輪胎切碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),輪胎切碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),輪胎,切碎,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1概述 1 1.1.1廢舊輪胎利用的意義 1 1.1.2廢舊輪胎膠粉的發(fā)展前景 2 1.1.3輪胎切碎機(jī)預(yù)加工裝備 3 1.2輪胎切碎機(jī)工作原理及應(yīng)用 4 第二章 輪胎切碎機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 5 2.1總體方案的確定 5 2.2總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 第三章 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3.1 概述 8 3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇 8 3.2.2傳動(dòng)比的計(jì)算與分配 10 3.2.3齒輪的設(shè)計(jì) 11 3.2.4軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 15 第四章 旋轉(zhuǎn)切削和進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 4.1 概述 23 4.2 旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 4.2.1切削轉(zhuǎn)子的計(jì)算 23 4.2.2刀具的選擇 27 4.3進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 4.3.1鏈傳動(dòng)的計(jì)算 28 4.3.2鏈輪的設(shè)計(jì) 30 4.3.3主鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 31 結(jié)論 34 致謝 35 參考文獻(xiàn) 36 摘 要 輪胎切碎機(jī)是機(jī)械式處理廢舊輪胎的一種設(shè)備，它將前面預(yù)加工的輪胎條進(jìn)一步粗略切碎成15mm左右長(zhǎng)橡膠碎塊，以備后面的設(shè)備繼續(xù)加工成膠粉。該機(jī)構(gòu)由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī),減速器）、旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)等組成。其基本工作原理為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)將進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)給的橡膠條切碎。切碎后從出料口自動(dòng)流出。旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)子和刀具組成。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易，安裝方便，并且在結(jié)構(gòu)上采用了自動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)，從而降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。該機(jī)適用于中小型企業(yè)生產(chǎn)和使用。本文不僅對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，也對(duì)主要零部件進(jìn)行了校核分析，同時(shí)敘述了輪胎切碎機(jī)的發(fā)展歷程和前景。 關(guān)鍵詞 廢舊輪胎 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 進(jìn)料機(jī)構(gòu) Abstract The tire chopper is one kind of equipment for the mechanical type processing worn out tire, it will prepare processed tire before further rough cut to around 15mm long rubber pieces or so long rubber broken bits to continue by having the equipments of behind to process gum powder.The machine is consist of frame, drive organization(electric motor, retarder), revolve to slice to pare organization and enter to anticipate organization's etc.It basic work principle for drive organization to arouse to revolve to slice to pare organization will enter to anticipate organization to enter to of the rubber cut to pieces.Anticipate a people's auto run off from after cutting to pieces.Revolve to slice to pare organization mainly from rotor and knife to constitute.The machine's structure simple, process a manufacturing easily, install convenience, and on the structure adopt auto enter anticipate organization, lowered artificial labor strength thus.The machine is applicable to medium the small scaled business enterprise produce and use.This text not only carried on a design to these organizations, but also carried on a school pit analysis to main zero partseses, describing a tire to cut to pieces development process and foreground of machine in the meantime. Key words Discarded tires Rotating bodies Body feed 第一章 緒論 1.1概述 1.1.1廢舊輪胎利用的意義 廢舊輪胎被稱為“黑色污染”,其回收和處理技術(shù)是世界性難題, 處置廢舊輪胎,長(zhǎng)期以來一直是環(huán)境保護(hù)的難題。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全世界每年有 15 億條輪胎報(bào)廢[1],其中北美占大約 4 億條[2],西歐占近 2 億條,日本 1 億條[3]。在上世紀(jì)90 年代,世界各國最普遍的做法是把廢舊輪胎掩埋或堆放。以美國為例, 1992年廢舊輪胎掩埋堆放率63%。但隨著地價(jià)上漲,征用土地用作掩埋堆放場(chǎng)地越來越困難。另一方面,廢舊輪胎大量堆積,極易引起火災(zāi),造成第二次公害。 隨著中國汽車工業(yè)的高速發(fā)展,中國所承受的來自廢舊輪胎的環(huán)保壓力也越來越大。中國現(xiàn)有再生膠企業(yè)500 多家,年產(chǎn)再生膠近40 萬;利用廢舊輪胎生產(chǎn)膠粉的企業(yè)60家,年產(chǎn)膠粉不5萬。這兩項(xiàng)合計(jì)可利用廢舊輪胎約2600萬～3000萬條,但仍有2000多萬條廢舊輪胎無人問津。 橡膠是生產(chǎn)輪胎及各類橡膠制品的重要戰(zhàn)略物資，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用。我國是輪胎第一大消耗大國，第二大生產(chǎn)國和出口國，同時(shí)又是橡膠資源十分匱乏的國家，僅在海南島和云南、西雙版納地區(qū)有天然橡膠種植，年產(chǎn)量?jī)H 180萬噸左右，進(jìn)口依存度高達(dá)70%，而其中70%的橡膠用于制造輪胎。2005 年我國以廢橡膠為原料生產(chǎn)的再生橡膠，產(chǎn)量已達(dá)145 萬t，按3 t 再生橡膠替代1 t 天然膠計(jì)算，等于找回了40 多萬t 天然橡膠，相當(dāng)于我國天然橡膠全年產(chǎn)量的2/3[4]。 世界新胎和翻新胎比例平均水平為 10∶1, 而中國僅為26 ∶1[5]。國外嚴(yán)重污染環(huán)境的再生膠生產(chǎn)企業(yè)早已被淘汰,而中國再生膠仍是廢輪胎利用的主要深加工產(chǎn)品,不少企業(yè)還處于技術(shù)水平低、二次污染重的作坊式生產(chǎn)模式。廢舊輪胎散落于民間, 沒有形成一個(gè)通暢的回收系統(tǒng),交易未形成市場(chǎng),回收困難,加工企業(yè)得不到充足胎源。為此,國家經(jīng)貿(mào)委目前正在起草《廢舊輪胎回收利用管理辦法》,同時(shí)也在抓緊制定“輪胎翻新與修補(bǔ)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)” [6]。 隨著我國汽車擁有量的增加,廢舊橡膠和廢舊輪胎的產(chǎn)生量也逐年增加, 如何利用廢舊橡膠制品和廢舊輪胎,是搞好資源綜合利用的重要課題,也是合理利用資源、保護(hù)環(huán)境,促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變和可持續(xù)發(fā)展的重要措施。 1.1.2廢舊輪胎膠粉的發(fā)展前景 橡膠因其有很強(qiáng)的彈性和良好的絕緣性、可塑性、隔水隔氣、抗拉和耐磨等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、運(yùn)輸、機(jī)械制造、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域和日常生活等方面，如交通運(yùn)輸上用的輪胎；工業(yè)上用的運(yùn)輸帶、傳動(dòng)帶、各種密封圈；醫(yī)用的手套、輸血管；日常生活中所用的膠鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡膠為原料制造的，國防上使用的飛機(jī)、大炮、坦克，甚至尖端科技領(lǐng)域的火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等都需要大量的橡膠零件，輪胎的用量要占橡膠使用量的一半以上[7]。 我國是橡膠使用需求大國，國產(chǎn)天然橡膠及合成橡膠只能滿足需求的1/4，只好大量進(jìn)口[8]。一方面我國由于需求增長(zhǎng)幅度太大而無法滿足需求，另一方面隨著我國橡膠工業(yè)及汽車工業(yè)的發(fā)展，大量的廢舊輪胎，橡膠制品及其邊角廢料也不斷增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年僅輪胎輪胎報(bào)廢量就不少于350萬噸，并以每年10％的速度遞增，由于不能得到綜合利用，大多成為工業(yè)垃圾，既浪費(fèi)了大量的可用資源，又造成了環(huán)境污染，橡膠如何再生利用就擺在我們面前[9]。 近年來，廢舊橡膠加工膠粉及再生膠工業(yè)已蓬勃發(fā)展，作為材料添加，已廣泛用于輪胎制造，塑膠跑道，防水卷材，輸送帶等橡膠制品行業(yè)。將膠粉或再生膠添加到天然橡膠中（一般的橡膠制品的摻入量可達(dá)50％），可提高橡膠制品的靜態(tài)性能，耐疲勞等動(dòng)態(tài)性能。在國外，輪胎制品中加入20％的精細(xì)膠粉，可提高其耐磨性，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。因此廢舊橡膠膠粉及再生膠工業(yè)代表著廢舊輪胎（橡膠）資源綜合利用的發(fā)展方向，既能解決環(huán)境污染，變廢為寶，又能大大降低橡膠制品的成本，緩解國內(nèi)橡膠供需巨大缺口的現(xiàn)狀，因此，一定會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景[10]。 廢舊輪胎膠粉有以下幾方面用途： 一、直接成型生產(chǎn)片材 廢舊輪胎膠粉及再生膠可用于制造機(jī)器墊、路基墊、緩沖墊等各類墊片以及擋泥板、吸音材料等對(duì)力學(xué)性能要求不高的低檔產(chǎn)品。 二、彩色彈性地磚 采用廢舊橡膠經(jīng)清洗消毒加工再生而成的橡膠粉橡膠顆粒，由雙層結(jié)構(gòu)壓制而成，底層為基，面層著色，層次分明而又渾然一體，即具備功能性，又有裝飾性，其克服了硬質(zhì)地磚的缺點(diǎn)，能使使用者在行走或活動(dòng)時(shí)，始終處于安全舒適的生理和心理狀態(tài)，腳感舒適，身心放松。用于鋪設(shè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地，不僅能更好的發(fā)揮競(jìng)賽者的技能，還能將跳躍和器械運(yùn)動(dòng)等可能對(duì)人體造成的傷害降低到最低程度。在老年和少兒運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所鋪設(shè)，能對(duì)老人和兒童的安全起到良好的保護(hù)作用。 最大特點(diǎn)是： 防滑、減震、耐磨、抗靜電、消音、隔音、隔潮、隔寒、隔熱，不反光，耐水、防火、無毒、無放射、耐侯性強(qiáng)，抗老化，壽命長(zhǎng)，易清洗，易施工等。 三、生產(chǎn)防水卷材、防水涂料、防水密封材料等 防水建材產(chǎn)品防水卷材專用橡膠粉與瀝青、樹脂等其它原料混合性能好，制造出的防水卷材耐老化性能優(yōu)良，具有良好的機(jī)械性、冷柔性和光穩(wěn)定性。 四.道路鋪設(shè)材料 用橡膠粉改性瀝青鋪裝高等級(jí)公路和飛機(jī)跑道在發(fā)達(dá)國家已進(jìn)入實(shí)用階段，并得到了迅速發(fā)展。由于膠粉中含有抗氧劑，從而可明顯減緩路面的老化，使路面具有彈性、減少了噪音，路面的耐磨性、抗水剝落性、耐磨耗壽命為普通路面的2-3倍，降低了路面的維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)車輛的剎車距離縮短25%，提高了安全性。 五、用于改性瀝青 用瀝青改性橡膠粉制造改性瀝青時(shí)，與瀝青、瀝青油、和凝聚劑等原料共混結(jié)合性好。所制造的改性瀝青所鋪路面耐磨性、抗剝落性大為提高，耐磨耗壽命為普通路面的2- 3倍，降低路面維護(hù)費(fèi)用30--50％。 據(jù)試：經(jīng)每天8000輛車流量使用5年，無泛白，發(fā)軟，推擠擁包和開裂現(xiàn)象，且能使車輛的剎車距離縮短25％，可顯著提高行車安全性。用該產(chǎn)品制造的瀝青嵌縫油膏有效提高了產(chǎn)品的軟化點(diǎn)，增加了低溫延伸性。 六、用于改性塑料 按一定比例加入塑料混煉后，可直接擠壓成型。經(jīng)實(shí)驗(yàn)：改性后的塑料的混煉與擠出工藝性能得到改善；產(chǎn)品的適用性能大有改善[11]。 1.1.3輪胎切碎機(jī)預(yù)加工裝備 由于輪胎切碎機(jī)是機(jī)械式破碎廢舊輪胎的其中一道工序，在它之前有以下的工序： （1）廢輪胎胎圈鋼絲圈的去除；有的先切胎圈后再分離鋼絲與橡膠；有的先把輪胎切成兩半，再拉出鋼絲圈；有的采用液壓拖鋼絲圈；對(duì)乘用胎不去除鋼圈，直接送入進(jìn)行破碎。 （2）廢輪胎機(jī)械分解：為減輕輪胎破碎的工作負(fù)荷，先將廢胎切成幾段，7.50-20以下規(guī)格廢胎不用切斷，9.00-20以下廢胎切成兩段，9.00-20以上規(guī)格廢胎切成4—6段。也有先將輪胎先切成條狀，后將胎條切成塊狀再進(jìn)入粉碎工序。 （3）廢輪胎破碎：目前國產(chǎn)的主要有l(wèi)p系列，lp-400b型破碎機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)與美國shred-pax?co.az系列相同，但整機(jī)剛性、精度、密閉性、生產(chǎn)效率、刀具壽命等尚需改進(jìn)和提高。需要指出的是，?對(duì)子午線輪胎破碎后要配備鋼絲搓切機(jī)，國內(nèi)也常采用兩輥機(jī)替代搓切并有粗碎作用。 1.2輪胎切碎機(jī)工作原理及應(yīng)用 輪胎切碎機(jī)是為了解決當(dāng)今社會(huì)由廢舊輪胎產(chǎn)生的“黑色污染”，并對(duì)廢舊輪胎進(jìn)行二次利用，緩解了工業(yè)上對(duì)橡膠資源需求的緊張形勢(shì)。其基本工作原理為將所要破碎的輪胎條連續(xù)均勻的從進(jìn)料機(jī)送入切碎室.在破碎室中有個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上裝有特制切削用的刀盤.當(dāng)輪胎條進(jìn)入切碎室后,轉(zhuǎn)子帶動(dòng)刀盤對(duì)橡膠條進(jìn)行切削，并做到一切即斷。此輪胎切碎機(jī)是將已割下內(nèi)圈后的輪胎破碎至15毫米左右大小的橡膠塊的專用設(shè)備。經(jīng)首次破碎后的膠條通過篩選系統(tǒng)被圓網(wǎng)篩再次送回破碎室，作進(jìn)一步破碎。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)通過二級(jí)減速器達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速。切割刀具通過螺釘安裝于轉(zhuǎn)子上，可方便拆卸。進(jìn)料機(jī)構(gòu)采取鏈傳動(dòng)，針對(duì)現(xiàn)有人工破碎鋼絲輪胎中費(fèi)時(shí)費(fèi)力之弊病，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 輪胎切碎機(jī)機(jī)主要應(yīng)用于對(duì)廢輪胎、廢橡膠、廢塑料等的切碎，具有較理想的切碎效果，機(jī)械磨損小，刀片使用壽命長(zhǎng)，合理的機(jī)械設(shè)計(jì)制造，使用及維護(hù)更為方便。 本文通過對(duì)當(dāng)今社會(huì)上的“黑色污染”造成的危害的分析，為廢舊輪胎回收利用設(shè)計(jì)了一個(gè)輪胎切碎機(jī)的方案。該設(shè)計(jì)方案選擇旋轉(zhuǎn)切割切式輪胎切碎機(jī)。 第二章 輪胎切碎機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 2.1總體方案的確定 借鑒目前的輪胎破碎設(shè)備，輪胎切碎機(jī)結(jié)構(gòu)主要有兩種：（1）旋轉(zhuǎn)切割式；（2）剪切式。這兩種工作原理簡(jiǎn)圖分別如圖2－1和圖2－2所示： 圖2－1 旋轉(zhuǎn)切割式工作原理 圖2－2 剪切式工作原理 對(duì)這兩種方案進(jìn)行分析: 1．旋轉(zhuǎn)切割式采用轉(zhuǎn)子帶動(dòng)刀具對(duì)進(jìn)給的輪胎條進(jìn)行切削。它可以通過對(duì)轉(zhuǎn)速的控制來控制出料的速度。 2．剪切式切碎機(jī)是通過液壓缸控制上刀具的上下移動(dòng)，對(duì)進(jìn)給的輪胎條進(jìn)行剪切。由于刀具上下來回移動(dòng)的速度較慢，處理量太小。 由于本設(shè)計(jì)的切碎機(jī)主要針對(duì)于中小企業(yè)生產(chǎn)，相比兩種方案，旋轉(zhuǎn)切割式較剪切式的切碎機(jī)具有效率高，振動(dòng)小，噪音小的特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)切割式輪胎切碎機(jī)。該機(jī)基本工作原理為將所要破碎的輪胎條連續(xù)均勻的從進(jìn)料機(jī)送入切碎室.在切碎室中有個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上裝有特制切削用的刀盤。當(dāng)輪胎條進(jìn)入切碎室后,轉(zhuǎn)子帶動(dòng)刀盤對(duì)橡膠條進(jìn)行切削，并做到一切即斷。這樣能保證了進(jìn)料和出料的速度保持一致。 2.2總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由本設(shè)計(jì)的應(yīng)用與工作原理分析可得旋轉(zhuǎn)切割式輪胎切碎機(jī)應(yīng)有三部分組成：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)對(duì)三個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)方案。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即動(dòng)力源，為切碎機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，故電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)必不可少的部件之一。由于輪胎切碎機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)]必要達(dá)到那么高速，故連接電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則必須有減速部件。參照參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可采用帶傳動(dòng)和減速器。 由于采用旋轉(zhuǎn)切割式切碎機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)子部分和刀具部分組成。設(shè)計(jì)主要包括轉(zhuǎn)子的校核計(jì)算和刀具的選擇。 進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用最常見的鏈傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。他能保證以穩(wěn)定的速度進(jìn)料，而且容易維修。 通過以上分析，基本方案已確定，由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的不同，分為兩種方案，如表2－1。 表2－1 總體方案 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 方案一 電動(dòng)機(jī)和帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)子和刀具設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 方案二 電動(dòng)機(jī)和減速器設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)子和刀具設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 由于兩方案主要在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的差別，為了分析兩種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的不同作出兩方案驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作簡(jiǎn)圖。 圖2－3 方案一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作簡(jiǎn)圖 圖2－4 方案二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作簡(jiǎn)圖 圖2-5 整體工作方案 帶傳動(dòng)時(shí)靠張緊在帶輪上的撓性元件——帶傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)形式。帶傳動(dòng)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩和沖擊、能實(shí)現(xiàn)兩軸距離較遠(yuǎn)的傳動(dòng)。減速器是非常常見的減速機(jī)構(gòu)，滿足各種機(jī)械傳動(dòng)的不同要求，它較帶傳動(dòng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是傳動(dòng)比穩(wěn)定，能有效的保持輸出速度。由于本設(shè)計(jì)的輪胎切碎機(jī)對(duì)出料規(guī)格有一定要求，為了減小誤差，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速部分選擇減速器來降速，能保證生產(chǎn)的持續(xù)進(jìn)行，并提高了效率。 由上面的分析，本設(shè)計(jì)包括輪胎切碎機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，輪胎切碎機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。整體工作簡(jiǎn)圖如圖2－5。 第三章 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 概述 輪胎切碎機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是使輪胎切碎機(jī)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。它主要由電動(dòng)機(jī)，減速器，聯(lián)軸器等組成。考慮到傳動(dòng)穩(wěn)定和安裝方便的情況，減速器采用二級(jí)減速器；考慮到成本的問題，故采用減速器中最簡(jiǎn)單的一種——二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器。二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)的一般原則是： 　　(1)各級(jí)傳動(dòng)的承載能力大致相等（可以最大限度地發(fā)揮減速器的承載能力）； 　　(2)在一定承載能力下，減速器具有最小的外形尺寸和重量； 　　(3)各級(jí)傳動(dòng)中大齒輪的浸油深度大致相等[13]。 3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于輪胎切碎機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)的功率，即 切碎機(jī)所需的功率為： kw 式中 —— 切碎機(jī)所需功率，指輸入切碎機(jī)軸的功率kw； ——由電動(dòng)機(jī)到切碎機(jī)的總效率。 查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－1得： kw （3－1） 式中 T——切碎機(jī)的阻力矩，； ——切碎機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min； 1.選擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V。 2.擇電動(dòng)機(jī)容量 各部分的傳動(dòng)效率：滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率＝0.99，圓柱齒輪傳動(dòng)效率＝0.96，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率＝0.993?？伤愠隹偟膫鬟f效率為： 輪胎切碎機(jī)參照市面上的機(jī)型確定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n=300r/min。即輪胎切碎機(jī)工作轉(zhuǎn)速為300r/min. 切碎機(jī)轉(zhuǎn)子尺寸如圖3-1所示：B=500mm，D=400mm。 圖3－1 轉(zhuǎn)子形狀尺寸 轉(zhuǎn)子體積： 查參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表1－1－12得轉(zhuǎn)子密度； 轉(zhuǎn)子質(zhì)量: kg 進(jìn)行受力分析 N N 進(jìn)料口輪胎由前面處理的工序和進(jìn)料寬度確定切削截面積： 查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1－1－11得橡膠切削系數(shù)k=4.7kg/； 切削力的力矩： 傳遞的總力矩： kw kw 3.定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速越高，磁極對(duì)數(shù)越少，其重量越輕，外廓尺寸越低而轉(zhuǎn)速越大，傳動(dòng)比越大，價(jià)格越高[15]。權(quán)衡利弊，又根據(jù)，選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-4，功率5.5kw,轉(zhuǎn)速1440r/min，最大轉(zhuǎn)矩2.2。 3.2.2傳動(dòng)比的計(jì)算與分配 由選定的電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速,可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為： 分配傳動(dòng)比，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取，得＝2.4，＝2。 計(jì)算驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸得運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作簡(jiǎn)圖如圖3－2。 圖3－2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作簡(jiǎn)圖 ——依次為電動(dòng)機(jī)與高速軸，高速軸與中間軸，中間軸與低速軸之間的傳動(dòng)效率。 1.各軸的轉(zhuǎn)速 r/min， r/min， r/min 2.各軸輸入功率 kw kw kw 3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩 根據(jù)公式（3－1）得： 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果加以匯總，列出下表： 表3－1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名 功率P kw 轉(zhuǎn)矩T N·m 轉(zhuǎn)速r/min 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 4．24 28.12 1440 高速軸 4.21 4.16 27.92 27.63 1440 中間軸 4 3.95 63.7 63.1 600 低速軸 3.8 3.75 121 120 300 3.2.3齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是，瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；傳動(dòng)效率高；工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)緊湊；適用范圍大，傳遞功率可從小于1w到數(shù)萬kw；但齒輪制造需專用機(jī)床和設(shè)備，成本較高，精度低時(shí)，振動(dòng)和噪聲較大；不易軸鍵距離大的傳動(dòng)。 1.高速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì) ①材料：高速級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級(jí)大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為220HBS。 ②查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第166頁表11-7得： Mpa，Mpa 查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第165頁表11-4得： ， Mpa Mpa 查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第168頁表11-10C圖得： Mpa，Mpa Mpa Mpa 式中 --接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ； --彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)； --計(jì)算接觸應(yīng)力 ； --計(jì)算彎曲應(yīng)力； --試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力。 ③按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：8級(jí)精度制造，查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第164頁表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距：由參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第165頁式11-5得： mm 考慮高速級(jí)大齒輪與低速級(jí)大齒輪相差不大取a=100mm，m=2； 則取，； 實(shí)際傳動(dòng)比：； 傳動(dòng)比誤差：。 齒寬：mm，取mm，mm； 高速級(jí)大齒輪：mm，高速級(jí)小齒輪：mm，。 ④驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》圖3-3-14得： ， 按最小齒寬mm計(jì)算： Mpa （3—2） Mpa 故滿足強(qiáng)度要求。 ⑤齒輪的圓周速度： m/s 查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第162頁表11-2知選用8級(jí)的的精度是合適的。 2.低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)： ①材料：低速級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。低速級(jí)大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為220HBS。 ②查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第166頁表11-7得： Mpa，Mpa 查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第165頁表11-4得：，。 Mpa Mpa 查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第168頁表11-10C圖得： Mpa，Mpa Mpa Mpa ③按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：8級(jí)精度制造，查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第164頁表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)。計(jì)算中心距，由參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第165頁式11-5得： mm 取mm，； 則,取，； 計(jì)算傳動(dòng)比誤差：合適。 齒寬：mm； 取mm，mm； 低速級(jí)大齒輪：mm，； 低速級(jí)小齒輪：mm，。 ④驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》圖3-3-14得： , 按最小齒寬mm計(jì)算：Mpa Mpa 故滿足強(qiáng)度要求。 ⑤齒輪的圓周速度： m/s 查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第162頁表11-2知選用8級(jí)的精度是合適的。 3.2.4軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 通過分析減速器的工作情況和傳遞的功率和扭矩的大小，在減速器中軸是傳遞扭矩的主要零件，本設(shè)計(jì)對(duì)高速軸和低速軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 1.高速軸設(shè)計(jì) ①材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3-2取，A=110。 ②各軸段直徑的確定： 圖3-3 高速軸 根據(jù)參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－1得： mm （3－3） 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的軸徑d=38mm，聯(lián)軸器的選擇主要考慮所需傳遞軸轉(zhuǎn)速的高低、載荷的大小、被聯(lián)接兩部件的安裝精度等、回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、價(jià)格等[17]，則選擇聯(lián)軸器型號(hào)YL7，取mm,根據(jù)聯(lián)軸器?。?5mm。由于使聯(lián)軸器軸向定位，取mm，且還要配合密封圈。查參考文獻(xiàn)18《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-12， mm； 段裝配軸承且，查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表28·2－7，取＝35mm，選用6107軸承。mm。 段主要是定位軸承，?。?0mm。根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后再確定。 段裝配齒輪段直徑：由于考慮到齒輪分度圓直徑與軸段直徑相差較小，考慮是否能選用齒輪軸： 查參考文獻(xiàn)18《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表10－26，mm 得：e=3.2＜6.25。故采用齒輪軸形式。 圖3－4齒輪軸的示意圖 段裝配軸承mm，mm； 2．從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)： ⑴ 確定各軸段直徑 圖3-5 從動(dòng)軸 ①計(jì)算最小軸段直徑。 因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算： mm 考慮到該軸外接聯(lián)軸器，取mm，選用聯(lián)軸器型號(hào)為YL8。 ②為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑mm。此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因此取mm。 ③設(shè)計(jì)軸段，為使軸承裝拆方便，查參考文獻(xiàn)18《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1取采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承6110:。mm。 ④設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取mm。 ⑤設(shè)計(jì)另一端軸頸，取mm，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。 ⑥為使齒輪裝拆方便，設(shè)計(jì)軸頭，取，查參考文獻(xiàn)18《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-16取mm。 ⑦設(shè)計(jì)軸環(huán)及寬度b,段使齒輪軸向定位，mm 取mm，mm,取b＝10mm。 ⑵ 確定各軸段長(zhǎng)度。 由聯(lián)軸器的尺寸決定mm，mm。軸頭長(zhǎng)度mm因?yàn)榇硕我三X輪孔的長(zhǎng)度短mm，則mm；其它各軸段長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)決定。 ⑶ 校核該軸 從表3-1可看出從動(dòng)軸承受的扭矩最大，故對(duì)該軸進(jìn)行強(qiáng)度校核分析。軸的材料為45號(hào)鋼，下面就彎扭合成強(qiáng)度條件，對(duì)軸強(qiáng)度校核。 ①軸的受力分析 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，即力學(xué)模型，在不同轉(zhuǎn)速下，齒輪受力及軸承 反力不同。 圖3－6 力學(xué)模型 圖中=61mm,=108mm。 作用在齒輪上的圓周力： N 徑向力： N 求垂直面的支反力： N N 求水平面的支反力： N N 表3－2 軸的受力 力N 轉(zhuǎn)速r/min n=300 4400 1601 2812 1023 1588 578 ②作出受力圖，彎矩圖，扭矩圖 垂直面彎矩： (3-5) 水平面彎矩： (3-6) 根據(jù)算出的數(shù)據(jù)作出軸的受力分析圖，如圖3-7。 （a） 水平面受力（N） (b) 水平面剪力（N） (c) 水平面彎矩（N·m） (d) 垂直面受力（N） (e) 垂直面彎矩（N·m） (f) 扭矩（N·m） 圖3-7 軸的受力分析圖 ③按彎扭合成強(qiáng)度條件，對(duì)高速軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，根據(jù)彎矩，扭矩圖確定危險(xiǎn)截面為1－1。根據(jù)式（3-5）和式（3-6）可得合成彎矩： 截面扭矩：T=121。 ④安全系數(shù)校核計(jì)算 由于該減速機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)的剪應(yīng)力。 彎曲應(yīng)力幅： Mpa； 式中 W——抗彎斷面系數(shù)，查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－16得W＝14.2。 由于是對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故取平均應(yīng)力； （3－7） 式中 ——45號(hào)鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)得疲勞極限，由參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·1－1查得＝270Mpa； ——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由配合查得＝2.62； ——表面質(zhì)量系數(shù)，按參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－9查得＝0.92； ——尺寸系數(shù)，表參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－12查得＝0.76； 剪應(yīng)力幅： Mpa 式中 ——抗扭斷面系數(shù)，查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－16得＝30.6。 式中 ——45號(hào)鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·1－1查得＝155Mpa； ——剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，按配合＝1.89； ——平均應(yīng)力折算系數(shù)，由參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－4查得＝0.21。 軸1－1截面安全系數(shù)：； 查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26－3－5可知,故S>,該軸1－1截面安全。 ⑷ 鍵的設(shè)計(jì)與校核： 已知mm， mm，查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－1，由于mm所以取，mm所以取。 因?yàn)辇X輪材料為45號(hào)鋼。查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表10-10得Mpa，L=105mm取鍵長(zhǎng)為90mm，L=58mm取鍵長(zhǎng)為40mm。 根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為： Mpa Mpa 所以選鍵規(guī)格為:,。 第四章 旋轉(zhuǎn)切削和進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 概述 輪胎切碎機(jī)工作部分工作原理是通過轉(zhuǎn)子的快速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鑲在轉(zhuǎn)子上的刀具對(duì)橡膠條進(jìn)行粗切削。切碎機(jī)工作部分主要由旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)，進(jìn)料機(jī)構(gòu)組成。進(jìn)料機(jī)構(gòu)采用最常用的鏈傳動(dòng)，由于鏈傳動(dòng)比較穩(wěn)定，能平穩(wěn)的將輪胎條送入切削室。鏈傳動(dòng)中的傳動(dòng)鏈?zhǔn)菣C(jī)械式傳動(dòng)部件中最常見的一種，因此采用了傳動(dòng)鏈。旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)采用了轉(zhuǎn)子上鑲嵌刀具的方法，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀具做切削運(yùn)動(dòng)，將輪胎條一切即斷。采用特殊硬質(zhì)合金材料刀具，耐沖擊，耐磨損，韌性好；刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，調(diào)整快捷，使用壽命長(zhǎng)。 4.2 旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2.1切削轉(zhuǎn)子的計(jì)算 主軸是切削轉(zhuǎn)子的主要零件，沖擊力由它來承受。因此，要求主軸的材質(zhì)具有較高的強(qiáng)度和韌性。通常主軸為圓形，有的主軸斷面為方形。由于作用在轉(zhuǎn)子主軸上每個(gè)瞬間的載荷大小不等，其用的持續(xù)時(shí)間又短，僅為千分之幾秒，而確定處載荷又與實(shí)踐情況差距較大，因此按一般方法計(jì)算轉(zhuǎn)子主軸的強(qiáng)度常偏大，多年實(shí)踐表明，當(dāng)轉(zhuǎn)子體發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，主軸仍能保持完整無損。 參照現(xiàn)有上的輪胎切碎機(jī)，選轉(zhuǎn)子的直徑為400mm，長(zhǎng)為500mm。 ⑴ 材料：轉(zhuǎn)子的材料選45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3-2取Mpa，A=110。 ⑵ 各軸段直徑的確定： 圖4-1 切削轉(zhuǎn)子 ① 根據(jù)參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表26·3－1得： mm 根據(jù)減速器軸選用的聯(lián)軸器為YL8，?。?0mm。 ②為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑mm。尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因此取mm。 ③設(shè)計(jì)軸段，為使軸承裝拆方便，查參考文獻(xiàn)18《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1取采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承7310E:。mm。 ④設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取mm。 ⑤設(shè)計(jì)另一端軸頸，取mm，采用擋油環(huán)給軸承定位。 ⑥設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取mm。 ⑶ 確定各軸段長(zhǎng)度 由聯(lián)軸器的尺寸決定mm。 根據(jù)軸承端蓋的尺寸?。?8mm。 由選取的軸承和擋油環(huán)的尺寸?。?0mm。 長(zhǎng)度即轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，＝500mm。 尺寸參照，由于是軸頭，加個(gè)倒角，?。?1mm。 其余軸段尺寸由結(jié)構(gòu)確定。 ⑷ 校核該軸 由于該軸是整臺(tái)輪胎切碎機(jī)最重要的零件之一，故對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核分析。軸的材料為45號(hào)鋼，下面就彎扭合成強(qiáng)度條件，對(duì)軸強(qiáng)度校核。 ①軸的受力分析 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，即力學(xué)模型 圖4－2 力學(xué)模型 圖中==280mm。 ②作出受力圖，彎矩圖，扭矩圖 N N/m 垂直面的彎矩： 為切碎機(jī)切削橡膠的力 ＝＝＝550N （4－1） N 水平面的彎矩： 根據(jù)以上計(jì)算的數(shù)據(jù)作出校核分析圖，如圖4-3。 (a) 垂直面受力(N) (b) 垂直面剪力(N) (c) 水平面受力(N) (d) 水平面彎矩（） (f) 垂直面彎矩（） (e) 扭矩（） 圖4-3 切削轉(zhuǎn)子受力分析 ③按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面2－2）的強(qiáng)度。 2－2截面合成彎矩； 查參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（15-5），取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力：Mpa 前已選定軸的材料為45鋼，正火處理，查得Mpa。因此，故安全。 ④精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 確定危險(xiǎn)截面，根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，扭矩圖所示，截面2－2處的彎矩最大，故屬危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)對(duì)2－2處的截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 在BC中點(diǎn)處的左側(cè)： 抗彎截面系數(shù)：； 抗扭截面系數(shù)：； 截面2－2處左側(cè)的彎矩：； 截面2－2處左側(cè)的扭矩：； 截面上的彎曲應(yīng)力：Mpa； 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：Mpa； 軸的材料為45鋼，正火處理。由參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得，Mpa，Mpa，Mpa，滾動(dòng)軸承與軸的配合按H7/k6配合選擇系數(shù)，取，，，。 由于是對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故取平均應(yīng)力。 計(jì)算安全系數(shù)值： （4－1） （4－2） 故可知此軸安全。由于軸所承受的力在軸是對(duì)稱分布，故截面2-2的右側(cè)的受力情況跟左側(cè)一樣，無需再校核。 ⑸ 鍵的設(shè)計(jì)與校核 因?yàn)閐1=40裝聯(lián)軸器查參考文獻(xiàn)12《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－1，由于所以取，查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表10-10： Mpa 因?yàn)長(zhǎng)1=105mm初選鍵長(zhǎng)為90mm, 根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為： Mpa 所以所選鍵為:。 4.2.2刀具的選擇 輪胎切碎機(jī)的刀具是工作的主要部件，所以對(duì)刀具要求很高。工作過程刀具表面常常發(fā)生剝落，崩刃，磨損等形式的失效。因此要求刀具表面既要求有較高的耐磨性，也要有較高的韌性[20]。根據(jù)設(shè)計(jì)，刀具回轉(zhuǎn)直徑：d=400mm,刀具數(shù)量：4，刀具轉(zhuǎn)速：300r/min。刀具的選擇參照市面上的切碎機(jī)的刀具，采用整體式切割刀具，材料選用了特殊硬質(zhì)合金材料刀具，經(jīng)特殊工藝處理后具有較高的強(qiáng)度、良好的耐磨性和韌性，并可進(jìn)行多次刃磨。刀具可從大連盛達(dá)模具五金有限公司等其他生產(chǎn)刀具的公司直接購買。 4.3進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了保持恒定的進(jìn)料速度，進(jìn)料機(jī)構(gòu)采用鏈傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。一般的鏈傳動(dòng)使用范圍是：傳遞功率P<100kw，效率，傳動(dòng)比，傳動(dòng)速度一般是m/s。 ⑴ 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn) ①與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高； ②需要的張緊力小，徑向壓軸力?。? ③能在高溫及低速、有油污等惡劣環(huán)境下工作； ④與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)制造精度和安裝精度要求較低，成本低廉，可遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 ⑤鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲。不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。 ⑵ 鏈傳動(dòng)的類型 鏈可分為傳動(dòng)鏈、起重鏈和曳引鏈。起重鏈和曳引鏈用于起重和運(yùn)輸機(jī)械，傳動(dòng)鏈在一般的機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用廣泛，本章只介紹傳動(dòng)鏈。傳動(dòng)鏈又可分為滾子鏈和齒形鏈。 ? 齒形鏈由多排鏈片鉸接而成比滾子鏈工作平穩(wěn)、噪聲小，承受沖擊載荷能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。滾子鏈的應(yīng)用最為廣泛，故進(jìn)料口選取滾子鏈。 4.3.1鏈傳動(dòng)的計(jì)算 由于輪胎切碎機(jī)的轉(zhuǎn)速n=300r/min=5r/s.根據(jù)實(shí)際需要，定出料長(zhǎng)度為15mm,轉(zhuǎn)子上安裝4組刀具。所以每轉(zhuǎn)切削量為60mm，則每秒切削量為300mm?？伤愠鲚喬デ兴闄C(jī)每小時(shí)的處理量： t 符合t的設(shè)計(jì)要求。 查參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表1－1－12得橡膠密度為0.93t/,則鏈傳動(dòng)的進(jìn)料速度為1.2/0.93＝1.3/h。 由于進(jìn)料口輪胎由前面處理的工序和進(jìn)料寬度確定切削截面積： 則進(jìn)料口鏈傳動(dòng)的線速度為＝4500m/h=0.3m/s。 根據(jù)實(shí)際需要，選取進(jìn)料機(jī)長(zhǎng)度l=1.5m。 進(jìn)料機(jī)功率的計(jì)算： N 式中 f—鋼與橡膠的摩擦系數(shù)，查參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1－1－10得f＝0.2 w ⑴ 鏈輪齒數(shù)的選擇 由于進(jìn)料機(jī)進(jìn)料輸送采用恒速進(jìn)料，無變速，故所有鏈輪的齒數(shù)均一樣。查參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9－8，由于v=0.3m/s，由于鏈節(jié)數(shù)常是偶數(shù)，為考慮磨損均勻，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取與鏈節(jié)數(shù)互為質(zhì)數(shù)的奇數(shù)，選鏈輪齒數(shù)Z＝19。 ⑵ 確定計(jì)算功率 計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率，并考慮到載荷性質(zhì)和原動(dòng)機(jī)的種類而確定的。即kw； 式中 ——計(jì)算功率，單位kw； ——傳遞的功率，單位kw； ——工作情況系數(shù)，查參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9－9?。?。 ⑶ 鏈的節(jié)距 鏈的節(jié)距p的大小，反映了鏈條和鏈輪各部分尺寸的大小。在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力就越高，但傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)也要增大，于是振動(dòng)、沖擊、噪聲也越嚴(yán)重。所以設(shè)計(jì)時(shí)，為使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長(zhǎng)，應(yīng)盡量選取較小節(jié)距的單排鏈。速度高，功率高時(shí)，則使用小節(jié)距的多排鏈。從經(jīng)濟(jì)上考慮，中心距小、傳動(dòng)比大時(shí)，選小節(jié)距多排鏈；中心距大，傳動(dòng)比小時(shí)，選大節(jié)距單排鏈。 允許采用的鏈條節(jié)距可根據(jù)功率和鏈輪轉(zhuǎn)速n由參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9－13并結(jié)合表9－1選擇。由于鏈傳動(dòng)的實(shí)際工作與實(shí)驗(yàn)條件不完全一致，因此必須對(duì)進(jìn)行修正。即 kw。 式中 ——在特定條件下，單排鏈所傳遞的功率； ——鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9－10算出＝1； ——鏈長(zhǎng)系數(shù)，查參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9－10算出＝1.25； ——多排鏈系數(shù)，查參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9－11得＝1。 根據(jù)參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9－13按鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。 鏈輪的轉(zhuǎn)速計(jì)算：由于進(jìn)料機(jī)線速度v=0.3m/s，滾筒直徑根據(jù)實(shí)際需要取d=86mm,則鏈輪轉(zhuǎn)速r/min并根據(jù)功率＝0.6kw，由參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9－13選型號(hào)08A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)正確的。再由參考文獻(xiàn)19《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9－1查得鏈節(jié)距p=12.7mm。 ⑷ 鏈傳動(dòng)的中心距和鏈節(jié)數(shù) 中心距過小，鏈速不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)鏈條繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而加劇了鏈的磨損和疲勞。同時(shí)，由于中心距小，鏈條在小鏈輪上的包角變小，在包角范圍內(nèi)，每個(gè)輪齒輪所受的載荷增大，且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象；中心距太大，會(huì)引起從動(dòng)邊垂度過大，傳動(dòng)時(shí)造成松邊顫動(dòng)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，若中心距不受其他條件限制，一般可取，最大取。有張緊裝置或托板時(shí)，可大于80p。 鏈條長(zhǎng)度以鏈節(jié)數(shù)來表示。由于進(jìn)料機(jī)長(zhǎng)度l=1.5m，滾筒d=86mm,則中心距＝1414mm,則； 鏈長(zhǎng)m。 ⑸ 驗(yàn)算鏈速 m/s 與原假設(shè)相符。 ⑹ 作用在軸上的壓軸力 有效圓周力N； 按水平布置取壓軸力系數(shù)＝1.15，故 N。 4.3.2鏈輪的設(shè)計(jì) 鏈輪的齒形是根據(jù)嚙合條件和受力情況以及加工工藝性設(shè)計(jì)的。根據(jù)參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表3－2－15，由實(shí)際情況選45號(hào)鋼作為鏈輪的材料，齒面硬度為45HRC。 查參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表3－2－10，算滾子鏈鏈輪的尺寸，如表4-1。 表4－1 滾子鏈鏈輪尺寸 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 分度圓節(jié)距 =12.7mm 分度圓直徑 d =78mm 齒溝圓弧直徑 mm 齒溝半角 工作段圓弧半徑 mm 工作段圓弧中心角 齒形半角 齒頂圓弧半徑 mm 查參考文獻(xiàn)14《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表3－2－13得滾子鏈鏈輪軸面齒形尺寸。 表4－2 滾子鏈鏈輪軸面齒形尺寸(mm) 節(jié)距p 鏈條 軸面齒形 滾子直徑 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 倒角寬度g 倒角深度h 倒角圓弧半徑 圓角半徑 齒寬b 12.7 8.51 7.75 1.6 634 13.5 0.5 8.7 圖4－4 滾子鏈鏈輪軸面 4.3.3主鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 為使便于安裝，達(dá)到穩(wěn)定的傳動(dòng)比，采用二級(jí)減速來獲得主鏈輪所需的轉(zhuǎn)速。由于鏈傳動(dòng)的功率很小，且轉(zhuǎn)速低，則選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)考慮選小功率，低轉(zhuǎn)速的電機(jī)。這種情況下通常采用交流變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)[21]。根據(jù)實(shí)際需要，選擇YTPS801-2型號(hào)電動(dòng)機(jī)，功率p=0.75kw,轉(zhuǎn)速n=200r/min。則傳動(dòng)比。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分配傳動(dòng)比，，。由于傳遞的扭矩很小，故主要考慮如何便于安裝。設(shè)計(jì)辦法參照第三章減速機(jī)的設(shè)計(jì)。 ⑴ 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) ① 材料：高速級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級(jí)大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為220HBS。 ② 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：8級(jí)精度制造，查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》164頁表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)。 選中心距mm，m=2。 則，取，； 實(shí)際傳動(dòng)比：； 傳動(dòng)比誤差：。 齒寬：，取mm，mm； 高速級(jí)大齒輪：mm，高速級(jí)小齒輪：mm，。 ⑵ 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) ①材料：低速級(jí)小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。低速級(jí)大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為220HBS。 ②按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：8級(jí)精度制造，查參考文獻(xiàn)16《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第164頁表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)。 選中心距mm，m=2。 則取，； 實(shí)際傳動(dòng)比：； 傳動(dòng)比誤差：； 齒寬：取mm，mm； 低速級(jí)大齒輪： mm，低速級(jí)小齒輪：mm，。 結(jié)論 通過對(duì)當(dāng)今社會(huì)上的“黑色污染”造成的危害的分析，為廢舊輪胎回收利用設(shè)計(jì)了一種輪胎切碎機(jī)。該機(jī)采用旋轉(zhuǎn)切割式輪胎切碎機(jī)。整機(jī)包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)切削機(jī)構(gòu)和進(jìn)料機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)的輪胎切碎機(jī)的外形尺寸為：長(zhǎng)1710mm，寬：2054mm，高：894mm。 本設(shè)計(jì)的輪胎切碎機(jī)具有如下特點(diǎn)： 1.采用旋轉(zhuǎn)切割式，優(yōu)化了受力狀況，減少了旋轉(zhuǎn)刀盤被卡死的現(xiàn)象，同時(shí)也減少了對(duì)破碎室的傾翻力矩。 2.采用二級(jí)齒輪減速器，具有承載能力大、效率高、噪音低、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 3.采用高硬度耐磨合金焊條堆焊刀盤刃口，使用壽命長(zhǎng)，可反復(fù)修補(bǔ)刃磨使用。 4.刀軸拆裝快捷，安裝維修方便。 5．采用自動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。 通過兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多知識(shí)，并且對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)重新有了認(rèn)識(shí)并進(jìn)一步融會(huì)貫通。提高了查閱手冊(cè)和各種資料的能力，增強(qiáng)了獨(dú)立思考的意識(shí)，為今后走向社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致謝 本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)數(shù)月。而今論文完成打印之時(shí)，我思緒萬千，心情久久不能平靜。本學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師楊旭旦的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，楊老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向楊老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在此，我也要感謝黑龍江科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院所有老師四年以來對(duì)我的關(guān)心和愛護(hù)。正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意! 參考文獻(xiàn) [1] 鄧海燕.世界廢舊輪胎綜合利用縱覽.中國橡膠,2004，18（23）：25 ～29 [2] Agan Archer,Alex Klein.The scrap tire dilemma - Can technologyoffer commercial solutions. 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