Td250型斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)【含7張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家】.zip
Td250型斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)【含7張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家】.zip,含7張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家,Td250,型斗式,提升,設(shè)計(jì),CAD,開題,報(bào)告,獨(dú)家
任務(wù)書系 部指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué) 號設(shè)計(jì)題目斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容目標(biāo)和要求(設(shè)計(jì)內(nèi)容目標(biāo)和要求、設(shè)計(jì)進(jìn)度等)設(shè)計(jì)內(nèi)容:1、 熟悉斗式提升機(jī)的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作原理。根據(jù)市場需求,設(shè)計(jì)一種適用于粉狀、粒狀及小塊狀的物料輸送設(shè)備;2、 進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要零部件,進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核;3、 提交裝配圖、零件圖、設(shè)計(jì)說明書等相關(guān)設(shè)計(jì)分析結(jié)果;4、 基本參數(shù):輸送量28m3/h,料斗運(yùn)行速度1.2m/s。設(shè)計(jì)要求:1、收集資料(相關(guān)書籍5本以上,文章10篇以上);2、繪制零部件圖不少于5張,總裝圖1張,部件裝配圖若干,用Pro/E三維建模并打印若干張;3、撰寫設(shè)計(jì)說明書30-40頁; 4、翻譯3000字左右的外文資料。 設(shè)計(jì)進(jìn)度:1、14 周,主要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作,熟悉題目,收集資料,進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí),明確研究目的和任務(wù),構(gòu)思總體方案;2、59周,繪圖;3、1013周,編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文,準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯;4、14周,定稿、提交電子檔和紙質(zhì)檔、答辯。指導(dǎo)教師簽名:年 月 日系 部審 核 此表由指導(dǎo)教師填寫 由所在系部審核開題報(bào)告課題名稱斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)課題類型B指導(dǎo)教師學(xué)生姓名學(xué) 號專業(yè)班級本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義斗式提升機(jī)又稱斗提機(jī),是一種用于垂直或者大傾角方向上的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備,主要輸送粉狀、小塊狀、和顆粒狀的材料。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,整體緊湊,節(jié)省地面面積,可以提升較大的高度,密封性很好,可以避免環(huán)境受到污染。不僅運(yùn)用于倉庫、礦井、碼頭貨物散裝物料的運(yùn)輸,還可以用它來卸船的貨物和裝車卸車。所以大量運(yùn)用在化工、礦山、糧油行業(yè)。不過它也有缺點(diǎn):對過載有些敏感,有些部件容易磨損比如說:料斗和牽引構(gòu)件,運(yùn)送的物料種類也有些限制,輸送能力一般也小于600t/h,高度一般最高只能提升80m。所以設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)輸能力強(qiáng),運(yùn)輸高度高,高提升速,減少料斗和牽引構(gòu)件的磨損的提升機(jī),對提高我們的運(yùn)作效率和提高經(jīng)濟(jì)性就非常重要。通過對這次課題的充分研究,我了解到這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)研究是為了培養(yǎng)與提升我們觀察生活、認(rèn)真思考、勇于探索、和獨(dú)立解決目標(biāo)問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對準(zhǔn)備進(jìn)入社會的我的又一次全面的綜合性的體檢,這次設(shè)計(jì)不僅需要我運(yùn)用學(xué)習(xí)到的基礎(chǔ)知識,更需要發(fā)揮我得想象力,擁有將所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際問題中的能力。所以這次斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)能讓我了解一個(gè)設(shè)計(jì)整個(gè)設(shè)計(jì)流程與須知,并且全身心的投入其中,獲得很多專業(yè)素養(yǎng)的提升。課題類型:課題類型: A-理論探究型 B-實(shí)踐應(yīng)用型本課題的研究內(nèi)容 主要內(nèi)容:一、了解斗式提升機(jī)的原理、性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作原理。二、提出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案和構(gòu)件(牽引構(gòu)件、料斗、驅(qū)動(dòng)裝置、拉緊裝置、傳動(dòng)輪、拉緊輪、機(jī)殼等)的選擇。三、行相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)的計(jì)算(電動(dòng)機(jī)的選擇,減速機(jī)的選擇,軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核以及軸承的選用、鍵的設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器的選擇,提升機(jī)的主要參數(shù)計(jì)算,料斗與環(huán)鏈的設(shè)計(jì)),四、總體方案的設(shè)計(jì)。整體的裝配圖的繪制,主要零件的設(shè)計(jì)和畫圖。 總體結(jié)構(gòu)示意圖2-2本課題研究的實(shí)施方案、進(jìn)度安排1、 技術(shù)指標(biāo):通過綜合考慮 本次設(shè)計(jì)一個(gè)技術(shù)指標(biāo):輸送量為28m3/h 料斗運(yùn)行速度1.2m/s 的提升機(jī)。2、 方案實(shí)施:根據(jù)老師提出的要求,查閱大量相關(guān)資料后,準(zhǔn)備設(shè)計(jì)方向?yàn)椋籂恳龢?gòu)件為:帶式。因?yàn)閹降奶嵘龣C(jī)成本比較低,質(zhì)量也不重,可以使用較高的速度,并且在工作中比較平穩(wěn),并且噪聲比較小。只是不適宜承載很大場合。但是由于要求運(yùn)送的是運(yùn)輸粉末、粒狀、小塊狀的散狀物料,所以很適合。料斗的型式:深料斗。深料斗的前壁斜度比較小但是深度大,所以適用于運(yùn)送干燥且流散性好的物料。裝載型式:掏取式在掏取粉末、小塊狀、流散性好的這些物料時(shí),不會產(chǎn)生很大的阻力,在掏取物料時(shí),料斗的運(yùn)動(dòng)速度可以比較高,約0.8一2 m /s;,一般與離心式卸料結(jié)合。卸載形式:離心式卸載離心式卸載在卸載時(shí),重力小于離心力很多,所以料斗里面的物料會跟著外壁輪廓運(yùn)動(dòng),很適合卸載粉末、小塊狀、這些流散性好的這些物料。所以料斗的速度比較快,一般取1-2m/s,所以在卸載時(shí),滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑,以及卸料口的位置的選擇很重要。安裝方式:垂直式由于根據(jù)工藝的要求,傾斜式的提升機(jī)一般還需要對牽引構(gòu)件進(jìn)行支撐的裝置,讓結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜很多,所以選擇為垂直式提升機(jī)機(jī)最終決定為TD型帶式斗式提升機(jī)。技術(shù)指標(biāo)為:輸送量為28m3/h 料斗運(yùn)行速度1.2m/s2、進(jìn)度安排:第1-4周:研查閱資料,收集有關(guān)的文獻(xiàn);總結(jié),提出相應(yīng)的問題,與指導(dǎo)老師交流。查閱翻譯英文文獻(xiàn),制訂出畢業(yè)論文具體的工作內(nèi)容與計(jì)劃,完成開題報(bào)告的書寫。第4-6周:斗式提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)確定和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。第7-10周:設(shè)計(jì)方案的細(xì)化,對具體功能進(jìn)行分析,結(jié)構(gòu)原理分析;圖紙的繪畫第11-12教師交流修改設(shè)計(jì);進(jìn)行數(shù)據(jù),方案的最后敲定;第13完成提交論文初稿并與指導(dǎo)教師一起進(jìn)行論文初稿的修訂;第14:定稿、交畢業(yè)論文終稿;準(zhǔn)備答辯。已查閱的主要參考文獻(xiàn)1嚴(yán)峰、謝錫純.選煤廠運(yùn)輸提升設(shè)備.北京:煤炭工業(yè)出版社.19922梁庚煌.運(yùn)輸機(jī)械手冊(第二冊).北京:化學(xué)工業(yè)出版社.19833岑軍健.新編非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(中冊).北京:國防工業(yè)出版社.19994吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.20015許翊鳴.斗式提升機(jī)的選型及主要參數(shù)確定.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2004 6常金秋.斗式提升機(jī)的選型及主要參數(shù)確定.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).20056常金秋.斗式提升機(jī)的選型及主要參數(shù)確定.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).20057胡宗武,徐履冰,石來德主編.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版杜,20038王鷹主編.連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.北京:中國鐵道出版社,2001.指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日5Td250型斗式提升機(jī)的設(shè)計(jì)The Design of Bucket elevator摘 要隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展,無論是如今的礦業(yè)公司、港口、建筑實(shí)施工地、森林農(nóng)場,還是在食品加工和國民實(shí)體經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中,起重設(shè)備在越來越多地場合應(yīng)用,在整個(gè)散裝物料處理行業(yè),斗式升降機(jī)是常用的工業(yè)設(shè)備。其結(jié)構(gòu)緊湊,適用于各種垂直運(yùn)輸,幾乎沒有海拔高度限制具有廣泛的可擴(kuò)展性。機(jī)械建造斗式提升機(jī)相對簡單。特別是在進(jìn)行裝卸、運(yùn)轉(zhuǎn)、輸送、分配等生產(chǎn)過程中應(yīng)用的更加的廣泛。關(guān)鍵詞:斗式提升機(jī) 料斗 鏈輪AbstractBucket elevator is an indispensable part of modern automatic production line in all kinds of modern industries and enterprises. The chain hoist is one of the most important hoisting equipment in contemporary society, and it is widely used in various occasions in metallurgy, mines, cement, ports, chemical industry, food and other industries. the hoist designed in this paper is a relatively small transport machine with small load-bearing capacity, low transport cost and more compact structure. This design is mainly about the design of the overall structure and driving structure, the selection of main parts such as motors, speed reducers and the design check of various driving shafts.Keywords: Bucket elevator Motorl ii目 錄摘要IABSTRACTII1 引言32提升機(jī)簡介52.1概述52.2斗式提升機(jī)的工作原理52.3斗式提升機(jī)的主要特點(diǎn)52.4斗式提升機(jī)分類62.5斗式提升機(jī)選用以及相關(guān)計(jì)算72.6斗式提升機(jī)主要部件的選擇93提升機(jī)主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)114斗式提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)154.1 確定電動(dòng)機(jī)的功率154.1.1 確定電機(jī)類型、結(jié)構(gòu)。154.1.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速164.1.3 確定電動(dòng)機(jī)的功率和類型164.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)164.3 減速器的選用184.3.1 滾筒轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比的計(jì)算184.3.2 減速器的選用194.4 驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和工藝要求204.4.1 軸的材料及熱處理204.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)204.4.3 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算224.5. 平鍵的選擇與校核234.6 軸承選型與壽命計(jì)算245 提升機(jī)其他裝置的設(shè)計(jì)255.1 驅(qū)動(dòng)鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)255.2 環(huán)鏈的設(shè)計(jì)265.3 張緊裝置的設(shè)計(jì)265.4 反轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)275.5 罩殼的設(shè)計(jì)285.6 中部區(qū)域的設(shè)計(jì)選材29結(jié)論30致謝31參考文獻(xiàn)32411 引言1.1 課題研究背景和意義隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展,無論是如今的礦業(yè)公司、港口、建筑實(shí)施工地、森林農(nóng)場,還是在食品加工和國民實(shí)體經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中,起重設(shè)備在越來越多地場合應(yīng)用,在整個(gè)散裝物料處理行業(yè),斗式升降機(jī)是常用的工業(yè)設(shè)備。其結(jié)構(gòu)緊湊,適用于各種垂直運(yùn)輸,幾乎沒有海拔高度限制具有廣泛的可擴(kuò)展性。機(jī)械建造斗式提升機(jī)相對簡單。特別是在進(jìn)行裝卸、運(yùn)轉(zhuǎn)、輸送、分配等生產(chǎn)過程中應(yīng)用的更加的廣泛。舉個(gè)例子:一個(gè)年產(chǎn)上千萬噸鋼的制造企業(yè),僅僅運(yùn)進(jìn)物了就得有千萬噸;再加上產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的各種運(yùn)輸運(yùn)轉(zhuǎn),這個(gè)運(yùn)送量是非常大的。這個(gè)例子就體現(xiàn)了高效率、高現(xiàn)代化的起重運(yùn)輸機(jī)械的重要性。起重運(yùn)輸機(jī)在生產(chǎn)過程中確實(shí)是很關(guān)鍵的運(yùn)輸流通設(shè)備,一般人似乎認(rèn)為其更多的是其輔助設(shè)備作用,但其實(shí)很多的起重提升運(yùn)輸機(jī)械,其實(shí)際作用早已超出僅僅是輔助設(shè)備范疇,它們被應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程鏈中,然后組成了生產(chǎn)作業(yè)線上的主體設(shè)備。不僅鋼制造合企業(yè)如此,其他一般實(shí)體經(jīng)濟(jì)部門也是如此。所以對增加實(shí)體經(jīng)濟(jì)效益,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的方面,充分發(fā)揮起重提升運(yùn)輸?shù)淖饔檬蔷哂兄匾饬x的。垂直提升機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,整體緊湊,節(jié)省地面面積,可以提升較大的高度,密封性很好,可以避免環(huán)境受到污染。不僅運(yùn)用于倉庫、礦井、碼頭貨物散裝物料的運(yùn)輸,還可以用它來卸船的貨物和裝車卸車。所以大量運(yùn)用在化工、礦山、糧油行業(yè)。不過它也有缺點(diǎn):對過載有些敏感,有些部件容易磨損,運(yùn)送的物料種類也有些限制,輸送能力一般也小于600t/h,高度一般最高只能提升80m。其廣泛應(yīng)用在垂直運(yùn)輸中,特別是各種散裝物料。在50年代,中國向蘇聯(lián)引進(jìn)了斗士提升機(jī)的基本技術(shù),可是一直發(fā)展到80年代都沒有產(chǎn)生巨大的突破,一直在利用原有的技術(shù),但是隨著國家的強(qiáng)大,技術(shù)的提升,改革開放以后,一些大型的工程需要的提升機(jī),國內(nèi)已達(dá)不到要求,于是向國外引進(jìn)了一批數(shù)量的斗士提升機(jī),從此之后國內(nèi)的斗士提升機(jī)水平也逐步上升,各種系列的提升機(jī)陸續(xù)被發(fā)展出來,讓我國的生產(chǎn)制造水平提高了很高的效率。但是由于各種發(fā)展原因。在設(shè)計(jì)的水平、原材料的精度、工藝水平和制造水平方面的原因之下,產(chǎn)品在實(shí)際的使用過程中和國際水平相比,還是有些差距。比如在:實(shí)際使用中技術(shù)性能、使用壽命、產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性、噪音方面等等。都有著些許的差距。我們需要不斷的努力,爭取制造出更加先進(jìn)高效的垂直運(yùn)輸設(shè)備。行業(yè)現(xiàn)狀有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和推廣價(jià)值。2 提升機(jī)簡介2.1 概述主要設(shè)計(jì)方案如下:1)清楚明白斗式提升機(jī)的工作原理之后,初步設(shè)計(jì)出總體方案。2)提出合理的結(jié)構(gòu)和零件的強(qiáng)度的校核,保證運(yùn)行的安全平穩(wěn)。3)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì),保證效率。2.2 斗式提升機(jī)的工作原理:斗式提升機(jī)是通過料斗圍繞在上部和下部;通過鏈輪來傳動(dòng),頭輪的軸與動(dòng)力裝置與相連,形成了斗式提升機(jī)的動(dòng)力,動(dòng)力機(jī)構(gòu)使頭輪軸轉(zhuǎn)動(dòng);然后將帶動(dòng)牽引件,可以讓牽引件正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)物料從下部進(jìn)料口進(jìn)入時(shí),通過鏈輪來傳動(dòng)牽引,然后提升到高出,在高處用一定的卸載方式卸料,達(dá)到垂直方向運(yùn)送材料的目的。通過機(jī)殼封閉斗提機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2.3 斗式提升機(jī)的主要特點(diǎn):1結(jié)構(gòu)特點(diǎn):2、 應(yīng)用特點(diǎn):2.4 斗式提升機(jī)分類:在全球散裝物料處理設(shè)施中有三種常見的斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)1)離心式升降機(jī) - 通常,這是我們港口或農(nóng)場所熟悉的糧食處理設(shè)施中使用的提升機(jī)類型。升降機(jī)鏟斗利用離心力自由排出產(chǎn)品。這種類型的提升機(jī)找主要是由是由制造商TOPS Inc.“CC Swift”,MAXI-LIFT“Tiger-CC”或“CC-Max”或Tapco的“CC-HD”制造的。2)連續(xù)卸料升降機(jī) - 這種類型的斗式升降機(jī)通常用于排放緩慢和非自由流動(dòng)的產(chǎn)品,其中升降機(jī)鏟斗彼此頂部排放。速度在125 fpm范圍內(nèi)運(yùn)行,以完成這種類型的離心力。3)正排放升降機(jī) - 升降機(jī)設(shè)計(jì),使用提升機(jī)提升爆米花,糖果和薯片等商品,其中最重要的是溫和處理和成品食品級應(yīng)用。這種類型的升降機(jī)鏟斗在雙鏈條鏈條的作用下,通過兩個(gè)銷釘固定就位,因此鏟斗可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。為了卸下鏟斗,它會機(jī)械地跳動(dòng)以翻轉(zhuǎn)并卸載,但在此操作之前,鏟斗與地面保持平行且直立。這些電梯通常在設(shè)計(jì)中形成“S”或“L”并貫穿整個(gè)工廠。圖2.11 注入式裝載 圖2.12挖取式裝載2.5 常用斗提機(jī)選用及相關(guān)計(jì)算: 各種td型斗提機(jī)參數(shù)如下: 圖2.3常用提升機(jī)參數(shù)提升機(jī)的理論輸送能力用下式計(jì)算:Q=3.6qv (2-3)其中Q提升機(jī)的輸送能力,t/h;v提升速度,m/s;q提升物料線載荷,kg/m。物料的線載荷按下面計(jì)算:q= (2-4) 式中V 一個(gè)料斗的容積,m3;料斗中的物料填充系數(shù);r-物料堆積密度,kg/m3;提升機(jī)斗間距,m。將式(2-4)帶入式(2-3)得Q=3.6 (2-5)由于實(shí)際生產(chǎn)中供料不可能完全均勻,所以實(shí)際生產(chǎn)能力要乘上供料不均勻系數(shù)才等于生產(chǎn)能力,即:Q實(shí)= (2-6)其中K為供料不均勻系數(shù)時(shí),取K=1.21.6。取取=0.85,=1.5t/m3,v=1.2m/s則Q實(shí)=3.6 0.851.21.5/1.2=33.048t/h28 t/h所選用的斗提機(jī)的輸送能力大于實(shí)際生產(chǎn)中所要求的輸送能力,所以設(shè)計(jì)的斗提機(jī)能夠滿足要求。所以決定設(shè)計(jì)的斗式提升機(jī)可以滿足要求,并進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。2.6 斗式提升機(jī)的主要部件的選擇:根據(jù)老師提出的要求,查閱大量相關(guān)資料后,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向?yàn)椋籂恳龢?gòu)件為:鏈?zhǔn)?。因?yàn)殒準(zhǔn)降奶嵘龣C(jī)成本比較低,質(zhì)量也不重,可以使用較高的速度,并且在工作中比較平穩(wěn),并且噪聲比較小。只是不適宜承載很大場合。但是由于要求是粉末、粒狀、小塊狀的散狀物料,所以很適合。料斗的型式:深料斗。由于深料斗的結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性,在傳輸干燥且流散性好的物料時(shí)具有很優(yōu)越的特點(diǎn)。載型式:掏取式在掏取目標(biāo)物料時(shí),所要求的無聊對料斗的產(chǎn)生的阻力很小,所以在掏取物料時(shí),由此牽引機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度可以高一些,約0.8一2.5 m /s;,一般與離心式卸料結(jié)合。載形式:離心式卸載離心式卸載在卸載時(shí),讓物料做離心運(yùn)動(dòng),然后合理設(shè)計(jì)外壁輪廓,讓物料會做離心運(yùn)動(dòng)貼合外壁輪廓運(yùn)動(dòng),所以很適合卸載粉末、小塊狀、這些流散性好的運(yùn)輸物體。所以料斗的速度比較快,一般取1-2m/s,所以在卸載時(shí),滾筒的轉(zhuǎn)速和直徑,以及卸料口的位置的選擇很重要。安裝方式:垂直式由于根據(jù)工藝的要求,傾斜式的提升機(jī)一般還需要對牽引構(gòu)件進(jìn)行支撐的裝置,讓結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜很多,所以選擇為垂直式提升機(jī)。圖2.4 提升機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖3 提升機(jī)主要參數(shù)確定及主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 提升功率的確定斗式提升機(jī)的功率計(jì)算方式存在著很大的爭議,書上的很多資料都很陳舊,且計(jì)算復(fù)雜。通過查閱大量相關(guān)的手冊的研究,總結(jié)各種數(shù)據(jù)?,F(xiàn)參照文獻(xiàn)5。其中第12段電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算部分內(nèi)容,進(jìn)行功率計(jì)算和料斗寬、深度、容積的確定。預(yù)備知識裝載系數(shù)式中:v為料斗理論幾何容積,V0為不能填裝部分的容積,dm3. 的取值范圍有以下5種:對20 mm以下的小顆粒時(shí),取 0.70.9 ;對20 50 mm的中等顆粒時(shí),取0.60.8 ;對50100 mm的大顆粒,取0.50.7 ;對塊度大于100 mm者,取0.30.5 ;對潮濕的粉狀物料,=0.30.5 0小時(shí)運(yùn)輸量Ah的計(jì)算 小時(shí)運(yùn)送量的公式為 (3-1)式中:v為提升速度,斗間距為物料的松散比重,K為系數(shù)=1.21.6料斗寬度B的確定單位長度上的載荷:V/的計(jì)算公式由(3-1)公式變形得到 (3-2)由的值來確定料斗寬度。根據(jù)(3-2)中算出的值按表2查取料斗寬度料斗尺寸計(jì)算如下: 查得流散型物料密度為1.2 t/m3,任務(wù)要求的提升速度v=1.2 m/s,裝載系數(shù)為0.9。 =6.0001查表2,當(dāng)=6.0001dm3/m的值時(shí)。斗寬B=250mm。由斗寬B=250mm查表1,得到:口A為140mm ,深h為150mm,容積V為3.2dm3由于選擇的是深料斗所以選取原則需要卸出的物料不會碰在前面料斗的斗壁上造成回料。所以讓料斗間距=(2.53)h,h為斗的深度即= 450 mm電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算如下: (3-3)式中:N為電動(dòng)機(jī)功率(KW);為運(yùn)輸量(T/h);H為提升高度(m)V為運(yùn)輸速度(m/s);為總效率,為0.8為系數(shù),由表3查取。查表得 所以電動(dòng)機(jī)功率為 =12.23KW4 斗式提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、減速器、傳動(dòng)軸,等等組成傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖如下。 1、電機(jī),2、聯(lián)軸器,、減速器,4、高速級齒輪傳動(dòng),。圖 4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖4.1 確定電動(dòng)機(jī)的功率4.1.1 確定電機(jī)類型、結(jié)構(gòu)。主要關(guān)注電動(dòng)機(jī)的類型、功率、轉(zhuǎn)速。還需要考慮機(jī)械的負(fù)載特性是否與工作的負(fù)載特性轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速等的配對程度、工作制度,啟動(dòng)制動(dòng)的頻率,還需考慮能否和工作機(jī)械的調(diào)速范圍、工作平穩(wěn)性相匹配,還需盡可能提高傳動(dòng)的效率。在實(shí)際生產(chǎn)中最常用的是用三相交流異步電機(jī),Y系列的三相異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)很多,故Y系列的三相異步電機(jī)應(yīng)用最廣。并且符合這次的設(shè)計(jì)要求,所以選擇Y系列的電動(dòng)機(jī)。4.1.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速Y系列的同步轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000r/min等幾種。考慮經(jīng)濟(jì)原因。當(dāng)工作負(fù)載要求轉(zhuǎn)速高時(shí),應(yīng)選用高速電動(dòng)機(jī)。確定轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)盡可能考慮到各種方面。在一般的普通機(jī)械系統(tǒng)中,使用較多的為同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或者1000r/min的電動(dòng)機(jī)。4.1.3 確定電動(dòng)機(jī)的功率和類型合適的選擇電動(dòng)機(jī)的功率,可以降低成本。并且對電動(dòng)機(jī)的正常工作和耐用性都有些許影響。若功率選小了,則不能保證工作機(jī)的正常工作,或者為了正常工作會讓電機(jī)過載使用,長期以往會讓電機(jī)而過早損壞,從而影響經(jīng)濟(jì)效益;若功率選大了,則會讓由于電動(dòng)機(jī)價(jià)格高,經(jīng)常不能滿載,從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率低,造成很大的浪費(fèi)。同樣也增加了額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。電動(dòng)機(jī)功率最終的確定,主要與其載荷、工作時(shí)間、發(fā)熱量有關(guān)。對于斗提機(jī)這種需要長期連續(xù)不斷工作的機(jī)械來說,需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需的功率Nd來選擇,實(shí)際選擇時(shí),需要讓電動(dòng)機(jī)的額定功率Ne要比電動(dòng)機(jī)的所需功率Pd大,也就是即NeNd。但如果是間歇工作的機(jī)械的話,Ne可稍小于Nd。在第三章中,計(jì)算出的Nd=12.23kW,考察電動(dòng)機(jī)的額定功率和電動(dòng)機(jī)所需的的功率之間的關(guān)系后,查表所得,選取電機(jī)的額定功率為15kW,電源電壓為380V,同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速為1470r/min,所選電機(jī)型號為Y160L-4。4.1 4.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1) 設(shè)計(jì)功率Nd 前文中算出的設(shè)計(jì)功率為 : Nd=12.23kW2) 選定帶型 根據(jù)Nd=12.23kW 和n1=1470r/min ,查詢濮良貴機(jī)械設(shè)計(jì)第九版,圖811 最后決定為B型的普通V帶。3)傳動(dòng)比 最初擬定帶輪的傳動(dòng)比I 為1.54)小帶輪基準(zhǔn)直徑 查閱濮良貴機(jī)械設(shè)計(jì)第九版圖8-9, 取=140mm。則大帶輪基準(zhǔn)直徑可以計(jì)算為 由表89 取 =212mm5)減速軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速 6) 帶速 V=此處取 帶速在525之間,故合適.7) 初定軸間距 根據(jù)要求則900 mm8) 基準(zhǔn)長度的確定 =2+ = 根據(jù)表8-2 選取基準(zhǔn)長度 Ld=2240 mm9) 計(jì)算實(shí)際的軸間距 = 安裝時(shí)所需最小軸間距為 則計(jì)算張緊或補(bǔ)償伸長時(shí)所需要最大軸間距為10) 驗(yàn)算小帶輪的包角 = = =包角合適 11) 單根V帶的基本額定功率通過已知的條件,查詢濮良貴機(jī)械設(shè)計(jì)第九版表8-5得 = 0.3 kW13) V帶的根數(shù) Z=查詢濮良貴機(jī)械設(shè)計(jì)第九版8-6查得=0.99查詢濮良貴機(jī)械設(shè)計(jì)第九版8-2查得=1.00V帶的根數(shù)z為:= 5.6根 取為6 根。14) 單根V帶的初拉力F0 = 查詢濮良貴機(jī)械設(shè)計(jì)第九版表8-3 查得 m=0.17 kg/m= 15)計(jì)算軸壓軸力Fp所以帶輪的選擇符合要求。4.3 減速器的選用4.3.1 滾筒轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比的計(jì)算由于斗寬為250mm,所以選滾筒的直徑D=480mm,帶的速度v=1.2m/s,則滾筒的轉(zhuǎn)速:n1=61r/min經(jīng)過帶傳動(dòng)減速后的轉(zhuǎn)速為:n2=1157.6r/min即減速箱的傳動(dòng)比i總為:I總=18.974.3.2 減速器的選用 (1)選擇ZLY型減速器選擇I種裝配形式(2)選擇型號 Pc1=KAP1根據(jù)【文獻(xiàn)減速器的選用】表2.2-35載荷特性為H,按表2.2-35查得KA=,Pc1=2.2 *15kw=30.3KW查表2.2-31,選用ZLY 型,P1P=35kW(3) 檢核啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩(4) 校核減速器的熱功率要求為:P1PG1fwfA查表2.2-34得PG1=30kw查表2.2-36得fw=0.75由100%=38.4%40%查表2.2-36得fA=0.7930*0.75*0.79KWP1=15kw,故符合要求所以選擇的減速器型號為ZLY112-20-I,JB/T8853-1999。采用油浴潤滑,并用盤狀水管通水冷卻潤滑油。查閱文獻(xiàn)1GB/T5014-2003。聯(lián)軸器選擇型號為:聯(lián)軸器LX4聯(lián)軸器YC56112YC55112 GB/T5014-20034.4 驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和工藝要求4.4.1 軸的材料及熱處理通過考慮這次提升機(jī)的工作環(huán)境,和設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。這次提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)主軸的材料選45鋼,調(diào)質(zhì)處理。4.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)初步計(jì)算軸的直徑參照文獻(xiàn)3中軸的設(shè)計(jì)的內(nèi)容。根據(jù)軸的承載情況,通過計(jì)算扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度方先初步得出軸的直徑。按文獻(xiàn)中公式式(15-2)計(jì)算公式如下:dmin=A03Pn其中中 A0系數(shù) P軸上的功率,kW n軸上的轉(zhuǎn)速,r/min選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,取A0=115。代入數(shù)據(jù)求得: dmin=A03Pn=11533.9640mm=71.2mm 。在軸端與聯(lián)軸器配合要鍵槽,必然會使軸的強(qiáng)度降低,所以軸的直徑需要變大4%,取軸的直徑為75mm。2)各軸段直徑的確定如圖4-3-1所示,軸段和減速器輸出軸通過聯(lián)軸器配合,故直徑d1=75mm。并且在軸段處的附近裝毛氈彌形成密封環(huán)境,軸段和軸段上安裝軸承。查閱文獻(xiàn)4表7-2-70。現(xiàn)暫取軸承型號為2213,其內(nèi)徑d2=100mm,外徑D=120mm,寬度B=Xmm,故軸段的直徑d2=d8 =100mm。軸段和軸段的直徑為軸承的安裝尺寸,查閱相關(guān)文獻(xiàn),取d3= d7=110mm。驅(qū)動(dòng)鏈輪與軸段和軸段配合,承受的彎矩的情況在軸段與軸段中間的截面為危險(xiǎn)截面,所以直徑必須加大,現(xiàn)暫定d4= d6=140mm。 圖4-2 驅(qū)動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖3)各軸段長度的確定軸段利用聯(lián)軸器將和減速器輸出軸套裝配,所以得長度主要決定于減速機(jī)和頭部殼體之間的安裝尺寸以及聯(lián)軸器的相關(guān)要求,同時(shí)還要保證與減速機(jī)相配合的部分有足夠的長度。參考文獻(xiàn)1。根據(jù)減速器的相關(guān)尺寸要求,初步設(shè)計(jì) L1=140mm。在軸段與軸段上需要安裝軸承,考慮裝配的原因,長度必須和軸承的安裝尺寸呈正相關(guān),故取L2=L8=180mm。軸段和軸段的長只考慮兩軸承之間的距離是不夠的,還需要把滾筒在軸向上的安裝尺寸計(jì)算在內(nèi)。由于一些零部件需要一定的空間,則可以暫取L3=L7=80mm。軸段、的長度與驅(qū)動(dòng)鏈輪有關(guān),初步設(shè)計(jì)為L4=L6=140mm,L5 =130mm,驅(qū)動(dòng)軸總長為1130mm。考慮加工過程工藝問題,設(shè)置退刀槽。4)軸上零件的固定軸段、的鍵傳遞較大的轉(zhuǎn)矩,且軸段需要和聯(lián)軸器來配合。查閱文獻(xiàn)文獻(xiàn)4。配合選用k6;軸段、與驅(qū)動(dòng)鏈輪配合,配合選用r6;軸段、與軸承配合,配合選用r6。 5)軸上倒角及圓角為方便加工,倒角均為C2,倒圓角為R2mm。 4.4.3 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算強(qiáng)度校核 :1)根據(jù)彎扭合成強(qiáng)度情況的計(jì)算過程如下明顯b-b截面是危險(xiǎn)截面。由于彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力是靜應(yīng)力,所以有 所以b-b截面左右兩側(cè)都安全。4) 安全系數(shù)校核彎曲應(yīng)力為應(yīng)力幅為 安全系數(shù)S為:而許用安全系數(shù)顯然S大于, 故bb剖面是安全的。綜上所述,軸的彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度是足夠符合要求的。4.5. 平鍵的選擇與校核1)平鍵的選擇根據(jù)圖4-3-1驅(qū)動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)。參考文獻(xiàn)4表5-3-20。在處選用平鍵GB/T1567-2003 鍵167110. 處和處選用平鍵GB/T1567-2003 鍵 208100.2)鍵的校核材料為45鋼。查閱文獻(xiàn)4表5-3-17。由于鍵只受到很小的沖擊,而它的許用擠壓應(yīng)力p=110Mp。現(xiàn)將鍵連接工作面的強(qiáng)度校核如下:p=2TDklp式中:T由軸來傳遞的轉(zhuǎn)矩,Nmm; D軸的直徑,mm; k 鍵和輪轂的高度差,mm,平鍵k=0.4h; l鍵的工作長度,mm,A型l=L-b。分別代入聯(lián)軸器鍵的數(shù)據(jù)來計(jì)算可得:p=29.45105562.894=94.1Mpap和帶入帶入鏈輪鍵的數(shù)據(jù)來計(jì)算可得:p=29.45105803.284=87.9Mpap可以看出兩處鍵均符合強(qiáng)度的要求,選用合適。4.6 軸承選型與壽命計(jì)算1)選型考慮提升機(jī)為中度沖擊場合下工作,所以需要考慮彎曲變形,再加上與減速機(jī)嚴(yán)格保證同心很困難,再加上軸上主要承受徑向載荷,由于調(diào)心球軸承有游隙。所以選調(diào)心球軸承。查閱文獻(xiàn)4表7-2-70。選用型號為2213。2)壽命計(jì)算提升機(jī)驅(qū)動(dòng)軸軸承主要承受徑向載荷,軸向載荷很小并。所以其當(dāng)量動(dòng)載荷:P=fpFR其中:fp為載荷系數(shù),中等沖擊則取為1.2-1.8。計(jì)算得:P=1.57.75kN=11.63kN查閱文獻(xiàn)4公式13-5。壽命可以計(jì)算為:Lh=10660nCP式中:軸承壽命系數(shù),=3.將已知數(shù)據(jù)帶入得:Lh=106604043.511.633h=2.3104h驅(qū)動(dòng)軸的軸承的工作壽命可以達(dá)到23000小時(shí)。5 提升機(jī)其他裝置的設(shè)計(jì)5.1 驅(qū)動(dòng)鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)軸用鍵和鏈輪連接,形成整體。此次設(shè)計(jì)提升機(jī)的運(yùn)行速度為v=1.2m/s,根據(jù)第3.5.2知,驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為n=40r/min。已知:v=2n60d2則鏈輪輪直徑為:d=601.240m=460mm前面已經(jīng)確定了、段軸的長度為140mm,考慮到工藝性的問題,驅(qū)動(dòng)鏈輪的寬度為140mm。鏈輪裝置的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖5.1 驅(qū)動(dòng)鏈輪結(jié)構(gòu)5.2 環(huán)鏈的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)用環(huán)鏈當(dāng)牽引構(gòu)件。環(huán)鏈?zhǔn)羌捌渲匾牟考?在其運(yùn)輸過程中,作用在環(huán)鏈的載荷極復(fù)雜。環(huán)鏈的選擇由布置的路線要求,輸送的材料實(shí)際使用的條件來綜合考量。合理正確的選擇環(huán)鏈影響到斗提機(jī)機(jī)的輸送任務(wù)要求,而且還導(dǎo)致輸斗提機(jī)的滾筒和驅(qū)動(dòng)裝置等等部件的設(shè)計(jì)要求不同。我國目前定型的環(huán)鏈節(jié)距為50mm、64mm、86mm、92mm等,如圖 所示:環(huán)鏈與料斗的連接采用鏈環(huán)鉤,當(dāng)料斗的寬度為大于300mm時(shí),需要用兩根牽引鏈條來牽引。結(jié)構(gòu)如圖所示:圖5.2 環(huán)鏈結(jié)構(gòu)5.3 張緊裝置的設(shè)計(jì)在斗提機(jī)的外罩下部有張緊裝置。主要是為了不讓皮帶打滑所以讓輸送鏈擁有張力,還控制輸送帶在支承間的錘度,防止鏈條松動(dòng),讓斗提機(jī)正常高效的工作。重錘式張緊裝置的主要原理是,通過重物自身的重量來完成張緊,所以它可以保證足夠并且恒定的張力,所以適用適用提升功率較大的提升機(jī)。通過綜合的考慮,選用重錘式張緊裝置 5.4 反轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)在出現(xiàn)意外情況(例如停電)下,由于運(yùn)輸機(jī)上物料有重力,斗式提升機(jī)會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)或順滑現(xiàn)象,則因此使斗式提升機(jī)結(jié)構(gòu)部件損壞,所以需要設(shè)計(jì)安裝一個(gè)逆止器用來止防止突發(fā)狀況下提升機(jī)的反轉(zhuǎn)。各種逆止器的結(jié)構(gòu)和使用條件以及應(yīng)用要求如下: 通過綜合的考慮,結(jié)合這次設(shè)計(jì)的要求并且考慮到實(shí)際情況,最后選用滾柱逆止器。這種逆止器是位于減速機(jī)箱體內(nèi)。5.5 罩殼的設(shè)計(jì)圖5.3罩殼的設(shè)計(jì)提升機(jī)的罩殼在保護(hù)人員人身安全的同時(shí),還有支承和密封的作用,甚至最整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的效率都會有所影響,所以選擇合格質(zhì)量的罩殼就顯得尤為重要,所以其技術(shù)要求較高,一般來說,機(jī)殼上法蘭面和下法蘭面的平行度要求是GB1184-80形位公差中的12級,垂直度要求一般要達(dá)到GB1184-80形位公差中的12級。機(jī)殼一般由25mm的鋼板焊接而成,然后用角鋼為骨架制作成想要高度的標(biāo)準(zhǔn)件,每節(jié)一般為22.5m,所以公稱長度要求對選型很重要,然后用螺栓緊固來緊固節(jié)與節(jié)之間。通過在中部設(shè)立觀察孔來觀察運(yùn)行時(shí)可能會出現(xiàn)的問題。同時(shí)為了在出現(xiàn)堵塞情況下可以容易的清掃斗式提升機(jī)底部堆積物料,底部也裝有可拆卸的帶蓋孔口。上部罩殼的形狀設(shè)計(jì)時(shí)要仔細(xì)考慮到的離心卸載曲線。不完全卸入和導(dǎo)出的情況一般不允許發(fā)生。在機(jī)殼內(nèi)設(shè)也安裝了中部的導(dǎo)向引導(dǎo)裝置,消除在運(yùn)行牽引料斗時(shí),機(jī)器產(chǎn)生過大的橫向擺動(dòng)的影響,節(jié)和節(jié)之間利用密封膠密閉緊封,并通過法蘭用螺栓緊固。頭部罩殼需要支撐電動(dòng)機(jī)及減速機(jī),為了安全,要用厚一些的鋼板,罩殼的四壁設(shè)計(jì)為3mm的鋼板,和電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)支座聯(lián)結(jié)的側(cè)板設(shè)計(jì)為10mm的筋板, 法蘭及支撐采用65655的熱軋等邊角鋼。同樣的原因,側(cè)板與罩殼的焊接也用用K形坡口,并且盡量不讓虛焊發(fā)生。5.6 中部區(qū)域的設(shè)計(jì)選材由于本設(shè)計(jì)中的提升機(jī)提升高度比較高,機(jī)殼內(nèi)部產(chǎn)生空氣的干擾,所以上行、下行兩部分的罩殼都需要采用獨(dú)立式的結(jié)構(gòu)。連接法蘭64645的等邊角鋼制作,殼體用3mm厚的鋼板制作,并且同時(shí)在罩殼上裝檢修門也是必須的,其目的是用來觀察提升運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的情況,以方便在出現(xiàn)故障時(shí)可以及時(shí)檢修,所設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)如圖所示:圖5.4 中部機(jī)殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié) 論 通過這三個(gè)月的設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)在老師的指導(dǎo)下,完成了本次斗式提升機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案。總體裝配圖,重要部件和零部件設(shè)計(jì)和繪圖的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)基本結(jié)束?,F(xiàn)在獎(jiǎng)本次設(shè)計(jì)的提升機(jī)的主要參數(shù)匯總?cè)缦拢汗β剩?2.23kW;運(yùn)行速度1.2m/s提升高度:20m;提升能力:28(t/h);斗寬B=250mm。斗得容積V為3.2dm3料斗間距:450mm;料斗個(gè)數(shù):45個(gè)這次設(shè)計(jì)的帶式斗式提升機(jī),提升高度為20米,提升能力28噸/小時(shí),運(yùn)行時(shí)平穩(wěn)安全可靠抗沖擊能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)簡單,整體緊湊,節(jié)省地面面積,可以提升較大的高度,密封性很好,可以避免環(huán)境受到污染。不僅運(yùn)用于倉庫、礦井、碼頭貨物散裝物料的運(yùn)輸,還可以用它來卸船的貨物和裝車卸車。所以能大量運(yùn)用在化工、礦山、糧油行業(yè)。致 謝 四年寒暑,如白駒過隙,所感所獲,收獲頗豐。在完成這三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)后,總算是對自己有些交代,利用一個(gè)課題,將四年所學(xué)的大部分知識串聯(lián)起來,重新鞏固自己所學(xué),同時(shí)在老師的幫助下發(fā)現(xiàn)自己的不足,并且在老師的悉心指導(dǎo)下完善自己。本次設(shè)計(jì)能夠順利的完成,也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé),使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識,并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫忙和支持,才使我的畢業(yè)論文工作順利完成,在此向?qū)ξ覀儥C(jī)械系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來的辛勤栽培。還有一個(gè)就是我要有由衷的感謝我的指導(dǎo)老師XXX教授,XXX老師從開題報(bào)告撰寫、資料的查找,到結(jié)構(gòu)的完善,甚至是圖紙的細(xì)節(jié)都給予我了悉心的指導(dǎo)。讓我收獲良多,不勝感激。每次克服一個(gè)個(gè)難點(diǎn),便覺得一切都是值得的。 雖然我設(shè)計(jì)的斗式提升機(jī)還有許多地方有待完善,但這次論文設(shè)計(jì)的經(jīng)歷卻讓我終身受益,掌握正確的方法并加以不斷學(xué)習(xí)便會收獲無窮。參考文獻(xiàn)1機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第2卷. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.3 濮良貴,紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì). 第八版. 北京:高等教育出版社,2008.4 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版. 第2卷. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20095許翊鳴.斗式提升機(jī)的選型及主要參數(shù)確定.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2004 6常金秋.斗式提升機(jī)的選型及主要參數(shù)確定.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).20056常金秋.斗式提升機(jī)的選型及主要參數(shù)確定.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).20057胡宗武,徐履冰,石來德主編.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版杜,20038王鷹主編.連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.北京:中國鐵道出版社,2001.1 英文文獻(xiàn)翻譯1.1 Micro Shot Blasting of Machine ToolssD.M. Kennedy *, J. Vahey, D. HanneyFaculty of Engineering, Dublin Institute of Technology, Bolton Street, Dublin 1, IrelandReceived 5 January 2004; accepted 3 February 2004Available online 13 April 2004Abstract Micro blasting of cutting tips and tools is a very effective and reliable method of advancing the life of tools under the action of turning, milling, drilling, punching and cutting. This paper outlines the ways in which micro blasted tools, both coated and uncoated have benefited from shot blasting and resulted in greater productivity, lower cutting forces, improved surface finish of the work pieces and less machine downtime. The process of micro blasting is discussed in the paper. Its effectiveness depends on many parameters including the shot media and size, the mechanics of impact and the application of the shot via the micro shot blasting unit. Control of the process to provide repeatability and reliability in the shot blasting unit is discussed. Comparisons between treated and untreated cutting tools are made and results of tool life for these cutting tips outlined. The process has shown to be of major benefitto tool life improvement. 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.Keywords: Micro shot blasting; Surface finish; Machine tools1. IntroductionMany modern techniques have been developed to enhance the life of components in service, such as alloying additions, heat treatment, surface engineering, surface coating, implantation processes, laser treatment and surface shapedesign. Processes such as thin film technology, plasma spraying, vacuum techniques depositing a range of multi-layered coatings have greatly enhanced the life, use and applications of engineering components and machine tools. Bombardment with millions of micro shot ranging in size from 4 to 50 lm with a controlled process can lead to dramatic operating life improvements of components. Standard shot peening was first used in a production process to extend the life of valve springs for Buick and Cadillac engines in the early 1930s 1,2 but prior to this it was a well known process used by blacksmiths and sword makers overtime to improve the toughness of the cutting edges of their tools and weapons. Today, cutting tips and tools can be greatly improved by the process of micro shot blasting their surfaces to induce compressive residual stresses. The operating life of tools such as drills, turning tips,milling tips, punches, knife edges, slicers, blades, and a range of other working parts can also benefit from this process.Standard components, such as springs, dies, shafts, cams, and dynamic components in machines and engines can be enhanced by this process. The fatigue life of compressor components for example, treated by shot peening have increased dramatically as reported by Eckersley and Ferrelli 3. Other factors such as improved fatigue resistance, micro crack closure, reduced corrosion and an improved surface finish can also be designed into components as a result of this the peening process. Not only can improvements be made to the surface finish of the cutting tips and tools but also the surface finish of the work pieces machined with these tools have improved as a result of this technique. Engineering materials such as tools steels, carbides, ceramics, coated carbides, through to polymers and even rubbers (elastomers) can benefit. The key requirement for this process is to develop anautomated micro blasting process to fit inside a spraybooth or standard shot blasting booth. Shot material, size and mass, operating pressures, operating velocities, kinetic energy, density and coverage time will need to be perfected and optimised for a range of materials. The process is a line of sight method but can be applied to complex surface shapes such as the tips of drill bits.2. Method of operation One of the primary ways that components fail in ervice is through fatigue. This is closely associated with cyclic stresses and accelerated by tensile stresses, micro crack propagation and stress corrosion cracking. Cracks reduce the cross section of a material and eventually it will fail to support the applied loads. One simple method of reducing failure by fatigue is to arrest these tensile stresses by inducing compressive stresses into a surface. The benefits obtained with shot peening are a direct result of the residual compressive stresses produced in a component. A typical shot striking a surface is shown in Fig. 1. Any applied tensile loads would have to overcome the residual compressive stresses before a crack could initiate as described by Almen 4. Poor machining of materials can result in residual stresses accruing at the surface. Rough surfaces have deeper notches, where cracks can initiate due to tensile stress concentrations at these points. Many standard machining processes such as grinding, milling, turning, and coating processes such as electroplating induce residual tensile stresses in surfaces and this can lead to early failure of components. Further tensile loading in service would lead to early failure and this can be prevented by shot peening and micro blasting of component surfaces. Micro shot blasting will change the following in a materials surface:(i) resistance to fatigue fracture;(ii) resistance to stress corrosion;(iii) a change in residual stresses;(iv) modification of surface finish.It is a cold working process involving bombarding powders such as ceramics, glass and metals of mainly spherical shapes against surfaces and can be used in conjunction with other processes. The main stages involved in this dynamic process include elastic recovery of the substrate after impact, some plastic deformation of the substrate if the impact pressure exceeds the yield stress, increased plastic deformation due to an increase in impact pressure and finally some rebound of the shot due to a release of elastic energy. Some critical design characteristics of the micro shot peening process include the shot size, shape, hardness, density, durability, angle of impact, velocity and intensity. All of these parameters will influence the residual compressive stresses produced in the substrate.3. Experimental workTool materials such as Tungsten Carbide, High Speed Steels used in milling and turning tools were subjected to the micro peening process using different shot media (ceramic and glass bead) and shot size. Tests prior to and following the blasting process were conducted to ascertain any improvements resulting from the process.The micro shot peening unit is shown in Photo 1 it incorporates an air filter, pressure regulator and gauge, air flow regulator, pressurised blast media container and a venturi blast nozzle for directing the stream of micro shot. The unit is PLC controlled and a stepper motor, used to drive a lead screw, is used to move the blast nozzle across the sample in order to control media shot coverage. The blast nozzle can also be rotated to allow shot media to strike the samples at different angles. Tests undertaken include surface finish and roughness measurement, machining tests on standard lathes and mills, hardness tests, cutting forces on turning operations, tool wear and the determination of surface finish of the work pieces machined. Figs. 2 and 3 show a typical high speed steel (HSS) tip prior to and following the micro shot peening process using ceramic bead at a pressure of 5.5 bar.4. Experimental resultsTesting of treated and untreated cutting tips and tools was conducted on HSSs for turning and milling as well as coated and uncoated carbide inserts. A dynamometer was used to measure cutting forces on the turning tool (Lathe). The cutting process consisted of a depth of cut of 2 mm on a standard bright mild steel specimen over a length of 750 mm while milling tests consisted of machining a 25_25_150 mm piece of mild steel using a depth of cut of 1 mm with a slot milling cutter of 18 mm diameter. Surface roughness measurements were conducted on the machined components prior to and after machining to establish whether the treated cutting tips had superior performance to the untreated tips. Micro Hardness testing was also carried out to establish if there was any increase in surface hardness due to the micro shot peening process. The impact angle of the shot was set at 90_ as this provides the optimum compressive layer 5. The shot velocity on impact with a surface is largely dependent on the nozzle size, the air pressure and the distance from the substrate. The exposure time was adequate to give sufficient coverage of the substrate and this was determined by the Almen strip saturation time, work piece indentation time and visual appearance. Harder materials such as carbides will obviously require longer exposure time or harder shot media. The micro peening media used was a ceramic bead of approximately 40 lm diameter providing high impact strength and hardness (NF L 06-824, approximately 60 HRc). 4.1. Micro hardness tests Combined Vickers micro hardness tests gave the results in Table 1. for both treated and untreated HSS cutting tips.4.2. Surface roughness values In all surface roughness tests conducted, the micro blasted surface gave an improved surface roughness value. Surface roughness and profile tests were carried out on both a Talyor Hobson Tallysurf instrument and a non contact surface profileometer. Surface roughness details of a typical untreated HSS cutting tip and a treated one are shown in Figs. 4 and5 and Table 2 shows the results of surface measurement values for other cutting tips and tools and workpieces. Fig. 6 shows an uncoated carbide cutting tip which was not subjected to micro blasting. The flank wear was measured using an optical microscope and the value recorded was 150 lm after 676 s of machining. Fig. 7 shows an uncoated carbide tip subjected to micro blasting. The flank wear in this case is only 90 lm for the same machining time.and5 and Table 2 shows the results of surface measurement values for other cutting tips and tools and workpieces. Fig. 6 shows an uncoated carbide cutting tip which was not subjected to micro blasting. The flank wear was measured using an optical microscope and the value recorded was 150 lm after 676 s of machining. Fig. 7 shows an uncoated carbide tip subjected to micro blasting. The flank wear in this case is only 90 lm for the same machining time.4.3. Dynamometer testsFigs. 8 and 9 show the comparison for Dynamometer results for HSS in the treated (micro blasted) and untreated states with relevant comments.Similar profiles are shown for coated and uncoated turning tips in both the treated (micro blasted) and untreated conditions in Figs. 1013. In all cases, the micro blasted tips provided an increase in cutting tip life with lower cutting forces recorded.5. ConclusionsThis research work has shown that micro shot blasting of cutting tips and tools has a very positive effect on component surfaces by increasing toughness, operating life, improving hardness and surface finish. From the tests conducted, it is obvious that the process affects the residual stresses at or near the surface in a beneficial way by inducing compressive stresses on the substrates tested. The micro blasting process is very simple to apply and economical to use. The mechanical properties of the substrates will determine the type of treatment, i.e. shot hardness, velocity and duration of application in order to obtain maximum benefits from this process. In some cases, authors have reported a 4 10 fold improvement in fatigue life in a range of dynamic machine parts subjected to standard shot blasting. Further testing will need to be conducted at the micro shot blasting stage to obtain similar benefits. Other applications for the micro blasting process are currently being investigated and rubber based products that are subjected to fatigue and wear are being tested in order to remove the surface voids that act as stress concentrations in these materials.References1 Impact. Bloomfield, CT: Metal Improvement Company; Fall 1989.2 Zimmerli FP. Heat treating, setting and shot-peening of mechanicalsprings. Metal process; June 1952.3 Eckersley JS, Ferrelli B. Using shot-peening to multiply the life ofcompressor components. In: The shot peener, International newsletterfor shot-peening surface finishing industry, vol. 9, Issue No.1; March 1995.4 Almen JC. J.O. Almen on hot blasting. General motors test, USPatent 2,350,440.5 Champaigne J. Controlled shot peening. Elec Inc., Report; 1989.1.2 中文翻譯 摘要在旋轉(zhuǎn),銑削,鉆孔,沖孔和切削運(yùn)動(dòng)中,微拋丸切削技巧和工具是一種提高工具壽命的非常高效并且可靠的方法。本文概述了應(yīng)用微拋丸工具的方式,微拋丸對有無鍍膜工件的益處,并且創(chuàng)造了更大的生產(chǎn)力,降低了切應(yīng)力,提高了工件的表面光潔度,減少了機(jī)器的停機(jī)時(shí)間。本文對微拋丸過程進(jìn)行了討論。它的效率取決于包括彈丸媒體和型號在內(nèi)的許多參數(shù),碰撞力學(xué)和通過微拋丸單元的彈丸的應(yīng)用程序。對控制流程提供的可重復(fù)性和可靠性的爆破裝置進(jìn)行了探討。處理和未經(jīng)處理的刀具的做出了對比,切割技巧對刀具壽命的影響做出了概述。這個(gè)過程體現(xiàn)了提高工具壽命的主要好處。關(guān)鍵詞:微噴丸清理,表面光潔度;機(jī)床介紹許多現(xiàn)代技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來加強(qiáng)服務(wù)組件的壽命,例如添加合金,熱處理,表面工程,表面涂層,移植過程,激光治療以及表面外形設(shè)計(jì)。例如薄膜技術(shù),等離子噴涂,沉淀多層涂料的真空技術(shù)都大大加強(qiáng)了壽命,工程和應(yīng)用程序組件和機(jī)床使用。通過控制過程用數(shù)以百萬計(jì)的大小在4到50微米的微拋丸撞擊可以顯著提高組件的使用壽命。標(biāo)準(zhǔn)噴丸技術(shù)首次使用時(shí)在20世紀(jì)30年代提高別克和凱迪拉克引擎氣門彈簧的生產(chǎn)過程中,但在此之前該技術(shù)就是被鐵匠和刀制造商所熟知的來提高他們工具和武器切削刃韌性的過程。當(dāng)今,切割技巧和工具可以通過微拋丸清理它們的表面的過程來引導(dǎo)壓縮參與應(yīng)力而被大大提高。鉆頭,車削頭,銑削頭,沖頭,刀刃,切片機(jī),葉片以及一系列的其他工作部分都可以受益于該過程。機(jī)器和引擎中的標(biāo)準(zhǔn)組件,例如離合器,柴油機(jī),軸,凸輪以及動(dòng)態(tài)組件等都可以通過該過程提高。由Eckersley和Ferrelli所述,例如壓縮機(jī)組件的疲勞壽命通過拋丸處理可以顯著增加。其他因素,例如抗疲勞強(qiáng)度,微裂紋閉合,減少腐蝕以及提高表面光潔度都可以被作為噴丸的結(jié)果而被設(shè)計(jì)進(jìn)組件當(dāng)中。不僅可以做到切削刀具表面光潔度的提高模塊化特點(diǎn)和生產(chǎn)模塊化發(fā)展,使得汽車制造企業(yè)的知識呈現(xiàn)出模塊系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)特性。模塊系統(tǒng)的知識以信息的形式存在,系統(tǒng)內(nèi)部信息(系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)則)是模塊系統(tǒng)的存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。Baldwin和Clark借用計(jì)算機(jī)科學(xué)的類似思想,將模塊系統(tǒng)的信息分為系統(tǒng)信息(可視設(shè)計(jì)規(guī)則)和模塊信息(隱形的設(shè)計(jì)規(guī)則)。系統(tǒng)信息結(jié)構(gòu)信息來構(gòu)成的。8
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