I本科畢業(yè)論文（設(shè)計）PL 型斗式提升機設(shè)計 學(xué) 院 小三號黑體居中（下同）專 業(yè)學(xué) 號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師提交日期 年 月 日I誠 信 承 諾 書本人鄭重承諾和聲明:我承諾在畢業(yè)論文撰寫過程中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定,恪守學(xué)術(shù)規(guī)范,此畢業(yè)論文(設(shè)計)中均系本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成,沒有剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點、思想和成果,沒有篡改研究數(shù)據(jù),凡涉及其他作者的觀點和材料,均作了注釋,如有違規(guī)行為發(fā)生,我愿承擔(dān)一切責(zé)任,接受學(xué)校的處理,并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 年 月 日 I摘 要首先對提升機作了簡單的概述；接著分析了提升機的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計準(zhǔn)則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計；接著對所選擇的提升機各主要零部件進(jìn)行了校核。普通型提升機由六個主要部件組成：傳動裝置，機尾或?qū)Щ匮b置，中部機架，拉緊裝置以及尾部組件。最后簡單的說明了提升機的安裝與維護(hù)。目前，提升機正朝著長距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來出現(xiàn)的 PL 提升機就是其中的一個。在提升機的設(shè)計、制造以及應(yīng)用方面, 目前我國與國外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設(shè)計制造提升機過程中存在著很多不足。關(guān)鍵詞：提升機，傳動裝置，PL 型提升機IIAbstractFirst hoist briefly outlined; then analyzes the selection principle and calculation method hoist; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the requirements of a given parameter selection and design; then the selected hoist all major components have been checked. Common hoist consists of six main components: gear, tail or device back into the middle frame, tail assembly and tensioning device. Finally, a brief description of the installation and maintenance of elevator. Currently, the elevator is moving in the direction of long-distance, high-speed, low-friction development in recent years of PL hoist is one of them. In improving the design, manufacture and application, China compared with foreign advanced level there is still a wide gap between the country there are many deficiencies in the design and manufacturing process elevator.Key Words：hoist, gear, PL hoistIII目 錄第 1 章 緒論11.1 研究的意義 .11.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 .1第 2 章 PL 型斗式提升機主要設(shè)計方案 22.1 概述 .22.2 PL 型斗式提升機的工作原理 22.3 PL 型斗式提升機主要特點 22.4 PL 型斗式提升機分類 22.5 PL 型斗式提升機的裝載和卸載 32.6 常用斗提機選用及相關(guān)計算 32.7 PL 型斗式提升機的主要部件 4第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 63.1 提升功率的確定 .63.2 電動機選擇 .73.3 減速機設(shè)計 .73.3.1 帶傳動的選擇計算 .73.3.2 二級減速器傳動設(shè)計 .83.4 齒輪的設(shè)計 83.4.1 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 .83.4.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算 .133.5 軸的設(shè)計及校核 153.5.1 高速軸(輸入軸) 的設(shè)計計算 153.5.2 中間軸的設(shè)計計算 .173.5.3 輸出軸的設(shè)計計算 .193.6 滾動軸承的選擇和計算 223.7 鍵連接的計算 .243.8 減速器的設(shè)計 .253.8.1 減速器的潤滑和密封形式 .253.8.2 減速器箱體、附件設(shè)計 .253.8.3 精度設(shè)計 .263.9 驅(qū)動軸設(shè)計及附件的選擇 .263.9.1 軸的材料及熱處理 263.9.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 27IV3.9.3 軸的強度校核計算 283.9.4 軸承選用 303.9.5 驅(qū)動鏈輪鍵的設(shè)計校核 313.9.6 精度設(shè)計 313.10 聯(lián)軸器的選擇 .323.11 驅(qū)動鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .323.12 提升機主要參數(shù)的計算 .333.13 頭部罩殼的選材及連接 .343.14 中部區(qū)段的設(shè)計選材 .343.15 料斗與環(huán)鏈的設(shè)計 .34第 4 章 PLC 電氣電路自動化設(shè)計 .364.1 主電路設(shè)計硬件設(shè)計 .364.2 輸入/輸出設(shè)備的確定 374.3 PLC 的選型 384.4 三菱 FX-2 系列 PLC 簡介 .384.5 I/O 點的分配 394.6 硬件設(shè)備連接 .39第 5 章 軟件設(shè)計415.1 程序框圖 .415.2 本設(shè)計中用到的軟元件簡介 .415.2.1 輸入繼電器（X0～X177） 425.2.2 輸出繼電器（Y0～Y177） 425.2.3 輔助繼電器（M） 425.2.4 定時器（T） .435.3 梯形圖設(shè)計 .435.4 梯形圖的編程規(guī)則 .445.5 梯形圖程序 .445.6 指令表程序設(shè)計 475.6.1 本設(shè)計中用到的基本指令簡介 475.6.2 指令表程序 .47總結(jié)50致 謝51參考文獻(xiàn)52第 1 章 緒論1第 1 章 緒論1.1 研究的意義隨著輸送帶或鏈提升到頂部，繞過頂輪后向下翻轉(zhuǎn)，物料將傾入接受槽內(nèi)，完成提升。PL 型斗式提升機是一種固定裝置的機械輸送設(shè)備，其工作原理是料斗把物料從下面的儲藏倉中舀起或物料由其他設(shè)備送入料斗，斗式提升機主要用來垂直提升經(jīng)過破碎機的石灰石、煤、石膏、熟料、干粘土等顆粒狀和塊小狀物料以及生料、水泥、煤粉等粉狀物料，可廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的飼料廠、面粉廠、米廠、淀粉廠以及糧庫、港口碼頭等的散裝物料的提升。 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀國外：1868 年，在英國出現(xiàn)了提升機；1887 年，在美國出現(xiàn)了螺旋提升機；1905 年，在瑞士出現(xiàn)了鋼提升機；1906 年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性提升機。此后，提升機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。PL 斗式提升機就是提升機的其中一種。國內(nèi)：國內(nèi)的研究現(xiàn)狀和分析提升機在國內(nèi)外的發(fā)展歷程各有千秋，我國古代出現(xiàn)的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，就是現(xiàn)代斗式提升機和刮板提升機的皺形；17 世紀(jì)中葉，開始應(yīng)用于架空索道輸送散狀物料；19 世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的提升機相繼出現(xiàn)。我國斗式提升機的設(shè)計制造技術(shù)是在 50 年代由前蘇聯(lián)引進(jìn)的，80 年幾乎沒有大的發(fā)展。在此期間，雖各行業(yè)就使用中存在的一些問題也作過一些改進(jìn)，如 Z1 型和鉤頭鏈?zhǔn)蕉肥教嵘龣C的設(shè)計等工作，但大都因為某些原因未能得到推廣。自 80 年代以后，隨著國家改革開放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，一些大型及重點工程項目引進(jìn)了一定數(shù)量的斗式提升機的頒布 JB 3926—85 及按此要求設(shè)計的 TD、PL 和 TB 系列的斗式提升機相繼問世，是我國斗式提升機技術(shù)水平先前邁了一步，但與國際先進(jìn)水平相比仍存在相當(dāng)大的差距，尤其是板鏈?zhǔn)蕉肥教嵘龣C存在的差距更大一些。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展運輸機械行業(yè)在引進(jìn)、吸收、消化了世界各國斗式提升機的最新技術(shù)，并結(jié)合我國實際情況，設(shè)計出 PLG 和 TDG 高效斗式提升機的需要。斗式提升機行業(yè)的趨勢朝著大型化，系類化，標(biāo)準(zhǔn)化，通用化機電一體化的方向發(fā)展。商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）2第 2 章 PL 型斗式提升機主要設(shè)計方案2.1 概述根據(jù)所運輸?shù)奈锪蠟樯钊济海矢鶕?jù)相關(guān)手冊選用斗式提升機。斗式提升機的工作原理、性能和特點，采用理論聯(lián)系實際的方法，研究影響斗式提升機效率的影響因素，進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提出結(jié)構(gòu)的方案并實施設(shè)計。同時，進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)的設(shè)計與計算、總體方案設(shè)計，總體裝配以及傳動、機體等部件和相關(guān)零部件設(shè)計及繪圖。主要設(shè)計方案如下：1）對斗式提升機的工作原理進(jìn)行深入研究，設(shè)計出總體方案。2）設(shè)計出合理的提升機結(jié)構(gòu)和零件的強度，保證運行的穩(wěn)定性。3）設(shè)計出合理的驅(qū)動裝置，保證運行的高效性。PL 斗式提升機具有輸送量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠，操作維修簡便，壽命長等顯著特點。斗式提升機適用于輸送粉狀，粒狀和小塊狀的低磨琢性物性，物料堆積密度小于 1.5t/m ,物料溫度不超過 250℃，廣泛應(yīng)用于水泥提升機械。2.2 PL 型斗式提升機的工作原理斗式提升機是通過緊固在牽引件上的許多漏斗，并環(huán)繞在上部頭輪和下部尾輪之間，構(gòu)成了閉合輪廓；驅(qū)動裝置與頭輪軸相連，是斗式提升機的動力部分，可以使頭輪軸轉(zhuǎn)動；張緊裝置一般和下部尾輪相連，使?fàn)恳@得必要的初張力，以維持牽引件正常運轉(zhuǎn)。物料從斗式提升機下部機殼的進(jìn)料口進(jìn)入物料，通過流入式或掏取式裝入料斗后，提升到頭部，在頭部沿出料口卸出，實現(xiàn)垂直方向輸送物料的目的。斗式提升機的料斗、牽引構(gòu)件及頭輪和尾輪等安裝在全封閉的機殼之內(nèi)。2.3 PL 型斗式提升機主要特點（1）驅(qū)動功率小,采用流入式喂料、誘導(dǎo)式卸料、大容量的料斗密 集型布置.在物料提升時幾乎無回料和挖料現(xiàn)象,因此無效功率少。 （2）提升范圍廣,這類提升機對物料的種類、特性要求少,不但能提升一般粉狀、小顆粒狀物料,而且可提升磨琢性較大的物料.密封性好,環(huán)境污染少。 (3)運行可靠性好,先進(jìn)的設(shè)計原理和加工方法,保證了整機運行的可靠性,無故障時間超過 2 萬小時。提升高度高.提升機運行平穩(wěn),因此可達(dá)到較高的提升高度。 (4)使用壽命長,提升機的喂料采取流入式,無需用斗挖料,材料之間很少發(fā)生擠壓和碰撞現(xiàn)象。本機在設(shè)計時保證物料在喂料、卸料時少有撒落,減少了機械磨損。2.4 PL 型斗式提升機分類(1）按牽引件分類：斗式提升機的牽引構(gòu)件有環(huán)鏈、板鏈和膠帶等幾種。環(huán)鏈的結(jié)構(gòu)和制造比較簡第 2 章 斗式提升機主要設(shè)計方案3單，與料斗的連接也很牢固，輸送磨琢性大的物料時，鏈條的磨損較小，但其自重較大。板鏈結(jié)構(gòu)比較牢固，自重較輕，適用于提升量大的提升機，但鉸接接頭易被磨損，膠帶的結(jié)構(gòu)比較簡單，但不適宜輸送磨琢性大的物料，普通膠帶物料溫度不超過 60°C，鋼繩膠帶允許物料溫度達(dá) 80°C，耐熱膠帶允許物料溫度達(dá) 120°C，環(huán)鏈、板鏈輸送物料的溫度可達(dá) 250°C。斗提機最廣泛使用的是(TD)，環(huán)鏈?zhǔn)?PL)兩種型式。用于輸送散裝水泥時大多采用深型料斗。如 TD 型斗提機采用離心式卸料或混合式卸料適用于堆積密度小于 1．5t／m3 的粉狀、粒狀物料。PL 環(huán)鏈斗提機采用混合式或重力式卸料用于輸送堆和密度小于 1．5t／m3 的粉狀、粒狀物料。(2）按卸載方式分類：斗式提升機可分為：離心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三種形式。離心式卸料的斗速較快，適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速較慢，適用于輸送塊狀的，比重較大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。2.5 PL 型斗式提升機的裝載和卸載斗式提升機的裝載方式有三種，即注入式裝載（見圖 2-1） 、挖取式裝載（見圖 2-2）和混合式裝載。注入式裝載要求散料以微小建度均勻地落入料斗中，形成比較穩(wěn)定的料流，裝料口下部應(yīng)有一定的高度，采用該方式裝載時一般料斗布置較密；料斗在牽引件上布置較稀時多采用挖取式裝載，只能用于輸送粉狀或小顆粒流動性良好物料的場合，斗速運行速度在 2m／s 以下，介于兩者之間采用混合式裝載。卸載方式有離心式、重力式及混合式三種。(1)離心式卸料料斗的運行速度較高，通常取為 1—2m/s。如欲保持這種卸載必須正確選擇驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速和直徑，以及卸料口的位置。其優(yōu)點是：在一定的料斗速度下驅(qū)動輪尺寸為最?。恍读衔恢幂^高，各料斗之間的距離可以的料斗速度下驅(qū)動輪尺寸為最?。恍读衔恢幂^高，各料斗之間的距離可以減小，并可提高卸料管高度，當(dāng)卸料高度一定時，提升機的高度就可減小；缺點是：料斗的填充系數(shù)較小，對所提升的物料有一定的要求，只適用于流動性好的粉狀、粒狀、小塊狀物料。(2)重力式卸載使用于卸載塊狀、半磨琢性或磨琢性大的物料，料斗運行速度為 0.4—0.8m/s 左右，需配用帶導(dǎo)向槽的料斗。其優(yōu)點是：料斗裝填良好，料斗尺寸與極距的大小無關(guān)。因此允許在較大的料斗運行速度之下應(yīng)用大容積的料斗；主要缺點是：物料拋出位置較低，故必須增加提升機機頭的高度。2.6 常用斗提機選用及相關(guān)計算常用斗式提升機功率計算1、軸功率的近似計算：商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）4P0 = （2-1）12(.5)367QHkv?式中：P 0-軸功率（千瓦）；Q-斗提機的輸送量（噸/小時）；H-提升高度（米）；v-提升速度（米/秒）；K1、K 2-系數(shù)。具體見表 2-22、電動機功率計算：N= （2-2）N210ηη式中：N—電動機功率（千瓦）；N0—軸功率（千瓦）；—減速機傳動效率，對 ZQ 型減速機 =0.94；1η 1η—三角皮帶或開式齒輪傳動效率，對三角皮帶 =0.96，對開式齒輪2η 2η=0.93；ηK—功率備用系數(shù)。與高度 H 有關(guān)，當(dāng)：H20 米時，K=1.15。表 2-1 提升機參數(shù)表牽引構(gòu)件型式單鏈?zhǔn)?雙鏈?zhǔn)搅隙沸褪缴疃泛蜏\斗三角斗 深斗和淺斗三角斗 深斗和淺斗三角斗輸送能力Q（噸/小時）系數(shù) K1100 0.35 0.5 / / 0.6 0.90系數(shù) K3 2.5 2.00 1.5 1.25 1.5 1.25系數(shù) K2 1.6 1.10 1.3 0.80 1.3 0.802.7 PL 型斗式提升機的主要部件斗式提升機的主要部件有：驅(qū)動裝置、出料口、上部區(qū)段、牽引件、漏斗、中部機殼、下部區(qū)段、張緊裝置、進(jìn)料口、檢視門。第 2 章 斗式提升機主要設(shè)計方案5驅(qū)動裝置由電動機、減速機、逆止器或制動器及聯(lián)軸器組成，驅(qū)動主軸上裝有滾筒或鏈輪。大提升高度的斗提機采用液力偶合器，小提升高度時采用彈性聯(lián)軸器。使用軸裝式減速機可省去聯(lián)軸器，簡化安裝工作，維修時裝卸方便。料斗通常分為淺斗、深斗和有導(dǎo)向槽的尖棱面斗。淺斗前壁斜度大深度小，適用于運送潮濕的和流散性不良的物料。深斗前壁斜度小而深度大，適用于運送干燥的流散性好的散粒物料。有導(dǎo)向側(cè)邊的夾角形料斗前面料斗的兩導(dǎo)向側(cè)邊即為后面料斗的卸載導(dǎo)槽，它適用于運送沉重的塊狀物料及有磨損性的物料。 散裝水泥由于流動性好且干燥，用深斗較合適，卸載時，物料在料斗中的表面按對數(shù)螺線分布，設(shè)計離心卸料的料斗時往往在料斗底部打若干個氣孔，使物料裝載時有較高的填充量，并且卸料時更完全。牽引構(gòu)件為一封閉的繞性構(gòu)件，多為環(huán)鏈、板鏈或膠帶。張緊裝置有螺桿式與重錘式兩種。斗提機的張緊滾筒一般制成鼠籠式殼體，以防散料粘集于滾筒上。斗式提升機可采用整體機殼，也可上升分支和下降分支分別設(shè)置機殼。后者可防止兩分支上下運動時在機殼空氣擾動。在機殼上部設(shè)有收塵法蘭和窺視孔。在底部設(shè)有料位指示，以便物料堆積時自動報警。膠帶提升機還需設(shè)置防滑防偏監(jiān)控及速度監(jiān)測器等電子儀器，以保證斗提機的正常運行斗式提升機的原理：如圖 2-3，固接著一系列料斗的牽引構(gòu)件（環(huán)鏈、鏈輪）環(huán)繞在提升機的頭輪與底輪之間構(gòu)成閉合輪廓。驅(qū)動裝置與頭輪相連，使斗式提升機獲得動力并驅(qū)動運轉(zhuǎn)。張緊裝置與底輪相連，使?fàn)恳龢?gòu)件獲得必要的初張力，以保證正常運轉(zhuǎn)。物料從提升機的底部供入，通過一系列料斗向上提升至頭部，并在該處實現(xiàn)卸載，從而實現(xiàn)在豎直方向內(nèi)運送物料。斗式提升機的料斗和牽引構(gòu)件等走行部分以及頭輪、底輪等安裝在全密封的罩殼之內(nèi)。綜合此次設(shè)計的提升高度與臺時產(chǎn)量等要求，本提升機選用混合或重力方式卸料，掏取式裝料，選用 zh 型（中深斗）料斗，牽引件為低合金高強度圓環(huán)鏈，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，具有很高的抗拉強度和耐磨性，使用壽命長，采用了組裝式鏈輪。有輪體、輪緣用高強度螺栓聯(lián)接而成。在鏈輪磨損到一定程度后，可擰下螺栓，拆換輪緣，更換方便，且節(jié)約拆料、降低了維修費；下部采用了重錘杠桿式張緊裝置，即可實現(xiàn)自動張緊。一次安裝后不需調(diào)整，又可以保持恒定的張緊力，從而保證機器的正常運轉(zhuǎn)，避免了打滑或脫鏈。商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）6第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 提升功率的確定延用上世紀(jì) 80 年代的公式，計算復(fù)雜，而且所選參數(shù)稍有變化時結(jié)果的出入?yún)s較大，與實際相差甚遠(yuǎn)。在查閱大量關(guān)于運輸機械設(shè)計方面的手冊和近年來關(guān)于斗式提升機驅(qū)動功率的各種論文和期刊后，綜合各種數(shù)據(jù)，現(xiàn)參照文獻(xiàn)[1]中第十四章斗式提升機中 PL 型提升機設(shè)計的功率計算部分內(nèi)容，計算過程如下：1 垂直斗式提升機擬采用臥式減速器。2 隨著人們對其傳動的深入了解，結(jié)構(gòu)的不完善，加工手段的不段提高，行星傳動裝置日益成為礦山機械廣泛采用的一類傳動裝置。皮帶傳動經(jīng)濟(jì)性好且易維護(hù)，可防止過載，擬選用二級減速器和皮帶傳動配合使用。PL 型斗提機功率計算PL 型提升機驅(qū)動裝置為 YY 型（即 ZLY 或 ZSY 型減速器和 Y 型電動機配用）。傳動軸驅(qū)動功率由下式求得：P0= +PS+PL （3-1）36QHg式中 P0-軸功率（KW）；Q-斗提機的輸送量（T/h）；H-提升高度（m）；g-重力加速度（m/s 2）；PS，P L—附加功率，KW，見表 3-1由此次斗式提升機設(shè)計的條件可以得知，Q=30T/h,t 提升的高度 H=15m重力加速度在此處可取 10 m/s2將數(shù)據(jù)代入（3-1）計算可得（3-2）5.3036150360??????LSPQHgP電機功率（3-3）n0式中 P –電動機功率（KW）；P0- 軸功率（KW）；n- 總效率，大約為 0.7。所以通過計算可得P=5.1Kw第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計73.2 電動機選擇按已知工作要求和條件選用要求電機功率 P＝5.5kW，轉(zhuǎn)速 n=1500r/min 左右，參照文獻(xiàn)[1]中電動機的類型及其應(yīng)用特點，選用 Y132S-4 型電動機。3.3 減速機設(shè)計根據(jù)文獻(xiàn)[2]中的 YY 型驅(qū)動裝置的選型原則及規(guī)范可知，提升機功率為 5.5Kw3.3.1 帶傳動的選擇計算1 確定計算功率 caP由文獻(xiàn)[3]表差得工作情況系數(shù) =1.5，故AK25.81.???KAca2 選擇 V 帶的帶型根據(jù)功率與轉(zhuǎn)速查圖 8—10 選用 A 型3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗算帶的速度d1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 。由表 8—6 和 8—8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑1=90mmd2)驗算帶速 v。按式（8—13）驗算帶的速度= 78.66049.360π1????nd因為 5m/s0Fmin(8 計算壓軸力 P壓軸力的最小值為 NzFP 84.193725.6sin13972sin)(21m0 ?????9 帶輪槽間距 槽邊距5emif帶輪寬 zB08)(in??3.3.2 二級減速器傳動設(shè)計3.4 齒輪的設(shè)計3.4.1 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算1，選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)1）零件輸運設(shè)備為一般工作機器，速度不高，故選用 8 級精度等級即可2）材料選擇及確定許用應(yīng)力小齒輪的材料為 40 （調(diào)質(zhì)） ，硬度為rc280HBS，σ Hlim1=700MPa，σ FE1=600MPa；大齒輪的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為240HBS，σ Hlim2=600MPa，σ FE2=450MPa（參考資料[2]表 11-1）由參考資料[2]表 11-5 取 SF=1.25,SH=1.0由參考資料[2]表 11-4 取 ZE=189.8第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計9對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，取 ZH=2.5[σF1]=0.7σFE1/SF=336MPa[σF2]=0.7σFE2/SF=252MPa[σH1]=σHlim1/SH=700MPa[σH2]=σHlim2/SH=600MPa3）取小齒輪 =20，則 = ， =20 4.23=84.6，取 =85，并初步選定1z2zi12z?2zβ＝15°2，按齒面接觸強度設(shè)計按式試算，即 321)][(HEdtt ZuTk???????（1）確定公式內(nèi)的各計算值１）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（１）試選 6.1?tK（２）由圖 10-30，選取區(qū)域系數(shù) 43.2?HZ（３）由圖 10-26 查得 78.01??2?12.5????（４）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝ × =122525.9×0.99=121300.6 N·mmⅠTd?（５）由表 10-7 選取齒寬系數(shù) 1??d（６）由表 10-－6 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaZE?（７）由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，PaH60lim??大齒輪的接觸疲勞強度極限 lim250HPa?（８）由式 10-13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 916014708361.540hNnjL?????（ ）（j 為齒輪轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)； 為工作壽命二班制，3 年大修，hl工作 12 年） 982.5/.23.5?（９）由圖 10-19 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) 90.1?HNK95.2HN（１０）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力取失效概率為１%，安全系數(shù)為 S=1，由式 10-12 得：MPaSKHNH54069.0][1lim1 ?????.22li2 aH25.31/)(/])[(][1??２）計算（１）試算小齒輪分度圓直徑 ，由計算公式得td1商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）1023121()[]5.tHEtdkTuZm????????（２）計算圓周速度 153.1470=./606tnv ms??1cos.cos2.5tntdZ????計算齒寬 b 及模數(shù) nt153dt??2.274591//.9.0nhmm??（４）計算縱向重合度 ??10.38ta.38tan.7042dZ?????（５）計算載荷系數(shù) K已知使用系數(shù) ?A根據(jù) ，7 級精度，由圖 10-8 查得動載荷系數(shù)smv/2. 1.VK?由表 10-4 查得 231.0.8(.6)0.115.24HdKb? ????????由圖 10-13 查得 .34F??假定 ，由表 10-3 查得0/AtNmb? .1?FHK故載荷系數(shù) 1.4.52364AVHK????（６）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式 10-10a 得331/5.2.64/.0.7ttd m??（７）計算模數(shù) n1cos0.71cos.9nmZ???3，按齒根彎曲強度設(shè)計按齒根彎曲強度設(shè)計m≥ ][cos212FSdYZKT??????確定計算參數(shù)（１）計算載荷系數(shù) .14.52.364AVF?????第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計11（２）根據(jù)縱向重合度 ，從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù)90.1???8.0??Y（３）計算當(dāng)量齒數(shù) 133202.cos5894.VZ?????（４）查取齒形系數(shù)由表 10-5 查得 12.7FaY?2.15Fa（5）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得 .S.8S（６）由圖 10-20C 查得，小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE501??大齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE302??（７）由圖１０－１８查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù) 85.01?FNK8.02F（８）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ 1.4，由式１０－１２得 PaE57.304.15][1???MSFNF862822?（９）計算大小齒輪的 ][SaY?12.7150.36[]3.8.5FaSFY????大齒輪的數(shù)據(jù)大設(shè)計計算 52322.641.30.8cos10.6352.86nm m??????對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞n商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）12強度綜合上述 2 個不同方式的計算，取模數(shù)較大的，取 ＝3mm，已可滿足彎曲強nm度。4．幾何尺寸計算① 計算中心距 12()(085)316.24coscosnZma????????將中心距圓整為 163mm２）按圓整后的中心距修正螺旋角 12()(2085)3arcosarcs14.96nZ????????因 值改變不多，故參數(shù) 、 、 等不必修正。???KHZ１） 計算大、小齒輪的分度圓直徑120362.1cos4.985nmdmZ??????２） 計算齒輪寬度16.2.1db????圓整后取 ；25Bm60表 3-1 齒輪參數(shù)表名 稱 計 算 公 式 結(jié) 果 /mm模數(shù) m 3Z1 20齒數(shù)Z2 85壓力角 nd1 62.1分度圓直徑 d2 263.9齒頂圓直徑`1268.9ad?齒根圓直徑1254.6fd中心距 ?cos2)(1nmza???163齒 寬 21560b?3.4.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算1，選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計131）一般工作機器，速度不高，故選用 8 級精度等級即可2）材料選擇及確定許用應(yīng)力小齒輪的材料為 40 （調(diào)質(zhì)） ，硬度為rc280HBS，σ Hlim1=700MPa，σ FE1=600MPa；大齒輪的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為240HBS，σ Hlim2=600MPa，σ FE2=450MPa（參考資料[2]表 11-1）由參考資料[2]表 11-5 取 SF=1.25,SH=1.0由參考資料[2]表 11-4 取 ZE=189.8對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，取 ZH=2.5[σF1]=0.7σFE1/SF=336MPa[σF2]=0.7σFE2/SF=252MPa[σH1]=σHlim1/SH=700MPa[σH2]=σHlim2/SH=600MPa3）取小齒輪 =25，則 = ， =25 3.02=75.5，取 =76，并初步選定1z2zi12z?2zβ＝15°2，按齒面接觸強度設(shè)計按式試算，即 321)][(HEdtt ZuTk???????（1）確定公式內(nèi)的各計算值1)由參考資料[2]表 11-3 試選載荷系數(shù) K=1.12)由參考資料[2]表 11-6 取 φd=1.03)實際傳動比 i=z2/z1=3.04,即 u=3.04；Z β=√(cosβ)=0.983(2)計算1)試算小齒輪分度圓直徑 1td3≥95.5mm模數(shù) m=d3cosβ/z3=95.5*0.966/25=3.69齒寬 b=φdd1=1.0*95.5=95.5mm,取 b2=1000mm,b1=105mm由參考資料[2]表 4-1 取 m=4mm，實際 d1=m*z1/cosβ=4*25/0.966=103.5mm,d2=4*76/0.966=314.7mm圓周速度v=πd3n2/(60*1000)=3.14*103.5*347.5/(60*1000)=1.88m/s參照參考資料[2]表 11-2，選 8 級制造精度是合宜的。3，按齒根彎曲強度設(shè)計按齒根彎曲強度設(shè)計m≥ ][cos212FSdYZKT??????（1）確定公式內(nèi)的各計算值1)由參考資料[2]表 11-3 試選載荷系數(shù) K=1.12)由參考資料[2]表 11-6 取 φd=1.0商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）143)齒形系數(shù) zv1=25/cos315=27.8,zv2=76/cos315=84.4由參考資料[2]圖 11-8 得 YFa1=2.65，Y Fa2=2.24由參考資料[2]圖 11-9 得 YSa1=1.61，Y Sa2=1.78因 YFa1YSa1/[σF1]=2.65*1.61/336=0.0127＜Y Fa2YSa2/[σF2]=2.24*1.78/252=0.0158故應(yīng)對大齒輪進(jìn)行彎曲強度計算（2)計算法向模數(shù) mn≥2.95mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞n強度計算的法面模數(shù)，按 GB/T1357-1987 圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 m =4mm 但為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 d =95.5 來計算應(yīng)1有的齒數(shù).則小齒輪的齒數(shù) z1=95.5*cos15/4=23.06,取 z1=23則 z2=23*3.04=69.9,取 z2=704．幾何尺寸計算計算中心距12()(370)492.75coscos1nZma m????????將中心距圓整為 190mm２）按圓整后的中心距修正螺旋角 12()(2370)4arcosarcos1.89nZ????????因 值改變不多，故參數(shù) 、 、 等不必修正。???KHZ３） 計算大、小齒輪的分度圓直徑12349cos.78026.nmdmZ??????４） 計算齒輪寬度193.8.db????圓整后取 ；25Bm10表 3-2 齒輪參數(shù)表名 稱 計 算 公 式 結(jié) 果 /mm模數(shù) m 4Z1 23齒數(shù)Z2 70壓力角 nd1 94分度圓直徑 d2 286第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計15齒頂圓直徑` 12094ad?齒根圓直徑 12876fd中心距 ?cos2)(1nmza???190齒 寬 21950b?3.5 軸的設(shè)計及校核3.5.1 高速軸(輸入軸) 的設(shè)計計算一,求作用在齒輪上的力高速級小齒輪分度圓直徑為 d1=62.1mm則圓周力 Ft=2T1/d1=3906.6N徑向力 Fr=Fttanαn/cosβ=1471.9N軸向力 Fa=Fttanβ=992.2N二,初步確定軸的最小直徑選軸的材料為４５鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表１５－３，取 12??A（以下軸均取此值） ，于是由式１５－２初步估算軸的最小直徑3min1/27.dAPm??dmin=27.1mm由于軸截面上開有鍵槽,則 d=28mm高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，d=30mm三，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.高速軸結(jié)構(gòu)布置及受力圖商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）16圖 3-1 高速軸結(jié)構(gòu)布置及受力圖2、首先確定個段直徑A 段： =30mm 有最小直徑算出1dB 段： =32mm，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)，選擇氈圈孔徑為 31mm 的 32FZ/T 92010-21991[資 1 表 14.4]C 段： =35mm，與軸承（角接觸球軸承 7207AC）配合，取軸承內(nèi)徑3D 段： =38mm， 設(shè)計非定位軸肩取軸肩高度 h=3mm4dE 段： =mm，將高速級小齒輪設(shè)計為齒輪軸5G 段， =35mm, 與軸承（角接觸球軸承 7207AC）配合，取軸承內(nèi)徑7F 段： =mm, 設(shè)計非定位軸肩取軸肩高度 h=3mm63、確定各段軸的長度A 段： =1.6*28=44.8mm,圓整取 =45mm1L1LB 段： =54mm，考慮軸承蓋與其螺釘長度然后圓整取 54mm2C 段： =29mm, 與軸承（角接觸球軸承 7207AC）配合,加上擋油盤長度3G 段： =29mm, 與軸承（角接觸球軸承 7207AC）配合,加上擋油盤長度7F 段：L6=8mm第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計17E 段：L5=68mm，齒輪的齒寬 B1=70mmD 段： =150mm, 考慮各齒輪齒寬及其間隙距離4L軸總長 L=383mm,兩軸承間距離（不包括軸承長度）S=250mm3.5.2 中間軸的設(shè)計計算一、求作用在齒輪上的力高速級小齒輪分度圓直徑為 d3=94.166mm則圓周力 Ft=2T2/d3=10465.2N徑向力 Fr=Fttanαn/cosβ=3890.9N軸向力 Fa=Fttanβ=2181.9N二,初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 40Cr,調(diào)質(zhì)處理,取 A0=100[參考資料[2]表 14-2]Dmin≥37.2mm根據(jù)減速器的結(jié)構(gòu)，軸Ⅱ的最小直徑應(yīng)該設(shè)計在與軸承配合部分，初選角接觸球軸承 7208AC，故取 =40mmmind三，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、軸Ⅱ結(jié)構(gòu)布置及受力圖如下：商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）18圖 3-2 軸Ⅱ結(jié)構(gòu)布置及受力圖2，確定各段的直徑A 段: =40mm,與軸承（角接觸球軸承 7208AC）配合1dF 段： =40mm，與軸承（角接觸球軸承 7208AC）配合6E 段： =43mm，5B 段： =46mm2dC 段： =mm, 3D 段： =mm, 定位軸肩43、然后確定各段距離：A 段： =30mm, 考慮軸承（角接觸球軸承 7208AC）寬度與擋油盤的長度1L第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計19A BCDEFG50 57 60 65 75 65 60B 段： =15mm,套筒及齒輪定位2LC 段： =97mm,根據(jù)齒輪軸上齒輪的齒寬3E 段： =63mm, 根據(jù)高速級大齒輪齒寬減去 2mm（為了安裝固定）5F 段： =40mm，考慮了軸承長度、密封件厚度與箱體內(nèi)壁到齒輪齒面的距離6D 段： =5mm,由軸Ⅰ得出的兩軸承間距離（不包括軸承長度） S=174mm 減4L去已知長度 得出3.5.3 輸出軸的設(shè)計計算一、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 40Cr,調(diào)質(zhì)處理,取 A0=100[參考資料[2]表 14-2]Dmin≥53.08mm由于軸截面上開有鍵槽,則 d=54.67mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，d=55mm三，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、軸Ⅲ設(shè)計圖 如下：圖 3-3 軸 III 設(shè)計圖A 段臺階：輸出軸的外伸段選用彈性聯(lián)軸器，故此外伸段 LA= 84 mm。B 段臺階：考慮軸承透蓋的軸向尺寸和透蓋左端面與聯(lián)軸器右端面有一定的間隔，取該段長度為 66 mm。C 段臺階：查手冊[1] 左右兩段軸頸上安裝圓錐滾子軸承 d=60mm ，T≈18mm ，a≈17mm，軸承右端面箱體內(nèi)壁之間間隔 5 mm，箱體內(nèi)壁至齒輪端面為 15 mm，故需加 20mm 寬的套筒，綜合取 LC=40 mm D 段臺階：由于 D 段臺階是與低速級大齒輪配合，根據(jù)教科書[3]，外圓長度，要比齒寬略小些因此取 LD= 83mmG 段臺階：由于軸承配合，因此取軸承寬為長度 LG= 18mmE 段和 F 段由于沒有配合，長度就要與中間軸相比較，取其長度，中間軸從左端到右端的距離為 190 mm，經(jīng)計算得出 E 段和 F 段長度為 85 mm，取 E 段為 15 商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）20Cmm，F(xiàn) 段為 70 mm兩軸承支點的距離為(a— 圓錐滾子軸承的支座反力偏距 a= 17mm)按彎矩合成力校核軸的強度(1) 繪出軸的受力簡圖計算斜齒輪的圓周力徑向力和軸向力Fr=1095NFt=2916NFa=738N64.5mm 127.5mm圓周力徑向力軸向力水平面計算 Ft=2916N64.5mm 127.5mm力矩平衡公式RBH=Ft-RAH=2916-1936.4=979.6N水平彎矩：BAm19278701583401 ?????LaLGFEDC NdTFt 29164.385072???05.costancosan??rtFta 738214t296???RAH=1936.4NRBH=979.6N?????0FtYBHACA Bm519.43/8aL/m2CD????ABCANRLHAHCr4.1936 05.12796???第 3 章 PL 型斗式提升機主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計21垂直面計算Fa=738NFr =1095N 64.5mm 127.5mm 力矩平衡公式： RAV=-11N垂直彎矩在集中力偶作用的 C 處，彎矩圖發(fā)生突變，突變值為: -VCM?=141724N·MVCM?集中力偶為：Fa 2×d2/2=738×384.2/2=141770N·M故垂直面計算正確。計算 C 處左右兩側(cè)的合成彎矩可見 C 處右側(cè)的合成彎矩 M”c 較大，合成彎矩圖見圖計算危險截面的當(dāng)量彎矩，由當(dāng)量彎矩圖可見，C 處是危險截面（其上的內(nèi)力最大） ，按照式（14-3）計算該處的當(dāng)量彎矩（對一般轉(zhuǎn)軸可視其扭矩為脈動循環(huán)性質(zhì)，取扭矩校正系數(shù) a=0.6）計算 C 處所需要軸徑 dc參照表 14-1 和表 14-4 得到 45 鋼調(diào)質(zhì)的軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力[δ-1]w=54Mpa。NmLRMBCHC 12489.57.69???A BRAV=-11NRBV=1106 NNLBA ????? ?1405.271069VMNaTMce ??????? 3854256027.1837)(222 ）（?????????? 05.127092.384719F2d-LMraVB AVBCARMNMCVH ????????? ?1837540128929)7(2FrV)(952商丘工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）22按照式（14-5）有由于 C 處開有一個鍵槽（安裝斜齒輪） ，故直徑增大 5%后得 dc= 44mm 它小于該處實際直徑 65 mm，故軸的彎矩扭矩組合強度足夠。按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)= =ca?WTM2321)(??82.10274651.0)3.(92???前已選軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表 15-1 得[ ]=60MP1?a〈 [ ]此軸合理安全ca3.6 滾動軸承的選擇和計算由于本減速器承受載荷較輕，確有一定的軸向力，因此選擇角接觸球軸承。本著節(jié)約材料的目的，在特輕系列中選擇 7200C 系列。再根據(jù)軸徑，查參考書【1】第 P122 頁最終選擇軸承類型。本減速器中所選三對軸承分別為,7208C,7212C.現(xiàn)在只對 7208C 軸承的使用壽命系數(shù)進(jìn)行計算，其他軸承類似。查參考書【1】第 P122 頁可知 7208C 的動載荷系數(shù) ，靜載荷NC41058.2??系數(shù)為 ,按查考書【2】P318 頁取軸承預(yù)期壽命 。NC405.??'hL的圖 8.1 軸承的受力情況1.求兩軸承所受到的徑向載荷 , .rAFB由前面 I 軸的計算可知 , ，NRAy594.70?NRz32.149??, ，由此可得NRBy39.20?Bz16FAzrA 5.6)32.(54.72???y 7022.求兩軸承的計算軸向力 ,aAFB對于 7000C 型軸承，按表 13-7 查得軸承派生軸向力 ，其中 e 為rdF?表 13-5 中的判斷系數(shù)，其值由 的大小確定，但現(xiàn)軸承軸向力 未知，故先初0Ca選 e=0.46,因此可估算， NFrAdA 59.76412.46.0. ???mwMedc425.1038][1.03 ?????