SF500100打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計論文說明書

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1、目　錄 1 前言………………………………………………………………………………1 2 總體方案論證…………………………………………………………………2 2.1 打散分級機的工作原理………………………………………………………2 2.2 打散分級機的結(jié)構(gòu)分析………………………………………………………2 2.3 轉(zhuǎn)子部分分析…………………………………………………………………3 2.3.1 回轉(zhuǎn)部分分析…………………………………………………………………4 2.3.2 傳動部分分析…………………………………………………………………4 3 打散部分設(shè)計……………………………………………………

2、………5 3.1 電動機的選擇…………………………………………………………………5 3.2 帶輪的設(shè)計計算………………………………………………………………6 3.3 軸的設(shè)計與強度校核…………………………………………………………8 3.3.1 選擇軸的材料……………………………………………………………8 3.3.2 確定輸出軸運動和動力參數(shù)……………………………………………8 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………8 3.3.4 計算軸的受力…………………………………………………………10 3.3.5 軸的疲勞強度校核………………………………………

3、……………11 3.3.6 軸的靜強度校核………………………………………………………16 3.4 滾動軸承的壽命計算………………………………………………………16 4 分級部分設(shè)計……………………………………………………………18 4.1 電動機的選擇………………………………………………………………18 4.2 軸的設(shè)計……………………………………………………………………18 4.2.1 選擇軸的材料………………………………………………………………18 4.2.2確定輸出軸運動和動力參數(shù)……………………………………………18 4.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………

4、…………………………19 5 風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………18 6 結(jié)論…………………………………………………………………………23 參考文獻……………………………………………………………………24 致謝………………………………………………………………25 1前言 打散分級機是與輥壓機配套使用的新型料餅打散分選設(shè)備，該設(shè)備集料餅打散與顆粒分級于一體，與輥壓機閉路，構(gòu)成獨立的擠壓打散回路。由于輥壓機在擠壓物料時具有選擇性粉碎的傾向，所以在經(jīng)擠壓后產(chǎn)生的料餅中仍有少量未擠壓好的物料，加之輥壓機固有的磨輥邊緣漏料的弊端和因開停機產(chǎn)生的未被充分?jǐn)D壓的

5、大顆粒物料將對承擔(dān)下一階段粉磨工藝的球磨系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，制約系統(tǒng)產(chǎn)量的進一步提高。因為輥壓機操作規(guī)程規(guī)定：設(shè)備啟動時液壓系統(tǒng)應(yīng)處于卸壓狀態(tài)。所以，在輥壓機啟動過程中將有大量未經(jīng)有效擠壓的物料通過輥壓機。這也是在打散分級機介入擠壓粉磨工藝系統(tǒng)前的擠壓預(yù)粉磨工藝系統(tǒng)產(chǎn)量提高幅度不大且存在較大波動的重要原因。打散分級機介入擠壓粉磨工藝系統(tǒng)后與輥壓機構(gòu)成的擠壓打散可以消除上述不利因素，將未經(jīng)有效擠壓，粒度和易磨性未得到明顯改善的物料返回輥壓機重新擠壓，這樣可以將更多的粉磨移至磨外有高效率的擠壓打散回路承擔(dān)，使入磨物料的粒度和易磨性均獲得顯著改善。此時，由于入磨物料的粒度分布由寬到窄，細(xì)而均齊，不同粒

6、徑的物料有序地分布于球倉和段倉中被研磨，從而使各種不同規(guī)格的球、段研磨群體的配置更加具有明確的針對性，有效地抑制球磨系統(tǒng)常見的過粉磨現(xiàn)象，這將更加有利于提高球磨系統(tǒng)的粉磨效率，避免了在效率低下的球磨系統(tǒng)中機械能無謂的大量流失，獲得大幅度增產(chǎn)節(jié)能的效果。在用于生料制備時，該設(shè)備還具有良好的烘干功能。經(jīng)改造后，有輥壓機、打散分級機和球磨系統(tǒng)構(gòu)成的擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)可使球磨系統(tǒng)增產(chǎn)100-200%，節(jié)電30%以上，研磨體消耗降低60%以上的效果。 2總體方案論證 2.1 打散分級機的工作原理 打散分級機的打散方式是采用離心沖擊粉碎

7、的原理，經(jīng)輥壓機擠壓后的物料呈較密實的餅狀，由對稱布置的進料口連續(xù)均勻地喂入，落在帶有錘形凸棱襯板的打散盤上，主軸帶動打散盤高速旋轉(zhuǎn)，使得落在打散盤上的料餅在襯板錘形凸棱部分的 作用下得以加速并脫離打散盤，料餅沿打散盤切線方向高速甩出后撞擊到反擊襯板上后被粉碎。由于物料的打散過程是連續(xù)的 ，因而從反擊襯板上反彈回的物料會受到從打散盤連續(xù)高速飛出物料的再次劇烈沖擊而被更加充分地粉碎。必須強調(diào)的是，打散盤襯板表面的錘形凸棱的作用有別于傳統(tǒng)的錘式破碎機的錘頭，其主要作用是避免物料在打散盤甩出時具有較高的初速度，從而獲得較大的動能，能夠有力地撞擊沿打散盤周向布置的反擊襯板，用以強化對料餅的沖擊粉碎效果

8、。被打散的物料通過環(huán)形通道均勻地落入分級區(qū)。 經(jīng)過打散粉碎后的物料在擋料錐的導(dǎo)向作用下通過擋料錐外圍的環(huán)形通道進入在風(fēng)輪周向分布的風(fēng)力分選區(qū)內(nèi)。物料的分級應(yīng)用的時慣性原理和空氣動力學(xué)原理，粗顆粒物料由于其運動慣性大，在通過風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中，運動狀態(tài)改變較小而落入內(nèi)錐通體被收集，由粗粉卸料口卸出返回，同配料系統(tǒng)的新鮮物料一起進入輥壓機上方的稱重倉。細(xì)粉由于其運動慣性小，在通風(fēng)風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中，運動狀態(tài)改變較大而產(chǎn)生較大的偏移，落入內(nèi)錐筒體之間被收集，由細(xì)粉卸料口卸出送入球磨機繼續(xù)粉磨或入選粉機直接分選出成品。 在用于生料制備時，由于風(fēng)輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的負(fù)壓和出風(fēng)口所接的后排風(fēng)機

9、所產(chǎn)生的負(fù)壓，熱風(fēng)入口被引入，經(jīng)風(fēng)輪沿徑向連續(xù)送出，打散過的物料在經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中形成較均勻的料幕于熱風(fēng)充分接觸做熱交換而得以烘干，濕熱氣體經(jīng)過風(fēng)口排出。由于經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的物料在懸浮狀態(tài)下與熱風(fēng)接觸，所以熱交換效率較高，烘干效果顯著。 2.2 打散分級機的結(jié)構(gòu)分析 圖2-1 打散分級機結(jié)構(gòu)示意 打散分級機主要由回轉(zhuǎn)部件、頂部蓋板及機架、內(nèi)外筒體、傳動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻及檢測系統(tǒng)等組成。主軸1通過軸套2固定在外筒體8的頂部蓋板上，并有外加驅(qū)動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。主軸吊掛起風(fēng)輪6，中

10、空軸吊掛打散盤3，在打散盤和風(fēng)輪之間通過外筒體固定有擋料板5，打散盤四周有反擊板4固定在筒體上，粗粉通過內(nèi)筒體7從粗粉卸料口9排出，細(xì)粉通過內(nèi)筒體7從細(xì)粉卸料口10排出，而生料則從進料口11喂入。 2.3 轉(zhuǎn)子部分分析 打散分級機主要完成將輥壓機輥出的料餅打散，并分選出粗粉和細(xì)粉的工作。 已知條件： 打散盤轉(zhuǎn)速450r/min；打散盤直徑1000mm；兩班制工作（每班按8h計算） 傳動方案（見圖2-2）： 圖2-2 轉(zhuǎn)子運動簡圖 2.3.1 回轉(zhuǎn)部分分析 回轉(zhuǎn)部分主要由主軸、中空軸、打散盤、風(fēng)輪、軸承、軸承座、

11、密封圈等組成，本設(shè)計采用了雙回轉(zhuǎn)方式，即中空軸帶動打散盤回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動力來打散擠壓過的物料，主軸帶動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強大有力的風(fēng)力場用來分選打散過的物料。打散盤上安裝帶有錘形凸輪的耐磨襯板，在襯板嚴(yán)重磨損后需要換新的襯板。風(fēng)輪在易磨損部位堆焊有耐磨材料以提高風(fēng)輪的使用壽命。本回轉(zhuǎn)部件因為是立式安裝，隨著使用期的加長，密封圈的磨損，潤滑油的溢漏是難免的。所以在該系統(tǒng)中還設(shè)有加油口，通過潤滑系統(tǒng)自動加油或手動加油，以使各軸承在良好的潤滑狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)中還設(shè)有軸承溫度檢測口，用于安裝端面熱電阻，保證連續(xù)檢測溫度并報警。 2.3.2 傳動部分分析 傳動部分主要有主電機、調(diào)速電機、大小皮帶輪、聯(lián)軸器、

12、傳動皮帶等組成，該系統(tǒng)采用了雙傳動方式，主電機通過一級皮帶減速帶動中空軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)速電機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝制作方便的優(yōu)點。雙傳動系統(tǒng)實現(xiàn)了打散物料和分級物料須消耗不同能量和不同轉(zhuǎn)速的要求，調(diào)速電機可簡捷靈活地調(diào)節(jié)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)了分級不同粒徑物料的要求，同時也可以有效地調(diào)節(jié)進球磨機和回擠壓機的物料量，對生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡控制具有重要意義。 3 打散部分設(shè)計 3.1 電動機的選擇 1）按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2）選擇電動機的容量 經(jīng)分析計算得打散盤所需消耗的總功率=37.15 KW

13、 電動機所需功率 （3-1） 由經(jīng)驗及實踐選擇，整個傳動過程中有1對軸承，電機采用V帶傳動,它們的傳動效率可查閱文獻[1]得=0.96，=0.993 從電動機至打散機的總效率為 （3-2） 則 ==0.9466 kW 選取電動機的額定功率=(1～1.3) ×39.2=39.2～51.02 kW 查文獻[1]得，取=45 kW 3）確定電動機轉(zhuǎn)速 取V帶傳動比 故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍

14、為 ==（1～3）×450r/min=450～1350 r/min 符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000 r/min兩種，查文獻[1]得出兩種適合的電動機的型號，因此有兩種傳動比方案，如表3-1所列。 表3-1 傳動比方案對照 方案 電動機型號 額定功率/kW 電動機轉(zhuǎn)速/r 電動機的質(zhì) 量 /kg 傳動裝置的傳動比 同步 滿載 1 Y280S-6 45 1000 980 550 2.18 2 Y280M-8 45 750 740 600 1.65 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，結(jié)

15、構(gòu)和帶傳動的傳動比，方案二比較適合,所以選定電動機的型號為Y280M-8。 3.2 帶輪的設(shè)計計算 已知V帶為水平布置，所需功率P = 45 kW，由Y系列三相異步電動機驅(qū)動，轉(zhuǎn)速=740 r/min,從動輪轉(zhuǎn)速=450 r/min，每天工作16h。 設(shè) 計 項 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 1. 選擇V帶型號 （1） 確定計算功率 （2） 選擇V帶型號 查文獻[3]表4.6得工作情況系數(shù) = 按、查文獻[3]4.11，選D型V帶 D型V帶 2. 確定帶輪直徑、 （1） 選取小帶輪直徑 （2） 驗算帶速 （3） 確定從動帶輪直徑 （

16、4） 計算實際傳動比 參考文獻[3]圖4.11及表4.4，選取小帶輪直徑 查文獻[3]表4.4 m/s 在5～25 m/s內(nèi)，合適。取 （5） 驗算從動輪實際轉(zhuǎn)速 (462.5-450)/450×100% = 2.78%＜5% 允許 3. 確定中心距和帶長 （1） 初選中心距 （2） 求帶的基準(zhǔn)長度 （3） 計算中心距 得 582.4mm1664mm 查文獻[3]表4.2得 取

17、 續(xù)表 設(shè) 計 項 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 （4） 確定中心距調(diào)整范圍 4. 驗算小帶輪包角 合適 5. 確定V帶根數(shù)z （1） 確定額定功率 （2） 確定V帶根數(shù)z 確定 確定包角系數(shù) 確定長度系數(shù) 計算V帶根數(shù)z 由、及查文獻[3]表4.5 得單根D型V帶的額定功率為 查文獻[3]表4.7得 查文獻[3]表4.8得 查文獻[3]表4.2得 取z=5根，合適 6. 計算單根V帶初拉力 查文獻[3]表4.1得

18、 7. 計算對軸的壓力 續(xù)表 設(shè) 計 項 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 8. 確定帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 ，采用輻板輪結(jié)構(gòu)，工作圖見附錄SF5000.03-08 ，采用孔板輪結(jié)構(gòu)，工作圖見附錄SF5000.03-07 3.3 軸的設(shè)計與強度校核 3.3.1 選擇軸的材料 由于設(shè)計傳遞的功率不是太大，對其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。

19、 3.3.2 確定輸出軸運動和動力參數(shù) 1）確定電動機額定功率P和滿載轉(zhuǎn)速 由Y280M-8，查標(biāo)準(zhǔn)JB3074-82得：P=45kW，=740r/min 2）確定相關(guān)件效率 由上述電機的選擇計算可知電動機-輸出軸總效率=0.9466 3）輸出軸的輸入功率 =P （3-3） 則 P=45×0.9466=42.6kW 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速

20、 = （3-4） 則 =740/1.6=462.5 r/min 5）輸出軸Ⅷ-Ⅸ 軸段上轉(zhuǎn)矩 =9.55× （3-5） 則 =9.55××42.6×0.993/462.5=873475 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖3-1 軸的結(jié)構(gòu)草圖 1）確定軸上零件的裝配方案 如圖3-1所示，從軸的左端安裝的依次是擋油環(huán)、軸承、軸承蓋、迷宮密封、大

21、帶輪、圓螺母，從軸的右端安裝的依次是軸承、軸承蓋、迷宮密封、打散盤、圓螺母。為了方便表述，記軸的左端面為Ⅰ，并從左向右沒個截面變化處依次標(biāo)記為Ⅱ、Ⅲ、…，對應(yīng)每軸段的直徑和長度則分別記為、、…和、、… 2）確定軸的最小直徑 Ⅰ-Ⅱ 軸段僅受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小。45鋼調(diào)質(zhì)處理，查文獻[3]表11.3確定軸的C值 考慮到軸自身的應(yīng)用場合，此軸為中空軸，取軸頸處直徑為200 mm，與標(biāo)準(zhǔn)軸承320140的圓錐滾子軸承的孔徑相同，所以取Ⅰ-Ⅱ 軸段直徑==180 mm 3）確定各軸段的尺寸 Ⅰ-Ⅱ 軸段上擰有雙圓螺母（GB812-88 M180×3）, =180 mm

22、；考慮到圓螺母的厚度，取=62 mm； Ⅱ-Ⅲ 軸段上安裝打散盤，為方便安裝，應(yīng)略大于，取=185 mm；為使圓螺母端面可靠地押緊打散盤，應(yīng)略小于打散盤輪轂的寬度b=550 mm，取=548 mm； Ⅲ-Ⅳ 軸段，取打散盤的定位軸肩高度為h=6.5 mm，所以=198 mm，考慮到整個轉(zhuǎn)子與機架、筒體的安裝，取=139 mm； Ⅳ-Ⅴ 軸段上安裝軸承，=200 mm ，=B=69 mm； Ⅴ-Ⅵ 軸段，取軸承的定位軸肩高度為h=15 mm，則=230 mm；考慮到整個轉(zhuǎn)子與機架的安裝，取=659 mm； Ⅵ-Ⅶ 軸段上安裝有擋油環(huán)和軸承，根據(jù)軸承的寬度

23、B=69 mm取=84 mm， ==200 mm； Ⅶ-Ⅷ 軸段，為方便安裝，應(yīng)略小于，取 =198 mm；考慮到軸承端蓋的總厚度為53 mm及用迷宮密封來固定帶輪，取=83 mm； Ⅷ-Ⅸ 軸段上裝有帶輪，取帶輪的定位軸肩高度為h=6.5 mm，所以=185 mm；為使圓螺母端面可靠地押緊帶輪，應(yīng)略小于帶輪輪轂的寬度b=210 mm，取 =207 mm； Ⅸ-Ⅹ 軸段, 應(yīng)略小于，取=180 mm，軸上擰有雙圓螺母（GB812-88 M180×3），考慮到圓螺母的厚度，取=63 mm。 4）軸上零件的周向固定 帶輪、打散盤與軸的周向固定均采用平鍵連接；軸

24、承與軸的周向固定采用過渡配合。 帶輪處選用A型普通平鍵（GB/T1095-1979），由查文獻[1]，平鍵截面尺寸b×h=45 mm×25 mm，鍵長191 mm。 帶輪輪轂與軸采用過渡配合H8/k7，粗糙度1.6。 打散盤處選用A型普通平鍵（GB/T1095-1979），由查文獻[1]，平鍵截面尺寸b×h=45 mm×25 mm，鍵長280 mm。 打散盤輪轂與軸采用過渡配合H8/k7, 粗糙度1.6。 滾動軸承與軸頸的配合采用過渡配合H7/k6, 粗糙度1.6。 5）鍵聯(lián)接的強度校核 鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩T為：

25、 （3-6） 則 鍵工作面的壓強p為： （3-7） 式中 d—軸的直徑，單位為mm； k—鍵與輪轂的接觸高度，k=h/2,h為鍵的高度，單位為mm； l—鍵的工作長度，單位為mm,l=L-b； [p]—鍵、軸、輪轂3者中最弱材料的許用壓強，單位為MPa。 查文獻[1]有[p]=30MPa 則 鍵聯(lián)接強度通過 6）軸上零件的軸向固定 帶輪、打散盤的軸向固定

26、采用軸肩和雙圓螺母GB812-88 M180×3。 3.3.4 計算軸的受力 軸的受力簡圖、水平面受力簡圖見圖3-2b、c。 1）求支承反力 =0，=222×9361/743=3595 N =0，=9361×（222+743）/743=12956 N 2）求彎矩 截面A處彎矩 水平面、垂直面及合成彎矩圖見3-1d、f及g。 3）求扭矩 打散盤傳遞的扭矩T==904003,帶輪的扭矩就等于打散盤的扭矩。 4）彎扭合成強度校核 通常只校核軸上受最大彎矩和最大扭矩的截面的強度，危險截面為A。 考慮啟動、停機影響，扭矩為脈

27、動循環(huán)變應(yīng)力， （3-8） 則 （3-9） 則 45鋼調(diào)質(zhì)處理，由文獻[1]查得 彎扭合成強度滿足要求 圖3-2 軸的力分析圖 3.3.5軸的疲勞強度校核 1）確定危險截面 根據(jù)載荷分布及應(yīng)力集中部位，選取軸上八個截面（Ⅰ～Ⅵ）進行分析（見圖3-2）。 截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別與Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ相比，二者有相同的截面尺寸和

28、應(yīng)力集中狀態(tài)，但后者載荷較小，且只承受轉(zhuǎn)矩，故截面Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ不予考慮。截面Ⅱ與Ⅲ相比，二者截面尺寸相同，彎矩相差不大，雖然截面Ⅱ的轉(zhuǎn)矩較大，但應(yīng)力集中不如截面Ⅲ嚴(yán)重，故截面Ⅱ不予考慮，截面Ⅰ、Ⅲ應(yīng)力接近最大，應(yīng)力集中相近，且最嚴(yán)重，但截面Ⅲ不受轉(zhuǎn)矩作用，故不必校核。 最后確定截面Ⅰ為危險截面。 2）校核危險截面的安全系數(shù) a. 截面Ⅰ左側(cè)強度校核 抗彎截面系數(shù) （3-10） 則 抗扭截面系數(shù) （3-11） 則 截面Ⅰ左側(cè)的彎矩

29、 則 （3-12） 則 截面上的彎曲應(yīng)力 （3-13） 則 平均應(yīng)力 彎曲正應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力 （3-14） 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力 （3-15） 則 ， 應(yīng)力幅 （3-16） 則

30、 材料的力學(xué)性能 45鋼調(diào)質(zhì)，查文獻[1]得： 軸肩理論應(yīng)力集中系數(shù) 查文獻[1]，并經(jīng)插值計算得： 材料的敏感系數(shù) 由查文獻[1]并經(jīng)插值計算得 有效應(yīng)力集中系數(shù) （3-17） 則 尺寸及截面形狀系數(shù) 由h=6.5、查文獻[1]得： 扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù) 由查文獻[1]得： 表面質(zhì)量系數(shù) 軸按磨削加工，由查文獻[1]得： 表面強化系數(shù) 軸未經(jīng)表面強化處理， 疲勞強度綜合影響系數(shù) （3-18） 則 等效系數(shù) 45鋼：取

31、 僅有彎曲正應(yīng)力時的計算安全系數(shù) （3-19） 則 僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時的計算安全系數(shù) （3-20） 則 彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù) （3-21） 則 設(shè)計安全系數(shù) 材料均勻，載荷與應(yīng)力計算精確時：S=1.3～1.5，取S=1.5 疲勞強度安全系數(shù)校核 左側(cè)疲勞強度合格 b. 截面Ⅰ右側(cè)強度校核 抗

32、彎截面系數(shù) 由公式（3-10）可知 抗扭截面系數(shù) 由公式（3-11）可知 截面Ⅰ左側(cè)的彎矩 由公式（3-12）可知 截面上的彎曲應(yīng)力 由公式（3-13）可知 平均應(yīng)力 彎曲正應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，， 應(yīng)力幅 由公式（3-16）可知 查文獻[1]帶輪與軸配合H8/k7處的 =1.89/0.60=3.15 查文獻[1]帶輪與軸配合H8/k7處的 =1.46/0.60=2.43 表面質(zhì)量系數(shù) 軸按磨削加工，由查設(shè)計手冊得：

33、 表面強化系數(shù) 軸未經(jīng)表面強化處理， 疲勞強度綜合影響系數(shù) 由公式（3-18）可知 等效系數(shù) 45鋼：取 僅有彎曲正應(yīng)力時的計算安全系數(shù) 由公式（3-19）可知 僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時的計算安全系數(shù) 由公式（3-20）可知 彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù) 由公式（3-21）可知 設(shè)計安全系數(shù) 材料均勻，載荷與應(yīng)力計算精確時：S=1.3～1.5，取S=1.5 疲勞強度安全系數(shù)校核 右側(cè)疲勞強度合格 3.3.6 軸的靜強度校核 1）確定危險截面根據(jù)載荷較大及截面較小的原則選取截面Ⅰ、Ⅲ為危險截面。

34、2）校核危險截面的安全系數(shù) 計 算 內(nèi)容及 公 式 截面Ⅰ = 1808 = 3149 569 1190 截面Ⅲ = 1247 667.25 1334.5 計 算 內(nèi)容及公 式 截面Ⅰ 295 171 53.3 112.5 48.4 截面Ⅲ 295 171 157.8 126.2 98.5 取許用安全系數(shù)，計算安全系數(shù)均大于許用值，故軸的靜強度足夠。上式計算中取。 3.4 滾動軸承的壽命計算 設(shè) 計 項 目

35、 設(shè)計內(nèi)容及依據(jù) 設(shè) 計 結(jié) 果 1.確定32040軸承的主要性能參數(shù) 查文獻[1]得：=580 kN、e=0.42 、Y=1.44 =580 kN 2.計算派生軸向力、 續(xù)表 設(shè) 計 項 目 設(shè) 計 依 據(jù) 及 內(nèi) 容 設(shè) 計 結(jié) 果 3.計算軸向負(fù)荷、 =（970.8+5145）N=6115.8 ，故軸承Ⅱ被“壓緊”，軸承Ⅰ被“放松”，得： 4.確定系數(shù) 查文獻[3]8.10得: =1、=0 =0.4、=1.44 5.計算當(dāng)量動負(fù)荷 =0.4×12

36、158+1.44×6115.8 6.計算軸承壽命 查文獻[3]表8.7、8.8得: =253380 h 7.驗證軸承是否合適 該軸承合適 4 分級部分設(shè)計 4.1 電動機的選擇 1）按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2）選擇電動機的容量 經(jīng)分析計算得風(fēng)輪所需消耗的總功率=18.25 KW； 電動機所需功率 （4-1） 由經(jīng)驗及實踐選擇，整個傳動過程中有1對軸承，電機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn),它們的傳動

37、效率可查閱文獻[1]得=0.99，=0.993 從電動機至風(fēng)輪的總效率為 （4-2） 則 ==0.9762 kW 選取電動機的額定功率，使=(1～1.3) ×18.7 =18.7～24.31 kW 查文獻[1]得，取=22 kW 3）確定電動機轉(zhuǎn)速 按照風(fēng)輪的工作要求，此電機要求為調(diào)速電機，調(diào)速范圍在0～950 r/min，而風(fēng)輪根據(jù)經(jīng)驗工作轉(zhuǎn)速在600 r/min比較合適，綜合考慮選定電

38、動機的型號為Y180L-4。 4.2 軸的設(shè)計 4.2.1 選擇軸的材料 由于設(shè)計傳遞的功率不是太大，對其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 4.2.2 確定輸出軸運動和動力參數(shù) 1）確定電動機額定功率P和滿載轉(zhuǎn)速 由Y180L-4，查標(biāo)準(zhǔn)JB3074-82得：P=22kW，=600r/min 2）確定相關(guān)件效率 由上述電機的選擇計算可知電動機-輸出軸總效率=0.9762 3）輸出軸的輸入功率 =P=22×0.9762=21.3kW 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速

39、 ==600 r/min 5）輸出軸Ⅰ-Ⅱ 軸段上轉(zhuǎn)矩 =9.55× （4-3） 則 =9.55××21.3×0.993/600=336652 4.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）確定軸上零件的裝配方案 如圖4-1所示，從軸的左端安裝的依次是軸承、軸承蓋、迷宮密封、風(fēng)輪、脹緊聯(lián)結(jié)套、壓帽，從軸的右端安裝的依次是擋油環(huán)、軸承、軸承蓋、迷宮密封、聯(lián)軸器。為了方便表述，記軸的左端面為Ⅰ，并從左向右每個截面變化處依次標(biāo)記

40、為Ⅱ、Ⅲ、…，對應(yīng)每軸段的直徑和長度則分別記為、、…和、、… 2）確定軸的最小直徑 a.Ⅸ-Ⅹ 軸段僅受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小。45鋼調(diào)質(zhì)處理，查文獻[3]表11.3確定軸的C值， 考慮到軸自身的應(yīng)用場合，及風(fēng)輪的孔徑50 mm，取=48 mm b.選擇聯(lián)軸器型號 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查文獻[1]得工作情況系數(shù)=2.3 （4-4） 則 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-1985，選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器， 半聯(lián)軸器長度L=112 mm,與軸配合輪轂孔長度l=1

41、10 mm，半聯(lián)軸器的孔徑d=48 mm c.確定軸的最小直徑 應(yīng)該滿足，取=48 mm 1） 確定各軸段的尺寸 圖4-1 主軸結(jié)構(gòu)草圖 Ⅰ-Ⅱ 軸段, =68 mm；考慮到軸端擰有壓帽以及固定風(fēng)輪的強度要求，取=100 mm。 Ⅱ-Ⅲ 軸段上安裝風(fēng)輪，風(fēng)輪的輪轂直徑為70 mm ，所以=70 mm；為便于安裝風(fēng)輪及固定風(fēng)輪輪轂B=115 mm取=160 mm。 Ⅲ-Ⅳ軸段，為方便安裝32016圓錐滾子軸承，安裝迷宮密封及軸承透蓋，取 =80 mm，=65 mm。 Ⅳ-Ⅴ軸段上安裝32016圓錐滾子軸承，=80 mm，軸承寬度B=29 mm，所以取

42、=65 mm。 Ⅴ-Ⅵ軸段，取軸承的定位軸肩高度為h=7.5 mm，則=95 mm，考慮到整個轉(zhuǎn)子與機架的安裝要求，取=1810 mm。 Ⅵ-Ⅶ軸段上安裝有擋油環(huán)和軸承，根據(jù)軸承的寬度B=29 mm取=44 mm， ==80 mm。 Ⅶ-Ⅷ軸段，為方便安裝，應(yīng)略小于，取 =78 mm；考慮到軸承端蓋的總厚度及用迷宮密封，取=50 mm； Ⅷ-Ⅸ軸段作為軸肩來固定聯(lián)軸器，取軸肩高度為h=6.5 mm，所以=63 mm；取=74 mm； Ⅸ-Ⅹ軸段上安裝聯(lián)軸器,根據(jù)所選HL4彈性柱銷聯(lián)軸器=48 mm，為便于安裝，軸段的長度小于聯(lián)軸器輪轂L=112 mm，取=6

43、3 mm。 4）軸上零件的周向固定 聯(lián)軸器、風(fēng)輪與軸的周向固定均采用平鍵連接；軸承與軸的周向固定采用過渡配合。 風(fēng)輪處選用Z4型脹緊聯(lián)結(jié)套（JB/T7934-1999）。 風(fēng)輪輪轂與軸采用過渡配合H7/k7，粗糙度1.6。 聯(lián)軸器處選用A型普通平鍵（GB/T1095-1979），平鍵截面尺寸b×h=14 mm×9 mm，鍵長100 mm。 聯(lián)軸器輪轂與軸采用過渡配合H7/k6, 粗糙度1.6。 滾動軸承與軸頸的配合采用過渡配合H7/m6, 粗糙度1.6。 由于主軸上只在兩軸承處受彎矩作用，兩處看成兩個支點相互平衡；而在聯(lián)軸器與風(fēng)輪處只受扭

44、矩作用，此扭矩只會小于等于電動機產(chǎn)生的扭矩，所以軸的強度不必校核。 5風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)文獻[1]第十三章第四節(jié)風(fēng)機葉輪設(shè)計知識，徑向彎曲葉片葉輪適用于冶金、排塵、燒結(jié)等工業(yè)，本設(shè)計決定采用此結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)如圖： 圖5-1 風(fēng)輪結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù)動壓與風(fēng)速的關(guān)系： （5-1） 式中：——動壓，； ——空氣密度，常溫常壓下為1.2； ——風(fēng)速，。 根據(jù)同課題組人員計算得到分離2物料粒子所需要風(fēng)速為，再根據(jù)公式（5-1）得到94.2。 由于通用分級設(shè)備的靜壓損失一般為200～2

45、50，考慮工作條件不利，結(jié)果取略大的數(shù)值，取靜壓。 全壓 （5-2） 則 根據(jù)表5-1取，，一般徑向彎曲葉片系數(shù)在0.35～0.55之間，這里取。 表5-1 葉片轉(zhuǎn)角 葉 片 形 式 徑 向 直 葉 片 90 90 后 傾 直 葉 片 前 彎 曲 葉 片 徑 向 彎 曲 葉 片 后 彎 曲 葉 片 20 葉輪外徑：

46、（1-3） 又從同課題組人員設(shè)計數(shù)據(jù)中得到風(fēng)輪電機轉(zhuǎn)速為600，再根據(jù)公式（1-3）得到，圓整取。又根據(jù)葉片為前徑向彎曲時，則可得到。 = （1-4） 將已知數(shù)據(jù)代入公式（1-4）得： （1-5） 代入數(shù)據(jù)得到。 彎曲葉片的寬度為，我們?nèi)?0.35m。 一般葉片為彎曲式時，葉片數(shù)片，由于打散分級機的物料不通過葉輪，所以我們可以適當(dāng)多取點（但最好不要超過32個）以便于在低轉(zhuǎn)時也能取到較好的分級效果，在這里取30個葉片。

47、 6 結(jié)論 打散分級機主要是用來打散輥壓機輥出的料餅,并將打散后的物料粗細(xì)分選出來。從開始傳動方案的確定，由于本設(shè)計打散分級機功能的要求，整個思路就是雙軸傳動，首先是分級部分，調(diào)速電機通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，因為風(fēng)輪分選不同粒徑的要求，所以風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速是變化的，其次是打散部分，采用一級皮帶減速帶動中空軸旋轉(zhuǎn)，雙傳動系統(tǒng)實現(xiàn)了打散物料和分級物料須消耗不同能量和不同轉(zhuǎn)速的要求。在方案二的改進設(shè)計中，將打散部分和分級部分分開，縮短了主軸的長度，并且省去前方案中空軸的設(shè)計，這樣提高了兩根軸的使用壽命，優(yōu)化了軸的設(shè)計，結(jié)構(gòu)上更簡單。

48、 參 考 文 獻 [1] 成大先主編. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2004. [2] 陳秀寧、施高義編. 機械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 浙江： 浙江大學(xué)出版社， 1995. [3] 徐錦康主編. 機械設(shè)計[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2001. [4] 卜炎主編. 機械傳動裝置設(shè)計手冊[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 1998. [5] 徐灝主編. 新編機械設(shè)計師手冊[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 1995. [6] 胡家秀主編. 機械零件設(shè)計實用手冊[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 1999.

49、 [7] 王旭，王積森主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2003. [8] 褚瑞卿主編. 建材通用機械與設(shè)備[M]. 武漢： 武漢理工大學(xué)出版社， 1996. [9] 張永龍, 包瑋. 打散分級機在擠壓聯(lián)合粉磨工藝中的應(yīng)用[J]. 水泥，1996, (9)：26-28． [10] 湯永忠．打散分級機的應(yīng)用與改進[J]．水泥，1998，(4)：31-32． [11] 王學(xué)敏．?dāng)D壓聯(lián)合粉磨工藝[J]．新世紀(jì)水泥導(dǎo)報，1997，(1)：31-35． [12] 周建方主編. 材料力學(xué)[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2002.

50、 致　謝 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是“SF500/100打散分級機回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計”。為了在設(shè)計中更好的解決問題，同時為了增長見識，使理論更好地聯(lián)系實際，我們進行了畢業(yè)實習(xí)。在實習(xí)的過程中，我門深入一線和工人師傅探討有關(guān)問題，向工人師傅取經(jīng)，收集了一些技術(shù)資料。本次設(shè)計的課題來源于江陰水泥廠，在領(lǐng)隊老師的講解下，我們對打散分級機有了較深刻的認(rèn)識，為我們更好地提高設(shè)計的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。 通過這次設(shè)計，我基本上掌握了工程設(shè)計的一般方法和步驟，培養(yǎng)了自己的獨立思考分析問題的能力。通過掌握的知識，結(jié)合參考大量的文獻資料解決了所面對的問題。最大的設(shè)計

51、體會是：在開始設(shè)計前首先一定要有個設(shè)計的方案，考慮的東西一定要全面，不是簡單的羅列出來就行，要綜合地考慮它的合理性、經(jīng)濟性、工藝性、實用性等要求。其次是要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，只有扎實的基礎(chǔ)知識，才不至于出現(xiàn)很多錯誤。此次畢業(yè)設(shè)計幾乎涉及到我所學(xué)的所有知識，另外還有許多的新知識。最后要有豐富的實踐經(jīng)驗，如果沒有指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)和自己在工廠中畢業(yè)實習(xí)，我想在設(shè)計的時候會遇到更多的困難，甚至說都不可能按時完成設(shè)計任務(wù)。在此次的畢業(yè)設(shè)計中，我也學(xué)到了以前很多沒有學(xué)到的東西，加強了自己的動手能力，鞏固了自己的專業(yè)知識，特別是學(xué)會了如何從眾多的文獻資料中選擇自己所需要的知識，這所有的一切對我以后的工作

52、都有很好的幫助。 總之，通過這次設(shè)計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛煉，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設(shè)計的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實際工程技術(shù)工作奠定了一個堅實的基礎(chǔ)。 在設(shè)計過程中，老師及時的了解我設(shè)計中遇到的難題，幫助我解決了不少問題。由于本人對打散分級機了解不多，實踐知識更是不足，老師們耐心地給我講解有關(guān)方面的知識，使我得以在短時間內(nèi)完成設(shè)計工作。同時，他們教導(dǎo)我不管是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。在畢業(yè)設(shè)計過程中，得到了老師們的細(xì)心指導(dǎo)，他們付出了辛勤的勞動，在此我向他們表示衷心的感謝！ 27