毕业设计（论文）蜂窝煤机设计.doc

绪论1.型煤概况 随着机械化采煤程度的提高，产生了大量的粉煤。粉煤的市场价值很低，造成大量的积压。市场对型煤的需求量较大，型煤技术有很大的市场空间。同时生产型煤的原料煤的质地不受限制。2.成型设备概况 成型设备是型煤生产中的关键设备,选择成型设备应以原煤的特性，型煤的用途及成时压力等诸多因素为基础。目前工业上应用最广的是对辊式成型机。另外,还有冲压式成型机,环式成型机和螺旋式成型机等3.对辊成型机概况对辊成型机可用于成型、压块和颗粒的高压破碎，它的给料系统和辊面的设计要根据使用要求来设计。下面就对辊成型机在成型方面的应用进行描述。对辊成型机主要包括以下几个主要部件：3.1同步齿轮传动系统对辊成型机的同步齿轮传动系统由包括两个同步齿轮在内的减速器，安全联轴器等组成。安全联轴器是一个能自动复位的机构，它可以在正常工作时驱动转距的1.71.9倍范围内调整。最主要的是，同步齿轮和齿轮联轴器的连接保证了提供给型辊完全均匀的线速度。3.2成型系统对辊成型机的最主要部分是型辊。由于成型压力大，直径大，所以采用八块型板拼装的方式，辊芯由铸钢材料铸造而成，型板由强度高的耐磨材料制造。3.3液压加载系统液压加载系统用于提供压力迫使浮辊向被压实的物料和固定辊靠近。为满足特殊的工作需要，压力的高低和大小可以自由调整。压力的梯度随间距的变化而升高，通过改变液压储能器中氮的分压可以在很大范围内调整压力的梯度。在其他尖硬物料被压入压辊的间隙时液压系统也用作安全装置。1.电机选型及传动比计算1.1选择电动机1.1.1选择电动机的类型和结构形式按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。1.1.2选择电动机的容量辊子转速：n=810r/min辊子圆周速度：v=0.40.5m/s=n/30 v=r初计算型辊半径 = 型球体积 每块型煤质量 型辊周向上分布型窝个数 （个）型辊轴向上分布型窝数 取整 型辊长度 取整B=630 mm辊上合力 KN阻力矩 工作机所需的功率：P=式中 =93000Nm n=10 r/min 代入上式得 P=KW电动机所需功率：P=P/从电动机到辊轮主轴之间的传动装置的总效率：=式中 =0.95 V带传动效率 =0.98 联轴器效率 =0.99 轴承效率 =0.97 齿轮传动效率代入上式得 =0.95×0.98×0.99×0.97 =0.6777 =P/=97.4/0.6777=143.2 KW选择电动机额定功率PP，根据传动系统图和推荐的传动比合理范围V带传动的传动比 24 ；单级圆柱齿轮传动比 36 。所以选择Y315L1-4电动机，额定功率160kw,满载转速1480 r/min 。1.2计算传动装置的总传动比并分配各级传动比1.2.1传动装置的总传动比=1481.2.2分配各级传动比该传动装置中使用的是三级圆柱齿轮减速器，考虑到以下原则：1）使各级传动的承载能力大致等（齿面接触强度大致相等）2）使减速器能获得最小外形尺寸和重量3）使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等，润滑最为简便分配各级齿轮传动比为=4.25 =4 =1.8辊轮的直径为956mm,两辊轮这间的间隙取1mm,所以两辊轮的中心距为957mm。由此调节可初定同步齿轮的传动比为2.4 。则V带传动的传动比为2。2.V带设计计算 21确定计算功率 根据工作情况 查表12-12选择工况系数 设计功率 22选择带型 根据和 选择25N窄V带(有效宽度制)23确定带轮基准直径 小带轮的基准直径 参考表12-19和图12-4取 传动比 取弹性滑动系数 大带轮基准准直径 取标准值 实际转速 实际传动比 24验算带的速度 25初定中心距 取26确定基准长度 由表12-10选取相应基准长度 27确定实际轴间距 安装时所需最小轴间距 张紧或补偿伸长所需最大轴间距 28验算小带轮包角 29单根V带的基本额定功率 根据和 由表12-17n查得25N型窄V带 210单根V带的功率增量考虑传动比的影响，额定功率的增量由表12-17n查得211V带的根数 由表12-13查得 由表12-16查得 根 取7根212单根V带的预紧力 由表12-142.13带轮的结构2.13.1小带轮的结构 小带轮采用实心轮结构。 由Y280M-4电动机可知，其轴伸直径，长度，小带轮轴孔直径应取，毂长应小于. 由表12-22查得，小带轮结构为实心轮 由V带的实际传动比，对减速器的传动比进行重新分配。 传动装置总传动比 V带传动传动比 同步齿轮的传动比 则三级减速器的传动比为 ，以达到传动比的调节。则 3基本参数计算各轴的转速、传递功率、转矩轴 = =轴 轴 轴 轴 4同步齿轮减速箱齿轮的设计计算4.1I轴齿轮设计计算4.1.1选择齿轮材料小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662大齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662 齿轮的疲劳极限应力按中等质量（MQ）要求从图14-32和图14-24中查得 参考我国试验数据（表14-45）后，将适当降低：4.1.2初定齿轮主要参数初定齿轮主要参数 考虑载荷有轻微冲击、非对称轴承布置，取载荷系数K=2 按齿根弯曲疲劳强度估算齿轮尺寸，计算模数: 按表14-34，并考虑传动比，选用小齿轮齿数=24， 大齿轮齿数 取 = 102 按表14-33，选齿宽系数由图14-14查得大小齿轮的复合齿形系数（时） 由于轮齿单向受力，齿轮的许用弯曲应力 由于，故按小齿轮的抗弯强度计算模数 采用斜齿轮，按表14-2，取标准模数。初取=13°（表14-33），则齿轮中心距 由于单件生产，不必取标准中心距，取。准确的螺旋角 齿轮分度圆直径 工作齿宽 为了保证，取。齿轮圆周速度 按此速度查表14-78，齿轮精度选用8级即可，齿轮精度8-7-7（GB10095-1988）校核重合度纵向重合度 （图14-8） 端面重合度 （图14-3） 总重合度 4.1.3校核齿面接触疲劳强度 分度圆上的切向力 由表14-39查得使用系数 动载荷系数式中 （表14-40）齿数比 将有关数据代入计算式 齿向载荷分布系数 齿向载荷分配系数，根据 查表14-43 得 节点区域系数，按和查图14-11 得材料弹性系数查表14-44 得重合度系数 查图14-12 得螺旋角系数 查图14-13 得 由于可取 计算接触强度强度安全系数 式中各系数的确定计算齿面应力循环数 按齿面不允许出现点蚀，查图14-37 得寿命系数 润滑油膜影响系数 查表14-47 得 齿面工作硬化系数 按图14-39 查得尺寸系数 按，查图14-40 得将以上数据代入计算式 由表14-49，按一般可靠度要求，选用最小安全系数。和均大于，故安全。4.2轴齿轮设计计算4.2.1选择齿轮材料小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662大齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662 齿轮的疲劳极限应力按中等质量（MQ）要求从图14-32和图14-24中得 参考我国试验数据（表14-45）后，将适当降低：4.2.2初定齿轮主要参数按齿根弯曲疲劳强度估算齿轮尺寸，计算模数 按表14-34，并考虑传动比，选用小齿轮齿数=26， 大齿轮齿数 取整 =102 按表14-33，选齿宽系数由图14-14查得大小齿轮的复合齿形系数（时） 由于轮齿单向受力，齿轮的许用弯曲应力 由于，故按小齿轮的抗弯强度计算模数 采用斜齿轮，按表14-2，取标准模数。初取=13°（表14-33），则齿轮中心距 由于单件生产，不必取标准中心距，取。准确的螺旋角 齿轮分度圆直径 工作齿宽 为了保证，取。齿轮圆周速度 按此速度查表14-78，齿轮精度选用8级即可，齿轮精度8-7-7（GB10095-1988）校核重合度纵向重合度 （图14-8） 端面重合度 （图14-3） 总重合度 4.2.3校核齿面接触疲劳强度 分度圆上的切向力 由表14-39查得使用系数 动载荷系数式中 （表14-40）齿数比将有关数据代入计算式 齿向载荷分布系数 齿向载荷分配系数，根据 查表14-43 得节点区域系数，按和查图14-11 得材料弹性系数查表14-44 得重合度系数 查图14-12 得螺旋角系数 查图14-13 得 由于可取 计算接触强度强度安全系数 式中各系数的确定计算齿面应力循环数 按齿面不允许出现点蚀，查图14-37 得寿命系数 润滑油膜影响系数 查表14-47 得 齿面工作硬化系数 按图14-39 查得尺寸系数 按，查图14-40 得将以上数据代入计算式 由表14-49，按一般可靠度要求，选用最小安全系数。和均大于，故安全。4.3轴齿轮设计计算4.3.1选择齿轮材料小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662大齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662 齿轮的疲劳极限应力按中等质量（MQ）要求得 参考我国试验数据（表14-45）后，将适当降低：4.3.2初定齿轮主要参数 按齿根弯曲疲劳强度估算齿轮尺寸，计算模数 按表14-34，并考虑传动比，选用小齿轮齿数=40， 大齿轮齿数 取72 按表14-33，选齿宽系数由图14-14查得大小齿轮的复合齿形系数（时） 由于轮齿单向受力，齿轮的许用弯曲应力 由于，故按小齿轮的抗弯强度计算模数 采用斜齿轮，按表14-2，取标准模数。初取=13°（表14-33），则齿轮中心距 由于单件生产，不必取标准中心距，取。准确的螺旋角 齿轮分度圆直径 工作齿宽 为了保证，取。齿轮圆周速度 按此速度查表14-78，齿轮精度选用8级即可，齿轮精度8-7-7（GB10095-1988）校核重合度纵向重合度 （图14-8） 端面重合度 （图14-3） 总重合度 4.3.3校核齿面接触疲劳强度 分度圆上的切向力 由表14-39查得使用系数 动载荷系数式中 （表14-40）齿数比将有关数据代入计算式 齿向载荷分布系数 齿向载荷分配系数，根据 查表14-43 得节点区域系数，按和查图14-11 得材料弹性系数查表14-44 得重合度系数 查图14-12 得螺旋角系数 查图14-13 得 由于可取 计算接触强度强度安全系数 式中各系数的确定计算齿面应力循环数 按齿面不允许出现点蚀，查图14-37 得寿命系数 润滑油膜影响系数 查表14-47 得 齿面工作硬化系数 按图14-39 查得尺寸系数 按，查图14-40 得将以上数据代入计算式 由表14-49，按一般可靠度要求，选用最小安全系数。和均大于，故安全。4.4轴齿轮设计计算4.4.1选择齿轮材料小齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662大齿轮 20CrMnTi 渗碳淬火 HRC 5662 齿轮的疲劳极限应力按中等质量（MQ）要求得 参考我国试验数据后，将适当降低：4.4.2初定齿轮主要参数按齿根弯曲疲劳强度估算齿轮尺寸，计算模数 按表14-34，并考虑传动比，选用小齿轮齿数=24， 大齿轮齿数 取58 按表14-33，选齿宽系数由图14-14查得大小齿轮的复合齿形系数（时） 由于轮齿单向受力，齿轮的许用弯曲应力 由于，故按小齿轮的抗弯强度计算模数 采用斜齿轮，按表14-2，取标准模数。初取=13°（表14-33），则齿轮中心距 由于单件生产，不必取标准中心距，取。准确的螺旋角 齿轮分度圆直径 工作齿宽 为了保证，取。齿轮圆周速度 按此速度查表14-78，齿轮精度选用8级即可，齿轮精度8-7-7（GB10095-1988）校核重合度纵向重合度 （图14-8） 端面重合度 （图14-3） 总重合度 4.4.3校核齿面接触疲劳强度 分度圆上的切向力 由表14-39查得使用系数 动载荷系数式中 （表14-40）齿数比将有关数据代入计算式 齿向载荷分布系数 齿向载荷分配系数，根据 查表14-43 得节点区域系数，按和查图14-11 得材料弹性系数查表14-44 得重合度系数 查图14-12 得螺旋角系数 查图14-13 得 由于可取 计算接触强度强度安全系数 式中各系数的确定计算齿面应力循环数 按齿面不允许出现点蚀，查图14-37 得寿命系数 润滑油膜影响系数 查表14-47 得 齿面工作硬化系数 按图14-39 查得尺寸系数 按，查图14-40 得将以上数据代入计算式 由表14-49，按一般可靠度要求，选用最小安全系数。和均大于，故安全。5同步齿轮减速箱轴的设计计算5.1轴的设计计算5.1.1选择轴的材料该轴上的齿轮的分度圆直径和轴径相差不大，故做成齿轮轴，选用45号钢，调质处理，其力学性能 5.1.2初步估算轴的的直径 取轴径为70mm5.1.3轴上零部件的选择和轴的结构设计5.1.3.1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33015型，其尺寸为，定位轴肩高度5.1.3.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴段为圆柱形轴伸，查表21-9，的轴伸长。轴段直径为，根据减速器与轴承端盖的结构，确定端盖总宽度为，考虑端盖与带轮间隙，。轴段安装轴承，由于圆柱形轴伸的原因，采用双列轴承，取，。轴段轴肩长度，按齿轮距箱体内壁这距离取，考虑到箱体的铸造误差，滚动轴承应距箱体内壁，取，从各轴的结构选，。轴安装轴承，5.1.4轴的受力分析5.1.4.1作出轴的计算简图 5.1.4.2轴受外力的计算轴传递的转矩 齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 5.1.4.3求支反力在水平面内的支反力 由得 由得 弯矩图 在垂直面内的支反力由得 由得 弯矩图 扭矩图 5.1.5轴的强度计算按弯扭合成强度条件计算由于齿轮作用力在D截面的最大合成弯矩 D截面的当量弯矩 安全 5.2轴的设计计算5.2.1选择轴的材料选用45号钢，调质处理。 5.2.2初步估算轴的的直径 取轴径为110mm5.2.3轴上零部件的选择和轴的结构设计5.2.3.1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30222型，其尺寸为。5.2.3.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴段安装轴承，取，。轴段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位。取轴段直径，齿轮宽度为110mm,为了全套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段长度应略短于齿轮轮毂宽度取。轴段轴环，。轴段为齿轮轴宽度取。轴段安装轴承，5.2.4轴的受力分析5.2.4.1作出轴的计算简图 5.2.4.2轴受外力的计算轴传递的转矩 大齿轮的圆周力 大齿轮的径向力 大齿轮的轴向力 小齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 5.2.4.3求支反力在水平面内的支反力由得 由得 弯矩图 在垂直面内的支反力由得 由得 弯矩图 扭矩图 5.2.5轴的强度计算由于齿轮作用力在D截面的最大合成弯矩 D截面的当量弯矩 由于齿轮作用力在E截面的最大合成弯矩 E截面的当量弯矩 安全 5.3轴的设计计算5.3.1选择轴的材料选用45号钢，调质处理，其力学性能 5.3.2初步估算轴的的直径 取轴径为170mm5.3.3轴上零部件的选择和轴的结构设计5.3.3.1初步选择滚动轴承根据轴的受力，选取30000型圆锥滚子轴承，取装轴承处的直径。初选滚动轴承为32034型，其尺寸为。5.3.3.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴段安装轴承，取，。轴段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位。取轴段直径，齿轮宽度为230mm,为了套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段长度应略短于齿轮轮毂宽度取。轴段轴肩高度，取，为。5.3.4轴的受力分析5.3.4.1作出轴的计算简图 5.3.4.2轴受外力的计算轴传递的转矩 大齿轮的圆周力 大齿轮的径向力 大齿轮的轴向力 小齿轮的圆周力 小齿轮的径向力 小齿轮的轴向力 5.3.4.3求支反力在水平面内的支反力 由得 得 弯矩图 在垂直面内的支反力由得 由得 弯矩图 扭矩图 5.3.5轴的强度计算按弯扭合成强度条件计算由于齿轮作用力在D截面的最大合成弯矩 D截面的当量弯矩 5.4轴的设计计算5.4.1选择轴的材料选用45号钢，调质处理，其力学性能由表21-1查得 5.4.2初步估算轴的的直径 取轴径为170mm5.4.3轴上零部件的选择和轴的结构设计5.4.3.1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32034型，其尺寸为。5.4.3.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴段安装轴承，取，。轴段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位。取轴段直径，齿轮宽度为130mm,为了全套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段长度应略短于齿轮轮毂宽度取。轴段轴肩高度，取，。轴环宽度，取，则。轴段为中间段, ,。轴段为轴肩，。VI轴段安装齿轮，齿轮右端采用套筒定位，左端使用轴肩定位。取轴段直径，。II轴段安装轴承，。5.4.4轴的受力分析5.4.4.1作出轴的计算简图 5.4.4.2轴受外力的计算轴传递的转矩 大齿轮的圆周力 大齿轮的径向力 大齿轮的轴向力 小齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 5.4.4.3求支反力在水平面内的支反力由得 由得 弯矩图 在垂直面内的支反力 由得 由得 弯矩图 扭矩图 5.4.5轴的强度计算按弯扭合成强度条件计算由于齿轮作用力在D截面的最大合成弯矩 D截面的当量弯矩 5.5轴的设计计算5.5.1选择轴的材料选用45号钢，调质处理。 5.5.2初步估算轴的的直径 取轴径为220mm5.5.3轴上零部件的选择和轴的结构设计5.5.3.1初步选择滚动轴承根据轴的受力，选取20000型调心滚子轴承，为了便于轴承的装配，取装轴承处的直径。初选滚动轴承为23072型，其尺寸为。5.5.3.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴段安装轴承，取，。轴段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位。取轴段直径，齿轮宽度为300mm,取。轴段轴肩高度，取，。轴环宽度，取，则。I轴段安装轴承，。V轴段伸出轴,联接联轴器,取，。5.5.4轴的受力分析5.5.4.1作出轴的计算简图 5.5.4.2轴受外力的计算轴传递的转矩 齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 5.5.4.3求支反力在水平面内的支反力由得 得 弯矩图 在垂直面内的支反力由得 得 弯矩图 扭矩图 5.5.5轴的强度计算按弯扭合成强度条件计算由于齿轮作用力在D截面的最大合成弯矩 D截面的当量弯矩 6.同步齿轮减速箱轴承的校核6.1I轴轴承的校核初选滚动轴承为32215型，其尺寸为基本额定载荷Cr: 170kN6.1.1计算轴承支反力合成支反力 6.1.2轴承的派生轴向力 6.1.3轴承所受的轴向载荷因 6.1.4轴承的当量动载荷 ， ， 6.1.5轴承寿命 因，故按计算 查得， 6.2II轴轴承的校核初选滚动轴承为32317型，尺寸为。基本额定载荷Cr: 180kNe=0.29 Y=2.16.2.1计算轴承支反力合成支反力 6.2.2轴承的派生轴向力 6.2.3轴承所受的轴向载荷因 6.2.4轴承的当量动载荷 ， ， 6.2.5轴承寿命因，故按计算查得， 6.3III轴轴承的校核初选滚动轴承为32022型，其尺寸为。e=0.43 Y=1.4基本额定载荷Cr: 245kN6.3.1计算轴承支反力合成支反力 6.3.2轴承的派生轴向力 6.3.3轴承所受的轴向载荷因 6.3.4轴承的当量动载荷 ， ， 6.3.5轴承寿命因，故按计算 查得， 6.4IV轴轴承的校核初选滚动轴承为32034型，其尺寸为。e=0.44 Y=1.4基本额定载荷Cr: 520kN6.4.1计算轴承支反力合成支反力 6.4.2轴承的派生轴向力