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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自04 學(xué)生姓名 葉華
任務(wù)下達(dá)日期：2008年 3月 16日
畢業(yè)設(shè)計(jì)日期：2008年3月 25日 至 2008年 6月10日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：膠帶煤流采樣機(jī)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：
設(shè)計(jì)一膠帶煤流采樣機(jī),適用于TD75型固定式帶式輸送機(jī),帶寬1200mm,能夠采到煤流全斷面的煤樣,能夠調(diào)整采樣時(shí)間間隔,每次采樣滿足《商品煤的采樣方法》的要求。設(shè)計(jì)任務(wù)要求：整體設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，零件圖設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)。
院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書
指導(dǎo)教師評(píng)語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
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評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī)
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基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
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學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
煤炭質(zhì)量是煤炭交易和加工應(yīng)用的最主要的指標(biāo),獲得可靠的測(cè)試結(jié)果必然依賴于規(guī)范的檢測(cè)過程,在采、制、化三個(gè)環(huán)節(jié)中,采樣過程中可能導(dǎo)致的偏差是最嚴(yán)重的,采用機(jī)械化采樣設(shè)備是最有效的手段之一。
膠帶煤流采樣機(jī)是以電機(jī)為動(dòng)力,通過減速器及帶輪傳遞驅(qū)動(dòng)力,利用大帶輪上的擋桿使偏心輪重心上移的傳動(dòng)系統(tǒng)。采樣機(jī)采樣間隔時(shí)間通過時(shí)間繼電器來調(diào)節(jié)。采樣機(jī)機(jī)架設(shè)置在帶式輸送機(jī)機(jī)架兩側(cè),整個(gè)傳動(dòng)裝置均設(shè)在采樣機(jī)機(jī)架上。該機(jī)器機(jī)構(gòu)緊湊,制造成本低,采樣準(zhǔn)確可靠,自動(dòng)化程度高,是替代人工采樣的理想工具,具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：采樣 ；采樣機(jī) ；輸送機(jī) ；自動(dòng)取樣
ABSTRACT
Coal quality is the most important indication of commercial and processing or application. And obtaining credible testing result should depend on conventional testing processing. Among the 3 processing of sampling, making and test, sampling may cause the most serious errors, therefore, using the sampling machine should be one of the most effective means.
The machine is the transmission system with motor as power that transmits drive through gear reducer, sprockets, and uses the rod on big sprockets that makes the focus of partial ship moving upwardly. Sampling time - interval is adjusted through time relay. Install the frame of sampling machine that coincides with the frame of belt conveyor. Entire drive device is set up on frame of sampling machine. This machine, organization is compact, manufacturing costs are low, sampling coal is accurate and reliable, and automation level is high.So it is an ideal tool of replacing artificial sampling and has extensive popularize application value.
Key words: sampling; sampling machine; belt conveyor; auto - sampling
目 錄
1 緒論 1
1.1煤樣的采取與制備 1
1.1.1概述 1
1.1.2煤的不均勻性 1
1.1.3采樣 2
1.2商品煤樣的采取 2
1.2.1采樣工具 2
1.2.2采樣基本原則 3
1.2.3煤流中采樣 4
1.2.4商品煤樣自動(dòng)采取 5
1.3選煤廠生產(chǎn)檢查煤樣的采取 5
1.3.1生產(chǎn)檢查主要項(xiàng)目和采樣一般原則 5
1.3.2采樣間隔時(shí)間和子樣質(zhì)量 6
1.3.3采樣點(diǎn)及采樣方法 6
1.3.4采樣精密度 7
1.3.5自動(dòng)采樣機(jī) 7
2 樣機(jī)設(shè)計(jì)方案的確定 10
2.1刮臂式(回運(yùn)動(dòng)式)樣機(jī)結(jié)構(gòu)原理 10
2.1.1刮臂式采樣機(jī)結(jié)構(gòu) 10
2.1.2刮臂式采樣機(jī)工作原理 11
2.1.3刮臂式采樣機(jī)方案說明 11
2.2采樣機(jī)整機(jī)方案示意圖 11
3采樣機(jī)的初步設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.1鏟斗的設(shè)計(jì) 12
3.2接斗的設(shè)計(jì) 12
4偏心塊的設(shè)計(jì) 13
4.1選擇偏心塊的材料 15
4.2計(jì)算每次采集煤樣重量 15
4.3計(jì)算每次采集所需做的功 16
4.4計(jì)算偏心塊的尺寸 16
4.5驗(yàn)算 17
5減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 18
5.1方案的確定 18
5.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 19
5.2.1電動(dòng)機(jī)選型 19
5.2.2動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 19
5.2.3高速級(jí)齒輪參數(shù)計(jì)算 20
5.2.4低速級(jí)齒輪參數(shù)計(jì)算 29
5.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 38
5.3.1高速軸（齒輪軸） 38
5.3.2低速軸 42
5.4滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 43
5.5鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 43
5.6減速器的潤(rùn)滑和密封形式 44
5.7減速器箱體設(shè)計(jì) 45
6鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 47
6.1滾子鏈的結(jié)構(gòu) 47
6.2鏈輪材料 48
6.3滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 48
6.4滾子鏈鏈輪尺寸計(jì)算 50
6.4.1滾子鏈鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸 50
6.4.2三圓弧一直線槽形狀尺寸計(jì)算 52
6.4.3軸向齒廓尺寸 54
6.4.4整體式鋼制小鏈輪主要結(jié)構(gòu)尺寸 54
6.4.5腹板式、單排鑄造大鏈輪主要結(jié)構(gòu)尺寸 54
6.4.6滾子鏈鏈輪的量柱測(cè)量距MR 55
6.4.7各項(xiàng)公差的確定 55
6.4.8繪制大小鏈輪圖基本數(shù)據(jù) 56
7主軸的設(shè)計(jì)與校核 57
7.1選擇軸的材料 57
7.2初步確定軸最小直徑 57
7.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 58
7.4軸的校核 59
7.4.1鏟煤過程的校核 59
7.4.2回程過程的校核 61
7.5軸的細(xì)部設(shè)計(jì) 65
8鏟桿及曲柄的設(shè)計(jì) 67
8.1鏟桿及鏟斗的設(shè)計(jì) 67
8.1.1計(jì)算最大過煤高度 67
8.1.2計(jì)算鏟桿尺寸 68
8.1.3鏟桿的設(shè)計(jì) 68
8.2曲柄的設(shè)計(jì) 69
8.3機(jī)架的設(shè)計(jì) 69
9控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 70
10采樣機(jī)的安裝 71
10.1產(chǎn)品用途 71
10.2主要技術(shù)參數(shù) 71
10.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 71
10.4產(chǎn)品特點(diǎn) 72
10.5電源連接 72
10.6操作及使用 72
10.7采樣機(jī)的維護(hù) 72
參考文獻(xiàn) 73
翻譯部分 74
致 謝 82
編號(hào)：（ ）字 號(hào)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
膠帶煤流采樣機(jī)設(shè)計(jì)
葉 華 21040217
機(jī)械工程及自動(dòng)化2004級(jí)1班
題目：
姓名： 學(xué)號(hào)：
班級(jí)：
二〇〇八年六月
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)08屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第87頁
1 緒論
1.1煤樣的采取與制備
煤種、煤的物理及化學(xué)性質(zhì)是決定其用途、加工方法和工藝的重要依據(jù)。因?yàn)槊菏谴笞谖镔|(zhì)，在檢測(cè)它的性質(zhì)時(shí)，不可能采取破壞性的試驗(yàn)和測(cè)定，只能根據(jù)不同的目的和要求從大批(或一批)煤中取出有代表性的一小部分進(jìn)行檢測(cè)，這種按有關(guān)規(guī)程采取一小部分煤的過程稱之為采取，簡(jiǎn)稱采樣。例如，為檢測(cè)煤層貯存和礦井生產(chǎn)情況而采取的煤樣稱之為煤樣、生產(chǎn)煤樣等。在選煤廠要采生產(chǎn)檢查煤樣，及時(shí)了解生產(chǎn)狀況，指導(dǎo)生產(chǎn)；成品裝車銷售，要采商品煤樣，以確定該煤的產(chǎn)品質(zhì)量和價(jià)格。用于不同檢測(cè)目的的煤樣其質(zhì)量是不同的，少則幾公斤、幾十公斤，多則幾噸，甚至10噸，而化驗(yàn)所用煤樣，只需要幾十克或幾千克，并且有一定的粒度要求，因此還需將采來的煤樣制成供分析用的煤樣。
1.1.1概述
一、有關(guān)術(shù)語：(1)煤樣——為確定煤種、性質(zhì)以及某些特性而從煤流或煤堆中采取的有代表性的一部分煤。(2)采樣單元——從一批煤中采取一個(gè)總樣的煤量。一批煤可以有一個(gè)或多個(gè)采樣單元。(3)分樣——由若干個(gè)子樣構(gòu)成，代表整個(gè)采樣單元的一部分的煤樣。(4)總樣——從一個(gè)采樣單元取出的全部子樣并成的煤樣。(5)子樣——采樣器具操作一次或截取一次煤流全斷面所采取的份煤樣。(6)批——需要進(jìn)行整體性質(zhì)測(cè)定的一個(gè)獨(dú)立煤量。(7)標(biāo)稱最大粒度——與篩上物累計(jì)質(zhì)量百分率最接近（但不大于）5%的篩子相應(yīng)的篩孔尺寸。(8)系統(tǒng)采樣——按相同的時(shí)間、空間或質(zhì)量間隔采取子樣，但第一個(gè)子樣在第一間隔內(nèi)隨機(jī)采取，其余子樣按選定的間隔采取。(9)隨機(jī)采樣——對(duì)采樣的部位或時(shí)間均不施加任何人為意志，能使任何部位的物料都有機(jī)會(huì)采出。(10)時(shí)間基采樣——整個(gè)采樣單元按相同的時(shí)間間隔采取子樣。(11)質(zhì)量基采樣——整個(gè)采樣單元按相同的質(zhì)量間隔采取子樣。(12)多份采樣——從一個(gè)采樣單元取出若干份子樣依次輪流放入各容器中。每個(gè)容哭器中的煤樣構(gòu)成一份質(zhì)量接近的煤樣，每份煤樣能代表整個(gè)采樣單元的煤質(zhì)。
1.1.2煤的不均勻性
由于成煤生物量、成煤條件和地殼變遷的民政部不同，不同煤田煤礦化學(xué)組成和物理特性不盡相同。即使是同一煤田同一礦井的不同煤層之間，其化學(xué)組成和物理特性有時(shí)差異也很大。這種在煤組成中的不均勻性是因?yàn)椋?
(1) .按粒度的分聚作用破壞了煤的均勻性。煤是由大小不同粒度級(jí)別組成的，運(yùn)動(dòng)時(shí)，自然形成一個(gè)不均勻體。例如從煤倉(cāng)往火車上裝煤時(shí)，塊煤會(huì)多聚集到車體的四周，小粒度煤則多落在中心。
(2) .按密度不同的自然偏析現(xiàn)象破壞了煤的均勻性。密度低的煤集中在上部，密度高的煤集中在下部，形成煤密度組成的不均勻體。
(3) .按破碎時(shí)煤的堅(jiān)固性的分聚作用破壞了煤的均勻性，使小塊煤和大塊煤具有不同的成分。煤的不均勻程度取決于存在偏析程度、粒度范圍和煤是否經(jīng)過精選加工，其不均勻性隨煤是游離灰分的增加而變大。由于游離灰分很難測(cè)定，一般以煤的總灰分代替游離灰分，即煤的不均勻性與灰分含量是成正比，灰分含量愈高，愈不均勻。通常用單個(gè)子樣的方差來表示煤的不均勻程度。方差大，表示為灰分波動(dòng)范圍大，不均勻；方差小，表示煤灰分波動(dòng)范圍小，較均勻。單個(gè)子樣的方差是這樣確定的：從一批煤的不同部位采取幾十個(gè)子樣的方差S2，即 （1-1）
式中 ——每個(gè)子樣的干基灰分；
——n個(gè)子樣干基灰分的平均值；
n——子樣數(shù)目。
1.1.3采樣
采樣是指從特定量的煤中取出一部分有代表性的總樣，以供確定該特定量煤的質(zhì)量的過程。所采總樣在數(shù)量上很小，但在物理和化學(xué)性質(zhì)上卻能代表該特定量的煤。由于煤是不均勻物料，要取到在質(zhì)量上同這批特定煤量絕對(duì)相同的煤樣是不可能的，只能做到性質(zhì)不系統(tǒng)偏向一方，而且在一定范圍內(nèi)，必須盡可能地接近特定量的全部煤的平均質(zhì)量，才能以這一小部分煤的分析試驗(yàn)結(jié)果來代表這一特定量煤的平均性質(zhì)。
煤樣的代表性取決于組成平均煤樣的子樣數(shù)目、子樣質(zhì)量和采樣位置及方法等。
1.2商品煤樣的采取
商品煤樣是代表商品煤平均性質(zhì)的煤樣。商品煤樣可以從煤流中、火車、汽車、船上和煤堆上采取。商品煤樣的化驗(yàn)結(jié)果作為供需雙方結(jié)算的依據(jù)。
1.2.1采樣工具型式
1.采樣鏟
用以從煤流中和靜止的煤中采樣。鏟的長(zhǎng)和寬均應(yīng)不小于被采煤樣最大粒度的2.5~3倍，對(duì)最大粒度>150mm的煤可用長(zhǎng)寬300mm×250mm的鏟。
2.接斗
用以在落煤流處截取子樣。斗的開口尺寸至少應(yīng)為被采煤樣最大粒度的2.5~3倍，其容量應(yīng)能容納輸送機(jī)最大運(yùn)量時(shí)煤流全斷面的全部煤量。
3.人工或機(jī)械采樣器
凡滿足以下條件的，人工或機(jī)械采樣器都可應(yīng)用。
l 采樣器開口尺寸為被采樣最大粒度的2.5~3倍；
l 能在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采樣點(diǎn)上采樣；
l 采取的子樣量能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，采樣時(shí)煤樣不損失；
l 性能可靠，不發(fā)生影響采樣和煤炭正常生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)墓收希?
l 經(jīng)權(quán)威部門鑒定采樣無系統(tǒng)偏差，采樣精密度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
1.2.2采樣基本原則
1.采樣單元
精煤和特種工業(yè)用煤，按品種、分用戶以1000t（±100t，下同）為一采樣單元；其他煤按品種、不分用戶以1000t為一采樣單元；進(jìn)出口煤按品種、分國(guó)別以交貨量或一天的實(shí)際運(yùn)量為一采樣單元，運(yùn)量超過1000t或不足1000t時(shí)，以實(shí)際量為一采樣單元。
2.采樣精密度
各種煤的采樣精密度規(guī)定見表1-1所示。
表1-1 采樣精度
品種
原煤、篩選煤
精煤
其他洗煤
（包括中煤）
干基灰分≤20%
干基灰分＞20%
采樣精密度
A（絕對(duì)值）
±1/10×灰分但不小于±1%
±2%
±1%
±1.5%
3.子樣數(shù)目
(1).1000t各種煤應(yīng)采取的最少子樣數(shù)目規(guī)定見表1-2所示。
表1-2 1000t 最少子樣數(shù)目
干基灰分/% 采樣地點(diǎn)
品種
煤流
火車
汽車
船舶
煤堆
原煤、篩選煤
＞20%
≤20%
60
30
60
60
60
60
60
60
60
60
精煤
15
20
20
20
20
其他洗煤和粒度大于100mm塊煤
20
20
20
20
20
(2).煤量超過1000t的子樣數(shù)目N按式1-2計(jì)算，即
(1-2)
式中 N——實(shí)際應(yīng)采子樣數(shù)目，個(gè)；
n——1000t煤按規(guī)定的子樣數(shù)目，個(gè)；
m——實(shí)際被采樣煤量，t。
(3).煤量少于1000t時(shí)，子樣數(shù)目應(yīng)按上表規(guī)定數(shù)目按比例遞減，但最少不能少于表1-3規(guī)定的數(shù)目：
表1-3
干基灰分/% 采樣地點(diǎn)
品種
煤流
火車
汽車
船舶
煤堆
原煤、篩選煤
＞20%
≤20%
表1-2規(guī)定數(shù)目的1/3
18
18
表1-2規(guī)定數(shù)目的1/2
表1-2規(guī)定數(shù)目的1/2
精煤
6
6
其他洗煤和粒度大于100mm塊煤
6
6
(4).子樣質(zhì)量
每個(gè)子樣的最小質(zhì)量根據(jù)商品煤標(biāo)稱最大粒度，按表1-4規(guī)定確定。
表1-4 子樣質(zhì)量
最大粒度m/m
＜25
＜50
＜100
＞100
子樣最小質(zhì)量/㎏
1
2
4
5
1.2.3煤流中采樣
(1) .在移動(dòng)煤流中采樣時(shí)，按時(shí)間基采樣或質(zhì)量基采樣。子樣時(shí)間間隔T和質(zhì)量間隔m分別按式下面兩個(gè)公式計(jì)算。子樣數(shù)目和子樣質(zhì)量分別按表1-2、表1-3、表1-4規(guī)定確定。
(1-3)
(1-4)
式中 T——子樣時(shí)間間隔，min；
m——子樣質(zhì)量間隔，t；
G——煤流量，t/h；
n——子樣數(shù)目。
(2).在移動(dòng)煤流落點(diǎn)采樣時(shí)，可根據(jù)煤的流量，以1次或分2~3次用接斗或鏟橫截取煤流的全斷面為1個(gè)子樣。分2~3次截取時(shí)，按左右或左中右的順序進(jìn)行，采樣部位不得交錯(cuò)重復(fù)。用鏟取樣時(shí)，鏟子只能在煤流中穿過1次，即在進(jìn)入或撤出煤流時(shí)取樣，不能時(shí)出都來取樣。
(3).在移動(dòng)煤流上用人工鏟取煤樣時(shí)，膠帶運(yùn)輸機(jī)的移動(dòng)速度一般不能超過1.5m/s，并且要設(shè)防護(hù)欄保證安全。
1.2.4商品煤樣自動(dòng)采取
任何一個(gè)選煤過程總是和采樣同時(shí)進(jìn)行的.只有了解相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果，才能確定原煤和選煤產(chǎn)品的質(zhì)量.計(jì)算工藝指標(biāo)。商品煤樣作為供需雙方結(jié)算的依據(jù)，它直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此采取有代表性的煤樣非常重要。目前我國(guó)大部分商品煤樣還是人工采取。近年來從國(guó)引進(jìn)了一些在煤流中自動(dòng)采樣的采樣系統(tǒng)，如美國(guó)RAMSEY公司生產(chǎn)的裝車系統(tǒng)已在一些選煤廠使用。
1.3選煤廠生產(chǎn)檢查煤樣的采取
選煤廠為了控制各工序的產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)械設(shè)備的工藝效果所采取有煤樣稱生產(chǎn)檢查煤樣，其分析試驗(yàn)結(jié)果可作為指導(dǎo)生產(chǎn)操作及控制生產(chǎn)指標(biāo)的依據(jù)。
1.3.1生產(chǎn)檢查主要項(xiàng)目和采樣一般原則
生產(chǎn)檢查煤樣包括入選原煤、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)品和為控制生產(chǎn)操作條件而采取的煤樣。不同煤樣的采樣目的、性質(zhì)及要求均不相同。
1. 入選原煤煤樣——原料煤是選煤廠的加工對(duì)象，對(duì)其數(shù)量、質(zhì)量的變化情況必須進(jìn)行研究和分析，以制定出合理的分選指標(biāo)。入選原煤煤樣通常在進(jìn)入主廠房的璉式輸送上采取，若原煤性質(zhì)不穩(wěn)定，粒度較大，采取的子樣數(shù)目應(yīng)較多，子樣質(zhì)量應(yīng)較大。
2. 精煤煤樣——精煤是選煤廠主要產(chǎn)品，必須隨時(shí)了解和掌握精煤的數(shù)量、質(zhì)量情況。精煤煤樣包最終精煤煤樣和生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)的精煤煤樣，通常在脫水后采取，如在煤、精煤帶式輸送機(jī)、脫水（介）篩出口、離心脫水機(jī)產(chǎn)物出口處等部位采取。精煤質(zhì)量比較均勻，但因?yàn)樗沁x煤廠主要產(chǎn)品，直接關(guān)系到選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，因此要檢查得勤一些，采取的子樣數(shù)目要安排得當(dāng)，子樣質(zhì)量可以適當(dāng)少一些。
3. 中煤、矸石煤樣——中煤是選煤廠的副和矸石的數(shù)量、質(zhì)量指標(biāo)可以了解選煤設(shè)備分選效果的好壞以及各產(chǎn)物的損失和污染情況。中煤、矸石煤樣包括中煤工業(yè)品樣和最終矸石煤樣和中間環(huán)節(jié)煤樣，通常在中煤和矸石斗式脫水機(jī)卸載處或帶式輸送機(jī)的煤流中采取。檢查的間隔時(shí)間可根據(jù)需要適當(dāng)長(zhǎng)一些，子樣數(shù)目也可適當(dāng)少一些。由于中煤、矸石粒度較粗，密度較大，子樣質(zhì)量應(yīng)相應(yīng)較大。
4. 浮選入料、浮選精煤、浮選尾煤煤樣——采取浮選煤樣是為了分析浮選系統(tǒng)工作情況制定浮選的藥劑制度，從而生產(chǎn)出合格精煤。浮選入料可在礦漿預(yù)處理裝置出料管中采??；精煤可在過濾機(jī)脫水后濾餅中采??；尾煤在尾煤槽中采取。由于浮選作業(yè)比較穩(wěn)定，粒度細(xì)，因此檢查的間隔時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)，子樣數(shù)目可少一些，子樣質(zhì)量也可相應(yīng)小。
1.3.2采樣間隔時(shí)間和子樣質(zhì)量
選煤廠生產(chǎn)檢查煤樣在選煤機(jī)常負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)5～10min后隨機(jī)采取，采樣按時(shí)間基采取。采樣最大時(shí)間間隔和子樣最小質(zhì)量見表1-5。
表1-5 生產(chǎn)檢查煤樣采取
煤樣名稱
采樣最大時(shí)間間隔/min
子樣最小質(zhì)量或體積
采樣地點(diǎn)
入選原料煤
20
4㎏
入選前煤流中
裝倉(cāng)精煤
20
2㎏
入倉(cāng)前煤流中
選煤機(jī)精煤
15
2㎏
選煤機(jī)溢流口
中煤、洗混煤、矸石
30
4㎏
中煤、洗混煤、矸石流中
選煤機(jī)中煤、矸石
30
4㎏
斗子卸料口或溜槽出口處
浮選精煤
30
1㎏
過濾機(jī)濾餅(脫水設(shè)備)
浮選入料
30
1L
礦漿準(zhǔn)備器出料管
浮選尾礦
30
1L
浮選尾礦槽
洗水等煤泥水樣
120
1L
水流由高向低的流出口處
煤泥回收篩精煤
20
2㎏
回收篩精煤卸料處
粒級(jí)煤
30
2～5㎏
粒級(jí)煤煤流中
1.3.3采樣點(diǎn)及采樣方法
1.在煤流中采樣——在煤流中采樣商品煤樣的采?。ū驹O(shè)計(jì)工況）。
2.對(duì)斗子提升機(jī)采樣——對(duì)斗子提升機(jī)采樣應(yīng)在斗子卸料的出口處或溜槽底開口處采樣，采樣口的寬度應(yīng)能保證能采到煤流的全斷面。
3.選煤機(jī)溢流口采樣——采樣在煤流全斷面按左中右順序進(jìn)行采樣時(shí)采樣器底部緊壓溢流堰，以截取溢流層的全高，采樣器裝滿后迅速提起，使已采取的煤樣不被水沖出，等水通過網(wǎng)底后，將試樣倒入煤樣桶中。若用機(jī)械手取樣，可沿溢流堰從一端開始一次取全斷面。
4.煤泥水樣采取——煤泥水樣在煤泥水流由高向的流出口處采取，采樣時(shí)應(yīng)截取水流全寬或沿水全寬以均勻的間隔采取。
1.3.4采樣精密度
生產(chǎn)檢查煤樣采樣精密度同商品煤樣采樣精密度。
1.3.5自動(dòng)采樣機(jī)
各選煤廠根據(jù)檢測(cè)目的和具體要求以及采樣點(diǎn)的不同情況研制了不類型的采樣機(jī)。這些采樣機(jī)主要用于在輸送機(jī)、溜槽等煤流中采樣。采樣機(jī)在使用前必須進(jìn)行參比試驗(yàn)（如停帶采樣），檢驗(yàn)無系統(tǒng)偏差后方可使用。采樣機(jī)優(yōu)于人工采樣，它能以同樣方式動(dòng)作，沒有人為主觀因素的干擾，節(jié)省人力物力。下面是幾種較為常見的常用的采樣機(jī)。
1.用于煤流卸載點(diǎn)的采樣機(jī)——這種采樣機(jī)有一個(gè)載煤斗，該載煤斗垂直于輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)方向，輕均勻速度通過煤流。載煤斗開口寬度為煤的最大粒度的3倍。其主要類型有：（一）、活動(dòng)閘板式采機(jī)；（二）、容器式采樣機(jī)。
2.用于提升機(jī)卸載點(diǎn)的采樣機(jī)——在斗式提升機(jī)卸載點(diǎn)煤流相垂直的方向上，有一個(gè)能盛整斗煤樣的箱車，箱車可入復(fù)運(yùn)動(dòng)，其寬度與厚度，由時(shí)間繼電器以相等于斗子間隔控制一個(gè)導(dǎo)向板，將斗子中的物料志入車箱，斗子提升機(jī)卸載點(diǎn)采樣機(jī)示意圖如圖1-1。
3.礦漿自動(dòng)取樣機(jī)——礦漿自動(dòng)取樣機(jī)不需要?jiǎng)恿?，直接由礦漿沖擊取樣盤運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)取樣。礦漿自動(dòng)取樣機(jī)示意圖如圖1-4。
4.用于帶式輸送機(jī)煤流采樣的刮臂式采樣機(jī)——刮臂的動(dòng)作是橫向掃過帶式輸送機(jī)的全寬刮出子樣，刮臂式采機(jī)示意圖如圖1-5。子樣的質(zhì)量取決于膠帶上負(fù)荷和采鏟的寬度和形狀?？梢酝ㄟ^時(shí)間繼電器控制電動(dòng)機(jī)以相等的時(shí)間間隔采樣。為了避免系統(tǒng)偏差，采樣鏟運(yùn)動(dòng)的軌跡應(yīng)與帶式運(yùn)輸機(jī)曲度一致，否則會(huì)產(chǎn)生損傷膠帶或“底煤”問題。采樣鏟的形狀、速度以被采到的煤樣大塊不被丟掉為準(zhǔn)。由于子樣質(zhì)量不可能太大，此采樣機(jī)僅適用于粒度小于50mm的選煤產(chǎn)物。
圖1-1 斗子提升機(jī)卸載點(diǎn)采樣機(jī)示意圖
圖1-2 活動(dòng)閘板式采機(jī)示意圖
1—自動(dòng)操縱閘；
2—控制操縱閘動(dòng)作液壓系統(tǒng)
圖1-3 斗子提升機(jī)卸載點(diǎn)采樣機(jī)示意圖
圖1-4 礦漿自動(dòng)取樣機(jī)示意圖
圖1-5 刮臂式采樣機(jī)示意圖
1—停止開關(guān)；2—減速器；3—電機(jī)；4—運(yùn)輸帶；
5—接樣溜槽；6—取樣機(jī)聯(lián)桿刮臂；7—采樣鏟；8—皮帶托輥
采樣器械可分為人工采樣器具和機(jī)械采樣機(jī)2類。與人工采樣器具相比.機(jī)械采樣機(jī)不僅可以節(jié)省人力.更主要的是采樣間隔時(shí)間短.頻率高.樣品更具有代表性。日前所采用的機(jī)械采樣機(jī)都是按斷流截取法原則.從全部料流中采出試樣.按其截取方式可分為：(1)直線運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)直線運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)分為往復(fù)運(yùn)動(dòng)式與非往復(fù)運(yùn)動(dòng)式2種。其特l從是截取物料的速度快.能在被采樣料流的全寬和全厚方向上.取出均勻的、代表性強(qiáng)的樣品。選煤廠廣泛采用的有AJ I-1型絲桿式和鏈條傳動(dòng)采樣機(jī)。(2)鐘擺運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)鐘擺運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)在垂直位置時(shí)運(yùn)動(dòng)速度較兩邊快.截取料層中間薄、兩邊厚.樣品代表性差.日前己極少采用。(3)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)山于受結(jié)構(gòu)限制.運(yùn)動(dòng)速度不能太快.故回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)截取的物料比直線運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)的要多.它適應(yīng)于粗粒物料的采樣。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)煤流采樣的刮臂式采樣機(jī)即屬于回轉(zhuǎn)式采樣機(jī)。
2 采樣機(jī)設(shè)計(jì)方案的確定
2.1刮臂式（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式）采樣機(jī)結(jié)構(gòu)原理
2.1.1刮臂式采樣機(jī)結(jié)構(gòu)
1．采樣機(jī)結(jié)構(gòu)
輸送帶煤流采樣機(jī)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作機(jī)構(gòu)、機(jī)架和控制箱等組成。各主要部們安裝在機(jī)架上。機(jī)架橫跨在帶式輸送機(jī)的中間架上用螺柱聯(lián)接或焊接。如圖2-1所示。
圖2-1 輸送帶煤流采樣機(jī)示意圖
1—電動(dòng)機(jī)；2—傳動(dòng)裝置；3—機(jī)架；4—控制箱；5—工作裝置；6—帶式輸送機(jī)中間架
工作機(jī)構(gòu)如圖2-2所示，是一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。實(shí)際工作過程中可分解成2種四連桿機(jī)構(gòu)，采樣時(shí)為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);回程時(shí)為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。
圖2-2 采樣機(jī)工作機(jī)構(gòu)示意圖
1—定位軸；2—鏟桿；3—主動(dòng)軸；4—曲柄；5—滑塊
2.1.2刮臂式采樣機(jī)工作原理
當(dāng)時(shí)間繼電器延時(shí)到設(shè)定的時(shí)間時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器和皮帶傳動(dòng)將轉(zhuǎn)知傳給大皮帶輪?；b在傳動(dòng)軸(見圖2-2)上的大皮帶輪轉(zhuǎn)至一定位置時(shí)，其上的擋桿與偏心塊接觸，并帶動(dòng)偏心塊一起轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心塊轉(zhuǎn)到最高位置時(shí)脫離大鏈輪上的擋桿靠自身重力作用快速向下擺動(dòng)，帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，使曲柄驅(qū)動(dòng)鏟桿沿采樣軌跡快速運(yùn)動(dòng)，完成1次采樣。當(dāng)偏心塊在最高位置時(shí)，觸發(fā)行程開關(guān)，使時(shí)間繼電器復(fù)位，電機(jī)停止，重新開始延時(shí)。
2.1.3刮臂式采樣機(jī)方案說明
此采樣機(jī)用于DT75型通用固定帶式輸送機(jī)上，采用鏈輪傳動(dòng)，減速器為二級(jí)行星輪減速器。 采樣時(shí)間間隔可通過繼電器調(diào)整，其調(diào)整范圍在1~99 min之間。
2.2采樣機(jī)整機(jī)方案示意圖
1、電機(jī)；2、減速器；3、小鏈輪；4、偏心塊；5、大鏈輪；6、偏心塊；
7、工作機(jī)構(gòu)；8、主軸
3 采樣機(jī)的初步設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)參數(shù)：
輸送帶寬度： 1200/mm（DT75型通用固定帶式輸送機(jī)）
輸 送能力： 1000 t/h
帶 速： 2 m/s
物料松散密度： 1.3×103kg/m3
托輥直徑為： 108mm
物料最大粒度： 50mm
3.1鏟斗的設(shè)計(jì)
國(guó)標(biāo)規(guī)定，用以從煤流中采樣的鏟的長(zhǎng)度和寬度均應(yīng)不小于被采樣煤最大粒度的2.5～3倍。因此，采樣機(jī)的取樣鏟的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)不小于125～150
mm。實(shí)際上，采樣機(jī)的取樣鏟的長(zhǎng)度和寬度分別為180 mm 和150 mm，不但滿足要求，同時(shí)，80 mm 的深度也滿足子樣質(zhì)量要求。
3.2接斗的設(shè)計(jì)
國(guó)標(biāo)規(guī)定，接斗的容量應(yīng)能容納輸送機(jī)最大運(yùn)量時(shí)煤流全斷面的全部煤量。本采煤機(jī)用的接斗尺寸定為250 mm × 300 mm，完全可以將鏟子拋出的煤接住而不丟失。
4偏心塊的設(shè)計(jì)
圖4-1 偏心塊的結(jié)構(gòu)
偏心塊的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。本采樣機(jī)的鏟煤行程是靠偏心塊的重力下移來實(shí)現(xiàn)的，也就相當(dāng)于利用偏心塊的振動(dòng)。 利用振動(dòng)能有效地完成某些工藝過程，由于振動(dòng)機(jī)械具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、重量輕、成本低、能耗少和安裝維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，而在很多工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用，但有些振動(dòng)機(jī)械存在著工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定，調(diào)試比較困難，動(dòng)載荷較大，零件使用壽命低和噪聲較大等特點(diǎn)，這些正是設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。
大扇形的面積
(4-1)
大扇形的偏心半徑(形心位置)
(4-2)
2個(gè)三角形的面積
(4-3)
2 個(gè)三角形的偏心半徑
(4-4)
小扇形的面積
(4-5)
小扇形的偏心半徑
(4-6)
圓孔的面積
(4-7)
圓孔的偏心半徑
(4-8)
整體偏心塊的面積
(4-9)
整體偏心塊的偏心半徑
(4-10)
偏心塊的質(zhì)量矩
(4-11)
式中 ——角度，通常取=60°；
——偏心塊材料密度；
——偏心塊厚度。
4.1選擇偏心塊的材料
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版表2-1-6，選用Q235A，碳素鋼。
4.2計(jì)算每次采集煤樣重量
采樣頭的切割速度v1，由于目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)這一點(diǎn)還沒有相關(guān)規(guī)定，故參照A·S·T·M·D的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取400mm/s。
1．采樣精密度
膠帶速度v2=2m/s，故實(shí)際采樣速度。
2．實(shí)際采樣長(zhǎng)度l = v×t =1.47×1≈1.5 m。
為了減少犁煤現(xiàn)象的發(fā)生，采樣時(shí)間應(yīng)盡量短一些，故t暫取1秒。
3．輸送機(jī)的斷面圖如圖4-2所示
圖4-2 輸送機(jī)斷面圖
λ——槽形角，45°；B——膠帶寬度；θ——?jiǎng)佣逊e角；b——有效帶寬
輸送機(jī)斷面面積包括兩部分：梯形面積A1和圓弧面積A2 。查《礦井運(yùn)輸提升》第二版表3—17，選堆積角為θ=30°，得物料的最大面積為A=0.2m2。
4．采樣體積和每次采樣樣品重量
采樣體積=0.2×0.15=0.03m3，l——采樣鏟寬度。
樣品重量=0.03×1.3×103kg/m3=40kg，γ——煤的堆積密度。
4.3計(jì)算每次采集所需做的功
煤樣與膠帶的摩擦力F=mgf (4-12)
式中 f ——煤與膠帶的摩擦系數(shù)，查得f =0.45；
m ——一次取樣煤的重量；
故F=40×9.8×0.45=180 N；一次取煤樣所需的功：
Wch=F · s=180×1.5=270 N·m (4-13)
4.4計(jì)算偏心塊的尺寸
如圖4-1，將θ=60°， =100mm，=7.8×103kg/m3，R1=240mm，R2=90mm，d =50mm 依次代入式(4-1)~(4-11)，計(jì)算結(jié)果見表4-1。
表4-1 偏心塊設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算公式
結(jié)果
大扇形的面積S1
60288mm2
大記扇形的偏心半徑r1
132.38mm
2個(gè)三角形的面積S2
20023.74 mm2
2個(gè)三角形的偏心半徑r2
10.57mm
38°
小扇形面積S3
7347.6 mm2
小扇形偏心半徑r3
52.12mm
圓孔的面積S0
5024 mm2
圓孔的偏心半徑r0
0
整體偏心塊的面積S
82635.34 mm2
整體偏心塊偏心半徑r
101.47mm
偏心塊質(zhì)量矩
9.81kg
4.5驗(yàn)算
得知道偏心塊的質(zhì)量矩，可求得偏心塊的質(zhì)量m=75kg，已知偏心半徑r=101.47mm，故：
Wp=4mgr (4-13)
=4× 75×9.8×101.47×103
=304.41 N·m> Wch=270 N·m
滿足設(shè)計(jì)要求。
注：為了方便重塊的調(diào)整，為此將偏心塊做成可調(diào)式的，最大重量至75kg，只要增減鐵片個(gè)數(shù)，就可調(diào)整重量，調(diào)整塊通過螺柱螺母固定在偏心塊上。每塊鐵片的重量為5kg，重塊最輕重量為60kg，鑄造時(shí)重塊不得小于70kg。
5減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)工作機(jī)構(gòu)的要求，傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)。實(shí)際表明，傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對(duì)整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動(dòng)方案又是保證傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。
由于行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量小，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比較大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。固采用行星傳動(dòng)裝置。本減速器設(shè)計(jì)為雙級(jí)NGW(2K-H負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu))行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)。
5.1方案的確定
本次設(shè)計(jì)選雙級(jí)2K-H行星傳動(dòng)裝置。減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖5-1。
圖5-1 行星輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
(用角標(biāo)1表示高速級(jí)參數(shù)，2表示低速級(jí)參數(shù))
此減速器的優(yōu)點(diǎn)：適用于在傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設(shè)在同一主軸線上。所以行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。
5.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
5.2.1電動(dòng)機(jī)選型
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表10-4-6，選Y2—90L—8型電動(dòng)機(jī)，其基本參數(shù)為：
額定功率： 0.55kw；
額定轉(zhuǎn)速： 700r/min；
長(zhǎng)×寬×高： 340×195×250mm。
5.2.2動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
1．傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配計(jì)算
由于還需考慮到鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，故先取大鏈輪轉(zhuǎn)速10r/min，本設(shè)計(jì)采用鏈傳動(dòng)，包角α（即小鏈輪包）是影響傳動(dòng)承載能力的一個(gè)重要參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)保證α ≥90°~120° 。為了使α盡可能大，帶傳動(dòng)比i不能過大，應(yīng)使i≤7，這里先取帶傳動(dòng)比i=3.5。
按電機(jī)功率P=0.55kw， 采樣機(jī)整機(jī)總傳動(dòng)比為：
(5-1)
故減速器總傳比ij=70/35=20。
2．傳動(dòng)比分配
分配原則是各級(jí)傳動(dòng)等強(qiáng)度和獲得最小外形尺寸，在兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)中，用角標(biāo)Ⅰ表示高速級(jí)參數(shù)，Ⅱ表示低速級(jí)參數(shù)。設(shè)高速級(jí)和低速級(jí)外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則；取行星輪數(shù)目；齒面工作硬化系數(shù)；低速級(jí)內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級(jí)內(nèi)齒輪分度圓直徑之比值以B表示，并取B=1.2；取載荷不均勻系數(shù)；取齒寬系數(shù)。
因?yàn)閯?dòng)載系數(shù)，接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)及接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)的三項(xiàng)比值的乘積（）等于1.8~2.0，故?。ǎ?1.9。所以
A==1.6×1.9=3.04 (5-2) 由公式，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第十三篇圖13-5-7，即可查出NGW型兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配，圖中及分別為高速級(jí)及總的傳動(dòng)比。此例中，由圖查
(5-3)
5.2.3高速級(jí)齒輪參數(shù)計(jì)算
1.配齒計(jì)算
通常取行星輪數(shù)目，過多會(huì)使其載荷均衡困難，過少又發(fā)揮不了行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，由于，距可能達(dá)到的傳動(dòng)比極限值較遠(yuǎn)，所以可不檢驗(yàn)鄰接條件。查《行星齒輪傳動(dòng)》表3-2，選擇行星齒輪傳動(dòng)的配齒選擇。
各輪齒數(shù)按公式 (5-4)
進(jìn)行配齒計(jì)算，計(jì)算中根據(jù)并適當(dāng)調(diào)整，使C等于整數(shù)，再求出，應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使/c。適當(dāng)調(diào)整=4.4211，使c為整數(shù)。則：
(5-5)
所以
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖17.2-3可查出適用的預(yù)計(jì)嚙合角在， 。
2.按接觸強(qiáng)度初算中心距a和模數(shù)m
中心輪a和行星輪c均采用20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，齒面硬度58—62HRC，據(jù)圖查得，取=1400N/mm2和，中心輪和行星輪的加工精度為6級(jí)；內(nèi)齒輪b采用40Cr，調(diào)質(zhì)、表面淬火。齒面硬度48—55HRC，查圖，取=1100N/mm2和，內(nèi)齒輪b的加工精度7級(jí)。
按彎曲強(qiáng)度的初算公式，計(jì)算齒輪的模數(shù)m為
(5-6)
現(xiàn)已知za=19，。小齒輪名義轉(zhuǎn)矩：
(5-7)
取算式系數(shù)；按表取使用系數(shù)；按表取綜合系數(shù)；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的由行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)。由公式可得：
(5-8)
由圖查得齒形系數(shù)；由表查得齒寬系數(shù)。則得齒輪模數(shù)為
(5-9)
齒輪模數(shù)mI=1mm。
3.嚙合參數(shù)計(jì)算
在兩個(gè)嚙合齒輪副A－C、B－C中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距
由此可見，兩個(gè)齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距都相等。因此，該行星齒輪傳動(dòng)能滿足非變位的同心條件。
4.幾何尺寸計(jì)算
①分度圓直徑：
②齒頂高：
式中
③齒根高：
④齒高：
⑤齒頂圓直徑：
⑥齒根圓直徑：
5.裝配條件的驗(yàn)算
對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件。
①．鄰接條件 按公式5-10驗(yàn)算其鄰接條件，即
(5-10)
將已知的、和值代入上式，則得
即滿足鄰接條件。
②．同心條件 按公式5-11驗(yàn)算該公式2K－H型行星傳動(dòng)的同心條件，即
(5-11)各齒輪副的嚙合為和，且，和。代入式5-11，即得
故滿足同心條件。
③．安裝條件驗(yàn)算 按公式5-12驗(yàn)算其安裝條件，即得
(5-12)
所以，滿足其安裝條件。
6.驗(yàn)算A-C傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
強(qiáng)度計(jì)算所用公式同定軸線齒輪傳動(dòng)，先確定和所用的圓周速度用相對(duì)于行星架的圓周速度
(5-13)
則
動(dòng)載系數(shù)
速度系數(shù)，查《行星齒輪傳動(dòng)》表6-11查得=0.97
①．確定計(jì)算公式中的其他系數(shù)
使用系數(shù)按輕微沖擊得；齒間載荷分布系數(shù)，：
彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)， (5-14)
接觸強(qiáng)度計(jì)算是， (5-15)
式中 及——齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度對(duì)，的影響系數(shù)，按表選取
——齒寬和行星輪數(shù)目對(duì)，的影響系數(shù)。
對(duì)于圓柱直齒傳動(dòng)，如果行星架剛性好，行星輪對(duì)稱布置或者行星輪采用調(diào)位軸承，則使太陽輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)，值可查《行星齒輪傳動(dòng)》圖6-10查取。
由圖查得=1.35，分別代入式5-14，5-15，則得
求齒間載荷分配系數(shù)，。
先求端面重合度 (5-16)
式中
則：
因?yàn)槭侵饼X齒輪，總重合度=，所以=
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
(5-17)
式中
所以
彈性系數(shù)：
(5-18)
接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)：
因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)，則 ，最小安全系數(shù)：取=1；潤(rùn)滑劑系數(shù)，考慮用N46機(jī)械油作為潤(rùn)滑冷卻劑，按《行星齒輪傳動(dòng)》表6-10，取=0.93；粗糙度系數(shù)，按表6-12，取=1.0。齒面工作硬化系數(shù)：取=1。接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)=1。
②．A-C傳動(dòng)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算
計(jì)算接觸應(yīng)力，由式（6-6）
(5-19)
按式5-20計(jì)算許用接觸應(yīng)力
(5-20)
強(qiáng)度條件：
則：
(5-21)
計(jì)算結(jié)果得出，A-C接觸強(qiáng)度通過。用20CrMnTi調(diào)質(zhì)后滲碳淬火，安全可靠。
③．A-C傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算
按式5-22計(jì)算齒根應(yīng)力為：
(5-22)
式中 -齒形系數(shù)，由圖6-5查?。海?；
-應(yīng)力修正系數(shù)，由《行星齒輪傳動(dòng)》圖6-6查?。?，；
-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系：
-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，因?yàn)槭侵饼X，取=1
考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力：
(5-23)
由強(qiáng)度條件
即：
則：
查得，20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，。A-C傳動(dòng)改用材質(zhì)后，彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算也通過。
7.驗(yàn)算C-B傳動(dòng)大接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
①．根據(jù)A-C傳動(dòng)的來確定C-B傳動(dòng)的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動(dòng)為內(nèi)嚙合，，所以
(5-24)
②．核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞驗(yàn)算
由，按式5-25有
(5-25)
40Cr調(diào)質(zhì)，則內(nèi)齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)材料，接觸強(qiáng)度符合要求。
③．彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算
只對(duì)內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，按式5-26計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A-C傳動(dòng)的外嚙合一樣，即
，
由強(qiáng)度條件
得 (5-26)
40Cr調(diào)質(zhì)材料，所以C-B傳動(dòng)中的內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。
5.2.4低速級(jí)齒輪參數(shù)計(jì)算
1.配齒計(jì)算
由高速級(jí)計(jì)算得i=4.25，取行星輪數(shù)目=3，按公式5-27進(jìn)行分配計(jì)算：
(5-27)
并適當(dāng)調(diào)整，使C等于常數(shù)，再求出，應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使/c。適當(dāng)調(diào)整=4.4211，使C為整數(shù)。則：
求得：=19
符合取質(zhì)數(shù)，/整數(shù)，/整數(shù)，及無公約數(shù)的NGW弄配齒要求。
2.初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)
中心輪a和行星輪c和高速級(jí)一樣，均采用20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，齒面硬度58—62HRC，據(jù)圖查得，取=1400N/mm2和，中心輪和行星輪c的加工精度為6級(jí)；內(nèi)齒輪b采用40Cr，調(diào)質(zhì)、表面淬火。齒面硬度48—55HRC，據(jù)圖，取=1100N/mm2和，內(nèi)齒輪b的加工精度7級(jí)。
按彎曲強(qiáng)度的初算公式，計(jì)算齒輪的模數(shù)m
低速級(jí)輸入扭矩：
(5-28)
在一對(duì)A—C輪傳動(dòng)中，太陽輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
(5-29)
現(xiàn)已知z1=19，。取算式系數(shù)；按表取使用系數(shù)；按表取綜合系數(shù)；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的由行星輪間栽荷分布不均勻系數(shù)。
由公式可得： ；由圖查得齒形系數(shù)；由表查得齒寬系數(shù)。則得齒輪模數(shù)m為：
取齒輪模數(shù)mⅡ=1.5mm。
3.嚙合參數(shù)計(jì)算
在兩個(gè)嚙合齒輪副A－C、B－C中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a為：
由此可見，兩個(gè)齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距都相等。因此，該行星齒輪傳動(dòng)能滿足非變位的同心條件。
4.幾何尺寸計(jì)算
按高變位齒輪傳動(dòng)計(jì)算A、C、B三輪的幾何尺寸。
①分度圓直徑：
②齒頂高：
式中
③齒根高：
④齒高：
⑤齒頂圓直徑： +2=
+2=
2=
⑥齒根圓直徑：
5.裝配條件的驗(yàn)算
對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件。
①鄰接條件 按公式5-30驗(yàn)算其鄰接條件，即
(5-30)
將已知的、和值代入上式，則得
即滿足鄰接條件。
②同心條件 按公式5-31驗(yàn)算該公式2K－H型行星傳動(dòng)的同心條件：
(5-31)
各齒輪副的嚙合為和，且，和。代入式5-31，即得
則滿足同心條件。
③安裝條件驗(yàn)算 按公式5-32驗(yàn)算其安裝條件，即得
(5-32)
所以，滿足其安裝條件。
6.齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算
強(qiáng)度計(jì)算所用公式同定軸線齒輪傳動(dòng)，但確定和所用的圓周速度用相對(duì)于行星架的圓周速度
按式（5-33）計(jì)算行星架圓速度：
(5-33)
由表查得速度系數(shù)，動(dòng)載系數(shù)：
①確定計(jì)算公式中的其他系數(shù)
使用系數(shù)：使用系數(shù)按輕微沖擊得；齒間載荷分布系數(shù)，：
彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí) (5-34)
接觸強(qiáng)度計(jì)算是 (5-35)
式中 及——齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度對(duì)，的影響系數(shù)，按表選?。海弧?
——齒寬和行星輪數(shù)目對(duì)，的影響系數(shù)。
對(duì)于圓柱直齒傳動(dòng)，如果行星架剛性好，行星輪對(duì)稱布置或者行星輪采用調(diào)位軸承，則使太陽輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)，值由圖查取。由圖查得，代入式5-34，5-35得：
求齒間載荷分配系數(shù)，。
先求端面重合度 (5-36)
式中
則：
因?yàn)槭侵饼X齒輪，總重合度=，所以 =
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
式中 ， 故
彈性系數(shù)
接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：
(5-37)
接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)：
接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)：
因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)，則 。最小安全系數(shù)：取=1。潤(rùn)滑劑系數(shù)，考慮用N46機(jī)械油作為潤(rùn)滑冷卻劑，取=0.93。
粗糙度系數(shù)，取=1.2。
齒面工作硬化系數(shù)：取=1。
接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：=1
②A-C傳動(dòng)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算
計(jì)算接觸應(yīng)力，由式5-38得
(5-38)
按式5-39計(jì)算許用接觸應(yīng)力
(5-39)
強(qiáng)度條件：
則
計(jì)算結(jié)果，A-C接觸強(qiáng)度通過。用20CrMnTi調(diào)質(zhì)后滲碳淬火，安全可靠。
③A-C傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算
按式5-40齒根應(yīng)力為
(5-40)
式中 — 齒形系數(shù)，由圖查取 ：，；
— 應(yīng)力修正系數(shù)，由圖查?。?，；
—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)；
—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，因?yàn)槭侵饼X，取=1。
考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力
由強(qiáng)度條件
即
則
采用20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，。A-C傳動(dòng)改用材質(zhì)后，彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算也通過。
7.驗(yàn)算C-B傳動(dòng)大接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度
①根據(jù)A-C傳動(dòng)的來確定C-B傳動(dòng)的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動(dòng)為內(nèi)嚙合，，所以：
②核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞驗(yàn)算
由，按式5-40有
(5-40)
40Cr調(diào)質(zhì)，則內(nèi)齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)材料，接觸強(qiáng)度符合要求。
③彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算
只對(duì)內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，按式5-41計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A-C傳動(dòng)的外嚙合一樣，即
，
由強(qiáng)度條件
得 (5-41)
40Cr調(diào)質(zhì)材料，所以C-B傳動(dòng)中的內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。
5.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.3.1高速軸（齒輪軸）
1.計(jì)算作用在齒輪上的力：
轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106×P/n =9.55×106×0.55/700=7503.57 N·mm
軸上小齒輪分度圓直徑：dm=19mm
圓周向力：Ft=2T/d (5-42)
=2×7503.57/19
=789.85 N
徑向力：Fr=Ft×tanα (5-43)
=19151×tan20
=287.48 N
軸向力：Fa= Ft×cosβ=789.85×1=789.85 N
2.初步估算軸最小的直徑
選取40Cr作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第5篇表5-1-1查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：
； ；
；
由式 計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6查得A=115，則得：
3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 確定軸的結(jié)構(gòu)方案
兩軸承均由軸的右端裝入，靠軸肩和套筒及軸承端蓋定位。采用深溝球軸承和凸緣聯(lián)軸器。
(2) 確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
?段 根據(jù)dmin圓整(按GB5014-85)，并由T和n選擇凸緣聯(lián)軸器型號(hào)為YL1(GB/T5843-1986)，查表軸孔直徑d1=12mm，l1=32+3=35mm。
?段 為使凸緣聯(lián)軸器定位，軸肩高度h=c+(2~3)mm，d2=14mm且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑(JB/ZQ4606-86)。取端蓋寬度7mm，端蓋外端面與凸緣聯(lián)軸器右端面3mm，則l2=10mm。
?段 為便于裝拆軸承內(nèi)圈，d3>d2且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑。查GB/T276-94，選深溝球軸承型號(hào)為60000，d3=15，其寬度為T=5mm。軸承潤(rùn)滑方式選擇：d3×n=15×700=10500mm·r/min>10000mm·r/min，選擇油潤(rùn)滑。取l3=6mm。
?段 為了能夠安裝第二個(gè)軸承d4= d3-(1~3)=14mm，為使套筒面可靠地壓緊軸承內(nèi)圈，l4取10mm。
?段 長(zhǎng)度和直徑同?段，選深溝球軸承型號(hào)為60000。
?段 軸肩，為了固定第二個(gè)軸承的徑向滑動(dòng)，取d6=17mm，l6=2mm。
?段 右面和高速級(jí)太陽輪為一體，考慮太陽輪的分度圓直徑和行星架的橫向深度，取d7=15mm，l7=14mm。
4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
(1) 求軸承反力
H水平面：
RH1= 1974.63 N，RH2= -1184.78 N
V垂直面：
RV1= -612.7N，RV2=900.2 N
(2) 求齒寬中心處彎矩：
H水平面：
MH1= RH1×45 =1974.63×24 =47391.12N·mm
MH2= RH2×29 = -1184.78×40 = - 47391N·mm
V垂直面：
MV1= RV1×45= -612.7×24= -14705.12N·mm
MV2= RV2×29=900.2×40=36008N·mm
(3)合成彎矩：M1=
=
=49620N·mm
M2=
=
=59518N·mm
扭矩T：T=7503.57N·mm
彎矩圖、扭矩圖見圖5-2。
5.按彎扭矩合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度
當(dāng)量彎矩Mca=，取折合系數(shù)α=0.6，
Mca=
=59688N.mm
當(dāng)量彎矩圖見圖5-2。軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。已查得σb=640Mpa， 許用應(yīng)力[σ-1]=65N/mm2，由式(5-43)得軸的計(jì)算應(yīng)力為：
=37.32 N/mm2 (5-43)
故該軸滿足強(qiáng)度要求。
圖5-2齒輪軸彎扭矩圖
5.3.2低速軸
1.初步估算軸最小的直徑
選取40Cr作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第5篇表5-1-1查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：
； ；
；
由式 計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6查得A=115，則得：
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
?段 根據(jù)dmin圓整（按GB5014-85），由行星架確定軸直徑d1=30mm，l1=40mm。
?段 為使行星架和小鏈輪定位，軸肩高度h=c+(2~4)mm，d2=34mm且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑（JB/ZQ4606-86）。取端蓋寬度8.5mm，則l2=20mm。
?段 直徑由小鏈輪內(nèi)徑確定，長(zhǎng)度由小鏈輪輪轂長(zhǎng)度確定，且大于小鏈輪輪轂長(zhǎng)度5mm。
3.校核
經(jīng)校核，該軸滿足強(qiáng)度要求。
5.4滾動(dòng)軸承的選擇
1.高速軸
選用深溝球軸承60000(GB/T276-94)，兩個(gè)，軸承代號(hào)61802。經(jīng)校核，其強(qiáng)度和壽命均滿足要求。
2.高速級(jí)行星輪軸
選用深溝球軸承60000(GB/T276-94)，軸承代號(hào)618/6，兩個(gè)。經(jīng)校核，其強(qiáng)度和壽命均滿足要求。
3.低速級(jí)行星輪架左右軸承
選用深溝球軸承60000(GB/T276-94)，軸承代號(hào)61809，兩個(gè)。經(jīng)校核，其強(qiáng)度和壽命均滿足要求。
4.低速級(jí)行星輪軸
選用深溝球軸承60000(GB/T276-94