渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計畢業(yè)設計論文

1、 本 科 畢 業(yè) 設 計 (論 文)渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計Designon Transmission System and Structuralof TurbineMill Ash Calcium 題 目: 渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計 學 院： 機械工程學院 專業(yè)班級： 機械設計制造與其自動化 G機械091 學生：學 號：指導教師：畢業(yè)設計（論文）中文摘要渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計摘 要：在渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計中主要研究其運作原理和工作方式并通過設計使之成功實現(xiàn)其所需要完成的生產(chǎn)任務。主要設計傳動系統(tǒng)和結構設計。傳動系統(tǒng)是由電動機和帶傳動組成，工作方式

2、為依靠帶輪連接粉碎機的工作軸使其進行運作。其設計時主要考慮工作機主軸高速運轉的各種因素然后選擇合適的電動機和帶輪，并進行帶傳動的設計。結構設計主要設計了粉碎機的工作主軸結構、各個軸段的尺寸和軸上三個重要零件錘頭轉子、斜刀片、葉輪。對工作軸的強度和有關力學性能進行了校核。完成渦輪式灰鈣粉碎機的總體機構設計，包括機架和殼體的設計和定位以與粉碎機的定位設計。最后進行裝配圖和零件圖的繪制。關鍵詞：渦輪；粉碎機； 轉子；結構； 傳動系統(tǒng)畢業(yè)設計（論文）外文摘要Designon Transmission System and Structuralof TurbineMill Ash Calcium Abs

3、tract:Design on transmission system and structuralof turbinemill ash calcium of its functioning and methods of work and success through design to achieve the production tasks need to be accomplished. Design of main transmission system of design and structure. Drive system is made up of electric moto

4、rs and belt drives, rely on the grinder shaft pulley connection to make it operate. Design taken into account when the work spindle high-speed operation of a variety of factors and then choosing the right motor and pulley and belt drive design. Structural design of the main design of the mill struct

5、ure, each axis of work spindle dimensions and axes of the three essential parts of a hammer, at an angle of the rotor blades, impeller. Axial strength and the related mechanical properties for the check. Complete Turbo calcium ash mill's overall design, including the design and positioning of th

6、e rack and shell as well as the positioning of the mill design. Final assembly drawings and parts of drawings.Keywords:turbo；mill ；rotor；structural ；transmission system目 錄1引言11.1課題研究背景目的與其意義21.2粉碎機的分類特點與其應用21.3粉碎機的發(fā)展趨勢22總體設計方案 32.1粉碎機的設計任務32.2渦輪式粉碎機的結構和工作原理42.3設計方案選擇與確定53傳動系統(tǒng)設計63.1電動機的選擇73.2確定總傳動比和分

7、配各級傳動比73.3帶傳動設計103.4 帶輪的結構設計124 粉碎機構設計134.1錘頭與牙板設計154.2襯套與斜刀片設計165 進料與出料結構設計175.1進料口設計175.2 排料風葉與出料口設計186主軸設計196.1 主軸結構與強度設計266.2 主軸附件設計與選擇266.3主軸潤滑與密封277 機架與粉碎機安裝設計28結論 29致 30參考文獻311 引言1.1 課題研究背景，目的與其意義此次畢業(yè)設計的是渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計。在當今中國經(jīng)濟高速且快速的發(fā)展的大背景之下，生活水平有了明顯的提高，同時在工業(yè)建筑方面的有關生產(chǎn)和其生產(chǎn)之后的成品的消費都有了相應的提高。中國

8、也在這個快速發(fā)展的大背景之下越來越重視現(xiàn)代建筑材料并且投入大量資金和科研技術去發(fā)展，從而使其相關的粉碎產(chǎn)品和有關的粉碎產(chǎn)品加工機械的使用需求也越來越多，使用國家更加關注這方面的發(fā)展和規(guī)劃。最近幾年來，在國家的一系列大的精心調(diào)控下，我國粉碎機械工業(yè)正處在歷史上最好的發(fā)展時期，各種有關的產(chǎn)品層出不窮，且都有著相應的高科技技術。同時，國家也根據(jù)相關的一些調(diào)查和結論，認為機械粉碎機工業(yè)會有比較好的前途和應用，所以加大了對這方面的補貼力度。從而提高有關生產(chǎn)單位對其的相關開發(fā)和研究。所以從這些方面我們可以看出機械粉碎設備在機械工業(yè)行業(yè)方面的重要性，以與可持續(xù)發(fā)展性。渦輪式灰鈣粉碎機主要是用來加工灰鈣粉。灰

9、鈣粉大體主要是由Ca(OH)2、CaO和少量CaCO3的混合物組成的，是以石灰為主要成分的優(yōu)質(zhì)石灰石。其原料為生石灰然后再通過渦輪式灰鈣粉碎機粉碎而成的，其表觀潔白細膩。可以達到很細的程度。也會根據(jù)各個行業(yè)的需求來確定其的粉碎細度。渦輪式灰鈣粉碎機屬于超細風選粉碎機，也可以成為渦輪式粉碎機。其主要是由錘式粉碎機和渦輪式粉碎機組合而成的。加工粉碎是日常生活中必不可缺少的工作方式是人類日常生活當中不可缺少的獲得有相應有用的材料和各種礦物原料的重要方法之一。當然用于粉碎而所要的設備和生產(chǎn)費用都相當?shù)拇?。首當其沖的就是電費了，因為大部分粉碎機設備都是需要依靠電動機來帶動的，有的設備更是需要更加強大的電

10、能來作為其工作的動力，所以節(jié)能環(huán)保和減少粉碎設備零件和部件的磨損是廣大行業(yè)的精英們共同需要去破解的難題。沖擊式超細粉碎機是國使用較多的粉碎設備，是滑石、石等中等硬度以下非金屬礦的粉碎加工必不可少的重要設備，以與化工原料、制藥等的超細粉碎加工。需要以節(jié)能為大背景的今天，對渦輪式粉碎機的研發(fā)成本和節(jié)能的研究成為了時下最需要解決和克服的問題。在中國以外的國家對于粉碎技術的開發(fā)起步較國的早，從50年代就開始以超細粉碎基礎上加以改善更加成熟的技術，到70年代左右該技術取得了快速發(fā)展。美國和歐洲等國已經(jīng)擁有了比較高的超細粉碎技術和設備，可以加工細度為50到1000目的任何級別的超細粉體。然而中國對超細粉碎

11、技術的開發(fā)起步較晚，于八九十年代初才開始。主要是引進國外的高科技設備和專門的技術為主體主要靠引進國外先進設備和技術為主?，F(xiàn)在我們國已經(jīng)基本可以滿足國的加工粉碎需求。到現(xiàn)在，全球的粉碎機需求比以往更多，速度增長的也更加快，所以機械加工行業(yè)認為其的發(fā)展和應用前景還是很樂觀的。這主要會帶給國的機械建筑行業(yè)帶來更大的福利和給人類帶來更多的好處。渦輪式灰鈣粉碎機是國超細粉碎機里比較有前景的粉碎設備之一。它所采用的技術也是在這行業(yè)里比較有優(yōu)勢的。但相比較于國外的那些先進的技術，我們還有很長的路要走。所以此次畢業(yè)論文渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計就是為了能夠更加深入的了解粉碎機的原理與構造，希望為粉碎機

12、行業(yè)有一定的了解，為將來的機械工作進行一些必要的鋪墊。1.2 粉碎機的分類特點與其應用渦輪式灰鈣粉碎機的工作特點是將比較大的顆?；蛘呤谴罅６鹊脑贤ㄟ^粉碎機里的各種工作裝置來達到生產(chǎn)要求的細度的機械加工設備。渦輪式灰鈣粉碎機由粗碎、細碎，風力輸送等裝置組成，用粉碎機工作軸高速運轉的方式達到粉碎所需要的粒度的要求。再使用風能使其成為所需要的粉末，這樣就取代了以前的傳統(tǒng)式粉碎的方式。這種設備主要用于機械加工和建筑行業(yè)。渦輪式粉碎機在粉碎過程中主要是對于原料的外力有旋轉力、渦流力、沖擊力、研磨四種。都是用在粗、中碎，適用于硬質(zhì)料和大塊料的粉碎；沖擊主要用在粉碎，比較適宜原料比較脆的粉碎；研磨一般應用

13、于在超細粉碎，可以在中細度粉碎后再接著用于超微粉碎，使其達到更加細化的要求和需求。1.3 粉碎機的發(fā)展趨勢（1）更加進一步改善工作部件，提高機械產(chǎn)品的整體工作的性能。（2）推出新設計新的結構、新模塊滿足各個不同市場的不同需求，擴大加工圍。（3）加強理論建設，建立完善的研究體系，制定精湛的粉碎機制造工藝。2 總體設計方案2.1 粉碎機的設計任務要求完成渦輪式灰鈣粉碎機傳動系統(tǒng)與結構設計，其中包括：（1）動力傳動系統(tǒng)的設計；（2）粉碎機構的設計；（3）各部分結構的設計；（4）各零部件的選擇與設計；（5）完成設計圖樣的繪制。主要性能參數(shù)：（1）外形尺寸：1026x582x698mm；（2）主軸速度：

14、3900轉/分；（3）粉碎所需功率：18千瓦；（4）產(chǎn)量：1000 (kg/D).；2.2 渦輪式粉碎機的結構和工作原理渦輪式灰鈣粉碎機適用于碳酸鈣、硫酸鋇、珍珠粉、氧化鈣、灰鈣粉的粉碎，也同時可以用于中藥的加工粉碎，其大多應用于化工、石灰、灰鈣粉、制藥，是一種剛問世不久的多用途粉碎機產(chǎn)品，此粉碎機有粗碎、細碎和風力傳送裝置組裝而成，因為此粉碎機的工作的主軸轉速達到較高時就對各種原料的粉碎效果達到了比較理想的超細效果，然后生產(chǎn)的產(chǎn)量也相應的有所提高，此粉碎機具有自動排渣、重量比較輕、體積小、結構簡單、維修方便等特點。渦輪式灰鈣粉碎機工作的結構是機體兩端都安裝有滾動軸承來支撐工作主軸，然后由安裝

15、好的電動機通過帶傳動來帶動工作主軸和安裝在主軸上的轉子高速旋轉。從而使進入粉碎機的物料在旋轉氣流中緊密的摩擦和強烈的互相碰撞中，進行第二次粉碎。整個粉碎過程中，錘頭轉子會吸進來大量的機體外的空氣，從而起到冷卻機器和傳送粉碎之后的物料的目的。粉碎機的整個粉碎過程為人工控制。渦輪式灰鈣粉碎機的主要運作原理是按工作主軸的布置方式可分為立式和臥式兩大類。臥式粉碎機工作軸水平放置，轉子圍繞工作主軸高速旋轉實現(xiàn)物料的粉碎。結構如下圖2-1所示。原料經(jīng)給料機通過進料口進入粉碎機腔，首先被導入第一粉碎腔，由錘頭轉子組成的腔體，由五片方刀片連接在轉子上，轉子與其方刀片有30°左右的扭轉角，旋轉時有助于

16、形成風壓和氣流。同時由于離心力作用，物料會和壁反復碰撞形成更加細的顆粒，經(jīng)過第一粉碎腔中的錘頭葉輪后，粗碎后的細顆粒隨著氣流進入右邊的第二粉碎腔。斜刀片轉子的組成的腔體其粉碎過程與前面的大致一樣，物料產(chǎn)品細度可達數(shù)微米。最后經(jīng)過風葉輪導入集粉器中，整個工作原理就結束了。圖2-1 渦輪式粉碎機部結構2.3 設計方案選擇與確定此機包含傳動部分、進料部分、粉碎部分、排料部分、和機體五部分。該機結合現(xiàn)有生產(chǎn)設備，根據(jù)設計指導思想，確定此粉碎機的結構使用無篩的結構形式，其結構和工作原理較其它通用型粉碎機都大不一樣，具有很大的創(chuàng)新性。 如圖 2-2圖 2-2 傳動結構布置電動機主軸高速

17、（1000r/min以上）轉動，由電機軸帶動V帶輪，通過V帶的帶傳動使粉碎機的工作主軸高速的旋轉，從而使連接在主軸上的各個轉子高速旋轉。達到生產(chǎn)要求的物料通過粉碎機的風葉輪導出出料口，不符合要求的通過再次的撞擊從而實現(xiàn)了粉碎的目的。  依據(jù)設計的粉碎機具體結構和工作原理，該粉碎機具有以下優(yōu)點： （1）  通過轉子和傳動結構的優(yōu)化配置，它具有結構緊湊、體積小、工作平穩(wěn)的特點。 （2） 電動機與主軸采用V帶連接，傳動裝置簡單，降低成本。（3）結構簡單，操作維護方便，適合有于廣大生產(chǎn)單位使用。 （4） 進排料方便，提高了

18、生產(chǎn)率，降低成本 。3 傳動系統(tǒng)設計3.1 電動機的選擇3.11 電動機的選擇電動機有專門的生產(chǎn)單位成批量生產(chǎn)的已經(jīng)標準化的機械設備，選擇電動機時要根據(jù)粉碎機的工作特性，工作載荷和環(huán)境，然后再根據(jù)已知的條件選擇相適應的電動機型號。此粉碎機采用V帶傳動作為動力部分，工作軸上的大帶輪與電動機的連接軸連接在一起。此連接方式比較簡單，結構緊湊且安全可靠。所以電動機選用：Y系列立式電動機。3.12 選擇電動機的容量電動機的容量取決于電動機運行時的發(fā)熱條件來決定。對于載荷較穩(wěn)定的，長時間不停地運行的設備，要求所選電動機的額定功率Pm等于或稍大于所需的電動機工作功率Po即可，才能使電動機正常工作，

19、不會因為過熱而產(chǎn)生安全問題。所以一般不需要校核電動機的發(fā)熱和啟動轉矩。電動機所需的工作功率為：Po=PW/（KW） （3-1）式中 PW工作機的有效功率，既工作機的輸出功率。從電動機到工作機輸送帶間的總效率。根據(jù)題意得粉碎機的有效功率為18KW=V帶傳動效率×滾動軸承的效率 查機械設計實踐與創(chuàng)新得V帶的效率為0.96，滾動軸承的效率為0.99得=0.96×0.99²=0.941Po=18/0.941=19.12KW綜上所述，電動機額定功率電動機工作功率，查機械設計實踐與創(chuàng)新選擇功率為22KW的電動機。3.13 確定電動機的轉速三相異步電動機在容量一樣的情況下，一般

20、有3000r/m、1500 r/m、1000 r/m、與750 r/m四種同步轉速。其同步轉速越高，磁極對數(shù)就越少，因此其外形尺寸也越小，所以價格就比較低。如果電動機轉速過高，那么傳動裝置總傳動比就會越大，導致傳動裝置外形尺寸變大，從而提高了制造成本。而電動機同步轉速越低，其優(yōu)缺點剛好相反。所以，在確定電動機轉速時，應該綜合考慮再做比較分析。所以經(jīng)過比較選同步轉速為1500 r/m的Y180L-4電動機。Y180L-4：功率 22KW滿載轉速 1470 r/m滿載電流 42.5A滿載效率 91.5%功率因數(shù) 0.86圖 3-1 電動機尺寸3.2 確定總傳動比V帶傳動的總傳動比由選定的電動機滿載

21、轉速nm和工作機主軸轉速nw確定，既i=nm/nw（3-2）又因nm=1470 r/mnw=3900 r/m得i=1470/3900=0.383.3 帶傳動設計3.31 確定計算功率計算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的Pca=KA P （3-3） 式中：Pca計算功率，KW； KA工作情況系數(shù)； P所需傳遞的額定功率，KW；查機械設計表得KA=1.5得Pca=KA P=1.5×22=33KW3.32 選擇V帶的帶型根據(jù)計算功率Pca和主動輪轉速n1，從機械設計查下圖3-2選取普通V帶的帶型。圖 3-2 V帶帶型圖所以選C帶型3.33 確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速

22、V初步選取小帶輪的基準直徑dd1根據(jù)V帶的帶型，參考機械設計確定小帶輪的基準直徑dd1，應使dd1（dd）min.。確定dd1=560mm驗算帶速VV1=dd1 n1/60×1000=3.14×560×1470/60×1000=43m/s因為此帶傳動為增速傳動所以V1帶速符合要求。計算從動輪的基準直徑由dd2=i dd1計算并加以圓整。得dd2=212.8mm，根據(jù)機械設計查表圓整為dd2=212mm。3.34 確定中心距a,并選擇V帶的基準長度Ld根據(jù)帶傳動整體尺寸的限制條件或要求的中心距，結合機械設計公式，初定中心距a0。0.7（dd1+ dd2）a

23、02（dd1+ dd2）0.7（560+212）a02（560+212）540.4a01544初步選擇中心距為a0=1000mm計算相應的帶長Ld0。Ld02 a0+（dd1+ dd2）+（dd2 -dd1）²/4 a0（3-4）得Ld02×1000+3.14 (560+212)+(212-560)²/4×10003242.31mm帶的基準長度Ld由機械設計查表，下圖表 3-1表 3-1 帶的基準長度Ld得Ld=3550mm傳動的實際中心距近似為a = a0+(Ld-Ld0)/2=1000+（3550-3242.31）/2=1154mm3.35 驗算主動

24、輪上的包角2主動輪上的包角1大于從動輪上的包角2。所以，如果發(fā)生打滑就只可能發(fā)生在從動輪上，為了提高帶傳動的工作能力，應使2180º-（dd1 dd2）57.3º/a （3-5）得 2180º-（560 212）57.3º/ 1154=162.7º90º所以合格。3.36 確定帶的根數(shù)ZZ= Pca/P = KA P/(P0+P0)KaKL （3-6）為了使各根V帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般應該少于十根。查機械設計得KA =1.5P=22P0=16.47P0=0Ka=0.96KL=0.99得Z=3根3.37 確定帶的初拉力（F0

25、）min=500×（2.5- Ka）Pca/ KaZV+qV² （3-7）得（F0）min=500×（2.5-0.96）33/(0.96×3×43)+0.3×43²=555.11N3.38 計算帶的壓軸力Fp=2ZF0sin(1/2)=2×3×555.11×sin(162.7/2)=3262N3.4 帶輪的結構設計3.41 帶輪的結構選擇根據(jù)機械設計查得，dd1=560mm dd2=212mm   根據(jù)機械設計查得，主動輪選擇腹板式，從動輪選擇橢圓輪輻式。

26、材料為HT200。3.42 V帶的截型V帶輪截型為C型 查機械設計bp=19mmb=22mmh=14mmA=237mm²=40º圖 3-3 V帶的截型3.43 帶輪輪緣尺寸bd=19mmhamin=5mmhfmin=16mme=26mmfmin=20mm=38ºB=(Z-1)e+2f=92mm圖 3-4 帶輪輪緣尺寸3.44 主動輪和從動輪的結構尺寸主動輪dd1=560mm 查表得電動機的主軸直徑為48mmd1=(1.82)d=2×48=96mmh1=46.4mmh2=0.8h1=37.12mmb1=0.4h1=18.56mmb2=0.8b1=

27、14.84mmL=(1.52)d=1.5×48=72mmf1=0.2h1=9.28mmf2=0.2h2=7.4mm圖 3-5 主動輪從動輪dd2=212mm 粉碎機主軸最小直徑為40mmd1=(1.82)d=2×40=80mmC=0.25×B=10mmL=(1.52)d=2×40=80mmB=92mm圖3-6 從動輪4 粉碎機構設計4.1 錘頭與牙板設計4.11 錘頭的設計電動機依靠帶傳動帶動主軸，然后工作主軸帶動錘架轉動，錘架與錘頭采用螺栓連接。物料從進料口進入粉碎機中，馬上受到高速旋轉的錘頭的沖擊而粉碎。破碎了的物料，從錘頭處獲得動能，再高速向機殼壁

28、和壁的牙板上進行二次沖擊而破碎。在粉碎的整個過程中，物料之間也相互沖擊粉碎。圖4-1 錘頭設計結構圖錘頭是渦輪式灰鈣粉碎機的主要工作部件。其質(zhì)量、形狀、和材質(zhì)對粉碎機的生產(chǎn)能力有很大的影響。所以，應依據(jù)不同的進料細度來選取合適的錘頭質(zhì)量。錘頭是容易磨損的部件，所以需要經(jīng)常更換。錘頭的材料采用高碳鋼鑄造或鍛造，也可用高錳鋼鑄造。通過對高鉻鑄鐵多次的性能試驗，選擇高鉻鑄鐵非常合適。高鉻鑄鐵Crl5M02Cu抗磨損能力強，而且鑄造性能好，在渦輪式灰鈣粉碎機中使用，與合金工具鋼比較，耐磨性提高約8倍左右。經(jīng)過研究為了滿足各種力學性能設計錘頭轉子直徑300mm，中間直徑為60mm,整體寬度為130mm，

29、中間寬度為70mm，葉片寬15mm,如下圖 4-2圖4-2 錘頭轉子錘頭采用高鉻鑄鐵Crl5M02Cu制造，共五片方刀片。每塊方刀片長160mm,寬90mm，厚度為15mm。方刀片與轉子裝配如下圖 4-3圖 4-3 錘頭結構轉子采用平鍵與工作主軸相連接的，隨工作主軸高速回轉。所以其結構需要開有鍵槽，厚度也不宜過大。考慮到渦輪式灰鈣粉碎機錘頭與物體發(fā)生沖擊，力的大小時刻變化，選取平鍵的接觸面積要大一點，才能減小應力。一般按正常選取的平鍵基本符合此粉碎機的正常的運轉要求。4.12 牙板的設計牙板的作用是使物料在第一次與錘頭撞擊后進行第二次撞擊，然后再使物料再一次撞擊錘頭進一步粉碎。因此牙板的形狀粉

30、碎影響很大。為了達到排料面積大、成品率高、低能耗，將牙板設計成長方體式。大尺度的物料在錘頭的作用下被拋射到牙板上撞擊后粉碎，提高了成品率，還減少其在機器中停留的時間，減少了機器的運行負荷，降低能耗。牙板材料為高鉻鑄鐵Crl5M02Cu，焊接在殼的壁上。四塊牙板分別相隔90º安裝在圓周壁上，長120mm，寬30mm，高20mm。邊牙板材料為高鉻鑄鐵Crl5M02Cu，四塊邊牙板分別相隔90º安裝在左側壁上，長60mm，寬30mm，高20mm。4.2 斜襯套與斜刀片設計粉碎機主軸的斜刀片和粉碎機機殼的斜襯套的間隙能夠控制粉碎物料所需要的細度。斜襯套基本用錳鋼鑄成，斜襯套厚10m

31、m按設計要求安裝在粉碎機機殼的壁上。圖 4-4 斜襯套斜刀片與轉子采用高鉻鑄鐵Crl5M02Cu，斜刀片則由六片分別組裝在轉子上，斜刀片長120mm，寬50mm，厚15mm,刀尖角度為60º。與轉子采用螺栓連接。斜刀片轉子直徑為200mm，徑為70mm，寬80mm，與軸采用鍵連接。圖 4-5 斜刀片5 進料與出料結構設計5.1 進料口設計進料口是成一個方形的一個漏斗形的形式來進料的，進料口嵌入式的固定在筒體蓋板上同時用螺栓連接進行固定，以方便給漏斗裝料和進料，另外壁厚加厚能夠增強進料口的強度，防止在裝料過程中使料斗產(chǎn)生變形。進料口的方形尺寸為190mm×170mm，壁厚為1

32、6mm。圖 5-1 進料口5.2 排料風葉與出料口的設計5.21 排料風葉的設計排料風葉采用高鉻鑄鐵Crl5M02Cu制造，轉子和葉片采用一體化設計，排料風葉共有6片風葉每片風葉寬100mm，長180mm，厚15mm，轉子徑為60mm。圖5-2 風葉輪5.22 出料口的設出料口的結構如下圖所示，為圓形。出料口與粉碎機機殼互為一體，徑為150mm，壁厚為10mm。6 主軸設計6.1 主軸結構與強度設計6.11 初步確定軸的最小直徑工作軸的材料主要采用合金鋼或者是碳素鋼，軸的毛坯大多數(shù)采用軋制圓鋼或者是鍛件。有的則直接采用圓鋼，碳素鋼比合金鋼價格低，同時也對應力集中的敏感性偏低?？梢圆捎脽崽幚砘蛘?/p>

33、是化學熱處理來提高碳素鋼的耐磨性和抗疲勞強度。所以綜上所述，選用45號鋼調(diào)制處理。查機械設計，取A=112 （6-1） 因P=18KW n=3900r/m所以得得dmin19.97mm，故取dmin= dI-II=40mm。又因為從動輪B=92mm，所以取L1=72mm。6.12 主軸的結構設計根據(jù)軸的軸向定位的所需要求確定軸的各段直徑和長度尺寸要求。為了滿足小帶輪的軸向定位要求，所以I-II軸段的右端需要制出一軸肩，因為要裝配有軸承端蓋，所以取dII-III =45mm，估算L2=30mm。III-IV軸段需要設置止動墊圈，且有兩個。所以dIII-V=dXI-XII=48mm，L3=20mm

34、。L10=20mm。因為是螺紋軸段所以需要在右面設置退刀槽，查機械設計得退刀槽直徑46mm，槽寬為4.5mm。所以dIV-V=dX-XI=46mm，L4=L10=4.5mm。V-VI軸段上需要裝配滾動軸承，滾動軸承采用角接觸球軸承，選用型號為7310C型軸承。又查機械設計實踐與創(chuàng)新得滾動軸承B=27mm且有兩只組成一對，中間還加有牛油杯，所以估算dV-VI =dIX-X=50mm，L5=L9=50mm。VI-VII軸段上裝配錘頭架，根據(jù)錘頭架的徑估算dVI-VII=60mm，L6=390mm。又因為要在右邊進行軸向定位所以要制一軸肩且斜刀片轉子徑為70mm，所以估算dVII-VIII=70mm

35、，L7=260mm。VII-IX軸段上安裝有風葉，風葉徑為60mm，所以dVII-IX=60mm，L8=160mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.13 軸上零件的周向定位小帶輪和轉子與軸的定位均采用平鍵連接。按dI-II由機械設計實踐與創(chuàng)新查得平鍵截面b×h=12mm8mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為36mm，同時為了保證小帶輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇帶輪與軸的配合為H7/r6；同樣錘頭架與軸連接選用平鍵為18mm×11mm×110mm，與軸的配合為H7/r6；斜刀片轉子與軸連接選用平鍵為20mm×12mm×60mm，與軸配合

36、為H7/r6；風葉轉子與軸連接選用平鍵為18mm×11mm×80mm，與軸配合為H7/r6。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。6.14 求軸上的載荷渦輪式灰鈣粉碎機主軸上有滾動軸承、錘頭轉子、斜刀片轉子、風葉輪所以可知實際物料的沖擊粉碎是很復雜的，所以采用功率分配的方法來進行受力分析。將錘頭轉子稱為組件1，斜刀片轉子為組件2，風葉為組件3。另外在功率分配時不考慮阻尼和系統(tǒng)摩擦等因素還有質(zhì)量因素。根據(jù)粉碎機的工作功率為18KW，工作主軸上有三個轉子在運轉為主要零部件，也就是主要的受力件。所以如果不計轉子的質(zhì)量進行分配按三個轉子的外徑大小

37、和主要功用進行綜合分配。三個轉子中組件1外徑比較大且是在粉碎機運作的過程中需要進行大量受力的運動所以其功率分配為最大，組件2是三個轉子中最小的所以其分配到的功率為最小，組件3的分配功率要比組件1小卻比組件2大。所以經(jīng)過綜合考量得組件1的工作功率為7KW，組件2的工作功率為5KW，組件3的工作功率為6KW。主軸的輸入轉矩為T=9550000×P/n （6-2）式中T-轉矩，Nmm； P-電機功率，KW； n-粉碎機工作轉速，r/min。根據(jù)題意可得 P輸=18KWn輸=3900 r/min得轉矩T=9550000×P/n=44077 Nmm。按工作功率分配錘頭為7KW，斜刀片

38、為5KW，風葉為6KW。得 T1=9550000×7/3900=17141 Nmm T2=9550000×5/3900=12244 NmmT3=9550000×6/3900=14692 Nmm得扭矩圖如圖所示圖6-1 扭矩圖求作用在錘頭上的力錘頭轉子直徑為d1=400mm，葉片與轉子的中心線成30度角度安放。Ft=2T/d （6-3）Fa=Ft×tan（6-4）Fr=Ft/cos（6-5）所以得 Ft1=2T1/d1=2×17141/400=86NFa1=Ft1×tan=86tan30º=50NFr1= Ft1/cos=86

39、/cos30º=100N求作用在斜刀片上的力d2=320mm，斜刀片上沒有Fa力。Ft2=2T2/d2=2×12244/320=76.5NFr2= Ft2/cos=76.5/cos30º=76.5N求作用在風葉上的力d3=420mm，風葉輪上也沒有Fa力。Ft3=2T3/d3=2×14692/420=70NFr3= Ft3/cos=70/cos30º=70N作出主軸的受力簡圖如圖所示圖 6-2 軸受力簡圖根據(jù)主軸尺寸和帶傳動的設計結果，帶對主軸的壓力F=3262N，計算軸承所受的支反力。FR右= Ft1×295+Ft2(295+298

40、)+Ft3(295+298+132)-F×115/860=-295NFR左=Ft1(298+132+135)+Ft2(132+135)+Ft3135+F(115+860)/860=3789N圖 6-3 軸承受力圖M1=FRA295=1117755 NmmM2=FRB593=174935 NmmM3=FRB135=-39825 Nmm得彎矩圖如圖圖 6-4 彎矩圖總受力圖如下圖圖 6-5 受力總圖6.15 校核軸的強度已知軸的彎矩和扭矩后，應該對彎矩受力比較大和扭矩受力也同時比較大的軸段，可能因為該軸的軸段的軸徑不夠達到標準理想的程度而對其進行彎扭合成應力的校核。ca=32.588Mp

41、a前面已經(jīng)選好了軸的材料為45鋼且調(diào)質(zhì)處理，查得-1=60Mpa。因此可以得出結論ca-1，所以是安全的。6.16 精確校核軸的疲勞強度經(jīng)過論證發(fā)現(xiàn)工作軸上只要校核截面VII左右兩側就可以判斷此截面是不是危險截面。截面VII左側抗彎截面系數(shù) W=0.1d³ （6-6） W=0.1×60³mm³=21600 mm³抗扭截面系數(shù) WT=0.2d³ （6-7） WT=0.2×60³mm³=43200 mm³截面VII左側的彎矩M為M=1117755 Nmm截面VII左側的扭矩T為T=17141 Nmm

42、截面上的彎曲應力為b=M/W=1117755/21600=51.94Mpa截面上的扭轉切應力T=T/WT=17141/43200=0.396Mpa查機械設計書，因軸為45鋼材料且為調(diào)質(zhì)處理，得B=640Mpa，-1=275Mpa，-1=155Mpa。因r/d=2.0/60=0.033，D/d=70/60=1.166，查表得=2.0， =1.31又得軸的材料的敏性系數(shù)為q=0.82，q= 0.85 k=1+ q(-1) （6-8）得 k=1+0.82×（2.0-1）=1.82 k=1+ q(-1) （6-9）得 k=1+0.85×（1.31-1）=1.26查機械設計得=0.6

43、7，=0.82。軸是按照要求為磨削加工完成，因此可以得出軸的表面質(zhì)量系數(shù)=0.92綜合系數(shù)為K= k/ +1/-1=1.82/0.67+1/0.92-1=2.80K= k /+1/-1=1.26/0.82+1/0.92-1=1.62碳鋼的特性系數(shù)=0.1=0.05于是計算安全系數(shù)S=-1/（Ka+m） （6-10）得S=275/(2.80×51.74+0)=1.89S=-1/( Ka+m) （6-11）得 S=155/(1.62×0.198+0.05×0.198)=468.75綜上所得Sca= 1.89S=1.5所以此軸的截面VII左側是安全可靠的。截面VII右側

44、抗彎截面系數(shù) W=0.1d³W=0.1×70³mm³=34300 mm³抗扭截面系數(shù) WT=0.2d³WT=0.2×70³mm³=68600mm³截面VII右側的彎矩M為M=174935Nmm截面VII右側的扭矩T為T=12244 Nmm截面上的彎曲應力為b=M/W=174935/34300=5.1Mpa截面上的扭轉切應力T=T/WT=12244/68600=0.178 Mpak/=3.16，k /=2.53表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92 綜合系數(shù)為K= k/ +1/-1=3.16+1/0.92-1=

45、3.25K= k /+1/-1=2.53+1/0.92-1=2.62所以軸在右側的安全系數(shù)可得為S=-1/（Ka+m）得S=275/(3.25×5.1+0)=16.59S=-1/( Ka+m)得S=155/(2.62×0.089 +0.05×0.089)=652綜上所得Sca=16.58S=1.5所以得軸的右側的疲勞強度合格。6.2 主軸附件設計與選擇6.21 軸承的選擇與壽命計算 渦輪式灰鈣粉碎機的工作主軸需要靠設置滾動軸承來使其順利工作，因為軸的工作為高速轉動，達到了3900r/min所以查機械設計軸承的選擇，選擇角接觸球軸承作為粉碎機工作軸的工作軸承，型號選

46、擇為7310C的徑為50MM的角接觸球軸承。因為此軸承按工作經(jīng)驗預估其可以正常在渦輪式粉碎機的工作主軸上進行工作，所以就不需要再對其進行強度校核，只進行軸承的壽命計算。驗算7310C軸承的壽命Lh=1000000(C/P)/60n （6-12）公式中C為角接觸球軸承的額定動載荷53.5KN，n為軸承轉速為3900r/m?？傻么溯S承的基本額定靜載荷C0=47.2KN，當量動載荷P=8870.28N。根據(jù)公式得Lh=1000000(C/P)/60n=1000000（47200/8870.28）³/（60×3900）=6438.5h。6.22 鍵的選擇根據(jù)軸的工作情況選擇平鍵作為軸與轉子之間的連接，I-II軸段需要與帶輪連接，軸的大徑為40mm，所以選擇平鍵為12×8×36；VI-VII軸段直徑為60mm，所以選擇平鍵為18×11×110；VII-VII軸段直徑為