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1 摘 要 煤矸石自動分離機(jī)是一種煤矸石自動分離裝置，該裝置能有效實(shí)現(xiàn)煤矸石分離； 生產(chǎn)效率高；分離后的煤矸石可用來制造適應(yīng)于電鍍的零件，后的煤矸石無殘留粘 結(jié)劑；生產(chǎn)成本低。 本課題主要是對煤矸石自動分離裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足分離機(jī)速度無級可調(diào)， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬度 200mm 以內(nèi)、厚度 2mm 以內(nèi)、長度不限的廢舊貼塑煤矸石中鋼與塑料 自動分離，從而實(shí)現(xiàn)煤矸石與塑料的分別回收利用。 本文分析了煤矸石分離機(jī)傳動裝置的結(jié)構(gòu)及功能，對其應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了 介紹。在充分掌握了煤矸石分離機(jī)傳動裝置的結(jié)構(gòu)及功能后，對煤矸石分離機(jī)傳動 裝置的作業(yè)環(huán)境和工藝需求進(jìn)行研究分析，進(jìn)行了電機(jī)的選型和動力輸出方式的選 擇。由此選擇煤矸石分離機(jī)傳動裝置中減速器的結(jié)構(gòu)形式并擬定了傳動方案。根據(jù) 所確定的傳動方案，展開減速器詳細(xì)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部零部件的設(shè)計(jì)，主要包括傳動齒輪、 軸和卷筒的設(shè)計(jì)。該煤矸石分離機(jī)傳動裝置主要根據(jù)我國目前建筑機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展 現(xiàn)狀而設(shè)計(jì)，為改善目前主要生產(chǎn)的煤矸石分離機(jī)傳動裝置的適用安全性能和穩(wěn)定 性、適用性，提高勞動生產(chǎn)率，有利于降低勞動強(qiáng)度。煤矸石分離機(jī)傳動裝置是今 后建筑機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：煤矸石；自動分離；分離機(jī)； 2 目錄 摘要 --------------------------------------------------------------------1 目錄 --------------------------------------------------------------------2 1 緒論 ------------------------------------------------------------------3 1.1 研究背景及意義 ----------------------------------------------------3 1.2 煤矸石自動分離機(jī)的工作原理 ----------------------------------------5 1.3 煤矸石自動分離機(jī)的發(fā)展趨勢 ----------------------------------------8 2 煤矸石自動分離機(jī)的總體設(shè)計(jì) --------------------------------------------9 2.1 擬定主要技術(shù)參數(shù) --------------------------------------------------9 2.2 傳動裝置的選擇 ----------------------------------------------------9 3 傳動裝置的設(shè)計(jì) -------------------------------------------------------12 3.1 動力輥道的設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------12 3.2 鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 ---------------------------------------------------13 3.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------17 3.4 鏈傳動的張緊 -----------------------------------------------------22 3.6 動力輥軸的設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------23 3.7 鍵的設(shè)計(jì) ---------------------------------------------------------25 3.8 軸承的選擇 -------------------------------------------------------26 總結(jié) -------------------------------------------------------------------27 參考文獻(xiàn) ---------------------------------------------------------------28 3 1 緒論 1.1 研究背景及意義 為提高煤炭燃燒效果，需在燃燒前對煤炭進(jìn)行選煤處理，即去除煤矸石及達(dá)不 到標(biāo)準(zhǔn)的煤炭。由于傳統(tǒng)的選煤工藝是通過水洗方法進(jìn)行的，所以選煤又稱為洗煤 工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國、日本等發(fā)達(dá)國家的原煤洗選比例高達(dá) 90%，俄羅斯約為 60%， 而我國由于受到資源、能源和技術(shù)條件的限制，電廠每年洗選的原煤只占全部電廠 消耗原煤的 1/4，但仍超過了 5 億噸。傳統(tǒng)方法每洗 1 噸煤消耗 3 噸清潔水，盡管 水經(jīng)過處理后可循環(huán)使用，但目前每噸煤仍需耗費(fèi)約 1 噸水。水量消耗大、水處理 技術(shù)和設(shè)備投資大、洗過的煤含有水分降低燃燒效率是洗煤工藝存在的缺陷。另外， 洗煤后尾礦儲存管理存在的風(fēng)險(xiǎn)等都需要解決。 澳大利亞公司發(fā)明的干法掃描選煤技術(shù)（）能夠?qū)崿F(xiàn)無水、精確選煤，并可以 大大降低選煤成本。由于系統(tǒng)是電腦模塊控制，有利于達(dá)到選礦特殊要求、控制精 度和降低維護(hù)、運(yùn)營成本以及擴(kuò)大產(chǎn)能。該技術(shù)的主要原理是：利用各種頻率的激 光對不同礦物質(zhì)（煤）、煤矸石等的不同反射性能建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。首先利用履帶 將經(jīng)過粉碎的備選煤炭輸送到約 2.5 米的高處呈蘑菇狀落下，由位于“蘑菇”中心 的 50000 轉(zhuǎn)/分的特殊激光束完成對每塊煤進(jìn)行 4000 次的快速掃描。在此后下降的 90mm 中與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對確定此煤是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并在繼續(xù)下落過程中由分布在設(shè) 備周圍的高壓噴槍將檢測出需分離的“石頭”吹到“蘑菇”中心。最終，兩條履帶 將煤和石頭分別送出。 就運(yùn)營成本而言，目前澳大利亞的洗煤成本每噸在 2.5-5 澳元，而利用干法掃 描選煤技術(shù)則不足 1 澳元。 基本建設(shè)投資是，平均噸煤/小時(shí)能力的投資約 1.5 萬澳元，即建造一臺檢測煤 塊直徑約 40-50mm 的 100 噸/小時(shí)的設(shè)備需要投資 150 萬澳元（不包括地基與塔架等 鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用）。如果煤的直徑增大則處理數(shù)量會提高。據(jù)技術(shù)發(fā)明人介紹，由于激 光對每塊煤都進(jìn)行掃描記錄，可辨別每一批次和礦井的煤質(zhì)量，所以這一技術(shù)的優(yōu) 點(diǎn)還在于能對不同批次和出自不同礦井的煤進(jìn)行比較選擇。而且這一技術(shù)可以推廣 到各種礦藏的選礦工藝。由于沒有了水，也可以避免類似我國山西出現(xiàn)的尾礦潰壩 重大災(zāi)害事故。該技術(shù)可以與中方有關(guān)機(jī)構(gòu)開展合作，但目前階段核心技術(shù)仍在澳 4 大利亞生產(chǎn)，鋼結(jié)構(gòu)和其它設(shè)備在中國生產(chǎn)（這部分超過總投資的一半）。 由澳大利亞昆士蘭州發(fā)明家發(fā)明的激光干法選煤系統(tǒng)，是一項(xiàng)革命性的無水選 煤技術(shù)，它將替代目前在煤炭行業(yè)和采礦業(yè)廣泛使用的水洗選煤法。目前系統(tǒng)樣機(jī) 已成功制出，發(fā)明人正積極尋求中方戰(zhàn)略合作伙伴，共同將此項(xiàng)新技術(shù)推廣到中國 乃至全球市場。 干法選煤系統(tǒng)由多個模塊組成，通過遠(yuǎn)程電腦工作站統(tǒng)一控制管理。系統(tǒng)處理 的煤塊粒度目標(biāo)范圍為 10-75mm。為了達(dá)到最佳的運(yùn)行效率，將打碎后的原煤按粒 度篩分成若干組，每個模塊各自負(fù)責(zé)處理某一特定粒度的組別。根據(jù)煤塊粒度不同， 其選洗能力為每一模塊 80-150 噸/小時(shí)不等 二、激光分離煤矸石的運(yùn)作原理 輸送器首先將分好粒度的原煤塊送進(jìn)漏斗，煤塊經(jīng)由漏斗進(jìn)入豎管。豎管設(shè)有 可調(diào)整的端子來控制煤塊在圓錐形分散板上的速度。高速旋轉(zhuǎn)的分散板使自由落體 到觀測區(qū)的煤塊形成一個單層的圓柱形面，供激光裝置辨認(rèn)。激光裝置根據(jù)灰分值 辨別出煤矸石，并用高壓噴射氣流將其分隔到分離滑道內(nèi)。而真正的煤塊則繼續(xù)流 經(jīng)外流區(qū)，經(jīng)減速板減速后，徐緩掉落到成品輸送帶上。分離出的煤矸石則從另一 個減速板落到廢料輸送帶，從而成功地分離出煤矸石。 整個系統(tǒng)由操控中心控制。操作員用簡單的鼠標(biāo)操作,控制各模塊及工藝流程參 數(shù)，例如，任一單元的進(jìn)料情況等。操作員可依據(jù)需要，實(shí)時(shí)調(diào)整選舍點(diǎn)的計(jì)算程 序。附加的軟件還能針對特定的目標(biāo)質(zhì)量，如黏土或鐵粒雜質(zhì)，實(shí)施專項(xiàng)清除。 傳統(tǒng)選煤系統(tǒng)無法提供經(jīng)洗選的煤品的統(tǒng)計(jì)信息。而對每一塊通過系統(tǒng)的煤品， 都采集了多達(dá) 6000 多個數(shù)據(jù)。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可幫助操作員、產(chǎn)品部門和管理層更好 的了解工廠的運(yùn)作情況和采礦程序。附加軟件還可分析其他相關(guān)信息，如煤塊尺寸 分布情況、高灰分煤塊數(shù)量等等。也可統(tǒng)計(jì)每個礦區(qū)特定的數(shù)據(jù)。 1、大幅降低運(yùn)行成本、維護(hù)費(fèi)用與能耗（按澳洲成本測算，噸煤洗選成本僅為 水洗成本 20%-50%）。 2、無需使用水及與水處理相關(guān)的設(shè)施，可大量節(jié)約水資源及水處理設(shè)施的投資， 并使缺水地區(qū)煤礦建設(shè)選煤廠成為可能。 3、無需處理廢水，無須設(shè)置廢水尾庫，大大降低選煤廠對環(huán)境的破壞。無水處 理相關(guān)的能量損耗。 4、洗選效率不低于現(xiàn)有水洗系統(tǒng)，不額外增加選后精煤的水分。因此，使用相 同質(zhì)量的煤可獲得更高能量輸出。 5 5、具有特殊雜質(zhì)處理能力（FeS2,鐵礦粒,粘土）。而水洗系統(tǒng)中，粘土摻水后 形成的漿狀物會使系統(tǒng)效率降低。同時(shí)水洗系統(tǒng)也無法去除煤塊中所含鐵粒等可導(dǎo) 致?lián)p壞球磨機(jī)械的雜質(zhì)。 6、安全、先進(jìn)的電腦軟件系統(tǒng)，為生產(chǎn)管理提供高效可靠的保障。通過自診斷， 自動維護(hù)提示，將故障率最小化。可快速更換、即插即用部件，令系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間最 大化。 7、具有遠(yuǎn)程系統(tǒng)操作與監(jiān)控管理能力?？蓪?shí)時(shí)調(diào)整選舍點(diǎn)及優(yōu)化系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行 參數(shù)，靈活快速滿足用戶對洗精煤品質(zhì)指標(biāo)的需要。 8、由于采用模塊化設(shè)計(jì)，項(xiàng)目建設(shè)周期大幅縮短，可使用戶早日獲得更高回報(bào) 煤炭，在可見的未來，仍將會是世界上最重要的能源資源之一。作為全球最大 的煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國家，中國目前每年近 20 億噸發(fā)電用動力煤的入洗率僅為 20%左 右，與先進(jìn)國家的 70%-90%的入洗率相比，還有極大的改善空間。然而，受限于各 地尤其是產(chǎn)煤地區(qū)水資源的缺乏，以及各地環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日漸提高，傳統(tǒng)的水洗煤方 案的推廣，早已面臨兩難局面。實(shí)現(xiàn)以更低的運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到與水洗廠相當(dāng)?shù)某?水平，在無需用水的情況下，取得減排成效。 1.2 煤矸石自動分離機(jī)的工作原理 煤矸石自動分離機(jī)是一種煤矸石自動分離裝置，包括按照進(jìn)料順序依次連接的 傳送結(jié)構(gòu)、煤矸石分離機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)，其主要特征在于： 1.傳送機(jī)構(gòu)包括壓緊輥、設(shè)置在壓緊輥下方并與壓緊輥外圓相切的動力輥,壓緊 輥通過滑塊機(jī)構(gòu)與機(jī)架上下滑動連接;動力輥的端部設(shè)有鏈輪,鏈輪通過鉸鏈與動力 機(jī)構(gòu)連接。傳送機(jī)構(gòu)的滑塊機(jī)構(gòu)包括滑動腔體,滑動腔體內(nèi)設(shè)有滑動塊,滑動腔體的 頂部設(shè)置有上蓋板,滑動塊通過調(diào)節(jié)螺桿與上蓋板螺紋連接,在調(diào)節(jié)螺桿的端部設(shè)置 有鎖緊螺母；機(jī)構(gòu)的滑動機(jī)構(gòu)與傳送機(jī)構(gòu)的滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。 2.煤矸石分離機(jī)構(gòu)包括煤矸石分離導(dǎo)向板,在煤矸石分離導(dǎo)向板上設(shè)置 8 根煤矸 石分離導(dǎo)向棍,按照進(jìn)料順序依次分為五排,其中第一排、第二排、第四排分上下相 切的兩根輥,第三排和第五排為單根上棍,在第三排單根上棍的下方設(shè)置有與熱風(fēng)裝 置連通的熱風(fēng)管,在第四排下棍的下方設(shè)置有去污刮刀,在第五排單根上棍的下方設(shè) 置有煤矸石分離刀。 3.機(jī)構(gòu)包括上壓緊輥、設(shè)置在上壓緊輥的下方、并與上壓緊輥外圓相切的輥,上 壓緊輥通過滑動機(jī)構(gòu)與機(jī)架上下滑動連接；輥的端部設(shè)有帶輪,帶輪通過傳動帶與傳 動裝置連接。 6 煤矸石自動分離裝置,還有另外一些特征在于: 傳送機(jī)構(gòu)進(jìn)料端的入口處,設(shè)置有送料導(dǎo)向機(jī)構(gòu),該送料導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向板、 設(shè)置在導(dǎo)向板上的導(dǎo)向輥； 機(jī)構(gòu)出料端的出口處,設(shè)置有與送料導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相同結(jié)構(gòu)的出料導(dǎo)向機(jī)構(gòu)； 動力輥通過鉸鏈與動力機(jī)構(gòu)連接,在鉸鏈的一側(cè)設(shè)置有張緊鏈輪。 1、污水型水泵抽取清水，通過洗車注水管注入攪拌車；洗完后的污水及殘?jiān)?入洗車排水漏槽，由泥沙型水泵抽取攪拌池的污水形成高速流動水流沖入煤矸石分 離機(jī)；砂與石被沙石分離機(jī)從污水中分離出來，可重新成為攪拌混凝土的原材料， 而污水通過排水槽回到攪拌池； 2、攪拌池的攪拌器周期性轉(zhuǎn)動，使水質(zhì)保持均勻；污水通過注入水稀釋，可通 過泥砂型水泵、回收計(jì)量管件直接抽到攪拌主機(jī)，成為攪拌混凝土的材料；計(jì)量過 程中多余的泥漿水又通過回流計(jì)量管件流回?cái)嚢璩兀挥?jì)量管件中的電磁閥和排水氣 動蝶閥保證計(jì)量精度； 煤矸石分級機(jī)與清水蓄水池相連，每次分離污水后用清水沖洗，保持內(nèi)部清潔； 標(biāo)準(zhǔn)配置安裝現(xiàn)場一般有 4 個攪拌池和 1-3 個清水池，攪拌池上均安裝有攪拌 器及池面安全鍍鋅格板，用 PLC 系統(tǒng)控制攪拌工作，防止污水沉淀；各個攪拌池、 清水池按一定的順序排列，表面下有水流通道相通，表面上有水泵相連；當(dāng)攪拌池 水量不足時(shí)，通過水泵向前補(bǔ)充清水，保持水量穩(wěn)定；當(dāng)攪拌池水量過多時(shí)，又會 通過表面下的溢流孔回流，并在回流過程中是水質(zhì)得到澄清； 通過整個攪拌站內(nèi)排水溝的引導(dǎo)和改造，可將整個工地其他的污水通過排水溝 聚集于下一個沉淀池，用水泵將池里的水抽回納入以上的水循環(huán)系統(tǒng)之中重新利用； 而澄清池中的水又可抽取以供車的外表沖洗或地面沖洗等各種用途，所產(chǎn)生的污水 通過排水溝回到沉淀池，得到重新利用，實(shí)現(xiàn)整個工地的水循環(huán)，真正實(shí)現(xiàn)污水的 零排放。 沙石污水回收系統(tǒng)由洗車系統(tǒng)、煤矸石分離系統(tǒng)和泥漿回收系統(tǒng)組成，三者形 成一個密不可分的循環(huán)系統(tǒng)。洗車系統(tǒng)由罐車傾斜停車臺、注水管、洗車排水槽及 水泵組成，罐車清洗全程約五分鐘；煤矸石分離系統(tǒng)主要由煤矸石分離機(jī)構(gòu)成；泥 漿回收系統(tǒng)由泥漿攪拌機(jī)、攪拌池、清水池及自動控制組成，煤矸石機(jī)溢流出來的 泥漿水經(jīng)排水溝流向沉淀池，通過三級沉淀后再由水泵抽回，循環(huán)使用。該系統(tǒng)為 全自動控制，操作簡便、安全可靠，無需派專人看護(hù)。該系統(tǒng)可獨(dú)立安裝煤矸石回 7 收系統(tǒng)，也可在自有煤矸石分離機(jī)的基礎(chǔ)上在安裝泥漿回收系統(tǒng)。真正做到罐車清 洗出來混凝土、報(bào)廢混凝土、派送后多余的混凝土中砂、碎石、泥漿、水的 100%回 收再利用，并做到污水污泥的零排放、零清理、零外運(yùn)。 福建省仕明重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)的煤矸石分離機(jī)處理能力大，煤矸石、砂及 污水分解迅速，同時(shí)可洗凈一至三部混凝土罐車。煤矸石分離機(jī)為混凝土回收系統(tǒng) 的核心設(shè)備。該機(jī)設(shè)計(jì)上采用德國先進(jìn)的混凝土回收技術(shù)，結(jié)合了滾筒式分離和螺 旋篩式分離的特點(diǎn)，對易損件部分及排石、排砂做了大量的改進(jìn)，具有操作簡單， 智能控制，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、安全、易保養(yǎng)，磨損率低等特點(diǎn)。安裝本設(shè)備后可大大 提高產(chǎn)能，降低耗電、耗水、原材料及其他費(fèi)用，同時(shí)極大改進(jìn)企業(yè)的管理模式和 操作方法。為企業(yè)節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力，且維修方便，以其超高投資回報(bào) 率更讓它成為每個攪拌站的必備產(chǎn)品。而安裝此設(shè)備所建立起的環(huán)保型、全封閉式 現(xiàn)代化智能管理企業(yè)形象對節(jié)約管理資源，改善企業(yè)員工工作環(huán)境，樹立行業(yè)品牌， 爭取更多的客戶和業(yè)務(wù)有極大幫助，為企業(yè)在激烈的市場競爭中提供更強(qiáng)有力的競 爭武器！ 在國外嚴(yán)格的反污染措施使用混凝土攪拌站非常重視混凝土設(shè)備洗刷水的回收 使用，骨料即水泥漿都被回收并用于混凝土生產(chǎn)。在我國隨著人們環(huán)保意識的不斷 提高，這一問題必將引傳動視。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，其社會效 益更是無法低估。以前面所說中等規(guī)模的攪拌站為例，混凝土運(yùn)輸車 20 部，沖洗一 輛運(yùn)輸車用 1-2 噸水，每臺班刷車 2 次，每天至少使用清水 40-80 噸，而實(shí)際使用 往往還要多些。每輛車每臺班每分離出煤矸石 100 公斤，每年大約可節(jié)省煤矸石材 料費(fèi) 5.8 萬元，水費(fèi) 9.3 萬元，僅此兩項(xiàng)節(jié)省 15 萬元，在加上節(jié)約的排污費(fèi)及節(jié)省 的混凝土余料的處理費(fèi)，預(yù)計(jì)全年節(jié)省資金 20 萬元左右，而且更值得一提的是實(shí)現(xiàn) 了零排污排放，對環(huán)境的保護(hù)起到了積極地作用。 1.3 煤矸石自動分離機(jī)的發(fā)展趨勢 1.大型化因?yàn)榛A(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，以及現(xiàn)代化重工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了大量大型鋼 材的生產(chǎn)，從而促進(jìn)大型煤矸石分離機(jī)的發(fā)展。從而使得其更能適應(yīng)更寬更厚的貼 塑煤矸石的加工處理。 2.采用先進(jìn)的電子技術(shù)廣泛的采用先進(jìn)的電子技術(shù)，主要是為了實(shí)現(xiàn)煤矸石分 離機(jī)的自動控制和遙控。 3.高速化滿足生產(chǎn)率日漸更快的要求，進(jìn)料速度與出料速度大幅度提高。 4.智能化智能化系統(tǒng)是通過引入專家系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，使其具有人類專家 8 的知識和經(jīng)驗(yàn)，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和判斷的功能，這種系統(tǒng)能夠模擬人類專家 的思維方式，模擬人類專家如何運(yùn)用自己所擁有的知識與經(jīng)驗(yàn)來解決實(shí)際問題的方 法和過程，在加工過程中適時(shí)地給出智能化提示，告訴設(shè)計(jì)人員當(dāng)前設(shè)計(jì)存在的問 題，下一步該做什么，給予設(shè)計(jì)人員如何解決現(xiàn)有問題的提示，能夠給予設(shè)計(jì)人員 有效的幫助。然而人類思維方式的表達(dá)和模型的建立還有待繼續(xù)予以研究和完善。 5.集成化現(xiàn)代集成控制技術(shù)是不可改變的發(fā)展潮流，將企業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的煤矸石 分離信息與企業(yè)經(jīng)營管理領(lǐng)域的信息進(jìn)行綜合集成，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品生產(chǎn)到回收利用以 至經(jīng)營管理的整個生命周期的信息集成，從而保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效性、完整性和共 享性，以取得企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 6.網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相互滲透、密切結(jié)合的產(chǎn)物，在計(jì) 算機(jī)應(yīng)用和信息傳輸中起著越來越重要的作用，現(xiàn)代任何產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)包括實(shí)現(xiàn)貼塑 煤矸石的煤矸石分離同樣離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可將分散在不同地點(diǎn)的 煤矸石分離工作站和服務(wù)器按一定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來，可實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)產(chǎn)品加 工信息的快捷、可靠地交換，共享網(wǎng)絡(luò)的軟硬件資源，可大大提高相互之間的合作。 9 2 煤矸石自動分離機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.1 擬定主要技術(shù)參數(shù) 在分離機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常取典型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其他情況下可 以改變部分參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。 轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)參數(shù)為： 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑Do=0.790m； 篩網(wǎng)內(nèi)徑D=0.762m； 圓柱形轉(zhuǎn)鼓有效長度L=0.457m： 開孔環(huán)板有三種不同的厚度tl=0.015m，h=0.028m，t3=0.04m； 鋼管內(nèi)徑破=0.04m，外徑00=0.06m： 操作參數(shù)： 分離因數(shù)Fr=500； 軸功率N=29.4kW(40hp)； 轉(zhuǎn)鼓材料OCrl7Ni12M02N的特性： b=500MPa; 0.2=275MPa 材料密度=7.98x1000kgm3； HRB=95，HV=220，HBS=217 楊氏模量E=2.1ellPa： 泊松比=0.3; 物料參數(shù)： 生產(chǎn)能力 Q=60th(連續(xù)進(jìn)料)； 2.2 傳動裝置的選擇 電動機(jī)選擇，選擇電動機(jī)包括選擇電動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、功率、轉(zhuǎn)速和型號。 電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)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(shí)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(jī)。Y 系列電動機(jī)（摘自 JB/T8680.1 1998）為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，是按照國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)的，具有國際互換性的特點(diǎn)。用于空氣中不含易燃、易炸或腐蝕性氣體的場所。 10 適用于電源電壓為 380V 無特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、 農(nóng)業(yè)機(jī)械、破碎機(jī)等。也用于某些需要高啟動轉(zhuǎn)矩的機(jī)器上，如壓縮機(jī)。 同一功率的異步電動機(jī)有同步轉(zhuǎn)速 3000、1500、1000、750r/min 等幾種。一般 來說，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價(jià)格愈低；反之， 轉(zhuǎn)速愈低，外廓尺寸愈大，價(jià)格愈貴。當(dāng)工作機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，選用高速電動機(jī)較經(jīng)濟(jì)。 但若工作機(jī)轉(zhuǎn)速較低也選用高速電動機(jī)，則這時(shí)總傳動比增大，會導(dǎo)致傳動系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。所以，在確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)全面分析。在一般機(jī)械中，用 得最多的是同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1000r/min 的電動機(jī)。 電動機(jī)的功率選擇是否合適，對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選 得過小，不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動機(jī)長期過載而過早損壞；功率選得過 大，則電動機(jī)價(jià)格高，且經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行，電動機(jī)效率和功率因數(shù)都較低，造 成很大的浪費(fèi)。 電動機(jī)功率的確定，主要與其載荷大小、工作時(shí)間長短、發(fā)熱多少有關(guān)。對于 長期連續(xù)工作的機(jī)械，可根據(jù)電動機(jī)所需的功率 P 來選擇，再校驗(yàn)電動機(jī)的發(fā)熱和d 啟動力矩。選擇時(shí)，應(yīng)使電動機(jī)的額定功率 P 稍大于電動機(jī)的所需功率 P ，即e d P P 。對于間歇工作的機(jī)械， P 可稍小于 P 。ed ed 本課題中電機(jī)所需功率為 P =0.44kW,因?yàn)殡妱訖C(jī)的額定功率 P 要稍大于電動d e 機(jī)的所需功率 P ，所以取電機(jī)的額定功率為 3kW，電源電壓為 380V，同步轉(zhuǎn)速為d 1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min，所選電機(jī)型號為 Y132S-6。 本課題中動力輥的線速度為 15m/min 則計(jì)算的動力輥軸上的轉(zhuǎn)速為：minr406.31nDve 式中 v---動力輥的線速度（m/min）； D---動力輥的直徑（mm) 所選電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為： inr960n 所以，傳動比為： 217./i0e總 傳動比誤差為： %5 3.0.2- 本課題中，電機(jī)將運(yùn)動通過減速器傳動到輸出軸，通過帶輪將運(yùn)動傳遞到動力 輥軸再傳遞到動力輥。設(shè)計(jì)時(shí)，選擇帶傳動的傳動比為 1，則輸出軸轉(zhuǎn)速為： 11 minr63.4/n0i 該結(jié)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，綜合考慮，選擇 BWD12 型減速機(jī)。 B 系列擺線針輪減速機(jī)是依照少齒差行星傳動原理，擺線針齒嚙合實(shí)現(xiàn)減速的 一種機(jī)械。該機(jī)分臥式、立式、雙軸型和直聯(lián)型等裝配方式，是冶金、礦山、建筑、 化工、紡織、輕工業(yè)等行業(yè)的首選設(shè)備。 該系列減速機(jī)具有一下特點(diǎn)： 擺線減速機(jī)減速比大，效率高：一級傳動減速比為 987，雙級傳動減速比為 1215133，多級組合可達(dá)數(shù)萬，且針齒嚙合系套式滾動摩擦，嚙合表面無相對滑動， 故一級減速效率達(dá) 94%。 2.針輪減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低：在運(yùn)轉(zhuǎn)中同時(shí)接觸的齒對數(shù)多，重合度大， 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，過載能力強(qiáng)，振動和噪音低，各種規(guī)格的機(jī)型噪音小。 3.使用可靠，壽命長：因主要零件是采用高碳合金鋼淬火處理（HRC58-62）， 再精磨而成，且擺線齒與針齒套嚙合傳遞至針齒形成滾動磨擦付，磨擦系數(shù)小，使 嚙合區(qū)無相對滑動，磨損極小，所以經(jīng)久耐用。 4.結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。号c同功率的其它減速機(jī)相比，重量體積小 1/3 以上，由 于是行星傳動，輸入軸和輸出軸在同一軸線上，以獲得盡可能小的尺寸。 12 3 傳動裝置的設(shè)計(jì) 3.1 動力輥道的設(shè)計(jì) 動力輥道由動力輥桶組件、鋁旁板、片架、拉桿、承座、驅(qū)動裝置和鏈條組成。 無動力輥道由無動力輥桶組件、鋁旁板、片架、拉桿、承座組成。動力輥道由驅(qū)動 裝置帶動牽引鏈條，鏈條帶動各動力輥桶上的鏈輪轉(zhuǎn)動，從而由轉(zhuǎn)動的輸送工作。 無動力輥道由人推拉工件或工件擠壓工件，在可自由的輥筒上移動。 動力輥的設(shè)計(jì)要求： 滿足制造安裝要求，輥應(yīng)便于加工，輥上零件要方便裝拆： 滿足零件定位要求，輥和輥上零件有準(zhǔn)確的工作位置，各零件要牢固而可靠地相 對固定； 滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，使加工方便和節(jié)省材料； 滿足強(qiáng)度要求，盡量減少應(yīng)力集中等。 動力輥的主要作用有以下幾點(diǎn)： 緩沖作用：主要是為了緩沖貨物對輸送機(jī)的沖擊，高效的緩沖托輥不僅能夠 起到托輥的作用，而且還能降低貨物的沖擊，延長輸送機(jī)的使用壽命 承重作用：輥的作用是承重，并且起到輸送的作用。固定式動力輥經(jīng)常用在 固定式輸送機(jī)，一般間距在 1.2-1.5M 之間； 傳遞動力：通過壓緊力帶動煤矸石勻速移動。 動力輥輥身長度與煤矸石的最大寬度之間的關(guān)系： （4-2）abLmx 式中： 煤矸石的最大寬度，mm； 輥身長度的裕量系數(shù)，它決定于煤矸石的最大寬度。 當(dāng) =2001000mm 時(shí)，a=100mm；ax 當(dāng) =10002500mm 時(shí)，a=100 200mm；mb 當(dāng) 2500 時(shí)，a=200400mm；ax 因?yàn)樵撁喉肥蛛x機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品的最大寬度為 200mm，根據(jù)如上選取 a=200mm, 工作輥輥身 L=300mm。 為了保證軋輥的扭轉(zhuǎn)剛度，在選擇軋輥直徑時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮輥身長度的影響。 軋輥輥身長度與軋輥直徑之比通常取為： 工作輥 =2.54.0。WDL/ 初選 =2.7，所以 =110mm。W 輥頸軸肩位于輥身和輥頸之間，是一個對稱結(jié)構(gòu)。它主要是起到過渡和軸向定 位作用。由輥身直徑 =110mm 可選擇輥頸軸肩 ，根據(jù)圖 10.9 中公式計(jì)算mDj80 得輥頸軸肩的長度 。ml16 輥頸位于輥頸軸肩的兩側(cè)，是一個對稱的結(jié)構(gòu)。 軋輥輥頸尺寸一般為： 滾動軸承 Dd).05( 滑動軸承 76 式中： 輥頸直徑； 13 輥頸軸肩。D 所以根據(jù)輥頸軸肩 =80mm 可知輥頸 =4048mm。軋輥輥頸與軸承連接在一起jDWd 的。 本次設(shè)計(jì)需要采用滾動軸承，滾動軸承類型選擇是非常重要的，在選擇軸承類 型時(shí)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，綜合考慮各類軸承的特點(diǎn)及應(yīng)用場合，從中選 出較最合適的軸承類型。根據(jù)本次煤矸石分離機(jī)的設(shè)計(jì)要求，比較圓柱滾子軸承、 圓錐滾子軸承、推力球軸承、深溝球軸承、角接觸軸承、調(diào)心球軸承的特點(diǎn)，并考 慮到動力輥在傳遞功率和扭矩的時(shí)候其要求軸承主要承受徑向載荷和少量的軸向載 荷，且極限轉(zhuǎn)速很高，故軸承類型選擇角接觸球軸承且成對使用。軋輥輥頸上安裝 軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又符合直徑內(nèi)徑系列。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選 取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列角接觸球軸承型號 7208AC 型。 查軸承手冊，如表 3-1 所示，內(nèi)徑 ，外徑 ，寬度 。md40m80D18B 根據(jù)軸承內(nèi)徑可知輥頸 =40mm。Wd D B 軸承代號 35 72 17 7207AC 35 72 17 7207C 40 80 18 7208AC 40 80 18 7208C 45 85 19 7209AC 45 85 19 7209C 表3-1 另外此處為了滿足結(jié)構(gòu)需求，故用的是帶座軸承即軸承安裝在軸承座內(nèi)。已知 軸承座的寬度為80mm。又因?yàn)殒溳喰枰x軸承座相隔一段距離避免干涉，根據(jù)實(shí)際 情況的需要取鏈輪和軸承座相隔的距離為60mm。因此輥頸的總長度 。m602l 3.2 鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動鏈有環(huán)行焊接鏈和片式關(guān)節(jié)鏈。焊接鏈與鋼絲繩相比，優(yōu)點(diǎn)是 撓性大，鏈輪片齒數(shù)可以很少，因而直徑小，結(jié)構(gòu)緊湊，其缺點(diǎn)是對沖 擊的敏感性大，突然破斷的可能性大，磨損也較快。 另外，不能用于高速，通常速度小于 0.1 米/秒（用于星輪），速 度小于 1 米/秒，用于光輪卷筒。片式關(guān)節(jié)鏈的優(yōu)點(diǎn)：撓性較焊接鏈更 好，可靠性高，運(yùn)動較平穩(wěn)。缺點(diǎn)：有方向性，橫向無撓性，比鋼絲繩 重，與焊接鏈差不多，成本高，對灰塵和銹蝕膠敏感。 傳動鏈用于傳動量小，起升高度小，起升速度低的傳動機(jī)械。為了 攜帶和拆卸方便，鏈條的端部鏈節(jié)用可拆卸鏈環(huán)。 14 片式關(guān)節(jié)鏈?zhǔn)怯杀偲凿N軸鉸接而成的一種鏈條。焊接鏈與片式 關(guān)節(jié)鏈選擇計(jì)算方法相同。 根據(jù)最大工作載荷及安全系數(shù)計(jì)算鏈條的破壞載荷,PF以 來 選 擇 鏈 條 ， max,PFs （N）Fmax鏈條最大工作載荷（N）破 壞 載 荷 S安全系數(shù)（按手冊 28.175 選?。?選擇片式關(guān)節(jié)鏈中的傳動用短節(jié)距精密磙子鏈 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)： 由外鏈節(jié)和內(nèi)鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內(nèi)鏈板為靜配 合；銷軸和套筒為動配合；磙子空套在套筒上，可以自由轉(zhuǎn)動，以減少 嚙合時(shí)的摩擦和和磨損，并可以緩和沖擊，故選擇單排短節(jié)距磙子鏈。 1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 準(zhǔn) GB/T1815002000滾子鏈傳動選擇指導(dǎo)是鏈傳動設(shè)計(jì)選 擇標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)等同采用 ISO10823。 2、鏈輪齒數(shù) 小鏈輪齒數(shù)取 =25，傳動比 i=2.51Z 大鏈輪齒數(shù) =i =2.525=62.5 取 622 3、實(shí)際傳動比 i= = =2.4821Z65 4、鏈輪轉(zhuǎn)速 初選小鏈輪線速度 =0.1m/s，1V 估選小鏈輪直徑 d=160mm， 則大鏈輪直徑 D=id=2.48160=396mm 由大鏈輪和小鏈輪在同一軸上，故大鏈輪上的線速度 = =0.12.48=0.248m/s，則與電機(jī)相連的小鏈輪的線速度2V1Dd = =0.248m/s3 15 則其轉(zhuǎn)速為 = = =30m/s1n2VR0.486 則大鏈輪轉(zhuǎn)速為 = = =12r/min21i3. 5、修正功率 cp 小鏈輪傳遞功率為 P=2.4kW 故 =2.41.41=3.36kWc 式中參數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 14.2-4，工況系數(shù) =1.4，1f 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) =1，2f 6、鏈條節(jié)距 P 由修正功率 =3.36kW 和小鏈輪轉(zhuǎn)速 =30r/min，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手cp1n 冊 2，查取鏈節(jié)距 P=12A，即 P=19.05mm 7、初選中心距 0pa 因結(jié)構(gòu)上未限定，咱取 =350p 8、鏈長節(jié)數(shù) 0X =2 + +0Xpa12z3opfa =235 +564.8 =114.49 取 =114 節(jié)，式中 = =34.680X3f25() 9、鏈條長度 L L= = =2.17m01p4.5 10、理論中心距 A A=P 021()aXZK =19.05（2114-62-25）0.24645 =662mm 式中， =0.24645，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 2 插值法求得a 11、實(shí)際中心距 = - =663-0.004662=659mmA 16 12、與電動機(jī)相連的鏈輪上鏈的轉(zhuǎn)速 =v160znp = 2539. =0.238m/s 13、有效圓周力 F F= = =10000N10pv2.438 14、作用于軸上的拉力 Q =1.2110000.QAFK =12000N 15、潤滑方式的確定 根據(jù)鏈號 12A 和鏈條速度 V=2.1m/s，由圖 14.2-5，選用潤滑范圍 3 即油池潤滑或油盤飛測潤滑， 16、鏈條標(biāo)記 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，采用單排 12A 滾子鏈，節(jié)距為 19.05mm，節(jié)數(shù)為 114 節(jié)，其標(biāo)記為： 2A-1114.GB/T1243-1997 鏈條參數(shù)為： 節(jié)距： 19.05pm 滾子直徑： d 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： 12.7b 銷軸直徑： 596 套筒孔徑： 3.d 鏈條通道高度： 184hm 內(nèi)鏈板高度： 2.0 外中鏈板高度： 356 過渡鏈節(jié)尺寸： 17.9l29.14lm0.c 排距： 28tp 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： 7.5bm 17 外鏈節(jié)內(nèi)寬： 317.8bm 銷軸全寬： 4269 3.3 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、鏈輪齒數(shù) 傳動機(jī)構(gòu)中大鏈輪齒數(shù) =62，2z 其他所用鏈輪尺寸與小鏈輪標(biāo)準(zhǔn)相同， =25；1z 2.配用鏈條的節(jié)距、滾子外徑、排距 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 2 表 14.2-2 配用鏈條的節(jié)距 P=19.05mm 滾子外徑 =11.91mmrd 排距 =22.78mmtp 分度圓直徑 d = = =152mm1d 018sinz80259.i = = =376mm2 0218izp01862.i 4.齒頂圓直徑 ad =maxD.5rp129.01.64mina1.()rpdz.6529.05.18maxd1.rpd376.259.01.38m minad2(1)rdz 18 1.637()9.051.28m 可在 和 之間選取，但當(dāng)選 時(shí)，應(yīng)注意用展成法加工adaxindmaxd 時(shí)又可能發(fā)生頂切，故由 =164mm =158mm 取 =160mmmaxDminaaD =388mm =378mm,取 =380mmdidd 若為三圓弧一直線齒形，則 =p(0.54+ )a 018cotz 5.齒根圓直徑 fd1fd521.940.rDm2f3736r 6.分度圓弦齒高 ah1maxh10.8(.65).5rpdz..29.01.965086m1minah.().(5.)3.57rpdm2ax2..rz0.8(.65)19.501.9m 2minh.().(.)3.57rpdm 是為簡化放大齒形圖的繪制而引入的輔助尺寸， 相應(yīng)于 ，a maxhmaxd 相應(yīng)于 ，故 取介于 與 之間的數(shù)，即可取inminaahaxinh =4mm, =5mm1ah2 若為三圓弧一直線形齒則 =0.27pa 19 7.最大齒根距離 xL 奇數(shù)齒 =dx09coszrd 偶數(shù)齒 = =dfr 由 =25 故 =1z1xL019csrz = 52o.140m =62 故 = =2z2XLfd2r =372-11.91=360.09mm 360mm 8.齒側(cè)凸緣（或排間槽直徑） gd h內(nèi)鏈板高，可由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 2 表 14.2-2 查的，018cot.4.76gzdp h=18.08mm 故 0181t..gz =19.05 cot.48.0761325m02182t..gzdph = 9.5cot.418.076356 9.軸向齒廓及尺寸 1）齒寬 1fb 則2.7pf10.95 查表 14.2-2 得 則1.fb. 20 ，當(dāng) 時(shí)，若經(jīng)制造廠同意，亦可使用0.9512.7m12.7p 時(shí)的齒寬。 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬p1b 2）齒側(cè)倒角 a =ab0.69.543p 3）齒側(cè)半徑 xrxr1.m 4）齒全寬 fb 排數(shù)，取單排鏈，故fmb1()tfp1m 即 f12f 10.鏈輪公差 對一般用途的滾子鏈鏈輪，其輪齒經(jīng)機(jī)械加工后，齒表面粗糙度 滾子鏈鏈輪齒根圓直徑極限偏差及量柱測量距極限偏差 （摘自 GB/T1243-1997） 項(xiàng)目 尺寸段 上偏差 下偏差 備注 齒根圓極限 偏差 量柱測量距 極限偏差 127fd50f2fd0 0 0 -0.25 -0.301h 鏈輪齒根圓直徑下偏 差為負(fù)值。它可以用 量柱法間接測量，量 柱測量距的工稱尺寸 見下表 21 滾子鏈鏈輪的量柱測量距（摘自 GB/T1243-1997） 項(xiàng)目 符號 偶數(shù)齒量柱測量距 奇數(shù)齒 RM 計(jì)算公式 =376+11.91=388minRMdm09incosRz 09152cos1.64 注：量柱直徑 =滾子直徑 ，量柱的技術(shù)要求為：極限偏差為 。dd 0.1 滾子鏈鏈輪齒根圓徑向圓跳動和端面圓跳動 項(xiàng)目 要求 鏈輪孔和齒根圓直 徑之間的徑向圓跳動 不應(yīng)超過下列兩數(shù)值中的較大值 或 ，最大到(0.8.0)fdm.1576 軸孔到鏈輪齒側(cè)平直部 分的端面圓跳動 不應(yīng)超過下列計(jì)算值 ，最大值(0.9.08)fd1.4m 11.鏈輪材料及熱處理 材料選用 45 鋼，經(jīng)淬火，回火處理，齒面硬度在 4050HRC 之間， 應(yīng)用范圍：無劇烈沖擊震動和要求而耐磨損的主、從動鏈輪，根據(jù)實(shí)際 情況選材符合要求。 12鏈輪結(jié)構(gòu) 中等尺寸的鏈輪除表 1402-19，表 14.2-21 所列的整體式結(jié)構(gòu)外， 也可做成板式齒圈的焊接結(jié)構(gòu)或裝配結(jié)構(gòu)，輪輻剖面可用橢圓形或十字 形，可參考鑄造齒輪結(jié)構(gòu)。 1)輪轂厚度 h 22 h= ，式中 ，60.1fdk160kdm280kd 常數(shù) ： d 150 k 3.2 4.8 6.4 9.5 2)輪轂長度 l ， ， ，故3.lhmin2.6h3l取 1603(9.5.152)63lhm280(9517)80m 3)輪轂直徑 bd ， ， 見表 14.2-11hkdmaxhg1602128734h 3.4 鏈傳動的張緊 鏈傳動張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的松邊垂度多大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和 鏈條的震動現(xiàn)象，同時(shí)也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。當(dāng)中心線與水平線的夾 角大于 60 度時(shí)，通常設(shè)有張緊裝置。 鏈傳動的張緊方式 用調(diào)整鏈輪中心距的方法張緊。對于滾子鏈傳動，其中心距調(diào)整量可取為 2p； 對于齒形鏈傳動，可取為 1.5p，p 為鏈條節(jié)距。 用縮短鏈長方法張緊。當(dāng)傳動沒有張緊裝置而中心距又不可能調(diào)整時(shí)，可采用 拆去鏈節(jié)、縮短鏈長的方法，對因磨損而伸長的鏈條重新張緊。偶數(shù)節(jié)數(shù)鏈條可用 縮短一節(jié)的方法，如采用過渡鏈節(jié)是抗拉強(qiáng)度有所降低；若縮短兩節(jié)雖可避免使用 過渡鏈節(jié)，有時(shí)又會過渡張緊，可根據(jù)具體設(shè)計(jì)條件和工況而定。如是奇數(shù)鏈條。 可采取縮短一節(jié)的方法，即把過渡鏈節(jié)去掉，比較簡單。 用張緊器張緊。下列情況應(yīng)增設(shè)張緊裝置： （1）兩軸中心距較大（a50p 和脈動載荷下 a25p）； （2）兩軸中心距過小，松邊在上面； 23 （3)兩軸布置使傾角接近 90 度； （4）需要嚴(yán)格控制張緊力； （5）多鏈輪傳動或反向傳動； （6）要求減小沖擊振動，避免共振； （7）需要增大鏈輪嚙合包角； （8）采用調(diào)整中心距或縮短鏈長的方法有困難。 4.3.2 張緊裝置的選擇 本結(jié)構(gòu)采用張緊輪張緊的方法。設(shè)置張緊輪時(shí)應(yīng)注意： 一般應(yīng)設(shè)置在松邊的內(nèi)側(cè)，是鏈?zhǔn)軉蜗驈澢?張緊輪應(yīng)盡量靠近從動鏈輪，以免減少鏈條在主動鏈輪上的包角； 3.6 動力輥軸的設(shè)計(jì) 輥頭部分主要是用來傳遞動力的，鏈輪通過鍵與輥頭部分連接。輥頭與鏈輪連 接，根據(jù)鏈輪的內(nèi)徑 ，鏈輪寬度 ，可以得出 ，m38帶dm40B帶 m381d 。m401l 輥頭的端面需要與鏈輪擋圈相連以此來固定鏈輪的軸向運(yùn)動，由于選擇的是 M10X40 的螺栓，所以在輥頭的端面需加工 M10 的螺紋孔，長度為 50mm。 至此動力輥的整體結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，如下圖所示： 動力輥示意圖 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖,確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí),對于 7208AC 型的角接 觸球軸承,a=17mm,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距。為了簡化計(jì)算，在分析受力的 過程中將輥身所受的均布載荷簡化成集中力 F。 24 動力輥的結(jié)構(gòu)簡圖 這種方法是根據(jù)軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度，對于軸上還作用較 小的彎矩時(shí)，通常采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。通常在做 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，常采用這種方法估算軸徑。 實(shí)心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 由上式可得軸的直徑為 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa 式中： T 為軸多受的扭矩，Nmm nPAd0TTdnPW2.0953 25 為軸的抗扭截面系數(shù)，TW3m n 為軸的轉(zhuǎn)速，r/min P 為軸傳遞的功率，KW d 為計(jì)算截面處軸的直徑，mm 為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa， 值按軸的不同材料選取，常用軸r 的材料及 值見下表：r 表 1 軸的材料和許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料 Q235，20 35 45 1Cr18Ni9Ti 40Cr,35SiMn,2Cr13,42SiMnmNr/ 12-20 20-30 30-40 15-25 40-52 A 160-135 135-118 118-107 148-125 100.7-98 空心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 其中 即空心軸的內(nèi)徑 與外徑 d 之比，通常取 =0.5-0.6d11 這樣求出的直徑只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。例如， 在設(shè)計(jì)一級圓柱齒輪減速器時(shí)，假設(shè)高速軸輸入功率 P1=2.475kw，輸入 轉(zhuǎn)速 n1=960r/min，則可根據(jù)上式進(jìn)行最小直徑估算，若最小直徑軸段 開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度影響。 根據(jù)工作條件，選擇 45#鋼，正火，硬度 HB170-217，作為軸的材 料，A0 值查表取 A0=112，則 mnPAd36.159047.210min 因?yàn)楦咚佥S最小直徑處安裝聯(lián)軸器，并通過聯(lián)軸器與電動機(jī)相連接， 設(shè)有一個鍵槽，則： md43.16%)7(36.15)7(mini 另外，實(shí)際中，由于減速器輸入軸通過聯(lián)軸器與電動機(jī)軸相聯(lián)結(jié)， 則外伸段軸徑與電動機(jī)軸徑不能相差太大，否則難以選擇合適的聯(lián)軸器， 取 ，查表，取 ,則：電 動 機(jī) 軸d8.0minmd38電 動 機(jī) 軸4.038*.i 電 動 機(jī) 軸 340)1(nPAd T 26 綜合考慮，可取 md32in 通過上面的例子，可以看出，在實(shí)際運(yùn)用中，需要考慮多方面實(shí)際 因素選擇軸的直徑大小。 按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算： 由于考慮啟動、停車等影響，彎矩在軸截面上鎖引起的應(yīng)力可視為 脈動循環(huán)變應(yīng)力。 則 其中： M 為軸所受的彎矩，Nmm W 為危險(xiǎn)截面抗扭截面系數(shù)( )具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 B19.3-3m 1517. 為脈動循環(huán)應(yīng)力時(shí)許用彎曲應(yīng)力 (MPa)具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手1 冊 B19.1-1 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 由于前期軸的設(shè)計(jì)過程中，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載 荷和支反力的作用位置均已經(jīng)確定，則軸上載荷可以求得，因而可按彎 扭合成強(qiáng)度條件對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 一般計(jì)算步驟如下： (1)做出軸的計(jì)算簡圖：即力學(xué)模型 通常把軸當(dāng)做置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型 及布置方式有關(guān)，現(xiàn)在例舉如下幾種情況： 圖 1 軸承的布置方式 7.1-0ca 27 當(dāng) , 但不小于（0.250.35）L，對于調(diào)LedL5.0,1/de5.0,1/= 心軸承 e=0.5L 在此沒有列出的軸承可以查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到。通過軸的主要結(jié) 構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載荷和支反力的作用位置，計(jì)算出軸上各處的 載荷。通過力的分解求出各個分力，完成軸的受力分析。 （2）做出彎矩圖 在進(jìn)行軸的校核過程中最大的難度就是求剪力和彎矩，畫出剪力圖 和彎矩圖，因此在此簡單介紹下求剪力和彎矩的簡便方法。 橫截面上的剪力在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上所有豎 向外力（包括斜向外力的豎向分力）的代數(shù)和 。外力正負(fù)號的規(guī)定與 剪力正負(fù)號的規(guī)定相同。剪力符號：當(dāng)截面上的剪力使考慮的脫離體有 順時(shí)針轉(zhuǎn)動趨勢時(shí)的剪力為正；反之為負(fù)。 橫截面上的彎矩在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上的外力 （包括外力偶）對該截面形心的力矩之代數(shù)和 。外力矩的正負(fù)號規(guī)定 與彎矩的正負(fù)號規(guī)定相同。彎矩符號：當(dāng)橫截面上的彎矩使考慮的脫離 體凹向上彎曲（下半部受拉，上半部受壓）時(shí)，橫截面上的彎矩為正； 反之凹向下彎曲（上半部受拉，下半部受壓）為負(fù)。 不論在截面的左側(cè)或右側(cè)向上的外力均將引起正值的彎矩，而向下 的外力則引起負(fù)值的彎矩。 利用上述結(jié)論來計(jì)算某一截面上的內(nèi)力是非常簡便的，此時(shí)不需畫 脫離體的受力圖和列平衡方程，只要梁上的外力已知，任一截面上的內(nèi) 力均可根據(jù)梁上的外力逐項(xiàng)寫出。因此，這種求解內(nèi)力的方法稱為簡便 法。 1、列剪力方程和彎矩方程 ，畫剪力圖和彎矩圖 梁的不同截面上的內(nèi)力是不同的，即剪力和彎矩是隨截面的位置 而變化。 為了便于形象的看到內(nèi)力的變化規(guī)律，通常是將剪力和彎矩沿 梁長的變化情況用圖形來表示剪力圖和彎矩圖。 剪力圖和彎矩圖都是函數(shù)圖形，其橫坐標(biāo)表示梁的截面位置，縱 坐標(biāo)表示相應(yīng)的剪力和彎矩。 剪力圖和彎矩圖的畫法是：先列出剪力和彎矩隨截面位置變化的 28 函數(shù)式，再由函數(shù)式畫出函數(shù)圖形。 剪力方程和彎矩方程 ：以梁的左端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x 軸與梁的軸 線重合, 找出橫截面上剪力和彎矩與橫截面位置的關(guān)系 , 這種關(guān)系稱 為剪力方程和彎矩方程。 ，M=M(x) ；)(Fs 2、剪力圖和彎矩圖的繪制方向的判定： 剪力 : 正值剪力畫在 x 軸上側(cè)，負(fù)值剪力畫在 x 軸下側(cè)。 彎矩 : 正值彎矩畫在 x 軸的下側(cè)；負(fù)值彎矩畫在 x 軸上側(cè)。 3、繪剪力圖和彎矩圖的基本方法：首先分別寫出梁的剪力方程和 彎矩方程，然后根據(jù)它們作圖。 4、作剪力圖和彎矩圖的幾條規(guī)律 取梁的左端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x 軸向右為正；剪力圖向上為正；彎矩 圖向下為正。以集中力、集中力偶作用處，分布荷載開始或結(jié)束處，及 支座截面處為界點(diǎn)將梁分段。分段寫出剪力方程和彎矩方程，然后繪出 剪力圖和彎矩圖。 梁上集中力作用處左、右兩側(cè)橫截面上，剪力值（圖）有突變，其 突變值等于集中力的數(shù)值。在此處彎矩圖則形成一個尖角。梁上集中力 偶作用處左、右兩側(cè)橫截面上的彎矩值也有突變，其突變值等于集中力 偶矩的數(shù)值。但在此處剪力圖沒有變化。 梁上的最大剪力發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面處；梁上的最大彎 矩發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面，或 F= 0 的截面處。 5、求各分力的彎矩合成： 軸的載荷分析圖如下： 2VHM+= 29 圖 2 軸的載荷分析圖 （3）校核軸的強(qiáng)度 通過以上計(jì)算得到得彎矩 M 和扭矩 T 后，可針對某些危險(xiǎn)截面（即 彎矩和扭矩大而軸徑小可能斷的截面）做彎扭合成強(qiáng)度的校核計(jì)算。 按第三強(qiáng)度理論的計(jì)算應(yīng)力公式： 為對稱循環(huán)變應(yīng)力 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù) ，則 24ca 30 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)： 取 =0.3 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力時(shí)： 取 =0.6 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)： 取 =1.0 對于直徑為 d 的圓軸： 彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 代入與得： 式中： 為對稱循環(huán)變應(yīng)力的軸的許用彎曲應(yīng)力 (MPa)，具體數(shù)值查機(jī)1 械設(shè)計(jì)手冊 B19.1-1 為軸的計(jì)算應(yīng)力 Mpaca M 為軸所受的彎矩 Nmm T 為軸所受的扭矩 Nmm W 為軸的抗彎截面系數(shù) ( )具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 B19.3-15-173m 下面本文以一級圓柱齒輪減速器的輸出軸為例詳細(xì)介紹按彎扭合成 強(qiáng)度條件對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核的計(jì)算方法。 圖 3 一級圓柱齒輪減速器輸出軸零件圖 首先，作出軸的扭矩圖如下： 22)(4+=ca WT2MTWca22 )()(4)(+=+= 31 圖 4 一級圓柱齒輪減速器輸出軸扭矩圖 按照上面提到的第三強(qiáng)度理論公式： )(122WTMca 式中： -軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 Mpa;ca M-軸所受的彎矩，單位為 N.mm; T-軸所受的扭矩，單位為 N.mm; W-軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm3 32 依次確定式中的各個參數(shù)： 根據(jù)減速器輸出軸的受力條件，已知： NFt8430r1avr3602NF781Hr542601mT9. 根據(jù)圖分析可得： mNLFMHr 51240.93548012V76r .7212da30852480 因此： =591200 N.mm222VHM =530300 N.mm11 根據(jù)軸的工作條件，取 =0.6。 計(jì)算抗扭截面系數(shù) W 根據(jù)彎矩圖可知道，危險(xiǎn)截面在齒輪段的軸上，因此截面形狀如下 所示： 33 圖 5 危險(xiǎn)截面圖 查表 15-4 可得： dtbW2)(3 分別帶如圖示所示的數(shù)據(jù)，可得： 3.6840m 根據(jù)危險(xiǎn)截面分析,取 M=5912000 N.mm 強(qiáng)度的計(jì)算： 將以上數(shù)據(jù)分別帶入上式中可得： MPaca1.6 前面已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，由表 15-1 查得 ,所以MPa601 ，故軸安全。1ca 3.7 鍵的設(shè)計(jì) 一般 8 級以上精度的尺寸的鏈輪有定心精度要求，應(yīng)用平鍵。平鍵，是依靠兩 個側(cè)面作為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩的鍵。平鍵分為普通型平鍵、 薄型平鍵、導(dǎo)向型平鍵、滑鍵四種。普通型平鍵對中性好，定位精度高，折裝方便， 但無法實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定，用于高速或承受沖擊、變載荷的軸；薄型平鍵用 于薄壁結(jié)構(gòu)和傳遞轉(zhuǎn)矩較小的地方；導(dǎo)向型平鍵用螺釘把健固定在軸上，用于軸上 的零件沿軸移動量不大的場合；滑鍵固定在輪轂上，軸上零件帶著鍵作軸向移動， 用于軸上零件沿軸移動量較大的場合。此處的鍵用在軸端用于連接輥頭和鏈輪，要 求鍵在鍵槽中固定良好，鍵槽的端部的應(yīng)力集中比較大。另外，軸端需要用鏈輪擋 34 圈和螺栓將鏈輪進(jìn)行軸向固定，因此選擇 C 型鍵。 根據(jù)輥頭直徑 m381d 查表 4-1 ?。烘I寬 b=10mmh=8mm =40mmL 取鍵和軸的材料都為鋼，查表 6-1 得 =110MPpa 工作長度為： 40-5=35bLl 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度： K =0.5h =5 22 由式（6-1）得： MPa dlTp31020.5385.14p 所以鍵的強(qiáng)度足夠。 取鍵標(biāo)記為： GB/T1096-1979 鍵 C10840 3.8 軸承的選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 6-6 查得角接觸軸承 7208AC 載荷參數(shù)如下： 基本額定動載荷 C=35200N，C =24500N。0 由表 11.13 查得 7208AC 軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承的內(nèi)部軸向力分別為： NRFr 9.387.24..04.S111 46222 和 的方向如圖所示， 與 A 同向，則：S （A+ ）=426.3+264.4=690.7N 顯然 及 ,故只需校核軸承 1。1rF21a2F 5.4.2 計(jì)算當(dāng)量動載荷 由 /C =0.01741Fa0 查表 11.12 得 e=0.41。 因?yàn)椋?/1a e0.69269.7/ r 所以 X=0.44,Y=1.36 當(dāng)量動載荷為: P= 1rXF N12.378.03.14.Ya 35 5.4.3 校核軸承壽命 軸承在 100 以下工