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XXXX大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 題 目： DG400高效斗式提升機設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職稱: 職稱: 20**年12月5日 TDG400高效斗式提升機設(shè)計 摘要 隨著機械運輸行業(yè)的快速發(fā)展，提升機對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的作用，提升機的應(yīng)用很為廣泛，在各行業(yè)都有所應(yīng)用，主要應(yīng)用在建筑，機械，礦山領(lǐng)域，還應(yīng)用于糧油“食品”化工”水泥制造等行業(yè)，它是一種垂直或大傾角傾斜向上輸送粉狀 "粒狀或小塊狀物料的連續(xù)輸送機械，由牽引帶圍繞著頭和底輪做循環(huán)運動，從而將其上部固定的畚斗內(nèi)的物料由下提升至機頭。本設(shè)計主要對TDG400斗式提升機的方案確定以及結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括減速器設(shè)計，料斗，膠帶以及滾筒等結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。其中減速器設(shè)計 主要是齒輪和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校核。 [關(guān)鍵字]：提升機 減速器 設(shè)計 TDG400 Bucket Elevator Design Abstract With the machinery of the rapid development of the transport industry，Hoist the national economy plays an important role in development，Hoist the very wide application，In various sectors have applied, Mainly used in construction, machinery, mining areas, but also for grain and oil, "food" chemical "industries such as cement manufacturing, It is a steep vertical or inclined upward conveyor powder "small block or granular materials for transportation machinery，Traction belt around by the end of round Zhaotou and do recycling campaign, and it will be fixed upper part of the fight, Ben materials from the next upgrade to the nose. The design of the main TDG400 bucket elevator and the scheme for the structural design. Including design, hopper, belt and pulley, such as structural design and calculation. Reducer which is mainly designed gear and shaft design of the structure and intensity of checking. [Key words]: Hoist Reducer Design 目 錄 前言 1 1斗提機的原理 2 1.1概述 2 1.2 斗式提升機的總體布局 2 1.3斗提機的構(gòu)造 5 1.4斗提機的分類 8 2提升機運動參數(shù)計算 10 2.1斗提機相關(guān)參數(shù) 10 2.2物料的選擇 10 2.3提升機軸距的確定 11 2.4電動機的確定 11 2.5輸出軸的轉(zhuǎn)速 13 2.6傳動比的確定 13 3傳動裝置的運動和動力設(shè)計 15 3.1運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算 15 3.1.1計算各軸的轉(zhuǎn)數(shù) 16 3.1.2計算各軸的功率 16 3.1.3計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 17 3.1.4計算各軸的輸出功率 17 3.1.5計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 18 4各傳動零件的設(shè)計計算 19 4.1高速級斜齒圓柱齒輪傳動 19 4.1.1確定公式中各式參數(shù) 20 4.1.2設(shè)計計算 21 4.1.3計算齒輪傳動的幾何尺寸 21 4.1.4確定公式中各參數(shù)值 23 4.2低速級直齒圓柱齒輪傳動 24 4.2.1確定公式中各式參數(shù) 24 4.2.2設(shè)計計算 25 4.2.3計算齒輪傳動的幾何尺寸 26 4.2.4確定公式中各參數(shù)值 28 4.3皮帶輪相關(guān)參數(shù)的確定 29 4.3.1.帶輪直徑的確定 29 4.3.2大帶輪的計算直徑（取小帶輪直徑為120） 29 4.3.3計算V帶速度 30 4.3.4中心距和帶長的計算 30 4.3.5計算V帶根數(shù) 31 4.3.6計算預(yù)緊力F0 32 4.4各軸的設(shè)計與計算 32 4.4.1高速軸（1軸）的設(shè)計 32 4.4.2中間軸（2軸）的設(shè)計 37 4.4.3低速軸（3軸）的設(shè)計 40 4.5滾動軸承的選擇 43 4.5.1高速軸（1軸）上滾動軸承的選擇 43 4.5.2中間軸（2軸）上滾動軸承的選擇 44 4.5.3低速軸（3軸）上滾動軸承的選擇 44 5運行阻力的計算 46 6料斗的確定及計算 48 致謝 50 參考文獻 51 VII 引言 斗式提升機用于垂直或傾斜時輸送粉狀、顆粒狀及小塊狀物料。高效提升機是為了滿足國民經(jīng)濟發(fā)展中人們對運輸機械行業(yè)大運輸量、大提升高度以及結(jié)構(gòu)緊湊的提升機的需要而設(shè)計的。在了解現(xiàn)有高校提升機工作原理、結(jié)構(gòu)特點以及應(yīng)用場合的基礎(chǔ)上，設(shè)計TDG400型高效提升機，主要對傳動部分進行改進設(shè)計。傳動機構(gòu)要求使用普通圓柱齒輪減速器。 文獻綜述 斗式提升機,也叫斗提機，用于垂直或傾斜時輸送粉狀、顆粒狀及小塊狀物料。它的優(yōu)點是：橫斷面上的外形尺寸較小，可使輸送系統(tǒng)布置緊湊；提升高度大；有良好的密封性等。缺點是：對過載的敏感性大；料斗和牽引構(gòu)件較易損壞。 斗提機提升物料的高度可達30米，一般常用范圍為3~20米。輸送能力在300噸/時以下。一般情況下多用垂直式斗提機，當垂直式斗提機不能滿足工藝要求時，才采用傾斜式斗提機。由于傾斜式斗提機的牽引構(gòu)件在垂度過大時需增設(shè)支承牽引構(gòu)件的裝置，而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此一般很少采用傾斜式斗提機。 斗提機的分類方法很多，一般為：（1）按安裝方式不同，可分為垂直式、傾斜式；（2）按卸載特性不同，可分為離心式、離心-重力式、重力式；（3）按裝載特性不同，可分為掏取式、流入式；（4）按牽引構(gòu)件型式不同，可分為帶式、鏈式；（5）按料斗形式的不同，可分為深斗式、淺斗式、鱗斗式（三角斗或梯形斗）式。 目前國內(nèi)常用的斗提機均為垂直式，有D型、HL 型、PL型及 ZL型四種型式。它們的主要特征、用途及型號如下： D型斗提機的結(jié)構(gòu)特征是采用膠帶作為牽引構(gòu)件，卸載特性是間斷布置料斗，快速離心卸料，適用輸送物料為粉狀、顆粒狀、小塊狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料，如：煤、砂、焦末、水泥、碎礦石等，其適應(yīng)溫度不得超過60°C。如采用耐熱橡膠帶，允許150°C，型號有D160型、D250型、D350型、D450型。其提升高度約在4~30米范圍內(nèi)。HL型斗提機采用鍛造的環(huán)形鏈條作為牽引構(gòu)件，卸載特性為間斷布置料斗，快速離心卸載，是適用輸送粉狀、顆粒狀及小塊狀的無磨琢性的物料，如：軟煤、水泥、石塊、砂、粘土等。且允許輸送溫度較高的物料。它的型號有HL300、HL400。約在4.5~30米范圍內(nèi)提升。PL型斗提機采用板式套筒滾子鏈條作為牽引構(gòu)件，它連續(xù)布置料斗，慢速重力卸載，適用輸送塊狀、比重較大、磨琢性的物料，如：硬煤、碎石、礦石、卵石；易碎物料，如：焦炭、木炭等。被輸送物料的溫度在250°C以下，型號有PL250、PL350、PL450。提升高度約在5~30米范圍內(nèi)。ZL型斗提機采用鑄造鏈條作為牽引構(gòu)件，連續(xù)布置料斗，慢速重力卸載。適用輸送塊狀和粉狀物料，如：礦石、石灰石、水泥、碎石、卵石、白灰、煤等。被輸送物料的溫度在300°C以下，型號有ZL25、ZL35、ZL45、ZL160。提升高度約在8~29米范圍內(nèi)。 斗式提升機的安裝要求是：1、斗提機下部區(qū)段的支承面，必須保證座落在基礎(chǔ)的水平面上。2、斗提機的上部驅(qū)動軸和下部張緊軸應(yīng)在同一垂直平面內(nèi)，并且兩軸心線均應(yīng)與水平面平行。3、中間機殼的法蘭連接處，不得有顯著的錯位。法蘭間可墊入石棉墊或防水粗帆布，以保證密封。4、斗提機的下部區(qū)段、中間機殼和上部區(qū)段的中心線應(yīng)在同一垂直線上，在垂直度偏差在1米長度上不允許超過1毫米，總高的累積偏差不允許超過8毫米。5、料斗在牽引構(gòu)件上的位置應(yīng)正確，并緊固可靠。在運行中，不應(yīng)有偏斜和碰撞機殼的現(xiàn)象發(fā)生。6、斗提機偏向半的安裝裝置，必須符合圖紙要求。7、螺旋拉緊裝置調(diào)整好后，應(yīng)使牽引構(gòu)件具有均勻的、正常運行所必需的張緊力。為了使在運行中有足夠的拉緊行程，余下的拉緊行程應(yīng)不少于全行程的50%。8、減速器高速軸的軸線與電動機的軸線，應(yīng)相互平行并在同一水平線內(nèi)；低速軸的軸線與斗提機驅(qū)動軸的軸線，應(yīng)在同一水平線上，其最大平行偏移量不得超過0.2毫米，最大軸線交角不得超過40￠。9、斗提機應(yīng)安裝起吊設(shè)備，起重量不小于2噸。起重機的軌底與驅(qū)動軸中心線的距離為2~2.2米。對于D160、D250斗提機取2米；對于D350、D450、HL300、HL400斗提機取2.2米。10、斗提機的中部應(yīng)有防止偏移的中間支承裝置。支承點的間距不大于8米，最上面的支承點應(yīng)盡量靠近頭部。 斗提機作為輸送機的一種，有其較早的根源。輸送機是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，又稱連續(xù)輸送機。輸送機可進行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。 中國古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機和刮板輸送機的雛形；17世紀中，開始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機相繼出現(xiàn)。 1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。此后，輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。 輸送機一般按有無牽引件來進行分類。 具有牽引件的輸送機一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動裝置給輸送機以動力，一般由電動機、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使牽引件保持一定的張力和垂度，以保證輸送機正常運轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。 具有牽引件的輸送機的結(jié)構(gòu)特點是：被運送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運動輸送物料。 這類的輸送機種類繁多，主要有帶式輸送機、板式輸送機、小車式輸送機、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機、埋刮板輸送機、斗式輸送機、斗式提升機、懸掛輸送機和架空索道等。 沒有牽引件的輸送機的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動，或利用介質(zhì)在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥子輸送機的工作構(gòu)件為一系列輥子，輥子作旋轉(zhuǎn)運動以輸送物料；螺旋輸送機的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運動以沿料槽推送物料；振動輸送機的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運動以輸送置于其中的物料等。 未來輸送機的將向著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。 大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上，帶式輸送機的單機長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結(jié)構(gòu)。 擴大輸送機的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團、粘性物料的輸送機。 斗式提升機的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能大家都很熟悉,雖然各生產(chǎn)廠家和使用單位根據(jù)各自的特點,對其結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)進行了一些調(diào)整,但工作原理依然是通過輸送帶連接的畚斗將物料提升后,利用重力或離心力將其拋出,來實現(xiàn)提升物料的目的。因此,斗式提升機性能的好壞,除了與其運動參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式有關(guān)外,還與提升帶和畚斗的特性有關(guān)。 畚斗磨損,物料回流及提升帶延伸,打滑,跑偏及受潮腐壞等現(xiàn)象,都嚴重地影響著提升機的正常工作。我國傳統(tǒng)的斗式提升機大多采用的是全棉帆布膠帶和鋼制畚斗,這些材料的理化性能和制作方式,限制了其很難改變提升機的上述弊病。因此,多年來,我們的設(shè)備制造者都僅在提升機的結(jié)構(gòu)形式、運動參數(shù)和拋料方式上進行著完善和改進。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種新材料、新技術(shù)應(yīng)運而生,早在20世紀80年代中期,我國就開始研制新型塑料畚斗和增強型提升帶。現(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)成熟并被廣泛應(yīng)用。這些新材料、新技術(shù)應(yīng)用于斗式提升機中,極大地改善了提升機的工作性能,取得了很好的經(jīng)濟效益。 1塑料畚斗的理化性能和應(yīng)用特點 塑料畚斗的理化性能 高強度塑料畚斗是采用改性超高分子量聚合物注塑而成的,它具有高耐磨、高韌性、耐腐蝕、低溫性能好等諸多優(yōu)點,是目前用于糧食谷物類提升性價比較好的材料。 塑料畚斗的應(yīng)用特點 ①自重輕,降低了提升機的能耗塑料畚斗的重量僅是同類鋼質(zhì)畚斗的1/5,因此,能大大降低提升機的能耗,同時可延長畚斗帶的使用壽命。據(jù)江蘇揚州麥粉廠進行的塑料畚斗與鋼畚斗的對比實驗反映,塑料畚斗可降低提升機電耗30%左右。 ②模塑成型,避免了因筒內(nèi)零件損壞造成的故障鋼制畚斗都是數(shù)片材料焊制而成,偶然出現(xiàn)的脫焊,掉片和棱角凸出都將產(chǎn)生掛壞筒內(nèi)零件的故障。而塑料畚斗是模注成型,且各棱邊都有很好的韌性,不會產(chǎn)生運行中的掉斗、硬掛及其他異?，F(xiàn)象。 ③耐磨性好,使用壽命高于鋼制畚斗磨損是畚斗的主要失效形式之一?，F(xiàn)在的塑料畚斗都很重視這一問題,在其原料的配方中,有獨特的耐磨配料,專業(yè)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品,還要經(jīng)過當?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督檢驗站的檢測并出具試驗報告。好的塑料畚斗的耐磨性能能夠達到Ａ3鋼的75%,由于塑料畚斗的厚度一般是鋼質(zhì)畚斗的3倍,因此理論上,塑料畚斗的使用壽命應(yīng)是鋼質(zhì)畚斗的2倍以上。通過我們多年的使用證明:好的塑料畚斗的耐磨性能確實要強于鋼質(zhì)畚斗。 ④柔韌性好,不損傷顆粒物料塑料畚斗因其獨特的柔韌性,可大大降低被提升物料的破損率。特別是在大米加工廠中,往往需要多道提升,因此,由提升機產(chǎn)生的碎米,在全部碾米工藝中占有相當大的比例。在原糧增碎方面,采用塑料畚斗的提升機,要比鋼質(zhì)畚斗降低80%。 ⑤耐腐蝕,低溫性好,尤其適用于潮濕、高寒溫環(huán)境和間斷使用由于塑料畚斗是非金屬材料,耐腐蝕能力強,低溫性能好,特別適合在高水分、高寒溫的環(huán)境下工作,克服了鋼質(zhì)畚斗在高水分、高糠粉、高溫差的環(huán)境中,極易產(chǎn)生的結(jié)疤、生銹、水汽和腐爛的現(xiàn)象。且在運行過程中,不會因摩擦碰撞產(chǎn)生火花,起到了防止粉塵爆炸的作用。 2聚酯增強提升帶的理化性能和特點 聚酯增強提升帶的理化性能聚酯增強提升帶是采用ＰＰ200型聚酯浸膠帆布作骨架,表面貼合高耐磨橡膠材料硫化而成。 聚酯增強提升帶的特點 ①延伸率低,畚斗帶不會伸長傳統(tǒng)的平膠帶由于其延伸率太高,整條畚斗帶極易變形伸長,需要經(jīng)常緊帶或調(diào)整,工作穩(wěn)定性很差。采用聚酯增強提升帶后,帶長基本不需調(diào)整,使皮帶跑偏,打滑的現(xiàn)象大為減少,提高了提升機運行平穩(wěn)的能力。 ②拉伸強度高由于聚酯增強提升帶的拉伸強度是普通平膠帶的3倍,因此,它能承受較大的動負荷,能提高斗式提升機的提升高度和產(chǎn)量,不會產(chǎn)生因過載變形太大而拉壞膠帶的現(xiàn)象。 ③摩擦系數(shù)大,不會失速打滑聚酯增強提升帶的表面,做成了2種狀態(tài),其中一面是帶布紋的毛面,有極大的摩擦系數(shù),與傳動輪貼合得很好,即使在畚斗帶張得不太緊的情況下,也不會打滑,造成畚斗失速而影響產(chǎn)量。 ④適應(yīng)潮潮濕的性能好,帶子不會腐壞各種提升帶表面的橡膠層都比較薄,普通平膠帶經(jīng)多次彎曲和磨損后,里面的棉布層極易吸收水分,再加上提升機內(nèi)的通風(fēng)狀況不好,使棉布膠帶易腐爛損壞。而聚酯增強提升帶的濕強力高,適合提升高水分糧食和在溫差很大極易產(chǎn)生潮氣的環(huán)境中使用。 ⑤自重輕,柔軟性好,適合頻繁彎折,壽命長聚酯增強提升帶因拉伸強度高,延伸率小,故能使畚斗帶做得很薄,獲得了極好的柔軟性,能在較小直徑的傳動輪上頻繁彎折,耐疲勞,耐沖擊,剝離強度大,壽命比普通膠帶長得多。由于斗式提升機采用了這些新技術(shù)、新材料,使得提升機的性能得到了巨大的改善。當然,運動參數(shù)(低速)和卸料方式(滑動)的改變,在某些方面也會對特定條件下的物料輸送產(chǎn)生影響。但塑料畚斗和聚酯增強提升帶的應(yīng)用,確實是當今畚斗和提升帶的發(fā)展方向。 3斗式提升機現(xiàn)存不足及改進設(shè)計方案 目前多數(shù)廠家生產(chǎn)的斗式提升機雖然各有特點，但主要結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路基本相同，這些機器在實際使用中，機座存料和機內(nèi)殘留料一直是影響產(chǎn)品質(zhì)量波動的一個主要因素。通過對現(xiàn)機型不足處的分析，筆者提出一種新的設(shè)計方案，以求新機型功能更加完善。 現(xiàn)機型存在的不足 ①目前機座底至提升機畚斗最低進料點之間有一個較大的空間，工作中，這一空間必須由最先進入的物料充填，這個充填量并不小，以+"/#&機型為例，充填物料大約需%"012&"01，這一部分物料如果不定期給予清理更換，則必然造成結(jié)塊變質(zhì)。 ②對于頻繁更換物料品種的斗提機，一般企業(yè)都不可能每天數(shù)次的不間斷的人工清理機內(nèi)殘留物料，一是非生產(chǎn)時間占用比重太大；二是工人勞動強度太大，再則大量清理出來的物料處理起來也不太方便。 ③由于機座有皮帶張緊機構(gòu)，所以部件相對移動處如果密封不良，就會造成粉塵外泄，污染環(huán)境。且由于尾輪軸在調(diào)整時與進料口的相對尺寸不斷變化，稍不注意，這一變量參數(shù)的變動會造成進料不暢的現(xiàn)象，引起前端輸送設(shè)備堵機故障。 ④如果品種更換時不能停機徹底清理機內(nèi)運動中的殘留物，那么交叉污染是不可避免的。為了盡可能減少殘留物有時不得不用較長的時間進行空機運轉(zhuǎn)，這樣除了能耗損失外，也使得生產(chǎn)效率低下。筆者曾做過一項測試，即在提升機停止進料并提完后，空機運行5min，在出料口接料15mm，則還可接出殘留物料10kg-----15kg。 改進設(shè)計方案 ①隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，斗提機皮帶已逐步由原來的棉織物基材改進為聚酯纖維基材和尼龍片基皮帶，這兩種基材的優(yōu)點除了壽命長外，其長度方向的伸長變形量也相當?shù)男?，這就使過去斗提機日常保養(yǎng)的一項主要工作———檢查調(diào)整皮帶張緊力，顯得不適用了。從近幾年實際使用的情況看，斗提機在頭尾輪復(fù)膠且正常使用的情況下，一年調(diào)整一次皮帶張力就足夠了，因此為了一年一次的調(diào)整而設(shè)計皮帶張緊機構(gòu)就顯得費用支出不太合理'一年一次的調(diào)整，人工收緊剪短皮帶即可)。如取消張緊機構(gòu)，可簡化機座，減少粉塵污染源。 ②在機座取消張緊機構(gòu)后，尾輪軸線與機座底面的尺寸就固定下來，這時將原斜插入式的活動底殼拆去而改為一固定的圓弧底殼，該圓弧半徑約大于尾輪軸心到畚斗距軸心距離最大點，且圓弧最低點離畚斗的間隙在保證以下設(shè)計要求時應(yīng)盡可能小。通過這一改進，可將空間充填物的量減至一個很小的值。 ③將圓弧底最低點向上切去一段弦高，需保證切面距畚斗一安全距離，使底部出現(xiàn)一個長方形的下料窗口，長度等于機座內(nèi)腔寬度，寬度約為120mm，在此窗口下設(shè)計安裝一個階梯形，上臺階為一平面，下臺階為一活動抽屜的氣動組合清料閘門機構(gòu)。正常工作時氣缸推動閘門前移，上臺階閘門平面緊貼長方形窗口，工藝上要求保證密封良好，當斗提機需換提新的物料時，首先斗提機空運轉(zhuǎn)一較短時間，然后停機，此時機內(nèi)殘留物料會落入機座底部，此時啟動氣缸后移，閘門上臺階工作平面離開落料窗而下臺階活動抽屜部分進入落料窗下，機座內(nèi)殘留物落入抽屜內(nèi)，氣缸再次前移，重新關(guān)閉落料窗而活動抽屜移出機座外，由人工分類倒出內(nèi)存物。至此，完成一次物料清理工作，斗提機重新啟動運送新的物料。 ④經(jīng)以上改進設(shè)計，與原機座相比費用增加不大，取消張緊機構(gòu)可節(jié)約一部分費用，但卻明顯減少了影響質(zhì)量的因素，同時也減少了工人的勞動強度，使斗式提升機更趨于合理化。 - 6 - TDG型斗提機（配用Sh型料斗）技術(shù)性能表 主要技術(shù)參數(shù) TDG 160 TDG 200 TDG 250 TDG 315 TDG 400 TDG 500 TDG 630 TDG 800 TDG 1000 TDG 1250 TDG 1600 輸送量Q，/h 32 45 72 101 158 220 348 492 788 1220 1541 料斗 容量，L 2.6 4.1 6.5 10 16 25 40 64 102 161 255 斗距，mm 260 300 325 360 420 460 520 580 650 720 820 每米長度牽引膠帶及料斗重kg/m 22 21.5 33 33.2 42.2 62.3 78.53 106 145 155.5 223 料斗運行速度v，m/s 1.2 1.2 1.34 1.34 1.5 1.5 1.68 1.65 1.86 1.86 1.836 提升高度，m 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 目 錄 前言 1 1斗提機的原理 2 1.1概述 2 1.2 斗式提升機的總體布局 2 1.3斗提機的構(gòu)造 5 1.4斗提機的分類 8 2提升機運動參數(shù)計算 10 2.1斗提機相關(guān)參數(shù) 10 2.2物料的選擇 10 2.3提升機軸距的確定 11 2.4電動機的確定 11 2.5輸出軸的轉(zhuǎn)速 13 2.6傳動比的確定 13 3傳動裝置的運動和動力設(shè)計 15 3.1運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算 15 3.1.1計算各軸的轉(zhuǎn)數(shù) 15 3.1.2計算各軸的功率 16 3.1.3計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 16 3.1.4計算各軸的輸出功率 17 3.1.5計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 17 4、各傳動零件的設(shè)計計算 19 4.1高速級斜齒圓柱齒輪傳動 19 4.1.1確定公式中各式參數(shù) 19 4.1.2設(shè)計計算 20 4.1.3計算齒輪傳動的幾何尺寸 21 4.1.4確定公式中各參數(shù)值 22 4.2低速級直齒圓柱齒輪傳動 23 4.2.1確定公式中各式參數(shù) 23 4.2.2設(shè)計計算 24 4.2.3計算齒輪傳動的幾何尺寸 25 4.2.4確定公式中各參數(shù)值 26 4.3皮帶輪相關(guān)參數(shù)的確定 27 4.3.1.帶輪直徑的確定 27 4.3.2大帶輪的計算直徑（取小帶輪直徑為125） 28 4.3.3計算V帶速度 28 4.3.4中心距和帶長的計算 29 4.3.5計算V帶根數(shù) 30 4.3.6計算預(yù)緊力F0 30 4.4各軸的設(shè)計與計算 31 4.4.1高速軸（1軸）的設(shè)計 31 4.4.2中間軸（2軸）的設(shè)計 35 4.4.3低速軸（3軸）的設(shè)計 37 4.5滾動軸承的選擇 39 4.5.1高速軸（1軸）上滾動軸承的選擇 39 4.5.2中間軸（2軸）上滾動軸承的選擇 40 4.5.3低速軸（3軸）上滾動軸承的選擇 41 5運行阻力的計算 42 6料斗的確定及計算 44 致謝 46 參考文獻 47 III 前言 斗式提升機用于垂直或傾斜時輸送粉狀、顆粒狀及小塊狀物料。高效提升機是為了滿足國民經(jīng)濟發(fā)展中人們對運輸機械行業(yè)大運輸量、大提升高度以及結(jié)構(gòu)緊湊的提升機的需要而設(shè)計的。在了解現(xiàn)有高校提升機工作原理、結(jié)構(gòu)特點以及應(yīng)用場合的基礎(chǔ)上，設(shè)計TDG400型高效提升機，主要對傳動部分進行改進設(shè)計。傳動機構(gòu)要求使用普通圓柱齒輪減速器。 1斗提機的原理 1.1概述 斗式提升機，又稱升運機，專門用于連載垂直輸送的一類設(shè)備，在糧食、油脂、飼料等工廠中使用極為普遍，在其他的化工、食品、建材、礦冶等工廠中使用也很廣泛。斗式提升機的牽引件有兩種：帶式的和鏈式的。它們都不直接承載物料，物料是由固定在牽引構(gòu)建上的料斗承載的。糧食工廠中一般是采用帶式的牽引構(gòu)件。 高效提升機是隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，在運輸機械行業(yè)引進、吸收、消化了世界各國斗式提升機的新技術(shù)后，結(jié)合高效斗式提升機我國實際情況，設(shè)計出能滿足市場對大輸送量，大提升高度及結(jié)構(gòu)緊湊的新型高效垂直輸送機械。 斗式提升機除作車間的固定輸送設(shè)備外，還用作移動式的裝卸設(shè)備和船用的斗艙設(shè)備。斗式提升機也可以作高傾角的連續(xù)輸送，但在糧食工廠中未見使用。 斗式提升機與氣力輸送相比，它不如氣力輸送結(jié)構(gòu)簡單、灰塵少、維修費用少、但是斗式提升機的適應(yīng)性強，動力消耗少，有其特點。例如未經(jīng)清理過的毛稻、毛麥，其中含有稻草、麥稈等大型雜質(zhì)，提升高度在20米以上，都不適宜于氣力輸送，而宜于斗式提升機。更主要的是，斗式提升機升運物料的動力消耗僅為氣力輸送的五分之一到十分之一。同時，斗式提升機的技術(shù)也在不斷地發(fā)展，如采用無底料斗，斗式提升機的生產(chǎn)率大為提高，它的外形尺寸進一步縮小，傳動機構(gòu)也得到簡化。因此，對斗式提升機的研究，不應(yīng)該改有所忽視。 1.2 斗式提升機的總體布局 圖1.1提升機外形圖 斗式提升機的主要部件有：料斗、牽引構(gòu)件、機首、底座和中間罩殼等。 圖中，3為料斗與牽引件。常用的料斗有三種結(jié)構(gòu)形式：淺料斗、深料斗和導(dǎo)向邊料斗。圖所示為深料斗，它的前壁斜度小而深度大，它適用于運送干燥的流散性好的散粒物料。 斗式提升機所用的牽引構(gòu)件有輸送膠帶和鏈條。帶式提升機一般優(yōu)于鏈式提升機，因為它成本低，自重較小，可以使用較高的速度，因而得到較高的生產(chǎn)率，運轉(zhuǎn)也平穩(wěn)。但是，在帶式提升機中，料斗在輸送膠帶上的固定處事薄弱環(huán)節(jié)，因此，在裝卸難于挖取的物料（包括中等塊度的物料）時，常應(yīng)用鏈式提升機。鏈條的使用不受被運送物料種類的限制。此外，鏈條廣泛地應(yīng)用于傾斜輸送機上，在背運送物料對膠帶可能產(chǎn)生不良影響以及溫度超過150度時，也用鏈條代替輸送膠帶。 由于輸送帶具有彈性，在料斗進行裝載時有減震作用。 提升機所用鏈條有關(guān)節(jié)鏈及焊接鏈。焊接鏈在長期使用后可能使兩根鏈條出現(xiàn)不同的伸長，這將導(dǎo)使料斗產(chǎn)生傾斜，可以通過將提升機上左右兩根鏈條進行調(diào)換來排除這種故障。使用輸送膠帶時，料斗在斗背處進行固接，而使用鏈條時在斗背或斗側(cè)處都有可能進行連接。在輸送帶上固接料斗時，由于需要在輸送帶上打孔，再用扁頭螺栓固定，這樣容易使潮濕氣進入輸送帶的織物襯墊中去。目前，有采用在輸送帶上預(yù)先做好一定形狀的橡膠突頭，以對料斗進行固接的方法，但還用的不多。 9為提升機的主驅(qū)動裝置，牽引構(gòu)件為輸送帶和焊接鏈時可以采用摩擦驅(qū)動；而當牽引構(gòu)件為關(guān)節(jié)鏈時則采用嚙合驅(qū)動。當鏈條伸長后，鏈條節(jié)距可能不適應(yīng)鏈輪節(jié)距，因而導(dǎo)致運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。為防止斷電時牽引構(gòu)件及裝有物料的料斗群的逆轉(zhuǎn)，應(yīng)該裝制動裝置。提升機底部的張緊滾筒軸或張緊鏈輪軸由兩個彈簧、兩個張緊重錘或兩個張緊螺桿進行張緊。 提升機的中間罩殼，在固定式的裝置中，應(yīng)用由2～4mm的薄鋼板焊成。方形中間罩殼的昂段由扁鋼或角鋼制成突緣，突緣之間加襯紙墊密封，再用螺栓加以連接。這種罩殼可以防止由料斗裝卸引起的微?；覊m污染環(huán)境。在低速提升機中，中間罩殼常常制成單體結(jié)構(gòu)，就是上升分支與下降分支共用一個罩殼。在高速提升機中，由于兩分支料斗群上升和下降時的雙向運動，使單體罩殼中的粉塵發(fā)生渦流兒飛揚，容易引起爆炸，因而總是制成雙體結(jié)構(gòu)，也就是上升分支與下降分支各有一個中間罩殼。 提升機底座罩殼形式應(yīng)能和底部物料的裝載情況相適應(yīng)。張緊軸的軸承裝載罩殼兩側(cè)的導(dǎo)槽內(nèi)并可上下移動（請參閱圖）。為了便于觀察和維修，在罩殼壁上開孔，并覆以可拆卸的孔蓋。頭部罩殼的形狀應(yīng)與卸載曲線相適應(yīng)，即應(yīng)使由料斗中所拋出來的物料能完全卸入導(dǎo)出管中。頭部罩殼兩側(cè)有槽，其大小應(yīng)能容納驅(qū)動軸，并能進行裝拆。減速器、制動器以及電動機可安裝在懸臂的機座上，也可安裝在建筑物的專用梁上。這里必須注意由于溫度差異而使罩殼產(chǎn)生的伸縮應(yīng)通過若干措施進行補償，如在減速器與驅(qū)動軸間裝撓性聯(lián)軸節(jié)或通過其他措施（采用鏈條傳動裝置）。在豎直提升機中，常常在罩殼中安裝固定的牽引構(gòu)件導(dǎo)向裝置，以防止空載料斗與滿在料斗間由于重量不同的偏心作用而引起牽引構(gòu)件的彎折。在傾斜提升機中，牽引構(gòu)件與料斗在垂直于輸送方向內(nèi)自重分力，必須與帶式輸送機、鏈式輸送機同樣地得到承受。這種傾斜提升機用得較少。 1.3斗提機的構(gòu)造 1）料斗類型及使用場合 圖1.2料斗的結(jié)構(gòu)形式 a）淺料斗 b）深料斗 c）有導(dǎo)向邊料斗 d）組合型料斗 e）組合型料斗 斗式提升機的主要部件有：料斗、牽引構(gòu)件、機首、底座和中間罩殼等。 常用的料斗有三種結(jié)構(gòu)形式：淺料斗、深料斗和導(dǎo)向邊料斗。 圖所示a為淺料斗，它的前壁斜度大深度小，適用于運輸潮濕的和流散性不良的物料，如面粉、米糠、麩皮等。這種料斗與深形料斗相反，容積較小，但卸料容易卸光。 圖所示b為深料斗，它的前壁斜度小而深度大，它適用于運送干燥的流散性好的散粒物料。如小麥、稻谷、玉米等。這種料斗較深，容積較大，如果用作散落性較差的物料輸送，卸料不易倒凈而形成回流。這兩種料斗用在料斗做稀疏布置的提升機中。 圖所示c為有導(dǎo)向側(cè)邊的夾角形料斗，當這類料斗繞過上滾筒時，前面料斗的兩導(dǎo)向側(cè)邊即為后面料斗的卸載導(dǎo)槽，它適用于運送沉重的塊狀物料及有磨損性的物料。這種料斗用在料斗做密集布置的提升機中。 圖所示d為組合型料斗，是一種改良的深形料斗，由于這種料斗的外壁設(shè)置了隔板，利用所乘裝的物料的散落性，在隔板下面的外壁便被特地的省略掉了，這樣處理的結(jié)果便具有上下兩層料斗口，因此兼?zhèn)淞藴\型料斗卸料的容易和深形料斗容積較大的兩者的優(yōu)點，即使在提升機料斗帶線速度較高的情況下仍能夠適應(yīng)。因此又被稱為快速料斗。 圖1.3有導(dǎo)向邊料斗的卸載 圖所示為用于裝卸流散性良好的糧食和粉末狀物料的組合型料斗。當中的隔板使該料斗形成淺斗區(qū)和深斗區(qū)，深斗區(qū)可以防止?jié)M載的料斗在繞入上滾筒時過早的卸空。圖也是屬于組合型料斗。此外，尚有脫水料斗等。 2）牽引件 斗式提升機所用的牽引構(gòu)件有輸送膠帶和鏈條。帶式提升機一般優(yōu)于鏈式提升機，因為它成本低，自重較小，可以使用較高的速度，因而得到較高的生產(chǎn)率，運轉(zhuǎn)也平穩(wěn)。但是，在帶式提升機中，料斗在輸送膠帶上的固定處事薄弱環(huán)節(jié)，因此，在裝卸難于挖取的物料（包括中等塊度的物料）時，常應(yīng)用鏈式提升機。鏈條的使用不受被運送物料種類的限制。此外，鏈條廣泛地應(yīng)用于傾斜輸送機上，在背運送物料對膠帶可能產(chǎn)生不良影響以及溫度超過150度時，也用鏈條代替輸送膠帶。 由于輸送帶具有彈性，在料斗進行裝載時有減震作用。 提升機所用鏈條有關(guān)節(jié)鏈及焊接鏈。焊接鏈在長期使用后可能使兩根鏈條出現(xiàn)不同的伸長，這將導(dǎo)使料斗產(chǎn)生傾斜，可以通過將提升機上左右兩根鏈條進行調(diào)換來排除這種故障。使用輸送膠帶時，料斗在斗背處進行固接，而使用鏈條時在斗背或斗側(cè)處都有可能進行連接。在輸送帶上固接料斗時，由于需要在輸送帶上打孔，再用扁頭螺栓固定，這樣容易使潮濕氣進入輸送帶的織物襯墊中去。目前，有采用在輸送帶上預(yù)先做好一定形狀的橡膠突頭，以對料斗進行固接的方法，但還用的不多。 應(yīng)用螺釘將料斗固接在輸送帶上 使用橡膠突頭的料斗固接法 圖1.4料斗固接方式 （a） （b） 圖1.5料斗在鏈條上的固接 （a）背部固接 （b）側(cè)面固接 提升機的驅(qū)動裝置在上部時，牽引構(gòu)件為輸送帶和焊接鏈時可以采用摩擦驅(qū)動；而當牽引構(gòu)件為關(guān)節(jié)鏈時則采用嚙合驅(qū)動。當鏈條伸長后，鏈條節(jié)距可能不適應(yīng)鏈輪節(jié)距，因而導(dǎo)致運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。為防止斷電時牽引構(gòu)件及裝有物料的料斗群的逆轉(zhuǎn)，應(yīng)該裝制動裝置。提升機底部的張緊滾筒軸或張緊鏈輪軸由兩個彈簧、兩個張緊重錘或兩個張緊螺桿進行張緊。 提升機的中間罩殼，在固定式的裝置中，應(yīng)用由2～4mm的薄鋼板焊成。方形中間罩殼的昂段由扁鋼或角鋼制成突緣，突緣之間加襯紙墊密封，再用螺栓加以連接。這種罩殼可以防止由料斗裝卸引起的微粒灰塵污染環(huán)境。在低速提升機中，中間罩殼常常制成單體結(jié)構(gòu)，就是上升分支與下降分支共用一個罩殼。在高速提升機中，由于兩分支料斗群上升和下降時的雙向運動，使單體罩殼中的粉塵發(fā)生渦流兒飛揚，容易引起爆炸，因而總是制成雙體結(jié)構(gòu)，也就是上升分支與下降分支各有一個中間罩殼。 提升機底座罩殼形式應(yīng)能和底部物料的裝載情況相適應(yīng)。張緊軸的軸承裝載罩殼兩側(cè)的導(dǎo)槽內(nèi)并可上下移動（請參閱圖）。為了便于觀察和維修，在罩殼壁上開孔，并覆以可拆卸的孔蓋。頭部罩殼的形狀應(yīng)與卸載曲線相適應(yīng)，即應(yīng)使由料斗中所拋出來的物料能完全卸入導(dǎo)出管中。頭部罩殼兩側(cè)有槽，其大小應(yīng)能容納驅(qū)動軸，并能進行裝拆。減速器、制動器以及電動機可安裝在懸臂的機座上，也可安裝在建筑物的專用梁上。這里必須注意由于溫度差異而使罩殼產(chǎn)生的伸縮應(yīng)通過若干措施進行補償，如在減速器與驅(qū)動軸間裝撓性聯(lián)軸節(jié)或通過其他措施（采用鏈條傳動裝置）。在豎直提升機中，常常在罩殼中安裝固定的牽引構(gòu)件導(dǎo)向裝置，以防止空載料斗與滿在料斗間由于重量不同的偏心作用而引起牽引構(gòu)件的彎折。在傾斜提升機中，牽引構(gòu)件與料斗在垂直于輸送方向內(nèi)自重分力，必須與帶式輸送機、鏈式輸送機同樣地得到承受。這種傾斜提升機用得較少。 1.4斗提機的分類 斗提機的分類有很多，一般為： A:按安裝方法的不同，可分為垂直式、傾斜式； B:按卸載特征的不同，可分為離心式、離心-重力式（混合式）、重力式； C:按裝載特征不同，可分為掏取式、流入式； D:按牽引構(gòu)件形式不同，可分為帶式、鏈式； E:按料斗形式的不同，可分為深斗式、淺斗式、鱗斗（三角斗或梯形斗）式。 F:斗式提升機的裝載與卸載 斗提機的生產(chǎn)效率在很大程度上取決于料斗的正確裝載和卸載。因此，在確定提升機主要參數(shù)及選擇料斗、機殼、頭部罩殼等形狀時，必須遵循對料斗充填和拋卸過程的理論分析和實驗結(jié)果。 裝載 掏取式裝載 流入式裝載 圖1.5裝載 掏取式（見圖左）。由料斗在物料中掏取裝載。掏取式主要用于輸送粉末狀、顆粒狀、小塊狀的無磨琢性或半磨琢性的散狀物料。由于在掏取物料時不會產(chǎn)生很大的阻力，所以允許料斗的運行速度較高，為0.8～2米/秒； 流入性（見圖右）。物料直接流入料斗內(nèi)。流入式用于輸送大塊狀和磨琢性大的物料。其料斗的布置很密，以防止物料在料斗之間散落。料斗的運行速度較低，一般不通過1米/秒。 卸載 斗提機在頭部卸載。卸載的形式有三種，即離心式、離心-重力式及重力式。 如圖所示。 圖1.6卸載形式 （a）離心式 （b）離心-重力式 （c）重力式 2提升機運動參數(shù)計算 2.1斗提機相關(guān)參數(shù) 表2.1 TDG型斗提機相關(guān)參數(shù)表 型式 TDG型斗提機 結(jié)構(gòu)特征 采用EP輸送帶和鋼絲繩膠帶為牽引件 裝載特征 采用掏取式裝載 卸載特征 采用離心式或混合方式卸載 適用輸送物料 配Sh型料斗時適用于輸送干燥、松散、流動性好的粉狀、粒狀、塊狀物料 配Zh型料斗時適用于略有潮濕、易結(jié)塊、流動性差的粉粒狀物料 適用溫度 普通膠帶適用于80°C以下物料 耐熱膠帶適用于120°C以下的物料 型號 TDG160、TDG200、TDG250、TDG315、TDG400、TDG500、TDG630、TDG800、TDG1000、TDG1250、TDG1600 提升高度 5～80m 輸送量 24～2080/h 本設(shè)計的提升機為TDG400高效斗式提升機，最大提升高度為25米。 2.2物料的選擇 TDG400型高效斗式提升機備用兩種料斗，按照設(shè)計要求，本提升機配備sh型料斗，sh型料斗是一種深斗，一般適用于輸送干燥的、松散且易于拋出的流動性好的物料，如水泥、煤塊、碎石、糧食、塑料顆粒等物料。本設(shè)計裝卸的物料選為水泥。 水泥的物理特性： 粒度：粉末狀，小于1mm 松散密度：1.48t/ 物料溫度：低溫 物料含水率：幾乎不含水 物料流動性：良好 2.3提升機軸距的確定 最大提升高度為23.1米，則軸距為25米。 2.4電動機的確定 Sh型料斗的技術(shù)性能表可查下表得到： 表2.2 TDG型斗提機（配用Sh型料斗）技術(shù)性能表 主要技術(shù)參數(shù) TDG 160 TDG 200 TDG 250 TDG 315 TDG 400 TDG 500 TDG 630 TDG 800 TDG 1000 TDG 1250 TDG 1600 輸送量Q，/h 32 45 72 101 158 220 348 492 788 1220 1541 料斗 容量，L 2.6 4.1 6.5 10 16 25 40 64 102 161 255 斗距，mm 260 300 325 360 420 460 520 580 650 720 820 每米長度牽引膠帶及料斗重kg/m 22 21.5 33 33.2 42.2 62.3 78.53 106 145 155.5 223 料斗運行速度v，m/s 1.2 1.2 1.34 1.34 1.5 1.5 1.68 1.65 1.86 1.86 1.836 提升高度，m 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 由表可知本提升機的輸送量為158/h，則實際輸送量為：Q=213/h 斗提機的軸功率 = + + 式中 ——斗提機的軸功率，kw； c——斗提機的軸距，m； ——挖取料功率，kw，查表； ——斗提機空載功率，kw，查表。 可求得 =21.36kw 表4.3斗提機挖取功率、空在功率表 斗寬，mm 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 空轉(zhuǎn)功率，kw 2 2 2 3 3 4 4 5 5 5 6 挖取功率 kw 物料粒度 0～1mm 0.2 0．2 0.3 0.5 0.8 1.2 2.2 3.4 6.0 8.4 11 物料粒度 0～5mm 0.4 0.4 0.7 1.2 1.8 2.7 4.2 6.9 11.3 15.8 21 物料粒度 0～40mm 0.4 0.4 0.9 1.6 2.2 3.6 5.0 8.4 14.4 20.5 26 斗提機的功率 P= 式中 ——傳動效率，一般取=0.85； ——軸功率，kw； P——電動機功率，kw； ——功率備用系數(shù)。=1.1~1.2。 可求得 P=28kw 電動機的功率 電動機的功率即為斗提機的功率，即=28kw 由此可選出使用哪個型號的電動機。查表得選擇電動機型號為Y200L-4，它的具體參數(shù)如下所示： 額定功率：30kw 額定轉(zhuǎn)速：1480r/min 滿載轉(zhuǎn)速：1440r/min 額定電壓：380V 2.5輸出軸的轉(zhuǎn)速 輸出軸連接帶輪（帶輪直徑可查表求得為0.71m），帶輪轉(zhuǎn)動，帶動皮帶運轉(zhuǎn)，料斗通過牽引件固定在皮帶上，固料斗隨著帶輪的轉(zhuǎn)動而提升物料，根據(jù)TDG315型斗式提升機（配用sh型料斗）技術(shù)性能表可查出料斗的運行速度為1.5m/s，即帶的速度為1.5m/s。 則帶輪工作轉(zhuǎn)速 = 式中 為帶輪轉(zhuǎn)速； V為帶的提升速度； D為帶輪直徑，根據(jù)TDG型斗提機安裝尺寸表可知D為710mm。 求得 =40r/min 2.6傳動比的確定 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速rpm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n 可得傳動裝置總傳動比為： = / =1440/40 =36 因為V帶的傳動比i=2～4，則減速器的傳動比較大，所以選擇設(shè)計二級圓柱齒輪減速器。 總傳動比等于各傳動比的乘積，分配傳動裝置傳動比： =×× （式中、、分別為帶傳動和減速器Ⅰ軸和Ⅱ軸的傳動比） 分配各級傳動裝置傳動比 根據(jù)機械課程設(shè)計手冊，考慮到傳動大則皮帶輪大輪與小輪直徑相差較大,小皮帶包角小,故取i皮=2。 因為：　　　=×× =1.3 if----減速器高速級傳動比 is----減速器低速級傳動比 ∵ i= ×× = ×1.3×2 ∴ = =3.7 =3.71.3=4.8 3傳動裝置的運動和動力設(shè)計 將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸，Ⅱ軸，...... ,，......為相鄰兩軸間的傳動比 ，，......為相鄰兩軸的傳動效率 ，，......為各軸的輸入功率 （kw） ，，......為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （N·m） ,，......為各軸的輸入轉(zhuǎn)速 （r/min） 可按電動機軸至工作運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和動力參數(shù) 3.1運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算 圖3.1 減速器傳動圖 3.1.1計算各軸的轉(zhuǎn)數(shù) Ⅰ軸：=/ =1440/2=720 r/min 　?、蜉S：= / =720/4.8=150 r/min Ⅲ軸：=/=150/3.7=41 r/min 帶輪軸：= 3.1.2計算各軸的功率 Ⅰ軸： =× =× =30×0.96=28.8 kw Ⅱ軸： = ×= ×× =28.8×0.98×0.97 　 =27.38 kw Ⅲ軸: =×=×=×× =27.38×0.98×0.97 =26.03 kw 由機械設(shè)計手冊可查知： ==0.96 ==0.98 ==0.97 3.1.3計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機軸輸入轉(zhuǎn)矩為： =9550·/=9550×30/1440 =198.96 N·m Ⅰ軸： = 9550×/ =9550×28.8/720=382 N·m Ⅱ軸： =9550×/ =9550×27.38/150=1743.19 N·m Ⅲ軸: =9550×/ =9550×26.03/41=6063.09 N·m 為帶傳動傳動比，，為減速器中Ⅰ軸和Ⅱ軸，Ⅱ軸和Ⅲ軸之間傳動比，滾動軸承的效率η為0.98～0.995在本設(shè)計中取0.98。 3.1.4計算各軸的輸出功率 由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率： 故：=× =28.8×0.98=28.22 kw = × =27.38×0.98=26.83 kw =× =26.03×0.98=25.51 kw 3.1.5計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 由于Ⅰ～Ⅱ軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率：則： = × =382×0.98=374.36 N·m = × =1743.19×0.98=1708.33 N·m =× =6063.09×0.98=5941.83 N·m 綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下： 軸名 效率P （kw） 轉(zhuǎn)矩T （N·m） 轉(zhuǎn)速n r/min 傳動比 i 效率 η 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機軸 30 198.96 1440 2 0.96 Ⅰ軸 28.8 28.22 382 374.36 720 4.8 0.95 Ⅱ軸 27.38 26.83 1743.19 1708.33 150 3.7 0.95 Ⅲ軸 26.03 25.51 6063.09 5941.83 41 4、各傳動零件的設(shè)計計算 按軟齒面閉式齒輪傳動設(shè)計計算路線，分別進行高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算和低速級直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算。 4.1高速級斜齒圓柱齒輪傳動 選擇材料及熱處理，精度等級，齒數(shù)與齒寬系數(shù)，并初選螺旋角β考慮減速器要求結(jié)果緊湊故大小齒輪均用40Cr調(diào)質(zhì)處理后表面淬火，因載荷較平穩(wěn)，齒輪速度不是很高，故初選7級精度，齒數(shù)面宜多取，選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)==4.8×20=96。 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計， 由文獻[2]式(6.11) 2.32 4.1.1確定公式中各式參數(shù) 1） 載荷系數(shù) 試選=1.5 2） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =9.55×=9.55×=382N·m 3） 材料系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得=189.8 4） 大，小齒輪的接觸疲勞極限 按齒面硬度查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60×720×1×300×16=2.0736× =/=2.0736×/4.8=4.32× 6)接觸疲勞壽命系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 7） 確定許用接觸應(yīng)力 取安全系數(shù) 取 4.1.2設(shè)計計算 1） 試計算小齒輪分度圓直徑 取 =50.38mm 2） 計算圓周速度 v v==1.9m/s 3） 計算載荷系數(shù) k 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，使用系數(shù)=1 根據(jù)v=1.9m/s 按7級精度查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得動載系數(shù)=1.0 查圖6.13 得=1.08 則 k=ka=1×1.0×1.08×1=1.08 4） 校正分度圓直徑 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 =mm=45.15mm 4.1.3計算齒輪傳動的幾何尺寸 齒頂高系數(shù) =1 頂系系數(shù) =0.25 小齒輪齒數(shù) =20 大齒輪齒數(shù) =96 1） 計算模數(shù) m m=d1/z1=50.38/20=2.519 按標準取模數(shù)m=2.5 2） 兩齒輪分度圓直徑 =m=2.5×20=50mm =m=2.5×96=240m 3） 齒頂高 =m=2.5 =m=2.5 4） 齒根高 =+C=3.125 =+C=3.125 5） 全齒高 h = +=5.625 = +=5.625 6） 齒頂圓直徑 =+2=50+5=55 =+2=240+5=245 7） 齒根圓直徑 =-2=50-5=45 =-2=240-5=235 8） 中心距 ==145 9） 齒寬 b b==1.0×50=50mm =+(5--10)mm b= =50mm =55mm 11）校核齒根彎曲疲勞強度 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 綜上所計算，得到高速級斜齒圓柱齒輪的齒輪參數(shù)如表4.1 齒數(shù) 齒寬 齒根高 齒頂高 全齒高 分度圓直經(jīng) 基圓直經(jīng) 齒頂圓直經(jīng) 大齒輪 96 50 3.125 2.5 6.625 240 235 245 小齒輪 20 55 3.125 2.5 6.625 50 45 55 表4.1 高速斜齒圓柱齒輪參數(shù) 4.1.4確定公式中各參數(shù)值 1) 大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，取 2) 彎曲疲勞壽命系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 取 3) 許用彎曲應(yīng)力 取定彎曲疲勞安全系數(shù),應(yīng)力修正系數(shù) 4) 齒輪系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 5) 計算大小齒輪的與 并加以比較取其中最大值代入公式計算 小齒輪的數(shù)值大，應(yīng)按小齒輪校核齒根彎曲疲勞強度 校核計算 =(2×1.08×40299×2.20×1.58)/1.0×=40.6Mpa 所以 彎曲疲勞強度足夠。 4.2低速級直齒圓柱齒輪傳動 選擇齒輪材料及熱處理方法，精度等級，齒數(shù)及齒寬系數(shù) 選擇45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為220HBS，280HBS，屬軟齒閉式傳動，載荷平穩(wěn)齒輪速度不高，初選7級精度，小齒輪齒數(shù)=25，大齒輪齒數(shù)z2==3.9×25=97，按軟齒面齒輪非對稱安裝查文獻[2]表6.5，取齒寬系數(shù)=1.0。 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 4.2.1確定公式中各式參數(shù) 1） 載荷系數(shù) 試選=1.5 2） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =9.55×=9.55×=1743193.33 N·m 3） 材料系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 4） 大，小齒輪的接觸疲勞極限 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60×150×1×300×16=43200000 =/=43200000/3.7=11675676 6） 接觸疲勞壽命系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 7） 確定許用接觸應(yīng)力 取安全系數(shù) 取 4.2.2設(shè)計計算 1） 試計算小齒輪分度圓直徑 取 =54.22mm 2） 計算圓周速度 v v==0.275m/s 3） 計算載荷系數(shù) k 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，使用系數(shù)=1 根據(jù)v=0.275m/s 7級精度查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得動載系數(shù)=0.7 查圖6.13 得=1.08 則 k=ka=1×0.7×1.08×1=0.756 4） 校正分度圓直徑 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得=54.22=49.75 4.2.3計算齒輪傳動的幾何尺寸 齒頂高系數(shù) =1 頂系系數(shù) =0.25 小齒輪齒數(shù) =25 大齒輪齒數(shù) =97 1） 計算模數(shù) m m=d1/z1=50.38/20=2.519 按標準取模數(shù)m=2.5 2） 兩齒輪分度圓直徑 =m=2.5×25=62.5mm =m=2.5×97=242.5m 3） 齒頂高 =m=2.5 =m=2.5 4） 齒根高 =+C=3.125 =+C=3.125 5） 全齒高 h = +=5.625 = +=5.625 6） 齒頂圓直徑 =+2=62.5+5=67.5 =+2=242.5+5=247.5 7） 齒根圓直徑 =-2=62.5-5=57.5 =-2=242.5-5=237.5 8） 基圓直徑 =×=58.75 =×=227.95 9） 中心距 ==152.5 10） 齒寬b b==1.0×62.5=62.5mm =b2+(5--10)mm =b =67.5mm =72.5mm 11） 校核齒根彎曲疲勞強度 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 綜上所計算，得到低速級直齒圓柱齒輪的齒輪參數(shù)如表4.2 齒數(shù) 齒寬 齒根高 齒頂高 全齒高 分度圓直經(jīng) 基圓直經(jīng) 齒頂圓直 大齒輪 97 67.5 3.125 2.5 6.625 242.5 227.95 247.5 小齒輪 25 72.5 3.125 2.5 6.625 62.5 58.75 67.5 表4.2 低速級直齒圓柱齒輪參數(shù) 4.2.4確定公式中各參數(shù)值 1) 大小齒輪的彎曲疲勞強度極限 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 2) 彎曲疲勞壽命系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)， 取 3) 許用彎曲應(yīng)力 取定彎曲疲勞安全系數(shù),應(yīng)力修正系數(shù) 4) 齒輪系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，得 5) 計算大小齒輪的與 并加以比較取其中最大值代入公式計算 小齒輪的數(shù)值大，應(yīng)按小齒輪校核齒根彎曲疲勞強度 校核計算 =(2×0.756×13900×2.52×1.625)/1.0×=15.30MPa≤ 所以 彎曲疲勞強度足夠。 4.3皮帶輪相關(guān)參數(shù)的確定 4.3.1.帶輪直徑的確定 與普通V帶相比，窄V帶的高度較大，摩擦面較大，且用合成纖維繩或鋼絲繩做抗拉體，固承載能力可提高1.5到2.5倍，適用于傳遞動力大而有要求傳動裝置緊湊的場合。 根據(jù)電機額定功率37kw以及電機的額定轉(zhuǎn)速1480r/min，可以選擇Ｖ型帶為SPA型，得到該Ｖ型帶輪最小直徑=90mm。 根據(jù)：　　　　　　 得到　　　　　　　=176.4mm 注：――電機額定轉(zhuǎn)速 　　――１軸的轉(zhuǎn)速 　　――V帶滑動率=2﹪ 綜上，小帶輪直徑在90-176.4mm 4.3.2大帶輪的計算直徑（取小帶輪直徑為120） 由 = =235mm 注：--小帶輪轉(zhuǎn)速r/min --大帶輪轉(zhuǎn)速r/min --帶輪的滑動系數(shù)，取=0.02 求計算功率 查表得=1.4，則 =P =1.2×30=36kw 4.3.3計算V帶速度 V= = =9.04m/s 注： --小帶輪直徑 --小帶輪轉(zhuǎn)速 對于V帶有 當120mm時滿足要求。 所以=235mm 4.3.4中心距和帶長的計算 帶輪的中心距，通常根據(jù)機床的總體布局初步確定，可以在 得到：248<<710 取=300mm 確定初定的V帶基準長度： ≈2+（+）+ =600+557.35+11.02=1168.37mm 取=1250mm 傳動的實際軸間距為: a =300+（1250-1168.37）/2 =340.8mm 驗算小帶輪包角 =160.3° 一般應(yīng)使≥120°，符合要求。 4.3.5計算V帶根數(shù) 根據(jù)： 查表得： 帶入式中計算可得：Z=7.445 取Z=7 注：--計算功率 --單根普通V帶的基本額定功率 --大根普通V帶的基本額定功率的增量 --包角修正系數(shù) --普通V帶的帶長修正系數(shù) 4.3.6計算預(yù)緊力F0 單根V帶合適的預(yù)緊力 =622 N 注：--計算功率 Z—V帶的根數(shù) V—V帶的速度 --包角修正系數(shù)（小帶輪包角為166.55°，查表得到=0.95） q—V帶每米長的質(zhì)量（通過查表，取q=0.12） 作用在軸上的壓力 Q=2Zsin =786543 N 4.4各軸的設(shè)計與計算 在完成了帶式傳輸機傳動系統(tǒng)運動及動力參數(shù)的計算和減速器兩級齒輪傳動的設(shè)計計算之后，接下來可進行減速器軸的設(shè)計，滾動軸承的選擇，鍵的選擇和聯(lián)軸器的選擇。 4.4.1高速軸（1軸）的設(shè)計 （1） 繪制軸的布置簡圖和初定跨距， 軸的布置入圖4 圖（3）軸分部圖 =152.5mm =152.5mm =55mm =50mm =72.5mm =67.5mm 考慮相鄰齒輪設(shè)軸向不發(fā)生干涉，計入尺寸 s=10mm， 齒輪與箱體內(nèi)壁設(shè)軸向不發(fā)生干涉，計入尺寸 k=10mm 為保證滾動軸承放入箱體軸承座孔內(nèi)，計入尺寸 c=6mm 初取軸承寬度分別為 =20mm =22mm =22mm 3根軸的支架跨度分別為 =2(c+k)++s++=189.5mm =2(c+k)++s++=186.5mm =2(c+k)++s++=191.5mm 擇軸的材料及熱處理； 軸上齒輪的直徑較小，軸的材料及熱處理和齒輪的材料及熱處理一致，選用40調(diào)質(zhì)。 軸的受力分析 軸的受力簡圖如圖示； 圖4.2軸的受力分析圖 =189.5mm= =/2+c+k+/2=53.5mm =-=136mm 計算齒輪的嚙合力， =2/d1=2×382000/50=18845.2 N =*tana/cosb=6972.724 N 求垂直面內(nèi)支承反力 == =5004.17 N =-=6972.72-1968.55 =1968.55 N 求水平面內(nèi)的支承反力 ==18845.2× =13524.79 N =- =5320.41 N 繪制垂直面的彎矩圖 ==1968.55×0.136 =267.72 N·M ＇==1339.55×0.0535 =267.72 N·M 繪制水平面的彎矩圖 ==13524.79×0.0535 =723.58 N·M ==5320.41×0.136 =723.58 N·M 求合成彎矩圖 = =771.52 N·M ＇= =771.52 N·M 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T==18845.2×0.0275 =518.24 N·M 求危險截面的當量彎矩 　　　　　　　　　= 如認為軸的牛且應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式可得： 　　　　　　　　　= =831.82 N·M 計算危險截面處的直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)制處理，由機械設(shè)計基礎(chǔ)查得=650MPa，由表14-3查得=60MPa，則 d≥ =51.76 mm 軸的最小直徑 d≥C=112 =41.08mm 由材料力學(xué)可知，圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件：1696.08 == 注：P—該軸傳遞的功率 d—軸徑 n--軸的計算轉(zhuǎn)速 由于軸的材料多為45鋼，查常用材料值 ?。? =40mpa 則 =33.97MPa 經(jīng)過校核刻意看出軸的扭轉(zhuǎn)強度符合標準。 按經(jīng)驗公式，減速器輸入軸的軸端直徑 =（0.8～1.2）=（0.8～1.2）×51.76 =45.432～68.148 參考聯(lián)軸器標準軸孔直徑，取減速器高速軸的軸端直徑 取 =45mm 為減速器輸入端軸徑。 4.4.2中間軸（2軸）的設(shè)計 選擇軸的材料及熱處理， 選用45號鋼調(diào)質(zhì)， 軸的受力分析 軸的受力簡圖（略）圖中 =186.5mm= =/2+c+k+/2=52mm =-=134.5mm =/2+c+k+/2=63.25mm =-=123.25mm 計算齒輪的嚙合力； =2/d2=83173.09 N =*tana/cosb=30774.04 N =2＇/d3=66415.11 N =*tana/cosb=24573.55 N 求垂直面內(nèi)支承反力 == =13859.69 N == =-7659.2 N 求水平面內(nèi)的支承反力 == =37458.5 N == =-20700.6 N 繪制垂直面的彎矩圖 ==-7659.2×0.12325 =-944 N·M ＇==13859.69×0.1345 =1864.13 N·M 繪制水平面的彎矩圖 ==37458.5×0.12325 =4616.76 N·M ＇==-20700.6×0.1345 =-2784.23 N·M 求合成彎矩圖84.06 = =4712.28 N·M ＇= =3350.66 N·M 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T==83173.09×0.025 =2079.33 N·M 求危險截面的當量彎矩 = 如認為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式可得： = =4874.64 N·M 計算危險截面處的直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)制處理，由機械設(shè)計基礎(chǔ)表14-1查得=650MPa，由表14-3查得=60MPa，則 d≥ =93.31 mm 軸的最小直徑 d≥C=112 =64.98mm 由材料力學(xué)可知，圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件： == 注：P—該軸傳遞的功率 d—軸徑 n--軸的計算轉(zhuǎn)速 由于軸的材料多為45鋼，查常用材料值 取： =40mpa 則 =33.99MPa 經(jīng)過校核刻意看出軸的扭轉(zhuǎn)強度符合標準。 4.4.3低速軸（3軸）的設(shè)計 選擇軸的材料及熱處理， 選用45號鋼調(diào)質(zhì) =191.5mm= =/2+c+k+/2=60.75mm =-=130.75mm 計算齒輪的嚙合力， =2/d4=2×32100000/242.5 =264724.27 N =*tana/cosb=97947.98 N 求垂直面內(nèi)支承反力 == =66875.71 N =-=97947.98-66875.71 =31072.27 N 求水平面內(nèi)的支承反力 ==264724.27× =180745.16 N =- =83979.11 N 繪制垂直面的彎矩圖 ==31072.27×0.13075 =4062.7 N·M 繪制水平面的彎矩圖 ==180745.16×0.06075 =4905.27 N·M 求合成彎矩圖84.06 = =6369.24 N·M 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T==264724.27×0.03375 =8934.44 N·M 求危險截面的當量彎矩 = 如認為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式可得： = =8324.9 N·M 計算危險截面處的直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)制處理，由機械設(shè)計基礎(chǔ)表14-1查得=650MPa，由表14-3查得=60MPa，則 d≥ =111.53 mm 軸的最小直徑 d≥C=112 =100.5mm 由材料力學(xué)可知，圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件： == 注：P—該軸傳遞的功率 d—軸徑 n--軸的計算轉(zhuǎn)速 由于軸的材料多為45鋼，查常用材料值 取： =40mpa 則 =1.06MPa 經(jīng)過校核刻意看出軸的扭轉(zhuǎn)強度符合標準。 按經(jīng)驗公式，減速器低速級從動軸的危險截面直徑 =（0.8～1.2）=（0.8～1.2）×111.53 =89.224～133.836mm 參考聯(lián)軸器標準軸孔直徑，取減速器高速軸的軸端直徑 取 =110mm 為減速器輸出端軸徑。 4.5滾動軸承的選擇 4.5.1高速軸（1軸）上滾動軸承的選擇 按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為圓柱滾子軸承。 由前計算結(jié)果知：軸承所受徑向力Fr=6972.72N，軸承工作轉(zhuǎn)速n=720r/min 初選滾動軸承N210，按文獻[3]中表18-2基本額定負荷基本額定靜負荷 查機械設(shè)計基礎(chǔ)，沖擊負荷系數(shù) 由于采用直齒輪，所以軸承只受徑向載荷，固 P= =6972.72 N = = =23.15641.97=14861 h = =48490.09N 因，故N210軸承滿足要求 N210軸承 d=50mm B=17mm D=72 Z=9 4.5.2中間軸（2軸）上滾動軸承的選擇 按承載較大的滾動軸承選擇其型號。因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合式，軸承類型選為圓柱滾子軸承。 由前計算結(jié)果知：軸承所受徑向力Fr=24573.55 N，軸承工作轉(zhuǎn)速n=150 r/min 初選滾動軸承N414，差機械設(shè)計手冊，基本額定動負荷，基本額定靜負荷。 查機械設(shè)計手冊，沖擊負荷系數(shù) 由于采用直齒輪，所以軸承只受徑向載荷，固 P= =24573.55 N = = =111.11186.7=20744 h = =35938.13 N 因，故N214軸承滿足要求 N214軸承 d=70mm B=17mm D=72 Z=9 4.5.3低速軸（3軸）上滾動軸承的選擇 按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為圓柱滾子軸承。 由前計算結(jié)果知，軸承所受徑向力Fr=97947.98 N軸承工作轉(zhuǎn)速n=41r/min初選滾動軸承N314，查機械設(shè)計基礎(chǔ)，基本額定動負荷 N, N。 查機械設(shè)計手冊，沖擊負荷系數(shù) 由于采用直齒輪，所以軸承只受徑向載荷，固 P= =97947.98 N = = =406.53.55=6852 h = =39792.94 N 因，故N214軸承滿足要求 N214軸承 D=70mm B=19mm d=45mm z=10 滾動軸承的選擇