往復(fù)式給煤機(jī)設(shè)計(jì)
往復(fù)式給煤機(jī)設(shè)計(jì),往復(fù),設(shè)計(jì)
長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
編號(hào) 20141051333
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
往復(fù)式給煤機(jī)設(shè)計(jì)
The design of reciprocating coal feeder
學(xué) 生 姓 名
鄧增濤
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)
1051333
指 導(dǎo) 教 師
吳翠紅
分 院
機(jī)電工程分院
2014年 6 月
長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
?給煤設(shè)備是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,給煤設(shè)備的可靠性,特別是關(guān)鍵咽喉部位給煤設(shè)備的可靠性,直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,煤礦井型不斷地?cái)U(kuò)大,現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)生產(chǎn)能力小,不能滿足大型礦井的要求，因此,改進(jìn)和擴(kuò)大現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)是完全必要的。
本說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)主要是：先通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算給煤機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部件即給煤槽的運(yùn)行速度和所受的運(yùn)行阻力來(lái)求得電動(dòng)機(jī)功率，然后在設(shè)計(jì)出減速器、曲柄連桿機(jī)構(gòu)，給煤槽，托輥組件等主要運(yùn)行部件。最后設(shè)計(jì)給煤機(jī)箱體，傳動(dòng)平臺(tái)等輔助部件。在本次往復(fù)式給煤機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，著重對(duì)減速器、給煤槽、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、托輥進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。對(duì)重要的部件進(jìn)行了受力分析、強(qiáng)度的校核，根據(jù)其常見(jiàn)失效形式、影響因素及基本設(shè)計(jì)要求，給出了重要部件的受力分析、強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：往復(fù)式給煤機(jī) 減速器 曲柄連桿機(jī)構(gòu)
ABSTRACT
Coal mine production equipment is one of the main equipment for coal equipment，the reliability of it, in particular parts of the throat is the key to the reliability of such equipment, will directly affect the normal operation of production systems. Practice has proved that the existing reciprocating Feeder small production, installation and dismantling inconvenient, and the disadvantages of implants uniform. With the development of coal industry and coal-wells continues to expand, the existing K-type reciprocating coal production capacity of the small plane, unable to meet the requirements of large-scale mine, therefore, improve and expand existing K-type reciprocating to the coal machine is totally necessary.
The design specification is: first through the design calculations for coal is the main moving parts to the coal shafts running speed and suffered the motor running resistance to achieve power. And then design the main component parts operation，such as the speed reducer, crank-connecting rod mechanism for coal chutes, roller trailers. Final design the Auxiliary parts , for example, body chassis of the Reciprocating coal feeder, transmission platforms. Reciprocating in the coal feeder of the design process, the emphasis on the analysis and design for the speed reducer, Coal chute, crank linkage, idler. Important components of the stress analysis, strength check, in accordance with its common failure mode, Factors and basic design requirements, is an important component of the stress analysis, strength and stiffness of the design method.
Keywords: Reciprocating coal feeder ?Reducer Crank-connecting rod mechanism
目 錄
緒 論 1
第一章 往復(fù)式給煤機(jī)概述 2
1.1 往復(fù)式給煤機(jī)的用途 2
1.2 K型往復(fù)式給煤機(jī)的組成及工作原理 2
1.2.1 K型往復(fù)式給煤機(jī)的組成 2
1.2.2 K型往復(fù)式給煤機(jī)工作原理簡(jiǎn)述 2
1.3往復(fù)式給煤機(jī)特點(diǎn) 3
1.4給煤機(jī)常見(jiàn)的幾種類型及比較 4
1.4.1 給煤機(jī)常見(jiàn)的幾種類型 4
1.4.2往復(fù)式給煤機(jī)與振動(dòng)式給煤機(jī)的比較 7
1.5設(shè)計(jì)本給煤機(jī)的目的、基本要求及基本參數(shù) 7
1.5.1 設(shè)計(jì)本給煤機(jī)的目的 7
1.5.2 往復(fù)式給煤機(jī)滿足大型礦井生產(chǎn)能力的要求 7
1.5.3 基本參數(shù) 8
1.6 本次設(shè)計(jì)所做的基本工作 8
1.7 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)的技術(shù)參數(shù) 9
第二章 往復(fù)式給煤機(jī)的總體設(shè)計(jì) 10
2.1往復(fù)式給煤機(jī)的參數(shù) 10
2.2給煤機(jī)的總體外型設(shè)計(jì) 10
2.3.1 往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力 12
2.3.2 產(chǎn)生運(yùn)行阻力的因素及力的計(jì)算 12
第三章 給煤機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15
3.1 電機(jī)選型 15
3.2 減速器設(shè)計(jì) 15
3.2.1. 減速器 15
3.2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 16
3.3 齒輪的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算 17
3.3.1 第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì) 17
3.3.2 第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì) 23
3.4 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算 29
3.4.1 中間軸的設(shè)計(jì)及校核 29
3.4.2 輸入軸的設(shè)計(jì)及校核 34
3.4.3 輸出軸的設(shè)計(jì)及校核 38
3.5 軸承的選擇與校核計(jì)算 42
3.5.1 輸入軸上的軸承選擇與校核 42
3.5.2 中間軸上的軸承選擇與校核 42
3.5.3 輸出軸的軸承選擇與校核 43
3.6 鍵的選擇與校核計(jì)算 44
3.6.1 中間軸上鍵的選擇與校核 44
3.6.2 輸出軸上鍵的選擇與校核 44
3.7 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 45
3.7.1 軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 45
I
3.8 軸外伸處的密封設(shè)計(jì) 47
3.9 減速器箱體的設(shè)計(jì) 47
3.10 油面位置及箱座高度的確定 49
3.11 油溝的結(jié)構(gòu)形式及尺寸 49
3.12 檢查孔與檢查孔蓋的設(shè)計(jì) 50
3.13 通氣器的結(jié)構(gòu)及尺寸 50
3.14 放油孔、螺塞和封油圈 51
3.15 油標(biāo)指示器 52
3.16 起吊裝置 53
3.17 定位銷 54
3.18 啟蓋螺釘 54
3.19 套筒的設(shè)計(jì) 55
第四章 給煤機(jī)其余部件設(shè)計(jì) 56
4.1曲柄連桿的設(shè)計(jì) 56
4.1.1 曲柄輪轂鍵的設(shè)計(jì)及校核 56
4.1.2 曲柄連桿其余零件的選取 57
4.2給煤槽的設(shè)計(jì) 57
4.3拖輥組件的設(shè)計(jì)及校核 59
4.3.1輥輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 59
4.3.2輥輪軸強(qiáng)度的校核 62
4.4閘門(mén)的設(shè)計(jì) 64
第五章 給煤機(jī)的使用注意事項(xiàng) 66
5.1 K型往復(fù)式給煤機(jī)安裝及使用 66
5.2 K型往復(fù)式給煤機(jī)日常檢修與維護(hù) 66
結(jié) 論 67
致 謝 68
參考文獻(xiàn) 69
II
緒 論
往復(fù)式給煤機(jī)在我國(guó)煤礦、選煤廠及其它行業(yè)應(yīng)用已有幾十年。
給煤設(shè)備是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,給煤設(shè)備的可靠性,特別是關(guān)鍵咽喉部位給煤設(shè)備的可靠性,直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。生產(chǎn)實(shí)踐證明,該設(shè)備對(duì)煤的品種、粒度、外在水份等適應(yīng)能力強(qiáng),與其他給煤設(shè)備相比,具有運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、完全可靠、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)。
往復(fù)式給煤機(jī)的主要缺點(diǎn)是能耗較高。
隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,煤礦井型不斷地?cái)U(kuò)大,現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)式給煤機(jī)生產(chǎn)能力小,不能滿足大型礦井的要求。因此,改進(jìn)和擴(kuò)大現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)是完全有必要的。
第一章 往復(fù)式給煤機(jī)概述
1.1 往復(fù)式給煤機(jī)的用途
最通用的往復(fù)式給煤機(jī)為K型，一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒狀物料的給煤，將儲(chǔ)料倉(cāng)或料坑里的物料連續(xù)均勻地卸運(yùn)到運(yùn)輸設(shè)備或其他篩選設(shè)備中。
1.2 K型往復(fù)式給煤機(jī)的組成及工作原理
1.2.1 K型往復(fù)式給煤機(jī)的組成
K型給煤機(jī)由機(jī)架、 底拖板（給煤槽）、電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)平臺(tái)、漏斗、閘門(mén)、托輥等組成。 本機(jī)可根據(jù)需要設(shè)有帶漏斗、不帶漏斗兩種形式。給煤機(jī)設(shè)有兩種結(jié)構(gòu)形式：1、帶調(diào)節(jié)閘門(mén) 2、不帶調(diào)節(jié)閘門(mén)，其給煤能力由底板行程來(lái)達(dá)到。
1.曲柄 2.減速器 3.電動(dòng)機(jī) 4.連桿 5.斜板 6.托輥 7.底板
圖1.1 給煤機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
1.2.2 K型往復(fù)式給煤機(jī)工作原理簡(jiǎn)述
往復(fù)式給煤機(jī)是由槽形機(jī)體和帶有曲柄連桿裝置的活動(dòng)地板組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，地板是工作機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)動(dòng)后，經(jīng)彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連桿機(jī)構(gòu)拖動(dòng)傾斜的底板在托輥上作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)装逭袝r(shí),將煤倉(cāng)和槽形機(jī)體內(nèi)的煤帶到機(jī)體前端;底板逆行時(shí),槽形機(jī)體內(nèi)的煤被機(jī)體后部的斜板擋住,底板與煤之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),機(jī)體前端的煤自行落下。將煤均勻地卸到運(yùn)輸機(jī)械或其它篩選設(shè)備上。
圖1.2 總體簡(jiǎn)圖
1.3往復(fù)式給煤機(jī)特點(diǎn)
工作可靠、壽命長(zhǎng)；重量輕、體積小、維護(hù)保養(yǎng)方便；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，調(diào)節(jié)安裝方便；封閉式框架結(jié)構(gòu)，大大提高了機(jī)架的剛度；裝有限矩形液力偶合器，能滿載啟動(dòng)，過(guò)載保護(hù)；給煤量大是目前國(guó)內(nèi)最大的給煤設(shè)備；采用了先進(jìn)的平面二次包絡(luò)環(huán)面螺桿減速器設(shè)計(jì)，承載能力大，傳動(dòng)效率高；側(cè)襯板與地板之間留縫可調(diào)，能較準(zhǔn)確地控制留縫大小，大大減少了漏料；驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)稱布置，并采用雙推桿，使整機(jī)受力均衡，傳動(dòng)平穩(wěn)，消除了底版往復(fù)時(shí)的扭擺現(xiàn)象；地板有立向筋板，并用三道通長(zhǎng)拖輥支撐，保證了地板本身剛度，消除了現(xiàn)有機(jī)械的缺點(diǎn)。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修量小
在往復(fù)式給煤機(jī)中,電動(dòng)機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)件,其余大部分是焊接件,損壞部件少,用在煤礦惡劣條件下,其適用性深受使用單位的好評(píng)。
性能穩(wěn)定
往復(fù)式給煤機(jī)對(duì)煤的牌號(hào),粒度組成,水分、物理性質(zhì)等要求不嚴(yán),當(dāng)來(lái)料不均勻,水分不穩(wěn)定且?jiàn)A有大塊煤、橡膠帶、木頭及鋼絲等時(shí),仍能正常工作。
噪音低
的噪音都很低。尤其在井下或煤倉(cāng)等封閉型場(chǎng)所,噪音無(wú)法擴(kuò)散,這一點(diǎn)是電動(dòng)給料機(jī)所無(wú)法達(dá)到的。
安裝方便、高度小
往復(fù)式給煤機(jī)一般安裝在煤倉(cāng)倉(cāng)口,不需另外配制倉(cāng)口閘門(mén)溜槽及電動(dòng)機(jī)支座,安裝可一步到位,調(diào)整工作量小,而電動(dòng)給煤機(jī)由于不能直接承受倉(cāng)壓,需要另外安放倉(cāng)口過(guò)渡溜槽,相比之下,往復(fù)式給煤機(jī)占有高度小,節(jié)省了建筑面積和投資。
正是由于往復(fù)式給煤機(jī)具有上述的特點(diǎn),故而,在煤礦井下和地面生產(chǎn)系統(tǒng)的咽喉環(huán)節(jié),及在其他需要控制噪音的環(huán)節(jié),應(yīng)首選往復(fù)式給煤機(jī)。
1.4給煤機(jī)常見(jiàn)的幾種類型及比較
1.4.1 給煤機(jī)常見(jiàn)的幾種類型
給煤機(jī)一般可分為往復(fù)式給煤機(jī)、鏈?zhǔn)浇o煤機(jī)、振動(dòng)式給煤機(jī)等。
往復(fù)式給煤機(jī)采用懸掛式安裝方式，在地坑基礎(chǔ)完工后，往復(fù)式給煤機(jī)可以直接通過(guò)料斗固定在地坑基礎(chǔ)上。往復(fù)式給煤機(jī)一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒狀物料的給煤，將儲(chǔ)料倉(cāng)或料坑里的物料連續(xù)均勻地卸運(yùn)到運(yùn)輸設(shè)備或其他篩選設(shè)備中。往復(fù)式給煤機(jī)具有對(duì)煤的品種、粒度、外在水分適應(yīng)性強(qiáng)，以及具有較高的可靠性，噪音低、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)。給煤機(jī)底板在往復(fù)運(yùn)行過(guò)程中需承受物料很大的摩擦力，所以需要較大的驅(qū)動(dòng)功率，能耗大。
圖1.3 K型往復(fù)式給煤機(jī)示意圖
配料作業(yè)。給料連續(xù)均衡、穩(wěn)定;操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行均衡，無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪聲，維護(hù)量小，耗電量少;給料量的大小可以隨欲調(diào)節(jié);便于實(shí)現(xiàn)給料自動(dòng)控制。在運(yùn)行過(guò)程中,給煤機(jī)的四條刮煤鏈在從動(dòng)軸處,因無(wú)鏈輪定位,易游移發(fā)生咬鏈而斷鏈,影響生產(chǎn)。
圖1.4鏈?zhǔn)浇o煤機(jī)簡(jiǎn)易工作原理圖
1.主動(dòng)軸2.鏈輪3.料斗4.襯板5.刮煤鏈6.從動(dòng)軸
振動(dòng)給料機(jī)用于把物料從貯料倉(cāng)或其它貯料設(shè)備中均勻或定量的供給到受料設(shè)備中,是實(shí)行流水作業(yè)自動(dòng)化的必備設(shè)備，分敞開(kāi)型和封閉型兩種.可根據(jù)要求生產(chǎn)電磁振動(dòng)給料機(jī)、給料斗、輸送機(jī)。
振動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，不需潤(rùn)滑，耗電量??；可以均勻地調(diào)節(jié)給礦量；因此已得到廣泛應(yīng)用。一般用于松散物料。根據(jù)設(shè)備性能要求，配置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少物料對(duì)槽體的壓力，按制造廠要求，倉(cāng)料的有效排口不得大于槽寬的四分之一，物料的流動(dòng)速度控制在6-18m/min.對(duì)給料量較大的物料，料倉(cāng)底部排料處 應(yīng)設(shè)置足夠高度的攔礦板； 為不影響給料機(jī)的性能，攔礦板不得固定在槽體上。為使料倉(cāng)能順利排出，料倉(cāng)后壁傾角最好設(shè)計(jì)為55-65度。
振動(dòng)給料機(jī)可把塊狀、顆粒狀物料從料倉(cāng)中均勻、連續(xù)地喂料到受料裝置中。在砂石生產(chǎn)線中可為破碎機(jī)連續(xù)均勻地喂料避免破碎機(jī)受料口的堵塞。
振動(dòng)給料機(jī)用途：廣泛用于礦山、碎石場(chǎng)、冶金、建材、化工、選礦、煤礦等行業(yè)的破碎、篩分生產(chǎn)線中。
振動(dòng)給料機(jī)工作原理：該機(jī)是利用振動(dòng)器中的偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使篩廂、振動(dòng)器等可動(dòng)部分作強(qiáng)制的連續(xù)的圓或近似圓的運(yùn)動(dòng)。物料則隨篩廂在傾斜的篩面上作連續(xù)的拋擲運(yùn)動(dòng)，并連續(xù)均勻地將物料送至受料口內(nèi)。
振動(dòng)給料機(jī)性能特點(diǎn)：該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，振動(dòng)平穩(wěn)，喂料均勻，連續(xù)性能好，激振力可調(diào)；隨時(shí)改變和控制流量，操作方便；偏心塊為激振源，噪音低，耗電少，調(diào)節(jié)性能好，無(wú)沖料現(xiàn)象；若采用封閉式機(jī)身可防止粉塵污染。
圖1.5 各機(jī)械分布圖
連續(xù)式給煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)主要負(fù)荷均由滾動(dòng)軸承支撐， 因此運(yùn)行阻力小，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠性高，磨損小，維修量??；它一改間斷式給料方式為連續(xù)式給料方式，大大的提高了工作效率；給料量可自由調(diào)節(jié)，最大流量可達(dá)到2 500 t/h；應(yīng)用廣泛，尤其在礦山這種惡劣的環(huán)境下優(yōu)勢(shì)更加明顯，例如它非常適合濕煤的運(yùn)輸；運(yùn)
行平穩(wěn)，噪音小，保護(hù)環(huán)境；節(jié)約能源省電，流量為1 500 t/h運(yùn)行功率僅在6.5 kW左右；采用根據(jù)專利研制的高分子復(fù)合整芯輸送皮帶，使用壽命長(zhǎng)；運(yùn)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保皮帶無(wú)跑偏打滑現(xiàn)象，沒(méi)有煤渣灑落
圖1.6 連續(xù)式給煤機(jī)示意圖
1.4.2往復(fù)式給煤機(jī)與振動(dòng)式給煤機(jī)的比較
往復(fù)式與振動(dòng)式給煤機(jī)兩種給煤方式不同點(diǎn)是給煤頻率和幅值以及運(yùn)動(dòng)軌跡不同。在使用過(guò)程中，由于振動(dòng)式給煤機(jī)給煤頻率高，噪聲也大；由于它是靠高頻振動(dòng)給煤，其振動(dòng)和頻率受物料密度及比重影響較大，所以，給煤量不穩(wěn)定，給煤量的調(diào)整也比較困難；由于是靠振動(dòng)給煤，給煤機(jī)必須起振并穩(wěn)定在一定的頻率和振幅下，但振動(dòng)參數(shù)對(duì)底板受力狀態(tài)很敏感，故底板不能承受較大的倉(cāng)壓，需增加倉(cāng)下給煤槽的長(zhǎng)度，結(jié)果是增加了料倉(cāng)的整體高度，使工程投資加大；由于給煤高度加大，無(wú)法用于替換，目前大量使用的是往復(fù)式給煤機(jī)。
1.5設(shè)計(jì)本給煤機(jī)的目的、基本要求及基本參數(shù)
1.5.1 設(shè)計(jì)本給煤機(jī)的目的
鑒于給煤機(jī)用于將儲(chǔ)料倉(cāng)或料坑里的物料連續(xù)均勻地卸運(yùn)到運(yùn)輸設(shè)備或其他篩選設(shè)備中的作用以及目前給煤機(jī)所存在的一些問(wèn)題，從節(jié)約材料方面進(jìn)行一定的改進(jìn)而進(jìn)行本次設(shè)計(jì)，希望對(duì)給煤機(jī)的發(fā)展起到一定作用。
1.5.2 往復(fù)式給煤機(jī)滿足大型礦井生產(chǎn)能力的要求
隨著我國(guó)煤礦井型的不斷擴(kuò)大,小時(shí)生產(chǎn)能力也在增加,例如:井型為240萬(wàn)t/a,300萬(wàn)t/a,400萬(wàn)t/a的礦井,小時(shí)生產(chǎn)能力分別為742t/h, 928t/h,1238t/h。礦井小時(shí)生產(chǎn)能力的增加,要求提高給煤機(jī)的生產(chǎn)能力。
目前,礦井井下原煤運(yùn)輸越來(lái)越多地采用膠帶輸送機(jī),也就是說(shuō),井下使用給煤機(jī)的環(huán)節(jié)增加了。雖然可以采用多臺(tái)小型號(hào)給煤機(jī)聯(lián)合布置來(lái)滿足大生產(chǎn)能力的要求,但布置多臺(tái)給煤機(jī)需要擴(kuò)大硐室,增加工程投資。況且多臺(tái)布置,系統(tǒng)可靠性降低,噪音增大,出問(wèn)題的機(jī)率也相對(duì)增多,給維修帶來(lái)一定的麻煩。
在使用膠帶輸送機(jī)的裝車(chē)系統(tǒng),是地面生產(chǎn)系統(tǒng)中使用給煤機(jī)最多的地方,而且要求給煤能力比較大。裝車(chē)系統(tǒng)若采用電振給料機(jī),不但增加了裝車(chē)的高度而且噪音很大。安裝大型往復(fù)式給煤機(jī),不僅使小時(shí)生產(chǎn)能力增大,而且也為裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)備的選型提供了更大的可選范圍。
主井井底裝載帶式(板式)定量輸送機(jī)式井底裝載設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì),被列為煤炭重點(diǎn)科研項(xiàng)目,定量輸送機(jī)慢速裝載時(shí)要求給煤設(shè)備的能力在800t/h以上,現(xiàn)有的K系列給煤機(jī)達(dá)不到這一要求。雖然也可采用給料閘門(mén)入料,但給料閘門(mén)的給料量易受原煤的水份、粒度影響,使給料不均勻。而大型往復(fù)式給煤機(jī)可滿足這一要求。
1.5.3 基本參數(shù)
根據(jù)給煤機(jī)需滿足大型礦井生產(chǎn)能力要求，其設(shè)計(jì)參數(shù)定為給煤量：
1.6 本次設(shè)計(jì)所做的基本工作
在安裝時(shí)，因?yàn)榭紤]到曲柄連桿需繞過(guò)聯(lián)軸器，以避免與其相碰的問(wèn)題，將連桿制成彎的，其詳情結(jié)構(gòu)見(jiàn)曲柄連桿圖7。
這樣不僅浪費(fèi)材料，安裝不方便，還需考慮曲拐要繞過(guò)聯(lián)軸器所需的弧度，而且造成加工的不便。通過(guò)考慮安裝問(wèn)題，可以將電動(dòng)機(jī)位置調(diào)換，使減速器與之相配合，以致避免連桿與聯(lián)軸器相碰的問(wèn)題，可將連桿制成直的。其詳情結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8。
1、電動(dòng)機(jī) 2、減速器 3、曲柄 4、軸承 5、曲拐
圖1.7 改造前給煤機(jī)傳動(dòng)部分簡(jiǎn)圖
圖1.8 改造后給煤機(jī)傳動(dòng)部分簡(jiǎn)圖
1.7 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)的技術(shù)參數(shù)
表1.1 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)技術(shù)參數(shù)
型號(hào)規(guī)格
K-4
給煤能力/（t/h）
底板行程
曲柄位置
無(wú)煙煤
煙煤
200
4
590
530
150
3
440
395
100
2
295
268
50
1
148
132
曲柄轉(zhuǎn)速/（）
62
電動(dòng)機(jī)
型號(hào)
YB200L-8(Y200 L-6)
功率/
18.5
轉(zhuǎn)速/（）
970
減速器
型號(hào)
JZQ-500
速比
15.75
最大允許粒度
/
含量10 %以下
700
含量10 %以上
550
設(shè)備重量
/
帶料斗
2337
不帶料斗
2505
第二章 往復(fù)式給煤機(jī)的總體設(shè)計(jì)
在確定往復(fù)式給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)尺寸之前，首先考慮給煤機(jī)的容積利用系數(shù)。容積利用系數(shù)是給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的體積與槽體容積的比值。在給煤機(jī)槽體容積一定的情況下,容積利用系數(shù)取值的高低,決定設(shè)計(jì)給煤能力的值就越大,則設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力大,反之就小。現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)容積利用系數(shù)取值為0.62。為了提高給煤機(jī)的綜合性能,通過(guò)對(duì)K型往復(fù)給煤機(jī)的使用情況進(jìn)行大量調(diào)查和性能測(cè)試,給煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力比設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力偏大約10～20%。這說(shuō)明原設(shè)計(jì)容積利用系數(shù)取值偏低。在該往復(fù)給煤機(jī)設(shè)計(jì)中,我們將容積利用系數(shù)提高到0.7-0.8,這就意味著,與原設(shè)計(jì)比較,在相同設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力條件下,給煤機(jī)槽體容積可以縮小13%。給煤機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力與煤的粒度、水份有較大關(guān)系。同樣一臺(tái)給煤機(jī),煤的流動(dòng)性好,則實(shí)際生產(chǎn)能力大;煤的流動(dòng)性差,則實(shí)際生產(chǎn)能力就小?，F(xiàn)有Ｋ型往復(fù)式給煤機(jī)之所以適應(yīng)范圍廣,除其它性能以外,就在于設(shè)計(jì)時(shí)余量較大,即容積利用系數(shù)取值較低。我認(rèn)為,容積利用系數(shù)不宜取值過(guò)大,以保證往復(fù)給煤機(jī)對(duì)各種煤的適應(yīng)性。
2.1往復(fù)式給煤機(jī)的參數(shù)
根據(jù)已知參數(shù)，給煤量：880t/h；最大給料粒度500mm；初步設(shè)定曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)為；往復(fù)行程為250mm。
2.2給煤機(jī)的總體外型設(shè)計(jì)
參考 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)取料倉(cāng)寬度為=1250，底托板材料選用Q235鋼長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2000 。
由此可推出每轉(zhuǎn)推出煤的容積為：
式中：――曲柄每轉(zhuǎn)推出為
――查表得散煤的容重
由式得
V=abh=0.25×h=
推出煤的最低高度：
h=0.85m
初步設(shè)定曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)為，箱體的有效高度和寬度，高度為，寬度為。給煤量可表示為
式中 ——給煤機(jī)給煤量，；
——給煤機(jī)箱體高度，；
——給煤機(jī)箱體寬度，；
a ——給煤機(jī)行程，；
——煤的密度，；
——曲柄轉(zhuǎn)速，；
——工況系數(shù)，。
因此，由式可求出給煤量
v
r
×
×
×
×
×
=
n
a
B
H
Q
60
>880
由上式結(jié)果可得出，箱體尺寸滿足給煤要求。
K 型給煤機(jī)外形尺寸圖如下
1、減速機(jī) 2、電動(dòng)機(jī) 3、傳動(dòng)平臺(tái) 4、聯(lián)軸器 5、H形架
6、連桿 7、給煤槽 8、閘門(mén) 9、機(jī)架 10、漏斗 11、托輥
曲柄連桿尺寸及底板速度的確定：已知行程，設(shè)偏距e為125 mm，傾斜角度為在有三角形關(guān)系式和理論力學(xué)中最小角定理，當(dāng)可求得
速度
a=125mm連桿長(zhǎng)l=740mm
圖2.1 K型往復(fù)式給煤機(jī)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
2.3給煤機(jī)的受力分析
2.3.1 往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力
往復(fù)式給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率主要消耗在克服下列阻力上。
正行時(shí)：底板在托滾上的運(yùn)動(dòng)阻力和煤與固定側(cè)板的摩擦阻力。
逆行時(shí)：底板在托滾上的運(yùn)動(dòng)阻力和煤與底板的摩擦阻力。
此外，還有消耗在克服煤與側(cè)板之間黏著力和在克服底板加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)行阻力上。
2.3.2 產(chǎn)生運(yùn)行阻力的因素及力的計(jì)算
往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力有以下公式計(jì)算：
式中 ——給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量，；
——給煤機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，；
——重力加速度，；
——煤倉(cāng)出口處壓力，；
——給煤機(jī)底板水平投影長(zhǎng)度，；
——煤倉(cāng)出口對(duì)底板有效壓力區(qū)長(zhǎng)度，；
——給煤機(jī)槽體凈寬度，；
——底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，；
——煤對(duì)側(cè)板的側(cè)壓系數(shù)；
——煤的松散容重， ；
——底板上煤的厚度， ，。
正行阻力：
逆行阻力：
運(yùn)行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方值計(jì)算，即
式中、、括號(hào)內(nèi)的第一項(xiàng)表示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量和活動(dòng)件的重量；表示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量； 表示煤的重量對(duì)給煤機(jī)固定側(cè)板產(chǎn)生的側(cè)壓力。號(hào)內(nèi)的第二項(xiàng)表示煤倉(cāng)出口處壓力； 表示煤倉(cāng)出口處壓力對(duì)給煤機(jī)固定側(cè)板產(chǎn)生的側(cè)壓力。由于底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力較小(運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)ω值較小),給煤機(jī)運(yùn)行阻力主要是煤與固定側(cè)板的摩擦阻力和煤與底板的摩擦阻力。因此可知,產(chǎn)生運(yùn)行阻力的主要因素是給煤機(jī)槽體內(nèi)的煤的重量和煤倉(cāng)出口處的壓力以及煤與側(cè)板或底板的摩擦系數(shù)。
從以上分析可知,我們只能從減少煤倉(cāng)出口處壓力對(duì)底板的作用,以及減小煤與固定側(cè)板和底板的摩擦力來(lái)考慮往復(fù)式給煤機(jī)的節(jié)能措施。
采用傾斜式倉(cāng)口漏斗，由于煤倉(cāng)出口處壓力的作用,使底板產(chǎn)生了運(yùn)行阻力,如果采用斜倉(cāng)口漏斗,使煤倉(cāng)出口壓力對(duì)底板作用減小或不作用在底板上,底板的運(yùn)行阻力就可以減小。
往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力由以下簡(jiǎn)化公式計(jì)算：
給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量：
=1.25×2×0.85×950
底托板選用的材料為，其密度，底托板長(zhǎng)、寬、厚度分別為2000、1250、16。則底托板質(zhì)量為：
則
正行阻力：
正行阻力：
運(yùn)行阻力：
＝
減少煤與底板的摩擦系數(shù)是有限的。這是因?yàn)檎袝r(shí)，給煤機(jī)槽體內(nèi)的煤是在其與底板之間的摩擦力的作用下，移到給煤機(jī)前端。煤與底板的摩擦力要大于煤在加速時(shí)的動(dòng)阻力和煤與固定側(cè)板的摩擦力，才能保證在正行時(shí)，煤與底板間不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。
第三章 給煤機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 電機(jī)選型
因設(shè)備是在井下工作，電機(jī)選為隔爆異步電動(dòng)機(jī)。
1. 給煤機(jī)所需功率：
2. 給煤機(jī)的傳動(dòng)效率
(1) 曲柄連桿的傳動(dòng)效率：0.96×0.85
(2) 減速器的傳動(dòng)效率：減速器用三對(duì)軸承，選用深溝球軸承查得其效率為，故：
(3)聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99
所以，給煤機(jī)的總傳動(dòng)效率為
3. 電動(dòng)機(jī)的功率確定
電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為
一般來(lái)說(shuō)，選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率，即，所以，選擇電機(jī)額定功率為15，選擇電機(jī)型號(hào)如表3-1所示
表3.1 往復(fù)式給煤機(jī)電機(jī)選型
型號(hào)
額定功率
額定轉(zhuǎn)速
同步轉(zhuǎn)速
功率因數(shù)
YB180L-6
15
970
1000
0.895
3.2 減速器設(shè)計(jì)
3.2.1. 減速器
現(xiàn)在已使用的K系列往復(fù)式給煤機(jī)常用的減速器型號(hào)如表3-2所示。
表3.2 K系列往復(fù)式給煤機(jī)常用的減速器型號(hào)
型號(hào)規(guī)格
K-0
K-1
K-2
K-3
K-4
減速機(jī)
型號(hào)
JZQ0-350
JZQ0-350
JZQ0-350
JZQ-400
JZQ-500
速比
12.64
12.64
12.64
15.75
15.75
ZQ、ZQH（JZQ、PM）型減速器具有機(jī)械性能好、工作可靠、維修方便、過(guò)載能力強(qiáng)、耐沖擊、慣性力矩小等特點(diǎn)。適用于起重、運(yùn)輸、冶金、礦山、建筑、化工、紡織等行業(yè)。
其適用條件如下：減速器齒輪圓周速度不大于12m/s；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；可用于正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)；工作環(huán)境溫度為-40℃～+40℃。減速器有九種傳動(dòng)比、九種裝配形式和三種低速軸軸端型式。
1) 計(jì)算速比(總傳動(dòng)比)
減速器速比為
2）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比
參考文獻(xiàn)[3]表2-1，取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比
對(duì)于展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器，在兩極齒輪配對(duì)材料、性能及齒寬系數(shù)大致相同的情況下，即齒面接觸強(qiáng)度大致相等時(shí)，兩極齒輪的傳動(dòng)比可按下式分配：
即
代入式得
3.2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
各軸的轉(zhuǎn)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)比進(jìn)行計(jì)算;傳動(dòng)裝置各部分的功率和轉(zhuǎn)矩。
計(jì)算各軸時(shí)將傳動(dòng)裝置中各軸從高速軸到低速軸依次編號(hào)，定0軸（電動(dòng)機(jī)軸），1軸，2軸，3軸；相鄰兩軸間的傳動(dòng)比表示為，；各軸的輸出功率為，，，；各軸的輸出轉(zhuǎn)矩為，，，。
各軸的輸出功率
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）
1軸（高速軸）
2軸（中間軸）
3軸（低速軸）
各軸的輸出轉(zhuǎn)速
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）
1軸（高速軸）
2軸（中間軸）
3軸（低速軸）
各軸的輸出轉(zhuǎn)矩
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）
1軸（高速軸）
2軸（中間軸）
3軸（低速軸）
3.3 齒輪的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算
3.3.1 第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)
(1) 選擇齒輪材料
參考文獻(xiàn)[4]查表8-17
小齒輪選用調(diào)質(zhì)并表面淬火
大齒輪選用調(diào)質(zhì)并表面淬火
許用接觸應(yīng)力 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，由式（6－6）得
(3 .5)
疲勞極限應(yīng)力、 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查圖6－4
參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式(6.7)
預(yù)設(shè)給煤機(jī)每天工作20小時(shí)，每年工作300天，預(yù)期壽命為10年
(3.6)
則參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查圖6-5得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 、（不允許有點(diǎn)蝕）
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，按一般可靠度查
取
則
(2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度;
參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]表6.7，表6.8選取 Ⅱ公差組8級(jí)
小輪分度圓直徑d，參考文獻(xiàn)[4]，由式求得
(3.7)
齒寬系數(shù)參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查表6.9， 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
小齒輪齒數(shù), 在推薦值20-40中選
大齒輪齒數(shù) ，圓整取
齒數(shù)比
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)。合適
小齒輪轉(zhuǎn)矩 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-53）求得
載荷系數(shù)K (3.8)
使用系數(shù) 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查表6.3
動(dòng)載荷系數(shù) 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，由推薦值 1.05～1.4選
齒向載荷分布系數(shù) 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，由推薦值 1.0～1.2選
齒間載荷分配系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-55）及得
(3.9)
參考文獻(xiàn)[4]，查表并查值
則載荷系數(shù)的初值
材料彈性系數(shù) 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查表6.4得
(3.10)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查圖6-3得
重合度系數(shù) 由推薦值0.85～0.92得
故的設(shè)計(jì)初值為
(3.11)
齒輪模數(shù)
參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查表6.6取
小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值
圓周速度
與估計(jì)取有差距不大，對(duì)取值影響不大，不需修正
小輪分度圓直徑
大輪分度圓直徑
中心距
齒寬 ，
取小輪齒寬
大輪齒寬
(3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
齒形系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-67 小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-68 小輪
大輪
重合度系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-67）
許用彎曲應(yīng)力 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-71）
彎曲疲勞極限 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-72
彎曲壽命系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-73
尺寸系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-74
安全系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表8-27
則
故
齒根彎曲強(qiáng)度足夠。
(4) 齒輪其他尺寸計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(參考文獻(xiàn)[4]表8-4)
1) 小齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
基圓直徑
齒距
齒厚
齒槽寬
基圓齒距
法向齒距
頂隙
2) 大齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓
基圓直徑
齒距
齒厚
齒槽寬
基圓齒距
法向齒距
頂隙
中心距
傳動(dòng)比
參考文獻(xiàn)[4]表8-31得知，當(dāng) ，選用腹板式的結(jié)構(gòu)
取
應(yīng)大于，為齒全高
=
=217.5
3.3.2 第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)
(1) 選擇齒輪材料
參考文獻(xiàn)[4]查表8-17
小齒輪選用調(diào)質(zhì)并表面淬火
大齒輪選用調(diào)質(zhì)并表面淬火
許用接觸應(yīng)力 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8－69）得
(3.13)
接觸疲勞極限應(yīng)力、 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8－69
參考文獻(xiàn)[4]，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式(8－70)
預(yù)設(shè)給煤機(jī)每天工作20小時(shí)，每年工作300天，預(yù)期壽命為10年
則參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-70得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 、（不允許有點(diǎn)蝕）
硬化系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-71及說(shuō)明
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-27，按一般可靠度查
取
(2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度;
參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]表6.7，表6.8選取 Ⅱ公差組8級(jí)
小輪分度圓直徑d，參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，由式求得
(3.14)
齒寬系數(shù)參考文獻(xiàn)[4]，查表8～23 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
小齒輪齒數(shù), 在推薦值20-40中選
大齒輪齒數(shù)
齒數(shù)比
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)。合適
小齒輪轉(zhuǎn)矩 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-53）求得
載荷系數(shù)K 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-54）得
使用系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表8-20
動(dòng)載荷系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-57得初值
齒向載荷分布系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-60
齒間載荷分配系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-55）及得
參考文獻(xiàn)[4]，查表并查值
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表8-22得
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-64得
重合度系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8－65得
故的設(shè)計(jì)初值為
(3.15)
齒輪模數(shù)
參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]，查表6.6取
小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值
圓周速度
與估計(jì)取有差距不大，對(duì)取值影響不大，不需修正
小輪分度圓直徑
大輪分度圓直徑
中心距
齒寬 ，
取小輪齒寬
大輪齒寬
(3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
(3.16) 齒形系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-67 小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-68 小輪
大輪
重合度系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-67）
許用彎曲應(yīng)力 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-71）
(3.17)
彎曲疲勞極限 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-72
彎曲壽命系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-73
尺寸系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-74
安全系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表8-27
則
故
齒根彎曲強(qiáng)度足夠。
(4) 齒輪其他尺寸計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(參考文獻(xiàn)[4]表8-4)
1) 小齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
根圓直徑
基圓直徑
齒距
齒厚
齒槽寬
基圓齒距
法向齒距
頂隙
2) 大齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓
基圓直徑
中心距
傳動(dòng)比
參考文獻(xiàn)[4]表8-31得知，當(dāng) ，選用腹板式的結(jié)構(gòu)
取
應(yīng)大于，為齒全高
=
=301
(3.18)
n=0.5m=0.53=1.5mm
3.4 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算
3.4.1 中間軸的設(shè)計(jì)及校核
(1) 求中間軸上的轉(zhuǎn)矩
(3.19)
(2) 求作用在齒輪上的力
中間軸上大齒輪的分度圓直徑為（由以上齒輪計(jì)算得知）
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-1所示。
圓周力
徑向力
軸向力
中間軸上小齒輪的分度圓直徑為（由以上齒輪計(jì)算得知）
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-1所示。
圓周力
徑向力
軸向力
(3) 確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，按式初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]表4-2，取，可得
(3.20)
(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3.1所示
圖3.1 中間軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 該段安裝滾動(dòng)軸承，考慮到軸承只受徑向力，所以選擇深溝球軸承。取軸段直徑。參考文獻(xiàn)[4] 表11-1，選用6309型圓柱滾子軸承，尺寸為。取齒輪距軸承的距離，考慮到齒輪和軸承之間用套筒定位，則齒輪與軸段之間有s=4mm的差距，所以
軸段② 該段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位，右端使用軸環(huán)定位，軸段直徑。已知齒輪輪轂的寬度為30mm,為了使套筒斷面可靠的壓緊齒輪，軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于輪轂孔寬度，取?！ ?
軸段③ 取齒輪右端軸肩高度，則軸環(huán)直徑，。
軸段④ 該軸段安裝齒輪，用套筒定位，取直徑，。
軸段⑤ 該軸段安裝軸承，與軸段①相同取直徑
。
3）軸上零件的周向定位
齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，按，參考文獻(xiàn)[4] 表10-26，查得平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)，為保證齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。
4）確定軸端倒角取。
5）軸的強(qiáng)度校核
Ⅰ求軸的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖3-1），在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，參考文獻(xiàn)[6]表24.2-15可得知a值，對(duì)于6309型深溝球軸承，取,因此軸的支撐跨距為。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖，扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處的及的數(shù)值如下。
支反力 H水平面，
V垂直面，
彎矩和
水平面
垂直面
合成彎矩
(3.21) (3.22)
扭矩
當(dāng)量彎矩
如圖3.2 中間軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
Ⅱ校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[4]表4-1查得，則，即，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為
(3.23)
滿足強(qiáng)度要求。
3.4.2 輸入軸的設(shè)計(jì)及校核
(1) 求輸入軸上的轉(zhuǎn)矩
(3.24)
(2) 求作用在齒輪上的力
輸入軸上齒輪的分度圓直徑為（由以上齒輪計(jì)算得知）
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-3所示。
(3.25)
(3) 確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，按式初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]查表4-2，取，可得
(3.26)
(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1) 擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3-3所示
圖3.3 輸入軸的結(jié)構(gòu)圖
2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 該段用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，根據(jù)工作情況選取，則。參考文獻(xiàn)[4] 表13-5，根據(jù)工作要求選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為，許用轉(zhuǎn)矩。與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑，因此取軸段①的直徑。半聯(lián)軸器輪轂總長(zhǎng)度（J型軸孔），與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
軸段② 為了半聯(lián)軸器的軸向定位，軸段①左端制出定位軸肩，所以軸段②的直徑為。
根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)和端蓋的拆卸要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為20mm，因此取。
軸段③ 該段安裝滾動(dòng)軸承，考慮到軸承只受徑向力，所以選擇深溝球軸承。取軸段直徑，選用6310型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1可知，尺寸為。取。
軸段④ 該軸段用于軸承的定位，它的軸肩，所以軸段④的直徑為。根據(jù)安裝要求，取軸段④的長(zhǎng)度。
軸段⑤ 該軸段為齒輪軸，齒輪寬度，分度圓直徑。
軸段⑥的直徑和長(zhǎng)度各取，。
軸段⑦用于安裝軸承，選用6308型深溝球軸
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