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遼寧科技大學畢業(yè)設(shè)計論文
Φ2500圓盤給料機
摘 要
圓盤給料機是一種使用廣泛的連續(xù)式容積加料設(shè)備，能均勻連續(xù)地將物料喂送到下一設(shè)備中。其工作原理為圓盤中部有一位于接料倉下口而高度可調(diào)的下料套筒，物料從下料套筒和圓盤的間隙中漏散出來，并被刮板從圓盤上刮落下來。它在整個燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程中是必不可少的，它使混合料具有足夠的透氣性，以獲得較高的生產(chǎn)率。圓盤給料機有不同類型與規(guī)格，我設(shè)計的題目是“Φ2500圓盤給料機”，采用雙電動機傳動方式。具有承載量大；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠；結(jié)構(gòu)簡單；容易維修；管理方便；檢修周期長等特點。
在這次設(shè)計中，我完成了以下工作：設(shè)計方案選擇與確定；電動機的選擇；主要零部件的設(shè)計與校核；確定了圓盤給料機維修維護方案。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)；圓盤給料機；電動機選擇；維修維護。
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遼寧科技大學畢業(yè)設(shè)計論文
Φ2500 disk feeder engine
Abstract
The disk feeder machine is one kind of use widespread continuous type volume feeding equipment, it can the uniform and continuity feed the material delivers in the next equipment. Its principle of work has for the disc middle one is located at meets the bunker end opening, and the highly adjustable yummy treats sleeve, the material leaks from the yummy treats sleeve and in disc's gap disperses, and blows by the scraper the material from the disc falls down.In the entire agglutination technique of production flow on is essential, it enables the blend to have the enough permeability, obtains the high productivity. The disc feeding engine has different type and the specification, the topic I design is “φ2500 disc feeding engine”, adopt the list electrically operated engine drive method. It has characteristics such as the big load-berring capacity; revolution steady reliable; simple structure,easy to service, manages conveniently, overhaul long period and so on.
In this design, I have completed the following work: choing and determined the design proposal; chooses the appropriate electric motor; designed and examined the main spare part; determined the appropriate service maintenance plan.
Key words: sintering；disk feeder；motor drive；two class reducer。
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目 錄
摘 要 I
Abstract II
1緒論 1
1.1 給料機的分類 1
1.1.1帶式給料機 1
1.1.2板式給料機 1
1.1.3刮板給料機 1
1.1.4鏈式給料機 1
1.1.5圓盤給料機 2
1.2 我國圓盤給料設(shè)備的發(fā)展與現(xiàn)狀 3
1.2.1國產(chǎn)圓盤給料機的發(fā)展趨勢 4
1.2.2圓盤給料機的工作原理和分類 5
1.3 特點 7
2分析計算 8
2.1確定傳動方案 8
2.1.1敞開式圓盤給料機 8
2.1.2封閉式圓盤給料機 9
2.1.3方案的確定 10
2.2 電機選擇 10
2.2.1選擇電機的類型 10
2.2.2選擇電動機容量 10
2.2.3電動機轉(zhuǎn)速的選擇 12
2.2.4電動機型號的確定 13
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2.3 傳動比的分配 13
2.3.1總傳動比是 13
2.3.2分配傳動裝置各級傳動比 13
2.4 傳動裝置的總體布置 13
2.5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 15
2.5.1 0軸的計算（電機軸）： 15
2.5.2 Ⅰ軸的計算（高速軸）： 15
2.5.3 Ⅱ軸的計算（中間軸）： 15
2.5.4 Ⅲ軸的計算（低速軸）： 16
2.5.5 Ⅳ軸的計算（蝸桿軸）： 16
3傳動零部件的設(shè)計計算 17
3.1 齒輪的設(shè)計計算與校核 17
3.1.1 斜齒圓柱齒輪的設(shè)計 17
3.1.2 大斜齒圓柱齒輪設(shè)計 21
3.2 軸的設(shè)計計算與校核 25
3.3 鍵的校核 29
3.3.1 連接小斜齒輪的鍵 29
3.3.2 連接大斜齒輪上的鍵 29
3.4 軸承的校核 30
3.4.1校核三軸軸承壽命 30
4鏈傳動的設(shè)計與計算 32
4.1 選擇鏈輪齒數(shù) 32
4.2 確定計算功率 32
4.3 選擇鏈條型號和節(jié)距 32
4.4 計算鏈節(jié)數(shù)和中心距 32
4.5 計算鏈速v，確定潤滑方式 32
4.6 計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力 33
4.7 鏈輪材料的選擇及處理 33
5 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計 34
5.1 選擇蝸桿的傳動類型 34
5.2 選擇材料 34
5.3 蝸輪蝸桿的設(shè)計 34
6 圓盤給料機的安裝潤滑與維修 38
6.1 安裝 38
6.1.1 對裝配前零件的要求 38
6.1.2 安裝和調(diào)整的要求 38
6.1.3 密封要求 38
6.1.4 試驗要求 38
6.2 潤滑 39
6.3 維護 40
7 設(shè)備的可靠性與經(jīng)濟性評價 40
7.1 設(shè)備完好率與利用率 40
7.2 設(shè)備的可靠性 41
7.2.1 設(shè)備可靠度的計算 41
7.2.2 設(shè)備平均壽命 42
7.3 設(shè)備的經(jīng)濟性評價 42
參考文獻 44
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致 謝 45
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1 緒論
1.1 給料機的分類
給料機是物料搬運機械化和自動化系統(tǒng)中的輔助設(shè)備。按工作構(gòu)件的運動方式，給料機可分為 3種：
1.直線式，如帶式給料機、板式給料機、刮板給料機；
2.回轉(zhuǎn)式，如鏈式給料機、圓盤給料機、螺旋給料機和葉輪給料機；
3.往復式，如振動給料機、往復給料機。
選用給料機時必須考慮下列因素：給料量及其調(diào)節(jié)范圍、給料量精確度、物料的特性、安裝方式、外形尺寸、可靠性、環(huán)境保護條件和自重等。
1.1.1 帶式給料機
其結(jié)構(gòu)組成與帶式輸送機基本相同。但帶式給料機的上托輥間距較小，以承受料倉內(nèi)物料的壓力。輸送帶兩邊裝有導料檔板，以防止撒料。帶速一般小于 0.5m/min。改變帶速或出料口擋板的高度可調(diào)節(jié)給料量。帶式給料機給料量大，結(jié)構(gòu)簡單，適用于多種物料；但外形尺寸較大，給料的封閉性差，給料量精確度不高，輸送帶易磨損，不宜用于粒度大、粉塵大、灼熱的物料。
1.1.2 板式給料機
結(jié)構(gòu)組成與板式輸送機基本相同。板速一般小于 0.1m/s。改變板速或出料口擋板的高度可調(diào)節(jié)給料量。這種給料機能承受物料的沖擊，適用于磨琢性大，堆積密度大的大塊物料和高溫物料；但結(jié)構(gòu)復雜，自重大，給料量精確度不高，不宜用于粉狀物料。
1.1.3 刮板給料機
工作原理和牽引件都與刮板給料機相同。刮板給料機可實現(xiàn)封閉、多點給料，適用于粉狀或粒狀、磨琢性和粘性較小的物料。
1.1.4 鏈式給料機
閉合環(huán)鏈套掛在同一驅(qū)動軸的各鏈輪上，與料倉出口寬度相適應(yīng)，多條并排布置，形成一道鏈幕(圖1.1)， 靠鏈條的重量阻止物料流出。當鏈輪帶動鏈條時，物料以近于鏈條速度沿斜槽卸出。改變鏈輪轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)給料量。鏈式給料機適用于大、中粒度的物料。它的結(jié)構(gòu)簡單、耗能少，但料粒相差懸殊時容易漏料。
1.1.5 圓盤給料機
由可回轉(zhuǎn)的圓盤、導料套筒和刮板等部分組成(圖1.2)。料倉內(nèi)的物料通過導料套筒堆積在鑲有耐磨襯板的圓盤上，圓盤轉(zhuǎn)動，物料被刮板刮出給料。調(diào)節(jié)刮板位置或?qū)Я咸淄驳母叩涂筛淖兘o料量。圓盤直徑一般在3m以下，轉(zhuǎn)速不超過10r/min。圓盤給料機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，調(diào)節(jié)給料量較方便，耗能少，但結(jié)構(gòu)比較笨重，適用于粘性較小的粉粒狀物料。
1.2 我國給料機設(shè)備的發(fā)展與現(xiàn)狀
2O世紀50年代初，礦井用給料設(shè)備主要依賴機械式往復給料機。該機型結(jié)構(gòu)簡單，動力消耗較大，設(shè)備笨重。其原理是， 由連桿及偏心軸傳動，往復作業(yè)，處理量小且成間接成堆式不均勻給料。但該機型維修量小、耐用，布置所需高度低，且對物料的粒度組成、外在水分等物理性質(zhì)要求不嚴。已廣泛用在各礦井生產(chǎn)中。特別是煤礦井下，直到目前，對其在惡劣條件下的適用性仍給予好評。隨著礦井機械化程度的提高，對K 型往復式給料機已作了大量改進，由單屈臂改為雙屈臂，給料量已增加到1000-2000t／h。6O年代，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了電磁振動給料機，并迅速得到廣泛應(yīng)用。原機械工業(yè)部相繼在東北的遼陽、河南鶴壁和江蘇海安設(shè)立定點3家生產(chǎn)廠。該機型屬于雙質(zhì)體共振鋼型彈力振動，相對于K型往復給料機，其適應(yīng)性更加廣泛。由于結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、可無級調(diào)速以及適用220~380V不同等級電壓與電耗少等特點，在國內(nèi)得到推廣。然而， 由于該機型存在電磁鐵振動時噪聲大、振頻高(3 000次／min)、振幅小(1～1．5 mm)和調(diào)整運量的振幅大小取決于E型電磁鐵靜塊與動塊間隙、板彈簧片數(shù)以及聯(lián)接桿螺母緊程度等原因，如果調(diào)節(jié)不當，間隙太大則電流增大(長時間線圈鐵芯會發(fā)熱損壞)，間隙過小造成振幅減少，致使用戶深感生產(chǎn)管理不便。特別是在增加調(diào)速時，因噪聲過大影響職工身心健康。為減少料倉直接作用在給料機上物料的垂直壓力，配置料斗及導料倉時要有一定的角度和高度；對水分大、沾結(jié)濕滯性物料， 因其頻率高、振幅小出現(xiàn)板結(jié)和不下料現(xiàn)象，使其局限于非防爆場合使用；因電磁鐵怕水、怕潮、振動時會產(chǎn)生火花而導致瓦斯爆炸，對密度較大礦石的給料也不太適合；因振幅小對物料拋浮力小，其給料量也受到限制。由鞍鋼生產(chǎn)的DK,DB系列吊式圓盤給料機均采用敞開式給料方式，給料套筒卻有敞開和封閉兩種。PDX型新型圓盤給料機采用立式減速機傳動，可獨立使用，該產(chǎn)品是在消化，吸收國外實際開發(fā)設(shè)計的一種高可靠性，高效率，節(jié)能型新型圓盤給料機，其結(jié)構(gòu)比國外圓盤給料機更先進，合理，并擁有多項專利。
目前，已在國內(nèi)重大項目工程中廣泛采用，上海寶鋼、三峽工程等。它采用吊掛、座式等配置，便于工藝布置及空間利用。在十多年的推廣應(yīng)用中，得到廣大用戶的一致好評，正在日益發(fā)揮作用。被公認為是目前最先進的產(chǎn)品之一。
1.2.1 國產(chǎn)圓盤給料機的發(fā)展趨勢
1996年以前的圓盤給料機：（1）物料倉和傳動機構(gòu)無密封罩，（2）多數(shù)采用傘齒輪傳動，（3）物料的軸向重力載荷由推力軸承承擔。
1996年以后改型的圓盤給料機：（1）物料倉有密封罩，（2）改為大齒圈和小齒輪內(nèi)嚙合傳動，（3）由以回轉(zhuǎn)支承代替推力軸承承擔物料的軸向重力載荷。改進型的圓盤給料機取得了較好的使用效果，但存在一些缺陷的弊端：
內(nèi)嚙合形式導致小齒輪承受圓周力相當大，因為要求匹配大尺回轉(zhuǎn)支撐，增加制造成本；而且要求與回轉(zhuǎn)支撐連接的各部件提高精度、密封性;小齒輪出故障,不便維修;一旦出現(xiàn)故障,勢必影響整條生產(chǎn)線的連續(xù)運行。
物料倉內(nèi)套筒結(jié)構(gòu)中采用了耐磨襯板,但其使用壽命較短,增加了制造和運行成本.轉(zhuǎn)動圓盤襯板與套筒接觸部位磨損快,導致襯板使用壽命低,家大了運行成本;而且耐磨襯板制造.維修成本高,更換不方便.
內(nèi)套筒底部與轉(zhuǎn)動圓盤間間隙大(30~100mm),出料量不準確.
從以上各類給料機的發(fā)展歷程可以看出，我國圓盤給料機順應(yīng)國外給料機發(fā)展模式：① 圓盤給料機可靠耐用，維護量少，生產(chǎn)效率高，便于自動化管理；② 大型化可提高處理能力，適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)需要，實現(xiàn)微機自動化控制、動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合；⑧ 拓展各機型的適用范圍，以滿足不同物料運輸?shù)男枰?，降低動力消耗和噪聲，更加環(huán)保和人性化設(shè)計。
1.2.2 圓盤給料機的工作原理和分類
圓盤式給料機由驅(qū)動裝置、給料機本體、計量用帶式輸送機和計量裝置組成。給料機和帶式輸送機由一套驅(qū)動裝置驅(qū)動，該驅(qū)動裝置的電磁離合器具有實現(xiàn)給料機的開、停和兼有功能轉(zhuǎn)換的作用。計量帶式輸送機的帶速小于1m/s,為了測定帶速設(shè)有速度檢測裝置，為了防止稱量輥偏斜設(shè)有檢測桿進行調(diào)整。
圓盤給料機的工作原理就是利用料倉中的物料在重力作用下落到圓盤的盤面上，盤面回轉(zhuǎn)在刮板作用下將物料均勻連續(xù)的輸出到稱量裝置上,套筒與盤面一般間隙在25-30mm之間。
圓盤給料機分座式和吊式兩種安裝方式；根據(jù)物料的粒度來定有多種型號如：ＰＤＸ ＰＲＺ?。校诘鹊?
1） DK型為吊開式，DB型為吊閉式。ＤＫ型ＤＢ型圓盤給料機能均勻，連續(xù)地將粉狀，顆粒狀或小塊狀的物料喂送到下一道設(shè)備中．給料能力可通過改變下料套筒的高度和卸料刮板的位置來調(diào)整．當采用調(diào)速電動機或直流電動機時，還可通過改變電動機的轉(zhuǎn)速來調(diào)整給料量。
2）PDX型新型圓盤給料機采用立式減速機傳動，可獨立使用，該產(chǎn)品具有高可靠性，高效率，節(jié)能型新型圓盤給料機，其結(jié)構(gòu)比國外圓盤給料機更先進，合理，并擁有多項專利。
3）PZ系列圓盤給料機皆為座式，有重型、輕型、熱料型三種十五個規(guī)格，適用于中、細粒物料的給料，廣泛應(yīng)用在礦山、冶金、煤炭、建材、化工、電力等部門的生產(chǎn)中。該系列圓盤給料機是在認真總結(jié)國內(nèi)外圓盤給料機技術(shù)水平基礎(chǔ)上，采用了漸開線包絡(luò)蝸桿蝸輪副傳動新技術(shù)設(shè)計而成的漸開線包絡(luò)蝸桿蝸輪副傳動，通過一次包絡(luò)獲得了二次包絡(luò)的效果，使給料機具有承載能力大、運行平穩(wěn)、工作可靠、給料均勻、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、維護方便、使用壽命長等特點，因為給料精度高，所以適合自動計量和自動給料。
4）ZMBR、 MBR重型圓盤給料機是一種容積計量的給料(配料)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煤炭、建材及電力等工業(yè)部門，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，給料均勻、準確，運行平穩(wěn)可靠，承載量大，調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)范圍較寬，維護管理筒便，與料倉連接的出料口尺寸較大，便于安裝和物料的排料。
ZMBR、MBR重型圓盤給料機系座式安裝，傳動結(jié)構(gòu)封閉，能在料塵較多的工作環(huán)境下工作，具承載力大、檢修周期長的優(yōu)點。由于能承受較大的料柱壓力，故通常將其直接安裝在料倉下部，向其他設(shè)備給料
1.3 特點
圓盤給料機是一種比較成熟的給料設(shè)備，它具有以下優(yōu)點：
(1)承載量大；
(2)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠；
(3)結(jié)構(gòu)簡單，容易維修，管理方便,檢修周期長；
(4)給料均勻穩(wěn)定、容易調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍較寬；
(5)與料倉連接的卸料口尺寸較大，便于安裝和排料；
(6)傳動結(jié)構(gòu)封閉，能在灰塵較多的工作環(huán)境下工作。
它的缺點主要是安裝空間尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較笨重，制造費用高。
2 分析計算
2.1 確定傳動方案
2.1.1 敞開式圓盤給料機
在圓盤上部安裝有與圓盤同心的其直徑小于圓盤的套筒，距離套筒下端面有一定的高度，套筒內(nèi)裝有物料，圓盤工作轉(zhuǎn)動時，散落在套筒與圓盤所構(gòu)成的同心圓之間盤上的物料在刮板的擋刮作用下，被送進受料裝置中或運輸帶上，這種給料方式的圓盤給料機，叫敞開式圓盤給料機。敞開式圓盤給料機，沒有良好的潤滑條件，易落入灰塵、礦料和雜物，齒輪、軸及轉(zhuǎn)動摩擦部位會迅速磨損。但其設(shè)備輕，結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，多為中小燒結(jié)廠采用。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.1所示。
圖2.1 敞開式圓盤給料機示意圖
2.1.2 封閉式圓盤給料機
在盤面工作轉(zhuǎn)動時，容器內(nèi)物料在刮板作用下，從排料口排向受料裝置中或運輸帶上，這種給料方式的圓盤給料機，叫封閉式圓盤給料機。封閉式圓盤給料機傳動的齒輪及軸承等部件裝在剛度較大的密封殼里，因而有著良好的潤滑條件，檢修周期長，但設(shè)備重、造價高、制造困難，大型燒結(jié)廠采用較多。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.2所示。
圖2.2 封閉式圓盤給料機示意圖
2.1.3 方案的確定
此設(shè)備工作在大型鋼鐵廠，其設(shè)備工作時間長。在燒結(jié)車間中工作環(huán)境惡劣，灰塵多。因為封閉式圓盤給料機傳動機構(gòu)實現(xiàn)全密封，有益于提高傳動機構(gòu)壽命、效率；降低了零部件的制造精度和成本；能在灰塵較多的工作環(huán)境下工作，具有承載力大、檢修周期長的優(yōu)點。所以選用封閉式圓盤給料機。
2.2 電機選擇
2.2.1 選擇電機的類型
由于圓盤給料機工作在灰塵多的環(huán)境下，故可以選用能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電機內(nèi)部的電機。所以選用適用于灰塵多、水土飛濺場所的Y-180L型系列封閉式異步電動機。
2.2.2 選擇電動機容量
電動機工作功率為：
； (2-1)
工作機所需功率：
； (2-2)
其中—阻力矩；—圓盤轉(zhuǎn)速。
，（其中—軸承摩擦阻力矩；—物料摩擦阻力矩）
=
—止推軸承摩擦系數(shù)()；
—軸承滾珠到中心軸的半徑（）
—蝸輪裝置與圓盤總重力()；
—物料的總重力。
由設(shè)計參數(shù)可知，圓盤半徑，，物料的密度
所以
所以，
又因為,
=
由主要設(shè)計參數(shù)可知圓盤給料能力：
則單位時間內(nèi)給料能力為：
物料摩擦因數(shù)，摩擦力為,
所以
所以工作阻力矩
將求得的數(shù)據(jù)代入(2-2)得工作機功率為：
其中—圓盤轉(zhuǎn)動效率（）
傳動裝置的總效率：
； (2-3)
按《機械設(shè)計手冊》?。?
齒輪嚙合效率（齒輪精度為8級）；
滾動軸承效率；
聯(lián)軸器效率；
鏈輪傳動效率；
蝸桿傳動效率；
將以上數(shù)值代人（2-3）則傳動裝置的總效率：
；
所以電動機所需功率為：
；
（1） 皮帶傳動裝置的總效率：
?
按《機械設(shè)計手冊》?。?
齒輪嚙合效率（齒輪精度為8級）；
滾動軸承效率；
聯(lián)軸器效率；
鏈輪傳動效率；
蝸桿傳動效率；
將以上數(shù)值代人（2-6）則傳動裝置的總效率：
由設(shè)計參數(shù)要求可知：F=20000N，V=0.2（m/s）
（2） 電機所需的工作功率：
因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率略大于即可
所以選取電動機的額定功率為13KW。
2.2.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇
選用滿載轉(zhuǎn)速為和兩種作對比。
已知要求圓盤轉(zhuǎn)度為，總傳動比，其中為電機的滿載轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)將兩種電動機的有關(guān)數(shù)據(jù)列于表2.1比較。
表2.1 兩種電動機的數(shù)據(jù)比較
方案
電動機型號
額定功率/kW
滿載轉(zhuǎn)速()
總傳動比i
Ⅰ
22
1470
300
Ⅱ
15
970
197
上表可知方案Ⅰ總傳動比過大，為了能合理的分配傳動比，使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊決定選用方案Ⅱ。
2.2.4 電動機型號的確定
根據(jù)電動機功率和轉(zhuǎn)速，確定電動機型號為。
2.3 傳動比的分配
2.3.1 總傳動比是
；
2.3.2 分配傳動裝置各級傳動比
減速器傳動比分配：
高速級的傳動比；
低速級的傳動比；
鏈傳動比分配：
蝸桿傳動比分配：
2.4 傳動方案設(shè)計和確定
根據(jù)以上參數(shù)確定傳動裝置的布置，具體布置如圖2.3所示。
圖2.3 圓盤給料機傳動方案圖
2.5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
2.5.1 0軸的計算（電機軸）：
；
；
；
2.5.2Ⅰ軸的計算（高速軸）：
；
；
；
2.5.3 Ⅱ軸的計算（中間軸）：
；
；
；
2.5.4 Ⅲ軸的計算（低速軸）：
；
；
；
2.5.5 Ⅳ軸的計算（蝸桿軸）：
；
；
；
將各軸的運動和動力參數(shù)列于表2-2
表2-2 各軸的運動和動力參數(shù)
軸 號
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動比
0
12.5
114.6
970
1
1
2.5
7
Ⅰ
12.375
121.8
970
Ⅱ
11.763
289.5
388
Ⅲ
11.182
1910
55
Ⅳ
9.029
3029
28
2
3 傳動零部件的設(shè)計計算
3.1 齒輪的設(shè)計計算與校核
3.1.1 斜齒圓柱齒輪的設(shè)計
已知輸入功率為，小齒輪軸的轉(zhuǎn)矩，傳動比。
1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
（1）選用斜齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為
（2） 圓盤給料機為一般工作機器，速度不高。故選用7級精度。
（3） 材料選擇 ：大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。小齒輪即齒 輪軸的材料為，硬度為280HBS。二者材料硬度差為40HBS。
（4） 選小齒輪的齒數(shù)，大齒輪的齒數(shù)，取。
（5） 初選螺旋角
2）按齒面接觸強度設(shè)計
（1）由文獻[2]式（10-24）試計算小齒輪分度圓直徑,即：
(3-1)
（2）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
①試選載荷系= 1.4，
②由文獻[2]圖10-20選取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.48。
③由文獻[2]式（10-23）可得螺旋角系數(shù)Zβ。
④由文獻[2]表10-7選取齒寬系數(shù)。
⑤由文獻[2]表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 MPa1/2。
⑥由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限MPa；大 齒輪的接觸疲勞強度極限MPa。
⑦計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
由文獻[2]圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，；
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由式（10—14）得。
許用接觸應(yīng)力為：
；
。
取其中和中較小的值為齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，
即==512MPa
2） 試算小齒輪分度圓直徑
mm
3) 計算圓周速度
(3-2)
4)計算齒寬b及模數(shù)
mm (3-3)
mm
mm
5）計算縱向重合度
(3-7)
6） 計算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)=1，根據(jù)v = 3.7m/s，8級精度，由文獻[2]圖10-8查得動載系數(shù)；由表10-4查得=1.342；由則查圖10-13得，由表10-3查得。故載荷系數(shù)：
(3-8)
6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， 得：
mm (3-9)
7）計算模數(shù)mn
mm (3-10)
?。唬?則大齒輪齒數(shù),取，與互為質(zhì)數(shù)。
（2）計算幾何尺寸
1） 計算中心距mm，
圓整后為；
2)按圓整后中心距修正螺旋角 ：
2）計算分度圓直徑；
；
3）齒寬；圓整后取，；
3.按齒根彎曲強度校核
； （3-11）
式中：
載荷系數(shù) （3-12）
由文獻[2]表10-2使用系數(shù)：；由文獻[2]圖10-8動載系數(shù)：；齒間載荷分配系數(shù)：直齒輪；由文獻[2]表10-4齒向載荷分配系數(shù)：，由則查圖10-13得，由表10-3查得。
上述各值代入（3-17）得
查文獻[2]表10-17得齒形系數(shù)：；
查文獻[2]表10-18應(yīng)力校正系數(shù)：；
彎曲疲勞重合度系數(shù)
彎曲疲勞螺旋角系數(shù)
將以上數(shù)值代入（3-16）得：
查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；
大齒輪的彎曲疲勞強度極限；
取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；
取彎曲疲勞安全系數(shù)；
所以有：
；
；
應(yīng)為，所以安全。
3.1.2 大斜齒圓柱齒輪設(shè)計
已知輸入功率為，小齒輪軸的轉(zhuǎn)矩，傳動比。
1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
（1）選用斜齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為
（6） 圓盤給料機為一般工作機器，速度不高。故選用7級精度。
（7） 材料選擇 ：大齒輪材料為鑄鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。小齒輪即齒 輪軸的材料為鋼，硬度為280HBS。二者材料硬度差為40HBS。
（8） 選小齒輪的齒數(shù)，大齒輪的齒數(shù)，取。
（9） 初選螺旋角
2.按齒面接觸強度設(shè)計
（1）由文獻[2]式（10-24）試計算小齒輪分度圓直徑,即：
(3-13)
1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
①試選載荷系= 1.4，
②由文獻[2]圖10-20選取區(qū)域系數(shù)ZH = 2.48。
③由文獻[2]式（10-23）可得螺旋角系數(shù)Zβ。
④由文獻[2]表10-7選取齒寬系數(shù)。
⑤由文獻[2]表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 MPa1/2。
⑥由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限MPa；大 齒輪的接觸疲勞強度極限MPa。
⑦計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
由文獻[2]圖10-23取接觸疲勞壽命系數(shù)，；
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由式（10—14）得。
許用接觸應(yīng)力為：
；
。
取其中和中較小的值為齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，
即==539MPa
2） 試算小齒輪分度圓直徑
mm
3) 計算圓周速度
(3-14)
4)計算齒寬b及模數(shù)
mm (3-15)
mm (3-16)
mm (3-17)
(3-18)
5）計算縱向重合度
(3-19)
6） 計算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)=1，根據(jù)v =1.8m/s，8級精度，由文獻[2]圖10-8查得動載系數(shù)；由表10-4查得=1.355；由則查圖10-13得，由表10-3查得。故載荷系數(shù)：
(3-20)
6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， 得：
mm (3-21)
7）計算模數(shù)mn
mm (3-22)
??；，取,則大齒輪齒數(shù),取，與互為質(zhì)數(shù)。
（2）計算幾何尺寸
1） 計算中心距，
圓整后為；
2)按圓整后中心距修正螺旋角 ：
2）計算分度圓直徑；
；
3）齒寬；圓整后取，；
3.按齒根彎曲強度校核
； （3-23）
式中：
載荷系數(shù) （3-24）
由文獻[2]表10-2使用系數(shù)：；由文獻[2]圖10-8動載系數(shù)：；齒間載荷分配系數(shù)：直齒輪；由文獻[2]表10-4齒向載荷分配系數(shù)：，由則查圖10-13得，由表10-3查得。
上述各值代入（3-17）得
查文獻[2]圖10-17得齒形系數(shù)：；
查文獻[2]圖10-18應(yīng)力校正系數(shù)：；
彎曲疲勞重合度系數(shù)
彎曲疲勞螺旋角系數(shù)
將以上數(shù)值代入（3-16）得：
查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；
大齒輪的彎曲疲勞強度極限；
取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；
取彎曲疲勞安全系數(shù)；
所以有：
；
；
應(yīng)為，所以安全。
3.2 軸的設(shè)計計算與校核
已知其輸入功率；轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)速。
1.選擇軸的材料
該軸無特殊要求，因而選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。
2.初步確定軸的最小直徑
按公式初步估算軸的最小直徑，根據(jù)文獻[2]表15-3取，于是得：；
輸出軸最小直徑為安裝滾動軸承處，滾動軸承處的軸的直徑，為了使所選的軸徑與滾動軸承的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取滾動軸承的型號，根據(jù)最小直徑選取單列圓錐滾子軸承32216，其，所以。
3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）擬定軸上零件的裝配方案
其裝配方案如圖3.5所示
圖 3.5 軸的結(jié)構(gòu)與裝配
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸上的各段直徑和長度
1)為了滿足滾動軸承的軸向定位要求，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取1-2段的直徑。軸配合的轂孔長度L=110mm，套筒長度為70mm,故。
2)滾動軸承32216，故已知軸承的長度35.25mm，軸承采用套筒定位,2-3段應(yīng)略長，故。
3)3-4段需制出一軸肩, 故3-4段的直徑已知大斜齒輪的輪轂長為88mm，套筒長度32mm，所以。
4)4-5段需制出一軸肩，軸離軸承端蓋的距離15mm,。
至此已初步確定軸的各段直徑和長度。
（3） 軸上零件的周向定位
大斜齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接，選用鍵為，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向點位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。
（4）確定軸上圓角和倒角尺寸
4．求軸上的載荷
（1）作用在大斜齒輪上的力為
圓周力；
徑向力；
軸向力。
（2）確定軸承支點位置，從手冊中查取a值對于32216，。
（3）計算支反力
水平面上的支反力：
；
。
垂直面上的支反力：
；
。
5.畫彎矩圖
水平面上的彎矩：
；
垂直面上的彎矩：
；
。
合成彎矩
；
。
6. 畫扭矩圖
圖3.6 軸的載荷分析圖
7.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度
進行校核時，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B）的強度。
該軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力：
；
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻[2]表15-1查得許用應(yīng)力，因此，故安全。
3.3 鍵的校核
3.3.1 連接小斜齒輪的鍵
其尺寸為；
連接齒輪的軸段直徑；
鍵的工作長度；
鍵的接觸高度；
傳遞的轉(zhuǎn)矩；
按文獻【7】查出鍵連接時的擠壓許用應(yīng)力；
；
所以鍵連接的強度足夠。
3.3.2 連接大斜齒輪上的鍵
其尺寸為；
連接齒輪的軸段直徑；
鍵的工作長度；
鍵的接觸高度；
傳遞的轉(zhuǎn)矩；
按文獻【7】查出鍵連接時的擠壓許用應(yīng)力；
；
所以鍵連接的強度足夠。
3.4 軸承的校核
3.4.1 校核三軸軸承壽命
32216型軸承，查文獻【7】其基本參數(shù)為，，。
基本額定壽命；
確定公式中的各參數(shù)：
對于滾動軸承；
；
查手冊有，
徑向載荷：A點的總支反力 ；
B點的總支反力
。
軸向載荷：只驗算應(yīng)力最大的軸承即可，所以。軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承計算公式有：。
所以軸向載荷。
因為，所以由《機械設(shè)計手冊》[6]，。
所以。
由以上各數(shù)據(jù)可得：
；
所以軸承壽命足夠。
4 鏈傳動的設(shè)計與計算
輸送帶鏈輪傳動設(shè)計，總傳動比：；
主動輪轉(zhuǎn)速為減速器的傳動比為，,鏈傳動的傳動比推薦<6，選=2，
4.1 選擇鏈輪齒數(shù)
取小齒輪齒數(shù)=21，大鏈輪的齒數(shù)=×=2×21=45 。
4.2 確定計算功率
查文獻【7】表9-6得主動鏈輪=1.0，圖9-13得 =1.28，單排鏈，功率為：
==1.0×1.28×4.9kW=6.272KW
4.3 選擇鏈條型號和節(jié)距
根據(jù)和主動鏈輪轉(zhuǎn)速（r/min），
由圖9-11得鏈條號為20A,查表9-1得節(jié)距p=31.75mm。
4.4 計算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距=(30～50)p=(30～50)×31.75=953～1588mm。取=1300mm，按下式計算鏈節(jié)數(shù):
故取鏈長節(jié)數(shù)=115節(jié)
由（-）/(-）=（115-21）/（45-21）=3.916，查表9-7得=0.24883，所以得鏈傳動的最大中心距為：=p[2-(+)]
=0.24883×31.75×[2×115-(21+45)]≈1296mm
4.5 計算鏈速v，確定潤滑方式
v=p/（60×1000）=（21×55×31.75）/（60×1000）≈0.6111m/s
由圖9-14查得潤滑方式為：滴油潤滑。
4.6 計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力
有效圓周力：=1000P/v =1000×4.9/0.6111=8018N
鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)=1.15則≈=1.15×8018
≈9221N
計算鏈輪主要幾何尺寸
4.7 鏈輪材料的選擇及處理
根據(jù)系統(tǒng)的工作情況來看，鏈輪的工作狀況是，采取兩班制，工作時由輕微振動。每年三百個工作日，齒數(shù)不多，材料為40號鋼，淬火 、回火，處理后的硬度為40—50HRC 。
5 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計
5.1 選擇蝸桿的傳動類型
根據(jù)GB\T 10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZK）
5.2 選擇材料
根據(jù)蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿采用45鋼,表面淬火，硬度在45～55HRC
5.3 蝸輪蝸桿的設(shè)計
1.按齒面疲勞強度進行設(shè)計
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。其公式為：
（5-1）
（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
按=2，估取效率η=0.8，則
=N·mm （5-2）
（2）確定載荷系數(shù)K
應(yīng)為工作載荷較穩(wěn)定，所以取=1；使用系數(shù)=1.15；動載系數(shù)=1.05；所以 ：
（5-3）
（3）確定彈性影響系數(shù)。
（4） 確定蝸輪齒數(shù)
（5-4）
（5）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為ZCuAl10Fe3，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC
可從參考文獻［2］表11-7中查的蝸輪的基本許用應(yīng)力ˊ=268MPa。
應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ：
（5-5）
主要壽命系數(shù)：
（5-6）
則 =·ˊ=0.899×268=238MPa （5-7）
（6） 計算值
mm3=13498mm3
因為，所以從參考文獻［2］表11-2中取模數(shù)m=10mm；蝸桿分度圓直徑。
4.蝸輪與蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸
（1）中心距
(5-8)
（2）蝸桿
軸向齒距：
；
直徑系數(shù)：
；
齒頂圓直徑：
；
齒根圓直徑：
；
分度圓導程角：
=10°18′17″；
蝸桿軸向齒厚：
。
（3）蝸輪
蝸輪分度圓直徑：
；
蝸輪喉圓直徑：
；
蝸輪齒根圓直徑：
；
蝸輪咽喉母圓半徑：
。
5 .校核齒根彎曲疲勞強度
（5-9）
當量齒數(shù)：
（5-10）
根據(jù)當量齒數(shù)從參考文獻［2］中查的齒形系數(shù)
螺旋角系數(shù) （5-11）
許用彎曲應(yīng)力 （5-12）
從參考文獻［2］中查的ZCuAl10Fe3制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力。
壽命系數(shù)：
（5-13）
=44MPa
所以，彎曲強度滿足要求。
6 驗算效率:
（5-14）
已知 γ=10.304°； ；
m/s （5-15）
從參考文獻［2］中用插值法查的、；代入式（5-14）中得η=0.848，大于原估計值，因此不用重算。
7 精度等級公差的確定
考慮所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，從GB/T 10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側(cè)隙種類為f，標注為8f GB/T 10089-1988。
8 主要設(shè)計結(jié)論
模數(shù)m=10mm，蝸桿直徑，蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)。蝸桿材料用35CrMo鋼，齒面淬火；蝸輪材料用ZCuAl10Fe3，金屬模鑄造。
6 圓盤給料機的安裝潤滑與維修
6.1 安裝
6.1.1 對裝配前零件的要求
1.滾動軸承用汽油清洗，其他零件用煤油清洗。所有零件和箱體內(nèi)不許有任何雜質(zhì)存在。箱體內(nèi)壁和齒輪等未加工表面先后涂兩次不被機油侵蝕的耐油漆，箱體外表面先后涂底漆和顏色油漆。
2.零件配合面洗凈后涂以潤滑油。
6.1.2 安裝和調(diào)整的要求
1.滾動軸承的安裝滾動軸承安裝時軸承內(nèi)圈應(yīng)緊貼軸肩，要求縫隙不得通過0.05mm 厚的塞尺。
2.齒輪嚙合的齒側(cè)間隙可用塞尺或壓鉛法。即將鉛絲放在齒槽上，然后轉(zhuǎn)動齒輪而壓扁鉛絲，測量兩齒側(cè)被壓扁鉛絲厚度之和即為齒側(cè)的大小?！?
6.1.3 密封要求
1.箱體剖分面之間不允許填任何墊片，但可以涂密封膠或水玻璃以保證密封；
2.裝配時，在擰緊箱體螺栓前，應(yīng)使用0.05mm的塞尺檢查箱蓋和箱座結(jié)合面之間的密封性；
3.軸伸密封處應(yīng)涂以潤滑脂。
6.1.4 試驗要求
1.空載運轉(zhuǎn)：在額定轉(zhuǎn)速下正、反運轉(zhuǎn)1～2小時；
2.負荷試驗：在額定轉(zhuǎn)速、額定負荷下運轉(zhuǎn)，至油溫平衡為止。對齒輪減速器，要求油池溫升不超過35℃,軸承溫升不超過40℃
3.全部試驗過程中，要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，聯(lián)接固定處不松動，各密封、結(jié)合處不許漏油。
6.2 潤滑
1.選用150工業(yè)齒輪油；
2.軸承脂潤滑時，潤滑脂的填充量一般為可加脂空間的1/2～2/3?！?
3.潤滑油應(yīng)定期更換，新減速器第一次使用時，運轉(zhuǎn)7～14天后換油，以后可以根據(jù)情況每隔3～6個月?lián)Q一次油。
6.3 維護
圓盤給料機常見故障及消除方法見表6.1
常見故障
原因
消除方法
圓盤跳動
1.圓盤面上的保護襯板松脫或掀起擦刮刀
2.有雜物或大料卡入圓盤面與套筒之間
3.豎軸壓力軸承損壞
4.錐齒輪磨損嚴重
1.處理襯板,使只平整或?qū)⑺擅摰木o固,磨損的更換
2.清除雜物及大料物塊
4.更換支撐體或立式減速器錐齒輪
3.更換軸承
排料不均
1.閘刀松動或刮刀支座活動
2.帶刮刀的套筒底邊與圓盤面不平行
3.有大塊料堵塞排料口
4.料倉粘料嚴重
1.固定閘和刮刀支座
2.調(diào)整更換套筒
3.清除大塊物料
4.暢通料倉
減速機構(gòu)有異常響聲及噪音
1.軸承損壞
2.減速機內(nèi)缺潤滑油
3.齒輪損壞
1.更換軸承
2.適量加油
3.更換齒輪
機殼發(fā)熱
1.油變質(zhì)
2.透氣孔不通
1.換油
2.暢通通氣孔
傳動軸跳動聯(lián)軸器發(fā)生異常噪音
1.傳動軸瓦磨碎
2.聯(lián)軸器無油干磨
3.支撐體槽軸軸承損壞
4.聯(lián)軸器損壞
1.換瓦
2.加油
3.換軸承
4.更換聯(lián)軸器
7 設(shè)備的可靠性與經(jīng)濟性評價
7.1 設(shè)備完好率與利用率
設(shè)備完好率于利用率是評價工業(yè)機械技術(shù)管理水平的兩項重要指標，它們在一定程度上反映了企業(yè)的設(shè)備管理水平和技術(shù)裝備素質(zhì)。
設(shè)備完好率是設(shè)備管理一個重要的考核指標，它反映工業(yè)企業(yè)機械設(shè)備管理，使用，保養(yǎng)，維修工作的情況，對促進企業(yè)的設(shè)備管理發(fā)揮重要作用。完好率是具有橫向聯(lián)系的一種指標，它既能反映設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)水平，又能反映設(shè)備點檢工作的狀況和生產(chǎn)維修的工作效果?？己送旰寐实淖罱K目的是保證裝卸設(shè)備始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)。完好率的公式為：
設(shè)備利用率是一種縱向延伸的指標，考核它不僅可以反映設(shè)備的投資效果，設(shè)備的轉(zhuǎn)運率和作業(yè)效率，而且可以反映設(shè)備系統(tǒng)功能的投入及性能發(fā)揮的狀況?？己说淖罱K目的在于提高設(shè)備打得利用效果，充分發(fā)揮設(shè)備的能力和潛力。利用率的公式是：
7.2 設(shè)備的可靠性
7.2.1 設(shè)備可靠度的計算
由公式：
R(t） （7.1）
式中 R(t)——可靠度函數(shù),取t=800 h；
λ——失效率，取λ=0.4×10-3。
（7.2）
設(shè)備失效率浴盆曲線如圖7.1。
圖7.1 失效率浴盆曲線
7.2.2 設(shè)備平均壽命
平均壽命,即機械設(shè)備的可靠性另一個指標使用壽命,工作時間隨機變量的期望值。
由公式：
（7.3）
式中 ——平均壽命；
——可靠性函數(shù)。
機械設(shè)備是可修復系統(tǒng)。若,那么由下列公式求出壽命：
（7.4）
式中 λ——設(shè)備的失效率，取
若一次年修期間，統(tǒng)計維修26次，則機械壽命為：
7.3 設(shè)備的經(jīng)濟性評價
由文獻[15]可得到公式：
（7.6）
式中 K0——總投資額，
Hm——年平均凈收益，
由于，所以，經(jīng)濟可行。
投資回收期用平均年凈收益來返本的總投資額。
投資回收期采用靜態(tài)經(jīng)濟評價方法，設(shè)備投產(chǎn)后以每年取得的凈收益計算，其中包括利潤和設(shè)備折舊費。將全部投資即固定資產(chǎn)投資和流動資金回收所需時間，以年為單位并從建設(shè)年算起。
由此可得到表7.1表
表7.1 收益資料表
時期 （年）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
建設(shè)期
年凈
收益
30
25
10
20
22
25
25
30
30
30
35
35
35
40
40
累積凈收益
-30
-55
-45
-25
30
22
47
77
107
137
172
207
242
282
322
由表7.1可算得：
由于，所以,經(jīng)濟上合理。
參考文獻
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[5] 鞏云鵬，田萬祿，張萬祖，黃秋波主編．機械設(shè)計課程設(shè)計[M]．北京：東北大學出版社，2007
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