1856_360對(duì)輥式壓塊機(jī)設(shè)計(jì),_360,對(duì)于,輥式壓塊機(jī),設(shè)計(jì) 單位代碼 02 學(xué) 號(hào) 080105659 分 類 號(hào) TH6 密 級(jí) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )360 對(duì)輥式壓塊機(jī)設(shè)計(jì)院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化學(xué) 生 姓 名 張 國(guó) 輝指 導(dǎo) 教 師 康 紅 偉2012 年 5 月 18 日黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁360 對(duì)輥式壓球機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要目前我國(guó)工業(yè)型煤的生產(chǎn)工藝主要采用粉煤添加粘結(jié)劑低壓成型,以往的研究主要集中在成型工藝和粘結(jié)劑方面,對(duì)成型機(jī)械的研究開發(fā)甚少。事實(shí)上,成型機(jī)械是型煤生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備, 國(guó)內(nèi)大部分型煤廠采用有粘結(jié)劑的低壓成型, 其工藝過程主要包括原煤的粉碎、配料,粘結(jié)劑、固硫劑等助劑的添加,混捏與成型,型煤烘干等,工藝冗長(zhǎng)。再加上用電和設(shè)備的折舊、添加劑及人員工資,導(dǎo)致型煤的生產(chǎn)成本偏高,最終型煤價(jià)格與塊煤相差無幾,從而使型煤用戶在經(jīng)濟(jì)上承受起來較為困難。所以本論文就是設(shè)計(jì)高壓的成型機(jī)械，這樣可以少用甚至不用粘結(jié)劑。原煤不經(jīng)過入洗而直接用于燃燒，不僅浪費(fèi)能源，而且產(chǎn)生大量的煤煙和溫室氣體的排放發(fā)。采用清潔煤技術(shù)，是提高煤炭利用效率和減少污染的最佳選擇。工業(yè)型煤成套技術(shù)就是其中一種比較成熟的方法,通過添加助劑對(duì)粉煤進(jìn)行混捏成型,用作工業(yè)鍋爐和窯爐的燃料,與直接燃燒散煤相比,煙塵排放量及SO2排放量都可以大量減少。所以無論是從可持續(xù)發(fā)展方面考慮還是從經(jīng)濟(jì)性方面考慮壓塊機(jī)的作用都是不可忽視的。關(guān)鍵詞：壓塊機(jī)，型煤，粘接劑，溫室氣體。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁Twin roller compaction machine design of 360 typeAuthor:zhangguohui Tutor:KanghongweiAbstractAt present our country industrial briquette production technology using coal powder binder low pressure molding, previous studies mainly focus on the forming process and the binder, the molding machinery research development about. In fact, molding machinery is the key equipment of coal production, most of the domestic coal briquette binder by a low pressure molding, the process mainly includes coal crushing, mixing, binder, sulfur fixing agent and other additives, kneading and molding, briquette drying, process long. Coupled with the use of electricity and equipment depreciation, additives and staff wages, led to the coal production cost on the high side, the final price and not much difference between coal lump coal briquette, thereby allowing users in the economy is more difficult to bear. So this paper is the design of high pressure molding machine, which can use less or even no binder.Coal without washing and directly used for burning, not only a waste of energy, and produce large quantities of soot and greenhouse gas emissions. The clean coal technology, is to improve the utilization efficiency of coal and reduce pollution is the best choice. Industrial coal briquette technology is one of the more mature method, by adding additives to coal powder are mixed and kneaded molded, used for industrial boiler and furnace fuel, and direct combustion of coal, soot emissions and emission of SO2can reduce the number of. So whether it is from the aspect of sustainable development consideration from the economic considerations press role can not be ignored.Keywords:Briquetting machine, briquette, adhesive, greenhouse gas黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁目 錄1 緒論 ..............................................................61.1 工業(yè)型煤的發(fā)展?fàn)顩r ...........................................61.2 對(duì)輥壓密機(jī)的成型原理 .........................................61.3 對(duì)輥成型機(jī)的發(fā)展概況 .........................................72 電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)方案的確定 ......................................92.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .................................................92.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式 .............................92.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 .......................................92.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 ...........................................92.3 傳動(dòng)方案的確定 ..............................................102.4 減速器的選擇及傳動(dòng)比分配 ....................................103 v 帶帶輪設(shè)計(jì) .....................................................113.1 設(shè)計(jì)功率 ....................................................113.2 選定帶型 ....................................................113.3 傳動(dòng)比 ......................................................113.4 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 ............................................113.5 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 ............................................113.6 帶速 ........................................................113.7 初定軸間距 ..................................................113.8 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ................................................123.9 實(shí)際軸間距 ..................................................123.10 小帶輪包角 .................................................123.11 單根 v 帶傳遞的基本額定功率 .................................123.12 傳動(dòng)比 i≠1 時(shí)的額定功率增量 ................................123.13v 帶的根數(shù) ..................................................123.14 單根 v 帶的預(yù)緊力 ...........................................123.15 作用在軸上的力 .............................................133.16 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 ...........................................134 基本參數(shù)計(jì)算 .....................................................144.1 各軸的轉(zhuǎn)速 ..................................................144.2 各軸功率 ....................................................144.3 各軸轉(zhuǎn)矩 ....................................................145 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................................155.1 軸材料的選擇 ...............................................155.2 計(jì)算軸最小軸徑 .............................................155.3 根據(jù)軸向定位要求確定軸向各段直徑和長(zhǎng)度 .....................155.4 初步選擇滾動(dòng)軸承 ............................................165.5 輥?zhàn)犹庉S的設(shè)計(jì) ..............................................16黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁5.6 軸承處軸的設(shè)計(jì) ................................................165.7 齒輪處軸的設(shè)計(jì) ................................................175.8 確定軸上圓角和倒角尺寸 .........................................175.9 求軸上載荷 ...................................................175.10 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 ....................................186 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................................206.1 選定齒輪的類型 ..............................................206.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ..........................................206.3 確定公式內(nèi)的個(gè)計(jì)算數(shù)值 ......................................207 鍵的選用及校核 ...................................................228 成型輥的設(shè)計(jì) .....................................................238.1 成型輥的材料選擇 ...........................................238.2 成型輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................238.3 煤球布置 ...................................................238.4 產(chǎn)量計(jì)算 ...................................................24結(jié)論 ...............................................................25致謝 ...............................................................26參考文獻(xiàn) ...........................................................27黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁1 緒論1.1 工業(yè)型煤的發(fā)展?fàn)顩r中國(guó)目前在工業(yè)上得到普遍應(yīng)用的型煤主要是通過機(jī)制冷壓一次成型的型煤。成型設(shè)備有對(duì)輥成型機(jī)和擠出機(jī)。成型壓力較低,一般在 25 MPa 左右。型煤的形狀大部分為扁圓形,也有方形、枕形、棒形等。其顯著的特征是呈餅狀或柱狀,三維方向的尺寸至少有一個(gè)相差較大,而且尺寸單一。所制型煤密度較高,表面比較光潔,具有比較高的強(qiáng)度。型煤的生產(chǎn)設(shè)備則有向引進(jìn)高壓成型設(shè)備的方向和推廣國(guó)內(nèi)研制的低壓爐前成型設(shè)備方向并舉的發(fā)展趨勢(shì)。以期能夠降低成本,提高質(zhì)量,加快型煤產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。成本高于原煤,再加上型煤生產(chǎn)要消耗一定的人力及電能,型煤生產(chǎn)廠家也要獲取一定的利潤(rùn),致使鍋爐型煤的售價(jià)一般比可代替煤種高出數(shù)十元。當(dāng)型煤所帶來的經(jīng)濟(jì)效益不能彌補(bǔ)用戶購置型煤的價(jià)差時(shí),在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,即使采用其他強(qiáng)制辦法,也很難形成市場(chǎng)。這正是中國(guó)工業(yè)鍋爐型煤夭折,又轉(zhuǎn)向推廣鍋爐型煤在爐前即制即用的所謂“爐前成型 ”方法的根本原因。工業(yè)鍋爐型煤爐前成型技術(shù),從本質(zhì)上講是增加了鍋爐的輔機(jī)。是鍋爐節(jié)能技術(shù)改造的一部分。其減少環(huán)境污染效果甚差。按照有關(guān)廠家提供的價(jià)格資料分析,在中國(guó)煤炭資源價(jià)格偏低的條件下,由于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)或改變所用的煤質(zhì)不同,所增加的這一部分投資回收期限大約在幾個(gè)月至幾年。根據(jù)對(duì)用戶的調(diào)查分析,多數(shù)認(rèn)為這種爐前成型方法不適應(yīng)中國(guó)大量的用戶鍋爐單臺(tái)容量小、按季節(jié)運(yùn)行或間歇式運(yùn)行的要求。1.2 對(duì)輥壓密機(jī)的成型原理被壓物料經(jīng)給料口落入兩輥?zhàn)又g，進(jìn)行擠壓粘合，成品物料自然落下。遇有過硬或不可壓時(shí)，輥?zhàn)涌蓱{液壓缸或彈簧的作用自動(dòng)退讓，使輥?zhàn)娱g隙增黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁大，過硬或不可破碎物落下，從而保護(hù)機(jī)器不受損壞。相向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩輥?zhàn)佑幸欢ǖ拈g隙，改變間隙，即可控制產(chǎn)品最大排料粒度。對(duì)輥破碎機(jī)是利用一對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輥，四輥破碎機(jī)則是利用兩對(duì)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓輥進(jìn)行破碎作業(yè)。 特點(diǎn)：雙輥破碎機(jī)采用三角帶或萬向節(jié)聯(lián)軸器進(jìn)行傳動(dòng)和調(diào)節(jié)兩輥之間的間隙。對(duì)輥壓密機(jī)由機(jī)架、一對(duì)輥?zhàn)印⑷瞧鲃?dòng)裝置和彈簧保險(xiǎn)裝置等主要部件組成。兩臺(tái)電機(jī)通過皮帶輪傳動(dòng)，帶動(dòng)兩輥?zhàn)酉嘞蜣D(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)輥?zhàn)拥妮S支承在與機(jī)架固定在一起的固定軸承上，另一個(gè)輥?zhàn)拥妮S支承在活動(dòng)軸承上?；顒?dòng)軸承可以沿機(jī)架導(dǎo)軌水平移動(dòng)，使兩輥?zhàn)娱g的排料口寬度在必要時(shí)可以增大，將非破碎物排出機(jī)外。輥?zhàn)影惭b在焊接的機(jī)架上，由安裝在軸上的輥芯以及套在輥芯上的輥套組成，兩者通過錐形環(huán)，用螺栓拉緊，以使輥套緊套在輥芯上。當(dāng)輥套的工作表面磨損時(shí)，可以拆換。前輥的安裝在滾柱軸承中，軸承座固定安裝在機(jī)架上，后輥的軸承則安裝在機(jī)架的導(dǎo)軌中，可以在導(dǎo)軌上前后移動(dòng)，后輥的軸承用強(qiáng)力彈簧壓緊在頂座上，當(dāng)轉(zhuǎn)輥之間落入難碎物時(shí)，彈簧被壓縮，后輥后移一定距離，讓硬物落下，然后在彈簧張力作用下又回到原來位置。彈簧的壓力可用螺母調(diào)整，在軸承與頂座之間放有可以更換的鋼墊片，通過更換不同厚度的墊片，即可調(diào)節(jié)兩轉(zhuǎn)輥的間距。對(duì)輥壓密機(jī)前輥通過減速齒輪和傳動(dòng)軸以及帶輪用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，后輥則通過裝在輥?zhàn)虞S上的一對(duì)齒輪由前輥帶動(dòng)作相向轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使后輥后移時(shí)兩齒輪仍能嚙合，齒輪采用非標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)齒。1.3 對(duì)輥成型機(jī)的發(fā)展概況對(duì)輥式輥壓成型機(jī)于 19 世紀(jì)下半葉在歐洲誕生。第一天能夠成功運(yùn)轉(zhuǎn)的輥壓成型機(jī)在 1870 年末期由比利時(shí)的 Losisau 制造并被安裝在美國(guó)的里奇蒙得港的一家成型廠。然而，大多數(shù)早期的其他開發(fā)工作已在歐洲展開，并且在 19 世紀(jì)末在比利時(shí)、法國(guó)和德國(guó)已達(dá)到非常高的應(yīng)用水平。表 1 表面了在德國(guó)產(chǎn)煤區(qū)硬煤成型機(jī)的發(fā)展情況，從 1900 年~1910 年的 10 年間其輥壓成型機(jī)熟練成倍增長(zhǎng)，到 1910 年達(dá)到 243 臺(tái)，年產(chǎn)型煤 400 萬噸。德國(guó)哈汀根/魯爾的 KOPPEN 公司是從 1898 年開始制造出了它的第一臺(tái)用于硬煤成型的輥壓成型機(jī)。該機(jī)有一套旋轉(zhuǎn)布料裝置以穩(wěn)定兩個(gè)成型輥的入料，黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁兩個(gè)成型輥由安裝在軸中心的寬大而堅(jiān)固正齒輪維持同步，兩個(gè)分離輥具有形同的尺寸（直徑 650mm，寬度 280mm） 。這樣一臺(tái)機(jī)器其壓輥轉(zhuǎn)速為 6.5rpm，每小時(shí)可生產(chǎn) 6 噸相對(duì)小一些的（15~50）g 用于家庭取暖的硬煤型煤。在 20 世紀(jì) 20 年代早期，德國(guó)硬煤成型開始滑坡，二戰(zhàn)結(jié)束后煤炭成型又產(chǎn)生短期復(fù)蘇，大型的成型機(jī)產(chǎn)量的 2 倍以上。此后不久，石油和天然氣在許多熱用途方面顯然取代了煤炭，尤其是家庭取暖，因而在生產(chǎn)的煤炭成型廠的數(shù)量急劇萎縮。今天，在工業(yè)化國(guó)家里，大多數(shù)常規(guī)的煤炭成型廠業(yè)已停業(yè)并被拆除，其結(jié)果是，許多提供煤炭輥壓成型的公司破產(chǎn)后或開始生產(chǎn)其他用途的成型設(shè)備，但是，KOPPERN 公司作為一個(gè)杰出的供應(yīng)商，至今仍在積極從事設(shè)計(jì)和制造輥壓成型機(jī)以及型煤設(shè)備。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁2 電動(dòng)機(jī)的選擇及傳動(dòng)方案的確定2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作條件和要求，選用一般用途的y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 n=10r/min；輥面切相線壓力 f=4.5kn/cm；輥?zhàn)訉挾?b=400mm；輥?zhàn)铀俣葀=r*ω=d*π*n/（ 60*1000）=0.1885m/s；工作部分的功率p=f*b*v=4.5*40*0.1885=33.93kw；電動(dòng)機(jī)的功率p0=p/η，其中η是從電動(dòng)機(jī)到輥論主軸之間的傳動(dòng)裝置總效率：η=η1*η2*η3*η4*η4*η5；η1=0.97 是帶輪的傳動(dòng)效率；η2=0.98 是減速器的傳動(dòng)效率；η3=0.99 是聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率；η4=0.99 是軸承的傳動(dòng)效率；η5=0.99 是齒輪的傳動(dòng)效率；η=η1*η2*η3*η4*η4*η5=0.91；電動(dòng)機(jī)的功率p0=p/η=36.78kw；選擇電動(dòng)機(jī)的功率pm≥p0，所以選擇37kw，y250s-6電動(dòng)機(jī)。其同步轉(zhuǎn)速是1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速是980r/min。2.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配總的傳動(dòng)比i=nm/n=980/10=98，因?yàn)樗x的減速器是標(biāo)準(zhǔn)減速器，并且?guī)л啿灰顺惺芎艽蟮膫鲃?dòng)比，所以減速器選擇時(shí)應(yīng)該選擇i減≤98的,根據(jù)>第五版 成大先主編,初步選擇zsy系列的減速器,傳動(dòng)比i 減=90,根據(jù)n=1000r/min和傳動(dòng)比i=90及功率p≥ 37kw,可以選擇zsy315-90的減速器,由此可知,帶輪的減速比為i帶=i/i 減=1.0889 。2.3 傳動(dòng)方案的確定壓密機(jī)的工作環(huán)境不好，工作狀況不穩(wěn)定，維修也不是很方便。所以在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)使整機(jī)在保證工藝性能指標(biāo)的前提下盡量提高使用壽命，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少故障點(diǎn)，最大限度的降低維修量。其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2所示。整機(jī)結(jié)構(gòu)大致分為:電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)、減速器、聯(lián)軸器、工作輥、同步齒輪等。圖 2 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖2.4 減速器的選擇及傳動(dòng)比分配總傳動(dòng)比 i=nm/n=980/10=98, 因?yàn)樗x的減速器是標(biāo)準(zhǔn)減速器，并且?guī)л啿灰顺惺芎艽蟮膫鲃?dòng)比，所以減速器選擇時(shí)應(yīng)該選擇 i 減 ≤98的,查>,初步選擇 ZSY 系列的減速器,傳動(dòng)比 i 減 =90,根據(jù) n=1000r/min 和傳動(dòng)比 i=90及功率 p≥ 40.78kw,可以選擇 ZSY315-90 的減速器 ,由此可知,帶輪的減速比為 i 帶=i/i 減 =1.0889。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁3 v 帶帶輪設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)功率Pd=ka*p=1.4*45=63kw，其中p為傳遞功率，ka是工況系數(shù)，有表 9.2-13要選擇ka=1.4。3.2 選定帶型根據(jù)pd和n1由圖9.2-1和圖9.2-2選取普通v帶d帶型。3.3 傳動(dòng)比i=n1/n2=dp1/dp2，若計(jì)入滑動(dòng)率：i=n1/n2=dp2/{（ 1-ε）dp1}。n2是大帶輪轉(zhuǎn)速，dp1是小帶輪的節(jié)圓直徑，dp2是大帶輪的節(jié)圓直徑，ε是彈性滑動(dòng)率，ε通常取0.01-0.02，通常帶輪的節(jié)圓直徑可視為基準(zhǔn)直徑。3.4 小帶輪的基準(zhǔn)直徑Dd1按表9.2-36和9.2-38 選定，為提高 v帶的壽命，宜選取較大的直徑，這里選取355mm。3.5 大帶輪的基準(zhǔn)直徑Dd2=i*dd1（ 1-ε）=382mm，dd2應(yīng)按表9.2-36選取標(biāo)準(zhǔn)值，可選取dd2=375mm。3.6 帶速V=π*dp1*n1/（60*1000） =18.2m/s，為充分發(fā)揮v帶的能力，一般應(yīng)使v≈20m/s，故帶的傳動(dòng)速度還可以。3.7 初定軸間距0.7（dd1+dd2 ）≤a0≤2（dd1+dd2） ，既511mm≤a0≤1460mm ，初步定為黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁a0=1000mm。3.8 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0=2a0+π（dd1+dd2 ）/2+（dd2-dd1）*（dd2-dd1）/4a0=3146.8mm，由《機(jī)械工程師》表9.2-8和9.2-9選取相近值取ld0=3100mm。3.9 實(shí)際軸間距a≈a0+（ld-ld0）/2=976.8mm，amin=a-（2bd+0.09ld ）=643.8mm，amax=a+0.02ld=1038.8mm，其中amin是安裝所需的最小軸間距，amax 是張緊或補(bǔ)償伸長(zhǎng)所需的最大軸間距，bd是基準(zhǔn)寬度。3.10 小帶輪包角α1=180-（dd2-dd1）/a*57.3=178.8；如果α1 較小應(yīng)增大α 或用張緊輪。3.11 單根 v 帶傳遞的基本額定功率根據(jù)帶型·dd1· 和n1見表9.2-17 到9.2-27 可查的p1=16.3kw。3.12 傳動(dòng)比 i≠1時(shí)的額定功率增量根據(jù)帶型·dd1· 和n1，由《機(jī)械工程師》見表9.2-17到9.2-27可查的Δp1=0.28kw3.13v 帶的根數(shù)Z=pd/{（p1=Δp1）*kα*kl}=4.44，其中kα是小帶輪包角修正系數(shù)，見表9.2-14，kl是帶長(zhǎng)修正系數(shù)，由《機(jī)械工程師》見表9.2-15。Kα=0.995，kl=0.86 。所以要選取帶根數(shù)z=5。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁3.14 單根 v 帶的預(yù)緊力F0=500（2.5/kα-1）*pd/（z*v）+m*v*v=742N，其中m 是每米v帶的質(zhì)量由《機(jī)械工程師》表9.2-16可知m=0.66kg/M3.15 作用在軸上的力Fr=2f0*z*sin（α1/2）=7421N。3.16 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸由《機(jī)械工程師》根據(jù)表9.2-39v帶輪的輪緣尺寸，基準(zhǔn)寬度bd=27mm，基準(zhǔn)線上槽深hamin=8.1mm ，這里取ha=9mm ，基準(zhǔn)線下槽深 hfmin=19.9mm，這里取做hf=20mm，槽間距 fmin=23mm，這里取做f=24mm，最小輪緣厚度δmin=12mm，這里取做 δ=14mm，帶輪寬度b= （z-1 ）*e+2f=196mm ，小帶輪外徑da1=dd1+2ha=373mm，大帶輪外徑da2=dd2+2ha=393mm。在cad中畫出該圖。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁4 基本參數(shù)計(jì)算4.1 各軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸:n1=n0/i 帶=980/1.0889=900r/min；Ⅱ軸:n2=n1/i 減=900/90=10r/min；Ⅲ軸:n3=n2=10r/min；Ⅳ軸:n4=n3=10r/min；4.2 各軸功率Ⅰ軸:p1=p0*η1=35.89kw；Ⅱ軸:p2=p1*η2=35.17kw；Ⅲ軸:p3=p2*η3=34.82kw；Ⅳ軸:p4=p3*η4*η5=33.44kw；4.3 各軸轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸:t1=9550*p1/n1=380.8n*m；Ⅱ軸: t2=9550*p2/n2=33587n*m；Ⅲ軸: t3=9550*p3/n3=33253n*m；Ⅳ軸: t4=9550*p4/n4=31935n*m；黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 軸材料的選擇因?yàn)閭鬟f的功率和轉(zhuǎn)矩很大故應(yīng)該選擇好點(diǎn)的材料，這里我們選擇40cr，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，其硬度是241-286hbs，抗拉強(qiáng)度 δb=685mpa，屈服點(diǎn)δs=490mpa，需用彎曲應(yīng)力【δ0】=120mpa ，[δ－1]=70mpa5.2 計(jì)算軸最小軸徑Dmin≥A0 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3可知，A0=97-112，取3 ??3/??3A0=105，可得到dmin≥166.9mm ，對(duì)于軸徑d≥100mm 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3% 既dmin≥172mm，故選軸徑d=180mm。輸出軸的最小直徑顯然是安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑d。圖5.1Ⅰ軸結(jié)構(gòu)為了使所選的軸直徑dⅠ-Ⅱ與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩tca=ka*t3，由《機(jī)械工程師》查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取ka=1.3 ，則：tca=49900n*m ，按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，用凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為5000n*m，半聯(lián)軸器的孔徑是d1=180mm，故取dⅠ-Ⅱ=180mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=302mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=240mm。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁5.3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ段的直徑dⅡ- Ⅲ=190mm2）初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承只承受徑向力，并且徑向力很大，故選擇調(diào)心滾子軸承，由新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以選取軸承代號(hào)23038，其尺寸是d*D*B=190mm*290mm*75mm。3）取安裝輥?zhàn)硬糠值妮S徑是200mm，即dⅢ-Ⅳ=200mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知輥?zhàn)娱L(zhǎng)度為400mm，但是為了壓緊輥?zhàn)?，使棍子有效工作，取LⅢ-Ⅳ=396mm，輥?zhàn)佑叶擞幂S肩定位，軸肩高度h≥0.07d=14mm，故取h=15mm，則軸肩處的直徑是d=230mm，軸環(huán)高度是b≥1.4h=18mm，取b=18mm。4）軸承端蓋的總厚度為23mm，軸承兩端都用軸承端蓋，一端端蓋是為了防止軸承軸向移動(dòng)，另一端軸承端蓋是為了防止落料進(jìn)入軸承中。根據(jù)端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器的距離為l=72mm，LⅡ-Ⅲ=215mm，LⅢ-Ⅳ=394mm，在Ⅳ-Ⅴ段中取軸承外端蓋到齒輪的距離是57mm，因?yàn)閷?duì)于輥?zhàn)觼碚f兩端的軸承最好對(duì)稱分布這樣受力均勻，所以LⅣ-Ⅴ=195mm。5）齒輪的厚度為b=180mm，左端用軸肩定位，所以取dⅤ-Ⅵ段=180mm，由于其右端還要用螺母進(jìn)行鎖緊，所以要取小于180mm的長(zhǎng)度，這里取做LⅤ-Ⅵ=172mm，墊片的厚度是8mm，螺母的厚度是27mm，但是還是要露出一部分軸的，所以?、?Ⅶ段長(zhǎng)度LⅥ-Ⅶ=60mm。5.4 初步選擇滾動(dòng)軸承因軸承只承受徑向力，并且徑向力很大，故選擇調(diào)心滾子軸承，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以選取軸承代號(hào)23038，其尺寸是d×D×B=180mm×290mm×75mm。故dⅢ- Ⅳ =180mm。因?yàn)闈L動(dòng)軸承承受一定的軸向力，因此需要對(duì)軸承的外圈和內(nèi)圈進(jìn)行軸向定位，故Ⅳ-Ⅴ段需制出定位軸肩，去d Ⅳ-Ⅴ =218mm。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁5.5 輥?zhàn)犹庉S的設(shè)計(jì)取安裝輥?zhàn)拥妮S頸是200mm即d Ⅴ-Ⅵ =200mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求知輥?zhàn)訉挾仁?00mm，但是為了壓緊輥?zhàn)樱馆佔(zhàn)佑行Чぷ?，取l Ⅲ- Ⅳ =396mm，輥?zhàn)佑叶瞬捎幂S肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=14mm ，則軸肩處的直徑 dⅥ-Ⅶ =228mm，軸環(huán)寬度b≥1.4h=19.6mm， ，取 lⅥ-Ⅶ =40mm。5.6 軸承處軸的設(shè)計(jì)軸承端蓋的總厚度為23mm，軸承兩端都用軸承端蓋，一端端蓋是為了防止軸承軸向移動(dòng)，另一端軸承端蓋是為了防止落料進(jìn)入軸承中。根據(jù)端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的左外端面與半聯(lián)軸器的距離為l=73mm，右端面要用一個(gè)套筒定位，套筒長(zhǎng)度去 l=41mm，軸承端蓋左端的軸有螺紋，在Ⅷ- Ⅸ段中取軸承外端蓋到齒輪的距離是75mm，因?yàn)閷?duì)于輥?zhàn)觼碚f兩端的軸承最好對(duì)稱分布這樣受力均勻，所以l Ⅷ-Ⅸ =186mm。輥筒右端的軸承同樣內(nèi)外圈都需要軸向定位，Ⅶ-Ⅷ處軸上能對(duì)軸承內(nèi)圈定位，取d Ⅶ-Ⅷ =190mm，取l Ⅶ- Ⅷ =25mm。5.7 齒輪處軸的設(shè)計(jì)齒輪的厚度為b=180mm ，左端用軸套定位，所以?、?Ⅹ段直徑d=180mm，由于其右端還要用鎖緊螺母進(jìn)行鎖緊，所以要取小于186mm的長(zhǎng)度，這里取做LⅥ- Ⅶ =165mm。其右端需用鎖緊螺母鎖緊，其直徑略小于180，取M180mm,墊片的厚度是3mm，螺母的厚度是27mm，但是還是要露出一部分軸的，所以?、?Ⅺ段長(zhǎng)度L Ⅹ-Ⅺ =85mm。5.8 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2 ，取軸端倒角為2*45。5.9 求軸上載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁圖5.2 Ⅰ軸載荷分布圖Fr和Fnv1即Fnv2 都是豎直面內(nèi)的力，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，豎直面內(nèi)受到最主要的力就是重力，在這里可以忽略不計(jì)，水平面內(nèi)的力很大，F(xiàn)t=4.5kn*40=180kn，因?yàn)橹问菍?duì)稱分布的，所以Fnv1= Fnv2=Ft/2=90kn，L1=L2=270mm，彎矩Mh=Fnv1*L1=24300n*m，T=33253n*m畫出彎矩圖和扭矩圖可知：圖5 .3Ⅰ軸扭矩分布圖圖5.4 Ⅰ軸彎矩分布圖黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁由上面的兩個(gè)圖可知在輥?zhàn)拥牡胤剿艿膹澟ちψ畲蟆?.10 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力σca= /W= /???2+（ α ??） 2 ???2+（ α ??） 20.1??3σca= ??056.43321??=39.3MPa前面已選擇軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)，查得[δ －1 ]=60mpa，因此σ ca<[δ－1 ],故軸安全。Ⅱ軸的設(shè)計(jì)與前者相同，它們的材料也相同，承受的力矩和轉(zhuǎn)矩均相同，支撐相對(duì)于輥?zhàn)右蚕嗤?，所以不用再設(shè)計(jì)校核了。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁6 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算6.1 選定齒輪的類型齒輪的精度等級(jí)，材料，初定其模數(shù)及齒數(shù)，根據(jù)工作要求，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。對(duì)輥式壓球機(jī)為一般的工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB 10095-88） 。材料選擇，選擇齒輪材料為 40cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，齒輪的分度圓直徑應(yīng)該和輥?zhàn)拥闹睆较嗤?，這里我們初步選擇其模數(shù) m=12mm，那么其齒數(shù) Z=d/m=360/12=30。6.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)又設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-5）進(jìn)行試算，即m≥3 2????∮ ?????2?（ ?????????????[????]）6.3 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）齒輪傳遞的扭矩 T≈T3/2=19195n*m2）由表 10-7 選取齒寬系數(shù)，因?yàn)樵搨鲃?dòng)中選的是懸臂式的結(jié)構(gòu)，故=0.5?！???3)由圖 10-20c 查得齒輪的彎曲疲勞極限 σfe1=620mpa，4）由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) Kfn1=0.855)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由公式（10-12）得[σf]1= =376.4mpa??????1???????1??黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁6)根據(jù) v= = =0.188m/s，7 級(jí)精度，由圖 10-8 查??????60?1000???360?1060?1000的動(dòng)載系數(shù) Kv=1，由表 10-2 查得使用系數(shù) Ka=1.75，直齒輪 Kfα=1，由圖10-13 查得 Kfb=1.357）計(jì)算載荷系數(shù) KK=Ka*Kv*Kfa*Kfb=1.75*1*1*1.35=2.368）由表 10-5，查得齒形系數(shù) Yfa1=2.52，應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.6259）計(jì)算 = =0.01106Yfa1*Ysa1[σ f]12.52?1.652376.4m≥3 2????∮ ?????2?（ ?????????????[????]）=32?2.36?19195?1030.5?302 ?0.01106=13.06由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，由m≥13.06mm查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=16mm，由齒輪直徑d=360mm，算出齒輪的齒數(shù)z ，Z=d/m=360/16=22.5，取齒數(shù)為23個(gè)，這樣齒輪分度圓直徑變?yōu)榱薲=z*m=23*16=368mm，輥?zhàn)訛榱四軌蛴行У毓ぷ髌渲睆揭惨優(yōu)?68mm。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁7 鍵的選用及校核Ⅰ軸伸出軸與半聯(lián)軸器相連，其直徑 d=180mm，選用圓頭普通平鍵（A 型）b=45mm，h=32mm，L=200mm，Ⅰ軸傳遞的扭矩 T1=33253NM，采用雙鍵連接，成 180°對(duì)稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按 1.5 個(gè)鍵計(jì)算。p= (7.1)?dklT2p = =115.4MPa<[ p]=120MPa016835??所選鍵合格Ⅰ軸中間的鍵用于輥輪和軸的連接，軸頸 d=200mm，選用圓頭普通平鍵（A 型）b=45mm ，h=32mm，2*L=2*100mm ，該段軸軸傳遞的扭矩也為T=33253N*Mp= = =103.9MPa<[ p]=120MPa?dklT2201635??所選鍵合格Ⅰ軸右端的鍵用于齒輪和軸的連接，軸頸 d=200mm，選用圓頭普通平鍵（A 型）b=45mm ，h=32mm，L=100mm ，該段軸軸傳遞的扭矩T=T1/2=16626.5NMp= = =66.2MPa<[ p]=120MPa?dklT216590.2??所選鍵合格Ⅱ軸所用材料與Ⅰ軸相同，且Ⅱ軸扭矩稍小于Ⅰ軸，在此Ⅱ軸上選用的鍵與Ⅰ軸相同，必定合格，在此就不一一校核。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁8 成型輥的設(shè)計(jì)8.1 成型輥的材料選擇由于成型壓力大，球窩的接觸線磨損大，在此故選用65Mn材料，持久強(qiáng)度高，耐磨性好。8.2 成型輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輥筒直徑是368mm，寬度是400mm，其結(jié)構(gòu)如下圖：圖8.1 輥筒結(jié)構(gòu)圖8.3 煤球布置為了提高產(chǎn)量，需要合理布置煤球在輥筒上的位置，如下圖：黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁圖8.2 煤球布置圖8.4 產(chǎn)量計(jì)算輥?zhàn)友刂芟虿寂徘蚋C數(shù)位 55 個(gè)，輥?zhàn)友貙挾确较虿寂徘蚋C數(shù)位 9 個(gè)，故輥?zhàn)庸ぷ饕恢芸缮a(chǎn)煤球個(gè)數(shù)：n=55×9=495 ，經(jīng)計(jì)算每個(gè)煤球質(zhì)量 m=10.3g，故可計(jì)算該設(shè)備每小時(shí)的產(chǎn)量：M=495×10.3×10×60×=3.06t/h。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁結(jié)論通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段的一次很難得的理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，使我擺脫了單純的理論知識(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)手冊(cè)，設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他的專業(yè)能力水平，而且對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都是我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，這也是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣，但是我都認(rèn)認(rèn)真真的對(duì)待，一點(diǎn)一點(diǎn)的做了出來，和老師的多次交流使我的視野更加開闊，每每遇到設(shè)計(jì)上的問題老師都會(huì)給予很多幫助，有時(shí)候甚至不耐其煩的一遍遍解釋，可以說沒有老師的大力幫助我的畢業(yè)設(shè)計(jì)肯定不會(huì)那么精彩。老師除了對(duì)專業(yè)知識(shí)的幫助外，也教會(huì)我很多原來并沒有深刻理解的大道理，特別是那句有得必有失。最近失去的東西太多了，我相信我以后一定會(huì)把這句話作為行動(dòng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁致謝首先，感謝工學(xué)院和我的母校黃河科技學(xué)院四年來對(duì)我的培養(yǎng)。其次，我要感謝我的導(dǎo)師康紅偉，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作，學(xué)習(xí)中的榜樣，他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，讓我很快就感受到了設(shè)計(jì)的快樂并融入其中。其次我要感謝同組同學(xué)王嚴(yán)嚴(yán)，黃克勝得幫助和指點(diǎn)，沒有他們的幫助和提供資料，沒有他們的鼓勵(lì)和加油，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)就不會(huì)那么順利的進(jìn)行。俗話說的好“ 磨刀不誤砍柴工 ”，當(dāng)每次遇到不懂得問題時(shí)我都會(huì)第一時(shí)間去問康老師，康老師對(duì)我提出的問題都一一解答，從來沒有因?yàn)槲姨岢龅膯栴}稍過簡(jiǎn)單而加以責(zé)備，而是一再的告誡我做設(shè)計(jì)該注意的地方，從課題的選擇到項(xiàng)目的完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，他真的做到了“傳道解惑”的作用，除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我的今后的學(xué)習(xí)和工作，在此謹(jǐn)向康老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁參考文獻(xiàn)1. 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19912. 王華坤，范元?jiǎng)?機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（Ⅱ）.北京：兵器工業(yè)出版社，2001.63. 張一敏.《固體物料分選理論與工藝》.北京：冶金工業(yè)出版社，20074. 百度百科.《雙輥式壓球機(jī)》.北京：百度搜索引擎，20005. 谷歌.《壓球機(jī)》.美國(guó)：谷歌搜索引擎，6. 中國(guó)機(jī)械cad論壇 《壓球機(jī)》7. 劉龍保,吳宏志,周衛(wèi)平. 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