单曲柄往复式给煤机设计正文

第68页中国矿业大学2008届本科生毕业设计 1 往复式给煤机概述往复式给煤机在我国煤矿、选煤厂及其它行业应用已有几十年。给煤设备是煤矿生产系统的主要设备之一,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。生产实践证明,该设备对煤的品种、粒度、外在水份等适应能力强,与其他给煤设备相比,具有运行可靠、性能稳定、噪音低、完全可靠、维护工作量小等优点。往复式给煤机的主要缺点是能耗较高。随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有型往复式给煤机生产能力小,不能满足大型矿井的要求。因此,改进和扩大现有型往复给煤机是完全有必要的。1.1 往复式给煤机的用途最通用的往复式给煤机为K型，一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒状物料的给煤，将储料仓或料坑里的物料连续均匀地卸运到运输设备或其他筛选设备中。1.2 K型往复式给煤机的组成K型给煤机由机架、 底拖板（给煤槽）、电动机、减速器、联轴器、传动平台、漏斗、闸门、托辊等组成。本机可根据需要设有带漏斗、不带漏斗两种形式。给煤机设有两种结构形式：1、带调节闸门 2、不带调节闸门，其给煤能力由底板行程来达到。1.3 K型往复式给煤机工作原理简述往复式给煤机由槽形机体和带有曲柄连杆装置的活动地板组成的曲柄滑块机构，地板是工作机构。传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连杆机构拖动倾斜的底板在托辊上作直线往复运动，当底板正行时,将煤仓和槽形机体内的煤带到机体前端;底板逆行时,槽形机体内的煤被机体后部的斜板挡住,底板与煤之间产生相对滑动,机体前端的煤自行落下。将煤均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。1.4 K4型给煤机的主要特点：工作可靠、寿命长；重量轻、体积小、维护保养方便；结构简单，运行可靠，调节安装方便；封闭式框架结构，大大提高了机架的刚度；装有限矩形液力偶合器，能满载启动，过载保护；给煤量大是目前国内最大的给煤设备；采用了先进的平面二次包络环面螺杆减速器设计，承载能力大，传动效率高；侧衬板与地板之间留缝可调，能较准确地控制留缝大小，大大减少了漏料；驱动装置对称布置，并采用双推杆，使整机受力均衡，传动平稳，消除了底版往复时的扭摆现象；地板有立向筋板，并用三道通长拖辊支撑，保证了地板本身刚度，消除了现有机械的缺点。1.5 往复式给煤机与振动式，板式给煤机的比较往复式与振动式给煤机两种给煤方式不同点是给煤频率和幅值以及运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式给煤机给煤频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给煤，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给煤量不稳定，给煤量的调整也比较困难；由于是靠振动给煤，给煤机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给煤槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给煤高度加大，无法用于替换目前大量使用的往复式给煤机。往复式给煤机与板式给煤机安装方式的区别主要在于往复式给煤机采用悬挂式安装方式，在地坑基础完工后，往复式给煤机可以直接通过料斗固定在地坑基础上。而板式给煤机则采用设备基础安装的方式，不但要完成地坑基础施工，而且还要进行设备基础施工。采用往复式给煤机可以减少工程施工周期，节约工程造价。除此之外，往复式给煤机还具有结构简单，经久耐用，故障率低的特点，从而在井下矿山机电运输中得到广泛应用。鉴于此，将往复式给煤机应用于地面和井下完全能适应生产环境需要，从而达到减少投入，提高设备运转率，解放劳动力的目的。1.6 K-4型往复式给煤机的技术参数表1-1 K-4型往复式给煤机技术参数型号规格K-4给煤能力/（t/h）底板行程曲柄位置无烟煤烟煤200459053015034403951002295268501148132曲柄转速/（）62电动机型号YB200L-8(Y200 L-6)功率/18.5转速/（）970减速器型号JZQ-500速比15.75最大允许粒度/含量10 %以下700含量10 %以上550设备重量/ 带料斗2337不带料斗25052 往复式给煤机的总体设计3. 给煤机的减速器设计方案3.1 电机选型因设备是在井下工作，电机选为隔爆异步电动机。1. 给煤机所需功率： 2. 给煤机的传动效率(1) 曲柄连杆的传动效率：0.960.85(2)减速器的传动效率：0.970.96(3)联轴器的传动效率：0.99所以，给煤机的总传动效率为 3. 电动机的功率确定电动机的实际功率为 一般来说，选择电动机容量时应保证电动机的额定功率等于或稍大于工作机所需的电动机功率，即，所以，选择电机额定功率为15，选择电机型号如表3-1所示表3-1往复式给煤机电机选型型号额定功率额定转速同步转速功率因数YB180L-61597010000.8953.2 减速器选型3.2.1. 减速器选型现在已使用的K系列往复式给煤机常用的减速器型号如表3-2所示。表3-2 K系列往复式给煤机常用的减速器型号型号规格K-0K-1K-2K-3K-4减速机型号JZQ0-350JZQ0-350JZQ0-350JZQ-400JZQ-500速比12.6412.6412.6415.7515.75ZQ、ZQH（JZQ、PM）型减速器具有机械性能好、工作可靠、维修方便、过载能力强、耐冲击、惯性力矩小等特点。适用于起重、运输、冶金、矿山、建筑、化工、纺织等行业。 其适用条件如下：减速器齿轮圆周速度不大于12m/s；高速轴的转速不大于1500r/min；可用于正反两向运转；工作环境温度为-40+40。减速器有九种传动比、九种装配形式和三种低速轴轴端型式。1) 计算速比 减速器速比为2）分配传动装置各级传动比参考文献3表2-1，取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比对于展开式二级圆柱齿轮减速器，在两极齿轮配对材料、性能及齿宽系数大致相同的情况下，即齿面接触强度大致相等时，两极齿轮的传动比可按下式分配： 即 代入式得3.2.2 计算传动装置的运动和动力参数各轴的转速根据电动机的满载转速及传动比进行计算;传动装置各部分的功率和转矩。计算各轴时将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号，定0轴（电动机轴），1轴，2轴，3轴，4轴；相邻两轴间的传动比表示为，；各轴的输出功率为，；各轴的输出转矩为，。各轴的输出功率0轴（电动机轴）1轴（高速轴）2轴（中间轴）3轴（低速轴）各轴的输出转速0轴（电动机轴）1轴（高速轴）2轴（中间轴）3轴（低速轴）各轴的输出转矩0轴（电动机轴）1轴（高速轴）2轴（中间轴）3轴（低速轴）3.3 齿轮的设计及校核计算3.3.1 第一对齿轮的设计(1) 选择齿轮材料参考文献4查表8-17 小齿轮选用调质并表面淬火 大齿轮选用调质并表面淬火 (2) 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度; 参考文献4表8-14，表8-15选取 公差组8级小轮分度圆直径d，参考文献4，由式求得齿宽系数参考文献4，查表823 按齿轮相对轴承为非对称布置，取 小齿轮齿数,在推荐值20-40中选 大齿轮齿数 ，圆整取齿数比 传动比误差 误差在范围内。合适小齿轮转矩参考文献4，由式（8-53）求得 载荷系数K参考文献4，由式（8-54）得使用系数参考文献4，查表8-20 动载荷系数参考文献4，查图8-57得初值 齿向载荷分布系数参考文献4，查图8-60 齿间载荷分配系数参考文献4，由式（8-55）及得 参考文献4，查表并插值则载荷系数的初值 弹性系数参考文献4，查表8-22得节点影响系数参考文献4，查图8-64得重合度系数参考文献4，查图865得许用接触应力参考文献4，由式（869）得接触疲劳极限应力、参考文献4，查图869参考文献4，应力循环次数由式(870)预设给煤机每天工作20小时，每年工作300天，预期寿命为10年则参考文献4，查图8-70得接触强度的寿命系数 、（不允许有点蚀） 硬化系数参考文献4，查图8-71及说明接触强度安全系数参考文献4，查图8-27，按一般可靠度查 取 故的设计初值为 齿轮模数 参考文献4，查表83取 小轮分度圆直径的参数圆整值圆周速度 与估计取有差距不大，对取值影响不大，不需修正小轮分度圆直径 大轮分度圆直径 中心距齿宽 ，取小轮齿宽大轮齿宽 (3) 齿根弯曲疲劳强度校核计算 齿形系数参考文献4，查图8-67 小轮 大轮 应力修正系数参考文献4，查图8-68 小轮 大轮 重合度系数参考文献4，由式（8-67） 许用弯曲应力参考文献4，由式（8-71）弯曲疲劳极限参考文献4，查图8-72 弯曲寿命系数参考文献4，查图8-73 尺寸系数 参考文献4，查图8-74 安全系数参考文献4，查表8-27 则 故齿根弯曲强度足够。(4) 齿轮其他尺寸计算与结构设计(参考文献4表8-4)1) 小齿轮的相关尺寸分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径基圆直径 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 法向齿距 顶隙 2) 大齿轮的相关尺寸分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆基圆直径 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 法向齿距 顶隙 中心距 传动比 参考文献4表8-31得知，当 ，选用腹板式的结构 取应大于，为齿全高=274 3.3.2 第二对齿轮的设计(1) 选择齿轮材料参考文献4查表8-17 小齿轮选用调质并表面淬火 大齿轮选用调质并表面淬火 (2) 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度; 参考文献4表8-14，表8-15选取 公差组8级小轮分度圆直径d，参考文献4，由式求得齿宽系数参考文献4，查表823 按齿轮相对轴承为非对称布置，取 小齿轮齿数,在推荐值20-40中选 大齿轮齿数 齿数比 传动比误差 误差在范围内。合适小齿轮转矩参考文献4，由式（8-53）求得 载荷系数K参考文献4，由式（8-54）得使用系数参考文献4，查表8-20 动载荷系数参考文献4，查图8-57得初值 齿向载荷分布系数参考文献4，查图8-60 齿间载荷分配系数参考文献4，由式（8-55）及得 参考文献4，查表并插值则载荷系数的初值 弹性系数参考文献4，查表8-22得节点影响系数参考文献4，查图8-64得重合度系数参考文献4，查图865得许用接触应力参考文献4，由式（869）得接触疲劳极限应力、参考文献4，查图869参考文献4，应力循环次数由式(870)预设给煤机每天工作20小时，每年工作300天，预期寿命为10年则参考文献4，查图8-70得接触强度的寿命系数 、（不允许有点蚀） 硬化系数参考文献4，查图8-71及说明接触强度安全系数参考文献4，查图8-27，按一般可靠度查 取 故的设计初值为 齿轮模数 参考文献4，查表83取 小轮分度圆直径的参数圆整值圆周速度 与估计取有差距不大，对取值影响不大，不需修正小轮分度圆直径 大轮分度圆直径 中心距齿宽 ，取小轮齿宽大轮齿宽 (3) 齿根弯曲疲劳强度校核计算 齿形系数参考文献4，查图8-67 小轮 大轮 应力修正系数参考文献4，查图8-68 小轮 大轮 重合度系数参考文献4，由式（8-67） 许用弯曲应力参考文献4，由式（8-71）弯曲疲劳极限参考文献4，查图8-72 弯曲寿命系数参考文献4，查图8-73 尺寸系数 参考文献4，查图8-74 安全系数参考文献4，查表8-27 则 故齿根弯曲强度足够。(4) 齿轮其他尺寸计算与结构设计(参考文献4表8-4)1) 小齿轮的相关尺寸分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径基圆直径 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 法向齿距 顶隙 2) 大齿轮的相关尺寸分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆基圆直径 中心距 传动比 参考文献4表8-31得知，当 ，选用腹板式的结构 取应大于，为齿全高=301 3.4 轴的设计及校核计算3.4.1 中间轴的设计及校核(1) 求输出轴上的转矩 (2) 求作用在齿轮上的力 输出轴上大齿轮的分度圆直径为（由以上齿轮计算得知）圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图3-1所示。输出轴上小齿轮的分度圆直径为（由以上齿轮计算得知）圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图3-1所示。(3) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理，按式初估轴的最小直径，参考文献4表4-2，取，可得 (4) 轴的结构设计 1）拟定轴上零件的装配方案装配方案如图3-1所示图3-1 中间轴的结构简图 2）按轴向定位要求确定各轴段直径和长度 轴段 该段安装滚动轴承，考虑到轴承只受径向力，所以选择深沟球轴承。取轴段直径。参考文献4 表11-1，选用NUP310E型圆柱滚子轴承，尺寸为。取齿轮距轴承的距离，考虑到齿轮和轴承之间用套筒地位，则齿轮与轴段之间有s=4mm的差距，所以轴段 该段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴环定位，轴段直径。已知齿轮轮毂的宽度为40mm,为了使套筒断面可靠的压紧齿轮，轴段长度应略短于轮毂孔宽度，取。s轴段 取齿轮右端轴肩高度，则轴环直径，。轴段 该轴段安装齿轮，用套筒定位，取直径，。轴段 该轴段安装轴承，与轴段相同取直径。3）轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用A型普通平键联接，按，参考文献4 表10-26，查得平键截面尺寸，根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长，为保证齿轮与轴具有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为。4）确定轴端倒角取。5）轴的强度校核 求轴的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的结构简图（见图3-1），在确定轴承的支点位置时，参考文献6表24.2-15可得知a值，对于6310型深沟球轴承，取,因此轴的支撑跨距为。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，B截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。B截面处的及的数值如下。支反力 水平面， 垂直面，弯矩和水平面 垂直面，合成弯矩 扭矩 当量弯矩 如图3-2 中间轴的计算简图校核轴的强度轴的材料为钢，调质处理，由参考文献4表4-1查得，则，即，取，轴的计算应力为满足强度要求。3.4.2 输入轴的设计及校核(1) 求输入轴上的转矩 (2) 求作用在齿轮上的力 输出轴上齿轮的分度圆直径为（由以上齿轮计算得知）圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图3-3所示。(3) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理，按式初估轴的最小直径，参考文献4查表4-2，取，可得 (4)轴的结构设计1) 拟定轴上零件的装配方案 装配方案如图3-3所示图3-3 输入轴的结构图2) 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段 该段用于安装联轴器，其直径应该与联轴器的孔径相配合，因此要先选用联轴器。联轴器的计算转矩，根据工作情况选取，则。参考文献4 表13-5，根据工作要求选用弹性柱销联轴器，型号为，许用转矩。与输出轴联接的半联轴器孔径，因此取轴段的直径。半联轴器轮毂总长度（J型轴孔），与轴配合的毂孔长度。轴段 为了半联轴器的轴向定位，轴段左端制出定位轴肩，所以轴段的直径为。根据减速器与轴承端盖的结构和端盖的拆卸要求，取端盖外端面与半联轴器右端面之间的距离为20mm，因此取。轴段 该段安装滚动轴承，考虑到轴承只受径向力，所以选择深沟球轴承。取轴段直径，选用6310型深沟球轴承，参考文献4 表11-1可知，尺寸为。取。轴段该轴段用于轴承的定位，它的轴肩，所以轴段的直径为。所以轴段的长度。轴段 该轴段为齿轮轴，齿轮宽度，分度圆直径。轴段的直径和长度各取，。轴段用于安装轴承，选用6310型深沟球轴承，参考文献4 表11-1知，尺寸为。其直径为，。3) 确定轴端倒角取。4) 轴的强度校核 求轴的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图（见图3-4），在确定轴承的支点位置时，参考文献6表24.2-15可得知，对于6310型深沟球轴承，取,因此轴的支撑跨距为。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，B截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。B截面处的及的数值如下。支反力 水平面， 垂直面，弯矩和 水平面， 垂直面合成弯矩扭矩 当量弯矩 图3-4 输入轴的计算简图校核轴的强度 轴的材料为45钢，调质处理，参考文献4表4-1,查得，则，即，取，轴的计算应力为满足强度要求。3.4.3 输出轴的设计及校核(1) 求输出轴上的转矩 (2) 求作用在齿轮上的力 输出轴上齿轮的分度圆直径为圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图3-5所示。(3) 确定轴的最小直径 选取轴的材料为，调质处理，按式初估轴的最小直径，参考文献4查表4-2，取，可得 (4) 轴的结构设计 1) 拟定轴上零件的装配方案装配方案如图3-5所示图3-5 输出轴的结构简图2) 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段该段安装滚动轴承，考虑到轴承只受径向力，所以选择深沟球轴承。取轴段直径。选用6316型深沟球轴承，参考文献4 表11-1可知，尺寸为。取该轴段的直径为，。轴段取齿轮右端轴肩高度，则轴环直径，。轴段该段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴环定位，轴段直径。已知齿轮轮毂的宽度为46mm,为了使套筒断面可靠的压紧齿轮，轴段长度应略短于轮毂孔宽度，取。轴段 该段采用套筒定位，该段安装滚动轴承，考虑到轴承只受径向力，所以选择深沟球轴承。取轴段直径，选用6316型深沟球轴承，参考文献4 表11-1可查知，尺寸为。取。轴段根据减速器与轴承端盖的结构和端盖的拆卸要求，取端盖外端面与曲柄右端面之间的距离为，因此取。轴段 该轴段安装曲柄，其直径和长度各取，。3) 轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用A型普通平键联接，按，参考文献4 表10-26，查得，平键截面尺寸，根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长。为保证齿轮与轴具有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为。4) 确定轴端倒角取。5) 轴的强度校核 求轴的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图（见图3-6），在确定轴承的支点位置时，参考文献6表24.2-15可得知a值。对于6216型深沟球轴承，取,因此轴的支撑跨距为。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，3截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。3截面处的及的数值如下。支反力 水平面， 垂直面 ， 弯矩和 水平面 垂直面合成弯矩扭矩 当量弯矩 图3-6 输出轴的计算简图校核轴的强度 轴的材料为，调质处理，参考文献4表4-1，查得，则，即，取，轴的计算应力为满足使用要求。3.5 轴承的选择与校核计算3.5.1 输入轴上的轴承选择与校核根据输入轴结构尺寸，参考文献4 表11-1,选用6310型深沟球轴承，该轴承的主要性能参数为：基本额定动载荷；基本额定静载荷。根据以上轴的载荷计算，得知：(1) 轴承的支反力：水平面， 垂直面，合成支反力 (2) 轴承的寿命因，由表3-3、表3-4查得，表2-3 温度系数轴承工作温度/125150175200225250300350温度系数1.000.950900.850.800.750.700.600.50表3-4 载荷系数载荷性质无冲击或轻微冲击中等冲击强烈冲击载荷系数1.01.21.21.281.83.0满足使用要求。3.5.2 中间轴上的轴承选择与校核根据中间轴的和输入轴结构尺寸，参考文献4 表11-1,选用NUP310E圆柱滚子轴承，该轴承的主要性能参数为：基本额定动载荷；基本额定静载荷。根据以上轴的载荷计算，得知：(1) 轴承的支反力：水平支反力 ，垂直支反力 ，合成支反力 (2) 轴承的寿命因，由表3-3、表3-4查得，满足使用要求。3.5.3 输出轴的轴承选择与校核根据1轴的结构尺寸，参考文献4 表11-1,选用6316型深沟球轴承，该轴承的主要性能参数为：基本额定动载荷；基本额定静载荷。根据以上轴的载荷计算，得知：(1) 轴承的支反力： 水平支反力 ，垂直支反力 ，合成支反力 (2) 轴承的寿命因，由表3-3、表3-4查得，满足使用要求。3.6 键的选择与校核计算3.6.1 中间轴上键的选择与校核齿轮3与轴的周向定位采用A型普通平键联接，按，参考文献4 表10-26，查得平键截面尺寸，根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长；齿轮2与轴的周向定位采用A型普通平键联接，按，查得平键截面尺寸，根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长，为保证齿轮与轴具有良好的对中性，取双键连接。取齿轮与轴的配合为。其挤压强度计算公式为：式中：键与毂槽（或轴槽）的接触强度，为键高（尺寸查有关设计手册）；键的工作长度，型：，型：（尺寸查有关设计手册）；许用挤压应力，查表3-5键的材料一般采用抗拉强度极限的精拔钢制造，常用材料为号钢，轴的材料一般为钢；而轮毂材料可能是钢或铸铁。表3-5 轴联接的许用挤压应力轮毂材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击载荷钢1201501001206090铸铁708050603045该键满足强度要求。该键满足强度要求。3.6.2 输出轴上键的选择与校核齿轮与轴的周向定位采用A型普通平键联接，按，参考文献4 表10-26，得平键截面尺寸，根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长。为保证齿轮与轴具有良好的对中性，取双键连接。取齿轮与轴的配合为。该键满足强度要求。3.7 轴系部件的结构设计3.7.1 轴承盖的结构设计轴承盖用以固定轴承、调整轴承间隙及承受轴向载荷，轴承盖有嵌入式和凸缘式两种。嵌入式轴承盖结构简单，为增强其密封性能，常与O形密封圈配合使用。由于调整轴承间隙时，需打开箱盖，放置调整垫片，比较麻烦，故多用于不调整间隙的轴承处。凸缘式轴承盖，调整轴承间隙比较方便，密封性能好，应用较多。凸缘式轴承盖多用铸铁铸造，应使其具有良好的铸造工艺性。对穿通式轴承盖，由于安装密封件要求轴承盖与轴配合处有较大厚度，设计时应使其厚度均匀。当轴承采用箱体内的润滑油润滑时，为了将传动件飞溅的油经箱体剖分面上的油沟引入轴承，应在轴承盖上开槽，并将轴承盖的端部直径做小些，以保证油路畅通，见图3-7 图3-7表3-6 轴承端盖结构尺寸轴承外径（mm）螺栓直径（mm）螺栓数45658470100104110140126150230168(1)输入、中间轴上的轴承端盖的结构及尺寸由结构确定，有密封件尺寸确定(2)输出轴上的轴承端盖的结构及尺寸由结构确定，有密封件尺寸确定3.8 轴外伸处的密封设计在输入轴或输出轴的外伸处，为防止润滑剂外漏及外界的灰尘、水分和其它杂质浸入，造成轴承的磨损或腐蚀，要求设置密封装置。旋转轴A形密封圈适用于转速不高的稀油润滑，其结构形式见减速器装配图。3.9 减速器箱体的设计铸铁减速器箱体结构尺寸（参考文献3表4-1）名称符号二级减速器尺寸关系箱体壁厚，取箱盖壁厚，取箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺钉直径，取地脚螺钉的数目时，轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径，取联接螺栓直径的间距之间轴承端盖螺钉直径，取窥视孔盖螺钉直径，取定位销直径，取、至外箱壁的距离见表3-7，取、至凸缘边缘距离见表3-7，取轴承旁凸台半径凸台高度外箱壁至轴承座端面距离大齿轮顶圆与内箱壁距离，取齿轮端面与内箱壁距离箱盖、箱座筋板取轴承端盖外径轴承座孔直径轴承旁联接螺栓距离尽量靠近，以互不干涉为准，一般取注：多级传动时，取低速级中心距。表3-7 C1、C2值螺栓直径1416182226344012141620242835沉头座直径182226334048613.10 油面位置及箱座高度的确定当传动零件采用浸油润滑时，浸油深度应根据传动零件的类型而定。对于圆柱齿轮，通常取浸油深度为一个齿高。为避免传动零件转动时将沉积在油池底部的污物搅起，造成齿面磨损，应使大齿轮齿顶距油池底面的距离不小于。所以取大齿轮齿顶距油池底面的距离为。3.11 油沟的结构形式及尺寸(1)输油沟当轴承利用传动零件飞溅起来的润滑油润滑时，应在箱座的剖分面上开设输油沟，使溅起的油沿箱盖内壁经斜面流入输油沟内，在经轴承盖上的导油槽流入轴承，其结构尺寸见总图。 图3-8 油沟的结构(2)回油沟为提高减速器箱体的密封性，可在箱座的剖分面上制出与箱内沟通的回油沟，使渗入箱体剖分面的油沿回油沟流回箱内。回油沟的尺寸与输油沟的尺寸相同。3.12 检查孔与检查孔盖的设计为了检查传动零件的啮合和润滑情况，并为了向箱体内注入润滑油，应在传动件啮合区的上方设置窥视孔。窥视孔要足够大，以便于检查操作。窥视孔上设有视孔盖，用螺钉紧固，视孔盖可用钢板、铸铁或有机玻璃等材料制造，其结构形式及尺寸确定如图3-9图3-9 视孔盖的结构取；螺钉为M8，直径，个数为4个3.13 通气器的结构及尺寸减速器运转时，由于摩擦发热，箱内会发生温度升高、气体膨胀的空气和油蒸汽能自由地排出，以保持箱体内外气压相等，不致使润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来，通常在箱盖顶部或视孔盖上设置通气器。通气器的结构形式很多，因为该设备用于灰尘比较大的场合，所以选择如下结构见图3-10、尺寸见表3-8，其内部做成曲路，并设有金属滤网，可减少灰尘随空气进入箱内。表3-8 通气器的尺寸831640401271825.42222见图3-10 通气孔的结构3.14 放油孔、螺塞和封油圈为了将污油排放干净，应在油池的最底位置处设置放油孔。放油孔的位置如图3-11。放油孔用螺塞及油封垫圈密封。螺塞用细牙螺纹圆柱，垫圈的材料为耐油橡胶、石棉及皮革等。螺塞直径约 为箱体壁厚的23倍。螺塞及密封垫圈的尺寸见表3-9 见图3-11 放油孔的位置及结构尺寸表3-9213431.22732164411.53523.15 油标指示器为了指示减速器内油面的高度，以保持箱体内正常的油量，应在便于观察和油面比较稳定的部位设置油面指示器。油面指示器上有两条刻线，分别表示最高油面和最低油面的位置。最低油面为传动零件正常运转时所需的油面，其高度根据传动零件的浸油润滑要求确定；最高油面为油面静止时的高度。两油面高度差值与传动零件的结构、速度等有关。对中、小型减速器通常取510mm。油面指示器的结构形式见图3-12、尺寸见表3-10。图3-12 杆式油标的结构和安装表3-10habcD416635128526223.16 起吊装置为了便于搬运减速器，应在箱体上设置起吊装置。选用以下两种：(1) 吊耳吊耳是直接在箱体上铸出，其结构形式和尺寸如图3-13图3-13 吊耳的结构和尺寸(2) 吊钩吊钩铸在箱座的凸缘下面，用于吊运整台减速器，其结构及尺寸如图3-14。图3-14 吊钩的结构及尺寸3.17 定位销为精确地加工轴承座孔，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时的位置精度，应在箱盖和箱座的剖分面加工完成并用螺栓联接后，镗孔之前，在箱盖和箱座的联接凸缘上配装两个定位圆锥销。定位销的位置应便于钻、铰加工，且不防碍附近联接螺栓的装拆。两圆锥销应相距较远，且不宜对称布置，以提高定位精度。圆锥销的公称直径（小端直径）可取，其长度应稍大于箱盖和箱座联接凸缘的总厚度，以便于装拆。见总图定位销直径去标准值 3.18 启盖螺钉 为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在箱盖和箱座剖分面上以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开。为此常在箱盖凸缘的适当位置上设置12个启盖螺钉。启盖螺钉的直径与箱盖凸缘联接螺栓直径相同，其长度应大于箱盖凸缘的厚度。其端部应为圆柱形或半圆形，以免在拧动时将其端部螺纹破坏，见总图3.19 套筒的设计套筒选用材料为：；套筒所在的位置见总图。其结构（如图3-15）及尺寸（见表3-11）图3-15 套筒的结构尺寸表3-11 中间轴套筒1和输出轴套筒2的尺寸名称15063292809433 中间轴套筒2的尺寸名称1115069602913 4 给煤机其余部件设计方案4.1曲柄连杆的设计根据总体结构之间的位置关系，取曲柄长度a=124连杆的长度为l=1058，其结构如图41所示。图41 4.1.1 曲柄轮毂键的设计及校核曲柄与输出轴的周向定位采用A型普通平键联接，按，参考文献4 表10-26，查得平键截面尺寸，根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长。取齿轮与轴的配合为。曲柄与输出轴的轴向定位采用螺钉连接M1647。连杆与底拖板的连接与曲柄与连杆的一样。因其所受轴向力很小，所以经推算该螺钉强度合格。键的校核：其挤压强度计算公式为：式中：键与毂槽（或轴槽）的接触强度，为键高（尺寸查有关设计手册）；键的工作长度，型：，型：（尺寸查有关设计手册）；许用挤压应力，可查表2-3键的材料一般采用抗拉强度极限的精拔钢制造，常用材料为号钢，轴的材料一般为钢；而轮毂材料可能是钢或铸铁。该键满足强度要求。4.1.2 曲柄连杆其余零件的选取 曲柄与连杆连接采用阶梯轴和调心滚子轴承53609连接配合，因其主要受力零件是上边的键，所以阶梯轴和轴承只承受很小的径向力。 连杆用45钢调制，因工字钢结构有等方面更适于承受拉力，所以连杆制成工字型。又考虑到连杆会与联轴器相碰，所以将连杆制成弯曲的，其详情结构见曲柄连杆图。4.2给煤槽的设计参考K4型给煤机的给煤槽的的结构尺寸，取长度：宽度；其结构及尺寸如图42所示。图4-2给煤槽的结构图底托板是给煤机的承压部件，它长期处于高压受力状态，所以，应具有足够的强度和刚度。由第二章可知,给煤机槽体内煤的重力。根据计算简图作出剪力图、弯矩图，B截面的弯矩最大，是底托板的危险截面。图4-3 底托板的结构受力分析图1) 惯性矩：2) 支反力 垂直力 ，水平力 3) 弯矩：4) 弯曲应力： 选取底托板的材料为，参考文献4表4-1，查得，所以底托板的弯曲强度校核满足设计要求。4.3拖辊组件的设计及校核4.3.1辊轮轴的设计计算1）根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布局和装配方案考虑整体布局，拟订不同的装配方案进行分析对比，选用如图3-4所示的装配方案。 图4-4辊轮轴的整体布局2）选择轴的材料 该轴是心轴，转速较低，选用45号钢，调质处理，其力学性能参考资料查得抗拉强度 屈服点 弯曲疲劳极限 剪切疲劳极限许用弯曲应力 3）初步估算轴的的直径 4)轴上零部件的选择和轴的结构设计初步选择滚动轴承根据轴的受力，选取30000型圆锥滚子轴承，为了便于轴承的装配，取装轴承处的直径。初选滚动轴承为30212型，其尺寸为，定位轴肩高度根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴段安装固定板，为了把该轴固定在箱体上，取该轴段直径，长度。轴段安装螺母，为了固定旁边的套筒，取该轴段直径，长度。轴段装有套筒，为了固定轴承内圈，取该轴段直径，长度。轴段安装轴承和套筒，装在轴承中间的套筒为了固定轴承内圈，取该轴段直径，长度。轴段安装唇形密封圈，取该轴段直径，长度；VI轴段，长度；所以该轴总长度5）轴的受力分析 作出轴的计算简图 图4-5轴的受力分析 求支反力在垂直面内的支反力由得又，所以 式中：煤仓的重力和煤仓内煤的重力，；煤仓内煤的质量： 底板选用中碳钢，其密度，底板厚度取15mm，则底板尺寸为底板的质量： 侧板选用中碳钢，其密度，侧板厚度取15mm，则底板尺寸如下图： 图4-6侧板尺寸布置侧板的质量： 所以 所以 图4-7拖辊轴受力图 轴的强度计算通常把轴当作置于铰链支座上的梁。轴上零件传来的力，通常当作集中力来考虑，其作用点取为零件轮缘宽度的中点，轴上转矩则从轮毂宽度的中点算起。轴上支撑反力的作用点，根据轴承的类型和组合确定。 如果作用在轴上的各载荷不在同一平面内，则可分解到两个相互垂直的平面，然后分别求这两个平面内的弯矩，再按矢量法求得合成弯矩。按弯矩强度条件计算 式中：轴计算截面上的合成弯矩，； 轴计算垂直截面上的合成弯矩，； 轴计算水平截面上的合成弯矩，； 所以 =4659C截面的当量弯矩 式中：轴计算截面上的当量弯矩，； 考虑转矩和弯矩的作用性质差异的系数，当扭切应力按对称循环变化时，；当扭切应力按脉动循环变化时，；当扭切应力不变化时； 轴计算截面上的转矩，. 所以 =4659 弯曲应力： 式中：轴计算截面上的直径，； 所以 = 安全4.3.2辊轮轴强度的校核1）按安全系数校核计算 按安全系数的校核计算有两种，一种是根据材料疲劳极限计算轴危险截面处的疲劳强度安全系数，载荷按轴上长期作用的最大变载荷进行计算；另一种是根据材料屈服强度计算轴危险截面处的静强度安全系数。载荷是根据轴的短时最大载荷来计算的。 危险截面的位置应是弯矩等较大及截面面积较小处，当按疲劳强度计算时，还应考虑应力集中较严重处，也就是实际应力较大的截面。当在同一截面处有几个应力集中源时，取各源所引起的应力集中的最大值。 按疲劳强度的安全系数计算：根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图、截面C处弯矩最大，为危险截面，其应力幅为 式中：W抗弯截面系数； 所以： 安全2）验算轴承寿命一般工作条件下的滚动轴承往往因疲劳点蚀而失效，滚动轴承尺寸主要取决于疲劳寿命。计算滚动轴承基本额定寿命的公式是； 式中：失效率10%的基本额定寿命；基本额定动载荷，； 当量动载荷，； 寿命指数，对于滚子轴承。若轴承工作转速为n(r/min)，以小时数为单位基本额定寿命公式为： 计算轴承支反力 合成支反力 轴承的派生轴向力 轴承所受的轴向载荷因 轴承的当量动载荷 ， 所以： ， 所以： 轴承寿命 因，故按计算 查得， 式中：基本额定动载荷，。4.4闸门的设计闸门的作用是控制煤流量，并在停机时将出口封死。即要求：当门在最高位置时，到给煤槽的距离H750；当门在最低位置时，到给煤槽的距离H20。取闸门半径为：R=1042mm。其结构如图38所示。图48闸门的结构图5 主要零件的加工工艺5.1齿轮的加工工艺该齿轮属于重载齿轮，用于给煤机的减速器。因为该减速器在实际运行过程中存在震荡，其齿轮将承受很大的扭矩，因此在加工齿轮的过程中要用渗碳淬火等一系列的工艺。5.1.1硬齿面齿轮的工艺特点1、强调高精度硬齿面齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根抗弯强度都很高，但是接触应力和弯曲应力的大小和精度是密切相关的。齿轮和箱体等的制造和装配误差均会引起齿面和齿根的局部过载，从而影响齿轮实际承载能力。硬齿面齿轮只有在高精度的条件下，其承载能力高的特点才能充分发挥。由于硬齿面齿轮的跑合性能比软齿面齿轮差的多，所以由于精度低造成硬齿面齿轮承载能力下降，其后果要比软齿面严重的多。可以说今后硬齿面齿轮加工工艺的研究重点，旨在提高制造精度。2、更有必要进行齿廓和齿向修形对于重载齿轮，特别是硬齿面齿轮，由于其弹性变形很大，跑合性能又极差为了减少由于齿轮受载变形所引起的啮入啮出冲击，改善啮合过程中齿面载荷分配特性，减少振动噪声和动载荷，更有必要进行齿廓修形；另一方面，为了使一同受载变形后，载荷沿齿宽均匀分布，亦更有必要进行齿向修形。3、降低齿面的表面粗糙度软齿面的表面粗糙度对齿面承载能力的影响微不足道的，而硬齿面的表面粗糙度对齿面承载能力的影响很大。因此要求硬齿面较软齿面具有更低的表面粗糙度数值。硬质合金滚刀精滚后采用蜗杆式珩磨轮珩齿，甚至磨齿后珩齿，进一步降低表面粗糙度，其目的就在于此。5.1.2渗碳齿轮的加工工艺表5-1渗碳齿轮的加工工艺工序号工序名称工序内容及说明0锻造气锤锻造加工1粗车 各内外圆及端面留量，总余量=正火后车削余量+渗碳后车去渗碳层余量+淬火后精车余量全部棱边按留量倒角；图样台肩圆角小于R5按R5加工，大于R5按图加工，全部表面粗糙度不大于2探伤 超声波探伤3正火4车 按外圆及端面找正 凹槽车成 齿顶圆直径，根据生产实践中掌握的热处理变形规律，工艺要求车小于热处理后涨大量相同的尺寸，以及热处理后，齿顶圆直径大致符合图样尺寸要求 若粗滚齿时测量齿厚，须由检查员测量实际齿顶圆直径，并在非基准面上标明，以备粗滚