1257-钢坯火焰清理机的设计—排屑装置

1257-钢坯火焰清理机的设计排屑装置,钢坯,火焰,清理,清算,设计,装置 1系统总体方案确定本课题是以及其经济性好，人性化设计，可靠性高，寿命长，结构简单，易于维修等为设计思路初选电机减速器系统反感（a）为带转动涡轮-涡杆减速器系统 （b）为带传动-二级圆柱圆锥减速器系统 （c）为联轴器- 二级圆柱斜齿轮减速器系统 （d）为带传动 -二级圆柱斜齿轮减速器系图 2.1 电机减速器系统方案方案评价：（a） 方案为整体布局最小，传动平稳，而且可以实现较大的传动比，但是由于涡轮涡杆效率低，功率损失大，很不经济。 （b）方案布局比较小，但是圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。 （c）方案中减速器选择合理，但本设计是用于自动排屑系统装置，2工作速度很低，使用联轴器不利于减速，会增加减速器的成本，不够经济。最终确定方案为（d）方案。该方案的优缺点：该工作机有轻微震动，由于 V 带有缓冲吸震能力，采用 V 带传动能减小震动带来的影响，而且利于减速，还能起过载保护的作用，并且该工作机属于小功率，载荷变化不大，可以采用 V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅度降低成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种，齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度，高速及齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀现象。电动机部分为 Y 系列三相交流，异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，使用工作条件，工作可靠，此外还结构简单，成本低，传动效率高。2.3 输送外传动系统的确定（a）带传动（b）履带传动（c）链传动方案评价：（a）方案成本较低，但是防腐蚀性不强。 （b）履带主要用在坦克等触地设备，在此处用履带传动很不经济。 （c）方案中链传动选择合理。最终确定方案为（c）方案该方案的优缺点：链传动的传动比精确，传动效率高，链传动对轴的作用力较小，链传动尺寸较紧凑，链传动对环境的使用能力较强，链条的磨损伸长比较缓慢，张紧调节量较小。2.4 总体方案的确定方案为：电动机带传动减速器链传动如下图：3图 2.2 系统总体方案电动机型号的选择电动机功率的选择根据链传输机结构的布置由已知条件链传动机构承受的铁屑质量为为此排屑的质量，即为 2.28（最大板宽度）*4（最大版长度）*0.01（平均每次清理厚度）*7.85*1000（普通刚的的密度）=716KG 的铁屑，即 7016N（取 G=9.8） ，取 3000， 链的传动速度为（烧嘴速度为 V=8M/MIN,每次清理宽度为 100mm，所以清理一面的时间为（ 2.28*10*4）/8=11.4min，取 12MIN，搜所以每 12 分钟便有 2806.72N 铁屑排出，假设一次清理的铁屑分连词排出，算的 6min/次，总行程为 3.6M，3.6/6=0.6M/MIN，由于传动机构还受链条摩擦力 f 和刮板的重力分量 F1。由上述可知总的载荷为 F=f+F1+3000设所选链型号为 48A，P=76.2MM,单排质量 Q=22.6KG/M，总长度为 10M，刮板尺寸为500mm*300mm*10,选用普通碳素钢密度为 7.85，相邻刮板之间的距离为五个节距88.9*6=533.4MM，F1 约为 2193N，f 约为 5880NF=5880+2193+7016=15089则工作机有效功率为 P=F*V=15089*0.01=0.151KW由已知条件得电动机有效功率为 Pd=P/，式中 为系统总的传动效率电动机到链传动总的传动效率为 =1*2（平方）*3（六次方）*4*5式中：1 为 V 带传动效率， 2 为闭式齿轮的传动效率，3 为圆锥滚子轴承的传动效率，4 为联轴器的传动效率，5 为链传动效率查表：1=0.95 2=0.97 3=0.98 4=0.99 5=0.96 代入上式：=0.723 4所以电动机的有效功率 Pd=p/=0.209KW所选电动机的额定功率必须满足 PePd确认电动机型号根据已知条件本排屑装置的输送速度为：Nw=V*60*1000/Z1*P=11.04 选取电动机型号为 Y2-90S-8,同步转速为 750r/min,对应额定功率为 0.37KW，外伸轴直径24mm方案 电机机型号 额定功率(KW)同步转速（r/min）满载转速（r/min）总传动比 i1 Y2-90S-8 0.37 750 700 654，V 带的设计计算4.1 传动比的分配计算总的传动比：i=Nm/Nw=715/11=65传动比的分配：i1=3,i2*i3=i/i1=21.66双极斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 5低速级传动比：i3=4.334.2 各轴的转速，功率和转矩转速：N1=715/3=238.33R/MIN功率：P1=Pd*4=0.209*0.95=0.199KW扭矩：T1=9550P1/N1=9550*0.199/238.33=7.97N。M转速：N2=238.33/5=47.67R/MIN功率：P2=P1*2*3=0.199*0.97*0.98=0.189KW扭矩：T2=9550P2/N2=9550*0.189/47.67=37.86N。M转速：N3=47.67/4.33=11.01R/MIN功率：P3=P2*2*3=0.189*0.97*0.98=0.180KW扭矩：T3=9550P3/N3=9550*0.180/11.01=156.13N。M转速：N4=N3=11.01R/MIN功率：P4=P3*1*5=0.180*0.99*0.96=0.17KW扭矩：T4=9550P4/N4=9550*0.17/11.01=147.46N。M表 1.1 各轴的运动与动力参数轴号 转速（r/min） 功率（KW） 扭矩（N.M）1 238.33 0.199 7.972 47.67 0.189 37.863 11.01 0.180 156.134 11.01 0.17 147.46带传动方案的确定外传动带选为普通 V 带传动1. 确定计算功率：Pc a(1)查文献得工作情况系数 KA=1.25（2）Pca=KA*P=1.2*0.151=0.18122.选择 V 带型号选 A 形 V 带4.4 带传动设计计算1，确定带轮尺寸 d1,d2根据带轮要求去小带轮尺寸为 d1=160mmd 1/2120确定 V 带根数 ZZPca/(P0+P)K KlP0 为单根 V 带的基本额定功率，p0 为 I1 是单根 V 带额定功率增量，Kl 为带长修正系数，Ka 为小带轮包角系数P0=1.51 p0=0.09 Ka=0.93 KL=1.13代入得 Z=2确定单跟初拉力 F0F0=500*Pca/VZ(2.5/Ka-1)+qv2=16.37N查表的 q=0.1kg/m计算对轴的压力 FpFp=2ZF0sin(1/2)=2*2*16.37*sin(159.86/2)=64.47带轮的结构设计1. 小带轮的设计因为小带轮基准直径 d1=160300 故可采用轮辐式带轮宽：B=（Z-1 ）e+2f=(2-1)*15+2*10=35mm轮毂宽：L=（1.5-2）d=1.8*60=108轮毂外直径：d1=1.9d=114mm带轮外径：da=dd+2ha=480+2*2.75=485.5轮缘宽：=8mm基准线下深槽：10mm由以上数据，大带轮结构简图如下：7链传动的计算1， 选择从动链轮齿数取传动比为 i=1 取 Z2=292， 选择主动链轮齿数Z1=iZ2=1*29=29120故合理3，确定计算功率已知链传动工作平稳，设计功率为Pd=KaP/KzKm=1*0.151/1.579*1=0.096kw式中：P-传递功率 KVKa-工矿系数，取 Ka=1.0Kz-小链轮齿数系数，取 Kz=1.579Km-多排链排数系数，去 Km=13， 链条节距选用根据设计功率 Pd(取 Pd=P0)和小链轮转速 n1,选用 56B 号链条，查表节距 P=88.9,设链长10M计算链轮尺寸D1=P/（sin180/Z1）=88.9/sin(180/29)=822.4mmD2= P/（sin180/Z2）=88.9/sin(180/29)=822.4mm初定中心距中心距暂取 3540（根据漏斗长决定）9，链条长度及链长节速链长：L=10M链条节数：Lp=L/P=10000/88.9=112.498元整偶数节，取 Lp=114链速：V=Z1N1P/60*1000=29*11.04*88.9/（60*1000=0.470.6m/s属于低速运动2 链轮的结构和尺寸1，链轮材料：链轮材料为 45 钢，硬度为 40-50HBS。工艺为：链轮的结构和尺寸由前面设计可知 D1=D2=822.4 P=88.9 Z1=Z2=29链轮结构如下链轮结构简图轮毂厚度：h=K+Dk/6+0.01d=9.5+220/6+0.01*822.4=54.4mm由于 d=822.4 K 取 9.5轮毂长度：L=3.3h=3.3*54.4=179.5mm轮毂直径：Dh=Dk+2h=220+2*54.4=328.8mm齿宽 Bf1=0.93*b1=49.6mmB1 为内链节宽度齿侧倒角：Ba=0.13p=0.13*88.9=11.56mm齿侧半径：Rx=P=88.9mm9齿全宽：Bfn=(n-1)Pt+Bf1=49.6mm4， 基本参数和主要尺寸分度圆直径：D1=D2=822.4mm齿顶圆直径：Da max=d+1.25p-d1=822.4+1.25*88.9-53.98=879.545式中：d1-滚子直径 查表得 d1=53.98Da min=d+p(1-1.6/Z)-d1=822.4+88.9*（1-1.6/29）-53.98=852.42mm取 Da=866.0mm齿根圆直径：Df=D-D1=822.4-53.98=768.42mm分度圆弦齿高：Ha max=(0.652+0.8/Z)p-0.5d1=31.02mmHa min=0.5（p-d1 ）=17.46取 Ha=24.24mm最大齿跟距高：Lx=dcos90/Z-d1=822.4*cos(90/29)-53.98=767.21mm齿轮凹缘直径：dg=Pcot180/Z-1.04h2-0.76=查表得齿表面粗糙度：Ra=6.3um齿根圆极限偏差 量柱测量距极限偏差：由于:Df=768.42mm 查表得：上偏差 0，下偏差 h11量柱测量距：Mr=dcos90/Z+dr=822.4*cos(90/29)+53.98=875.17mm dr=d1式中：dr-量柱直径，DR=D1,量柱技术要求为：极限偏差为：上片车 +0.01，下偏差：0；表面粗糙度 Ra=1.6um；表面硬度为： 55-60HRC。链轮孔和根圆直径之间的跳动量：不能超过 max(0.008df+0.08,0.15)=0.15轴孔到链轮齿侧平直部分的断面跳动量：不能超过 max(0.009df+0.08,0.14)=0.14孔径：H8齿宽：H14联轴器的选定根据联轴器的特征，结构，经济等考虑，采用凸缘联轴器。电机轴径 D=24，选用联轴器的型号为 GYS2。湘潭大学机械工程学院毕业设计工作中期检查表系 机电系 专业 机械设计制造及其自动化 班级 07 兴湘机一班 姓 名 叶海龙 学 号 2007964214 指导教师 胡自化 指导教师职称 教授题目名称 钢坯火焰清理机的设计总体方案设计和总体装配题目来源 科研 企业 其它 课题名称 钢坯火焰清理机的设计总体方案设计和总体装配题目性质 工程设计 理论研究 科学实验 软件开发 综合应用 其它1、选题是否有变化 有 否 2、设计任务书 有 否资料情况3、文献综述是否完成 完成 未完成 4、外文翻译 完成 未完成由学生填写目前研究设计到何阶段、进度状况：通过对资料的查询，已经确定了钢坯火焰清理机初步设计方案。现阶段着力对各个构件外形设计和计算。与此同时还通过对一些复杂的装配图形的装配和仿真熟悉和了解三维制图软件工作进度预测（按照任务书中时间计划）提前完成 按计划完成 拖后完成 无法完成工作态度（学生对毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况）：认真 较认真 一般 不认真质量评价（学生前期已完成的工作的质量情况）由老师填写优 良 中 差指导教师（签名）：年 月 日建议检查结果： 通过 限期整改 缓答辩系意见： 签名：年 月 日注：1、该表由指导教师和学生填写。2、此表作为附件装入毕业设计（论文）资料袋存档。湘潭大学兴湘学院毕业设计任务书设计题目： 钢坯火焰清理机的设计排屑装置 学号： 2007964214 姓名： 叶海龙 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 胡自化 系主任： 一、主要内容及基本要求1、钢坯火焰清理机排屑系统项目的重要性 2、钢坯火焰清理机排屑系统项目的设计基本任务 3、钢坯火焰机排屑系统总体功能分析 4、钢坯火焰清理机排屑系统设计方案可行性论证 5、总结和撰写设计说明书一份（附光盘） ； 6、CAD 制图，本文一张 A0 装配图纸及其零件图，课题组一套完整图纸 7、翻译相关外文资料一份； 二、重点研究的问题1、熟悉和掌握钢坯火焰清理机相关性能方面的知识； 2、熟悉和理解钢坯火焰清理机的结构参数； 三、进度安排序号 各阶段完成的内容 完成时间1 熟悉课题及基础资料 第一周2 调研及收集资料 第二周3 方案设计与讨论 第三四周4 初步方案可行性论述 第五八周5 CAD 软件的学习 第九周6 CAD 制图 第十周7 撰写说明书 第十一周8 英文文献翻译，答辩 第十二周四、应收集的资料及主要参考文献1秦大同.机械传动科学与技术.北京：清华大学出版社，2003.2齿轮手册编委会齿轮手册(上册)北京：机械工业出版社，1990 3付则绍新型蜗杆传动北京：石油工业出版社，1992 4姚立纲,李尚信.超环面行星减速器的设计与制造研究J.机械传动, 2001, 25(4): 17-20. 5姚立纲.超环面行星蜗杆传动的啮合分析和加工研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学, 19966许立忠,曲继方,赵永生.超环面行星蜗杆传动效率研究J.机械工程学报, 1998, 34(5):207张跃明.超环面行星蜗杆传动的啮合理论研究.学位论文.哈尔滨工业大学机械工程系,1993.78张春丽,徐晓俊,董申.超环面传动的工艺改进方案及其齿面研究J.中国机械工程, 2000, 11(7): 749-752.湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目：钢坯火焰清理机的设计排屑装置学 院： 兴湘学院 专 业：机械设计制造及其自动化学 号： 2007964214 姓 名： 叶海龙 指导教师： 胡自化（教授） 完成日期： 2011 年 6 月 湘 潭 大 学 兴湘学院本科毕业设计开题报告题 目 钢坯火焰清理机的设计总体方案设计及总体装配姓 名 叶海龙 学号 2007964214专 业 机械设计制造及其自动化 班级 兴湘学院机械一班指导教师 胡自化 职称 教授填写时间 2011 年 5 月 31 日2011 年 6 月说 明1根据湘潭大学毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见，系主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计(论文)开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于 2000 字。5开题报告检查原则上在第 24 周完成，各系完成毕业设计开题检查后， 应写一份开题情况总结报告。6. 填写说明：(1) 课题性质 ：可填写 A工程设计；B 论文；C. 工程技术研究；E.其它。(2) 课题来源：可填写 A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B企、事业单位委托 课题；C校级基金课题；D自拟课题。(3) 除自拟课题 外，其它课题必须要填写课题的名称。(4) 参考文献不能少于 10 篇。(5) 填写内容的字体大小 为小四，表格所留空不够可增页。本科毕业设计 (论文)开题报告学生姓名 叶海龙 学 号 2007964214 专 业 机械设计制造及其 自动化指导教师 胡自化 职 称 教授 所在系 机电系课题来源 科研 课题性 质 工程技术研究课题名称 钢坯火焰清理机的设计总体方案设计及总体装配一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况所谓钢坯火焰清理就是利用高温火焰的气割和熔除作用将钢坯表面缺陷烧除的工序。该工序能有效提高钢材的轧制质量，为二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施本课题对超环面行星蜗杆传动的结构参数设计和啮合理论分析研究，中心蜗杆和超环面内齿轮复杂齿面建模，传动系统的运动、动力仿真以及数控转台的设计,主要完成以下研究内容：1研究超环面行星蜗杆传动啮合理论、关键零件的廓面方程、传动效率以及一些重要零件的校核计算。2超环面行星蜗杆传动减速器进行运动学、动力学分析和数字仿真研究分析。预计达到的目标：通过此次毕业设计今后自己能够对一些复杂曲面的廓面方程进行很好的计算和分析，并能够熟练的利用三维建模软件对一些机构及复杂的系统进行计算机模拟和仿真来解决一些困难的问题，同时开发这产品，提高在制造设计技能为今后的工作岗位打下坚实的基础。关键理论和技术指标：主要是对中心蜗杆，行星蜗轮以及内超环面齿轮廓面方程的计算分析和机构的动态仿真.完成课题的方案和主要措施：先在导师的帮助下查阅相关的资料，对课题进行初步的了解，然后通过对传动比，廓面方程的分析计算对它做前面的了解，先通过三维软件对之进行动态仿真，看所设计的参数是否合理，最后将此产品研发出来三、主要特色及工作进度主要特色：利用计算机辅助设计技术，基于 UG、等软件对理论设计的进行参数化建模，动态仿真。工作进度：收集查阅了有关超环面行星蜗杆传动设计资料，现已经对它的传动比计算，传动中各传动轮齿数与喉径螺旋升角的关系，传动的装配关系，行星蜗轮与中心蜗杆之间的力关系以及廓面方程有了足够的理解，现已能过对其进行设计分析，并制定了设计提纲方案和计划。四、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）1秦大同机械传动科学与技术 北京：清华大学出版社，20032齿轮手册编委会齿轮手册(上册)北京：机械工业出版社，19903付则绍新型蜗杆传动北京：石油工业出版社，1992.4姚立纲,郑建祥,李尚信,徐晓俊,李华敏.超环面行星蜗杆传动的啮合分析大庆石油学院学报, 1996.5姚立纲,李尚信.超环面行星减速器的设计与制造研究J.机械传动, 2001.6姚立纲.超环面行星蜗杆传动的啮合分析和加工研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学, 19967许立忠,曲继方,赵永生.超环面行星蜗杆传动效率研究J.机械工程学报, 1998.8张跃明.超环面行星蜗杆传动的啮合理论研究.学位论文.哈尔滨工业大学机械工程系,1993.9张春丽,徐晓俊,董申.超环面传动的工艺改进方案及其齿面研究J.中国机械工程, 2000.10徐晓俊,张春丽,董申.新型超环面传动的内齿轮齿面展成原理.机械传动,1999.指导教师意 见 指导教师签名： 年 月 日系意见 系主任签名：年 月 日院意见 教学院长签名： 年 月 日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学号： 2007964214 姓名： 叶海龙 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 页 图 表 3 张论文（设计）题目：钢坯火焰清理机排屑系统设计 内容提要：本课题主要设计钢坯火焰清理机排总体功能分析，排屑机的动力，传动，排屑的办法设计及计算。能使烧嘴清理掉的屑渣全部掉入预定装载区域。本说明书结合各式排屑机的工作方案，设计出选用刮板排屑机。并对排屑机的动力、传动、排屑等方面进行了计算。在排屑机的传动方面，选用了 V 带、减速器、链轮配合传动，能使排屑达到最佳性能。指导教师评语指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日湘潭大学兴湘学院毕业设计评阅表学号 2007964214 姓名 叶海龙 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 钢坯火焰清理机的设计排屑装置 评价项目 评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价评阅人： 2011 年 6 月 日1摘要本文设计了钢坯火焰清理机排屑系统，该排屑系统适用于大中型钢坯火焰清理的排屑，该排屑系统由两大部分组成，即动力系统部分和排屑系统部分，该设备采用了简单高效的刮板式排屑方式，本设备相比其余排屑机构最大的优点是能在比较恶劣的生产环境中工作，能够排屑各种状态，何种形状和温度的杂志，包括高温的铁屑，液体等等，性能稳定，制作成本效低。该设备先通过漏斗状的容器把废屑收集起来然后通过由动力带动的运动的刮板把收集到的废屑排放到指定地点，此过程完全由设备自动完成，无需任何人力。该设备的投产大大提高了排屑的能力和生产的自动化程度，更重要的是能够提高企业的生产效率和管理水平。关键词：数控装置 排屑系统 数控机床23目录摘要1ABSTRACT21 绪论1.1 本课题研究的目的与意义41.2 本课题国内外发展情况41.3 本排屑系统的特点42 系统总体方案的确定62.1 设计思想62.2 初选电机减速器系统方案62.3 输送外传动系统的确定72.4 系统总体方案的确定73 电动机的选择493.1 电动机的类型选择93.2 电动机功率的选择93.3 确定电动机型号94 V 带设计计算114.1 传动比的分配114.2 各轴的转速、功率和转矩114.3 带传动方案的确定114.4 带传动设计计算124.5 带轮的结构设计135 减速器设计136 链传动设计的计算5146.1 链传动方案确定146.2 链传动设计计算146.3 链轮的结构设计156.3.1 主、从动轮设计157 排屑装置的保养与维护187.1 排屑装置的保养187.2 排屑装置的维护19结论19参考文献10致谢216绪论1.1 本课题研究目的与意义自动排屑装置的主要作用是将铁屑从加工区域排出到指定区域，另外，铁屑中往往混合着各种加工杂物，排屑装置要对各种形态的废屑进行自动排出，所以，自动排屑装置组要应用于高效率的机械。1.2 本课题国内外发展概况自动排屑装置，是随着机加工的发展而发展的。但是长期以来，重主机，轻配套的状况使得自动排屑装置处理技术及设备发展迟缓。80 年代开始，重主机，轻配套的状况引起了各行业的注意，促使自动排屑装置处理技术及设备在此后的 20 多年里得到长足的发展。现在常见的排屑装置有以下几种：1、平板链式排屑装置平板链式排屑装置以滚动链轮牵引钢制平板在封闭箱中运转，切屑用链带带出。这种装置在数控车床使用时要与机床冷却箱合为一体，以简化机床结构。2、刮板式排屑装置刮板式排屑装置的传动原理与平板链式排屑装置基本相同，只是链板不同，带有刮板链板。这种装置常用于输送各种材质的短小切屑，排屑能力较强。3、螺旋式排屑装置该装置是采用电动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根长螺旋杆进行驱动的。数控机床螺旋杆转动时，沟槽中的切屑即由螺旋杆推动连续向前运动，最终排人切屑收集箱。螺旋杆有两种形式，一种是用扁型钢条卷成螺旋弹簧状，另一种是在轴上焊上螺旋形钢板。它主要用于输送金属、非金属材料的粉末状、颗粒状和较短的切屑。这种装置占据空间小，安装使用方便，传动环节少，故障率极低，尤其适于排屑空隙狭小的场合。螺旋式排屑装置结构简单，排屑性7能良好，但只适合沿水平或小角度倾斜直线方向排屑摇臂钻床，不能用于大角度倾斜、提升或转向排屑。1.3 本排屑装置的特点本文设计了钢坯火焰清理机排屑系统，该排屑系统适用于大中型钢坯火焰清理的排屑，该排屑系统由两大部分组成，即动力系统部分和排屑系统部分，该设备采用了简单高效的刮板式排屑方式，本设备相比其余排屑机构最大的优点是能在比较恶劣的生产环境中工作，能够排屑各种状态，何种形状和温度的杂志，包括高温的铁屑，液体等等，性能稳定，制作成本效低。该设备先通过漏斗状的容器把废屑收集起来然后通过由动力带动的运动的刮板把收集到的废屑排放到指定地点，此过程完全由设备自动完成，无需任何人力。该设备的投产大大提高了排屑的能力和生产的自动化程度，更重要的是能够提高企业的生产效率和管理水平。82 系统总体方案确定2.1 设计思想本课题是以及其经济性好，人性化设计，可靠性高，寿命长，结构简单，易于维修等为设计思想2.2 初选电机减速器系统反感（a）为带转动涡轮-涡杆减速器系统 （b）为带传动-二级圆柱圆锥减速器系统 9（c）为联轴器 -二级圆柱斜齿轮减速器系统 （ d）为带传动-二级圆柱斜齿轮减速器系图 2.1 电机减速器系统方案方案评价：（a） 方案为整体布局最小，传动平稳，而且可以实现较大的传动比，但是由于涡轮涡杆效率低，功率损失大，很不经济。 （b）方案布局比较小，但是圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。 （c）方案中减速器选择合理，但本设计是用于自动排屑系统装置，工作速度很低，使用联轴器不利于减速，会增加减速器的成本，不够经济。最终确定方案为（d）方案。该方案的优缺点：该工作机有轻微震动，由于 V 带有缓冲吸震能力，采用 V 带传动能减小震动带来的影响，而且利于减速，还能起过载保护的作用，并且该工作机属于小功率，载荷变化不大，可以采用 V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅度降低成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种，齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度，高速及齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀现象。电动机部分为 Y 系列三相交流，异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，使用工作条件，工作可靠，此外还结构简单，成本低，传动效率高。102.3 输送外传动系统的确定（a）带传动（b）履带传动（c）链传动方案评价：（a）方案成本较低，但是防腐蚀性不强。 （b）履带主要用在坦克等触地设备，在此处用履带传动很不经济。 （c）方案中链传动选择合理。最终确定方案为（c ）方案该方案的优缺点：链传动的传动比精确，传动效率高，链传动对轴的作用力较小，链传动尺寸较紧凑，链传动对环境的使用能力较强，链条的磨损伸长比较缓慢，张紧调节量较小。2.4 总体方案的确定方案为：电动机带传动减速器链传动如下图：图 2.2 系统总体方案113 电动机型号的选择3.1 电动机类型选择根据动力源和工作条件，选用交流电机，Y 系列三项异步电动机3.2 电动机功率的选择根据链传输机结构的布置由已知条件链传动机构承受的铁屑质量为为此排屑的质量，即为 2.28（最大板宽度）4（最大版长度）0.01（平均每次清理厚度）7.851000（普通刚的的密度）=716kg 的铁屑，即 7016N（取 G=9.8） ，取 3000， 链的传动速度为（烧嘴速度为 V=8M/MIN,每次清理宽度为 100mm，所以清理一面的时间为（2.28104）/8=11.4min，取 12min，搜所以每 12 分钟便有 2806.72N 铁屑排出，假设一次清理的铁屑分连词排出，算的 6min/次，总行程为 3.6M，3.6/6=0.6m/min，由于传动机构还受链条摩擦力 f 和刮板的重力分量 F1。由上述可知总的载荷为 F=f+F1+3000设所选链型号为 56B，P=76.2mm,单排质量 Q=22.6kg/m，总长度为 10m，刮板尺寸为 500mm300mm10,选用普通碳素钢密度为 7.85，相邻刮板之间的距离为五个节距 88.96=533.4mm，F 1 约为 2193N，f 约为 5880NF=5880+2193+7016=1508912则工作机有效功率为 P=FV=150890.01=0.151KW由已知条件得电动机有效功率为 Pd=P/，式中 为系统总的传动效率电动机到链传动总的传动效率为 = 1 22 36 4 5式中： 1 为 V 带传动效率， 2 为闭式齿轮的传动效率， 3 为圆锥滚子轴承的传动效率， ， 4 为联轴器的传动效率， 5 为链传动效率查表： 1=0.95 2=0.97 3=0.98 4=0.99 5=0.96 代入上式：=0.723 所以电动机的有效功率 Pd=p/=0.209KW所选电动机的额定功率必须满足 PePd3.3 确认电动机型号根据已知条件本排屑装置的输送速度为：Nw=V601000/Z1P=11.04 选取电动机型号为 Y2-90S-8,同步转速为 750r/min,对应额定功率为 0.37KW，外伸轴直径 24mm方案 电机机型号 额定功率(KW)同步转速（r/min）满载转速（r/min）总传动比 i1 Y2-90S-8 0.37 750 700 65134、V 带的设计计算4.1 传动比的分配4.1.1、计算总的传动比：i=Nm/Nw=715/11=654.1.2、传动比的分配：i 1=3,i2i3=i/i1=21.664.1.3、双极斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 54.1.4、低速级传动比：i 3=4.334.2 各轴的转速，功率和转矩转速：N1=715/3=238.33R/MIN功率：P1=Pd 4=0.2090.95=0.199KW扭矩：T1=9550P1/N1=95500.199/238.33=7.97N。M转速：N2=238.33/5=47.67R/MIN功率：P2=P 1 2 3=0.1990.970.98=0.189KW扭矩：T2=9550P 2/N2=95500.189/47.67=37.86N.M转速：N3=47.67/4.33=11.01R/MIN功率：P3=P2 23=0.1890.970.98=0.180KW扭矩：T3=9550P 3/N3=95500.180/11.01=156.13N.M转速：N 4=N3=11.01R/MIN功率：P4=P 3 1 5=0.1800.990.96=0.17KW14扭矩：T4=9550P 4/N4=95500.17/11.01=147.46N.M表 1.1 各轴的运动与动力参数轴号 转速（r/min） 功率（KW） 扭矩（N.M）1 238.33 0.199 7.972 47.67 0.189 37.863 11.01 0.180 156.134 11.01 0.17 147.464.3 带传动方案的确定外传动带选为普通 V 带传动4.3.1、 确定计算功率：Pc a(1)查文献得工作情况系数 Ka=1.2（2）Pca=KaP=1.20.151=0.18124.3.2、选择 V 带型号选 A 形 V 带4.4 带传动设计计算4.4.1、确定带轮尺寸 d1,d2（1）根据带轮要求去小带轮尺寸为 d1=160mmd 1/21204.4.4、确定 V 带根数 ZZPca/(P0+P)KKlP0 为单根 V 带的基本额定功率，p0 为 I1 是单根 V 带额定功率增量，Kl 为带长修正系数，Ka 为小带轮包角系数P0=1.51 p0=0.09 Ka=0.93 KL=1.13代入得 Z=24.4.5、确定单跟初拉力 F0F0=500Pca/VZ(2.5/Ka-1)+qv2=16.37N查表的 q=0.1kg/m4.4.6、计算对轴的压力 FpFp=2ZF0sin(1/2)=2216.37sin(159.86/2)=64.474.5 带轮的结构设计4.5.1、 小带轮的设计因为小带轮基准直径 d1=160300 故可采用轮辐式带轮宽：B=（ Z-1）e+2f=(2-1) 15+210=35mm轮毂宽：L=（1.5-2）d=1.860=108轮毂外直径：d1=1.9d=114mm带轮外径：da=dd+2ha=480+2 2.75=485.5轮缘宽：=8mm基准线下深槽：10mm由以上数据，大带轮结构简图如下：165 减速器的选择5.1 减速器的型号的选择由于，该工作机有轻微震动，由于 V 带有缓冲吸震能力，采用 V 带传动能减小震动带来的影响，而且利于减速，还能起过载保护的作用，并且该工作机属于小功率，载荷变化不大，可以采用 V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅度降低成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种，齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度，高速及齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀现象。电动机部分为 Y 系列三相交流，异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，使用工作条件，工作可靠，此外还结构简单，成本低，传动效率高，故采用二级圆柱斜齿轮减速器5.2 减速器参数的选择减速器的传动比为 64:1，输入轴与输出轴异边。输入轴的转速：N1=715/3=238.33R/MIN功率：P1=Pd 4=0.209 0.95=0.199KW 扭矩：T1=9550P1/N1=95500.199/238.33=7.97N。M输出轴的转速：N3=47.67/4.33=11.01R/MIN 功率：P3=P2 23=0.189 0.970.98=0.180KW 扭矩：T3=9550P3/N3=95500.180/11.01=156.13N。M 由于减速器的选型参数已经基本确定，即可以根据要求购买，故减速器的设计在此不一一介绍176、链传动设计的计算6.1 链传动方案的确定6.2链传动的设计计算6.2.1、选择从动链轮齿数取传动比为 i=1 取 Z2=296.2.2、选择主动链轮齿数Z1=iZ2=129=29120故合理6.2.3、确定计算功率已知链传动工作平稳，设计功率为Pd=KaP/KzKm=10.151/1.5791=0.096kw18式中：P-传递功率 KVKa-工矿系数，取 Ka=1.0Kz-小链轮齿数系数，取 Kz=1.579Km-多排链排数系数，去 Km=16.2.4、链条节距选用根据设计功率 Pd(取 Pd=P0)和小链轮转速 n1,选用 56B 号链条，查表节距P=88.9,设链长 10M6.2.5、计算链轮尺寸D1=P/（sin180/Z1）=88.9/sin(180/29)=822.4mmD2= P/（sin180/Z2）=88.9/sin(180/29)=822.4mm6.2.6、初定中心距中心距暂取 3540（根据漏斗长决定）6.2.7、链条长度及链长节速链长：L=10M链条节数：Lp=L/P=10000/88.9=112.49元整偶数节，取 Lp=114链速：V=Z1N1P/601000=29 11.0488.9/（60 1000=0.470.6m/s属于低速运动6.3 链轮的结构和尺寸6.3.1 主、从动轮设计1.链轮材料和工艺链轮材料为 45 钢，硬度为 40-50HBS。2.链轮的结构和尺寸由前面设计可知 D1=D2=822.4 P=88.9 Z1=Z2=29链轮结构如下：19链轮结构简图轮毂厚度：h=K+Dk/6+0.01d=9.5+220/6+0.01822.4=54.4mm由于 d=822.4 K 取 9.5轮毂长度：L=3.3h=3.3 54.4=179.5mm轮毂直径：Dh=Dk+2h=220+2 54.4=328.8mm齿宽 Bf1=0.93b1=49.6mm20B1 为内链节宽度齿侧倒角：Ba=0.13p=0.1388.9=11.56mm齿侧半径：Rx=P=88.9mm齿全宽：Bfn=(n-1)Pt+Bf1=49.6mm1，基本参数和主要尺寸分度圆直径：D1=D2=822.4mm齿顶圆直径：Da max=d+1.25p-d1=822.4+1.2588.9-53.98=879.545式中：d1- 滚子直径 查表得 d1=53.98Da min=d+p(1-1.6/Z)-d1=822.4+88.9（1-1.6/29 ）-53.98=852.42mm取 Da=866.0mm齿根圆直径：Df=D-D1=822.4-53.98=768.42mm分度圆弦齿高：Ha max=(0.652+0.8/Z)p-0.5d1=31.02mmHa min=0.5（p-d1）=17.46取 Ha=24.24mm最大齿跟距高：Lx=dcos90/Z-d1=822.4cos(90/29)-53.98=767.21mm4.链轮公差 查表得齿表面粗糙度：Ra=6.3um齿根圆极限偏差 量柱测量距极限偏差：由于:Df=768.42mm 查表得：上偏差 0，下偏差 h11量柱测量距：Mr=dcos90/Z+dr=822.4cos(90/29)+53.98=875.17mm dr=d1式中：dr-量柱直径， DR=D1,量柱技术要求为：极限偏差为：上片车+0.01，下偏差：0；表面粗糙度 Ra=1.6um；表面硬度为：55-60HRC。链轮孔和根圆直径之间的跳动量：不能超过 max(0.008df+0.08,0.15)=0.15轴孔到链轮齿侧平直部分的断面跳动量：不能超过 max(0.009df+0.08,0.14)=0.14孔径：H8齿宽：H14217 、排屑装置的保养与维护7.1 排屑装置的保养排屑装置是必备附属装置，其主要作用是将铁屑从加工区域排放到机床之外，迅速，有效的排除切屑才能保证正常的加工。排屑装置的安装位置一般都尽可能的靠近铁屑排除区域，次排泄装置应该装在加工区域的正下方，以利于简化排泄装置结构，减小设备的占地面积，提高排屑效率。排除的铁屑一般都落入铁屑收集箱或小车中，有的则直接排入车间排屑系统。刮板链条式排泄装置是一种具有独立功能的附件，接触电源之前应将车减速器润滑油是否低于油面线，如果不足，应加入 40 号全损耗系统用油至油面线，电动机启动后，应立即检查链轮的选装方向是否与箭头所指示方向相符，吐过不相符应立即改正。排屑装置链轮上装有过载保险离合器，在制作时已作了调整，如电动机启动后，发现摩擦片有打滑现象，应立即停止开动，检查链带是否被异物卡住或其他原因。应该定期对排屑装置重要不见如：减速器、链条等进行一般润滑，以提高排屑装置的寿命。8.2 排屑装置的维修如排屑装置出现故障，不能顺利运转，则可从以下方面找原因。1）摩擦片的压紧力是否足够，先检查碟形弹簧的压缩量是否在规定的数值22之内；碟形弹簧自由高度为 8.5mm，压塑量应为 2.6-3mm，若这个数值之内，则说明压紧力已足够了；如压塑量不够，可均衡的调整 3 只 M8 压紧螺钉。2）若压紧后还是继续打滑，则应全面检查卡主的原因。结论至此，排屑装置的设计成功，它是针对市场的需求而设计的，从而能有效的满足当今市场上对排屑装置的需求，它具有如下的优点；传动平稳，传动效率高，生产效率高，劳动强度低，产品质量好，经济性好，人性化等优点。本设计中，主要完成了以下方面的内容：（1）对现有的排屑装置进行分析，系统方案进行比较，选出最优，最合理的方案。（2）完成电机的选择，带传动设计，减速器的设计，链传动等结构的设计。（3）进行机械系统部分计算及选取相关的机械零件（4）画出排屑装置的总体结构图，及相关零件图。当然，任何产品刚设计出来都不会是完善的，毫无缺陷的，必须在实践之中发现它的不足，再进行改进，如此反复，才能最终达到满意的效果，经过客观的分析后，本设计以经济性为第一设计思想，可能存在如下不足，如减速器整体结构稍大，造成整个排屑机头的布置占用空间大；设计过程在人性化的考虑还不够等等。这些问题只有在实践中采取相应的措施才能不断完善。23参考文献1. 何玉林，沈荣辉，贺元成，机械制图。重庆；重庆大学出版社 2000 1-372. 成大先，机械设计手册，单行本，机械传动；化学工业出版社 2004 12-4 13-4793. 周明衡。减速器选用手册 北京：机械工业出版社 1992 134-2044. 罗善明。带传动理论与新型带传动 北京：国防工业出版社 2006 46-575. 张德泉 陈思夫 机械制造装备及其设计 天津 天津大学出版社 2003 240-2476. 中国标准出版社 中国机械工业标准汇编 链传动卷 北京 中国标准出版社 全国链传动标准化技术委员会 2003 203-2557. 郑志峰 链传动设计与应用手册 北京 机械工业出版社 1992 134-2048. 吴宗泽 机械零件设计手册 北京 机械工业出版社 2003 288-317 575-6419. 席伟光 杨光 李波 机械设计课程设计 北京 高等教育出版社 2003 58-96 163-25910. 孙志李 冷兴聚 威延刚 曾海泉 机械设计 东北大学出版社 2003 585-658 808-93711. 纪名刚 机械设计第 8 版 高等教育出版社 2006 103-113 143-23512. 王少怀 机械设计师手册 北京 机械工业出版社 1989 290-34713. N.Acherkan.Machine tool design voll&2.Mir publishers.198224致谢本论文是在胡自化老师的细心知道下完成的，在我即将完成学习之际，我中心的感谢胡老师给我的关心和帮助，胡老师渊博的学识，严谨的治学态度，平易近人的作风和认真负责的工作态度让我们受益匪浅。从胡老师那里我们学到了很多专业知识和相关的设计方法，在此，谨向恩师表示最真诚的感谢。此外，还要感谢所有给过我帮助的同学，他们也为我的毕业设计提供了不少的意见和建议，在此谨表示诚挚的谢意。感谢答辩委员会的各位老师，感谢你们在百忙之中抽出宝贵的时间批阅论文，出席答辩并不吝提出宝贵的指导性建议。25附录一:英文翻译原文26272829303132333435