1858_650對輥式壓密機設(shè)計,_650,對于,輥式壓密機,設(shè)計 單位代碼 0 2 學(xué) 號 080105632 分 類 號 TH6 密 級 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書650 型對輥式壓密機設(shè)計院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機 械 系專 業(yè) 名 稱 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 黃 克 勝指 導(dǎo) 教 師 康 紅 偉2012 年 5 月 15 日黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 I 頁650式對輥式壓密機摘要壓密機是用于粉料成球的設(shè)備，目前主要用于冶金白灰篩下料，氧化鐵皮以及各種物料的制球生產(chǎn)，本壓球機是在原高壓壓球機基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計的，這次改進(jìn)設(shè)計中能使壓球機能夠進(jìn)行干壓壓球，設(shè)計中增大了予壓機的擠壓力矩同時也加大了供料量,并對油壓系統(tǒng)做了重新設(shè)計，由于雙傳動占地面積大，這次改為單傳方式，使壓球機更加緊湊 由于成型物料的種類不同，它所要求的壓縮比相差很大為適應(yīng)這一要求，予壓電機采用滑差調(diào)速電機通過對予壓螺旋轉(zhuǎn)速的改變，實現(xiàn)改變加料量的目的，調(diào)速方式采用手控的，通過試驗機的工業(yè)試驗證明，成型單位壓力與供料量有密切的關(guān)系，而與總壓力的無明顯的直接關(guān)系，所以不必用總壓力的變化作調(diào)速的依據(jù)，可觀察主電機工作電流的變化量作為調(diào)速的依據(jù)，主電機通過皮帶輪得到兩種速度，如須增加供料量可以取下螺旋襯套換上直徑大的螺旋即可。關(guān)鍵詞：壓密機，成型物料，擠壓力黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 II 頁The 650 type of roller compaction machineAbstractAuthor: Huang KeshengTutor: Kang Hongwei650 Pressure ball machine is used for powder into a ball of equipment, which are mainly used in metallurgical lime sieve of material, iron oxide and of all kinds of material in the ball production, the ball is in the original machine pressure phi high pressure ball machine based on improving the design, the design improvement can pressure on dry pressing machine can ball pressure ball, design increases the pressure of extrusion machine to torque and increase the feed for, and the hydraulic system to do the design, because the double transmission covers an area of big, the way to request, makes the ball machine more compactDue to the different kinds of material molding, it required is great for adapting to the compression ratio this request, to pressure the motor control motor sliding through the pressure of the spiral speed to change, realize the purpose of the feed and change, the speed adjustment way by hand control, through the test enginery industrial experiments prove, forming units pressure and for shoes have close relations, and total pressure and has no obvious direct relation So don't have to use the total pressure of the variation of the speed, the basis of the main motor can observe the variation of working current speed as the basis, the main motor through two speed by pulley, such as must increase feed can take for spiral bushing change into large diameter spiral can.Key words: Pressure secret machine, Molding materials, extrusion pressure黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 3 頁1 緒論 ...............................................................................................................................................11.1 壓密機的重要性 ................................................................................................................11.2 壓密機的發(fā)展現(xiàn)狀 .......................................................................................................11.3 壓密機在工業(yè)中的作用 ....................................................................................................21.4 壓密機設(shè)備構(gòu)造及構(gòu)造的具體分析 .................................................................................21.4.1 壓密機的三大系統(tǒng) .................................................................................................21.4.2 壓密機的工作過程 ................................................................................................32 基本參數(shù)的確定 ...........................................................................................................................52.1 電動機的選擇 ....................................................................................................................52.1.1 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式 ..............................................................................52.1.2 選擇電動機的容量 .................................................................................................52.2 傳動比的計算及分配 ........................................................................................................53 v 帶帶輪設(shè)計 ................................................................................................................................73.1 設(shè)計功率 ............................................................................................................................73.2 選定帶型 ............................................................................................................................73.3 傳動比 ................................................................................................................................73.4 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 ............................................................................................................73.5 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 ............................................................................................................73.6 帶速 ....................................................................................................................................73.7 初定軸間距 ........................................................................................................................83.8 所需基準(zhǔn)長度 ....................................................................................................................83.9 實際軸間距 ........................................................................................................................83.10 小帶輪包角 ......................................................................................................................83.11 單根 v 帶傳遞的基本額定功率 .......................................................................................83.12 傳動比 i≠1 時的額定功率增量 ......................................................................................83.13v 帶的根數(shù) ........................................................................................................................93.14 單根 v 帶的預(yù)緊力 ...........................................................................................................93.15 作用在軸上的力 ..............................................................................................................93.16 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 ..........................................................................................................9黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 4 頁4 基本參數(shù)計算 .............................................................................................................................104.1 各軸的轉(zhuǎn)速 ......................................................................................................................104.2 各軸功率 ..........................................................................................................................104.3 各軸轉(zhuǎn)矩 ..........................................................................................................................105 軸的設(shè)計計算 .............................................................................................................................115.1 軸材料的選擇 ..................................................................................................................115.2 計算Ⅲ軸最小軸徑 ..........................................................................................................115.2.1Ⅱ-Ⅲ段的直徑確定 ...............................................................................................125.2.2 軸承 .......................................................................................................................125.2.3 輥子部分的軸的設(shè)計 ...........................................................................................125.2.4 軸承端蓋 ...............................................................................................................125.2.5 齒厚的相關(guān)計算 ...................................................................................................125.2.6 確定軸上圓角和倒角尺寸 ....................................................................................135.2.7 求軸上載荷 ...........................................................................................................135.2.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ............................................................................145.3Ⅳ 軸的校核 .......................................................................................................................146 齒輪的設(shè)計與計算 .....................................................................................................................156.1 選定齒輪的類型，精度等級，材料，初定其模數(shù)及齒數(shù) ...........................................156.2 按齒根彎曲強度設(shè)計 ......................................................................................................156.2.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ....................................................................................157 減速器的選用 .............................................................................................................................177.1 以下對幾種減速器進(jìn)行對比： .......................................................................................177.1.1 圓柱齒輪減速器 ...........................................................................................................177.1.2 圓錐齒輪減速器 ...................................................................................................187.1.3 蝸桿減速器 ...........................................................................................................187.1.4 齒輪-蝸桿減速器 ..................................................................................................187.2 傳統(tǒng)型減速器結(jié)構(gòu) ..........................................................................................................187.3 新型減速器結(jié)構(gòu) ..............................................................................................................19結(jié)論 ................................................................................................................................................20黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 5 頁致 謝 ..............................................................................................................................................21參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................22黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 1 頁1 緒論1.1 壓密機的重要性原煤不經(jīng)過入洗而直接用于燃燒，不僅浪費能源，而且產(chǎn)生大量的煤煙和溫室氣體的排放發(fā)。采用清潔煤技術(shù)，是提高煤炭利用效率和減少污染的最佳選擇。工業(yè)型煤成套技術(shù)就是其中一種比較成熟的方法,通過添加助劑對粉煤進(jìn)行混捏成型,用作工業(yè)鍋爐和窯爐的燃料,與直接燃燒散煤相比,煙塵排放量可減少60%,SO2 排放量可減少 50%。壓球機主要用于壓制難以成型的粉狀物料，其特點是成型壓力大、主機轉(zhuǎn)數(shù)可調(diào)、配有螺旋送料裝置。壓球機可用來壓制煤粉、鐵粉、焦煤、鋁粉、鐵屑、氧化鐵皮、碳粉、炭粉、礦渣、石膏、尾礦、污泥、高嶺土、活性炭、焦末等各種粉末、粉料、廢料、廢渣，廣泛應(yīng)用于耐材、電廠、冶金、化工、能源、運輸、供暖等行業(yè)，經(jīng)壓球機制作成型后的物料，節(jié)能環(huán)保，便于運輸，提高了對廢料的利用率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。1.2 壓密機的發(fā)展現(xiàn)狀中國目前在工業(yè)上得到普遍應(yīng)用的型煤主要是通過機制冷壓一次成型的型煤。成型設(shè)備有對輥成型機和擠出機。成型壓力較低,一般在 25 MPa 左右。型煤的形狀大部分為扁圓形,也有方形、枕形、棒形等。其顯著的特征是呈餅狀或柱狀,三維方向的尺寸至少有一個相差較大,而且尺寸單一。所制型煤密度較高,表面比較光潔,具有比較高的強度。生產(chǎn)型煤所用的粘結(jié)劑有無機質(zhì)(如石灰、粘土、水泥、膨潤土等)和有機質(zhì)(腐植酸鹽、紙漿廢液、淀粉等)及兩者結(jié)合起來的復(fù)合粘結(jié)劑。從研究方向來看,目前國內(nèi)型煤對所使用的粘結(jié)劑更側(cè)重于開發(fā)免烘干工藝,即可使制成的型煤具有理想的冷態(tài)強度和防水性能的粘結(jié)劑。型煤的生產(chǎn)設(shè)備則有向引進(jìn)高壓成型設(shè)備的方向和推廣國內(nèi)研制的低壓爐前成型設(shè)備方向并舉的發(fā)展趨勢。以期能夠降低成本,提高質(zhì)量,加快型煤產(chǎn)業(yè)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 2 頁化進(jìn)程。成本高于原煤,再加上型煤生產(chǎn)要消耗一定的人力及電能,型煤生產(chǎn)廠家也要獲取一定的利潤,致使鍋爐型煤的售價一般比可代替煤種高出數(shù)十元。當(dāng)型煤所帶來的經(jīng)濟(jì)效益不能彌補用戶購置型煤的價差時,在市場經(jīng)濟(jì)條件下,即使采用其他強制辦法,也很難形成市場。這正是中國工業(yè)鍋爐型煤夭折,又轉(zhuǎn)向推廣鍋爐型煤在爐前即制即用的所謂“爐前成型”方法的根本原因。工業(yè)鍋爐型煤爐前成型技術(shù),從本質(zhì)上講是增加了鍋爐的輔機。是鍋爐節(jié)能技術(shù)改造的一部分。其減少環(huán)境污染效果甚差。按照有關(guān)廠家提供的價格資料分析,在中國煤炭資源價格偏低的條件下,由于設(shè)備運行狀態(tài)或改變所用的煤質(zhì)不同,所增加的這一部分投資回收期限大約在幾個月至幾年。根據(jù)對用戶的調(diào)查分析,多數(shù)認(rèn)為這種爐前成型方法不適應(yīng)中國大量的用戶鍋爐單臺容量小、按季節(jié)運行或間歇式運行的要求。1.3 壓密機在工業(yè)中的作用目前我國工業(yè)型煤的生產(chǎn)工藝主要采用粉煤添加粘結(jié)劑低壓成型,以往的研究主要集中在成型工藝和粘結(jié)劑方面,對成型機械的研究開發(fā)甚少。事實上,成型機械是型煤生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備, 國內(nèi)大部分型煤廠采用有粘結(jié)劑的低壓成型, 其工藝過程主要包括原煤的粉碎、配料,粘結(jié)劑、固硫劑等助劑的添加,混捏與成型,型煤烘干等,工藝冗長。再加上用電和設(shè)備的折舊、添加劑及人員工資,導(dǎo)致型煤的生產(chǎn)成本偏高,最終型煤價格與塊煤相差無幾,從而使型煤用戶在經(jīng)濟(jì)上承受起來較為困難。所以本論文就是設(shè)計高壓的成型機械，這樣可以少用甚至不用粘結(jié)劑。1.4 壓密機設(shè)備構(gòu)造及構(gòu)造的具體分析1.4.1 壓密機的三大系統(tǒng)1、給料部分，主要是實現(xiàn)定量給料來保證物料均勻進(jìn)入對輥間。螺旋送料裝置由電磁調(diào)速電機驅(qū)動，經(jīng)皮帶輪、蝸桿減速器轉(zhuǎn)動，將被壓物料強制壓入主進(jìn)料口。由于電磁調(diào)速電機恒矩特性，當(dāng)螺旋送料機的壓料量與主機所需物料量相等時，可以保持恒定的供料壓力使球團(tuán)質(zhì)量穩(wěn)定。如供料量過大，則送黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 3 頁料裝置的電過載;供料量過小則不成球。因此熟練的操作技是保證壓球正常工作的重要條件。2、傳動部分，主傳動系統(tǒng)為：電動機-- 三角形帶---減速機---開式齒輪--- 軋輥。主機由電磁調(diào)速電機提供動力，經(jīng)皮帶輪、圓柱齒輪減速機，通過棒銷聯(lián)軸器傳至主動軸。主動軸與被動軸通過開式齒輪保證同步運行。被動軸承座后邊裝有液壓裝置。液壓保護(hù)裝置是由液壓泵將高壓油打入液壓缸，使活塞產(chǎn)生軸向位移?；钊麠U的前接頭頂在軸承座上以滿足生產(chǎn)壓力要求。3、成型部分，主要指主機部分，核心部分是軋輥。當(dāng)兩壓輥之間進(jìn)料過多或進(jìn)入金屬塊時，液壓缸活塞桿受壓過載，液壓泵會停機、蓄能器對壓力變化起緩沖作用、溢流閥開啟回油、活塞桿移位使壓輥間縫隙加大從而使硬物通過壓輥，系統(tǒng)壓恢復(fù)正常，可以保護(hù)壓輥不損壞。本機可以根據(jù)壓球密度的要求調(diào)整壓力，生產(chǎn)機動靈活。1.4.2 壓密機的工作過程 1、固體常能或多或少地把周圍介質(zhì)中的物質(zhì)吸附向自由表面。顆料越小其比表面積越大，表面自由焓越高，顆粒間的作用力越大，內(nèi)力越強，表現(xiàn)出粉狀物料具有粘結(jié)性。湘潭電化(002125)旗下的湘潭錳礦公司的錳粉礦物料中電爐收塵灰含量大約在 2 0 ％左右使物料的粘結(jié)性很大，加之物料在混碾過程中加入了適量的粘結(jié)劑使物料粘結(jié)性有所提高。因此物料較易產(chǎn)生掛壁現(xiàn)象。 物料在重力及沖力的作用下，使物料顆粒間形成剪力，并不斷增加，當(dāng)剪力超過料拱屈服強度時拱層出現(xiàn)崩塌，剪力減小拱層在穩(wěn)定，剪力再積累，這樣不斷循環(huán)，所以這種物料的流動是不穩(wěn)定的。 2、當(dāng)物料從溜槽轉(zhuǎn)人中轉(zhuǎn)料倉后，主要靠自重和預(yù)壓螺旋強制喂料送人對輥。因預(yù)壓螺旋安裝在對輥中心線正上方且預(yù)壓螺旋喂料為送料的主要方式。所以在對輥中心線方向上的物料受到來自預(yù)壓螺旋的強制外力，在外力作用下物料的化學(xué)成分及膠結(jié)物性質(zhì)不會發(fā)生變化，但微結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生顯著的變化。隨著外力沖壓能量的不斷增加，物料顆粒移動，使物料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了漸變，微結(jié)構(gòu)由原來的粒狀架空結(jié)構(gòu)為主轉(zhuǎn)變?yōu)榱铊偳督Y(jié)構(gòu)為主，由疏松變?yōu)榫o密，使物料顆粒處于密實的狀態(tài)。物料顆粒的微結(jié)構(gòu)由粒狀架空結(jié)構(gòu)變成粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，接觸關(guān)系由點接觸變成面接觸，小孔隙的增加，使得物料的干密度 (單位體積黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 4 頁中固體顆粒部分的質(zhì)量)增加。而在倉壁兩邊的物料主要是靠自重流人料口，很少或沒有受到外力擠壓所以微結(jié)構(gòu)基本上沒有發(fā)生變化，且干密度較小，這樣就必然會導(dǎo)致物料密度分布不均勻，壓制出質(zhì)量和密度不均勻的小球。3、物料從料倉進(jìn)人對輥。首先進(jìn)人咬入?yún)^(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)，由于物料粒子的重新排列或聚合而使物料空隙率有所減少。隨著對輥的轉(zhuǎn)動，物料在兩對輥之間所占有的空間逐漸減少，則成型壓力逐漸增高并達(dá)到最大值，在這個區(qū)域內(nèi)，物料粒子之間的相對運動大大降低，且粒子發(fā)生了彈性變形和塑性變形。隨后成型壓力慢慢減小，物料由壓縮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥曰貜?fù)狀態(tài)。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 5 頁2 基本參數(shù)的確定2.1 電動機的選擇2.1.1 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作條件和要求，選用一般用途的y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2.1.2 選擇電動機的容量輥子轉(zhuǎn)速 n=13r/min輥面切相線壓力 f=4.5kn/cm輥子寬度 b=350mm輥子速度v=r*ω=d*π*n/（ 60*1000）=0.44m/s工作部分的功率p=f*b*v=4.5*40*0.1885=46.4kw電動機的功率p0=p/η，其中η是從電動機到輥論主軸之間的傳動裝置總效率：η=η1*η2*η3*η4*η4*η5η1=0.96 是帶輪的傳動效率η2=0.96 是減速器的傳動效率η3=0.99 是聯(lián)軸器的傳動效率η4=0.98 是軸承的傳動效率η5=0.97 是齒輪的傳動效率η=η1*η2*η3*η4*η4*η5=0.86731223電動機的功率p0=p/η=60.3774kw選擇電動機的功率pm≥p0，所以選擇ZSY355-17電動機。其同步轉(zhuǎn)速是1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速是980r/min。2.2 傳動比的計算及分配總的傳動比i=nm/n=980/13=75，因為所選的減速器是標(biāo)準(zhǔn)減速器，并且?guī)л啿稽S 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 6 頁宜承受很大的傳動比，所以減速器選擇時應(yīng)該選擇i減≤98的,根據(jù)>第五版 成大先主編,初步選擇zsy系列的減速器,傳動比i 減=75,根據(jù)n=1000r/min和傳動比i=75及功率p≥ 60.3774kw,可以選擇zsy355-17的減速器,由此可知,帶輪的減速比為i帶=i/i減=1.056 。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 7 頁3 v 帶帶輪設(shè)計3.1 設(shè)計功率由《機械設(shè)計》知道Pd=ka*p=1.2*75=89.1kw，其中p為傳遞功率，ka 是工況系數(shù)，有《機械設(shè)計》 》表9.2-13要選擇ka=1.23.2 選定帶型根據(jù)pd和n1由《機械設(shè)計》圖9.2-1和圖9.2-2選取普通v帶d帶型3.3 傳動比由《機械設(shè)計》知道i=n1/n2=dp1/dp2若計入滑動率由《機械設(shè)計》知道i=n1/n2=dp2/{（1-ε）dp1}n2是大帶輪轉(zhuǎn)速，dp1是小帶輪的節(jié)圓直徑，dp2是大帶輪的節(jié)圓直徑，ε是彈性滑動率，ε通常取0.01-0.02，通常帶輪的節(jié)圓直徑可視為基準(zhǔn)直徑。3.4 小帶輪的基準(zhǔn)直徑Dd1按《機械設(shè)計師手冊》表9.2-36和9.2-38選定，為提高 v帶的壽命，宜選取較大的直徑，這里選取355mm，3.5 大帶輪的基準(zhǔn)直徑由《機械設(shè)計》知道Dd2=i*dd1（1-ε ） ，dd2應(yīng)按《 機械設(shè)計師手冊》表9.2-36選取標(biāo)準(zhǔn)值，可選取dd2=400mm。3.6 帶速由《機械設(shè)計》知道V=π*dp1*n1/ （60*1000）=18.21m/s為充分發(fā)揮v帶的能力，一般應(yīng)使v≈20m/s，故帶的傳動速度還可以。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 8 頁3.7 初定軸間距《機械設(shè)計師手冊》0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）既426.3mm≤a0≤1218mm，初步定為a0=7500mm3.8 所需基準(zhǔn)長度由《機械設(shè)計》知道L d0=2a0+π（d d1+dd2）/2+ （d d2-dd1）*（d d2-dd1）/4a0=2456.538mm，由《機械設(shè)計師手冊 》表9.2-8 和9.2-9選取相近值取ld0=2470mm。3.9 實際軸間距由《機械設(shè)計》知道a≈a 0+（ld-ld 0）/2=891.137mm，amin=a-（2b d+0.09ld）=850.631mmamax=a+0.02ld=973.931mm其中a min是安裝所需的最小軸間距，a max是張緊或補償伸長所需的最大軸間距，bd是基準(zhǔn)寬度。3.10 小帶輪包角由《機械設(shè)計》知道α 1=180-（dd2-dd1）/a*57.3>120.如果α1較小應(yīng)增大α 或用張緊輪3.11 單根 v 帶傳遞的基本額定功率根據(jù)帶型·d d1·和n 1見《機械設(shè)計師手冊》表9.2-17到9.2-27可查的p 1=16.30kw3.12 傳動比 i≠1 時的額定功率增量根據(jù)帶型·d d1·和n 1見《機械設(shè)計師手冊》表9.2-17到9.2-27可查的Δp 1=1.32kw黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 9 頁3.13v 帶的根數(shù)由《機械設(shè)計》知道Z=p d/{（p 1=Δp1）*k α*kl}=5.433863895，其中k α是小帶輪包角修正系數(shù)，見《機械設(shè)計師手冊》表9.2-14，k l是帶長修正系數(shù)，見表9.2-15.Kα=0.995，k l=0.86所以要選取帶根數(shù)z=53.14 單根 v 帶的預(yù)緊力由《機械設(shè)計》知道F 0=500（2.5/k α-1）*p d/（z*v）+m*v*v=742n其中m是每米v帶的質(zhì)量由《機械設(shè)計師手冊》表9.2-16可知m=0.66kg/m3.15 作用在軸上的力由《機械設(shè)計》知道Fr=2f0*z*sin（α1/2 ）=7421n3.16 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸根據(jù)表9.2-39v帶輪的輪緣尺寸，基準(zhǔn)寬度bd=27mm，基準(zhǔn)線上槽深hamin=8.1mm，這里取ha=9mm，基準(zhǔn)線下槽深hfmin=19.9mm ，這里取做hf=20mm，槽間距fmin=23，這里取做f=24mm，最小輪緣厚度δmin=12mm，這里取做δ=14mm ，帶輪寬度b=（z-1）*e+2f=196mm，小帶輪外徑da1=dd1+2ha=373mm，大帶輪外徑da2=dd2+2ha=393mm。在cad中畫出該圖。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 10 頁4 基本參數(shù)計算4.1 各軸的轉(zhuǎn)速由《機械設(shè)計》知道Ⅰ軸:n1=n 0/i帶 =980/1.0889=900r/minⅡ軸:n2=n1/i 減=900/90=10r/minⅢ軸:n3=n2=10r/minⅣ軸:n4=n3=10r/min4.2 各軸功率由《機械設(shè)計》知道Ⅰ軸:p1=p0*η1=42.75kwⅡ軸:p2=p1*η2=40.6kwⅢ軸:p3=p2*η3=40.2kwⅣ軸:p4=p3*η4*η5=38.2kw4.3 各軸轉(zhuǎn)矩由《機械設(shè)計》知道Ⅰ軸:t1=9550*p1/n1=453.6n*mⅡ軸: t2=9550*p2/n2=38773n*mⅢ軸: t3=9550*p3/n3=38391n*mⅣ軸: t4=9550*p4/n4=36481n*m黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 11 頁5 軸的設(shè)計計算5.1 軸材料的選擇因為傳遞的功率和轉(zhuǎn)矩很大故應(yīng)該選擇好點的材料，這里我們選擇40cr，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，其硬度是241-286hbs，抗拉強度δb=685mpa，屈服點δs=490mpa，需用彎曲應(yīng)力[δ0]=120mpa，[δ－1]=70mpa5.2 計算Ⅲ軸最小軸徑由《機械設(shè)計》知道Dmin≥A0 ，由機械設(shè)計表15-3可知，A0=97-3/np112，取A0=100，可得到 dmin≥190.665mm，對于軸徑 d≥100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大3%既dmin≥202.6mm，故選軸徑d=220mm。輸出軸的最小直徑顯然是安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑d軸的簡易圖 為了使所選的軸直徑dⅠ-Ⅱ與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器的型號，由《機械設(shè)計》知道聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩tca=ka*t3，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取ka=1.3 ，則：tca=78033n*m ，按照計算轉(zhuǎn)矩tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設(shè)計手冊，用鼓型齒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為100000n*m，半聯(lián)軸器的孔徑是 d1=220mm，故取dⅠ-Ⅱ=220mm，半聯(lián)軸器的長度L=230mm。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 12 頁5.2.1Ⅱ-Ⅲ段的直徑確定為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ段的直徑dⅡ-Ⅲ=228mm5.2.2 軸承初步選擇滾動軸承，因軸承只承受徑向力，并且徑向力很大，故選擇調(diào)心滾子軸承，由新編機械設(shè)計手冊可以選取軸承代號20088，尺寸是d*D*B=220mm*440mm*110mm。5.2.3 輥子部分的軸的設(shè)計取安裝輥子部分的軸徑是346mm，即dⅢ-Ⅳ=346mm，根據(jù)設(shè)計要求可知輥子長度為350mm，但是為了壓緊輥子，使棍子有效工作，取LⅢ-Ⅳ=346mm，輥子右端用軸肩定位，軸肩高度h≥0.07d=14mm，故取h=15mm，則軸肩處的直徑是d=345mm，軸環(huán)高度是 b≥1.4h=18mm，取b=18mm。5.2.4 軸承端蓋軸承端蓋的總厚度為23mm，軸承兩端都用軸承端蓋，一端端蓋是為了防止軸承軸向移動，另一端軸承端蓋是為了防止落料進(jìn)入軸承中。根據(jù)端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器的距離為l=72mm，LⅡ-Ⅲ=290mm，LⅢ-Ⅳ=346mm，在Ⅳ-Ⅴ段中取軸承外端蓋到齒輪的距離是26mm，因為對于輥子來說兩端的軸承最好對稱分布這樣受力均勻，所以LⅣ-Ⅴ=290mm。5.2.5 齒厚的相關(guān)計算齒輪的厚度為b=220mm ，左端用軸肩定位，所以取dⅤ-Ⅵ 段=240mm，由于其右端還要用螺母進(jìn)行鎖緊，所以要取小于240mm的長度，這里取做LⅤ- Ⅵ=172mm，墊片的厚度是8mm，螺母的厚度是27mm，但是黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 13 頁還是要露出一部分軸的，所以?、?Ⅶ段長度LⅥ-Ⅶ =109mm。5.2.6 確定軸上圓角和倒角尺寸參考《機械設(shè)計師手冊》表15-2，取軸端倒角為2*45,。5.2.7 求軸上載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。Fr和Fnv1即Fnv2 都是豎直面內(nèi)的力，根據(jù)設(shè)計要求可知，豎直面內(nèi)受到最主要的力就是重力，在這里可以忽略不計，水平面內(nèi)的力很大，由《機械設(shè)計》知道的，F(xiàn)t=4.5kn*350=1575kn，因為支撐是對稱分布的，所以Fnv1= Fnv2=Ft/2=787.5kn，L 1=L2=270mm，彎矩Mh=Fnv1*L1=236250n*m，T=60025n*m畫出彎矩圖和扭矩圖可知：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 14 頁由上面的兩個圖可知在輥子的地方所受的彎扭力最大。5.2.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進(jìn)行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)機械設(shè)計公式（15-5 ）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力，由《機械設(shè)計》知道的σca= wTMh/)(22??=3221.0/)(d前已選定軸的材料為 40cr，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查得[δ －1]=70mpa，因此 σca40)的減速器。單級減速器的傳動比如果過大，則其外廓尺寸將很大。二級和二級以上圓柱齒輪減速器的傳動布置形式有展開式、分流式和同軸式等數(shù)種。展開式最簡單，但由于齒輪兩側(cè)的軸承不是對稱布置，因而將使載荷沿齒寬分布不均勻，且使兩邊的軸承受力不等。為此，在設(shè)計這種減速器時應(yīng)注意：軸的剛度宜取大些；轉(zhuǎn)矩應(yīng)從離齒輪遠(yuǎn)的軸端輸入，以減輕載荷沿齒寬分布的不均勻；采用斜齒輪布置，而且受載大的低速級又正好位于兩軸承中間，所以載荷沿齒寬的分布情況顯然比展開好。這種減速器的高速級齒輪常采用斜齒，一側(cè)為左旋，另一側(cè)為右旋，軸向力能互相抵消。為了使左右兩對斜齒輪能自動調(diào)整以便傳遞相等的載荷，其中較輕的齠輪軸在軸向應(yīng)能作小量游動。同軸式減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上，故箱體長度較短。但這種減速器的軸向尺寸較大。 圓柱齒輪減速器在所有減速器中應(yīng)用最廣。它傳遞功率的范圍可從很小至 40 000kW，圓周速度也可從很低至 60m/s 一 70m／s ，甚至高達(dá) 150m／s。傳動功率很大的減速器最好采用雙驅(qū)動式或中心驅(qū)動式。這兩種布置方式可由兩對齒輪副分擔(dān)載荷，有利于改善受力狀況和降黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 18 頁低傳動尺寸。設(shè)計雙驅(qū)動式或中心驅(qū)動式齒輪傳動時，應(yīng)設(shè)法采取自動平衡裝置使各對齒輪副的載荷能得到均勻分配，例如采用滑動軸承和彈性支承。 圓柱齒輪減速器有漸開線齒形和圓弧齒形兩大類。除齒形不同外，減速器結(jié)構(gòu)基本相同。傳動功率和傳動比相同時，圓弧齒輪減速器在長度方向的尺寸是漸開線齒輪減速器約 30％。7.1.2 圓錐齒輪減速器 它用于輸入軸和輸出軸位置布置成相交的場合。二級和二級以上的圓錐齒輪減速器常由圓錐齒輪傳動和圓柱齒輪傳動組成，所以有時又稱圓錐—圓柱齒輪減速器。因為圓錐齒輪常常是懸臂裝在軸端的，為了使它受力小些，常將圓錐面崧，作為，高速極：山手面錐齒輪的精加工比較困難，允許圓周速度又較低，因此圓錐齒輪減速器的應(yīng)用不如圓柱齒輪減速器廣。 7.1.3 蝸桿減速器 主要用于傳動比較大(j>10)的場合。通常說蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊、輪廓尺寸小，這只是對傳減速器的傳動比較大的蝸桿減速器才是正確的，當(dāng)傳動比并不很大時，此優(yōu)點并不顯著。由于效率較低，蝸桿減速器不宜用在大功率傳動的場合。蝸桿減速器主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同形式。蝸桿圓周速度小于 4m/s 時最好采用蝸桿在下式，這時，在嚙合處能得到良好的潤滑和冷卻條件。但蝸桿圓周速度大于 4m/s 時，為避免攪油太甚、發(fā)生過多，最好采用蝸桿在上式。7.1.4 齒輪-蝸桿減速器 它有齒輪傳動在高速級和蝸桿傳動在高速級兩種布置形式。前者結(jié)構(gòu)較緊湊，后者效率較高。通過比較，我們選定圓柱齒輪減速器。 7.2 傳統(tǒng)型減速器結(jié)構(gòu) 絕大多數(shù)減速器的箱體是用中等強度的鑄鐵鑄成，重型減速器用高強度鑄鐵或鑄鋼。少量生產(chǎn)時也可以用焊接箱體。鑄造或焊接箱體都應(yīng)進(jìn)行時效或退火處理。大量生產(chǎn)小型減速器時有可能采用板材沖壓箱體。減速器箱體的外形目前比較傾向于形狀簡單和表面平整。箱體應(yīng)具有足夠的剛度，以免受載后變形過大而影響傳動質(zhì)量。箱體通常由箱座和箱蓋兩部分所組成，其剖分面則通過黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 19 頁傳動的軸線。為了卸蓋容易，在剖分面處的一個凸緣上攻有螺紋孔，以便擰進(jìn)螺釘時能將蓋頂起來。聯(lián)接箱座和箱蓋的螺栓應(yīng)合理布置，并注意留出扳手空間。在軸承附近的螺栓宜稍大些并盡量靠近軸承。為保證箱座和箱蓋位置的準(zhǔn)確性，在剖分面的凸緣上應(yīng)設(shè)有 2—3 個圓錐定位銷。在箱蓋上備有為觀察傳動嚙合情況用的視孔、為排出箱內(nèi)熱空氣用的通氣孔和為提取箱蓋用的起重吊鉤。在箱座上則常設(shè)有為提取整個減速器用的起重吊鉤和為觀察或測量油面高度用的油面指示器或測油孔。關(guān)于箱體的壁厚、肋厚、凸緣厚、螺栓尺寸等均可根據(jù)經(jīng)驗公式計算。關(guān)于視孔、通氣孔和通氣器、起重吊鉤、油面指示等均可從有關(guān)的設(shè)計手冊和圖冊中查出。在減速器中廣泛采用滾動軸承。只有在載荷很大、工作條件繁重和轉(zhuǎn)速很高的減速器才采用滑動軸承。7.3 新型減速器結(jié)構(gòu) 齒輪—蝸桿二級減速器 、圓柱齒輪— 圓錐齒輪—圓柱齒輪三級減速器。 這些減速器都具有以下結(jié)構(gòu)特點：在箱體上不沿齒輪或蝸輪軸線開設(shè)剖分面。為了便于傳動零件的安裝，在適當(dāng)部位有較大的開孔。在輸入軸和輸出軸端不采用傳統(tǒng)的法蘭式端蓋，而改用機械密封圈；在盲孔端則裝有沖壓薄壁端蓋.輸出軸的尺寸加大了，鍵槽的開法和傳統(tǒng)的規(guī)定不同，甚至跨越了軸肩，有利于充分發(fā)揮輪轂的作用。和傳統(tǒng)的減速器相比，新型減速器結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，既可簡化結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)目，同時又改善了制造工藝性。但設(shè)計時要注意裝配的工藝性，要提高某些裝配零件的制造精度。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 20 頁結(jié) 論不同型號的壓密機，對應(yīng)著不同的減速機。減速機的選型包括原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。 相比之下，類型選擇比較 簡單，而準(zhǔn)確提供減速器的工況條件，掌握減速器的設(shè)計、制造和使用特點是減速器正確合 理選擇規(guī)格的關(guān)鍵。規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。在設(shè)計的開始，因為對對輥式壓密機不太了解，不知道壓密機機的機架應(yīng)是什么樣的，總體設(shè)計也就不知道應(yīng)該從那里入手。后來，在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下見到了對輥式壓密機機，并親眼目睹了壓密機機的工作過程，對對輥式壓密機機機架總體設(shè)計有了基本概念。設(shè)計過程中我遇到一些問題，如聯(lián)軸器的選擇，同步帶的設(shè)計，軸承座的選用等等。在老師和同學(xué)們的幫下我解決了齒輪、帶傳動系統(tǒng)設(shè)計中所遇見的問題，以及軸承座的選擇。由于本設(shè)計中用到不少標(biāo)準(zhǔn)件，通過設(shè)計我學(xué)會了怎樣去選擇一些標(biāo)準(zhǔn)件，什么地方用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)件更合適。經(jīng)過一個多月的忙碌，我已設(shè)計出基本符合要求的 650 對輥式壓密機。由于能力有限，又是初次設(shè)計加工機械，我的設(shè)計之中難免有一些不足之處，還望老師給予指導(dǎo)。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書