PC800600锤式破碎机的设计(全套CAD图纸+设计说明书)
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锤式破碎机设计
摘要:锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门,所以,它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。
其设计的实质是,在完成总体的设计方案以后,就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题,并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中,对锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中,要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求,结构工艺性的满足,以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校核是,要运用的相关公式,进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查,同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题,最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析,以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。
关键词: 锤式破碎机 锤头 强度 公差











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南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 1 外文文献 n of to or is to in on to of or to is or it as to is of in a is it of by no is to is in it a or to If a up of be in (1)(2)is to at a of of to a To in of be to is is no of do in of is as As in is to to or in of a to up to of as a of As a is 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 2 to by of be by of of a to is a a of in to is to is is in of of to to a to of to be On a of an is to of to on A of is in in a of up is to is in of to of A in is In a on a to of at a of a of of to of at of on of of is 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 3 or of be as a of to to In of a of to in is or a in be as in of an or as in of a a is a as a of it be a is A is to as as of in is by of of a of as do to or as as in of a of to a is as on is In a 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 4 a of of on of on by by a by in of is is as a is in by a to of a to is to of on of of of as in In as as a be of as in as as to of a to or of is to of to A is as be in in or as in be in to of is to to 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 5 to of is . is at of of of be (a) (b)c)d)(e)of by a of so as to be by of it it of an at is by it is by to to on is or is by is or at a to a of of to is is a is in as or of be at a as or be is in an to as as In a a or is an is a or on by a of to of s is of an of at 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 6 in of is to 00 At of in a is or no In an be a of or in of it to 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 7 轴承的摩擦与润滑 现在看来,有很多这种情况,许多学生在被问到关于摩擦的问题时,往往都没引起足够的重视,甚至是忽视它。实际上,摩擦从某种程度上说,存在于任何两个相接触并有相对运动趋势的部件之间。而摩擦这 个词,本身就意味着,两个或两个以上部件的阻止相对运动趋势。 在一个机器中,运动部件的摩擦是有害的,因为它降低了机械对能量的充分利用。由它引起的热能是一种浪费的能量。因为不能用它做任何事情。还有,它还需要更大的动力来克服这种不断增大的摩擦。热能是有破坏性的。因为它产生了膨胀。而膨胀可以使得轴承或滑动表面之间的配合更紧密。如果因为膨胀导致了一个足够大的积压力,那么,这个轴承就可能会卡死或密封死。另外,随着温度的升高,如果不是耐高温材料制造的轴承,就可能会损坏甚至融化。 在运动部件之间会发生很多摩擦,如 擦 启动摩擦是两个固体之间产生的倾向于组织其相对运动趋势的摩擦。当两个固体处于静止状态时,这两个零件表面的不平度倾向于相互嵌入,形成楔入作用,为了使这些部件“动”起来。这些静止部件的凹谷和尖峰必须整理光滑,而且能相互抵消。这两个表面之间越不光滑,由运动造成的启动摩擦(最大静摩擦力)就会越大。 因为,通常来说,在两个相互配合的部件之间,其表面不平度没有固定的图形。一旦运动部件运动起来,便有了规律可循,滑动就可以实现这一点。两个运动部件之间的摩擦就叫做滑动摩擦。启动摩擦通常都稍大 于滑动摩擦。 转动摩擦一般发生在转动部件和设备上,这些设备“抵触”极大的外作用力,当然这种外力会导致部件的变形和性能的改变。在这种情况下,转动件的材料趋向于堆积并且强迫运动部件缓慢运动,这种改变就是通常所说的形变。可以使分子运动。当然,最终的结果是,这种额外的能量产生了热能,这是必需的。因为它可以保证运动部件的运动和克服摩擦力。 由运动部件的表面不平度的楔入作用引起的摩擦可以被部分的克服,那就需要靠两表面之间的润滑。但是,即使是非常光滑的两个表面之间也可能需要一种物质,这种物质就是通常所说的润滑剂,它可以提 供一个比较好的、比较薄的油膜。这个油膜使两个表面分离,并且组织运动部件的两个表面的相互潜入,以免产生热量使两表面 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 8 膨胀,又引起更近的接触。 减小摩擦的另一种方式是用不同的材料制造轴承和转动零件。可以拿黄铜轴承、铝合金和含油轴承合金做例子进行解释。也就是说用软的或硬的金属组成表面。含油轴承合金是软的。这样,当轴承在油中浸泡过以后,因为毛细管的作用,将由带到轴承的各个表面。这种类型的轴承把它的润滑剂带到应力最大的部位。 对运动部件润滑以减小摩擦,应力和热量,最常用的是油、脂、还有合成剂。每一种润滑剂都有其各自不同 的功能和用途。两个运动部件之间的运动情况决定了润滑剂的类型的选择。润滑剂的分布也决定了系统的选择。 在低速度运动的部件,一个油沟足以将所需要的数量的润滑剂送到相互运动的表面。 第二种通用的润滑方法是飞溅润滑系统,在每个周期内这个系统内一些零件经过润滑剂存储的位置,带起足够的润滑油,然后将其散布到所有的运动零件上。这种系统用于草坪修剪机中发动机的曲轴箱,对曲轴、连杆和活塞等零件进行润滑。 在工业装置中,常用的有一种润滑系统是压力系统。这种系统中,一个机器上的一个泵,可以将润滑剂带到所有的轴承表面。并且以一种连 续的固定的速度和数量。 关于润滑,还有许多其他的系统,针对各种类型的润滑剂,对不同类型的运动零件是有效的。由于设备或装置的速度、压力和工作要求的提高,现代工业比以前任何时候都更注重选用适当的润滑剂。 尽管润滑的主要目的之一是为了减小摩擦力,任何可以控制两个滑动表面之间摩擦和磨损的物质,不管是液体还是固体或气体,都可以归类于润滑剂。 润滑的种类 无润滑滑动 :经过精心处理的、去除了所有外来物质的金属在相互滑动时会粘附或熔接到一起。当达不到这么高的纯净度时,吸附在表面的气体、水蒸气、氧化物和污染物就会降低摩擦力并 减小粘附的趋势,但通常会产生严重的磨损,这种现象被称为“无润滑”摩擦或者叫做干摩擦。 流体膜润滑 :在滑动面之间引入一层流体膜,把滑动表面完全隔离开,就产生了流体膜润滑。这种流体可能是有意引入的。例如汽车主轴承中的润滑油;也可能是无意中引入的,例如在光滑的橡胶轮胎和潮湿的路面之间的水。尽管流体通常是油、水和其他很多种类的液体,它可以是气体。最常用的气体是空气。 为了把零件隔离开,润滑膜中的压力必须和作用在滑动面上的负荷保持平衡。如果润滑膜中的压力是由外源提供的,这种系统称为流体静压润滑。如果滑动表面之间 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 9 的压力 是由于滑动面本身的形状和运动所共同产生的,这种系统就称为流体动压力润滑。 边界润滑 :处于无润滑滑动和流体膜润滑之间的润滑被称为边界润滑。它可以被定为这样一种润滑状态,在这种状态中,表面之间的摩擦力取决于表面的性质和润滑剂中的其他性质。边界润滑包括大部分润滑现象,通常在机器的启动和停止时出现。 固体润滑 。 当普通润滑剂没有足够的承受能力或者不能在温度极限下工作时,石墨和二硫化钼这一类固体润滑剂得到广泛应用。但润滑剂不仅仅以脂肪、粉末和油脂这样一些为人们所熟悉的形态出现,在一些精密的机器中,金属也通常作为滑动面。 润滑剂的作用 尽管润滑剂主要是用来控制摩擦和磨损的,它们能够而且通常也确实起到许多其他的作用,这些作用随其用途不同而不同,但通常相互之间是有关系的。 控制摩擦力 。 滑动面之间润滑剂的数量和性质对所产生的摩擦力有很大的影响。例如,不考虑热和磨损这些相关因素,只考虑两个油膜润滑表面见的摩擦力,它能比两个同样表面,但没有润滑时小 200 倍。在流体润滑状况时,摩擦力与流体黏度成正比。一些诸如石油衍生物这类润滑剂,可以有很多黏度,因此能够满足范围宽广的功能要求。在边界润滑状态,润滑剂黏度对摩擦力的影响不象其化学性质 的影响那么显著。 磨损控制 。 磨蚀、腐蚀与固体和固体之间的接触就会造成磨损。适当的润滑剂将能帮助克服上述提到的一些磨损现象。润滑剂通过润滑膜来增加滑动面之间的距离,从而减轻磨料污染物和表面不平度造成的损伤,因此,减轻了磨损和由固体与固体之间接触造成的磨损。 控制温度 。 润滑剂通过减小摩擦和将产生的热量带走来降低温度。其效果取决于润滑剂的用量和外部冷却措施。冷却剂的种类也会在较小的程度上影响表面的温度。 控制腐蚀 。 润滑剂在控制表面腐蚀方面有双重作用。当机器闲置不工作时,润滑剂起到防腐剂的作用。当机器工作时,润滑剂 通过给被润滑零件涂上一层可能含有添加剂,能使腐蚀性材料中和的保护膜来控制腐蚀。润滑剂控制腐蚀的能力与润滑剂保留在金属表面的润滑膜的厚度和润滑剂的化学成分有直接的关系。 其他作用 除了减小摩擦外,润滑剂还经常有其他的用途。其中的一些用途如下所述。 传递动力 。 润滑剂被广泛用来作为液压传动中的工作液体。 绝缘 。 在象变压器和配电装置这些特殊用途中,具有很高介电常数的润滑剂起电 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 10 绝缘材料的作用。为了获得最高绝缘性能,润滑剂中不能含有任何杂质和水分。 减振 。 在象减振器这样的能量传递装置中和在承受很高的间隙载荷的齿 轮这样的机器零件的周围,润滑剂被作为减振液使用。 密封 。 润滑脂通常还有一个特殊作用,就是形成密封层以防止润滑剂外泻和污染物进入。 润滑的目的就是为了,减小摩擦力,降低能量损耗,减少机器的热量产生。热量就是因为表面的相互间的相对运动造成的。润滑剂可以是任何一种物质,这样的物质被填充到发生相对运动的两个表面之间,实现这一目的。大部分的润滑剂是液体,比如说,油,脂,合成剂等。但它们有时也可能是固体,用在干轴承上,有的用在旋转基体的轴承上,或者也可能是气体,如空气等,它是用在空气轴承上。在润滑剂和润滑表面之间这种化 学的和物质的相互渗入作用,就是为了提供给机器一个良好的工作状态。 对润滑剂边界的理解,往往是比较硬的,而且是流动的、非常薄的一层帖附在被润滑的表面。这些表面通常是要发生相对滑动。有些人推断,按这种理解,液体的这种化学合成是十分重要的,它们提出了这样的词“边界润滑”,边界润滑是和流体润滑相对的另一种润滑。 关于润滑的五种不同的润滑形式主要有: ( 1) 无润滑润滑剂。 ( 2) 流体膜润滑。 ( 3)干润滑。 ( 4) 边 界润滑。 ( 5) 固体润滑。 无润滑润滑剂是指轴承的工作表面被一种相对比较厚的液体润滑剂分隔开,于是阻止 了金属表面的直接接触,这样得到的这种稳定性就可以用一种理论来解释:润滑液在外压力下工作的理论,尽管这只是一种可能。但确实需要在任何时候都得提供的足够充分。这种挤压力是运动表面本身施加给润滑剂而产生的,当然这仍然是一种可能。这种由运动表面产生的挤压力产生了必要的压力来分隔工作表面来抵抗加在轴承上的载荷。所以,这种润滑也可以被叫做液体润滑。 还有一种润滑方式,那是一种特别的润滑剂,它有时是空气或水,当加在轴承上的外载荷足够高时,它就会以一种比较厚的状态分隔开相互相对运动的工作表面。所以,不象上面的那种润滑方式, 并不需要两种工作表面一定发生相对运动。 南昌航空大学 科技学院 学士学位论文 11 第三种润滑方式是一种现象,这种现象是,一种润滑剂是用在发生相对转动的工作表面之间。比如说齿轮或者是滚动轴承。从数学上的解释就需要接触压力和流体机械的理论。 当轴承不得不在较高的温度下工作的时候,固体润滑剂例如合成物等,必须被使用,因为通常使用的润滑油在这种情况下都不能工作。目前,在这方面的研究正在实施,为了寻找到合成轴承的材料,并且有低损耗和小的热量产生的性能。 在有的轴承上,摇杆旋转或在轴承上转动,相对运动就是滑动。在一个自锁的轴承装置中,这种相对运动就是转动。其他 的装置也可能是旋转或滑动。齿轮的齿啮合是转动与相对滑动的合成。活塞是相对于刚体的滑动,所有的这些应用都需要润滑剂来减小摩擦,降低能耗,减少热量的产生。 在有些轴承的应用领域是不太成熟的。有些有连接杆的轴承,比如说汽车发动机上的,必须在几千度高的高温下和各种不同性质的载荷下工作。这种轴承用在汽轮发动设备上可以说是稳定性接近 100%。还有另一种极端的情况,在有些轴承有几千种应用,应对各种不同的载荷。其他的辅助设施就相对不重要了。需要的是一个简单的、容易安装的轴承。需要很少的甚至是不需要润滑剂。在这种情况下,有的 轴承并不是最好的选择,因为成本和相近的公差。最近在轴承材料上的研究已有了一定的突破。随着对润滑的研究的知识的积累,设计出有良好工作状况和较高的稳定性的轴承已不是很遥远了。 毕业设计(论文)任务书 I、毕业设计 (论文 )题目: 式破碎机的设计 业设计 (论文 )使用的原始资料 (数据 )及设计技术要求: 1. 破碎机的破碎对象是:石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料; 2. 生产能力: 30 m3/h; 3. 转子的直径 D=800子的长度 L=600 4. 最大物料给料粒度 :小于 150 5、 最大排料粒度不能超过: 10 业设计 (论文 )工作内容及完成时间: 1. 查阅相关资料,外文资料翻译( 6000 字符以上) ,撰写开题报告 。 第 1 周 第 2 周 2 运动及动力参数计算 第 3 周 第 4 周 3总装图设计 第 5 周 第 8 周 4. 主要零、部件强度及选用计算 第 9 周 第 11 周 5用 连接轴进行有限元分析 第 12 周 第 13 周 6绘制零、部件图 第 14 周 第 15 周 7. 整理毕业论文及答辩准备 第 16 周 第 17 周 、主 要参考资料: 【 1】孙桓等主编 北京 :高等教育出版社, 2001 【 2】濮良贵等主编 北京 :高等教育出版社, 2001 【 3】 李启炎主编 003 三维设计教程 北京 : 机械工业出版社, 2003 , 【 4】 郑鸣皋 主编 破碎机综述 北京: 机械工业出版社 , 2001 【 5】 范祖尧 主编 . 现代机械设备设计手册 . 北京 : 机械 工业 出版社, 1996 【 6】 徐灏主编 四版) 机械工业出版社 7】 E, of 980 南昌航空大学科技 学院 机械设计制造及其自动化 专业类 0781052 班 学生(签名): 日期: 自 2011 年 2 月 22 日至 2011 年 月 日 指导教师(签名): 助理指导教师 (并指出所负责的部分 ): 机械设计 系(室)主任(签名): 南昌航空大学 科技学院 毕业设计(论文)开题报告 题目 式破碎机的设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105201 学 生 姓 名 曹东京 指 导 教 师 封立耀 填 表 日 期 2011 年 3 月 22 日一、 选题的依据及意义 岁 着我国经济的持续发展,我国的钢铁工 业和矿业得到了快速的发展,各种金属,非金属,化工矿物等物料的社会需求量和生产规模的日益扩大,需要破碎的物料量迅速增加,因此,破碎机的需求也越来越大,各种规格破碎机的开发与发展,与建筑,高等级公路,桥梁,水坝和矿业的发展息息相关,它的使用范围也越来越广 破碎机是矿山生产、建设用料加工及聚合化工生产的主要设备之一,被广泛地应用于各种金属与非金属矿山、化工矿物以及水泥、建材等物料的生产加工中。近年来,随着矿山生产和建材加工中一些新理论的提出,用户希望散体矿石能够在破碎阶段尽可能地得到粒度更细、块度更好的产品。 此外,随着全球矿产贫化现象的出现,在保持或增加各种金属与非金属矿产量的前提下,要求处理的原矿量就大大增加,这对破碎设备提出更高的要求,也面临更大的挑战。无疑,现行落后的 锤 式破碎机不能承担新时期的生产任务,必须开发高性能、低能耗的新型 锤 式破碎机。 总结在锤式破碎机设计、使用和测试方面的经验,积累适合我国破碎机结构特点的试验资料和数据,建立破碎机最优化设计的理念与方法并使之推广普及,提高我国锤式破碎机技术性能,赶超国际先进水平。 二、 国内外研究概况及发展趋势(含文献综述) 我国自 50年代生产锤式破碎机以来 ,在破碎机设计方面经历了类比、仿制、图解法设计阶段,目前正向计算机辅助设计阶段过渡。生产制造的锤式破碎机越来越大、性能越来越好、品种越来越多,并在国际上占有一定的市场。目前锤式破碎机的发展趋势是采用 在普通锤式破碎机、反击式破碎机、立轴锤式破碎机及各种用锤头(板锤)对石料进行打击破碎的机械原理上,经过优化设计后,制造生产出了最新一代破碎机械产品,改变了以篦条控制出料颗粒大小的方法,减少了锤头在破碎腔内的磨损,使锤头的寿命提高 4 6倍,每付锤头可破碎石料 3 4万吨。实现了破碎技术的重大 突破,真正达到了事半功倍的效果。 段重锤式破碎机,单个锤头重量大、转子转速高、锤头转动惯量大,充分体现了以大破小、以重碎轻的优势,且具有对超大块石料进行蚕食式破碎的独特能力。 大可吃进直径 1200毫米的石块,可直接破碎出 0米建筑石料。一台 段重锤式破碎机可取代粗破、细破二台颚式破碎机,变二级破碎为一级破碎,减少设备投资 50%,且效率不减。 三、研究内容及实验方案 毕业设计使用的原始资料及设计技术要求 破碎机的破碎对象是:石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料; 1. 生产能力: 30m/h; 2. 转子的直径 D=800子的长度 L=600 3. 最大物料给料粒度:小于 150 4. 最大排料粒度不能超过: 10 研究内容 运动及动力参数计算,总装图设计,主要零部件强度及选用计算,用 连接轴进行有限元分析,绘制零部件图,设计说明书的编写。 四、目标、主要特色及工作进度 目标 对锤式破碎机的结构原理进行了分析,结构参数和工作参数的选择与计算,借助计算机绘图技术来完成结构设计。 通过这 次毕业设计,可以系统地把大学里的专业知识复习巩固后应用到实际设计和生产中去,提高自己的动手能力和创新能力,锻炼自己的自主能力和查阅资料的能力,以此提高的综合素质来适应社会发展的需求。 主要特色 通过对锤式破碎机结构的研究和设计,通过采用经验公式对结构参数进行优化设计。同时借助计算机绘图软件将破碎机各个部件和零件表示出来,有助于我们更好地对设计产品的结构进行修改,使结构更加的完善。 工作进度 1. 开题报告 1周 (2 外文资料翻译(不少于 6000字符) 1周 (3运动及动力参数计算 2周 (4. 总装图设计 4周 (5主要零部件强度及选用计算 3周 (6. 用 2周 (7. 绘制零部件图 3周 (8. 毕业论文及答辩准备 1周 (五、参考文献 1 孙桓等主编 高等教育出版社, 2001 2 濮良贵等主编 高等教育出版社, 2001 3 李启炎主编 003三维设计教程机械工业出版社, 2003 4 郑鸣皋主编破碎机综述北京:机械工业出版社, 2001 5 范祖尧主编 . 现代机械设备设计手册 . 北京:机械工 业出版社, 1996 6 徐灏主编 四版) 械工业出版社 7 E, of 980 毕业设计(论文)开题报告 题 目 800800 锤式破碎机设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105201 学 生 姓 名 曹东京 指 导 教 师 封立耀 填 表 日 期 2011 年 2 月 25 日 毕业设计( 论 文 ) 题目: 式破碎机的设计 系 别 航空工程系 专业名称 机械设计制造及其自动化 班级学号 078105201 学生姓名 曹东京 指导教师 封立耀 二 O 一一 年 六 月 二号 锤式破碎机设计 学生姓名 : 曹东京 班级 : 0781052 指导老师 : 封立耀 摘要 :锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门,所以,它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。 其设计的实质是,在完成总体的设计方案以后,就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题,并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中,对锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中,要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求,结构工艺性的满足,以及与其他零件的配合的要求等。在 强度的校核是,要运用的相关公式,进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查,同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题,最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析,以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。 关键词 : 锤式破碎机 锤头 强度 公差 指导老师签名 : 文摘要 0781052 to as in a so an be a of a on to in of of of in In of of of is on of to to to on to in as at to in to as to is 目 录 1 绪论 锤式破碎机和破碎机的分类: . 1 式破碎机的分类 . 1 碎机的分类 . 1 锤式破碎机的优缺点 . 1 式破碎机的优点 . 1 式破碎机的缺点 . 1 锤式破碎机的规格和型号 . 1 2 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 锤式破碎机的工作原理 . 2 锤式破碎机的破碎实质 . 2 碎的目的和意义 . 2 石的力学性能与锤式破碎机的选择 . 2 碎过程的实质 . 3 3 锤式破碎机的总体及主要参数设计 型号为 800800 式破碎机的总体方案设计 . 4 该型号破碎机的工作参数设计计算 . 5 子转速的计算 . 5 产率的计算 . 5 机功率的计算 . 6 该种破碎机的主要结构参数设计计算 . 6 子的直径与长度 . 6 料口的宽度和长度 . 6 料口的尺寸 . 6 头质量的计算 . 6 4 800800 式破碎机的主要结构设计 锤头设计与计算 . 8 圆盘的结构设计与计算 . 8 主轴的强度及计算 . 9 的材料的选择 . 9 的最小直径和长度的估算 . 9 构设计的合理性检验 . 10 的弯扭合成强度计算 . 11 的疲劳强度条件的校核计算 . 15 轴承的选择 . 17 料的选择 . 17 承类型的选择 . 17 承的游动和轴向位移 . 18 承的安装和拆卸 . 18 传动方式的选择与计算( V 带传动计算) . 19 飞轮的设计与计算 . 20 棘轮的选择 . 21 蓖条位置调整弹簧的选择 . 22 箱体结构以及其相关设计 . 22 造方法 . 22 面形状的选择 . 23 板的布置 . 23 5 专题部分 锤头结构的改进问题 . 24 进的介绍 . 24 进的效果 . 24 延长锤头使用寿命的研究 . 25 式破碎机中单颗粒物料的最大破碎力研究 . 25 头合理调配的研究与应用 . 27 头材质的选择及改性 . 32 6 部分零部件上的公差和配合 配合的选择 . 36 合的类别的选择 . 36 合的种类的选择 . 36 一般公差的选取 . 36 形位公差 . 36 位公差项目的选择 . 36 差原则的选择 . 37 位公差值的选择或确定 . 37 结 论 . 39 致 谢 . 40 参考文献 . 41 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 锤式破碎机设计 学生姓名 : 曹东京 班级 : 0781052 指导老师 : 封立耀 摘要 :锤式破碎机大量应用于水泥厂、电厂等各个部门,所以,它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。 其设计的实质是,在完成总体的设计方案以后,就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题,并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中,对锤头的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中,要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求,结构工艺性的满足,以及与其他零件的配合的要求等。在 强度的校核是,要运用的相关公式,进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查,同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题,最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析,以保证破碎机最终设计的经济性和可靠性。 关键词 : 锤式破碎机 锤头 强度 公差 指导老师签名 : 南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 文摘要 0781052 to as in a so an be a of a on to in of of of in In of of of is on of to to to on to in as at to in to as to is 目 录 1 绪论 南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 锤式破碎机和破碎机的分类: . 1 . 1 . 1 锤式破碎机的优缺点 . 1 . 1 . 1 锤式破碎机的规格和型号 . 1 2 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 锤式破碎机的工作原理 . 2 锤式破碎机的破碎实质 . 2 . 2 . 2 . 3 3 锤式破碎机的总体及主要参数设计 型号为 600800 式破碎机的总体方案设计 . 4 该型号破碎机的工作参数设计计算 . 5 子转速的计算 . 5 产率的计算 . 5 机功率的计算 . 6 该种破碎机的主要结构参数设计计算 . 6 . 6 . 6 . 6 . 6 4 600800 式破碎机的主要结构 设计 锤头设计与计算 . 8 圆盘的结构设计与计算 . 8 主轴的强度及计算 . 9 的材料的选择 . 9 的最小直径和长度的估算 . 9 构设计的合理性检验 . 10 的弯扭合成强度计算 . 11 的疲劳强度条件的校核计算 . 15 轴承的选择 . 17 . 17 . 17 承的游动和轴向位移 . 18 承的安装和拆卸 . 18 南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 传动方式的选择与计算( . 19 飞轮的设计与计算 . 20 棘轮的选择 . 21 蓖条位置调整弹簧的选择 . 22 箱体结构以及其相关设计 . 22 . 22 . 23 板的布置 . 23 5 专题部分 锤头结构的改进问题 . 24 进的介绍 . 24 进的效果 . 24 延长锤头使用寿命的研究 . 25 . 25 . 27 . 32 6 部分零部件上的公差和配合 配合的选择 . 36 合的类别的选择 . 36 . 36 一般公差的选取 . 36 形位公差 . 36 . 36 . 37 . 37 结 论 . 39 致 谢 . 40 参考文献 . 41 南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 1 绪论 、按回转轴数分为:单转子和双转子。 、按转子的回转方向分:不可逆式和可逆式。 、按锤头的排列方式分:单排式和多排式。 、按锤头在转子上的连接方式:固定锤式和活动锤式。 、按破碎作业的粒度要求分为:粗碎破碎机、中碎破碎机、细碎破碎机。 、按结构和工作原理分为:颚式破碎机、旋回破碎机、圆锥破碎机、锟式破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机。 、构造简单、尺寸紧凑、自重较小,单位产品的功率消耗小。 、生产率高,破碎比大(单转子式的破碎比可达 i=10 15) ,产品的粒度小而均匀,呈立方体,过度破碎现象少。 、工作连续可靠,维护修理方便。易损零部件容易检修和拆换。 、主要工作部件,如:锤头、蓖条、衬板、转子、圆盘等磨损较快,尤其工作对象十分坚硬时,磨损更快。 、破碎腔中落入不易破碎的金属块时,易发生事故。 、含水量 12%的物料,或较多的粘土,出料篦条易堵塞使生产率下降,并增大能量损耗,以至加快了易损零部件的磨损。 锤式破碎机的规格用转子的直径 来表示,如 10001200示转子的直径 D=1000子的长度 L=1200见的型号有: 不可逆式的: 800600 1000800 13001600 1600600 20001200逆式的: 14301000 10001000 南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 2 锤式破碎机的工作原理及破碎实质 物料进入破碎机中,立即受到高速回转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料,从锤头处获得动能,以高速向机壳内壁的衬板和篦条上冲击而第二次破碎。此后,小于篦条缝隙的物料,便从缝隙中排出,而粒度较大的物料,就弹回到衬板和篦条上的粒状物料,还将受到锤头的附加冲击破碎,在物料破碎的整个过程中,物料之间也相互冲击粉碎。 、目的:在冶金、矿山、化工、水泥等工业部门,每年都有大量的原料和再利用的废料都需要用破碎机进行加工处理,如在选矿厂,为使矿石中的有用矿物达到单体分离,就需要用破碎机将原矿破碎到磨矿工艺所要求的粒 度。磨机再将破碎机提供的原料磨至有用矿物单体分离的粒度。再如在水泥厂,须将原料破碎,以便烧成熟料,然后在将熟料用磨机磨成水泥。另外,在建筑和筑路业,需要用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。在炼焦厂、烧结厂、陶瓷厂、玻璃工业、粉末冶金等部门,须用破碎机械将原料破碎到下一步作业要求的粒度。 、意义:在化工、电力部门,破碎粉磨机械将原料破碎,粉磨,增加了物料的表面积,为缩短物料的化学反应的时间创造有利条件。随着工业的迅速发展和资源的迅速减小,各部门生产中废料的再利用是很重要 的,这些废料的再加工处理需用破碎机械进行破碎。因此,破碎机械在许多部门起着重要作用。 矿石都由许多矿物组成,各矿物的物理机械性能相差很大,故当破碎机的施力方式与矿石性质相适应时,才会有好的破碎效果。对硬矿石,采用折断配合冲击来破碎比较合适,若用研磨粉碎,机件将遭受严重磨损。对于脆性矿石,采用劈裂和弯折破碎较有利,若用研磨粉碎,则产品中细粉会增多。对于韧性及粘性很大的矿石。采用磨碎较好。 常见的软矿石有:煤、方铅矿、无烟煤等,它的抗压强度是 2 4大也不超过 40式硬度系数一般为 2 4,再如一些中硬矿石:花岗岩、纯褐铁矿、大理石等,抗压强度是120 150式硬度系数一般为 12 15,还有硬矿石、极硬矿石,普式硬度系数一般为15 20。 可根据矿物的物理机械性能、矿块的形状和所要求的产品粒度来选择破碎施力方式,以及与该破碎施力方式相应的破碎机械。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 破碎过程,必须是外力对被破碎物料做功,克服它内部质点间的内聚力,才能发生破碎。当外力对其做功,使它破碎时,物料的潜能也因功的转化而增加。因此,功率消耗理论实质上就是阐 明破碎过程的输入功与破碎前后物料的潜能变化之间的关系。为了寻找这种能耗规律和减小能耗的途径。许多学者从不同的角度提供了若干个不同形式的破碎功耗学说。目前公认的有:面积学说,体积学说,裂缝学说。我们只做简单的介绍: 1面积学说: 1867年, 碎消耗的有用功与新生成的物料的表面积成正比。 2体积学说: 1874年,俄国基尔皮切夫与 18885年的基克先后独立提出,外力作用于物体发生变形,外力所做的功储存在物体内,成为物体的变形能。但一些脆性物料,在弹性范围内,它的应力与应变并不 严格遵从虎克定律。变形能储至极限就会破裂。可以这样叙述:几何形状相似的同种物料,破碎成同样形状的产物,所需的功与她们的体积或质量成正比。 3裂缝学说: 1952年, 力使矿块发生变形,并贮存了部分变形能,一旦局部变形超过了临界点,则产生垂直与表面的断裂口。断裂口形成后贮存在料块的内部的变形能就释放,裂口扩展成新的表面。输入功一部分转化为新的生成面的表面能,另一部分因分子摩擦转化为热能释放。所以,破碎功包括变形能和表面能。变形能和体积成正比,表面能和面积成正比。 三个学 说各有一定的适用范围, 碎时,体积学说比较准确,裂缝学说与实际相差很大。细碎时, 面积学说比较准确,裂缝学说计算的数据较小。粗碎、细碎之间的较宽的范围,裂缝学说较符合实际。只要正确的运用它们,就可以为分析研究破碎过程提供理论根据和方法。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 3 锤式破碎机的总体及主要参数设计 00800 式破碎机的总体方案设计 本次设计的是单转子、多排锤、不可逆式锤式破碎机,型号为 800 600 。由机壳、转子、蓖条、打击板、锤头、支架、衬板等组成。 上盖、左侧壁和右侧壁组成,各部分用螺栓连结成一体,上部开有进料口 ,内部镶有高锰钢衬板,磨损后可以更换,机壳和轴之间漏灰现象十分严重,为了防止漏灰,设有轴封。机壳下部直接安放在混凝土基础上,并用地脚螺栓固定。为了便于检修、调整和更换蓖条,下机体的前后两面都开有一个检修孔。为了便于检修、更换锤头方便,两侧壁也对称的开有检修孔。 盘、销轴等组成,圆盘上开有 6个均匀分布的销孔,通过销 轴将 6 8个锤头悬挂起来。为了防止圆盘和锤子的轴向窜动。销轴两端用锁紧螺母固定。转子支承在两个滚动轴承上。此外,为了使转子在运动中储存一定的动能,避免破碎大块物料时,锤头的速度损失不致过大和减小电动机的尖峰负荷,在主轴的一端还装有一个飞轮。 击力由它来承受。因此,要求其材质具有较高的韧性和强度。通常断面为圆形,且有平键和其他零件连接。 线型。一个可以调整,一个是固定的。调整的一个靠的是安装在箱体上的螺杆装置。 质量、形状、和材质对破碎机的生产能力有很大的影响。因此,根据不同的进料尺寸来选择适当的锤头质量。要破碎中等硬度的物料,可以采用如图3 锤头用高碳钢铸造或锻造,也可用高锰钢铸造。为了提高耐磨性,有的锤头表面涂上一层硬质合金,有的采用高铬铸铁。 转子的回转半径有一定的间隙的圆弧状,合格的产品通过蓖缝排出。其断面形状为梯形,常用锰钢铸成。蓖条多为一组尺寸相等的钢条。安装时,插入蓖条架上的凹槽,两蓖条之间用垫片隔开。截面形状用梯 形。 过棘轮带动凸轮)。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 图 3 - 1 锤 头 形 ( 1) 破碎能力为 20到 30吨。 ( 2) 破碎机转子的转速在 900和 1100 r 之间 ( 3) 破碎机的最大物料给料粒度为:小于 200( 4) 破碎机的最大排料粒度不能超过: 25( 5) 破碎机的物料容许湿度小于 9%。 ( 6) 破碎机的破碎程度为:中、细。 ( 7) 破碎机的应用场 所是:水泥厂、选煤厂、火力电厂等。 ( 8) 破碎机的破碎对象是:石灰石、煤块、焦碳、石膏等软物料 型号破碎机的工作参数设计计算 子转速的计算 锤式破碎机的转子转速按所需的圆周速度计算,锤头的圆周速度根据被破碎物料的性质、破碎产品的粒度、锤头的磨损等因素来确定。 按公式 60r 来计算。 式中 V 锤头 的圆周速度( m/s) D 转子的直径( m) 一般中小型破碎机转速为 750到 1500 r ,圆周速度为 25到 70 ,速度越高,产品的粒度越小。锤头及衬板、蓖条的磨损越大。功耗增加。对机器零部件的加工、安装精度要求随之提高。在满足其粒度要求的情况下,圆周速度应偏低选取。 产率的计算 南昌航空大学科技学院学士学位论文 10 生产率与锤式破碎机的规格、转速、排料蓖条间隙的宽度、给料粒度、给料状况以 及物料性质等因素有关。一般采用经验公式: 式中 Q 生产率 ( ) 物料的密度 ( 3/ K 经验系数 因为该型号的破碎机破碎的是中、硬物料。 K 取值在 30到 45之间。 机功率的计算 电机功率的消耗取决于 物料的性质、给料的圆周速度。破碎比和生产率。目前,尚无一个完整的计算公式,一般根据实践经验和实验数据,根据经验公式进行计算: 系数 K 取值在 种破碎机的主要结构参数设计计算 锤式破碎机的规格用转子的直径 来表示,所以转子的直径 D=800子的长度 L=600 度 锤式破碎机的给料口的长度与转子的相同。其宽度 B 2 该尺寸由蓖条间隙来控制,而蓖条间隙由产品的粒度的大小来决定。对该破碎机来说,产品的平均粒度为间隙的 1/5到 1/3。 因为铰接在转子上,所以正确选择锤头质量对破碎效率和能耗都有很大影响,如果锤头质量选得过小,则可能满足不了锤击一次就将物料破碎的要求。若选得过大,无用功耗过大,离心力也大,对其他零件会有影响并易损 坏。 根据动量定理计算锤头质量时,考虑到锤头打击物料后,必然会产生速度损失,若损失过大,就会使锤头绕本身的悬挂轴向后偏倒。降低生产率和增加无用功的消耗。为了使锤头打击物料后出现偏倒,能够通过离心力作用而在下一次破碎时物料很快恢复到正确工作位置。所以,要求锤头打击物料后的速度损失不宜过大。一般允许速度损失 40%到 60%(根据实践经验)即: 12 ) 南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 式中 2V 锤头打击物料后的圆周线速度 (m/s) 1V 锤头打击物料前的圆周线速度 (m/s) 若锤头与物料为了弹性碰撞。且设物料碰撞之前的运动速度为 0,根据动量定理,可得: 221 m(3由上式可知, 12式中 m 锤头折算到打击中心处的质量 ( 最大物料块的质量 (综上所述, m 只是锤头的打击质量。实际质量应根据打击质量的转动顺序和锤头的转动惯量求得, 2020 式中 r 锤头打击中心到悬挂点的距离 (m) 0r 锤头质心到悬挂点的距离 (m) 南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 4 8 0 08 0 0 式破碎机的主要结构设计 锤头是主要工作零件,其设计主要是指结构的设计。因为锤头的形状、质量、材质与破碎机的生产能力有很大影响。尤其形状对质量的分布、材料的充分利用有很大的影响。关于锤头 的结构设计及相关改进在专题中有较详细的论述。总之,其形状、结构的设计,对于其工作能力,对整个机器的生产能力。以及经济性等各方面有深远的影响。锤头形状大体分轻型 、中型、重型。本型号的锤式破碎机主要是设计中型的 锤头。其形状如前面的图 3有相关的计算。 锤头材料的选择问题是很关键的问题。材料的选择取决于工作零件的工作状况和要求。因为破碎机要破碎的是石灰石等中等硬度的物料。一般用高碳钢锻造或铸造,也可用高锰钢铸造。为了提高其耐磨性,采用高锰低合金钢,有的在工作表面涂上一层硬质合金。有的采用高铬铸铁,其耐磨性比高锰钢锤头提高数倍。关于材料的选择问题,在专题部分:提高锤头的耐磨性研究中,有专门的论述。就不详细介绍了。总之,锤头材料的选择,不仅关系到锤头的工作寿命 ,机器的生产能力、生产效率,还关系到各方面的经济性。 根据设计的要求,每根销轴上需要有 8个锤子。圆盘是用来悬挂锤头的,一共需有 9个圆盘,最两侧的两个,共有的特点是,一侧设置了锁紧螺母,另一端用轴肩定位。所用的螺母为 样每个圆盘均匀分布 6个圆孔,即可以通过六根销轴,用来悬挂锤头,锤头和院盘之间的间隙除了通过削轴连接,还有隔套隔开,为了保护圆盘的侧面,减少或尽量避免其侧面的磨损。圆盘的大小取决于转子的直径,转子的直径的大小是圆盘的设计大小的依据。因为,该型号的破碎机,光凭其型号就可以知道,转子的直径为 850以,圆盘的大小的取值就有了一定的范围。不妨取做 560 孔沿径向的距离也是依据起承受载荷的能力和强度,尽可能取整数;圆孔的大小和锤头的圆孔的大小近似相等即可。 圆盘是通过键与主轴相连接的,而随主轴高速回转的。所以结构中一定有 键槽,其厚度也是满足强度要求、工作状况的。不宜过大。圆盘之间也是通过主轴的轴套隔开(其作用是,在高速回转时,保证圆盘的运动平稳,并使其轴向定位)。 圆盘的结构,如图 4 南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 通常轴的设计包括两个部分,一个是结构设计,一个是工作能力计算。后者主要是指强度计算。 主轴的结构设计根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造、工艺等方面的要求,合理确定出其结构和尺寸,轴的工作能力的计算不仅指轴的强度计算,还有刚度、稳定性等方面的计算,当然大多数情况下,只需要对轴的强度进行计算即可。因为其工 作能力一般主要取决于轴的强度。此时只做强度 图 4 - 1 圆 盘 的 结 构图 4 - 1 圆 盘 的 结 构计算,以防止或检验断裂和塑性变形。而对于刚度要求高的轴和受力大的细长轴,还应该进行刚度计算,防止产生过大的线性变形。对于高速运转的轴,还应该进行振动稳定性计算。以防止产生共振破坏。因此,对该破碎机的主轴来说,只需进行强度计算。 的材料的选择 轴的材料主要是碳素钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件。有的则直接用圆钢。碳素钢 比合金钢低廉,对应力集中的敏感性较低,同时也可以用热处理或化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度的。故采用碳钢制造轴尤为广泛。最常用的是 45号钢。 的最小直径和长度的估算 零件在轴上的安装和拆卸方案确定了之后,轴的形状便大体确定了,因为对该主轴来说,其安装顺序为:先安装中间的转子部分,然后放置在箱体上,再安装轴承端盖,接着是轴承、外轴承座。最后两端分别是带轮和飞轮。 各轴段的直径所需要的轴径与轴上的载荷的大小有关。在初步确定其直径的同时,还通 南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 常不知道支反力的作用点,不能确定其弯矩的大小及分布 情况。因此还不能按轴上的所受的具体载荷及其引起的应力来确定主轴的直径。但是,在对其进行结构设计之前,通常能求出主轴的扭矩。所以,先按轴的扭矩初步估计所要的轴的直径。并记此时所求出的最小直径为然后再按照主轴的装配方案和定位要求,从 逐一确定各轴段的直径的大小。另外 ,有配合要求的轴段,应尽量采用标准直径,比如安装轴承的轴段,安装标准件的部位的轴段,都应取为相应的标准直径及所选的配合的公差。 确定主轴的各段的长度,尽可 能使其结构紧凑,同时还要保证,转子以及带轮、飞轮、轴承所需要的装配和调整的空间,也就是说,所确定的轴的各段长度,必须考虑到各零件与主轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的间隙。前面已经通过设计计算,得到转子、飞轮、带轮的大体尺寸,所以轴的长度也可大致确定了。其草图如下: 构设计的合理性检验 对于轴的结构必须满足: . 主轴和安装在主轴上的零件要有准确的工作位置 ; 轴上的零件便于安装和拆卸、调整。 轴应有良好的制造工艺性。 飞轮、轴承、圆盘、轴套、轴承、带轮 因为主轴是阶梯轴,根据阶梯轴的特点,并且轴上零件的安装要求也不高,所以上面提到的第二条容易满足。 至于第三条:轴的制造工艺性,主要是指便于加工和装配轴上的零件。并且生产率高、成本低。一般来说,结构越简单,工艺性越好。所以应该尽量简化轴的结构。为了便于装配零件并去掉毛刺,轴端应制出 45度倒角。在需要切制螺纹的轴段, 应留有退刀槽。起尺寸都可查有关的标准和手册。若需要磨削加工的轴段,应留有砂轮和越程槽。 具体分析如下:该主轴有 3个轴段有键槽,为了减少装夹工件所需的时间,应在这些不同的轴段上开的键槽在轴的同一条母线上。另外,还为了减少加工刀具的种类和提高劳动生产率,轴上直径近似的地方,圆角、倒角、键槽宽度、砂轮越程槽宽度,退刀槽宽度等尽可能采用相同的尺寸。 细地阐述一下,一些轴向和周向定位零件的使用及特点。 先说轴上零件的轴向定位,就以此主轴为例,主要有轴肩 、套筒、圆螺母、轴端挡圈、轴承端盖等,靠这些定位元件来保证的。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 15 轴肩主要分为两大类,定位轴肩和非定位轴肩。在该主轴上,轴肩很多,这两大类都包括。虽然利用轴肩定位是最方便可靠的方法,但是采用轴肩就必然导致一个问题,那就是不可避免的使轴径加大,而且轴肩处将因为截面突变而引起应力集中。另外,轴肩也不利于加工。所以,在考虑轴的设计时,尽量避免过多的轴肩定位。而且,还有一点需要说明,轴肩多用于轴向力比较大的场合。 值得注意的是,定位每一个滚动轴承的轴肩,都有两处,且都是定位轴肩。对这 种定位轴肩来说,有一个要求:轴肩的高度必须低于轴承内圈端面的高度,以便拆卸轴承。轴肩的高度可查机械设计手册中的轴承安装尺寸。还有,为了使零件能紧靠轴肩而得到准确可靠的定位,轴肩处的过渡圆角半径必须小于与之相配的零件毂孔的端部的圆角半径或倒角尺寸。轴和零件上的倒角和圆角尺寸的常用规范可以查教材下册中的第 651页的表。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的。高度没有严格的规定,一般可取为 1到 2毫米。 在该主轴上,还采用了套筒定位,这种定位方式的特点是,结构简单,定位可靠,轴上不 需要开槽、钻孔和切制螺纹,不会影响到轴的疲劳强度。所以,在两个零件之间,且间距不大时,可以采用这种定位。同时,套筒定位还保证了两个圆盘,或者,圆盘和锤头(销轴套筒)之间的轴向定位。当然,若两零件的间距太大,则不宜用套筒定位这种方式,因为,那样就会增大套筒质量以及材料用量。另外,套筒与轴的配合比较松,如果轴的转速较高,也不宜采用套筒定位。 在该主轴的轴端,以及销轴的轴端,都采用了圆螺母定位。这种定位可以承受大的轴向力,但是,轴上的螺纹处将会有较大的应力集中,降低轴的疲劳强度, 所以,一般用于固定轴端的零件。就如上面所述,若两零件的间距太大,不宜用套筒定位这种方式的时候,就可以考虑采用圆螺母定位。 在该主轴上,还采用了轴承端盖通过螺钉与其他部分连接。而使滚动轴承的外圈得到轴向定位。有时,整个轴的轴向定位也可以靠轴承端盖来实现。 再说轴向零件一般也常用到周向定位。周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对运动。 在该主轴上,有三处都采用的是平键连接,其他的常用周向定位元件有,花键、销、紧定螺钉和过盈配合等。圆盘、飞轮、带 轮都是用平键连接的。其他的,如齿轮、半联轴器等与轴的周向定位也都采用这种连接方式。按其直径,由手册查地平键剖面 b h,键槽用键槽铣刀加工的 。 轴的草图如图 4 的弯扭合成强度计算 在初步完成轴的结构设计之后,对上面的草图略加修改,即可进行强度的校核计算了。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 前面提到过,多数情况下,轴的工作能力一般主要取决于轴的强度。此时只做强度计算,以防止或检验断裂和塑性变形。而对于刚度要求高的轴和受力大的细长轴,还应该进行刚度计算,防止产生过大的线性变形。对于高速运转的轴,还应该进行振动稳定性计算。 以防止产生共振破坏。 在进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体载荷和应力情况,采用相应的计算方法,并恰当的选择其许用应力。根据计算原则,对于传动轴(仅仅或主要承受扭矩)按照扭矩强度条件进行计算,对于心轴(只承受弯矩)应该按照弯曲疲劳强度进行计算,对于该主轴,既承受扭矩还承受弯矩,是一个转轴,所以必须进行弯扭合成强度条件进行计算,需要时还应该进行疲劳强度的精确校核。 先按照弯扭合成强度条件进行计算: 通过对该主轴的结构设计,轴的主要结构尺寸,轴上的零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置已经确定。轴上的载荷可以 求得,因此可以按弯扭合成强度条件对该主轴进行强度的校核计算,其计算步骤如下: 做出轴的计算简图(力学模型) 轴上受的载荷是由轴上的零件传来的,所以,计算时,可以将轴上的分布载荷情况简化为集中力。其作用点可以一律简化,取为分布载荷的中点,作用在轴上的扭矩,一般从传动件轮毂宽度的中点算起,通常把当作置于铰链支座上的梁,支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。 在做计算简图时,应该先求出轴上的受力零件的载荷(若为空间力系, 图 4 - 2 南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 再分解为水平分力和垂直分力。然后求出各支承的水平反力和垂直反力),如图 4 做弯矩图: 根据前面的简图,分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩图,并按计算结果分别作出水平面上的弯矩 和垂直面上的弯矩图上 然后按照后面的公式推导出总弯矩,并作出 M 图,如图 4 22 作出扭矩图,如图 4 作出计算弯矩图 根据已经作出的总弯矩图和扭矩图,求出计算弯矩做出时写出其计算公式: 22 上式中, 考虑扭矩和弯矩的加载情况以及产生应力的循环特性差异的系数。 因为通常由 弯矩产生的弯曲应力是对称循环的变应力,故在求计算弯矩 时,必须计算这种循环特性差异的影响。根据经验, 当扭转切应力为静应力时,取 ; 当扭转切应力为脉动循环变应力时, ; 当扭转切应力为对称循环变应力时,取 1 。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 校核轴的强度 已知轴的计算弯矩后,即可针对某些危险截面(即计算弯矩大而轴的直径可能不足的截面)作强度校核计算。按第三强度理论,计算弯曲应力 上式中, W 轴的抗弯截面系数( 3。 1 轴的许用弯曲应力( 。 由表可查 1 为 60 的计算公式,根据截面的不同而不同。对该主轴来说,其需要计算的截面,都带有键槽,而且是单键槽。所以,其计算公式为: W = 23 主轴的载荷分析图如下图 4 M C 1 R - 4 求轴上的支反力及弯矩 根据以上确定的结构图可以确定出简支梁 的支承距离。据此可以求出下列各值,并列表如下,主要包括,载荷、支反力、弯矩、总弯矩、扭矩、计算弯矩等,相关的计算也往往是考虑最不理想的情况。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 表 4算弯矩的求法 综上所述,按照弯扭合成强度条件进行轴的强度校核计算: 进行具体的校核计算时,只需要校核轴上的承受的最大弯矩以及扭矩的剖面 (即危险剖面)的强度。 M p c 06 8 0 0 0 0 按教材中表 于 00 的碳钢,在承受对称循环变应力时的许用应力 55 。故安全。 的疲劳强度条件的校核计算 妨设外力为单向不稳定变应力,则根据已经知道的
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