HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X531夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1精铣(1)表面高速钢端铣刀720450.90.512精铣(2)表面高速钢端铣刀720450.90.51设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号共 9 页产品名称零件名称滚动轴承座第 9 页车间工序号工序名称材 料 牌 号90精镗HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数铸 件40051313611设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床T681夹具编号夹具名称切削液专用车夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1从(1)面开始精镗沉头孔外部(整体式)双刃镗刀600300.41.2512精镗沉头孔中部(整体式)双刃镗刀600300.41.2513精镗通孔(底部)(整体式)双刃镗刀600300.40.51设计(日 期)校对日期(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字 日 期湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文(设计)开题报告学生姓名学号年级专业及班级指导教师及职称学院2013年1月7日毕业论文(设计)题目煤炭螺旋输送机的设计文献综述(选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等,不少于1000字)一、选题研究意义在过去的几十年中,我国机械运输业完成了一些标志性的研究与开发,取得了相应的学术成就,并得以满足了运输业中运输货物的部分需求,但随着当今社会科学技术的飞速发展,其科技含量也逐渐提升,而国家的经济发展与运输业的发展息息相关,运输业的兴衰足以反映一个国家的强弱,是国家综合实力的主要标志之一,然而运输业的发展需要相应的运输设备来运营。可见,运输设备的更新对于运输业发展来说是多么重要的一个研究课题。本课题的选题最主要是论述螺旋输送机研究与设计的重要性,并根据当前运输设备的发展方向得以创新,其发展方向主要表现为大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能源消耗、减少污染等方面,这些方面的研究对于运输业的稳步前进有极其重要的关系,每一方面的成功研究都能算为一个突破,进而造福人类。而该课题的研究最主要就是解决这几个方面。二、国内外研究现状1、国外螺旋输送机技术的发展现状螺旋输送机技术的发展很快,其主要表现在2个方面:一方面是螺旋输送机的功能多元化、应用范围扩大化,如高倾角带输送机、管状螺旋输送机、空间转弯螺旋输送机等各种机型;另一方面是螺旋输送机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是长距离、大运量、高带速等大型螺旋输送机已成为发展的主要方向,其核心技术是开发应用于了螺旋输送机动态分析与监控技术,提高了螺旋输送机的运行性能和可靠性。其关键技术与装备有以下几个特点:设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展,以满足年产300-500万顿以上高产高效集约化生产的需要。应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术,采用大功率软起动与自动张紧技术,对输送机进行动态监测与监控,大大地降低了输送带的动张力,设备运行性能好,运输效率高。采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术,使输送机单机运行长度在理论上已有受限制,并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/(23)400(600)工作面顺槽螺旋输送机就采用了液粘差速或变频调速装置,运输能力达3000t/h以上,它的机尾与新型转载机(如美国久益公司生产的S500E)配套,可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。2、国内螺旋输送机技术的发展现状我国生产制造的螺旋输送机的品种、类型较多。在“八五”期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,螺旋输送机的技术水平有了很大提高,煤矿井下用大功率、长距离螺旋输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离螺旋输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩螺旋输送机等均填补了国内空白,并对螺旋输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置,驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。三、主要参考文献及外文资料1梁庚煌.输送机械手册第2册M.北京:化学工业出版社,2008.2刘朝儒,彭福荫,高政机械制图M北京:高等教育出版社,2009.3朱张校主编.工程材料M.北京:清华大学出版社,2010.4张建民等著.机电一体化系统设计.北京:北京理工大学出版社,20055赵如福.金属机械加工工艺人员手册M.上海:上海科学技术出版公司,2010.6.6戴曙.金属切削机床设计M.北京:机械工业出版社,2010.7薛源顺机床夹具手册M.北京:机械工业出版社,2011.8孙桓.机械原理M.北京:高等教育出版社,2011.9成大先.机械设计手册第四卷M.北京:化学工业出版社,2008.6.10刘家仁.机械设计常用元件手册M.北京:机械工业出版社,2009.11濮良贵,纪名刚.机械设计第八版M.北京:高等教育出版社,2006.12孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理第七版M北京:高等教育出版社,2006.5.研究方案(研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等)一、研究目的通过调研目前市场上的各种螺旋输送机,设计出性价比更高更合理的螺旋输送机,更好的解决目前运输系统中的问题,更好促进机械运输业的发展,进而促进国家经济的发展。二、研究内容参照一下步骤进行设计:1、参阅相关设计书籍2、主要参数的合理安排;3、各重要机构的创新设计与合理计算;4、严格参照设计要求;5、二维草图绘制以及三位实体造型;6、螺旋输送机的总装配图以及各主要零部件的图形绘制;7、课题设计说明书的详细介绍;三、研究方法1、研究螺旋输送机的结构,了解其工作原理和特点以及其存在的不足点。2、调研和参观实习,查阅和收集相关资料,了解此课题的研究动态。3、研究螺旋输送机各构成部分,对原始数据进行设计计算,并选择最佳设计方案及设计结构。4、根据设计要求及计算结果,详定重要机构主要零部件的尺寸,及绘制螺旋输送机的总装配图及其主要零件图。四、研究的预期成果根据选题的参数,以及各设计要求,完成螺旋输送机的样机设计,结合当前螺旋输送机存在的某些严重缺点,参照各参考文献,发挥创新思维,以改善其功能,而最主要是通过该课题的研究与设计以解决大耗能、多污染,以及工作效率较低的问题,更好的满足市场的需要。进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等)起止日期主要工作内容完成程度2013.03.012013.03.09收集资料已完成2013.03.102013.03.19总体方案论证、选择、整体结构的初步设计正在进行中2013.03.202013.03.29根据所给技术参数进行了设计计算正在进行中2013.03.302013.04.01中期考核2013.04.022013.04.15绘制总图及零件图等正在进行中2013.04.162013.04.30编制典型零件的加工工艺规程卡片未完成2013.05.012013.05.13整理完成设计计算说明书未完成2012.05.142012.05.26答辩与修改定稿未完成Vff论证小组意见组长签名:20年月日专业委员会意见专业委员会主任签名:20年月日湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文(设计)开题论证记录学 院: 工学院 记录人: 学生姓名学 号年级专业及班级指导教师姓名指导教师职称论文(设计)题目煤炭螺旋输送机的设计 论证小组质疑:学生回答简要记录:论证小组成员签名 论证地点: 论证日期:20 年 月 日目 录 摘要1 关键词1 1前言2 1.1输送机的历史和发展趋势2 1.2螺旋输送机简介3 1.3螺旋输送机主要特点3 1.4螺旋输送机的结构特点3 1.5螺旋输送机的运行原理3 2 拟定设计方案4 2.1传动方案的拟定4 2.2工作参数的拟定4 3电动机的选择5 3.1类型和结构形式的选择5 3.2电动机功率的确定5 3.2.1计算电动机所需功率5 3.2.2确定电动机转速5 4V带的设计 6 4.1确定计算功率6 4.2V带的带型确定与带速的验算 6 4.2.1确定带轮的基准直径6 4.2.2验算V带速度6 4.2.3确定中心距a,并选择V带的基准长度Ld6 4.2.4验算小带轮上的包角a174.2.5确定带的根数Z 74.2.6确定带的初拉力F0与压轴力FP74.3V带轮的设计 84.3.1V带轮的材料 84.3.2V带轮的结构尺寸 85确定传动装置的总传动比和分配传动比 95.1计算传动装置的动力参数 96减速器的设计与计算106.1减速器结构设计106.1.1机体结构106.1.2铸铁减速器箱体主要结构尺寸106.1.3减速器中各轴运动及动力参数计算106.1.4齿轮传动的设计与计算 106.1.5轴的设计计算186.1.6箱体内键联接的选择 236.1.7减速器附件的选择 24 7螺旋输送机的设计 24 7.1螺旋输送机的选型 24 7.2螺旋输送部件的设计 25 7.2.1螺旋输送机的主要参数计算 26 7.2.2螺旋直径的确定26 7.2.3螺距与螺旋轴转速的确定 26 7.2.4实体型螺旋叶片的展开尺寸 29 7.3螺旋输送机机体的设计 29 7.3.1机体主要部件的介绍30 7.3.2料槽的确定 31 7.4进出料口的设计 32 7.5输送缸体支架的设计33 7.6轴承的密封34 8螺旋输送机机体的安装条件、使用及维护 348.1螺旋输送机的安装条件 348.2螺旋输送机的使用及维护 359结论 36参考文献 36致谢 37附录 37煤炭螺旋输送机的设计 摘 要:本设计主要介绍了螺旋输送机的选型设计过程,包括有电动机的选型、V带传动的设计、减速器的设计计算、螺旋输送机缸体及配套驱动装置的选用和螺旋输送机的安装与调整四大部分。而主要部分则是减速器部件的设计,输送缸体内螺旋直径及螺旋轴转速的计算和功率计算,求出所需的选型数据,然后以此选型数据为依据,以螺旋输送机设计手册为主,以其他相关工具书和资料为辅,选出符合要求的螺旋输送机的外形及安装尺寸、长度组合数据和主要组成部件的相关尺寸,以及相配套驱动装置的安装尺寸及其相关数据,最终完成该螺旋输送机的选型设计。 关键词:V带传动;减速器;螺旋输送机;配套驱动装置;The Design of The Screw Conveyor Of Coal Abstract:This design mainly introduces the selection and design process of screw conveyor in which four parts are included:motor selection,the design of V belt transmission ,the design calculation of gear reducer,the selection of screw conveyor and accessory drive cylinder body and the installation and adjustment of screw conveyor.In calculating, the screw diameter in the delivery cylinder and the rotate speed together with the power of spiral shaft will be chiefly concerned, so as to reach a collection of required data for model selection. Based on these data, with screw conveyor design manual as guidance and other related reference books and information as complement, the shape and mounting dimensions, the related data and size of the main components as well as the actuating devices that all conform to the requirements of screw conveyor will be worked out. Finally, the tutor will accomplish the model selection and design process of screw conveyor. Key words:V belt drive; Gear reducer; Screw conveyor of coal;Form a complete set of device drivers1 前言 螺旋输送机是运输矿产、饲料、粮油、建筑业中用途较广的一种输送设备。从输送物料的特性要求和结构的不同,螺旋输送机分为水平螺旋输送机和垂直式螺旋输送机、可弯曲螺旋输送机、螺旋管(滚筒输送机)输送机等,主要用于对各种粉状、颗粒状和小块状等松散物料的水平输送和垂直提升,不宜输送易变质、粘性大、易结块或高温、怕压、有较大腐蚀性的特殊材料。旋转的螺旋叶片将物料推移而进行螺旋输送机输送,使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊的螺旋叶片,叶片的面型根据输送物料的不同有实体面型、带式面型、叶片面型等型式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力,在机长较长时,应加中间吊挂轴承。 螺旋输送机与其它输送设备相比,具有整机截面尺寸小、密封性能好、运行平稳可靠、可中间多点装料和卸料及操作安全、维修简便等优点。1.1 输送机的历史和发展趋势 在中国古代已经有了高转筒车和提水的翻车,那时候人们已经有了利用外力代替人工搬运货物的理念。限于当时生产力的发展状况只能限制在水力为动力的条件下;到了17世纪中,开始应用架空索道输送散状物料;19世纪中叶,随着社会工业革命的发生和电力的产生,人类进入快速发展的时代,而各种现代结构的输送机也相继出现:1868年在英国出现了带式输送机;1887年,在美国出现了螺旋输送机;1905年,在瑞士出现了钢带式输送机;1906年,在英国和德国出现了管式输送机。到了二十世纪中期,随着信息技术的发展,特别是机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响,输送机的性能更加完善,鞋机的行业更加广泛,逐步由完成车间内部的输送,发展到完成企业内部、企业之间,甚至城市质检单物料搬运,成为了物料搬运系统机械化和自动化不可或缺的组成部分。 进入二十一世纪输送机将随着科学技术的发展不断地发展前进。未来的发展其实是:第一,大型化,包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面;第二,扩大输送机的使用范围,使其能在高温、低温、有腐蚀性、放射性、易燃性物质的环境中工作,以及能输送炽热、易爆、易结团、粘性物料输送机;第三,使输送机的结构满足物料搬运系统自动化控制对单机的要求,如邮局所用的自动分拣包裹的小车式输送机应能满足分拣动作的要求等;第四,降低能量消耗以节约能源;第五,减少各种输送机在作业时所产生的粉尘、噪声和排放的废气。1.2 螺旋输送机简介 螺旋输送机是一种不带挠性牵引的输送设备(图1.2),该螺旋输送机是烧煤炉的能源(煤粉)供输装置,将煤粉通过螺旋输送机输送到铝材成型机里面,给烧煤炉供料。它利用螺旋形状的旋转面推移物料来完成输送工作。工作中,物料像不旋转的螺母沿轴杆平移,使物料不与螺旋叶片一起旋转的力是物料自身的重量和机壳与物料的摩擦及物料间的摩擦。它主要用来输送各种粉尘状、粒状、小块状的物料,如化工原料、面粉、煤粉、烟尘、水泥、粮食等,在输送过程中还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等工艺。输送机是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械,又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直的输送,也可组成空间输送线路,输送线路一般是固定的。输送机输送能力大,运距长,还可在输送过程中同时完成若干工艺操作,所以应用十分广泛。1.3 螺旋输送机主要特点 (1)承载能力大、安全可靠; (2)结构先进,适应性强、阻力小、寿命长、安装维修方便、保护装置齐全; (3)整机体积小、转速高、确保快速均匀输送; (4)密封性好、外壳采用无缝钢管制作,端部采用法兰互相连接成一体,刚性好; (5)料槽封闭、便于输送易飞扬、炽热及气味强烈的物料,减少对环境的污染; (6)可以在线路的任一点装载也可以进行多点装料和卸料,在输送过程中也可以进行混合,搅拌或冷却作业。1.4 螺旋输送机的结构特点 (1)螺旋轴与吊轴承、头、尾轴联接均采用嵌入舌式安装、拆卸,且安装与拆卸均不需轴向 移动,维修方便,芯轴长、吊挂少、故障点少; (2)采用变径结构,增大吊轴承处容积,避免吊轴承与物料接触,吊轴承寿命可达两年以上; (3)各传动部位均采用浮动连接方式,吊轴承为万向节结构,使螺旋体、吊轴承和尾部总成形成一个整体旋浮体,在一定范围内可随输送阻力自由旋转避让,不卡料、不堵料; (4)头尾轴承座均在壳体外,所有轴承采用多层密封和配合密封技术,轴承使用寿命长。1.5 螺旋输送机的运行原理 由带有螺旋片的转动轴在一封闭的料槽内旋转,使装入料槽的物料由于本身重力及其对料槽的摩擦力的作用,而不和螺旋一起旋转,只沿料槽向前移动,实现物料的输送。2 拟定设计方案2.1 传动方案的拟定 本传动装置用于带动螺旋输送机的输送主轴,如图1所示,选择电动机为动力源,提供动力,通过带传动装置减速下来,再传递到减速机的高速轴上,最后由减速机的低速轴输出,带动螺旋输送轴的运转。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。由于螺旋输送机的扭矩和转速都很慢,所以采用了带传动和二级圆柱直齿轮减速器(展开式)减速,达到所需速度和扭矩,达到工作要求。图1 螺旋输送机方案图 Fig1 Screw conveyor scheme diagram 传动路线为:电机联轴器高速轴中速轴低速轴联轴器螺旋输送杠。2.2 工作参数的拟定 (1)螺旋筒轴上功率P=3.2kw,转速36 r/min; (2)工作情况:三班制,单向连续运转载荷; (3)使用折旧期:10年(一年以300天计); (4)工作环境:室外灰尘较大,环境最高温度35 ; (5)动力来源:三相交流电压380 / 220 V; (6)检修间隔期:三年大修、二年中修、半年小修; (7)制造条件及生产批量:一般机械厂单件生产。3 电动机的选择3.1 类型和结构形式的选择 电动机是最常见的原动件,具有结构简单、工作可靠、控制简单和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构型式、容量(功率)和转速、确定其具体型号。电动机已经系列化、标准化,设计时应根据工作载荷、工作要求、工作环境、安装要求及尺寸重量的特殊限制等条件进行选择。工业上广泛应用三相交流电动机。从螺旋输送机中的传动装置来看,本次设计选择Y系列三相异步电动机电磁调速电动机。3.2 电动机功率的确定3.2.1 计算电动机所需功率 带传动效率:0.96; 每对轴承传动效率:0.99; 圆柱齿轮的传动效率:0.96; 联轴器的传动效率:0.99; 螺杆的传动效率:0.96;说明: 电机至工作机之间的传动装置的总效率。 所以,所选电动机功率定为。3.2.2 确定电动机转速 取V带传动比 ,二级圆柱齿轮减速器传动比。故电动机转速的可选范围是:符合这一范围的转速有:、。根据电动机所需功率和转速有4种适用的电动机型号表1 电动机各参数Table 1 The motor parameter电机型号额定功率满载转速额定转矩最大转矩质量Y160M1-847202.02.0118Y132M1-649602.02.073Y112M-4414402.22.243Y112M-2428902.22.245 因此综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比,可见第3种方案比较合适,因此选用电动机型号为Y112M-4。4 V带的设计 由上述所得数据可知,该V带所需传递的功率 为3.75Kw,小带轮的转速 为1440 n/min,大带轮的转速 为411.43 n/min,传动比为3.5。4.1 确定计算功率 根据给定工作参数,取工况情况系数:,则计算功率为:4.2 V带的带型确定与带速的验算4.2.1 确定带轮的基准直径 根据所求和小带轮转速,结合参考文献机械设计图8-11选取普通V带的带型为A型,初取小带轮的基准直径为,则大带轮的直径,使带轮基准直径尺寸标准化,根据参考文献机械设计表8-8取。4.2.2 验算带速V 由已知小带轮基准直径及其转速,则V带的带速为: 经验算带速满足的要求。4.2.3 确定中心距a,并选择V带的基准长度 (1)根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距,结合下式初步选定中心距。 (1)则初选中心距。 (2)计算相应的带长。 由参考文献机械设计书表8-2 选定V带基准长度。 (3)计算中心距a及其变动范围。传动的实际中心距为: 考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要,常给出中心距的变动范围则中心距的变动范围为。4.2.4 验算小带轮上的包角 由参考文献机械设计书式(8-7)可知,小带轮上的包角小于大带轮上的包角。又由式(8-6)可知,小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。因此,打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力,应使4.2.5 确定带的根数Z 由小带轮的直径、转速、带型及传动比由机械设计书表8-4a和表8-4b分别查得单根带的基本功率和额定功率增量;再查表8-5和8-2得包角修正系数和带长修正系数,于是有 取。为了使各根V带受力均匀,带的根数不宜过多,一般应少于10根。否则,应选择横截面积较大的带型,以减少带的根数。4.2.6 确定带的初拉力与压轴力 (1)确定带的初拉力由参考文献机械设计书表8-3得A型带的单位长度质量为,由式(8-6),并计入离心力和包角的影响,可得单根V带所需的最小初拉力为:应使该带的实际初拉力,对于新安装的V带,初拉力应为;对于运转后的V带,初拉力应为,此处为新安装V带,故初拉。 (2)确定压轴力为了设计带轮的轴承,需要计算带传动作用在轴上的压轴力,根据式(8-28),可知:式中,为小带轮的包角。4.3 V带轮的设计4.3.1 V带轮的材料 常用的带轮材料为HT150或HT200;转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成;小功率时可采用铸铝或塑料。此处大小带轮均为A型V带轮,结合带轮运转速度以及其功率,该带轮材料选用HT150,且为铸造而成,在铸造的带轮的轮缘、腹板及轮毂上不允许有砂眼、裂缝、缩孔及气泡产生。4.3.2 V带轮的结构尺寸 V带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮基准直径为(为安装带轮的轴的直径,mm),可采用实心式;当时,可采用腹板式;当,同时时,可采用孔板式;当时,可采用轮辐式。 对于小带轮:即为电动机的机轴直径,已知电动机为Y112M型,则,又,故小带轮采用腹板式结构; 对于大带轮:,故大带轮采用轮辐式结构。两带轮结构示意图如图所示: 图2 大小带轮示意图Fig2 Schematic diagram of size pulleys5 确定传动装置的总传动比和分配传动比5.1 计算传动装置的动力参数 总传动比: 分配传动比:因为整个传动装置分为三级,所以各级平均传动比为:故取则,减速器总传动比为:,且有,取则有: 注:为带轮传动比,为高速级传动比,为低速级传动比。 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴,依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。 (1)各轴转速: (2)各轴输入功率: (3)各轴输入转矩:6 减速器的设计与计算6.1 减速器结构设计6.1.1 机体结构 减速器机体是用以支撑和固定轴系的零件,是保证传动零件的啮合精度,良好润滑及密封的重要零件,其重量约占减速器总重量的50%。因此,机体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响。机体材料用灰口铸铁(HT150或HT200)制造,机体的结构用剖分式机体,且减速器选用展开式二级圆柱齿轮减速器。6.1.2 铸铁减速器箱体主要结构尺寸 查阅参考文献机械设计课程设计手册书表11-1以及图(11-1、11-2)铸铁减速器箱体主要结构尺寸。6.1.3 减速器中各轴运动及动力参数计算 由上所述,各轴运动及动力参数见下表:表2 轴的参数Table 2 The parameters of the shaft轴名功率P(KW)转矩T()转速r/minI轴3.683.56411.43II轴3.42317.67102.86III轴3.25875.5636.096.1.4 齿轮传动的设计与计算 直齿圆柱齿轮具有不产生轴向力的优点,但传动平稳性较差,在减速器中圆周速度不大的情况下才有直齿轮。1、高速级传动-I-II轴高速传动啮合的两直齿轮(传动比为4) (1)选择齿轮材料及精度等级和齿数 1)参见参考文献机械设计书图10-23所示的传动方案,选用二级直齿圆柱齿轮传动; 2)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 10095-88); 3)材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280 HBS; 大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240 HBS,二者材料硬度差为40 HBS。 4)标准齿轮不发生根切的最小齿数 为了避免产生根切现象,据参考文献机械原理式(10-19)可知: (2) 已知外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮,有,易知: 故选小齿轮齿数,大齿轮齿数。 (2)按齿面接触强度设计据参考文献机械设计,由设计计算公式(10-9a)进行计算,即 (3) 1)确定公式内的各计算数值 试选载荷系数。 计算各级齿轮副中大小齿轮传递的转矩 据参考文献机械设计表10-7选取齿宽系数。 据参考文献机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数 。 据参考文献机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接 触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限 。 据参考文献机械设计式(10-13)计算应力循环次数。 小齿轮: 大齿轮: 据参考文献机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数 。 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%,安全系数,据参考文献机械设计,由式(10-12) 得: 2)计算 试算齿轮分度圆直径,代入中较小的值。 计算圆周速度v。 计算齿宽b。 计算齿宽和齿高之比。 模数 齿高 故: 计算载荷系数。 由已知,7级精度,据参考文献机械设计书图10-8 查得动载系数;对于直齿轮,; 据参考文献机械设计表10-2查得使用系数; 据参考文献机械设计表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非 对称布置时,。 由,查参考文献机械设计图10-13得 ;故载荷系数: 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,据参考文献机械 设计式(10-10a)得 计算模数m。 (2)按齿根弯曲强度设计 据参考文献机械设计式(10-5)得弯曲强度的设计公式为 (4) 1)确定公式内的各计算数值 据参考文献机械设计书图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强 度极限;大齿轮的弯曲强度极限; 据参考文献机械设计书图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ; 计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数,据参考文献机械设计式(10-12)得 计算载荷系数。 查取齿形系数与应力校正系数。 据参考文献机械设计书表10-5查得 ,; ,。 计算大、小齿轮的,并加以比较。 ; 易知大齿轮的数值大。 2)设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而 齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可选取弯曲强度算得的模数并就近圆整为了标准值,按接触强度算得的分度圆直径,算得小齿轮齿数大齿轮齿数。这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲 疲劳强度,并做到了结构紧凑,避免浪费。 (3)几何尺寸计算 1)计算分度圆直径 2)计算中心距 3)计算齿轮宽度 故取,小齿轮宽度相对大一点,取。 (4)齿轮结构设计以大齿轮为例,因齿轮齿顶圆直径介于,故选用腹板式结构。2、低速级传动-II-III轴低速传动啮合的两直齿轮(传动比为2.9) (1)选择齿轮材料及精度等级和齿数 1)输送机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 10095-88); 2)材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280 HBS, 大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240 HBS,二者材料硬度差为40 HBS; 3)标准齿轮不发生根切的最小齿数。 为了避免产生根切现象,据参考文献机械原理式(10-19)可知: 已知外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮,有,易知: 故选小齿轮齿数,大齿轮齿数。 (2)按齿面接触强度设计据参考文献机械设计,由设计计算公式(10-9a)进行计算,即 1)确定公式内的各计算数值 试选载荷系数。 计算各级齿轮副中大小齿轮传递的转矩 据参考文献机械设计表10-7选取齿宽系数。 据参考文献机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数 。 据参考文献机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接 触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限 。 据参考文献机械设计式(10-13)计算大小齿轮应力循环次 数。 据参考文献机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数 。 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%,安全系数,据参考文献机械设计,由式 (10-12)得: 2)计算 试算齿轮分度圆直径,代入中较小的值。 计算圆周速度v。 计算齿宽b。 计算齿宽和齿高之比。 模数 齿高 故 : 计算载荷系数。 由已知,7级精度,据参考文献机械设计书图10-8查 得动载系数;直齿轮,; 据参考文献机械设计表10-2查得使用系数; 据参考文献机械设计表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对 称布置时,。 由,查参考文献机械设计图10-13得 ;故载荷系数: 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,据参考文献机 械设计式(10-10a)得 计算模数m。 (3)按齿根弯曲强度设计 据参考文献机械设计式(10-5)得弯曲强度的设计公式为 1) 确定公式内的各计算数值 据参考文献机械设计书图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强 度极限;大齿轮的弯曲强度极限; 据参考文献机械设计书图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ; 计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数,据参考文献机械设计式(10-12)得 计算载荷系数。 查取齿形系数与应力校正系数。 据参考文献机械设计书表10-5查得 ,; ,。 计算大、小齿轮的,并加以比较。; 易知大齿轮的数值大。 2)设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳 强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载 能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘 积)有关,可选取弯曲强度算得的模数并就近圆整为了标准值 ,按接触强度算得的分度圆直径,算得小齿轮齿数 对其取整,故,所以大齿轮齿数。 这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳 强度,并做到了结构紧凑,避免浪费。 (4)几何尺寸计算 1)计算分度圆直径 2)计算中心距 3)计算齿轮宽度 取,小齿轮相对齿宽大一点,。6.1.5 轴的设计计算 (1)初步确定轴的最小直径据参考文献机械设计书式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢,调质处理。据表15-3,取,。高速轴I轴,考虑到所选电动机Y-112M输出轴直径,且由于联轴器、键槽的影响,并对其标准化,取。高速轴I轴一端与联轴器相连,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩,据参考文献机械设计表14-1,考虑到转矩变化很小,故取,则: 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准或机械设计手册,选用GYH3型凸缘联轴器,公称转矩为。半联轴器的孔径,半联轴器与轴配合的毂孔长度为。 中速轴II轴,对其标准化,取。 低速轴III轴,对其标准化,取。低速轴III轴输出端与联轴器相连,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩,据参考文献机械设计表14-1,考虑到转矩变化很小,故取,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准或机械设计手册,选用GYS7型凸缘联轴器,公称转矩为。半联轴器的孔径,半联轴器与轴配合的毂孔长度为。 GYS7型凸缘联轴器的输出端与输送缸体的输入端的连接轴相连接,取名该连接轴为A轴,输送缸体输出端的固定轴为B轴,A轴、B轴分别位于输送缸体重螺旋轴的两端,其承受转矩等同于低速轴,故可知A轴、B轴的最小轴段直径为。 (2)初步选择轴承I轴高速轴选轴承为7207C;II轴中间轴选轴承为7208C;III轴低速轴选轴承为7213C;A轴输出端选取的轴承为7220C;B轴选取的轴承同A轴为7220C。 各轴承参数见下表:表3 轴承参数Table 3 Bearing parameters轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/dDB动载荷静载荷7207C357217426530.520.07208C408018477336.825.87213C65120237411169.855.27220C10018034112168148128 (3)确定轴上零件的位置和定位方式:I轴:由于高速轴转速高,传动载荷不大时,为保证传动平稳,提高传动效率,将高速轴取为齿轮轴,使用角接触球轴承承载,一轴端连接电动机,采用刚性联轴器,对中性好。II轴:低速啮合、高速啮合均用锻造齿轮,低速啮合齿轮左端用甩油环定位,右端用轴肩定位,高速啮合齿轮左端用轴肩,右端用甩油环定位,两端使 用角接触球轴承承载。III轴:采用锻造齿轮,齿轮左端用甩油环定位,右端用轴肩定位,为减轻轴的重量采 用中轴颈,使用角接触球轴承承载,右端连接单排滚子链。A轴:输入端连接GYS7型凸缘联轴器,其输出端与螺旋轴焊接为统一的整体。B轴:输入端与螺旋轴焊接为统一整体,输出端用滚动轴承座固定。 (4)高速轴I轴的结构设计 1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径: a)由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径 尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为28mm。 b)考虑到联轴器的轴向定位可靠,定位轴肩高度应达3.5mm,所以 该段直径选为35mm,该段安装轴承,故选7207C型轴承。 c)该段轴前一段需要安装轴承,考虑到定位轴肩高度应达3.5mm, 即该段直径定为42mm。 d)该段轴为齿轮,考虑到轴肩要有2mm的圆角,经标准化,定为 46mm。 e)为了齿轮轴向定位可靠,定位轴肩高度应达6mm,所以该段直径 选为58mm。 f)轴肩固定轴承,取该段直径为48mm。 g)该段轴要安装轴承,直径定为35mm。 2)各段长度的确定: 各段长度的确定从左到右分述如下:a) 该段轴连接联轴器,半联轴器与轴配合的毂孔长度为,为了保证 轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故该段的长度应比略短一些,现取为。b) 该段安装轴承,且轴承选型为7207C,其轴承宽,则可取。c) 该段为安装轴承端与安装齿轮段的衔接段,无实际作用,故可取。d) 该段安装齿轮,齿轮的轮毂宽度,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略短语轮毂宽度,故定该段长度为。e) 该段轴肩,选定其长度。f) 该段与c段作用相同,但考虑到轴在减速器箱体上轴承座的配合,故取。g) 该段与b段等同,取。 (5)中间轴II轴的结构设计 1)拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径: a)I段轴用于安装轴承7208C,故取直径为。 b)II段该段轴要安装小齿轮,考虑到轴肩要有的圆角,经度 计 算,直径定为。 c)III段为轴肩,相比较II段,取轴肩高度为,故该段直径为 。 d)IV段安装大齿轮直径与II段相同,直径为。 e)V段安装轴承,与I段相同直径为。 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段长度:a) I轴段轴承安装轴承和挡油环,轴承7208C宽度,该段选为。b) II轴段安装小齿轮,小齿轮轮毂宽度为,考虑到齿轮齿宽的影响,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取该轴段长度为。c) III轴段为定位轴肩,定该轴段长度。d) IV轴段用于安装大齿轮,大齿轮轮毂宽度为,考虑到齿轮齿宽的影响,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取该轴段长度为。e) V段用于安装轴承与挡油环,长度与I相同,为。 (6)低速轴III轴的结构设计 1)拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径a) I段轴用于安装轴承7213C,故取直径为。b) II段该段轴要安装大齿轮,考虑到轴肩要有的圆角,取轴肩高度为,经强度计算,将该轴段直径定为。c) III段为定位轴肩,取轴肩高度为,则该轴段直径为。d) IV段直径与II段相同,直径为。e) V段安装轴承,与I段相同直径为。f) VI段直径。g) VII轴段与联轴器相连接,从上可知,选取GYS7型联轴器,轴孔直径为,故取该轴段直径为。 2)根据轴向定位的要求确定轴的各段长度a) I段轴承安装轴承和挡油环,7213C宽度,该段长度选。b) II段轴与大齿轮相配合,且大齿轮轮毂宽度为,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故去该轴段长度为。c) III段为定位轴肩,取该轴肩长度。d) IV段同II段,轴段直径相同,则可取该轴段长度为。e) V段用于安装轴承与挡油环,长度与I相同,为。f) VI长度为。g) VII长度与联轴器有关,且联轴器为GYS7型凸缘联轴器,联轴器连接毂孔长度为,为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故该段的长度应比轮毂长度稍短一些,则取该轴段长度为。(7)A轴的结构设计 1)A轴轴径的确定 a)该轴段与凸缘联轴器GYS7相连接,且该联轴器的孔径为, 故该段轴径为。 b)该轴段与轴承7220C相配合,通过查表可知该轴承的孔径为 ,则可确定该段轴径为。 c)此段需有一轴肩,以固定轴承与轴的配合,另一端与螺旋轴焊接, 螺旋轴外径为,则可取该段轴径为。 2)A轴各轴段长度的确定 a)凸缘联轴器GYS7的毂孔长度为,为保证轴端挡圈只压在 半联轴器上而不压在轴的端面上,故该段的长度应比轮毂长度稍短一 些,则取该轴段长度为。 b)该轴段需与滚动轴承座间接配合,轴上分别有轴段端盖、轴段挡 圈、角接触轴承,通过设计计算,取该段长度为。 c)该段为轴肩段,且一端与螺旋轴焊接,故可取该段长度为。(8)B轴的结构设计 1)B轴轴径的确定 a)该轴段的一端与螺旋轴相焊接,一端固定轴承座,故需一轴肩, 同A轴,可取该段轴径为。 b)该轴段为B轴的输出端,为固定轴承与传动螺旋轴用,且知轴承 孔径为,则可知该段轴径为。 2)B轴各段长度的确定 a)该轴段为轴肩,同A轴,取该段长度为。 b)该轴段与与轴段挡圈,轴承相配合,且挡圈与轴承的长度均已确 定,则可定该轴段长度为。6.1.6 箱体内键联接的选择 参照上述得到的轴所承受的转矩以及轴与齿轮配合处的公称直径,据参考机械设计课程设计手册表4-1可选择出各轴所要求的连接键,且四个齿轮与相应轴配合,故需选择4个连接键,从上述材料可知,四个键所承受的转矩分别为,且各轴与齿轮配合段的公称直径分别为,。各轴内连接键的选择如下表:表4 连接键参数Table 4 Connecting key parameters代号直径(mm)工作长度(mm)工作高度(mm)转矩(Nm)极限应力(MPa)高速轴14950(圆头)46364.583.5662中间轴14945(圆头)46314.5317.6760低速轴201280(圆头)70666875.5672A轴201280(圆头)70666875.5672 由于键采用静联接,材料钢,冲击轻微,所以许用挤压应力为,所以上述键皆安全。6.1.7 减速器附件的选择 (1)通气器: 由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M181.5。 (2)油面指示器: 选用游标尺M16。 (3)起吊装置: 采用箱盖吊耳、箱座吊耳。 (4)放油螺塞:选用外六角油塞及垫片M121.5。7 螺旋输送机的设计 螺旋输送机的具体设计包括: 根据输送条件和要求选择合适类型的螺旋输送机; 根据具体输送要求计算螺旋直径,选择螺旋类型和布置形式; 根据设计手册选择合适参数,确定输送机的外形和尺寸; 确定螺旋输送机的外形和尺寸; 确定螺旋输送机长度组合及各节重量。7.1 螺旋输送机的选型 设计螺旋输送机的系统时,要注意以下问题: 合理的转载方式,提出给料装置和卸料装置的要求。 输送机线路上输送机之间的相互关系。启动顺序是受料的输送机先驱动, 停车顺序是给料的输送机先停机,当各螺旋输送机的参数(如长度、驱动装置) 不同时,通过这一关系可以提出启动时间和停机时间的要求。 对于粉尘大的情况,要考虑采用合理的密封输送或者设置必要的除尘设备。 零部件的标准化和通用化及易损件的供货可能性。 A) 根据设计要求(输送物料为干燥煤碳),可选择螺旋输送机,水 平输送,如图3所示:图2 螺旋输送机简易传送图Fig2 Simple transfer diagram of screw conveyor B)选择螺旋输送机的布置形式 水平螺旋输送机根据螺旋轴的旋转方向,以及装料口与卸料口 位置等的不同,有4种常见的布置形式,如图4所示:图3 物料传送示意图Fig3 The diagram of Material transfer 根据实际的输送要求选择第一种布置形式。 C)螺旋轴由螺旋叶片与无缝钢轴组成 (1)制造方法 螺旋叶片一般由钢板冲压而成,然后焊接在无缝钢管上,且在各 叶片间加以焊接。 (2)螺旋的旋向、头数与母线 螺旋轴上螺旋叶片的旋向有左旋和右旋之分,物料的输送方向是由螺 旋叶片的旋向与螺旋轴的转向所确定的。螺旋头数分为单头、双头和三头,多头螺 旋主要用于需要完成搅拌及混合作业的输送装置中。螺旋面的母线通常采用垂直 于螺旋轴线的直线,这种螺旋叶片形式的螺旋称为标准形式螺旋。 (3)螺旋叶片的形状 螺旋叶片有实体式、带式、叶片式、齿轮式四种,如下图所示,应根据被输 送物料的种类、特性进行选用。实体式螺旋式是最常用的形式,适用于流动性好 的、干燥的、小颗粒或粉状的物料;带式螺旋适用于块状物料或具有一定粘性的 物料;叶片式与齿形式螺旋适用于易压实挤紧的物料。如水平螺旋输送机需对物 料进行搅拌、松散等要求的,应考虑选用叶片式和吃形式螺旋叶片输送机。 下图为螺旋面的形状: a)实体式;b)带式;c)叶片式;d)齿形式 图4 螺旋面形状Fig4 The shape of helical surface 根据已知条件及设计要求,此处选择水平螺旋输送机,实体式螺旋面的右旋单头螺旋。7.2 螺旋输送部件的设计7.2.1 螺旋输送机的主要参数计算 已知参数: 物料容重:; 物料温度:; 输送量: ; 水平输送长度:; 煤粉密度:。7.2.2 螺旋直径的确定 螺旋叶片直径是螺旋输送机的重要参数。直接关系到输送机的生产量和结构尺寸。可根据螺旋输送机的生产能力、输送物料类型、结构和布置形式确定螺旋叶片直径,根据参考文献输送机械手册第2 册计算公式: (5) 式中:螺旋输送机输送量,; 螺旋直径,; 物料特性系数,常用物料的K值见下表: 填充系数; 物料密度,; 倾角系数。 表5 物料属性与相关参数Table 5 Material properties and the related parameters 物料密度典型例子填充系数螺旋面式特性系数综合系数粉状面粉、石墨0.35-0.40实体0.041575粉状水泥、石膏0.25-0.30实体0.056535粉状谷物、木屑0.25-0.35实体0.049050粉状型砂、炉渣0.25-0.30实体0.060030 (1)填充系数及物料特性系数的确定 物料在料槽中的填充系数对物料的输送和能量的消耗有很大的影响。 当填充系数较小时,物料堆积高度较低,大部分物料靠近螺旋轴外侧,因而具有 较高的轴向速度和较低的圆周速度。物料在输送方向上的运动要比圆周方向显著 得多。运动的滑移面几乎平行于输送方向。这是垂直于输送机方向的附加物料流 减弱,能量消耗降低;相反,当填充系数较高时,物料运动的滑移面很陡。其在 圆周方向的运动将比输送方向的运动强。这将导致输送速度的降低和附加能量的 消耗。因而,填充系数适当取小值,较有利于输送物料。据螺旋输送机的螺旋面 为实体型螺旋面,且输送物料为煤粉,据表5,易知的取值为,故取 ;物料特性系数。 (2)倾角系数的确定 因螺旋输送机为水平输送型输送机,故倾角为0,则据下表可知:表6 倾斜系数Table 6 Slope coefficient倾斜角/0C1.00.90.80.70.650.5根据已知参数,结合该表,可知倾斜系数为: (3)螺旋直径以及螺旋轴直径的计算 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻钢,有 的则直接用圆钢。由于碳钢相对合金钢廉价,对应力集中的敏感性低,且也可以 用热处理或者化学处理的办法来提高其刚度、耐磨性,以及抗疲劳强度,故采用 碳钢来制造轴,而碳钢轴最常用的的是45钢。 a) 螺旋直径的计算 根据上述公式可知: 由螺旋直径应圆整到标准系列,标准系列为:, ,。故经圆 整,且标准化后,取。 对所确定的螺旋直径还应按所输送物料的块度进行校核: 对于未分选的物料,要求: 对于分选的物料,要求: 式中:物料的平均块度;物料的最大块度。 b) 螺旋轴直径的计算 螺旋轴直径与螺旋直径有着直接的联系,且一般螺旋轴外径 的计算公式为:,取,代入螺旋直径可得螺旋轴径 ,从表2可知螺旋轴所承受的转矩为 ,且螺旋轴为无缝钢管,常用无缝钢管材质为20#优质碳钢, 参照参考文献机械设计常用元件手册可知20# 钢的许用扭转应力
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