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中國礦業(yè)大學(xué)08屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第87頁 1 緒論 1.1煤樣的采取與制備 煤種、煤的物理及化學(xué)性質(zhì)是決定其用途、加工方法和工藝的重要依據(jù)。因?yàn)槊菏谴笞谖镔|(zhì)，在檢測它的性質(zhì)時(shí)，不可能采取破壞性的試驗(yàn)和測定，只能根據(jù)不同的目的和要求從大批(或一批)煤中取出有代表性的一小部分進(jìn)行檢測，這種按有關(guān)規(guī)程采取一小部分煤的過程稱之為采取，簡稱采樣。例如，為檢測煤層貯存和礦井生產(chǎn)情況而采取的煤樣稱之為煤樣、生產(chǎn)煤樣等。在選煤廠要采生產(chǎn)檢查煤樣，及時(shí)了解生產(chǎn)狀況，指導(dǎo)生產(chǎn)；成品裝車銷售，要采商品煤樣，以確定該煤的產(chǎn)品質(zhì)量和價(jià)格。用于不同檢測目的的煤樣其質(zhì)量是不同的，少則幾公斤、幾十公斤，多則幾噸，甚至10噸，而化驗(yàn)所用煤樣，只需要幾十克或幾千克，并且有一定的粒度要求，因此還需將采來的煤樣制成供分析用的煤樣。 1.1.1概述 一、有關(guān)術(shù)語：(1)煤樣——為確定煤種、性質(zhì)以及某些特性而從煤流或煤堆中采取的有代表性的一部分煤。(2)采樣單元——從一批煤中采取一個(gè)總樣的煤量。一批煤可以有一個(gè)或多個(gè)采樣單元。(3)分樣——由若干個(gè)子樣構(gòu)成，代表整個(gè)采樣單元的一部分的煤樣。(4)總樣——從一個(gè)采樣單元取出的全部子樣并成的煤樣。(5)子樣——采樣器具操作一次或截取一次煤流全斷面所采取的份煤樣。(6)批——需要進(jìn)行整體性質(zhì)測定的一個(gè)獨(dú)立煤量。(7)標(biāo)稱最大粒度——與篩上物累計(jì)質(zhì)量百分率最接近（但不大于）5%的篩子相應(yīng)的篩孔尺寸。(8)系統(tǒng)采樣——按相同的時(shí)間、空間或質(zhì)量間隔采取子樣，但第一個(gè)子樣在第一間隔內(nèi)隨機(jī)采取，其余子樣按選定的間隔采取。(9)隨機(jī)采樣——對(duì)采樣的部位或時(shí)間均不施加任何人為意志，能使任何部位的物料都有機(jī)會(huì)采出。(10)時(shí)間基采樣——整個(gè)采樣單元按相同的時(shí)間間隔采取子樣。(11)質(zhì)量基采樣——整個(gè)采樣單元按相同的質(zhì)量間隔采取子樣。(12)多份采樣——從一個(gè)采樣單元取出若干份子樣依次輪流放入各容器中。每個(gè)容哭器中的煤樣構(gòu)成一份質(zhì)量接近的煤樣，每份煤樣能代表整個(gè)采樣單元的煤質(zhì)。 1.1.2煤的不均勻性 由于成煤生物量、成煤條件和地殼變遷的民政部不同，不同煤田煤礦化學(xué)組成和物理特性不盡相同。即使是同一煤田同一礦井的不同煤層之間，其化學(xué)組成和物理特性有時(shí)差異也很大。這種在煤組成中的不均勻性是因?yàn)椋? (1) .按粒度的分聚作用破壞了煤的均勻性。煤是由大小不同粒度級(jí)別組成的，運(yùn)動(dòng)時(shí)，自然形成一個(gè)不均勻體。例如從煤倉往火車上裝煤時(shí)，塊煤會(huì)多聚集到車體的四周，小粒度煤則多落在中心。 (2) .按密度不同的自然偏析現(xiàn)象破壞了煤的均勻性。密度低的煤集中在上部，密度高的煤集中在下部，形成煤密度組成的不均勻體。 (3) .按破碎時(shí)煤的堅(jiān)固性的分聚作用破壞了煤的均勻性，使小塊煤和大塊煤具有不同的成分。煤的不均勻程度取決于存在偏析程度、粒度范圍和煤是否經(jīng)過精選加工，其不均勻性隨煤是游離灰分的增加而變大。由于游離灰分很難測定，一般以煤的總灰分代替游離灰分，即煤的不均勻性與灰分含量是成正比，灰分含量愈高，愈不均勻。通常用單個(gè)子樣的方差來表示煤的不均勻程度。方差大，表示為灰分波動(dòng)范圍大，不均勻；方差小，表示煤灰分波動(dòng)范圍小，較均勻。單個(gè)子樣的方差是這樣確定的：從一批煤的不同部位采取幾十個(gè)子樣的方差S2，即 （1-1） 式中 ——每個(gè)子樣的干基灰分； ——n個(gè)子樣干基灰分的平均值； n——子樣數(shù)目。 1.1.3采樣 采樣是指從特定量的煤中取出一部分有代表性的總樣，以供確定該特定量煤的質(zhì)量的過程。所采總樣在數(shù)量上很小，但在物理和化學(xué)性質(zhì)上卻能代表該特定量的煤。由于煤是不均勻物料，要取到在質(zhì)量上同這批特定煤量絕對(duì)相同的煤樣是不可能的，只能做到性質(zhì)不系統(tǒng)偏向一方，而且在一定范圍內(nèi)，必須盡可能地接近特定量的全部煤的平均質(zhì)量，才能以這一小部分煤的分析試驗(yàn)結(jié)果來代表這一特定量煤的平均性質(zhì)。 煤樣的代表性取決于組成平均煤樣的子樣數(shù)目、子樣質(zhì)量和采樣位置及方法等。 1.2商品煤樣的采取 商品煤樣是代表商品煤平均性質(zhì)的煤樣。商品煤樣可以從煤流中、火車、汽車、船上和煤堆上采取。商品煤樣的化驗(yàn)結(jié)果作為供需雙方結(jié)算的依據(jù)。 1.2.1采樣工具型式 1.采樣鏟 用以從煤流中和靜止的煤中采樣。鏟的長和寬均應(yīng)不小于被采煤樣最大粒度的2.5~3倍，對(duì)最大粒度>150mm的煤可用長寬300mm×250mm的鏟。 2.接斗 用以在落煤流處截取子樣。斗的開口尺寸至少應(yīng)為被采煤樣最大粒度的2.5~3倍，其容量應(yīng)能容納輸送機(jī)最大運(yùn)量時(shí)煤流全斷面的全部煤量。 3.人工或機(jī)械采樣器 凡滿足以下條件的，人工或機(jī)械采樣器都可應(yīng)用。 l 采樣器開口尺寸為被采樣最大粒度的2.5~3倍； l 能在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采樣點(diǎn)上采樣； l 采取的子樣量能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，采樣時(shí)煤樣不損失； l 性能可靠，不發(fā)生影響采樣和煤炭正常生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)墓收希? l 經(jīng)權(quán)威部門鑒定采樣無系統(tǒng)偏差，采樣精密度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 1.2.2采樣基本原則 1.采樣單元 精煤和特種工業(yè)用煤，按品種、分用戶以1000t（±100t，下同）為一采樣單元；其他煤按品種、不分用戶以1000t為一采樣單元；進(jìn)出口煤按品種、分國別以交貨量或一天的實(shí)際運(yùn)量為一采樣單元，運(yùn)量超過1000t或不足1000t時(shí)，以實(shí)際量為一采樣單元。 2.采樣精密度 各種煤的采樣精密度規(guī)定見表1-1所示。 表1-1 采樣精度 品種 原煤、篩選煤 精煤 其他洗煤 （包括中煤） 干基灰分≤20% 干基灰分＞20% 采樣精密度 A（絕對(duì)值） ±1/10×灰分但不小于±1% ±2% ±1% ±1.5% 3.子樣數(shù)目 (1).1000t各種煤應(yīng)采取的最少子樣數(shù)目規(guī)定見表1-2所示。 表1-2 1000t 最少子樣數(shù)目 干基灰分/% 采樣地點(diǎn) 品種 煤流 火車 汽車 船舶 煤堆 原煤、篩選煤 ＞20% ≤20% 60 30 60 60 60 60 60 60 60 60 精煤 15 20 20 20 20 其他洗煤和粒度大于100mm塊煤 20 20 20 20 20 (2).煤量超過1000t的子樣數(shù)目N按式1-2計(jì)算，即 (1-2) 式中 N——實(shí)際應(yīng)采子樣數(shù)目，個(gè)； n——1000t煤按規(guī)定的子樣數(shù)目，個(gè)； m——實(shí)際被采樣煤量，t。 (3).煤量少于1000t時(shí)，子樣數(shù)目應(yīng)按上表規(guī)定數(shù)目按比例遞減，但最少不能少于表1-3規(guī)定的數(shù)目： 表1-3 干基灰分/% 采樣地點(diǎn) 品種 煤流 火車 汽車 船舶 煤堆 原煤、篩選煤 ＞20% ≤20% 表1-2規(guī)定數(shù)目的1/3 18 18 表1-2規(guī)定數(shù)目的1/2 表1-2規(guī)定數(shù)目的1/2 精煤 6 6 其他洗煤和粒度大于100mm塊煤 6 6 (4).子樣質(zhì)量 每個(gè)子樣的最小質(zhì)量根據(jù)商品煤標(biāo)稱最大粒度，按表1-4規(guī)定確定。 表1-4 子樣質(zhì)量 最大粒度m/m ＜25 ＜50 ＜100 ＞100 子樣最小質(zhì)量/㎏ 1 2 4 5 1.2.3煤流中采樣 (1) .在移動(dòng)煤流中采樣時(shí)，按時(shí)間基采樣或質(zhì)量基采樣。子樣時(shí)間間隔T和質(zhì)量間隔m分別按式下面兩個(gè)公式計(jì)算。子樣數(shù)目和子樣質(zhì)量分別按表1-2、表1-3、表1-4規(guī)定確定。 (1-3) (1-4) 式中 T——子樣時(shí)間間隔，min； m——子樣質(zhì)量間隔，t； G——煤流量，t/h； n——子樣數(shù)目。 (2).在移動(dòng)煤流落點(diǎn)采樣時(shí)，可根據(jù)煤的流量，以1次或分2~3次用接斗或鏟橫截取煤流的全斷面為1個(gè)子樣。分2~3次截取時(shí)，按左右或左中右的順序進(jìn)行，采樣部位不得交錯(cuò)重復(fù)。用鏟取樣時(shí)，鏟子只能在煤流中穿過1次，即在進(jìn)入或撤出煤流時(shí)取樣，不能時(shí)出都來取樣。 (3).在移動(dòng)煤流上用人工鏟取煤樣時(shí)，膠帶運(yùn)輸機(jī)的移動(dòng)速度一般不能超過1.5m/s，并且要設(shè)防護(hù)欄保證安全。 1.2.4商品煤樣自動(dòng)采取 任何一個(gè)選煤過程總是和采樣同時(shí)進(jìn)行的.只有了解相應(yīng)的測試結(jié)果，才能確定原煤和選煤產(chǎn)品的質(zhì)量.計(jì)算工藝指標(biāo)。商品煤樣作為供需雙方結(jié)算的依據(jù)，它直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此采取有代表性的煤樣非常重要。目前我國大部分商品煤樣還是人工采取。近年來從國引進(jìn)了一些在煤流中自動(dòng)采樣的采樣系統(tǒng)，如美國RAMSEY公司生產(chǎn)的裝車系統(tǒng)已在一些選煤廠使用。 1.3選煤廠生產(chǎn)檢查煤樣的采取 選煤廠為了控制各工序的產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)械設(shè)備的工藝效果所采取有煤樣稱生產(chǎn)檢查煤樣，其分析試驗(yàn)結(jié)果可作為指導(dǎo)生產(chǎn)操作及控制生產(chǎn)指標(biāo)的依據(jù)。 1.3.1生產(chǎn)檢查主要項(xiàng)目和采樣一般原則 生產(chǎn)檢查煤樣包括入選原煤、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)品和為控制生產(chǎn)操作條件而采取的煤樣。不同煤樣的采樣目的、性質(zhì)及要求均不相同。 1. 入選原煤煤樣——原料煤是選煤廠的加工對(duì)象，對(duì)其數(shù)量、質(zhì)量的變化情況必須進(jìn)行研究和分析，以制定出合理的分選指標(biāo)。入選原煤煤樣通常在進(jìn)入主廠房的璉式輸送上采取，若原煤性質(zhì)不穩(wěn)定，粒度較大，采取的子樣數(shù)目應(yīng)較多，子樣質(zhì)量應(yīng)較大。 2. 精煤煤樣——精煤是選煤廠主要產(chǎn)品，必須隨時(shí)了解和掌握精煤的數(shù)量、質(zhì)量情況。精煤煤樣包最終精煤煤樣和生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)的精煤煤樣，通常在脫水后采取，如在煤、精煤帶式輸送機(jī)、脫水（介）篩出口、離心脫水機(jī)產(chǎn)物出口處等部位采取。精煤質(zhì)量比較均勻，但因?yàn)樗沁x煤廠主要產(chǎn)品，直接關(guān)系到選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，因此要檢查得勤一些，采取的子樣數(shù)目要安排得當(dāng)，子樣質(zhì)量可以適當(dāng)少一些。 3. 中煤、矸石煤樣——中煤是選煤廠的副和矸石的數(shù)量、質(zhì)量指標(biāo)可以了解選煤設(shè)備分選效果的好壞以及各產(chǎn)物的損失和污染情況。中煤、矸石煤樣包括中煤工業(yè)品樣和最終矸石煤樣和中間環(huán)節(jié)煤樣，通常在中煤和矸石斗式脫水機(jī)卸載處或帶式輸送機(jī)的煤流中采取。檢查的間隔時(shí)間可根據(jù)需要適當(dāng)長一些，子樣數(shù)目也可適當(dāng)少一些。由于中煤、矸石粒度較粗，密度較大，子樣質(zhì)量應(yīng)相應(yīng)較大。 4. 浮選入料、浮選精煤、浮選尾煤煤樣——采取浮選煤樣是為了分析浮選系統(tǒng)工作情況制定浮選的藥劑制度，從而生產(chǎn)出合格精煤。浮選入料可在礦漿預(yù)處理裝置出料管中采??；精煤可在過濾機(jī)脫水后濾餅中采?。晃裁涸谖裁翰壑胁扇?。由于浮選作業(yè)比較穩(wěn)定，粒度細(xì)，因此檢查的間隔時(shí)間可適當(dāng)延長，子樣數(shù)目可少一些，子樣質(zhì)量也可相應(yīng)小。 1.3.2采樣間隔時(shí)間和子樣質(zhì)量 選煤廠生產(chǎn)檢查煤樣在選煤機(jī)常負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)5～10min后隨機(jī)采取，采樣按時(shí)間基采取。采樣最大時(shí)間間隔和子樣最小質(zhì)量見表1-5。 表1-5 生產(chǎn)檢查煤樣采取 煤樣名稱 采樣最大時(shí)間間隔/min 子樣最小質(zhì)量或體積 采樣地點(diǎn) 入選原料煤 20 4㎏ 入選前煤流中 裝倉精煤 20 2㎏ 入倉前煤流中 選煤機(jī)精煤 15 2㎏ 選煤機(jī)溢流口 中煤、洗混煤、矸石 30 4㎏ 中煤、洗混煤、矸石流中 選煤機(jī)中煤、矸石 30 4㎏ 斗子卸料口或溜槽出口處 浮選精煤 30 1㎏ 過濾機(jī)濾餅(脫水設(shè)備) 浮選入料 30 1L 礦漿準(zhǔn)備器出料管 浮選尾礦 30 1L 浮選尾礦槽 洗水等煤泥水樣 120 1L 水流由高向低的流出口處 煤泥回收篩精煤 20 2㎏ 回收篩精煤卸料處 粒級(jí)煤 30 2～5㎏ 粒級(jí)煤煤流中 1.3.3采樣點(diǎn)及采樣方法 1.在煤流中采樣——在煤流中采樣商品煤樣的采?。ū驹O(shè)計(jì)工況）。 2.對(duì)斗子提升機(jī)采樣——對(duì)斗子提升機(jī)采樣應(yīng)在斗子卸料的出口處或溜槽底開口處采樣，采樣口的寬度應(yīng)能保證能采到煤流的全斷面。 3.選煤機(jī)溢流口采樣——采樣在煤流全斷面按左中右順序進(jìn)行采樣時(shí)采樣器底部緊壓溢流堰，以截取溢流層的全高，采樣器裝滿后迅速提起，使已采取的煤樣不被水沖出，等水通過網(wǎng)底后，將試樣倒入煤樣桶中。若用機(jī)械手取樣，可沿溢流堰從一端開始一次取全斷面。 4.煤泥水樣采取——煤泥水樣在煤泥水流由高向的流出口處采取，采樣時(shí)應(yīng)截取水流全寬或沿水全寬以均勻的間隔采取。 1.3.4采樣精密度 生產(chǎn)檢查煤樣采樣精密度同商品煤樣采樣精密度。 1.3.5自動(dòng)采樣機(jī) 各選煤廠根據(jù)檢測目的和具體要求以及采樣點(diǎn)的不同情況研制了不類型的采樣機(jī)。這些采樣機(jī)主要用于在輸送機(jī)、溜槽等煤流中采樣。采樣機(jī)在使用前必須進(jìn)行參比試驗(yàn)（如停帶采樣），檢驗(yàn)無系統(tǒng)偏差后方可使用。采樣機(jī)優(yōu)于人工采樣，它能以同樣方式動(dòng)作，沒有人為主觀因素的干擾，節(jié)省人力物力。下面是幾種較為常見的常用的采樣機(jī)。 1.用于煤流卸載點(diǎn)的采樣機(jī)——這種采樣機(jī)有一個(gè)載煤斗，該載煤斗垂直于輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)方向，輕均勻速度通過煤流。載煤斗開口寬度為煤的最大粒度的3倍。其主要類型有：（一）、活動(dòng)閘板式采機(jī)；（二）、容器式采樣機(jī)。 2.用于提升機(jī)卸載點(diǎn)的采樣機(jī)——在斗式提升機(jī)卸載點(diǎn)煤流相垂直的方向上，有一個(gè)能盛整斗煤樣的箱車，箱車可入復(fù)運(yùn)動(dòng)，其寬度與厚度，由時(shí)間繼電器以相等于斗子間隔控制一個(gè)導(dǎo)向板，將斗子中的物料志入車箱，斗子提升機(jī)卸載點(diǎn)采樣機(jī)示意圖如圖1-1。 3.礦漿自動(dòng)取樣機(jī)——礦漿自動(dòng)取樣機(jī)不需要?jiǎng)恿?，直接由礦漿沖擊取樣盤運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)取樣。礦漿自動(dòng)取樣機(jī)示意圖如圖1-4。 4.用于帶式輸送機(jī)煤流采樣的刮臂式采樣機(jī)——刮臂的動(dòng)作是橫向掃過帶式輸送機(jī)的全寬刮出子樣，刮臂式采機(jī)示意圖如圖1-5。子樣的質(zhì)量取決于膠帶上負(fù)荷和采鏟的寬度和形狀?？梢酝ㄟ^時(shí)間繼電器控制電動(dòng)機(jī)以相等的時(shí)間間隔采樣。為了避免系統(tǒng)偏差，采樣鏟運(yùn)動(dòng)的軌跡應(yīng)與帶式運(yùn)輸機(jī)曲度一致，否則會(huì)產(chǎn)生損傷膠帶或“底煤”問題。采樣鏟的形狀、速度以被采到的煤樣大塊不被丟掉為準(zhǔn)。由于子樣質(zhì)量不可能太大，此采樣機(jī)僅適用于粒度小于50mm的選煤產(chǎn)物。 圖1-1 斗子提升機(jī)卸載點(diǎn)采樣機(jī)示意圖 圖1-2 活動(dòng)閘板式采機(jī)示意圖 1—自動(dòng)操縱閘； 2—控制操縱閘動(dòng)作液壓系統(tǒng) 圖1-3 斗子提升機(jī)卸載點(diǎn)采樣機(jī)示意圖 圖1-4 礦漿自動(dòng)取樣機(jī)示意圖 圖1-5 刮臂式采樣機(jī)示意圖 1—停止開關(guān)；2—減速器；3—電機(jī)；4—運(yùn)輸帶； 5—接樣溜槽；6—取樣機(jī)聯(lián)桿刮臂；7—采樣鏟；8—皮帶托輥 采樣器械可分為人工采樣器具和機(jī)械采樣機(jī)2類。與人工采樣器具相比.機(jī)械采樣機(jī)不僅可以節(jié)省人力.更主要的是采樣間隔時(shí)間短.頻率高.樣品更具有代表性。日前所采用的機(jī)械采樣機(jī)都是按斷流截取法原則.從全部料流中采出試樣.按其截取方式可分為：(1)直線運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)直線運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)分為往復(fù)運(yùn)動(dòng)式與非往復(fù)運(yùn)動(dòng)式2種。其特l從是截取物料的速度快.能在被采樣料流的全寬和全厚方向上.取出均勻的、代表性強(qiáng)的樣品。選煤廠廣泛采用的有AJ I-1型絲桿式和鏈條傳動(dòng)采樣機(jī)。(2)鐘擺運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)鐘擺運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)在垂直位置時(shí)運(yùn)動(dòng)速度較兩邊快.截取料層中間薄、兩邊厚.樣品代表性差.日前己極少采用。(3)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)山于受結(jié)構(gòu)限制.運(yùn)動(dòng)速度不能太快.故回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)截取的物料比直線運(yùn)動(dòng)式采樣機(jī)的要多.它適應(yīng)于粗粒物料的采樣。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)煤流采樣的刮臂式采樣機(jī)即屬于回轉(zhuǎn)式采樣機(jī)。 2 采樣機(jī)設(shè)計(jì)方案的確定 2.1刮臂式（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式）采樣機(jī)結(jié)構(gòu)原理 2.1.1刮臂式采樣機(jī)結(jié)構(gòu) 1．采樣機(jī)結(jié)構(gòu) 輸送帶煤流采樣機(jī)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作機(jī)構(gòu)、機(jī)架和控制箱等組成。各主要部們安裝在機(jī)架上。機(jī)架橫跨在帶式輸送機(jī)的中間架上用螺柱聯(lián)接或焊接。如圖2-1所示。 圖2-1 輸送帶煤流采樣機(jī)示意圖 1—電動(dòng)機(jī)；2—傳動(dòng)裝置；3—機(jī)架；4—控制箱；5—工作裝置；6—帶式輸送機(jī)中間架 工作機(jī)構(gòu)如圖2-2所示，是一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)。實(shí)際工作過程中可分解成2種四連桿機(jī)構(gòu)，采樣時(shí)為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu);回程時(shí)為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。 圖2-2 采樣機(jī)工作機(jī)構(gòu)示意圖 1—定位軸；2—鏟桿；3—主動(dòng)軸；4—曲柄；5—滑塊 2.1.2刮臂式采樣機(jī)工作原理 當(dāng)時(shí)間繼電器延時(shí)到設(shè)定的時(shí)間時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器和皮帶傳動(dòng)將轉(zhuǎn)知傳給大皮帶輪?；b在傳動(dòng)軸(見圖2-2)上的大皮帶輪轉(zhuǎn)至一定位置時(shí)，其上的擋桿與偏心塊接觸，并帶動(dòng)偏心塊一起轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心塊轉(zhuǎn)到最高位置時(shí)脫離大鏈輪上的擋桿靠自身重力作用快速向下擺動(dòng)，帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，使曲柄驅(qū)動(dòng)鏟桿沿采樣軌跡快速運(yùn)動(dòng)，完成1次采樣。當(dāng)偏心塊在最高位置時(shí)，觸發(fā)行程開關(guān)，使時(shí)間繼電器復(fù)位，電機(jī)停止，重新開始延時(shí)。 2.1.3刮臂式采樣機(jī)方案說明 此采樣機(jī)用于DT75型通用固定帶式輸送機(jī)上，采用鏈輪傳動(dòng)，減速器為二級(jí)行星輪減速器。 采樣時(shí)間間隔可通過繼電器調(diào)整，其調(diào)整范圍在1~99 min之間。 2.2采樣機(jī)整機(jī)方案示意圖 1、電機(jī)；2、減速器；3、小鏈輪；4、偏心塊；5、大鏈輪；6、偏心塊； 7、工作機(jī)構(gòu)；8、主軸 3 采樣機(jī)的初步設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù)： 輸送帶寬度： 1200/mm（DT75型通用固定帶式輸送機(jī)） 輸 送能力： 1000 t/h 帶 速： 2 m/s 物料松散密度： 1.3×103kg/m3 托輥直徑為： 108mm 物料最大粒度： 50mm 3.1鏟斗的設(shè)計(jì) 國標(biāo)規(guī)定，用以從煤流中采樣的鏟的長度和寬度均應(yīng)不小于被采樣煤最大粒度的2.5～3倍。因此，采樣機(jī)的取樣鏟的長度和寬度應(yīng)不小于125～150 mm。實(shí)際上，采樣機(jī)的取樣鏟的長度和寬度分別為180 mm 和150 mm，不但滿足要求，同時(shí)，80 mm 的深度也滿足子樣質(zhì)量要求。 3.2接斗的設(shè)計(jì) 國標(biāo)規(guī)定，接斗的容量應(yīng)能容納輸送機(jī)最大運(yùn)量時(shí)煤流全斷面的全部煤量。本采煤機(jī)用的接斗尺寸定為250 mm × 300 mm，完全可以將鏟子拋出的煤接住而不丟失。 4偏心塊的設(shè)計(jì) 圖4-1 偏心塊的結(jié)構(gòu) 偏心塊的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。本采樣機(jī)的鏟煤行程是靠偏心塊的重力下移來實(shí)現(xiàn)的，也就相當(dāng)于利用偏心塊的振動(dòng)。 利用振動(dòng)能有效地完成某些工藝過程，由于振動(dòng)機(jī)械具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、重量輕、成本低、能耗少和安裝維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，而在很多工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用，但有些振動(dòng)機(jī)械存在著工作狀態(tài)不夠穩(wěn)定，調(diào)試比較困難，動(dòng)載荷較大，零件使用壽命低和噪聲較大等特點(diǎn)，這些正是設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。 大扇形的面積 (4-1) 大扇形的偏心半徑(形心位置) (4-2) 2個(gè)三角形的面積 (4-3) 2 個(gè)三角形的偏心半徑 (4-4) 小扇形的面積 (4-5) 小扇形的偏心半徑 (4-6) 圓孔的面積 (4-7) 圓孔的偏心半徑 (4-8) 整體偏心塊的面積 (4-9) 整體偏心塊的偏心半徑 (4-10) 偏心塊的質(zhì)量矩 (4-11) 式中 ——角度，通常取=60°； ——偏心塊材料密度； ——偏心塊厚度。 4.1選擇偏心塊的材料 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第二版表2-1-6，選用Q235A，碳素鋼。 4.2計(jì)算每次采集煤樣重量 采樣頭的切割速度v1，由于目前國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)這一點(diǎn)還沒有相關(guān)規(guī)定，故參照A·S·T·M·D的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取400mm/s。 1．采樣精密度 膠帶速度v2=2m/s，故實(shí)際采樣速度。 2．實(shí)際采樣長度l = v×t =1.47×1≈1.5 m。 為了減少犁煤現(xiàn)象的發(fā)生，采樣時(shí)間應(yīng)盡量短一些，故t暫取1秒。 3．輸送機(jī)的斷面圖如圖4-2所示 圖4-2 輸送機(jī)斷面圖 λ——槽形角，45°；B——膠帶寬度；θ——?jiǎng)佣逊e角；b——有效帶寬 輸送機(jī)斷面面積包括兩部分：梯形面積A1和圓弧面積A2 。查《礦井運(yùn)輸提升》第二版表3—17，選堆積角為θ=30°，得物料的最大面積為A=0.2m2。 4．采樣體積和每次采樣樣品重量 采樣體積=0.2×0.15=0.03m3，l——采樣鏟寬度。 樣品重量=0.03×1.3×103kg/m3=40kg，γ——煤的堆積密度。 4.3計(jì)算每次采集所需做的功 煤樣與膠帶的摩擦力F=mgf (4-12) 式中 f ——煤與膠帶的摩擦系數(shù)，查得f =0.45； m ——一次取樣煤的重量； 故F=40×9.8×0.45=180 N；一次取煤樣所需的功： Wch=F · s=180×1.5=270 N·m (4-13) 4.4計(jì)算偏心塊的尺寸 如圖4-1，將θ=60°， =100mm，=7.8×103kg/m3，R1=240mm，R2=90mm，d =50mm 依次代入式(4-1)~(4-11)，計(jì)算結(jié)果見表4-1。 表4-1 偏心塊設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 結(jié)果 大扇形的面積S1 60288mm2 大記扇形的偏心半徑r1 132.38mm 2個(gè)三角形的面積S2 20023.74 mm2 2個(gè)三角形的偏心半徑r2 10.57mm 38° 小扇形面積S3 7347.6 mm2 小扇形偏心半徑r3 52.12mm 圓孔的面積S0 5024 mm2 圓孔的偏心半徑r0 0 整體偏心塊的面積S 82635.34 mm2 整體偏心塊偏心半徑r 101.47mm 偏心塊質(zhì)量矩 9.81kg 4.5驗(yàn)算 得知道偏心塊的質(zhì)量矩，可求得偏心塊的質(zhì)量m=75kg，已知偏心半徑r=101.47mm，故： Wp=4mgr (4-13) =4× 75×9.8×101.47×103 =304.41 N·m> Wch=270 N·m 滿足設(shè)計(jì)要求。 注：為了方便重塊的調(diào)整，為此將偏心塊做成可調(diào)式的，最大重量至75kg，只要增減鐵片個(gè)數(shù)，就可調(diào)整重量，調(diào)整塊通過螺柱螺母固定在偏心塊上。每塊鐵片的重量為5kg，重塊最輕重量為60kg，鑄造時(shí)重塊不得小于70kg。 5減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)工作機(jī)構(gòu)的要求，傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)。實(shí)際表明，傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對(duì)整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動(dòng)方案又是保證傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。 由于行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量小，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比較大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。固采用行星傳動(dòng)裝置。本減速器設(shè)計(jì)為雙級(jí)NGW(2K-H負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu))行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)。 5.1方案的確定 本次設(shè)計(jì)選雙級(jí)2K-H行星傳動(dòng)裝置。減速器結(jié)構(gòu)簡圖如圖5-1。 圖5-1 行星輪結(jié)構(gòu)簡圖 (用角標(biāo)1表示高速級(jí)參數(shù)，2表示低速級(jí)參數(shù)) 此減速器的優(yōu)點(diǎn)：適用于在傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，即輸出軸與輸入軸均設(shè)在同一主軸線上。所以行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。 5.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 5.2.1電動(dòng)機(jī)選型 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表10-4-6，選Y2—90L—8型電動(dòng)機(jī)，其基本參數(shù)為： 額定功率： 0.55kw； 額定轉(zhuǎn)速： 700r/min； 長×寬×高： 340×195×250mm。 5.2.2動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1．傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配計(jì)算 由于還需考慮到鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，故先取大鏈輪轉(zhuǎn)速10r/min，本設(shè)計(jì)采用鏈傳動(dòng)，包角α（即小鏈輪包）是影響傳動(dòng)承載能力的一個(gè)重要參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)保證α ≥90°~120° 。為了使α盡可能大，帶傳動(dòng)比i不能過大，應(yīng)使i≤7，這里先取帶傳動(dòng)比i=3.5。 按電機(jī)功率P=0.55kw， 采樣機(jī)整機(jī)總傳動(dòng)比為： (5-1) 故減速器總傳比ij=70/35=20。 2．傳動(dòng)比分配 分配原則是各級(jí)傳動(dòng)等強(qiáng)度和獲得最小外形尺寸，在兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)中，用角標(biāo)Ⅰ表示高速級(jí)參數(shù)，Ⅱ表示低速級(jí)參數(shù)。設(shè)高速級(jí)和低速級(jí)外嚙合齒輪材料，齒面硬度相同，則；取行星輪數(shù)目；齒面工作硬化系數(shù)；低速級(jí)內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級(jí)內(nèi)齒輪分度圓直徑之比值以B表示，并取B=1.2；取載荷不均勻系數(shù)；取齒寬系數(shù)。 因?yàn)閯?dòng)載系數(shù)，接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)及接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)的三項(xiàng)比值的乘積（）等于1.8~2.0，故?。ǎ?1.9。所以 A==1.6×1.9=3.04 (5-2) 由公式，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第十三篇圖13-5-7，即可查出NGW型兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配，圖中及分別為高速級(jí)及總的傳動(dòng)比。此例中，由圖查 (5-3) 5.2.3高速級(jí)齒輪參數(shù)計(jì)算 1.配齒計(jì)算 通常取行星輪數(shù)目，過多會(huì)使其載荷均衡困難，過少又發(fā)揮不了行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，由于，距可能達(dá)到的傳動(dòng)比極限值較遠(yuǎn)，所以可不檢驗(yàn)鄰接條件。查《行星齒輪傳動(dòng)》表3-2，選擇行星齒輪傳動(dòng)的配齒選擇。 各輪齒數(shù)按公式 (5-4) 進(jìn)行配齒計(jì)算，計(jì)算中根據(jù)并適當(dāng)調(diào)整，使C等于整數(shù)，再求出，應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使/c。適當(dāng)調(diào)整=4.4211，使c為整數(shù)。則： (5-5) 所以 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖17.2-3可查出適用的預(yù)計(jì)嚙合角在， 。 2.按接觸強(qiáng)度初算中心距a和模數(shù)m 中心輪a和行星輪c均采用20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，齒面硬度58—62HRC，據(jù)圖查得，取=1400N/mm2和，中心輪和行星輪的加工精度為6級(jí)；內(nèi)齒輪b采用40Cr，調(diào)質(zhì)、表面淬火。齒面硬度48—55HRC，查圖，取=1100N/mm2和，內(nèi)齒輪b的加工精度7級(jí)。 按彎曲強(qiáng)度的初算公式，計(jì)算齒輪的模數(shù)m為 (5-6) 現(xiàn)已知za=19，。小齒輪名義轉(zhuǎn)矩： (5-7) 取算式系數(shù)；按表取使用系數(shù)；按表取綜合系數(shù)；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的由行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)。由公式可得： (5-8) 由圖查得齒形系數(shù)；由表查得齒寬系數(shù)。則得齒輪模數(shù)為 (5-9) 齒輪模數(shù)mI=1mm。 3.嚙合參數(shù)計(jì)算 在兩個(gè)嚙合齒輪副A－C、B－C中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距 由此可見，兩個(gè)齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距都相等。因此，該行星齒輪傳動(dòng)能滿足非變位的同心條件。 4.幾何尺寸計(jì)算 ①分度圓直徑： ②齒頂高： 式中 ③齒根高： ④齒高： ⑤齒頂圓直徑： ⑥齒根圓直徑： 5.裝配條件的驗(yàn)算 對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件。 ①．鄰接條件 按公式5-10驗(yàn)算其鄰接條件，即 (5-10) 將已知的、和值代入上式，則得 即滿足鄰接條件。 ②．同心條件 按公式5-11驗(yàn)算該公式2K－H型行星傳動(dòng)的同心條件，即 (5-11)各齒輪副的嚙合為和，且，和。代入式5-11，即得 故滿足同心條件。 ③．安裝條件驗(yàn)算 按公式5-12驗(yàn)算其安裝條件，即得 (5-12) 所以，滿足其安裝條件。 6.驗(yàn)算A-C傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 強(qiáng)度計(jì)算所用公式同定軸線齒輪傳動(dòng)，先確定和所用的圓周速度用相對(duì)于行星架的圓周速度 (5-13) 則 動(dòng)載系數(shù) 速度系數(shù)，查《行星齒輪傳動(dòng)》表6-11查得=0.97 ①．確定計(jì)算公式中的其他系數(shù) 使用系數(shù)按輕微沖擊得；齒間載荷分布系數(shù)，： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)， (5-14) 接觸強(qiáng)度計(jì)算是， (5-15) 式中 及——齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度對(duì)，的影響系數(shù)，按表選取 ——齒寬和行星輪數(shù)目對(duì)，的影響系數(shù)。 對(duì)于圓柱直齒傳動(dòng)，如果行星架剛性好，行星輪對(duì)稱布置或者行星輪采用調(diào)位軸承，則使太陽輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)，值可查《行星齒輪傳動(dòng)》圖6-10查取。 由圖查得=1.35，分別代入式5-14，5-15，則得 求齒間載荷分配系數(shù)，。 先求端面重合度 (5-16) 式中 則： 因?yàn)槭侵饼X齒輪，總重合度=，所以= 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)： (5-17) 式中 所以 彈性系數(shù)： (5-18) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)： 接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)： 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)： 因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)，則 ，最小安全系數(shù)：取=1；潤滑劑系數(shù)，考慮用N46機(jī)械油作為潤滑冷卻劑，按《行星齒輪傳動(dòng)》表6-10，取=0.93；粗糙度系數(shù)，按表6-12，取=1.0。齒面工作硬化系數(shù)：取=1。接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)=1。 ②．A-C傳動(dòng)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 計(jì)算接觸應(yīng)力，由式（6-6） (5-19) 按式5-20計(jì)算許用接觸應(yīng)力 (5-20) 強(qiáng)度條件： 則： (5-21) 計(jì)算結(jié)果得出，A-C接觸強(qiáng)度通過。用20CrMnTi調(diào)質(zhì)后滲碳淬火，安全可靠。 ③．A-C傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算 按式5-22計(jì)算齒根應(yīng)力為： (5-22) 式中 -齒形系數(shù)，由圖6-5查?。海?； -應(yīng)力修正系數(shù)，由《行星齒輪傳動(dòng)》圖6-6查?。?，； -彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系： -彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，因?yàn)槭侵饼X，取=1 考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力： (5-23) 由強(qiáng)度條件 即： 則： 查得，20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，。A-C傳動(dòng)改用材質(zhì)后，彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算也通過。 7.驗(yàn)算C-B傳動(dòng)大接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 ①．根據(jù)A-C傳動(dòng)的來確定C-B傳動(dòng)的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動(dòng)為內(nèi)嚙合，，所以 (5-24) ②．核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞驗(yàn)算 由，按式5-25有 (5-25) 40Cr調(diào)質(zhì)，則內(nèi)齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)材料，接觸強(qiáng)度符合要求。 ③．彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算 只對(duì)內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，按式5-26計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A-C傳動(dòng)的外嚙合一樣，即 ， 由強(qiáng)度條件 得 (5-26) 40Cr調(diào)質(zhì)材料，所以C-B傳動(dòng)中的內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。 5.2.4低速級(jí)齒輪參數(shù)計(jì)算 1.配齒計(jì)算 由高速級(jí)計(jì)算得i=4.25，取行星輪數(shù)目=3，按公式5-27進(jìn)行分配計(jì)算： (5-27) 并適當(dāng)調(diào)整，使C等于常數(shù)，再求出，應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使/c。適當(dāng)調(diào)整=4.4211，使C為整數(shù)。則： 求得：=19 符合取質(zhì)數(shù)，/整數(shù)，/整數(shù)，及無公約數(shù)的NGW弄配齒要求。 2.初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 中心輪a和行星輪c和高速級(jí)一樣，均采用20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，齒面硬度58—62HRC，據(jù)圖查得，取=1400N/mm2和，中心輪和行星輪c的加工精度為6級(jí)；內(nèi)齒輪b采用40Cr，調(diào)質(zhì)、表面淬火。齒面硬度48—55HRC，據(jù)圖，取=1100N/mm2和，內(nèi)齒輪b的加工精度7級(jí)。 按彎曲強(qiáng)度的初算公式，計(jì)算齒輪的模數(shù)m 低速級(jí)輸入扭矩： (5-28) 在一對(duì)A—C輪傳動(dòng)中，太陽輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： (5-29) 現(xiàn)已知z1=19，。取算式系數(shù)；按表取使用系數(shù)；按表取綜合系數(shù)；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的由行星輪間栽荷分布不均勻系數(shù)。 由公式可得： ；由圖查得齒形系數(shù)；由表查得齒寬系數(shù)。則得齒輪模數(shù)m為： 取齒輪模數(shù)mⅡ=1.5mm。 3.嚙合參數(shù)計(jì)算 在兩個(gè)嚙合齒輪副A－C、B－C中，其標(biāo)準(zhǔn)中心距a為： 由此可見，兩個(gè)齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距都相等。因此，該行星齒輪傳動(dòng)能滿足非變位的同心條件。 4.幾何尺寸計(jì)算 按高變位齒輪傳動(dòng)計(jì)算A、C、B三輪的幾何尺寸。 ①分度圓直徑： ②齒頂高： 式中 ③齒根高： ④齒高： ⑤齒頂圓直徑： +2= +2= 2= ⑥齒根圓直徑： 5.裝配條件的驗(yàn)算 對(duì)于所設(shè)計(jì)的上述行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足如下的裝配條件。 ①鄰接條件 按公式5-30驗(yàn)算其鄰接條件，即 (5-30) 將已知的、和值代入上式，則得 即滿足鄰接條件。 ②同心條件 按公式5-31驗(yàn)算該公式2K－H型行星傳動(dòng)的同心條件： (5-31) 各齒輪副的嚙合為和，且，和。代入式5-31，即得 則滿足同心條件。 ③安裝條件驗(yàn)算 按公式5-32驗(yàn)算其安裝條件，即得 (5-32) 所以，滿足其安裝條件。 6.齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 強(qiáng)度計(jì)算所用公式同定軸線齒輪傳動(dòng)，但確定和所用的圓周速度用相對(duì)于行星架的圓周速度 按式（5-33）計(jì)算行星架圓速度： (5-33) 由表查得速度系數(shù)，動(dòng)載系數(shù)： ①確定計(jì)算公式中的其他系數(shù) 使用系數(shù)：使用系數(shù)按輕微沖擊得；齒間載荷分布系數(shù)，： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí) (5-34) 接觸強(qiáng)度計(jì)算是 (5-35) 式中 及——齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度對(duì)，的影響系數(shù)，按表選?。?；。 ——齒寬和行星輪數(shù)目對(duì)，的影響系數(shù)。 對(duì)于圓柱直齒傳動(dòng)，如果行星架剛性好，行星輪對(duì)稱布置或者行星輪采用調(diào)位軸承，則使太陽輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)，值由圖查取。由圖查得，代入式5-34，5-35得： 求齒間載荷分配系數(shù)，。 先求端面重合度 (5-36) 式中 則： 因?yàn)槭侵饼X齒輪，總重合度=，所以 = 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)： 式中 ， 故 彈性系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)： (5-37) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)： 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)： 因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)，則 。最小安全系數(shù)：取=1。潤滑劑系數(shù)，考慮用N46機(jī)械油作為潤滑冷卻劑，取=0.93。 粗糙度系數(shù)，取=1.2。 齒面工作硬化系數(shù)：取=1。 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：=1 ②A-C傳動(dòng)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算 計(jì)算接觸應(yīng)力，由式5-38得 (5-38) 按式5-39計(jì)算許用接觸應(yīng)力 (5-39) 強(qiáng)度條件： 則 計(jì)算結(jié)果，A-C接觸強(qiáng)度通過。用20CrMnTi調(diào)質(zhì)后滲碳淬火，安全可靠。 ③A-C傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算 按式5-40齒根應(yīng)力為 (5-40) 式中 — 齒形系數(shù)，由圖查取 ：，； — 應(yīng)力修正系數(shù)，由圖查?。海?； —彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)； —彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，因?yàn)槭侵饼X，取=1。 考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力 由強(qiáng)度條件 即 則 采用20CrMnTi調(diào)質(zhì)、滲碳淬火，。A-C傳動(dòng)改用材質(zhì)后，彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算也通過。 7.驗(yàn)算C-B傳動(dòng)大接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 ①根據(jù)A-C傳動(dòng)的來確定C-B傳動(dòng)的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動(dòng)為內(nèi)嚙合，，所以： ②核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞驗(yàn)算 由，按式5-40有 (5-40) 40Cr調(diào)質(zhì)，則內(nèi)齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)材料，接觸強(qiáng)度符合要求。 ③彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算 只對(duì)內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，按式5-41計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和A-C傳動(dòng)的外嚙合一樣，即 ， 由強(qiáng)度條件 得 (5-41) 40Cr調(diào)質(zhì)材料，所以C-B傳動(dòng)中的內(nèi)齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。 5.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.3.1高速軸（齒輪軸） 1.計(jì)算作用在齒輪上的力： 轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106×P/n =9.55×106×0.55/700=7503.57 N·mm 軸上小齒輪分度圓直徑：dm=19mm 圓周向力：Ft=2T/d (5-42) =2×7503.57/19 =789.85 N 徑向力：Fr=Ft×tanα (5-43) =19151×tan20 =287.48 N 軸向力：Fa= Ft×cosβ=789.85×1=789.85 N 2.初步估算軸最小的直徑 選取40Cr作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第5篇表5-1-1查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為： ； ； ； 由式 計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6查得A=115，則得： 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 確定軸的結(jié)構(gòu)方案 兩軸承均由軸的右端裝入，靠軸肩和套筒及軸承端蓋定位。采用深溝球軸承和凸緣聯(lián)軸器。 (2) 確定各軸段直徑和長度 ?段 根據(jù)dmin圓整(按GB5014-85)，并由T和n選擇凸緣聯(lián)軸器型號(hào)為YL1(GB/T5843-1986)，查表軸孔直徑d1=12mm，l1=32+3=35mm。 ?段 為使凸緣聯(lián)軸器定位，軸肩高度h=c+(2~3)mm，d2=14mm且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑(JB/ZQ4606-86)。取端蓋寬度7mm，端蓋外端面與凸緣聯(lián)軸器右端面3mm，則l2=10mm。 ?段 為便于裝拆軸承內(nèi)圈，d3>d2且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑。查GB/T276-94，選深溝球軸承型號(hào)為60000，d3=15，其寬度為T=5mm。軸承潤滑方式選擇：d3×n=15×700=10500mm·r/min>10000mm·r/min，選擇油潤滑。取l3=6mm。 ?段 為了能夠安裝第二個(gè)軸承d4= d3-(1~3)=14mm，為使套筒面可靠地壓緊軸承內(nèi)圈，l4取10mm。 ?段 長度和直徑同?段，選深溝球軸承型號(hào)為60000。 ?段 軸肩，為了固定第二個(gè)軸承的徑向滑動(dòng)，取d6=17mm，l6=2mm。 ?段 右面和高速級(jí)太陽輪為一體，考慮太陽輪的分度圓直徑和行星架的橫向深度，取d7=15mm，l7=14mm。 4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 (1) 求軸承反力 H水平面： RH1= 1974.63 N，RH2= -1184.78 N V垂直面： RV1= -612.7N，RV2=900.2 N (2) 求齒寬中心處彎矩： H水平面： MH1= RH1×45 =1974.63×24 =47391.12N·mm MH2= RH2×29 = -1184.78×40 = - 47391N·mm V垂直面： MV1= RV1×45= -612.7×24= -14705.12N·mm MV2= RV2×29=900.2×40=36008N·mm (3)合成彎矩：M1= = =49620N·mm M2= = =59518N·mm 扭矩T：T=7503.57N·mm 彎矩圖、扭矩圖見圖5-2。 5.按彎扭矩合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 當(dāng)量彎矩Mca=，取折合系數(shù)α=0.6， Mca= =59688N.mm 當(dāng)量彎矩圖見圖5-2。軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。已查得σb=640Mpa， 許用應(yīng)力[σ-1]=65N/mm2，由式(5-43)得軸的計(jì)算應(yīng)力為： =37.32 N/mm2 (5-43) 故該軸滿足強(qiáng)度要求。 圖5-2齒輪軸彎扭矩圖 5.3.2低速軸 1.初步估算軸最小的直徑 選取40Cr作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》第5篇表5-1-1查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為： ； ； ； 由式 計(jì)算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6查得A=115，則得： 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定各軸段直徑和長度 ?段 根據(jù)dmin圓整（按GB5014-85），由行星架確定軸直徑d1=30mm，l1=40mm。 ?段 為使行星架和小鏈輪定位，軸肩高度h=c+(2~4)mm，d2=34mm且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑（JB/ZQ4606-86）。取端蓋寬度8.5mm，則l2=20mm。 ?段 直徑由小鏈輪內(nèi)徑確定，長度由小鏈輪輪轂長度確定，且大于小鏈輪輪轂長度5mm。 3.校核 經(jīng)校核，該軸滿足強(qiáng)度要求。 5.4滾動(dòng)軸承的選擇 1.高速軸 選用深溝球軸承60000(GB/T276-94)，兩個(gè)，軸承代號(hào)61802。經(jīng)校核，其強(qiáng)度和壽命均滿足要求。 2.高速級(jí)行星輪軸 選用深溝球軸承60000(GB/T276-94)，軸承代號(hào)618/6，兩個(gè)。經(jīng)校核，其強(qiáng)度和壽命均滿足要求。 3.低速級(jí)行星輪架左右軸承 選用深溝球軸承60000(GB/T276-94)，軸承代號(hào)61809，兩個(gè)。經(jīng)校核，其強(qiáng)度和壽命均滿足要求。 4.低速級(jí)行星輪軸 選用深溝球軸承60000(GB/T276-94