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1 設計 論文 的主要任務與目標 總結(jié)在校學習期間的學習成果 培養(yǎng) 檢驗綜合運用本專業(yè)理論 技術 進行獨立分 析和解決實際問題的能力 接受科學研究的基本訓練 為畢業(yè)后勝任科研 工程技術工作 打下初步的基礎 應能熟練地運用所學的專業(yè)知識 分析 研究 解決生產(chǎn)建設中的實際問題 具備獨 立思考和組織協(xié)作能力 積極采用現(xiàn)代設計方法與傳統(tǒng)設計方法相結(jié)合的途徑 努力提高 設計效率和設計質(zhì)量 培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和勤奮的工作作風 充分地發(fā)揮創(chuàng)造力 要求達到如下目的 1 能正確地檢索 查閱 參考 引用中外科技文獻和學術資料 2 熟悉機械裝備的設計步驟和方法 掌握工程圖紙的繪制表達方法 3 掌握機械裝備的零部件結(jié)構設計計算及加工工藝要求 4 熟悉 AutoCAD 軟件的應用和 PRO E 的三維繪圖 2 設計 論文 的主要內(nèi)容 圓形堆取料機是一種大型 環(huán)保 連續(xù) 高效的散料裝卸機械 是圓形料場的關鍵裝 卸設備 需完成的具體內(nèi)容包括 1 設計準備 查閱相關中外文資料 完成外文翻譯 文獻綜述和開題報告 2 圓形堆取料機關鍵結(jié)構設計方案的確定 3 圓形堆取料機主要零部件結(jié)構參數(shù)的設計計算 4 繪制裝配圖 5 繪制零件工作圖 6 編寫設計計算說明書 3 設計 論文 的基本要求 1 外文翻譯 1 篇 2000 字以上 要求為完整的一篇文獻 2 開題報告 1 篇 3000 字以上 3 文獻綜述 1 篇 2000 字以上 4 圓形堆取料機的功能設計 功能原理圖 1 張 5 圓形堆取料機的總體結(jié)構設計 裝配圖 1 張 6 機械零 部件設計 零部件圖若干張 圖紙要求 2 5A0 圖量 7 設計計算說明書 8000 字以上 4 推薦參考文獻 5 篇左右 其中外文文獻至少 2 篇 1 方芳 大型圓形料場堆取料機取料主梁結(jié)構分析 J 武漢理工大學學報 2008 30 7 162 164 2 鄒汶 劉理 王艷 圓形預均化堆場取料機的設計 J 新世紀水泥導報 2005 3 5 9 3 沈夢嬌 圓形堆取料機的虛擬現(xiàn)實仿真 D 武漢理工大學 2007 04 4 圓形料場堆取料機的形式與應用 5 圓形堆取料機結(jié)構簡介 圓形堆取料機設計說明書 目 錄 1 概述 1 1 1 圓形堆取料機簡介 1 1 2 圓形堆取料機分類 2 1 3 圓形堆取料機市場需求 3 1 4 圓形堆取料機國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 4 1 5 圓形堆取料機的研究方向 7 1 6 設計課題及選題意義 9 1 7 圓形料場堆取料機原理 10 2 總體設計 11 2 1 總體設計概述 11 2 2 刮板取料機構成 11 2 3 刮板取料機的主要參數(shù)及其確定 12 2 3 1 取料的理論生產(chǎn)率 12 2 3 2 刮板取料時每層深度 12 2 3 3 料堆高度 13 2 3 4 料堆長度 13 2 4 取料器的設計 13 2 5 刮板速度的確定 14 3 部件設計 15 3 1 橋式刮板取料機構設計 15 3 1 1 刮板取料機構構成 15 3 1 2 刮板驅(qū)動電機選用 16 3 1 3 液力偶合器選用 17 3 1 4 門架的設計 18 3 1 5 銷齒傳動設計 18 3 1 5 刮板軸的設計及校核 22 3 2 上車回轉(zhuǎn)機構設計 26 3 2 1 回轉(zhuǎn)機構選型 26 3 2 2 回轉(zhuǎn)機構設計 29 3 2 3 齒輪軸設計及校核 32 3 2 4 小齒輪校核 35 3 2 5 回轉(zhuǎn)支承的日常維修 37 3 3 帶式輸送機選型設計 38 3 3 1 帶式輸送機特點 38 3 3 2 帶式輸送機的驅(qū)動裝置 40 3 3 3 帶速的確定 42 3 3 4 滾筒直徑的確定 44 3 3 5 托輥的選型 45 3 3 6 張緊裝置的選用 45 3 3 7 制動裝置 45 3 4 變幅機構 46 3 5 配重的安裝 46 3 6 行走機構 46 總 結(jié) 50 致 謝 51 參考文獻 52 1 概述 1 1 圓形堆取料機簡介 圓形堆取料機是現(xiàn)代化工業(yè)中連續(xù)裝卸散狀物料的一種重要設備 主要用于 港口 碼頭 冶金 水泥 鋼鐵廠 焦化廠 儲煤廠 發(fā)電廠等大宗散料如礦石 煤 焦炭 砂石等在存儲料場的堆放 提取作業(yè) 如果采用 裝載機 自卸汽車 系統(tǒng)作業(yè) 裝載機在鏟入 舉升 旋轉(zhuǎn) 行走 卸載 空轉(zhuǎn) 空行程等一個作業(yè)循環(huán)中 既要完成取料任務 又要完成輸送任 務 輔助作業(yè)時間幾乎占用2 3還多 自卸汽車載重量受到限制 往返路程多 工 作效率很低 滿足不了電廠發(fā)電的用煤需求 連續(xù)裝卸機械的采用 大大縮短了裝卸時間 提高了工作效率 減輕了工人 勞動強度 在功率相同的情況下 圓形堆取料機的生產(chǎn)效率為單斗裝載機的 1 5 2 5倍 圓形堆取料機主要有橋式 見圖1 1 與門式 見圖1 2 兩種構造 控制方 式有手動 半自動和自動等 圖 1 1 圓形堆取料機 圖 1 2 門式圓形堆取料機 1 2 圓形堆取料機分類 堆取料機按其功能可分為 1 堆料機 堆料作業(yè) 2 取料機 取料作業(yè) 3 堆取料機 堆取料作業(yè) 4 混勻堆料機 均化堆料 5 混勻取料機 均化取料 堆取料機按形式可分為 1 門式圓形堆取料機 大跨度雙梁 2 橋式取料機 大跨度單梁 3 圓形料場堆取料機 橋式或搖臂式 4 刮板式取料機 橋式或人字式 5 普通搖臂式 具有懸臂 俯仰 回轉(zhuǎn)功能 按尾車功能又分為 1 固定單尾車 堆料 取料 2 活動單尾車 堆料 取料 直通或折返取料 提高回轉(zhuǎn)角度范圍 3 固定雙尾車 堆料 取料 直通 4 活動雙尾車 堆料 取料 直通或折返取料 5 伸縮升降雙尾車 堆料 取料 直通 提高回轉(zhuǎn)角度范圍降低落差 按理論生產(chǎn)能力 圓形堆取料機可分為以下幾種 1 輕型 生產(chǎn)率在 630m3 h 以下 2 中型 生產(chǎn)率為 630 2500m 3 h 3 大型 生產(chǎn)率為 2500 5000m 3 h 4 特大型 生產(chǎn)率為 5000 10000m 3 h 5 巨型 生產(chǎn)率在 10000 m3 h 以上 1 3 圓形堆取料機市場需求 受整個國民經(jīng)濟增長的影響 原材料工業(yè) 能源 石油 化工 汽車等各個 行業(yè)都會有非常大的發(fā)展 在這些行業(yè)發(fā)展的同時直接會帶動散料機械裝備工業(yè) 的發(fā)展 就鋼鐵工業(yè)而言 受建筑 汽車工業(yè)的影響 鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展 我國已經(jīng)連 續(xù)六年局世界第一產(chǎn)鋼大國 同時又是第一鋼鐵消費大國 到2002年鋼的產(chǎn)量已經(jīng) 達到1 8億噸 并以每年300萬噸的速度增長 近幾年在股市上鋼鐵板塊普遍看好 建筑業(yè)的發(fā)展和技術的提高加大了對鋼鐵的需求 中國建筑業(yè)在鋼鐵的應用數(shù)量 方面和世界發(fā)達國家相比還有很大的差距 隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展這一行業(yè)對鋼鐵 的需求會更會加大 汽車進入百姓耐用消費品市場已經(jīng)開始 汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也 拉動鋼材的需求量 機械制造業(yè) 家用電器 造船業(yè) 石油天然氣 集裝箱等各 行業(yè)的發(fā)展都會拉動中國鋼鐵企業(yè)的發(fā)展 使鋼鐵企業(yè)加大投入 并且現(xiàn)在已有 部分民營資本進入鋼鐵行業(yè) 鋼鐵事業(yè)的發(fā)展離不開礦石和煤炭 而煤炭和礦石 的運輸和儲存必須使用散料機械 這些設備包括皮帶運輸機 裝船機 卸船機 圓形堆取料機等散料機械 在鋼鐵企業(yè)的發(fā)展過程中加大了鋼的產(chǎn)量 也加大了 對煤炭和礦石的需求 國產(chǎn)礦石和目前進口的礦石數(shù)量已經(jīng)滿足不了鋼鐵企業(yè)發(fā) 展的要求 會有更多的礦石進口到中國 其中會有來自澳大利亞 巴西的鐵礦石 通過港口轉(zhuǎn)運到各個鋼鐵企業(yè) 南部沿海的廣西 廣東各個口岸 華東地區(qū) 山 東 渤海灣等各大港口會進口更多的來自國外的鐵礦石 所以在鋼鐵企業(yè)的發(fā)展 過程中最先發(fā)展的是沿海各個口岸的交通 在新建的礦石港口的泊位中也將以大 噸位船只的泊位為主 在鋼鐵企業(yè)礦石需求發(fā)展港口的同時還會同時發(fā)展鋼鐵企 業(yè)內(nèi)的原料長場的建設 這里會包括在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部的一次料場和二次料場 同 時鋼鐵企業(yè)也會加大對煤炭的需求 將有大量的煤炭經(jīng)過北方港口裝船運往南方 所以 在鋼鐵行業(yè)快速發(fā)展的推動下 在港口和鋼鐵企業(yè) 散料機械會有一個十 分巨大的市場發(fā)展空間 散料機械在港口行業(yè)的高速發(fā)展已經(jīng)開始并會持續(xù)一定 的時間 在電力方面 前幾年部分電力部門出現(xiàn)了供大于求的矛盾 部分電廠限制發(fā) 電或只是部分機組開機 受國民經(jīng)濟持續(xù)增長的影響 各行各業(yè)用電量也在不斷 的增長 現(xiàn)在在南方的部分地區(qū)出現(xiàn)了電力緊缺的情況 為緩解和解決電力緊缺 的矛盾 在電力方面必然會加大其投入 電廠的增加使煤炭的需求量增加 各個 煤礦會加大煤炭產(chǎn)量 以滿足電力市場對煤炭的需求 在電力方面也存在著大量 的煤炭北煤南運 同鋼鐵行業(yè)一樣 也會大幅度增加散料機械的需求量 電廠和 港口都會因為電力企業(yè)的發(fā)展增加對散料機械的需求 在沙石 水泥等建材行業(yè)也隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和固定資產(chǎn)投入的加大而得 到迅猛的發(fā)展 散料機械雖然在建材行業(yè)的應用設備形式較小 但其在全國的數(shù) 量是巨大的 混勻堆取料機 刮板取料機 皮帶運輸機的數(shù)量同樣會有一個大的 發(fā)展 1 4 圓形堆取料機國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)堆取料機的設計已有近四十年年的歷史 最早制造的一兩臺設備投入使 用也有三十四年的歷史 最早的圓形堆取料機設計可以追溯到 1966 年 當時參 加設計和研制的單位有 北京鋼鐵設計院 大連工礦車輛廠 北京起重機械研究 所 鞍山鋼鐵設計院 哈爾濱重機廠 華北電力設計院 東北電力設計院 西北 電力設計院等單位 當時國內(nèi)部分鋼廠 碼頭急需使用此類設備 國外當時已使用了十余年 為 滿足當時的社會需要開發(fā)了我國早期的圓形堆取料機 這些單位為中國圓形堆取 料機事業(yè)的早期發(fā)展做出了貢獻 奠定了這一行業(yè)的基礎 當時的典型設備型號 為 KL 1 型 KL 4 型 DQ3025 型 DQ5030 型 取 堆料能力分別為 1200 2000t h 30m 1200 2000t h 30m 300 600t h 25m 500 1000t h 30m 其中 KL 1 型為 1966 年設計 1970 年 3 月在攀鋼焦化廠投入使用 雖然當時的產(chǎn) 品和現(xiàn)代產(chǎn)品在質(zhì)量上和控制水平上存在著很大的差別 但這些早期的產(chǎn)品對當 時的電力企業(yè)和鋼鐵企業(yè)的發(fā)展起到了十分重要 八十年代 隨著電力工業(yè)和鋼鐵工業(yè)的發(fā)展 圓形堆取料機的事業(yè)也得到了 十分迅猛的發(fā)展 在電力部門的使用數(shù)量有很大的提高 并且在港口上的使用量 劇增 寶鋼的原料碼頭 秦皇島港 連云港 北侖港 西基港 煙臺港 天津港 大連港等相繼一大批港口增設了散料碼頭用于煤炭或礦石的轉(zhuǎn)運 九十年代國內(nèi) 圓形堆取料機的事業(yè)發(fā)展更是向數(shù)量更多 應用更廣的方向發(fā)展 在鋼鐵企業(yè) 電力企業(yè) 各大港口幾乎都可以看到圓形堆取料機的應用 在港口人們也已經(jīng)把 圓形堆取料機當作一種港口機械 在圓形堆取料機的出口方面國內(nèi)的產(chǎn)品還比較少 大多數(shù)出口的產(chǎn)品是和某 些成套項目共同出口到其他國家 其次是和國外的某些公司聯(lián)合制造 為其制造 焊接件和機械加工件出口 在進口方面 最早的圓形堆取料機的進口是 1980 1981 年上海寶鋼進口日本的十九臺圓形堆取料機 1981 年北侖港進 口兩臺圓形堆取料機 1988 年福州華能電廠 大連華能電廠等 在國內(nèi)項目和國外合作制造的有 1982 年石臼港項目 1984 年 秦皇島港二期 1986 年 秦皇島港三期 1994 年 秦皇島港四期 1990 年 青島前灣港 1984 年 廣州西基碼頭 1988 年寶鋼二 期項目 1995 1996 年寶鋼三期項目 2000 年 寶鋼馬跡山港項目 2001 年 天 津港項目 黃驊港的一期和二期項目 以及上海羅徑港 石洞口電廠 揚州電廠 北侖電廠 江由電廠 硌磺電廠等基本上采用了引進技術合作制造的模式生產(chǎn)的 圓形堆取料機 進口和引進的主要國家來自日本 美國 德國 法國 奧地利 意大利等國 產(chǎn)品的進口和技術的引進大大縮短了國產(chǎn)設備和國外設備的差距 使國內(nèi)本 行業(yè)的產(chǎn)品在質(zhì)量上有了很大的提高 目前國內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量基本可以滿足國內(nèi)用 戶的要求 現(xiàn)在可設計制造圓形堆取料機的廠家達五六家 經(jīng)過幾十年的發(fā)展 我國的圓形堆取料機研制水平取得了較大提高 但同發(fā) 達國家相比 仍存在明顯差距 其控制技術僅限于基于可編程控制器 PLC 為 核心的單機控制 作業(yè)水平也僅限于單機手動方式 現(xiàn)在國內(nèi)的圓形堆取料機已 經(jīng)從最初的研究轉(zhuǎn)向發(fā)展 向更高的產(chǎn)品質(zhì)量和設計水平邁進 國內(nèi)已經(jīng)開展了 圓形堆取料機自動控制方面的引進和開發(fā)工作 已能生產(chǎn)帶有半自動微機程控系 統(tǒng)的機型 控制水平已達到了 20 世紀 70 年代末國際水平 表 1 1 堆取料機的主要制造商 國內(nèi)外堆取料機主要制造商 MANUFACTURES FOR STACKER 2 研制適應性更好的機型 3 提高自動化程度 實現(xiàn)作業(yè)和保護的自動控制 4 實現(xiàn)標準化 系列化和通用化之外 采用現(xiàn)代設計方法和設計手段 優(yōu) 化結(jié)構組合 在保證生產(chǎn)能力的前提下 盡量減輕整機重量 提高設備的可靠程 度 已成為必然 世界上研究和開發(fā)刮板機械最早的國家是德國 其次是前蘇聯(lián) 而且 目前 它們?nèi)蕴幱谑澜珙I先地位 它們對刮板挖掘機的研究做了大量工作 德國學者 Scheffler D 研究了圓形堆取料機的切削阻力系數(shù)和切削力系數(shù)與巖石性質(zhì)之間的 關系 用振動模擬系統(tǒng)求出了圓形堆取料機的動態(tài)附加應力和共振轉(zhuǎn)速等對刮板 挖掘機進行了振動計算 并用試驗驗證了計算結(jié)果的正確性 A May則對圓形堆 取料機斗齒裝置測挖掘力的方法進行了研究 前蘇聯(lián)的別列日諾依等對圓形堆取 料機刮板驅(qū)動系統(tǒng)的動載荷進行了分析 給出了動態(tài)載荷的經(jīng)驗公式 丘特諾夫 斯基則研究了圓形堆取料機工作裝置的振動對切削參數(shù)的影響 國內(nèi)對圓形堆取 料機的研究還比較落后 目前 研究工作主要集中在挖掘阻力的測試及其載荷譜 的編制 輪斗斗唇形狀改變 總體參數(shù)優(yōu)化設計及其結(jié)構件的靜態(tài)剛度強度分析 等方面 雖然國內(nèi)外已對刮板挖掘機進行過多方面的動態(tài)問題研究 但對于圓形堆取 料機的工作裝置的運動仿真以及對其變幅裝置的多工位動態(tài)性能進行研究的報道 并不多見 國內(nèi)在圓形堆取料機的設計過程中 往往類比國外對刮板挖掘機的研 究成果和圓形堆取料機的各種參數(shù) 缺少科學的動態(tài)設計依據(jù) 這是國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì) 量較差 故障率高的根本原因 雖然圓形堆取料機在結(jié)構上與刮板挖掘機有許多 相似之處 但由于作業(yè)對象的不同 即刮板挖掘機的作業(yè)對象是礦巖 圓形堆取 料機的作業(yè)對象是散料 因此 在末端工作機構的驅(qū)動和結(jié)構件的剛度強度等方 面相差懸殊 這些決定了其動態(tài)性能的本質(zhì)不同 對圓形堆取料機工作裝置的動 態(tài)問題進行深人研究 采用現(xiàn)代設計方法和設計手段 才是提高圓形堆取料機產(chǎn) 品質(zhì)量和可靠性的主要途徑 隨著自動化和信息技術的發(fā)展 發(fā)達國家圓形堆取料機技術進入了一個新階 段 主要有以下四個方面 1 理論生產(chǎn)率向大型化發(fā)展 刮板對取料機的理論生產(chǎn)率是衡量圓形堆取 料機規(guī)模的一個指標 它從開始的每小時幾十立方米發(fā)展到現(xiàn)在的每小時近 20000立方米 德國目前仍在開發(fā)有更大理論生產(chǎn)率的圓形堆取料機 2 各國都在使圓形堆取料機的生產(chǎn)系列化 系列化的好處之一是可保證某 些零配件 如鏟斗 履帶板 驅(qū)動輪等通用化 標準化 使顧客更方便地在市場 上買到現(xiàn)貨 3 圓形堆取料機的自動化程度越來越高 使信號 事故預報和聯(lián)鎖的操縱 裝置更加完善 實現(xiàn)作業(yè)和保護的自動控制 圓形堆取料機是一個典型的多剛體 系統(tǒng) 采用機器人的運動規(guī)劃和主動控制技術 可提高圓形堆取料機的工作穩(wěn)定 性和作業(yè)能力 機器人化圓形堆取料機是集機器人機構 機器人控制技術以及現(xiàn)代電子和信 息技術等為一體的綜合性機電一體化產(chǎn)品 更重要的是 將電子技術 計算機技 術與傳統(tǒng)大型機械設備進行嫁接 可大大提高設備的性能和作業(yè)能力 如采用機 器人的多傳感器融合和配置技術以及現(xiàn)場總線技術 可提高圓形堆取料機的智能 化作業(yè)能力和工作可靠性 采用遙控遙感技術 可改善作業(yè)環(huán)境 減員增效 提 高現(xiàn)代化作業(yè)水平 采用網(wǎng)絡技術 可大大提高制造廠和用戶的綜合管理水平及 跟蹤服務能力 4 采用現(xiàn)代設計方法和設計手段 優(yōu)化結(jié)構組合 在保證生產(chǎn)能力的前提 下 盡量減輕整機的重量 提高設備的可靠程度 ABB公司已開發(fā)出自適應的操作系統(tǒng) 使圓形堆取料機始終處于較高的工作 能力 并盡可能地受環(huán)境和操作人員水平的影響 1 6 設計課題及選題意義 取料機與堆料機適用于大型碼頭 港口項目 在大型散貨料場的地面 利用 帶式輸送機 設計成單一的流程 即堆料流程或取料流程 一般同一料場相鄰的兩個設備一個是堆料機 另一個是取料機 對同一料場 或不同料場 這兩臺設備可同時進行取料與堆料 如堆料機用于卸火車 同時取 料機用于裝船 對于碼頭用戶可在取料機的軌道上安裝帶式輸送機 使得取料機 所取得物料直接卸在輸送帶上 通過輸送帶運輸?shù)酱?所以單一功能的取料機也有很大的市場需求 本次設計將研究設計橋式刮板 取料機 見圖 1 3 重點設計其刮板機構和回轉(zhuǎn)機構以及取料半自動控制過程 圖 1 3 橋式刮板取料機示意圖 刮板取料機包含了刮板機構 輸送機 回轉(zhuǎn)機構 控制系統(tǒng)等眾多小系統(tǒng) 這對我們學生運用大學期間所學知識進行綜合運用有很大益處 由于所學知識有 限 再加上煤堆形狀的不確定性 對圓形堆取料機的運行將采用半自動控制 一 般的操作過程可以自動進行 當遇到一些問題需要調(diào)整時再由人進行操控 這樣 可以節(jié)省勞動力 本次設計將對刮板機構進行創(chuàng)新 傳統(tǒng)上的各類圓形堆取料機的刮板傳動都 是由電動機通過液力偶合器把力傳給減速器 減速器的輸出軸通過聯(lián)軸器直接與 刮板軸相連 這使得刮板軸受到很大的扭矩 要求軸有較好的材料性能 成本較 高 而本次設計將采用銷齒傳動來驅(qū)動刮板體的轉(zhuǎn)動 大體過程是在刮板上安裝 一較大的銷齒圈 再用與減速機輸出軸相連接的銷齒輪驅(qū)動銷齒圈 從而帶動刮 板轉(zhuǎn)動進行取料 下面的文章將就此方案進行詳細的設計計算 銷齒傳動使得軸 所受到的扭矩很小而且銷齒圈的輪齒是圓銷 它結(jié)構簡單 加工方便 造價低 拆修方便 銷齒傳動適用于低速 重載機械傳動和粉塵多 潤滑環(huán)境較惡劣的場 合 能使刮板驅(qū)動機構的制造成本減少一倍多 同時還運行平穩(wěn) 易于檢修 1 7 圓形料場堆取料機原理 橋式刮板取料機型圓形料場堆取料機堆料時的原理與斗輪取料型圓形料場堆 取料機的堆料原理相同 堆料臂也是由液壓油缸驅(qū)動俯仰 橋式刮板取料機型圓 形料場堆取料機取料是采用刮板取料 在中心柱與環(huán)形軌道之間設有一個橋架 在橋架上設有一個移動式料耙和刮板運輸機 橋架的外側(cè)通過臺車支撐在環(huán)形軌 道上 取料時外部環(huán)形軌道上的臺車由電機 減速機 車輪驅(qū)動沿環(huán)形軌道低速 行駛 進而推動整個橋架圍繞著中心柱轉(zhuǎn)動 同時 料耙沿著橋架長度方向往復 形式運動并將物料從料堆上耙下 落到刮板處 刮板在鏈條的驅(qū)動下沿地面向中 心柱處移動 將物料刮卸到中心柱下部的溜斗處 由溜斗下部的地下帶式輸送機 將物料運出料場 刮板取料機的組成是由刮板 鏈條 驅(qū)動鏈輪 張緊鏈輪等 組成 兩個鏈條形成兩個整體連接成閉環(huán)鏈條 刮板安裝在鏈條上 通常每隔一 節(jié)連扳安裝一個刮板 當鏈條移動時帶動刮板移動刮動物料向中心柱下部的溜斗 處移動 橋式刮板取料機型圓形料場堆取料機由于采用料耙耙料具有比較好的 均化效果 特別適合于水泥廠的石灰石均化 所以 目前國內(nèi)許多水泥廠采用這 種機型作為生料庫堆取設備 圖 1 7 橋式刮板取料機原理簡圖 2 總體設計 2 1 總體設計概述 1 機器在正常工作條件下 整機應具有足夠的強度 剛度和穩(wěn)定性 2 機器不論在工作狀態(tài)或非工作狀態(tài) 在規(guī)定的俯仰范圍內(nèi)的各種工況下 整機都應當處于穩(wěn)定狀態(tài) 3 在輸送線路上 特別是在取料 卸料 和各轉(zhuǎn)運點 必須保證物流順暢 不發(fā)生物料溢出或堵塞現(xiàn)象 4 刮板直徑與帶式輸送機參數(shù)和取煤炭與取鐵礦石的同能力的刮板取料機相 比 一般取煤炭時要求刮板直徑達 輸送帶帶寬較寬 帶速高 刮板驅(qū)動 功率較小 5 聯(lián)鎖作業(yè) 只有當夾軌器或錨定裝置松開時 行走機構才能動作 只有在 電纜卷筒制動器松閘后 行走機構才能啟動 6 各安全保護及檢測裝置完備 例如 俯仰機構應當設置防止懸臂超速下降 及超載的保護裝置 轉(zhuǎn)載料斗應當設置堵塞警報裝置 回轉(zhuǎn)機構 俯仰機 構和行走機構運行的極限位置均應設置兩級終端限位開關 為安全可高 鋼絲繩卷揚的俯仰機構應采用兩套制動器 行走機構和回轉(zhuǎn)機構制動器應 滿足在250Pa工作風壓下順風行走和順風回轉(zhuǎn)時的制動要求等 7 電纜卷筒裝置 動力和控制電纜卷筒分別設置在圓形堆取料機的兩側(cè) 電 纜卷筒采用磁滯式電纜卷筒 具有足夠纏繞力矩 以防止收放電纜時纏繞 紊亂 能連續(xù)運行而不堵轉(zhuǎn) 設有電纜張力極限保護裝置 動力電纜控制 電纜采用進口扁電纜 卷筒的直徑能滿足電纜曲繞能力的要求 電纜在卷 筒上纏有足夠的安全圈數(shù) 8 漏斗 溜槽及懸掛緩沖裝置 所有漏斗 溜槽的沖刷面均襯有厚度不小于 8mm的不銹鋼襯板 漏斗 溜槽不能堵煤 其傾斜面與水平面的夾角不小 于60度 取料用中心落煤管下設置懸掛緩沖裝置 其上的緩沖托輥間距不 大于400mm 并能防止輸送帶跑偏 在落煤斗 中心落煤管的適當部位設 置大小合適 密封良好的檢查門 以便于檢查料流及人工疏導堵塞 2 2 刮板取料機構成 刮板取料機主要由行走機構 底座 上部回轉(zhuǎn)機構和平臺 圓形堆取料機構 斗臂架和斗臂架帶式輸送機 門架 俯仰機構 變幅裝置 平衡梁架和配重 司機室 電器設備等組成 2 3 刮板取料機的主要參數(shù)及其確定 刮板取料機的參數(shù)分為主參數(shù)和工作性能參數(shù)兩類 刮板取料機的主參數(shù)決定了它的規(guī)模 主要技術性能參數(shù)和主要結(jié)構形式 橋式刮板取料機的主參數(shù)包括取料的理論生產(chǎn)率和料堆高度 長度 寬度 主要 參數(shù)一般由用戶提供 作為已知量供給產(chǎn)品設計者 橋式刮板取料機的工作性能參數(shù)決定了機器本身各個機構的結(jié)構形式 尺寸 功率 轉(zhuǎn)速性能等 工作性能參數(shù)包括 刮板直徑 刮板轉(zhuǎn)速 斗數(shù) 料堆切割 阻力 斗臂架回擺半徑 回擺角度和俯仰角度等 2 3 1 取料的理論生產(chǎn)率 橋式刮板取料機的取料理論生產(chǎn)率 決定了與之配套的帶式輸送機允許通過 的最大輸送能力 刮板取料機的取料能力的確定與系統(tǒng)設計 設備運轉(zhuǎn)率要求等 多反面因素有關 涉及領域較廣 取料能力是指刮板取料機單位時間內(nèi)所能挖取物料的多少 單位用t h表示 在實際應用中又分為最大取料能力與額定取料能力 最大取料能力是指刮板在挖 掘物料時所具有的瞬時最大能力 表示設備取料能力的峰值 如刮板取料時滿斗 的瞬間能力 在系統(tǒng)設計中 應考慮各個環(huán)節(jié)允許最大取料能力的物流通過 額定取料能力是指在取料作業(yè)時 在規(guī)定的標準形狀料堆上連續(xù)工作一定的 時間 操作者根據(jù)規(guī)定的操作程序和方法進行操作 設備在這段時間可以達到的 平均取料速度或平均每小時取料量 已知所要設計的橋式刮板取料機的最大取料能力為500t h 主要挖取密度 的煤 刮板轉(zhuǎn)速 30 85 tm 8 minr 理論容積生產(chǎn)率 Qv 3 h 式中 最大取料能力 t 物料密度 3m 代入公式得 Qv508 h 2 3 2 刮板取料時每層深度 取料煤層深度應當控制在0 5 0 7倍的刮板直徑范圍內(nèi) 刮板取料時的進尺量 應當按照0 9倍的斗深確定 在滿足取料能力要求的前提下 進尺量過小會使刮板 取料機的回轉(zhuǎn)速度加快 2 3 3 料堆高度 為了設計方便 常以行走鋼軌踏面為基準 料堆高于鋼軌路面的部分稱為軌 上高度 料堆低于鋼軌踏面的部分稱為軌下高度 兩者的和為總料堆高度 料堆高度由物料堆積的安息角和料堆寬度決定 物料的安息角與物料的種類 有關 在堆料寬度一定的條件下 料堆的物料安息角越大 料堆總高度越高 在 物料安息角一定的條件下 料堆越寬 料堆的總高度就可以越高 目前我國生產(chǎn)的刮板取料機的軌上堆取料高度范圍為7 16m 常用 10 12m 軌下高度為0 4 6m 常用為1 5 2m 2 3 4 料堆長度 堆料長度一般是由現(xiàn)場根據(jù)儲料量及地理環(huán)境確定 料堆的長度對設備影響 比較小 它直接與行走距離密切相關 料堆越長 行走距離越遠 而行走距離又 決定了設備的動力電纜卷筒的電纜長度和控制電纜卷筒上電纜長度和控制電纜卷 筒上電纜的長度以及設備給水系統(tǒng)的灑水除塵系統(tǒng)供水槽的長度 通常大車行走距離小于1000m 料場的長度小于1200m 2 4 取料器的設計 圖 2 4 取料器的設計 取料器數(shù)目的多少直接影響刮板取料機的生產(chǎn)率 決定取料器數(shù)目及尺寸 的重要條件是鏟斗的卸料過程 取料器的個數(shù)應滿足下列需求 1 保證取料器完全卸空 并使卸出的物料落到卸料板內(nèi) 不能使鏟斗提 前散料和過了卸料區(qū)斗內(nèi)仍殘留物料 2 保證挖掘過程平穩(wěn) 載荷波動小 沖擊小 尤其是在挖掘凍煤和較硬 散料時 取料器的個數(shù)根據(jù)載荷確定 從保證刮板工作得到較穩(wěn)定載荷的目的出發(fā) 當鏟斗依次出 入散料時 其最大和最小力的差值應當在15 以內(nèi) 取料器容量q取決于機器的理論生產(chǎn)率 和物料的松散系數(shù) LQ 設 當K為已知量時 根據(jù)已經(jīng)確定的刮板的理論生產(chǎn)率就可以計Qv 算出斗容 根據(jù)對世界上250臺刮板挖掘機的統(tǒng)計 K 值見表2 1 計算斗容時 可以選用表中的平均值 斗容的單位常用升 L 和立方米 m3 來表示 vaq360V 則鏟斗容量 58143 LQqK 2 5 刮板速度的確定 21 730 84 cVwradsD 式中 刮板的切割速度 m s D 刮板直徑 m k 速度系數(shù) 取0 35 21 73 60nms 3 部件設計 3 1 橋式刮板取料機構設計 3 1 1 刮板取料機構構成 橋式刮板取料機構主要由電動機 液力偶合器 減速器 齒輪 刮板軸轉(zhuǎn)配 刮板體 立柱及溜料倒料裝置等構成 見圖3 1 堆料機 取料機 進料口等 圖3 1 橋式刮板取料部件 3 1 2 刮板驅(qū)動電機選用 刮板驅(qū)動功率主要消耗于切割功率 鏟斗裝填功率 物料與擋板的摩擦功率 物料動能功率 物料提升功率以及克服機械傳動的阻力 一般把這四項消耗功率 合并稱為切割功率 對于切割功率和提升功率有以下簡化計算公式 P1 切割功率 FvKW0g 提升功率 mQR367b2 其中 fVnt hrg F1 15 82 1480C F1 物料切割力 KN m C 物料黏性 Mpa 物料黏性C隨地表以下深度的增加而增加 地表C 0 01 式中 F 切割阻力 N 系數(shù) 一般取1 1 2 b 圓形堆取料機平均生產(chǎn)率 t h mQ R 刮板半徑 m 物料堆積密度 t m3 r f 松散系數(shù) 一般取1 3 1 65 利用系數(shù) 取值范圍為0 64 0 92 fn V 圓形堆取料機理論生產(chǎn)率 m 3 h mf58Q0 946t h13 r g 代入計算得 F 1 30 6KN m 則切割阻力 F 30 6 0 45 13 7KN 故切割功率 P1 3v 71 25KW00 提升功率 mR46 3b g2 驅(qū)動功率 12P7 5N32 4KW0 8 考慮到由于冬季雪水的滲透 凍結(jié) 挖掘物料的阻力要比其他季節(jié)大 一般 認為北方冬季挖掘凍結(jié)物料時所需功率是其它季節(jié)所需功率的1 3倍 故刮板取料 機所需最大驅(qū)動功率為 21 3 32 4 1K g 選取傳動效率為0 8 則所需電機的功率至少是 N4 085W 參考其它刮板取料機的參數(shù) 本次設計將采用功率為55KW的電動機 由于取料機在煤場工作 灰塵多 環(huán)境較惡劣 故電動機必須有防塵功能 Y系列 IP44 封閉式三相異步電機的結(jié)構特點 效率高 耗電少 性能好 噪音低 振動小 體積小 重量輕 運行可靠 維修方便 為B級絕緣 結(jié)構為全封閉 自扇冷式 能防止灰塵 鐵屑 雜物侵 入電動機內(nèi)部 適用于灰塵多 土揚水濺的場合 如農(nóng)業(yè)機械 礦山機械 攪拌 機 碾米等 應用較廣泛 綜上所述 選擇Y250M 4三相異步電動機 功率為55KW 同步轉(zhuǎn)速 1500r min 3 1 3 液力偶合器選用 液力偶合器是刮板驅(qū)動系統(tǒng)中重要的一部分 置于刮板驅(qū)動電動機與減速箱 之間傳遞動力 其作用有時似乎與聯(lián)軸器相同 但實質(zhì)全然不同 具有如下優(yōu)點 1 無極調(diào)速 在電機轉(zhuǎn)速恒定下可以無極調(diào)節(jié)工作機的轉(zhuǎn)速 與傳統(tǒng)的節(jié) 流調(diào)節(jié)相比可以大量節(jié)省電能 2 防護動力過載 偶合器泵輪和渦輪之間沒有機械聯(lián)系 轉(zhuǎn)矩是通過油來 傳遞的 是一種柔性和有滑差的傳動 當負載的阻力突然增大時 其滑差可以增 大 甚至制動 電機可繼續(xù)運轉(zhuǎn)而不致停車 3 可隔離振動 緩和沖擊 4 可方便實現(xiàn)離合 偶合器流道沖油即接合 將油排空即行脫離 5 除軸承外無磨損件 工作可靠 壽命長 由于刮板取料機構既要防護動力過載 又希望大慣量工作在較長的啟動過程 中 電動機不會出現(xiàn)過大負荷 故選用延充式限矩型 延充式限矩型液力偶合器主要用于啟動困難的和大慣量的工作機時 在啟動 過程中電動機可具有較低的載荷 防護動力系統(tǒng)動力過載 協(xié)調(diào)多臺原動機間載 荷分配 不能調(diào)速和脫離 已知電動機的額定功率為55KW 額定轉(zhuǎn)速為1500r min 故選用YOX420 型 延充式液力偶合器 3 1 4 門架的設計 鋼材的彈性模量 E 206 103N mm2 1 Poisson 比為 0 3 1 密度 7850kg m 3 1 結(jié)構的基本組合的荷載分項系數(shù) 永久荷載分項系數(shù)是 1 2 2 可變荷載的 分項系數(shù)是 1 3 2 對一般的結(jié)構鋼 其許用應力 160 10 3N mm2 取料機門架許用撓度 f L 700 L 1000 3 1 5 銷齒傳動設計 1 銷齒傳動的特點及應用 銷齒傳動屬于齒輪傳動的一種特殊形式 其中 具有圓銷齒的大齒輪 為銷輪 另一個具有一般齒輪輪齒齒形的小齒輪稱為齒輪 如圖 3 5 所示 銷齒傳動有外粘合 內(nèi)粘合和齒條粘合等三種型式 使用時 一般常以齒輪 作為主動輪 因為 當以銷輪作為主動時 齒輪的輪齒齒頂先進入嚙合 將會降 低其傳動效率 故不用銷輪作為主動 由于銷輪的輪齒是圓銷形 故與一般齒輪相比 它具有結(jié)構簡單 加工容易 造價低 拆修方便等優(yōu)點 故以銷輪代替尺寸較大的一般漸開線齒輪時 將具有 很大的經(jīng)濟性 特別是個別銷齒破壞時 只需個別更換 不致整個銷輪報廢 銷輪傳動適用于低速 重載的機械傳動和粉塵多 潤滑條件差等工作環(huán)境比 較惡劣的場所 廣泛應用于起重機械 化工 冶金 礦山等部門的一些低速而大 型的機械設備中 銷齒傳動結(jié)構見圖 3 5 圖 3 5 銷齒傳動 2 銷齒傳動應用 本次設計的一個創(chuàng)新點就是改變傳統(tǒng)的電機驅(qū)動刮板軸的傳動方式 而是將 一銷齒圈焊接與刮板體的一側(cè) 減速器的輸出軸上直接裝齒輪 通過兩者的嚙合 使刮板轉(zhuǎn)動 銷齒圈的輪齒是圓銷 它結(jié)構簡單 加工方便 造價低 拆修方便 銷齒傳 動適用于低速 重載機械傳動和粉塵多 潤滑環(huán)境較惡劣的場合 能使刮板驅(qū)動 機構的制造成本減少一倍多 同時還運行平穩(wěn) 易于檢修 已知驅(qū)動電機額定功率 P 55kw 額定轉(zhuǎn)速 1500r min 效率為 0 921n 液力偶合器傳動效率 0 961 減速器傳動比和傳動效率分別為 30 0 92i2 銷齒傳動系統(tǒng)中銷輪的轉(zhuǎn)速和傳動效率分別為 8 r min 0 93np 1 計算銷齒軸的轉(zhuǎn)矩 2T 設備總傳動比 185zi12n508 銷齒傳動比 26 730zi 銷輪功率 21250 96 0934 6 pP kw 銷輪軸的轉(zhuǎn)矩 224 97 8Tkgmn A 2 選定材料及確定許用應力 銷齒材料采用 45 鋼 正火處理 167 217HB 按 10r min 查表得 108 kg 查表 按對稱循環(huán)載荷計算 H 2F 2F 1KS 式中 疲勞極限 0 43 54 23 22kg 1 1 銷齒變面狀況系數(shù) 1 25 K 許用安全系數(shù) 的取值范圍為 1 4 1 6 取 1 5 S S S kg 2F 3 12 45 2m 齒輪材料采用 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 207 255HB 按 10r min 查表得 120kg 14 5kg H 1F 3 選定 和確定 等參數(shù) z pd1z ahp2z 查表取 1 5 13 0 4751 銷輪齒數(shù) 26 7380 2zi 取 80 齒 銷齒傳動實際傳動比 6 1521 zi3 銷輪實際轉(zhuǎn)速 26 7 8 0 min 5nrad 實際總傳動比 3 14 5zii 按 13 0 475 查圖得 max 0 478 1z pd ahp 為了保證齒頂不變尖且有一定厚度 還要保證重合度 的值不小于 1 1 1 3 則 試取 0 43 ahp 按 13 0 475 查圖得 1 28 在需用范圍內(nèi) 故合格 1zd 4 銷齒直徑確定及強度校核 按接觸強度公式計算 p 394pd 2332 21 490 7546 8 6 1 HTd miz 取 48 p 按彎曲強度驗算公式校核 pd32220 4753 1407591084 8t pTTF kgrzPz 1 58 pbdm 取 則6L 67215 2233 840 236 8 tFpbkgmd 故銷齒彎曲強度足夠 226 81 F 按彎曲強度驗算公式校核齒輪輪齒彎曲強度 221 1340 758 4 4 5 tF Fkgmkgmbp 故齒輪輪齒彎曲強度足夠 5 幾何尺寸計算 齒輪齒數(shù) 13z 銷輪齒數(shù) 280 銷齒直徑 4pdm 齒距 48100 75 pdm 齒輪節(jié)圓直徑 1 z 3 418 2 銷輪節(jié)圓直徑 2dp01 573 齒輪齒根圓角半徑 0 51 5 2 48 2 4 96f p 取 2 8fm 齒輪齒根圓角半徑中心至節(jié)圓距離 0 4 5 0 4 5 81 92 4pcdm 取 2 齒輪齒頂高 3 3 ah 齒輪齒根高 2 85ffpc 齒輪全齒高 43 6 43ham 齒輪齒廓過渡圓弧半徑 0 3 4 0 81 92pRd 取 16m 齒輪齒頂圓直徑 124 3 450aahm 齒輪齒根圓直徑 18 268 fd 中心距 12 5749 齒輪齒寬 5 82pbdm 銷齒計算長度 16715 L 銷齒中心至夾板邊緣距離 2 487 96pldm 取 80lm 銷輪夾板厚度 0 25 0 25 4812 pdm 取 20m 6 夾板擠壓強度校核 取 21 prkg 223840 10 2tpr prFkgmkgmd 故夾板擠壓強度足夠 3 1 5 刮板軸的設計及校核 1 計算作用在軸上的力 根據(jù)前面計算可知扭矩 T 74 9310 N 圓周力 48Ft 徑向力 4rGcos6 軸向力 4310in 10 a N 2 初步估算軸的直徑 選取 40Cr 鋼作為軸的材料 調(diào)質(zhì)處理 由公式 計算軸的最小直徑并加大 3 以考慮鍵槽的影響3PdAn 查表 取 A 100 則 3min40 61 17m8 圖 3 7 刮板軸的結(jié)構圖 3 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 水平方向上的力 RH1 RH2 1 92 104N 垂直方向上的力 RV1 RV2 3 104N 水平方向上的彎矩 MH 363 19 2 103 7 106N mm 垂直方向上的彎矩 MV 3 104 363 1 1 107N mm 最大彎矩 M 1 3 107N mm 4 按彎扭合成強度校核軸的強度 當量彎矩 其中折合系數(shù) 22caT 0 6a 2771 34 90613 0 gca Nm 軸的材料為 40Cr 鋼 調(diào)質(zhì)處理 685 N 得材料許用應力bs2 軸的計算應力為 cacMWs 由于軸截面有鍵槽故 23tdt2 p 代入計算得 58 10m 7253 263 cac Ns 故該軸滿足強度要求 5 計算危險截面的工作應力 取第一個軸肩面作為危險面 截面彎矩 7612515 30 206 gMNm 截面扭矩 74 9 gTNm 抗彎截面系數(shù) 33630 1 201 Wd 抗扭截面系數(shù) 0 T m 截面上彎曲應力 621 7 0 bMNs 截面上扭剪應力 7261 9430 2 TNmWt 彎曲應力幅 abNms 彎曲平均應力 0m 扭切應力 24 6 2att 6 確定材料的機械性能 查表可知 40Cr 鋼彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限2135 Nms 2185 Nmt 合金鋼材料的特性系數(shù) 0 3 50 1stsyy 7 確定綜合影響系數(shù) Kt 軸肩圓角處有效應力集中系數(shù) 根據(jù) kst 30 12 rd 查表計算得 3401 52 Dd2 75 1 8kt 配合處綜合影響系數(shù) 根據(jù) d 配合 H7 r6 計算得Kst bs 3 8 2 68Kskt 尺寸系數(shù) 根據(jù)圖查得 axt 0 52 ax 60t 表面狀況系數(shù) sb 8t2 7560 gakKssx1 83 4 ttb 8 計算安全系數(shù) 取需要安全系數(shù) 1 5S 139 60 amSKssy11851 33 4 46 arttt229 1 caSst 故疲勞強度安全 TMVMHRH2RH1FtVVG 圖 3 8 軸的計算簡圖 3 2 上車回轉(zhuǎn)機構設計 3 2 1 回轉(zhuǎn)機構選型 回轉(zhuǎn)支承裝置主要有兩大類 柱式和轉(zhuǎn)盤式 采用轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支撐裝置的起 重機具有一個與回轉(zhuǎn)機構裝成一體的轉(zhuǎn)柱 轉(zhuǎn)柱插入門座中 依靠上 下支座支撐 并通過驅(qū)動裝置來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動 采用滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置的起重機 其回轉(zhuǎn) 機構安裝在一個大轉(zhuǎn)盤上 轉(zhuǎn)盤支撐在滾輪 滾子或滾柱等滾動體上 滾動體則可 以在門座的滾動座圈上滾動 其中滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐回轉(zhuǎn)裝置具有尺寸小 結(jié)構 緊湊 承載能力大 回轉(zhuǎn)摩擦阻力小 滾動體與滾道之間的間隙小 維護方便 使用壽命 長 易于實現(xiàn) 三化 并且能同時承受垂直力 水平力和傾覆力矩等一系列優(yōu)點 為 了適應不同的使用要求 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置有多種型式 主要有單排四點接 觸球式 雙排異徑球式 單排交叉滾柱式和三排滾柱式等 由于刮板取料機的回轉(zhuǎn) 部分尺寸較大 所以本設計采用轉(zhuǎn)盤式旋轉(zhuǎn)支承裝置 根據(jù)轉(zhuǎn)盤傳遞載荷方法的 不同 轉(zhuǎn)盤式旋轉(zhuǎn)支承裝置又可以分為三種型式 少支點的支承滾輪式 多支點 的滾子夾套式和滾動軸承式 本設計選用滾動軸承式 滾動軸承式旋轉(zhuǎn)支承裝置 主要有 1 雙排球軸承式 圖 3 9 雙排滾珠支承由上 下兩排滾珠 內(nèi)外座圈 隔離體 密封和潤滑裝置等組 成 內(nèi)外座圈中的一個可制成上下分片式 上排滾珠承受載荷較大 故滾珠直徑 較小 在較大的軸向力和傾復力矩作用下 可將其接觸角設計成能白由地移動到 接近 90 因此 它比同樣大小 同樣數(shù)目單排滾珠支承的承載能力大得多 能 承受很大的軸向載荷和傾覆力矩 且在承受載荷時 不會引起滾道分離 保證了 齒輪正常嚙合 但成本高 圖 3 9 雙排球軸承式回轉(zhuǎn)支承 2 交叉滾子軸承式 圖 3 10 這種旋轉(zhuǎn)支承裝置中的滾柱接觸壓力角一般為 相鄰滾柱的軸線是交叉45 排列的 由于滾柱與滾道是線接觸 所以承載能力比滾珠式的大 具有承載能力 高 加工工藝簡單 結(jié)構緊湊 重量輕 高度小 降低重心 提高穩(wěn)定性 等優(yōu)點 為了保證滾柱與滾道有足夠的接觸長度 對與座圈相連接的構件的剛度和安裝精 度要求高一些 在起重機械 堆取料機等應用較多 圖 3 10 交叉滾子軸承式回轉(zhuǎn)支承 3 四點接觸滾珠式 圖 3 11 這種旋轉(zhuǎn)支承裝置的內(nèi)外座圈滾道是兩個對稱的圓弧曲面 滾珠的接觸壓力 角一般為 它具有結(jié)構簡單 重量輕 承載能力大 高度尺寸小的優(yōu)點 60 7 適用于回轉(zhuǎn)式輸送機 焊接操作機 中小型起重機和圓形堆取料機 圖 3 11 四點接觸滾珠式回轉(zhuǎn)支承 4 三排滾子式 圖 3 12 這種旋轉(zhuǎn)支承裝置中兩排滾柱在水平方向平行排列以承受軸向載荷 另有一 排垂直排列的滾柱承受徑向載荷 三排滾子式旋轉(zhuǎn)支承裝置比上述各種軸承式旋 轉(zhuǎn)支承裝置的承載能力大 但制造及安裝精度要求較高 同時 與之相連的構件 也要有足夠的剛度 這種旋轉(zhuǎn)支承裝置多用于起重量很大 座圈外徑又受到限制 的取料機上 圖 3 12 三排滾子式回轉(zhuǎn)支承 由于本設計屬于小型取料機 在保證承受能力合格的情況下 考慮到經(jīng)濟性 和方便性 決定采用交叉滾子軸承式回轉(zhuǎn)支承 回轉(zhuǎn)機構由交叉滾子軸承式回轉(zhuǎn)支承 上座圈 下座圈及固定在轉(zhuǎn)盤后部的 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置組成 下座圈下部固定在門座上 下座圈上部與帶外齒的推力向心 單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承外圈相連 上座圈上部支撐著轉(zhuǎn)盤 上座圈下部與滾 珠軸承內(nèi)圈相連 回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置一般安裝在轉(zhuǎn)盤尾部或側(cè)部 安裝在減速器輸出 軸上的驅(qū)動齒輪與軸承的外齒相嚙合 通過電動機的動力傳動 實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤以上部 分對于門座的回轉(zhuǎn) 上車回轉(zhuǎn)機構應該能保證刮板回轉(zhuǎn)到所需工作位置 停機時 保證上部回轉(zhuǎn)機構停留在某個位置 3 2 2 回轉(zhuǎn)機構設計 本次設計要求上車回轉(zhuǎn)速度為 0 17r min 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置選用臥式電動機與行星減速器的傳動方式 傳動效率 0 8 旋轉(zhuǎn)時摩擦阻力矩 1 kgm2MDN A摩 換 換算摩擦系數(shù) 可取 換 0 1 換 滾動體中心圓直徑 mD 滾動體法向反力之絕對值總和 N 4 sincosH V 式中 旋轉(zhuǎn)支承裝置所受的總垂直力 旋轉(zhuǎn)支承裝置所受的總水平力 滾動體的接觸角 54380 1927kgsin cos5N 1 306m2MD A摩 換 風阻力矩計算 風載荷 hPwCKqA 式中 作用在機器上或武平上的風載荷 N C 風力系數(shù) 風壓高度變化系數(shù) h q 計算風壓 N A 垂直于風向的迎風面積 查表可得 C 1 6 1 q 90 N A 23 hKh 1 69028PwCqN 風阻力矩 0mMA風 由于本機器都是用在水平軌道上 所以本次設計忽略了傾斜所造成的旋轉(zhuǎn)阻 力矩 所需要的電動機功率為 n975P 風摩 KW 式中 n 為回轉(zhuǎn)機構轉(zhuǎn)速 r min 將上面所計算得出的數(shù)據(jù)帶入得 30628n 0 17 69975975 MP 風摩 KW 根據(jù)上述計算及參考其它的資料 本次設計回轉(zhuǎn)機構所選用的電動機型號為 YEJ160L 8 7 5KW 720 r min 效率為 0 86 YEJ 系列電磁鐵制動三相異步電動機為全封閉 自扇冷 籠型轉(zhuǎn)子具有附加 圓盤型直流電磁鐵制動的三相異步電動機 它適用于快速停止 準確定位的場合 同時它還適用于灰塵多 環(huán)境較惡劣的場所 故本次設計采用它作為回轉(zhuǎn)機構的 驅(qū)動電機 總傳動比 1272043 dxni i 式中 電動機轉(zhuǎn)速 r min d 回轉(zhuǎn)大齒輪轉(zhuǎn)速 r min xn 減速器傳動比2i 末級傳動齒輪傳動比1 減速器選用 HZL 35 型號立式 傳動比為 4502i 則 12439 50i 交叉滾子軸承式回轉(zhuǎn)支承先選用 HJW 3120 型 小齒輪齒數(shù) 取 17 齒 模數(shù) m 22 根據(jù)標準回轉(zhuǎn)支承確126 49 5Zi 定 小齒輪分度圓直徑 21723dmzm 齒頂高 ah 齒根高 1 5 7 5f 齒頂隙 cm 0 2 m 齒寬 21 5 0 615bm 3 2 3 齒輪軸設計及校核 1 作用力計算 小齒輪轉(zhuǎn)速 129 5017 6 innir 扭矩 T 6 80 969 50 2 71016 gP Nmn 圓周力 752 0 43Ft Nd 2 初步估算軸的直徑 選取 40Cr 鋼作為軸的材料 調(diào)質(zhì)處理 由公式 計算軸的最小直徑并加大 3 以考慮鍵槽的影響3PAn 查表 取 A 100 則 3min7 5d1 012m6 圖 3 13 軸尺寸圖 3 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 551 402361 809FN 42 41t 最大彎矩 M 57 2 4 按彎扭合成強度校核軸的強度 當量彎矩 其中折合系數(shù) 22caMT 0 6a 2774 0614 50 gca Nm 軸的材料為 40Cr 鋼 調(diào)質(zhì)處理 685 N 得材料許用應力bs2 軸的計算應力為 73 41 0 cacWs 故該軸滿足強度要求 5 疲勞強度校核 截面彎矩 7712524 13 103 gMNm 截面扭矩 7 0TNm g 抗彎截面系數(shù) 3353 1 2081Wd 抗扭截面系數(shù) 60 T m 截面上彎曲應力 7215 38 0 bMNs 截面上扭剪應力 7262 1 TWt 彎曲應力幅 238 5 abms 彎曲平均應力 0m 扭切應力 28 4 2aNtt 6 確定材料的機械性能 由表查得 40Cr 鋼彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限2135 ms 2185 Nmt 合金鋼材料的特性系數(shù) 0 3 50 1rssyy 7 確定綜合影響系數(shù) Kt 軸肩圓角處有效應力集中系數(shù) 根據(jù) kst 30 152rd 查表計算得 201 Dd 2 1 3t 配合處綜合影響系數(shù) 根據(jù) d 配合 H7 r6 計算得Kst bs 3 8 2 08Kskt 尺寸系數(shù) 根據(jù)圖查得 axt 0 54ax 62t 表面狀況系數(shù) sb 9t23 0 54akKssx g1 629ttb 8 計算安全系數(shù) 取需要安全系數(shù) 1 5S132 3 80 amSKssy1157 2 4 8arttt 2237 91 caSst 故疲勞強度安全 9 鍵校核 擠壓強度條件 7p4T2 106150dhl859 s 故鍵合格 TMF2Ft1 圖 3 14 軸的計算簡圖 3 2 4 小齒輪校核 1 選擇齒輪材料 確定許用應力 小齒輪 調(diào)質(zhì) r40C1260HBS 大齒輪 45 正火 許用接觸應力 limnHNZS 其中接觸疲勞極限 2li170 2lim250 HN 接觸強度壽命系數(shù) 應力循環(huán)次數(shù) NNZ1h60nj1 6NL6 308 2 10 2 i 5 495 05 1NZ 2 接觸疲勞最小安全系數(shù) 1minHS 則 700N 1H 70 577N 2 5 1 許用彎曲應力 HFlimnFNXY S 其中 2lim1540 FN 2li240 F 彎曲強度壽命系數(shù) 查圖得Y1NY 彎曲強度尺寸系數(shù) 查圖得 X0 9X 彎曲強度最小安全系數(shù) minFSi 1 4 則 21540 9 1437 FN 22 0 2 齒根彎曲疲勞強度校核 載荷系數(shù) KAV 式中 使用系數(shù) 查表得 1AK 動載系數(shù) 由推薦值 1 05 1 4 取 1 2VKVK 齒間載荷分配系數(shù) 由推薦值 1 0 1 2 取 1 1a a 齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值 1 0 1 2 取 1 1b b 載荷系數(shù) AVK 1 2 145 齒根彎曲疲勞強度應滿足 1Fa2STYbdmFFK 齒形系數(shù) 查表得 小輪FaYFa1 97 大輪 a2 4 應力修正系數(shù) 查表得 小輪aSa1 5SY 大輪 a2 83 重合度系數(shù) 0 68Y 故 7 212 45102 950 68 17 m63F N 7 22 43 0 故齒根彎曲強度滿足 3 2 5 回轉(zhuǎn)支承的日常維修 1 潤滑 每作業(yè) 100h 向滾道注入一次潤滑脂不管起重機是否使用 每隔 6 個月都要加 注一次潤滑脂 加注潤滑脂時 應使軸承轉(zhuǎn)動 以使其布滿整個內(nèi)部表面 每工 作 8h 在小齒輪上涂少量潤滑脂 這樣 可有利于齒輪長期 平穩(wěn) 無噪聲的工 作 2 回轉(zhuǎn)支承的安裝要求 回轉(zhuǎn)支承的安裝應在千燥 清潔及照明良好的室內(nèi)進行 安裝面及定位面上 不得有任何異物及高點 應使用環(huán)首螺栓或非金屬吊帶吊裝軸承 支承座圈上一般都有淬火 軟帶 區(qū)的標志 滾動體的安裝孔就位于此 軟帶 區(qū)內(nèi) 軟帶 區(qū)應盡可能布置在受力最小的方位 對于轉(zhuǎn)動的座圈 應使 軟帶 區(qū) 與由力矩產(chǎn)生的載荷向量成 90 夾角 對于固定的座圈 軟帶區(qū)應位 于吊載時底盤受力最輕的方位 一般為尾部 安裝螺栓應逐次交叉擰緊 直至達到規(guī)定的預緊力矩 以保證軸承安裝后的 圓度及變形要求 從而獲得良好的內(nèi)部應力分布及低而平穩(wěn)的回轉(zhuǎn)阻力矩 如果 座圈中的一個與安裝構件有定位要求 或是焊住 應首先將其裝上 對于非定位 的軸承 建議按下述步驟進行安裝調(diào)整 1 將軸承裝在起重機的轉(zhuǎn)臺及車架上 裝上螺栓但不要擰緊 2 在軸承中心施加一個中等的垂直載荷并測量轉(zhuǎn)動軸承時所需的力矩 記 下此數(shù)值 3 將全部螺栓逐次交叉擰緊到規(guī)定的預緊力矩 再次測量所需的轉(zhuǎn)動力矩 值 4 比較兩次測得的數(shù)值 如第二次的測量值大于第一次的數(shù)值 說明軸承 已變形 找出原因 加以消除重復進行 1 3 項內(nèi)容 直到滿意為止 5 調(diào)整可變中心的小齒輪位置 以獲得適宜的嚙合側(cè)隙及齒面接觸斑點 最小深證側(cè)隙應在大齒圈的 高點 處測得 必要時可預先測出齒圈的 高點 位置 并用油漆作上標志 以縮短調(diào)整時間 6 調(diào)整完畢后在齒面均勻的徐上潤滑脂 7 裝上轉(zhuǎn)臺上的全部重量較大的部件 檢查軸承能否自由轉(zhuǎn)動 如有過大 的震動或阻力過高 則表明安裝工況不理想 需找出原因加以排除 3 3 帶式輸送機選型設計 圖 3 3 圓形堆取料機帶式運輸機構 3 3 1 帶式輸送機特點 帶式輸送機與其他散狀物料的運輸方式相比 有以下特點 1 輸送物料種類廣泛 輸送物料的范圍可以從很細的各種物料到大塊的巖石 石塊 煤或紙漿木料 能以最小的落差輸送精細篩分過的或易碎的物料 由于橡膠輸送帶有較好的抗腐 蝕性 在輸送強腐蝕性或強磨損性物料時維修費用較低 2 輸送能力范圍寬 帶式輸送機的輸送能力可以滿足任何要求的輸送任務 既有輕型帶式輸送機 完成輸送量較小的輸送任務 又有大型輸送機實現(xiàn)每小時數(shù)千噸的甚至上萬噸的 輸送任務 3 靈活的裝卸料 帶式輸送機可以根據(jù)工藝流程的要求靈活地從一點或多點收料 也可以向多 點或幾個區(qū)段卸料 4 可靠性強 帶式輸送機的可靠性也為所有工業(yè)領域的使用經(jīng)驗所證實 它的運行極為可 靠 在許多需要連續(xù)運行的重要生產(chǎn)單位 如在發(fā)電廠內(nèi)煤的輸送 鋼鐵廠和水 泥廠散料的輸送以及港口內(nèi)船舶裝卸散狀物料等 5 安全性高 帶式輸送機具有很高的安全性 需要的生產(chǎn)人員很少 與其他運輸方式相比 發(fā)生事故的機會比較少 不會因為大塊物料掉下來砸傷人員或由于大型笨重的車 輛操縱失靈而引起事故 6 費用低 帶式輸送機系統(tǒng)運送每噸散狀物料所需的勞動工時的能耗 在所有運輸散狀 物料工具中通常是最低的 而且它所占用的維護人員的時間少 較少零件的維護 和更換可在現(xiàn)場很快地完成 維護費用低 堆取料機之所以工作效率高 就是因為廣泛使用了帶式輸送機 帶式輸送機 是連續(xù)運輸機械中效率最高 使用最普遍的一種機型 它既是承載構件 又是牽 引構件 依靠輸送帶及滾筒之間的摩擦力平穩(wěn)地進行驅(qū)動 本次設計將選用TD75型通用帶式輸送機 TD75型帶式輸送機具有結(jié)構簡單 規(guī)格齊全 部件標準化 維修方便等優(yōu)點 在冶金 煤炭 交通 輕紡 水電等 部門 用作松散物料或成件物品的輸送 它可以在環(huán)境溫度 10 40 的范圍內(nèi)C 使用 TD75 型帶式輸送機主要由帶式輸送機驅(qū)動裝置 傳輸部分 清掃器 張 緊裝置和各種保護裝置組成 帶式輸送機必須滿足刮板取料機的最大生產(chǎn)能力 首先按最大生產(chǎn)能力確定 輸送斷面積和驅(qū)動功率 設計時 還要考慮能夠承受短期尖峰產(chǎn)量的能力 設計 內(nèi)容包括 決定帶寬 計算帶式輸送機運輸量 計算運行阻力 確定驅(qū)動功率 計算輸送帶張緊力 確定輸送帶張緊裝置的伸縮距離 圖 3 15 直線式懸臂帶式輸送機結(jié)構示意圖