TD160型斗式提升機設計含6張CAD圖,td160,型斗式,提升,晉升,設計,cad
TD型斗式提升機用于垂直輸送粉狀、粒狀、小塊狀的無磨琢性、半磨琢性的物料。本設計要求完成TD型斗式提升機的傳動設計和結(jié)構設計計算、 對主要的牽引件V帶進行設計計算以及對常用件進行選擇性計算。
主要參數(shù)：
某散裝料，粒度小于20mm，松散密度為1.5t/m3，中等磨琢性，生產(chǎn)能力為：6t/h，提升高度為4m。
（3）畢業(yè)設計說明書1份；
（4）設計圖樣工作量：圖紙總量不少于2.5張零號圖紙（裝備圖，零件圖等）；
[1] 胡宗武，徐履冰，石來德 主編.非標準機械設備設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003
[2] 《運輸機械設計選用手冊》編輯委員會編. 運輸機械設計選用手冊[M].北京.化學工業(yè)出版社，1999
[3] 《機械工程師手冊》編輯委員會編. 機械工程師手冊（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001
[4] 王鷹 主編.連續(xù)輸送機械設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001
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TD型斗式提升機設計
摘 要
斗式提升機廣泛地應用于建材、機械、有色金屬、糧食等各工業(yè)部門；應用于在垂直方向內(nèi)或傾斜角度很小時運送散料或碎塊物體?斗式提升機的結(jié)構特點是：被運送物料在與牽引件連結(jié)在一起的承載構件料斗內(nèi)，牽引件繞過各滾筒，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，連續(xù)運動輸送物體?驅(qū)動裝置與頭輪相連，使斗式提升機獲得動力并驅(qū)使運轉(zhuǎn)?張緊裝置與底輪相連，使牽引構件獲得必要的初張緊力，以保證正常運轉(zhuǎn)?物料從提升機底部供料?斗式提升機對過載較敏感；斗和帶易磨損斗式提升機的料斗和牽引構件等部分及頭輪，底輪安裝在密閉的罩殼之內(nèi)，減少灰塵對周圍環(huán)境的污染?
關鍵詞：斗式提升機，料斗，滾筒，牽引構件，驅(qū)動裝置，張緊裝置?
ABSTRACT
Bucket elevator widely used in building materials， machinery， nonferrous metals， grain and other various industrial sectors； applied in vertical direction or angle very hour delivery of bulk material objects or fragments. Bucket Elevator is the structural characteristics： the materials being transported together with the traction of carrying components of the hopper， the traction around the drum pieces， including a delivery of materials containing a branch and the non-delivery of materials contained The branch closed loop， the Movement for conveying objects.Drive connected with the first round， bucket elevator access to power and driven operation. Tensioning device connected with the end of round， to obtain the necessary components traction early tension to ensure normal operation. Material from the elevator at the bottom for the material.Bucket elevator to overload more sensitive； Doo and easy to wear with bucket elevator of the hopper and traction components， and other parts of the first round， bottom round of the Shell installation in confined within the surrounding environment to reduce dust pollution.
Keyword： Bucket elevator， hopper， drum， traction components， drives， tensioning device.
目 錄
摘 要 1
ABSTRACT 2
前 言 5
第一章 斗式提升機的方案設計及基本原理 6
1.1設計參數(shù)及要求 6
1.2 方案設計 6
1.3 基本原理 6
第二章 TD斗式提升機型號的選擇及輸送帶的受力分析 8
2.1 斗式提升機輸送能力的計算 8
2.2 滾筒的設計計算 9
2.3 輸送帶張力計算 10
第三章 TD斗式提升機傳動系統(tǒng)的設計計算 13
3.1 電動機的選擇計算 13
3.1.1選擇電動機的類型和結(jié)構形式 13
3.1.2 確定電動機的轉(zhuǎn)速 14
3.1.3確定電動機的功率和型號 14
3.2 傳動V帶及帶輪的設計計算 15
3.2.1 V帶輪及V帶的設計 15
3.2.2.V帶輪的結(jié)構設計 17
3.3.1高速級齒輪的設計 20
3.3.2低速級齒輪的設計 23
3.3.3 齒輪結(jié)構的設計 27
3.3.4 軸的設計 27
3.4 聯(lián)軸器的選擇設計 31
3.5 減速器鑄造箱體的結(jié)構尺寸 32
第四章 TD提升機其它裝置的設計 34
4.1輸送帶的設計 34
4.2張緊裝置的設計 34
4.3反轉(zhuǎn)裝置的設計 34
4.4 料斗的設計 35
4.5 罩殼的設計 35
4.6滾筒軸承的選擇 36
第五章 TD膠帶斗式提升機的安裝及調(diào)試 37
5.1 安裝前的準備 37
5.2 提升機安裝順序 37
5.3 料斗的安裝 38
5.4 提升機安裝應符合的基本要求 38
5.5 提升機的試車 39
結(jié) 論 40
參考文獻 41
致謝 42
前 言
斗式提升機是一種被普通采用的垂直輸送設備， 用于運送各種散狀和碎塊物料，例如水泥，沙，土煤，糧食等，并廣泛地應用于建材、電力、冶金、機械、化工、輕工、有色金屬、糧食等各工業(yè)部門?
國內(nèi)斗式提升機的設計制造技術是50年代由蘇聯(lián)引進的，直到80年代幾乎沒有太大的發(fā)展?在此期間，雖各行各業(yè)就使用中存在的一些問題也作過一些改進?從80年代以后，隨著國家改革開發(fā)和經(jīng)濟發(fā)展的需要，一些大型企業(yè)及重點工程項目引進了一定數(shù)量的斗式提升機，從而促進的國內(nèi)提升機的發(fā)展?直到近來，斗式提升機的大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面?不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結(jié)構?
斗式提升機的優(yōu)點是，結(jié)構比較簡單，能在垂直方向或傾角較小范圍內(nèi)運輸物料而橫斷面尺寸小，占地面積小，能在全封閉罩殼內(nèi)運行工作，不揚灰塵，避免污染環(huán)境，必要時還可以把斗式提升機底部插入料堆中自行取料?
斗式提升機也有一些缺點，過載的敏感性大，必須均勻給料，料斗和牽引構件較易破壞?機內(nèi)較易形成粉塵爆炸的條件，斗和皮帶容易磨損，被輸送的物料受到一定的限制，只適宜輸送粉末和中小塊狀的物體?
斗式提升機可以提升的高度位5~30m，一般常用范圍為12~20m，輸送能力在30t/h以下?一般情況下都采用垂直斗式提升機，當垂直斗式提升機不能滿足工藝要求時，才采用傾斜式斗式提升機?由于傾斜式斗式提升機的牽引構件在垂度過大時需增設支承牽引構件的裝置，而使結(jié)構變的復雜?因此，一般很少采用傾斜式斗式提升機?
正確選用料斗的尺寸和形狀、運動速度、滾筒與鏈輪尺寸以及適合于物料物理性質(zhì)和提升機工作條件的機首和底座尺寸是斗式提升機能否正常工作的條件?在設計提升機前，必須分析它的工作條件，特別是對于調(diào)整提升機，應研究物料在料斗內(nèi)的運動及從物料中拋出的情況?
自抓取式皮帶斗式提升機又是在以上基礎上提出來的，根據(jù)設計題目及設計內(nèi)容的要求，我們選取的轉(zhuǎn)載方式是掏取式，可實現(xiàn)自抓取，選擇橡膠帶作為牽引構件，料斗形式為深斗式間隔布置，卸載方式為快速離心式，合起來就叫自抓取式皮帶斗式提升機?自抓取式皮帶斗式提升機的設計方案可在以前設計的提升機基礎上對其進行改進，發(fā)揚其優(yōu)點，改進其缺點，進一步完善提升機的性能，提高其工作能力?
第一章 斗式提升機的方案設計及基本原理
1.1設計參數(shù)及要求
某散裝料，粒度小于20mm，松散密度為1.5t/m3，中等磨琢性，生產(chǎn)能力為：6t/h，提升高度為4m?
1.2 方案設計
本次設計的斗式提升機用于提升糧食(小麥)等，由電動機通過皮帶傳動，經(jīng)過二級減速器，帶動斗式提升機的驅(qū)動運轉(zhuǎn)，從而循環(huán)運轉(zhuǎn)輸送物料?
1.3 基本原理
斗式提升機是通過緊固在牽引構件膠帶或鏈條上的許多料斗，并環(huán)繞在提升機上部頭輪和下部尾輪之間，構成閉合輪廓?驅(qū)動裝置與頭輪相連，是斗式提升機的動力部分，可以使頭輪軸運動；張緊裝置一般和下部尾相連，使牽引構件獲得必要的初張力，以維持牽引構件正常運轉(zhuǎn)?物料從斗式提升機下部機殼的進料口進入物料，通過流入式或掏取式裝入料斗后，提升到頭部，在頭部沿出料口卸出，實現(xiàn)垂直方向輸送物料的目的?斗式提升機的料斗、牽引構件及頭輪和尾輪等到安裝在全封閉的罩殼之內(nèi)?
斗式提升機在下部裝料，頭部卸料，由于被輸送的物料特性差異很大，所以裝料和卸料的方式也就不同?根據(jù)物料的特性正確選擇裝料和卸料的方式，對其工作情況和生產(chǎn)率影響很大?對裝料和卸料的要求是：裝料均勻、塊狀物料直接流入料斗；卸料h物料能正確地進入卸料槽，不返料；物料拋卸中不沖擊罩殼；采用間隔布置料斗的高速斗式提升機，物料過程中不碰撞到前面的料斗上?
斗式提升機有兩種裝料型式：
(1)掏取式：由料斗在尾部機殼的物料中掏取裝料?對于粉末狀、粒狀、塊狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料，由于掏取時不產(chǎn)生很大的阻力，料斗可以在較高的運動速度，一般為0.8~2m/s，所以它通常和離心式卸料配合應用?
(2)流入式：物料直接由進料口流入料斗內(nèi)裝料?對于塊度較大和磨琢性大的物料；由于挖取阻力很大，故采用裝入法，料斗運動速度不能太高，通常不超過1m/s?
斗式提升機的分類有以下幾種：
(1)按輸送物料的方向分為：垂直式和傾斜式；
(2)按卸載特性分為：離心式、重力式、混合式；
(3)按料斗的型式分為：深斗式，淺斗式、鱗板式；
(4)按牽引構件型式分為：帶式、板鏈式；
(5)按工件特性分為：重型、中型、輕型
斗式提升機的規(guī)格是以斗寬表示?目前國產(chǎn)D型斗式提升機規(guī)格有D160、D250、D350、D450四種；HL型斗式提升機規(guī)格化有HL300、HL400兩種；PL型斗提升機規(guī)格有PL250、PL350、PL450三種?大型斗式提升機寬達800mm?
據(jù)國外文獻介紹，膠帶提升機的斗寬已達1250mm，輸送量達1000t/h，最大提升高度達80m?
斗式提升機的優(yōu)點是：結(jié)構比較簡單，可在垂直或傾斜方向上提升物料，橫斷面尺寸小，因而可節(jié)約占地面積，并可在全封閉的罩殼內(nèi)工作，減少灰塵對周圍環(huán)境的污染必要h還可把斗式提升機底部插入料堆中自行取料?
斗式提升機的缺點是：機內(nèi)較易形成粉塵爆炸的條件；對過載較敏感；斗和鏈易磨損；被輸送的物料受到一定的限制，只宜于輸送粉狀和中小塊狀的散貨，如糧食、煤、水泥、砂等，但不能在水平方向運送物料?
斗式提升機是以牽引型式命名的，并以第一主參數(shù)斗寬確定規(guī)格大小?如機械電子工業(yè)部頒發(fā)的JB3926-85《垂直斗式提升機》標準中TH400環(huán)鏈斗式提升機(T-提升機的是Ti、H——環(huán)鏈的一并Huan)，斗寬為400mm?
提升機的結(jié)構一般有幾大部分組成：驅(qū)動裝置、出料口、上部區(qū)段、牽引件、料斗、中部機殼、下部區(qū)段、張緊裝置、進料口、檢視門?
斗式提升機牽引件常用橡膠帶、圓環(huán)鏈、套筒磙子鏈幾種型式，從而形成了三種基本結(jié)構型式?新標準中規(guī)定了TD型、TH型、TB型三種結(jié)構型式的提升機，將分別替代國內(nèi)原D型、HL型、PL型三種機型?
除上述定型產(chǎn)品外，NTD內(nèi)斗式提升機是一種內(nèi)部加料、重力式卸槽，結(jié)構比較新穎的機型?而ZL型斗式提升機，DTG型斗式提升機(牽引件是膠帶、無底料)，脫水斗式提升機等，因生產(chǎn)量較少，故不一一介紹?
1.掏取式 2. 流入式
第二章 TD斗式提升機型號的選擇及輸送帶的受力分析
根據(jù)設計要求，選擇斗式提升機的類型是膠帶式斗式提升機，即TD型斗式提升機?
2.1 斗式提升機輸送能力的計算
料斗的容積為i升，實際容積為Ψi升(Ψ為小于1的填充系數(shù))，則單位長度的荷量為：
q=γψ
a——斗距(m)
γ——物料容積(t/m3)
提升機的輸送能力：Q=qv(千克/s)
或Q=3.6qv(t/h)
由此可得 Q=3.6 γψv(t/h)
由于在實際生產(chǎn)中供料不均勻，所以計算生產(chǎn)率要大于實際生產(chǎn)率N，即
N=(t/h)
k---供料不均勻系數(shù)，取1.2~1.6
取 K=1.5
ψ=0.75
v=1.0m/s
已知：γ=1.5t/m3
N=6t/h
Q=Nk=1.5×6=9t/h，
==
根據(jù)下表2-1，選用TD160型斗式提升機?表2-1來自《運輸機械手冊第二冊》
表2-1
斗提機型式
料斗寬度(mm)
料斗制法
料斗容量i 0(L)
料斗間距a
(mm)
(L/m)
TD型
160
S
1.10
300
3.67
Q
0.65
300
2.16
250
S
3.20
400
8.00
Q
2.60
400
6.67
350
S
7.80
500
15.60
Q
7.00
500
14.00
450
S
14.50
640
22.65
Q
15.00
640
23.44
根據(jù)設計要求應采用圓弧淺斗料斗，所以應選擇Q制法.
Q=3.6 γψv=3.6××1.5×0.75×1=8.775﹥6t/h
所選用的斗提機的輸送能力大于實際生產(chǎn)中所要求的輸送能力，所以選用的TD160型斗提機能夠滿足要求?
2.2 滾筒的設計計算
設滾筒的角速度為w，不計帶的厚度，則v=wr
其中 v---滾筒速度，r---滾筒半徑
由于在轉(zhuǎn)動過程中，皮帶與滾筒之間的相對速度很少，可以不計，所以滾筒速度進似皮帶的速度，根據(jù)以上選定的皮帶速度為1.0m/ss，并且能夠?qū)崿F(xiàn)離心方式卸載?
(n—滾筒轉(zhuǎn)速)
所以
得
實現(xiàn)離心方式卸載的條件是
h< h---極距(極點到回轉(zhuǎn)中心的距離稱為極距)
h=
由此可得 < 將上面中的n代入此式有
D<=204(mm)
取D=200mm，進行驗算得到
n===95.54r/min
h==98.05(m)
h=98.05<100=r 符合離心方式卸載的條件
因為主動輪滾筒的直徑較小，所以從動輪滾筒直徑取與主動輪直徑相等的值?
2.3 輸送帶張力計算
如圖2-2所示的垂直斗式提升機計算簡圖中，1、2、3、4各點張力分別用表示，有分析知，1點的張力最小，3點的張力最大?
圖2-2斗式提升機
為了計算各點的張力，可利用逐點張力計算法進行計算，即牽引構件在輪廓上沿運行方向的每一點的張力等于前一點的張力與這兩點之間區(qū)段上的阻力之和?因此，提升機各點的張力可分別計算如下
根據(jù)設計任務書的要求，提升h采用裝有快速離心式卸料的深斗的帶式斗式提升機?
首先帶式運行速度為= 1.0m/s?
前面已經(jīng)選取了TD160型斗式提升機，料斗的寬度為160mm，通常帶子比斗寬125~150mm，對于設計的提升機取帶寬B=300mm?
沿環(huán)路用逐點張力計算法進行提升機的牽引計算?
提升物料的單位長度重量
帶料斗的帶子單位重量
在工作分支上的單位長度載荷
4.509+2.5=7.01Kg/m
當傳動滾筒(圖 )按順h針方向轉(zhuǎn)動h，最小張力將在點2處.
點3處張力為
式中=1.08——帶料斗的帶子繞過滾筒h張力增大系數(shù)；
3Kg·m/Kg 其中—由比功值(取1Kg物料消耗的功)確定的取料系數(shù).當料斗的速度為1.25~1.8m/sh，對粉末狀和小物塊去取=(1.25~2.5)Kg·m/Kg；因為料斗速度為1.0m/s，所以粉末狀或小物塊 取=1.2Kg·m/Kg.
在點4的張力為
7.01×4= +28.04
在點1的張力為
+4.509×4= +18.04
對于有繞性件的摩擦驅(qū)動裝置
當空氣潮濕h帶子和鋼板滾筒之間的，轉(zhuǎn)動滾筒與帶子的包角=180，所以1.87，
則
+28.04≤1.87(+18.04)
≥-7.21Kg
根據(jù)正常取料條件，最小張力必須滿足下列條件：
5×2.5=12.5Kg
取20Kg
當帶子張力增加時，驅(qū)動裝置牽引能力的儲備也增加?
在環(huán)路其他各點的張力為：
+18.04=38.04Kg
=3=24.6Kg
28.04=49.64Kg
對于拉緊滾筒的行程
m
附加在端部滾筒上的拉力
=20+24.6=44.6Kg
傳動滾筒上的牽引力
=49.64-38.04+(1.08-1)(49.64+38.04)
=18.6Kg=182.42N
式中k=1.08----考慮傳動滾筒阻力系數(shù)?
傳的功率：
第三章 TD斗式提升機傳動系統(tǒng)的設計計算
傳動系統(tǒng)包括電動機，傳動皮帶，減速器和聯(lián)軸器?
斗提機的傳動系統(tǒng)間圖如下圖(1)：
圖(1)
3.1 電動機的選擇計算
電動機選擇，選擇電動機包括選擇電動機類型、結(jié)構形式、功率、轉(zhuǎn)速和型號.
3.1.1選擇電動機的類型和結(jié)構形式
電動機的類型和結(jié)構形式應根據(jù)電源種類(直流或交流)、工作條件(環(huán)境、溫度等)、工作時間的長短(連續(xù)或間歇)及載荷的性質(zhì)、大小、起動性能和過載情況等條件來選擇.工業(yè)上一般采用三相交流電動機.Y系列三相交流異步電動機由于具有結(jié)構簡單、價格低廉、維護方便等優(yōu)點，故其應用最廣.當轉(zhuǎn)動慣量和啟動力矩較小時，可選用Y系列三相交流異步電動機.在經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)、間歇或短時工作的場合(如起重機械和冶金設備等)，要求電動機的轉(zhuǎn)動慣量小和過載能力大，因此，應選用起重及冶金用的YZ和YZR系列三相異步電動機.電動機的結(jié)構有開啟式、防護式、封閉式和防爆式等，可根據(jù)工作條件來選擇.Y系列電動機的技術數(shù)據(jù)和外形尺寸參見下表1和表2.
Y系列電動機(摘自JB/T8680.1—1998)為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，是按照國際電工委員會(IEC)標準設計的，具有國際互換性的特點.用于空氣中不含易燃、易炸或腐蝕性氣體的場所.適用于電源電壓為380V無特殊要求的機械上，如機床、泵、風機、運輸機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械、破碎機等.也用于某些需要高啟動轉(zhuǎn)矩的機器上，如壓縮機.
3.1.2 確定電動機的轉(zhuǎn)速
同一功率的異步電動機有同步轉(zhuǎn)速3000、1500、1000、750r/min等幾種.一般來說，電動機的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價格愈低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外廓尺寸愈大，價格愈貴.當工作機轉(zhuǎn)速高時，選用高速電動機較經(jīng)濟.但若工作機轉(zhuǎn)速較低也選用高速電動機，則這時總傳動比增大，會導致傳動系統(tǒng)結(jié)構復雜，造價較高.所以，在確定電動機轉(zhuǎn)速時，應全面分析.在一般機械中，用得最多的是同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動機.
3.1.3確定電動機的功率和型號
電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響.功率選得過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率選得過大，則電動機價格高，且經(jīng)常不在滿載下運行，電動機效率和功率因數(shù)都較低，造成很大的浪費.
電動機功率的確定，主要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關.對于長期連續(xù)工作的機械，可根據(jù)電動機所需的功率P來選擇，再校驗電動機的發(fā)熱和啟動力矩.選擇時，應使電動機的額定功率P稍大于電動機的所需功率P，即P≥P.對于間歇工作的機械，P可稍小于P.
電動機所需功率為
N=
式中：N---電動機功率(千瓦)；
N0---軸功率(千瓦)；
η1---減速器傳動效率；η1=0.90；
η2---皮帶或開式齒輪傳動效率.皮帶取η2=0.96，對鏈傳動取η2=0.93；
K’---功率備用系數(shù).與提升高度有關，當：
H<10mh， K’=1.45；
10
20mh，K’=1.15.
N=
根據(jù)動力源和工作條件，選用一般用途的Y系列三相交流異步電動機，臥式封閉結(jié)構，電源的電壓為380V，選Y801-4型電動機，額定功率為0.55KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1390r/min.
3.2 傳動V帶及帶輪的設計計算
在傳遞動力的過程中，V帶輪及V帶起者重要的作用?
3.2.1 V帶輪及V帶的設計
3.2.1.1確定計算功率Pca
計算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運轉(zhuǎn)時間長短等因素的影響而確定的.即
Pca=KAP=1.3×0.55=0.715Kw
式中： Pca---計算功率，單位為Kw
P----傳遞的額定功率， 單位為Kw
KA----工作情況系數(shù)，取KA=1.3
3.2.1.2選擇帶型
根據(jù)計算功率Pca和小帶輪的轉(zhuǎn)速，確定選擇普通V帶，帶型為Z型，小帶輪的基準直徑為dd1=50~71mm，
3.2.1.3確定帶輪的基準直徑dd1和dd2
(1)初選小帶輪的基準直徑dd1，取dd1=71mm，
(2)帶的速度v v1=， v在5~25m/s范圍內(nèi)，帶速合格.
(3) 輪的基準直徑dd2 dd2=idd1=2×71=142mm，
根據(jù)取基準直徑系列dd2=140mm
3.2.1.4確定中心距a和帶的基準長度Ld
初步確定中心距a0，取
0.7(dd1 +dd2) 300 mm的場合.
因為，所以，小帶輪采用腹板式結(jié)構，大帶輪采用孔板式結(jié)構，如下圖所示.
小帶輪腹板式 大帶輪孔板式
3.3 減速器的設計計算：
減速器中的軸承都選用深溝球軸承?
現(xiàn)在對傳動比進行分配，總傳動比為：
V帶傳動的傳動比為：
則減速箱二級齒輪傳動的總傳動為：
為了便于二級圓柱齒輪減速器采用浸油潤滑，當二級齒輪的配對的材料相同，齒面硬度HBS≤350，齒寬系數(shù)相等時，考慮齒面接觸強度接近相等的條件，取高速級傳動比為：
==，則取
低速級傳動比為：==
傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩計算如下：
0軸，電動機軸 n 0=1390r/min
P0=0.55Kw
T 0==3.78N.m
1軸，減速器高速軸=
2軸，減速器中速軸
0.528×0.99×0.97=0.507Kw
3軸，減速器低速軸
0.507×0.99×0.97=0.487Kw
4軸，滾筒軸n4=n3=95.5 r/min
0.487×0.99×0.99=0.477 Kw
標準直齒圓柱齒輪的設計計算
根據(jù)工作條件，一般用途的減速器采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?提升機為一般工作機械，速度不高，選用8級精度.此減速器采用二級傳動，兩對齒輪的傳動比都不大，所以選用小齒輪用同一種材料，大齒輪用同一種材料.
材料選擇
小齒輪 40cr 調(diào)質(zhì)處理 HBS=280
大齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HBS=240
兩齒輪齒面硬度差為40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃拥脑O計要求.
根據(jù)設計要求，高速級齒輪，輸入功率為0.528KW，小齒輪轉(zhuǎn)速為704.87r/min，傳動比為3，低速級齒輪，輸入功率為0.507KW，小齒輪轉(zhuǎn)速為234.96r/min，傳動比為2.46，工作壽命15年(每年工作300天)，兩班制?
3.3.1高速級齒輪的設計
1、確定齒數(shù)
小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)=i×=3×20= 60，取Z2=60
2、 按按齒面接觸強度設計：
d≥2.32×
1)確定公式內(nèi)的計算值
(1)載荷系數(shù)Kt=1.3
(2)小齒輪的傳遞的轉(zhuǎn)矩
T=9.55×10=9.55×10×=7154 N·mm
(3)選取齒寬系數(shù)=1
(4)得材料的彈性影響系數(shù)彈性系數(shù)Z=189.8
(5)查《機械設計》得兩試驗齒輪材料的接觸疲勞極限應力分別為：小齒輪的接觸疲勞極限=600 MPa ，大齒輪的接觸疲勞極限=550 MPa
(6)計算應力循環(huán)次數(shù)
N1=60××j×Lh=60×480×1×(2×8×300×15)= 2.073×109
N2=2.073×10 /2.5=8.094×10
(7)得接觸疲勞壽命系數(shù)= 0.90 =0.95
(8)按失效概率為1%，接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)S=1.0 ，則兩齒輪材料的許用接觸應力分別為
[]1=×==550MPa
[]2=× = =522.5 MPa
2)計算
(1)試計算小齒輪分度圓直徑，[]以較小值[]=522.5 MPa代入
d≥2.32×
=2.32×=27.34 mm
(2)計算圓周速度v
V=(Л×d1×n1)/60×1000=(3.14×27.34×704.87)/60×1000=1.01m/s
(3)齒寬 b= d=1×27.34= 27.34mm
(4)齒寬與齒高之比 b/h：
模數(shù)： m= d/ Z=27.34/20=1.37
齒高： h=2.25 m=2.25×1.37=3.08 b/h=27.34/3.08=8.88
(5)載荷系數(shù)：
根據(jù)v=1.01m/s ，8級精度. 得動載系數(shù)Kv=1.12
直齒輪，假設Ka×Ft/b<100 N/mm.得Kha =Kfa=1.2
得使用系數(shù)Ka=1
有8級精度，小齒輪相對支承對稱布置h
KHβ=1.12+0.18×(1+0.62) 2+0.23×10b
=1.12+0.18×(1+0.6×12)×12+0.23×10×60.44=1.514
由b/h=8.88， KHβ=1.514 得KFβ=1.35，故載荷系數(shù)
K=Ka×Kv×Kha×KHβ=1×1.12×1.2×1.514=2.034
按實際的載荷系數(shù)校正所的分度圓直徑，
d= d×=27.34×=31.74
計算模數(shù)：m=d1/ Z=31.74/20=1.58
3.按齒根彎曲強度設計
m≥
1)確定公式內(nèi)各值
(1)小齒輪的彎曲疲勞強度極限 =500MPa；
大齒輪的彎曲疲勞強度極限=380MPa
(2)有彎曲疲勞壽命系數(shù)= 0.85 =0.88
(3)計算彎曲疲勞許用應力
彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4
[]1=×== 303.57 MPa
[]2=KFN2× = =238.86 MPa
(4)計算載荷系數(shù)K
K=Ka×Kv×KFa×kFβ=1×1.12×1.2×1.35=1.814
(5)查取齒形系數(shù) 得=2.86 = 2.226
(6)查取應力校正系數(shù)
得 =1.58 =1.764
(7)計算大 小齒輪的并加以比較
=2.86×1.58/303.57=0.0148
=2.226×1.764/238.86=0.01644
大齒輪的數(shù)據(jù)大.
2)設計計算
m≥==1.02
對比計算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力， 而齒面接觸疲勞強度所確定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可取由齒根彎曲疲勞強度算得的模數(shù)并就近圓整為標準值m=1.25mm，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=31.74 mm算出小齒輪的齒數(shù)
Z1=d1/1.25=31.74/1.25=25.4≈25
Z2=u ×Z1=3×25=75
4齒輪幾何尺寸計算
分度圓直徑 d=mz=1.25×25=31.25mm
d=mz=1.25×75=93.75mm
齒頂高 h= hm=1×1.25=1.25 mm
齒根高 h= (h+c)m=(1+0.25)×1.25= 1.56 mm
全齒高 h= h+h=1.25+1.56= 2.81 mm
齒頂圓直徑 d= d+2 h=31.25+2×1.25=78.13 mm
d=d+2 h=93.75+2×1.25=96.25mm
齒根圓直徑 d= d-2 h=31.25-2×1.56=28.13 mm
d= d-2 h=93.75-2×1.56=96.88mm
中心距 a =(d+ d)/2=62.5 mm
齒寬 b= d=31.25 mm B1 =35 B2 =31
3.3.2低速級齒輪的設計
1、確定齒數(shù)
小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)Z2=u×z1=2.46×20=49.2，取Z2=49
2、按按齒面接觸強度設計：
d≥2.32×
1)確定公式內(nèi)的計算值
(1)載荷系數(shù)Kt=1.3
(2)小齒輪的傳遞的轉(zhuǎn)矩
T=9.55×10=9.55×10×=20607N·mm
(3)選取齒寬系數(shù)=1
(4)得材料的彈性影響系數(shù)彈性系數(shù)Z=189.8
(5)查《機械設計》得兩試驗齒輪材料的接觸疲勞極限應力分別為：小齒輪的接觸疲勞極限=600 MPa ，大齒輪的接觸疲勞極限=550 MPa
(6)計算應力循環(huán)次數(shù)
N1=60××j×Lh=60×192×1×(2×8×300×15)= 0.83×109
N2=0.83×10 /1.8=4.608×10
(7)得接觸疲勞壽命系數(shù)= 0.90 =0.95
(8)按失效概率為1%，接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)S=1.0 ，則兩齒輪材料的許用接觸應力分別為
[]1=×==540 MPa
[]2=× = =522.5 MPa
2)計算
(1)試計算小齒輪分度圓直徑，[]以較小值[]=522.5 MPa代入
d≥2.32×
=2.32×=39.6 mm
(2)計算圓周速度v
V=(Л×d1×n1)/60×1000=(3.14×39.6×234.96)/60×1000=0.487m/s
(3)齒寬 b= d=1×39.6=39.6 mm
(4)齒寬與齒高之比 b/h：
模數(shù)： m= d/ Z=39.6/20=1.98
齒高： h=2.25 m=2.25×1.98=4.46 b/h=39.6/4.46=8.89
(5)載荷系數(shù)：
根據(jù)v=0.487 m/s ，8級精度. 得動載系數(shù)Kv=1.12
直齒輪，假設Ka×Ft/b<100 N/mm.得Kha =Kfa=1.2
得使用系數(shù)Ka=1
8級精度h，小齒輪相對支承對稱布置h
KHβ=1.12+0.18×(1+0.62) 2+0.23×10b
=1.12+0.18×(1+0.6×12)×12+0.23×10×84.2=1.487
由b/h=8.87， KHβ=1.427 得KFβ=1.35，故載荷系數(shù)
K=Ka×Kv×Kha×KHβ=1×1.12×1.2×1.427=1.875
按實際的載荷系數(shù)校正所的分度圓直徑，
d= d×=39.6×=44.74
計算模數(shù)：m=d1/ Z=44.74/20=2.24
3.按齒根彎曲強度設計
m≥
1)確定公式內(nèi)各值
(1)小齒輪的彎曲疲勞強度極限 =500MPa； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限=380MPa
(2)有彎曲疲勞壽命系數(shù)= 0.85 =0.88
(3)計算彎曲疲勞許用應力
彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4
[]1=×== 303.57 MPa
[]2=KFN2× = =238.86 MPa
(4)計算載荷系數(shù)K
K=Ka×Kv×KFa×kFβ=1×1.12×1.2×1.35=1.854
(5)查取齒形系數(shù) 得=2.65 = 2.226
(6)查取應力校正系數(shù)
得 =1.58 =1.764
(7)計算大 小齒輪的并加以比較
=2.65×1.58/303.57=0.0137
=2.226×1.764/238.86=0.0164
大齒輪的數(shù)據(jù)大.
2)設計計算
m≥==1.46
對比計算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力， 而齒面接觸疲勞強度所確定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可取由齒根彎曲疲勞強度算得的模數(shù)同時結(jié)合齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)并就近圓整為標準值m=2mm，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=44.74 mm算出小齒輪的齒數(shù)
Z1=d1/m=44.74/4=22.37，取22
Z2=u ×Z1=2.46×22=54.12，取54
4 齒輪幾何尺寸計算
分度圓直徑 d=mz=2×22=44mm
d=mz=2×54=108mm
齒頂高 h= hm=1×2=2mm
齒根高 h= (h+c)m=(1+0.25)×2= 2.5 mm
全齒高 h= h+h=4.5mm
齒頂圓直徑 d= d+2 h=48 mm
d=d+2 h=112 mm
齒根圓直徑 d= d-2 h=39 mm
d= d-2 h=103mm
中心距 a (d+ d)/2=76 mm
齒寬 b= d=44 mm B1 =48 B2 =44
3.3.3 齒輪結(jié)構的設計
齒輪的結(jié)構設計與齒輪的幾何設計尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及經(jīng)濟性等因素有關?進行齒輪的結(jié)構設計h，必須綜合地考慮上述各方面的因素?通常是先按齒輪的直徑大小，選定合適的結(jié)構形式，然后再根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行結(jié)構設計?
當齒頂圓直徑小于160mmh，可以做成實心結(jié)構的齒輪?但航空產(chǎn)品中的齒輪，雖齒頂圓直徑小于160mm，也可以做成腹板式的?當齒頂圓直徑小于500mmh，可以做成腹板式的，腹板上開孔的數(shù)目按結(jié)構尺寸大小及需要而定?
根據(jù)齒頂圓直徑大齒輪都做成腹板式的結(jié)構，小齒輪都采用實心式的結(jié)構?
3.3.4 軸的設計
3.3.4.1選材和確定軸材料的許用應力
選用45鋼調(diào)質(zhì)處理.
根據(jù)材料的種類得 =590 MPa， []=55 MPa.
3.3.4.2低速軸設計
(1)估算軸的最小直徑
由表15-3查取=110，根據(jù)公式(15-1)得
d ≥= 110×=18.9(mm)
考慮軸端有一鍵槽，將上述軸徑增大5%，即34.91×1.05=19.9(mm).取20mm
(2)確定軸的各段直徑
外伸端直徑d=20mm(一般應符合所選聯(lián)軸器軸孔標準，這里選用TL4彈性柱銷聯(lián)軸器)；
按工藝和強度要求把軸制成階梯形，有一個階梯軸，取通過軸承蓋軸段的直徑為 ： d2=24mm
考慮軸承的內(nèi)孔標準，取d=d=25 mm(兩軸承同型號)，根據(jù)機械設計表15-4，初選深溝球軸承的型號為6205；
直徑為d的軸段為軸頭，且應符合軸徑標準系列，取d=28mm.；
軸環(huán)直徑d= d+2h=35mm ；
根據(jù)軸承安裝直徑，查手冊得 d=28 mm .
3.3.4.3高速軸的設計
(1)估算軸的最小直徑
由表15-3查取=110，根據(jù)公式(15-1)得
d ≥= 110×=9.99(mm)
考慮軸端有一鍵槽，將上述軸徑增大5%，即9.99×1.05=10.48(mm).
由于電機軸d=19mm，故此處伸出端軸徑d=19mm
(2)確定軸的各段直徑
按工藝和強度要求把軸制成階梯形，有一個階梯軸，取通過軸承蓋軸段的直徑為：=(1+(0.07~0.1)*2)=23mm；
考慮軸承的內(nèi)孔標準，取d= d =25mm(兩軸承同型號)，初選兩端深溝球軸承的型號為6205；
直徑為d的軸段為軸頭，取d= d5=28mm ，應符合軸徑標準系列.
3.3.4.4中速軸的設計
(1)估算軸的最小直徑
由表15-3查取=110，根據(jù)公式(15-1)得
d ≥= 110×=14.2(mm),
考慮到軸上有兩處鍵槽，故選取軸徑為d=20mm
(2)確定軸的各段直徑
按工藝和強度要求把軸制成階梯形，有一個階梯軸，取通過軸承蓋軸段的直徑為d2=d1(1+(0.07~0.1)*2)=20 mm；
考慮軸承的內(nèi)孔標準，取d= d =20mm(兩軸承同型號)，初選兩端深溝球軸承的型號為6204；
軸的強度足夠，為了方便制造，d軸段的直徑為d=25mm.
3.3.4.5確定軸的各段長度
各段軸的長度為，安裝軸承段應符合軸承的寬度，安裝齒輪段應符合齒輪寬度，外伸段的長度要符合所要安裝零件的寬度，同h還要考慮安裝工藝要求，安裝零件段的長度與所要安裝零件的寬度有一定的工藝要求，其余各段的長度應要根據(jù)實際裝配來確定?
3.3.4.6軸上鍵的選擇
鍵的形式都選擇普通平鍵，根據(jù)軸的直徑確定鍵的寬度和高度，根據(jù)軸段的長度確定鍵的長度，鍵的長度一般要比軸段的長度短5~10mm，在軸中的鍵選擇A型鍵，在軸頭的鍵選擇C型鍵?
3.3.4.7彎矩、剪力圖
3.3.4.8 軸，鍵及軸承的校核
(1)軸的校核
根據(jù)前面知道軸的最小軸徑為
由式： 得
查《機械設計基礎》課本表15-2知，
所以，，軸的扭轉(zhuǎn)剛度足夠?
(2)鍵的校核
由于鍵的聯(lián)接是靜聯(lián)接，所以，
式中，d-----軸的直徑，單位為mm；
h-----鍵的高度，單位為mm；
l-----鍵的工作長度，單位為mm?對于A型鍵，l=L-b；B型鍵，l=L；C型鍵；l=L-b/2；
查《機械設計基礎》表10-9知道鍵的系數(shù)如下：(鍵寬b，鍵高h，鍵長l)
鍵①為C型鍵8×7×50鍵②為10×8×60鍵③為20×12×90鍵④C型鍵12×8×80
T 1=7.15N.m T2=20.6N.m T3=47.8N.m
所以，鍵①合格?
，
所以，鍵②也合格?
所以，鍵③合格
所以，鍵④合格
(3)軸承的校核
根據(jù)《機械設計基礎》教材，得以小時數(shù)表示的軸承壽命為
所以，軸承的選擇合格?
3.4 聯(lián)軸器的選擇設計
聯(lián)軸器的重要功能是連接兩軸并起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，除此之外還具有補償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線偏移的功能，以及具有緩沖，吸振，安全保護等功能.在選擇聯(lián)軸器時，首先應確定其類型，其次確定其型號.
聯(lián)軸器的類型應根據(jù)其工作條件和要求來選擇.對于中小型減速器是輸入軸和輸出軸均可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，其加工制造容易，裝拆方便，成本低，并能緩沖減振.當兩軸的對中精度良好時，可采用凸緣聯(lián)軸器，它具有傳遞扭矩大，剛性好等優(yōu)點.例如，在選用電動機軸與減速器高速軸之間連接用的聯(lián)軸器h，由于軸的轉(zhuǎn)速較高，為減少起動載荷，緩和沖擊，應選具有較小轉(zhuǎn)動慣量和具有彈性的聯(lián)軸器，如彈性套柱銷聯(lián)軸器等.在選用減速器輸出軸與工作機之間聯(lián)結(jié)用的聯(lián)軸器室，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，又因減速器與工作機不在同一機座上，要求有較大的軸線偏移補償，因此常選用承載能力較高發(fā)剛性可移式聯(lián)軸器，如鼓形齒式聯(lián)軸器等.若工作機有震動沖擊，為了緩和沖擊，以免震動影響減速器內(nèi)傳動件的正常工作，則可選用彈性聯(lián)軸器，如彈性套柱銷聯(lián)軸器等.
聯(lián)軸器的型號按計算轉(zhuǎn)矩，軸的轉(zhuǎn)速和軸徑來選擇，要求所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩大雨計算轉(zhuǎn)矩，還應注意聯(lián)軸器轂孔直徑范圍是否與所聯(lián)結(jié)兩軸的直徑大小相適應.若不適應，則應重選聯(lián)軸器的型號或改變軸徑.
3.5 減速器鑄造箱體的結(jié)構尺寸
名 稱
結(jié)構尺寸
箱座壁厚
=8mm
箱蓋壁厚
=6mm
箱座B、箱蓋b、箱底座凸緣的厚度b
b=15，b=15，b=20
箱座m、箱蓋上的肋厚m
m=8，m=8
軸承旁凸臺的高度h和半徑R
h由結(jié)構要求確定R=C2
地
腳
螺
釘
直徑df
df=12
數(shù)目n
n=6
通孔直徑
=12
沉頭座直徑
=45
底座凸緣尺寸
=25
=23
聯(lián)
接
螺
栓
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
=12
空、箱蓋聯(lián)接螺栓直徑
=10
聯(lián)接螺栓直徑d
d=12
通孔直徑
=13
沉頭座直徑D
D=20
凸緣尺寸
=30
=30
定位銷直徑d
d= 8
軸承蓋螺釘直徑
=5
箱體外壁至軸承座端面的距離
=35
大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離
=10.5
齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離
=10
第四章 TD提升機其它裝置的設計
4.1輸送帶的設計
輸送帶是輸送機的重要部件，在運轉(zhuǎn)過程中，輸送帶所受到的載荷是極復雜的.輸送帶的選擇是根據(jù)輸送機的線路布置，輸送的材料和使用條件來進行的?合理選擇輸送帶不僅對完成輸送機的輸送任務至關重要，還影響輸送機滾筒和驅(qū)動裝置等機械部件的設計?
對輸送帶要具備以下的要求
(1)要有足夠的拉伸強度和彈性模量；
(2)要有良好的負荷支撐及足夠的寬度，以滿足運輸物料時所需的類型；
(3)要有柔性，目的在于在長度方向上能夠圍繞滾筒彎曲；
(4)承載面的覆蓋膠要經(jīng)受得起承載物體的負荷沖擊，并且能夠幫助恢復彈性，傳動時，覆蓋膠能與滾筒有足夠的摩擦力；
(5)各組分之間有良好的粘合力，避免脫層；
(6)耐撕裂性能好，耐損傷，能聯(lián)結(jié)成環(huán)行?
此次設計所選用的輸送帶為普通橡膠帶，帶的層數(shù)為4層，帶寬為300mm?
4.2張緊裝置的設計
斗式提升機的外罩下部設有張緊裝置?張緊裝置的作用是保證輸送帶具有足夠的張力，以使輸送帶和驅(qū)動滾筒之間生必需的磨檫力，并限制輸送帶在各支承間的垂度，使輸送機正常運轉(zhuǎn)?帶式輸送機所用的張緊裝置有螺桿式和墜重式兩種以螺旋式最為常用，其結(jié)構特點是滾筒軸承固定在螺旋拉緊裝置的滑板上，滑板裝在下部區(qū)段的導軌內(nèi)，滑板是U形鋼板內(nèi)裝有調(diào)整螺母，借助于下部區(qū)段上的調(diào)整螺桿的旋轉(zhuǎn)，即可拉緊下部滾筒沿斗式提升機下部區(qū)段作上下調(diào)整張緊裝置的行程在200~300mm，結(jié)構緊湊輕巧，占地少，安裝簡單，但張緊力和行程小，不能自動調(diào)整螺桿式張緊裝置由于他的行程受到限制，有不能自動保證恒張力，所以，一般只適用于長度較短，功率較小的輸送機上，它的張緊行程按整機長度的1%選取?
墜重式張緊裝置是利用重物自身的重力來實現(xiàn)張緊的，它能夠保證足夠恒定的張力，適用功率較大的輸送機?
考慮到此次設計的提升機功率不太大，選用螺桿式張緊裝置，當不能保證足夠的張力時，可采用截斷兩個料斗之間的輸送帶的方法來保證足夠的張力?
4.3反轉(zhuǎn)裝置的設計
為了防止在突然斷電或其它意外情況下，由于有載分支上物料重力的作用，而使斗式提升機反轉(zhuǎn)，從而引起斗式提升機部件的損壞，所以要安裝一個裝置來阻止提升機的反轉(zhuǎn)通常稱反轉(zhuǎn)裝置為逆止器逆止器的種類有很多，例如帶式逆止器，滾柱逆止器和異形塊逆止器等各種逆止器的使用條件和要求都不一樣?根據(jù)此次設計的要求及實際情況，選用滾柱逆止器?其結(jié)構見設計零件圖?
4.4 料斗的設計
料斗用鋼板焊制或沖壓成形，鑄造料斗在實踐中很少見?焊制或沖壓的料斗是用厚度的2~6mm的鋼板制成的?為了減少料斗邊唇的磨損，常在料斗邊唇外焊上一條附加的斗邊?
常用的料斗有：深斗、淺斗、和三角斗?根據(jù)斗式提升機的工作進度和被運物料特性的不同，可采用不同的料斗的形式?深斗的斗中與料斗后壁夾角大，每個料斗可裝載較多的物料，但較難個子空，適用于運送干燥的松散物料；淺斗的斗中與料斗后壁的夾角小，每