小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)設(shè)計(jì)方案劉

1、理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：劉江澤學(xué)號：08L0608122專業(yè)：材料成型及控制工程題目小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：賈麗敏（講師）評閱教師:2012年6月河北科技大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)成績評定表名 姓績 成 號 學(xué) 澤 江 劉業(yè) 專目 題臥指導(dǎo)教師評語及成績?nèi)?月 年評閱教師評語及成績?nèi)?月 年答辯小組評語及成績?nèi)?月 年答辯委員會意見日 月 年畢業(yè)設(shè)計(jì)中文摘要本文對滾筒形狀離心鑄件進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)。首先完成離心鑄造工藝設(shè)計(jì)，對 于生產(chǎn)條件的確定以及離心機(jī)的選擇并對離心鑄造的澆注溫度、速度、時(shí)間和鑄型 轉(zhuǎn)動時(shí)間進(jìn)行確定。根據(jù)零件設(shè)計(jì)出襯套、擋板和后蓋，畫出其零件圖，并組裝成 整體模具圖

2、。利用重力系數(shù)公式計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速，再根據(jù)公式計(jì)算轉(zhuǎn)矩，選擇聯(lián)軸器 和離合器。然后根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算出最小軸徑，進(jìn)而設(shè)計(jì)出整體的軸，并對軸進(jìn)行了校 核。利用CAD繪制出小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)的整體圖形以及零件圖。關(guān)鍵詞：臥式，離心鑄造，滾筒，CAD畢業(yè)設(shè)計(jì)外文摘要TitleDesig n of horiz on tai cen terfugal casti ng mach ine with small drum shapedAbstractThe drum shape centrifugal casting foundry process design. First to complete the d

3、esign of cen trifugal casti ng process to determ ine the rotati on time of the product ion con diti ons to determ ine the cen trifuge selectio n and cen trifugal casti ngpouri ng temperature, speed, time, and cast. Bushings, bezel and back cover, according to the part design to draw the parts diagra

4、m, and assembled in to the overall die map. Gravity coefficie nt was calculated as the casting speed according to the formula to calculate torque select the couplings and clutches. According to speed to calculate the minimum shaft diameter and then design the whole axis and the axis was calibrated.

5、Use of CAD draw ing overall graphics and parts diagram of a small drum horiz on tal cen trifugal cast ing machi ne.Key Words Horiz ontal Cen trifugal cast ing Roller CAD目錄1 緒論11.1 鑄造簡介11.2離心鑄造簡介11.3 45鋼簡介31.4離心鑄管機(jī)的設(shè)計(jì)原則41.5本課題研究的對象42 離心鑄造工藝52.1生產(chǎn)條件的確定52.2金屬模涂料62.3澆注溫度82.4澆注速度82.5澆注系統(tǒng)82.6鑄型轉(zhuǎn)動時(shí)間93離心鑄管缺

6、陷分析及預(yù)防103.1合金鋼管缺陷分析 103.2缺陷預(yù)防措施104模具設(shè)計(jì)124.1模具的結(jié)構(gòu)124.2模具參數(shù)的計(jì)算124.3鑄型轉(zhuǎn)速的計(jì)算145 零件的選擇175.1聯(lián)軸器的選擇175.2離合器的選擇195.3軸承的選擇206 軸的設(shè)計(jì)226.1軸長的確定226.2軸的校核236.3 鍵與銷的選取和校核25結(jié)論27致謝22參考文獻(xiàn)221 緒論11鑄造簡介鑄造的定義鑄造是熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、 尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后 得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄

7、造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械 加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了制作時(shí)間。鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。鑄造的發(fā)展中國早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具，藝術(shù)色彩濃厚。那時(shí) 的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的，受陶器的影響很大。中國約在公元前1700前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。中國在公元前513年，鑄出了世界上最早的鑄鐵件。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開始 生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)，擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，蒸汽機(jī)、紡織機(jī)和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服 務(wù)的新時(shí)期，鑄造技術(shù)開始有了大的發(fā)展。進(jìn)入20

8、世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能；另一個(gè)原因是機(jī)械工業(yè)本 身和其他工業(yè)如化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的物質(zhì)條件。鑄造的分類鑄造種類很多，按造型方法習(xí)慣上分為：(1) 普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學(xué)硬化砂型3類。(2) 特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特種鑄造 (如熔模鑄造、泥型鑄造、鑄造車間殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造等)和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造 (如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、 離心鑄造等)兩類。1.2離心鑄造簡介離心鑄造的發(fā)展概況

9、21809年，英國人埃爾恰爾特申請了有關(guān)臥式離心鑄造和立式離心鑄造的第一個(gè)專 利。1849年，英國人安德魯 遜克制作出第一臺離心鑄管機(jī)，而后生產(chǎn)了長達(dá)3.6m、直徑為75mm的離心鑄鐵管1857年德國人漢內(nèi) 貝士麥提出用立式離心鑄造生產(chǎn)輪圈。1862年英國人惠爾利和鮑韋爾制作出了鑄造輪圈的立式離心鑄造機(jī)1910年德國人奧托勃里代發(fā)明用移動澆注槽生產(chǎn)金屬型離心鑄管的方法。1914年巴西人代拉夫得和阿倫斯研究水冷型離心鑄管法成功。1917年美國人莫爾創(chuàng)造了砂型離心鑄管法，1920年開始用于大量生產(chǎn)。1950年在瑞典開始用涂料金屬型離心鑄造法生產(chǎn)主要用于下水道的小口徑鐵管。50年代美國離心鑄管公司建

10、立了樹脂砂型離心鑄管法。30年代以后離心鑄造法逐步推廣應(yīng)用于生產(chǎn)汽缸套、炮身、鼓輪等鑄件。在20世紀(jì)40年代出現(xiàn)了用離心鑄造法生產(chǎn)雙金屬復(fù)合冶金軋輥的工藝。離心鑄造的定義及原理3離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型里，在離心力的作用下充型并凝固成鑄件的一 種鑄造方法。離心鑄造用的機(jī)器稱為離心鑄造機(jī)。根據(jù)力學(xué)中的慣性，處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的金屬液質(zhì)點(diǎn)相應(yīng)的產(chǎn)生了離心力，所以金屬 液在離心力的作用下凝固成形是離心鑄造的一大特點(diǎn)。離心鑄造的分類按照鑄型的旋轉(zhuǎn)軸方向不同，常見的離心鑄造機(jī)分為臥式、立式2種。(1) 臥式離心鑄造，鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于水平狀態(tài)或與水平線夾角很小(小于4°時(shí)離心鑄造成為臥式離

11、心鑄造。如圖1-1為一種臥式離心鑄造。臥式離心鑄造機(jī)主要用于澆注各種管狀鑄件，如灰鑄鐵球墨鑄鐵的水管和煤氣管等等，管徑最小75毫米，最大可達(dá)3000毫米。此外可以澆注造紙機(jī)用大口徑銅輥筒，各種碳鋼、合金鋼管以及要 求內(nèi)外層有不同成分的雙層材質(zhì)鋼軋輥。(2) 立式離心鑄造，鑄型的旋轉(zhuǎn)軸線處于垂直狀態(tài)時(shí)的離心鑄造。如圖1-2為一 種立式離心鑄造。立式離心鑄造機(jī)則主要用以生產(chǎn)各種環(huán)形鑄件和較小的非圓形鑄件。圖1-1臥式離心鑄造圖1-2立式離心鑄造離心鑄造的特點(diǎn)離心鑄造的特點(diǎn)是金屬液在離心力的作用下充型和凝固，金屬補(bǔ)縮效果好，鑄件外 層組織致密，非金屬夾雜物少，機(jī)械性能好。離心鑄造不用造型、制芯，節(jié)省

12、了相關(guān)材 料及設(shè)備投入。鑄造空心鑄件不需澆冒口，金屬利用率可大大提高。因此對某些特定形 狀的鑄件來說，離心鑄造是一種節(jié)省材料、節(jié)省能耗、高效益的工藝，但須特別注意采 取有效的安全措施。離心鑄造可以獲得無縮孔、氣孔、夾渣的鑄件，而且組織細(xì)密、機(jī)械性能好。當(dāng)鑄 造圓形中空零件時(shí)，可以省去型芯。此外，離心鑄造不需要澆注系統(tǒng)，減少了金屬的消 耗。但離心鑄造鑄出的筒形零件內(nèi)孔自由表面粗糙、尺寸誤差大、質(zhì)量差，有較多氣孔、夾渣，因此需增加加工余量，而且不適宜澆注容易產(chǎn)生比重偏析的合金及鋁鎂等合金。 離心鑄造的應(yīng)用離心鑄造主要用于大批生產(chǎn)鐵管、銅套、發(fā)動機(jī)缸套、雙金屬鋼背銅套、造紙機(jī)滾筒。生產(chǎn)效益顯著的有雙

13、金屬鑄鐵軋輥，加熱爐底耐熱鋼輥道、無縫鋼管毛坯，剎車鼓、活塞環(huán)毛坯、銅合金渦輪毛坯等。1.3 45鋼簡介45號鋼4，是GB中的叫法，國內(nèi)常叫45號鋼，也有叫做“油鋼” 。45號鋼為優(yōu)質(zhì) 碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工，模具中常用來做模板、梢子、導(dǎo)柱等，但須熱 處理。化學(xué)成分C 含量是 0.42%0.50%，Si 含量為 0.17%0.37%，Mn 含量 0.50%0.80%，Cr 含量 w 0.25% Ni 含量 w 0.30% Cu 含量 w 0.25% 密度是 7.85g/cm3。處理方法(1) 熱處理推薦熱處理溫度：正火850C,淬火840E，回火600C。(1) 45號鋼淬火后沒有

14、回火之前，硬度大于HRC55(最高可達(dá)HRC62)為合格。實(shí)際應(yīng)用的最高硬度為HRC55 (高頻淬火HRC58)。(2) 45號鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別 是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？?用調(diào)質(zhì)+表面淬火來提高零件表面硬度。(2) 滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì) +表面淬火高。其表 面含碳量0.8%1.2%,芯部一般在0.1%0.25%(特殊情況下采用0.35%)。經(jīng)熱處理后， 表面可以獲得很高的硬度(HRC5862)，芯部硬度低，耐沖擊。

15、如果用45號鋼滲碳，淬火后芯部會出現(xiàn)硬脆的馬氏體，失去滲碳處理的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn) 在采用滲碳工藝的材料，含碳量都不高，到 0.30%芯部強(qiáng)度已經(jīng)可以達(dá)到很高，應(yīng)用上 不多見。0.35%從來沒見過實(shí)例，只在教科書里有介紹?？梢圆捎谜{(diào)質(zhì)+高頻表面淬火的 工藝，耐磨性較滲碳略差。1.3.3 45鋼應(yīng)用45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過正火后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能。 45鋼廣泛用于機(jī)械制造，如管、模板、連桿、螺栓、齒輪及軸類等。14離心鑄管機(jī)的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)離心鑄管機(jī)時(shí)需要確定幾項(xiàng)參數(shù)： 澆注時(shí)管模的轉(zhuǎn)速，澆注速度，澆注時(shí)間等, 并遵循以下四個(gè)原則0(1) 離心

16、鑄管模的轉(zhuǎn)速應(yīng)保證液態(tài)金屬進(jìn)入管模后立刻成圓筒形，并能得到良好 的鑄管內(nèi)部組織，根據(jù)不同規(guī)格的鑄管確定不同的轉(zhuǎn)速。(2) 離心機(jī)的下行速度應(yīng)均勻，保證鑄管壁厚均勻，不同規(guī)格的鑄管下行速度不(3) 澆注不同規(guī)格的鑄管時(shí)，配用不同容量的扇形包。一套扇形包的傾動機(jī)構(gòu)在 一種傾倒速度的條件下，可以傾倒出不同重量的鐵水量。(4) 管模的冷卻水量采用閉環(huán)控制，根據(jù)水的出口和入口溫度控制冷卻水量。1.5本課題研究的對象根據(jù)零件圖(如圖1-3所示)設(shè)計(jì)小型滾筒式臥式離心鑄造機(jī)，零件材料為45號鋼，零件壁厚10mm。h=250mm圖1-3管類零件2離心鑄造工藝2.1生產(chǎn)條件的確定離心鑄造的設(shè)備包括熔煉設(shè)備、傳動

17、設(shè)備和模具。熔煉爐的選擇 熔煉爐的選擇如表2-1。表2-1熔煉設(shè)備一覽序號名稱功率（KW）最大容量（T）形式1電弧爐1000.5臥式2中頻爐2500.25立式3焦炭坩堝爐2.20.3立式根據(jù)模具的尺寸選擇1號電弧爐。利用電弧熱效應(yīng)熔煉金屬和其他物料的電爐叫電 弧爐，電弧爐用于熔煉普通鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼及各種合金鋼、不銹鋼。爐前準(zhǔn)備凡是要加入到爐中去的各種原材料都要必須除銹、去油、徹底烘干。投爐前應(yīng)盡可 能的把爐料預(yù)熱到400C左右。各種輔料包括覆蓋劑、清渣劑、除氣劑都必須在投爐前 烘烤，對一些氯化物，還必須高溫脫水處理后方能使用，嚴(yán)禁冷料使用。凡是與金屬液 直接接觸的各類工具，包括澆包、澆口槽、鐘

18、罩、攪攔棒、耙子等都必須刷好涂料徹底 烘干后待用。石墨坩堝應(yīng)預(yù)熱到 200-300C時(shí)再放入爐膛，防止坩堝爆炸和掉層。檢查鋼液質(zhì)量好壞、能否離心鑄造，檢查的方法是在耐火磚上鑿一個(gè)直徑 50>50mm 的凹坑，把熔煉好的金屬液注入，待凝固后看其表面。表面凹陷為合格，若是表面平整 或者凸起，證明銅液中含有氣體或者氣體含量嚴(yán)重，此時(shí)必須進(jìn)行第二次排氣和精煉處 理，之后再檢查一次，要是第二次檢查還不合格，這爐鋼液就不能進(jìn)行離心鑄造。離心機(jī)的選擇如表2-2所示，根據(jù)零件尺寸選擇1號臥式三級離心機(jī)。表2-2離心機(jī)選擇表序號最大規(guī)格（mm）功率（KW）最大車速（轉(zhuǎn)/分）形式1300 40041150臥

19、式三級2600 80010900臥式二級3700 20020800立式二級41100 60040700立式二級離心機(jī)轉(zhuǎn)速的確定離心機(jī)轉(zhuǎn)速直接影響鑄件質(zhì)量，轉(zhuǎn)速過低使鑄件內(nèi)圓產(chǎn)生金屬堆積，合金液中的氧 化夾雜物不易離出，鑄件產(chǎn)生類渣；轉(zhuǎn)速過高鑄件容易產(chǎn)生偏析，尤其是鑄件壁厚較大, 結(jié)晶溫度范圍較寬的合金和合金中成分比重相差較大的元素。如錫、鉛等。通常我們用 如下經(jīng)驗(yàn)方法來確定。鑄件的直徑小，需要的離心力大，速度靠上限取，反之取較小的 轉(zhuǎn)速。此處鑄件的直徑是指內(nèi)孔而不是外圓，見表2-3所示。表2-3離心機(jī)轉(zhuǎn)速表形式直徑（mm）轉(zhuǎn)速（r/min）50 1008001300臥式100200950110

20、0200400750950400600600750立式6008006007008001100500600件內(nèi)徑是130mm，選取轉(zhuǎn)速9501100r/mi n。22金屬模涂料噴刷涂料的目的保護(hù)金屬型，提高冒口補(bǔ)縮能力，利于金屬液流動改善充型條件，一定的排氣作用， 使鑄件表面光滑利于脫型，涂料層可減少或避免鑄鐵件產(chǎn)生百口。對涂料的要求有足夠的耐熱性，必要的化學(xué)穩(wěn)定性，有一定的導(dǎo)熱性，能牢固的附著在金屬性表 面而且自身有一定的強(qiáng)度。涂料各成分的性能涂料是由耐火粉、粘結(jié)劑、稀釋劑、特殊附加劑等多種成分組成的混合液體。（1） 耐火粉對廢鐵合金常用的有白堊粉、 滑石粉、二氧化鈦、氧化鎂、石墨粉等； 對銅

21、合金鑄件常用的有石墨粉、石棉粉、耐火粘土、滑石粉等；對黑色金屬鑄件常用的 有硅石粉、鎂砂粉、鉻鐵礦粉、耐火磚粉、耐火粘土、石墨粉等。（2）粘結(jié)劑對非鐵合金主要用玻璃水；對鑄鋼件一般用粘土、水泥、糖漿、油類 等等。（3）稀釋劑除銅合金外一般都用水稀釋。（4） 特殊附加劑為提高非鐵合金鑄件所用涂料塑性，在其成分中加入2%3%的 亞硫酸鋇。鑄造鎂合金時(shí)，為防止金屬氧化一般加硼酸。涂料配比涂料的成分由很多種，鑄件材料不同，選擇的涂料也不一樣。表2-4列舉了鑄鋼件的涂料多種配比。表2-4鑄鋼件金屬型鑄造用涂料配比（wt% ）編號成分配比備注1石灰粉87用水調(diào)至密度為1.41.5g/cm3,在預(yù)熱金耐火粘

22、土8屬型之前用毛筆刷涂肥皂液12糖漿13水其余2機(jī)油100金屬型預(yù)熱后用棉布擦涂（小鋼件）3硅石粉100大型鑄鋼件用（配比中后三項(xiàng)是另加的，白泥4濕碾12h，含水量28%33%）糖漿2重油0.20.34瀝青一份（體積）汽油三份（體積）5脫水焦油100涂料配制工藝（1）原材料準(zhǔn)備，涂料中的各種耐火粉在配制前都應(yīng)進(jìn)行干燥，然后進(jìn)行過篩。（2）涂料配制，鑄鐵件、鑄鋼件用涂料的配置方法，先將耐火粉混勻，然后兌入 液體材料。涂料噴涂工藝噴刷涂料前應(yīng)仔細(xì)清理金屬型工作面及通氣孔，去除舊的涂料層、及粘附的金屬毛 刺等。新投入運(yùn)用的金屬型，可用稀硫酸洗滌或輕度吹砂處理來改善型面對涂料的粘附 力。清理好的金屬型

23、一般都需要進(jìn)行預(yù)熱，鑄鋼件預(yù)熱溫度在100C 250C。噴刷涂料時(shí)應(yīng)注意金屬型不同部位要求的涂料層厚度。如非鐵合金，澆冒口部分：0.5mm1m m，鑄件厚大部分：0.05mm0.2m m,鑄件薄壁部分：0.2mm0.5mm。2.3澆注溫度澆注溫度是保證合格鑄件的主要參數(shù)之一。本次設(shè)計(jì)為管狀零件，金屬液充型時(shí)遇 到阻力較小，又有離心壓力或離心力加強(qiáng)金屬液的充型性，故離心鑄造是的澆注溫度可 比重力澆注低5C 10C。澆注溫度過高鑄件外圓容易產(chǎn)生氣孔，澆口部位將產(chǎn)生縮孔。 澆注溫度過低鑄件外圓產(chǎn)生冷隔、皺皮，鑄件內(nèi)部產(chǎn)生夾層、壁厚不均、內(nèi)圓堆積金屬 等缺陷。45鋼的熔化溫度1460E 1467C，出

24、鋼溫度1560E1580C，澆注溫度1500 C 1550E。2.4澆注速度離心機(jī)因采用金屬型模具，冷卻速度較快，采用快速澆注能獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。由零件 參數(shù)得質(zhì)量為二（r2 -r。2） =4.4kg。根據(jù)表2-5，選取包孔直徑30mm,澆注時(shí)間0.5&表2-5鋼液澆注重量速度平均值包孔直徑澆注重量速度備注30103520包孔直徑:mm，澆注重量速4027度:kg/s454250552.5澆注系統(tǒng)離心鑄造澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：（1）澆注長度長、直徑大的鑄件時(shí)，澆注系統(tǒng) 應(yīng)使金屬液能較快的均勻的鋪在鑄型內(nèi)表上。（2）盡可能減少金屬液飛濺。（3）鑄型內(nèi) 的澆道應(yīng)能使金屬液順利流入型腔。（4）

25、澆注終了，澆杯和澆注槽內(nèi)應(yīng)不留金屬和熔渣， 如果有熔渣也應(yīng)該易于清理。離心鑄造的澆口沒有手工鑄造的要求嚴(yán)格，但澆口位置不當(dāng)也會使鑄件產(chǎn)生缺陷， 突出的缺陷有，縱向壁厚不均，澆口近的地方過厚，遠(yuǎn)離澆口的地方很薄，鑄件兩頭產(chǎn) 生氧化夾雜物，特別是臥式離心機(jī)。因此對直徑小而長的鑄件，盡量將澆口伸進(jìn)金屬模 1/31/2處較為理想；直徑大而短的鑄件，澆口伸進(jìn)金屬模的深度約1/31/2處即可。澆口的深度確定之后，還必須調(diào)整澆口方向，澆口方向不能朝上順著離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向， 也不能直頂著離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。合適的澆口方向始終與離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向形成一個(gè) 15。左右的夾角，最大不得超過30°能有效地保證鑄

26、件質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)選擇伸進(jìn)金屬模 1/3處。選擇管式澆注杯。2.6鑄型轉(zhuǎn)動時(shí)間10s。當(dāng)金屬液注入金屬模后，要有足夠的時(shí)間使液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，整個(gè)轉(zhuǎn)變過 程是在離心機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行的，不可以停機(jī)。若是過早停機(jī)，鑄件將會產(chǎn)生凸瘤和不 圓現(xiàn)象。最簡單的辦法是觀察鑄件顏色，呈暗紅色時(shí)停機(jī)、取件。一般轉(zhuǎn)動時(shí)間取3離心鑄管缺陷分析及預(yù)防3.1合金鋼管缺陷分析離心鑄造合金鋼管常出現(xiàn)的缺陷 有：充型不完整，表面氣孔，鋼管表層夾砂，裂 紋，試壓滲漏，夾渣與渣痕，表面局部針刺。(1) 充型不完整。在離心鑄造鋼管中充型不完整常有兩種情況：一種是外型缺澆，管子未達(dá)到足夠的長度；另一種是管子壁厚不均，在管子澆注的

27、彼端壁較薄。此缺陷常發(fā)生于壁厚在8mm以下的薄壁鋼管中，特別是長徑比大的管子(L/D > 15, L管長； D管徑)。(2) 表面氣孔。在鋼管表面局部存在氣孔，直徑為0.2mm2 mm,深0.5mm2mm, 氣孔分布的密度約為212個(gè)/ cm3。呈現(xiàn)出很均勻的一片片的氣孔。(3) 鋼管表層夾砂。在鋼管表面局部出現(xiàn)粗糙麻面并稍有凸起，粗糙麻面有清晰 的周邊輪廓。嚴(yán)重時(shí)成為環(huán)帶狀夾砂。當(dāng)去掉粗糙的鋼表層后可見存在其中的薄涂料層 即夾砂。夾砂部位經(jīng)過1mm2mm的加工即可去除。但它嚴(yán)重影響鑄皮質(zhì)量， 如是非加 工的鋼管就很可能報(bào)廢。這種缺陷多出現(xiàn)于掛涂料的鋼管。(4) 裂紋。鋼管裂紋有縱裂和橫

28、裂。縱裂紋主要是由于合金在凝固時(shí)轉(zhuǎn)速過高， 往往伴隨離心機(jī)振動較大時(shí)出現(xiàn)，生產(chǎn)中縱裂紋出現(xiàn)不多。實(shí)際中橫裂紋較多見，裂紋多靠管子一端，裂紋有時(shí)穿透管壁，嚴(yán)重者管子一出型 就斷開了。(5) 試壓滲漏。鋼管在試壓時(shí)，在表面出現(xiàn)大面積滲漏，呈現(xiàn)一片片泅水現(xiàn)象， 造成報(bào)廢。(6) 夾渣與渣痕。夾渣，有時(shí)管子表面并未見有夾渣，經(jīng)試壓發(fā)現(xiàn)局部小面積滲漏，經(jīng)剖破檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 在漏水處管壁中存在夾渣，某廠生產(chǎn)鎂罐筒曾出現(xiàn)過此現(xiàn)象。渣痕，有時(shí)在鋼管的內(nèi)表面存在小凹陷，大小、深淺不等。在薄壁鋼管中凹陷處使 壁厚減薄較多。由于鋼管內(nèi)表面存留較大塊浮渣，待其脫落后便顯出凹陷，所以是渣痕。 渣物的密度比鋼液小時(shí)在離心力作用

29、下浮到內(nèi)表面，但由于渣物本身的重力使其沉入鋼液一定深度，從而形成渣痕。(7) 表面局部針刺。在靠近鋼管的一端有時(shí)會出現(xiàn)針刺。針刺的直徑為 0.5mm1 mm，高為2mm3mm，每平方厘米內(nèi)1根左右。這種現(xiàn)象常發(fā)生在涂料層較厚的情況 下。3.2缺陷預(yù)防措施(1) 充型不完整。在離心澆注時(shí)影響充型的因素主要有：澆注溫度、鑄型轉(zhuǎn)速、 澆注速度和鑄型溫度等。在鑄型溫度和澆注速度一定的情況下，提高澆注溫度，可增加 鋼液的流動性；增加鑄型轉(zhuǎn)速，可提高離心壓力使鋼液較好地布滿鑄型。（2）表面氣孔。這種氣孔是由于涂料產(chǎn)生的侵入性氣孔。鋼液澆注后，涂料層在 高溫作用下發(fā)生氣化，當(dāng)氣體形成較大壓力時(shí)就會進(jìn)人鋼管表

30、層，這時(shí)合金已處于或接近半凝固狀態(tài)，很快凝固成型，氣體不能穿過合金層逸出，就存留于鋼管表層形成氣孔。 由于鋼液溫度高，涂料激發(fā)出的氣體較多，涂料層容氣量有限，而且鑄型無排氣孔，所 以離心鋼管易產(chǎn)生氣孔?？朔饪兹毕莸幕就緩绞菧p少涂料的發(fā)氣量。有效的辦法是將耐火骨料經(jīng)高溫焙 燒使其脫掉結(jié)晶水，試驗(yàn)表明當(dāng)涂料發(fā)氣量小于 5cmm3 g時(shí)，在正常離心鑄造工藝條 件下鋼管不會出現(xiàn)氣孔。粘結(jié)劑和懸浮劑應(yīng)盡量少加，鑄型上完涂料后要充分干燥，使 粘結(jié)劑達(dá)到一定程度的脫水，以減少發(fā)氣量。（3）鑄管表層夾砂。夾砂主要是由于涂料層組成不均，存在分層現(xiàn)象，當(dāng)有裂紋或澆注時(shí)發(fā)生裂紋，鋼液鉆入將表層涂料夾在中間所致。

31、分層現(xiàn)象的形成主要是由于掛 涂料時(shí)，涂料在型內(nèi)混合時(shí)間不夠，未達(dá)到均勻而粘稠的程度，便加速涂掛，致使密度 較小的粘結(jié)劑多浮向內(nèi)表層，而形成中間低強(qiáng)度層的分層現(xiàn)象。為減少分層現(xiàn)象，要注 意涂料在型內(nèi)的混合，嚴(yán)格控制加速涂掛時(shí)間。此外，涂料在入型前應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁ㄌ貏e是耐火骨料密度差較大）；涂料時(shí)要嚴(yán)格控制型溫；鑄型較長時(shí)涂料導(dǎo)入要均勻。在鑄型干燥時(shí)應(yīng)緩慢加熱以防止涂料層裂紋。（4）裂紋。這是一種熱裂紋。當(dāng)鋼管兩端出現(xiàn)飛刺或喇叭頭時(shí)，合金凝固后收縮 受到阻礙，而且高合金鋼收縮率又較大，故造成裂紋。從工藝上看主要在于涂料厚度的 均勻性，涂料在鑄型縱向要分布均勻。掛涂料時(shí)端蓋處不得有涂料漿漏出，避免產(chǎn)生飛

32、 刺。掛涂料時(shí)用木端蓋（掛完更換）可防漏料，最好掛完涂料后再將端蓋與鑄型接觸處進(jìn) 行密封。噴涂料時(shí)涂料厚度要均勻，端部不得有皮縫。（5）試壓滲漏。這種滲漏主要是由于管壁存在縮松所致。產(chǎn)生縮松的原因在于離 心澆注時(shí)管壁未形成從外向內(nèi)順序凝固。這種缺陷多出于掛涂料法生產(chǎn)的薄壁鋼管上。如：生產(chǎn)直徑為100mm,壁厚56mm的耐熱鋼輻射管。鑄型掛3mm厚的耐火涂料， 鑄出鋼管表面質(zhì)量良好，經(jīng)試壓出現(xiàn)大面積滲漏，檢驗(yàn)鋼管壁截面發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重縮松。原因 是涂料太厚，冷卻強(qiáng)度不夠，鋼液層未實(shí)現(xiàn)順序凝固，而是體凝固所致。將涂料改為 1.5mm厚，滲漏克服。從這點(diǎn)看噴涂料比掛涂料好。（6） 夾渣與渣痕。存在夾渣主要是

33、由于澆注溫度低， 除渣不凈，或澆注轉(zhuǎn)速不夠， 致使渣物未能及時(shí)浮動到內(nèi)表面。渣物密度愈大沉入鋼液愈深，體積愈大其渣痕也愈大。 所以除凈渣物和采用封閉式澆注系統(tǒng)很必要。（7）表面局部針刺。據(jù)工藝分析，是由于鑄型預(yù)熱溫度不均勻所致。例如，靠近 干燥爐里端鑄型溫度偏高，掛涂料時(shí)該處涂料硬化快，其內(nèi)部迅速產(chǎn)生蒸氣不能順利排 出，而形成集中氣流奪路外逸，造成涂料層穿孔，在此過程中涂料層不斷硬化使孔洞保留下來，澆注后鋼管表面就形成針刺。針刺需打磨清理增加勞務(wù)。使鑄型預(yù)熱溫度均勻， 涂料時(shí)型溫不得過高，可消除表面針刺。4模具設(shè)計(jì)4.1 模具的結(jié)構(gòu)模具必須以零件的大小作為標(biāo)準(zhǔn)，零件圖為圖 1-3， 鑄件外徑小

34、于200mm，模具組裝圖9如圖4-1所示1后蓋2擋板3.襯套4銷子圖4-1模具組裝圖14154.2模具參數(shù)的計(jì)算襯套設(shè)計(jì)襯套的作用就是為了方便零件脫模，在襯套表面，涂由一層隔熱物資，作用是使零 件不與襯套粘結(jié)在一起，并且防止襯套受熱變形。零件材料是45鋼，模具工作溫度8001000C，模具材料為特種合金 K3、K5、K17或者K19。由于零件在從液體凝固成液體過程中，會發(fā)生收縮。故在設(shè)計(jì)襯套的過程要充分考 慮到零件的收縮率，如表4-1。表4-1收縮率選擇表鑄件外徑（mm）收縮量（mm）備注< 1003< 1504或?qū)嶒?yàn)后確定< 2005> 200D為襯套外徑150+20

35、+4=174mm零件外徑150mm,收縮量取4mmd為外徑+收縮量=150+4=154mmd仁 d+10mm=164mmd、=鑄件內(nèi)徑-收縮率鑄件外徑 R=150mm；壁厚 10mm；內(nèi)徑 R、=150-20=130mm； d' =130-4=126mm 殼體厚度=襯套厚度 0.8=8mm后蓋的設(shè)計(jì)后蓋直徑di' =di=164mm 厚度n=20mm。如圖4-2所示。圖4-2后蓋擋板的設(shè)計(jì)擋板的作用就是防止襯套在高速轉(zhuǎn)動過程中由于離心力的作用脫離模具。如圖4-3所示。圖4-3擋板扌當(dāng)板外徑D' =di=164mm扌當(dāng)板內(nèi)徑d、=126mmb=20mm4.3鑄型轉(zhuǎn)速的計(jì)算

36、實(shí)際生產(chǎn)中，常用一些經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算鑄型的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)實(shí)踐情況進(jìn)行適當(dāng)修正, 一般鑄型轉(zhuǎn)速在15%的偏差時(shí)，不會對澆注過程和鑄件質(zhì)量產(chǎn)生顯著的影響。（1）康斯坦丁諾夫公式計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速（我國廣泛采用）如式 4-1。n55?00ro(r/mi n)(4-1)式中n鑄型轉(zhuǎn)速（r/min）；g 鑄件合金重度（N/m3）；ro鑄件內(nèi)半徑（m）；b康斯坦丁諾夫公式修正系數(shù)，b =0.81.5,具體取值可以參考表4-2選取表4-2康斯坦丁諾夫公式修正系數(shù)值離心鑄造類型銅合金臥式離心銅合金立式離心鑄鐵鑄鋼鋁合金P1.21.41.01.51.21.51.01.30.91.1此式只試用于鑄件外半徑對鑄件內(nèi)半徑的比值1

37、-15時(shí)的離心鑄造r0（2）凱門公式計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速（西方國家廣泛采用）如式 4-2。cn（r/min）（ 4-2）.ro式中c系數(shù)，具體參考值見表4-3；ro鑄件內(nèi)半徑（mm）。表4-3各種鑄件離心鑄造時(shí)c值鑄件合金合金密度（g/cm3）產(chǎn)品名稱離心鑄造方式c鑄鐵7.2鋼管、漲圈臥式900012500缸套臥式1075013650鑄鋼7.85臥式1000011000黃銅8.20圓環(huán)臥式13500鉛青銅8.8° 90200 軸承臥式95009.510.5臥式85009500巴氏合金7.37.5軸瓦臥式70009000鋁合金2.653.10臥式1300017500青銅8.4立式17000此式

38、也只適用于鑄件外半徑對鑄件內(nèi)半徑的比值-<1.15時(shí)的離心鑄造ro（3）重力系數(shù)公式（西方國家廣泛采用）如式 4-3。G n =299.（ r/min）（ 4-3）式中G重力系數(shù)，具體數(shù)值參考表4-4；ro鑄件內(nèi)半徑（m）。表4-4不同合金離心鑄造時(shí)的 G值【7合金G銅合金40110鑄鐵45110鑄鋼4075鋁合金90155（4）砂型離心鑄造公式，如式 4-4。為降低鑄件外表面粗糙度，防止砂型被合金液壓壞，有時(shí)需要控制金屬液作用在砂 型表面上的離心壓力值，故提出了根據(jù)砂型可能承受的最大離心壓力值計(jì)算鑄型轉(zhuǎn)速的的公式z42.lr(R2d)(r/min)(4-4)式中P砂型能承受的最大離心壓

39、力（MPa）,對于砂型，PW0.0030.004MPa對于砂芯組合的離心砂型，PW0.0040.006MPa對于陶瓷型，PW0.0060.008MPag液態(tài)金屬重度（N/m3）;R、r0鑄件的外半徑和內(nèi)半徑（mm）。r 150R 130在本次設(shè)計(jì)中R=150mm, R'=130mm,=1.154 _1.15 ,由上述4個(gè)公式得知，選取第3個(gè)，重力系數(shù)公式。零件為鑄鋼件由表4.4得G值取65,內(nèi)半徑0.065=950r / min5零件的選擇5.1聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器10是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞 扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有

40、緩沖、減振和提高軸系動 態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機(jī)大都 借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。對于已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的聯(lián)軸器，選擇合適類型后，可按轉(zhuǎn)矩、軸直徑和轉(zhuǎn)速等確 定聯(lián)軸器的型號和結(jié)構(gòu)尺寸。確定聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可能出現(xiàn)動載荷及過載荷等現(xiàn)象，所以，應(yīng)取軸上的最大的最大轉(zhuǎn)速 作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。如最大轉(zhuǎn)矩不能精確求得時(shí)，可按式 5-1計(jì)算。P Tca=KaT T =9550（ 5-1）n式中T-聯(lián)軸器所需傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，N.mTea-聯(lián)軸器所需傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.mKa-工作情況系數(shù)，小型機(jī)械故選確定聯(lián)軸器的型號及尺寸根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和轉(zhuǎn)速等，由下

41、面的條件，從有關(guān)手冊中選取聯(lián)軸器的型號 和結(jié)構(gòu)尺寸。Tca< Tn w max式中T-所選聯(lián)軸器型號的許用轉(zhuǎn)矩，N.m；n-為聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速，r/min ;nmax-所選聯(lián)軸器允許的最高轉(zhuǎn)速，r/min。多數(shù)情況下，每一型號聯(lián)軸器適用的軸的直徑均由一個(gè)范圍。標(biāo)準(zhǔn)中已給出軸直徑的最大與最小值，或者給出適用轉(zhuǎn)矩范圍。P名義轉(zhuǎn)矩 T=9550Pn計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca=KAT=1.3 X 選用固定式凸緣式聯(lián)軸器，GY25 62如圖5-1, 5-2所示。J128 漢 44許用扭矩112N.m許用轉(zhuǎn)速9500 r/min凸緣式聯(lián)軸器特點(diǎn)特點(diǎn)：構(gòu)造簡單，成本低，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩。不允許兩軸有相對位移，無緩沖。

42、凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼，重載時(shí)或圓周速度大于30米/秒時(shí)應(yīng)用鑄鋼或鍛鋼。在本次設(shè)計(jì)中聯(lián)軸器材料選取碳鋼Q235。圖5-1聯(lián)軸器正視圖1415圖5-2聯(lián)軸器左視圖5.2離合器的選擇離合器11在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動系統(tǒng)隨時(shí)分離或結(jié)合。對離合器的要求有：接合平 穩(wěn)，分離迅速而徹底，調(diào)節(jié)和處理方便，外廓尺寸大小，質(zhì)量小，耐磨性好和有足夠的 散熱能力，操作方便省力。按操作的方式，離合器可分為外力操縱式離合器和自動離合器。外力操縱式離合器 和自動離合器。外力操縱式離合器有機(jī)械操縱式、電磁操縱式、液壓操縱式和氣動操縱 式等；自動離合器能夠自動進(jìn)行接合或分離，不需忍來操縱。例如，離心離合器，當(dāng)轉(zhuǎn) 速達(dá)

43、到一定值時(shí)，兩軸能自動接合或分離；安全離合器，當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過允許值時(shí)，兩軸即 自動分離；定向離合器，只允許單項(xiàng)傳動，反轉(zhuǎn)時(shí)即自動分離等等。大多數(shù)離合器已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，設(shè)計(jì)時(shí)，只需參考有關(guān)手冊對其進(jìn)行類比設(shè)計(jì)或 選擇即可。選擇離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)器的工作特點(diǎn)和使用條件，結(jié)合各種離合器的性能特點(diǎn)， 確定離合器的類型；類型確定后 ，可根據(jù)被聯(lián)接的 兩軸的直徑、計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從 有關(guān)手冊中查出適當(dāng)?shù)男吞?；必要時(shí)，可對其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行承載能力校核。牙嵌離合器的常用材料為低碳合金鋼（如 20Cr、20MnB），經(jīng)滲碳淬火處理后使牙 面硬度達(dá)到HRC56-62。有時(shí)也采用中低合金鋼（40Cr、45Mn），經(jīng)表

44、面淬火等處理后 硬度達(dá)到HRC48-52。本次設(shè)計(jì)離合器的材料選用 20Cr。本裝置采用的是螺紋連接，因此絕對不允許模具反轉(zhuǎn)，所以選擇定向離合器。軸的轉(zhuǎn)速是n=950r/min離合器的名義轉(zhuǎn)速計(jì)算公式，T=9550刊/n式中P-電動機(jī)功率，kW ；n-計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min ；n由電動機(jī)至離合器的軸的傳動效率，取 0.97；綜上所述得，名義轉(zhuǎn)矩 T=40.64 0.97=39.42 N.m,計(jì)算轉(zhuǎn)矩 。根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸徑和轉(zhuǎn)速，從設(shè)計(jì)手冊中選取離合器的具體型號，其參數(shù)為：額 定轉(zhuǎn)矩175N.m；軸徑28mm；牙數(shù)3;牙寬度10mm；牙高度10mm；牙在中徑處高度 4mm；半離合器長度38mm、5

45、0mm；操作環(huán)槽寬度20mm；操作環(huán)外徑44mm；離合器 外徑55mm。如圖5-3，5-4所示。圖5-3離合器正視圖1415圖5-4離合器左視圖5.3軸承的選擇滾動軸承是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成，內(nèi)圈 的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動 體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動體均勻分布，防止?jié)L動體脫落，引導(dǎo)滾 動體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。滾動軸承的作用，支承轉(zhuǎn)動的軸及軸上零件

46、，并保持軸的正常工作位置和旋轉(zhuǎn)精度。 滾動軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動 軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。深溝球軸承13是滾動軸承中最為普通的一種類型?；拘偷纳顪锨蜉S承由一個(gè)外 圈，一個(gè)內(nèi)圈、一組鋼球和一組保持架構(gòu)成。深溝球軸承類型有單列和雙列兩種，單列深溝球軸承類型代號為 6,雙列深溝球軸承代號為 4。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是生 產(chǎn)最普遍，應(yīng)用最廣泛的一類軸承。深溝球軸承的工作原理，深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受徑向載荷和 軸向載荷。當(dāng)其僅承受徑向載荷時(shí)，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向游隙時(shí)

47、， 具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷，深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高。本次設(shè)計(jì)選擇單列深溝球軸承，代號是 61807,規(guī)格為35 42 7。dmin:汁氣:廠血沖，此軸段有鍵槽增大3%， dmin =18.62mm6軸的設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要確定軸的合理外形，包括各段軸長、直徑及其他細(xì)節(jié)尺寸在內(nèi)的 全部結(jié)構(gòu)尺寸，軸的結(jié)構(gòu)受多方面因素的影響，沒有一個(gè)確定形式，而是隨著工作條件 與要求的不同而不同。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮三點(diǎn)。1）滿足使用要求。軸上零件在軸上有可靠的軸向固定和周向固定。軸向固定，應(yīng) 用廣泛的有軸肩、軸環(huán)、套筒、軸端擋圈及圓螺母。周向固定，軸上零件周向固定的常 用方法有：鍵、

48、花鍵聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接、銷聯(lián)接、過盈聯(lián)接等。2）軸的結(jié)構(gòu)工藝性。進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能使軸的形狀簡單，并且具有良好 的可加工性和裝配工藝性能。3）提高軸的疲勞強(qiáng)度。軸一般在變應(yīng)力下工作，多數(shù)因疲勞而失效。因此應(yīng)設(shè)法 提高軸的疲勞強(qiáng)度。常采取的措施有：改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)外形，改善軸的表面狀態(tài)。6.1軸長的確定軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，由的則直接用 圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理的方法提 高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是45鋼。本次選擇軸的材料也是45鋼。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)

49、尺寸。擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前提，它決定這軸的基本形式。所謂 裝配方案，就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和祥和關(guān)系。本此離心機(jī)設(shè)計(jì)的 裝配方案是：半聯(lián)軸器、軸承、半離合器依次從軸的右端向左安裝。零件在軸上的定位和裝配方案確定后，軸的形狀便大體確定。各軸段說需的直徑在 軸上的載荷大小有關(guān)。先確定軸的最小直徑10，如式6-1。(6-1)式中P是離心機(jī)功率，為4KW ；n是鑄型轉(zhuǎn)速，為950r/min ；C是計(jì)算常數(shù)，見表6-1，取112。表6-1軸常用材料的C值軸的材料Q235、 20354540Cr、35SiMnC16014813512511811210710298輸出軸

50、的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的 孔徑相適應(yīng)，選擇輸出軸的直徑為 25mm，半聯(lián)軸器與從動軸直徑28mm,此處設(shè)置一 軸肩用來固定半聯(lián)軸器和便于軸承拆卸此段軸承，軸肩不能過高，取2.5mm,此段軸長15m m。軸承處直徑35m m，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取 端蓋的外端面與半離合器左端面間的距離為 30mm，軸承蓋的寬度為20mm，所以此段 軸長為50mm,離合器處直徑為28mm，軸尺寸如圖6-1所示。圖6-1軸尺寸圖14156.2軸的校核對于一般用途的軸，按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸的強(qiáng)度或直徑已足夠精確。但由于上述計(jì)算 中沒有考慮應(yīng)力集中、軸徑

51、尺寸和表面品質(zhì)等因素對軸的疲勞強(qiáng)度的影響，因此對于重 要的軸，還需要進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面處的疲勞安全系數(shù)的精確計(jì)算，評定軸的安全裕度。本 次設(shè)計(jì)軸的材料為45鋼。即建立軸的危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)的約束條件。安全系數(shù)的約束條件12，如式6-2。(6-2)s2人k 產(chǎn)m對一般轉(zhuǎn)軸，彎曲應(yīng)力按對稱循環(huán)變化，故二m=M/Wfm=O當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動或載荷隨軸一起轉(zhuǎn)動時(shí)，考慮到載荷波動的實(shí)際情況，彎曲應(yīng)力可作為脈動循環(huán)變化考慮，即6 二M /(2W)。但多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)矩變化的規(guī)律往往難于確定。一般而言，對單方向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，常規(guī)之為按脈動循環(huán)變化，即.a m二T/(2Wt)；若軸經(jīng)常正反轉(zhuǎn),則應(yīng)按對稱循環(huán)處理，即 a -t

52、/wt,-0對于應(yīng)力循環(huán)嚴(yán)重不對稱或短時(shí)過載嚴(yán)重的軸，在尖峰載荷作用下，可能產(chǎn)生塑性 變形，為了防止在疲勞破壞前發(fā)生大的塑性變形，還應(yīng)按尖峰載荷校核的靜強(qiáng)度安全系 數(shù)，其強(qiáng)度條件，如式6-3。So=仝 *So - SoS 0 S 0(6-3)So-maxSomax式中So-靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù);So二、So-只考慮彎矩和扭矩時(shí)的靜強(qiáng)度安全系數(shù);So靜強(qiáng)度許用安全系數(shù)；-s、 s材料抗彎、抗扭屈服極限；max、 max尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。如式6-4max3M T40.64 103 3W0.1d0.1 28= 18.5MPa(6-4)Tm-41 1 t2 max _ 2 'oNd

53、3= 4.6 MPaS J"* a2752.25=4.6漢 18.5 + 0.200.925 0.831401 829.2 0.1 9.20.925 0.89= 11.6(1) 二斗，斗分別為材料在彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的對稱循環(huán)疲勞極限，查手冊分別取275,140(2) S1許用安全系數(shù)，一般取1.52.5;(3) 有效應(yīng)力集中系數(shù)，查手冊取k；：2.52，k =1.82 ;(4) 絕對尺寸系數(shù)，按d=25，查手冊取；二= 0.83,； =0.89 ;(5) 表面質(zhì)量系數(shù)，按車光，查手冊取1 =0.925。安全系數(shù)如式6-5得= 4.3 _1.52.5(6-5)S - * S04.6 11.

54、6.s2二 S20.,4.62 11.62故該軸的強(qiáng)度符合要求6.3銷與鍵的選取和校核銷的選取銷10主要用于聯(lián)接和定位。常用的銷有圓柱銷、圓錐銷和開口銷。圓柱銷、圓錐銷 可起定位和聯(lián)接作用。開口銷常與帶孔螺栓和六角開槽螺母配對使用，把銷插入螺栓的 孔與螺母的槽中，以防螺母松脫。本次設(shè)計(jì)選擇圓錐銷 A5 20。a取0.63，如表6-2所示。表6-2圓錐銷d56810a :0.630.811.2L范圍186022902212026160鍵的選取鍵10聯(lián)接就是用鍵把軸和軸上的零件聯(lián)接起來的一種結(jié)構(gòu)形式。由于這種聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、斜鍵等設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)各類鍵的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn) 行選擇。由于在離心機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，所用的鍵都是靜聯(lián)接，要傳遞的轉(zhuǎn)矩也不是很大，故 選擇普通平鍵。在該裝置中有四處鍵聯(lián)接分別是：