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中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)論文
姓 名：楊寶平 學(xué) 號： 14030381
學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機械工程及自動化
論文題目： 工業(yè)對輥成型機設(shè)計
專 題：
指導(dǎo)教師： 王忠賓 職 稱： 副教授
2007年 6 月 徐州
中國礦業(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 機自03-8 學(xué)生姓名 楊寶平
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：工業(yè)對輥成型機設(shè)計
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
結(jié)合畢業(yè)實習(xí)，采用對輥成型原理，采用強迫加料方式，設(shè)計一臺工業(yè)型煤成型機。
輥子轉(zhuǎn)速 8～10轉(zhuǎn)／分（輥子圓周速度０.4-0.6米／秒）
成型壓力：10～20ＫＮ／cm
小時產(chǎn)量：30～35噸
型煤尺寸：45×45×28mm采用液壓加載
螺桿固定框架結(jié)構(gòu)，同步齒輪傳動箱
１． 明確該裝置的工作原理及相關(guān)受力分析，參考設(shè)計參數(shù)確定電動機功率，完成該裝置的總體設(shè)計。
２． 完成同步齒輪傳動箱裝配圖設(shè)計。
３． 齒輪傳動箱組件，零件工作圖設(shè)計。
編寫完成整機設(shè)計計算說明書。
院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評閱書
指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(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；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：
成 績： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價及建議成績；⑧存在問題；⑨是否同意答辯等）：
成 績： 評閱教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評閱教師評閱書
評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評價及建議成績；⑧存在問題；⑨是否同意答辯等）：
成 績： 評閱教師簽字：
年 月 日
中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績
答 辯 情 況
提 出 問 題
回 答 問 題
正 確
基本
正確
有一般性錯誤
有原則性錯誤
沒有
回答
答辯委員會評語及建議成績：
答辯委員會主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
在我國，隨著機械化采煤程度的提高，粉煤在原煤中所占的比例越來越大。粉煤比例的增加不僅降低了散煤的燃燒效率,而且嚴(yán)重地污染了環(huán)境。發(fā)展型煤是提高粉煤利用率和減少環(huán)境污染的重要途徑。
對輥成型機是應(yīng)用最廣泛的型煤成型設(shè)備。針對現(xiàn)有對輥成型機的發(fā)展，目前我國現(xiàn)有的對輥式多為低壓成型設(shè)備。由于成型壓力低,生產(chǎn)型煤所需的粘結(jié)劑用量大,致使型煤生產(chǎn)成本較高,這種狀況也影響了我國型煤工業(yè)的發(fā)展。
本設(shè)計中的對輥成型機，采用螺旋強制加料，提高成球強度；采用液壓加載，平衡成型反作用力，并且當(dāng)有尖硬物料進入型輥間隙時，自動退讓，能保證成型機安全運行；采用安全聯(lián)軸器，提供平移退讓和過載保護，保證成型機安全運行；在輥面設(shè)計中，采用八塊型板拼裝結(jié)構(gòu)，便于安裝和更換。
關(guān)鍵詞：對輥成型機 ；同步齒輪傳動 ；強制加料 ；液壓加載
ABSTRACT
In China, with the mechanized mining in increasing coal in the coal share of the increase. Coal proportion of the increase not only reduced the casual coal combustion efficiency, but also seriously polluted the environment. Development of coal briquette is to improve utilization and reduce environmental pollution in important ways.
Right roll forming machine is the most widely used Briquette Production equipment. Roll against the existing molding machine development, China's existing right to roll over low pressure molding equipment. Due to the low pressure molding, briquette production of large amount of binder, resulting in higher coal production costs, This situation also affected the coal industry in China's development.
The design of the roll forming machine, used spiral compulsory feeding, raising the ball into strength; Used hydraulic loading, balancing forming reaction force, and when there are sharp or hard-roll materials into space, automatic concession, which would ensure the safe operation of forming machine; safe coupling, provide translation and Overload Protection concession to ensure the safe operation of forming machine; the roller surface design, using eight plate assembly structure, easy installation and replacement.
Keywords： roll forming machine; Synchronous Gear; Filling mandatory; Hydraulic Loading
中國礦業(yè)大學(xué)2007屆本科畢業(yè)設(shè)計 第 72 頁
緒論
1.型煤概況
煤炭在我國的能源中，占有十分重要的地位，而且在一定時期內(nèi)，這種狀況不會改變。此外，隨著采煤機械化程度的不斷的提高,粉煤在原煤中所占的比例也越來越大。粉煤比例的增加不僅降低了散煤的燃燒效率,而且嚴(yán)重地污染了環(huán)境。發(fā)展型煤是提高粉煤利用率和減少環(huán)境污染的重要途徑。
2.成型設(shè)備概況
成型設(shè)備是型煤生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備,選擇成型設(shè)備應(yīng)以原煤的特性，型煤的用途及成時壓力等諸多因素為基礎(chǔ)。目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的是對輥式成型機。另外,還有沖壓式成型機,環(huán)式成型機和螺旋式成型機等。
3.對輥成型機概況
對輥成型機可用于成型、壓塊和顆粒的高壓破碎，它的給料系統(tǒng)和輥面的設(shè)計要根據(jù)使用要求來設(shè)計。下面就對輥成型機在成型方面的應(yīng)用進行描述。
對輥成型機主要包括以下幾個主要部件：
3.1同步齒輪傳動系統(tǒng)
對輥成型機的同步齒輪傳動系統(tǒng)由包括兩個同步齒輪在內(nèi)的減速器，安全聯(lián)軸器等組成。安全聯(lián)軸器是一個能自動復(fù)位的機構(gòu)，它可以在正常工作時驅(qū)動轉(zhuǎn)距的1.7～1.9倍范圍內(nèi)調(diào)整。最主要的是，同步齒輪和齒輪聯(lián)軸器的連接保證了提供給型輥完全均勻的線速度。
3.2成型系統(tǒng)
對輥成型機的最主要部分是型輥。由于成型壓力大，直徑大，所以采用八塊型板拼裝的方式，輥芯由鑄鋼材料鑄造而成，型板由強度高的耐磨材料制造。
3.3加料系統(tǒng)
加料系統(tǒng)除了用作加料外,還具有如下作用:(1)對物料預(yù)壓,將預(yù)壓力加于物料上;(2)利用預(yù)壓力使物料脫氣,從而增大物料的堆積密度;(3)可以使對輥型輪直徑及加載力減小,從而使成型機的尺寸及重量減少,成本降低。
3.4液壓加載系統(tǒng)
液壓加載系統(tǒng)用于提供壓力迫使浮輥向被壓實的物料和固定輥靠近。為滿足特殊的工作需要，壓力的高低和大小可以自由調(diào)整。壓力的梯度隨間距的變化而升高，通過改變液壓儲能器中氮的分壓可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整壓力的梯度。在其他尖硬物料被壓入壓輥的間隙時液壓系統(tǒng)也用作安全裝置。
第一章 電機選型及傳動比計算
1.1選擇電動機
1.1.1選擇電動機的類型和結(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，為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
1.1.2選擇電動機的容量
輥子轉(zhuǎn)速：n=8~10r/min
輥子圓周速度：v=0.4~0.6m/s
ω=nπ/30 v=ωr
r= ==573mm
輥輪周長：L===3598.44mm
型煤比重：1.35g/cm
型煤體積：45×45×28=0.567 cm
單個煤球重：0.567×1.35=77g
輥子轉(zhuǎn)一周產(chǎn)量：=58333g
輥子沿周向布排球窩數(shù)：=72
輥子沿寬度方向可布排球窩：=10.52 圓整取11排
輥子寬度：45×11+5×10+70=635mm
總成型壓力：T=20×63.5=1270KN
輥子承受的合力矩： M=Te
=1270×45=57150Nm
工作機所需的功率：
P=
式中 T=57150Nm n=10 r/min 代入上式得
P=KW
電動機所需功率：P=P/η
從電動機到輥輪主軸之間的傳動裝置的總效率：
式中 V帶傳動效率
聯(lián)軸器效率
軸承效率
齒輪傳動效率
代入上式得
η=0.95×0.99×0.98×0.97
=0.6667
=P/η
=59.843/0.6667
=89.760kw
選擇電動機額定功率P≥P，根據(jù)傳動系統(tǒng)圖和推薦的傳動比合理范圍，V帶傳動的傳動比2~4,單級圓柱齒輪傳動比 3~6
所以選擇Y280M-4電動機，額定功率90kw,滿載轉(zhuǎn)速1480 r/min。
1.2計算傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比
1.2.1傳動裝置的總傳動比
===148
1.2.2分配各級傳動比
該傳動裝置中使用的是三級圓柱齒輪減速器，考慮到以下原則：
1）使各級傳動的承載能力大致等（齒面接觸強度大致相等）
2）使減速器能獲得最小外形尺寸和重量
3）使各級傳動中大齒輪的浸油深度大致相等，潤滑最為簡便
選擇三級圓柱齒輪減速器的傳動比為50，并分配各級齒輪傳動比為
=3.9 =3.5 =3.66
輥輪的直徑為1146mm,兩輥輪這間的間隙取1mm,所以兩輥輪的中心距為1147mm。由此調(diào)節(jié)可初定同步齒輪的傳動比為2.5 。則V帶傳動的傳動比為1.184。
第二章 V帶設(shè)計計算
2.1確定計算功率
根據(jù)工作情況 查表12-12選擇工況系數(shù)
設(shè)計功率
2.2選擇帶型
根據(jù)和 選擇15N窄V帶(有效寬度制)
2.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑
小帶輪的基準(zhǔn)直徑 參考表12-19和圖12-4取
傳動比
取彈性滑動系數(shù)
大帶輪基準(zhǔn)準(zhǔn)直徑
取標(biāo)準(zhǔn)值
實際轉(zhuǎn)速
實際傳動比
2.4驗算帶的速度
2.5初定中心距
取
2.6確定基準(zhǔn)長度
由表12-10選取相應(yīng)基準(zhǔn)長度
2.7確定實際軸間距
安裝時所需最小軸間距
張緊或補償伸長所需最大軸間距
2.8驗算小帶輪包角
2.9單根V帶的基本額定功率
根據(jù)和 由表12-17m查得15N型窄V帶
2.10考慮傳動比的影響，額定功率的增量由表12-17m查得
2.11V帶的根數(shù)
查得 查得
根
取6根
2.12單根V帶的預(yù)緊力
查得m=0.37kg/m
2.13帶輪的結(jié)構(gòu)
小帶輪采用實心輪結(jié)構(gòu)，大帶輪采用孔板輪結(jié)構(gòu)。
由Y280M-4電動機可知，其軸伸直徑，長度，
小帶輪軸孔直徑應(yīng)取，轂長應(yīng)小于.
由V帶的實際傳動比，對減速器的傳動比進行重新分配。
傳動裝置總傳動比
V帶傳動傳動比
同步齒輪的傳動比
則三級減速器的傳動比為
，，以達(dá)到傳動比的調(diào)節(jié)。則
第三章 基本參數(shù)計算
3.1各軸的轉(zhuǎn)速
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅴ軸
3.2各軸功率
Ⅰ軸 = =
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅴ軸
VI軸
3.3各軸轉(zhuǎn)矩
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅴ軸
VI軸
第四章 同步齒輪減速箱齒輪的設(shè)計計算
4.1I軸齒輪設(shè)計計算
4.1.1選擇齒輪材料
小齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
大齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
齒輪的疲勞極限應(yīng)力按中等質(zhì)量（MQ）要求查得
參考我國試驗數(shù)據(jù)后，將適當(dāng)降低：
4.1.2初定齒輪主要參數(shù)
按齒根彎曲疲勞強度估算齒輪尺寸，計算模數(shù)
按表14-34，并考慮傳動比，選用小齒輪齒數(shù)=28，
大齒輪齒數(shù) 取110
選齒寬系數(shù)
查得大小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)（時）
由于輪齒單向受力，齒輪的許用彎曲應(yīng)力
由于，故按小齒輪的抗彎強度計算模數(shù)
采用斜齒輪，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
初取β=13°，則齒輪中心距
由于單件生產(chǎn)，不必取標(biāo)準(zhǔn)中心距，取。
準(zhǔn)確的螺旋角
齒輪分度圓直徑
工作齒寬
為了保證，取。
齒輪圓周速度
按此速度查，齒輪精度選用8級即可，齒輪精度8-7-7（GB10095-1988）
校核重合度
縱向重合度
端面重合度
總重合度
4.1.3校核齒面接觸疲勞強度
分度圓上的切向力
使用系數(shù)
動載荷系數(shù)
式中
齒數(shù)比
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入計算式
齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分配系數(shù)，根據(jù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按和
材料彈性系數(shù)
重合度系數(shù)
螺旋角系數(shù)
由于可取
計算接觸強度強度安全系數(shù)
式中各系數(shù)的確定
計算齒面應(yīng)力循環(huán)數(shù)
按齒面不允許出現(xiàn)點蝕，壽命系數(shù)
潤滑油膜影響系數(shù)
齒面工作硬化系數(shù)
尺寸系數(shù) 按， 得
將以上數(shù)據(jù)代入計算式
按一般可靠度要求，選用最小安全系數(shù)。
和均大于，故安全。
4.2Ⅱ軸齒輪設(shè)計計算
4.2.1選擇齒輪材料
小齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
大齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
齒輪的疲勞極限應(yīng)力按中等質(zhì)量（MQ）要求從圖14-32和圖14-24中
得
參考我國試驗數(shù)據(jù)（表14-45）后，將適當(dāng)降低：
4.2.2初定齒輪主要參數(shù)
按齒根彎曲疲勞強度估算齒輪尺寸，計算模數(shù)
并考慮傳動比，選用小齒輪齒數(shù)=28，
大齒輪齒數(shù) 選95
選齒寬系數(shù)
大小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)（時）
由于輪齒單向受力，齒輪的許用彎曲應(yīng)力
由于，故按小齒輪的抗彎強度計算模數(shù)
采用斜齒輪，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
初取β=13°，則齒輪中心距
由于單件生產(chǎn)，不必取標(biāo)準(zhǔn)中心距，取。
準(zhǔn)確的螺旋角
齒輪分度圓直徑
工作齒寬
為了保證，取。
齒輪圓周速度
按此速度查得，齒輪精度選用8級即可，齒輪精度8-7-7（GB10095-1988）
校核重合度
縱向重合度
端面重合度
總重合度
4.2.3校核齒面接觸疲勞強度
分度圓上的切向力
使用系數(shù)
動載荷系數(shù)
式中
齒數(shù)比
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入計算式
齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分配系數(shù)，根據(jù)
得
節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按和得
材料彈性系數(shù)
重合度系數(shù)
螺旋角系數(shù)
由于可取
計算接觸強度強度安全系數(shù)
式中各系數(shù)的確定
計算齒面應(yīng)力循環(huán)數(shù)
按齒面不允許出現(xiàn)點蝕，得壽命系數(shù)
潤滑油膜影響系數(shù)
齒面工作硬化系數(shù)
尺寸系數(shù) 按，
將以上數(shù)據(jù)代入計算式
按一般可靠度要求，選用最小安全系數(shù)。
和均大于，故安全。
4.3Ⅲ軸齒輪設(shè)計計算
4.3.1選擇齒輪材料
小齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
大齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
齒輪的疲勞極限應(yīng)力按中等質(zhì)量（MQ）要求得
參考我國試驗數(shù)據(jù)（表14-45）后，將適當(dāng)降低：
4.3.2初定齒輪主要參數(shù)
按齒根彎曲疲勞強度估算齒輪尺寸，計算模數(shù)
并考慮傳動比，選用小齒輪齒數(shù)=26，
大齒輪齒數(shù) 取95
選齒寬系數(shù)
大小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)（時）
由于輪齒單向受力，齒輪的許用彎曲應(yīng)力
由于，故按小齒輪的抗彎強度計算模數(shù)
采用斜齒輪，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
初取β=13°,則齒輪中心距
由于單件生產(chǎn)，不必取標(biāo)準(zhǔn)中心距，取。
準(zhǔn)確的螺旋角
齒輪分度圓直徑
工作齒寬
為了保證，取。
齒輪圓周速度
按此速度,齒輪精度選用8級即可，齒輪精度8-7-7（GB10095-1988）
校核重合度
縱向重合度
端面重合度
總重合度
4.3.3校核齒面接觸疲勞強度
分度圓上的切向力
使用系數(shù)
動載荷系數(shù)
式中
齒數(shù)比
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入計算式
齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分配系數(shù)，根據(jù)
,
節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按和,
材料彈性系數(shù)
重合度系數(shù)
螺旋角系數(shù)
由于可取
計算接觸強度強度安全系數(shù)
式中各系數(shù)的確定
計算齒面應(yīng)力循環(huán)數(shù)
按齒面不允許出現(xiàn)點蝕，壽命系數(shù)
潤滑油膜影響系數(shù)
齒面工作硬化系數(shù)
尺寸系數(shù) 按，
將以上數(shù)據(jù)代入計算式
按一般可靠度要求，選用最小安全系數(shù)。
和均大于，故安全。
4.4Ⅳ軸齒輪設(shè)計計算
4.4.1選擇齒輪材料
小齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
大齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 HRC 56~62
齒輪的疲勞極限應(yīng)力按中等質(zhì)量（MQ）要求得
參考我國試驗數(shù)據(jù)后，將適當(dāng)降低：
4.4.2初定齒輪主要參數(shù)
按齒根彎曲疲勞強度估算齒輪尺寸，計算模數(shù)
并考慮傳動比，選用小齒輪齒數(shù)=28，
大齒輪齒數(shù) 取70
選齒寬系數(shù)
大小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)（時）
由于輪齒單向受力，齒輪的許用彎曲應(yīng)力
由于，故按小齒輪的抗彎強度計算模數(shù)
采用斜齒輪，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
初取β=12°，則齒輪中心距
由于單件生產(chǎn)，不必取標(biāo)準(zhǔn)中心距，取。
準(zhǔn)確的螺旋角
齒輪分度圓直徑
工作齒寬
為了保證，取。
齒輪圓周速度
按此速度,齒輪精度選用8級即可，齒輪精度8-7-7（GB10095-1988）
校核重合度
縱向重合度
端面重合度
總重合度
4.4.3校核齒面接觸疲勞強度
分度圓上的切向力
使用系數(shù)
動載荷系數(shù)
式中
齒數(shù)比
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入計算式
齒向載荷分布系數(shù)
齒向載荷分配系數(shù)，根據(jù)
,
節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按和,
材料彈性系數(shù)
重合度系數(shù)
螺旋角系數(shù)
由于可取
計算接觸強度強度安全系數(shù)
式中各系數(shù)的確定
計算齒面應(yīng)力循環(huán)數(shù)
按齒面不允許出現(xiàn)點蝕，壽命系數(shù)
潤滑油膜影響系數(shù)
齒面工作硬化系數(shù)
尺寸系數(shù) 按，
將以上數(shù)據(jù)代入計算式
按一般可靠度要求，選用最小安全系數(shù)。
和均大于，故安全。
第五章 同步齒輪減速箱軸的設(shè)計計算
5.1Ⅰ軸的設(shè)計計算
5.1.1選擇軸的材料
該軸上的齒輪的分度圓直徑和軸徑相差不大，故做成齒輪軸，選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其力學(xué)性能
5.1.2初步估算軸的的直徑
取軸徑為60mm
5.1.3軸上零部件的選擇和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.1.3.1初步選擇滾動軸承
根據(jù)軸的受力，選取30000型圓錐滾子軸承，為了便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑。初選滾動軸承為30315型，其尺寸為，定位軸肩高度
5.1.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
Ⅰ軸段為圓柱形軸伸，查表21-9，的軸伸長
。Ⅱ軸段直徑為，根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)，確定端蓋總寬度為，考慮端蓋與帶輪間隙，。Ⅲ軸段安裝軸承，由于圓柱形軸伸的原因，采用雙列軸承，取，。Ⅳ軸段軸肩長度，按齒輪距箱體內(nèi)壁這距離取，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動軸承應(yīng)距箱體內(nèi)壁，取，從各軸的結(jié)構(gòu)選，。Ⅴ軸安裝軸承，，
5.1.4軸的受力分析
5.1.4.1作出軸的計算簡圖
5.1.4.2軸受外力的計算
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
齒輪的圓周力
齒輪的徑向力
齒輪的軸向力
5.1.4.3求支反力
在水平面內(nèi)的支反力
由得
由得
彎矩圖
在垂直面內(nèi)的支反力
由得
由得
彎矩圖
扭矩圖
5.1.5軸的強度計算
按彎扭合成強度條件計算
由于齒輪作用力在D截面的最大合成彎矩
D截面的當(dāng)量彎矩
安全
5.2Ⅱ軸的設(shè)計計算
5.2.1選擇軸的材料
選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。
5.2.2初步估算軸的的直徑
取軸徑為85mm
5.2.3軸上零部件的選擇和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.2.3.1初步選擇滾動軸承
根據(jù)軸的受力，選取30000型圓錐滾子軸承，為了便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑。初選滾動軸承為30317型，其尺寸為。
5.2.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
Ⅰ軸段安裝軸承，取，。Ⅱ軸段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位，右端使用軸肩定位。取軸段直徑，齒輪寬度為85mm,為了全套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度取。Ⅲ軸段軸環(huán)，。Ⅳ軸段為齒輪軸寬度取。Ⅴ軸段安裝軸承，，
5.2.4軸的受力分析
5.2.4.1作出軸的計算簡圖
5.2.4.2軸受外力的計算
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
大齒輪的圓周力
大齒輪的徑向力
大齒輪的軸向力
小齒輪的圓周力
齒輪的徑向力
齒輪的軸向力
5.2.4.3求支反力
在水平面內(nèi)的支反力
由得
由得
彎矩圖
在垂直面內(nèi)的支反力
由得
由得
彎矩圖
扭矩圖
5.2.5軸的強度計算
由于齒輪作用力在D截面的最大合成彎矩
D截面的當(dāng)量彎矩
由于齒輪作用力在E截面的最大合成彎矩
E截面的當(dāng)量彎矩
安全
5.3Ⅲ軸的設(shè)計計算
5.3.1選擇軸的材料
選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，
5.3.2初步估算軸的的直徑
取軸徑為110mm
5.3.3軸上零部件的選擇和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.3.3.1初步選擇滾動軸承
根據(jù)軸的受力，選取30000型圓錐滾子軸承，為了便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑。初選滾動軸承為30322型，其尺寸為。
5.3.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
Ⅰ軸段安裝軸承，取，。Ⅱ軸段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位，右端使用軸肩定位。取軸段直徑，齒輪寬度為130mm,為了全套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度取。Ⅲ軸段軸肩高度，取，。軸環(huán)寬度。Ⅳ軸段為齒輪軸寬度取。Ｖ軸段軸肩高度取，，軸環(huán)寬度。ⅤＩ軸段安裝軸承，，。
5.3.4軸的受力分析
5.3.4.1作出軸的計算簡圖
5.3.4.2軸受外力的計算
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
大齒輪的圓周力
大齒輪的徑向力
大齒輪的軸向力
小齒輪的圓周力
小齒輪的徑向力
小齒輪的軸向力
5.3.4.3求支反力
在水平面內(nèi)的支反力
由得
得
彎矩圖
在垂直面內(nèi)的支反力
由得
由得
彎矩圖
扭矩圖
5.3.5軸的強度計算
按彎扭合成強度條件計算
由于齒輪作用力在D截面的最大合成彎矩
D截面的當(dāng)量彎矩
5.4Ⅳ軸的設(shè)計計算
5.4.1選擇軸的材料
選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，
5.4.2初步估算軸的的直徑
取軸徑為170mm
5.4.3軸上零部件的選擇和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.4.3.1初步選擇滾動軸承
根據(jù)軸的受力，選取30000型圓錐滾子軸承，為了便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑。初選滾動軸承為30234型，其尺寸為。
5.4.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
Ⅰ軸段安裝軸承，取，。Ⅱ軸段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位，右端使用軸肩定位。取軸段直徑，齒輪寬度為130mm,為了全套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度取。Ⅲ軸段軸肩高度，取，。軸環(huán)寬度，取，則。Ⅳ軸段為中間段, ,。Ⅴ軸段為軸肩，，。VI軸段安裝齒輪，齒輪右端采用套筒定位，左端使用軸肩定位。取軸段直徑，。ⅤII軸段安裝軸承，，。
5.4.4軸的受力分析
5.4.4.1作出軸的計算簡圖
5.4.4.2軸受外力的計算
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
大齒輪的圓周力
大齒輪的徑向力
大齒輪的軸向力
小齒輪的圓周力
齒輪的徑向力
齒輪的軸向力
5.4.4.3求支反力
在水平面內(nèi)的支反力
由得
由得
彎矩圖
在垂直面內(nèi)的支反力
由得
由得
彎矩圖
扭矩圖
5.4.5軸的強度計算
按彎扭合成強度條件計算
由于齒輪作用力在D截面的最大合成彎矩
D截面的當(dāng)量彎矩
5.5Ⅴ軸的設(shè)計計算
5.5.1選擇軸的材料
選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。
5.5.2初步估算軸的的直徑
取軸徑為220mm
5.5.3軸上零部件的選擇和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.5.3.1初步選擇滾動軸承
根據(jù)軸的受力，選取20000型調(diào)心滾子軸承，為了便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑。初選滾動軸承為23044型，其尺寸為。
5.5.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
Ⅰ軸段安裝軸承，取，。Ⅱ軸段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位，右端使用軸肩定位。取軸段直徑，齒輪寬度為260mm,取。Ⅲ軸段軸肩高度，取，。軸環(huán)寬度，取，則。IⅤ軸段安裝軸承，，。V軸段伸出軸,聯(lián)接聯(lián)軸器,取，。
5.5.4軸的受力分析
5.5.4.1作出軸的計算簡圖
5.5.4.2軸受外力的計算
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
齒輪的圓周力
齒輪的徑向力
齒輪的軸向力
5.5.4.3求支反力
在水平面內(nèi)的支反力
由得
得
彎矩圖
在垂直面內(nèi)的支反力
由得
得
彎矩圖
扭矩圖
5.5.5軸的強度計算
按彎扭合成強度條件計算
由于齒輪作用力在D截面的最大合成彎矩
D截面的當(dāng)量彎矩
第六章 同步齒輪減速箱軸承的校核
6.1I軸軸承的校核
初選滾動軸承為30315型，其尺寸為
基本額定載荷Cr: 252kN
e=0.35 Y=1.7
6.1.1計算軸承支反力
合成支反力
6.1.2軸承的派生軸向力
6.1.3軸承所受的軸向載荷
因
6.1.4軸承的當(dāng)量動載荷
，
，
6.1.5軸承壽命
因，故按計算 查得，
6.2II軸軸承的校核
初選滾動軸承為30317型，其尺寸為。
基本額定載荷Cr: 305kN
e=0.35 Y=1.7
6.2.1計算軸承支反力
合成支反力
6.2.2軸承的派生軸向力
6.2.3軸承所受的軸向載荷
因
6.2.4軸承的當(dāng)量動載荷
，
，
6.2.5軸承壽命
因，故按計算查得，
6.3III軸軸承的校核
初選滾動軸承為30322型，其尺寸為。
e=0.35 Y=1.7
基本額定載荷Cr: 472kN
6.3.1計算軸承支反力
合成支反力
6.3.2軸承的派生軸向力
6.3.3軸承所受的軸向載荷
因
6.3.4軸承的當(dāng)量動載荷
，
，
6.3.5軸承壽命
因，故按計算 查得，
6.4IV軸軸承的校核
初選滾動軸承為30234型，其尺寸為。
e=0.44 Y=1.4
基本額定載荷Cr: 590kN
6.4.1計算軸承支反力
合成支反力
6.4.2軸承的派生軸向力
6.4.3軸承所受的軸向載荷
因
6.4.4軸承的當(dāng)量動載荷
，
，
6.4.5軸承壽命
因，故按計算 查得，
6.5V軸軸承的校核
初選滾動軸承為23044型，其尺寸為。
基本額定載荷Cr: 760kN
6.5.1計算軸承支反力
合成支反力
6.5.2軸承的派生軸向力
6.5.3軸承所受的軸向載荷
因
6.5.4軸承的當(dāng)量動載荷
，
，
6.5.5軸承壽命
因，故按計算 查得，
第七章 同步齒輪減速箱鍵的校核
7.1I軸鍵的校核
I軸的伸出軸,選用圓頭普通平鍵（C型），b=18mm,h=11mm,L=125mm,I軸傳遞的扭矩T=676940Nmm.當(dāng)鍵用45鋼制造時,主要失效形式為壓潰,通常只進行擠壓強度計算.
, 合格
7.2II軸健的校核
II軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，軸徑為，選用選用圓頭普通平鍵（C型），b=25mm,h=14mm,L=90mm,II軸傳遞的扭矩T=2509780Nmm.
7.3III軸健的校核
III軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，軸徑為，選用選用圓頭普通平鍵（C型），b=32mm,h=18mm,L=125mm,II軸傳遞的扭矩T=8072570Nmm.
采用雙鍵聯(lián)接。成對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按1.5個鍵計算。
合格
7.4IV軸健的校核
IV軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，鍵1軸徑為，選用普通平鍵（B型），b=45mm,h=25mm,L=160mm,II軸傳遞的扭矩T=28054080Nmm.
采用雙鍵聯(lián)接。成對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按1.5個鍵計算。
合格
鍵2軸徑為，選用選用圓頭普通平鍵（C型），b=45mm,h=25mm,L=250mm,II軸傳遞的扭矩T=28054080Nmm.
采用雙鍵聯(lián)接。成對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按1.5個鍵計算。
合格
7.5V軸鍵的校核
V軸的鍵用于齒輪和軸的聯(lián)接，軸徑為，選用選用普通平鍵（B型），b=50mm,h=28mm,L=250mm,II軸傳遞的扭矩T=66668550Nmm.
采用雙鍵聯(lián)接。成對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按1.5個鍵計算。
合格
第八章 同步齒輪減速箱箱體及附件設(shè)計計算
8.1箱體設(shè)計
8.1.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計
箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。由于本設(shè)計中沖擊載荷不大，箱體采用灰鑄鐵鑄造箱體。為了便于軸系零件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱座用普通螺栓聯(lián)接成一整體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，座旁的凸臺應(yīng)有足夠的承托面，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為了保證箱體有足夠的剛度，在軸承座附近加支承肋。為了保證減速器安置在基座的穩(wěn)定性，并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積。
8.1.2鑄造箱體的尺寸
下箱蓋壁厚 20mm
上箱蓋壁厚 18mm
下箱座剖分面凸緣厚度 30mm
上箱座剖分面凸緣厚度 30mm
地腳螺栓底腳厚度 45mm
箱座上的肋厚 28mm
箱蓋上肋厚 20mm
地腳螺栓 M42
軸承旁聯(lián)接螺栓 M30
上下箱聯(lián)接螺栓 M24
圓錐定位銷 Φ20
減速器中心高 704mm
8.2減速器附件
為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池油池注油、排油、檢查油面高度、檢修折裝時的上下箱的精確定位、吊運等輔助零部件的合理選擇和設(shè)計。
8.2.1檢查孔及其蓋板
為了檢查傳動零件的嚙合情況、接觸斑點、側(cè)隙，并向箱體內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。其大小應(yīng)允許將手伸入箱內(nèi)，以便檢查齒輪嚙合情況。
8.2.2通氣器
減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)受熱膨脹的空氣自由排出，以保證箱體內(nèi)外壓力平衡，通常在箱體頂部裝設(shè)通氣器。設(shè)計中采用的通氣器結(jié)構(gòu)有濾網(wǎng)，用于工作環(huán)境多塵的場合，防塵效果較好。
8.2.3軸承蓋和密封裝置
為了固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。設(shè)計中采用凸緣式軸承蓋，優(yōu)點是拆裝、調(diào)整軸承比較方便。在軸伸處的軸承蓋是透蓋，透蓋中裝有密封裝置。
8.2.4定位銷
為了精確地加工軸承座孔，并保證每次拆裝后軸承座的上下半孔始終保持加工時的位置精度，應(yīng)在精加工軸承座孔前，在上箱蓋和下箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷，并呈對稱布置以加強定位效果。
8.2.5油面指示器
為了檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，以便經(jīng)常保證油池內(nèi)有適當(dāng)?shù)挠土恳话阍谙潴w便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設(shè)油面指示器。設(shè)計中采用油標(biāo)尺。
8.2.6放油螺塞
換油時，為了排出污油和清洗劑，應(yīng)在箱體底部、油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時放油孔有帶有細(xì)牙螺紋的螺塞堵住。放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的墊圈。
8.2.7起吊裝置
當(dāng)減速器的質(zhì)量超過25KG時，為了便于搬運，常需在箱體上設(shè)置起吊裝置。設(shè)計中上箱蓋設(shè)有兩個吊耳，下箱座鑄出四個吊鉤。
第九章 機架及成型裝置的設(shè)計計算
9.1型輥軸的設(shè)計
9.1.1選擇軸的材料
選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。
9.1.2初步估算軸的的直徑
取軸徑為220mm
9.1.3軸上零部件的選擇和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
9.1.3.1初步選擇滾動軸承
根據(jù)軸的受力，選取20000型調(diào)心滾子軸承，為了便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑。初選滾動軸承為23044型，其尺寸為。
9.1.3.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
Ⅰ軸段安裝聯(lián)軸器，取，。Ⅱ軸段安裝軸承蓋。取軸段直徑， 。Ⅲ軸段加工螺紋M210，長度23mm.IV軸段安裝軸承，取軸段直徑，，V段安裝軸承內(nèi)端蓋，取軸段直徑，。VI，VII段安裝輥心，便于結(jié)構(gòu)考慮，VI段軸徑略大于VII段，取軸段直徑， ， ， 。VIII段安裝軸承內(nèi)端蓋，取軸段直徑，。IX軸段安裝軸承，取軸段直徑，。
9.1.4軸的受力分析
9.1.4.1作出軸的計算簡圖
9.1.4.2軸受外力的計算
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
輥輪的圓周力
輥輪的徑向力
9.1.4.3求支反力
在水平面內(nèi)的支反力
由得
得
彎矩圖
在垂直面內(nèi)的支反力
由得
得
彎矩圖
扭矩圖
9.1.5軸的強度計算
按彎扭合成強度條件計算
由于齒輪作用力在D截面的最大合成彎矩
D截面的當(dāng)量彎矩
9.2輥心的設(shè)計
9.2.1選擇輥心的材料
選用碳素鑄鋼材料，強度和加工性良好。
9.2.2輥心結(jié)構(gòu)設(shè)計
輥心鑄成八邊形結(jié)構(gòu)，便于型板的安裝和更換。
9.3型板的設(shè)計
9.3.1型板材料的選擇
由于成型壓力大，球窩的接觸線磨損大，選用15Cr3Mo材料。持久強度較高。
9.3.2型板結(jié)構(gòu)的設(shè)計
輥輪的輥面分成八塊型板，每一塊用螺釘固定在輥心上，由于球窩的接觸線磨損較大，所以球窩交錯排列。這樣有利于提高輥面的利用率，并且可以減少物料在輥面上非工作“突臺區(qū)”產(chǎn)生的峰壓。由前計算可得：
輥子沿周向布排球窩數(shù)：=72
輥子沿寬度方向可布排球窩：=10.52 圓整取11排
輥子寬度：45×11+5×10+70=635mm
單塊型板的球窩布排沿周向是9個，布11排。
9.4機架的設(shè)計
設(shè)計中對輥成型機的機架采用螺桿固定式框架結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)型式: 板焊結(jié)構(gòu)
特點: 機架主要由鋼板拼焊而成，再以螺桿固定增加機架的強度。機架鋼板材料選擇具有良好可焊性的鋼板，選擇Q235-A。
第十章 強制加料裝置的設(shè)計計算
10.1強制加料裝置的構(gòu)成
本設(shè)計采用寶塔式螺旋加料裝置,其結(jié)構(gòu)主要由立式加料電機、擺線針輪減速機、寶塔式加料螺旋、料斗等組成。本裝置除了用作加料外,還具有如下作用:(1)對物料預(yù)壓,將預(yù)壓力加于物料上;(2)利用預(yù)壓力使物料脫氣,從而增大物料的堆積密度;(3)可以使對輥型輪直徑及加載力減小,從而使成型機的尺寸及重量減少,成本降低。
10.2強制加料裝置的設(shè)計參數(shù)
輸送物料名稱為煤粉。具體參數(shù)如下：
物料容重γ／t·m ：1.0；
物料溫度／℃ ：<100；
輸送量Q／t·h～：35；
進出料口：采用方形的，和機架采用螺栓固定。
螺旋輸送垂直放置。
10.3 具體設(shè)計與計算
10.3.1 螺旋直徑的設(shè)計
螺旋直徑設(shè)計的計算公式為
（1）
式中 D一螺旋直徑(m)；
K一物料綜合系數(shù)； ．
Q一輸送能力(t／h)；
C一傾角系數(shù)；
一物料容重(t／m。)；
一填充系數(shù)。
按式(1)計算得出的D值應(yīng)圓整為下列標(biāo)準(zhǔn)螺旋直徑：150mm，200mm，250mm，300mm，400mm，500mm，600mm。由參考文獻(xiàn)1可查得=O．35，K=O．0415。
螺旋輸送機垂直放置，查得C =1．0。按參考文獻(xiàn)9推薦采用實體螺旋面，螺旋節(jié)距t=O．8 D 。
故螺旋直徑D計算為
=0.26
圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取D=0．3m。由于采用立式寶塔結(jié)構(gòu)，為了減少驅(qū)動裝置的數(shù)目，采用單螺桿覆蓋整個型輥的方式，加大螺旋直徑，取D=0.6m。
10.3.2 螺旋軸轉(zhuǎn)速的計算
螺旋軸轉(zhuǎn)速在滿足輸送能力的條件下不宜過高， 以免物料受到過大的切向力而被拋起，以致無法輸送。因此，螺旋軸轉(zhuǎn)速
式中 n一螺旋軸轉(zhuǎn)速(r／min)；
A一物料的綜合特性系數(shù)。A值與K值相應(yīng)，計算時應(yīng)成組選用。
按上式計算得出的轉(zhuǎn)速一值應(yīng)圓整為下列轉(zhuǎn)速：20r／min。30r／min，35r／min，45 r／min，60r／min，75r／min，90r／min，l20r／min，l50r／min，l90r／min。由參考文獻(xiàn)9查得 A=75，故螺旋軸轉(zhuǎn)速
=137r／min
圓整為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，取n=120r／min。
由于在輸送量Q=35t/h時，螺旋直徑D=300mm時的轉(zhuǎn)速n=120r/min.
當(dāng)螺旋旋直徑D=600時，n=120r/min時，輸送量Q大約是4倍，所以此時轉(zhuǎn)速n=30r/min,即可滿足要求。
10.3.3功率的計算 ．
10.3.3.1 螺旋加料所需功率
螺旋加料所需軸功率的確定為
=Q( ω·L±H)／367
式中一螺旋軸上所需的功率(kW)；
H一螺旋輸送機傾斜布置時在垂直平面上的投影高度(m)；
L一螺旋輸送機水平投影長度(m)；
ω一物料的阻力系數(shù)。
由參考文獻(xiàn)11查得ω=2．5，故螺旋輸送機所需軸功率N計算為
=Q(ω·L±H)／367=0.15KW
電動機功率的確定為
式中一電動機功率；
K一功率備用系數(shù)，電動機K=1．4；
一驅(qū)動裝置總效率，一般取0．9—0．94。
故驅(qū)動裝置電動機功率N為
N =K／=0.23kW
考慮到其他很多因素,電機功率選擇4.5KW.型號YD132S-4/2，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。減速比50，選擇擺線針輪減速器ZLD
第十一章 液壓加載裝置的選型
選用UZ系列微型液壓泵站，油箱容積20L，最大壓力20MPa。
結(jié)論
此次畢業(yè)設(shè)計歷時近三個多月的時間，設(shè)計的主要內(nèi)容是工業(yè)對輥成型機的整機設(shè)計。GD1146/90型對輥成型機，基本上可以滿足年產(chǎn)10萬噸的要求。該機型具有剛性好、效率高、操作靈活等特點。
此次設(shè)計對輥成型機，主要有以下幾方面的優(yōu)點：
1．由于采用了安全聯(lián)軸器，可以避免成型機在工作時由于物料(粉煤)帶有的小件鐵器等堅硬物進入輥輪嚙合區(qū)而阻止輥輪的轉(zhuǎn)動。所以設(shè)計的聯(lián)軸器具有退讓和安全保護的功能。
2．采用方形軸承座。對于固定對輥組件,其軸承座由定位平衡固定在機架的上、下端架之間;對于活動對輥組件,其軸承座可以沿上、下端架上的導(dǎo)向平鍵平移。在活動對輥組件有液壓加載裝置，可以提高成型力，并且在有較硬的鐵器物質(zhì)或其他物質(zhì)進入輥輪間時可以避讓，以免損壞對輥組件。
3．聯(lián)軸器與對輥軸之間采用脹套聯(lián)接技術(shù)。二對輥輥輪球窩間必須有極好的對中性,否則會嚴(yán)重影響成型質(zhì)量。采用脹套聯(lián)接,可以方便地松開脹套對輥輪進行調(diào)整,保證了型煤的成球率。
4．本成型機采用強制加料裝置，可以對煤進行預(yù)壓，增加煤的堆積密度。提高煤的成球強度。
在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，我不僅完成了設(shè)計任務(wù)，對成型機的成型原理有了更深的了解，而且還學(xué)到了很多書本上沒有的知識，拓寬了自己的知識面。另外還提高了綜合運用知識的能力，為將來工作打下了扎實的基礎(chǔ)。