清砂机的结构设计

1清砂机总体概述1.1清砂机现状1.2设计的总体要求①满足使用要求②满足经济性要求1.3设计大纲①经济高效原则1.3.2原始数据①搅拌筒容积800L②搅拌电机额定功率15KW③最大铸件直径300mm④生产率25-30m³/h1.4清砂机概述中的一种主要的材料，它是由铸造用原砂、型砂粘结剂、水和辅加物等造型材料按一定的比例配合，制成符合造型、造芯要求的混合料。铸型在浇注、凝固过程中不可避免的受到高温金属液体的冲刷、静压力和高温的作用，铸件就会与型砂粘结在一起。当落砂后铸件表面会留下包括浇冒口、飞边和氧化皮等多余金属。浇冒口可以用铁锤、锯子和气割等工具清理，而粘砂就用清砂机进行清理，为后面的粗加工做准备、提高机械加工的效率和保证产品的质量。1.5毕业设计的意义实践是检验真理的唯一标准，毕业设计就是对所学知识在实践中应用的一个过2设计的主要内容2.1.2传动系统2.1.3卸料系统2.1.4机架与支腿2.2主要机构具体结构设计及参数设计2.1所示：两端的搅拌臂上分别装有侧叶片，可刮掉端面上的沙粒，并改变沙粒的流向。如图(1)搅拌筒结构及卸料方式的确定容积利用系数j=0.41由于清砂机的出料容量为800L,虽不是很大，但考虑到搅拌筒的尺寸及结构，采用(2)搅拌叶片、搅拌轴及支承结构图2.2搅拌装置1.轴I2.侧叶片I3.搅拌叶片支承臂Ⅱ4.搅拌叶片5.搅拌叶片支承臂I6.侧叶片Ⅱ7.搅拌叶片支承臂I8.轴IⅡ片。每根轴上的叶片数目定为6(包括两片侧叶片及四片搅拌叶片)。搅拌轴的主要尺寸经过初步验算，考虑安全裕量，直径定为90mm,轴的结构型2.2.2传动系统统的机械传动。传动系统由电动机、皮带轮、减速箱、开式齿轮等组成，如图2.3所示。启动电动机，电动机8轴带动小皮带轮7转动，同时通过皮带带动大皮带轮5X搅拌轴搅拌轴搅拌轴搅拌轴图2.3搅拌传动系统2.2.3卸料系统2.2.4机架与支腿(1)机架：根据整体的布置情况和尺寸要求，按整体具体要求用槽钢，(2)支腿：由于本机容量较大，在搅拌的过程中必须减少震动，减少冲击磨损和变3机架的设计3.1机架设计的主要内容(1)机架结构方案的确定(2)机架上所有部件之间相互位置的确定(3)机架上所有部件与机架的连接方式及安装位置(4)机架外形尺寸的确定(5)机架钢结构的选材，机架稳定性的校核(6)完成机架总成图及零部件图。(2)结构合理，便于制造。(5)抗振性能好。3.2.2底架的材料选择3.2.3底架的大体尺寸面对面放置两背面之间的距离为1680mm,其他的槽钢间距3.2.4确定搅拌筒偏离机架底架重心的距离腿(长度方向)的方法更加简便。部件名称搅拌筒减速器电机电器箱带轮联轴器质量Kg0即整机重心在偏离搅拌筒中心线右侧203.163.2.5底架所受各力的分析计算AB所受的力的形式有：支腿在两端的支持力N,N₂,搅拌筒支承压力F,F₂,减速由于整机重心位置偏移量不是很大，只有203.16mm,无须将支腿向中间靠近。(1)计算支承压力F,F₂的大小其中G=G+G=1400+500×2.3×(1+10%)=2665kg图3.3图名?图3.4(2)计算减速器结构对槽钢AB的压力F₃由于皮带轮与槽钢的距离比较远，同时联轴器重43kg,皮带和带轮合重35kg,减速器的重量为415kg,由于皮带轮好联轴器的重量相近，可假设三者之和的作用中G合图3.5(3)计算电器箱对槽钢AB的压力F₇F,=26×(1680-205)/1680=22.83kgF₇·395+2025·F₂+2415·F₃=N₂·28003.2.6求各点的力矩因为将槽钢视为受弯梁，则求各力的弯矩，弯矩无论在指定截面的左侧或右侧，向上的外力产生正的弯矩，向下的弯矩产生负的弯矩。Mn=0g=9.8N/kgMc=N₁·395=1184.1×395=467719.5×9.8=4583651.1N/kMp=N₁·795-400·F,=1184.1×795-400×22.83=932.2KN·mmM=N₂·(2800-2025)-F₃·(=801.3×(2800-2025)-196.由以上的弯矩计算结果可以画出AB槽钢的受力弯矩图，该槽钢的受力弯矩图如下图3.8所示：3.2.7选材有关数据如下图3.9:图3.9槽钢14b3.2.8底架的校核类型hbdtr8由《机械设计手册》取相关数据：b=60mm,h=140mm,t=9.5mm,一根截面对称的梁，载荷作用在其最大刚度平面内，当载荷较小时，梁的弯曲平衡状态是稳定的。由于外界各种因素会使梁产生微小的侧向弯曲和扭转变形，在外界影响消失后，梁仍能恢复原来的弯曲和扭转，没有丧失继续承担载荷的能力。但这时如果外界载荷稍微增大一些，梁的变形就会急剧增加，并导致梁的破坏，这种情况表示梁丧失了整体稳定性。梁维持其稳定性能承担的最大载荷或最大弯矩称为临界弯矩。对于轧制槽钢简支梁的整体稳定系数，不论载荷的形式和载荷作用点在截面高度上的位置如何均可按下式计算：(公式出自《钢结构》附录)式中h—槽钢的截面高度b—槽钢的翼缘高度t—槽钢的平均腿厚度f一材料的屈服极限对此槽钢进行校核：则有,即AB槽钢单独受力的整体稳定性满足要求，强度满足要求。并且AB槽钢在底架中并不是计算的简支梁，而是和许多焊接件焊接后构成底架，使底架的整体稳定性得到进一步加强，所以稳定性完全可以得到保证，强度满足要求。为使槽钢稳定性更好，在槽钢两翼之间间隔的焊接了一些加强筋。②校核AB槽钢的刚度校核了槽钢的强度后，在工程应用中，对受弯杆件还应有刚度要求，即要求其变形不能太大，每个力作用在槽钢上都可以简化成下图图3.10,分别求其作用下槽钢图3.10由公式注：公式出自《材料力学》上册表6-1续表E一钢材的弹性模量I一截面对主轴的惯性矩Q235碳素钢取E=206×10³N/mm²(《钢结构》表2-6)有如下计算：fmax=Zf=fc+fo+fe+f因为材料的许用挠度为之间，则取,因为能产生各力最大挠度的重合情况，所以受力表示实际挠度远远小于许用挠度，此刚度达到要求，安全可靠。(2)其他槽钢的校核经估算和分析，其他槽钢所承受的载荷最大也不会超过AB槽钢，故以校核完成，其他的不必再校核，进行其他的刚度、稳定性和强度的校核。对于其他槽钢，由于其所受弯矩小于槽钢AB,则其强度均可以保证。支腿安装于槽钢I、Ⅱ上，槽钢Ⅱ受力很小，,所以不易产生抗剪切现象，而槽钢I受力很大，易发生剪切变形，所以要对此槽钢进行抗剪校核。由上述受力计算可知：N₁=1184.1kg,N₂=801.3kg由公式(公式出自《材料力学》上册P180)其中Q—横截面上的剪力b—截面宽度，b=60mm由《机械设计手册》可查得Q235的抗剪强度f=115N/mm²,由于孔等会引起应力集<[t]=76.7N/mm²,所以在抗剪强度上，[14b满足抗剪要求，安全可靠。支腿选用Q235的等边角钢，四根槽钢分别安装在槽钢I、Ⅱ上，各前支腿和后支腿之间用螺栓联结，选用等边角钢L110×110×10,两后支腿之间同样的用螺栓联结，前支腿之间无角钢联结，以便于出料及把卸出的料运走。为了增加整机的稳定性，还在底架槽钢和支腿之间用斜支撑进行联结。选用等边角钢L110×110×10,联结结构如下图3.11所示：图3.111.支腿2.斜支撑3.底架槽钢3.3.1校核支腿的稳定性计算，根据支腿在整机中的受力情况可以将其简化为两端固定(底面脚板在工作时要固定)的受压杆件考虑，如下图3.12所示：图3.12按长度1575mm校核，在四个支腿中，由估算可知，支腿受到的最大压力Qmx=801.3kg=7852.74N考虑到底架上各部件的影响，取底架上各部件的总重为计算长度系数取μ=0.5,由于压重较大切工作环境差，搅拌时有振动以及上面不可避免的要打孔，将有应力集中现象发生。为了保证安全，取安全系数n,=1.5,可查的,Q235的屈服极限σ,=225N/mm²,方能满足条件，,A为截面面积，所选等边角钢为L110×110×10,由《机械设计手册》第3篇可查得长细比对于受压杆件[λ]=150～200,取[λ]=150,则由《材料力学》公式(14.8)求出因为由λ<λ,所以不能用欧拉公式计算临界压力，查《材料力学》上册P162得Q235的a=304Mpa,b=1.1因此，支腿的强度完全满足要求。安全可靠。3.3.2局部稳定性的校核翼缘宽厚比,因为λ<30,故取λ=30。应满足下式：(此公式由《钢结构》书中P118查得)因为所以局部稳定性可以得到保证。综上各步计算、分析和校核，选取Q235碳素钢的热轧等边角钢L110×110×10完全能满足使用要求。3.4电机底架的设计为了防止皮带过松而引起皮带打滑现象(注：电机到减速器采用带传动),皮带简图如下图3.13所示：1.焊接固定螺母(与放松螺母用螺钉联结)2.底架钢板3.5减速器底板的设计电动机底板在底架上的相对位置，必须保证准确、密下图3.14所示：将此板焊接在底架的机架上，并在其上打出相应位置的螺栓孔，以安装减速器，4设计总结的利用所学知识解决实际问题。在老师的指导下，自己的各方面能力有了全面提高。通过这次毕业设计，不仅对JS500清砂机有了完整的了解，而且学会了解决一些工程技术问题的方法，对自己有很大帮助，为我即将走上工作岗位打下良好的基础，参考文献[1]陈宜通.混凝土机械.中国建材工业出版社，北京，2002.6[2]刘鸿文.材料力学.高等教育出版社，北京，1992.9[3]成大先.机械设计手册.化学工业出版社，北京，2000[5]臧宏琦王永平.机械制图.西北工业大学出版社，西安，2001[6]王玉.机械精度设计与检测技术.国防工业出版社，北京，2005.8[7]张家旭张庆芳.钢结构.中国铁道出版社，北京，2003.[8]璞良贵、纪名刚.机械设计.高等教育出版社，北京，2000[9]毕业设计指导书.青岛海洋出版社，青岛，2002[10]机械基础.中国劳动出版社，