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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)論文
姓 名： 楊艷麗 學(xué) 號(hào)： 14030359
學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化03-7
論文題目： 單曲柄往復(fù)式給煤機(jī)
專 題：
指導(dǎo)教師： 黃嘉興 職 稱： 副教授
2007 年 6 月 徐州
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自03-7 學(xué)生姓名 楊艷麗
任務(wù)下達(dá)日期：2007 年 1月 1 日
畢業(yè)論文日期：2007年 3 月 25 日 至 2007年 6 月20 日
畢業(yè)論文題目：?jiǎn)吻鶑?fù)式給煤機(jī)
畢業(yè)論文專題題目：
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
主要內(nèi)容
了解往復(fù)式給煤機(jī)的用途、工作原理以及工作中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一臺(tái)單曲柄往復(fù)式給煤機(jī)。給料量：；往復(fù)行程：。
基本要求
1.設(shè)計(jì)完成總體裝配圖設(shè)計(jì)；
2.設(shè)計(jì)完成主減速器裝配圖設(shè)計(jì)；
3.完成主要傳動(dòng)組件、零件的工作圖設(shè)計(jì)；
4.編寫主要零件的加工工藝；
5.編寫完成整體設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。
院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大?。虎萑〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問(wèn)題；⑨是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績(jī)
答 辯 情 況
提 出 問(wèn) 題
回 答 問(wèn) 題
正 確
基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒(méi)有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
給煤設(shè)備是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,給煤設(shè)備的可靠性,特別是關(guān)鍵咽喉部位給煤設(shè)備的可靠性,直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。生產(chǎn)實(shí)踐證明,現(xiàn)有的往復(fù)式給料機(jī)的生產(chǎn)能力小、安裝和拆卸不方便、受力不均勻等缺點(diǎn)。，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,煤礦井型不斷地?cái)U(kuò)大,現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)生產(chǎn)能力小,不能滿足大型礦井的要求，因此,改進(jìn)和擴(kuò)大現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)是完全必要的。本設(shè)計(jì)的往復(fù)式給煤機(jī)是在原有的基礎(chǔ)上作了一些改進(jìn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修量小、性能穩(wěn)定、噪音低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
本文主要介紹了：往復(fù)式給煤機(jī)的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；往復(fù)式給煤機(jī)的特點(diǎn)；設(shè)計(jì)的一般步驟；使用中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施；安裝和維護(hù)等內(nèi)容。在本次往復(fù)式給煤機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，著重對(duì)減速器、傳動(dòng)平臺(tái)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、托輥進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。對(duì)重要的部件進(jìn)行了受力分析、強(qiáng)度的校核，根據(jù)其常見(jiàn)失效形式、影響因素及基本設(shè)計(jì)要求，給出了重要部件的受力分析、強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：往復(fù)式給煤機(jī)； 減速器； 曲柄連桿機(jī)構(gòu)； 受力分析； 強(qiáng)度校核
ABSTRACT
Coal mine production equipment is the one of the main equipment for coal equipment reliability, Special location is the key to the throat of coal equipment reliability, a direct impact on the entire production system to normal operation. Practice has proved that the existing reciprocating Feeder small production, installation and dismantling inconvenient, and the disadvantages of implants uniform. With the development of coal industry and coal-wells continues to expand, the existing K-type reciprocating coal production capacity of the small plane, unable to meet the requirements of large-scale mine, therefore, improve and expand existing K-type reciprocating to the coal machine is totally necessary. The design of the reciprocating to the coal on the basis of the original made some improvements, it has a simple structure and a small amount of maintenance, stable performance, low noise, the installation is easy.
This paper describes : Reciprocating to the coal history of the development, use, composition and physics; Reciprocating to the characteristics of coal; Design of the general steps; the use of the existing problems and improvement measures; installation and maintenance and so forth. Reciprocating in this coal to the design process, focusing on reducer, transmission platform, crank linkage, Idler for the analysis and design. Important components of the stress analysis, strength check, in accordance with its common failure mode, Factors and basic design requirements, is an important component of the stress analysis, strength and stiffness of the design method.
Keywords : Reciprocating to the coal; Reducer; Crank linkage; Analysis; Strength Check
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 93頁(yè)
第一章 概述
往復(fù)式給煤機(jī)在我國(guó)煤礦廣泛應(yīng)用幾十年。生產(chǎn)實(shí)踐證明,該設(shè)備對(duì)煤的品種、粒度、外在水份等適應(yīng)性強(qiáng),與其他給料設(shè)備相比,具有運(yùn)行安全可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn),仍不失推廣使用的價(jià)值。隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,煤礦井型不斷地?cái)U(kuò)大,現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)生產(chǎn)能力小,不能滿足大型礦井的要求。因此,改進(jìn)和擴(kuò)大現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)是完全必要的。
1.1 往復(fù)式給煤機(jī)的發(fā)展歷史
給煤設(shè)備是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一,給煤設(shè)備的可靠性,特別是關(guān)鍵咽喉部位給煤設(shè)備的可靠性,直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前,我國(guó)煤礦使用的給煤設(shè)備主要是往復(fù)式給煤機(jī)和電振給煤機(jī)。 往復(fù)式給煤機(jī)最早研制于20世紀(jì)60年代初,70年代,在ＮＧＷ基礎(chǔ)上,更換了驅(qū)動(dòng)裝置,改為Ｋ系列,并一直沿用至今。國(guó)外給煤機(jī)發(fā)展?fàn)顩r也與國(guó)內(nèi)大相徑庭,并沒(méi)有更高的技術(shù)含量,但價(jià)格卻是國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品的4～5倍。
自20世紀(jì)60年代定型后,我國(guó)各大煤礦使用的給煤機(jī)主要是K系列的往復(fù)式給煤機(jī)。Ｋ系列給煤機(jī)共有五種型號(hào):Ｋ-0、Ｋ-1、Ｋ-2、Ｋ-3、Ｋ-4，其技術(shù)參數(shù)（表1-1）及結(jié)構(gòu)尺寸（表1-2）如下所示：
表1-1 技術(shù)參數(shù)
型號(hào)規(guī)格
K-0
K-1
K-2
K-3
K-4
給料能力（t/h）
底版行程
曲柄位置
無(wú)煙煤
煙煤
無(wú)煙煤
煙煤
無(wú)煙煤
煙煤
無(wú)煙煤
煙煤
無(wú)煙煤
煙煤
200mm
4
100
90
150
135
225
200
330
300
590
530
150mm
3
75
67
112
100
170
150
247
220
440
395
100mm
2
50
45
75
68
133
100
165
150
295
268
50mm
1
25
22
34
34
55
50
83
75
148
132
曲柄轉(zhuǎn)速（r/min）
57
57
62
62
62
電動(dòng)機(jī)
型號(hào)
YB160M1-8
Y160M1-8
YB160M1-8
Y160M1-8
YB160M1-8
Y160M1-8
YB160M1-6
Y160M1-6
YB160M1-6
Y160M1-6
功率（KW）
4
4
4
7.5
18.5
轉(zhuǎn)速（r/min）
720
720
720
970
970
減速機(jī)
型號(hào)
JZQ0-350
JZQ0-350
JZQ0-350
JZQ-400
JZQ-500
速比
12.64
12.64
12.64
15.75
15.75
允許最大顆粒（mm）
含量10%以下
250
350
400
500
700
含量10%以上
200
300
350
450
550
設(shè)備重量（kg）
帶料斗
1127
1251
1481
1927
2737
不帶料斗
1026
1144
1342
1735
2505
圖1-1 K形給煤機(jī)外形尺寸
表1-2 結(jié)構(gòu)尺寸
型號(hào)
A
B
C
H
H1
H2
H3
L
11
12
13
14
15
16
K-0
1360
3100
846
210
210
325
1051
2450
840
1000
800
750
1040
750
K-1
1360
3100
1112
210
210
325
1051
2450
840
1000
800
750
1040
1000
K-2
1360
3540
1112
208
208
325
1297
2850
1150
1250
1050
1000
940
1000
K-3
1352
3950
1360
250
250
345
1340
3270
1400
1500
1300
1250
1157
1250
K-4
1622
4740
1632
330
330
345
1543
3850
1700
1750
1550
1550
1435
1500
型號(hào)
17
18
19
110
111
112
n*113
114
n*115
116
N*MD
K-0
550
500
500
830
35
191
1*200
131
1*190
190
14*M20
K-1
800
750
750
1080
35
275
1*280
131
1*190
190
16*M20
K-2
800
750
750
1080
35
208
1*208
91
1*225
225
17*M20
K-3
1050
1000
1000
1300
35
273
1*273
91
1*290
290
17*M20
K-4
1300
1250
1580
1580
35
270
1*270
96
1*320
220
20*M20
1.2 往復(fù)式給煤機(jī)的用途
最通用的往復(fù)式給煤機(jī)為K型，一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒狀物料的給料。往復(fù)式給煤機(jī)適用于礦井和選煤廠，將煤碳經(jīng)煤倉(cāng)均勻地裝載到輸送機(jī)或其它篩選、貯存裝置上。
1.3 給煤機(jī)的組成及工作原理
如圖1-1所示，往復(fù)式給煤機(jī)結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、H形架、連桿、底板(給料槽)、傳動(dòng)平臺(tái)、漏斗閘門、托輥等組成。
傳動(dòng)原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)動(dòng)后，經(jīng)彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連桿機(jī)構(gòu)拖動(dòng)傾斜的底板在托輥上作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)装逭袝r(shí),將煤倉(cāng)和槽形機(jī)體內(nèi)的煤帶到機(jī)體前端;底板逆行時(shí),槽形機(jī)體內(nèi)的煤被機(jī)體后部的斜板擋住,底板與煤之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),機(jī)體前端的煤自行落下。將煤均勻地卸到運(yùn)輸機(jī)械或其它篩選設(shè)備上。該機(jī)設(shè)有帶漏斗、帶調(diào)節(jié)閥門和不帶漏斗、不帶調(diào)節(jié)閥門兩種形式。
1.4 往復(fù)式給煤機(jī)的特點(diǎn)
1.4.1 往復(fù)式給煤機(jī)的特點(diǎn)
(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修量小
在往復(fù)式給煤機(jī)中,電動(dòng)機(jī)和減速器均采用標(biāo)準(zhǔn)件,其余大部分是焊接件,易損部件少,用在煤礦惡劣條件下,其適用性深受使用單位的好評(píng)。
(2) 性能穩(wěn)定
往復(fù)式給煤機(jī)對(duì)煤的牌號(hào),粒度組成,水分、物理性質(zhì)等要求不嚴(yán),當(dāng)來(lái)料不均勻,水分不穩(wěn)定且?jiàn)A有大塊煤、橡膠帶、木頭及鋼絲等時(shí),仍能正常工作。
(3) 噪音低
往復(fù)式給煤機(jī)是非振動(dòng)式給料設(shè)備,其噪音發(fā)生源只有電動(dòng)機(jī)和減速器,而這兩個(gè)的噪音都很低。尤其在井下或煤倉(cāng)等封閉型場(chǎng)所,噪音無(wú)法擴(kuò)散,這一點(diǎn)是電動(dòng)給料機(jī)所無(wú)法達(dá)到的。
(4) 安裝方便、高度小
往復(fù)式給煤機(jī)一般安裝在煤倉(cāng)倉(cāng)口,不需另外配制倉(cāng)口閘門溜槽及電動(dòng)機(jī)支座,安裝可一步到位,調(diào)整工作量小,而電動(dòng)給煤機(jī)由于不能直接承受倉(cāng)壓,需要另外安放倉(cāng)口過(guò)渡溜槽,相比之下,往復(fù)式給煤機(jī)占有高度小,節(jié)省了建筑面積和投資。
1.4.2 往復(fù)式給煤機(jī)與振動(dòng)式給煤機(jī)的比較
往復(fù)式與振動(dòng)式給煤機(jī)兩種給料方式不同點(diǎn)是給料頻率和幅值以及運(yùn)動(dòng)軌跡不同。在使用過(guò)程中，由于振動(dòng)式給料機(jī)給料頻率高，噪聲也大；由于它是靠高頻振動(dòng)給料，其振動(dòng)和頻率受物料密度及比重影響較大，所以，給料量不穩(wěn)定，給料量的調(diào)整也比較困難；由于是靠振動(dòng)給料，給料機(jī)必須起振并穩(wěn)定在一定的頻率和振幅下，但振動(dòng)參數(shù)對(duì)底板受力狀態(tài)很敏感，故底板不能承受較大的倉(cāng)壓，需增加倉(cāng)下給料槽的長(zhǎng)度，結(jié)果是增加了料倉(cāng)的整體高度，使工程投資加大；由于給料高度加大，無(wú)法用于替換目前大量使用的往復(fù)式給煤機(jī)。
1.5 往復(fù)式給煤機(jī)的設(shè)計(jì)目的、基本要求及基本參數(shù)
1.5.1 往復(fù)式給煤機(jī)的設(shè)計(jì)目的
隨著煤炭工業(yè)的迅猛發(fā)展,煤礦井型也在不斷擴(kuò)大,現(xiàn)有的往復(fù)式給煤機(jī)，如Ｋ-4生產(chǎn)能力最大,但也只有，已不能再滿足煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的選型要求。正是基于這個(gè)原因,我們?cè)趯?duì)給煤機(jī)使用情況大量調(diào)研的基礎(chǔ)上,研制了、、、、的大型往復(fù)式給煤機(jī)。
1.5.2 對(duì)往復(fù)式給煤機(jī)的基本要求
了解往復(fù)式給煤機(jī)的用途、工作原理以及工作中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一臺(tái)單曲柄往復(fù)式給煤機(jī)。
1.5.3 設(shè)計(jì)參數(shù)
給料量：；往復(fù)行程：。
1.6 本文所做的基本工作
1.設(shè)計(jì)完成總體裝配圖設(shè)計(jì)；
2.設(shè)計(jì)完成主減速器裝配圖設(shè)計(jì)；
3.完成主要傳動(dòng)組件、零件的工作圖設(shè)計(jì)；
4.編寫主要零件的加工工藝；
5.編寫完成整體設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。
第二章 往復(fù)式給煤機(jī)的總體設(shè)計(jì)
在確定往復(fù)式給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)尺寸之前，首先考慮給煤機(jī)的容積利用系數(shù)。容積利用系數(shù)是給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的體積與槽體容積的比值。在給煤機(jī)槽體容積一定的情況下,容積利用系數(shù)取值的高低,決定設(shè)計(jì)給料能力的值就越大,則設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力大,反之就小。現(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)容積利用系數(shù)取值為0.62。為了提高給煤機(jī)的綜合性能,通過(guò)對(duì)K型往復(fù)給煤機(jī)的使用情況進(jìn)行大量調(diào)查和性能測(cè)試,給煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力比設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力偏大約10～20%。這說(shuō)明原設(shè)計(jì)容積利用系數(shù)取值偏低。在該往復(fù)給煤機(jī)設(shè)計(jì)中,我們將容積利用系數(shù)提高到0.7-0.8,這就意味著,與原設(shè)計(jì)比較,在相同設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力條件下,給煤機(jī)槽體容積可以縮小13%。給煤機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力與煤的粒度、水份有較大關(guān)系。同樣一臺(tái)給煤機(jī),煤的流動(dòng)性好,則實(shí)際生產(chǎn)能力大;煤的流動(dòng)性差,則實(shí)際生產(chǎn)能力就小?，F(xiàn)有Ｋ型往復(fù)給煤機(jī)之所以適應(yīng)范圍廣,除其它性能以外,就在于設(shè)計(jì)時(shí)余量較大,即容積利用系數(shù)取值較低。我認(rèn)為,容積利用系數(shù)不宜取值過(guò)大,以保證往復(fù)給煤機(jī)對(duì)各種煤的適應(yīng)性。
2.1 給煤機(jī)箱體尺寸的確定
根據(jù)已知參數(shù)（給料量：；往復(fù)行程：），初步設(shè)定曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)為，箱體的有效高度和寬度，高度為，寬度為。給料量可表示為
式中 ——給煤機(jī)給料量，；
——給料機(jī)箱體高度，；
——給料機(jī)箱體寬度，；
——給料機(jī)行程，；
——煤的密度，；
——給料機(jī)箱體高度，；
——工況系數(shù)，。
因此，由式可求出給料量
由上式結(jié)果可得出，箱體尺寸滿足給料要求。
2.2 給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局
如圖2-1所示
圖2-1 給煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)布局圖
2.3 給煤機(jī)的受力分析
2.3.1 往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力
往復(fù)式給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率主要消耗在克服下列阻力上。
正行時(shí)：底板在托滾上的運(yùn)動(dòng)阻力和煤與固定側(cè)板的摩擦阻力。
逆行時(shí)：底板在托滾上的運(yùn)動(dòng)阻力和煤與底板的摩擦阻力。
此外，還有一些能量消耗在克服底板加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)行阻力上。
往復(fù)式給煤機(jī)正行時(shí)的功耗是有效功耗，逆行時(shí)的功耗是無(wú)效功耗。
2.3.2 產(chǎn)生運(yùn)行阻力的因素
現(xiàn)有往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力有以下公式計(jì)算：
式中 ——給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量，；
——給煤機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，；
——重力加速度，；
——煤倉(cāng)出口處壓力，；
——給煤機(jī)底板水平投影長(zhǎng)度，；
——煤倉(cāng)出口對(duì)底板有效壓力區(qū)長(zhǎng)度，；
——給煤機(jī)槽體凈寬度，；
——底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，；
——煤對(duì)側(cè)板的側(cè)壓系數(shù)；
——煤的松散容重， ；
——底板上煤的厚度， ，；
往復(fù)式給煤機(jī)計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-2。
圖2-2 給料機(jī)的計(jì)算簡(jiǎn)圖
正行阻力：
正行阻力：
運(yùn)行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方值計(jì)算，即
式中、、括號(hào)內(nèi)的第一項(xiàng)表示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量和活動(dòng)件的重量；表示給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的重量； 表示煤的重量對(duì)給煤機(jī)固定側(cè)板產(chǎn)生的側(cè)壓力。號(hào)內(nèi)的第二項(xiàng)表示煤倉(cāng)出口處壓力； 表示煤倉(cāng)出口處壓力對(duì)給煤機(jī)固定側(cè)板產(chǎn)生的側(cè)壓力。由于底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力較小(運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)ω值較小),給煤機(jī)運(yùn)行阻力主要是煤與固定側(cè)板的摩擦阻力和煤與底板的摩擦阻力。因此可知,產(chǎn)生運(yùn)行阻力的主要因素是給煤機(jī)槽體內(nèi)的煤的重量和煤倉(cāng)出口處的壓力以及煤與側(cè)板或底板的摩擦系數(shù)。
從以上分析可知,我們只能從減少煤倉(cāng)出口處壓力對(duì)底板的作用,以及減小煤與固定側(cè)板和底板的摩擦力來(lái)往復(fù)式給煤機(jī)的節(jié)能措施。
采用傾斜式倉(cāng)口漏斗由于煤倉(cāng)出口處壓力的作用,使底板產(chǎn)生了運(yùn)行阻力,如果采用斜倉(cāng)口漏斗,使煤倉(cāng)出口壓力對(duì)底板作用減小或不作用在底板上,底板的運(yùn)行阻力就可以減小。
往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力由以下簡(jiǎn)化公式計(jì)算：
給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量：
底托板選用的材料為，其密度，底托板厚度為 底托板質(zhì)量：
則
正行阻力：
正行阻力：
運(yùn)行阻力：＝
減少煤與底板的磨擦系數(shù)是有限的。這是因?yàn)檎袝r(shí)，給煤機(jī)槽體內(nèi)的煤是在其與底板之間的磨擦力的作用下，移到給煤機(jī)前端。煤與底板的磨擦力要大于煤在加速時(shí)的動(dòng)阻力和煤與固定側(cè)板的磨擦力，才能保證在正行時(shí)，煤與底板間不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。
2.3.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析
圖2-2 曲柄連桿運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
已知：由滑塊行程得出曲柄，連桿長(zhǎng)，曲柄轉(zhuǎn)速。參考文獻(xiàn)[1]表41.1-24，計(jì)算底托板的運(yùn)動(dòng)速度為：
第三章 往復(fù)式給煤機(jī)減速器的設(shè)計(jì)
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
3.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型
本設(shè)計(jì)中的往復(fù)式給煤機(jī)工作于井下煤倉(cāng)。井下煤塵多、瓦斯?jié)舛容^大、易發(fā)生爆炸。根據(jù)工作環(huán)境要求，參考文獻(xiàn)[2]表23-1-101,選擇YB系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)。
3.1.2 選擇電動(dòng)機(jī)容量
電動(dòng)機(jī)所需工作功率為
即
傳動(dòng)裝置的總效率為
參考文獻(xiàn)[3]，查表2-3確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)），閉式齒輪傳動(dòng)效率，曲柄連桿的傳動(dòng)效率，槽摩擦傳動(dòng)效率代入式得 。
有式3-1求出，所需電動(dòng)機(jī)功率為
因載荷有輕微沖擊，故電動(dòng)機(jī)額定功率要大于即可。參考文獻(xiàn)[2],YB系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選用電動(dòng)機(jī)的功率為。
3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
連桿所需的轉(zhuǎn)速
二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比常用的范圍為，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有很多，參考文獻(xiàn)[2]的表23-1-101，經(jīng)過(guò)比較決定選?。?
參考文獻(xiàn)[2]，選用YB160L1-6型電動(dòng)機(jī)。
3.1.4 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配
（1）總傳動(dòng)比
（2）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比
參考文獻(xiàn)[3]表2-1，取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比
對(duì)于展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器，在兩極齒輪配對(duì)材料、性能及齒寬系數(shù)大致相同的情況下，即齒面接觸強(qiáng)度大致相等時(shí)，兩極齒輪的傳動(dòng)比可按下式分配：
即
代入式得
3.1.5 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
各軸的轉(zhuǎn)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)比進(jìn)行計(jì)算;傳動(dòng)裝置各部分的功率和轉(zhuǎn)矩。
計(jì)算各軸時(shí)將傳動(dòng)裝置中各軸從高速軸到低速軸依次編號(hào)，定0軸（電動(dòng)機(jī)軸），1軸，2軸，3軸，4軸；相鄰兩軸間的傳動(dòng)比表示為，；各軸的輸出功率為，，，；各軸的輸出轉(zhuǎn)矩為，，，。
各軸的輸出功率
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）
1軸（高速軸）
2軸（中間軸）
3軸（低速軸）
各軸的輸出轉(zhuǎn)速
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）
1軸（高速軸）
2軸（中間軸）
3軸（低速軸）
各軸的輸出轉(zhuǎn)矩
0軸（電動(dòng)機(jī)軸）
1軸（高速軸）
2軸（中間軸）
3軸（低速軸）
3.2 齒輪的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算
3.2.1 第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)
(1) 選擇齒輪材料
參考文獻(xiàn)[4]查表8-17
小齒輪選用調(diào)質(zhì)并表面淬火
大齒輪選用調(diào)質(zhì)并表面淬火
(2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度;
參考文獻(xiàn)[4]表8-14，表8-15選取 Ⅱ公差組8級(jí)
小輪分度圓直徑d，參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-64）求得
齒寬系數(shù)參考文獻(xiàn)[4]，查表8～23 按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
小齒輪齒數(shù), 在推薦值20-40中選
大齒輪齒數(shù) ，圓整取
齒數(shù)比
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)。合適
小齒輪轉(zhuǎn)矩 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-53）求得
載荷系數(shù)K 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-54）得
使用系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表8-20
動(dòng)載荷系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-57得初值
齒向載荷分布系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-60
齒間載荷分配系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-55）及得
參考文獻(xiàn)[4]，查表并插值
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表8-22得
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-64得
重合度系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8－65得
許用接觸應(yīng)力 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8－69）得
接觸疲勞極限應(yīng)力、 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8－69
參考文獻(xiàn)[4]，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式(8－70)
預(yù)設(shè)給煤機(jī)每天工作20小時(shí)，每年工作350天，預(yù)期壽命為10年
則參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-70得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 、（不允許有點(diǎn)蝕）
硬化系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-71及說(shuō)明
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-27，按一般可靠度查
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)
參考文獻(xiàn)[4]，查表8－3取
小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值
圓周速度
與估計(jì)取有差距，對(duì)取值影響不大，不需修正
參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-57
小輪分度圓直徑
大輪分度圓直徑
中心距
齒寬 ，
取大輪齒寬
小輪齒寬
(3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
齒形系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-67 小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-68 小輪
大輪
重合度系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-67）
許用彎曲應(yīng)力 參考文獻(xiàn)[4]，由式（8-71）
彎曲疲勞極限 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-72
彎曲壽命系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-73
尺寸系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查圖8-74
安全系數(shù) 參考文獻(xiàn)[4]，查表8-27
則
故
齒根彎曲強(qiáng)度足夠。
(4) 齒輪其他尺寸計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(參考文獻(xiàn)[4]表8-4)
1) 小齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
基圓直徑
齒距
齒厚
齒槽寬
基圓齒距
法向齒距
頂隙
中心距
傳動(dòng)比
2) 大齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓
基圓直徑
齒距
齒厚
齒槽寬
基圓齒距
法向齒距
頂隙
中心距
傳動(dòng)比
參考文獻(xiàn)[4]表8-31得知，當(dāng) ，選用腹板式的結(jié)構(gòu)
取
應(yīng)大于，為齒全高
3.2.2 第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)[4]
(1) 選擇齒輪材料
查表8-1 小齒輪選用調(diào)質(zhì)表面淬火
大齒輪選用調(diào)質(zhì)表面淬火
(2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度;
參考表8-14，表8-15選取 Ⅱ公差組8級(jí)
小輪分度圓直徑d，由式（8-64）得
齒寬系數(shù)查表8～23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
小齒輪齒數(shù), 在推薦值20-40中選
大齒輪齒數(shù) ，圓整取
齒數(shù)比
傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)。合適
小齒輪轉(zhuǎn)矩 由式（8-53）得
載荷系數(shù)K 由式8-54得
使用系數(shù) 查表8-20
動(dòng)載荷系數(shù) 查圖8-57得 初值
齒向載荷分布系數(shù) 查圖8-60
齒間載荷分配系數(shù)由式（8-55）及得
查表并插值
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù) 查表8-22得
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖8-64得
重合度系數(shù) 查圖8－65得
許用接觸應(yīng)力 由式（8－69）得
接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式(8－70)
預(yù)設(shè)給煤機(jī)每天工作20小時(shí)，每年工作350天，預(yù)期壽命為10年
則 查圖8-70得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 、（不允許有點(diǎn)蝕）
硬化系數(shù) 查圖8-71及說(shuō)明
接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查圖8-27，按一般可靠度查
取
故的設(shè)計(jì)初值為
齒輪模數(shù)
查表8－3取
小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值
圓周速度
與估計(jì)取有差距，對(duì)取值影響不大，不需修正
查圖8-57
小輪分度圓直徑
大輪分度圓直徑
中心距
齒寬 ，
取大輪齒寬
小輪齒寬
(3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由式（8～66）
齒形系數(shù) 查圖8-6 小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 查圖8-68 小輪
大輪
重合度系數(shù) 由式（8-67）
許用彎曲應(yīng)力 由式（8-71）
彎曲疲勞極限 查圖8-72
彎曲壽命系數(shù) 查圖8-73
尺寸系數(shù) 查圖8-74
安全系數(shù) 查表8-27
則
故
齒根彎曲強(qiáng)度足夠。
(4) 齒輪其他尺寸計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1) 小齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
基圓直徑
齒距
齒厚
齒槽寬
基圓齒距
法向齒距
頂隙
中心距
傳動(dòng)比
2) 大齒輪的相關(guān)尺寸
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
基圓直徑
齒距
齒厚
齒槽寬
基圓齒距
法向齒距
頂隙
中心距
傳動(dòng)比
根據(jù)表8-31得知，當(dāng) ，選用腹板式的結(jié)構(gòu)
應(yīng)大于，為齒全高
3.3 軸的設(shè)計(jì)及校核計(jì)算
3.3.1 2軸的設(shè)計(jì)及校核
(1) 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩
(2) 求作用在齒輪上的力
輸出軸上大齒輪的分度圓直徑為（由以上齒輪計(jì)算得知）
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-2所示。
輸出軸上小齒輪的分度圓直徑為（由以上齒輪計(jì)算得知）
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-2所示。
(3) 確定軸的最小直徑
選取軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，按式初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]表4-2，取，可得
(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3-1所示
2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 該段安裝滾動(dòng)軸承，考慮到軸承只受徑向力，所以選擇深溝球軸承。取軸段直徑。參考文獻(xiàn)[4] 表11-1，選用6310型深溝球軸承，尺寸為。取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承在距箱體內(nèi)壁有一段距離，現(xiàn)取，則
圖3-1 2軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
軸段② 該段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位，右端使用軸環(huán)定位，軸段直徑。已知齒輪輪轂的寬度為60mm,為了使套筒斷面可靠的壓緊 齒輪，軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于輪轂孔寬度，取。
軸段③ 取齒輪右端軸肩高度，則軸環(huán)直徑，。
軸段④ 該軸段安裝齒輪，用套筒定位，取直徑，。
軸段⑤ 該軸段安裝軸承，取直徑
。
3）軸上零件的周向定位
齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，按，參考文獻(xiàn)[4] 表10-26，查得平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)，按，查得平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)，為保證齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。
4）確定軸端倒角取。
5）軸的強(qiáng)度校核
Ⅰ求軸的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖3-2），在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，參考文獻(xiàn)[6]表24.2-15可得知a值，對(duì)于6310型深溝球軸承，取,因此軸的支撐跨距為。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖，扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處的及的數(shù)值如下。
支反力 水平面，
垂直面，
彎矩和
水平面
垂直面，
合成彎矩
扭矩
當(dāng)量彎矩
如圖3-2 2軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
Ⅱ校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[4]表4-1查得，則，即，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為
滿足強(qiáng)度要求。
3.3.2 1軸的設(shè)計(jì)及校核
(1) 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩
(2) 求作用在齒輪上的力
輸出軸上齒輪的分度圓直徑為（由以上齒輪計(jì)算得知）
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-4所示。
(3) 確定軸的最小直徑
選取軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，按式初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]查表4-2，取，可得
軸段① 該段用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，根據(jù)工作情況選取，則。參考文獻(xiàn)[4] 表13-5，根據(jù)工作要求選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為，許用轉(zhuǎn)矩。與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑，因此取軸段①的直徑。半聯(lián)軸器輪轂總寬度（J型軸孔），與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1) 擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3-3所示
圖3-3 1軸的結(jié)構(gòu)圖
2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸段①的直徑，取擋圈直徑。為保證軸端擋圈壓緊半聯(lián)軸器，軸段①的長(zhǎng)度應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長(zhǎng)度略短于2~3mm，取。
軸段② 為了半聯(lián)軸器的軸向定位，軸段①左端制出定位軸肩，所以軸段②的直徑為。
根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)和端蓋的拆卸要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為20mm，因此取。
軸段③ 該段安裝滾動(dòng)軸承，考慮到軸承只受徑向力，所以選擇深溝球軸承。取軸段直徑，選用6310型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1可知，尺寸為。取。
軸段④ 該軸段用于軸承的定位，它的軸肩，所以軸段④的直徑為。取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承在距箱體內(nèi)壁有一段距離，現(xiàn)取，所以軸段④的長(zhǎng)度。
軸段⑤ 該軸段為齒輪軸，齒輪寬度，分度圓直徑。因?yàn)?軸的支撐跨距為，軸段⑦用于安裝軸承，選用6310型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1知，尺寸為。其直徑為，，所以，軸段⑥的直徑和長(zhǎng)度各取，。
3) 確定軸端倒角取。
4) 軸的強(qiáng)度校核
Ⅰ求軸的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖3-4），在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，參考文獻(xiàn)[6]表24.2-15可得知，對(duì)于6310型深溝球軸承，取,因此軸的支撐跨距為。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖，扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處的及的數(shù)值如下。
支反力 水平面，
垂直面，
彎矩和
水平面，
垂直面
合成彎矩
扭矩
當(dāng)量彎矩
圖3-4 2軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
Ⅱ校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，參考文獻(xiàn)[4]表4-1,查得，則，即，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為
滿足強(qiáng)度要求。
3.3.3 3軸的設(shè)計(jì)及校核
(1) 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩
(2) 求作用在齒輪上的力
輸出軸上齒輪的分度圓直徑為（由以上齒輪計(jì)算得知）
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-6所示。
(3) 確定軸的最小直徑
選取軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，按式初估軸的最小直徑，參考文獻(xiàn)[4]查表4-2，取，可得
(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1) 擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3-5所示
2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 該段安裝滾動(dòng)軸承，考慮到軸承只受徑向力，所以選擇深溝球軸承。取軸段直徑。選用6313型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1可知，尺寸為。取該軸段的直徑為，。
軸段② 該段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位，右端使用軸環(huán)定位，軸段直徑。已知齒輪輪轂的寬度為52mm,為了使套筒斷面可靠的壓緊齒輪，軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于輪轂孔寬度，取。
圖3-5 3軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
軸段③ 取齒輪右端軸肩高度，則軸環(huán)直徑，。
軸段④ 該段安裝滾動(dòng)軸承，考慮到軸承只受徑向力，所以選擇深溝球軸承。取軸段直徑，選用6313型深溝球軸承，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1可查知，尺寸為。取。
軸段⑤ 根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)和端蓋的拆卸要求，取端蓋外端面與曲柄右端面之間的距離為20mm，因此取。
軸段⑥ 該軸段安裝曲柄，其直徑和長(zhǎng)度各取，。
3) 軸上零件的周向定位
齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，按，參考文獻(xiàn)[4] 表10-26，查得，平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)。為保證齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。
4) 確定軸端倒角取。
5) 軸的強(qiáng)度校核
Ⅰ求軸的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖3-6），在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，參考文獻(xiàn)[6]表24.2-15可得知a值。對(duì)于6313型深溝球軸承，取,因此軸的支撐跨距為。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖，扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處的及的數(shù)值如下。
支反力 水平面，
垂直面 ，
彎矩和
水平面
垂直面
合成彎矩
扭矩
當(dāng)量彎矩
圖3-6 3軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
Ⅱ校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，參考文獻(xiàn)[4]表4-1，查得，則，即，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為
滿足使用要求。
3.4 軸承的選擇與校核計(jì)算
3.4.1 1軸上的軸承選擇與校核
根據(jù)1軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1,選用6310型深溝球軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷；基本額定靜載荷。
根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知：
(1) 軸承的支反力：
水平支反力 ，
垂直支反力 ，
合成支反力
(2) 軸承的壽命
因，，，由表3-1、表3-2查得，
表3-1 溫度系數(shù)
軸承工作溫度/
125
150
175
200
225
250
300
350
溫度系數(shù)
1.00
0.95
090
0.85
0.80
0.75
0.70
0.60
0.50
表3-2 載荷系數(shù)
載荷性質(zhì)
無(wú)沖擊或輕微沖擊
中等沖擊
強(qiáng)烈沖擊
載荷系數(shù)
1.0~1.2
1.2~1.28
1.8~3.0
滿足使用要求。
3.4.2 2軸的軸承選擇與校核
根據(jù)1軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1,選用6310型深溝球軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷；基本額定靜載荷。
根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知：
(1) 軸承的支反力：
水平支反力 ，
垂直支反力 ，
合成支反力
(2) 軸承的壽命
因，，，由表3-1、表3-2查得，
滿足使用要求。
3.4.3 3軸的軸承選擇與校核
根據(jù)1軸的結(jié)構(gòu)尺寸，參考文獻(xiàn)[4] 表11-1,選用6313型深溝球軸承，該軸承的主要性能參數(shù)為：基本額定動(dòng)載荷；基本額定靜載荷。
根據(jù)以上軸的載荷計(jì)算，得知：
(1) 軸承的支反力：
水平支反力 ，
垂直支反力 ，
合成支反力
(2) 軸承的壽命
因，，，由表3-1、表3-2查得，
滿足使用要求。
3.5 鍵的選擇與校核計(jì)算
3.5.1 2軸上鍵的選擇與校核
齒輪3與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，按，參考文獻(xiàn)[4] 表10-26，查得平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)；齒輪2與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，按，查得平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)，為保證齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。
其擠壓強(qiáng)度計(jì)算公式為：
式中：——鍵與轂槽（或軸槽）的接觸強(qiáng)度，，，為鍵高（尺寸查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)）；
——鍵的工作長(zhǎng)度，，型：，型：（尺寸查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)）；
——許用擠壓應(yīng)力，，查表3--3
鍵的材料一般采用抗拉強(qiáng)度極限的精拔鋼制造，常用材料為號(hào)鋼，軸的材料一般為鋼；而輪轂材料可能是鋼或鑄鐵。
表3-3 軸聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力
輪轂材料
載荷性質(zhì)
靜載荷
輕微沖擊
沖擊載荷
鋼
120~150
100~120
60~90
鑄鐵
70~80
50~60
30~45
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
3.5.2 3軸上鍵的選擇與校核
齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，按，參考文獻(xiàn)[4] 表10-26，得平鍵截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)。為保證齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
3.6 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.6.1 軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸承蓋用以固定軸承、調(diào)整軸承間隙及承受軸向載荷，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種。
嵌入式軸承蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為增強(qiáng)其密封性能，常與O形密封圈配合使用。由于調(diào)整軸承間隙時(shí)，需打開(kāi)箱蓋，放置調(diào)整墊片，比較麻煩，故多用于不調(diào)整間隙的軸承處。
凸緣式軸承蓋，調(diào)整軸承間隙比較方便，密封性能好，應(yīng)用較多。
凸緣式軸承蓋多用鑄鐵鑄造，應(yīng)使其具有良好的鑄造工藝性。對(duì)穿通式軸承蓋，由于安裝密封件要求軸承蓋與軸配合處有較大厚度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使其厚度均勻。
當(dāng)軸承采用箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，為了將傳動(dòng)件飛濺的油經(jīng)箱體剖分面上的油溝引入軸承，應(yīng)在軸承蓋上開(kāi)槽，并將軸承蓋的端部直徑做小些，以保證油路暢通，見(jiàn)圖3-7
圖 3-7 軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸
軸承外徑
螺釘直徑
螺釘數(shù)
45~65
6
4
70~100
8
4
110~140
10
6
150~230
12~16
8
(1) 1、2軸上的軸承端蓋的結(jié)構(gòu)及尺寸
由結(jié)構(gòu)確定
，有密封件尺寸確定
(2) 3軸上的軸承端蓋的結(jié)構(gòu)及尺寸
由結(jié)構(gòu)確定
，有密封件尺寸確定
3.6.2 軸外伸處的密封設(shè)計(jì)
在輸入軸或輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥瑒┩饴┘巴饨绲幕覊m、水分和其它雜質(zhì)浸入，造成軸承的磨損或腐蝕，要求設(shè)置密封裝置。
旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈適用于轉(zhuǎn)速不高的稀油潤(rùn)滑，其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖3-8。
圖3-8 唇形密封圈密封
3.6.3 套筒的設(shè)計(jì)
套筒選用材料為：；套筒所在的位置如圖3-9所示。其結(jié)構(gòu)（如圖3-10）及尺寸（見(jiàn)表3-4）
圖3-9 套筒的位置簡(jiǎn)圖
圖3-10 套筒的結(jié)構(gòu)尺寸
表3-4 套筒的尺寸
名稱
1
50
70
19
2
50
70
23
3
65
85
23
3.7 減速器箱體的設(shè)計(jì)
鑄鐵減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸（參考文獻(xiàn)[3]表4-1）
名稱
符號(hào)
二級(jí)減速器尺寸關(guān)系
箱體壁厚
δ
，取
箱蓋壁厚
，取
箱座凸緣厚度
箱蓋凸緣厚度
箱座底凸緣厚度
地腳螺釘直徑
，取
地腳螺釘?shù)臄?shù)目
時(shí)，
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
，取
箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑
，取
聯(lián)接螺栓直徑的間距
之間
軸承端蓋螺釘直徑
，取
窺視孔蓋螺釘直徑
，取
定位銷直徑
，取
、、至外箱壁的距離
見(jiàn)表3-5，取
、至凸緣邊緣距離
見(jiàn)表3-5，取
軸承旁凸臺(tái)半徑
凸臺(tái)高度
外箱壁至軸承座端面距離
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離
，取
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離
箱蓋、箱座筋板
，取
軸承端蓋外徑
軸承座孔直徑
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
盡量靠近，以互不干涉為準(zhǔn)，一般取
注：多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，取低速級(jí)中心距。
表3-5 C1、C2值
螺栓直徑
14
16
18
22
26
34
40
12
14
16
20
24
28
35
沉頭座直徑
18
22
26
33
40
48
61
3.7.1 油面位置及箱座高度的確定
當(dāng)傳動(dòng)零件采用浸油潤(rùn)滑時(shí)，浸油深度應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)零件的類型而定。對(duì)于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個(gè)齒高。
為避免傳動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大齒輪齒頂距油池底面的距離不小于。所以取大齒輪齒頂距油池底面的距離為。
3.7.2 油溝的結(jié)構(gòu)形式及尺寸
(1)輸油溝
當(dāng)軸承利用傳動(dòng)零件飛濺起來(lái)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)在箱座的剖分面上開(kāi)設(shè)輸油溝，使濺起的油沿箱蓋內(nèi)壁經(jīng)斜面流入輸油溝內(nèi)，在經(jīng)軸承蓋上的導(dǎo)油槽流入軸承，其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖3-11。
圖3-11 油溝的結(jié)構(gòu)
(2)回油溝
為提高減速器箱體的密封性，可在箱座的剖分面上制出與箱內(nèi)溝通的回油溝，使?jié)B入箱體剖分面的油沿回油溝流回箱內(nèi)?；赜蜏系某叽缗c輸油溝的尺寸相同。
3.8 減速器的附件
為了保證減速器正常工作，除了對(duì)箱體、軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤(rùn)滑油池注油、排油、指示油面，裝拆時(shí)箱座與箱蓋的精確定位、啟蓋及吊運(yùn)等減速器附件的合理選擇和設(shè)計(jì)。
3.8.1 檢查孔與檢查孔蓋的設(shè)計(jì)
為了檢查傳動(dòng)零件的嚙合和潤(rùn)滑情況，并為了向箱體內(nèi)注入潤(rùn)滑油，應(yīng)在傳動(dòng)件嚙合區(qū)的上方設(shè)置窺視孔。窺視孔要足夠大，以便于檢查操作。
窺視孔上設(shè)有視孔蓋，用螺釘緊固，視孔蓋可用鋼板、鑄鐵或有機(jī)玻璃等材料制造，其結(jié)構(gòu)形式及尺寸確定如圖3-12
圖3-12 視孔蓋的結(jié)構(gòu)
??；螺釘為M8，直徑，個(gè)數(shù)為6個(gè)
3.8.2 通氣器的結(jié)構(gòu)及尺寸
減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，箱內(nèi)會(huì)發(fā)生溫度升高、氣體膨脹的空氣和油蒸汽能自由地排出，以保持箱體內(nèi)外氣壓相等，不致使?jié)櫥脱叵潴w接合面、軸伸處及其它縫隙滲漏出來(lái)，通常在箱蓋頂部或視孔蓋上設(shè)置通氣器。通氣器的結(jié)構(gòu)形式很多，因?yàn)樵撛O(shè)備用于灰塵比較大的場(chǎng)合，所以選擇如下結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-13、尺寸見(jiàn)表3-6，其內(nèi)部做成曲路，并設(shè)有金屬濾網(wǎng)，可減少灰塵隨空氣進(jìn)入箱內(nèi)。
表3-6 通氣器的尺寸
8
3
16
40
40
12
7
18
25.4
22
2
2
見(jiàn)圖3-13 通氣孔的結(jié)構(gòu)
3.8.3 放油孔、螺塞和封油圈
為了將污油排放干凈，應(yīng)在油池的最底位置處設(shè)置放油孔。放油孔的位置如圖3-14。
放油孔用螺塞及油封墊圈密封。螺塞用細(xì)牙螺紋圓柱，墊圈的材料為耐油橡膠、石棉及皮革等。螺塞直徑約 為箱體壁厚的2~3倍。螺塞及密封墊圈的尺寸見(jiàn)表3-7
見(jiàn)圖3-14 放油孔的位置及結(jié)構(gòu)尺寸
表3-7
21
34
31.2
27
32
16
4
4
1
1.5
35
2
3.8.4 油標(biāo)指示器
為了指示減速器內(nèi)油面的高度，以保持箱體內(nèi)正常的油量，應(yīng)在便于觀察和油面比較穩(wěn)定的部位設(shè)置油面指示器。
油面指示器上有兩條刻線，分別表示最高油面和最低油面的位置。最低油面為傳動(dòng)零件正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的油面，其高度根據(jù)傳動(dòng)零件的浸油潤(rùn)滑要求確定；最高油面為油面靜止時(shí)的高度。兩油面高度差值與傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)、速度等有關(guān)。對(duì)中、小型減速器通常取5~10mm。
油面指示器的結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖3-15、尺寸見(jiàn)表3-8。
圖3-15 桿式油標(biāo)的結(jié)構(gòu)和安裝
表3-8
h
a
b
c
D
4
16
6
35
12
8
5
26
22
3.8.5 起吊裝置
為了便于搬運(yùn)減速器，應(yīng)在箱體上設(shè)置起吊裝置。選用以下兩種：
(1) 吊耳
吊耳是直接在箱體上鑄出，其結(jié)構(gòu)形式和尺寸如圖3-16
圖3-16 吊耳的結(jié)構(gòu)和尺寸
(2) 吊鉤
吊鉤鑄在箱座的凸緣下面，用于吊運(yùn)整臺(tái)減速器，其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-17。
圖3-17 吊鉤的結(jié)構(gòu)及尺寸
3.8.6 定位銷
為精確地加工軸承座孔，并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下半孔始終保持加工時(shí)的位置精度，應(yīng)在箱蓋和箱座的剖分面加工完成并用螺栓聯(lián)接后，鏜孔之前，在箱蓋和箱座的聯(lián)接凸緣上配裝兩個(gè)定位圓錐銷。定位銷的位置應(yīng)便于鉆、鉸加工，且不防礙附近聯(lián)接螺栓的裝拆。兩圓錐銷應(yīng)相距較遠(yuǎn)，且不宜對(duì)稱布置，以提高定位精度。
圓錐銷的公稱直徑（小端直徑）可取，其長(zhǎng)度應(yīng)稍大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度，以便于裝拆。見(jiàn)圖3-18
定位銷直徑去標(biāo)準(zhǔn)值
圖3-18 定位銷結(jié)構(gòu)
3.8.7 啟蓋螺釘
為了加強(qiáng)密封效果，防止?jié)櫥蛷南潴w剖分面處滲漏，通常在箱蓋和箱座剖分面上以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時(shí)往往因粘接較緊而不易分開(kāi)。為此常在箱蓋凸緣的適當(dāng)位置上設(shè)置1~2個(gè)啟蓋螺釘。啟蓋螺釘?shù)闹睆脚c箱蓋凸緣聯(lián)接螺栓直徑相同，其長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋凸緣的厚度。其端部應(yīng)為圓柱形或半圓形，以免在擰動(dòng)時(shí)將其端部螺紋破壞，見(jiàn)圖3-19
圖3-19啟蓋螺釘結(jié)構(gòu)
3.9減速器主要零件的加工工藝
3.9.1 零件圖樣分析
(1) 兩個(gè)的圓柱度為。
(2) 兩個(gè)相對(duì)與基準(zhǔn)A、B圓跳動(dòng)公差為。
(3) 和的外圓相對(duì)與基準(zhǔn)A、B圓跳動(dòng)公差為。
(3) 和的相對(duì)與基準(zhǔn)A、B端面跳動(dòng)公差為。
3.9.2 中間軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程卡
見(jiàn)附錄一
第四章 往復(fù)式給煤機(jī)其它部件的設(shè)計(jì)
給煤機(jī)的箱體、機(jī)架是由鋼板(材料：Q235)和角鋼用螺栓或焊接的方式聯(lián)接在一起，具體尺寸查參考文獻(xiàn)[6]。根據(jù)已知參數(shù)（給料量：；往復(fù)行程：），初步確定箱體、機(jī)架的基本形狀和尺寸。設(shè)定箱體的有效高度和寬度，高度為，寬度為。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4-1所示：
圖4-1給料機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
參考文獻(xiàn)[6]，初定側(cè)板的厚度為10mm,底版的厚度為16mm。本設(shè)計(jì)主要對(duì)底托板、托輥進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明外，其余的角鋼、槽鋼、螺栓等，則參考文獻(xiàn)[6]上的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)和尺寸，故不再贅述。
4.1 底托板的設(shè)計(jì)及校核
如圖4-2所示
1——角鋼1 2——角鋼2 3——底托板 4——鋼板
圖4-2 底托板示意圖
底托板是給料機(jī)的承壓部件，它長(zhǎng)期處于高壓受力狀態(tài)，所以，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。由(2-4)可知,為給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量，則。根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖作出剪力圖、彎矩圖，B截面的彎矩最大，是底托板的危險(xiǎn)截面。
圖4-3 底托板的結(jié)構(gòu)受力分析圖
1) 慣性矩：
2) 支反力
垂直力 ，
水平力
3) 彎矩：
4) 彎曲應(yīng)力：
選取底托板的材料為，參考文獻(xiàn)[4]表4-1，查得，
所以底托板的彎曲強(qiáng)度校核滿足設(shè)計(jì)要求。
4.2 托輥的設(shè)計(jì)及校核
4.2.1 托輥軸的設(shè)計(jì)及校核
(1) 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩
(2) 求作用在托輥上的力
由以上計(jì)算可知，給煤機(jī)槽體內(nèi)