雙級葉輪給料機

雙級葉輪給料機,葉輪 安徽科技學院 工學院 畢業(yè)設計 本科生畢業(yè)論文（設計） 題 目: 圓盤給料機設計 姓 名: 倪 鶇 鶇 學 院: 工學院 專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 班 級: 051 學 號: 2005664120 指導教師: 李立和 職稱: 高級實驗師 2009 年4 月28 日 安徽科技學院教務處制 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………………1 關鍵詞……………………………………………………………………………………………1 1前言……………………………………………………………………………………………1 2圓盤計算設計………………………………………………………………………………2 2.1圓盤給料計算………………………………………………………………………………2 2.2圓盤的設計…………………………………………………………………………………3 2.3圓盤給料機進料口和出料口設計……………………………………………………4 3功率的計算及電動機的選型…………………………………………………………………4 3.1圓盤所需功率的計算………………………………………………………………4 3.2電動機的選擇……………………………………………………………………………5 4傳動裝置的設計………………………………………………………………………………7 4.1傳動方案的選擇……………………………………………………………………………7 4.2傳動裝置各軸的運動和動力參數計算……………………………………………………8 5.傳動系統(tǒng)設計…………………………………………………………………………………10 5.1蝸輪蝸桿減速器的設計…………………………………………………………………10 5.2軸的結構設計…………………………………………………………………………13 5.3軸承選定………………………………………………………………………………15 5.4軸強度校核…………………………………………………………………………17 5.5鍵聯接和螺栓聯接…………………………………………………………………………20 5.6皮帶輪的傳動設計…………………………………………………………………………22 5.7蝸輪蝸桿簡要說明…………………………………………………………………………27 6電控原理圖的組成及繪制…………………………………………………………………27 6.1 電控原理及圖形…………………………………………………………………………27 6.2 線路保護環(huán)節(jié)：……………………………………………………………………………28 致謝………………………………………………………………………………………………28 參考文獻…………………………………………………………………………………………29 安徽科技學院 工學院 畢業(yè)設計 圓盤給料機設計 機械設計制造及其自動化專業(yè) 倪鶇鶇 指導教師 李立和 摘 要：圓盤給料機是一種常用的運輸輔助機械，特別在礦山、碎石場、選礦應用較廣。圓盤給料機的結構主題是繞垂直軸旋轉的圓盤。圓盤中部有一接料倉下口是高度可調的調整套，物料從調整套和圓盤的間隙中散漏出來，并被刮板將物料從圓盤上刮落下來。本設計在給定的原始數據的基礎上，通過分析和計算完成了圓盤給料機的總體設計，傳動方案的選擇。在此基礎上，根據每小時給料量的要求，進行了圓盤、蝸輪蝸桿減速器、電動機、皮帶輪等的設計計算。整個機型結構簡單，動力消耗少，維護方便。 關鍵詞：圓盤給料機 刮板 調整套 垂直軸。 1 前言 給料機其實就是所說的喂料機，是由于各個地方的叫法不同，所以產生了不同的名字，而其本質和作用都是一樣的。圓盤給料機是一種傳統(tǒng)的料倉排料設備。和振動給料機、振動給料斗相比，雖然結構笨重、安裝尺寸大、功耗大、無破壞拱能力等缺點；但由于它能承受倉壓，運轉平穩(wěn)可靠、給料量容易調節(jié)等優(yōu)點，至今仍較廣泛的應用在礦山、碎石場、冶金、建材、化工、選礦、煤礦等行業(yè)的破碎、篩分生產線中，圓盤給料機可把塊狀、顆粒狀物料從料倉中均勻、連續(xù)地喂料到受料裝置中。圓盤給料機適用于中等流動性（不太容易塌拱）的顆粒狀或小塊狀物料。對于磨琢性強的物料，可在圓盤面上加65Mn2襯板或鑄石板。 目前,國內圓盤給料機有二類產品：一類產品符合1984年原機械工業(yè)部公布的標準（JB3666----3667-84吊式、座式圓盤給料機）；另一類產品是鑄造車間傳統(tǒng)使用的產品，此類產品正逐步淘汰。 圓盤給料機操作方便，可以均勻地調節(jié)給料量并實現生產流程集中控制和自動控制，可以向帶式輸送機，斗式提升機，篩分等設備給料。向破碎機，粉碎機等喂料以及用于自動配料，定料包裝等。根據設備性能要求，配置設計時應盡量減少物料對圓盤的壓力。 圓盤給料機性能特點：該機結構簡單，喂料均勻，連續(xù)性能好；可以隨時改變和控制流量，操作方便；若采用封閉式機身可防止粉塵污染。 目前，與國外產品相比我國的圓盤給料機械，制作較為粗放，生產率的調節(jié)尤為不便、費時費力、無極調速的范圍窄、精度不高。國外的圓盤給料機生產率高，可方便的進行無極調速。 礦山用的圓盤給料機用于把物料從貯料倉或其它貯料設備中均勻或定量的供給到受料設備中,是實行流水作業(yè)的必備設備，圓盤給料機屬于定型產品，目前常用的從安裝結構上可分為座式與吊式兩大類。座式多用于冶金工業(yè)或礦山， 所處理的物料容重較大屬于重型結構，一般是通過減速器與傘齒輪傳動，它又可分為敞開式與封閉式兩種，其含義是敞開者其傳動的傘齒輪安裝在敞開的機架上，而封閉式則是傳動的傘齒輪安裝在閉封的殼式機座內，吊式圓盤給料機多用于建材或水泥工業(yè)，所處理的物料容重一般在2噸/米3以下， 屬于中、輕型結構，它也有開式與閉式兩種，其含義是，開式為圓盤以上是敞開的，而閉式為圓盤以上是封閉的。在圓盤的驅動方面它是通過三角皮帶與蝸輪蝸桿進行傳動。 2圓盤計算設計 2.1圓盤給料計算 2.1.1圓盤轉速的初定 圓盤給料機的給料原理：圓盤中部有一接料倉下口有一高度可調的調整套，物料從調整套和圓盤的間隙中漏散出來，并被刮板將物料從圓盤上刮落下來。調節(jié)調整套和圓盤的間隙大小和調整刮板的位置即可達到調節(jié)給料量的目的。 根據任務書上圓盤給料機每小時的給料量Q=5噸/小時，圓盤給料機套筒設計為敞開式，圓盤給料機整體設計為敞開吊式。初定圓盤給料機的圓盤寬度，假設，圓盤上套筒的直徑。 根據以上初定的圓盤直徑確定圓盤最大允許轉速，由下式計算： 式中： ———圓盤最大允許轉速（rpm） ———物料所形成的錐體的底半徑（m） ———物料與圓盤的摩擦系數，一般可取 ———重力加速度，取9.8 經計算取圓盤給料機最大轉速為 = 2.1.2對初定的圓盤給料機圓盤直徑進行驗算 由于初步擬定設計的圓盤給料機為敞開吊式所以查資料手冊由下式對圓盤給料機的進行驗算： 式中： ———圓盤給料機生產能力(t/h) ———套筒離圓盤的高度（m） ———圓盤的轉數（rpm） ———圓盤上物料的堆積角度，查有關表，總的范圍值 D———套筒直徑（m） 圖1 下表1所列為圓盤給料機在最大轉數時圓盤直徑假設情況下，圓盤上物料的堆積角度（物料休止角），活動套筒下至盤面的最高距離和給料量之間的關系表1。 表1 table one 圓盤直徑（毫米） 最高轉速（r/min） 最高轉速時的生產能力 物料休止角 活動套筒下緣至盤面的最高距離(mm) 給料量(t/h) 800 8 25° 77 3.57 30° 95 4.42 35° 116 5.35 40° 138 6.42 45° 165 7.65 通過以上的列表計算表明當圓盤直徑為800毫米時完全可以滿足Q=5噸/小時給料量的需求。所以確定：圓盤轉速設計；套筒直徑D1=340mm。 2.2圓盤的設計 由物料在圓盤上的受力分析，物料在圓盤上運動屬于靜摩擦力，當物料運動到刮料板處，物料從圓盤上被刮料板刮下，圓盤和物料之間產生滑動摩擦力，圓盤屬于易磨損部件材料選用65Mn，在使用過程中設計為易更換部件。圓盤的設計簡圖如下。 圖2 圓盤簡圖 圓盤上的螺釘選用型號見總裝配圖。 2.3圓盤給料機進料口和出料口設計 圓盤給料機進料口是由接料套筒和接料套筒下高度可調的調整套組成，物料從接料套筒下落至調整套再由圓盤和調整套筒的間隙中漏散出來，并被刮板將物料從圓盤上刮落下來。調節(jié)調整套和圓盤的間隙大小和調整刮板的位置即可達到調節(jié)給料量的目的，由圓盤給料機每小時的給料量和圓盤的半徑確定接料套筒的尺寸和調整套筒的尺寸，調整套筒高度的調節(jié)主要是通過固定在套筒兩邊的螺紋桿旋轉帶動套筒的上下運動。 3功率的計算及電動機的選型 3.1圓盤所需功率的計算： 物料在圓盤上的受力情況很復雜，計算時假設圓盤的質量和圓盤上物料的質量集中在圓盤中間環(huán)上，即半徑200mm處，物料從調整套筒落下后會在圓盤中間堆積成圓錐形，物料的堆積產生的坡面線和圓盤產生一定的休止角，物料堆積的越多形成的休止角越大，其圓盤給料機的給料量也隨著增加，物料每小時的給料量為5噸/小時，其產生的休止角為35度，經過簡單計算得單位時間內落在圓盤上的物料質量約為30kg，圓盤設計時的自身重量約為32kg。當物料運動到刮料板處，物料從圓盤上被刮料板刮下，圓盤和物料之間產生滑動摩擦力，對圓盤運動產生阻力矩，以每小時5噸給料量計算，單位時間內出口的下料量約為30kg。簡單計算圓盤帶動物料轉動所需要的功率： 式中： T——圓盤轉動所需轉矩/； D——圓盤的直徑； G——圓盤的自重G1與圓盤上物料重量G2之和，即G= G1+G2； F——出料口圓盤和物料的摩擦力； 由圓盤設計知道圓盤質量約為32kg（G1=320N）,圓盤上物料經過估算約為30kg（G2=300N），出料口圓盤和物料摩擦力 式中： f——磷礦石和圓盤產生的摩擦系數f=0.8 由以上數據解得圓盤轉動所需轉矩T=226.4 圓盤轉動所需功率： 式中： ——圓盤轉動功率； ——圓盤工作時轉動效率，一般取值0.9—0.97 經過計算可得理論上圓盤給料機達到所需轉速需要的最低功率為0.21kw,下面計算電動機的所需功率Pd。首先確定工作機的總傳動效率。設 分別為帶輪，蝸輪蝸桿減速器，滾動軸承，圓盤的工作效率，由《機械設計手冊》查得=0.96、=0.7、=0.98、=0.9. 則傳動裝置的總效率為： 電動機的功率: 3.2電動機的選擇 3.2.1幾種常見電動機的特點 (1)小型三相異步電動機（封閉式）,型號Y(IP44)，作一般用途的驅動源，即用于驅動對驅動性能、調速性能及轉差率無特殊要求的機器和設備；用于灰塵較多，水土飛濺的場所。適用與無特殊要求的機械上，如機床，風機，運輸機，攪拌機，農業(yè)機械等，額定電壓380V，頻率50HZ。 （2）小型三相異步電動機（防護式）,型號Y(IP23)，作一般用途的驅動源，即用于驅動對驅動性能、調速性能及轉差率無特殊要求的機器和設備，但必須要求周圍環(huán)境比較干凈，防護要求較低的場所。 （3）YZR、YZ系列冶金及起重機用三相異步電動機。YZR系列為繞線轉子電動機，YZ為籠型轉子動機。冶金及起重用電動機大多采用繞線轉子。單對于30KW以下電動機預計在啟動不是很頻繁而電網量有許可滿壓啟動的場合，也可采用籠型轉子。 （4）YL系列單相雙值電容余部電動機，具有轉矩高，效率高，功率高的有點，但是適用與啟動力矩較大的空氣壓縮機、木工機械、粉碎及其他小型機械。 3.2.3 電動機的選型 根據上述對幾種常用電動機的分析，綜合考慮到圓盤給料機屬于無特殊要求，配用動力小的一種礦山、工業(yè)用機械，采用小型三相異步電動機（封閉式）,型號Y。已知圓盤給料圓盤帶動物料轉動所需功率后，查閱《機械傳動裝置設計手冊》[9]，由于考慮到功率應當比計算值大一些，查閱標準，選取Y90L－6型電動機，其主要性能如下表： 表2 電動機主要性能參數 Table 2 The main performance parameters of the motor 型號 額定功率 滿載時 起動電流 額定電流 起動轉矩 額定轉矩 最大轉矩 額定轉矩 轉速 r/min 電流 A 效率 % 功率因數 Y90L-6 1.1 910 表3 電動機外形和安裝尺寸 Table 3 Overall and installation of motor size 中心高 H(mm) 外形尺寸 L×(AC/2+AD) ×HD 懸掛安裝尺寸 A×B 安裝螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸 D×E 裝鍵部位尺寸 F×D×G 90 335×(175/2+155×)190 140×125 10 24×50 8×24×20 圖3 電動機尺寸 4.傳動裝置的設計 4.1傳動方案的選擇 減速比和傳動效率的確定，一般圓盤轉速控制在（7～8）r/min范圍，所選電動機的轉速為1000r/min滿載轉速為910r/min，因此圓盤給料機的總傳動比在113.75——130范圍之間，必須采用多級減速器，有二種方案可以選擇： 三級減速傳動（圖4）：電動機——連軸器——二級圓柱齒輪減速器——一級蝸桿齒輪減速器傳動——圓盤。 二級減速傳動（圖5）：電動機——三角皮帶輪——一級蝸桿減速器——圓盤 第一種減速方案（二級減速傳動），傳動方面通過三角皮帶與蝸輪蝸桿進行傳動，采用皮帶輪傳動便于將電動機和圓盤給料機基礎分離，減輕振動的干擾，傳動平穩(wěn)，結構簡單，成本低，安裝維護方便，帶損壞后容易更換。過載時，帶在帶輪上打滑，可防止其他零件的損壞，起到安全保護的作用。采用蝸輪蝸桿減速器傳動比大，蝸桿傳動主要有點是結構緊湊、工作平穩(wěn)、沖擊振動小以及能得到很大的單級傳動比，在傳動動力時傳動比一般為8——100。 第二種減速方案（三級減速傳動），采用閉式直齒圓柱齒輪傳動和錐齒輪減速器傳動，此種傳動方案在傳動過程中穩(wěn)定但是不適用于小功率的電動機傳動，其造價高，占地面積大，一般屬于重型給料設備。 為滿足每5噸/小時的給料量，容重為1.4噸/米3，綜合考慮選擇第一種傳動方案較合適，蝸輪蝸桿減速器傳動比大，設計結構緊湊，最主要是本圓盤給料機的每小時的給料量小，傳動功率小。 1電動機2聯軸器3二級圓柱齒輪減速器4一級蝸桿減速器 圖4 1電動機2皮帶輪3一級蝸桿減速器 圖5 4．2傳動裝置各軸的運動和動力參數計算 4.2.1傳動裝置的總傳動比和各級傳動比的確定 4.2.1.1總傳動比 式中： ——總傳動比 ——電動機轉速 ——圓盤給料機的圓盤轉速 4.2.1.2分配各級傳動比 式中： ——帶傳動傳動比 ——減速器傳動比 為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，選=2.12 則減速器傳動比 =53.67。 4.2.1.3各軸轉速的確定 由所選電動機可知電動機滿載時的轉速為： =910r/min 蝸桿軸的轉速（I軸）： 蝸輪軸的轉速（II軸）： 4.2.1.4各軸的輸入功率 I軸： II軸： 圓盤轉動功率： 式中：，，分別為帶輪、滾動軸承和蝸輪蝸桿的傳動效率, I軸、II軸的輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率0.98，圓盤的輸出功率為輸入功率乘圓盤工作效率0.90. 4.2.1.4各軸的輸入轉矩 電動機的輸出轉矩： I軸： II軸： 圓盤輸出功率： 表4 傳動系統(tǒng)運動與動力參數計算結果 Table 4 Movement and the power transmission system parameters results 軸名 效率P KW 轉矩T N.M 轉速 r/min 傳動比 i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機軸 1.1 11.54 910 2.12 0.96 I軸 1.06 1.04 23.49 23.02 429.25 53.67 0.70 II軸 0.72 0.70 864.84 847.54 8.00 0.90 圓盤 0.71 0.64 847.54 762.79 8.00 1.00 5.傳動系統(tǒng)設計 5.1蝸輪蝸桿減速器的設計 由傳動方案的論證選擇懸吊開式圓盤給料機，為滿足設計條件必須使用具有大傳動比的減速器，所以選用蝸輪蝸桿減速器，根據每日的生產量和生產條件設計蝸輪蝸桿減速器，為滿足圓盤給料機的給料能力經以上數據整理得蝸輪蝸桿傳動必須滿足以下條件： 設計ZA型蝸桿減速器，輸入功率1.1千瓦，轉速430，傳動比為54 ，工作機載荷平穩(wěn)，動力機有輕微震動。預計壽命（10年每年工作300天每天工作8小時）21000小時，根據工作條件蝸桿水平旁置，要求運轉精度良好。 蝸桿采用45鋼調質，表面硬度>45HRC。蝸輪材料選用HT200，砂模鑄造，取8級精度 5.1.1[]值的選定 計算項目 計算內容 計算結果 當量摩擦系數 設VS=1～2m/s，查表[3]13.6，取最小值 Uv=0.052 pv=2.99 [d1/a]值選定 在圖[3]13.11的線上選取A點 [d1/a]=0.45， 5.1.2中心距的計算 計算項目 計算內容 計算結果 蝸輪轉據 使用系數 表[3]12.9 轉速系數 彈性系數 根據蝸輪副材料查表[3]16.1 壽命系數 =1.03<1.6 接觸系數 查圖[3]13.12I線 接觸疲勞極限 查表[3]13.2 接觸疲勞最小安全系數 自定 中心距 a=200mm 5.1.3傳動基本尺寸 計算項目 計算內容 計算結果 蝸桿頭數 查表[3]16-3 蝸輪齒數 取 模數 取m=6.3 蝸桿分度圓直徑 取 蝸輪分度圓直徑 蝸桿導程角 蝸輪寬度 蝸桿圓周速度 相對滑動速度 當量摩擦系數 查表[3]13.6 5.1.4齒面接觸疲勞強度驗算 計算項目 計算內容 計算結果 許用接觸應力 最大接觸應力 彎曲疲勞最小安全系數 查《機械設計手冊》[9]自取 許用彎曲疲勞應力 輪齒最大彎曲應力 合格 5.1.5蝸桿軸撓度的計算 計算項目 計算內容 計算結果 軸慣性矩 允許蝸桿撓度 蝸桿軸撓度 （此處?。? 合格 5.1.6溫度計算 計算項目 計算內容 計算結果 傳動嚙合效率 查表13.6 軸承效率 查《機械設計手冊》[9] 總效率 散熱面積估算 箱體工作溫度 此處取 中等通風環(huán)境 合格 本設計采用8級精度，蝸桿水平旁置。蝸輪蝸桿中心距，模數，蝸桿頭數，蝸輪齒數。蝸桿的特征系數。蝸桿材料45鋼，調質處理。蝸輪材料HT200，砂模鑄造。蝸輪結構采用螺栓連接式，蝸輪的青銅齒圈與鑄鐵輪芯用膠質孔用螺栓連接。蝸輪結構簡圖如下： 圖6 表5蝸輪的選材及附件 Table 5 序號 名稱 規(guī)格 材料 數量 備注 1 輪體 HT200 1 2 蝸輪母 2ZCuSn10Pb1 1 3 螺栓 M1242 Q235 8 GB/5783-2000 4 螺母 AM12 Q235 8 GB/5752-2000 5 墊圈 12 65Mn 8 GB/T93-1987 5.2軸的結構設計 5.2.1蝸桿軸（主動軸）軸頸尺寸的確定 蝸輪蝸桿軸頸和帶輪輪轂相連接，是根據軸端確定的，而且軸的結構設計是在初步計算基礎上進行的，故要初算軸頸。 軸的直徑可按扭轉強度法進行估算，即： 式中： ——軸傳遞的功率 ——軸的轉速 ——由軸的材料和受載情況確定的系數 表5 軸常用的幾種材料及C值 Table 5 Stalk in common use and a few materials of and the A0 be worth 軸的材料 Q235-A、20 Q275、35（1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn 38SiMo、3Cr13 [τT]/MPa 15～25 20～35 25～45 35～55 C 149～126 135～112 126～103 112～97 C值的選取應考慮軸上彎矩對軸強度的影響，軸的材料一般選取優(yōu)質碳素鋼，查《機械設計手冊》在這里蝸輪軸選用45號剛調制處理C取值115。 初算軸頸還要考慮鍵槽對軸強度削弱影響，當該軸段有一個鍵槽，d應增加5%；在蝸桿軸上軸頸處有一個鍵槽， ，選取軸頸 初步擬定蝸桿結構簡圖如下： 圖7 蝸桿軸結構簡圖 5.2.2蝸輪軸（從動軸）的軸頸尺寸的確定 根據上面軸頸計算公式，對蝸桿軸軸頸尺寸概略計算： ， 考慮軸頸處鍵槽對軸強度削弱影響，當該軸段有一個鍵槽，d應增加5%；選取軸頸 ，考慮軸上零件的固定及便于軸上零件的拆裝，采用階梯軸結構。 初步擬定蝸輪軸的結構簡圖如下: 圖8蝸輪軸結構簡圖 5.3軸承選定 5.3.1類型選擇 由于滾動軸承的靜摩擦系數僅為滑動軸承的百分之一，并且使用維護方便，支承結構簡單，因而滾動軸承使用極其廣泛，并在許多領域逐步取代了滑動軸承。在此選用滾動軸承。 選擇滾動軸承的類型與多種因素有關，通常根據下列幾個主要因素： ①允許空間。 ②負荷大小和方向，例如既有徑向又有軸向的聯合負載一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向負荷大，軸向負荷小，可選用深溝球軸承和內外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時還存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的情況，可選用調心球軸承、調心滾子軸承；如軸向負荷大，徑向負荷小，可選用推力角接觸球軸承、推力圓錐滾子軸承，若同時要求調心性能，可選推力調心滾子軸承。 ③軸承工作轉速。 ④旋轉精度，一般機械均可用G級公差軸承。 ⑤軸承的剛性，一般滾子軸承的剛性大于球軸承，提高軸承的剛性，可通過“預緊”，但必須適當。 ⑥軸向游動，軸承配置通常是一端固定，一端游動，以適應軸的熱脹冷縮，保證軸承游動方式，一是可選用內或外圈無擋邊的軸承，另一種是在內圈與軸或者外圈與軸承孔之間采用間隙配合。 ⑦摩擦力矩，需要低摩擦力矩的機械，（如儀器）應盡量采用球軸承，還應避免采用接觸式密封軸承。 ⑧安裝與拆卸，裝卸頻繁時，可選用分離型軸承，或選用內圈為圓錐孔的、帶緊定套或退卸套的調心滾子軸承、調心球軸承。 本次設計課題是圓盤給料機機，物料送到下一流程主要依靠垂直旋轉軸軸帶動圓盤轉動使物料隨圓盤一起轉動，運送到下一流程，垂直旋轉軸的旋轉提供物料隨圓盤轉動的動力，因此垂直旋轉軸工作時主要受軸向力的作用，由于蝸桿帶動蝸輪同時受徑向力的作用。為此選用的軸承應能承受較大的軸向力和徑向兩個方面的作用。所以垂直旋轉軸（蝸輪軸）選用圓錐滾子軸承，蝸桿軸也選用圓錐滾子軸承。 5.3.2具體型號的選擇 根據從動軸（蝸輪軸）的結構設計軸的直徑為50mm，查閱《機械設計手冊》的圓錐滾子軸承尺寸與性能參數表中選擇，軸承有二種型號滿足條件，綜合考慮選擇型號為30210的圓錐滾動軸承3個。主動軸（蝸桿軸）的軸頸尺寸60mm，選擇型號30212圓錐滾子軸承3個（根據《機械設計手冊》下冊，表22-43，標準為GB/T297-1994）。 由于圓盤給料機中斷使用不致引起嚴重后果所以軸承的預期使用壽命為5000小時。對選擇軸承進行校和計算： 計算項目 計算內容 計算結果 查《機械傳動裝置設計手冊》 30210 30212 0.37 0.3 Fa/Fr=tan200 Fa/Fr>e Fa/Fr>e X Y 查《機械傳動裝置設計手冊》 X=0.67 Y=1.6 X=0.67 Y=2 沖擊載荷系數 查表[9] 1.1 1.1 當量動載荷 10641.52N 11169.62N 14950N 53600N 基本額定動載荷 查手冊[9] 43200>（合格） 61500>（合格） 經以上計算確定所選軸承滿足使用條件，所選軸承合格。 5.3.3所選軸承尺寸及參數如下： 30212基本尺寸： 安裝尺寸： 30210基本尺寸： 安裝尺寸： 安裝簡圖： 圖9 圓錐滾子軸承安裝簡圖 5.4軸強度的校核 5.4.1蝸輪蝸桿傳動受力分析 在蝸桿傳動中作用在齒面上的法向力Fx仍可分解為圓周力Ft和徑向力Fr和軸向力Fa，作用在蝸桿上的軸向力等于蝸輪上的圓周力；蝸桿上的圓周力等于蝸輪上的軸向力；蝸桿上的徑向力則等于蝸輪上的徑向力，這些對應力的數值相等方向相反。受力分析如下圖： 圖9蝸輪蝸桿傳動受力分析圖 蝸輪圓周力： 蝸輪軸向力： 蝸輪的徑向力： 5.4.2軸徑尺寸校核： 支承反力計算: 水平反力 垂直面反力 水平面(xy)受力圖 圖c 垂直面(xz)受力圖 圖d 畫彎矩圖： 水平面彎矩圖 圖e 垂直面彎矩圖 圖f 合成彎矩圖 圖g 軸受轉矩 T=23490 轉矩圖 圖h 許用應力值 用插入法由表16.3查得： 應力校正系數 畫當量彎矩圖： 當量轉矩 圖h 當量轉矩 在蝸桿齒輪中間截面處 =178789.19N·mm =376980.92N·mm 蝸桿軸軸徑的校核： 齒根圓直徑 軸徑 初步擬定蝸桿軸結構設計滿足使用條件 合格 圖9 5.5鍵聯接和螺栓聯接 鍵的截面尺寸根據軸徑從相應標準中選取。鍵的長度按輪轂長度系列中選取。鍵聯接方式有平鍵聯結、半圓錐聯接、花鍵聯結等。根據工況條件，在軸和輪轂的聯結時主要傳遞轉矩且無軸向的竄動，所以選擇普通平鍵即能滿足要求，普通平鍵主要靠側面?zhèn)鬟f轉矩，對中良好裝拆方便，不能實現軸上零件的軸上的軸向固定，且這種鍵應用最廣，也適應于高精度，高速或承受循環(huán)、沖擊載荷的場合；普通平鍵有A型、B型和C型之分，端銑刀加工的軸槽為A型，鍵在槽中軸向固定良好，但槽處應力集中較大；盤銑刀加工的鍵槽為B 型，而鍵槽的特點對實際要求我們選用C 型普通平鍵，國家標準代號為GB/T1096-2003。 5.5.1 鍵的校核及鍵的選擇 鍵的材料采用抗拉強度不小于600Mpa的鋼，常用45號鋼。鍵槽的表面粗糙度：軸槽， 鍵槽寬度b兩側的表面粗糙度參數Ra 值推薦1.6～3.2um；由軸的長度系列L確定鍵的長度為95mm。 平鍵強度的校核，選擇好的鍵，便是校核其強度是否滿足實際工作的需要，根據強度校核公式： бp= [б]0 式中： T——傳遞的轉矩，N·m ； d——軸的直徑，mm ； ——鍵的工作長度，mm ； k——鍵與輪轂的接觸高度，mm，k=0.5h，此處h為鍵的高度； 5.5.1.1 圓盤給料機鍵連接 本設計圓盤給料機需要鍵連接的部分有四處： 電動機外伸軸和小帶輪輪轂連接處，由以上選擇的電動機可知電動機的外伸軸直徑dd=24mm，考慮鍵在軸的頂端安裝,故選單圓頭普通平鍵（C型），b=8mm,h=7mm,L=50mm, 鍵。 鍵強度校核 鍵合格 蝸桿軸外伸端與大帶輪輪轂連接處，有以上蝸輪蝸桿的計算得蝸桿軸外伸端軸徑d=35mm,同樣考慮鍵在軸的頂端安裝。 故選單圓頭普通平鍵（C型）b=10mm,h=8mm,L=50mm,鍵。 強度校核 鍵合格 蝸輪和蝸輪軸的連接處，蝸輪與軸的連接處軸頸d=70mm，考慮鍵在軸的中部安裝，蝸輪工作時對中要求較高，故選A型普通平鍵，即圓頭普通平鍵（A型）b=20mm, h=12mm,L=95mm：鍵。 強度校核 鍵合格 蝸輪軸和圓盤托盤之間的連接，蝸輪軸軸頸尺寸d=55mm，選擇A型普通平鍵，即圓頭普通平鍵（A型）b=16,h=10,L=70mm：鍵 強度校核 鍵合格 對選擇的鍵列表如下： 表3 鍵的基本尺寸 Table 3 鍵的公稱尺寸 鍵槽 軸徑d 健高h 鍵寬b L(h14) 軸槽深t 轂槽深t1 圓角半徑r 基本尺寸 公差 基本尺寸 公差 24 7 8 50 4.0 +0.2 0 3.3 +0.2 0 0.25～0.40 35 8 10 50 5.0 +0.2 0 3.3 +0.2 0 0.25～0.4 70 12 20 95 7.5 +0.2 0 4.9 +0.2 0 0.40～0.60 55 10 16 70 6 +0.2 0 5.4 +0.2 0 0.25～0.4 5.5.1.2 螺栓連接 螺栓主要用于定位,也用于連接.常用的加工方法是配鉆、鉸,以保證要求的裝配精度。對于螺栓在懸吊式圓盤給料機中主要用于軸承盒與槽蓋板之間的連接，槽鋼柱與減速器殼體之間的連接，槽鋼柱與套筒托架之間的固定，圓盤與圓盤托體之間連接等，根據相關尺寸可選用六角頭螺栓，主要型號在見圓盤給料機裝配圖。 5.6 皮帶輪的傳動設計 帶傳動一般最常用的幾種皮帶：平帶，V帶，多楔帶。在相同張緊力和相同摩擦系數的條件下,V帶產生的摩擦力要比平帶的摩擦力要大,所以V帶傳動能力強,結構更緊湊, 在機械傳動中應用最廣泛.V帶按其寬度和高度等相對尺寸的不同, 又分為普通V帶,窄V帶,寬V帶,汽車V帶,齒形V帶,大楔角V帶等多種類型.目前,普通V帶應用最廣。多楔帶相當于平帶與多根V帶的組合,兼有兩者的優(yōu)點, 多用于結構要求緊湊的大功率傳動中。由于圓盤給料機采用小功率電機，綜合考慮，大小帶輪之間采用普通V帶。 5.6.1 V帶傳動帶輪的結構尺寸 對于V帶輪的設計應滿足的要求有：質量小，結構工藝性好；無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，轉速高時要經過動平衡；輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用的材料牌號為HT150 或 HT200；轉速較高的宜采用鑄鋼；小功率的可采用鑄鋁或塑料。帶速V300m/s的傳動帶，其帶輪一般用HT200制造，高速時宜采用鋼制帶輪，速度可達到45m/s. 對于本圓盤給料機選用V帶輪的材料為：鑄鐵 HT200；根據所選電動機的轉速和傳動功率設計帶輪的傳動，為滿足圓盤給料機的給料能力經以上計算數據整理得帶輪傳動必須滿足以下條件 普通V帶傳動，動力機為Y系列三相異步電動機，功率1.1Kw，滿載轉速910r/min.每天工作8小時。根據以上條件進行設計計算如下： 5.6.1.1 定V帶型號和帶輪直徑 計算項目 計算內容 計算結果 工作情況系數 查表[3]11.5 KA=1.1 計算功率 Pc=1.21kw 選帶型號 由圖[3]11.15 A型 小帶輪直徑 小帶輪直徑 取D1=100mm 大帶輪直徑 D2=(1-) 選D2=212mm 大帶輪轉速 n2=429.24r/min 5.6.1.2計算帶長： 計算項目 計算內容 計算結果 初取中心距 取 帶長 基準長度 由圖[3]11.4 求中心距和包角 小輪包角 5.6.1.3 帶的根數確定： 計算項目 計算內容 計算結果 帶速 傳動比 帶最少根數 由表[3]11.8 由表[3]11.7 由表[3]11.12 由表[3]11.10 取Z=3 由以上計算得帶輪的基本尺寸： 帶輪直徑: 大帶輪 ，小帶輪， 帶長 帶最少根數Z=3 帶輪中心距 對于V帶輪的結構尺寸，中小直徑的帶輪可采用腹板式，大帶輪采用輪輻式結構 所以：對于小帶輪其；軸徑為電機軸徑d=24mm；故采用腹板式，對于大帶輪其；軸徑為蝸桿軸直徑d=35mm；故同樣采用腹板式； 小、大帶輪的示意圖如圖11和圖12所示： 圖10 大帶輪示意圖 圖11 小帶輪示意圖 5.6.2 V帶傳動的安裝及張緊 5.6.2.1V帶的張緊和安裝 V帶的張緊方法有定期張緊和自動張緊兩種方法。所設計的傳動V帶用于電動機和蝸輪蝸桿減速器之間的傳動，結合電動機和蝸桿軸在同一水平線上具體工作情況（如傳遞的功率比較小），采用張緊軸的定期張緊的方法，通過電動機與圓盤支撐圈之間的螺栓連接，可以臨時調試v帶的張緊程度。如圖所示。 圖12 5.6.2.2初拉力的控制 帶的初拉力對其傳動能力、使用壽命、軸壓力等都有很大的影響。如果初拉力過大，將使帶的磨損加劇，軸和軸承上的載荷增大，縮短帶的工作壽命；反之，則帶的傳動工作 能力得不到充分得發(fā)揮，運轉時很容易發(fā)生跳動。若帶的初拉力不足時，可以調整軸的位置或采用張緊輪重新張緊；V帶在工作一段時間后，帶將發(fā)生松弛也需要張緊，以便使帶的初拉力在合理的范圍內。 對于V帶的初拉力的檢測可以在帶的切邊的中點處加一規(guī)定的載荷Q，使切邊的邊長每100mm產生1.6mm的撓度，以保證V帶的初拉力。對于本V帶傳動，經查表可得 Q=9.5～14 N/根；如下圖所示： 對于本V帶傳動，其切邊的長度為： L= 式中: D1——大帶輪的外徑； D2——小帶輪的外徑； 則 L==448.11 mm 故而撓度 y===7.17 mm； 即保證當載荷Q=9.5～14 N/根時，每根V帶的撓度y=7.17 mm即可。 圖13 表6 蝸輪蝸桿減速器附件的選擇及簡要說明 Table 6 Annex worm gear reducer and a brief description of the choice of 名稱 功用 數量 材料 規(guī)格 螺栓 安裝端蓋 20 Q235 M12×35 GB/5782-1986 墊圈 調整安裝 3 65Mn 12 GB/93-1986 螺母 安裝 3 Q235 M8 GB/6170-1986 5.7蝸輪蝸桿RUNHUA簡要說明 5.7蝸輪蝸桿減速器潤滑方式，密封形式，潤滑油牌號及用量簡要說明： 5.7.1潤滑方式 （1）蝸輪蝸桿齒輪由于其特殊的工作條件使蝸桿水平旁置，采用潤滑脂潤滑。 （2）軸承采用潤滑脂潤滑 5.7.2密封的形式 （1）箱座與箱蓋接合面的密封采用在接合面涂密封漆的方法。 （2）軸承孔的密封，悶蓋和透蓋用作密封與之對應的周外部，軸的外伸與透蓋的間隙，由于，故選用半粗羊毛粘加以密封。 5.8機體的主要結構尺寸和設計： 根據設計方案圓盤給料機設計為懸吊式，所以整個圓盤給料機都是通過是槽鋼柱固定，圓盤，圓盤上的物料及其減速器的重量都是通過減速器上端蓋懸吊支撐，減速器機體的具體尺寸和安裝方式見總裝配圖。 6電控原理圖的組成及繪制 6.1 電控原理及圖形 異步電動機起、停、保護電氣控制電路是廣泛應用的，也是最基本的控制線路，如圖所示。該線路能實現對電動機的起動，停止的自動控制，并且具有必要的保護，如短路保護、過載保護、零壓保護。在圖所示的電氣控制線路中，三相交流異步電動機和由其拖動的機械運動系統(tǒng)為控制對象，通過由控制器、熔斷器、熱繼電器和按鈕所組成的控制裝置對控制對象進行控制?？刂蒲b置根據生產工藝過程對控制對象所提出的基本要求實現其控制作用。 起動電動機：合上閘刀開關QS，按下起動按鈕SB2，接觸器KM的吸引線圈得電，其主觸點KM閉合，電動機起動。由于接觸器的常開觸點KM并聯于起動按鈕，而且這時已經閉合，因此當松手斷開起動按鈕后，吸引線圈KM通過其輔助常開觸點可以繼續(xù)保持通電，維持其吸合狀態(tài)，故電動機不會停止。這個并聯接于起動按鈕的輔助常開觸點通常稱為自鎖觸點。此控制電路稱為自鎖電路，觸點的自鎖作用叫做“記憶功能”。 使電動機停轉：按停止按鈕SB1，接觸器KM的吸引線圈失電釋放，所有KM常開觸點斷開。KM主觸點斷開，電動機失電停轉；KM輔助觸點斷開，消除自鎖電路，清除“記憶”。 圖14 電氣制線路圖 以繼續(xù)保持通電，維持其吸合狀態(tài)，故電動機反接持續(xù)。當一定時間后，KT延時繼電器斷開，接觸器KM2的吸引線圈失電釋放，所有KM2常開觸點斷開，電動機停止轉動。 6.2 線路保護環(huán)節(jié)： 短路保護——短路時通過熔斷器FU1或FU2的熔體熔斷切斷電路，使電動機立即停轉； 過載保護——通過熱繼電器FR實現。當負載過載或電動機單相運行時，FR動作，其常閉觸點將控制電路切斷，KM1吸引線圈失電，切斷電動機主電路使電動機停轉； 零壓保護——通過接觸器KM1的自鎖觸點來實現。當電源電壓消失（如停電），或者電源電壓嚴重下降，使接觸器KM1由于鐵心吸力消失或減小而釋放，這時電動機停轉并失去自鎖。而電源電壓又重新恢復時，要求電動機及其拖動的運動機構不能自行起動，以確保操作人員和設備的安全。由于電網停電后自鎖觸點KM1的自鎖已消除，所以不重新按起動按鈕就不能起動。 通過上述電路的分析可以看出：電器控制的基本方法是通過按鈕發(fā)布命令信號；而由接觸器執(zhí)行對電路的控制；繼電器則用以測量和反映控制過程中各個量的變化，例如熱繼電器反應被控制對象的溫度變化，并在適當的時候發(fā)出控制信號使接觸器實現對主電路的各種必要的控制。 7 致謝 經過幾月的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設計即將完成了。畢業(yè)設計不僅是對大學四年所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。該設計是在姚智華和李立和老師的耐心指導下完成的。整個論文完成過程中，從最初的選題到結束，兩位老師都給予了很多的關心和幫助，在此對兩位李老師表示衷心的感謝！此次設計能順利的完成離不開院領導和其他老師的幫助，機械教研室老師的關心，以及CAD機房管理員的幫助，也得到了同學們的幫助，機房管理員為我提供最便捷的時間，圖書館提供了大量的有關專業(yè)的資料。 最后，再次謹向百忙之中評閱本文的各位老師表示誠摯的感謝！祝各位身體健康，工作順利！ 8 參考文獻: [1]李柱國.機械設計與理論.科學出版社.2003，2 [2]王之眴 許杏根.簡明機械設計手冊.機械工業(yè)出版社，1997，9 [3]邱宣懷.機械設計.高等教育出版社4版.2004，5 [4]王文斌.機械工程師手冊.機械工業(yè)出版社3版.2007，1 [5]吳宗澤 羅圣國.機械設計課程設計手冊3版.高等教育出版社3版.2006，5 [6]李柱 徐振高 蔣向前.互換性與測量技術.高等教育出版社.2004，12 [7]孫言 陳曉羅 熊涌.機械設計課程設計.北京理工大學出版社.2007，3 [8]龔溎義.機械設計課程設計指導書.高等教育出版社2版.1990，4 [9]毛謙德 李振清.袖珍機械設計師手冊.機械工業(yè)出版社3版.2006，9 [10]朱孝錄.齒輪傳動設計手冊.化學工業(yè)出版社.2004，7 [11]張之儀.機械化運輸設計手冊.機械工業(yè)出版社.1997，4 [12]金國淼.干燥設備.化學工業(yè)出版社.2002，7 [13]張三慧.大學基礎物理學.清華大學出版社.2003，8 Disc Feeder Design Student majoring in Machinery design fabrication and their automation Ni Dongdong Tutor Li Lihe Abstract: The disc feeder transport is a common auxiliary machinery, particularly in mining, gravel fields, processing the application broader. Feeder disc structure is rotating around the vertical, Of the disc.Then there is a central disc under the hopper mouth adjustment is a highly adjustable kits, kits and materials from the adjustment of the gap in the scattered disc escape and scraper to scrape material from the disc down.The design of the raw data given on the basis of the analysis and calculation of the completion of the disc feeder over all design, the choice of transmission. On this basis, in accordance with the requirements of an hour to charge, a disc, worm gear reducer, motor, pulley, such as the design and calculation. Models of the simple structure, easy maintenance. Key words: disc scraper feeder adjustment sets the vertical axis. 畢業(yè)設計小結 經過幾月的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設計即將完成了。 畢業(yè)設計不僅是對大學四年所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了原來自己的知識還比較欠缺，自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白了學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應不斷學習，努力提高自己的知識和綜合素質。 在設計過程中，不管學過的還是沒有學過的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，開始設計時不知道如何入手，在老師的知道下最后終于雖然完成了但有多欠缺，很多德方都需要改進。在做畢業(yè)設計過程中我還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 本次畢業(yè)設計主要是設計一個完整機械產品的全過程，為以后的工作奠定基礎。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個實習過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響，而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次實習最大的收獲和財富，使我終身受益。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量討論，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識有很大幫助，所以在這里非常感謝幫助我的同學。最后要感謝我們的指導老師對我們悉心的指導，給了我們很大的幫助。 綜上，畢業(yè)設計鞏固了大學四年學習的理論知識，鍛煉了動手能力，增強了團結協作精神。 - 31 -