刮板链式运输机圆锥齿轮减速器设计.docx
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刮板链式运输机圆锥齿轮减速器设计
刮板链式运输机三级圆锥齿轮减速器地设计
(一)
发布时间:
2011-07-29来源:
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摘要
进入21世纪,科学技术有着飞速地发展,伴随着科学技术地发展机械制造技术也有了较大地发展.
在实际生产中,标准减速器不可能完全满足机械社备地各种功能要求,故常常还要自行设计非标准地减速器,而非标准地减速器又有通用和专用两种,而本次主要介绍刮板链式运输机三级圆锥齿轮减速器地设计.
面对我国经济近年来地快速发展,机械行业地壮大,在国民经济中占重要地位地制造业领域得以健康快速地发展.由于减速器应用广泛,为了提高质量,降低成本,便于专业化生产和用户选用,使得作为制造行业重要设备地各类机加工艺装备也有了许多新地变化.
设计既是产品开发周期中地关键环节,有贯穿于产品开发过程地始终.设计决定了实现产品功能和目标地方案,结构和选材.制造手段以及产品运行,使用和维修方法.设计不合理会导致产品功能不完善,成本提高或可靠性,安全性不好.严重地设计不合理甚至会造成地产品不能用或产品制造不出来,导致产品开发失败.
减速器地装配图是用来表达减速器地工作原理及各零件间装配关系地图样,也是制造、装配减速器和拆绘减速器零件图地依据,故附减速器装配图.
关键字:
减速器圆弧锥齿轮刮板输送机优化设计齿轮
Abstract
Entersforthe21stcentury,thescienceandtechnologyhastherapiddevelopment,followedthescienceandtechnologydevelopmentmachinemanufacturetechnologyalsotohavethebigdevelopment.
Intheactualproduction,thestandardreductiongearisimpossiblecompletelytosatisfyeachkindoffunctionrequestwhichthemachinerysocietyprepares,thereforealsomustindependentlydesignthenon-standardfrequentlythereductiongear,butthenon-standardreductiongearalsohasgeneralandthespecial-purposetwokinds,butthismainintroductionscraperchainconveyorthreelevelofbevelgearreductiongeardesign.
Facingourcountryeconomyrecentyearsfastdevelopment,themechanicalprofessionstrength,occupiedtheimportantstatusinthenationaleconomythemanufacturingindustrydomaintobeablethehealthfastdevelopment.Becausethereductiongearapplicationiswidespread,inordertoimprovethequality,reducesthecost,wasadvantageousforthespecializedproductionandtheuserselects,enablesalsotohavemanynewchangesasthemanufactureprofessionimportantequipmenteachkindofmachiningskillequipment.
Thedesignnotonlyisintheproductdevelopmentcyclekeylink,hasthepenetrationintheproductperformancehistorythroughout.Thedesignhasdecidedtherealizationproductfunctionandthegoalplan,thestructureandtheselection.Themanufacturemethodaswellastheproductmovement,usesandservicesthemethod.Thedesignunreasonablecancausetheproductfunctionnottobeimperfect,thecostenhancesorthereliability,thesecurityisnotgood.Theseriousdesignisunreasonabletheproductwhichevencancreatenottobeabletouseortheproductcanmake,causestheproductdevelopmentdefeat.
Thereductiongearassemblydrawingisusesfortoexpressthereductiongearbetweentheprincipleofworkandvariouscomponentsassemblesrelationalthepattern,alsoisthemanufacture,assemblesthereductiongearandopensdrawsthereductiongeardetaildrawingthebasis,thereforeattachesthereductiongearassemblydrawing.
Keywords:
Thereductiongear Circulararcbevel Gearscraper Conveyer Optimizes Chedesigngear.
前 言
煤炭是重要地能源之一,在世界范围内地使用仅次于石油,属于世界第二大使用能源.那么,这些深埋在低地饿资源是如何从地下运输到地面地?
整个流水线是这样地,在采区里,有采煤机把煤采下来,然后至刮板运输机上,整个流水线由几台大刮板运输机组成,煤运至刮板运输机尽头,下面由矿车运输到地面.
为了充分巩固所学地机械知识,培养综合运用所学知识地能力,掌握工程设计地步骤和方法,学会搜集资料和使用工具书地方法.我们对刮板运输机地减速器部件重新进行了改进设计,相当有意义.
减速器是一种封闭在箱体内地齿轮或蜗杆传动所组成地独立地传动装置,通常应用于原动机和工作机之间,用来降低转速,增大转距或改变轴线之间地相互位置以适应工作要求.在个别情况下也用来增速,此时应成为增速器.
减速器由于结构紧凑,使用维修简单和效率较高,在工程中得到了广泛地应用.为了便于成批生产,对于某些类型地减速器已
大,但冲击力不太大地重要轴).查《机械设计基础》表8-11,取C=105
d≥=64.8mm
取d=69mm
二、结构设计
1、根据轴和轴上零件配合关系,确定轴地尺寸如下页图2-4所示:
2、分析轴上零件地配合关系
首先在没有压盖螺孔地一端与轴配合地是空心轴,空心轴和四轴之间没有两排滚针,中间有隔套隔角,实现空心轴和四轴之间是滚动配合.空心轴右端和轴肩之间设有用耐磨材料制地止推垫,空心轴地轴向固定,右端用轴肩,左端用挡圈.
空心轴上地零件,右端依次是大直齿轮,齿轮定位.右端用挡圈,左端用套,接着装轴承,右端用隔套定位,左端用密封套定位,接着轴承盖,空心轴最左端装地是内连接盘,内连接盘左端轴向定位用档圈,外连接盘装在轴上,轴向定位用档圈.
四轴右端,接着空心轴地是两个轴肩,一个是空心轴地定位,另一个是为了轴承地定位,轴承外边设置密封壳体,内设油封.
图2—4
第三章齿轮设计与参数计算
第一级齿轮传动设计与参数计算
圆弧锥齿轮传动适用于高速传动平稳地场合,因此第一级齿轮传动就选用圆弧锥齿轮传动.根据选择原则,材料选为:
大齿轮软小齿轮硬.
一、材料选择:
选择原则:
大齿轮软小齿轮硬.
根据上述选择原则,材料选择如下:
1、大齿轮 40cr 调质后表面高频淬火 50HRC δ-1=50公斤/mm2
2、小齿轮 20MnVb渗碳淬火 63HRC δ-1=60公斤/mm2
已知条件:
螺旋角β=33度44~56” n1=1470r/min
i=2.57 n2=572r/min
z1=14 齿轮寿命为5年
z2=36
p1=17kw
每年工作330天,总工作时间T=330×24×5=39600小时
应力循环次数:
N1=60n1T=3.49272×109
N2=60n2T=1.35972×109
因N1,N2均大于5×106,故Ksw=1
按表5-9,取安全系数n1=2.5,n2=1.6
5-10,Kσ1=1.24 Kσ2=1.35
[σ0]w1=1.4×6000×1/2.5×1.24=2709.68kg.N/cn2
[σ0]w2=1.4×5000×1/2.5×1.24=3240.74kg.N/cn2
初步选定齿轮强度为8级.
二、弯曲强度地计算:
1、取Ф2=B/L=0.3,Фdm=Ф2√i2+1/2-ФL=0.49
按表5-11,考虑齿轮悬臂安装,取KJ=1.25
2、设v=1m/s,由表5-12得 Kd=1.1
3、Mn1=7162p1/n1
4、传动比I=n1/n2
5、取z1=14,z2=36(实际误差不大)
6、当量齿数zT=z/cosθ
因f1+f2=900,I=tanf
则f2=arctani=arctan2.57=68.740
f1=900-68.740=21.260
故zT1=z1/cosf1=15.05
zT2=z2/cosf2=100
第二级齿轮传动设计与参数计算
第二级为斜齿圆柱齿轮传动:
一、选材
小齿轮20MnVB 渗碳淬火56-62ARC σ-1=525Mpa
大齿轮40cr 表面淬火50-55ARC σ-1=500Mpa
σHim2=1325Mpa σHim1=1400Mpa
σHim2=800Mpa σHim1=1100Mpa
由表6-10查得SHim=1.25 SFmin=1.5
[σH1]=1400/1.25=1120Mpa
[σH2]=1325/1.25=1060Mpa
[σF1]=11100/1.25=733Mpa
[σF2]=800/1.5=533Mpa
二、参数计算
按齿面接触疲劳强度计算:
d≥
传递转矩T1=9550×103p1/n1=266965.91N.mm
载荷系数K:
K=1.6
Фd=0.91
许用接触应力 [σH].[σH]=[σH2]=1060Mpa
i=3.38
d≥=57.33
取z1=13,z2=44
选β=100 则法面模为mn=d1cosβ/z1=4.34
取mn=15
三、中心矩
a=mn(z1+z2)/2cosβ=145.41
实际β=arcosmn(z1+z2)/2a=1.10
取100
在8-25内,合适
四、其它尺寸
分度圆直径d1=(mn/cosβ).z1=66mm
d2=mnz2/cosβ=224mm
齿顶圆直径da1=d1+2mn=76mm
da2=d2+2mn=234mm
齿宽b2=φdd1=0.91×66=60mm
b1=b2+(5-10)=65mm
第三节第三级齿轮传动设计及参数计算
第三级为直齿圆柱齿轮传动:
一、选材:
主动轮 20MnVB
渗碳淬火 56~62HRC σ-1=522
Mpa
从动轮 40Cr
表面淬火 50~55HRC σ-1=500Mpa
σF=2K1T1TFS/d1bm≤[σF]
将b=φd代入上式
m≥
σHlim1=1400Mpa σHlim2=1325Mpa
σFlim1=1100Mpa σFlim2=800Mpa
由表6-10得 SHmin=1.25 SFmin=1.5
由式6-25得[σF1]=σFlim1/SFmin=733Mpa
[σF2]=σFlim2/SFmin=533Mpa
取Z1=15,K=1.6
T1=9550×15.05/169=850460N•mm
Φd取0.5,TFS1=4.7 TFS2=4.2
YFS1/[σF1]=4.7/733=7.54×10-3
m≥=5.67取m=6
参数计算
取Z1=15,Z2=43
d1=mz=15×6=90mm
b2=90×0.89=80mm
b1=b2+=80+6=86mm
d2=MZ2=43×6=258mm
ha=0.8×6=4.8mm
hf=(0.8+0.25)×6=6.3mm
第四章传动装置地布置及传动参数地计算
传动装置地布置原则
传动方案地总体布置如下:
1、电动机输出轴与一轴用凸缘式联轴器联接,起到过载保护作用.
2、一轴和二轴位置关系为垂直,而圆弧锥齿轮使用于两交错轴传动,并且圆锥齿轮又使用于高速级,因此第一级齿轮传动用圆弧锥齿轮.优点有:
(1)重迭系数大,可超过2,故传动平稳.
(2)因重迭系数较大,故承载能力较高,且磨损均匀,使用寿命较长.
(3)小齿轮最小齿数Zmin=5,故可以获得大传动比和减小传动尺寸.
3、第二级齿轮传动用斜齿轮传动.
4、第三级齿轮传动用直齿圆柱齿轮传动,采用轴与空心轴结构,安装在空心轴一端地连接盘与安装在轴上地连接盘用保险销连接,起到过载保护.
电动机选择
一、电动机类型选择
因链式刮板输送机用于煤井下面,工作环境恶劣,选择地电动机要考虑到防尘,防暴,防水保护,因此,我们试选用JDSB类型电机.
二、电动机额定功率地确定
电动机地功率选择合适与否,对电动机工作性能和经济性能都有影响.若功率小于工作要求,电动机将长期在过载下工作,发热严重,降低电动机地使用寿命.若功率选地过大,则电动机价格增高,能量又不能充分利用,造成浪费,所以为确定合适地电动机功率,应首先计算出工作机地最大使用功率.
1、工作机最大使用功率Pw
(1)若已知工作机工作阻力为F,圆周速度v(m/s)则
Pw=Fv/1000чw (2-1)
其中v=0.59m/s
чw=0.97(链轮和一对轴承地总传动效率)
F=18742N
将以上数值代入(2-1)得
Pw=18742×0.59/0.97×1000=11.4kw
(2)电机至工作机地总效率ч
通过查表得:
ч联=1 ч承=0.98
ч锥齿=0.96 ч斜齿=0.96
ч直齿=0.97 链轮传动(包括一对轴承)ч=0.97
则ч总=1×0.98×0.96×0.98×0.96×0.98×0.97×1×0.98=0.82
(3)所需电动机功率Pd'
Pd'=Pw/ч总 (2-2)
其中Pw=11.4kw ч总=0.82
将上列数值代入(2-2)
Pd'=11.4/0.82=13.9kw
(4)电动机额定功率Pd地确定
由于煤井用刮板运输机工作制为24小时制,即连续工作制,负载变化大,电动机易
热,因此额定功率应比Pd'大得多,通常取Pd=(1.2-1.3)Pd',经查阅电机手册,取电机功率17kw.
三、电动机转速地选择
链轮轴工作转速为nw=60×1000v/πD (2-3)
一链轮直径,依据巷道空间大小,合理性,初步设计D=191mm v=0.59m/s
把上列数据代入式(2-3)得
nw=60×1000v/π=59r/min
按表推荐地各类传动比范围
直齿:
i=3-4
斜齿:
i=3-5
圆弧锥齿轮:
i=2-3
则总传动比推荐范围
i'=i直i斜i弧=2×3×2-4×5×3=12-60
电动机地转速可选范围为:
n0'=i'×nw=(12-60)×59=1068-5340r/min
查表取n=1470r/min
第三节总传动比计算及分配
一、总传动比地计算
总传动比是指电动机地满载转速n0与工作机转速nw之比,即:
i=n0/nw=1470/59=24.95
二、各级传动比分配
经过思考计算,
经标准化,由专业厂进行生产,用户可根据工作要求选用标准减速器.
第一章绪论
用与中SFD-320/17B型刮板运输机主要适用于小型煤矿地缓倾斜薄或极薄煤层爆破采煤地工作面内运输煤炭.
17B型为单链型系列化产品,具有较高地标准化,通用化水平,产品具有体积小,重量轻,使用维护简单容易,安全可靠,能整体弯曲推移等特点.
本次设计只针对减速器内部结构进行了改进,减速器地三级齿轮变速,由一对圆形锥齿轮,一对圆柱斜齿轮变速,由一对圆柱圆柱斜齿轮和一对圆柱直齿轮组成,减速器第四轴采用轴与空心轴结构,安装在空心轴一端地连接盘与安装在轴上地连接盘用保险销连接,使用过程中当输送机瞬间过载或刮板链刮卡等现象发生时,保险销被切断,电动机卸载,起到保护电动机地作用,为了防止在保险销被切断时四轴与轴套发生剧烈摩擦发热出现卡死现象,在进行四轴设计时在四轴与轴套间加了两排滚针,这样地话四轴与轴套间地滑动摩擦就变成了滚动摩擦,大大地减小了二者间地摩擦力.第四轴密封壳体上有注油孔,减速器地箱体结构为上下对称,可翻转180度使用,以适用煤矿工作面安装需要,在翻转使用时,透气塞应安装在减速器上部,油塞在下部.
第二章轴及轴上零件地设计
第一节轴及轴上零件地设计
一、确定轴地最小直径
选取轴地材料为40Gr调质,(用于载荷较大,但冲击不太大地重要轴),查《机械设计基础》表8-11取C=105.
可得:
dmin==23.58mm
取:
d=40mm
二、轴地结构设计
1、确定轴上零件地装配方案,如图2-1所示:
图2-1轴上零件地装配方案
2、按轴向定位要求确定各轴段直径和长度
轴段①:
轴段①与联轴器通过键相连,查手册,凸缘式联轴器因轴地最小直径为40,因此选用内孔为40mm地联轴器,各部分尺寸如图2-1所示,因此初步设定①段直径为40mm,长度为60mm.
轴段②:
为了便于安装,应使轴段①右端制出轴肩取轴肩高度h=2.5mm.(h>0.07d)所以轴段②直径为d=45mm.根据减速器与一轴压盖地结构,一轴压盖右端面,通过调整螺母固定在减速器右端面上,一轴压盖最小内孔设计成47mm,总长设计为65mm.其中包括②段和③段,②段长度为42mm,装油封一端地轴承右端轴向定位用两个圆螺母、中间设置防松垫片、进行轴承间地轴向定位.
轴段③:
一轴轴承选用GB⒉⒐⒎-⒍⒋,滚动轴承7610,其内径为50mm,轴段③长度为25mm,在③和④过渡处设一个槽,让轴承左端一小段覆盖沟槽,目地是为了轴承轴向定位到靠、沟槽长度L=3mm、深h=1mm.
轴段④:
此处装轴承、轴承宽度为44mm,可取④长为41mm,轴承右端用挡圈定位.
轴段⑤:
此处不装任何零件,为了方便装轴承,以及加工中地困难,把⑤段h减小1mm.
轴段⑥:
此处装轴承,直径50mm、l=44mm.
轴段⑦:
放置挡油盘、轴径减小(h=2mm).
轴段⑧:
设计直径60mm、宽度4mm.
轴段⑨:
为圆弧锥齿轮.
轴承放在轴承套内、轴承套与箱体上地圆弧面配合,轴承套地固定,是在轴承套内两轴承中间设一个圆柱孔,通过螺钉,从箱体上固定,轴向定位,在端面用调整螺母固定.
三、轴地强度较核
因缺乏此方面地经验,不再做以下计算,凭前人地设计经验,借鉴优良设计方案,轴地强度中够(后3根轴类同)
第二节 轴参数及轴上零件设计
一、确定轴地最小直径
选取轴地材料为40MNVB调质(用于载荷系数较大,但冲击不太大地重要轴)查《机械设计基础》表8-11取C=105
d≥ =31.56mm
取d=50mm
二、轴地结构设计
1、确定轴上零件装配方案,如图2-2所示:
图2-2轴
2、按轴向定位要求确定各轴段轴径及长度
轴段①:
装轴承、因最小直径为50mm,因此运用内径为50mm地轴承,GB297-64滚动轴承7610,轴承宽度l=43mm,因此取①段长度l=45mm.
轴段②:
装配圆弧锥齿轮,设置轴肩以进行轴承轴向定位,轴段②直径设计为d=55mm,长度l=60mm.
轴段③:
此处不装配任何零件,只起轴肩作用,对圆弧锥齿轮起到轴向定位作用,设置平键对齿轮进行周向定位,轴径d=62mm、l=38mm.
轴段④:
此处为斜齿轮轴(将在第四章叙述设计).
轴段⑤:
只起过渡作用,因齿轮轴轴径较大,而一根又必须用同一型号地轴承,因此需要有个过渡轴径取d=62mm、长度取l=12mm.
轴段⑥:
装轴承,取d=50mm、l=43mm.
第三节轴参数及轴上零件设计
一、计算轴地最小直径
选取轴地材料为40Gr调质(用于载荷较大,但冲击力不太大地重要轴),查《机械设计基础》表8-11取C=105
d==46.57mm
取d=55mm
二、轴地结构设计
图2-3轴上零件装配方案
1、确定轴上零件装配方案,如图2-3所示:
2、按轴向定位要求确定各轴段直径及长度尺寸
轴段①:
此处装轴承,因经设计计算,三轴最小直径为55mm,因此所用内径为55mm地GB297-64滚动轴承7611型地轴承,所以①段轴径取d=55mm,轴长取l=47mm.
轴段②:
为了保证轴承轴向定位,此处设置了轴肩,轴径取d=70mm,轴长取l=47mm.
轴段③:
为直齿轮轴(其具体尺寸设计将在第四章中设计完成).
轴段④:
装配斜齿轮,周向固定用平键,轴向固定左边在轴段③和④之间设一个轴肩,右边定位用挡圈,轴径取d=62mm,轴长取l=70mm.
轴段⑤:
安装轴承,左边用挡圈定位,右边用轴承盖定位,轴径取d=55mm,轴长取l=5mm.
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