刮板撈渣機設計

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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目 刮板撈渣機設計 二級學院 直屬學部 專業(yè) 班級 學生姓名 學號 指導教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2015 年 11 月 常州工學院畢業(yè)設計 摘 要 刮板撈渣機作為各電廠鍋爐副機 除渣設備的核心的中心設備 它運行方式靈 活 既可連續(xù)運行 也可以間斷運行 既可采用水力輸送方式 又可采用機械輸送方 式 還可直接裝車外運 是一種較理想較環(huán)保的鍋爐除渣設備 本文主要針對撈渣機的總體結構和驅動裝置進行設計 撈渣機的主要結構包括 機體 刮板鏈條 導向輪 驅動裝置 張緊裝置 溢流堰這幾部分 它的主要功能多 為電廠鍋爐設備除渣 主要設計內容包括 撈渣機主要參數(shù)的確定 計算得出排渣量 算出牽引力對電機進行選擇 驅動裝置中軸的結構設計與強度校核 使用壽命的估算 軸承的選用設計與配合要求 鍵的總體設計 最后 并對撈渣機運行中常出現(xiàn)的問題 及解決方法進行概述分析 在設計中主要運用 auto CAD 對驅動裝置中的總裝配過程進行設計 重點對驅動軸 的進行了詳細的設計 關鍵詞 撈渣機 總體設計 驅動裝置 auto CAD 刮板撈渣機設計 目 錄 第 1 章 概述 1 1 1 刮板撈渣機的應用 1 1 2 刮板撈渣機不同排渣方式的對比 1 1 3 刮板撈渣機系統(tǒng)結構特點 2 1 4 我國刮板撈渣機的發(fā)展歷程 3 1 5 刮板撈渣機的發(fā)展前景 6 第 2 章 撈渣機的設計目的和要求 7 2 1 設計目的 7 2 2 設計參數(shù) 7 2 3 設計要求 7 第 3 章 刮板撈渣機的總體設計 9 3 1 刮板撈渣機的工作原理 9 3 2 刮板撈渣機的設計思路 10 3 3 刮板撈渣機主要結構 10 3 3 1 機體 10 3 3 2 刮板鏈條 11 3 3 3 導向輪總成 13 3 3 4 驅動裝置 13 3 3 5 傳動系統(tǒng) 13 3 3 6 張緊裝置 13 3 3 7 溢流堰 14 3 3 8 電氣及保護系統(tǒng) 14 3 3 9 鑄石板 14 3 4 撈渣機主要參數(shù)的確定 15 3 4 1 除渣量的確定 15 3 4 2 刮板撈渣機的生產(chǎn)率 15 3 4 3 刮板鏈條牽引力計算 16 3 4 4 電機的選擇與計算 19 第 4 章 驅動裝置的設計 21 4 1 軸設計的主要內容 21 4 2 軸的結構設計 22 4 3 鍵的尺寸設計 25 4 4 滾動軸承的設計 26 4 4 1 滾動軸承的尺寸設計 26 常州工學院畢業(yè)設計 4 4 2 滾動軸承的配合 27 4 4 3 滾動軸承配合件的精度 27 4 5 驅動裝置的類比 27 第 5 章 撈渣機的安裝與維護 29 5 1 刮板撈渣機的總體安裝 29 5 1 1 基礎施工 29 5 1 2 刮板撈渣機的安裝 29 5 2 刮板撈渣機的調試 30 5 3 刮板撈渣機主要部件應注意的問題 31 5 4 刮板撈渣機的運行與維護 31 5 5 撈渣機常見的故障及排除方法 32 結 論 34 致 謝 35 參考文獻 36 常州工學院畢業(yè)設計 1 第 1 章 概述 1 1 刮板撈渣機的應用 圖 1 1 撈渣機 刮板撈渣機是各電廠鍋爐副機 除渣設備的核心的中心設備 如圖 1 1 所示為 GBL 12 n 系列刮板撈渣機 此撈渣機適用于 50 1000MW 發(fā)電機組配套鍋爐除渣 可滿足目前國內現(xiàn)有的發(fā)電廠配套鍋爐的除渣需要 與其它除渣設備相比 它具有運 行穩(wěn)定 沖渣水連續(xù) 爐底密封好 可出大渣塊等優(yōu)點 當設備出現(xiàn)故障時 不必停 爐 可將關斷門關閉 此時鍋爐改為投油運行 排除故障后繼續(xù)運行 在設備選型方 面 它具有降低下聯(lián)箱標高 節(jié)省投資 耗水量小 運行成本低 改善爐底環(huán)境狀況 利于文明生產(chǎn)等優(yōu)勢 是國內比較先進的除渣設備 近十幾年來 隨著撈渣機技術的日益完善 電廠大多選擇爐底刮板撈渣機排渣 并有繼續(xù)增多的趨勢 1 2 刮板撈渣機不同排渣方式的對比 隨著國內大型鍋爐的不斷采用 其除渣方式也日趨多樣化 現(xiàn)比較成熟和廣泛采 用的除渣方式由傳統(tǒng)的一臺爐配置兩臺撈渣機 即一爐兩機 逐漸被一爐一機所取代 撈渣機后續(xù)處理方式也在不斷變革中 以前被廣泛采用的碎渣機 渣溝 泵房 脫水 倉 濃縮機逐漸被撈渣機 渣倉的配置所取代 目前在我國 大中型火力發(fā)電廠普遍 采用的除渣方法有氣力 水力 機械式等幾種方式 氣式除渣的優(yōu)點是污染小 綜合利用價值高 是以后的發(fā)展方向 其缺點是成本 高 水力除渣的優(yōu)點是投資小 但這種除渣方式渣從爐底渣斗排出 經(jīng)碎渣機破碎后 送人沖渣溝 操作頻繁 排渣時鍋爐漏風量大 使鍋爐效率降低 水 電耗量增加 運行工人勞動強度大 排渣時污染環(huán)境 有時還造成人員工傷 早在 50 年代末 60 年代初 刮板撈渣機就作為一種新型除渣方式得到大量應用 以求改變鍋爐出渣設備的落后面貌 由于當時設備結構不夠完善 材質 保護等各方面 還存在不少問題 如經(jīng)常掉鏈 斷鏈 磨損嚴重 運行不理想 故未能得到全面推廣 刮板撈渣機設計 2 到了 70 年代 鍋爐出渣裝置又恢復到原有設備 刮板撈渣機大有被淘汰的趨勢 近年來 隨著大容量發(fā)電機組的建設安裝 常規(guī)的水力除渣日益暴露出它的缺點 這就迫使人們重新研究電廠的除渣方式 80 年代引進機組中以西德為中心的歐洲鍋爐 除渣多采用浸沒式刮板撈渣機的除渣方式 運行情況良好 引起了國內的關注 與水力除渣相比 若采用刮板撈渣機可以降低鍋爐的安裝高度 降低廠房造價 由于爐底形成水封 爐底漏風大幅度減少 撈渣機工作性能穩(wěn)定 可靠 大大減輕了 工人的勞動強度 爐底衛(wèi)生狀況也得到改善 從系統(tǒng)設計上 刮板撈渣機有其特定的優(yōu)點 運行方式靈活 既可連續(xù)運行 也 可以間斷運行 既可采用水力輸送方式 又可采用機械輸送方式 還可直接裝車外運 是一種較理想的鍋爐除渣設備 1 3 刮板撈渣機系統(tǒng)結構特點 刮板除渣裝置主要由排渣井 關斷門和撈渣機三部分組成 其布置形式和結構如 圖 1 2 所示 撈渣機則是由水槽 頭部 尾部 減速箱 電動機等部件所組合 圖 1 2 刮板撈渣機的結構 排渣井是鍋爐與撈渣機的過渡連接設備 其單獨立柱支撐 能確保渣井穩(wěn)固可靠 渣井可滿足正常情況下的存渣量 渣井上部與水冷壁下聯(lián)箱的連接采用水封槽密封結 構 確保鍋爐向下膨脹時順暢 防止冷風漏入爐膛 水封槽補水方式為撈渣機的正常 補水 也有冷卻爐渣的作用 下部安裝液壓關斷門 渣井內側澆注耐火混凝土 關斷門安裝在渣井的下部 結構多為翻板式 內襯耐火混凝土 運行時 門板打 開疊錯布置插人撈渣機水槽中 既保證了鍋爐的自由膨脹 又保證了鍋爐爐底密封 當撈渣機故障需短時檢修時 關閉關斷門 從而實現(xiàn)不停爐檢修撈渣機 撈渣機殼體為上 下雙層結構 上槽箱充滿冷卻水 鍋爐排出的熱渣落入上槽箱 水中 被水驟冷淬碎 由鏈條牽引的刮板將渣連續(xù)撈出 沿斜升段上升 經(jīng)過脫水段 常州工學院畢業(yè)設計 3 后由頭部落人碎渣機中或直接裝車外運 刮板撈渣機除渣系統(tǒng)對撈出的灰渣的排送有水力輸送和機械輸送兩種方法 水力輸送系統(tǒng)由撈渣機 排渣泵 脫水倉 沉淀箱等組成 其工藝流程如下圖 圖 1 3 工藝流程 這個系統(tǒng)運行可靠 國內已有較成熟的運行經(jīng)驗 轉運過程通過管道和溝道 其 斷面小 布置方便 靈活 渣轉運完畢后水可以回收 因此省水 省電 渣的中轉遠 離鍋爐房 使鍋爐房內外不致受到灰渣水的污染 且渣中轉后可直接裝車外運 渣中 含水率在 20 30 滿足裝車要求 渣倉附近較清潔 符合文明生產(chǎn)的要求 系統(tǒng)占 地面積小 在嚴寒地區(qū)可室內布置 提高運行可靠性 若由排渣泵直接排往灰場則系 統(tǒng)更簡單 可靠 效率也更高 機械輸送系統(tǒng) 是將刮板撈渣機撈出的灰渣直接上皮帶 經(jīng)過機械轉運至中間渣 倉 再由汽車外運 這個系統(tǒng)需加長刮板撈渣機的濾水段 使渣的含水率達到一定的 要求 這個方法在南方較為適用 由刮板撈渣機撈出的渣經(jīng)過濾水段之后 即直接裝汽車外運 系統(tǒng)更是簡單 這 個方法適合于小中型機組 1 4 我國刮板撈渣機的發(fā)展歷程 我國刮板撈渣機技術的發(fā)展經(jīng)歷了以下歷程 1 20 世紀 80 年代初 我國從西歐引進了火力發(fā)電機組技術 如赤峰元寶山電 廠 300MW 機組 平頂山姚孟電廠 3 4 300MW 機組 這兩個機組都采用了德國巴布科克 Babcock 公司生產(chǎn)的刮板撈渣機 使用情況 良好 在參考國外設備的基礎上 結合中國實情 由鄭州機械設計研究所設計 寧夏 水利機械廠率先制造了國產(chǎn)新型首臺撈渣機 用于姚孟電廠 1 2 機組 當時的刮板 撈渣機具有下列特點 選用高強度圓環(huán)鏈作為刮板驅動鏈條 并加大節(jié)距 22mm 86mm 或 26mm 92mm 鏈條材料用 20CrMnNiMo 使用壽命較長 采用雙槽體 回鏈刮板從下槽體通過 渣直接落在工作鏈上 避免了和回鏈的 接觸 故不會卡焦 由于槽體寬度的增加 可在刮渣生產(chǎn)率不變的前提下 大大降低刮板鏈條的速 度 從而延長了它的使用壽命 同時 加寬槽體也利于大渣的?；?2 隨著科學技術的進步 國外除渣設備也在不斷地改進和完善 1996 年 巴布 科克公司又為河南洛陽首陽山電廠提供了兩套刮板撈渣機組 用于 3 4 1025t h 爐 運行狀況良好 我們發(fā)現(xiàn) 它作了如下改進 單側出渣 刮板撈渣機設計 4 箱體加高 蓄水量大 刮板和鏈條的固定聯(lián)接改為插接 便于更換刮板 變頻調速 加高出渣端的高度 以適應渣倉 但它也存在一些缺點 如箱體板太薄 遇大渣下來爆箱時 箱體會變形 后由國 內重新改造 插接刮板雖方便 但插接頭制作工藝復雜 至今仍需由國外提供備件 3 國內某些組織借鑒國外刮板撈渣機技術進行改進 鄭州機械設計研究所和鄭 州市黃河機電設備廠在充分吸取用戶意見后 對國產(chǎn)刮板撈渣機又做了新的改進 改 進型刮板撈渣機具有以下特點 采用變頻調速 隨著技術的進步 變頻器的價格已大大降低 完全有條件用在 撈渣機設備上 它的優(yōu)點是無級變速 正常運行時可用較低速度 當需消除積渣時 可調高速度 采用硬齒面減速機 降低減速機重量 提高抗過載能力 張緊裝置采用渦輪 蝸桿 省力 輕便 撈渣機槽內設水溫檢測裝置 當水溫超過 60 時 聲光報警 提醒運行人員加 大循環(huán)水量 導輪全部加溝槽 可有效防止掉鏈 配置易于更換的加大了節(jié)距的驅動鏈輪 以免因初期磨損較快 刮板驅動鏈條 的節(jié)距加大而易掉鏈 從而使使用壽命延長到 2 年以上 改進型刮板撈渣機已用于云 浮電廠 3 4 機組 運行情況良好 4 青島四洲公司生產(chǎn)的撈渣機的主要部分的性能介紹 驅動裝置 根據(jù)鍋爐排渣量以及撈渣機的輸送距離 采用以下兩種驅動裝置 采用進口大扭矩液壓馬達驅動 配以液壓動力站 變量泵調速 其連續(xù)調速性 能 力矩 速度平滑應變性能和過載保護的可靠性更強 采用變頻電機直聯(lián)擺線針輪減速器 速比大 承載能力強 留有較大的設計裕 度 可滿足除渣量 20t h 仍能正常工作 不過載 拖動鏈條 國產(chǎn)進口材質 鏈條表面經(jīng)特殊硬化處理 使用壽命不小于 3 萬小時 國產(chǎn)普通圓環(huán)鏈 使用壽命不小于 2 萬小時 鏈條張緊機構 撈渣機拖動鏈條張緊調節(jié)機構可根據(jù)鍋爐排渣量的情況以及撈渣機輸送距離 采用以下三種方式 采用蝸輪蝸桿加力帶動直徑較大的梯形螺桿升降結構 調節(jié)省力 液壓半自動張緊 此裝置能保持張緊力恒定 并及時吸收撈渣機拖動鏈條磨損 后的增長量 使撈渣機運行平穩(wěn) 液壓全自動張緊 液壓系統(tǒng)在恒壓的作用下可實現(xiàn)鏈條自動張緊 并保證張緊 狀態(tài)的恒定 同時由于鏈條始終處于較緊工作狀態(tài) 從而可減小刮板與底板間的摩擦 常州工學院畢業(yè)設計 5 提高了刮板的使用壽命 拖動鏈輪 拖動鏈輪有凸齒型和凹型式兩種 凸型式鏈輪結構簡單 重量輕 成本低 應用很普遍 但當與成對鏈輪嚙合的兩 條環(huán)鏈長度偏差 鏈環(huán)周節(jié)累積偏差 較大時 會因嚙合困難而發(fā)生 掉鏈 事故 凹齒型鏈輪結構較復雜 重量較大 造價較高 但其對鏈條制造偏差較大時的適 應性強 不易 掉鏈 導向性好 壽命長 可靠性高等優(yōu)點已顯出它比凸型式的優(yōu)越 各電廠的實際運行效果也足以說明凹齒型的比凸齒型的更受歡迎 刮板及其與鏈條的連接型式 撈渣機刮板采用角鋼加腹板型 角鋼型刮板工作面仍采取釬焊耐磨扁鋼設計 運 行 5000 小時磨損僅 1 3mm 刮板與鏈條的連接結構有叉型無螺栓連接和牛角式連接兩種型式 叉型無螺栓連 接適應凹齒型拖動鏈輪的刮板連接 牛角式連接適應凸齒型拖動鏈輪的刮板連接 倉底全部襯砌 防破碎防脫落玄武巖鑄石襯 與金屬襯底相比 鑄石襯板有優(yōu)良的抗磨蝕性和較低的摩擦阻力 有利于提高刮 板壽命 機尾結構 敞開式結構 此結構便于在該處維護與更換鏈條刮板 使不停爐更換鏈條刮板 成為現(xiàn)實 尾部弧形殼體 不易積渣 側翻式內導輪 可將內導輪轉至外側 便于對其檢修 清渣掃渣簾 在頭部卸料口設掃渣簾 以清除回鏈刮板上的殘留灰渣 機殼尾部不積渣 無螺栓緊固快開人孔 此人孔只需一捅即開 避免了因螺栓銹蝕造成開門困難和操作繁瑣之弊 電動橫移機構 為了方便撈渣機移出檢修 采用了新型的電動橫移機構 圓柱滾子軸承加可靠的 適應灰水環(huán)境的潤滑與密封 每一個主動行輪均有一臺直聯(lián)電機的行星擺線針輪減速 機驅動 結構簡單 長時間閑置后仍能移動自如 回鏈刮板在托輪上運行 托輪支承鏈條變滑動為滾動 刮板懸空 動力消耗顯著降低 刮板鏈條磨損大大 減輕 鏈條在托輪間形成撓度 可對運行的撈渣機起到自動張緊作用 從而無需經(jīng)常張 緊 截短鏈條 防積渣護板及清掃壓鏈器 在撈渣機傾斜段鏈條及鏈條連接器上部設角鋼型鏈條護板 以防止灰渣在輸送過 程中進入鏈條或隨鏈條帶入主動鏈輪中 同時在鏈條即將導入主動輪上方設可調節(jié)的 刮板撈渣機設計 6 鏈條清掃壓鏈器 既能掃除鏈條上部的帶渣 又可使鏈條與主動鏈輪順利嚙合 保證 設備運行安全 平穩(wěn) 1 5 刮板撈渣機的發(fā)展前景 隨著國家環(huán)保政策的深入貫徹 并且國內大型鍋爐的不斷采用 其除渣方式也日 趨多樣化 環(huán)保化 電廠對渣系統(tǒng)提出了更高的要求 電廠的工作環(huán)境有特別突出的 改善 降低渣的含水率 以便上倉或裝車等 并要求將刮板撈渣機頭部抬高到 6 米左 右 瑞明電廠提出 刮板撈渣機要高抬出渣端 一側可使渣落向管道皮帶 一側為緊 急事故處理口 正在設計的茂名電廠 渣落入碎渣機后進入三通 一側為上倉管道皮 帶 一側為緊急事故處理口 恒運電廠的落渣經(jīng)碎渣機后進入渣倉 用渣漿泵送往脫 水倉 也有一些用戶提出 為提高除渣系統(tǒng)運行的可靠性 在采用變頻調速的同時 還應保證工頻下刮板撈渣機的正常運行 即當變頻器出現(xiàn)故障時 可將其解掉 使刮 板撈渣機在工頻下繼續(xù)正常運行 總之 隨著渣處理技術的進步 刮板撈渣機為了適 應不同用戶的要求 將會有越來越多的非標變型設計 由于刮板撈渣機設備專業(yè)性很強 又是非標準設備 專業(yè)制造廠家在不斷積累經(jīng) 驗后 技術進步會上升到一個新臺階 現(xiàn)在國內有很多大型企業(yè)能自主創(chuàng)新設計出更 精良環(huán)保的設備 對于撈渣機不再依賴 如青島四洲公司已成為國內最大的刮板撈渣 機生產(chǎn)基地 目前國內已有 300 多家電廠在使用該產(chǎn)品 其中上海外高橋電廠二期 2 900MW 機組用刮板撈渣機為國內第一臺 900MW 機組國產(chǎn)撈渣機 內蒙古大唐托 克托電廠 2 600MW 機組用刮板撈渣機為國內第一臺最長的 600MW 機組國產(chǎn)撈渣機 貴州安順電廠 2 300MW 機組用刮板撈渣機為國內第一臺最長的 300MW 機組國產(chǎn)撈 渣機 現(xiàn)代新型產(chǎn)品含過載保護的減速機 新型電氣元器件等 采用自鎖技術 使關 斷門油缸的頂力更加穩(wěn)定 關斷門的密封性 可靠性將更加提高 我們相信 未來的 國產(chǎn)刮板撈渣機會更加可靠 制造工藝將更加成熟 而且能滿足不同地區(qū)用戶的不同 的甚至是特殊的要求 刮板撈渣機在我國發(fā)展迅速 目前國內生產(chǎn)的刮板撈渣機已在大 中 小型電廠 中安裝使用 使用單位都較為滿意 撈渣機的生產(chǎn)和制造水平與發(fā)達國家相當 能夠 自主創(chuàng)新 不再依賴進口 同樣能夠達到很好的工作效果 常州工學院畢業(yè)設計 7 第 2 章 撈渣機的設計目的和要求 2 1 設計目的 畢業(yè)設計是本專業(yè)最重要的實踐教學環(huán)節(jié) 是學生完成全部基礎課和專業(yè)課的學 習后 畢業(yè)離校前的最后一個教學環(huán)節(jié) 學生在教師的指導下 通過畢業(yè)設計受到一 次綜合運用所學理論和技能的訓練 它包含畢業(yè)實習和畢業(yè)設計兩個階段 畢業(yè)設計是在老師的指導下 通過對畢業(yè)設計所涉及課題的調查研究 方案分析 結構設計計算 驅動和傳動系統(tǒng)的選擇 設計與計算 完成某個專題部分的技術文件 圖形繪制及設計計算說明書等全套技術文件 通過設計過程 其目的是讓我們獲得獨 立分析和解決實際問題的能力 使學生在計算機繪圖及編程 資料檢索及外文資料翻 譯等方面得到鍛煉與提高 同時也是對大學生所學知識的綜合運用與考察 2 2 設計參數(shù) 渣槽總容積 53 8m3 水 槽 容 積 28 2 m3 出 力 20t h 額定 42r h 最大 刮板運行速度 1 7r min 額定 3 4r min 最大 電 機 功 率 11KW 電 機 轉 速 675r min 額定 1460r min 最大 減速機型號 M4PSF60 400 SEW 牽引鏈條型號 26 100 奧地利培瓦克 HV 型高強度耐磨圓環(huán)鏈 溢流堰減速機型號 850 50 HG5 220 65 攪拌器減速器型號 XLDB0 75 8115 87 2 3 設計要求 氣化爐渣放料罐每一小時向渣池排入渣料一次 每次持續(xù)時間大約為 2 分鐘 撈 渣機渣池前倉在很短的時間內 積貯大量的爐渣和黑水 爐渣是煤中灰分和少量未燃 盡炭在熔融狀態(tài)經(jīng)水激冷而成的細碎玻璃狀固體 黑水為循環(huán)中使用的激冷水 渣水 在渣池內經(jīng) 3 分鐘沉淀后分層 上層為黑水和部分未沉降的細渣 下層為沉淀下來的 爐渣 渣放料罐排渣后 5 分鐘 渣池前后倉之間的溢流堰打開 渣池前倉上層的黑水 及部分細渣經(jīng)溢流堰排至渣池后倉 此時渣池泵與攪拌器后動 將黑水抽出打入工藝 系統(tǒng) 待渣池前倉灰渣水排凈后溢流堰 渣池泵與攪拌器關閉 此過程大約持續(xù) 10 分 鐘 與后渣池泵出力有關 在整個過程中 撈渣機為連續(xù)運行 由環(huán)形鏈條牽引的刮 板將粗渣提升 脫水后可百接裝車或送至帶式輸送機 運入臨時渣場 集中后裝車外 運供綜合利用 刮板 鏈條是撈渣機的主要運動件 也是易損件 要求鏈條表面強度 HRV64 HV800 其斷面應力為 400N mm2 鏈條系統(tǒng)的有效壽命 3 4 萬小時 撈渣機控制系統(tǒng)采用遠程與就地控制 并設有地 遠傳轉換開關 采用工頻與變頻 相切換控制 在變頻器故障時 為了不影響整體系統(tǒng)可切換為工頻進行 撈渣機啟動 停機順序 檢查各開關元器件 閉合電源開關 閉合控制電源開關 待變頻器 plc 自 檢完成后 啟動撈渣機開關 待前槽體中的渣沉淀后打開溢流堰 打開攪拌器 撈渣 刮板撈渣機設計 8 機停機前 首先關閉攪拌器 再關溢流堰 最后關閉撈渣機 待 plc 變頻器各程序完 全停止后 斷開控制電源 斷開總電源 撈渣機的制造成本構成中 材料費用占有很大的比重 設計時必須給予充分的注 意 制定制造工藝規(guī)程時 再同樣滿足被加工零件的加工精度和表面質量的要求時 通?？梢杂袔追N不同的制造工藝路線 其中有的方案具有很高的生產(chǎn)率牡丹投資太大 另一些方案可能投資節(jié)省 但生產(chǎn)率較低 因此 不同的制造工藝路線就有不同的經(jīng) 濟效果 為了選取在給定的生產(chǎn)下最經(jīng)濟合理的方案 應對擬定的至少兩個制造工藝 路線進行技術經(jīng)濟分析和評比 撈渣機設有鏈條檢測裝置 接近開關是對鏈條進行檢測的檢測元件 安裝在位于 撈渣機機體尾部鏈條張緊部位的滑塊上面 張緊輪上的螺栓為檢測點 接近開關為兩 個 具有防暴性 機體左右兩側對稱安裝 檢測刮板兩側的鏈條 有過流 過載安全 保護裝置 以上裝置在故障情況下均可報警停機 并留有遠傳報警口 變頻器調速可 采用就地電位器調速與遠方調速 與遠控 就地轉換開關相配合 電控柜應配撈渣機復 位按鈕 目的是為了對發(fā)生的故障清零 常州工學院畢業(yè)設計 9 第 3 章 刮板撈渣機的總體設計 3 1 刮板撈渣機的工作原理 撈渣機是一種在封閉的矩形斷面的殼體內借助于運動著的刮板鏈條連續(xù)輸送散狀 物料的運輸機械 它的機械部分主要有關斷門和撈渣機兩部分 其工作原理是 將封 閉的金屬殼體底板作為煤渣等物料的承載構件 將刮板固定在鏈條上 即刮板鏈條見 圖樣 3 1 作為其牽引構件 當電動機經(jīng)聯(lián)軸器 減速器 傳動鏈驅動鏈輪旋轉時 通 過鏈輪帶動刮板鏈條 使旋轉運動轉變?yōu)殒湕l的直線運動 當鏈條通過渣池時 其上 聯(lián)接的刮板將爐渣順底板刮起 直至刮出底板送到下一個運渣通道上 完成物料的輸 送任務 刮板鏈條繞過鏈輪作無極閉合循環(huán)運動 使物料的輸送能連續(xù)不斷地進行 圖 3 2 為撈渣機結構布置示意圖 圖 3 1 刮板與鏈條運行 圖 3 2 撈渣機結構布置示意圖 刮板撈渣機設計 10 3 2 刮板撈渣機的設計思路 刮板撈渣機機體橫截面呈 U型結構 槽體兩側板上配置由水平房間 防濺筋板 兩側板外面均配置有框格式筋板 這種加強型筋板結構 保證機體的抗變形 防濺水 能力 故根據(jù)刮板撈渣機運行理論我們采用先進的 托浮刮渣法 進行設計計算 一可 保證出力到最大 二可有效保護槽體底板 刮板 鏈條在落大焦時不被砸壞變形 刮板撈渣機以長機身 寬槽體 高水深為主導思想進行設計 以使撈渣機上槽體 具有足夠大的水容積 為保證大焦 大渣充分裂化 粒化提供條件 3 3 刮板撈渣機主要結構 刮板撈渣機主要由機體 刮板鏈條 導輪 驅動裝置 傳動系統(tǒng) 張緊裝置 檢 修門 溢流堰 水箱 電氣系統(tǒng)等部套組成 見下圖 3 3 現(xiàn)分述如下 圖 3 3 撈渣機的結構圖 3 3 1 機體 機體選用碳素結構鋼板型材合理組合焊接成形 是由鋼板圍成的一個槽體 槽體 分上下兩層 上層為水艙 灰渣落入其中 由刮板帶走 下艙為干艙 供刮板回程 在槽體外部有加強肋板以保證殼體強度為確保撈渣機的耐磨性 上槽底襯有耐磨鋼板 下槽底襯有耐磨鑄石板 撈渣機在工作時 槽體內充滿了由上部儲料罐落下的灰渣和 水 為防止鏈條下垂 槽體內設有托輪 同時在機體拐角處設有導輪對鏈條起到導向 作用 這種加強型幾何體 為機體在受力情況下不變形 保持前后 上下壓鏈輪 張 緊的相對位置尺寸公差的穩(wěn)定性打下了堅定的物質基礎 圖 3 4 為撈渣機機體外殼 常州工學院畢業(yè)設計 11 圖 3 4 撈渣機機體外殼 3 3 2 刮板鏈條 刮板 鏈條是刮板撈渣機的主要運動件 也是易損件 如圖 3 5 所示 本機刮板 采用 16Mn 角鋼及鋼板制成 以提高使用壽命 鏈條為奧地利培瓦克 HV 型高強度高 耐磨圓環(huán)鏈 采用特殊的 CrNi CrNiMo 合金制造 表面硬度高達 HV800 HRC64 其斷裂應力為 400N mm2 鏈條系統(tǒng)的有效壽命可達 3 4 萬小時 鏈條規(guī)格 26 100 鏈條配對供應 其總長度偏差 S 為 0 05 或 3mm 安裝時要求左 右兩 側鏈條配對安裝 刮板撈渣機設計 12 圖 3 5 刮板鏈條總成 刮板與圓環(huán)鏈條常用的聯(lián)接方式為叉式的聯(lián)接 如圖 3 6 所示 它包括刮板叉座 上帶有小圓孔 小孔的中心線與叉座上大圓孔相切 的刮板 1 一端帶有圓弧槽的圓柱 銷 2 膨脹銷 3 及圓環(huán)鏈 4 等零件 連接時 先將刮板的兩端叉座插到對應的圓環(huán)鏈上 將圓柱銷穿到叉座及鏈環(huán)上 再將膨脹銷打到叉座上的小孔里即可 此時膨脹銷剛好 卡在圓柱銷半圓槽與小孔之間 采用這種聯(lián)接結構有以下優(yōu)點 1 零件加工工藝簡單 制造成本低 其中膨脹銷為標準件 2 裝拆都很方便 拆卸時只需用沖子將膨脹銷沖出 即可將圓柱銷取出 繼而 將刮板拿掉 3 運行過程中非常安全 圓柱銷不會掉出來 從而保證與鏈條的聯(lián)接可靠 不 會脫落 圖 3 6 刮板 常州工學院畢業(yè)設計 13 3 3 3 導向輪總成 撈渣機設有上 下四對導輪 左 右兩側對稱安裝 其作用是強制壓鏈 防止鏈 條上浮 并使鏈條順利轉向 導輪因工作在灰渣水中 其潤滑與密封采用相應措施 導輪采用法蘭形式整體安裝在撈渣機機體上 安裝時只要松開法蘭上的螺栓即可將導 向輪整體側翻到撈渣機外進行檢修 拆裝簡單 便于維修 導向輪采用無齒型結構 長期的運行實際表明導輪的使用壽命相當長 一般不需更換 不會有停機搶修 優(yōu)于 導輪座焊接于機倉側壁上 從機內拆裝導輪的結構 3 3 4 驅動裝置 驅動裝置兩端采用滾動軸承支承 采用整體式凸齒型驅動輪及螺栓固定式單齒 這種單齒是奧地利培瓦克公司專門為其鏈條配套制作生產(chǎn)的經(jīng)硬化處理并且是可折卸 的 可以不必取下鏈條而方便地更換 而且 隨著鏈條的磨損和節(jié)距的不斷改變 可 以通過調節(jié)單齒來調整驅動輪的節(jié)圓直徑與之相適應 使鏈條系統(tǒng)運行更平穩(wěn) 壽命 更長 3 3 5 傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)由電機 減速機 大 小鏈輪 鏈條組成 如圖所示 減速機采用 SEW 產(chǎn)品 配佳木斯增安型電機 驅動電機通過聯(lián)軸器與減速機聯(lián)接 通過分別安裝在減 速機輸出軸和驅動軸上的鏈輪和傳動用短節(jié)距精密滾子鏈將轉矩傳至驅動軸上 實現(xiàn) 驅動軸上的刮板鏈條循環(huán)轉動 如圖 3 7 撈渣機傳動示意圖所示 圖 3 7 撈渣機傳動示意圖 3 3 6 張緊裝置 撈渣機鏈條張緊調節(jié)采用智能型液壓自動張緊 當鏈條磨損后不需檢修人員人工 張緊 液壓系統(tǒng)在恒壓的作用下可實現(xiàn)自動張緊 并保證張緊狀態(tài)的恒定 同時由于 鏈條處于較緊工作狀態(tài) 從而可減小刮板與底板間的摩擦 提高了刮板的使用壽命 全自動液壓張緊裝置使撈渣機運行平穩(wěn) 降低刮板與底板的摩擦阻力 防止撈渣機掉 鏈 卡鏈 輔助脫鏈 減輕操作人員勞動強度 其最大行程為 300 400mm 液壓站 基本參數(shù)如下 油箱容積 120L 電機功率 YB100L1 4 B5 2 2KW 1450r min 系統(tǒng)最高使用壓力 6 0MPa 刮板撈渣機設計 14 節(jié)能器充氣壓力 2 0MPa 系統(tǒng)流量 14 5L min 油 泵 YB1 107 為便于檢修和排除故障 在每臺撈渣機機體外側各設有檢修門和放水管 供檢修 時出渣及放水之用 3 3 7 溢流堰 本機在水箱與機體的接口處設有溢流堰 在水箱與機體連接處開有溢流口 溢流 口兩側設有滑道 堰板可在滑道內上 下滑動 堰板上端與滑塊相聯(lián) 溢流堰上部的 電機減速機帶動絲杠轉動 使套在絲杠上的滑塊以及堰板產(chǎn)生上 下方向的位移 當 堰板處于最低堰板位時 堰板可將溢流口封住 當堰板由電機帶動上升時 撈渣機機 體內高于溢流口的水可由溢流口流向水箱 同時 在溢流堰機架上設有兩個限位開關 可將最低 高堰板位的信號遠傳至 DCS 以控制設備的啟 停 堰板動作一次用時 2 5 分鐘 3 3 8 電氣及保護系統(tǒng) 撈渣機控制系統(tǒng)采用遠傳與就地控制 并設有就地 遠傳轉換開關 采用工頻與變 頻相切換控制 在變頻器故障時 為不影響整體系統(tǒng)可切換為工頻運行 撈渣機啟動停機順序 檢查各開關元器件 閉合電源開關 閉合控制電源開關 待變頻器 PLC 自檢完畢后 啟動撈渣機開關 待前槽體中的渣沉淀后打開溢流堰 打開攪拌器 撈渣機停機前 首先關閉攪拌器 再關溢流堰 最后關閉撈渣機 待 PLC 變頻器各程序完全停止后 斷開控制電源 斷開總電源 撈渣機設有鏈條檢測裝置 接近開關是對鏈條進行檢測的檢測元件 安裝在位于 撈渣機機體尾部鏈條張緊部位的滑塊上面 張緊輪上的螺栓為檢測點 接近開關為兩 個 已經(jīng)過本安處理 具有防爆性 機體左右兩側對稱安裝 檢測刮板兩側的鏈條 有過流 過載安全保護裝置 以上裝置在故障情況下均能報警停機 并留有遠傳報警 接口 變頻器調速可采用就地電位器調速與遠方調速 與遠控 就地轉換開關相配合 電控柜所配撈渣機復位按鈕是為了對發(fā)生的故障清零 3 3 9 鑄石板 我國生產(chǎn)的鑄石制品 是以天然輝綠巖為主體 配以角閃石 白云石 螢石 鉻 鐵礦等附加料 經(jīng)高溫溶化 澆注 結晶和退火等工藝而制成 它具有高度的耐腐蝕 和耐磨性能 并有較高的機械強度 其耐磨度在一定條件下比碳素鋼高 5 50 倍 刮板撈渣機用鑄石鋪在上下艙底 不但可節(jié)約大量鋼材 而且還能延長設備使用 壽命 鑄石襯里的殼體 要求具有足夠的剛性 不會導致砌后變形 產(chǎn)生縫隙或開裂等 現(xiàn)象 鑄石襯里工藝要求板面干燥時 用金屬刷 噴砂器 酸堿等方法除去鐵銹及污 物 用水玻璃膠泥或水泥砂漿做粘結劑 像砌地磚一樣 打底 砌平和嵌縫 要使前 后板縫錯開 要求達到襯板牢固 板縫嚴密 板面平整 鑄石砌好后 應在 25o 30oC 的溫度下空氣干燥 干燥時間不少于 10 天 常州工學院畢業(yè)設計 15 3 4 撈渣機主要參數(shù)的確定 3 4 1 除渣量的確定 撈渣機的除渣量應根據(jù)鍋爐的額定排渣量 和最大排渣量 來確定 應滿足下式 1Q20max6 QFVCth 實 式中 實際排渣量實 th 額定排渣量 max max12 Q th 刮板行進方向上的投影面積 0F 對角鋼型刮板 012 in V 填充系數(shù) 渣的比重 固態(tài)渣 液態(tài)渣 3 tm0 8 1 1 2 4 C 傾斜角修正系數(shù) 根據(jù)實際取 C 0 6 根據(jù)實際情況 實際排渣量得 0660 1 740 25 061 384 8 2 QFVCtht 實 額 定 3 4 2 刮板撈渣機的生產(chǎn)率 決定撈渣機生產(chǎn)率的除鏈輪轉速度外還有很多因素 可用下式求其近似值 2330 BHVqTtga 米 時 式中 q 生產(chǎn)率 米 3 時 堆高系數(shù) 取 1 3 B 刮板長度 米 H 刮板高度 米 V 鏈條速度 米 秒 a 斜坡段傾斜度 T 刮板節(jié)距 米 則 2 330 2 5 0 83BVqtgatg 31746 1 7米 時 刮板撈渣機設計 16 3 4 3 刮板鏈條牽引力計算 1 基本參數(shù) 鏈條型號 2610 鏈環(huán)自重 12 95kg m 雙鏈自重 25 9kg m 刮板間距 1080 8m 掛板尺寸 342596 刮板自重 82 8kg 個 刮板鏈條自重 82 05 9103 25 91 4 130 kgmk 取 整 刮板的底板的摩擦系數(shù) 按靜摩擦系數(shù)考慮 1 K 渣的底板的摩擦系數(shù) 按靜摩擦系數(shù)考慮 20 3 爬填角度 5 刮板速度 正常 1 7m min 最大 3 4m min 排渣量 正常 20t h 最大 42t h 導向輪轉動摩擦阻力 f 100kg 2 平面分布量 撈渣機鏈條的牽引力采用逐點法計算 如圖 3 6 所示 常州工學院畢業(yè)設計 17 圖 3 6 撈渣機鏈條傳動示意圖 各段長度為 8 52 6 487 2 84 14621703ABCDEFGHIJ KLLmLmm 3 張緊力計算 NCJF sinCJABFPLa 式中 P 刮板鏈條自重 13 0kg m 8 525mAB a a 35 sin1308 52sin3108 25 71932 5CJABFPLa 4 逐點張力計算 BCLFN 11cos0 3BCJAKK 92 58 520 9 312 57 34BF 04 14 CBf 23 506870 3257 4DCDFPLK 57 Ef 64124 FEF 刮板撈渣機設計 18 3026 410326 4GFf 935 86HGHPL 95 85 8If122JIIJIJFK 式中 按 0 6m 深的渣考慮載荷 2P0 6 3 658 1658 tmkg 12235 8 0 7 20 3066949JIIJIJFLKP 4 215 KJFf 132 3cossinsinLKLKLKLKLPaPaPa 320 6 7 98 954 0sin50 387 0cos50 31873sin54 216152 48412 LF 爬坡處張力最大為 3 48LF 1023 48192 50921 3CJ 5 扭矩計算 T N mTFR 式中 F 圓周切向力 1092 3LCJ 0 65Rm 92 3 650 6TF 常州工學院畢業(yè)設計 19 6 最大負荷時的張力計算 從 開始同為 可與正常負荷都相同 JFI141IIJFJPLK 按 1 2m 深的渣考慮 即滿槽體渣 4305 8630 820 35 8 270 32 51417JF 1 79 KJ 142 4coscossinsin39 7230 350 5 8co350 10sin52 87si 96 43 252LKL KLKLFPaPaPaPa 40 3 4 205 8 Pkgm 7 最大扭矩計算 NmmaxTmaxaxTFR 1023 48192 50921 3LCJ 921 3 659 6 3 4 4 電機的選擇與計算 由于刮板撈渣機過載情況較多 一般傳動系統(tǒng)由皮帶傳動 減速器和鏈傳動三級 組成 由 確定相應的鏈條行進速度 則電機功率如下 12Q和 21V和 21 KW 0mKPNN 式中 K 備用系數(shù) K 1 3 1 5 P 驅動圓周力 maxPF 刮板撈渣機設計 20 V 鏈條行進速度 2 min V 傳動總效率m 123m 其內 皮帶傳動效率 1 10 96 皮帶傳動效率 2 28 皮帶傳動效率 3 3 電動機額定功率DN 則 1 92 3 5 102 0608969 56mKPVW 選擇佳木斯電機廠生產(chǎn)的 YAPT160M 4 11 其主要參數(shù)為 額定功率 N 額定電流 I 效率 功率因數(shù) cos 轉速 n 轉矩 T 11KW 22 6A 88 0 84 1500r min 2200N m 常州工學院畢業(yè)設計 21 第 4 章 驅動裝置的設計 4 1 軸設計的主要內容 軸的設計也和其他零件的設計相似 包括結構設計和工作能力計算量方面的內容 軸的結構設計是根據(jù)軸上零件的安裝 定位以及軸的制造工藝等方面的要求 合 理地確定軸的結構形式和尺寸 軸的結構設計不合理 會影響軸的工作能力和軸上零 件的工作可靠性 還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等 因此 軸的結構 設計是軸設計中的重要內容 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼 鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件 有的則直接 用圓鋼 由于碳鋼比合金鋼價廉 對應力集中的敏感性較低 同時也可以用熱處理或 化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度 故采用碳鋼制造軸尤為廣泛 其中最 常用的是 45 鋼 合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能 因此 在傳遞 大動力 并要求減小尺寸與質量 提高軸頸的耐磨性 以及處于高溫或低溫條件下工 作的軸 常采用和金剛 軸的工作能力計算指的是軸的強度 剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算 多數(shù)情況 下 軸的工作能力主要取決于軸的強度 這時只需對軸進行強度計算 以防止斷裂或 塑性變形 而對剛度要求高的軸和受力大的細長軸 還應進行剛度計算 以防止工作 時產(chǎn)生過大的彈性變形 對高速運轉的軸 還應進行震動穩(wěn)定性計算 以防止發(fā)生共 振而破壞 必須指出 在一般工作溫度下 低于 200 各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相C 差不多 因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時 所根據(jù)的是強度與耐磨性 而不是軸的彎曲或扭轉剛度 但也應當注意 在既定條件下 有時也可以選擇強度較 低的鋼材 而用適當增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度 各種熱處理 如高頻淬火 滲碳 氮化 氰化等 以及表面強化處理 如噴丸 滾壓等 對提高軸的抗疲勞強度都有著顯著的效果 高強度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復雜的形狀 且具有價廉 良好的吸振性和耐磨 性 以及對應力集中的敏感性較低等優(yōu)點 可用于制造外復雜的軸 本設計牽涉較多加工零件 其加工精度對于設計產(chǎn)品的最終實現(xiàn)和良好運行 起 著至關重要的作用 機械加工的目的就是將毛坯加工成符合產(chǎn)品要求的零件 加工 包含了機械加工 手段和過程 通常 毛坯需要經(jīng)過若干工序才能轉化為符合產(chǎn)品要求的零件 在現(xiàn)有 生產(chǎn)條件下如何采用經(jīng)濟有效的加工方法 并將若干加工方法以合理路徑安排以獲得 產(chǎn)品要求的零件是加工工藝生產(chǎn)研究要解決的重點 從傳統(tǒng)的專業(yè)劃分來說 機械制 造工藝學所研究的對象主要是機械零件的冷加工和裝配工藝中具有共同性的規(guī)律 它 是長期生產(chǎn)實踐和科學研究 高效 高產(chǎn) 低效率 三方面指標來衡量 制造工藝學 也是生產(chǎn)工藝研究的主要課題 包括 1 毛胚制造工藝屬于金屬工藝學的范疇 2 金屬切削及磨削加工原理和加工過程宗所用的刀具 磨料與磨具和磨床 切削原 理即刀具和金屬切削與模削加工原理和加工過程即金屬切削機床 如 概述 設計電 刮板撈渣機設計 22 氣與液壓傳動等 3 毛胚與工件在機械加工過程中的材質控制 金屬學與熱處理 課程的范疇 4 零件加工質量和裝配質量的標準及校驗 公差與技術測量課程密 切相關 可見機制工藝的重要性 1 加工質量 質量是效益的保證 是信譽的化身 規(guī)定零件的加工質量是產(chǎn)品設計人員的任務 而在最低成本下達到設計要求則是 工藝人員的職責 而從滿足產(chǎn)品質量和耐用度來分析加工質量有兩大方面 加工精度 和加工表面質量 前者為含有零件的尺寸精度 形狀精度和位置精度 后者中包括了 零件標的粗糙度 精度和物理及機械性能 國標上程其為 表面光整性 為了跟上時 代的腳步 為了響應機械工業(yè)局提出的加工精度要上到一到二級 則必須深入研究在 其加工過程中各種誤差因素對加工質量影響的規(guī)律 采用新工藝和改進工藝裝備等措 施來保證 2 生產(chǎn)率要高 成產(chǎn)成本要低 經(jīng)濟效益是以價格性能比最佳為基本來分析其性能優(yōu)良的 近年來在毛胚制作和 機械加工方面實現(xiàn)了高度機械化和自動化 以及新產(chǎn)品的工藝方法 大大節(jié)省了人力 和費用 相比之下裝配工作在整臺機器的制造中的比重日益增大 這樣一來 裝配工 藝中設計到如何改進和提高的問題 搞的好 則性能大增 搞不好 則成本大大增加 性能降低 影響今后的競爭 3 計算機應用在機械制造行業(yè)中應用日趨廣泛 二十一世紀是信息時代 機械行業(yè)要想在信息時代脫穎而出 則機械生產(chǎn)過程必 須向系統(tǒng)化 柔性化和高度化方向展 機制工藝必須做大幅度的調整 來使用市場的 變化 計算機輔助編制工藝規(guī)程 簡稱 CAPP 常用 VB6 0 C 語言 Forturn 和可編程 控制器所用的 CP 語言計算 計算機輔助編制數(shù)據(jù)程序 簡稱自動編程系統(tǒng) 圖 4 1 自動編程系統(tǒng) 4 2 軸的結構設計 1 求出輸出軸上的功率 轉速 和轉矩3P3n3T 若取每級齒輪傳動的效率 包括軸承效率在內 0 97 V 帶傳動 0 96 彈1 2 性聯(lián)軸器 0 99 則3 P 11 0 96 0 99 9 26KwP41 2 3 40 97 常州工學院畢業(yè)設計 23 7 5 r min3n 9550000 9550000 1180000N mm3T3Pn9 2675 2 初步確定軸的最小直徑 先按式 15 2 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼 調制處理 根據(jù) 15 3 取 112 于是得0A 112 120 2 mmmind0A3P39 2675 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 d 3 軸的結構設計 1 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 建立示意圖如圖 4 2 圖 4 2 軸的結構 第一斷軸為軸承安裝段 軸徑為 140mm 軸承在選用時用第一系列 型號為1d 滾動軸承 22328 為保證軸承承受安全載荷 故采用雙聯(lián)軸承 中間用軸間擋圈固定 而軸承用軸用彈簧擋圈進行軸向定位 則 mm 205 l 第二段軸為鏈輪安裝段 取 軸肩尺寸根據(jù)軸定位取值 取軸徑m41md142 第三段軸為軸的工作部分端 取 l93d103 第四段為鏈輪的安裝段取 軸肩尺寸根據(jù)軸定位取值 取軸徑l51 2 第五段為軸承的安裝段 軸徑為 140mm 軸承在選用時用第一系列 型號為1d 滾動軸承 22328 為保證軸承承受安全載荷 故采用雙聯(lián)軸承 中間用軸間擋圈固定 而軸承用軸用彈簧擋圈進行軸向定位 則 mm ml985 刮板撈渣機設計 24 2 確定軸上圓角和倒角的尺寸 參考表 15 2 取軸端倒角為 2 45 各軸肩處的圓角半徑為 2 3 判斷危險截面 截面 A B 只受扭矩作用 雖然鍵槽 軸肩及過渡配合所引起的應力集中 均將削弱軸的疲勞強度 但由于最小直徑是安扭轉強度較為寬裕確定的 所以截面 A B 均無需校核 應力集中對軸的疲勞強度的影響來看 截面 處過盈 配合引起的應力集中最嚴重 從受載的情況來看 截面 C 上的應力集中最大 且周徑 最小 因此截面 C 是危險截面 4 按彎扭合成強度精確校核軸 根據(jù)公式 122224 WTMTWca 式中 軸的計算應力 單位為 M ca aP 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 軸的抗彎截面指數(shù) 單位為 m 3 對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力 1 計算軸所受的軸向力 圓周力 鏈輪輪端所受圓周力 軸向力 圓周力 921tFN 軸向力 N6 50tan39tan 確定式中各符號的數(shù)值 1 M 根據(jù)該軸受力情況 計算得 M 12035360N mm 2 為應力循環(huán)系數(shù) 根據(jù)應力為對稱循環(huán)脈動變應力 取 0 6 3 W 根據(jù)表 15 4 計算 dtbW23 已知 d 125mm b 32mm t 4 5mm 帶入計算得 3 212524 514 518342mmNM 4 T 已知為 11800000N mm 計算 2210356180 64 14ca 常州工學院畢業(yè)設計 25 查表 15 1 的 701 合格 4 3 鍵的尺寸設計 鍵是一種標準零件 通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞扭矩 有的還 能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導向 鍵聯(lián)接的主要類型有 平鍵聯(lián)接 半 圓鍵聯(lián)接 楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接 1 鍵的選擇 1 與驅動輪配合處鍵的設計 選取該配合處的鍵為圓頭普通平鍵 A 型 材料為 45 號鋼 根據(jù)該配合處軸的直徑為 查機械設計表 6 1 得鍵的截面尺寸為 142 b 36mm h 20mm 由輪轂寬度并參考鍵的長度系列 取鍵長 L 90mm 比輪轂寬度小些 2 與驅動輪配合處鍵的設計 選取該配合處的鍵為圓頭普通平鍵 A 型 材料為 45 號鋼 根據(jù)該配合處軸的直徑為 查機械設計表 6 1 得鍵的截面尺寸為 125 b 32mm h 18mm 由輪轂寬度并參考鍵的長度系列 取鍵長 L 160mm 比輪轂寬度小些 2 鍵聯(lián)接強度計算 對于普通平鍵 其主要失效形式為工作面被壓潰 除非有嚴重過載 一般不會出 現(xiàn)鍵的剪斷 因此 通常只按工作面上的接壓應力進行強度校核計算 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布 普通平鍵聯(lián)接的強度條件為 ppkldT 3102 式中 T 傳遞的轉矩 單位為 FyT mN k 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k 0 5h 此處 h 為鍵的高度 單位為 mm 鍵的工作長度 單位為 mm 圓頭平鍵 L b 平頭平鍵 L 這里的 L 為 鍵的公稱長度 單位為 mm b 為鍵的寬度 單位為 mm d 軸的直徑 單位為 mm 鍵 軸 輪轂三者中最弱的材料的許用擠壓應力 單位為 M 見表 6 p aP 2 鍵 軸 輪轂三者中最弱的材料的許用壓力 單位為 M 見表 6 2 1 與驅動輪配合處鍵的強度計算 鍵 軸和輪轂的材料都 是鋼 由表 6 2 查得許用應力 取其 pp120 平均值 Mpap0 由上知 該鍵的尺寸為 b 36mm h 20mm L 90mm 刮板撈渣機設計 26 鍵的工作長度 l L b 90mm 36mm 54mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k 0 5h 0 5 20mm 10mm 代入 式得 該鍵的強度為 MpapakldTp 1078 30142508123 可見所選鍵的擠壓強度滿足要求 2 與鏈輪配合處鍵的強度計算 鍵 軸和輪轂的材料都是鋼 由表 6 2 查得許用應力 取其平p2 均值 Mpap10 該鍵的尺寸為 b 36mm h 18mm L 160mm 鍵的工作長度 l L b 160mm 32mm 128mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k 0 5h 0 5 18mm 9mm 代入式得 該鍵的強度為 MpapakldTp 1078 25189021033 可見所選鍵的擠壓強度滿足要求 4 4 滾動軸承的設計 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一 它是依靠主要元件間的滾動接觸來 支撐轉動零件的 與滑動軸承相比 滾動軸承具有摩擦力小 功率消耗少 起動容易 等優(yōu)點 常用的滾動軸承大多數(shù)已經(jīng)標準化 并由專業(yè)工廠大量制造及其供應各種常 用規(guī)格的軸承 4 4 1 滾動軸承的尺寸設計 因軸承受較大的徑向力 故由軸承的性質可選用調心滾子軸承 由軸的直徑為 140mm 選用軸承的內徑為 140mm 查 機械零件手冊 表 9 6 1 選用 22328 型號的軸承 各相關尺寸如下 d 140mm D 300mm B 102mm e 0 38 Y 1 8 825000N rC 由上章得 軸承所受的軸向力和徑向力為 921 2856NFra 所以 era 31 0856 查 機械零件手冊 表 9 6 1 得 該軸承的當量動載荷為 arYFP 代入數(shù)值得 N1432856 921 又知該軸承的極限轉速為 n 1460r min 故根據(jù) 機械設計 式 13 5 得 該軸承 常州工學院畢業(yè)設計 27 的壽命為 hPCnLh 82146143825060611 該軸承的壽命滿足實際生產(chǎn)需要 故所選軸承合適 4 4 2 滾動軸承的配合 軸承配合的松緊程度對主軸組件工作性能有一定的影響 對于鏜床軸承外圈與座 孔配合有 0 0 005mm 的間隙 內圈與軸頸的配合要求過盈量不大于 0 005mm 通常 主軸滾動軸承座孔的配合要比內圈與軸頸的配合稍松些 對于 22328 軸承 內圈的基本尺寸為 140 選定內圈的公差為 140H7 精度等 級選用 IT7 軸與軸承配合處的公差為 140m6 精度等級選用 IT6 孔與軸的基本尺寸 140 屬于 140 160mm 尺寸段 查 機械零件手冊 表 3 7 得 IT7 26 IT6 25 m 基準孔 H7 的基本偏差為下偏差 EI 0 上偏差 ES EI IT7 26 由此可知 m 140H7 026 14 基準軸 p6 的基本偏差為下偏差 ei 15 上偏差為 es ei IT6 15 25 40 由此可m 知 140m6 4 015 所以軸承內圈與軸的配合為 屬于過盈配合 6 740H 外圈與軸承座配合處的基本尺寸為 選定外圈的公差為 精度等級3730H 選用 IT7 軸承座與軸承配合處的公差為 精度等級選用 IT6 孔與軸的基本2p 尺寸 屬于 280 315mm 尺寸段 查 機械零件手冊 表 3 7 得 30 IT7 25 IT6 16 m 基準孔 H7 的基本偏差為下偏差 EI 上偏差 ES EI IT7 25 由此可知 m 0m 300H7 025 基準軸 p6 的基本偏差為下偏差 ei 25 上偏差為 es ei IT7 41 由此可知 300p6 41 0253 所以軸承外圈與箱體的配合為 屬于過盈配合 6 730pH 4 4 3 滾動軸承配合件的精度 軸承配合件的精度能夠直接影響主軸組件的旋轉精度 因為軸承的內 外圈都屬 于薄壁件 剛度較差 容易變形 通常采用過渡配合時 軸頸和座孔的形狀誤差將影 響軸承滾道的形狀精度 主軸軸肩及座孔擋肩的端面跳動也會影響軸承的旋轉精度等 因此 主軸組件選用較高精度的滾動軸承時 還必須相應提高軸頸和座孔的尺寸精度 和形位精度 否則軸承精度再高也起不到應有的作用 軸頸和座孔的表面粗糙度也影 響主軸組件 的性能 表面粗糙度應與軸承精度相適應 通常座孔表面輪廓的算術平均偏差 可比軸頸的大些 這是因為座孔較難加工的緣故 aR 4 5 驅動裝置的類比 撈渣機的驅動總成主要包括 驅動軸 滾動軸承 驅動輪 螺栓固定式單齒 刮板撈渣機設計 28 驅動軸兩端采用滾動軸承支承 采用整體式凸齒型驅動輪及螺栓固定式單齒 這 種單齒是奧地利培瓦克公司專門為其鏈條配套制作生產(chǎn)的經(jīng)硬化處理并且是可折卸的 可以不必取下鏈條而方便地更換 而且 隨著鏈條的磨損和節(jié)距的不斷改變 可以通 過調節(jié)單齒來調整驅動輪的節(jié)圓直徑與之相適應 使鏈條系統(tǒng)運行更平穩(wěn) 壽命更長 普通機械設備中驅動裝置中的驅動輪和輪齒是一體 這樣隨著鏈條的磨損和節(jié)距 的改變都會增大鏈與齒的摩擦 使鏈條系統(tǒng)運行不平穩(wěn) 壽命短 而且維修費用更高 常州工學院畢業(yè)設計 29 第 5 章 撈渣機的安裝與維護 5 1 刮板撈渣機的總體安裝 5 1 1 基礎施工 刮板撈渣機基礎的施工按設計所提供圖樣及要求施工 5 1 2 刮板撈渣機的安裝 整機安裝順序 機體 平臺 梯子欄桿 張緊系統(tǒng) 驅動