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1、 學(xué) 號. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 650型對輥式壓球機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 名 稱 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 院（系）名稱 工學(xué)院機(jī)械系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 2014年 5月15日 1 緒論 1.1 壓球機(jī)的重要性 我國每年僅以燃燒方式消耗的煤炭就達(dá)11億噸，占煤炭年總產(chǎn)量的80%左右。 在一次能源消費(fèi)構(gòu)成中，煤約占75%，而其中全國的工業(yè)鍋爐（約42 萬臺）、工 業(yè)窯爐（16

2、 萬座）年耗煤量就達(dá) 4 億噸，占直接燃燒方式耗煤量的 1/3 還多。 以上數(shù)據(jù)表面，煤炭是中國一次能源的支柱。據(jù)有關(guān)資料介紹，我國一次能源的 資源結(jié)構(gòu)中，煤炭與石油、天然氣、水電及核電等相比，在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢， 將探明的一次能源保有儲量折算為煤計(jì)，煤炭占 90%以上。 原煤不經(jīng)過入洗而直接用于燃燒，不僅浪費(fèi)能源，而且產(chǎn)生大量的煤煙和溫 室氣體的排放發(fā)。采用清潔煤技術(shù)，是提高煤炭利用效率和減少污染的最佳選擇。 工業(yè)型煤成套技術(shù)就是其中一種比較成熟的方法,通過添加助劑對粉煤進(jìn)行混捏 成型 ,用作工業(yè)鍋爐和窯爐的燃料 ,與直接燃燒散煤相比 ,煙塵排放量可減少 60%,SO2 排放量可減少 50

3、%。 壓球機(jī)主要用于有色和黑色金屬礦粉的制球造塊，直接進(jìn)爐冶煉，提高附加 值。凡是冶金行業(yè)廢料，輔料需上爐的，都需要壓球機(jī)來完成。凡是冶金行業(yè)廢 料，輔料需上爐的，都需要壓球機(jī)來完成。比如：除塵灰、池泥、氧化皮、鋼渣、 鐵精粉、鋁灰粉、硅錳礦粉，等等?？蓪⒏鞣N粉料（如鎂砂、鋁礬土、白云石、 鐵粉等）通過強(qiáng)制增壓，預(yù)壓螺旋精密加工、制成密度較大的球坯，被廣泛應(yīng)用 于冶金、化工、煤炭及耐火材料等行業(yè)。經(jīng)壓球機(jī)制作成型后的物料，節(jié)能環(huán)保， 便于運(yùn)輸，提高了對廢料的利用率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 1.2 壓球機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國外型煤早已有成熟的技術(shù)，聯(lián)合國能源組織把型煤視為節(jié)能減污的有效途

4、 徑予以推廣。 70 年代石油危機(jī)后，型煤科研工作進(jìn)一步得到重視， 1969~1980 年型煤發(fā)明專利每年為 13項(xiàng)，1980~1983 年增加到每年70 多項(xiàng)。1989 年亞太經(jīng) 互會在菲律賓召開了主題為“型煤開發(fā)與環(huán)境效益”的煤炭利用專家會議。1992 年聯(lián)合國召開了大氣污染、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的終于途徑。 中國目前在工業(yè)上得到普遍應(yīng)用的型煤主要是通過機(jī)制冷壓一次成型的型 煤。成型設(shè)備有對輥成型機(jī)和擠出機(jī)。成型壓力較低,一般在 25MPa 左右。型煤 的形狀大部分為扁圓形,也有方形、枕形、棒形等。其顯著的特征是呈餅狀或柱 狀,三維方向的尺寸至少有一個相差較大,而且尺寸單一。所制型煤密度較高,表

5、 面比較光潔,具有比較高的強(qiáng)度。 生產(chǎn)型煤所用的粘結(jié)劑有無機(jī)質(zhì)（如石灰、粘土、水泥、膨潤土等）和有機(jī)質(zhì) （腐植酸鹽、紙漿廢液、淀粉等）及兩者結(jié)合起來的復(fù)合粘結(jié)劑。從研究方向來看, 目前國內(nèi)型煤對所使用的粘結(jié)劑更側(cè)重于開發(fā)免烘干工藝,即可使制成的型煤具 有理想的冷態(tài)強(qiáng)度和防水性能的粘結(jié)劑。 型煤的生產(chǎn)設(shè)備則有向引進(jìn)高壓成型設(shè)備的方向和推廣國內(nèi)研制的低壓爐 前成型設(shè)備方向并舉的發(fā)展趨勢。以期能夠降低成本,提高質(zhì)量,加快型煤產(chǎn)業(yè)化 進(jìn)程。成本高于原煤,再加上型煤生產(chǎn)要消耗一定的人力及電能,型煤生產(chǎn)廠家也 要獲取一定的利潤,致使鍋爐型煤的售價一般比可代替煤種高出數(shù)十元。 當(dāng)型煤所帶來的經(jīng)濟(jì)效益不

6、能彌補(bǔ)用戶購置型煤的價差時,在市場經(jīng)濟(jì)條件 下,即使采用其他強(qiáng)制辦法,也很難形成市場。這正是中國工業(yè)鍋爐型煤夭折,又 轉(zhuǎn)向推廣鍋爐型煤在爐前即制即用的所謂“爐前成型”方法的根本原因。工業(yè)鍋 爐型煤爐前成型技術(shù),從本質(zhì)上講是增加了鍋爐的輔機(jī)。是鍋爐節(jié)能技術(shù)改造的 一部分。其減少環(huán)境污染效果甚差。按照有關(guān)廠家提供的價格資料分析,在中國 煤炭資源價格偏低的條件下,由于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)或改變所用的煤質(zhì)不同 ,所增加 的這一部分投資回收期限大約在幾個月至幾年。根據(jù)對用戶的調(diào)查分析,多數(shù)認(rèn) 為這種爐前成型方法不適應(yīng)中國大量的用戶鍋爐單臺容量小、按季節(jié)運(yùn)行或間歇 式運(yùn)行的要求。 1.3 壓球機(jī)在工業(yè)中的作用

7、 我國工業(yè)型煤的生產(chǎn)工藝主要采用粉煤添加粘結(jié)劑低壓成型,以往的研究主 要集中在成型工藝和粘結(jié)劑方面,對成型機(jī)械的研究開發(fā)甚少。事實(shí)上,成型機(jī)械 是型煤生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備, 國內(nèi)大部分型煤廠采用有粘結(jié)劑的低壓成型 , 其工藝 過程主要包括原煤的粉碎、配料,粘結(jié)劑、固硫劑等助劑的添加,混捏與成型,型 煤烘干等,工藝冗長。再加上用電和設(shè)備的折舊、添加劑及人員工資,導(dǎo)致型煤的 生產(chǎn)成本偏高,最終型煤價格與塊煤相差無幾 ,從而使型煤用戶在經(jīng)濟(jì)上承受起 來較為困難。所以本論文就是設(shè)計(jì)高壓的成型機(jī)械，這樣可以少用甚至不用粘結(jié) 劑。 1.4 壓球機(jī)設(shè)備構(gòu)造及構(gòu)造的具體分析 1.4.1 壓球機(jī)的三大系統(tǒng) 1、

8、給料部分，主要是實(shí)現(xiàn)定量給料來保證物料均勻進(jìn)入對輥間。螺旋送料 裝置由電磁調(diào)速電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)皮帶輪、蝸桿減速器轉(zhuǎn)動，將被壓物料強(qiáng)制壓入主 進(jìn)料口。由于電磁調(diào)速電機(jī)恒矩特性，當(dāng)螺旋送料機(jī)的壓料量與主機(jī)所需物料量 相等時，可以保持恒定的供料壓力使球團(tuán)質(zhì)量穩(wěn)定。如供料量過大，則送料裝置 的電過載;供料量過小則不成球。因此熟練的操作技是保證壓球正常工作的重要 條件。 2、傳動部分，主傳動系統(tǒng)為：電動機(jī)--三角形帶---減速機(jī)---開式齒輪---軋輥。 主機(jī)由電磁調(diào)速電機(jī)提供動力，經(jīng)皮帶輪、圓柱齒輪減速機(jī)，通過棒銷聯(lián)軸器傳 至主動軸。主動軸與被動軸通過開式齒輪保證同步運(yùn)行。被動軸承座后邊裝有液 壓裝置。

9、液壓保護(hù)裝置是由液壓泵將高壓油打入液壓缸，使活塞產(chǎn)生軸向位移。 活塞桿的前接頭頂在軸承座上以滿足生產(chǎn)壓力要求。 3、成型部分，主要指主機(jī)部分，核心部分是軋輥。當(dāng)兩壓輥之間進(jìn)料過多 或進(jìn)入金屬塊時，液壓缸活塞桿受壓過載，液壓泵會停機(jī)、蓄能器對壓力變化起 緩沖作用、溢流閥開啟回油、活塞桿移位使壓輥間縫隙加大從而使硬物通過壓輥， 系統(tǒng)壓恢復(fù)正常，可以保護(hù)壓輥不損壞。本機(jī)可以根據(jù)壓球密度的要求調(diào)整壓力， 生產(chǎn)機(jī)動靈活。 1.4.2 壓球機(jī)的工作過程 1、固體常能或多或少地把周圍介質(zhì)中的物質(zhì)吸附向自由表面。顆料越小其比 表面積越大，表面自由焓越高，顆粒間的作用力越大，內(nèi)力越強(qiáng)，表現(xiàn)出粉狀物 料具有

10、粘結(jié)性。湘潭電化(002125)旗下的湘潭錳礦公司的錳粉礦物料中電爐收塵 灰含量大約在2 0 %左右使物料的粘結(jié)性很大，加之物料在混碾過程中加入了適 量的粘結(jié)劑使物料粘結(jié)性有所提高。因此物料較易產(chǎn)生掛壁現(xiàn)象。 物料在重力及沖力的作用下，使物料顆粒間形成剪力，并不斷增加，當(dāng)剪力 超過料拱屈服強(qiáng)度時拱層出現(xiàn)崩塌，剪力減小拱層在穩(wěn)定，剪力再積累，這樣不 斷循環(huán)，所以這種物料的流動是不穩(wěn)定的。 2、 當(dāng)物料從溜槽轉(zhuǎn)人中轉(zhuǎn)料倉后，主要靠自重和預(yù)壓螺旋強(qiáng)制喂料送人對輥。 因預(yù)壓螺旋安裝在對輥中心線正上方且預(yù)壓螺旋喂料為送料的主要方式。所以在 對輥中心線方向上的物料受到來自預(yù)壓螺旋的強(qiáng)制外力，在外力作用

11、下物料的化 學(xué)成分及膠結(jié)物性質(zhì)不會發(fā)生變化，但微結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生顯著的變化。隨著外力沖壓 能量的不斷增加，物料顆粒移動，使物料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了漸變，微結(jié)構(gòu)由原來的粒 狀架空結(jié)構(gòu)為主轉(zhuǎn)變?yōu)榱铊偳督Y(jié)構(gòu)為主，由疏松變?yōu)榫o密，使物料顆粒處于密 實(shí)的狀態(tài)。物料顆粒的微結(jié)構(gòu)由粒狀架空結(jié)構(gòu)變成粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，接觸關(guān)系由點(diǎn) 接觸變成面接觸，小孔隙的增加，使得物料的干密度（單位體積中固體顆粒部分 的質(zhì)量）增加。而在倉壁兩邊的物料主要是靠自重流人料口，很少或沒有受到外 力擠壓所以微結(jié)構(gòu)基本上沒有發(fā)生變化，且干密度較小，這樣就必然會導(dǎo)致物料 密度分布不均勻，壓制出質(zhì)量和密度不均勻的小球。 3、 物料從料倉進(jìn)人對輥。首先進(jìn)人

12、咬入?yún)^(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)，由于物料粒子的 重新排列或聚合而使物料空隙率有所減少。隨著對輥的轉(zhuǎn)動，物料在兩對輥之間 所占有的空間逐漸減少，則成型壓力逐漸增高并達(dá)到最大值，在這個區(qū)域內(nèi)，物 料粒子之間的相對運(yùn)動大大降低，且粒子發(fā)生了彈性變形和塑性變形。隨后成型 壓力慢慢減小，物料由壓縮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥曰貜?fù)狀態(tài)。 囹1 壓球機(jī)壓制球團(tuán)乖竄囹 2 基本參數(shù)的確定 2.1 電動機(jī)的選擇 2.1.1 選擇電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式 按工作條件和要求，選用一般用途的y系列三相異步電動機(jī)，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2.1.2 選擇電動機(jī)的容量 輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 n=13r/min 輥面切相線壓力 f=3kN/cm

13、 輥?zhàn)訉挾?b=350mm 輥?zhàn)铀俣?v二r *3二d *n* n/(60*1000) =0.44m/s 工作部分的功率 p=f *b* v=3*35*0.44=46.2kw 電動機(jī)的功率p0=p/n，其中n是從電動機(jī)到輥論主軸之間的傳動裝置總效 率n = ni*n2*n3*n4*n4*n5根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表1-7得： n1=0.96 是帶輪的傳動效率 n2=0.96 是減速器的傳動效率 n3=0.99 是聯(lián)軸器的傳動效率 n4=0.98 是軸承的傳動效率 n5=0.97 是齒輪的傳動效率 n=n1*n2*n3*n4*n4*n5=0.849965985 電動機(jī)的功

14、率p0=p/n=54.36kw選擇電動機(jī)的功率pm三p0,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課 程設(shè)計(jì)手冊》所以選擇Y280M-6電動機(jī)。其同步轉(zhuǎn)速是1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速是 980r/min，額定功率為55KW。 2.2 傳動方案的確定 壓球機(jī)的工作環(huán)境不好，工作狀況不穩(wěn)定，維修也不是很方便。所以在設(shè)計(jì) 過程中應(yīng)使整機(jī)在保證工藝性能指標(biāo)的前提下盡量提高使用壽命，簡化結(jié)構(gòu)，減 少故障點(diǎn)，最大限度的降低維修量。其傳動簡圖如圖2所示。 整機(jī)結(jié)構(gòu)大致分為：電動機(jī)、帶傳動、減速器、聯(lián)軸器、工作輥、同步齒輪 等。 圖2?1傳動系統(tǒng)簡圖 2.3傳動比的計(jì)算及分配 總的傳動比i二Nm/n=980/13

15、=75,因?yàn)樗x的減速器是標(biāo)準(zhǔn)減速器，并且?guī)л?不宜承受很大的傳動比，所以減速器選擇時應(yīng)該選擇i減＜75的,根據(jù)＜〈機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊＞＞第五版 成大先主編，初步選擇zsy系列的減速器，傳動比i減=71,根據(jù) n=1000r/min和傳動比i=71及功率p三54.36,可以選擇zsy315-71- II的減速器， 由此可知，帶輪的減速比為i帶二i/i減=1.056。 3 v帶帶輪設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道Pd=ka*p=1.2*55=66kw，其中p為傳遞功率，ka是工況系 數(shù)，有《機(jī)械設(shè)計(jì)》》表8-2要選擇ka=1.2 3.2 選定帶型 根據(jù)pd和n1由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八

16、版圖8-11選取普通v帶d帶型 3.3 傳動比 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道i=n1/n2=dp1/dp2 若計(jì)入滑動率由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道i=n1/n2= dp2/{（1-￡）dp1} n2是大帶輪轉(zhuǎn)速，dp1是小帶輪的節(jié)圓直徑，dp2是大帶輪的節(jié)圓直徑，￡是彈性 滑動率，￡通常取0.01-0.02，通常帶輪的節(jié)圓直徑可視為基準(zhǔn)直徑。 3.4 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 Dd1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6和表8-8選定，為提高v帶的壽命，宜選取較大的直 徑，這里選取355mm， 3.5 大帶輪的基準(zhǔn)直徑 由Dd2=i*dd1（1-￡），且dd2應(yīng)按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8選取標(biāo)準(zhǔn)值，可選取 dd2=400m

17、m。 3.6 帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道V=n*dpl*nl/（60*1000）=18.21m/s 為充分發(fā)揮v帶的能力，一般應(yīng)使v~20m/s，故帶的傳動速度還可以。 3.7 初定軸間距 《機(jī)械設(shè)計(jì)》0.7 （dd1+dd2）

18、~a0+ (ld-ld0) /2=807mm, amin=a-0.015ld=848.988mm amax=a+0.03ld=890.988mm 其中amin是安裝所需的最小軸間距，amax是張緊或補(bǔ)償伸長所需的最大軸間距。 min max 3.10 小帶輪包角 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道a1=180-(dd2-dd1)/a*57.3>120. 如果al較小應(yīng)增大a或用張緊輪 3.11單根 v 帶傳遞的基本額定功率 根據(jù)帶型?dd1?和片見《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4a可查的P1=17.01kw 3.12傳動比序1時的額定功率增量 根據(jù)帶型?dd1?和i帶見《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4b可查的Ap]=

19、0.75kw 3.13v 帶的根數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道Z=pd/{(P]+AP])*ka*%}=4.36,其中ka是小帶輪包角修 正系數(shù)，見《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表9.2-14, ￡是帶長修正系數(shù)，見表8-2可知. Ka=0.99， Kl=0.86 所以要選取帶根數(shù)z=5 3.14 單根 v 帶的預(yù)緊力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道F0=500(2.5/ka-1)*pd/ (z*v)+m*v*v=788.037N 其中m是每米v帶的質(zhì)量由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3可知m=0.61kg/m 3.15 作用在軸上的力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道Fr=2f0*z*sin (al/2) =7880.37N 3.1

20、6 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-10可知v帶輪的輪緣尺寸，基準(zhǔn)寬度bd=27mm，基準(zhǔn)線 上槽深hamin=8.1mm，這里取ha=9mm，基準(zhǔn)線下槽深hfmin=19.9mm，這里取做 hf=20mm，槽間距fmin=23，這里取做f=24mm，最小輪緣厚度6min=12mm，這里取 做 6=14mm，帶輪寬度B二(zT) *e+2f=196mm，小帶輪外徑da1=dd1+2ha=373mm， 大帶輪外徑 da2=dd2+2ha=393mm. 4 基本參數(shù)計(jì)算 4.1 各軸的轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道 I軸:nl=n0i 帶=980/1.056=928r/min II軸

21、:n 2=n1/i 減=900/71=13r/min III軸:n3=n2=13r/min W軸:n4=n3=13r/min 4.2各軸功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道 I軸:pl=p0*nl=52.19kw II軸:p2=pl*n2=50.10kw III軸:p3=p2*n3=49.60kw W軸:p4=p3*n4*n5=47.15kw 4.3 各軸轉(zhuǎn)矩 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道 I軸:t1=9550*p1/n1=537.08N*m II軸：t2=9550*p2/n2=36804.23N*m III軸：t3=9550*p3/n3=36436.92N*m W軸：t4=9550*p

22、4/n4=34637.12N*m 5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1軸材料的選擇 因?yàn)閭鬟f的功率和轉(zhuǎn)矩很大故應(yīng)該選擇好點(diǎn)的材料，這里我們選擇40cr，經(jīng) 過調(diào)質(zhì)處理后，其硬度是241-286hbs，抗拉強(qiáng)度6b=685mpa，屈服點(diǎn)6s=490mpa， 需用彎曲應(yīng)力 [80]=120mpa， [g — 1]=70mpa 5.2計(jì)算III軸最小軸徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道Dmin>A03』聞3錯誤!未找到引用源。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 15-3可知，A0=97-112，取A0=100,可得到dmin>156.26mm,對于軸徑d>100mm 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大3%既dmin>160.95m m

23、，故選軸徑d=220mm。 輸出軸的最小直徑顯然是安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑d 圖5.1軸的簡易圖 為了使所選的軸直徑d I -II與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器的 型號，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩tca=ka*t3，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩 變化很小，故取ka=1.3，貝V： tca=47367.996N*m， 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩tea應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，用鼓型齒式 聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為100000n*m，半聯(lián)軸器的孔徑是d1=220m m，故取 d I -1 =220mm，半聯(lián)軸器的長度L=230mm。 5.2.1 II-III段的直徑確定 為

24、了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，I-II右端需制出一軸肩，故取II-III段 5.2.2 軸承 初步選擇滾動軸承，因軸承只承受徑向力，并且徑向力很大，故選擇調(diào)心滾 子軸承，由新編＜＜機(jī)械設(shè)計(jì)手冊＞＞可以選取軸承代號23348，尺寸是 d*D*B=240mm*500mm*155mm 5.2.3 輥?zhàn)硬糠值妮S的設(shè)計(jì) 取安裝輥?zhàn)硬糠值妮S徑是296mm,即dV-W=296mm,根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知輥?zhàn)?長度為350m m,但是為了壓緊輥?zhàn)樱构髯佑行Чぷ?，取LV-W=346mm,輥?zhàn)?右端用軸肩定位，軸肩高度h＞0.07d=14m m,故取h=15m m,貝峙由肩處的直徑是 d=345m m,軸環(huán)高

25、度是 b＞1.4h=18m m,取 b=18mm。 5.2.4 軸承端蓋 軸承端蓋的總厚度為23mm,軸承兩端都用軸承端蓋，一端端蓋是為了防止軸 承軸向移動,另一端軸承端蓋是為了防止落料進(jìn)入軸承中。根據(jù)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聯(lián)軸器的距離為L=72mm, LII-III=72mm, LV-W=346mm,在W-V段因?yàn)閷τ谳佔(zhàn)觼碚f兩端的軸承最好對 稱分布這樣受力均勻，所以LlII-W=160mm。 5.2.5 齒厚的相關(guān)計(jì)算 齒輪的右端用軸肩定位，所以取d^-W段=240mm,由于其右端還要用螺母進(jìn) 行鎖緊，所以要取小于240m m的長度，這里取做L

26、W=172m m,墊片的厚度是 8mm,螺母的厚度是27m m,但是還是要露出一部分軸的，所以取段長度L IX-X=106mm。 5.2.6 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-2,取軸端倒角為3*45,。 5.2.7 求軸上載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖。 Ft\ Fr □ / T ] Fnvl ^X^Fnhl = LI 一 J Fnv2 = L2 \ j I?nh2 圖5.2 Fr和Fnvl即Fnv2都是豎直面內(nèi)的力，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，豎直面內(nèi)受到最主 要的力就是重力，在這里可以忽略不計(jì)，水平面內(nèi)的力很大，由《機(jī)械設(shè)

27、計(jì)》知 道的，F(xiàn)t=4.5kn*350=1575kn，因?yàn)橹问菍ΨQ分布的，所以Fnv1= Fnv2=Ft/2=787.5kn, L1=L2=270mm，彎矩Mh=Fnv1*L1=236250n*m，T=60025n*m 畫出彎矩圖和扭矩圖可知。 圖5.3 由上面的兩個圖可知在輥?zhàn)拥牡胤剿艿膹澟ちψ畲蟆? 5.2.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)機(jī)械設(shè) 計(jì)公式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力， 取a=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道的 皿8=錯誤味找到引用

28、源。=錯誤!未找到引用源。 前已選定軸的材料為40cr,經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查得[6 — l]=70mpa,因此oca<[6—l], 故安全 』Mh2 + ? T）2 /O.ld3 5.3W軸的校核 IV軸的設(shè)計(jì)與前者相同，它們材料相同，承受的力矩和轉(zhuǎn)矩相同，支撐相對于輥?zhàn)右蚕? 同，所以不用再設(shè)計(jì)校核了。 6 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6.1 選定齒輪的類型，精度等級，材料，初定其模數(shù)及齒數(shù) 根據(jù)工作要求，選用直齒圓柱齒輪傳動。對輥式壓球機(jī)為一般的工作機(jī)器， 速度不高，故選用7級精度（GB 10095-88）。材料選擇，選擇齒輪材料為40cr （調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS。 根據(jù)結(jié)構(gòu)要

29、求，齒輪的分度圓直徑應(yīng)該和輥?zhàn)拥闹睆较嗤?，這里我們初步選 擇其模數(shù)m=16mm,那么由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道的其齒數(shù)Z=d/m=650/16=40 6.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 又由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知道的計(jì)算公式（10-5）進(jìn)行試算，即 mN錯誤!未找到引用源。 6.2.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1、 齒輪傳遞的扭矩 T=T3/2=5939705.432n*m 2、 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7選取齒寬系數(shù)，因?yàn)樵搨鲃又羞x的是懸臂式的結(jié) 構(gòu)，故錯誤!未找到引用源。 =0.5。 3、 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞極限ofel=620mpa， 4、 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-1

30、8取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1=0.88 5、 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（10-12）得 [of]1 =錯誤!未找到引用源。=238.86mpa 6、 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》v=錯誤!未找到引用源。=錯誤!未找到引用源。=0.44m/s， 7級精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8查的動載系數(shù)Kv=1.2，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2 查得使用系數(shù)Ka=1，直齒輪Kfa=1.35，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13查得K化=1.35 7、 計(jì)算載荷系數(shù) K K=Ka*Kv*Kfa*Kfb=2.0412 8、 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5，查得齒形系數(shù)Yfa1=2

31、.226,應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.764 9、《機(jī)械設(shè)計(jì)》計(jì)算錯誤!未找到引用源。=錯誤!未找到引用源。=0.016439 mN錯誤!未找到引用源。=13.34 由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，由 m>13.34mm查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=16mm，由齒輪直徑 d=650m m，算出齒輪的齒數(shù)z 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》Z=d/m=650/16=40.6，取齒數(shù)為41個，這樣齒輪分度圓直徑 變?yōu)榱?d=z*m=41*16=656mm。 7 減速器的選用 減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪—蝸桿傳動 所組成的獨(dú)立部件，常用在動力機(jī)與

32、工作機(jī)之間作為減速的傳動裝置；在少數(shù)場 合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較 高、傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很 廣。減速器類型很多，按傳動級數(shù)主要分為：單級、二級、多級；按傳動布置方 式不同主要分為：展開式、同軸式、分流式；按傳遞功率的大小不同可分為：小 型、中型、大型；按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪 等。 7.1 以下對幾種減速器進(jìn)行對比 7.1.1 圓柱齒輪減速器 當(dāng)傳動比在 8 以下時，可采用單級圓柱齒輪減速器。大于 8 時，最好選用 二級(i=8—40)和二級以上(i>40)的減速器

33、。單級減速器的傳動比如果過大，則其 外廓尺寸將很大。二級和二級以上圓柱齒輪減速器的傳動布置形式有展開式、分 流式和同軸式等數(shù)種。展開式最簡單，但由于齒輪兩側(cè)的軸承不是對稱布置，因 而將使載荷沿齒寬分布不均勻，且使兩邊的軸承受力不等。為此，在設(shè)計(jì)這種減 速器時應(yīng)注意：軸的剛度宜取大些；轉(zhuǎn)矩應(yīng)從離齒輪遠(yuǎn)的軸端輸入，以減輕載荷 沿齒寬分布的不均勻；采用斜齒輪布置，而且受載大的低速級又正好位于兩軸承 中間，所以載荷沿齒寬的分布情況顯然比展開好。這種減速器的高速級齒輪常采 用斜齒，一側(cè)為左旋，另一側(cè)為右旋，軸向力能互相抵消。為了使左右兩對斜齒 輪能自動調(diào)整以便傳遞相等的載荷，其中較輕的齠輪軸在軸向應(yīng)能作

34、小量游動。 同軸式減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上，故箱體長度較短。但這種減速器 的軸向尺寸較大。 圓柱齒輪減速器在所有減速器中應(yīng)用最廣。它傳遞功率的范 圍可從很小至40 000kW，圓周速度也可從很低至60m/s — 70m / s,甚至高達(dá) 150m/s。傳動功率很大的減速器最好采用雙驅(qū)動式或中心驅(qū)動式。這兩種布置 方式可由兩對齒輪副分擔(dān)載荷，有利于改善受力狀況和降低傳動尺寸。設(shè)計(jì)雙驅(qū) 動式或中心驅(qū)動式齒輪傳動時，應(yīng)設(shè)法采取自動平衡裝置使各對齒輪副的載荷能 得到均勻分配，例如采用滑動軸承和彈性支承。 圓柱齒輪減速器有漸開線齒形 和圓弧齒形兩大類。除齒形不同外，減速器結(jié)構(gòu)基本相同。傳動功率

35、和傳動比相 同時，圓弧齒輪減速器在長度方向的尺寸是漸開線齒輪減速器約 30％。 7.1.2 圓錐齒輪減速器 它用于輸入軸和輸出軸位置布置成相交的場合。二級和二級以上的圓錐齒輪 減速器常由圓錐齒輪傳動和圓柱齒輪傳動組成，所以有時又稱圓錐—圓柱齒輪減 速器。因?yàn)閳A錐齒輪常常是懸臂裝在軸端的，為了使它受力小些，常將圓錐面崧， 作為，高速極：山手面錐齒輪的精加工比較困難，允許圓周速度又較低，因此圓 錐齒輪減速器的應(yīng)用不如圓柱齒輪減速器廣。 7.1.3 蝸桿減速器 主要用于傳動比較大(j>10)的場合。通常說蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊、輪廓尺寸小， 這只是對傳減速器的傳動比較大的蝸桿減速器才是正確的，當(dāng)

36、傳動比并不很大 時，此優(yōu)點(diǎn)并不顯著。由于效率較低，蝸桿減速器不宜用在大功率傳動的場合。 蝸桿減速器主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同形式。蝸桿圓周速度小于 4m/s 時最好采用蝸桿在下式，這時，在嚙合處能得到良好的潤滑和冷卻條件。但蝸桿 圓周速度大于 4m/s 時，為避免攪油太甚、發(fā)生過多，最好采用蝸桿在上式。 7.1.4 齒輪-蝸桿減速器 它有齒輪傳動在高速級和蝸桿傳動在高速級兩種布置形式。前者結(jié)構(gòu)較緊湊， 后者效率較高。通過比較，我們選定圓柱齒輪減速器。 7.2 傳統(tǒng)型減速器結(jié)構(gòu) 絕大多數(shù)減速器的箱體是用中等強(qiáng)度的鑄鐵鑄成，重型減速器用高強(qiáng)度鑄鐵 或鑄鋼。少量生產(chǎn)時也可以用焊接箱體。

37、鑄造或焊接箱體都應(yīng)進(jìn)行時效或退火處 理。大量生產(chǎn)小型減速器時有可能采用板材沖壓箱體。減速器箱體的外形目前比 較傾向于形狀簡單和表面平整。箱體應(yīng)具有足夠的剛度，以免受載后變形過大而 影響傳動質(zhì)量。箱體通常由箱座和箱蓋兩部分所組成，其剖分面則通過傳動的軸 線。為了卸蓋容易，在剖分面處的一個凸緣上攻有螺紋孔，以便擰進(jìn)螺釘時能將 蓋頂起來。聯(lián)接箱座和箱蓋的螺栓應(yīng)合理布置，并注意留出扳手空間。在軸承附 近的螺栓宜稍大些并盡量靠近軸承。為保證箱座和箱蓋位置的準(zhǔn)確性，在剖分面 的凸緣上應(yīng)設(shè)有 2—3 個圓錐定位銷。在箱蓋上備有為觀察傳動嚙合情況用的視 孔、為排出箱內(nèi)熱空氣用的通氣孔和為提取箱蓋用的起重吊鉤。

38、在箱座上則常設(shè) 有為提取整個減速器用的起重吊鉤和為觀察或測量油面高度用的油面指示器或 測油孔。關(guān)于箱體的壁厚、肋厚、凸緣厚、螺栓尺寸等均可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。 關(guān)于視孔、通氣孔和通氣器、起重吊鉤、油面指示等均可從有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊和圖 冊中查出。在減速器中廣泛采用滾動軸承。只有在載荷很大、工作條件繁重和轉(zhuǎn) 速很高的減速器才采用滑動軸承。 7.3 新型減速器結(jié)構(gòu) 齒輪—蝸桿二級減速器 、圓柱齒輪—圓錐齒輪—圓柱齒輪三級減速器。 這 些減速器都具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在箱體上不沿齒輪或蝸輪軸線開設(shè)剖分面。為了 便于傳動零件的安裝，在適當(dāng)部位有較大的開孔。在輸入軸和輸出軸端不采用傳 統(tǒng)的法蘭式端蓋，而改用機(jī)

39、械密封圈；在盲孔端則裝有沖壓薄壁端蓋 .輸出軸的 尺寸加大了，鍵槽的開法和傳統(tǒng)的規(guī)定不同，甚至跨越了軸肩，有利于充分發(fā)揮 輪轂的作用。和傳統(tǒng)的減速器相比，新型減速器結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，既可簡化結(jié)構(gòu)， 減少零件數(shù)目，同時又改善了制造工藝性。但設(shè)計(jì)時要注意裝配的工藝性，要提 高某些裝配零件的制造精度。 8 產(chǎn)量計(jì)算 輥?zhàn)友刂芟虿寂徘蚋C數(shù)位 46個，輥?zhàn)友貙挾确较虿寂徘蚋C數(shù)位 6 個，故輥 子工作一周可生產(chǎn)煤球個數(shù)： n=46 X 6=276 經(jīng)計(jì)算每個煤球質(zhì)量m=10.3g,故可計(jì)算該設(shè)備每小時的產(chǎn)量： M=276 X 10.3X 13X60X90%~2t。 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始，因?yàn)閷?/p>

40、輥式壓球機(jī)不太了解，不知道壓球機(jī)機(jī)是什么樣 的，總體設(shè)計(jì)也就不知道應(yīng)該從那里入手。后來，導(dǎo)師讓我們見到了對輥式壓球 機(jī)照片，了解了壓球機(jī)的工作過程，對對輥式壓球機(jī)機(jī)機(jī)架總體設(shè)計(jì)有了基本概 念。 該機(jī)器生產(chǎn)時主要部件是主電機(jī)，動力經(jīng) V 形帶，傳至減速器：減速器通過 聯(lián)軸器，傳至主動軸，再由一對開式同步齒輪，保證兩輥軸同步（等速反向）其 中被動輥由斜鐵頂住，物料由貯料倉經(jīng)定量設(shè)備均勻地進(jìn)入壓密機(jī)料斗，等速反 向運(yùn)轉(zhuǎn)的對輥進(jìn)行壓縮物料的單位成型壓力由小變大，在對輥中心線處成型壓力 達(dá)到最大值，物料過該線后，成型壓力迅速變小使物料進(jìn)過脫球狀態(tài)，順利脫球 不同型號的壓球機(jī)，對應(yīng)著不同的減速機(jī)。減速

41、機(jī)的選型包括原始條件、選 擇類型、確定規(guī)格等步驟。 相比之下，類型選擇比較 簡單，而準(zhǔn)確提供減速器 的工況條件，掌握減速器的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)是減速器正確合 理選擇規(guī)格 的關(guān)鍵。規(guī)格選擇要滿足強(qiáng)度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。 設(shè)計(jì)過程中我遇到一些問題，如聯(lián)軸器的選擇，同步帶的設(shè)計(jì)，軸承座的選 用等等。在老師和同學(xué)們的幫下我解決了齒輪、帶傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所遇見的問題， 以及軸承座的選擇。由于本設(shè)計(jì)中用到不少標(biāo)準(zhǔn)件，通過設(shè)計(jì)我學(xué)會了怎樣去選 擇一些標(biāo)準(zhǔn)件，什么地方用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)件更合適。 經(jīng)過幾個月的忙碌，我已設(shè)計(jì)出基本符合要求的 650 對輥式壓球機(jī)。由于能 力有限，設(shè)計(jì)之中難免有

42、一些不足之處，還望老師給予指導(dǎo)。 致謝 時光飛逝，緊張而又充實(shí)的大學(xué)生活就要過去了。四年的大學(xué)生活，無論 是思想上還是學(xué)習(xí)上，我都有很大收獲，特別是最后半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)，這一段時 間對我的學(xué)習(xí)影響很大，我把他當(dāng)做我大學(xué)四年的總結(jié)性學(xué)習(xí)，在沒有做畢業(yè)設(shè) 計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè) 設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)， 而且也是對自己能力的一種提高。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西 還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是

43、一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都 應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有 什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這 里非常感謝幫助我的同學(xué)。 在這半年的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中，我在老師的精心指導(dǎo)下，從設(shè)計(jì)的選題、開題論證、 資料的收集整理，到正式的設(shè)計(jì)、修改，無不滲透著康老師的心血和汗水，在此 表示衷心的感謝！雖然這個設(shè)計(jì)做的也有所欠缺，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東 西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。通過設(shè)計(jì)，我深深的感受 到了自己知識的淺薄，學(xué)海無涯，在將來的學(xué)習(xí)中我一定會更

44、加的勤奮、謙虛。 在這里我向在大學(xué)期間教導(dǎo)我、幫助我的各位老師表示最誠摯的謝意!祝老師們 身體健康、萬事如意！ 參考文獻(xiàn) [1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五版)[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社,2010, (01). [2] 周開勤?機(jī)械零件手冊[M].北京:高等教育出版社，2001. [3] 朱冬梅，胥北瀾?畫法幾何及機(jī)械制圖[M].北京:高等教育出版社，2000. [4] 欒秋承，詹家鈞.工業(yè)型煤成型機(jī)的研究[J].煤炭加工與綜合利用，1994, (02) . [5] 米潔.柔性傳動在工業(yè)型煤成型機(jī)中的應(yīng)用[J].機(jī)械傳動,2000, (02). [6] 劉濤，王香婷.高壓對輥成型

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