煤礦用刮板輸送機設(shè)計

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1、編號：09 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目： 煤礦用刮板輸送機設(shè)計 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 　 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 年　　級： 09級 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2013年5月 41 / 48文檔可自由編輯打印 煤礦用刮板輸送機設(shè)計 摘 要：刮板輸送機是一種有撓性牽引機構(gòu)的連續(xù)機械。主要采煤工作面使用。在煤礦下綜采工

2、作面中主要任務(wù)是將采煤機采下的原煤連續(xù)不斷地運往轉(zhuǎn)載機，保證采煤工作面的原煤連續(xù)送出。刮板輸送機是在井下工作，而且是采煤作業(yè)轉(zhuǎn)運煤的第一環(huán)節(jié)，所以所處工作環(huán)境惡劣，任務(wù)艱巨，所受損壞作用嚴(yán)重且眾多。刮板輸送機在工作中，要承受拉壓，彎曲，沖擊，摩擦及腐蝕等多種損壞。 國外現(xiàn)在能生產(chǎn)出的刮板輸送機一般去向不都能整機無故障過煤600萬噸以上，有些甚至已達(dá)到1200萬噸。而國內(nèi)生產(chǎn)的刮板輸送機不僅總運量低，而且故障頻繁，每小時運輸率也較國外遠(yuǎn)遜。 國產(chǎn)刮板輸送機的主要問題是刮板鏈強度不夠，是由于磨損，疲勞，自身質(zhì)量差，銹蝕等原因，在鏈條使用三個月后故障增多。國產(chǎn)機械的連接螺栓可靠性普遍較差，機頭機

3、尾的連接螺栓經(jīng)常出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象。中部槽由于刮板的磨損以及連接強度不夠，嚴(yán)重影響了刮板機的壽命和可靠性。 隨著刨煤機和深截式采煤機的出現(xiàn)，刮板機需要向更大運量，更快速運輸，更耐用方面發(fā)展。其結(jié)構(gòu)應(yīng)向短機頭，大功率，高鏈速的中槽部和鏈條方向改進(jìn)。其次應(yīng)使刮板輸送機標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化，向智能化自動化方向發(fā)展，保證同步提高設(shè)計和加工質(zhì)量水平。 關(guān)鍵詞：刮板輸送機 ；減速器 ；機頭部 ；機尾部 The design of the scraper conveyor Scraper conveyor：Scraper conveyor is a continuous

4、 mechanical flexible traction mechanism. The main coal mining working face with. In the fully mechanized coal face is the main task of the coal mining machine mining under continuously to reprint machine, ensure the coal mining working face continuously discharged. Scraper conveyor is in underground

5、 work, and is the first link of coal mining transport, so the working environment is bad, the task is arduous, the damaged badly and numerous. Scraper conveyor at work, to bear tension and compression, bending, impact, friction and corrosion and other damage. Foreign countries can now produce conve

6、yor in general to can not machine without fault coal 6000000 tons, and some have even reached 12000000 tons. Scraper conveyor and the domestic production of not only the total volume is low, and frequent breakdowns, per hour transport rate is far lower in foreign countries. The main problem of the

7、scraper conveyor scraper chain strength is not enough, is due to wear, fatigue, its poor quality, corrosion and other reasons, the use of three months in the chain failure increases. Bolt connection reliability generally poor domestic machinery connecting bolt head and tail, often breaking phenomeno

8、n. The central groove scraper wear and connection strength is not enough, seriously affects the life and reliability of scraper machine. With plough and deep web shearer, scraper to more traffic, more rapid transit, more durable development. Its structure should be short nose, big power, improve th

9、e high speed of chain in the slot and the chain direction. Secondly, should make the scraper conveyor standardization, standardization, intelligent automation direction development, ensure the synchronization to improve design and machining quality level. Key words：scraper conveyor；media craft；airc

10、raft tail； hydraulic coupler 目錄 1 概述 1 1.1 技術(shù)現(xiàn)狀 1 1.2 刮板輸送機發(fā)展趨勢 1 2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求 3 2.1機頭部 4 2.1.1機頭架 4 2.1.2鏈輪 4 2.1.3 減速器 5 2.1.4 聯(lián)軸器 6 2.1.5 電動機 7 2.2 機尾部 7 2.3 中部槽及附屬部件 7 2.4 刮板鏈 8 2.5 緊鏈裝置 8 2.6推移裝置 9 2.7錨固裝置 9 3 總體方案的確定 10 3.1主要技術(shù)參數(shù) 11 3.2電動機的選擇 11 3.2.1運輸能力計算 12 3.3

11、總傳動比及傳動比的分配 13 3.3.1總傳動比的確定 13 3.3.2傳動比的分配 13 3.4各級傳動計算 13 3.4.1各軸轉(zhuǎn)速計算 13 3.4.2各軸功率計算 13 3.4.3各軸扭矩計算 14 3.5軸的設(shè)計及強度校核 25 3.5.1高速軸Ⅰ軸的設(shè)計 25 3.5.2 Ⅱ軸的設(shè)計 27 3.5.3 Ⅲ軸的設(shè)計 28 3.5.4輸出軸的設(shè)計 29 4 箱體及附件的設(shè)計校核 31 4.1 軸的強度校核 32 4.1.1軸的受力分析 32 4.2 齒輪詳細(xì)參數(shù) 38 結(jié)論 39 參考文獻(xiàn) 40 1 概述 近年來礦井在向高產(chǎn)高效集約化的方向迅速

12、發(fā)展，煤礦都在努力實現(xiàn)一礦一井一面的高度集約化生產(chǎn)模式。刮板輸送機作為長臂工作面的主要輸送機械設(shè)備，它的輸送能力也要隨著高產(chǎn)高效礦井需要的生產(chǎn)能力來發(fā)展。 1.1 技術(shù)現(xiàn)狀 20 世紀(jì)80年代以后，國內(nèi)外刮板輸送機均在向大運量，長運距，大功率，高強度，長壽命及高可靠性趨勢發(fā)展。目前，國外綜采刮板輸送機最大工作面的輸送量已達(dá) 6000t/h，裝機功率 4× 800kW，運距 450m 。國內(nèi)自主研發(fā)的刮板輸送機輸送量卻只有3500t/h，裝機功率也只不過3× 700kW ，運送距程大約300m。但是，目前有國內(nèi)大型煤炭基工作面加長的必要性，對國產(chǎn)運輸機械的要求也逐步提高

13、，刮板輸送機的工作面也應(yīng)有相應(yīng)的加長。因此，刮板輸送機的功率，機體質(zhì)量也有相當(dāng)?shù)母纳疲槭鞘艿缴a(chǎn)技術(shù)的限制。1，中部槽的高度不能過高，否則裝煤效果會受到影響；2，輸送機長度太大，物料的推進(jìn)速度會降低。最后，重要的部件的技術(shù)質(zhì)量，性能以及壽命也會有很大影響。所以，要更大型化的設(shè)計刮板輸送機，一方面要提高機器部件的質(zhì)量和技術(shù)性能，一方面也要綜合現(xiàn)在的軟啟動技術(shù)，工況檢測以及機電一體化技術(shù)同步發(fā)展。 1.2 刮板輸送機發(fā)展趨勢 20世紀(jì)英國工業(yè)發(fā)達(dá)，最先用刮板輸送機運輸散碎物料。最早的刮板輸送機長、僅幾十米，功率小 ，牽引鏈的強度也很小。經(jīng)過多年的逐步改進(jìn)和發(fā)展，目前，綜合采礦用的刮板輸

14、送機主要用來運送煤之，另外還可以給采煤機做運行軌道，能作為拉移液壓支架時升縮油缸的固定點；清理工作面的浮煤；懸掛電纜、水管,乳化液管等。掛板輸送機在綜采煤工作面與采煤機和液壓支架配套工作。刮板輸送機在煤礦是大量使用、高消耗的重要機械設(shè)備。一直以來，國內(nèi)制造的刮板輸送機就有幾十種型號。迄今，我國能制造出最大的刮板輸送機輸送能力達(dá)900t/h；裝機總功率高達(dá)320kW；一條牽引鏈能達(dá)到破斷負(fù)荷85t；能沿水平線的輸送距離為僅為150米左右；整機總重量達(dá)到205t。 礦用刮板輸送機一般按刮板鏈?zhǔn)切问絹矸秩N：中單鏈型、中雙鏈型和邊雙 鏈型。系列型譜的刮板輸送機大都采用礦用高其強度圓環(huán)鏈制成的刮板

15、傳動鏈。 刮板輸送機有時按功率大小來分為輕型、中和重型。刮板輸送機配套單電動機，設(shè)計額定功率為40KW及以下的為輕型；大于40kW而小于等于90kW的為中型；90kW以上的為重量型。 2 主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求 對于礦用刮板輸送機，根據(jù)工作情況需要，其結(jié)構(gòu)有如下設(shè)計要求： ⑴既能用于左又能用于右工作面； ⑵各部組在井下拆裝和運輸是盡可能方便 ； ⑶保證同種型號的部件安裝尺寸與連接尺寸相同，同類部件要保證通用互換性；

16、 ⑷保證刮板鏈在安裝以后，鏈條能正反方向都可以運行通暢； ⑸設(shè)置緊鏈裝置保證工作時安全穩(wěn)定； ⑹為了便于利用機械移動，要設(shè)計便于連接移動的連接處； ⑺機械部件必須達(dá)到需要的強度，剛度和耐磨性； ⑻一般應(yīng)有上鏈器，上鏈器是供刮板鏈在下槽脫出時通過它返回槽內(nèi)的裝置； ⑼用于機械采煤的工作面刮板輸送機，機頭架的外廓尺寸和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于采煤機自切開口； ⑽用于采煤機的工作面刮板輸送機，應(yīng)結(jié)合技術(shù)上的需要，能裝設(shè)下列部分或全部附屬部件： ① 采煤機的導(dǎo)向裝置； ② 鏟煤板； ③ 擋煤板； ④ 無鏈牽

17、引采煤機的齒軌； ⑤ 放置電纜，水管，乳化液管路的槽或支架； ⑥在機頭部和機尾部能安裝采煤機外牽引的傳動部裝置，牽引鏈的固定裝置或刨煤機機構(gòu)傳動裝置和控制保護裝置； ⑦用于綜采工作面的刮板輸送機，相關(guān)的外廓尺寸應(yīng)與采煤機和液壓支架相配； ⑧刮鋪設(shè)板輸送機時，一般有傾斜面，為防止工作中有下滑可能，應(yīng)設(shè)置防滑錨固裝置； 刮板輸送機由機頭部，機尾部，中部槽及其附屬部件，刮板鏈，緊鏈裝置，推移裝置和錨固裝置等組成。下面分述其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。 2.1機頭部 機頭部是由機頭架，鏈輪，減速器，盲軸，聯(lián)軸器及電動機等級部件組成的，是電動機動力輸出裝置。圖2-1刮板輸送機就是機頭部為一種

18、輕型邊雙鏈?zhǔn)健? 圖 2-1 機頭部為邊雙鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C 2.1.1機頭架 機頭架是機頭部的骨架，要保證足夠的強度和剛度，用厚鋼板直接焊接而成，各種型機的頭部的有以下共同點石成金： ⑴為配左右工作面采煤的需要，兩側(cè)必須對稱設(shè)計，使兩個側(cè)壁上都可以安裝減速器，； ⑵鏈輪由減速器伸出和盲軸支承連接便于在井下拆裝； ⑶撥鏈器和護軸板固定在機頭架前梁上，它的作用防止刮板鏈在與鏈輪的分離點處被輪齒帶動卷入鏈輪，護軸板是易損部位，用可拆換的活板，既便于鏈輪和撥鏈器的拆裝，有可更換； ⑷機頭架的易磨損部位采取耐磨措施，例如加焊高錳鋼堆焊層或局部采用耐磨材料的可更換零件。 2.1.2鏈輪

19、鏈輪是一個組件，由鏈輪和連接筒組成。鏈輪是傳力部件，也是易損部件，運轉(zhuǎn)中除受靜載荷外，還有脈沖和沖擊載荷。 圖2-2所示為邊雙鏈用的鏈輪連接筒用組件，采用部分式連接筒，連接筒兩端由環(huán)槽與鏈輪的環(huán)槽相連，內(nèi)孔用平鍵分別與減速器伸出及盲軸連接，部分用螺栓固接。鏈輪用花鍵與減速器是伸出軸和盲軸連接。安裝時必須保證兩個鏈輪的齒輪在相同的相位角上。這種結(jié)構(gòu)的有點是鏈輪磨損后可以只更換鏈輪。但是，連接筒螺栓銹死時，很難拆卸。所以連接筒與鏈輪焊接成一體，連接筒兩端的內(nèi)花鍵分別與減速器輸出軸和盲軸連接，這種結(jié)構(gòu)拆裝維修方便。 圖2-2邊雙鏈用的鏈輪連接組件 2.1.3 減速器 我國目前生產(chǎn)的刮

20、板輸送機減速器多為平行布置式、三級傳動的圓錐圓柱齒輪減速器。其適用條件為：齒輪圓周速度不大于18m/s；安裝角度為1°— 25°；高速軸的轉(zhuǎn)速不大于1500r/min；減速器工作的環(huán)境溫度為-20°C— +35°C；適用于正反兩向運轉(zhuǎn)。 《刮板輸送機通用技術(shù)條件》對減速器的技術(shù)性能規(guī)定有具體指標(biāo)。 圖2-3所示的減速器，第一對齒輪為圓弧錐齒輪，第二對為斜齒圓柱齒輪，第三對為直齒圓柱齒輪。箱體用球墨鑄鐵制造，以保證強度。為使在傾斜狀態(tài)下，第一軸上球軸承也能得到良好的潤滑，用擋環(huán)和油封隔成一個獨立的油室，使?jié)櫥筒粫魅胂潴w油室內(nèi)。為使在大傾角下錐齒輪

21、也能得到潤滑，在箱體的相應(yīng)部位設(shè)隔離油室。為防止工作時油過熱，箱底部裝有冷卻水管。 如果礦用刮板輸送機的機頭部裝在平巷的位置，可采用圓柱齒輪減速器。 行星齒輪減速器的體積、質(zhì)量小，效率高，大功率的減速器采用它有利。盲軸是裝在機頭架的不裝減速器一側(cè)、支承鏈輪的一個組件。盲軸組件是用于與圓錐圓柱齒輪減速器的鏈輪連接組件相配的盲軸組件，其軸承座裝在機頭架側(cè)板的座孔內(nèi)，用螺栓固定。 圖2-3圓錐圓柱齒輪減速器 2.1.4 聯(lián)軸器 電動機與減速器的連接有彈性聯(lián)軸器和液力耦合器兩種。用液力耦合器有以下有點：使電動機輕載保護功能；減緩傳動系統(tǒng)的沖擊和震動；多電機驅(qū)動能使各電機的負(fù)荷較均

22、勻；如果與電動機的特性匹配得當(dāng)，能增大驅(qū)動裝置的啟動力矩。中型和重型刮板輸送機都采用液力耦合器。 根據(jù)液力轉(zhuǎn)動的理論，液力耦合器所能傳遞的力矩M用下式計算： （2—1） 式中 ——轉(zhuǎn)矩系數(shù)； ——工作液體的重度，； ——泵輪的轉(zhuǎn)速，r/min； D——泵輪的有效直徑，m 。 （液力耦合器的工作液可用礦物油、水或難燃液） 2.1.5 電動機 采用液力耦合器時，對電動機的啟動轉(zhuǎn)矩?zé)o高要求，只是要求最大轉(zhuǎn)矩要高。因為用液力耦合器時，電動機是輕載啟動，如果液力耦合器的輸入特性與電動機的特性匹配得當(dāng)，則對

23、負(fù)載的啟動轉(zhuǎn)矩可接近電動機的最大力矩。 2.2 機尾部 機尾部分有兩種，及驅(qū)動裝置以及無驅(qū)動裝置。機尾部有驅(qū)動裝置時，因為尾部沒必要有卸載高度，尾部架和機頭架只有機架不同，其他部件與機頭部相似。機尾部滑驅(qū)動裝置時，尾部上只有供刮板鏈改向用的尾部軸部件，如圖2-4所示是邊雙鏈型的一種，也可以用滾筒來代替尾部軸上的鏈輪。 圖2-4機尾部滾筒 2.3 中部槽及附屬部件 中部槽的形式列入標(biāo)準(zhǔn)的有中單鏈，中雙鏈，邊雙鏈型三種。 中部槽除了標(biāo)準(zhǔn)長度以外，為適應(yīng)采煤工作面長度變化的需要，設(shè)有500mm和1000mm長的調(diào)節(jié)槽。 中部槽受煤和刮板鏈的劇烈摩擦，是消耗量

24、最大的部件。中部槽的井下使用壽命，目前是按過媒量衡量?！豆伟遢斔蜋C通用技術(shù)條件》種規(guī)定的過媒量列于表2-1中。 表2-1 中部槽過煤量 槽寬/mm 280 320 420 520 (620) 630 730 764 830 輕型 ≥6 ≥8 ≥12 ≥20 ≥30 ≥40 中型 ≥60 重型 ≥120 ≥180 中部槽的連接裝置是將單個中部槽連接成刮板輸送機機身的組件，它既要

25、保證對中性，使兩槽之間上下、左右的錯口量不超過規(guī)定，又要允許相鄰兩槽在平、豎兩個面內(nèi)能折曲一定角度，使機身有良好的彎曲性能，還要求同一型號中部槽的安裝、連接尺寸相同，能通用互換。 鏟煤板在推移中部槽時用來清理工作面的浮煤，它固定在中部槽的支座上，安裝后上緣應(yīng)低于槽幫，下緣要超出槽底，寬度方向與采煤機滾筒應(yīng)有一間隔。 2.4 刮板鏈 鏈條和刮板組成刮板鏈，它是刮板輸送機的牽引機構(gòu)，作用是刮推槽內(nèi)的物料。目前使用的有三種即：中單鏈、中雙鏈和邊雙鏈。 現(xiàn)在刮板鏈鏈條大都用圓環(huán)鏈，鏈條在運行中既要承受很大的靜負(fù)荷和動負(fù)荷，也要能在受滑動摩擦的情況下運行，并且會受礦水的浸蝕，鑒于以上原因，目前使

26、用的圓環(huán)鏈都要用優(yōu)質(zhì)合金鋼焊接而成，并經(jīng)過熱處理和預(yù)拉伸處理，使之具有高強度、高韌性、耐磨搞腐蝕等性能。 刮板在運行時有刮底清幫，防止煤粉粘結(jié)引起堵塞的作用，并應(yīng)盡可能減輕質(zhì)量。刮板一般用軋制異型鋼鍛造，也可以用鑄造合金鋼經(jīng)韌化熱處理制成。 2.5 緊鏈裝置 刮板鏈安裝時，要有適合的預(yù)緊力，使它運行時到張力最小點不會發(fā)生鏈條松弛和堆積。緊鏈裝置即給刮板鏈?zhǔn)┘訌埦o力的裝置。 早期的輕型刮板輸送機，采用人工改變機尾軸位置的辦法來緊鏈，現(xiàn)在則采用定軸距緊鏈。目前一般有三種方式：一種是將刮板鏈一端固定在機頭架上，另一端則繞經(jīng)機頭鏈輪，用機頭部的電動機使鏈輪反轉(zhuǎn)，將鏈條拉緊，電動機停止反轉(zhuǎn)時，立

27、即用一種制動裝置將鏈輪閘住，防止鏈條回松；第二種方式與前一種差不多，只是不用電動機反轉(zhuǎn)來緊鏈，而是用專設(shè)的液壓馬達(dá)緊鏈；第三種方式是用專用液壓缸緊鏈。 以上各種緊鏈裝置中，棘輪緊鏈器和摩擦緊鏈器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，缺點是它們不能顯示出鏈子張力的大小。其余三種都能顯示并且準(zhǔn)確控制鏈子的張緊力的大小。液壓馬達(dá)緊鏈裝置操作簡單且安全性高。液壓缸緊鏈器雖然使用不方便但它能在任何部位使用。 2.6推移裝置 在采煤工作面內(nèi)，推移裝置是用來將刮板輸送機向煤壁推移的設(shè)備。綜合工作面要使用液壓支架上的推移千斤頂，非綜合工作面可以用單體液壓推溜器也可以用手動液壓推溜器。 單體液壓推溜器本質(zhì)上是一個液壓千斤

28、頂。為方便用在采煤工作面，一般采用內(nèi)回液結(jié)構(gòu)，說明了就是不用外露回液管直接經(jīng)活塞桿的心部回液。用的時候時，在中部槽擋煤板上聯(lián)上推溜器的活塞桿插銷，然后將底座用支柱撐在頂板上。扳動操作閥，向活塞一側(cè)注入壓力液，活塞桿就會將中部槽推向煤壁，向活塞的另一側(cè)注入壓力液，缸體和支座便向前收回。 單體液壓缸推溜器安裝在采煤工作面。在一定距離設(shè)置一個推溜器；設(shè)在平巷內(nèi)的泵站使壓力液經(jīng)高低壓管路循環(huán)。如果用的是外主式的液壓推溜器，則用注液槍來注液，此時也不需要在推溜器上連接固定管路了。液壓推溜器使用的液體是含35%乳化油的中性水溶液。 2.7錨固裝置 錨固裝置的刮板輸送機在

29、傾角較大的工作面工作有下滑可能時，用以固定、防滑之用。它由單體液壓支架和錨固架組成，錨固架與機頭架、機尾架連接，使用液壓支架的泵站。 3 總體方案的確定 設(shè)計主要內(nèi)容和要求： 設(shè)計擬定參數(shù)： 設(shè)計溜槽長度 200m 生產(chǎn)輸送能力 1000t/h 傳動擬定鏈速 1m/s 要求： （1）刮板輸送機傳動方案設(shè)計成 ； （2）擬定減速器的設(shè)計 ； （3）完成主要傳動組件及零件運作圖設(shè)計 ； （4）編寫設(shè)計計及計算說明書 。 3.1主要技術(shù)參數(shù) 刮板輸送機是與綜采工作面的采煤機、液壓支架設(shè)備配結(jié)合套使用，完成采區(qū)采煤，并將

30、采煤機采下的煤輸送出去的設(shè)備。 傳動系統(tǒng)圖如圖3-1所示 圖3-1傳統(tǒng)系統(tǒng)圖 該機的主要技術(shù)參數(shù)如表3-1： 表3-1 主要技術(shù)參數(shù) 設(shè)計長度 m 200 輸送量 t/h 1000 刮板鏈速 m/s　 1 電動機功率 kW 160 3.2電動機的選擇 要符合礦井電機的具體工作環(huán)境情況，電機必須有防爆和電火花的安全性能，確保在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中能絕對安全，并且電機工作要穩(wěn)定可靠，啟動轉(zhuǎn)矩要大，防過載能力強，效率高。所以要選擇礦用防爆電動機： 型號為YZ400L1-10 ； 其主要參數(shù)如下： 功率： 160 kW； 轉(zhuǎn)速：

31、587 r/min； 電壓： 1140 V； 效率： 91.50% ； 功率因數(shù)：0.790 ； 外形尺寸：1865 （2120）×855 ×950 ； 重量：2400 kg 。 3.2.1運輸能力計算 按連續(xù)運行的計算公式為： （3—1） 式中 ——刮板輸送機的輸送能力，t/h； ——中部槽物料運行時的斷面積，； ——為物料的散碎密度，kg/m； ——轉(zhuǎn)滿系數(shù)； ——刮板鏈速，m/s =3.6×830×tan20

32、15;0.97×0.96×1=1013t/h＞1000t/h 滿足設(shè)計要求 3.3總傳動比及傳動比的分配 3.3.1總傳動比的確定 總傳動比 3.3.2傳動比的分配 初定齒數(shù)及各級傳動比為: 3.4各級傳動計算 3.4.1各軸轉(zhuǎn)速計算 從電動機出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。 Ⅰ軸 r/min Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 3.4.2各軸功率計算 Ⅰ軸

33、 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 式中 根據(jù)[8]表3-9 ——滾動軸承效率 =0.99 ——閉式圓柱齒輪效率 =0.97 ——花鍵效率 =0.99 ——卷筒效率 =0

34、.97 3.4.3各軸扭矩計算 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 ⑴選擇齒輪材料 查文[2]表3-8 兩個齒輪都選用18CrTi滲碳淬火 HRC 60～62 許用接觸應(yīng)力[] 由式， （3—2） =1572N/mm2 =1572N/mm 接觸疲勞極限 接觸強度壽命系數(shù)ZN 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式 N1== N2= N1

35、/i= 查得、 =1 =1.05 根據(jù)文獻(xiàn){7] 接觸強度最小安全系數(shù) =1 則 許用彎曲應(yīng)力[] 由式, [] （3—3） 彎曲疲勞極限 彎曲強度度壽命系數(shù) YN1=YN2=1 彎曲強度尺寸系數(shù) YX=1 彎曲強度最小安全系數(shù) =1.4 則 ⑵

36、按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算 確定齒輪傳動精度等級，按估取圓周速度，選取 公差組8級 小輪分度圓直徑， 根據(jù)文獻(xiàn)[5]有公式 （3—4） 齒寬系數(shù)：查表6.9按齒輪相對軸承為非對稱布置，取 ＝0.50 小齒輪齒數(shù)： =20 大齒輪齒數(shù) 齒數(shù)比 傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)矩： =9.55 載荷系數(shù)： （3—5） 使用系數(shù)：查表 動載荷系數(shù)： 由推薦值1

37、.05～1.4 ＝1.2 齒向載荷分布系數(shù)：由推薦值1.0~1.2 ＝1.1 則載荷系數(shù)的初值 材料彈性系數(shù)： 查表 節(jié)點影響系數(shù)： 故 齒輪模數(shù)m mm = 圓整 =7 小輪大端分度圓直徑 =140mm 小輪平均分度直徑 圓周速度 齒寬

38、 圓整 =62 ⑶齒根彎曲疲勞強度校核計算 根據(jù)文獻(xiàn)[5]第七章有公式 （3—6） 當(dāng)量齒數(shù) 齒行系數(shù) 小輪 =2.84 大輪 =2.26 應(yīng)力修正系數(shù) 小輪 =1.54 大輪

39、 =1.74 故 ⑷齒輪其他主要尺寸計算 大端分度圓直徑 分度圓錐角 切向變位系數(shù) 徑向變位系數(shù) 小齒輪 當(dāng)=0.42 大齒輪 齒頂高 =7 齒根高

40、齒高 齒根圓直徑 大端分度圓齒厚S 小齒輪 =m()= 大齒輪 =6.16 錐距R 小輪大端頂圓直徑 大輪大端頂圓直徑 直齒圓柱齒輪

41、 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力 由齒輪傳動手冊兩個齒輪都選用18CrTi滲碳淬火 許用接觸應(yīng)力[] （3—7） 接觸疲勞極限 =1572N/mm2 =1572N/mm 接觸強度壽命系數(shù)Z 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式6-7 N1 = = N2 = N1/i=

42、 查得、 =1 =1.05 接觸強度最小安全系數(shù) =1 則 =1572N/mm2 =1650.6N/mm2 許用彎曲應(yīng)力[] 根據(jù)文獻(xiàn)[5]有公式 [] （3—8） 彎曲疲勞極限, 彎曲強度度壽命系數(shù) YN1 =YN2 =1

43、 彎曲強度尺寸系數(shù) YX=1 彎曲強度最小安全系數(shù) =1.4 則 ⑹確定齒輪傳動精度等級，采用直齒圓柱齒輪傳動按文獻(xiàn)[6]第二章公式2-8 （0.013~0.22） （3—9） 估取圓周速度3。公差組9級 小輪分度圓直徑

44、 （3—10） 齒寬系數(shù)，按齒輪相對軸承為非對稱布置 0.8 小輪齒數(shù) 在推薦值20~40中選 25 大輪齒數(shù) 齒數(shù)比 傳動比誤差=0 誤差在范圍內(nèi)合適 小輪轉(zhuǎn)距 =9.55 =9.55 載荷系數(shù) （3—10） 使用系數(shù) ＝1

45、 動載荷系數(shù) 由推薦值 1.05~1.4 取 ＝1．2 齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值1.0～1.2 取 ＝1.1 則載荷系數(shù)的初值 材料彈性系數(shù) 節(jié)點影響系數(shù) ＝2.5 重合度系數(shù) 由文獻(xiàn)[7]表6-4 推薦值0.85~0.92 取 =0.87 故 齒輪模數(shù) =170

46、.86/25=7 小輪分度圓直徑 圓周速度 = 標(biāo)準(zhǔn)中心距 齒寬 大輪齒寬 小輪齒寬 ⑺齒根彎

47、曲疲勞強度校核計算 根據(jù)文獻(xiàn)[4]公式3-7 由式 （3—11） 齒形系數(shù) 小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 小輪 大輪 重合度 = 重合度系數(shù) 故 齒根彎曲強度滿足 ⑻齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑

48、 根圓直徑 頂圓直徑 9 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力 直齒圓柱齒輪 由齒輪傳動手兩個齒輪都選用 20CrTi許用HRC 60～62 接觸應(yīng)力[] 由式， 接觸疲勞極限 =1572N/mm2 =1572N/mm

49、 接觸強度壽命系數(shù)ZN 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由式 N1= N2= N1/i= 查得、 =1 =1.05 接觸強度最小安全系數(shù) =1 則 =1572N/mm2 =1650.6N/mm2

50、 許用彎曲應(yīng)力[] 由式, [] 彎曲疲勞極限 , 彎曲強度度壽命系數(shù) YN1=YN2=1 彎曲強度尺寸系數(shù) YX=1 彎曲強度最小安全系數(shù) =1.4 則

51、 ⑽確定齒輪傳動精度等級，采用直齒圓柱齒輪傳動按（0.013~0.22）估取圓周速度3選取 公差組9級 小輪分度圓直徑 根據(jù)文獻(xiàn)[5]公式7-6有 （3—12） 齒寬系數(shù) 查文獻(xiàn)[6]表6.9，按齒輪相對軸承為非對稱布置 0.8 小輪齒數(shù) 在推薦值20~40中選 25 大輪齒數(shù) 齒數(shù)比

52、 傳動比誤差=0 誤差在范圍內(nèi) 合適 小輪轉(zhuǎn)距 =9.55 =9.55 載荷系數(shù)： 使用系數(shù)：＝1 動載荷系數(shù)：由推薦值 1.05~1.4 ＝1．2 齒向載荷分布系數(shù)： 由推薦值1.0~1.2 ＝1.1 則載荷系數(shù)的初值 K=1.32 材料彈性系數(shù)：

53、 節(jié)點影響系數(shù)： ＝2.5 重合度系數(shù) 由推薦值0.85~0.92 =0.87 故 齒輪模數(shù) =189.43/25=8mm 小輪分度圓直徑 =200mm 圓周速度 = 標(biāo)準(zhǔn)中心距 齒寬 大輪齒寬

54、小輪齒寬 ⑾齒根彎曲疲勞強度校核計算 由式 齒形系數(shù) 小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 小輪 大輪 重合度 = 重合度系數(shù) 0.71 故 齒

55、根彎曲強度滿足 ⑿齒輪其他主要尺寸計算 大輪分度圓直徑 根圓直徑 頂圓直徑 3.5軸的設(shè)計及強度校核 3.5.1高速軸Ⅰ軸的設(shè)計 考慮I軸與電機伸軸用液力耦合器聯(lián)接， 電動機的軸伸直徑為D=48mm，查文獻(xiàn)[4]表8-3選取聯(lián)軸器規(guī)格根據(jù)軸上零件布置，裝拆和定位需要該軸各段尺寸 該軸受力計算 轉(zhuǎn)距 輸出軸上大齒輪分度圓直徑 圓周力

56、 徑向力 N 軸向力 1804N ⑴初步估算軸的直徑 選取40Cr鋼作為軸的材料，滲碳淬火處理，由式 計算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響。 查文獻(xiàn)[9]表5-4 取A=107 則： 擬定軸上零件的裝配方案如圖3-2所示 圖3-2Ⅰ軸的設(shè)計 軸段（1）左端聯(lián)接限矩型液力聯(lián)軸器，如圖3-4所示 聯(lián)軸器的聯(lián)接尺寸為181mm，取減速器伸出軸段部分的長度為190mm；與聯(lián)軸器聯(lián)接的孔徑為130

57、mm，因此取軸段（1）的直徑為130mm。 圖3-3液力聯(lián)軸器 軸段（2）上裝有單列圓錐滾子軸承，外力在兩支點外作用，安裝選用反安裝結(jié)構(gòu)，能使軸的支撐有較高的剛度。軸承間隙是靠軸上的圓螺母來調(diào)整的，軸上要加工螺紋。為了調(diào)節(jié)圓錐齒輪的軸向位置，把一對軸承放在同一個套杯中，套杯則裝在外殼的座孔中，通過增減套杯端面與外殼之間的墊片厚度即可使圓錐齒輪軸的位置發(fā)生改變，從而調(diào)整錐齒輪嚙合的接觸區(qū)。 選擇軸承代號為32928 T=67.57mm d＝140mm D=300mm 由此確定軸段（2）的直徑為140mm，長度為125mm。 軸段（3）裝有套筒用于調(diào)整齒輪的軸向尺寸，

58、為了提高軸的強度和剛度，應(yīng)盡量縮短軸承與傳動件的距離。小錐齒輪選用懸臂式，以便于裝配。為使軸的剛度較好，取兩軸承支點跨距。由軸承接觸角的大小確定軸承的支點，選取軸段（3）的長度為140mm，直徑為130mm。 軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，選用反安裝結(jié)構(gòu)，左端由套筒定位，右端由擋油環(huán)定位，確定軸段（4）的直徑為140mm，長度為125mm。 鍵的長度為160mm。 3.5.2 Ⅱ軸的設(shè)計 ⑴確定軸的最小直徑 中間軸為齒輪軸結(jié)構(gòu)，選取軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火 處理。初估軸的最小直徑，可得 擬定軸上零件的裝配方案如圖3-4所示： 圖3-4II軸的設(shè)計

59、 ⑵按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 為使傳動件在軸上的固定可靠，應(yīng)使輪轂的寬度略大于與之配合軸段的長度，以使其他零件頂住輪轂，而不是頂在軸肩上 軸段（1）裝有單列圓錐滾子軸承，軸的外力在支點間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為32232 T=84mm d＝160mm D=290mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（1）的長度為185mm，直徑為160mm。 軸段（2）裝有弧齒圓錐齒輪，選用簡支式支承，該支承結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，支承剛性好。錐齒輪的軸向長度 150mm，選取軸的直徑為170mm，長度為320mm。

60、 軸段（3）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由齒輪3的決定。 軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，根據(jù)軸承的尺寸確定該軸段的直徑為160mm，長度為125mm。 3.5.3 Ⅲ軸的設(shè)計 ⑴確定軸的最小直徑 Ⅲ軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火 處理。初估軸的最小直徑，可得 擬定軸上零件的裝配方案如圖3-5所示 圖3-5III軸的設(shè)計 ⑵ 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 軸段（1）裝有單列圓錐滾子軸承，軸的外力在支點間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為32234 T=91mm d＝170

61、mm D=310mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（1）的長度為200mm，直徑為170mm。 軸段（2）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由齒輪3的決定 軸段（3）為齒輪軸結(jié)構(gòu)部分，尺寸由斜齒輪3的決定。 軸段（4）裝有單列圓錐滾子軸承，根據(jù)軸承的尺寸確定該軸段的直徑為170mm，長度為175mm。 3.5.4輸出軸的設(shè)計 ⑴確定軸的最小直徑 輸出軸的材料為20CrMnTi，滲碳、淬火、回火處理。初估軸的最小直徑，可得 擬定軸上零件的裝配方案如圖3-6所示 圖3-6輸出軸的設(shè)計 ⑵按定位要求確定各軸段直徑和長度 軸段（1）左端聯(lián)接膜片聯(lián)軸器

62、，型號為JM116，軸孔長度L=200mm，選取減速器伸出軸部分的長度為325mm，直徑為230mm。 軸段（2）裝有單列圓錐滾子軸承，軸承的內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁應(yīng)留有一定的間距，由于采用脂潤滑，所留的間距較大，以便放擋油環(huán)，防止?jié)櫥蜑R入而帶走潤滑脂，又當(dāng)小齒輪齒頂圓小于安裝軸承的孔徑時，也可防止齒輪嚙合傳動時擠出的贓油進(jìn)入軸承，加速軸承的磨損。軸的外力在支點間作用，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為32052 T=87mm d＝260mm D=400mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。軸段（2）的長度為200mm，直徑為260

63、mm。 軸段（3）作用是為了調(diào)整輸出軸上個零件的軸向距離和對單列圓錐滾子軸承的軸向定位。根據(jù)單列圓錐滾子軸承內(nèi)圈定位點來確定軸的直徑，選擇軸的直徑為315mm。 軸段（5）上安裝齒輪，齒輪4的齒寬為280mm，故選取該軸段的長度為285，以便于齒輪的裝配要求。 由此，確定軸段（5）的直徑為270mm 軸段（7）裝有單列圓錐滾子軸承，選用正安裝能使軸段支承具有良好的剛性，可用端蓋下的墊片來調(diào)整軸承的間隙。選擇軸承代號為 32052 T=87mm d＝260mm D=400mm軸承的右端裝有擋油環(huán)來調(diào)整軸向間隙。 軸段（7）的長度為285mm，直徑為260mm。 4

64、箱體及附件的設(shè)計校核 箱體是用來支持并固定軸組件，確保軸組件運轉(zhuǎn)精度，保證內(nèi)部良好潤滑以及可靠密的封等的外部。減速器箱體用灰鑄鐵鑄造，因為灰鑄鐵有鑄造性能優(yōu)良和減緩振動的性能，方便易獲得實用美觀外形。減速器要做成臥式結(jié)構(gòu)，箱體沿軸心線所在水平面剖開，在裝置上面能埋所有組件的面分成箱座和箱蓋兩部分，這樣有利于箱體制造和保護軸組件駐零件。 鑄鐵減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸： 箱座壁厚 ， 考慮減速器工作環(huán)境惡劣，選擇mm。 式中 ——小錐齒輪的平均直徑 ——大錐齒輪的平均直徑 箱蓋厚 取 箱蓋凸緣厚度 箱座凸緣厚度

65、 箱座底凸緣厚度 地腳螺釘直徑 取 地腳螺釘數(shù)目 箱蓋肋板厚度 取 箱座肋板厚度 取 蓋與座連接螺栓直徑 取 定位銷直徑 取 對于完整的減速器來說，箱體上必須設(shè)置窺視孔和窺視孔蓋，放油孔和放油螺栓，、通氣器，起蓋螺釘、油標(biāo)，定位銷，起吊掛掛鉤，軸承蓋等附件。 窺視孔是用來檢查傳動件潤滑狀態(tài)，嚙合情況，接觸斑點以及齒側(cè)間隙等的裝置，有時也可用來加潤滑油。放油孔宜箱座面的最低處設(shè)置，一般會將箱體的內(nèi)底面設(shè)計成與放油孔而有夾角

66、，并在油中而附近做一小凹而，用來攻螺紋和油污的匯集及排放。 在箱蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，以便箱體內(nèi)熱脹氣體能自由排放，由此來保持箱體內(nèi)外壓力的均衡，增加箱體縫隙處的密封性能。吊環(huán)螺釘是標(biāo)準(zhǔn)件，按起重重量標(biāo)準(zhǔn)選取。軸承蓋的作用是封閉減速器箱體的軸承座孔，同時固定軸組件的軸向位置，并且能承受軸向力 。 4.1 軸的強度校核 高速軸： ; 中間軸： ； 低速軸： 軸所受的力： 高速級： 低速級： 4.1.1軸的受力分析 高速軸： T=20.473N·M；

67、=373N·M； =225.4N·M； 由力平衡有： N·M 受力如圖： N·M； N·M； 選材為18CrTi，所以 查表有： ； N·M 所以，危險截面為截面C ； （4—1） 而此處 ， 所以，此處滿足強度要求，安全。 中間軸： N； N·M； N·M； N·M； N