851 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)
851 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì),往復(fù),煤炭,輸送,設(shè)計(jì)
論文題目 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 信息學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 年 級(jí) 2005 級(jí)機(jī)制信 052 姓 名 郝生全 指導(dǎo)老師 張文煥 職 稱 教授 2009 年 6 月山西農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書中文摘要往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)摘要：煤炭是我國(guó)能源安全的基石。煤炭工業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的煤炭產(chǎn)量已是世界第一位，是煤炭生產(chǎn)大國(guó)，現(xiàn)在我國(guó)煤炭工業(yè)已具備了設(shè)計(jì)、施工、裝備及管理千萬噸露天煤礦和大中型礦井的能力。但是，我國(guó)煤炭開采技術(shù)裝備總體水平低，煤炭生產(chǎn)技術(shù)裝備是機(jī)械化、部分機(jī)械化和手工作業(yè)并存的多層次結(jié)構(gòu)。技術(shù)和裝備水平低，嚴(yán)重影響煤炭的生產(chǎn)效率。保障煤炭供應(yīng)是國(guó)家加強(qiáng)煤炭工業(yè)宏觀調(diào)控的重點(diǎn)之一，煤炭深加工更是國(guó)家重工業(yè)發(fā)展的重中之重，輸送機(jī)設(shè)備作為煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備,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,現(xiàn)有的往復(fù)式給料機(jī)的生產(chǎn)能力小、安裝和拆卸不方便、受力不均勻等缺點(diǎn)。 ，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)煤炭輸送機(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)煤炭輸送機(jī)是完全必要的。本設(shè)計(jì)的往復(fù)式煤炭輸送機(jī)是在原有的基礎(chǔ)上作了一些改進(jìn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修量小、性能穩(wěn)定、噪音低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹了：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的特點(diǎn)；設(shè)計(jì)的一般步驟；使用中存在的問題及改進(jìn)措施；安裝和維護(hù)等內(nèi)容。在本次往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，著重對(duì)減速器、傳動(dòng)平臺(tái)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)式煤炭輸送機(jī) 減速器 受力分析 強(qiáng)度校核 郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書外文摘要Reciprocating coal conveyorABSTRACTCoal is the cornerstone of China's energy security. The coal industry is an important basic industries，China's coal production is the first in the world, coal producing countries，however, coal mining technology and equipment of our overall low level of，coal production is mechanized equipment, part of both mechanized and manual operation of the multi-level structure. Low level of technology and equipment, seriously affect the efficiency of coal production.To protect the supply of coal is the coal industry to strengthen macro-control of one of the key points，deep processing of coal is the most important national industrial development,coal mine production equipment is the one of the main equipment for coal equipment reliability, Special location is the key to the throat of coal equipment reliability, a direct impact on the entire production system to normal operation. Practice has proved that the existing reciprocating Feeder small production, 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 of the reciprocating to the coal on the basis of the original made some improvements, it has a simple structure and a small amount of maintenance, stable performance, low noise, the installation is easy.This paper introduced：Reciprocating coal conveyor history of the development, use, composition and physics; Reciprocating to the characteristics of coal; focusing on reducer, transmission platform, crank linkage, 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 conveyor Reducer Analysis Strength Check山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 1 -往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)1 緒論 進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)煤炭工業(yè)快速發(fā)展，煤礦深加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在飛速擴(kuò)大,現(xiàn)有煤炭機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)能力小,不能滿足大型加工廠的生成要求。因此,改進(jìn)和擴(kuò)大現(xiàn)有煤炭機(jī)械設(shè)備是完全必要的。往復(fù)式煤炭輸送機(jī)作為煤炭加工的基礎(chǔ)設(shè)備， 在我國(guó)煤礦廣泛應(yīng)用幾十年。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)性強(qiáng),與其他給料設(shè)備相比,具有運(yùn)行安全可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn),仍不失推廣使用的價(jià)值。1.1 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的發(fā)展史運(yùn)輸機(jī)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。目前,我國(guó)煤礦使用的給煤設(shè)備主要是往復(fù)式煤炭輸送機(jī)和電振煤炭輸送機(jī)。 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)最早研制于 20 世紀(jì) 60 年代初,70 年代,在ＮＧＷ基礎(chǔ)上,更換了驅(qū)動(dòng)裝置,改為Ｋ系列,并一直沿用至今。國(guó)外煤炭輸送機(jī)發(fā)展?fàn)顩r也與國(guó)內(nèi)大相徑庭,并沒有更高的技術(shù)含量,但價(jià)格卻是國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的 4～5 倍。自 20 世紀(jì) 60 年代定型后,我國(guó)各大煤礦使用的煤炭輸送機(jī)主要是 K 系列的往復(fù)式煤炭輸送機(jī)。1.2 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的用途最通用的往復(fù)式煤炭輸送機(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料。往復(fù)式煤炭輸送機(jī)適用于礦井和選煤廠，將煤碳經(jīng)煤倉均勻地裝載到輸送機(jī)或其它篩選、貯存裝置上。郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 2 -1.3 煤炭輸送機(jī)的構(gòu)造及工作原理往復(fù)式煤炭輸送機(jī)結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、H 形架、連桿、底板(給料槽)、傳動(dòng)平臺(tái)、漏斗閘門、托輥等組成。傳動(dòng)原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)開動(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。該機(jī)設(shè)有帶漏斗、帶調(diào)節(jié)閥門和不帶漏斗、不帶調(diào)節(jié)閥門兩種形式。1.4 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的優(yōu)越性1.4.1 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的特點(diǎn)(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,維修量小在往復(fù)式煤炭輸送機(jī)中,電動(dòng)機(jī)和減速器均采用標(biāo)準(zhǔn)件,其余大部分是焊接件,易損部件少,用在煤礦惡劣條件下,其適用性深受使用單位的好評(píng)。(2) 性能穩(wěn)定往復(fù)式煤炭輸送機(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)來料不均勻,水分不穩(wěn)定且夾有大塊煤、橡膠帶、木頭及鋼絲等時(shí),仍能正常工作。(3) 噪音低往復(fù)式煤炭輸送機(jī)是非振動(dòng)式給料設(shè)備,其噪音發(fā)生源只有電動(dòng)機(jī)和減速器,而這兩個(gè)的噪音都很低。尤其在井下或煤倉等封閉型場(chǎng)所,噪音無法擴(kuò)散,這一點(diǎn)是電動(dòng)給料機(jī)所無法達(dá)到的。(4) 安裝方便、高度小往復(fù)式煤炭輸送機(jī)一般安裝在煤倉倉口,不需另外配制倉口閘門溜槽及電動(dòng)機(jī)支座,安裝可一步到位,調(diào)整工作量小,而電動(dòng)煤炭輸送機(jī)由于不能直接承受倉壓,需要另外安放倉口過渡溜槽,相比之下,往復(fù)式煤炭輸送機(jī)占有高度小,節(jié)省了建筑面積和投資。1.4.2 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)與其他煤炭輸送機(jī)的比較往復(fù)式與振動(dòng)式煤炭輸送機(jī)兩種給料方式不同點(diǎn)是給料頻率和幅值以及運(yùn)動(dòng)軌跡不同。在使用過程中，由于振動(dòng)式給料機(jī)給料頻率高，噪聲也大；由于它是靠高頻振山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 3 -動(dòng)給料，其振動(dòng)和頻率受物料密度及比重影響較大，所以，給料量不穩(wěn)定，給料量的調(diào)整也比較困難；由于是靠振動(dòng)給料，給料機(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壓，需增加倉下給料槽的長(zhǎng)度，結(jié)果是增加了料倉的整體高度，使工程投資加大；由于給料高度加大，無法用于替換目前大量使用的往復(fù)式煤炭輸送機(jī)。1.5 設(shè)計(jì)往復(fù)式煤炭輸送機(jī)必要性隨著煤炭工業(yè)的迅猛發(fā)展,煤礦井型也在不斷擴(kuò)大,現(xiàn)有的往復(fù)式煤炭輸送機(jī)，如Ｋ-4 生產(chǎn)能力最大,但也只有 ht590，已不能再滿足煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的選型要求。正是基于這個(gè)原因,我們?cè)趯?duì)煤炭輸送機(jī)使用情況大量調(diào)研的基礎(chǔ)上,研制了 ht80、ht10、 t20、 t1、 t2的大型往復(fù)式煤炭輸送機(jī)。了解往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的用途、工作原理以及工作中存在的問題，設(shè)計(jì)一臺(tái)單曲柄往復(fù)式煤炭輸送機(jī)。設(shè)計(jì)參數(shù)給料量： ht80；往復(fù)行程： m250。2 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在確定往復(fù)式煤炭輸送機(jī)整體結(jié)構(gòu)尺寸之前，首先考慮煤炭輸送機(jī)的容積利用系數(shù)。容積利用系數(shù)是煤炭輸送機(jī)槽體內(nèi)煤的體積與槽體容積的比值。在煤炭輸送機(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)給料能力的值就越大,則設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力大,反之就小。現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)煤炭輸送機(jī)容積利用系數(shù)取值為 0.62。為了提高煤炭輸送機(jī)的綜合性能,通過對(duì) K 型往復(fù)煤炭輸送機(jī)的使用情況進(jìn)行大量調(diào)查和性能測(cè)試 ,煤炭輸送機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力比設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力偏大約 10～20%。這說明原設(shè)計(jì)容積利用系數(shù)取值偏低。在該往復(fù)煤炭輸送機(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,煤炭輸送機(jī)槽體容積可以縮小 13%。煤炭輸送機(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)煤炭輸送機(jī),煤的流郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 4 -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。現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)煤炭輸送機(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。2.1 煤炭輸送機(jī)箱體尺寸的確定根據(jù)已知參數(shù)（給料量： ht80；往復(fù)行程： m250） ，初步設(shè)定曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)為min60r，箱體的有效高度和寬度，高度為 73，寬度為 1。給料量可表示為 ?????lBHQ??12? 式中 ——煤炭輸送機(jī)給料量， ht；——給料機(jī)箱體高度， m；B——給料機(jī)箱體寬度， ；l——給料機(jī)行程， ；?——煤的密度， 32.1t；n——給料機(jī)箱體高度， minr；?——工況系數(shù)， .??。因此，由式 ??12?可求出給料量???nlBHQ60 2.160.25173.06??ht94?由上式結(jié)果可得出，箱體尺寸滿足給料要求。 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 5 -2.2 煤炭輸送機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局圖 2-1 煤炭輸送機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局圖2.3 煤炭輸送的箱體設(shè)計(jì)煤炭輸送機(jī)的箱體、機(jī)架是由鋼板(材料：Q235)和角鋼用螺栓或焊接的方式聯(lián)接在一起，具體尺寸查參考文獻(xiàn)[6]。根據(jù)已知參數(shù)（給料量： ht80；往復(fù)行程：m250） ，初步確定箱體、機(jī)架的基本形狀和尺寸。設(shè)定箱體的有效高度和寬度，高度為 73，寬度為 m10。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 4-1 所示：圖 4-1 給料機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖參考文獻(xiàn)[6]，初定側(cè)板的厚度為 10mm,底版的厚度為 16mm。本設(shè)計(jì)主要對(duì)底托板、托輥進(jìn)行詳細(xì)的說明外，其余的角鋼、槽鋼、螺栓等，則參考文獻(xiàn)[6]上的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)和郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 6 -尺寸，故不再贅述。2.4 底托板的設(shè)計(jì)及校核如圖 4-2 所示1——角鋼 1 2——角鋼 2 3——底托板 4——鋼板圖 4-2 底托板示意圖底托板是給料機(jī)的承壓部件，它長(zhǎng)期處于高壓受力狀態(tài)，所以，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。由(2-4)可知, 1m為煤炭輸送機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量，則 NgF675808.9731???。根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖作出剪力圖、彎矩圖，B 截面的彎矩最大，是底托板的危險(xiǎn)截面。底托板的結(jié)構(gòu)受力分析1) 慣性矩： 43 67.35981204mbhJ???2) 支反力 垂直力 NFa.， Fb.21水平力 NH 90sin6758sin1 ??????3) 彎矩： mNMb ???4057.824) 彎曲應(yīng)力：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 7 -YJMb?max?aP20167.354981?選取底托板的材料為 35Q，參考文獻(xiàn)[4]表 4-1，查得25mNS??，所以底托板的彎曲強(qiáng)度校核滿足設(shè)計(jì)要求。2.5 軸承選擇與校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[6]表 24.2-15 可得知，選用 30212 型圓錐滾子軸承軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷 NCr102?；基本額定靜載荷NCor130?， 4.0?e， 5.1Y。根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知：(1) 軸承的支反力：水平支反力 FbH145?， NFcH145?垂直支反力 V802， V802合成支反力 NRbH 59.01741521 ???FcVcH 9.07482522 ????(2) 軸承所承受的軸向載荷：參考文獻(xiàn)[5], 由式 5-9????NYRSA1568.259.017211 ?????2(3) 軸承的當(dāng)量載荷兩對(duì)軸承結(jié)構(gòu)對(duì)稱，尺寸相同，所以當(dāng)量載荷也相同。因 4.031.57168??RA，參考文獻(xiàn)[5]查表 5-12 得: 1?X， 5.YNAYXPr 59.36185.921 ??????(4) 軸承的壽命郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 8 -因 21rP?,由表 3-1、表 3-2 查得 5.1?pf， tfhfCnLrpth 28519.736.0260160 310312 ???????????????滿足使用要求。2.6 煤炭輸送機(jī)的受力分析往復(fù)式煤炭輸送機(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 1F和煤與固定側(cè)板的摩擦阻力 2F。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 3。此外，還有一些能量消耗在克服底板加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)行阻力上。往復(fù)式煤炭輸送機(jī)正行時(shí)的功耗是有效功耗，逆行時(shí)的功耗是無效功耗。3 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)減速器的設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型本設(shè)計(jì)中的往復(fù)式煤炭輸送機(jī)工作于井下煤倉。井下煤塵多、瓦斯?jié)舛容^大、易發(fā)生爆炸。根據(jù)工作環(huán)境要求，參考文獻(xiàn)[2]表 23-1-101,選擇 YB 系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)。3.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 ?wdP?即 kWFvd10??13? 傳動(dòng)裝置的總效率為54231????2山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 9 -參考文獻(xiàn)[3]，查表 2-3 確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率 9.01??，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)） 9.02??，閉式齒輪傳動(dòng)效率 97.03??，曲柄連桿的傳動(dòng)效率 9.04??，槽摩擦傳動(dòng)效率 5代入 ??23?式得 83.7..23?? 。有式 3-1 求出，所需電動(dòng)機(jī)功率為 kWFvPd 9.83.017940????因載荷有輕微沖擊，故電動(dòng)機(jī)額定功率 edP要大于 d即可。參考文獻(xiàn)[2],YB 系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選用電動(dòng)機(jī)的功率 e為 k1。3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速連桿所需的轉(zhuǎn)速 min60rw?二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比常用的范圍為 408'??i，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 ??i24~8604~8rnw??符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有很多，參考文獻(xiàn)[2]的表 23-1-101，經(jīng)過比較決定選?。簃in97r參考文獻(xiàn)[2]，選用 YB160L1-6 型電動(dòng)機(jī)。3.1.3 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配（1）總傳動(dòng)比 16.097?wmni??3? ?。?）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： ??214.~3ii?即 ??ii4.1~31? 代入式 ?得 583.6..??i郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 10 -526.38.412?i3.1.4 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 mn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，4 軸；相鄰兩軸間的傳動(dòng)比表示為 12i， 3；各軸的輸出功率為 0p，p， ， ；各軸的輸出轉(zhuǎn)矩為 0T， 1， 2， 3T。各軸的輸出功率0 軸（電動(dòng)機(jī)軸） kWPd9.80?1 軸（高速軸） k83..0211 ????2 軸（中間軸） W4.9723 軸（低速軸） kP1.4323??各軸的輸出轉(zhuǎn)速0 軸（電動(dòng)機(jī)軸） min9700rn1 軸（高速軸） 1?2 軸（中間軸） in65.2183.412rin3 軸（低速軸） mi0..23i??各軸的輸出轉(zhuǎn)矩0 軸（電動(dòng)機(jī)軸） NnPTwdd ????82.790.59001 軸（高速軸） m?? 4.6.827101?2 軸（中間軸） 97.583322 ????i山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 11 -mN??63.823 軸（低速軸） 97.0526.38323 ??????iT?59.13.2 齒輪的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算3.2.1 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 rC40調(diào)質(zhì)并表面淬火 5~481?HRC大齒輪選用 r40調(diào)質(zhì)并表面淬火 5482(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 ??310.~1.nPvt?估取圓周速度 tv; smvt 5.39702.8015.3??參考文獻(xiàn)[4]表 8-14，表 8-15 選取 Ⅱ公差組 8 級(jí)小輪分度圓直徑 d1，參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-64）求得 3 211 ][2??????????HEdZuKT???齒寬系數(shù) d?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 6.0?d?小齒輪齒數(shù) 1Z, 在推薦值 20-40 中選 241?Z大齒輪齒數(shù) 2 053.412???Zi ，圓整取 102?Z齒數(shù)比 u 8.傳動(dòng)比誤差 /? ??../ ???u 誤差在 %5?范圍內(nèi)。合適小齒輪轉(zhuǎn)矩 1T 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-53）求得 6105.9nP??郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 12 -mN????62.87092.105.96載荷系數(shù) K 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-54）得 aVA????使用系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表 8-20 25.1?AK 動(dòng)載荷系數(shù) VK 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-57 得初值 Vt 18.t齒向載荷分布系數(shù) ? 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-60 07?齒間載荷分配系數(shù) ? 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-55）及 ?得?? cos12.3812???????????????Za04.72.1? 參考文獻(xiàn)[4]，查表 8?并插值 15.??K則載荷系數(shù) K的初值 t 81..0782??t彈性系數(shù) EZ 參考文獻(xiàn)[4]，查表 8-22 得28.19mNE?節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) H 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-64??0,21?x?得5.2HZ重合度系數(shù) ? 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8－65 ??得87.0??許用接觸應(yīng)力 ??H? 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8－69）得??WNHSZ?lim接觸疲勞極限應(yīng)力 1limH、 2li 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8－69山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 13 -21lim30NH??2li參考文獻(xiàn)[4]，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式(8－70)預(yù)設(shè)煤炭輸送機(jī)每天工作 20 小時(shí)，每年工作 350 天，預(yù)期壽命為 10 年??102351970601 ???hnjLN9.4u128910.6.10.????則參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-70 得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 1NZ 、 2（不允許有點(diǎn)蝕）21NZ硬化系數(shù) W 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-71 及說明?接觸強(qiáng)度安全系數(shù) HS 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-27，按一般可靠度查1.~0limHS取 1.???HWNZ??li1?.30?219m??HWNHSZ??2lim2?.0?297故 1d的設(shè)計(jì)初值 td1為郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 14 -3 211 ][2??????????HEdt ZuKT???3 2978.05.185.46.0287??????????m1齒輪模數(shù) Zdmt 02.54.11??參考文獻(xiàn)[4]，查表 8－3 取 m5.1 小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值'tdmZdt 605.241'1???圓周速度 v smnt 05.3971' ???與估計(jì)取 25.3?tv有差距，對(duì) VK取值影響不大，不需修正 VK參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-57 81.,18.tt小輪分度圓直徑 '1tdm60?大輪分度圓直徑 Z275.22? 中心距 amZm.162)04(5.2)(112 ?????齒寬 b dt 4.3.6min1??，取大輪齒寬 b502小輪齒寬 881??? (3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 15 -][21FSaFFYmbdKT?????????63? 齒形系數(shù) aY 參考文獻(xiàn)[4] ，查圖 8-67 小輪 62.1?FaY大輪 .2Fa應(yīng)力修正系數(shù) Sa 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-68 小輪 541S大輪 79.2?aY重合度系數(shù) ?Y 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-67）6.07.1/52.075.2.0???????許用彎曲應(yīng)力 ][F? 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-71） FxNFSY/][lim??彎曲疲勞極限 lim 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-722701liNF?62lim? 彎曲壽命系數(shù) NY 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-73121?N尺寸系數(shù) x 參考文獻(xiàn)[4]，查圖 8-74 1?xY安全系數(shù) FS 參考文獻(xiàn)[4]，查表 8-27 3.FS則254.1/720/][11lim1 mNSYFxNF ?????63622li2 故][/92.17.054.36.87. 11 2FF ???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)郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 16 -1) 小齒輪的相關(guān)尺寸分度圓直徑 mZd605.241???齒頂高 ha*齒根高 ????cf 125.3.11?齒全高 mma 6022* ????齒頂圓直徑 ??hZd.411根圓直徑 ??caf 75.3.251*1 ??基圓直徑 mmb 8.620cos5.2os1 ????齒距 p87?齒厚 s93..1齒槽寬 mme25???基圓齒距 pb 8.70cos8.7cos1?法向齒距 n 3 頂隙 mmc625.25.01*???中心距 Za .17)4()(12 ??傳動(dòng)比 58.2121??i?2) 大齒輪的相關(guān)尺寸分度圓直徑 mZmd7.102?齒頂高 ha52*??齒根高 ????cf 125.3.12?齒全高 mma 60*??山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 17 -齒頂圓直徑 ????mmhZdaa 2805.1021*2 ??????齒根圓 cf 75.6.??基圓直徑 b 13cos5.os212?齒距 mp87????齒厚 ms93.12齒槽寬 e2基圓齒距 mpb 8.70cos85.7cos2????法向齒距 n 3頂隙 mc62..01*2中心距 mZa 5.17)04(3)(212 ??????傳動(dòng)比 58.1212i?參考文獻(xiàn)[4]表 8-31 得知，當(dāng) da0??，選用腹板式的結(jié)構(gòu)?? 375.962.5,6~51 ?????hmn??取 10??應(yīng)大于 0， 為齒全高 ???mddak 9.64.108.02.2 ?bc153???mmnn..05.dk42612????ma 2.1764.0585..0 ?????????r5?郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 18 -3.2.2 第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)[4](1) 選擇齒輪材料查表 8-1 小齒輪選用 rC40調(diào)質(zhì)表面淬火 5~481?HRC大齒輪選用 r調(diào)質(zhì)表面淬火 2(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 ??320.~1.nPvt?估取圓周速度 tv; smvt .65.248.65.2104.3??參考表 8-14，表 8-15 選取 Ⅱ公差組 8 級(jí)小輪分度圓直徑 d1，由式（8-64）得3 221 ][??????????HEdZuKT???齒寬系數(shù) 查表 8～23 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取 6.0?d?小齒輪齒數(shù) 3Z, 在推薦值 20-40 中選 283?Z大齒輪齒數(shù) 4 7.956.43???i ，圓整取 92Z齒數(shù)比 u 傳動(dòng)比誤差 /? ??0.3.2../ ??u 誤差在 %5?范圍內(nèi)。合適小齒輪轉(zhuǎn)矩 2T 由式（8-53）得 26159nPT?mN????7.3865.14.805.96載荷系數(shù) K 由式 8-54 得 aVAKK?使用系數(shù) A 查表 8-20 25.1? 動(dòng)載荷系數(shù) V 查圖 8-57 得 初值 Vt 8t齒向載荷分布系數(shù) ?K 查圖 8-60 07.?K山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 19 -齒間載荷分配系數(shù) ?K由式（8-55）及 0??得?? cos12.3812???????????????Za98.73.1?查表 28?并插值 15.??K則載荷系數(shù) K的初值 t 81.507.82??t彈性系數(shù) EZ 查表 8-22 得28.19mNE?節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) H 查圖 8-64??0,21?x?得5.2HZ重合度系數(shù) ? 查圖 8－65 ??得87.0??許用接觸應(yīng)力 ??H? 由式（8－69）得??WNHSZ?lim接觸疲勞極限應(yīng)力 1limH、 2li查圖 8－6921lim30H??2liN應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式(8－70)預(yù)設(shè)煤炭輸送機(jī)每天工作 20 小時(shí)，每年工作 350 天，預(yù)期壽命為 10 年??102351970601 ???hnjL9.4?郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 20 -uN12?8910.6.410.????則 查圖 8-70 得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 1NZ 、 2（不允許有點(diǎn)蝕）121?NZ硬化系數(shù) W 查圖 8-71 及說明接觸強(qiáng)度安全系數(shù) HS 查圖 8-27，按一般可靠度查1.~0lim?HS取 1.???HWNZ?li1?.30?219m???HWNHSZ??2lim2?.02?97m?故 1d的設(shè)計(jì)初值 td1為3 21][2??????????HEdt ZuKT???3 2978.05.18536.6.07.8 ???????????m4?齒輪模數(shù) 2 Zdmt 9.287.332?山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 21 -查表 8－3 取 m32? 小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值'3tdZdt 843' ??圓周速度 v smnt 93.065.217.3602'3 ?????與估計(jì)取 1.tv有差距，對(duì) VK取值影響不大，不需修正 VK查圖 8-57 8.,0.tVt小輪分度圓直徑 '3td?大輪分度圓直徑 mZm297424?? 中心距 aZ5.102)98(32)(4323 ???齒寬 b mdt 23.74.60min1???，取大輪齒寬 b84小輪齒寬 3?? (3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式（8～66） ][21FSaFFYmbdKT???????齒形系數(shù) aY 查圖 8-6 小輪 64.21?a大輪 F應(yīng)力修正系數(shù) Sa 查圖 8-68 小輪 59.1SaY大輪 7.2?郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 22 -重合度系數(shù) ?Y 由式（8-67）69.073.1/52.075.2.0???????許用彎曲應(yīng)力 ][F? 由式（8-71） FxNFSY][lim?彎曲疲勞極限 lim 查圖 8-722701liNF?62lim? 彎曲壽命系數(shù) NY 查圖 8-73121?N尺寸系數(shù) x 查圖 8-74 x安全系數(shù) FS 查表 8-27 3.FS則2543.1/720/][11lim1 mNYFxNF ?????6622li2 S 故 ][/.19.054.5.38760. 11 2FF ???/46.2.712..2. 22 mN????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)1) 小齒輪的相關(guān)尺寸分度圓直徑 mZd84323???齒頂高 ha1*齒根高 ????cf 75.3.023?齒全高 mma 6*????山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 23 -齒頂圓直徑 ????mmhZdaa 9031282*3 ??????齒根圓直徑 ?mcf 5.7632.????基圓直徑 b 78osos323?齒距 mp42.9???齒厚 s123?齒槽寬 e7.3基圓齒距 mpb 85.20cos49cos3???法向齒距 n.? 頂隙 mc7502*3中心距 mZa 5.1902)8(3)(4323 ??????傳動(dòng)比 56.93423i?2) 大齒輪的相關(guān)尺寸分度圓直徑 mZd29724???齒頂高 ha31*齒根高 ????cf 5.3.023?齒全高 mma 76*????齒頂圓直徑 ??hZd01924齒根圓直徑 ??mcaf 5.2893.2*4 ????基圓直徑 mb 79os3os42 ????齒距 mp2.94?齒厚 s142郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 24 -齒槽寬 mme71.42324????基圓齒距 pb 85.0cos.9cos?法向齒距 n4 頂隙 mmc7.325.0*???中心距 Za 5.190)8()(423 ??傳動(dòng)比 536.293423??i?根據(jù)表 8-31 得知，當(dāng) mda0??，選用腹板式的結(jié)構(gòu)??hmn 5.17.6,6~51???????應(yīng)大于 0， 為齒全高 ???mddak 75.3823025.2.?bc40683???mnn.15..0dk2712????ma 5.189230..0 ?????????mr5?3.3 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算3.3.1 軸的設(shè)計(jì)及校核(1) 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 2TmNnP????382605.1490522(2) 求作用在齒輪上的力輸出軸上大齒輪的分度圓直徑為 d72（由以上齒輪計(jì)算得知）山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 25 -圓周力 2tF、徑向力 2r和軸向力 2?F的大小如下，方向如圖 3-2 所示。NdTt 63.5738022 ???Fntr 82.91tan.cosa22??02??輸出軸上小齒輪的分度圓直徑為 md843?（由以上齒輪計(jì)算得知）圓周力 3tF、徑向力 3r和軸向力 3?F的大小如下，方向如圖 3-2 所示。NdTt 9108426323 ???Fntr 36tacosa33??03??(3) 確定軸的最小直徑選取軸的材料為 rC40，調(diào)質(zhì)處理，按式32min2PAd?初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]表 4-2，取 15?A，可得nPd35.96.28332mi2 ??(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 md501?。參考文獻(xiàn)[4] 表 11-1，選用 6310 型深溝球軸承，尺寸為27??BD。取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 m14??，考慮到箱體的鑄造誤差，郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 26 -滾動(dòng)軸承在距箱體內(nèi)壁有一段距離 s，現(xiàn)取 m5?，則????sBL 4931275601 ?????軸 承 寬 度軸段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md52。已知齒輪輪轂的寬度為 60mm,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 mL732??！ ≥S段③ 取齒輪右端軸肩高度 ??207.5.8dh?，則軸環(huán)直徑 md723?，mL143?。軸段④ 該軸段安裝齒輪，用套筒定位，取直徑 m64?， L4。軸段⑤ 該軸段安裝軸承，取直徑 d50?????sBL 531827935 ?????軸 承 寬 度。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 md2?，參考文獻(xiàn)[4] 表 10-26，查得平鍵截面尺寸 106??hb，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng) mL63?，按 md643?，查得平鍵截面尺寸 18?hb，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng) L0，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 7rH。4）確定軸端倒角取 ??452。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（見圖 3-2） ，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 6310 型深溝球軸承，取 ma5.13?,因此軸的支撐跨距為 mL209?。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TMVH、、、及 ?c的數(shù)值如下。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 27 -支反力 水平面 NRH4.52781?， NRH56.124?垂直面 V9， V7彎矩 HM和 V水平面 mNB???02.371mNMHC???4.15 垂直面 V456， V0287合成彎矩????mNMVBHB ???????? 37.960134.150.3721222CC 87452扭矩 T mNT?86當(dāng)量彎矩 ?c ????mNMc ??????? 56.47238260.7.3901222Ⅱ校核軸的強(qiáng)度軸的材料為 Cr40，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[4]表 4-1 查得 2B?，則??B?1.~9.?，即 275~.6mN，取 ??270mN?，軸的計(jì)算應(yīng)力為2234..0572WMcc ?????滿足強(qiáng)度要求。3.3.2 軸的設(shè)計(jì)及校核(1) 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 1TmNnP????8694073.95011(2) 求作用在齒輪上的力輸出軸上齒輪的分度圓直徑為 d1（由以上齒輪計(jì)算得知）圓周力 1tF、徑向力 1r和軸向力 1?F的大小如下，方向如圖 3-4 所示。郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 28 -NdTFt 289604211 ???ntr 8.1054tacosa1??01??F(3) 確定軸的最小直徑選取軸的材料為 rC40，調(diào)質(zhì)處理，按式31min1PAd?初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]查表 4-2，取 15?A，可得nPd9.217083.31mi1 ??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 TKAc?，根據(jù)工作情況選取 5.1?AK，則mNTKAc ????13048695.1?。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 HL，許用轉(zhuǎn)矩 ??mN??630。與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑 md421，因此取軸段①的直徑 d421。半聯(lián)軸器輪轂總寬度 mL12?（J型軸孔） ，與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 8。(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 所示山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 29 -圖 3-3 1 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 半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸段①的直徑 md421?，取擋圈直徑mD5?。為保證軸端擋圈壓緊半聯(lián)軸器，軸段①的長(zhǎng)度 L應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長(zhǎng)度略短于 2~3mm，取 mL821?。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 h3?，所以軸段②的直徑為 d482?。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 mL632?。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 md501?，選用 6310 型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表 11-1 可知，尺寸為27??BD。取 L253?。軸段④ 該軸段用于軸承的定位，它的軸肩 mh3?，所以軸段④的直徑為 md534?。取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 14?，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承在距箱體內(nèi)壁有一段距離 s，現(xiàn)取 m5?，所以軸段④的長(zhǎng)度 L194。軸段⑤ 該軸段為齒輪軸，齒輪寬度 B58?，分度圓直徑 d601?。因?yàn)?2 軸的支撐跨距為 L209，軸段⑦用于安裝軸承，選用 6310 型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 30 -[4] 表 11-1 知，尺寸為 27105???BDd。其直徑為 md507?， L276，所以，軸段⑥的直徑和長(zhǎng)度各取 m36， L56?。3) 確定軸端倒角取 ?452。4) 軸的強(qiáng)度校核Ⅰ求軸的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見圖 3-4） ，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，對(duì)于 6310 型深溝球軸承，取 ma5.13?,因此軸的支撐跨距為 mL209?。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TMVH、、、及 ?c的數(shù)值如下。支反力 水平面 NRH76.8521?， NRH24.052?垂直面 V30， V7彎矩 H和 V 水平面 mNM??1.2578， 垂直面 V04合成彎矩 mNVH ?????? 93.18540.457.128222扭矩 T mNT?69當(dāng)量彎矩 ?cM ????Nc ??????? 1.4360896.03.18542222Ⅱ校核軸的強(qiáng)度軸的材料為 Cr40，調(diào)質(zhì)處理，參考文獻(xiàn)[4]表 4-1,查得 275mB?，則??B?1.~9.?，即 275~.6mN，取 ??270N?，軸的計(jì)算應(yīng)力為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 31 -??223 7065.91.04mNNWMcc ????????滿足強(qiáng)度要求。3.3.3 軸的設(shè)計(jì)及校核(1) 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 1TmNnP????1230.604895033(2) 求作用在齒輪上的力輸出軸上齒輪的分度圓直徑為 d974（由以上齒輪計(jì)算得知）圓周力 3tF、徑向力 3r和軸向力 3?F的大小如下，方向如圖 3-6 所示。NdTt 78.291710243 ???Fntr 96.30tan.8cosa33??01??(3) 確定軸的最小直徑選取軸的材料為 rC40，調(diào)質(zhì)處理，按式3min1PAd?初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]查表 4-2，取 15?A，可得nPd9.530.64833mi3 ??(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 3-5 所示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。取郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 32 -軸段直徑 md651?。選用 6313 型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表 11-1 可知，尺寸為340??BD。取該軸段的直徑為 md651?， L91。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d72?。已知齒輪輪轂的寬度為 52mm,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 L652?。圖 3-5 3 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖軸段③ 取齒輪右端軸肩高度 ??207.4dhm??，則軸環(huán)直徑 md783?，mL913?。軸段④ 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 d651，選用 6313 型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表 11-1 可查知，尺寸為340???BD。取 mL14?。軸段⑤ 根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)和端蓋的拆卸要求，取端蓋外端面與曲柄右端面之間的距離為 20mm，因此取 57。軸段⑥ 該軸段安裝曲柄，其直徑和長(zhǎng)度各取 md6?， L1206。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 72，參考文獻(xiàn)[4] 表 10-山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 33 -26，查得，平鍵截面尺寸 120??hb，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)mL63?。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 67rH。4) 確定軸端倒角取 ??452。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)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見圖 3-6） ，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 6313 型深溝球軸承，取 ma5.16?,因此軸的支撐跨距為 mL209?。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TMVH、、、及 ?c的數(shù)值如下。支反力 水平面 NRH15.471?， NRH63.284?垂直面 V986 ， V710彎矩 H和 V 水平面 mNM??53.401 垂直面 V698合成彎矩 mNVH ?????? 26.486.145983.40222扭矩 T mNT?當(dāng)量彎矩 ?cM ????Nc ??????? 01.853291206..426822Ⅱ校核軸的強(qiáng)度軸的材料為 Cr40，調(diào)質(zhì)處理，參考文獻(xiàn)[4]表 4-1，查得 27mB?，則??B?1.~9.?，即 275~.6mN，取 ??270mN??，軸的計(jì)算應(yīng)力為郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 34 -??223 708.4701.8529mNNWMcc ????????滿足使用要求。3.4 軸承的選擇與校核計(jì)算3.4.1 軸上的軸承選擇與校核根據(jù) 1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[4] 表 11-1,選用 6310 型深溝球軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷 NCr6180?；基本額定靜載荷 NCor380?。根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知：(1) 軸承的支反力：水平支反力 NRH5.8791?， RH5.2018?垂直支反力 V320， V734合成支反力 NH 94.35..922211 ???RVH 0.487.35.08222???(2) 軸承的壽命因 1Pr， 2r， 21rP?，由表 3-1、表 3-2 查得 5.1?pf， tf滿足使用要求。3.4.2 軸的軸承選擇與校核根據(jù) 1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[4] 表 11-1,選用 6310 型深溝球軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷 NCr6180?；基本額定靜載荷 NCor380?。根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知：軸承的支反力：水平支反力 RH4.52781?， RH56.124?垂直支反力 NV9， V7合成支反力 NH 3.56178.9.822211 ???山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 35 -NRVH 1.357.465.12222 ?????(2) 軸承的壽命因 1Pr， 2r， 21rP?，由表 3-1、表 3-2 查得 5.1?pf， tfhfCnLrpth 47.603.517.68.606031 ????????????????滿足使用要求。3.4.3 軸的軸承選擇與校核根據(jù) 1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[4] 表 11-1,選用 6313 型深溝球軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷 NCr9380?；基本額定靜載荷 NCor605?。根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知：(1) 軸承的支反力： 水平支反力 RH15.471?， RH63.284?垂直支反力 NV2986， NV702合成支反力 NH 38.507.19.2211 ???RVH .3067.63.284222 ????(2) 軸承的壽命因 1Pr， 2r， 21rP?，由表 3-1、表 3-2 查得 5.1?pf， tfhfCnLrpth 4.76238.50.903.660 1310 ???????????????滿足使用要求。3.5 鍵的選擇與校核計(jì)算3.5.1 軸上鍵的選擇與校核齒輪 3 與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 md52?，參考文獻(xiàn)[4] 表10-26，查得平鍵截面尺寸 106??hb，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 36 -mL63?；齒輪 2 與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 md643?，查得平鍵截面尺寸 18?hb，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng) L0，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 67rH。其擠壓強(qiáng)度計(jì)算公式為： ??ppdklT???22mN 式中： ——鍵與轂槽（或軸槽）的接觸強(qiáng)度， m， 2hk?， 為鍵高（尺寸查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)） ；l——鍵的工作長(zhǎng)度， ， A型： bLl?， B型： Ll（尺寸查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)） ；??p?——許用擠壓應(yīng)力， 2mN，查表 3--3鍵的材料一般采用抗拉強(qiáng)度極限260b??的精拔鋼制造，常用材料為 45號(hào)鋼，軸的材料一般為鋼；而輪轂材料可能是鋼或鑄鐵。表 3-3 軸聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 p載荷性質(zhì)車輪材料靜載荷 輕微沖擊 沖擊載荷鋼 120~150 100~120 60~90鑄鐵 70~80 50~60 30~45????221 108.61358202 mNmNdklTpp ????????該鍵滿足強(qiáng)度要求。 222 97.42.64kl pp該鍵滿足強(qiáng)度要求。3.5.2 軸上鍵的選擇與校核齒輪與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 md702?，參考文獻(xiàn)[4] 表 10-26，得平鍵截面尺寸 120??hb，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng) mL63?。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 37 -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 67rH。????221 10152637012 mNmNdklTpp ????????該鍵滿足強(qiáng)度要求。3.6 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承蓋用以固定軸承、調(diào)整軸承間隙及承受軸向載荷，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種。嵌入式軸承蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為增強(qiáng)其密封性能，常與 O 形密封圈配合使用。由于調(diào)整軸承間隙時(shí)，需打開箱蓋，放置調(diào)整墊片，比較麻煩，故多用于不調(diào)整間隙的軸承處。凸緣式軸承蓋，調(diào)整軸承間隙比較方便，密封性能好，應(yīng)用較多。凸緣式軸承蓋多用鑄鐵鑄造，應(yīng)使其具有良好的鑄造工藝性。對(duì)穿通式軸承蓋，由于安裝密封件要求軸承蓋與軸配合處有較大厚度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使其厚度均勻。當(dāng)軸承采用箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，為了將傳動(dòng)件飛濺的油經(jīng)箱體剖分面上的油溝引入軸承，應(yīng)在軸承蓋上開槽，并將軸承蓋的端部直徑做小些，以保證油路暢通， 3.7 減速器箱體的設(shè)計(jì)鑄鐵減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸（參考文獻(xiàn)[3]表 4-1）名稱 符號(hào) 二級(jí)減速器尺寸關(guān)系箱體壁厚 δ 76.35.1902.305. ?????a，取 m8?箱蓋壁厚 1?8，取 1箱座凸緣厚度 bm8..?郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 38 -箱蓋凸緣厚度 1bm1285..1????箱座底凸緣厚度 20..2地腳螺釘直徑 fd 9.1825.936.1036. ?????a，取 mdf20地腳螺釘?shù)臄?shù)目n25?時(shí)， 4n軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 1dmf 12.9.87.0.??，取 d16?箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 2??45.9.6.~52?fd，取 m2聯(lián)接螺栓直徑 2d的間距l(xiāng)01之間軸承端蓋螺釘直徑3d??56.79184.05.~43 ???fd，取 md83?窺視孔蓋螺釘直徑 4.3..04f ，取 4定位銷直徑 d??62.45.9708.~72???d，取 d8fd、 1、2至外箱壁的距離1C見表 3-5，取 mC1fd、 2至凸緣邊緣距離2見表 3-5，取 20?軸承旁凸臺(tái)半徑 1RmC21凸臺(tái)高度 h75?山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 39 -外箱壁至軸承座端面距離 1l??mCl 5210210~521 ?????大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 1?6.98..1???，取 1?齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 2m42?箱蓋、箱座筋板 18.65.08.11 ????，取 m101?軸承端蓋外徑 2D軸承座孔直徑 ??3.~d?軸承旁聯(lián)接螺栓距離S盡量靠近，以互不干涉為準(zhǔn)，一般取 2DS?注：多級(jí)傳動(dòng)時(shí)， a取低速級(jí)中心距。表 3-5 C1、C2 值螺栓直徑8M10216M20430Mmin1C14 16 18 22 26 34 40i212 14 16 20 24 28 35沉頭座直徑18 22 26 33 40 48 61當(dāng)傳動(dòng)零件采用浸油潤(rùn)滑時(shí)，浸油深度應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)零件的類型而定。對(duì)于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個(gè)齒高。為避免傳動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大齒輪齒頂距油池底面的距離不小于 m50~3。所以取大齒輪齒頂距油池底面的距離為m50。(1)輸油溝當(dāng)軸承利用傳動(dòng)零件飛濺起來的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)在箱座的剖分面上開設(shè)輸油溝，郝生全：往復(fù)式煤炭輸送機(jī)設(shè)計(jì)- 40 -使濺起的油沿箱蓋內(nèi)壁經(jīng)斜面流入輸油溝內(nèi)，在經(jīng)軸承蓋上的導(dǎo)油槽流入軸承，其結(jié)構(gòu)尺寸見圖 3-11。圖 3-11 油溝的結(jié)構(gòu)(2)回油溝為提高減速器箱體的密封性，可在箱座的剖分面上制出與箱內(nèi)溝通的回油溝，使?jié)B入箱體剖分面的油沿回油溝流回箱內(nèi)?；赜蜏系某叽缗c輸油溝的尺寸相同。4 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的使用說明及其發(fā)展趨勢(shì)4.1 往復(fù)式煤炭輸送機(jī)的使用說明該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、運(yùn)行安全可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)也存在著一些問題，為了提高煤炭輸送機(jī)的綜合性能，在現(xiàn)有往復(fù)煤炭輸送機(jī)基礎(chǔ)上做了改進(jìn),其改進(jìn)措施如下:(1) 對(duì)煤炭輸送機(jī)的容積利用系數(shù)作了合理調(diào)整,縮小了煤炭輸送機(jī)的槽體體積,充分利用設(shè)備能力,提高給料量。(2) 煤炭輸送機(jī)通過傾斜溜槽與倉口聯(lián)接,避免了倉內(nèi)煤的壓力直接作用于底板,降低了底板運(yùn)行阻力和電動(dòng)機(jī)功耗。(3) 電動(dòng)機(jī)、減速器和曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn),噪音低。(4) 連桿沒有直接固定在減速器輸出軸上,而是通過定曲柄和活曲柄,將減速器的輸出軸與連桿相連接，所以減速器輸出軸只承受扭矩,不承受連桿推拉力,改善了減速器的山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文- 41 -受力條件,延長(zhǎng)了減速器的使用壽命。(5) 托輥與箱體固定在一起，使底板運(yùn)行平穩(wěn),并改善了受力
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