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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 VI 頁
對(duì)輥機(jī)框架系統(tǒng)
摘要
對(duì)輥機(jī)是一種重要的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)輥機(jī)系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面：對(duì)輥機(jī)的框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)輥機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)輥機(jī)的間隙調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)輥機(jī)的電氣系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而幾乎在所有的機(jī)器設(shè)備中，機(jī)械裝置的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的組成部分之一，機(jī)械本體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、性能和壽命一定程度上影響著機(jī)器的性能和可靠性。所以有必要專門來研究對(duì)輥機(jī)的框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
本文的對(duì)輥機(jī)框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)由六大部分組成：
第一、輥筒部分的設(shè)計(jì)，它包括輥筒的具體設(shè)計(jì)、輥筒的材料選擇及尺寸確定。
第二、機(jī)架部分的設(shè)計(jì)，它包括支承件、機(jī)座及機(jī)架的具體設(shè)計(jì)。
第三、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它包括齒輪、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑以及密封方法的選取。
第四、除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它包括現(xiàn)代除塵技術(shù)的概述及除塵器的選用。
第五、停車保險(xiǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它包括停車保險(xiǎn)裝置的具體設(shè)計(jì)及行程開關(guān)的選取。
第六、離合器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：對(duì)輥機(jī)，框架系統(tǒng)，設(shè)計(jì)
Frame System Of The Roller Machine
Author：Chen Long
Tutor：Mu Guo Huo
Abstact
Roller machine is an important mechanical equipment. It is widely used in various areas of industrial production.The roller machine system includes the following aspects:the framework of system design of the roller machine,the main drive system design of the roller machine, the roll gap adjustment system design of the roller machine, the electrical system design of the roller machine. While almost all the machinery and equipment，body structure design of mechanical devices is a very important part of it，quality, performance and longevity of the mechanical body structure to some extent affected the performance and reliability of the machine. It is necessary to specifically to research on the framework of the roller machine system design
The frame system of the roller machine design consist of six large pieces.
First , roller part of the design includes the specific design of the roller, the roller's choice of material and the determine of size.
Second, the frame design includes the specific design of the bearing parts, frame and rack.
Third, lubrication and cooling system design include gear, lubrication of rolling bearings and sealing methods.
Fourth, the design of the dust removal system includes an overview of the technology of modern dust and dust collector selection .
Fifth, stop the design of the insurance system includes the selection of the specific design of the parking safety device and limit switch.
Sixth, the clutch operating mechanism also is designed.
Key words: Roller machine, Frame System, Design
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題背景及目的 1
1.2 整體概述 1
2 方案分析 4
2.1對(duì)輥機(jī)原理分析 4
2.2 控制系統(tǒng)分析 4
2.3框架設(shè)計(jì)的一般原則 4
2.3.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求 5
2.3.2 機(jī)器零件的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的結(jié)構(gòu)工藝性 5
3 對(duì)輥機(jī)系統(tǒng)中重要零件的選用及強(qiáng)度校核 6
3.1選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) 6
3.2齒輪的計(jì)算及強(qiáng)度校核 6
3.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù). 6
3.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 6
3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 8
3.2.4 幾何尺寸計(jì)算 9
3.3軸承的選擇及其壽命計(jì)算 9
3.3.1 選擇軸承的類型 9
3.3.2 軸承的壽命計(jì)算校核 9
3.4對(duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
3.4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.4.2 輥筒軸的設(shè)計(jì)要求 10
3.4.3 主動(dòng)輥筒軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 11
3.5鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核 15
4 對(duì)輥機(jī)框架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
4.1機(jī)器零件設(shè)計(jì)的一般步驟 16
4.2對(duì)輥機(jī)輥筒的設(shè)計(jì)要求 16
4.2.1 嚴(yán)格控制材料的跑偏 16
4.2.2 合理控制滾壓線速度之差 16
4.2.3 增設(shè)輔助成形輥輪 16
4.3對(duì)輥機(jī)機(jī)架部分的設(shè)計(jì) 17
4.3.1 支承件的設(shè)計(jì)要求 17
4.3.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)要求 17
4.4對(duì)輥機(jī)潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18
4.4.1 齒輪的潤(rùn)滑 18
4.4.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 18
4.4.3 密封方法的選取 19
4.5對(duì)輥機(jī)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
4.5.1 密閉形式的選擇 19
4.5.2 設(shè)風(fēng)口的位置及風(fēng)速 19
4.5.3 選擇除塵器應(yīng)考慮的因素 20
4.5.4 ?卸塵管和排污管的防漏風(fēng)要求 20
4.5.5 除塵器的布置及通風(fēng)機(jī)的選擇 20
4.5.6 除塵器的選用 21
4.6對(duì)輥機(jī)停車保險(xiǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22
4.6.1 行程開關(guān)的工作原理及特點(diǎn) 22
4.6.2 行程開關(guān)的選擇 22
4.7 對(duì)輥機(jī)的安裝與使用 22
4.7.1 安裝 22
4.7.2 使用與維護(hù) 24
5 創(chuàng)新設(shè)計(jì)及產(chǎn)品開發(fā) 25
5.1創(chuàng)新設(shè)計(jì) 25
5.2產(chǎn)品開發(fā) 25
5.2.1產(chǎn)品開發(fā)的意義 25
5.2.2新產(chǎn)品開發(fā)的步驟 25
結(jié)論 26
致 謝 27
參考文獻(xiàn) 28
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁
1 緒論
機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家最基礎(chǔ)的行業(yè),也決定了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的整體水平。機(jī)械制造業(yè)如何發(fā)展,這也決定著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)前途。機(jī)械制造業(yè)提供的裝備水平對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有著相當(dāng)大的影響，其規(guī)模水平是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要尺度。因而，我國(guó)十分重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了更多的要求，使其能夠更好地為各行各業(yè)提供高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品[5]。
而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的多樣化及對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)成為企業(yè)能否在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利位置的必備能力，這就對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。如何更好地提高生產(chǎn)設(shè)備的柔性和效率，滿足產(chǎn)品的多樣化的需要，則是每個(gè)企業(yè)都要面臨著的一個(gè)重要問題。
1.1 課題背景及目的
中國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家之一，煤炭的生產(chǎn)量和消費(fèi)量占世界首位。煤炭作為中國(guó)的主要能源及鋼鐵、化工領(lǐng)域的原料在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)有大的改變，因此煤炭在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位是舉足輕重的。然而，在中國(guó)的煤炭消耗中，煤炭的加工利用處于低水平階段，存在著高能耗、高污染、低效率的利用現(xiàn)狀，也產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問題，如:燃煤產(chǎn)生煙塵和S02排放量分別占80%和90% ，中國(guó)的大氣污染屬典型的煤煙型大氣污染。全國(guó)己有62.3%的城市S02年平均濃度超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，日平均濃度超過國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。S02排放量的持續(xù)增加使中國(guó)酸雨覆蓋面積占國(guó)土面積的40%，酸雨污染給森林和農(nóng)作物造成的損失每年達(dá)數(shù)百億元。大氣中的S02的主要來源于高硫煤的使用，而中國(guó)的高硫煤約占總產(chǎn)量的10%,按每年10億噸的產(chǎn)量算，每年約有1億噸的高硫煤，而去硫的最基礎(chǔ)設(shè)備就是將硫及其伴生物從煤中的解離—也就是說要將煤充分破碎，破碎煤就需要破碎機(jī)，這是選擇本題的目的之一。其二如前所述，新的選煤技術(shù)和工藝需要新型的破碎機(jī)，否則影響新的選煤工藝和方法的技術(shù)水平。近三年來，選煤廠廣泛采用的各式破碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)與機(jī)理的原因，破碎后的產(chǎn)品或者過粉碎嚴(yán)重，排料粒度不能有效的控制，同時(shí)伴有大量粉塵或者破碎機(jī)的破碎強(qiáng)度低，不能適應(yīng)含煤研石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均勻，容易超粒，不但使得后續(xù)的洗選難度加大，分選效果變差，同時(shí)難以滿足目前市場(chǎng)的需要。由此造成的損失每年數(shù)億人民幣。為解決此問題，在國(guó)內(nèi)的破碎機(jī)技術(shù)尚未滿足國(guó)內(nèi)使用條件的技術(shù)下，目前大量從國(guó)外進(jìn)口破碎機(jī)，如山西的平塑、安家?guī)X煤礦、神華集團(tuán)的神木礦區(qū)、大柳塔選煤廠、貴州盤江集團(tuán)的老屋基選煤廠、永城煤電集團(tuán)、晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)等等，國(guó)外破碎機(jī)的價(jià)格是國(guó)內(nèi)同類價(jià)格的6-8倍，如果研制的破碎機(jī)能替代進(jìn)口產(chǎn)品，每年可為國(guó)家節(jié)約外匯至少1億美元。因此，無論從環(huán)保的角度、社會(huì)效益的角度、直接經(jīng)濟(jì)效益的角度，還是解決生產(chǎn)實(shí)際問題的角度，研究新型的分級(jí)破碎機(jī)，具有較重大的現(xiàn)實(shí)意義。
在對(duì)輥機(jī)行業(yè)，對(duì)輥機(jī)械是一種應(yīng)用十分廣泛的產(chǎn)品。為了不斷增大其應(yīng)用范圍，常常需要將其框架系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙調(diào)整系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并改善其質(zhì)量及性能。考慮到現(xiàn)代動(dòng)力機(jī)械行業(yè)的機(jī)械化程度的進(jìn)一步加深，這類機(jī)械的需求量還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，如果能設(shè)計(jì)出一種功能更加完善的新型機(jī)械，并且各功能互不干涉，不僅能節(jié)省材料消耗，降低生產(chǎn)成本，還能方便加工操作，提高工作效率，這不僅對(duì)許多中小企業(yè)單位有強(qiáng)大誘惑，而且對(duì)大型生產(chǎn)單位也有一定的吸引力。如何才能高質(zhì)量地設(shè)計(jì)出來，占領(lǐng)這個(gè)制高點(diǎn)，就要求我們能很快地理解掌握同類的產(chǎn)品，消化吸收，再加以綜合優(yōu)化，才能完成。我們要把這次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)成我們?cè)诠S的一次考核，努力地去完成它，并且盡可能的高質(zhì)量地完成。
1.2 整體概述
對(duì)輥機(jī)是一種重要的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，諸如電力、水泥、建材、冶金等工作部門，多用來進(jìn)行揉料、材料成型壓制以及對(duì)各種中等硬度的物料的粉碎上。輥式破碎機(jī)按輥?zhàn)訑?shù)目可分為單輥、雙輥、多輥幾種類型；按輥面形狀可分為光輥、齒輥。光輥主要適用于中等硬度礦石的中、細(xì)碎作業(yè)；齒輥適用于脆性和松軟物料的粗、中碎。輥式對(duì)輥機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低廉，具有排料力度大小可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)[4]。
一般說來，對(duì)輥機(jī)是由動(dòng)力源、 減速裝置、傳動(dòng)裝置、滾壓機(jī)構(gòu)、壓力保持機(jī)構(gòu)、間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)、安全防護(hù)機(jī)構(gòu)等組成。受材料和制造技術(shù)的制約，目前主要采用金屬作為對(duì)滾機(jī)械的輥?zhàn)硬牧蟍3]。而金屬輥?zhàn)邮軣崽幚砑夹g(shù)的限制，硬度不強(qiáng)、耐磨性較差、不耐腐蝕、易生銹，特別是金屬磨損所帶來的雜質(zhì)等缺陷，不可避免地影響上述行業(yè)高端產(chǎn)品的生產(chǎn)，成為嚴(yán)重制約精細(xì)化學(xué)工業(yè)制造、精密機(jī)械制造水平提高的關(guān)鍵因素之一。為解決上述問題，采用超硬的特種陶瓷材料替代對(duì)滾機(jī)械的金屬輥?zhàn)?，另一方面就是改善?duì)輥機(jī)框架系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于改進(jìn)潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)、滾筒部分、離合器操縱機(jī)構(gòu)，可大幅提高對(duì)輥機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度以及耐磨性能，進(jìn)而可將輥?zhàn)拥氖褂脡勖娱L(zhǎng)十幾倍到幾十倍以上，而且有效避免了金屬雜質(zhì)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，促使產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，對(duì)提高我國(guó)制造業(yè)水平具有十分重大的意義。
因此設(shè)計(jì)制造出滿足生產(chǎn)使用要求以及結(jié)構(gòu)工藝性要求的對(duì)輥機(jī)十分必要。這里，需要特別設(shè)計(jì)的對(duì)輥機(jī)系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面：對(duì)輥機(jī)的框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)輥機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)輥機(jī)的間隙調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)輥機(jī)的電氣系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[7]。
而幾乎在所有的機(jī)器設(shè)備中，機(jī)械裝置的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的組成部分之一，機(jī)械本體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、性能和壽命一定程度上影響著機(jī)器的性能和可靠性。所以下面有必要專門來研究對(duì)輥機(jī)的框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)輥機(jī)的框架系統(tǒng)，其中包括：潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)、除塵通風(fēng)系統(tǒng)、停車保險(xiǎn)部分、滾筒部分、離合器操縱機(jī)構(gòu)、機(jī)架部分等六個(gè)部分。特別注意，對(duì)輥機(jī)的框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)較為廣泛，基本上涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)電傳動(dòng)技術(shù)、金屬工藝學(xué)、工程材料學(xué)、材料成形技術(shù)、人機(jī)工程學(xué)等諸多學(xué)科。本篇主要從材料、傳動(dòng)和制造工藝等方面論述了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)知識(shí)。對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都從其一般原則論述，概括地回答了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造所遵循的一般原則和應(yīng)注意的相關(guān)問題。
2 方案分析
2.1對(duì)輥機(jī)原理分析
對(duì)輥機(jī)兩個(gè)破碎輥在傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下相向轉(zhuǎn)動(dòng)，固定輥1支承在固定軸承2上。移動(dòng)輥3支承在移動(dòng)軸承4上，安全裝置5(彈簧保護(hù)裝置或液壓缸保險(xiǎn)裝置)頂住活動(dòng)軸承，并用定位墊塊6調(diào)節(jié)兩輥的間隙，其最小距離也稱排料口寬度，用以控制破碎塊產(chǎn)品粒度。物料自兩輥上方加入，在輥?zhàn)优c物料間摩擦力作用下，物料被帶入兩輥之間，受擠壓破碎后，自下部排出(見圖2.1)。破碎后的粒度一般控制為80～120 mm。金屬礦山由于多使用光滑輥面，所以破碎作用主要是靠壓碎，并附帶有些研磨作用（當(dāng)為齒面時(shí)則主要靠劈碎作用）。破碎后的物料借重力自行排出。這種破碎機(jī)的特點(diǎn)是由于物料通過兩個(gè)輥?zhàn)又虚g時(shí)，只受壓一次，所以粉碎現(xiàn)象少[5]。
圖2.1 齒輥破碎機(jī)工作原理示意圖
１．固定輥 ２．固定軸承 ?。常苿?dòng)輥 ４．移動(dòng)軸承
５．安全裝置 ?。叮ㄎ粔|塊
2.2 控制系統(tǒng)分析
此對(duì)輥機(jī)包括三個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)主電動(dòng)機(jī)通過制動(dòng)器、減速器等中間裝置驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輔助電機(jī)用與調(diào)整滾筒間隙，這樣可以大大提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和加工精度，控制也比較方便。
2.3框架設(shè)計(jì)的一般原則
2.3.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求
1、結(jié)構(gòu)合理，便于制造；
2、結(jié)構(gòu)應(yīng)使框架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便；
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引 起的變形應(yīng)力?。?
4、耐腐蝕，抗振性能好；
5、使框架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量減少修理[6]。
2.3.2 機(jī)器零件的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的結(jié)構(gòu)工藝性
1、在滿足整機(jī)工作性能的前提下，零件造型應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，盡量減少加工表面數(shù)量和加工面積；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，通用件和外購(gòu)件；盡量統(tǒng)一成相同形狀和相同元素（如直徑、螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）[1]；
2、零件的結(jié)構(gòu)工藝性必須全面考慮整機(jī)的工藝性，包括毛坯制造、切削加工、熱處理、裝配和維修等，盡可能使各個(gè)生產(chǎn)階段都有良好的工藝性；
3、在保證零件使用功能的前提下，盡量降低零件的技術(shù)要求，以使零件便于加工，符合經(jīng)濟(jì)性要求；
4、盡量減少零件的機(jī)械加工余量，力求實(shí)現(xiàn)少或無切屑加工，以降低零件生產(chǎn)成本；
5、在保證零件力學(xué)性能要求的前提下，合理選擇成本較低的零件材料；
6、符合環(huán)境保護(hù)要求，給予更多的人文關(guān)懷。
3 對(duì)輥機(jī)系統(tǒng)中重要零件的選用及強(qiáng)度校核
3.1選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)
按參考文獻(xiàn)[2]推薦的傳動(dòng)比的合理范圍，取二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比I=6～10。取閉式齒輪傳動(dòng)比I≤8，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為I=48～80。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為787.2～1552r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000、1453和1500r/min. 電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)行時(shí)發(fā)熱條件限定，在不變和變化很小的載荷長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過額定值，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)過熱，通常不必效驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，綜合考慮實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性、查詢電機(jī)手冊(cè)選取電機(jī)轉(zhuǎn)速為1453r/min。
根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YR250S—4,其主要性能：額定功率：75kW，滿載轉(zhuǎn)速1453r/min，電機(jī)軸直徑D=65mm,質(zhì)量440kg。
3.2齒輪的計(jì)算及強(qiáng)度校核
已知一對(duì)輥機(jī)閉式傳動(dòng)裝置。輥筒軸輸入功率P=59.25kW，大齒輪轉(zhuǎn)速n=19.4r/min，齒數(shù)比u=6.0。工作壽命為15年（設(shè)每年工作300天），兩班制。
3.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù).
1、選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，因?yàn)閷?duì)輥機(jī)輥筒為一般工作機(jī)器，速度較低，故可選用8級(jí)精度。
2、材料選擇：大齒輪材料選用ZG350經(jīng)正火處理，其硬度為240HBS[3]；小齒輪材料也同樣選用ZG350經(jīng)正火處理，其硬度為280HBS。選小齒輪z1=17，則大齒輪z2=z1×u=17×6=102
3.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由參考文獻(xiàn)[1]公式10-9a進(jìn)行試算，即
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：
試選載荷系數(shù)Kt=1.3
計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：由此前部分計(jì)算可得輥筒軸的轉(zhuǎn)矩T=29.17kNm
則小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩T1=T/u=29.17×103/6=4.86×106Nmm
另有小齒輪所在軸轉(zhuǎn)速n1=i×n=6×19.4=116.4r/min
由表10-7選取齒寬系數(shù)φd=1.0
由表10-6查得材料影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
由圖10-21按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa；
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=427MPa
由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
N1=60n1jLh=60×116.4×1×(2×8×300×15)=5.03×108
N2=N1/u=5.03×108/6=8.4×107
由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.08；KHN2=1.15
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：
取失效率為1%，安全系數(shù)S=1。由式10-12得
[σH]1= KHN1σHlim1/S=1.08×600/1=648MPa
[σH]2= KHN2σHlim2/S=1.15×427/1=491.3 MPa
試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入[σH]中較小值
計(jì)算圓周速度V：
計(jì)算齒寬b: b=φdd1t=1.0×239.2=239.2mm
這里取b=240mm
計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)V=1.46m/s、8級(jí)精度，參閱文獻(xiàn)[1]取KV=1.12；
在直齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，假設(shè)KAFt/b＞100N/mm,由表10-3查得KHα=KFα=1.2；
由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；
代入數(shù)據(jù)得KHβ=1.12+0.18×（1+0.6×φd2）×φd2+0.23×10-3b=1.423
故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ=1×1.12×1.2×1.423=1.913
按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑：
由式10-10a得d1=d1t=272mm
計(jì)算模數(shù)m=d1/z1=272/17=16mm
3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由文獻(xiàn)[4]表10-5得彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：
由圖10-20c查得小齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=400MPa;
查得大齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=300MPa
由圖10-18查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.92 KFN2=0.98；
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.5
由式10-12得
計(jì)算載荷系數(shù)K= KAKVKFαKFβ=1×1.12×1.2×1.35=1.81
查取齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)：由表10-5得YFa1=2.97 YFa2=2.20
YSa1=1.52 YSa2=1.80
計(jì)算兩嚙合齒輪的并比較其大小
故應(yīng)將較大值0.021代入下面公式進(jìn)行計(jì)算求解
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=16mm
按齒面接疲勞強(qiáng)度算得的小齒輪分度圓直徑d1=272mm z1=17；
經(jīng)分析，這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)既滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊,避免材料浪費(fèi)。
3.2.4 幾何尺寸計(jì)算
1、計(jì)算分度圓直徑 ：d1=mz1=16×17=272mm d2=mz2=16×102=1632mm；
2、計(jì)算中心距： a=(d1+d2)/2=952mm;
3、計(jì)算齒輪寬度: b=φd1×d1=1×272=272mm,
取B2=272mm,B1=278mm；
4、驗(yàn)算 Ft=2T1/d1=2×4.86×106/272=3.57×104N，
又KAFt/b=1×3.573×104/272=131＞100N/mm，故所選系數(shù)合適。
3.3 軸承的選擇及其壽命計(jì)算
3.3.1 選擇軸承的類型
由于該設(shè)備在工作過程中，并沒有太大的沖擊力與瞬時(shí)過載現(xiàn)象，同時(shí)也沒有軸向力，所以在軸承的選擇上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇。此處所選軸承要求能承受較大的徑向載荷，具有較好的定心作用。結(jié)合上面已知條件，依據(jù)文獻(xiàn)可初選調(diào)心滾子軸承，其類型代號(hào)為22446。因支承跨距較大，故采用一端雙向固定，另一端游動(dòng)的軸承組合方式[6]。
3.3.2 軸承的壽命計(jì)算校核
已知對(duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸輸入扭矩T=29.17kNm，轉(zhuǎn)速n=19.4r/min，且軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有中等沖擊。工作為2班制(一天運(yùn)轉(zhuǎn)16h)，大修期為3年(每年按360天考慮)。其具體結(jié)構(gòu)布置及載荷分布如圖3.1，圖3.2。
1、對(duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸上的載荷分析如下
在V面內(nèi)由ΣF=0，ΣM=0得：G1+G2-R1V-R2V+G3+G3=0；
G1×120+G2×615-R1V×960-R2V×2535+G3×2895=0
聯(lián)立解得R1V=3484N； R2V=5016N
同理在H面內(nèi)也可由ΣF=0，ΣM=0得：Ft1+Ft2-R1H-R2H+Ft3=0；
Ft1×120+Ft2×615-R2H×960-R2H×2535+Ft3×2895=0
聯(lián)立解得R1H=273N；R2H=-71N 即R2H的方向與圖示方向相反。
綜之，R1=3495N；R2=5016N
由于初選的調(diào)心滾子軸承工作時(shí)不產(chǎn)生派生軸向力Fdi,，且外部軸向力為0，兩支承處軸承軸向力FA1=FA2=0。因FA/R=0≤e,所以可由文獻(xiàn)查取X=1.0，Y=0又由已知，此對(duì)輥機(jī)主要用來完成揉料混合等工作內(nèi)容，故其載荷性質(zhì)屬于中等沖擊，參閱文獻(xiàn)[4]表13-6可取載荷系數(shù)fP=1.5。所以兩支承處軸承動(dòng)載荷分別為P1=fP×（X1R1+Y1FA1）=1.5×1.0×3495=5242N；P2=fP×（X2R2+Y2FA2）=1.5×1.0×5016=7524N
2、比較兩軸承承載大小
可知軸承2易發(fā)生失效破壞，所以只須對(duì)軸承2進(jìn)行壽命計(jì)算。且由已知條件容易得到軸承預(yù)期計(jì)算壽命Lh=3×360×16=17280h
再依據(jù)文獻(xiàn)查得軸承的基本額定動(dòng)載荷C=30500N。
由軸承壽命計(jì)算公式
因此所求取的L10=5.5×105＞17280h，故初選的調(diào)心滾子軸承22446滿足壽命要求。
3.4對(duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.4.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)的過程中，主要取決于以下因素：
1、軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；
2、軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸連接的方法；
3、載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；
4、軸的加工工藝等。
因此，軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：軸和安裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。根據(jù)軸在機(jī)器上的作用及零件的安排，確定軸的結(jié)構(gòu)。因?yàn)閷?duì)輥機(jī)屬大型動(dòng)力機(jī)械，且此輥筒軸主要用來完成各種不同成分混合揉料的，所以其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。由此可考慮將傳動(dòng)軸與橡膠輥筒做成一體，以便于設(shè)計(jì)制造裝配,提高生產(chǎn)效率[10]。
3.4.2 輥筒軸的設(shè)計(jì)要求
在對(duì)對(duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸設(shè)計(jì)的過程中，一般說來應(yīng)滿足如下要求：
1、軸和軸上零件要有準(zhǔn)確、牢固的工作位置；
2、軸上零件裝拆、調(diào)整方便；
3、軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等；
4、盡量避免應(yīng)力集中；
5、軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越合理；
6、裝配越簡(jiǎn)單方便越合理；
7、合理選擇受力方式以減小軸的載荷，改善軸的強(qiáng)度和剛度。
3.4.3 主動(dòng)輥筒軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核
1、求對(duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸上的功率P1和轉(zhuǎn)矩T
據(jù)文獻(xiàn)可查取二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)效率η1=0.95，凸緣聯(lián)軸器傳動(dòng)效率
η2=0.98，滾子軸承η3=0.98，工作機(jī)即輥筒傳動(dòng)效率η4=0.96則
傳動(dòng)總效率η=η1η22η35η4=0.95×0.982×0.985×0.96=0.79
則有P1=Pη=75×0.79=59.25kW
2、初步確定軸的最小直徑，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核計(jì)算
先按下式估算軸的最小直徑。選取軸的材料為Q235。根據(jù)文獻(xiàn)[1]表15-3，取A0=132 [τT]=15MPa，于是得 （β取0.6）
但考慮到整機(jī)的結(jié)構(gòu)與尺寸及性能的要求，取該軸的最小端直徑
φ=220mm 。
MPa，所以φ220的軸徑尺寸滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求。
3、按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算
（1）先求解主動(dòng)輥筒軸上的各個(gè)載荷
由已知齒輪1 m1=20，z1=20；齒輪2 m2=18，z2=20；齒輪3 m3=16，z3=102
則有d1=400mm,d2=360mm,d3=1632mm 另由對(duì)輥機(jī)實(shí)際工作性能要求，可選定 齒輪1、齒輪2、齒輪2各質(zhì)量分別有m1=155.3kg,m2=205.9kg,m3=501.3kg
取g=10N/kg，則有G1’=1553N，G2’=2059N，G3，=5013N
依據(jù)文獻(xiàn)可計(jì)算得：
同時(shí)也有
（2）通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上載荷、彎矩和扭矩均可按如下方法求得，因而便可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。其計(jì)算步驟具體如下：
a、作出軸的力學(xué)模型
軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計(jì)算時(shí)常將軸上分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。待校核的輥筒軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。
b、作出彎矩圖
根據(jù)簡(jiǎn)圖3.1分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出水平面上的彎矩MH圖3.3和垂直面上的彎矩MV圖3.4；然后按式子
計(jì)算總彎矩并作出M圖3.7。
c、作出扭矩圖
扭矩圖如圖3.6所示。
d、校核軸的強(qiáng)度
已知軸的彎矩和扭矩后，便可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面作彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力
這里為考慮彎扭兩種循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)α，則計(jì)算應(yīng)力為
，由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，故應(yīng)取α=0.3。結(jié)合圖3.6、3.7,可知O3—O3截面為最危險(xiǎn)處。參考文獻(xiàn)取[σ-1]=170MPa,則有如下計(jì)算：
所以該輥筒軸符合彎扭強(qiáng)度要求。
圖 3.1
圖3.2
圖 3.3
圖 3.4
圖3.5
圖 3.6
圖 3.7
3.4.3 擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案已在裝配圖上給出，此種方案就是所選用的最佳裝配方案。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：
1、根據(jù)其要滿足的工作狀況以及軸上零件布置，綜合考慮各種配合關(guān)系，取主動(dòng)輥筒軸長(zhǎng)度為L(zhǎng)=3015mm；
2、根據(jù)安裝在主動(dòng)輥筒軸上最左端的兩對(duì)嚙合齒輪的工作要求及裝配關(guān)系，這兩對(duì)嚙合齒輪在軸向上須留有一定的距離，取L1=285mm[6]，為了使嚙合齒輪在軸向上定位可靠，應(yīng)安置符合一定規(guī)格要求的卡圈，具體尺寸詳見裝配圖明細(xì)表標(biāo)注；
3、因?yàn)閷?duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸在工作時(shí)要轉(zhuǎn)動(dòng)，且其支承跨距較大，為減小對(duì)輥機(jī)主動(dòng)輥筒軸的彎曲變形，保證良好的工作性能，故采用一端雙向固定，另一端游動(dòng)的軸承組合方式，取支承跨距L3=1480mm；
4、參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，為了減小應(yīng)力集中，取軸端倒角為345，軸肩處的圓角半徑為R=8mm。
3.5鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核
鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂的之間的周向固定以傳遞扭矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵聯(lián)接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接、切向鍵聯(lián)接?？紤]到平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性較好等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合本次設(shè)計(jì)對(duì)輥機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境及狀況，鍵聯(lián)接的選擇具體如下：
輥筒軸左邊一對(duì)齒輪輪轂與軸配合處選擇單圓頭平鍵聯(lián)接（C型）。由于該軸段處軸徑為，參閱文獻(xiàn)[1]可選取鍵的主要尺寸
而輥筒軸右邊一對(duì)齒輪輪轂與軸配合處選擇圓頭平鍵聯(lián)接（A型）。由于該軸段處軸徑為，參閱文獻(xiàn)可選取鍵的主要尺寸
這里只對(duì)第一對(duì)齒輪輪轂與軸配合處的單圓頭平鍵聯(lián)接進(jìn)行強(qiáng)度校核：
則由普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件可得
其中
所以，該配合處所選擇的單圓頭平鍵聯(lián)接強(qiáng)度符合要求。
4 對(duì)輥機(jī)框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1機(jī)器零件設(shè)計(jì)的一般步驟
在對(duì)機(jī)器零件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一般來說要包含如下步驟：根據(jù)機(jī)器零件的設(shè)計(jì)使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。為此，必須對(duì)各種零件的不同類型、優(yōu)缺點(diǎn)、特性與使用范圍等，進(jìn)行綜合對(duì)比并正確選用；根據(jù)機(jī)器的工作要求，計(jì)算作用在零件上的載荷；根據(jù)零件的類型、結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析零件可能的失效形式，從而確定零根據(jù)零件的工作條件及對(duì)零件的特殊要求（例如高溫或在腐蝕性介質(zhì)中工作等），選擇適當(dāng)?shù)牟牧?；根?jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，確定出零件的基本尺寸；根據(jù)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等原則進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性[5]。
4.2對(duì)輥機(jī)輥筒的設(shè)計(jì)要求
4.2.1 嚴(yán)格控制材料的跑偏
由于材料變形尺寸不對(duì)稱，各處受力不勻，再加上輥輪加工精度的累計(jì)誤差及輥輪間隙調(diào)整不盡一致等。所以在滾壓過程中加以控制非常必要。除確保理論設(shè)計(jì)中心基準(zhǔn)面準(zhǔn)確外，還必須保證輥輪的加工精度應(yīng)在允許范圍內(nèi)，尤其要注意熱處理后的輥輪變形等。
4.2.2 合理控制壓線速度之差
由于滾壓是一對(duì)對(duì)輥輪相互對(duì)壓而使其成形的，而同軸上的輥輪又是多體組合的各段的輥輪直徑又不等，各對(duì)輥輪的角速度是相同的，但軸上的變形量不一樣，每對(duì)輥輪上各變形點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑也不一樣 ，其同軸的變形速度也就不一樣，如不加以控制這就使得帶鋼變形受到不等程度拉長(zhǎng)，輕者增加摩擦與反摩擦力，消耗電機(jī)的有效動(dòng)力，重者導(dǎo)致輥輪軸斷裂、產(chǎn)品報(bào)廢[6]。
4.2.3 增設(shè)輔助成形輥輪
對(duì)于封閉變形處，單靠主輥輪成形是不夠的，必須增添輔助輥輪 。另外，僅靠主輥輪成形會(huì)產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工件的光潔，必須設(shè)輔助輪。本制件后端的輔助輥輪較多，在帶鋼快結(jié)束時(shí)的牽引動(dòng)力不足，也是增設(shè)補(bǔ)充動(dòng)力的輔助輥輪。
4.3對(duì)輥機(jī)機(jī)架部分的設(shè)計(jì)
4.3.1 支承件的設(shè)計(jì)要求
支承件是設(shè)備的基礎(chǔ)構(gòu)件，包括床身、橫梁、搖臂、底座、刀架、工作臺(tái)、箱體和升降臺(tái)等。這些件一般都比較大，所以也稱為大件。按構(gòu)造方式可分為機(jī)箱類、箱殼類、機(jī)架類、平板類，它的主要作用是支承和安裝機(jī)器各部分零件，并承受各種靜態(tài)力（重力）及動(dòng)態(tài)力（切削力）和保證各零部件之間相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度。因此，支承件要有足夠的靜態(tài)剛度和較高的動(dòng)態(tài)剛度，動(dòng)態(tài)剛度在很大程度上反映了設(shè)計(jì)的合理性。所以支承件要有較好的動(dòng)態(tài)特性。包括較大的位移阻抗和阻尼，與其它部件相配合使整機(jī)的各階段固有頻率不致與激振頻率相重合而產(chǎn)生共振，不會(huì)發(fā)生薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲等[7]。
支承件的設(shè)計(jì)首先要根據(jù)其使用要求進(jìn)行受力分析，其次是根據(jù)所受的力和其它要求，并參考現(xiàn)有設(shè)備的同類型件，初步?jīng)Q定其形狀和尺寸。支承件的性能對(duì)整個(gè)設(shè)備的性能影響較大，支承件的重量占設(shè)備總重量的80%以上。因此，應(yīng)該正確進(jìn)行支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)主要支承件進(jìn)行必要的驗(yàn)算和試驗(yàn)。使支承件能夠滿足它的基本要求，并在這個(gè)前提下盡量節(jié)約材料。
4.3.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)要求
機(jī)座和機(jī)架等零件，在一臺(tái)機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例，同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度及抗振性能。所以正確選擇機(jī)座和機(jī)架等零件的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減小機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強(qiáng)機(jī)器剛度及耐磨性等的重要途徑[8]。
機(jī)座和機(jī)架的一些結(jié)構(gòu)尺寸，如壁厚、凸緣寬度、肋板厚度等，對(duì)機(jī)座和機(jī)架的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大的影響。但是由于這些部位形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性，以前大多是按照經(jīng)驗(yàn)公式、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或比照現(xiàn)有的類試機(jī)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，而略去強(qiáng)度和剛度的分析與校核。這對(duì)那些不太重要的場(chǎng)合雖是可行的，但卻帶有一定的盲目性。因而對(duì)重要的機(jī)座、機(jī)架和箱體等，考慮到上述設(shè)計(jì)方法不夠可靠，或者資料不夠成熟，還需用模型或?qū)嵨镞M(jìn)行實(shí)測(cè)試驗(yàn)，以便按照測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)一步修改結(jié)構(gòu)及尺寸，從而彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足。
另外還須指出，機(jī)器工作時(shí)總要產(chǎn)生振動(dòng)并引發(fā)出噪聲，對(duì)周圍的人員、設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量及自然環(huán)境都會(huì)帶來損害與污染，因而隔振也是設(shè)計(jì)機(jī)座和機(jī)架時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮的問題，特別是當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高以及沖擊嚴(yán)重時(shí)，必須通過阻尼或緩沖等手段使振動(dòng)在傳遞過程中迅速衰減到實(shí)際工作允許的范圍內(nèi)[9]。
4.4對(duì)輥機(jī)潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.4.1 齒輪的潤(rùn)滑
齒輪在傳動(dòng)時(shí)，相嚙合的齒面間有相對(duì)滑動(dòng)，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動(dòng)力消耗，降低傳動(dòng)效率。在輪齒嚙合面間加注潤(rùn)滑劑，可以避免金屬直接接觸，減小摩擦損失，還可以散熱和防銹蝕。所以有必要對(duì)齒輪傳動(dòng)加以潤(rùn)滑，可以大為改善齒輪的工作狀況，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常及預(yù)期的壽命。
通用的閉式齒輪傳動(dòng)，其潤(rùn)滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。當(dāng)齒輪的圓周速度大小V＜12m/s時(shí)，常將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑。這樣，齒輪在傳動(dòng)時(shí)就把潤(rùn)滑油帶到嚙合的齒面上，同時(shí)也將油甩到箱壁上借以散熱[1]。而針對(duì)本次的設(shè)計(jì)對(duì)象--對(duì)輥機(jī)，其輥筒軸轉(zhuǎn)速V=
由于對(duì)輥機(jī)輥筒軸的轉(zhuǎn)速較低，故可采用人工作周期性加油潤(rùn)滑，且其潤(rùn)滑劑牌號(hào)參照文獻(xiàn)[1]表10-11可選取150# 硫-磷型極壓工業(yè)齒輪油。
4.4.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
1、軸承潤(rùn)滑的分類及其應(yīng)用
潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。軸承常用的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑及脂潤(rùn)滑兩類：
（1）油潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑常用的潤(rùn)滑方法主要有以下幾種：油浴潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、飛濺潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑等。在高速高溫的條件下，通常采用油潤(rùn)滑。
（2）脂潤(rùn)滑 脂潤(rùn)滑的潤(rùn)滑膜的強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可維持相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。對(duì)于一些不便經(jīng)常添加潤(rùn)滑劑的地方，或不允許潤(rùn)滑油流失而致污染產(chǎn)品的工業(yè)機(jī)械來說，選擇脂潤(rùn)滑方式十分適宜。且滾動(dòng)軸承的裝脂量一般為軸承內(nèi)部容積的1/3—2/3。
2、滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式的選擇
dn=230×19.4=0.45×104mmr/min 參考文獻(xiàn)[1]表13-10，對(duì)輥機(jī)輥筒軸上所采用的一對(duì)調(diào)心滾子軸承選用脂潤(rùn)滑方式。
4.4.3 密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。
4.5對(duì)輥機(jī)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
目前，我國(guó)工業(yè)除塵技術(shù)日臻完善，在國(guó)際市場(chǎng)上越發(fā)顯示出其強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢(shì)。而袋式除塵技術(shù)的發(fā)展尤其迅速 ,微細(xì)粒子控制、降低排塵濃度、降低造價(jià)、降低能耗、擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域 ,是總的發(fā)展趨勢(shì)。由于長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器具有多種其它除塵裝置無可替代的優(yōu)良性能，因而在眾多機(jī)械、建筑、冶金、化工等領(lǐng)域得以大量推廣。
4.5.1 密閉形式的選擇
密閉是綜合防塵措施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。水力除塵、機(jī)械除塵和聯(lián)合除塵效果的好壞首先取決于揚(yáng)塵地點(diǎn)的密閉程度。密閉得好，機(jī)械除塵的排風(fēng)量就可大為減少；反之，即使增大機(jī)械除塵系統(tǒng)的排風(fēng)量，也難以取得良好的效果。據(jù)調(diào)查，有的廠過去密閉不嚴(yán)，排風(fēng)后粉塵仍大量外逸；加強(qiáng)密閉后，風(fēng)量為原風(fēng)量的L/8時(shí)，罩內(nèi)仍有10Pa負(fù)壓，滿足了除塵要求。一般說來，大容積密閉罩比小容積密閉罩效果要好11]，特點(diǎn)是罩內(nèi)容積大，可緩沖含塵氣流。減小局部正壓，這種密閉罩適用于含塵氣流速度大的設(shè)備或地點(diǎn)。??
???
4.5.2 設(shè)風(fēng)口的位置及風(fēng)速
????在密閉罩上裝設(shè)位置和開口面積適宜的吸風(fēng)罩同除塵風(fēng)管連接，使罩口斷面風(fēng)速均勻，為了防止排風(fēng)把物料帶走，還應(yīng)對(duì)吸風(fēng)口的風(fēng)速加以控制。在吸風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量一定的情況下，吸風(fēng)口風(fēng)速主要取決于物料的密度和粒徑大小以及吸風(fēng)口與揚(yáng)塵點(diǎn)之間的距離遠(yuǎn)近等。為保證除塵系統(tǒng)的除塵效果和便于生產(chǎn)操作，對(duì)于一般除塵系統(tǒng)，設(shè)備能力應(yīng)按其所聯(lián)接的全部吸風(fēng)點(diǎn)同時(shí)工作計(jì)算，而不考慮個(gè)別吸風(fēng)日的間歇修正。
4.5.3 選擇除塵器應(yīng)考慮的因素
除塵器也稱除塵設(shè)備，是用于分離空氣中的粉塵達(dá)到除塵目的的設(shè)備。除塵器的種類繁多，構(gòu)造各異，由于其除塵機(jī)理不同，各自具有不同的特點(diǎn)；因此，其技術(shù)性能和適用范圍也就有所不同。根據(jù)是否用水作除塵媒介，除塵器分為兩大類：干式除塵器和濕式除塵器。選擇除塵器時(shí)，除考慮所處理含塵氣體的理化性質(zhì)之外，還應(yīng)考慮能否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)、使用壽命、場(chǎng)地布置條件、水電條件、運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備費(fèi)以及維護(hù)管理等進(jìn)行全面分析[10]。
4.5.4 卸塵管和排污管的防漏風(fēng)要求
防止卸塵管和排污管漏風(fēng)的措施，是在干式除塵器的卸塵管和濕式除塵器的污水排出管上，裝設(shè)有效的卸塵裝置。卸塵裝置(包括集塵斗、卸塵閥或水封等)是除塵設(shè)備的不可忽視的重要組成部分，它對(duì)除塵器的運(yùn)行及除塵效率有相當(dāng)大的影響。如果卸塵裝置裝設(shè)不好，就會(huì)使大量空氣從排塵口或排污口吸入，破壞除塵器內(nèi)部的氣流運(yùn)動(dòng)，大大降低除塵效率。因此，條文規(guī)定在各分支管段上應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥門。在吸入段風(fēng)管上，一般不容許采用直插板閥，因?yàn)樗菀滓鸲氯?。作為調(diào)節(jié)用的閥門，無論是蝶閥、調(diào)節(jié)瓣或插板閥．都必須裝設(shè)在垂直管段上，如果把這類閥門裝在傾斜或水平風(fēng)管上，由于閥板前后產(chǎn)生強(qiáng)烈渦流，粉塵容易沉積，妨礙閥門的開關(guān)，有時(shí)還會(huì)堵塞風(fēng)管。
4.5.5 除塵器的布置及通風(fēng)機(jī)的選擇
????在設(shè)計(jì)機(jī)械除塵系統(tǒng)時(shí)，大都把除塵器布置在系統(tǒng)的負(fù)壓段，其最大優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)通風(fēng)機(jī)殼體和葉片免受或減緩粉塵的磨損，延長(zhǎng)通風(fēng)機(jī)的使用壽命。由于某種需要也有把除塵器置于系統(tǒng)正壓段的，側(cè)如，采用袋式除塵器時(shí)，為了節(jié)省外部殼體的金屬耗量，避免因考慮漏風(fēng)問題而增加除塵器的負(fù)荷，延長(zhǎng)布袋的使用期限及便于在工作狀況下進(jìn)行檢修等。有時(shí)把除塵器安裝在正壓段就具有一定的優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，應(yīng)選擇排塵通風(fēng)機(jī)[14]。由于同普通通風(fēng)機(jī)相比．排塵通風(fēng)機(jī)價(jià)格較貴，效率較低，能量消耗約增加25%以上；因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。
4.5.6 除塵器的選用
1、LPC系列長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器的特點(diǎn)及應(yīng)用
?LPC系列長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器屬于新一代脈沖袋式除塵技術(shù)，不但具有噴吹脈沖除塵器的清灰能力強(qiáng)、除塵效率高、排放濃度低等特點(diǎn)，還具有穩(wěn)定可靠、能耗低、占地面積小的特點(diǎn)，特別適合處理生產(chǎn)中出現(xiàn)的大量的粉末、灰塵。LPC系列長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器已經(jīng)成為一種重要的生產(chǎn)過程設(shè)備，其核心就是濾料。由于除塵器的過濾作用，使含塵氣體中的粉塵分離出來，輸出潔凈的氣體，從而達(dá)到勞動(dòng)保護(hù)，環(huán)境保護(hù)的目的。
2、LPC長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器工作原理?
LPC長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器主要由上箱體、中箱體、灰斗、卸灰系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾部分組成，并采用下進(jìn)氣分室結(jié)構(gòu)。粉塵及含塵煙氣由進(jìn)風(fēng)口經(jīng)中箱體下部進(jìn)入灰斗；部分較大的塵粒由于慣性碰撞、自然沉降等作用直接落入灰斗，其它塵粒隨氣流上升進(jìn)入各個(gè)袋室。經(jīng)濾袋過濾后，塵粒被阻留在濾袋外側(cè)，凈化后的氣體由濾袋內(nèi)部進(jìn)入箱體，再通過提升閥、出風(fēng)口排入大氣?；叶分械姆蹓m定時(shí)或連續(xù)由螺旋輸送機(jī)及剛性葉輪卸料器卸出。隨著過濾過程的不斷進(jìn)行，濾袋外側(cè)所附積的粉塵不斷增加，從而導(dǎo)致袋除塵器本身的阻力也逐漸升高。當(dāng)阻力達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，清灰控制器發(fā)出信號(hào)，首先令一個(gè)袋室的提升閥關(guān)閉以切斷該室的過濾氣流，然后打開電磁脈沖閥，壓縮空氣由氣源順序經(jīng)氣包、脈沖閥、噴吹管上的噴嘴以極短的時(shí)間（?0.065～0.085秒）向?yàn)V袋噴射。壓縮空氣在箱內(nèi)高速膨脹，使濾袋產(chǎn)生高頻振動(dòng)變形，再加上逆氣流的作用，使濾袋外側(cè)所附塵餅變形脫落。在充分考慮了粉塵的沉降時(shí)間（保證所脫落的粉塵能夠有效落入灰斗）后，提升閥打開，此袋室濾袋恢復(fù)到過濾狀態(tài)，而下一袋室則進(jìn)入清灰狀態(tài)，如此直到最后一袋室清灰完畢?為一個(gè)周期[8]。?LPC長(zhǎng)袋脈沖袋式除塵器是由多個(gè)獨(dú)立的室組成的，清灰時(shí)各室按順序分別進(jìn)行，互不干擾，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。上述清灰過程均由清灰控制器進(jìn)行定時(shí)或定壓自動(dòng)控制。
3、選型參數(shù)及選型原則?
（1）收塵器的主要技術(shù)參數(shù)為風(fēng)量、氣體溫度、含塵濃度與濕度。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的風(fēng)量、氣體?溫度、含塵濃度的最高數(shù)值，按略小于技術(shù)性能表中的數(shù)值為原則。其相對(duì)的收塵器型號(hào)，即為所需要的收塵器型號(hào)，采用的濾料則根據(jù)入口濃度、氣體溫度、濕含量確定。粉塵直徑可達(dá)到0.3-0.5μm；??
（2）當(dāng)系統(tǒng)負(fù)壓超過6000Pa時(shí)，如選用時(shí)，需要事先說明，以便加強(qiáng)殼體強(qiáng)度和剛度；?
（3）可根據(jù)工藝需要設(shè)置收塵器灰斗卸料系統(tǒng)。
4.6對(duì)輥機(jī)停車保險(xiǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
停車保險(xiǎn)系統(tǒng)是一種重要的安全輔助裝置。在對(duì)輥機(jī)進(jìn)行揉料的工作過程中，通過啟動(dòng)保險(xiǎn)裝置可實(shí)現(xiàn)急停操作，以減小失控的機(jī)械設(shè)備進(jìn)一步危及人的生命和安全。因而從這一層面講，停車保險(xiǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對(duì)輥機(jī)框架設(shè)計(jì)中不可或缺的組成部分，它體現(xiàn)了一種人文關(guān)懷。為此設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、性能良好并且經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的停車保險(xiǎn)裝置已顯得十分必要。
4.6.1 行程開關(guān)的工作原理及特點(diǎn)
行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換[7]。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式和組合式：
1、直動(dòng)式行程開關(guān)的組成：推桿、彈簧、動(dòng)斷觸點(diǎn)以及動(dòng)合觸點(diǎn)等。其觸點(diǎn)的分合速度取決于生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的場(chǎng)所。 ?
2、滾輪式行程開關(guān)的組成：滾輪、轉(zhuǎn)臂、彈簧、套架、滑輪、壓板以及觸點(diǎn)等。當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時(shí)，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，頂下推桿，使微動(dòng)開關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動(dòng)作。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械返回時(shí)，在復(fù)位彈簧的作用下，各部分動(dòng)作部件復(fù)位。 ?
4.6.2 行程開關(guān)的選擇
行程開關(guān)的主要參數(shù)有動(dòng)作行程、工作電壓及觸頭的電流容量等。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的行程開關(guān)主要有LXK3、3SE3、LS19、JLSK等系列產(chǎn)品。由于對(duì)輥機(jī)屬大型動(dòng)力機(jī)械，為避免行程開關(guān)的觸點(diǎn)分?jǐn)嗵?，故此處?yīng)采用有盤形彈簧機(jī)構(gòu)瞬時(shí)動(dòng)作的滾輪式行程開關(guān)LXK3。停車保險(xiǎn)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸詳見裝配圖所示
4.7 對(duì)輥機(jī)的安裝與使用
4.7.1 安裝
對(duì)輥機(jī)的正確安裝，對(duì)保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少故障有著重要的意義。對(duì)輥機(jī)的安裝可按下列順序進(jìn)行：
(1)基礎(chǔ)承載能力的驗(yàn)算。普通雙齒輥破碎機(jī)由于轉(zhuǎn)速低，振動(dòng)相對(duì)減小，動(dòng)載系數(shù)一般可取設(shè)備總重的3～4倍。
(2)檢查基礎(chǔ)螺栓位置與設(shè)備基礎(chǔ)螺栓孔的尺寸是否一致。
(3)安裝機(jī)架前，在機(jī)架與混凝土基礎(chǔ)之間墊以硬質(zhì)方木或橡膠板，用以減小破碎機(jī)傳遞給基礎(chǔ)的振動(dòng)負(fù)荷。然后，安放破碎機(jī)的底架并找正，用螺母擰在地腳螺栓上固定緊。
(4)安裝主動(dòng)破碎輥，用螺栓固定軸承座。
(5)安裝從動(dòng)齒輥移動(dòng)架，然后將從動(dòng)破碎輥軸承座放置在導(dǎo)向滑軌上。根據(jù)要求的排料粒度大小，選擇適當(dāng)?shù)膲|片數(shù)量墊在移動(dòng)軸承座的前面。
(6)擰緊絲桿螺母，正確調(diào)節(jié)液壓缸的預(yù)壓力。一方面氣液緩沖缸的預(yù)壓力應(yīng)能壓緊破碎輥，保證均勻地破碎物料；另一方面在破碎機(jī)落人過硬的物料時(shí)，又有足夠的作用力推開破碎輥，以擴(kuò)大排料口，排除礦物。
(7)變更破碎物料的強(qiáng)度、粒度或破碎比時(shí)，應(yīng)重新調(diào)定緩沖缸的氮?dú)鈮毫?。壓力的大小以滿足破碎輥壓緊力的需要為適度。過大的壓緊力會(huì)促使機(jī)件磨損加快和功率消耗增大。過小的壓緊力又將使破碎產(chǎn)物的超粒增多，并使括動(dòng)破碎輥呈現(xiàn)頻繁的振跳現(xiàn)象。緩沖缸氮?dú)鈮毫Φ氖褂梅秶鸀閘.5～4 MPa。
(8)移動(dòng)架上左右兩組氣液缸的壓縮度應(yīng)該一致，其允許誤差不得超過±2 mm。
(9)為了得到均勻的、近似立方體的產(chǎn)品，在安裝時(shí)必須注意調(diào)整好輥齒的位置，使一個(gè)破碎輥的齒牙置于另一破碎輥的四個(gè)齒牙中間。也就是說，使之處于另一齒輥4個(gè)齒牙對(duì)角線的交點(diǎn)上。
(10)齒輥安裝后，兩齒輥不應(yīng)有軸向串動(dòng)。
(11)安裝后的固定軸承平不平行度不應(yīng)大于o．5／]000。
(12)兩V帶輪軸的不平行度不大于0.5/1000，