刮板输送机链轮轴的设计计算

1、科技创新刮板输送机链轮轴的设计计算方法任兰柱1 ,2 穆润青3 崔风禄4 陈艳新4 (11 辽宁工程技术大学, 辽宁省阜新市, 123000 ;21 中国矿业大学(北京校区), 北京市海淀区, 100083 ;31 张家口煤机公司, 河北省家口市, 075025 ;41 开滦集团钱家营矿业公司, 河北省唐山市, 063000)摘要单机功率700kW 、链条直径42mm 的刮板输送机是目前国内外市场上最高端的刮板输送机, 其中链轮轴是驱动系统的最关键部件, 它的设计是一个新课题, 根据机械设计理论给出了链轮轴的各部分长度和直径尺寸, 通过受力分析和最大转矩计算, 求出安全系数是可靠的。关键词刮板

2、输送机链轮轴设计3 177 ×106 9550000 = 2621 64mm 。是驱动系统的关键。单机功率700kW , 链条直径由于轴中心要求有70mm 的通油存油, 而联42mm 的刮板输送机是目前国内外市场上最高端的轴器选择时所要求的传动力矩大, 有轴的尺寸大, 刮板输送机, 它的链轮组件设计是一个新课题。其强度要求高、工作条件差、载荷大, 故最小直径取中, 链轮轴是驱动系统最关键的部件。d = 280mm 。本链轮轴的设计要求是: P = 700kW , 输入的2 轴的长度确定转矩为T = 177kN ·m, 转速n = 371 76r/ min , 初选轴的材料为

3、42Cr M0 调质, 毛坯直径为300 轴承的选择: 可查得( GB/ T299 -1995) 500mm , 硬度为207269 HBS 。d = 300 ,D = 420 ,B1 = 160 , da = 317 , Da = 由设计手册可查得: b = 1080MPa , s = 408 ,a2 =171 5 , ras =3 , rbs =1 ,e =01 28 ,Y1= 930MPa , s = 12%, = 45%, Ak = 63J , -1= 21 4 ,Y2 =31 6 ,Y0 =21 3 , Cr = 1360 ,C0 r = 3610 , 550MPa , -1 = 3

4、20MPa 。油润滑n =560r/min, 重量W = 861 8kg , 代号: 352960X2 -1 。1 确定轴的最小直径d 设计轴分三节: 故链轮内孔轴节部位试选d = 3 340mm 。因d A , 又由于T = 9550000 P/ n, 故d 轴上依次装有半联轴器( B = 180mm , 浮分套3 T 圈( B = 750mm) , 轴承( B = 160mm) , 链轮( B A 9550000 。= 240mm) 。所以轴的总长L = (180+75+160+ 由轴的常用材料可查得A 值: A = 1001 798 , 240) ×2 = 1310mm 。3

5、T = 100 d A 两个轴承中点之间的长度L0 = 160 ÷2 +240 + 取A = 100 , 所以d A 9550000 240 + 160 ÷2 = 640mm 。由于两条链环之间要有LB = 200mm 。基金项目: 国家重点技术创新项目“煤基柴油代用燃所以左轴承中心至左链环之间的距离L1= 料的制备与燃用”, 同时也是中国矿业大学“211 ”工程学科建设重点项目220mm 。左轴承中心至右链环之间的距离L2= 42 中国煤炭第32 卷第8 期2006 年8 月420mm (见图1) 。-1S = Ka+m 5500= 11 84 ×841 538

6、 + 01 43 ×841 5381 ×01 54 = 11 6954 所以平均应力m =, 根据公式:a -1S = Kt+m 图1 链轮轴简图3 链轮轴受力分析(图2) 轴传递的转距: T= 177kN ·m 链轮上的圆周力: 2 T 2 ×177000Ft= = d 01 619 轴上的所受到链轮的径向力: = = 式中: K , 320 11×1048 1 60 ×61 169 + 01 29 ×61 169 181 817 K 有效应力集中系数, K 取571890N 11 84 , Fr = Ft = 57189

7、0N 表面质量系数=1; 尺寸影响系数, =01 54 , = 轴上的轴向力: 01 60 Fx , 平均应力折算系数, =01 43 , 最大的转: 2 ×571890 ×420 =01 29所以安全系数, 根据公式:SSS= +S2 = 11 6954 ×181 817 11 69542 + 181 8172 = 11 68856 又取S =11 3 11 8 , 取S =11 5 , 所以S > S , 因此该轴是安全的。参考文献: 1 牛树仁, 陈滋平1 煤矿固定机械及运输设备M 1 北京: 煤炭工业出版社, 1988 2 北京矿业学院等矿山运输教研

8、组1 矿山运输M 1 北京: 中国工业出版社, 1961 3 中国矿业学院主编1 矿山运输机械M 1 北京: 煤炭工业出版社, 1980 4 机械工程手册编辑委员会1 机械工程手册M 1 北京: 机械工业出版社, 1996 5 卜炎等1 中国机械设计大全M 1 江西科学技术出版社, 2001 6 毛君, 解本铭, 孙国敏1 带式输送机动态设计理论与应用M 1 沈阳1 辽宁科学技术出版社, 1996 7 梁庚煌等1 运输机械手册第二册M 1 北京: 化学工业出版社, 1983 (责任编辑王雅琴) = T = 571890 ×220 = 1770 ×103 = 606380400N ·mm 。图2 链轮轴受力分析图4 安全系数的计算由于是脉动循环弯曲应力, 故弯曲应力: Mmax Mmaxa= 2W= 01 2 d3 (1 -v 4 )606380400 ×103= 01 2 ×3303 ×10-9 ×1 -(70/ 330) 4 = 841 538 ×106 Pa剪切应力:T= 2 ×01 201d53 (T 1 -v 4 )01 5 &