机械毕业设计14SF500100打散分级机回转部分及传动设计

专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 11 前言 打散分级机 是与辊压机配套使用的新型料饼打散分选设备，该设备 集料饼打散与颗粒分级于一体，与辊压机闭路，构成独立的挤压打散回路。由于辊压机在挤压物料时具有选择性粉碎的倾向，所以在经挤压后产生的料饼中仍有少量未挤压好的物料，加之辊压机固有的磨辊边缘漏料的弊端和因开停机产生的未被充分挤压的大颗粒物料将对承担下一阶段粉磨工艺的球磨系统产生不利影响，制约系统产量的进一步提高。因为辊压机操作规程规定：设备启动时液压系统应处于卸压状态。所以，在辊压机启动过程中将有大量未经有效挤压的物料通过辊压机。这也是在打散分级机 介入挤压粉磨工艺系统前的挤压预粉磨工艺系统产量提高幅度不大且存在较大波动的重要原因。打散分级机介入挤压粉磨工艺系统后与辊压机构成的挤压打散可以消除上述不利因素，将未经有效挤压，粒度和易磨性未得到明显改善的物料返回辊压机重新挤压，这样可以将更多的粉磨移至磨外有高效率的挤压打散回路承担，使入磨物料的粒度和易磨性均获得显著改善。此时，由于入磨物料的粒度分布由宽到窄，细而均齐，不同粒径的物料有序地分布于球仓和段仓中被研磨，从而使各种不同规格 的球、段研磨群体的配置更加具有明确的针对性，有效地 抑制球磨系统常见的过粉磨现 象，这将更加有利于提高球磨系统的粉磨效率，避免了在效率低下的球磨系统中机械能无谓的大量流失，获得大幅度增产节能的效果。在用于生料制备时，该设备还具有良好的烘干功能。经改造后，有辊压机、打散分级机和球磨系统构成的挤压联合粉磨系统可使球磨系统增产 100-200%，节电 30%以上 ，研磨体消耗 降低60%以上的效果 。 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 2 2 总体方案论证 2.1 打散分级机的工作原理 打散分级机的打散方式是采用离心冲击粉碎的原理，经辊压机挤压后的物料呈较密实的饼状，由对称布置的进料口连续均匀地喂入，落在带有 锤形凸棱衬板的打散盘上，主轴带动打散盘高速旋转，使得落在打散盘上的料饼在衬板锤形凸棱部分的 作用下得以加速并脱离打散盘，料饼沿打散盘切线方向高速甩出后撞击到反击衬板上后被粉碎。由于物料的打散过程是连续的 ，因而从反击衬板上反弹回的物料会受到从打散盘连续高速飞出物料的再次剧烈冲击而被更加充分地粉碎 。必须强调的是，打散盘衬板表面的锤形凸棱的作用有别于传统的锤 式破碎机的锤头，其主要作用是避免物料在打散盘甩出时具有较高的初速度，从而获得较大的动能，能够有力地撞击沿打散盘周向布置的反击衬板，用以强化对料饼的冲击粉碎效 果。被打散的物料通过环形通道均匀地落入分级区。 经过打散粉碎后的物料在挡料锥的导向作用下通过挡料锥外围的环形通道进入在风轮周向分布的风力分选区内。物料的分级应用的时惯性原理和空气动力学原理，粗颗粒物料由于其运动惯性大，在通过风力分选区的沉降过程中，运动状态改变较小而落入内锥通体被收集，由粗粉卸料口卸出返回，同配料系统的新鲜物料一起进入辊压机上方的称重仓。细粉由于其运动惯性小，在通风风力分选区的沉降过程中，运动状态改变较大而产生较大的偏移，落入内锥筒体之间被收集，由细粉卸料口卸出送入球磨机继续粉磨或入选粉机直 接分选出成品。 在用于生料制备时，由于风轮的高速旋转所产生的负压和出风口所接的后排风机所产生的负压，热风入口被引入，经风轮沿径向连续送出，打散过的物料在经过风力分选区的沉降过程中形成较均匀的料幕于热风充分接触做热交换而得以烘干，湿热气体经过风口排出。由于经过风力分选区的物料在悬浮状态下与热风接触，所以热交换效率较高，烘干效果显著。 2.2 打散分级机的结构 分析 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 3图 2-1 打散分级机结构示意 打散分级机主要由 回转部件、顶部盖板及机架、内外筒体、传动系统、润滑系统、冷却及检测系统等组成。 主轴 1 通过轴套 2 固定在外筒体 8 的顶部盖板上，并有外加驱动力驱动旋转。主轴吊挂起风轮 6，中空轴吊挂打散盘 3，在打散盘和风轮之间通过外筒体固定有挡料板 5，打散盘四周有反击板 4 固定在筒体上，粗粉通过内筒体 7 从粗粉卸料口 9 排出，细粉通过内筒体 7 从细粉卸料口 10 排出，而生料则从进料口 11 喂入。 2.3 转子 部分分析 打散分级机主要完成将辊压机辊出的料饼打散，并分选出粗粉和细粉的工作。 已知条件 ： 打散盘转速 450r/min；打散盘直径 1000mm； 两班制工作（每班按 8h 计算） 传动方案（见图 2-2） ： SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 4 图 2-2 转子运动简图 2.3.1 回转部分分析 回转部分主要 由主轴、中空轴、打散盘、风轮、轴承、轴承座、密封圈等组成，本设计 采用了双回转方式，即中空轴带动打散盘回转，产生动力来打散挤压过的物料，主轴带动风轮旋转产生强大有力的风力场用来分选打散过的物料。打散盘上安装带有锤形凸轮的耐磨衬板，在衬板严重磨损后需要换新的衬板。风轮在易磨损部位堆焊有耐磨材料以提高风轮的使用寿命。本回转部件因为 是立式安装，随着使用期的加长，密封圈的磨损，润滑油的溢漏是难免的。所以在该系统中还设有加油口，通过润滑系统自动加油或手动加油，以使各轴承在良好的润滑状态下运转。该系统中还设有轴承温度检测口，用于安装端面热电阻，保证连续检测温度并报警。 2.3.2 传动部分分析 传动部分主要有主电机、调速电机、大小皮带轮、联轴器、传动皮带等组成，该系统采用了双传动方式，主电机通过一级皮带减速带动中空轴旋转，调速电机通过联轴器直接驱动主轴旋转，具有结构简单，体积小，安装制作方便的优点。双传动系统实现了打散物料和分级物料须消耗不 同能量和不同转速的要求，调速电机可简捷灵活地调节风轮的转速，从而实现了分级不同粒径物料的要求，同时也可以有效地调节进球磨机和回挤压机的物料量，对生产系统的平衡控制具有重要意义 。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 53 打散部分设计 3.1 电动机的选择 1） 按工作条件和要求，选用一般用途的 Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。 2） 选择电动机的容量 经分析计算得 打散盘 所需消耗的总功率总P=37.15 KW 电动机所需功率 总PP 0（ 3-1） 由经验及实践选择，整个传动过程中有 1 对轴承，电机采用 V带传动 ,它们的传动效率可查阅 文献 1得带=0.96，轴承=0.993 从电动机至 打散机 的总效率为 2轴承带 （ 3-2） 则 = 2993.096.0 =0.9466 2.399466.0 15.370 总PP kW 选取电动机的额定功率0)3.11( PPm =(1 1.3) 39.2=39.2 51.02 kW 查 文献 1得，取mP=45 kW 3） 确定电动机转速mn取 V带传动比 31i 带故 电动机转速的可选范围为 mn=wni带=（ 1 3） 450r/min=450 1350 r/min 符合这一转速范围的同步转速有 750r/min、 1000 r/min 两 种， 查 文献 1得出 两种适合的电动机的型号， 因此有两种传动比方案，如表 3-1所列。 表 3-1 传动比方案对照 方案 电动机型号 额定功率mP/kW 电动机转速 /r 1min 电动机的质 量 /kg 传动装置的传动比 同步 满载 1 Y280S-6 45 1000 980 550 2.18 2 Y280M-8 45 750 740 600 1.65 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，结构和带传动 的传动比，方案二比较适合 ,所以选定电动机的型号为 Y280M-8。 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 6 3.2 带 轮 的设计计算 已知 V带为水平布置，所需功率 P = 45 kW，由 Y系列三相异步电动机驱动，转速 1n =740 r/min,从动轮转速 2n =450 r/min，每天工作 16h。 设 计 项 目 设计依据及内容 设 计 结 果 1. 选择 V带型号 （ 1） 确定计算功率caP（ 2） 选择 V带型号 查 文献 3表 4.6得工作 情况 系数 5.1AK caP= AK KWKWP 5.67455.1 按 KWPca 5.67、 min/7401 rn 查 文献 34.11，选 D型 V带 KWPca 5.67 D 型 V带 2. 确定带轮直径1dd、2dd（ 1） 选取小带轮直径1dd（ 2） 验算带速 （ 3） 确定从动带轮直径2dd（ 4） 计算实际传动比 i 参考 文献 3图 4.11 及表 4.4，选取小带轮直径 mmdd 3201 )1 0 0 060/( 1 ndv d sm /100060/740320 ）（ 12 dd did mm22.526320450/740 查 文献 3表 4.4 3 2 0/5 1 2/ 12 dd ddi mmd d 3201 39.12v m/s v 在 5 25 m/s内 ， 合 适 。 取mmd d 5122 6.1i （ 5） 验算从动轮实际转速 2n m in/6.1/7 4 0/12 rinn (462.5-450)/450 100% = 2.78% 5% min/5.4622 rn 允许 3. 确定中心距 a 和带长dL（ 1） 初选中心距 0a （ 2） 求带的基准长度0L（ 3） 计算中心距 a )2)(7.0 12012 dddd ddadd （得 mmamm )512320(2)512320(7.0 0 582.4mm0a 1664mm 02122100 4)()(22 addddaL dddd mmmm 358011054/()320512(2/)512320(120022 查 文献 3表 4.2得 mmLd 3550mmaLLaa d)2358035501200(200 得取 mma 12000 mmLd 3550 mma 1105 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 7续表 设 计 项 目 设计依据及内容 设 计 结 果 （ 4） 确定中心距调整范围 mma mmaLaaLaa dd)3 5 5 0015.01 1 0 5()3 5 5 003.01 1 0 5(015.0,03.0m i nm a xm i nm a x 得 mmamma10521216minmax 4. 验算小带轮包角 1 1206.16960110532051218060180 121add dd， 6.1691 合适 5. 确定 V带根数 z （ 1） 确定额定功率0P（ 2） 确定 V带根数 z 确定0P确定包角系数K确定长度系数 LK 计算 V带根数 z 由 mmdd 3201 、 7401 n 及 查 文献 3表4.5 得单根 D型 V带的额定功率为 KW69.13 Lca KKPP Pz)( 00 查 文献 3表 4.7得 KWP 13.20 查 文献 3表 4.8得 98.0K查 文献 3表 4.2得 89.0LK 根根8.489.098.0)13.269.13(5.67)( 00LcaKKPPpzKWP 69.130 KWP 13.20 98.0K 89.0LK 取 z=5根，合适 6. 计算单根 V 带初拉力0F查 文献 3表 4.1得 mkgq /62.0 20 )15.2(500 qvKvzPF ca NF39.1262.0)198.0 5.2(539.12 5.6750020 NF 9400 7. 计算对轴的压力QFNzFF Q）26.169s in94052(2s in2 10 NFQ 9361 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 8 续表 设 计 项 目 设计依据及内容 设 计 结 果 8. 确定带轮结构尺寸 mmd d 3201 ，采用 辐 板轮 结构 ，工作图见附录 SF5000.03-08 mmd d 5122 ，采用 孔板轮 结构 ，工作图见附录 SF5000.03-07 3.3 轴的设计 与强度校核 3.3.1 选择轴的材料 由于设计 传递的功率不是太大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。 3.3.2 确定输出轴运动和动力参数 1）确定电动机额定功率 P和满载转速 1n 由 Y280M-8，查标准 JB3074-82得： P=45kW， 1n =740r/min 2）确定相关件效率 由上述电机的 选择计算可知电动机 -输出轴总效率 =0.9466 3）输出轴的输入功率3P3P=P （ 3-3） 则 P=45 0.9466=42.6kW 4）输出轴的转速3n3n= in （ 3-4） 则 3n=740/1.6=462.5 r/min 5）输出轴 - 轴段上转矩3T3T=9.55336 /10 nP 轴承（ 3-5） 则 3T=9.55 610 42.6 0.993/462.5=873475 mmN 3.3.3 轴的结构设计 图 3-1 轴的结构草图 1）确定轴上零件的装配方案 如图 3-1 所 示， 从轴的左端安装的依次是挡油环、轴承、轴承盖、迷宫密封、专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 9大带轮、圆螺母，从轴的右端安装的依次是轴承、轴承盖、迷宫密封、打散盘、圆螺母。为了方便表述，记轴的 左端面为， 并从左向右没个截面变化处依次标记为、 ，对应每轴段的直径和长度则分别记为 12d 、23d、 和 12L 、23L、 2）确定轴的最小直径 mind - 轴段仅受转矩作用，直径最小 。 45 钢 调质处理 ，查 文献 3表 11.3确定轴的 C值 mmnPCd 07.545.462993.06.42120 33m i n0 考虑到轴自身的应用场合，此轴为中空轴 ，取轴颈处直径为 200 mm，与标准轴承 320140的圆锥滚子轴承的孔径相同，所以取 - 轴段直径 12d = mind =180 mm 3）确定各轴段的尺寸 - 轴段上拧有双圆螺母（ GB812-88 M180 3） , 12d =180 mm；考虑到圆螺母的厚度，取 12L =62 mm； - 轴段上安装打散盘，为方便安装，23d应略大于 12d ，取23d=185 mm； 为使圆螺母端面可靠地押紧 打散盘 ，23L应略小于 打散盘 轮毂的宽度 b=550 mm，取23L=548 mm； - 轴段，取打散盘的定位轴肩高度为 h=6.5 mm，所以34d=198 mm，考虑到整个转子与机架、筒体的安装，取34L=139 mm； - 轴段上安装轴承，45d=200 mm ，45L=B=69 mm； - 轴段，取轴承的定位轴肩高度为 h=15 mm，则56d=230 mm；考虑到整个转子与机架的安装，取56L=659 mm； - 轴段上安装有挡油环和轴承，根据轴承的宽度 B=69 mm取67L=84 mm， 67d=45d=200 mm； - 轴段， 为方便安装，78d应略小于78d，取 78d=198 mm；考虑到轴承端盖的总厚度为 53 mm及用迷宫密封来固定带轮，取78L=83 mm； - 轴段上装有带轮， 取带轮的定位轴肩高度为 h=6.5 mm，所以89d=185 mm；为使圆螺母端面可靠地押紧带轮，89L应略小于带轮轮毂的宽度 b=210 mm，取 89L=207 mm； - 轴段 , 910d应略小于89d，取910d=180 mm，轴上拧有双圆螺母（ GB812-88 M180 3）， 考虑到圆螺母的厚度，取910L=63 mm。 4）轴上零件的周向固定 带轮、打散盘与轴的周向固定均采用平键连接；轴承与轴的周向固定采用过渡配合。 带轮处选用 A 型普通平键 （ GB/T1095-1979） ， 由23d查 文献 1，平键截面尺寸 b h=45 mm 25 mm，键长 191 mm。 带轮 轮毂 与轴采用 过渡 配合 H8/k7，粗糙度aR1.6 m 。 打散盘处选用 A 型普通平键（ GB/T1095-1979），由89d查 文献 1，平键截面尺寸b h=45 mm 25 mm，键长 280 mm。 打散盘 轮毂 与轴采用过渡配合 H8/k7, 粗糙度aR1.6 m 。 滚动轴承与轴颈的配合采用过渡配合 H7/k6, 粗糙度aR1.6 m 。 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 10 5）键联接的强度校核 键联接传递转矩 T为： nPT 9550（ 3-6） 则 mNnPT 8805.462 6.4295509550键工作面的压强 p为： pdkl Tp 2000（ 3-7） 式中 d 轴的直径，单位为 mm； k 键与轮毂的接触高度， k=h/2,h为键的高度，单位为 mm； l 键的工作长度，单位为 mm,l=L-b； p 键、轴、轮毂 3者中最弱材料的许用压强 ，单位为 MPa。 查 文献 1有 p=30MPa 则 pMP ad k l Tp 2.51465.12185 88020002000键联接强度通过 6）轴上零件的轴向固定 带轮、打散盘的轴向固定采用轴肩和双圆螺母 GB812-88 M180 3。 3.3.4 计算 轴的受力 轴的受力 简图、水平面受力简图 见图 3-2b、 c。 1）求支 承 反力 cM=0， BCSACR B / =222 9361/743=3595 N BM=0， BCBCACSRC /=9361（ 222+743） /743=12956 N 2）求弯矩 截面 A处弯矩 mmNACRMC 287623222212956水平面、垂直面及合成弯矩图见 3-1d、 f 及 g。 3）求扭矩 打散盘传递的扭矩 T=nP61055.9 = 450 9466.0451055.9 6904003 mmN ,带轮的扭矩就等于打散盘的扭矩。 4）弯扭合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和最大扭矩的截面的强度，危险截面为 A。 考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力， 6.0 22 TMMa （ 3-8） 则 mmNTMMa 2 9 2 6 9 2 89040036.02 8 7 6 2 3 2 2222 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 11 WMaa （ 3-9） 则 MP aWM aa 28.518511011851.0292692843 45钢调质处理，由 文献 1查得 MPa601 1 a弯扭合成强度满足要求 图 3-2 轴的力分析 图 3.3.5 轴的疲劳强度校核 1）确定危险截面 根据载荷分布及应力集中部位，选取轴上八个截面（）进行分析（见图3-2）。 截面、分别与、相比，二者有相同的截面尺寸和应力集中状态，但后者载荷较小， 且只承受转矩， 故截面、不予考虑。截面与相比，二者截面尺寸相同，弯矩相差不大，虽然截面的转矩较大，但应力集中不如截面严重，故截面不予考虑 ，截面、应力接近最大，应力集中相近，且最SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 12 严重，但截面不受转矩作用，故不必校核。 最后确定截面为危险截面。 2）校核危险截面的安全系数 a. 截面左侧强度校核 抗弯截面系数 413 11.0dddW （ 3-10） 则 343 2.5 5 4 1 1 718511011851.0 mmW 抗扭截面系数 413 12.0dddWT（ 3-11） 则 343 1 1 0 8 0 3 418511011852.0 mmWT 截面左侧的弯矩 则 mmNM 1256732222/972876232 WMb （ 3-12） 则 M P aWMb 51.218511011851.01 2 5 6 7 3 243 截面上的弯曲应力 TT WT3 （ 3-13） 则 M PaWTTT82.01 1 0 8 0 3 49 0 4 0 0 33 平均应力 弯曲正应力为对称循环应力 2/m inmax m （ 3-14） 扭转切应力为脉动循环变应力 2/)( m inm ax m （ 3-15） 则 0m， M P am 41.02/82.02/)( m i nm a x 应力幅 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 13 2/2/m inm a xm inm a x aa （ 3-16） 则 MP aMP ama ba 41.02/ 51.22/m i nm a x m i nm a x 材料的力学性能 45钢调质，查 文献 1得： M P aM P aM P aB 155,275,640 11 轴肩理论应力集中系数 07.1185/198/,011.0185/0.2/ dDdr 查 文献 1，并经插值计算得： M P aM P a 31.1,0.2 材料的敏感系数 由 M Pammr B 640,0.2 查 文献 1并经插值计算得 85.0,82.0 qq有效应力 集中系数 1111 qk qk （ 3-17） 则 26.1131.185.0111 82.110.282.0111 qk qk尺寸及截面形状系数 由 h=6.5、 mmd 18523 查 文献 1得： 53.0扭转剪切尺寸 系数 由 mmdD 18523 查 文献 1得： 73.0表面质量系数 轴按磨削加工，由 MPaB 640 查 文献 1得： 92.0 表面强化系数 轴未经表面强化处理， 1q疲劳强度综合影响系数 1/1/1/1/ kK kK （ 3-18） 则 81.1192.0/173.0/26.11/1/52.3192.0/153.0/82.11/1/ kK kK 等效系数 45钢：1.005.02.01.0 取 05.0,1.0 仅有弯曲正应力时的计算安全系数 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 14 maKS 1 （ 3-19） 则 13.3101.051.252.32751 maKS 仅有扭转切应力时的计算安全系数 maKS 1 （ 3-20） 则 25.20341.005.041.081.11551 maKS 弯扭联合作用下的计算安全系数 22 SSSSSca （ 3-21） 则 77.3025.20313.31 25.20313.31 2222 SSSSSca设计安全系数 材料均匀，载荷与应力计算精确时： S=1.3 1.5，取 S=1.5 疲劳强度安全系数校核 SSca 左侧疲劳强度合格 b. 截面右侧强度校核 抗弯截面系数 由公式（ 3-10）可知 343 3.6 9 8 6 1 519811011981.0 mmW 抗扭截面系数 由公式（ 3-11）可知 343 6.1 3 9 7 2 3 019811011982.0 mmWT 截面左侧的弯矩 由公式（ 3-12）可知 mmNM 1 6 1 9 5 0 0222/1252 8 7 6 2 3 2 M P aWMb 64.219811011981.01 6 1 9 5 0 043 截面上的弯曲应力 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 15 由公式（ 3-13）可知 M PaWTTT65.06.1 3 9 7 2 3 09 0 4 0 0 33 平均应力 弯曲正应力为对称循环应力， 2/m inmax m扭转切应力为脉动循环变应力， 0m， M P am 325.02/65.02/)( m i nmax 应力幅 由公式（ 3-16）可知 MP aMP ama ba 325.02/ 64.22/m i nm a x m i nm a x 查 文献 1带轮与轴配合 H8/k7处的 /k=1.89/0.60=3.15 查 文献 1带轮与轴配合 H8/k7处的 /k=1.46/0.60=2.43 表面质量系数 轴按磨削加工，由 MPaB 640 查设计手册得： 92.0 表面强化系数 轴未经表面 强化处理， 1q疲劳强度综合影响系数 由公式（ 3-18）可知 52.2192.0/143.21/1/25.3192.0/115.31/1/ kK kK 等效系数 45钢：1.005.02.01.0 取 05.0,1.0 仅有弯曲正应力时的计算安全系数 由公式（ 3-19）可知 05.3201.064.225.3 2751 maKS 仅有扭转切应力时的计算安全系数 由公式（ 3-20）可知 57.185325.005.0325.052.21551 maKS 弯扭联合 作用下的计算安全系数 由公式（ 3-21）可知 64.3157.18505.32 57.18505.32 2222 SSSSSca设计安全系数 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 16 材料均匀，载荷与应力计算精确时： S=1.3 1.5，取 S=1.5 疲劳强度安全系数校核 SSca 右侧疲劳强度合格 3.3.6 轴的静强度校核 1）确定危险截面根据载荷较大及截面较小的原则选取截面、 为危险截面。 2）校核危险截面的安全系数 计 算 内容及 公 式 mNTT ,2max mNMM ,2m ax 3,cmZ 3,cmZp 截面 2904max T = 1808 125.0125962m a x M = 3149 569 1190 截面 1808max T M 0 4 9 5.01 2 5 9 62max = 1247 667.25 1334.5 计 算 内容及公 式 ssZMS ss /max pss ZTS /max 22sssssSSSSS截面 295 171 53.3 112.5 48.4 截面 295 171 157.8 126.2 98.5 取许用安全系数 5.1spS，计算安全系数均大于许用值，故轴的静强度足够。上式计算中取 M P ass 17129558.058.0 。 3.4 滚动轴承的寿命计算 设 计 项 目 设计内容及依据 设 计 结 果 1.确定 32040 轴承的主要性能参数 查 文献 1得： rC =580 kN、 e=0.42 、 Y=1.44 rC =580 kN 42.0e 44.1Y 2.计算派生轴向力1sF、2sFNNYFF rs 8.97044.12 27962 11 NNYFF rs 5.4 2 2 144.121 2 1 5 82 22 NFs 8.9701 NFs 5.42212 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 17 续表 设 计 项 目 设 计 依 据 及 内 容 设 计 结 果 3.计算轴向负荷1aF、2aFaes FF 1=（ 970.8+5145） N=6115.8 2sF，故轴承被“压紧”，轴承被“放松”，得： NFFF aesa 8.6 1 1 512 NFF sa 8.97011 NFa 8.9701 NFa 8.61152 4. 确定系数2121 YYXX 、 eFFra 3 4 7 2.02 7 9 6 8.97011eFFra 503.012158 8.611522查 文献 38.10得 : 44.1,4.0,0,1 2211 YXYX 1X =1、 1Y =0 2X =0.4 、2Y =1.44 5.计算当量动负荷21 PP、 2797111111 ar FYFXP 22222 ar FYFXP =0.4 12158+1.44 6115.8 NP 27971 NP 136702 6.计算轴承寿命hL查 文献 3表 8.7、 8.8得 : 3/10,1,0.3 又知tp ff hPf CfnLpth3101367035800004501666716667 hL=253380 h 7.验证轴承是否合适 hL h 2 0 0 0 02 5 3 3 8 0 该轴承合适 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 18 4 分级部分设计 4.1 电动机的选择 1） 按工作条件和要求，选用一般用途的 Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。 2） 选择电动机的容量 经分析计算得 风轮 所需消耗的总功率总P=18.25 KW； 电动机所需功率 总PP 0（ 4-1） 由经验及实践选择，整个传动过程中有 1 对轴承， 电机 通过联轴器直接驱动主轴旋转 ,它们的传动效率可查阅 文献 1得带=0.99，联轴器=0.993 从电动机至 风轮 的总效率 为 2轴承联轴器 （ 4-2） 则 = 2993.099.0 =0.9762 7.189 7 6 2.0 25.180 总PP kW 选取电动机的额定功率mP，使0)3.11( PPm =(1 1.3) 18.7 =18.7 24.31 kW 查 文献 1得，取mP=22 kW 3） 确定电动机转速mn按照风轮的工作要求，此电机要求为调速电机，调速范围在 0 950 r/min，而风轮根据经验工作转速在 600 r/min 比较合适 ， 综合考虑 选定电动机的型号为Y180L-4。 4.2 轴的设计 4.2.1 选择轴的材料 由于设计 传递的功率不是太大，对其重量和尺 寸无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。 4.2.2 确定输出轴运动和动力参数 1）确定电动机额定功率 P和满载转速 1n 由 Y180L-4，查标准 JB3074-82得： P=22kW， n =600r/min 2）确定相关件效率 由上述电机的选择计算可知电动机 -输出轴总效率 =0.9762 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 19 3）输出轴的 输入功率 1P 1P =P =22 0.9762=21.3kW 4）输出轴的转速 1n 1n =n =600 r/min 5）输出轴 - 轴段上转 矩 1T 1T =9.55116 /10 nP 轴承（ 4-3） 则 1T =9.55 610 21.3 0.993/600=336652 mmN 4.2.3 轴的结构设计 1）确定轴上零件的装配方案 如图 4-1 所示，从轴的左端安装的依次是轴承、轴承盖、迷宫密封、风轮、 胀紧联结套、压帽，从轴的右端安装的依次是挡油环、轴承、轴承盖、迷宫密封、联轴器 。为了方便表述，记轴的左端面为，并从左向右每个截面变化处依次标记为、 ，对应每轴段的直径和长度则分别记为 12d 、23d、 和 12L 、23L、 2）确定轴的 最小直径 mind a. - 轴段仅受转矩作用，直径最小。 45钢 调质处理 ，查 文献 3表 11.3确定轴的 C值， mmnPCd 68.3860099.022120 33m i n0 考虑到轴自身的应用场合， 及风轮的孔径 50 mm，取min0d=48 mm b.选择联轴器型号 联轴器的计算转矩caT，查 文献 1得工作情况系数 AK =2.3 TKT Aca （ 4-4） 则 mmNTKTAca 7 9 7 3 2 9600 99.0221055.93.2 6 选择弹性柱销联轴器，按 m in/600.7 9 7 3 2 9 rnmmNTTca 、，查标准 GB/T 5014-1985，选用 HL4 型弹性柱销联轴器， m in/4000,1250000 rnmmNT 半联轴器长度 L=112 mm,与轴配合 轮 毂孔长度 l=110 mm，半联轴器的孔径 d=48 mm c.确定轴的最小直径 应该满足m in012m in dddd ，取 mind =48 mm 1） 确定各轴段的尺寸 图 4-1 主轴结构草图 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 20 - 轴段 , 12d =68 mm；考虑到 轴端拧有压帽以及固定风轮的强度要求 ，取12L =100 mm。 - 轴段上安装 风轮 ， 风轮的轮毂直径为 70 mm ，所以23d=70 mm； 为 便于安装风轮及固定风轮轮毂 B=115 mm取23L=160 mm。 - 轴段， 为方便安装 32016圆锥滚子轴承，安装迷宫密封及轴承透盖，取 45d=80 mm，45L=65 mm。 - 轴段上安装 32016圆锥滚子 轴承，56d=80 mm， 轴承宽度 B=29 mm，所以取56L=65 mm。 - 轴段，取轴承的定位轴肩高度为 h=7.5 mm，则67d=95 mm， 考虑到整个转子与机架的安装 要求 ，取67L=1810 mm。 - 轴段上安装有挡油环和轴承，根据轴承的宽度 B=29 mm取67L=44 mm， 78d=56d=80 mm。 - 轴段，为方便安装，89d应略小于78d，取 89d=78 mm；考虑到轴承端盖的总厚度及用迷宫密封，取89L=50 mm； - 轴段 作为 轴肩 来固定联轴器，取轴肩 高度为 h=6.5 mm，所以910d=63 mm；取910L=74 mm； - 轴段 上安装联轴器 ,根据所选 HL4 弹性柱销联轴器1011d=48 mm， 为便于安装，轴段的长度小于联轴器轮毂 L=112 mm， 取1011L=63 mm。 4）轴上零件的周向固定 联轴器 、 风轮 与轴的周向固定均采用平键连接；轴承与轴的周向固定采用过渡配合。 风 轮处选用 Z4型胀紧联结套（ JB/T7934-1999）。 风 轮 轮毂 与轴采用过渡配合 H7/k7，粗糙度aR1.6 m 。 联轴器 处选用 A 型普通平键（ GB/T1095-1979），平键截面尺寸 b h=14 mm 9 mm，键长 100 mm。 联轴器 轮毂 与轴采用过渡配合 H7/k6, 粗糙度aR1.6 m 。 滚动轴承与轴颈的配合采用过渡配合 H7/m6, 粗糙度aR1.6 m 。 由于主轴上 只 在 两 轴承处受弯矩 作用 ， 两处看成两个支点相互平衡； 而在联轴器与风轮处 只 受扭矩 作用，此扭矩只会小于等于电动机产生的扭矩，所以轴的强度不必校核。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 834308595 21 5 风轮的 结构 设 计 根据 文献 1第十三章第四节风机叶轮设计知识 ， 径向弯曲叶片叶轮适用于冶金 、排尘 、 烧结等工业 ， 本设计决定采用此结构，结构及几何参数如图： 12图 5-1 风轮结构 示意图 根据动压与风速的关系： 2/2CPd （ 5-1） 式中：dP 动压 ，aP； 空气密度，常温常压下为 1.2 3/mkg ； C 风速 ， sm/ 。 根据同课题组人员计算得到分离 2mm 物料粒子所需要风速为 sm/53.12 ，再根据公式（ 5-1）得到 dP94.2 Pa 。 由于通用分级设备的静压损失一般为 200Pa 250Pa ，考虑工作条件不利， 结果取略大的数值， 取静压 PaPst 260。 全压 std PPP （ 5-2） 则 PaPPPstd 350根据表 5-1取 o1101 ， o902 ，一般径向弯曲叶片系数 在 0.35 0.55之间 ，这里 取 4.0 。 SF500/100 打散分级机回转部分及传动设计 22 表 5-1 叶片转角 叶 片 形 式 1 2 径 向 直 叶 片 90o 90o 后 倾 直 叶 片 oo 150100 1212 coscos DD 前 弯 曲 叶 片 oo 140100 oo 4525 径 向 弯 曲 叶 片 oo 150110 o90 后 弯 曲 叶 片 oo 150140 20 oo 150 叶轮外径： PnD602 （ 1-3） 又从同课题组人员设计数据中得到风轮电机转速为 600 min/r ，再根据公式（ 1-3）得到 mD 837.02 ，圆整 取 mD 8.02 。又根据叶片为前径向弯曲 时21 8.0 DD ， 则可 得到 mD 64.01 。 112122cos2 RRRRk =112122cos4 DDD （ 1-4） 将 已知数据代入 公式 （ 1-4） 得： mRk 263.02220 RRr k （ 1-5） 代入数据得到 mr 479.00 。 弯曲叶片的宽度为 245.02.0 Db ，我们取 245.0 Db =0.35m。 一般叶片为弯曲式时，叶片数 288z 片，由于打散分级机的物料不通过叶轮，所以我们可以适当多取点（但最好不要超过 32 个）以便于在低转时也能取到较好的分级效果，在这里取 30个叶片。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速