带式输送机驱动装置设计说明书

摘要带式输送机驱动装置是输送机的动力的来源，主要由电动机通过联轴器、减速器、带动传动滚筒转动。本驱动装置设计中，首先根据输送机的工作要求确定传动方案,然后确定电动机,由电机及工作机进行减速器设计, 驱动装置，驱动装置架，传动滚筒，滚筒头架设计。关键词： 带式输送机 驱动装置 减速器 滚筒 AbstractConveyor belt conveyor drive is the driving force of the source. The main belt conveyor drive motor through a coupling, reducer, driving drum driven rotation. With drum and the friction of the belt, the belt movement, a tilt of the belt conveyor also set up for brakes and stop.In this drive in accordance with the design of the first conveyor requirements for the work programme identified transmission, and then determine Motors, electrical and machine reducer design work, drive, drive planes, driving drum, drum-head design .Keywords: Beltconveyor DrivingDevice Reducer Drum 1 概述 .11.1 带式输送机的发展历程及发展方向 .11.2 输送机的分类 .21.3 驱动装置 .42 运动方案的拟订 .63 减速器设计 .93.1 选择电动机 .93.1.2 选择电动机的容量 .93.1.3 确定电动机的转速 .103.2 计算总传动比并分配各级传动比 .113.3 运动参数的计算 .113.3.1 计算各轴转速: .113.3.2 各轴的功率和转矩 .113.4 传动零件(齿轮)的设计 .133.4.1 高速级齿轮传动的设计计算 .133.4.1.1 选择材料、齿轮精度等级、类型及齿数 .133.4.1.2 按齿面接触强度设计 .143.4.1.3 按齿根弯曲强度设计 .163.4.1.4 几何尺寸计算 .183.4.2 低带级齿轮传动的设计计算 .193.4.2.1 选择材料、齿轮精度等级、类型及齿数 .193.4.2.2 按齿面接触强度设计 .193.4.2.3 按齿根弯曲强度设计 .223.4.2.4 几何尺寸计算 .233.5 轴的设计 .243.5.1 轴的材料 .243.5.2 轴径的初步估算 .243.5.3 轴的结构设计 .253.5.4 按弯扭合成进行轴的强度校核 .273.6.1 轴 I 上的轴承的选择 .373.6.3 轴 III(输出轴)上的轴承的选择 .423.7.1 高速级大齿轮与轴的联接 .443.7.2 低速级大齿轮与轴的联接 .453.9.1 联轴器的选择设计 .483.9.1.1 高速轴联轴器 .483.9.1.2 低速级联轴器的选择设计 .503.9.3 密封 .533.9.4 公差与配合 .543.9.5 其他附件的设计 .544 驱动滚筒设计 .584.2.2 滚筒轴的校核 .654.2.3 滚筒的周向定位 .655 托辊的设计 .675.1.1 作用 .675.1.2 托辊的类型 .675.3.1 槽形托辊 .695.3.2 缓冲托辊 .705.3.3 回程托辊 .715.3.4 调心托辊 .726.机架 .757.拉紧装置 .76致谢.77参考文献.7811 概述1.1 带式输送机的发展历程及发展方向随着世界装备制造业向中国转移及我国带式输送机产品的技术进步，中国成为世界上最大的带式输送机产品研发和制造基地指日可待，5 年后我国带式输送机全球市场占有率将达到 50%左右。下游产业的发展和技术进步，要求为其配套的橡胶输送带行业更快地与国际接轨，采用国际先进标准、不断提高产品质量、开发低阻力节能型输送带、加强技术服务，成为下游产业的迫切要求。带式输送机作为大宗散状物料连续输送设备，广泛应用于大型露天煤矿、大型露天金属矿、港口码头以及火电、钢铁、有色、建材、化工、粮食等行业，是现代工业和现代物流业不可或缺的重要技术装备。上世纪 80 年代初，我国带式输送机行业只能生产 TD75 型带式输送机，因而配套棉帆布输送带即可满足要求，但当时国家重点工程项目中带式输送机产品却都是从国外进口。80 年代中期，我国带式输送机行业开始引进国外先进技术和专用制造设备，设计制造水平有了质的提高，并逐渐替代进口产品。近年来，我国带式输送机总体上已经达到国际先进水平，除满足国内项目建设的需求外，已经开始批量出口，其设计制造能力、产品性能和产品质量得到了国际市场的认可。而输送带作为承载和牵引构件，是带式输送机中的主要部件之一，因此必须满足国内大型项目及国际更高标准的要求。目前带式输送机发展的重点产品包括长距离、大运量、高带2速带式输送机，水平及空间曲线越野带式输送机，露天矿用移置式带式输送机，大型下运带式输送机，自移机尾可伸缩带式输送机，园管带式输送机，大倾角上运带式输送机，钢丝绳牵引带式输送机。重点研发的核心技术包括带式输送机动态分析设计技术，智能化可控驱动系统研发，物料转载点新型耐磨材料研制，钢结构优化设计技术以及带式输送系统节能技术、环保技术和散料输送系统集成及工程设计技术等。1.2 输送机的分类带式输送机分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分成两类,一类是普通型带式输送机,这类带式输送机在输送带运输物料的过程中,上带呈槽形,下带呈平形,输送带有托辊托起,输送带外表几何形状均为平面;另外一类是特种结构的带式输送机,各有各的输送特点.其简介如下:各种带式输送机的特点.QD80 轻型固定式带输送机 QD80 轻型固定式带输送机与TD型相比,其带较薄、载荷也较轻,运距一般不超过 100m,电机容量不超过 22kw.它属于高强度带式输送机,其输送带的带芯中有平行的细钢绳，一台运输机运距可达几公里到几十公里.U 形带式输送机它又称为槽形带式输送机,其明显特点是将普通带式输送机的槽形托辊角由提高到使输送带成 U 形.这样一来输送带与物料间产生挤压,导致物料对胶带的摩擦力增大,从而输送机的运输倾角可达 25.3. 管形带式输送机 U 形带式输送带进一步的成槽,最后形成一个圆管状,即为管形带式输送机,因为输送带被卷成一个圆管,故可以实现闭密输送物料,可明显减轻粉状物料对环境的污染,并且可以实现弯曲运行.气垫式带输送机其输送带不是运行在托辊上的,而是在空气膜（气垫）上运行,省去了托辊,用不动的带有气孔的气室盘形槽和气室取代了运行的托辊, 运动部件的减少,总的等效质量减少,阻力减小,效率提高,并且运行平稳,可提高带速.但一般其运送物料的块度不超过 300mm.增大物流断面的方法除了用托辊把输送带强压成槽形外,也可以改变输送带本身,把输送带的运载面做成垂直边的,并且带有横隔板.一般把垂直侧挡边作成波状,故称为波状带式输送机,这种机型适用于大倾角,倾角在 30以上,最大可达 90.（6）.压带式带输送机它是用一条辅助带对物料施加压力.这种输送机的主要优点是:输送物料的最大倾角可达 90,运行速度可达 6m/s,输送能力不随倾角的变化而变化,可实现松散物料和有毒物料的密闭输送.其主要缺点是结构复杂、输送带的磨损增大和能耗较大.钢绳牵引带式输送机它是无际绳运输与带式运输相结合的产物,既具有钢绳的高强度、牵引灵活的特点,又具有带式运输的连续、柔性的优点。41.3 驱动装置驱动装置的作用是将电动机的动力传递给输送带，并带动它运动。机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。驱动装置是带式输送机的动力传递机构。一般由电动机、联轴器、制动器、减速器及驱动滚筒组成。电动机：带式输送机用的电动机，有鼠笼式、绕线式异步电动机。在有防爆要求的场合，就采用矿用隔爆机。使用液力耦合器时，不需要具有高起动力矩的电动机，只要与耦合器匹配得当，就能得到接近电机最大力矩的起动力矩。联轴器：按传动和结构上的需要，分别采用液力耦合器、柱梢联轴器、棒梢联轴器、齿轮联轴器或十字滑块联轴器。减速器：带式输送机用的减速器，有圆柱齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器。圆柱齿轮减速器的传动效率高，但是它要求电机轴与输送机轴平行，驱动装置占地宽度大，适合于在地面驱动；而井下使用时需要加宽峒室，若把电机布置在输送带下面，会给维护和更换造成困难。因此，用于采区巷道是，常采用圆锥-圆柱齿轮减速器。5驱动滚筒：驱动滚筒是依靠它与输送带之间的摩擦力带动输送带运行的部件。据挠性牵引构件的摩擦传动理论，输送带与滚筒之间的最大摩擦力，随摩擦系数和围包角的增大面增大。所以提高牵引力必须人这两方面入手。根据不同的使用条件和工作要求，带式输送机的驱动方式，可分单电机单滚筒驱动单电机双滚筒驱动及多电机驱动多滚筒驱动几种。62 运动方案的拟订驱动装置是带式输送机的原动力部分、由电动机、减速器以及高（低）速联轴器、制动器和逆止器等组成。其型式的确定按与传动滚筒和关系，驱动装置可分为分离式、半组合式和组合式三种。其三种组合方式如下表的示：类型 代号 功率范围/kw驱动系统组成分离式Y-DBY/DCY2.2-315 MLL 联轴器- 直交轴硬齿面Y 电机- YOX 耦合器 ZL 联轴器 分离式Y-ZLY/ZSY 2.2-315 Y 电机-MLL 联轴器-平行轴硬齿面-ZL 联轴器YOX 耦合器 减速器半组合式YIH 2.2-250 Y 电机-HL 联轴器减速滚筒YOX 耦合器组合式YII 2.2-55 Y 电机电动滚筒分离式驱动装置有两种，在这两种分离式装置中，应优先选7择 Y-ZLY 驱动装置；而 Y-DBY 适用于要求布置特别紧凑的地方。电动滚筒-组合式驱动装置是将电动机和减速器齿轮副装入滚筒内部与传动滚筒组合在一起的驱动装置。驱动装置不占空间，适用于短距离及较小功率的带式输送机上。但电动机在滚筒内部，散热条件差，因而电动滚筒不适合长期连续运转，也不适合在环境温度不大 40C 的场合使用。减速滚筒-半组合式驱动装置是只将减速齿轮副置于滚筒内部，电动机伸出在滚筒外面的驱动装置。它解决了电动滚筒散热条件差的问题。因而作业率可不受太大的限制。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、8重量和成本。综合考虑本题设计采用的为第一种分离式传动方案。众所周知，带式输送机的驱动装置由电动机、减速器、联轴器、滚筒有向上倾斜时还配有制动器、逆止器等部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计带式输送机的传动装置，必须先合理选择、设计它各组成部分，下面我们将一一进行设计及选择。93 减速器设计3.1 选择电动机电动机是常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。3.1.1 选择电动机的类型按工作要求和条件选取 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。 3.1.2 选择电动机的容量工作所需的功率：/wdp= F V/（1000 ）w所以： = F V/（1000 ）d式中 电动机的工作功率 kw p工作机所需功率(指输入工作轴的功率)kww工作机的效率W由电动机至工作机之间传动装置的总效率为：= . . .21432式中 、 、 、 、分别为齿轮传动、卷筒、轴承、联轴器的124效率。10取 = 0.97、 = 0.96、 =0.98、 = 0.99 则： 1234= 0.97 20.960.9840.992= 0.817所以： = = dpwFV800.817.96kw根据 选取电动机的额定功率 dPedP查机械零件设计手册取电动机的额定功率为 110kwedp3.1.3 确定电动机的转速由卷筒轴的转速 59.7/minwnr按二级斜齿圆柱减速器的传动比的合理范围 =8 30i:故电动机的转速范围为: =( )59.7r/min=(477.6 1791)r/mindwni830:配合计算出的容量,由表 1-57 查出有两种适用的电动机型号, 其技术参数比较情况见下表：表 3-1 ：额定功率电动机转速 /minr方 案 电动机型号kw 同步转速满载转速电动机重量 kg1 Y315M2-6 110 1000 990 11102 Y315S-4 110 1500 1480 1000综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及减速器的传动11比，可知方案 2 比较适合。因此选定电动机型号为 Y315S-4,所选电动机的额定功率 P =110kw，满载转速 n=1480r/min 。3.2 计算总传动比并分配各级传动比电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。4.2.1 计算总传动比= =24.79 /mwin148059.74.2.2 分配各级传动比 确定各级的传动比时,考虑到润滑条件,应使高、低级两个在齿轮的直径相近，所以低速级大齿轮略大些，推荐高带级传动比。12.3ii:15.49.513.3 运动参数的计算3.3.1 计算各轴转速:1480/minnr=2/i5.926.8/inr3/173.3.2 各轴的功率和转矩电动机轴输出功率和转矩80kwdp129550 Nm9550dTmdnp80516.2m4N轴 1 的输入功率和转矩：= = 800.99=79.2kw1pr49550 NmT1n9550 511.05Nm79.2480轴 2 的输入功率和转矩：= = 79.20.970.98=75.29kwp139550 Nm2T2n9550 2667.18Nm75.968轴 3 的输入功率和转矩：= =75.290.970.98=71.57kwp2129550 Nm3T3np9550 11435.39Nm71.59卷筒轴的输入功率和转矩：= kp3234=71.570.980.990.96=66.66kw9550 NmkT3nk139550 10650.87Nm6.597将以上各轴的转速，功率及转矩，列成表格表 3-2：轴 名 参 数 电 动机 轴1 轴 2 轴 3 轴 卷 筒轴转 速 r/min1480 1480 269.58 59.77 59.77功 率 kw110 79.2 75.29 71.57 66.66转 矩 N m:516.21 511.05 2667.18 11435.3910650.873.4 传动零件(齿轮)的设计3.4.1 高速级齿轮传动的设计计算3.4.1.1 选择材料、齿轮精度等级、类型及齿数（1）材料及热处理。由表 10-1 选得大、小齿轮的材料均为40 ，并调质处理及表面淬火，齿面硬度为 48 55HRC。rc :（2）按运动简图中的传动方案所示，选用斜齿轮圆柱齿轮传动。（3）输送机为一般机器，速度不高，表面淬火，轮齿变形不14大，故精度可选用 7 级精.(4) 选用小齿轮的齿数为 =18，大齿轮的齿数为1z= = 取 。2z1i:829（5）选取螺旋角。初选螺旋角 。43.4.1.2 按齿面接触强度设计按机械设计公式（10-21）计算 1td 2132tHEdkTuZ（1）确定式中的各计算数值1).试选 =1.6tk2).小齿轮传递的转矩即 =511.05 N mm1T3).由图10-30,选取区域系数 =2.423HZ4).由图10-26,查得 =0.78 =0.89 则= + =0.78+0.89=1.675).齿宽系数 。因为大小齿轮均为硬齿面，故宜选稍小的d齿宽系数。由表10-7选取齿宽系数 =0.8。d6）由表10-6，查得材料的弹性影响系数 =188.9 。EZ1/2MPa7）由图10-21e按齿面硬度,查得大小齿轮的接触疲劳强度极限 = =1100Mpa。lim1li28）由式（10-13）计算应力循环次数。15=601N1hnjl=6014801(83005)=1.06 910= = =1.9321u9.065489)计算接触疲劳选用应力。（取失效概率为1 ，安全系数S为1）查图10-19，得 =0.96； =0.98HNK2HN由式(10-12)， = 得：lim:= =0.961100/1=1056MPa1Hli1NS= =0.981100/1=1078 MPa2lim2:故取 = = 1067 MPaH12H056178(2)设计计算1)计算小齿轮的分度圆直径 ，由计算公式得1td= mm=64.45mm1td2532.606.438.98.797:2)计算圆周速度= =4.99m/s160tnV.4.51063) 计算齿宽b及模数 ntmb= =0.8 64.45=51.56mm1dt= = =3.47mmntm1costz64.5cos18h= =2.25 =2.25 3.47=7.8mmafhnt16b/h=51.56/7.8=6.614) 计算纵向重合度= 0.3181tandz=0.318 0.8 18 tan =1.14245) 计算载荷系数k由表10-2,得使用系数 =1；根据v=5.06m/s、7级精度由图AK10-8查得动载系数 =1.14；由表10-3查得齿间载荷分配系数v=1.2；由表10-4查得齿向载荷分布系数 =1.29。HK HK故载荷系数K= =1 1.14 1.2 1.29=1.77AvH6) 按实际的载荷系数校核所算得的分度圆直径由式（10-10a）得 =64.45 =66.65mm31tdK31.767) 计算模数 nm= = =3.59mmn1cosdz6.5cos4183.4.1.3 按齿根弯曲强度设计 132cosFaSndKTYmz(1) 确定式中计算参数1) 计算载荷系数由上面的可知 =1 =1.14;由表10-3查得 =1.2;由图AKv HK10-13查得 =1.22HK= =1 1.14 1.2 1.24=1.696 AKv172) 根据纵向重合度 =1.142,从图10-28查得螺旋角影响系数 =0.85Y3）计算当量齿数= =19.7 1vz3318cos4= =108.372v3394) 查齿表系数由表10-5,查得 =2.80 =2.181FaY2Fa5) 查取应力校正系数由表10-5,查得 =1.55 =1.791sa2sa6) 由图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限 =620MPa12FE7) 由图10-18，取弯曲疲劳寿命系数 =0.88 =0.91NKN8) 计算弯曲疲劳许用应力（取弯曲疲劳安全系数S=1.4） 由式(10-12)得= = =389.7MPa1F1NFEKS0.8624= = =403MPa29.9) 计算大小齿轮的 并加以比较FasY= =0.01141FasY2.805397= =0.009682Fas.4(2) 设计计算18=3.30mnm523221.69.01.8cos140.6m对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 与nm由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取模数m=3.5可满足弯曲强度要求；但要同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 =66.65mm来计算应有的齿数，于是由=18.491cosndzm取 =18，则 =u =5.49 18=98.82 取 =99121z2z这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.4.1.4 几何尺寸计算（1）计算中心距a= =12cosnzm893.5210.cos4将中心矩圆整为210mm(2) 按圆速后的中心矩修正螺旋角=12arcosnzm= =(89)3.50184因 值改变不多，故 、 、 参数等不必修正。HZ（3）计算大、小齿轮的分度圆直径19= = =64.6mm1dcosnzm93.51284=355.38mm20.n（4）计算齿轮宽度b= =0.8 =51.68mm1d64.圆整后取 =52mm =57mm2B3.4.2 低带级齿轮传动的设计计算3.4.2.1 选择材料、齿轮精度等级、类型及齿数1）材料及热处理。由表10-1选得大、小齿轮材料为40 ，rc并经调质及表面淬火，齿面硬度为48 55HRC。:2）按图示方案，低带级采用直齿圆柱齿轮传动。3）因表面淬火，轮齿变形不大，且输送机为一般机器，故精度选用7级。4）选取小齿轮的齿数 =21，大齿轮的齿数为1z=21 4 .51= 94.71 取 =95。21zi:23.4.2.2 按齿面接触强度设计1td2132.t EdHkTuZ1）试选载荷系数 =1.3tK202) 小齿轮传递的转矩= N mm1T5.03) 由表10-7选取齿宽系数 因大、小齿轮均为硬齿面，d故宜选稍小的齿宽系数，取 =0.84) 由表10-6查得材料的弹性影响系数 =189.8MPaEZ5) 由图10-21e按齿面硬度查得6大、小齿轮的接触疲劳强度极限 = =1050Mpalim1li26) 由式10-13计算应力循环次数=60 =1N1hnjl60269.58 1 (83005)=1.94810= = =1.932u804.587) 由图10-19取接触疲劳寿命系数 =0.90； =0.951HNK2HN8) 计算接触疲劳选用应力。（取失效概率为1 ，安全系数S为1）由式(10-12)， = 得：limNK:= =0.901050/1=945MPa1Hli1S= =0.951050/1=997.5MPa2lim2N:(2)设计计算1) 试算小齿轮分度圆直径 ，代入 中较小的值1tdH=1td2132.t EdHkTuZ212.32 =79.95mm2531.201.89.842) 计算圆周速度=160tdnV=1.13m/s3.479.52.83) 计算齿宽b及模数 ntmb= =0.8 79.95=63.96mm1dt= = =3.97mmntm1tz79.524)计算齿宽与齿高比b/hh= =2.25 =2.25 3.97=8.91mmafhntb/h=63.96/8.9=7.195) 计算载荷系数k由表10-2,得使用系数 =1.25；根据v=1.05m/s、7级精度由AK图10-8查得动载系数 =1.05；由表10-3查得直齿轮v= =1；由表10-4查得接触疲劳强度齿向载荷分布系数HKF=1.30故载荷系数K= =1.25 1.05 1 1.30=1.71AKvH6) 按实际的载荷系数校核所算得的分度圆直径由式（10-10a）得=79.95 =87.60mm31tdK31.77) 计算模数 nm22= = =4.17mmnm1dz87.6023.4.2.3 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 213FaSdKTYmz(1) 确定式中各计算参数1) 计算载荷系数由上面的可知 =1.25, =1.02， =1;由图10-13查得AKvFK=1.25HKK= =1.25 1.02 1 1.25=1.594AvF2) 由图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限=620MPa12FE3) 由图10-18，取弯曲疲劳寿命系数 =0.92 1FNK=0.962FNK4) 计算弯曲疲劳许用应力（取弯曲疲劳安全系数S=1.4） 由式(10-12)得= = =407.43MPa1F1NFES0.9264= = =425.14MPa2K .5) 查齿表系数由表10-5,查得 =2.76 =2.211FaY2Fa6) 查取应力校正系数23由表10-5,查得 =1.56 =1.7851saY2sa7) 计算大、小齿轮的 ，并加以比较F= =0.0105681FasY2.765403= =0.0092792Fas.8小齿轮的数值大(2) 设计计算=3.65mmm53221.594.01.0688对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 与由nm齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取模数m=3.65mm,就近圆整标准值3.8mm可满足弯曲强度要求；但要同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 =66.65mm来计算应有的齿数，于是由= =23.161dzm87.603取 =24，则 =u =24 4.51=108.24 取 =108121z2z这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.4.2.4 几何尺寸计算（1）计算大、小齿轮的分度圆直径= = =91.2mmd1zm243.824= =414.2mm2dzm1083.（2）计算中心距a= = 252.712z43.8（3）计算齿轮宽度b= =0.8 =70.08mm1d87.6圆整后取 =70mm =75mm2B3.5 轴的设计3.5.1 轴的材料根据机械设计表15-3从几种常用的轴的材料中选选取，由于小齿轮的直径较小，轴I设计成齿轮轴，故选材与小齿轮相同为40 ，调质处理；而轴II轴III取材也为40Cr,调质处理。Cr3.5.2 轴径的初步估算由公式（15-2） ， 可得各轴直径如下：3opdAn查表15-3得， =112 97 取 =110:o轴I： = =41.45mm1310pdn379.248025轴II: = =71.9mm23210pdn375.968轴III: = =116.81mm331.当截面上开有键槽时,应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱作用。对于直径 mm的轴，有一个键槽时，轴径增大10d3,有两个键槽时，增大7；而对于直径 mm时，有一个10d键槽增大5 7；有两个键槽增大10 15。:所以，根据以上原则，本题中的中间轴要用单键联接，故增大5；输入轴的最外端要开键槽联接联轴器，故可增大7；而输出轴的最外端也开槽联接联轴器，故可增大5。所以有： 41.45 (1+7)=44.351d71.9 (1+5)=75.502116.8 (1+5)=122.643将上面三轴的计算结果取整，初步估定三轴的最小直径如下：=48mm =80mm =125mm1d23d3.5.3 轴的结构设计转轴的结构形式为阶梯轴，各阶梯的直径和长度应综合考虑轴上的零件的固定、轴上零件的装配、轴的加工工艺等因素进行设计。(1) 轴上零件的固定26轴上零件在轴上的周向固定多采用过盈配合，一般用键或花键的形式联接；且在轴径相差不在的情况下，键槽应设计在同一加工轴线上。而在轴向上的固定，常采用轴肩与轴环、套筒、圆螺母、弹性挡圈等形式。(2) 轴上零件的装配轴上零件的装配在保证顺利装配的前提下，要减少加工，选择阶梯级数最少，装配最方便，轴上零件数目最少，轴毛坏直径最小的结构方案。(3) 轴的加工工艺性根据加工工艺性的要求，主要是对轴的细部结构进行设计，一般要考虑退刀槽、越程槽及倒圆角等工艺。根据以上原则，并结合机械零件课程设计表16-14图6-2，确定轴的结构大致如下：轴I结构简图如图3-5-1所示：图3-5-1 轴I结构简图轴II结构简图如图3-5-2所示：27图3-5-2 轴二结构简图轴III结构简图如图3-5-3所示：图3-5-3轴三结构简图3.5.4 按弯扭合成进行轴的强度校核按弯扭合成进行轴的强度校核时，通常将轴视为受弯矩和扭矩合成作用之可动铰链二支点梁。(1) 对轴I(输入轴)进行校核1) 绘轴的计算简图，如图a所示2) 计算作用在轴上的力轴I上高速级齿轮为斜齿轮，由机械零件课程设计表28-17，得= =15.8KN2tTFd51.064= =5.9KNrancost.8tan2stan =15.8tan =3.59KNFt1.43) 求支点反力根据静力学平衡条件得：A 支点反力：=10.42KN =3.89KNHFVAFC 支点反力：=5.38KN =2.01KNHVC4) 作弯矩图如图，c水平面弯矩图：B截面处的弯矩最大。=739.82N mHBMe 垂直面弯矩图：B截面处的弯矩最大。=276.2 N m =163.33 N m1V2VM轴向力 所产生的转矩为：aBFMa= = =116N m2D3.5964.f 合成弯矩图：由合成弯矩 ，得22xz=1M21HBV=789.70N m739.86.29=2M22HBV=757.63 N m739.816.35) 作扭矩图T=511.05N m6) 作当量弯矩图当量弯矩为：= 取 =0.3dM22()T则 = =772.99N m275.630.51.)7) 校核轴的强度受载最大的剖面在B处齿轮中间平面上，可用 来计32dw算。 = = =48.37MPaedMW3789.01245查表15-1，得40 的许用弯曲应力为 =70MParc1b校核结果： e 故 =0.4 =1.81ar5.8XY= =1.1(0.4 11.12+1.8 5.18)=15.15IP()pafXFY对于轴承2: = =0.29 ，因此只按 选择轴承型号。由表20-8，查得IPIP寿命系数 =2.60，由表20-9查得速度系数 =0.32。由公式20-3hf nf可得C= =15.15 = 123.09KNnf2.603由表8-29查得内d=500mm的单列圆锥滚子轴承的额定负荷c接近于123.09KN的有：30310 C=130KN e=0.35 Y=1.7(3) 校核强度因30310轴承的e和Y值与暂取值不等，故需进行验算校核。作用于轴承1、2的轴向负荷 3.27KNdF1r.27= = =1.69KN2rY54.因为 e 故 =0.4 =1.71ar5.8XY= =IP()prafXFY1.1(0.4 11.12+1.7 5.28)=14.77 KN= =0.29 ，所以验算轴承1的寿命。由公式20-3得I0.32 =2.8。由表20-8,反查得 hncfp304.7=16000 =12000故满足要求。hLh3.6.2 轴II上的轴承的选择(1) 初步选择,计算当量动负荷由工作需要的要求得：轴承的使用时间为=5 300 8=12000hL第一对轴承的当量动载荷P： ,查手册取 ()praPfXFY=1.1。pf由于轴的转矩较大,且具有一定的轴向力,故初步选择圆锥滚子轴承3000型。由轴的载荷分析计算部分，可知作用在轴承上的径向力和轴40向力为： = =1rF2HAV=30.58KN230.4.1= =2rHDV=44.86KN22.9.=3.42KNaeF由于轴承的型号没定，暂时选轴承的e=0.36 Y=1.6。由表20-11所列公式可求得两轴承的内部轴向力为：= = =9.56KN 1d2rY30.586= = =14.02KNFr4.因为 e 故 =0.4 =1.61ar7.43058XY= =IP()pafXFY1.1(0.4 30.58+1.6 17.44)=44.15 KN对于轴承2: = =0.31e 故 =0.4 =1.41ar9.43058XY= =IP()pafXFY421.1(0.4 30.58+1.4 19.44)=43.39 KN对于轴承2: = =0.36 =12000故满足要求。hLh3.6.3 轴 III(输出轴)上的轴承的选择(1) 初步选择,计算当量动负荷由工作需要的要求得：轴承的使用时间为=5 300 8=12000hL第一对轴承的当量动载荷P： ,查手册取 ()praPfXFY=1.2。pf由于轴的转发矩较大,故初步选择圆锥滚子轴承3000型。由轴的载荷分析计算部分，可知作用在轴承上的径向力为： = =1rF2HBV=19.22KN28.06.57= =2rHDV=39.55KN223.1.43由于轴承的型号没定，暂时选轴承的e=0.38 Y=1.6。由表20-11所列公式可求得两轴承的内部轴向力为：= = =6.01KN 1dF2rY9.6= = =12.40KNr35.因为 e 故 =0.4 =1.61ar.4092XY= =IP()pafXFY1.2(0.4 19.22+1.6 12.40)=33.03 KN对于轴承2: = =0.31e 故 =0.4 =1.81ar0.92XY= =IP()pafXFY1.2(0.4 19.22+1.8 10.99)=32.96 KN对于轴承2: = =0.28 =12000hLh故满足要求。453.7 键的选择键的类型的选择主要考虑所传递的转矩的大小，是否有沿国向滑动，对中要求及键在轴上的位置因素；而键的尺寸主要按联接处的轴径来选择。3.7.1 高速级大齿轮与轴的联接（1）键的类型的选择根据键的选择原则和减速器的结构特点，减速器中轴上零件(齿轮、联轴器等)与轴的联接多用平键。(2) 键及键槽尺寸的选择及强度校核1）尺寸的选择由d=85mm,查表6-1得，安装键为普通平键型，尺寸为22 14 L=45采用一般联接。bh2) 校核由公式-1，得 38.98MPap3210TKLd查表6-2,得键联接的许用挤压应力 100 120MPa 取p:=100MPap则 1.216齿轮端面与内箱壁距离2 14吊环螺钉直径 pd0.8 fd18外箱壁至轴承座端面距离1l+ +(5 10)1C2:40箱盖肋厚 1m=0.851110箱座肋厚 =0.85 103.9 联轴器、润滑、密封、公差及其他附件设计493.9.1 联轴器的选择设计3.9.1.1 高速轴联轴器在减速器高速轴与是动机之间，由于转速较高，且有轻微的冲击振动；输送机功率在110KW以内的高速轴一般采用弹性柱梢联轴器，这种联轴器传递转矩的能力很大，结构简单，安装制造方便，耐久性好，弹性柱梢有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移。计算选型如下：选择时应满足如下的强度条件计算转矩： =（ ） N mCT12KT电动机系数，查表8-9，得 =0.251K1工作机类型系数，查表8-10，得 =1.22 2K=1.45 511.05=766.57N mCT由联轴器的计算和轴的设计计算，查表8-7选 联轴器3XL(GB/T5014-2003) 其公称许用转矩1250Nm，许用转速为482YBA4700r/min，故满足要求。其结构图如下：50轴孔长度mmY型 J、 、Z1型型号 公称转矩(N m)许用转速(r/min)轴孔直径、1d23mm L L 1D mm30，32，35，3882 60 82LX3 1250 470040，42，45，48112 84 112160mm1DBmm Smm 转动惯量(kg)质量kg75 36 2.5 0.026 83.9.1.2 低速级联轴器的选择设计在低速级与工作机之间，其转矩很大，且有一定的冲击振动，51减速器输出轴与工作机轴间又有一定的轴向和径向位移，所以此处选择弹性齿式联轴器。这种联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒和两个带有外齿的内套筒组成。两个内套筒分别用键与两轴连接，两个外套筒用螺栓连成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。由于外齿的齿顶制成椭球面，且保证与内齿啮合后具有适当的顶隙和侧隙，故在传动时，套筒可有轴向和径向位移以及角位移。但为了减少磨损，应对齿面进行润滑。这类联轴器能传递很大的转矩，长允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；成本较高，在重型机械广泛应用。计算选型如下：选择时应满足如下的强度条件计算转矩： =（ ） N mCT12KT电动机系数，查表8-9，得 =0.251K1工作机类型系数，查表8-10，得 =1.252 2K=1. 5 11435.39=17153.09N mCT由联轴器的计算和轴的设计计算，查表1-82选 ZL8型联轴器。公称许用转矩25000Nm 1230YBA许用转速2300r/min，故满足要求。其结构尺寸如下表所示轴孔长度mmY型 型1J型号 公称转矩(N m)许用转速(r/min)轴孔直径、1d2mm L LD mm52125 212 167ZL8 16000 2500130 252 202300mm1DBmm Smm 转动惯量(kg)质量kg0.798 90.626190 128 60.800 82.0603.9.2 润滑 目前，国内外采煤机减速器的润滑方式有3种：飞溅润滑、强迫润滑和定期注油或脂润滑。 1. 飞溅润滑 2. 飞溅润滑是一部分传动零件位于油池内，由它们向其他零件供油和溅油。这种方法用于润滑高速和低速齿轮副。这时，油面的位置应使齿轮副的大齿轮浸在油中1/31/4直径。较小的齿轮靠较大的齿轮带油并送到啮合处进行润滑。轴承是靠足够的油面高度或溅油润滑的。当传动零件转速相当高时，这种方法可以使位于不同水平面的传动件得到良好的润滑。但是，减速器的轴布置在同一水平面和接近同一水平面，则润滑效果最好。 这种方法的优点是：润滑强度高，工作零件散热快。而主要的优点是简单，对润滑油的杂质和粘度降低较不敏感。另外，我们考虑到采煤机常在倾斜状态下，润滑油集中在油池低处，使位于高处的传动零件润滑不好。所以为了保证其自然润滑，应避免油池太长，如果无法避免，则人为地将其隔成几个独立油池。 532强迫润滑 如果各传动件所在的水平相差很大，且有低速齿轮副，则采用强迫润滑。这时，由专用油泵供油，其吸油管所在位置应保证油面在最低允许水平时，它也总能浸在油里，这种润滑方法效果很好。它的优点是可以保证高