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1、目　錄 1 前言………………………………………………………………………………1 2 總體方案論證…………………………………………………………………2 2.1 打散分級機(jī)的工作原理………………………………………………………2 2.2 打散分級機(jī)的結(jié)構(gòu)分析………………………………………………………2 2.3 轉(zhuǎn)子部分分析…………………………………………………………………3 2.3.1 回轉(zhuǎn)部分分析…………………………………………………………………4 2.3.2 傳動部分分析…………………………………………………………………4 3 打散部分設(shè)計……………………………………………………

2、………5 3.1 電動機(jī)的選擇…………………………………………………………………5 3.2 帶輪的設(shè)計計算………………………………………………………………6 3.3 軸的設(shè)計與強(qiáng)度校核…………………………………………………………8 3.3.1 選擇軸的材料……………………………………………………………8 3.3.2 確定輸出軸運(yùn)動和動力參數(shù)……………………………………………8 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………8 3.3.4 計算軸的受力…………………………………………………………10 3.3.5 軸的疲勞強(qiáng)度校核………………………………………

3、……………11 3.3.6 軸的靜強(qiáng)度校核………………………………………………………16 3.4 滾動軸承的壽命計算………………………………………………………16 4 分級部分設(shè)計……………………………………………………………18 4.1 電動機(jī)的選擇………………………………………………………………18 4.2 軸的設(shè)計……………………………………………………………………18 4.2.1 選擇軸的材料………………………………………………………………18 4.2.2確定輸出軸運(yùn)動和動力參數(shù)……………………………………………18 4.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………

4、…………………………19 5 風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………18 6 結(jié)論…………………………………………………………………………23 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………24 致謝………………………………………………………………25 1前言 打散分級機(jī)是與輥壓機(jī)配套使用的新型料餅打散分選設(shè)備，該設(shè)備集料餅打散與顆粒分級于一體，與輥壓機(jī)閉路，構(gòu)成獨(dú)立的擠壓打散回路。由于輥壓機(jī)在擠壓物料時具有選擇性粉碎的傾向，所以在經(jīng)擠壓后產(chǎn)生的料餅中仍有少量未擠壓好的物料，加之輥壓機(jī)固有的磨輥邊緣漏料的弊端和因開停機(jī)產(chǎn)生的未被充分?jǐn)D壓的

5、大顆粒物料將對承擔(dān)下一階段粉磨工藝的球磨系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，制約系統(tǒng)產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。因?yàn)檩亯簷C(jī)操作規(guī)程規(guī)定：設(shè)備啟動時液壓系統(tǒng)應(yīng)處于卸壓狀態(tài)。所以，在輥壓機(jī)啟動過程中將有大量未經(jīng)有效擠壓的物料通過輥壓機(jī)。這也是在打散分級機(jī)介入擠壓粉磨工藝系統(tǒng)前的擠壓預(yù)粉磨工藝系統(tǒng)產(chǎn)量提高幅度不大且存在較大波動的重要原因。打散分級機(jī)介入擠壓粉磨工藝系統(tǒng)后與輥壓機(jī)構(gòu)成的擠壓打散可以消除上述不利因素，將未經(jīng)有效擠壓，粒度和易磨性未得到明顯改善的物料返回輥壓機(jī)重新擠壓，這樣可以將更多的粉磨移至磨外有高效率的擠壓打散回路承擔(dān)，使入磨物料的粒度和易磨性均獲得顯著改善。此時，由于入磨物料的粒度分布由寬到窄，細(xì)而均齊，不同粒

6、徑的物料有序地分布于球倉和段倉中被研磨，從而使各種不同規(guī)格的球、段研磨群體的配置更加具有明確的針對性，有效地抑制球磨系統(tǒng)常見的過粉磨現(xiàn)象，這將更加有利于提高球磨系統(tǒng)的粉磨效率，避免了在效率低下的球磨系統(tǒng)中機(jī)械能無謂的大量流失，獲得大幅度增產(chǎn)節(jié)能的效果。在用于生料制備時，該設(shè)備還具有良好的烘干功能。經(jīng)改造后，有輥壓機(jī)、打散分級機(jī)和球磨系統(tǒng)構(gòu)成的擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)可使球磨系統(tǒng)增產(chǎn)100-200%，節(jié)電30%以上，研磨體消耗降低60%以上的效果。 2總體方案論證 2.1 打散分級機(jī)的工作原理 打散分級機(jī)的打散方式是采用離心沖擊粉碎

7、的原理，經(jīng)輥壓機(jī)擠壓后的物料呈較密實(shí)的餅狀，由對稱布置的進(jìn)料口連續(xù)均勻地喂入，落在帶有錘形凸棱襯板的打散盤上，主軸帶動打散盤高速旋轉(zhuǎn)，使得落在打散盤上的料餅在襯板錘形凸棱部分的 作用下得以加速并脫離打散盤，料餅沿打散盤切線方向高速甩出后撞擊到反擊襯板上后被粉碎。由于物料的打散過程是連續(xù)的 ，因而從反擊襯板上反彈回的物料會受到從打散盤連續(xù)高速飛出物料的再次劇烈沖擊而被更加充分地粉碎。必須強(qiáng)調(diào)的是，打散盤襯板表面的錘形凸棱的作用有別于傳統(tǒng)的錘式破碎機(jī)的錘頭，其主要作用是避免物料在打散盤甩出時具有較高的初速度，從而獲得較大的動能，能夠有力地撞擊沿打散盤周向布置的反擊襯板，用以強(qiáng)化對料餅的沖擊粉碎效果

8、。被打散的物料通過環(huán)形通道均勻地落入分級區(qū)。 經(jīng)過打散粉碎后的物料在擋料錐的導(dǎo)向作用下通過擋料錐外圍的環(huán)形通道進(jìn)入在風(fēng)輪周向分布的風(fēng)力分選區(qū)內(nèi)。物料的分級應(yīng)用的時慣性原理和空氣動力學(xué)原理，粗顆粒物料由于其運(yùn)動慣性大，在通過風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中，運(yùn)動狀態(tài)改變較小而落入內(nèi)錐通體被收集，由粗粉卸料口卸出返回，同配料系統(tǒng)的新鮮物料一起進(jìn)入輥壓機(jī)上方的稱重倉。細(xì)粉由于其運(yùn)動慣性小，在通風(fēng)風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中，運(yùn)動狀態(tài)改變較大而產(chǎn)生較大的偏移，落入內(nèi)錐筒體之間被收集，由細(xì)粉卸料口卸出送入球磨機(jī)繼續(xù)粉磨或入選粉機(jī)直接分選出成品。 在用于生料制備時，由于風(fēng)輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的負(fù)壓和出風(fēng)口所接的后排風(fēng)機(jī)

9、所產(chǎn)生的負(fù)壓，熱風(fēng)入口被引入，經(jīng)風(fēng)輪沿徑向連續(xù)送出，打散過的物料在經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的沉降過程中形成較均勻的料幕于熱風(fēng)充分接觸做熱交換而得以烘干，濕熱氣體經(jīng)過風(fēng)口排出。由于經(jīng)過風(fēng)力分選區(qū)的物料在懸浮狀態(tài)下與熱風(fēng)接觸，所以熱交換效率較高，烘干效果顯著。 2.2 打散分級機(jī)的結(jié)構(gòu)分析 圖2-1 打散分級機(jī)結(jié)構(gòu)示意 打散分級機(jī)主要由回轉(zhuǎn)部件、頂部蓋板及機(jī)架、內(nèi)外筒體、傳動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻及檢測系統(tǒng)等組成。主軸1通過軸套2固定在外筒體8的頂部蓋板上，并有外加驅(qū)動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。主軸吊掛起風(fēng)輪6，中

10、空軸吊掛打散盤3，在打散盤和風(fēng)輪之間通過外筒體固定有擋料板5，打散盤四周有反擊板4固定在筒體上，粗粉通過內(nèi)筒體7從粗粉卸料口9排出，細(xì)粉通過內(nèi)筒體7從細(xì)粉卸料口10排出，而生料則從進(jìn)料口11喂入。 2.3 轉(zhuǎn)子部分分析 打散分級機(jī)主要完成將輥壓機(jī)輥出的料餅打散，并分選出粗粉和細(xì)粉的工作。 已知條件： 打散盤轉(zhuǎn)速450r/min；打散盤直徑1000mm；兩班制工作（每班按8h計算） 傳動方案（見圖2-2）： 圖2-2 轉(zhuǎn)子運(yùn)動簡圖 2.3.1 回轉(zhuǎn)部分分析 回轉(zhuǎn)部分主要由主軸、中空軸、打散盤、風(fēng)輪、軸承、軸承座、

11、密封圈等組成，本設(shè)計采用了雙回轉(zhuǎn)方式，即中空軸帶動打散盤回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動力來打散擠壓過的物料，主軸帶動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大有力的風(fēng)力場用來分選打散過的物料。打散盤上安裝帶有錘形凸輪的耐磨襯板，在襯板嚴(yán)重磨損后需要換新的襯板。風(fēng)輪在易磨損部位堆焊有耐磨材料以提高風(fēng)輪的使用壽命。本回轉(zhuǎn)部件因?yàn)槭橇⑹桨惭b，隨著使用期的加長，密封圈的磨損，潤滑油的溢漏是難免的。所以在該系統(tǒng)中還設(shè)有加油口，通過潤滑系統(tǒng)自動加油或手動加油，以使各軸承在良好的潤滑狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)中還設(shè)有軸承溫度檢測口，用于安裝端面熱電阻，保證連續(xù)檢測溫度并報警。 2.3.2 傳動部分分析 傳動部分主要有主電機(jī)、調(diào)速電機(jī)、大小皮帶輪、聯(lián)軸器、

12、傳動皮帶等組成，該系統(tǒng)采用了雙傳動方式，主電機(jī)通過一級皮帶減速帶動中空軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)速電機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝制作方便的優(yōu)點(diǎn)。雙傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了打散物料和分級物料須消耗不同能量和不同轉(zhuǎn)速的要求，調(diào)速電機(jī)可簡捷靈活地調(diào)節(jié)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了分級不同粒徑物料的要求，同時也可以有效地調(diào)節(jié)進(jìn)球磨機(jī)和回擠壓機(jī)的物料量，對生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡控制具有重要意義。 3 打散部分設(shè)計 3.1 電動機(jī)的選擇 1）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）選擇電動機(jī)的容量 經(jīng)分析計算得打散盤所需消耗的總功率=37.15 KW

13、 電動機(jī)所需功率 （3-1） 由經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐選擇，整個傳動過程中有1對軸承，電機(jī)采用V帶傳動,它們的傳動效率可查閱文獻(xiàn)[1]得=0.96，=0.993 從電動機(jī)至打散機(jī)的總效率為 （3-2） 則 ==0.9466 kW 選取電動機(jī)的額定功率=(1～1.3) ×39.2=39.2～51.02 kW 查文獻(xiàn)[1]得，取=45 kW 3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 取V帶傳動比 故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍

14、為 ==（1～3）×450r/min=450～1350 r/min 符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000 r/min兩種，查文獻(xiàn)[1]得出兩種適合的電動機(jī)的型號，因此有兩種傳動比方案，如表3-1所列。 表3-1 傳動比方案對照 方案 電動機(jī)型號 額定功率/kW 電動機(jī)轉(zhuǎn)速/r 電動機(jī)的質(zhì) 量 /kg 傳動裝置的傳動比 同步 滿載 1 Y280S-6 45 1000 980 550 2.18 2 Y280M-8 45 750 740 600 1.65 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸，結(jié)

15、構(gòu)和帶傳動的傳動比，方案二比較適合,所以選定電動機(jī)的型號為Y280M-8。 3.2 帶輪的設(shè)計計算 已知V帶為水平布置，所需功率P = 45 kW，由Y系列三相異步電動機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)速=740 r/min,從動輪轉(zhuǎn)速=450 r/min，每天工作16h。 設(shè) 計 項(xiàng) 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 1. 選擇V帶型號 （1） 確定計算功率 （2） 選擇V帶型號 查文獻(xiàn)[3]表4.6得工作情況系數(shù) = 按、查文獻(xiàn)[3]4.11，選D型V帶 D型V帶 2. 確定帶輪直徑、 （1） 選取小帶輪直徑 （2） 驗(yàn)算帶速 （3） 確定從動帶輪直徑 （

16、4） 計算實(shí)際傳動比 參考文獻(xiàn)[3]圖4.11及表4.4，選取小帶輪直徑 查文獻(xiàn)[3]表4.4 m/s 在5～25 m/s內(nèi)，合適。取 （5） 驗(yàn)算從動輪實(shí)際轉(zhuǎn)速 (462.5-450)/450×100% = 2.78%＜5% 允許 3. 確定中心距和帶長 （1） 初選中心距 （2） 求帶的基準(zhǔn)長度 （3） 計算中心距 得 582.4mm1664mm 查文獻(xiàn)[3]表4.2得 取

17、 續(xù)表 設(shè) 計 項(xiàng) 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 （4） 確定中心距調(diào)整范圍 4. 驗(yàn)算小帶輪包角 合適 5. 確定V帶根數(shù)z （1） 確定額定功率 （2） 確定V帶根數(shù)z 確定 確定包角系數(shù) 確定長度系數(shù) 計算V帶根數(shù)z 由、及查文獻(xiàn)[3]表4.5 得單根D型V帶的額定功率為 查文獻(xiàn)[3]表4.7得 查文獻(xiàn)[3]表4.8得 查文獻(xiàn)[3]表4.2得 取z=5根，合適 6. 計算單根V帶初拉力 查文獻(xiàn)[3]表4.1得

18、 7. 計算對軸的壓力 續(xù)表 設(shè) 計 項(xiàng) 目 設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容 設(shè) 計 結(jié) 果 8. 確定帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 ，采用輻板輪結(jié)構(gòu)，工作圖見附錄SF5000.03-08 ，采用孔板輪結(jié)構(gòu)，工作圖見附錄SF5000.03-07 3.3 軸的設(shè)計與強(qiáng)度校核 3.3.1 選擇軸的材料 由于設(shè)計傳遞的功率不是太大，對其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。

19、 3.3.2 確定輸出軸運(yùn)動和動力參數(shù) 1）確定電動機(jī)額定功率P和滿載轉(zhuǎn)速 由Y280M-8，查標(biāo)準(zhǔn)JB3074-82得：P=45kW，=740r/min 2）確定相關(guān)件效率 由上述電機(jī)的選擇計算可知電動機(jī)-輸出軸總效率=0.9466 3）輸出軸的輸入功率 =P （3-3） 則 P=45×0.9466=42.6kW 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速

20、 = （3-4） 則 =740/1.6=462.5 r/min 5）輸出軸Ⅷ-Ⅸ 軸段上轉(zhuǎn)矩 =9.55× （3-5） 則 =9.55××42.6×0.993/462.5=873475 3.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖3-1 軸的結(jié)構(gòu)草圖 1）確定軸上零件的裝配方案 如圖3-1所示，從軸的左端安裝的依次是擋油環(huán)、軸承、軸承蓋、迷宮密封、大

21、帶輪、圓螺母，從軸的右端安裝的依次是軸承、軸承蓋、迷宮密封、打散盤、圓螺母。為了方便表述，記軸的左端面為Ⅰ，并從左向右沒個截面變化處依次標(biāo)記為Ⅱ、Ⅲ、…，對應(yīng)每軸段的直徑和長度則分別記為、、…和、、… 2）確定軸的最小直徑 Ⅰ-Ⅱ 軸段僅受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小。45鋼調(diào)質(zhì)處理，查文獻(xiàn)[3]表11.3確定軸的C值 考慮到軸自身的應(yīng)用場合，此軸為中空軸，取軸頸處直徑為200 mm，與標(biāo)準(zhǔn)軸承320140的圓錐滾子軸承的孔徑相同，所以取Ⅰ-Ⅱ 軸段直徑==180 mm 3）確定各軸段的尺寸 Ⅰ-Ⅱ 軸段上擰有雙圓螺母（GB812-88 M180×3）, =180 mm

22、；考慮到圓螺母的厚度，取=62 mm； Ⅱ-Ⅲ 軸段上安裝打散盤，為方便安裝，應(yīng)略大于，取=185 mm；為使圓螺母端面可靠地押緊打散盤，應(yīng)略小于打散盤輪轂的寬度b=550 mm，取=548 mm； Ⅲ-Ⅳ 軸段，取打散盤的定位軸肩高度為h=6.5 mm，所以=198 mm，考慮到整個轉(zhuǎn)子與機(jī)架、筒體的安裝，取=139 mm； Ⅳ-Ⅴ 軸段上安裝軸承，=200 mm ，=B=69 mm； Ⅴ-Ⅵ 軸段，取軸承的定位軸肩高度為h=15 mm，則=230 mm；考慮到整個轉(zhuǎn)子與機(jī)架的安裝，取=659 mm； Ⅵ-Ⅶ 軸段上安裝有擋油環(huán)和軸承，根據(jù)軸承的寬度

23、B=69 mm取=84 mm， ==200 mm； Ⅶ-Ⅷ 軸段，為方便安裝，應(yīng)略小于，取 =198 mm；考慮到軸承端蓋的總厚度為53 mm及用迷宮密封來固定帶輪，取=83 mm； Ⅷ-Ⅸ 軸段上裝有帶輪，取帶輪的定位軸肩高度為h=6.5 mm，所以=185 mm；為使圓螺母端面可靠地押緊帶輪，應(yīng)略小于帶輪輪轂的寬度b=210 mm，取 =207 mm； Ⅸ-Ⅹ 軸段, 應(yīng)略小于，取=180 mm，軸上擰有雙圓螺母（GB812-88 M180×3），考慮到圓螺母的厚度，取=63 mm。 4）軸上零件的周向固定 帶輪、打散盤與軸的周向固定均采用平鍵連接；軸

24、承與軸的周向固定采用過渡配合。 帶輪處選用A型普通平鍵（GB/T1095-1979），由查文獻(xiàn)[1]，平鍵截面尺寸b×h=45 mm×25 mm，鍵長191 mm。 帶輪輪轂與軸采用過渡配合H8/k7，粗糙度1.6。 打散盤處選用A型普通平鍵（GB/T1095-1979），由查文獻(xiàn)[1]，平鍵截面尺寸b×h=45 mm×25 mm，鍵長280 mm。 打散盤輪轂與軸采用過渡配合H8/k7, 粗糙度1.6。 滾動軸承與軸頸的配合采用過渡配合H7/k6, 粗糙度1.6。 5）鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩T為：

25、 （3-6） 則 鍵工作面的壓強(qiáng)p為： （3-7） 式中 d—軸的直徑，單位為mm； k—鍵與輪轂的接觸高度，k=h/2,h為鍵的高度，單位為mm； l—鍵的工作長度，單位為mm,l=L-b； [p]—鍵、軸、輪轂3者中最弱材料的許用壓強(qiáng)，單位為MPa。 查文獻(xiàn)[1]有[p]=30MPa 則 鍵聯(lián)接強(qiáng)度通過 6）軸上零件的軸向固定 帶輪、打散盤的軸向固定

26、采用軸肩和雙圓螺母GB812-88 M180×3。 3.3.4 計算軸的受力 軸的受力簡圖、水平面受力簡圖見圖3-2b、c。 1）求支承反力 =0，=222×9361/743=3595 N =0，=9361×（222+743）/743=12956 N 2）求彎矩 截面A處彎矩 水平面、垂直面及合成彎矩圖見3-1d、f及g。 3）求扭矩 打散盤傳遞的扭矩T==904003,帶輪的扭矩就等于打散盤的扭矩。 4）彎扭合成強(qiáng)度校核 通常只校核軸上受最大彎矩和最大扭矩的截面的強(qiáng)度，危險截面為A。 考慮啟動、停機(jī)影響，扭矩為脈

27、動循環(huán)變應(yīng)力， （3-8） 則 （3-9） 則 45鋼調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[1]查得 彎扭合成強(qiáng)度滿足要求 圖3-2 軸的力分析圖 3.3.5軸的疲勞強(qiáng)度校核 1）確定危險截面 根據(jù)載荷分布及應(yīng)力集中部位，選取軸上八個截面（Ⅰ～Ⅵ）進(jìn)行分析（見圖3-2）。 截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別與Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ相比，二者有相同的截面尺寸和

28、應(yīng)力集中狀態(tài)，但后者載荷較小，且只承受轉(zhuǎn)矩，故截面Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ不予考慮。截面Ⅱ與Ⅲ相比，二者截面尺寸相同，彎矩相差不大，雖然截面Ⅱ的轉(zhuǎn)矩較大，但應(yīng)力集中不如截面Ⅲ嚴(yán)重，故截面Ⅱ不予考慮，截面Ⅰ、Ⅲ應(yīng)力接近最大，應(yīng)力集中相近，且最嚴(yán)重，但截面Ⅲ不受轉(zhuǎn)矩作用，故不必校核。 最后確定截面Ⅰ為危險截面。 2）校核危險截面的安全系數(shù) a. 截面Ⅰ左側(cè)強(qiáng)度校核 抗彎截面系數(shù) （3-10） 則 抗扭截面系數(shù) （3-11） 則 截面Ⅰ左側(cè)的彎矩

29、 則 （3-12） 則 截面上的彎曲應(yīng)力 （3-13） 則 平均應(yīng)力 彎曲正應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力 （3-14） 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力 （3-15） 則 ， 應(yīng)力幅 （3-16） 則

30、 材料的力學(xué)性能 45鋼調(diào)質(zhì)，查文獻(xiàn)[1]得： 軸肩理論應(yīng)力集中系數(shù) 查文獻(xiàn)[1]，并經(jīng)插值計算得： 材料的敏感系數(shù) 由查文獻(xiàn)[1]并經(jīng)插值計算得 有效應(yīng)力集中系數(shù) （3-17） 則 尺寸及截面形狀系數(shù) 由h=6.5、查文獻(xiàn)[1]得： 扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù) 由查文獻(xiàn)[1]得： 表面質(zhì)量系數(shù) 軸按磨削加工，由查文獻(xiàn)[1]得： 表面強(qiáng)化系數(shù) 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) （3-18） 則 等效系數(shù) 45鋼：取

31、 僅有彎曲正應(yīng)力時的計算安全系數(shù) （3-19） 則 僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時的計算安全系數(shù) （3-20） 則 彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù) （3-21） 則 設(shè)計安全系數(shù) 材料均勻，載荷與應(yīng)力計算精確時：S=1.3～1.5，取S=1.5 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 左側(cè)疲勞強(qiáng)度合格 b. 截面Ⅰ右側(cè)強(qiáng)度校核 抗

32、彎截面系數(shù) 由公式（3-10）可知 抗扭截面系數(shù) 由公式（3-11）可知 截面Ⅰ左側(cè)的彎矩 由公式（3-12）可知 截面上的彎曲應(yīng)力 由公式（3-13）可知 平均應(yīng)力 彎曲正應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，， 應(yīng)力幅 由公式（3-16）可知 查文獻(xiàn)[1]帶輪與軸配合H8/k7處的 =1.89/0.60=3.15 查文獻(xiàn)[1]帶輪與軸配合H8/k7處的 =1.46/0.60=2.43 表面質(zhì)量系數(shù) 軸按磨削加工，由查設(shè)計手冊得：

33、 表面強(qiáng)化系數(shù) 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù) 由公式（3-18）可知 等效系數(shù) 45鋼：取 僅有彎曲正應(yīng)力時的計算安全系數(shù) 由公式（3-19）可知 僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時的計算安全系數(shù) 由公式（3-20）可知 彎扭聯(lián)合作用下的計算安全系數(shù) 由公式（3-21）可知 設(shè)計安全系數(shù) 材料均勻，載荷與應(yīng)力計算精確時：S=1.3～1.5，取S=1.5 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 右側(cè)疲勞強(qiáng)度合格 3.3.6 軸的靜強(qiáng)度校核 1）確定危險截面根據(jù)載荷較大及截面較小的原則選取截面Ⅰ、Ⅲ為危險截面。

34、2）校核危險截面的安全系數(shù) 計 算 內(nèi)容及 公 式 截面Ⅰ = 1808 = 3149 569 1190 截面Ⅲ = 1247 667.25 1334.5 計 算 內(nèi)容及公 式 截面Ⅰ 295 171 53.3 112.5 48.4 截面Ⅲ 295 171 157.8 126.2 98.5 取許用安全系數(shù)，計算安全系數(shù)均大于許用值，故軸的靜強(qiáng)度足夠。上式計算中取。 3.4 滾動軸承的壽命計算 設(shè) 計 項(xiàng) 目

35、 設(shè)計內(nèi)容及依據(jù) 設(shè) 計 結(jié) 果 1.確定32040軸承的主要性能參數(shù) 查文獻(xiàn)[1]得：=580 kN、e=0.42 、Y=1.44 =580 kN 2.計算派生軸向力、 續(xù)表 設(shè) 計 項(xiàng) 目 設(shè) 計 依 據(jù) 及 內(nèi) 容 設(shè) 計 結(jié) 果 3.計算軸向負(fù)荷、 =（970.8+5145）N=6115.8 ，故軸承Ⅱ被“壓緊”，軸承Ⅰ被“放松”，得： 4.確定系數(shù) 查文獻(xiàn)[3]8.10得: =1、=0 =0.4、=1.44 5.計算當(dāng)量動負(fù)荷 =0.4×12

36、158+1.44×6115.8 6.計算軸承壽命 查文獻(xiàn)[3]表8.7、8.8得: =253380 h 7.驗(yàn)證軸承是否合適 該軸承合適 4 分級部分設(shè)計 4.1 電動機(jī)的選擇 1）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）選擇電動機(jī)的容量 經(jīng)分析計算得風(fēng)輪所需消耗的總功率=18.25 KW； 電動機(jī)所需功率 （4-1） 由經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐選擇，整個傳動過程中有1對軸承，電機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn),它們的傳動

37、效率可查閱文獻(xiàn)[1]得=0.99，=0.993 從電動機(jī)至風(fēng)輪的總效率為 （4-2） 則 ==0.9762 kW 選取電動機(jī)的額定功率，使=(1～1.3) ×18.7 =18.7～24.31 kW 查文獻(xiàn)[1]得，取=22 kW 3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 按照風(fēng)輪的工作要求，此電機(jī)要求為調(diào)速電機(jī)，調(diào)速范圍在0～950 r/min，而風(fēng)輪根據(jù)經(jīng)驗(yàn)工作轉(zhuǎn)速在600 r/min比較合適，綜合考慮選定電

38、動機(jī)的型號為Y180L-4。 4.2 軸的設(shè)計 4.2.1 選擇軸的材料 由于設(shè)計傳遞的功率不是太大，對其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 4.2.2 確定輸出軸運(yùn)動和動力參數(shù) 1）確定電動機(jī)額定功率P和滿載轉(zhuǎn)速 由Y180L-4，查標(biāo)準(zhǔn)JB3074-82得：P=22kW，=600r/min 2）確定相關(guān)件效率 由上述電機(jī)的選擇計算可知電動機(jī)-輸出軸總效率=0.9762 3）輸出軸的輸入功率 =P=22×0.9762=21.3kW 4）輸出軸的轉(zhuǎn)速

39、 ==600 r/min 5）輸出軸Ⅰ-Ⅱ 軸段上轉(zhuǎn)矩 =9.55× （4-3） 則 =9.55××21.3×0.993/600=336652 4.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）確定軸上零件的裝配方案 如圖4-1所示，從軸的左端安裝的依次是軸承、軸承蓋、迷宮密封、風(fēng)輪、脹緊聯(lián)結(jié)套、壓帽，從軸的右端安裝的依次是擋油環(huán)、軸承、軸承蓋、迷宮密封、聯(lián)軸器。為了方便表述，記軸的左端面為Ⅰ，并從左向右每個截面變化處依次標(biāo)記

40、為Ⅱ、Ⅲ、…，對應(yīng)每軸段的直徑和長度則分別記為、、…和、、… 2）確定軸的最小直徑 a.Ⅸ-Ⅹ 軸段僅受轉(zhuǎn)矩作用，直徑最小。45鋼調(diào)質(zhì)處理，查文獻(xiàn)[3]表11.3確定軸的C值， 考慮到軸自身的應(yīng)用場合，及風(fēng)輪的孔徑50 mm，取=48 mm b.選擇聯(lián)軸器型號 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查文獻(xiàn)[1]得工作情況系數(shù)=2.3 （4-4） 則 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，按，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-1985，選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器， 半聯(lián)軸器長度L=112 mm,與軸配合輪轂孔長度l=1

41、10 mm，半聯(lián)軸器的孔徑d=48 mm c.確定軸的最小直徑 應(yīng)該滿足，取=48 mm 1） 確定各軸段的尺寸 圖4-1 主軸結(jié)構(gòu)草圖 Ⅰ-Ⅱ 軸段, =68 mm；考慮到軸端擰有壓帽以及固定風(fēng)輪的強(qiáng)度要求，取=100 mm。 Ⅱ-Ⅲ 軸段上安裝風(fēng)輪，風(fēng)輪的輪轂直徑為70 mm ，所以=70 mm；為便于安裝風(fēng)輪及固定風(fēng)輪輪轂B=115 mm取=160 mm。 Ⅲ-Ⅳ軸段，為方便安裝32016圓錐滾子軸承，安裝迷宮密封及軸承透蓋，取 =80 mm，=65 mm。 Ⅳ-Ⅴ軸段上安裝32016圓錐滾子軸承，=80 mm，軸承寬度B=29 mm，所以取

42、=65 mm。 Ⅴ-Ⅵ軸段，取軸承的定位軸肩高度為h=7.5 mm，則=95 mm，考慮到整個轉(zhuǎn)子與機(jī)架的安裝要求，取=1810 mm。 Ⅵ-Ⅶ軸段上安裝有擋油環(huán)和軸承，根據(jù)軸承的寬度B=29 mm取=44 mm， ==80 mm。 Ⅶ-Ⅷ軸段，為方便安裝，應(yīng)略小于，取 =78 mm；考慮到軸承端蓋的總厚度及用迷宮密封，取=50 mm； Ⅷ-Ⅸ軸段作為軸肩來固定聯(lián)軸器，取軸肩高度為h=6.5 mm，所以=63 mm；取=74 mm； Ⅸ-Ⅹ軸段上安裝聯(lián)軸器,根據(jù)所選HL4彈性柱銷聯(lián)軸器=48 mm，為便于安裝，軸段的長度小于聯(lián)軸器輪轂L=112 mm，取=6

43、3 mm。 4）軸上零件的周向固定 聯(lián)軸器、風(fēng)輪與軸的周向固定均采用平鍵連接；軸承與軸的周向固定采用過渡配合。 風(fēng)輪處選用Z4型脹緊聯(lián)結(jié)套（JB/T7934-1999）。 風(fēng)輪輪轂與軸采用過渡配合H7/k7，粗糙度1.6。 聯(lián)軸器處選用A型普通平鍵（GB/T1095-1979），平鍵截面尺寸b×h=14 mm×9 mm，鍵長100 mm。 聯(lián)軸器輪轂與軸采用過渡配合H7/k6, 粗糙度1.6。 滾動軸承與軸頸的配合采用過渡配合H7/m6, 粗糙度1.6。 由于主軸上只在兩軸承處受彎矩作用，兩處看成兩個支點(diǎn)相互平衡；而在聯(lián)軸器與風(fēng)輪處只受扭

44、矩作用，此扭矩只會小于等于電動機(jī)產(chǎn)生的扭矩，所以軸的強(qiáng)度不必校核。 5風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)文獻(xiàn)[1]第十三章第四節(jié)風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計知識，徑向彎曲葉片葉輪適用于冶金、排塵、燒結(jié)等工業(yè)，本設(shè)計決定采用此結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)如圖： 圖5-1 風(fēng)輪結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù)動壓與風(fēng)速的關(guān)系： （5-1） 式中：——動壓，； ——空氣密度，常溫常壓下為1.2； ——風(fēng)速，。 根據(jù)同課題組人員計算得到分離2物料粒子所需要風(fēng)速為，再根據(jù)公式（5-1）得到94.2。 由于通用分級設(shè)備的靜壓損失一般為200～2

45、50，考慮工作條件不利，結(jié)果取略大的數(shù)值，取靜壓。 全壓 （5-2） 則 根據(jù)表5-1取，，一般徑向彎曲葉片系數(shù)在0.35～0.55之間，這里取。 表5-1 葉片轉(zhuǎn)角 葉 片 形 式 徑 向 直 葉 片 90 90 后 傾 直 葉 片 前 彎 曲 葉 片 徑 向 彎 曲 葉 片 后 彎 曲 葉 片 20 葉輪外徑：

46、（1-3） 又從同課題組人員設(shè)計數(shù)據(jù)中得到風(fēng)輪電機(jī)轉(zhuǎn)速為600，再根據(jù)公式（1-3）得到，圓整取。又根據(jù)葉片為前徑向彎曲時，則可得到。 = （1-4） 將已知數(shù)據(jù)代入公式（1-4）得： （1-5） 代入數(shù)據(jù)得到。 彎曲葉片的寬度為，我們?nèi)?0.35m。 一般葉片為彎曲式時，葉片數(shù)片，由于打散分級機(jī)的物料不通過葉輪，所以我們可以適當(dāng)多取點(diǎn)（但最好不要超過32個）以便于在低轉(zhuǎn)時也能取到較好的分級效果，在這里取30個葉片。

47、 6 結(jié)論 打散分級機(jī)主要是用來打散輥壓機(jī)輥出的料餅,并將打散后的物料粗細(xì)分選出來。從開始傳動方案的確定，由于本設(shè)計打散分級機(jī)功能的要求，整個思路就是雙軸傳動，首先是分級部分，調(diào)速電機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，因?yàn)轱L(fēng)輪分選不同粒徑的要求，所以風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速是變化的，其次是打散部分，采用一級皮帶減速帶動中空軸旋轉(zhuǎn)，雙傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了打散物料和分級物料須消耗不同能量和不同轉(zhuǎn)速的要求。在方案二的改進(jìn)設(shè)計中，將打散部分和分級部分分開，縮短了主軸的長度，并且省去前方案中空軸的設(shè)計，這樣提高了兩根軸的使用壽命，優(yōu)化了軸的設(shè)計，結(jié)構(gòu)上更簡單。

48、 參 考 文 獻(xiàn) [1] 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計手冊[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2004. [2] 陳秀寧、施高義編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 浙江： 浙江大學(xué)出版社， 1995. [3] 徐錦康主編. 機(jī)械設(shè)計[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2001. [4] 卜炎主編. 機(jī)械傳動裝置設(shè)計手冊[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1998. [5] 徐灝主編. 新編機(jī)械設(shè)計師手冊[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1995. [6] 胡家秀主編. 機(jī)械零件設(shè)計實(shí)用手冊[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1999.

49、 [7] 王旭，王積森主編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2003. [8] 褚瑞卿主編. 建材通用機(jī)械與設(shè)備[M]. 武漢： 武漢理工大學(xué)出版社， 1996. [9] 張永龍, 包瑋. 打散分級機(jī)在擠壓聯(lián)合粉磨工藝中的應(yīng)用[J]. 水泥，1996, (9)：26-28． [10] 湯永忠．打散分級機(jī)的應(yīng)用與改進(jìn)[J]．水泥，1998，(4)：31-32． [11] 王學(xué)敏．?dāng)D壓聯(lián)合粉磨工藝[J]．新世紀(jì)水泥導(dǎo)報，1997，(1)：31-35． [12] 周建方主編. 材料力學(xué)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2002.

50、 致　謝 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是“SF500/100打散分級機(jī)回轉(zhuǎn)部分及傳動設(shè)計”。為了在設(shè)計中更好的解決問題，同時為了增長見識，使理論更好地聯(lián)系實(shí)際，我們進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)。在實(shí)習(xí)的過程中，我門深入一線和工人師傅探討有關(guān)問題，向工人師傅取經(jīng)，收集了一些技術(shù)資料。本次設(shè)計的課題來源于江陰水泥廠，在領(lǐng)隊老師的講解下，我們對打散分級機(jī)有了較深刻的認(rèn)識，為我們更好地提高設(shè)計的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。 通過這次設(shè)計，我基本上掌握了工程設(shè)計的一般方法和步驟，培養(yǎng)了自己的獨(dú)立思考分析問題的能力。通過掌握的知識，結(jié)合參考大量的文獻(xiàn)資料解決了所面對的問題。最大的設(shè)計

51、體會是：在開始設(shè)計前首先一定要有個設(shè)計的方案，考慮的東西一定要全面，不是簡單的羅列出來就行，要綜合地考慮它的合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性等要求。其次是要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，只有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，才不至于出現(xiàn)很多錯誤。此次畢業(yè)設(shè)計幾乎涉及到我所學(xué)的所有知識，另外還有許多的新知識。最后要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如果沒有指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)和自己在工廠中畢業(yè)實(shí)習(xí)，我想在設(shè)計的時候會遇到更多的困難，甚至說都不可能按時完成設(shè)計任務(wù)。在此次的畢業(yè)設(shè)計中，我也學(xué)到了以前很多沒有學(xué)到的東西，加強(qiáng)了自己的動手能力，鞏固了自己的專業(yè)知識，特別是學(xué)會了如何從眾多的文獻(xiàn)資料中選擇自己所需要的知識，這所有的一切對我以后的工作

52、都有很好的幫助。 總之，通過這次設(shè)計，使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的鍛煉，提高了我獨(dú)立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設(shè)計的能力，縮短了我與工廠工程技術(shù)人員的差距，為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠定了一個堅實(shí)的基礎(chǔ)。 在設(shè)計過程中，老師及時的了解我設(shè)計中遇到的難題，幫助我解決了不少問題。由于本人對打散分級機(jī)了解不多，實(shí)踐知識更是不足，老師們耐心地給我講解有關(guān)方面的知識，使我得以在短時間內(nèi)完成設(shè)計工作。同時，他們教導(dǎo)我不管是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。在畢業(yè)設(shè)計過程中，得到了老師們的細(xì)心指導(dǎo)，他們付出了辛勤的勞動，在此我向他們表示衷心的感謝！ 27