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1 摘 要 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)是一種煤矸石自動(dòng)分離裝置，該裝置能有效實(shí)現(xiàn)煤矸石分離； 生產(chǎn)效率高；分離后的煤矸石可用來制造適應(yīng)于電鍍的零件，后的煤矸石無殘留粘 結(jié)劑；生產(chǎn)成本低。 本課題主要是對(duì)煤矸石自動(dòng)分離裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足分離機(jī)速度無級(jí)可調(diào)， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬度 200mm 以內(nèi)、厚度 2mm 以內(nèi)、長(zhǎng)度不限的廢舊貼塑煤矸石中鋼與塑料 自動(dòng)分離，從而實(shí)現(xiàn)煤矸石與塑料的分別回收利用。 本文分析了煤矸石分離機(jī)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)及功能，對(duì)其應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了 介紹。在充分掌握了煤矸石分離機(jī)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)及功能后，對(duì)煤矸石分離機(jī)傳動(dòng) 裝置的作業(yè)環(huán)境和工藝需求進(jìn)行研究分析，進(jìn)行了電機(jī)的選型和動(dòng)力輸出方式的選 擇。由此選擇煤矸石分離機(jī)傳動(dòng)裝置中減速器的結(jié)構(gòu)形式并擬定了傳動(dòng)方案。根據(jù) 所確定的傳動(dòng)方案，展開減速器詳細(xì)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部零部件的設(shè)計(jì)，主要包括傳動(dòng)齒輪、 軸和卷筒的設(shè)計(jì)。該煤矸石分離機(jī)傳動(dòng)裝置主要根據(jù)我國(guó)目前建筑機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展 現(xiàn)狀而設(shè)計(jì)，為改善目前主要生產(chǎn)的煤矸石分離機(jī)傳動(dòng)裝置的適用安全性能和穩(wěn)定 性、適用性，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，有利于降低勞動(dòng)強(qiáng)度。煤矸石分離機(jī)傳動(dòng)裝置是今 后建筑機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：煤矸石；自動(dòng)分離；分離機(jī)； 2 目錄 摘要 --------------------------------------------------------------------1 目錄 --------------------------------------------------------------------2 1 緒論 ------------------------------------------------------------------3 1.1 研究背景及意義 ----------------------------------------------------3 1.2 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)的工作原理 ----------------------------------------5 1.3 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ----------------------------------------8 2 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)的總體設(shè)計(jì) --------------------------------------------9 2.1 擬定主要技術(shù)參數(shù) --------------------------------------------------9 2.2 傳動(dòng)裝置的選擇 ----------------------------------------------------9 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) -------------------------------------------------------12 3.1 動(dòng)力輥道的設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------12 3.2 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ---------------------------------------------------13 3.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------17 3.4 鏈傳動(dòng)的張緊 -----------------------------------------------------22 3.6 動(dòng)力輥軸的設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------23 3.7 鍵的設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------------25 3.8 軸承的選擇 -------------------------------------------------------26 總結(jié) -------------------------------------------------------------------27 參考文獻(xiàn) ---------------------------------------------------------------28 3 1 緒論 1.1 研究背景及意義 為提高煤炭燃燒效果，需在燃燒前對(duì)煤炭進(jìn)行選煤處理，即去除煤矸石及達(dá)不 到標(biāo)準(zhǔn)的煤炭。由于傳統(tǒng)的選煤工藝是通過水洗方法進(jìn)行的，所以選煤又稱為洗煤 工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的原煤洗選比例高達(dá) 90%，俄羅斯約為 60%， 而我國(guó)由于受到資源、能源和技術(shù)條件的限制，電廠每年洗選的原煤只占全部電廠 消耗原煤的 1/4，但仍超過了 5 億噸。傳統(tǒng)方法每洗 1 噸煤消耗 3 噸清潔水，盡管 水經(jīng)過處理后可循環(huán)使用，但目前每噸煤仍需耗費(fèi)約 1 噸水。水量消耗大、水處理 技術(shù)和設(shè)備投資大、洗過的煤含有水分降低燃燒效率是洗煤工藝存在的缺陷。另外， 洗煤后尾礦儲(chǔ)存管理存在的風(fēng)險(xiǎn)等都需要解決。 澳大利亞公司發(fā)明的干法掃描選煤技術(shù)（）能夠?qū)崿F(xiàn)無水、精確選煤，并可以 大大降低選煤成本。由于系統(tǒng)是電腦模塊控制，有利于達(dá)到選礦特殊要求、控制精 度和降低維護(hù)、運(yùn)營(yíng)成本以及擴(kuò)大產(chǎn)能。該技術(shù)的主要原理是：利用各種頻率的激 光對(duì)不同礦物質(zhì)（煤）、煤矸石等的不同反射性能建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。首先利用履帶 將經(jīng)過粉碎的備選煤炭輸送到約 2.5 米的高處呈蘑菇狀落下，由位于“蘑菇”中心 的 50000 轉(zhuǎn)/分的特殊激光束完成對(duì)每塊煤進(jìn)行 4000 次的快速掃描。在此后下降的 90mm 中與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)確定此煤是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并在繼續(xù)下落過程中由分布在設(shè) 備周圍的高壓噴槍將檢測(cè)出需分離的“石頭”吹到“蘑菇”中心。最終，兩條履帶 將煤和石頭分別送出。 就運(yùn)營(yíng)成本而言，目前澳大利亞的洗煤成本每噸在 2.5-5 澳元，而利用干法掃 描選煤技術(shù)則不足 1 澳元。 基本建設(shè)投資是，平均噸煤/小時(shí)能力的投資約 1.5 萬澳元，即建造一臺(tái)檢測(cè)煤 塊直徑約 40-50mm 的 100 噸/小時(shí)的設(shè)備需要投資 150 萬澳元（不包括地基與塔架等 鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用）。如果煤的直徑增大則處理數(shù)量會(huì)提高。據(jù)技術(shù)發(fā)明人介紹，由于激 光對(duì)每塊煤都進(jìn)行掃描記錄，可辨別每一批次和礦井的煤質(zhì)量，所以這一技術(shù)的優(yōu) 點(diǎn)還在于能對(duì)不同批次和出自不同礦井的煤進(jìn)行比較選擇。而且這一技術(shù)可以推廣 到各種礦藏的選礦工藝。由于沒有了水，也可以避免類似我國(guó)山西出現(xiàn)的尾礦潰壩 重大災(zāi)害事故。該技術(shù)可以與中方有關(guān)機(jī)構(gòu)開展合作，但目前階段核心技術(shù)仍在澳 4 大利亞生產(chǎn)，鋼結(jié)構(gòu)和其它設(shè)備在中國(guó)生產(chǎn)（這部分超過總投資的一半）。 由澳大利亞昆士蘭州發(fā)明家發(fā)明的激光干法選煤系統(tǒng)，是一項(xiàng)革命性的無水選 煤技術(shù)，它將替代目前在煤炭行業(yè)和采礦業(yè)廣泛使用的水洗選煤法。目前系統(tǒng)樣機(jī) 已成功制出，發(fā)明人正積極尋求中方戰(zhàn)略合作伙伴，共同將此項(xiàng)新技術(shù)推廣到中國(guó) 乃至全球市場(chǎng)。 干法選煤系統(tǒng)由多個(gè)模塊組成，通過遠(yuǎn)程電腦工作站統(tǒng)一控制管理。系統(tǒng)處理 的煤塊粒度目標(biāo)范圍為 10-75mm。為了達(dá)到最佳的運(yùn)行效率，將打碎后的原煤按粒 度篩分成若干組，每個(gè)模塊各自負(fù)責(zé)處理某一特定粒度的組別。根據(jù)煤塊粒度不同， 其選洗能力為每一模塊 80-150 噸/小時(shí)不等 二、激光分離煤矸石的運(yùn)作原理 輸送器首先將分好粒度的原煤塊送進(jìn)漏斗，煤塊經(jīng)由漏斗進(jìn)入豎管。豎管設(shè)有 可調(diào)整的端子來控制煤塊在圓錐形分散板上的速度。高速旋轉(zhuǎn)的分散板使自由落體 到觀測(cè)區(qū)的煤塊形成一個(gè)單層的圓柱形面，供激光裝置辨認(rèn)。激光裝置根據(jù)灰分值 辨別出煤矸石，并用高壓噴射氣流將其分隔到分離滑道內(nèi)。而真正的煤塊則繼續(xù)流 經(jīng)外流區(qū)，經(jīng)減速板減速后，徐緩掉落到成品輸送帶上。分離出的煤矸石則從另一 個(gè)減速板落到廢料輸送帶，從而成功地分離出煤矸石。 整個(gè)系統(tǒng)由操控中心控制。操作員用簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作,控制各模塊及工藝流程參 數(shù)，例如，任一單元的進(jìn)料情況等。操作員可依據(jù)需要，實(shí)時(shí)調(diào)整選舍點(diǎn)的計(jì)算程 序。附加的軟件還能針對(duì)特定的目標(biāo)質(zhì)量，如黏土或鐵粒雜質(zhì)，實(shí)施專項(xiàng)清除。 傳統(tǒng)選煤系統(tǒng)無法提供經(jīng)洗選的煤品的統(tǒng)計(jì)信息。而對(duì)每一塊通過系統(tǒng)的煤品， 都采集了多達(dá) 6000 多個(gè)數(shù)據(jù)。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可幫助操作員、產(chǎn)品部門和管理層更好 的了解工廠的運(yùn)作情況和采礦程序。附加軟件還可分析其他相關(guān)信息，如煤塊尺寸 分布情況、高灰分煤塊數(shù)量等等。也可統(tǒng)計(jì)每個(gè)礦區(qū)特定的數(shù)據(jù)。 1、大幅降低運(yùn)行成本、維護(hù)費(fèi)用與能耗（按澳洲成本測(cè)算，噸煤洗選成本僅為 水洗成本 20%-50%）。 2、無需使用水及與水處理相關(guān)的設(shè)施，可大量節(jié)約水資源及水處理設(shè)施的投資， 并使缺水地區(qū)煤礦建設(shè)選煤廠成為可能。 3、無需處理廢水，無須設(shè)置廢水尾庫(kù)，大大降低選煤廠對(duì)環(huán)境的破壞。無水處 理相關(guān)的能量損耗。 4、洗選效率不低于現(xiàn)有水洗系統(tǒng)，不額外增加選后精煤的水分。因此，使用相 同質(zhì)量的煤可獲得更高能量輸出。 5 5、具有特殊雜質(zhì)處理能力（FeS2,鐵礦粒,粘土）。而水洗系統(tǒng)中，粘土摻水后 形成的漿狀物會(huì)使系統(tǒng)效率降低。同時(shí)水洗系統(tǒng)也無法去除煤塊中所含鐵粒等可導(dǎo) 致?lián)p壞球磨機(jī)械的雜質(zhì)。 6、安全、先進(jìn)的電腦軟件系統(tǒng)，為生產(chǎn)管理提供高效可靠的保障。通過自診斷， 自動(dòng)維護(hù)提示，將故障率最小化?？煽焖俑鼡Q、即插即用部件，令系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間最 大化。 7、具有遠(yuǎn)程系統(tǒng)操作與監(jiān)控管理能力?？蓪?shí)時(shí)調(diào)整選舍點(diǎn)及優(yōu)化系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行 參數(shù)，靈活快速滿足用戶對(duì)洗精煤品質(zhì)指標(biāo)的需要。 8、由于采用模塊化設(shè)計(jì)，項(xiàng)目建設(shè)周期大幅縮短，可使用戶早日獲得更高回報(bào) 煤炭，在可見的未來，仍將會(huì)是世界上最重要的能源資源之一。作為全球最大 的煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)家，中國(guó)目前每年近 20 億噸發(fā)電用動(dòng)力煤的入洗率僅為 20%左 右，與先進(jìn)國(guó)家的 70%-90%的入洗率相比，還有極大的改善空間。然而，受限于各 地尤其是產(chǎn)煤地區(qū)水資源的缺乏，以及各地環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日漸提高，傳統(tǒng)的水洗煤方 案的推廣，早已面臨兩難局面。實(shí)現(xiàn)以更低的運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到與水洗廠相當(dāng)?shù)某?水平，在無需用水的情況下，取得減排成效。 1.2 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)的工作原理 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)是一種煤矸石自動(dòng)分離裝置，包括按照進(jìn)料順序依次連接的 傳送結(jié)構(gòu)、煤矸石分離機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)，其主要特征在于： 1.傳送機(jī)構(gòu)包括壓緊輥、設(shè)置在壓緊輥下方并與壓緊輥外圓相切的動(dòng)力輥,壓緊 輥通過滑塊機(jī)構(gòu)與機(jī)架上下滑動(dòng)連接;動(dòng)力輥的端部設(shè)有鏈輪,鏈輪通過鉸鏈與動(dòng)力 機(jī)構(gòu)連接。傳送機(jī)構(gòu)的滑塊機(jī)構(gòu)包括滑動(dòng)腔體,滑動(dòng)腔體內(nèi)設(shè)有滑動(dòng)塊,滑動(dòng)腔體的 頂部設(shè)置有上蓋板,滑動(dòng)塊通過調(diào)節(jié)螺桿與上蓋板螺紋連接,在調(diào)節(jié)螺桿的端部設(shè)置 有鎖緊螺母；機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與傳送機(jī)構(gòu)的滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。 2.煤矸石分離機(jī)構(gòu)包括煤矸石分離導(dǎo)向板,在煤矸石分離導(dǎo)向板上設(shè)置 8 根煤矸 石分離導(dǎo)向棍,按照進(jìn)料順序依次分為五排,其中第一排、第二排、第四排分上下相 切的兩根輥,第三排和第五排為單根上棍,在第三排單根上棍的下方設(shè)置有與熱風(fēng)裝 置連通的熱風(fēng)管,在第四排下棍的下方設(shè)置有去污刮刀,在第五排單根上棍的下方設(shè) 置有煤矸石分離刀。 3.機(jī)構(gòu)包括上壓緊輥、設(shè)置在上壓緊輥的下方、并與上壓緊輥外圓相切的輥,上 壓緊輥通過滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)架上下滑動(dòng)連接；輥的端部設(shè)有帶輪,帶輪通過傳動(dòng)帶與傳 動(dòng)裝置連接。 6 煤矸石自動(dòng)分離裝置,還有另外一些特征在于: 傳送機(jī)構(gòu)進(jìn)料端的入口處,設(shè)置有送料導(dǎo)向機(jī)構(gòu),該送料導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向板、 設(shè)置在導(dǎo)向板上的導(dǎo)向輥； 機(jī)構(gòu)出料端的出口處,設(shè)置有與送料導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相同結(jié)構(gòu)的出料導(dǎo)向機(jī)構(gòu)； 動(dòng)力輥通過鉸鏈與動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接,在鉸鏈的一側(cè)設(shè)置有張緊鏈輪。 1、污水型水泵抽取清水，通過洗車注水管注入攪拌車；洗完后的污水及殘?jiān)?入洗車排水漏槽，由泥沙型水泵抽取攪拌池的污水形成高速流動(dòng)水流沖入煤矸石分 離機(jī)；砂與石被沙石分離機(jī)從污水中分離出來，可重新成為攪拌混凝土的原材料， 而污水通過排水槽回到攪拌池； 2、攪拌池的攪拌器周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，使水質(zhì)保持均勻；污水通過注入水稀釋，可通 過泥砂型水泵、回收計(jì)量管件直接抽到攪拌主機(jī)，成為攪拌混凝土的材料；計(jì)量過 程中多余的泥漿水又通過回流計(jì)量管件流回?cái)嚢璩兀挥?jì)量管件中的電磁閥和排水氣 動(dòng)蝶閥保證計(jì)量精度； 煤矸石分級(jí)機(jī)與清水蓄水池相連，每次分離污水后用清水沖洗，保持內(nèi)部清潔； 標(biāo)準(zhǔn)配置安裝現(xiàn)場(chǎng)一般有 4 個(gè)攪拌池和 1-3 個(gè)清水池，攪拌池上均安裝有攪拌 器及池面安全鍍鋅格板，用 PLC 系統(tǒng)控制攪拌工作，防止污水沉淀；各個(gè)攪拌池、 清水池按一定的順序排列，表面下有水流通道相通，表面上有水泵相連；當(dāng)攪拌池 水量不足時(shí)，通過水泵向前補(bǔ)充清水，保持水量穩(wěn)定；當(dāng)攪拌池水量過多時(shí)，又會(huì) 通過表面下的溢流孔回流，并在回流過程中是水質(zhì)得到澄清； 通過整個(gè)攪拌站內(nèi)排水溝的引導(dǎo)和改造，可將整個(gè)工地其他的污水通過排水溝 聚集于下一個(gè)沉淀池，用水泵將池里的水抽回納入以上的水循環(huán)系統(tǒng)之中重新利用； 而澄清池中的水又可抽取以供車的外表沖洗或地面沖洗等各種用途，所產(chǎn)生的污水 通過排水溝回到沉淀池，得到重新利用，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工地的水循環(huán)，真正實(shí)現(xiàn)污水的 零排放。 沙石污水回收系統(tǒng)由洗車系統(tǒng)、煤矸石分離系統(tǒng)和泥漿回收系統(tǒng)組成，三者形 成一個(gè)密不可分的循環(huán)系統(tǒng)。洗車系統(tǒng)由罐車傾斜停車臺(tái)、注水管、洗車排水槽及 水泵組成，罐車清洗全程約五分鐘；煤矸石分離系統(tǒng)主要由煤矸石分離機(jī)構(gòu)成；泥 漿回收系統(tǒng)由泥漿攪拌機(jī)、攪拌池、清水池及自動(dòng)控制組成，煤矸石機(jī)溢流出來的 泥漿水經(jīng)排水溝流向沉淀池，通過三級(jí)沉淀后再由水泵抽回，循環(huán)使用。該系統(tǒng)為 全自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)便、安全可靠，無需派專人看護(hù)。該系統(tǒng)可獨(dú)立安裝煤矸石回 7 收系統(tǒng)，也可在自有煤矸石分離機(jī)的基礎(chǔ)上在安裝泥漿回收系統(tǒng)。真正做到罐車清 洗出來混凝土、報(bào)廢混凝土、派送后多余的混凝土中砂、碎石、泥漿、水的 100%回 收再利用，并做到污水污泥的零排放、零清理、零外運(yùn)。 福建省仕明重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)的煤矸石分離機(jī)處理能力大，煤矸石、砂及 污水分解迅速，同時(shí)可洗凈一至三部混凝土罐車。煤矸石分離機(jī)為混凝土回收系統(tǒng) 的核心設(shè)備。該機(jī)設(shè)計(jì)上采用德國(guó)先進(jìn)的混凝土回收技術(shù)，結(jié)合了滾筒式分離和螺 旋篩式分離的特點(diǎn)，對(duì)易損件部分及排石、排砂做了大量的改進(jìn)，具有操作簡(jiǎn)單， 智能控制，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全、易保養(yǎng)，磨損率低等特點(diǎn)。安裝本設(shè)備后可大大 提高產(chǎn)能，降低耗電、耗水、原材料及其他費(fèi)用，同時(shí)極大改進(jìn)企業(yè)的管理模式和 操作方法。為企業(yè)節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力，且維修方便，以其超高投資回報(bào) 率更讓它成為每個(gè)攪拌站的必備產(chǎn)品。而安裝此設(shè)備所建立起的環(huán)保型、全封閉式 現(xiàn)代化智能管理企業(yè)形象對(duì)節(jié)約管理資源，改善企業(yè)員工工作環(huán)境，樹立行業(yè)品牌， 爭(zhēng)取更多的客戶和業(yè)務(wù)有極大幫助，為企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中提供更強(qiáng)有力的競(jìng) 爭(zhēng)武器！ 在國(guó)外嚴(yán)格的反污染措施使用混凝土攪拌站非常重視混凝土設(shè)備洗刷水的回收 使用，骨料即水泥漿都被回收并用于混凝土生產(chǎn)。在我國(guó)隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷 提高，這一問題必將引傳動(dòng)視。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，其社會(huì)效 益更是無法低估。以前面所說中等規(guī)模的攪拌站為例，混凝土運(yùn)輸車 20 部，沖洗一 輛運(yùn)輸車用 1-2 噸水，每臺(tái)班刷車 2 次，每天至少使用清水 40-80 噸，而實(shí)際使用 往往還要多些。每輛車每臺(tái)班每分離出煤矸石 100 公斤，每年大約可節(jié)省煤矸石材 料費(fèi) 5.8 萬元，水費(fèi) 9.3 萬元，僅此兩項(xiàng)節(jié)省 15 萬元，在加上節(jié)約的排污費(fèi)及節(jié)省 的混凝土余料的處理費(fèi)，預(yù)計(jì)全年節(jié)省資金 20 萬元左右，而且更值得一提的是實(shí)現(xiàn) 了零排污排放，對(duì)環(huán)境的保護(hù)起到了積極地作用。 1.3 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1.大型化因?yàn)榛A(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，以及現(xiàn)代化重工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了大量大型鋼 材的生產(chǎn)，從而促進(jìn)大型煤矸石分離機(jī)的發(fā)展。從而使得其更能適應(yīng)更寬更厚的貼 塑煤矸石的加工處理。 2.采用先進(jìn)的電子技術(shù)廣泛的采用先進(jìn)的電子技術(shù)，主要是為了實(shí)現(xiàn)煤矸石分 離機(jī)的自動(dòng)控制和遙控。 3.高速化滿足生產(chǎn)率日漸更快的要求，進(jìn)料速度與出料速度大幅度提高。 4.智能化智能化系統(tǒng)是通過引入專家系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，使其具有人類專家 8 的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和判斷的功能，這種系統(tǒng)能夠模擬人類專家 的思維方式，模擬人類專家如何運(yùn)用自己所擁有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)來解決實(shí)際問題的方 法和過程，在加工過程中適時(shí)地給出智能化提示，告訴設(shè)計(jì)人員當(dāng)前設(shè)計(jì)存在的問 題，下一步該做什么，給予設(shè)計(jì)人員如何解決現(xiàn)有問題的提示，能夠給予設(shè)計(jì)人員 有效的幫助。然而人類思維方式的表達(dá)和模型的建立還有待繼續(xù)予以研究和完善。 5.集成化現(xiàn)代集成控制技術(shù)是不可改變的發(fā)展潮流，將企業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的煤矸石 分離信息與企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理領(lǐng)域的信息進(jìn)行綜合集成，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品生產(chǎn)到回收利用以 至經(jīng)營(yíng)管理的整個(gè)生命周期的信息集成，從而保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效性、完整性和共 享性，以取得企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 6.網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相互滲透、密切結(jié)合的產(chǎn)物，在計(jì) 算機(jī)應(yīng)用和信息傳輸中起著越來越重要的作用，現(xiàn)代任何產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)包括實(shí)現(xiàn)貼塑 煤矸石的煤矸石分離同樣離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可將分散在不同地點(diǎn)的 煤矸石分離工作站和服務(wù)器按一定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來，可實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)產(chǎn)品加 工信息的快捷、可靠地交換，共享網(wǎng)絡(luò)的軟硬件資源，可大大提高相互之間的合作。 9 2 煤矸石自動(dòng)分離機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.1 擬定主要技術(shù)參數(shù) 在分離機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常取典型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其他情況下可 以改變部分參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)參數(shù)為： 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑Do=0.790m； 篩網(wǎng)內(nèi)徑D=0.762m； 圓柱形轉(zhuǎn)鼓有效長(zhǎng)度L=0.457m： 開孔環(huán)板有三種不同的厚度tl=0.015m，h=0.028m，t3=0.04m； 鋼管內(nèi)徑破=0.04m，外徑00=0.06m： 操作參數(shù)： 分離因數(shù)Fr=500； 軸功率N=29.4kW(40hp)； 轉(zhuǎn)鼓材料OCrl7Ni12M02N的特性： b=500MPa; 0.2=275MPa 材料密度=7.98x1000kgm3； HRB=95，HV=220，HBS=217 楊氏模量E=2.1ellPa： 泊松比=0.3; 物料參數(shù)： 生產(chǎn)能力 Q=60th(連續(xù)進(jìn)料)； 2.2 傳動(dòng)裝置的選擇 電動(dòng)機(jī)選擇，選擇電動(dòng)機(jī)包括選擇電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、功率、轉(zhuǎn)速和型號(hào)。 電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類(直流或交流)、工作條件(環(huán)境、溫度 等)、工作時(shí)間的長(zhǎng)短(連續(xù)或間歇)及載荷的性質(zhì)、大小、起動(dòng)性能和過載情況等條 件來選擇。工業(yè)上一般采用三相交流電動(dòng)機(jī)。Y 系列電動(dòng)機(jī)（摘自 JB/T8680.1 1998）為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，是按照國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)。用于空氣中不含易燃、易炸或腐蝕性氣體的場(chǎng)所。 10 適用于電源電壓為 380V 無特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、 農(nóng)業(yè)機(jī)械、破碎機(jī)等。也用于某些需要高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)器上，如壓縮機(jī)。 同一功率的異步電動(dòng)機(jī)有同步轉(zhuǎn)速 3000、1500、1000、750r/min 等幾種。一般 來說，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對(duì)數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價(jià)格愈低；反之， 轉(zhuǎn)速愈低，外廓尺寸愈大，價(jià)格愈貴。當(dāng)工作機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，選用高速電動(dòng)機(jī)較經(jīng)濟(jì)。 但若工作機(jī)轉(zhuǎn)速較低也選用高速電動(dòng)機(jī)，則這時(shí)總傳動(dòng)比增大，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。所以，在確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)全面分析。在一般機(jī)械中，用 得最多的是同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選 得過小，不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載而過早損壞；功率選得過 大，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，且經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)都較低，造 成很大的浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)功率的確定，主要與其載荷大小、工作時(shí)間長(zhǎng)短、發(fā)熱多少有關(guān)。對(duì)于 長(zhǎng)期連續(xù)工作的機(jī)械，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需的功率 P 來選擇，再校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和d 啟動(dòng)力矩。選擇時(shí)，應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的額定功率 P 稍大于電動(dòng)機(jī)的所需功率 P ，即e d P P 。對(duì)于間歇工作的機(jī)械， P 可稍小于 P 。ed ed 本課題中電機(jī)所需功率為 P =0.44kW,因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定功率 P 要稍大于電動(dòng)d e 機(jī)的所需功率 P ，所以取電機(jī)的額定功率為 3kW，電源電壓為 380V，同步轉(zhuǎn)速為d 1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min，所選電機(jī)型號(hào)為 Y132S-6。 本課題中動(dòng)力輥的線速度為 15m/min 則計(jì)算的動(dòng)力輥軸上的轉(zhuǎn)速為：minr406.31nDve 式中 v---動(dòng)力輥的線速度（m/min）； D---動(dòng)力輥的直徑（mm) 所選電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為： inr960n 所以，傳動(dòng)比為： 217./i0e總 傳動(dòng)比誤差為： %5 3.0.2- 本課題中，電機(jī)將運(yùn)動(dòng)通過減速器傳動(dòng)到輸出軸，通過帶輪將運(yùn)動(dòng)傳遞到動(dòng)力 輥軸再傳遞到動(dòng)力輥。設(shè)計(jì)時(shí)，選擇帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 1，則輸出軸轉(zhuǎn)速為： 11 minr63.4/n0i 該結(jié)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，綜合考慮，選擇 BWD12 型減速機(jī)。 B 系列擺線針輪減速機(jī)是依照少齒差行星傳動(dòng)原理，擺線針齒嚙合實(shí)現(xiàn)減速的 一種機(jī)械。該機(jī)分臥式、立式、雙軸型和直聯(lián)型等裝配方式，是冶金、礦山、建筑、 化工、紡織、輕工業(yè)等行業(yè)的首選設(shè)備。 該系列減速機(jī)具有一下特點(diǎn)： 擺線減速機(jī)減速比大，效率高：一級(jí)傳動(dòng)減速比為 987，雙級(jí)傳動(dòng)減速比為 1215133，多級(jí)組合可達(dá)數(shù)萬，且針齒嚙合系套式滾動(dòng)摩擦，嚙合表面無相對(duì)滑動(dòng)， 故一級(jí)減速效率達(dá) 94%。 2.針輪減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低：在運(yùn)轉(zhuǎn)中同時(shí)接觸的齒對(duì)數(shù)多，重合度大， 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，過載能力強(qiáng)，振動(dòng)和噪音低，各種規(guī)格的機(jī)型噪音小。 3.使用可靠，壽命長(zhǎng)：因主要零件是采用高碳合金鋼淬火處理（HRC58-62）， 再精磨而成，且擺線齒與針齒套嚙合傳遞至針齒形成滾動(dòng)磨擦付，磨擦系數(shù)小，使 嚙合區(qū)無相對(duì)滑動(dòng)，磨損極小，所以經(jīng)久耐用。 4.結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。号c同功率的其它減速機(jī)相比，重量體積小 1/3 以上，由 于是行星傳動(dòng)，輸入軸和輸出軸在同一軸線上，以獲得盡可能小的尺寸。 12 3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 3.1 動(dòng)力輥道的設(shè)計(jì) 動(dòng)力輥道由動(dòng)力輥桶組件、鋁旁板、片架、拉桿、承座、驅(qū)動(dòng)裝置和鏈條組成。 無動(dòng)力輥道由無動(dòng)力輥桶組件、鋁旁板、片架、拉桿、承座組成。動(dòng)力輥道由驅(qū)動(dòng) 裝置帶動(dòng)牽引鏈條，鏈條帶動(dòng)各動(dòng)力輥桶上的鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而由轉(zhuǎn)動(dòng)的輸送工作。 無動(dòng)力輥道由人推拉工件或工件擠壓工件，在可自由的輥筒上移動(dòng)。 動(dòng)力輥的設(shè)計(jì)要求： 滿足制造安裝要求，輥應(yīng)便于加工，輥上零件要方便裝拆： 滿足零件定位要求，輥和輥上零件有準(zhǔn)確的工作位置，各零件要牢固而可靠地相 對(duì)固定； 滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，使加工方便和節(jié)省材料； 滿足強(qiáng)度要求，盡量減少應(yīng)力集中等。 動(dòng)力輥的主要作用有以下幾點(diǎn)： 緩沖作用：主要是為了緩沖貨物對(duì)輸送機(jī)的沖擊，高效的緩沖托輥不僅能夠 起到托輥的作用，而且還能降低貨物的沖擊，延長(zhǎng)輸送機(jī)的使用壽命 承重作用：輥的作用是承重，并且起到輸送的作用。固定式動(dòng)力輥經(jīng)常用在 固定式輸送機(jī)，一般間距在 1.2-1.5M 之間； 傳遞動(dòng)力：通過壓緊力帶動(dòng)煤矸石勻速移動(dòng)。 動(dòng)力輥輥身長(zhǎng)度與煤矸石的最大寬度之間的關(guān)系： （4-2）abLmx 式中： 煤矸石的最大寬度，mm； 輥身長(zhǎng)度的裕量系數(shù)，它決定于煤矸石的最大寬度。 當(dāng) =2001000mm 時(shí)，a=100mm；ax 當(dāng) =10002500mm 時(shí)，a=100 200mm；mb 當(dāng) 2500 時(shí)，a=200400mm；ax 因?yàn)樵撁喉肥蛛x機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品的最大寬度為 200mm，根據(jù)如上選取 a=200mm, 工作輥輥身 L=300mm。 為了保證軋輥的扭轉(zhuǎn)剛度，在選擇軋輥直徑時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮輥身長(zhǎng)度的影響。 軋輥輥身長(zhǎng)度與軋輥直徑之比通常取為： 工作輥 =2.54.0。WDL/ 初選 =2.7，所以 =110mm。W 輥頸軸肩位于輥身和輥頸之間，是一個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)。它主要是起到過渡和軸向定 位作用。由輥身直徑 =110mm 可選擇輥頸軸肩 ，根據(jù)圖 10.9 中公式計(jì)算mDj80 得輥頸軸肩的長(zhǎng)度 。ml16 輥頸位于輥頸軸肩的兩側(cè)，是一個(gè)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。 軋輥輥頸尺寸一般為： 滾動(dòng)軸承 Dd).05( 滑動(dòng)軸承 76 式中： 輥頸直徑； 13 輥頸軸肩。D 所以根據(jù)輥頸軸肩 =80mm 可知輥頸 =4048mm。軋輥輥頸與軸承連接在一起jDWd 的。 本次設(shè)計(jì)需要采用滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承類型選擇是非常重要的，在選擇軸承類 型時(shí)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，綜合考慮各類軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，從中選 出較最合適的軸承類型。根據(jù)本次煤矸石分離機(jī)的設(shè)計(jì)要求，比較圓柱滾子軸承、 圓錐滾子軸承、推力球軸承、深溝球軸承、角接觸軸承、調(diào)心球軸承的特點(diǎn)，并考 慮到動(dòng)力輥在傳遞功率和扭矩的時(shí)候其要求軸承主要承受徑向載荷和少量的軸向載 荷，且極限轉(zhuǎn)速很高，故軸承類型選擇角接觸球軸承且成對(duì)使用。軋輥輥頸上安裝 軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又符合直徑內(nèi)徑系列。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選 取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承型號(hào) 7208AC 型。 查軸承手冊(cè)，如表 3-1 所示，內(nèi)徑 ，外徑 ，寬度 。md40m80D18B 根據(jù)軸承內(nèi)徑可知輥頸 =40mm。Wd D B 軸承代號(hào) 35 72 17 7207AC 35 72 17 7207C 40 80 18 7208AC 40 80 18 7208C 45 85 19 7209AC 45 85 19 7209C 表3-1 另外此處為了滿足結(jié)構(gòu)需求，故用的是帶座軸承即軸承安裝在軸承座內(nèi)。已知 軸承座的寬度為80mm。又因?yàn)殒溳喰枰x軸承座相隔一段距離避免干涉，根據(jù)實(shí)際 情況的需要取鏈輪和軸承座相隔的距離為60mm。因此輥頸的總長(zhǎng)度 。m602l 3.2 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)鏈有環(huán)行焊接鏈和片式關(guān)節(jié)鏈。焊接鏈與鋼絲繩相比，優(yōu)點(diǎn)是 撓性大，鏈輪片齒數(shù)可以很少，因而直徑小，結(jié)構(gòu)緊湊，其缺點(diǎn)是對(duì)沖 擊的敏感性大，突然破斷的可能性大，磨損也較快。 另外，不能用于高速，通常速度小于 0.1 米/秒（用于星輪），速 度小于 1 米/秒，用于光輪卷筒。片式關(guān)節(jié)鏈的優(yōu)點(diǎn)：撓性較焊接鏈更 好，可靠性高，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)。缺點(diǎn)：有方向性，橫向無撓性，比鋼絲繩 重，與焊接鏈差不多，成本高，對(duì)灰塵和銹蝕膠敏感。 傳動(dòng)鏈用于傳動(dòng)量小，起升高度小，起升速度低的傳動(dòng)機(jī)械。為了 攜帶和拆卸方便，鏈條的端部鏈節(jié)用可拆卸鏈環(huán)。 14 片式關(guān)節(jié)鏈?zhǔn)怯杀偲凿N軸鉸接而成的一種鏈條。焊接鏈與片式 關(guān)節(jié)鏈選擇計(jì)算方法相同。 根據(jù)最大工作載荷及安全系數(shù)計(jì)算鏈條的破壞載荷,PF以 來 選 擇 鏈 條 ， max,PFs （N）Fmax鏈條最大工作載荷（N）破 壞 載 荷 S安全系數(shù)（按手冊(cè) 28.175 選?。?選擇片式關(guān)節(jié)鏈中的傳動(dòng)用短節(jié)距精密磙子鏈 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)： 由外鏈節(jié)和內(nèi)鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內(nèi)鏈板為靜配 合；銷軸和套筒為動(dòng)配合；磙子空套在套筒上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以減少 嚙合時(shí)的摩擦和和磨損，并可以緩和沖擊，故選擇單排短節(jié)距磙子鏈。 1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 準(zhǔn) GB/T1815002000滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)是鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)選 擇標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)等同采用 ISO10823。 2、鏈輪齒數(shù) 小鏈輪齒數(shù)取 =25，傳動(dòng)比 i=2.51Z 大鏈輪齒數(shù) =i =2.525=62.5 取 622 3、實(shí)際傳動(dòng)比 i= = =2.4821Z65 4、鏈輪轉(zhuǎn)速 初選小鏈輪線速度 =0.1m/s，1V 估選小鏈輪直徑 d=160mm， 則大鏈輪直徑 D=id=2.48160=396mm 由大鏈輪和小鏈輪在同一軸上，故大鏈輪上的線速度 = =0.12.48=0.248m/s，則與電機(jī)相連的小鏈輪的線速度2V1Dd = =0.248m/s3 15 則其轉(zhuǎn)速為 = = =30m/s1n2VR0.486 則大鏈輪轉(zhuǎn)速為 = = =12r/min21i3. 5、修正功率 cp 小鏈輪傳遞功率為 P=2.4kW 故 =2.41.41=3.36kWc 式中參數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 14.2-4，工況系數(shù) =1.4，1f 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù) =1，2f 6、鏈條節(jié)距 P 由修正功率 =3.36kW 和小鏈輪轉(zhuǎn)速 =30r/min，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手cp1n 冊(cè) 2，查取鏈節(jié)距 P=12A，即 P=19.05mm 7、初選中心距 0pa 因結(jié)構(gòu)上未限定，咱取 =350p 8、鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) 0X =2 + +0Xpa12z3opfa =235 +564.8 =114.49 取 =114 節(jié)，式中 = =34.680X3f25() 9、鏈條長(zhǎng)度 L L= = =2.17m01p4.5 10、理論中心距 A A=P 021()aXZK =19.05（2114-62-25）0.24645 =662mm 式中， =0.24645，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 2 插值法求得a 11、實(shí)際中心距 = - =663-0.004662=659mmA 16 12、與電動(dòng)機(jī)相連的鏈輪上鏈的轉(zhuǎn)速 =v160znp = 2539. =0.238m/s 13、有效圓周力 F F= = =10000N10pv2.438 14、作用于軸上的拉力 Q =1.2110000.QAFK =12000N 15、潤(rùn)滑方式的確定 根據(jù)鏈號(hào) 12A 和鏈條速度 V=2.1m/s，由圖 14.2-5，選用潤(rùn)滑范圍 3 即油池潤(rùn)滑或油盤飛測(cè)潤(rùn)滑， 16、鏈條標(biāo)記 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，采用單排 12A 滾子鏈，節(jié)距為 19.05mm，節(jié)數(shù)為 114 節(jié)，其標(biāo)記為： 2A-1114.GB/T1243-1997 鏈條參數(shù)為： 節(jié)距： 19.05pm 滾子直徑： d 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： 12.7b 銷軸直徑： 596 套筒孔徑： 3.d 鏈條通道高度： 184hm 內(nèi)鏈板高度： 2.0 外中鏈板高度： 356 過渡鏈節(jié)尺寸： 17.9l29.14lm0.c 排距： 28tp 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： 7.5bm 17 外鏈節(jié)內(nèi)寬： 317.8bm 銷軸全寬： 4269 3.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、鏈輪齒數(shù) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中大鏈輪齒數(shù) =62，2z 其他所用鏈輪尺寸與小鏈輪標(biāo)準(zhǔn)相同， =25；1z 2.配用鏈條的節(jié)距、滾子外徑、排距 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 2 表 14.2-2 配用鏈條的節(jié)距 P=19.05mm 滾子外徑 =11.91mmrd 排距 =22.78mmtp 分度圓直徑 d = = =152mm1d 018sinz80259.i = = =376mm2 0218izp01862.i 4.齒頂圓直徑 ad =maxD.5rp129.01.64mina1.()rpdz.6529.05.18maxd1.rpd376.259.01.38m minad2(1)rdz 18 1.637()9.051.28m 可在 和 之間選取，但當(dāng)選 時(shí)，應(yīng)注意用展成法加工adaxindmaxd 時(shí)又可能發(fā)生頂切，故由 =164mm =158mm 取 =160mmmaxDminaaD =388mm =378mm,取 =380mmdidd 若為三圓弧一直線齒形，則 =p(0.54+ )a 018cotz 5.齒根圓直徑 fd1fd521.940.rDm2f3736r 6.分度圓弦齒高 ah1maxh10.8(.65).5rpdz..29.01.965086m1minah.().(5.)3.57rpdm2ax2..rz0.8(.65)19.501.9m 2minh.().(.)3.57rpdm 是為簡(jiǎn)化放大齒形圖的繪制而引入的輔助尺寸， 相應(yīng)于 ，a maxhmaxd 相應(yīng)于 ，故 取介于 與 之間的數(shù)，即可取inminaahaxinh =4mm, =5mm1ah2 若為三圓弧一直線形齒則 =0.27pa 19 7.最大齒根距離 xL 奇數(shù)齒 =dx09coszrd 偶數(shù)齒 = =dfr 由 =25 故 =1z1xL019csrz = 52o.140m =62 故 = =2z2XLfd2r =372-11.91=360.09mm 360mm 8.齒側(cè)凸緣（或排間槽直徑） gd h內(nèi)鏈板高，可由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 2 表 14.2-2 查的，018cot.4.76gzdp h=18.08mm 故 0181t..gz =19.05 cot.48.0761325m02182t..gzdph = 9.5cot.418.076356 9.軸向齒廓及尺寸 1）齒寬 1fb 則2.7pf10.95 查表 14.2-2 得 則1.fb. 20 ，當(dāng) 時(shí)，若經(jīng)制造廠同意，亦可使用0.9512.7m12.7p 時(shí)的齒寬。 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬p1b 2）齒側(cè)倒角 a =ab0.69.543p 3）齒側(cè)半徑 xrxr1.m 4）齒全寬 fb 排數(shù)，取單排鏈，故fmb1()tfp1m 即 f12f 10.鏈輪公差 對(duì)一般用途的滾子鏈鏈輪，其輪齒經(jīng)機(jī)械加工后，齒表面粗糙度 滾子鏈鏈輪齒根圓直徑極限偏差及量柱測(cè)量距極限偏差 （摘自 GB/T1243-1997） 項(xiàng)目 尺寸段 上偏差 下偏差 備注 齒根圓極限 偏差 量柱測(cè)量距 極限偏差 127fd50f2fd0 0 0 -0.25 -0.301h 鏈輪齒根圓直徑下偏 差為負(fù)值。它可以用 量柱法間接測(cè)量，量 柱測(cè)量距的工稱尺寸 見下表 21 滾子鏈鏈輪的量柱測(cè)量距（摘自 GB/T1243-1997） 項(xiàng)目 符號(hào) 偶數(shù)齒量柱測(cè)量距 奇數(shù)齒 RM 計(jì)算公式 =376+11.91=388minRMdm09incosRz 09152cos1.64 注：量柱直徑 =滾子直徑 ，量柱的技術(shù)要求為：極限偏差為 。dd 0.1 滾子鏈鏈輪齒根圓徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng) 項(xiàng)目 要求 鏈輪孔和齒根圓直 徑之間的徑向圓跳動(dòng) 不應(yīng)超過下列兩數(shù)值中的較大值 或 ，最大到(0.8.0)fdm.1576 軸孔到鏈輪齒側(cè)平直部 分的端面圓跳動(dòng) 不應(yīng)超過下列計(jì)算值 ，最大值(0.9.08)fd1.4m 11.鏈輪材料及熱處理 材料選用 45 鋼，經(jīng)淬火，回火處理，齒面硬度在 4050HRC 之間， 應(yīng)用范圍：無劇烈沖擊震動(dòng)和要求而耐磨損的主、從動(dòng)鏈輪，根據(jù)實(shí)際 情況選材符合要求。 12鏈輪結(jié)構(gòu) 中等尺寸的鏈輪除表 1402-19，表 14.2-21 所列的整體式結(jié)構(gòu)外， 也可做成板式齒圈的焊接結(jié)構(gòu)或裝配結(jié)構(gòu)，輪輻剖面可用橢圓形或十字 形，可參考鑄造齒輪結(jié)構(gòu)。 1)輪轂厚度 h 22 h= ，式中 ，60.1fdk160kdm280kd 常數(shù) ： d 150 k 3.2 4.8 6.4 9.5 2)輪轂長(zhǎng)度 l ， ， ，故3.lhmin2.6h3l取 1603(9.5.152)63lhm280(9517)80m 3)輪轂直徑 bd ， ， 見表 14.2-11hkdmaxhg1602128734h 3.4 鏈傳動(dòng)的張緊 鏈傳動(dòng)張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的松邊垂度多大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和 鏈條的震動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。當(dāng)中心線與水平線的夾 角大于 60 度時(shí)，通常設(shè)有張緊裝置。 鏈傳動(dòng)的張緊方式 用調(diào)整鏈輪中心距的方法張緊。對(duì)于滾子鏈傳動(dòng)，其中心距調(diào)整量可取為 2p； 對(duì)于齒形鏈傳動(dòng)，可取為 1.5p，p 為鏈條節(jié)距。 用縮短鏈長(zhǎng)方法張緊。當(dāng)傳動(dòng)沒有張緊裝置而中心距又不可能調(diào)整時(shí)，可采用 拆去鏈節(jié)、縮短鏈長(zhǎng)的方法，對(duì)因磨損而伸長(zhǎng)的鏈條重新張緊。偶數(shù)節(jié)數(shù)鏈條可用 縮短一節(jié)的方法，如采用過渡鏈節(jié)是抗拉強(qiáng)度有所降低；若縮短兩節(jié)雖可避免使用 過渡鏈節(jié)，有時(shí)又會(huì)過渡張緊，可根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件和工況而定。如是奇數(shù)鏈條。 可采取縮短一節(jié)的方法，即把過渡鏈節(jié)去掉，比較簡(jiǎn)單。 用張緊器張緊。下列情況應(yīng)增設(shè)張緊裝置： （1）兩軸中心距較大（a50p 和脈動(dòng)載荷下 a25p）； （2）兩軸中心距過小，松邊在上面； 23 （3)兩軸布置使傾角接近 90 度； （4）需要嚴(yán)格控制張緊力； （5）多鏈輪傳動(dòng)或反向傳動(dòng)； （6）要求減小沖擊振動(dòng)，避免共振； （7）需要增大鏈輪嚙合包角； （8）采用調(diào)整中心距或縮短鏈長(zhǎng)的方法有困難。 4.3.2 張緊裝置的選擇 本結(jié)構(gòu)采用張緊輪張緊的方法。設(shè)置張緊輪時(shí)應(yīng)注意： 一般應(yīng)設(shè)置在松邊的內(nèi)側(cè)，是鏈?zhǔn)軉蜗驈澢?張緊輪應(yīng)盡量靠近從動(dòng)鏈輪，以免減少鏈條在主動(dòng)鏈輪上的包角； 3.6 動(dòng)力輥軸的設(shè)計(jì) 輥頭部分主要是用來傳遞動(dòng)力的，鏈輪通過鍵與輥頭部分連接。輥頭與鏈輪連 接，根據(jù)鏈輪的內(nèi)徑 ，鏈輪寬度 ，可以得出 ，m38帶dm40B帶 m381d 。m401l 輥頭的端面需要與鏈輪擋圈相連以此來固定鏈輪的軸向運(yùn)動(dòng)，由于選擇的是 M10X40 的螺栓，所以在輥頭的端面需加工 M10 的螺紋孔，長(zhǎng)度為 50mm。 至此動(dòng)力輥的整體結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，如下圖所示： 動(dòng)力輥示意圖 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖,確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí),對(duì)于 7208AC 型的角接 觸球軸承,a=17mm,因此,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在分析受力的 過程中將輥身所受的均布載荷簡(jiǎn)化成集中力 F。 24 動(dòng)力輥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 這種方法是根據(jù)軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度，對(duì)于軸上還作用較 小的彎矩時(shí)，通常采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。通常在做 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，常采用這種方法估算軸徑。 實(shí)心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 由上式可得軸的直徑為 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa 式中： T 為軸多受的扭矩，Nmm nPAd0TTdnPW2.0953 25 為軸的抗扭截面系數(shù)，TW3m n 為軸的轉(zhuǎn)速，r/min P 為軸傳遞的功率，KW d 為計(jì)算截面處軸的直徑，mm 為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa， 值按軸的不同材料選取，常用軸r 的材料及 值見下表：r 表 1 軸的材料和許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料 Q235，20 35 45 1Cr18Ni9Ti 40Cr,35SiMn,2Cr13,42SiMnmNr/ 12-20 20-30 30-40 15-25 40-52 A 160-135 135-118 118-107 148-125 100.7-98 空心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 其中 即空心軸的內(nèi)徑 與外徑 d 之比，通常取 =0.5-0.6d11 這樣求出的直徑只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。例如， 在設(shè)計(jì)一級(jí)圓柱齒輪減速器時(shí)，假設(shè)高速軸輸入功率 P1=2.475kw，輸入 轉(zhuǎn)速 n1=960r/min，則可根據(jù)上式進(jìn)行最小直徑估算，若最小直徑軸段 開有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度影響。 根據(jù)工作條件，選擇 45#鋼，正火，硬度 HB170-217，作為軸的材 料，A0 值查表取 A0=112，則 mnPAd36.159047.210min 因?yàn)楦咚佥S最小直徑處安裝聯(lián)軸器，并通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連接， 設(shè)有一個(gè)鍵槽，則： md43.16%)7(36.15)7(mini 另外，實(shí)際中，由于減速器輸入軸通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相聯(lián)結(jié)， 則外伸段軸徑與電動(dòng)機(jī)軸徑不能相差太大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器， 取 ，查表，取 ,則：電 動(dòng) 機(jī) 軸d8.0minmd38電 動(dòng) 機(jī) 軸4.038*.i 電 動(dòng) 機(jī) 軸 340)1(nPAd T 26 綜合考慮，可取 md32in 通過上面的例子，可以看出，在實(shí)際運(yùn)用中，需要考慮多方面實(shí)際 因素選擇軸的直徑大小。 按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算： 由于考慮啟動(dòng)、停車等影響，彎矩在軸截面上鎖引起的應(yīng)力可視為 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。 則 其中： M 為軸所受的彎矩，Nmm W 為危險(xiǎn)截面抗扭截面系數(shù)( )具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) B19.3-3m 1517. 為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)許用彎曲應(yīng)力 (MPa)具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手1 冊(cè) B19.1-1 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 由于前期軸的設(shè)計(jì)過程中，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載 荷和支反力的作用位置均已經(jīng)確定，則軸上載荷可以求得，因而可按彎 扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 一般計(jì)算步驟如下： (1)做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖：即力學(xué)模型 通常把軸當(dāng)做置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型 及布置方式有關(guān)，現(xiàn)在例舉如下幾種情況： 圖 1 軸承的布置方式 7.1-0ca 27 當(dāng) , 但不小于（0.250.35）L，對(duì)于調(diào)LedL5.0,1/de5.0,1/= 心軸承 e=0.5L 在此沒有列出的軸承可以查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到。通過軸的主要結(jié) 構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載荷和支反力的作用位置，計(jì)算出軸上各處的 載荷。通過力的分解求出各個(gè)分力，完成軸的受力分析。 （2）做出彎矩圖 在進(jìn)行軸的校核過程中最大的難度就是求剪力和彎矩，畫出剪力圖 和彎矩圖，因此在此簡(jiǎn)單介紹下求剪力和彎矩的簡(jiǎn)便方法。 橫截面上的剪力在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上所有豎 向外力（包括斜向外力的豎向分力）的代數(shù)和 。外力正負(fù)號(hào)的規(guī)定與 剪力正負(fù)號(hào)的規(guī)定相同。剪力符號(hào)：當(dāng)截面上的剪力使考慮的脫離體有 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)的剪力為正；反之為負(fù)。 橫截面上的彎矩在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上的外力 （包括外力偶）對(duì)該截面形心的力矩之代數(shù)和 。外力矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定 與彎矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定相同。彎矩符號(hào)：當(dāng)橫截面上的彎矩使考慮的脫離 體凹向上彎曲（下半部受拉，上半部受壓）時(shí)，橫截面上的彎矩為正； 反之凹向下彎曲（上半部受拉，下半部受壓）為負(fù)。 不論在截面的左側(cè)或右側(cè)向上的外力均將引起正值的彎矩，而向下 的外力則引起負(fù)值的彎矩。 利用上述結(jié)論來計(jì)算某一截面上的內(nèi)力是非常簡(jiǎn)便的，此時(shí)不需畫 脫離體的受力圖和列平衡方程，只要梁上的外力已知，任一截面上的內(nèi) 力均可根據(jù)梁上的外力逐項(xiàng)寫出。因此，這種求解內(nèi)力的方法稱為簡(jiǎn)便 法。 1、列剪力方程和彎矩方程 ，畫剪力圖和彎矩圖 梁的不同截面上的內(nèi)力是不同的，即剪力和彎矩是隨截面的位置 而變化。 為了便于形象的看到內(nèi)力的變化規(guī)律，通常是將剪力和彎矩沿 梁長(zhǎng)的變化情況用圖形來表示剪力圖和彎矩圖。 剪力圖和彎矩圖都是函數(shù)圖形，其橫坐標(biāo)表示梁的截面位置，縱 坐標(biāo)表示相應(yīng)的剪力和彎矩。 剪力圖和彎矩圖的畫法是：先列出剪力和彎矩隨截面位置變化的 28 函數(shù)式，再由函數(shù)式畫出函數(shù)圖形。 剪力方程和彎矩方程 ：以梁的左端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x 軸與梁的軸 線重合, 找出橫截面上剪力和彎矩與橫截面位置的關(guān)系 , 這種關(guān)系稱 為剪力方程和彎矩方程。 ，M=M(x) ；)(Fs 2、剪力圖和彎矩圖的繪制方向的判定： 剪力 : 正值剪力畫在 x 軸上側(cè)，負(fù)值剪力畫在 x 軸下側(cè)。 彎矩 : 正值彎矩畫在 x 軸的下側(cè)；負(fù)值彎矩畫在 x 軸上側(cè)。 3、繪剪力圖和彎矩圖的基本方法：首先分別寫出梁的剪力方程和 彎矩方程，然后根據(jù)它們作圖。 4、作剪力圖和彎矩圖的幾條規(guī)律 取梁的左端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x 軸向右為正；剪力圖向上為正；彎矩 圖向下為正。以集中力、集中力偶作用處，分布荷載開始或結(jié)束處，及 支座截面處為界點(diǎn)將梁分段。分段寫出剪力方程和彎矩方程，然后繪出 剪力圖和彎矩圖。 梁上集中力作用處左、右兩側(cè)橫截面上，剪力值（圖）有突變，其 突變值等于集中力的數(shù)值。在此處彎矩圖則形成一個(gè)尖角。梁上集中力 偶作用處左、右兩側(cè)橫截面上的彎矩值也有突變，其突變值等于集中力 偶矩的數(shù)值。但在此處剪力圖沒有變化。 梁上的最大剪力發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面處；梁上的最大彎 矩發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面，或 F= 0 的截面處。 5、求各分力的彎矩合成： 軸的載荷分析圖如下： 2VHM+= 29 圖 2 軸的載荷分析圖 （3）校核軸的強(qiáng)度 通過以上計(jì)算得到得彎矩 M 和扭矩 T 后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即 彎矩和扭矩大而軸徑小可能斷的截面）做彎扭合成強(qiáng)度的校核計(jì)算。 按第三強(qiáng)度理論的計(jì)算應(yīng)力公式： 為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù) ，則 24ca 30 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)： 取 =0.3 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)： 取 =0.6 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)： 取 =1.0 對(duì)于直徑為 d 的圓軸： 彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 代入與得： 式中： 為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的軸的許用彎曲應(yīng)力 (MPa)，具體數(shù)值查機(jī)1 械設(shè)計(jì)手冊(cè) B19.1-1 為軸的計(jì)算應(yīng)力 Mpaca M 為軸所受的彎矩 Nmm T 為軸所受的扭矩 Nmm W 為軸的抗彎截面系數(shù) ( )具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) B19.3-15-173m 下面本文以一級(jí)圓柱齒輪減速器的輸出軸為例詳細(xì)介紹按彎扭合成 強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核的計(jì)算方法。 圖 3 一級(jí)圓柱齒輪減速器輸出軸零件圖 首先，作出軸的扭矩圖如下： 22)(4+=ca WT2MTWca22 )()(4)(+=+= 31 圖 4 一級(jí)圓柱齒輪減速器輸出軸扭矩圖 按照上面提到的第三強(qiáng)度理論公式： )(122WTMca 式中： -軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 Mpa;ca M-軸所受的彎矩，單位為 N.mm; T-軸所受的扭矩，單位為 N.mm; W-軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm3 32 依次確定式中的各個(gè)參數(shù)： 根據(jù)減速器輸出軸的受力條件，已知： NFt8430r1avr3602NF781Hr542601mT9. 根據(jù)圖分析可得： mNLFMHr 51240.93548012V76r .7212da30852480 因此： =591200 N.mm222VHM =530300 N.mm11 根據(jù)軸的工作條件，取 =0.6。 計(jì)算抗扭截面系數(shù) W 根據(jù)彎矩圖可知道，危險(xiǎn)截面在齒輪段的軸上，因此截面形狀如下 所示： 33 圖 5 危險(xiǎn)截面圖 查表 15-4 可得： dtbW2)(3 分別帶如圖示所示的數(shù)據(jù)，可得： 3.6840m 根據(jù)危險(xiǎn)截面分析,取 M=5912000 N.mm 強(qiáng)度的計(jì)算： 將以上數(shù)據(jù)分別帶入上式中可得： MPaca1.6 前面已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，由表 15-1 查得 ,所以MPa601 ，故軸安全。1ca 3.7 鍵的設(shè)計(jì) 一般 8 級(jí)以上精度的尺寸的鏈輪有定心精度要求，應(yīng)用平鍵。平鍵，是依靠?jī)?個(gè)側(cè)面作為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩的鍵。平鍵分為普通型平鍵、 薄型平鍵、導(dǎo)向型平鍵、滑鍵四種。普通型平鍵對(duì)中性好，定位精度高，折裝方便， 但無法實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定，用于高速或承受沖擊、變載荷的軸；薄型平鍵用 于薄壁結(jié)構(gòu)和傳遞轉(zhuǎn)矩較小的地方；導(dǎo)向型平鍵用螺釘把健固定在軸上，用于軸上 的零件沿軸移動(dòng)量不大的場(chǎng)合；滑鍵固定在輪轂上，軸上零件帶著鍵作軸向移動(dòng)， 用于軸上零件沿軸移動(dòng)量較大的場(chǎng)合。此處的鍵用在軸端用于連接輥頭和鏈輪，要 求鍵在鍵槽中固定良好，鍵槽的端部的應(yīng)力集中比較大。另外，軸端需要用鏈輪擋 34 圈和螺栓將鏈輪進(jìn)行軸向固定，因此選擇 C 型鍵。 根據(jù)輥頭直徑 m381d 查表 4-1 ?。烘I寬 b=10mmh=8mm =40mmL 取鍵和軸的材料都為鋼，查表 6-1 得 =110MPpa 工作長(zhǎng)度為： 40-5=35bLl 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度： K =0.5h =5 22 由式（6-1）得： MPa dlTp31020.5385.14p 所以鍵的強(qiáng)度足夠。 取鍵標(biāo)記為： GB/T1096-1979 鍵 C10840 3.8 軸承的選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 6-6 查得角接觸軸承 7208AC 載荷參數(shù)如下： 基本額定動(dòng)載荷 C=35200N，C =24500N。0 由表 11.13 查得 7208AC 軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承的內(nèi)部軸向力分別為： NRFr 9.387.24..04.S111 46222 和 的方向如圖所示， 與 A 同向，則：S （A+ ）=426.3+264.4=690.7N 顯然 及 ,故只需校核軸承 1。1rF21a2F 5.4.2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 由 /C =0.01741Fa0 查表 11.12 得 e=0.41。 因?yàn)椋?/1a e0.69269.7/ r 所以 X=0.44,Y=1.36 當(dāng)量動(dòng)載荷為: P= 1rXF N12.378.03.14.Ya 35 5.4.3 校核軸承壽命 軸承在 100 以下工