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遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 - 5 -
Chip screw conveyor with feed assist
Abstract
A screw conveyer for conveying metal turnings from a machining operation. The chip screw conveyor includes an auger-like screw configured to move metal turnings in a given direction. The conveyor includes a tubular housing and an input chute defining an input opening. A secondary feeder arm is pivoted to the conveyor housing. The arm is pivoted out of the way in direction when agglomerated scraps/chips are dumped threw input opening into the input chute. Once the chips are dumped in place, the arm is allowed to rotate downwardly to press on the top of the agglomerated scraps/chips. This prevents the chips from "bridging" between the sides of the input chute and prevents the scraps from "balling" or rolling on top of the screw in a manner that makes the screw ineffective. The arm creates sufficient force to press the scrap into engagement with the flutes of the screw. In an alternative embodiment, an arm includes a small secondary screw mounted to the arm for moving agglomerated scraps/chips along the arm and into engagement with the underlying screw. In yet another embodiment, an arm includes a vibrator for vibrating the arm to make it more effective.
Claims
The invention claimed is:
1. A screw conveyor apparatus for conveying agglomerated metal scrap that has a tendency to bridge and ball up in a manner reducing effectiveness of the screw conveyor apparatus, comprising:a screw conveyor including a housing defining an inlet chute with angled sides and a screw rotatable in the housing, the screw including an inlet end proximate the inlet chute, the housing and the screw being constructed from heavy-duty materials and designed to engage and convey highly-abrasive agglomerated metal scrap; and a feed assist operably mounted to the housing at the inlet chute, the feed assist being movable between a first position allowing addition of agglomerated metal scrap into the inlet end and movable to a second position for pressing the agglomerated metal scrap in the inlet end against an outer surface of the screw.
2. The apparatus defined in claim 1 wherein the feed assist includes an arm pivoted to the housing.
3. The apparatus defined in claim 2 wherein the arm is gravity actuated.
4. The apparatus defined in claim 3 wherein the arm is weighted.
5. The apparatus defined in claim 2 wherein the arm includes a first end hinged to the housing and an opposite end that is free to move up and down, with the opposite end being located closer to the inlet end than the first end.
6. The apparatus defined in claim 5 wherein the screw conveyor is configured to operate at an upwardly extending angle from the inlet chute.
7. The apparatus defined in claim 2 wherein the arm includes a vibrator.
8. A screw conveyor apparatus comprising: a screw conveyor including a housing defining an inlet chute with angled sides and a screw rotatable in the housing, the screw including an inlet end proximate the inlet chute; and a feed assist operably mounted to the housing at the inlet chute, the feed assist being movable between a first position allowing addition of agglomerated metal scrap onto the inlet end and movable to a second position for pressing the agglomerated metal scrap material in the inlet end against an outer surface of the screw, the feed assist including an arm pivoted to the housing, the arm including a secondary screw positioned adjacent the conveyor screw when the arm is in a downward/operating position.
9. The apparatus defined in claim 8 wherein the secondary screw includes a drive for rotating the secondary screw in a direction the same as the conveyor screw.
10. A method comprising steps of: providing a screw conveyor having a primary screw with a feed assist positioned at an inlet end of the screw conveyor, the screw conveyor being constructed from heavy-duty materials adapted to engage and convey highly abrasive agglomerated metal scrap; moving the feed assist to a first position permitting agglomerated metal scrap to be added to the inlet end; adding agglomerated metal scrap to the inlet end; moving the feed assist to a second position for pressing the agglomerated metal scrap onto the primary screw in the screw conveyor; and pressing the agglomerated metal scrap into engagement with the screw of the screw conveyor to assist in moving the agglomerated metal scrap while rotating the primary screw.
11. The method defined in claim 10 wherein the feed assist includes an arm pivoted to the screw conveyor, and wherein the step of moving includes pivoting the arm.
12. The method defined in claim 11 including vibrating the arm to improve effectiveness of the feed assist.
13. The method defined in claim 11 wherein the arm is weighted and wherein the step of moving includes utilizing gravity to cause the arm to move.
Description
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention concerns screw conveyors particularly adapted for handling agglomerated metal turnings and scrap from machining operations, and more particularly concerns a feed assist for use with a chip screw conveyor.
Agglomerated metal scrap from machining and lathe operations is difficult to handle since the metal scrap material is intertwined and twisted, and is very abrasive. Problems arise when trying to convey this agglomerated metal scrap since it bunches up and bridges across side portions of a conveyor chute, preventing the conveyor screw from engaging the scrap material and thus making the screw ineffective. The metal scrap material will also form "tumbleweed" like masses that roll along a top of the conveyor screw against the operating direction of the conveyor screw. Accordingly, a feed assist is required that is relatively simple, and that will function in the environment of agglomerated metal scrap without itself causing a conveyor plugging problem. Further, it is preferable that any feed assist be compatible with existing equipment so that it is retrofitable.
Accordingly, an improved apparatus and method solving the aforementioned problems is desired.
SUMMARY OF THE INVENTION
In one aspect, the present invention includes a screw conveyor apparatus including a screw conveyor. The screw conveyor includes a housing that defines an inlet chute and a screw rotatable in the housing with an end proximate the inlet chute. Further, the screw conveyor includes a feed assist operably mounted to the housing at the inlet. The feed assist is movable between a first position allowing addition of agglomerated metal scrap into the inlet chute and movable to a second position for pressing the agglomerated metal scrap material in the inlet against the outer surface of the screw.
In another aspect, the present invention includes a method including steps of providing a screw conveyor with a feed assist positioned at an inlet end of the screw conveyor. The method also includes moving the feed assist to a first position permitting agglomerated scrap to be added to the inlet, adding agglomerated metal scrap to the inlet, moving the feed assist to a second position for pressing the agglomerated metal scrap onto the screw in the screw conveyor, and pressing the agglomerated metal scrap into engagement with the screw of the screw conveyor to assist in moving the agglomerated metal scrap while rotating the screw.
These and other features, advantages and objects of the present invention will be further understood and appreciated by those skilled in the art by reference to the following specification, claims and appended drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIG. 1 is a side view, partially broken away, of an apparatus embodying the present invention;
FIG. 2 is an enlarged fragmentary view of a longitudinal cross section of the chute area of the screw conveyer shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a side view of a modified feed assist similar to FIG. 2 but including an arm with a secondary feeder screw thereon; and
FIG. 4 is another modified feed assist similar to FIG. 2 but including an arm with a vibrator thereon.
Notably, conveyor screw bearing arrangements and also vibrators are known in the metalworking and conveying industry, and accordingly it is not necessary that these components be described in detail herein for a skilled artisan to understand the present invention. It is contemplated that a variety of means can be provided on the feed assist arm to make the arm more effective, such as plungers, belts, and the like, and the present invention is contemplated to cover such arrangements. Further, different motions of arm movement can be provided to increase the effectiveness of the arm.
遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第3頁
帶有給料裝置的碎屑螺旋輸送機(jī)
摘要
一種螺旋輸送機(jī)用于輸送加工作業(yè)的金屬削。該碎屑螺旋輸送機(jī)包括一個螺旋式螺桿配置移動金屬鏇在一個特定的方向。傳送帶包括管狀外殼和輸入槽和輸入口。一個備用饋路機(jī)械臂是轉(zhuǎn)動輸送外殼。機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)方向正對著團(tuán)聚的碎屑從輸入口輸入到輸入槽。一旦碎屑傾倒在地，機(jī)械臂可以旋轉(zhuǎn)向下按頂部的團(tuán)聚碎屑。這樣就避免了碎屑“連接”之間的輸入槽，防止碎屑以一個使螺旋桿無效的方式在螺旋桿的頂部滾動。機(jī)械臂創(chuàng)造足夠的力，去約束螺旋桿。在另一種體現(xiàn)，安裝有一個二級的螺旋桿的機(jī)械臂，用于移動機(jī)械臂和螺旋桿周圍的碎屑團(tuán)。另外，機(jī)械臂安裝有振動器，使其更加有效。
要求
這個發(fā)明的要求是：
1． 輸送燒結(jié)金屬廢料的螺旋輸送機(jī)有一種以橋連和滾動的方式減少螺旋輸送機(jī)的影響的趨勢，包括：螺旋輸送機(jī)包括直角進(jìn)槽兩側(cè)的外殼和螺桿旋轉(zhuǎn)的外殼，螺桿包括進(jìn)口和近似的入口槽，外殼和用于輸送高度磨料燒結(jié)金屬的廢料并用重型材料制造的螺桿；和安裝在輸入槽外殼處的給料裝置，可動的給料裝置安裝在允許增加燒結(jié)金屬廢料的進(jìn)口底的第一個位置，和可轉(zhuǎn)動的推動燒結(jié)金屬廢料離開螺桿外表面的第二的位置之間。
2． 要求1的條件下，給料裝置外殼上有一個可轉(zhuǎn)動的機(jī)械臂。
3． 要求3中提到的機(jī)械臂是重力驅(qū)動的。
4． 要求3中提到的機(jī)械臂是加重的。
5． 要求2中提到的機(jī)械臂，包括一個外殼上的鉸鏈和可自由上下移動的另一端，是另一端更靠近入口底部。
6． 要求5中提到的螺旋輸送機(jī)被配置為運(yùn)行在從進(jìn)槽向上延伸的角度上。
7． 要求2中提到的機(jī)械臂帶有一個振動器。
8． 螺旋輸送機(jī)包括：螺旋輸送機(jī),包括含有直角邊入口槽的外殼,和在外殼內(nèi)的螺桿,螺桿包括一個入口端接近輸入槽。和一個給料裝置安裝在進(jìn)槽外殼處，可動的給料裝置安裝在允許增加燒結(jié)金屬廢料的進(jìn)口底的第一個位置，和可轉(zhuǎn)動的推動燒結(jié)金屬廢料離開螺桿外表面的第二的位置之間。帶有機(jī)械臂的給料裝置安裝在外殼的樞軸上，帶有二次螺桿的機(jī)械臂被安置在輸送螺桿附近，當(dāng)機(jī)械臂在向下操作位置時。
9． 要求8中提到的二次螺桿的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向與輸送機(jī)的螺桿旋轉(zhuǎn)方向相同。
10． 包含全部方法的步驟：提供螺旋輸送機(jī)具有帶有給料裝置的初級螺桿，放置在螺旋輸送機(jī)的入口處，螺旋輸送機(jī)用重型材料制造，以適應(yīng)參與并輸送高度磨料燒結(jié)金屬廢料；移動給料裝置到第一位置，允許燒結(jié)金屬廢料添加到入口；填加燒結(jié)金屬廢料到入口；移動給料裝置到第二位置，壓下燒結(jié)金屬廢料進(jìn)入螺旋輸送機(jī)的主螺桿；壓下燒結(jié)金屬廢料進(jìn)入螺旋輸送機(jī)的螺桿，在主螺桿旋轉(zhuǎn)時協(xié)助移動燒結(jié)金屬廢料。
11． 在要求10中提到的給料裝置，包括一個安裝在螺旋輸送機(jī)樞軸上的可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械臂，步驟中提到的可移動的機(jī)械臂。
12． 要求11中的方案，包括振動機(jī)械臂臂，用于改善給料裝置的效率。
13． 要求11中提到的機(jī)械臂是加重的，并且是利用重力來移動的。
說明書
發(fā)明背景介紹
本發(fā)明特別適合處理燒結(jié)金屬鏇及廢料加工業(yè)務(wù)，特別是涉及到飼料協(xié)助使用給料裝置的碎屑螺旋輸送機(jī)。
燒結(jié)金屬廢料加工和車床行動難以處理，因?yàn)閺U金屬材料是相互交織和扭曲的，非常粗糙。出現(xiàn)問題時，試圖輸出這一燒結(jié)金屬廢料，因?yàn)樗胁⑶覙蜻B在輸送槽的一側(cè)，阻礙輸送螺桿工作，從而使螺桿失效。金屬廢料也將構(gòu)成“團(tuán)”像一團(tuán)糟，沿著輸送螺桿的上方，阻礙輸送螺桿的工作方向。因此，給料裝置，要求相對簡單，而且對燒結(jié)金屬廢料造成輸送堵塞問題起作用。此外，任何給料裝置與現(xiàn)有裝置完美配合。因此它是創(chuàng)新的。
因此，迫切需要改善設(shè)備和方法解決上述問題。
發(fā)明概要
一方面，本發(fā)明包括螺旋輸送機(jī)。該螺旋輸送機(jī)包括帶有一個入口的外殼和一個可旋轉(zhuǎn)的螺桿直通入口槽。此外，螺旋輸送機(jī)包括可操作的給料裝置在入口的外殼處。可動的給料裝置安裝在允許增加燒結(jié)金屬廢料的進(jìn)口底的第一個位置，和可轉(zhuǎn)動的推動燒結(jié)金屬廢料離開螺桿外表面的第二的位置之間。
在另一個方面，本發(fā)明的方法包括提供螺旋輸送機(jī)一個給料裝置在螺旋輸送機(jī)尾部入口處的步驟。該方法還包括移動給料裝置到第一位置，允許增加入口的團(tuán)聚廢料，增加入口的燒結(jié)金屬廢料，移動飼料協(xié)助給料裝置到第二位置推動燒結(jié)金屬廢料到螺旋輸送機(jī)的螺桿，并使燒結(jié)金屬廢料變形，進(jìn)入螺旋輸送機(jī)的螺桿，以協(xié)助推動燒結(jié)金屬廢料。
這些和其他一些特點(diǎn)，參照一下說明，要求和所附的圖紙，本發(fā)明的優(yōu)勢和對象將得到進(jìn)一步的理解和稱贊。
圖的簡單說明
FIG.1 是一個側(cè)面，部分脫離，具體體現(xiàn)本發(fā)明的一個部分。
FIG.2 是放大的FIG.1中的螺旋輸送機(jī)的縱向截面圖。
FIG.3 是修改的帶有二次螺桿機(jī)械臂的給料裝置的側(cè)視圖。
FIG.4 是修改的帶有震動機(jī)械臂的給料裝置。
值得注意的是，在金屬加工和輸送工業(yè)，輸送螺桿和振動器軸承布置是很常見的，因此，對這些零部件加以具體說明，對于熟練技工去了解本發(fā)明來說是沒有必要的。各種設(shè)想與手段可以應(yīng)用在給料裝置的機(jī)械臂上，使其更加有效，如活塞 ，皮帶等與本發(fā)明設(shè)想的這類計劃。此外，可以提供不同的機(jī)械臂運(yùn)動來提升其效率。
遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第42頁
圓盤給料機(jī)設(shè)計
摘 要
圓盤給料機(jī)亦稱圓盤喂料機(jī)，是一種連續(xù)喂料的容積式給料設(shè)備。以電動機(jī)為原動力,通過可變速式減速器的減速,輸出動力,以鏈傳動及蝸桿傳動機(jī)構(gòu),將動力傳輸?shù)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)——給料圓盤，實(shí)現(xiàn)連續(xù)給料。圓盤給料機(jī)是實(shí)現(xiàn)冶煉燒結(jié)系統(tǒng)高效自動化的關(guān)鍵設(shè)備，可用來喂給多種冶煉原料，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)定量的輸送。本文根據(jù)設(shè)計要求制定了設(shè)計方案，對圓盤給料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其內(nèi)部主要零部件進(jìn)行了設(shè)計、選擇和強(qiáng)度計算，內(nèi)容包括主電動機(jī)功率的選擇，齒輪、鍵、聯(lián)軸器、軸承、鏈輪及蝸輪蝸桿的設(shè)計和校核，同時還闡述了潤滑的方式、方法以及潤滑劑的選擇等。本套圓盤給料機(jī)結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、且便于安裝和維護(hù)，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、建材、化工、能源等行業(yè)。
關(guān)鍵詞：圓盤給料機(jī)；減速器；給料圓盤
The Design of Disc Feeder
Abstract
Disc Feeder, is a continuous feed of the volume of feeder equipment. Driven by electric motors, variable speed through the speed reducer, the output power to chain drive and worm drive, will power transmission to the working body - the disc is expected to achieve continuous feeding. Disc feeder is key equipment to achieving smelting and sintered high-performance automation systems, can be used to feed a variety of metal materials, and to achieve the delivery of continuous quantitative. According to the design requirements, I make a development of design in this paper, design the institutions for the structural of disc feeder, and its main internal components for the design, selection and strength calculation, including the main electrical power of choice, gear, keys, coupling, bearing, sprocket and worm gear, also expounded the lubrication of the ways of selection and lubricants. This set of disc feeder has lots of advantages as reasonable structure, low cost and easy to install and maintain. It can be widely used in iron and steel, metallurgy, building materials, chemicals, energy, etc.
Key words: Disc feeder; Reducer; Disc feeding
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 圓盤給料機(jī)概論 1
1.2 選題背景 2
1.3 同類設(shè)備的分析比較 2
1.3.1振動給料機(jī) 2
1.3.2螺旋給料機(jī) 3
1.4 圓盤給料機(jī)設(shè)計參數(shù) 4
2 總體方案設(shè)計 5
2.1 圓盤給料機(jī)工作原理 5
2.2 圓盤給料機(jī)工作過程 5
2.3 減速器結(jié)構(gòu) 6
3 圓盤給料機(jī)的設(shè)計 7
3.1 電動機(jī)的選擇 7
3.1.1 計算電動機(jī)所需功率 7
3.1.2 電動機(jī)的選擇 8
3.2 驅(qū)動裝置設(shè)計 8
3.2.1 分配傳動比 8
3.2.2 驅(qū)動裝置的運(yùn)動及動力參數(shù)計算 9
3.2.3 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 11
3.2.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 11
3.2.5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 13
3.2.6 斜齒輪傳動幾何尺寸的計算 15
3.3 軸的設(shè)計計算 16
3.4 鍵的選擇和校核 19
3.4.1 鍵的基本概況及鍵的選擇 19
3.4.2 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 20
3.4.3 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 20
3.5 軸承的選擇 21
3.6 聯(lián)軸器的選擇 21
3.6.1 聯(lián)軸器概述 21
3.6.2 彈性套柱銷聯(lián)軸器 21
3.6.3 彈性套柱銷聯(lián)軸器的強(qiáng)度計算 22
3.7 減速器箱體尺寸 22
3.8 鏈傳動的設(shè)計 24
3.8.1 鏈輪的選擇 24
3.8.2 關(guān)于鏈傳動的計算 24
3.8.3 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸 25
3.9 蝸桿傳動的設(shè)計 26
3.9.1 蝸桿傳動概述 26
3.9.2 蝸桿傳動設(shè)計 26
4 試運(yùn)行 31
4.1 試運(yùn)行要求 31
4.2 電動機(jī)試運(yùn)行要求 31
5 設(shè)備維護(hù)、安裝、潤滑及密封 32
5.1 設(shè)備維護(hù) 32
5.2 機(jī)械設(shè)備的安裝 32
5.3 潤滑 32
5.3.1 潤滑的方法 32
5.3.2 潤滑的作用 32
5.3.3 潤滑油的選擇 32
5.3.4 潤滑脂的選擇 33
5.3.5 齒輪的潤滑 33
5.3.6 軸承的潤滑 33
5.4 密封 34
6 經(jīng)濟(jì)性與可靠性分析 35
6.1 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性 35
6.2 設(shè)備的可靠性 35
結(jié) 束 語 37
致 謝 38
參 考 文 獻(xiàn) 39
1 緒論
1.1 圓盤給料機(jī)概論
定量圓盤給料機(jī)（圖1.1）是一種連續(xù)喂料的容積式給料設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、建材、化工、能源等行業(yè)，特別是在冶金行業(yè)燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程中，它是提高和保證燒結(jié)礦的品位和質(zhì)量，穩(wěn)定產(chǎn)出的主要工藝設(shè)備，它的正常運(yùn)行將直接影響到鋼鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量。它安裝于料倉、筒倉及斗倉等儲存裝置的卸料口，依靠物料的重力作用和給料機(jī)工作機(jī)構(gòu)的強(qiáng)制作用，將存在倉內(nèi)的物料卸出并連續(xù)均勻地喂入下一裝置中。當(dāng)它停止工作時，還可以起到存?zhèn)}閉鎖作用。
圖1.1 圓盤給料機(jī)
圓盤給料機(jī)是適用于20 mm以下粉礦的給料設(shè)備。 圓盤式給料機(jī)由驅(qū)動裝置、給料機(jī)本體、計量用帶式輸送機(jī)和計量裝置組成。給料機(jī)和帶式輸送機(jī)由一套驅(qū)動裝置驅(qū)動，該驅(qū)動裝置的電磁離合器具有實(shí)現(xiàn)給料機(jī)的開、停和兼有功能轉(zhuǎn)換的作用。
現(xiàn)有給料機(jī)按工作構(gòu)件的運(yùn)動方式，給料機(jī)可分為3種：①直線式，如帶式給料機(jī)、板式給料機(jī)、刮板給料機(jī)；②回轉(zhuǎn)式,如鏈?zhǔn)浇o料機(jī)、圓盤給料機(jī)、螺旋給料機(jī)和葉輪給料機(jī)；③往復(fù)式，如振動給料機(jī)、往復(fù)給料機(jī)。
1.2 選題背景
隨著生產(chǎn)的自動化和連續(xù)化發(fā)展，鋼鐵企業(yè)對冶煉生產(chǎn)過程中各種設(shè)備的要求更加嚴(yán)格，更加精確。國內(nèi)幾家鋼鐵企業(yè)的煉鐵廠也都在尋求實(shí)現(xiàn)自動化、連續(xù)化的途徑。
燒結(jié)生產(chǎn)原料供給過程是燒結(jié)生產(chǎn)效率提高的關(guān)鍵所在。原料要求通過給料機(jī)的均勻配料送到造球機(jī)，圓盤給料機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和連續(xù)性很重要。以往的給料設(shè)備運(yùn)行不夠平穩(wěn)，磨損嚴(yán)重，需要時常停車檢修，生產(chǎn)效率低下，工廠的正常生產(chǎn)需要很難保證。
本套圓盤給料機(jī)可以很好的解決這個難題。給料機(jī)通過電動機(jī)驅(qū)動，減速器采用電磁離合器式，實(shí)現(xiàn)變速及空載運(yùn)轉(zhuǎn)，鏈傳動及蝸桿傳動的應(yīng)用使運(yùn)行更平穩(wěn)?？烧{(diào)式料倉設(shè)計實(shí)現(xiàn)給料量可調(diào)。
本套設(shè)備已經(jīng)在各大燒結(jié)廠應(yīng)用，通過現(xiàn)場情況的反饋，對圓盤給料機(jī)有很高的評價，大大地減少了檢修時間，有效的提高了生產(chǎn)的效率。
1.3 同類設(shè)備的分析比較
1.3.1振動給料機(jī)
1. 振動給料機(jī)的功能
振動給料機(jī)（圖1.2）又稱振動喂料機(jī)。振動給料機(jī)在生產(chǎn)流程中，可把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地給到受料裝置中去，在砂石生產(chǎn)線中可為破碎機(jī)械連續(xù)均勻地喂料，并對物料進(jìn)行粗篩分，廣泛用于冶金、煤礦、選礦、建材、化工、磨料等行業(yè)的破碎、篩分聯(lián)合設(shè)備中。
2. 振動給料機(jī)的工作原理
振動給料機(jī)是利用振動器中的偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使篩廂、振動器等可動部分作強(qiáng)制的連續(xù)的圓或近似圓的運(yùn)動。物料則隨篩廂在傾斜的篩面上作連續(xù)的拋擲運(yùn)動，并連續(xù)均勻地將物料送至受料口內(nèi)。當(dāng)?shù)装暹B同物料向前運(yùn)動時，料倉內(nèi)的物料隨之填滿機(jī)體內(nèi)的空間。當(dāng)?shù)装逑蚝筮\(yùn)動時，底板上的物料不能隨之返回而受阻卸出，實(shí)現(xiàn)給料。改變底板運(yùn)動的幅度、頻率和出料閘門的高度可調(diào)節(jié)給料量。給料量一般在40噸/時以內(nèi)。這類給料機(jī)適用于中、小粒度物料，主要有槽式和擺式兩種。槽式給料機(jī)的底板是平的，工作時作往復(fù)運(yùn)動。擺式給料機(jī)的底板為弧形，鉸接在機(jī)體上，工作時底板擺動。
圖1.2 振動給料機(jī)
振動給料機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，喂料均勻，連續(xù)性能好，激振力可調(diào)；隨時改變和控制流量，操作方便；偏心塊為激振源，噪音低，耗電少，調(diào)節(jié)性能好，無沖料現(xiàn)象；振動平穩(wěn)、工作可靠、壽命長；運(yùn)行可靠、調(diào)節(jié)安裝方便、重量輕、體積小、維護(hù)保養(yǎng)方便，當(dāng)采用封閉式結(jié)構(gòu)機(jī)身時可防止粉塵污染，因此已得到廣泛應(yīng)用。
1.3.2螺旋給料機(jī)
1. 螺旋給料機(jī)的功能
螺旋給料機(jī)（圖1.3）利用螺旋的旋轉(zhuǎn)推動物料在輸送槽內(nèi)運(yùn)動而給料。輸送槽大多為管狀,有單管和雙管兩種。螺旋有等螺距和不等螺距、等直徑和不等直徑、單頭和雙頭等多種。改變螺旋轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)給料量，給料量的精確度較高，并可實(shí)現(xiàn)密封給料。在氣力輸送裝置中使用時，可由低壓區(qū)往高壓區(qū)給料。螺旋給料機(jī)外形尺寸小，但機(jī)件磨損較嚴(yán)重，易碾碎物料，適用于粘性和磨琢性較小的粉粒狀物料。
2. 螺旋給料機(jī)的工作原理
螺旋給料機(jī)把經(jīng)過的物料通過稱重橋架進(jìn)行檢測重量，以確定膠帶上的物料重量，裝在尾部的數(shù)字式測速傳感器，連續(xù)測量給料機(jī)的運(yùn)行速度，該速度傳感器的脈沖輸出正比于給料機(jī)的速度，速度信號和重量信號一起送入給料機(jī)控制器，控制器中的微處理器進(jìn)行處理，產(chǎn)生并顯示累計量/瞬時流量。該流量與設(shè)定流量進(jìn)行比較，由控制儀表輸出信號控制變頻器改變給料機(jī)的驅(qū)動速度，使給料機(jī)上的物料流量發(fā)生變化，接近并保持在所設(shè)定的給料流量，從而實(shí)現(xiàn)定量給料的要求。
圖1.3 螺旋給料機(jī)
1.4 圓盤給料機(jī)設(shè)計參數(shù)
給料大能力：15-60 噸/小時
給料小能力： 5-15 噸/小時
2 總體方案設(shè)計
2.1 圓盤給料機(jī)工作原理
圓盤給料機(jī)（圖2.1）是物料搬運(yùn)機(jī)械化和自動化系統(tǒng)中的輔助設(shè)備。料倉裝置的組成部分，通常安裝在料倉或卸料漏斗的下方，按生產(chǎn)流程的需要均勻定量地向輸送機(jī)或其他裝置給料，猶如調(diào)節(jié)流體流量的閥門。
圓盤給料機(jī)是由可回轉(zhuǎn)的圓盤、導(dǎo)料套筒和刮板等部分組成。料倉內(nèi)的物料通過導(dǎo)料套筒堆積在鑲有耐磨襯板的圓盤上,圓盤轉(zhuǎn)動,物料被刮板刮出給料。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均勻的給料。調(diào)節(jié)刮板位置或?qū)Я咸淄驳母叩涂筛淖兘o料量。
1-減速器;2-給料圓盤;3-電動機(jī);4-稱量皮帶輸送機(jī);5-支架
圖2.1 圓盤給料機(jī)示意圖
2.2 圓盤給料機(jī)工作過程
電動機(jī)啟動，動力輸送給下一級的可調(diào)速減速器，減速器變速后輸出兩個動力，其中一個是用來驅(qū)動給料圓盤，另一個輸出動力給行星減速器，行星減速器輸出得動力是驅(qū)動稱量皮帶輸送機(jī)的?？烧{(diào)速減速器根據(jù)需要的工作能力，由電磁離合器控制齒輪，設(shè)定一個輸出速度，帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，鏈輪通過鏈傳動將動力輸送給驅(qū)動圓盤的蝸桿，蝸桿的轉(zhuǎn)動帶動圓盤勻速轉(zhuǎn)動。物料通過圓盤上部的進(jìn)料口進(jìn)入圓盤，在擋板的作用下通過下料口到達(dá)稱量皮帶，輸送給下級設(shè)備。其中的料套裝置可以調(diào)節(jié)擋板，控制給料的量。
2.3 減速器結(jié)構(gòu)
本套設(shè)備采用的是帶有電磁離合器的可調(diào)速減速器（圖2.2），可同時輸出兩個動力，并且是可調(diào)速的，更可以滿足在不停車的情況下，停止給料的要求。
圖2.2 帶電磁離合器的減速器
本減速器采用三級傳動，共有六個齒輪組成傳動系統(tǒng)，通過電刷對三個電磁離合器的控制，實(shí)現(xiàn)多個速度的輸出，并且可以輸出兩個動力，節(jié)省了資源，更能起到給料圓盤及稱量皮帶的動力同步?？勺兊乃俣饶軡M足不同給料量的要求。設(shè)計合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
3 圓盤給料機(jī)的設(shè)計
3.1 電動機(jī)的選擇
選擇電動機(jī)的容量是電力傳動系統(tǒng)能否經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行的重要問題。如果電動機(jī)容量太小，長期處于過載運(yùn)行，造成電動機(jī)絕緣裝置過早的損壞；如果容量過大，不僅造成設(shè)備上的浪費(fèi)，而且運(yùn)行效率又較低，對電能的利用也很不經(jīng)濟(jì)。所以，要綜合各方面的因素，選擇合適的電動機(jī)。
電動機(jī)的選擇范圍應(yīng)該包括：電動機(jī)的種類、型式、容量、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速及其各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，而且對這些參數(shù)還應(yīng)該綜合進(jìn)行考慮。
3.1.1 計算電動機(jī)所需功率
已知
能力 Q=60 t/h，即 1000 kg/min；
設(shè)計給料圓盤的轉(zhuǎn)速 nw=2.45 r/min；
設(shè)計蝸桿傳動比為 45；
設(shè)計給料圓盤的摩擦系數(shù) μ=0.5（根據(jù)工礦條件選定）；
設(shè)計回轉(zhuǎn)支撐半徑 R1=435 mm；
設(shè)計蝸輪蝸桿中心矩 R2=800 mm；
設(shè)計給料圓盤重量約為 m2=6300 kg。
計算
m1=Qn=1000 kg/min2.45 r/min=408.16 kg/r
F1=G=m1+m2g
=408.16 kg+6300 kg×9.8 Nkg≈65740N
μF1R1=F2R2
F2=μF1R1R2
=0.5×65740×0.4350.8=17873.06 N
M=F2×0.8-0.135=17873.06 N×0.665 m=11885.58 N?m
P=M?nw9550
=11885.58 N?m×2.45 rmin9550=3.05 kW
查文獻(xiàn)[1,109，表4.2-9]可知，各部分傳動效率
η齒=0.97（齒輪精度為8級）；η承=0.98；η聯(lián)=0.99；η鏈=0.97；η蝸=0.82。
則
η=η齒3×η承5×η聯(lián)3×η鏈2×η蝸
=0.973×0.985×0.993×0.972×0.82
=0.62
Pr=Pη
=3.05 kW0.62
≈5 kW
3.1.2 電動機(jī)的選擇
根據(jù)所需的電動機(jī)功率，查文獻(xiàn)，可選 ZO2-81型電動機(jī)，額定功率 P0=13 kW，額定轉(zhuǎn)速 n0=1000 rmin 。本系列電機(jī)是按國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)全國統(tǒng)一設(shè)計系列產(chǎn)品，適用于傳動無特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備。冷卻方式為全封閉自扇冷式。
3.2 驅(qū)動裝置設(shè)計
3.2.1 分配傳動比
傳動裝置的總傳動比可根據(jù)電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n0和工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速 nw ，由公式 i=n0nw 算出。然后將總傳動比合理的分配給各級傳動。
i=n0nw=10002.45=408.16
i=i1?i2?i鏈?i蝸
由已知可知，i蝸=45 ，設(shè)計鏈傳動的傳動比 i鏈=1.3，則
i1?i2=ii鏈?i蝸=408.161.3×45=7
設(shè)計 i1=1，所以i2=7 。
3.2.2 驅(qū)動裝置的運(yùn)動及動力參數(shù)計算
在選出電動機(jī)型號、分配傳動比后，將驅(qū)動裝置中的各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩計算出來。
PP0P1=P0?η01P2=P1?η12 nn0n1=n0i01n2=n1i12 TT0=9.55P0n0T1=9.55P1n1=T0?i01?η01T2=9.55P2n2=T1?i12?η12
因此
0軸：電動機(jī)軸
P0=Pr=5 kW
n0=1000 rmin
T0=9.55P0n0=9.55×5×1031000=47.75 N?m
Ⅰ軸：減速器高速軸
P1=P0?η聯(lián)=5×0.99=4.95 kW
n1=n0=1000 rmin
T1=9.55P1n1=9.55×4.95×1031000=47.27 N?m
Ⅱ軸：減速器中間軸
P2=P1?η齒?η承=4.95×0.97×0.98=4.71 kW
n2=n1i1=10001=1000 rmin
T2=9.55P2n2=9.55×4.71×1031000=44.98 N?m
Ⅲ軸：減速器低速軸
P3=P2?η齒?η承=4.71×0.97×0.98=4.48 kW
n3=n2i2=10007=142.9 rmin
T3=9.55P3n3=9.55×4.48×103142.9=299.40 N?m
Ⅳ軸：鏈輪軸
P4=P3?η聯(lián)?η承=4.48×0.99×0.98=4.35 kW
n4=n3=142.9 rmin
T4=9.55P4n4=9.55×4.35×103142.9=290.71 N?m
Ⅴ軸：蝸桿軸
P5=P4?η鏈?η承=4.35×0.97×0.98=4.14 kW
n5=n4i鏈=142.91.3=109.9 rmin
T5=9.55P5n5=9.55×4.14×103109.9=359.75 N?m
Ⅵ軸：蝸輪軸
P6=P5?η蝸?η承=4.14×0.82×0.98=3.33 kW
n6=n5i蝸=109.945=2.45 rmin
T6=9.55P6n6=9.55×3.33×1032.45=12980.20 N?m
表3.1各軸運(yùn)動及動力參數(shù)
軸序號
功率P/kW
轉(zhuǎn)速 n/(r/min)
轉(zhuǎn)矩 T/N?m
傳動型式
傳動比
效率
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
5
4.95
4.71
4.48
4.35
4.14
3.33
1000
1000
1000
142.9
142.9
109.9
2.45
47.75
47.27
44.98
299.40
290.7
359.75
12980.20
聯(lián)軸器
齒輪傳動
齒輪傳動
聯(lián)軸器
鏈傳動
蝸桿傳動
1.0
1.0
7.0
1.0
1.3
45
0.99
0.95
0.95
0.99
0.95
0.80
3.2.3 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
1. 考慮到本套設(shè)備的傳動方案以及其他因素，選用斜齒圓柱齒輪傳動。
2. 由于圓盤給料機(jī)工作速度不高，故選用8級精度（GB 10095－88）。
3．材料選擇。查文獻(xiàn)[2，10-191]表10-1選擇齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為
280HBS。
4. 選齒輪齒數(shù) z1=87，則z2=87×1=87。
5. 初選螺旋角 β=12°。
3.2.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計
由設(shè)計計算公式,查文獻(xiàn)[2,10-218]式10－21進(jìn)行試算，即
dt≥32KT?dεα?u±1u?ZHZEσH2
1. 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
(1) 試選載荷系數(shù) Kt=1.6。
(2) 計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。
已知電機(jī)功率 P=13 kw，選取減速器的傳動效率η=0.86。
(3) 查文獻(xiàn)[2,10－205]表10－7選取齒寬系數(shù)
?d=1
(4) 查文獻(xiàn)[2,10－201]表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)
ZE=189.8MPa12
(5) 查文獻(xiàn)[2,10－217]圖10－30按法向壓力角查得齒輪的區(qū)域系數(shù)
ZH=2.433
(6) 查文獻(xiàn)[2,10－209]圖10－21d按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
σHlim1=600 MPa
σHlim2=570 MPa
(6) 查文獻(xiàn)[2,10－215]圖10－26查得標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動的端面重合度
εα1=0.92 εα2=0.92
則
εα=εα1+εα2=1.84
(7) 查文獻(xiàn)[2,10－206]式10－13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
圓盤給料機(jī)工作制度為：24小時工作量，年工作360天，使用年限10年。
則
N=60njLh=60×1000×1×360×10×24=5.184×109
(8) 查文獻(xiàn)[2,10－207]圖10－19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.96，KHN2=1.01。
(9) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。
取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1,由文獻(xiàn)[2,10－205]式10－12得
σH1=KHN1×σHlim1S=0.96×6001=576 MPa
σH2=KHN2×σHlim2S=1.01×5701=575.7 MPa
則
σH==σH1+σH22=576+575.72=575.85 MPa
2．計算
(1) 試算高速軸齒輪分度圓直徑 d1t。
dt≥32KT?dεα?u±1u?ZHZEσH2
=32×1.6×472701×1.84×1+11×2.433×189.8575.852 mm
=200.70 mm
(2) 計算圓周速度 v。
v=π?dt?n60×1000=π×200.70×100060×1000 ms=10.503 ms
(3) 計算齒寬 b 及模數(shù) mnt。
b=?ddt=1×200.70=200.70 mm
mnt=dtcosβz1=200.70×cos12°87=2.25
(4) 計算齒寬與齒高之比 bh。
h=2.25mnt=2.25×2.25 mm=5.06 mm
bh=200.705.06=39.66
(5) 計算縱向重合度 εβ。
εβ=0.318?dz1tanβ=0.318×1×87×tan14°=5.881
(6) 計算載荷系數(shù) K。
根據(jù) v=10.503ms，8級精度，由文獻(xiàn)[2,10－194]圖10－8查得動載系數(shù) KV=1.18;
斜齒輪,KHα=KFα=1.2;
由文獻(xiàn)[2,10－193]表10－2查得使用系數(shù) KA=1；
由文獻(xiàn)[2,10－196]表10－4用插值法查得7級精度、齒輪懸臂布置時,
KHβ=1.346。
由bh=39.66，KHβ=1.346，查文獻(xiàn)[2,10－198]圖10－13得
故載荷系數(shù)
K=KAKVKHαKHβ=1×1.18×1.2×1.346=1.906
(7) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由文獻(xiàn)[2,10－204]式10－10a
得
d1=dt×3KKt=200.70×31.9061.6=212.76 mm
(8) 計算模數(shù)m 。
m=d1cosβz1=212.76×cos12°87=2.39 mm
3.2.5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
由文獻(xiàn)[2,10－216]式10－17得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為
m≥32KT1Yβcos2β?dz12εα?YFaYSaσF
1. 確定公式內(nèi)計算參數(shù)
(1) 計算載荷系數(shù)。
K=KAKVKFαKFβ=1×1.18×1.2×1.35=1.912
(2) 根據(jù)縱向重合度 εβ=5.881，由文獻(xiàn)[2,10－217]圖10－28得螺旋角影響系數(shù)
Yβ=0.75
(3) 計算當(dāng)量齒數(shù)。
zv1=z1cos3β=87cos312°=92.96
zv2=zv1=92.96
(4) 查取齒形系數(shù)。
由文獻(xiàn)[2,10－200]表10－5查得
YFa1=2.19 YFa2=2.19
(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由文獻(xiàn)[2,10－200]表10－5查得
YSa1=1.78 YSa2=1.78
(6) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
由文獻(xiàn)[2,10－208]圖10－20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
σFE1=σFE2=500 MPa
由文獻(xiàn)[2,10－206]圖10－18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
KFN1=KFN2=0.85
取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由文獻(xiàn)[2,10－205]式10－12得
σF1=σF2=KFN1σFE1S MPa=303.57 MPa
(7) 計算齒輪的 YFaYSaσF。
YFa1YSa1σF1=YFa2YSa2σF2=2.19×1.78303.57=0.01284
兩個齒輪一樣大。
2. 設(shè)計計算
m≥32KT1Yβcos2β?dz12εα?YFaYSaσF
=32×1.912×47270×0.75×(cos12°)21×872×5.881×0.01284 mm
=2.13 mm
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù) mn，大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)，取 mn =2.25 mm，以滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑 d1=212.76 mm 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有
z1=d1cosβmn=212.76cos12°2.25=92.49
取 z1=z2=92。
3. 幾何尺寸計算
(1) 計算中心距。
a=(z1+z2)mn2cosβ=(92+92)×2.252×cos12° mm=211.62 mm
將中心距圓整為 212 mm。
(2) 按圓整后的中心距修正螺旋角。
β=arccos(z1+z2)mn2a=arccos(92+92)×2.252×212=12°24'42''
因β值改變不多，故εα、Kβ、ZH等不必修正。
(3) 計算齒輪的分度圓直徑。
d1=d2=z1mncosβ=92×2.25cos12°24'42''=212 mm
(4) 計算齒輪寬度。
b=?dd1=1×212=212 mm
因此 B2=215 mm；B1=220 mm。
3.2.6 斜齒輪傳動幾何尺寸的計算
表3.2 斜齒輪的幾何尺寸
名稱
符號
計算公式
數(shù)值
螺旋角
法面模數(shù)
壓力角
法面齒頂高系數(shù)
法面頂隙系數(shù)
分度圓直徑
基圓直徑
齒頂高
齒根高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
當(dāng)量齒數(shù)
β
mn
αn
han*
cn*
d
db
ha
hf
da
df
zv
d=zmncosβ
db=dcosαt
ha=mn(han*+xn)
hf=mnhan*+cn*-xn
da=d+2ha
df=d-2hf
zv=zcos3β
12°24'42''
2.25
20°
han*=1
cn*=0.25
d=212
d=198.65
ha=2.25
hf=2.81
da=216.5
df=206.4
zv=92.96
3.3 軸的設(shè)計計算
已知Ⅲ軸的功率 P1=4.48 kW，轉(zhuǎn)速 n1=142.9 rmin，轉(zhuǎn)矩 T1=299.40 N?m。
1． 求作用在齒輪上的力
已知齒輪的分度圓直徑 d1=468 mm，模數(shù) mt=2.25，齒數(shù) z1=203
Ft=2T1d1=2×299400468=1280 N
而
Fr=Fttanαncosβ=1280×tan20°cos12°24'42''=477 N
Fa=Fttanβ=1280×tan12°24'42''=288 N
2． 初步確定軸的最小直徑
選取材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理，查文獻(xiàn)[2,15-370]表15-3，得 A0=112。
dmin=A03P1n1=112×34.48142.9=35.3 mm
根據(jù)設(shè)計方案取 d=75 mm。
3． 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)選定的軸承,聯(lián)軸器以及設(shè)計的齒輪的規(guī)格，設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)如圖3.1：
圖3.1 軸的機(jī)構(gòu)
4． 求軸上的載荷：
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖（圖3.2），查文獻(xiàn)[11,4-146]表4.6-3，得a=35.1 mm。
圖3.2 軸的載荷分布圖
由此可知截面C 是危險截面。由圖計算出截面C 處的 MH，MV及M 的值。
L2=216 mm，L3=176 mm
L=L2+L3=216+176=392 mm
FtL2-FHN2L=0
1280×216-FHN2×392=0
FHN2=705 N，F(xiàn)HN1=1280-705=575 N
MH=FNH1L2=575×216=124200 N?mm
FrL2-FNV2L=0
477×216-FNV2×392=0
FNV2=-263N，F(xiàn)NV1=477--263=740 N
MNV1=740×216=159840 N?mm
MNV2=-263×176=-46288 N?mm
M1=1242002+1598402=202422 N?mm
M2=1242002+462882=132545 N?mm
5． 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 α=0.6，查文獻(xiàn)[2,15-373]式15-5，
σca=M2+αT12W
σca=2024222+0.6×29940020.1×903
σca=3.71 MPa
根據(jù)選定軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。查文獻(xiàn)[2,15-362]表15-1，查得 σ-1=60 MPa。因此 σca<σ-1，故安全。
3.4 鍵的選擇和校核
3.4.1 鍵的基本概況及鍵的選擇
鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能
實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方
面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符
合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。所以，鍵的選擇很重要。重要的鍵聯(lián)接在選出鍵的類型
和尺寸后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核計算。
鍵聯(lián)接的類型主要有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。各種鍵聯(lián)接類型的特點(diǎn)如下：
1. 平鍵可分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種
普通平鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。對中良好，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便；但不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。普通平鍵分為A型、B型和C型。A型用于端銑刀加工的軸槽，鍵在槽中固定良好，但軸上槽引起的應(yīng)力集中較大；B型用于盤銑刀加工的軸槽，軸的應(yīng)力集中較??；C型用于軸端。普通平鍵應(yīng)用最廣，也適用于高精度、高速或承受變載、沖擊的場合。
2. 半圓鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：
靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。鍵在軸槽中能繞槽底圓弧曲率中心擺動，
裝配方便。鍵槽較深，對軸的削弱較大。一般可用于輕載。
3. 楔鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：
鍵的上下兩面是工作面。鍵的上表面和轂槽的底面各有1/100的斜度，裝配時需打入，靠楔緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩，可軸向固定零件和傳遞單方向的軸向力，但使軸上零件與軸的配合產(chǎn)生偏心與偏斜。用于精度要求不高、轉(zhuǎn)速較低時傳遞較大的、雙向的或有振動的轉(zhuǎn)矩。
4. 切向鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：
由兩個斜度為1/100的楔鍵組成。其上下兩面（窄面）為工
作面，其中一面在通過軸心線的平面內(nèi)。工作面上的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用互成角的兩個鍵，用于載荷很大，對中要求不嚴(yán)的場合。由于鍵槽對軸削弱較大，所以常用于直徑大于100 mm的軸上, 如大型帶輪及飛輪，礦用大型絞車及齒輪等與軸的聯(lián)接。
經(jīng)過綜合考慮軸的結(jié)構(gòu)，鍵的使用要求、工作條件和經(jīng)濟(jì)性等因素，選擇普通平鍵
聯(lián)接。
3.4.2 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸
已知齒輪的精度為8級。一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，所以應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。這里選用圓頭普通平鍵（A型）。
根據(jù) d=60 mm 從文獻(xiàn)[2,6-106]表6-1查得鍵的截面尺寸 b×h=18 mm×11 mm 。有輪轂寬度并參考文獻(xiàn)[2,6-106]表6-1鍵的長度系列，取鍵長 L=40 mm （比輪轂寬度小些）。
3.4.3 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度
鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由文獻(xiàn)[2,6-106]中表6-2查得許用擠壓應(yīng)力σp=100 MPa~120 MPa，取其平均值得 σp=110 MPa。
鍵的工作長度
l=L-b=40 mm-18 mm=22 mm
鍵與輪轂鍵槽的接觸高度
k=0.5h=0.5×11 mm=5.5 mm
齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
T=T?η=44.98 N?m×0.95=42.731 N?m
根據(jù)文獻(xiàn)[2,6-106]中式6-1，把l=22 mm，k=5.5 mm，d=60 mm，T=42.731 N?m
代入可得
σp=2T×103kld
=2×42.731×1035.5×22×60
=11.772 MPa<σp=110 MPa
可知所選鍵合適。
3.5 軸承的選擇
滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)械中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動容易等優(yōu)點(diǎn)。
滾動軸承如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來分類時，滾動軸承可以概括的分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承。
根據(jù)設(shè)計方案，選擇圓錐滾子軸承。
由于設(shè)計的軸徑為 d=100 mm，查文獻(xiàn)[11,146]表4.6-3可知，選擇型號為30220的圓錐滾子軸承。
3.6 聯(lián)軸器的選擇
3.6.1 聯(lián)軸器概述
聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸或軸與回轉(zhuǎn)件，在傳遞運(yùn)動和動力過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還可以具有補(bǔ)償兩軸相對位移、緩沖和減振以及安全防護(hù)等功能。根據(jù)工作特性，聯(lián)軸器可以分為以下幾類：
1. 聯(lián)軸器用來把兩軸連接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將連接拆開后，兩軸才能分離。
2. 安全聯(lián)軸器在機(jī)器工作時，如果轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，這種聯(lián)軸器即可自行斷開或打滑，
保證機(jī)器中的主要部件不致因過載而損壞。
3. 特殊功用的聯(lián)軸器用于某些有特殊要求處，例如在一定的回轉(zhuǎn)方向或達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時，聯(lián)軸器即可自行接合或分開等。
根據(jù)聯(lián)軸器對各種相對位移有無補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對位移條件下保持連接的能力），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個類別。
3.6.2 彈性套柱銷聯(lián)軸器
彈性套柱銷聯(lián)軸器利用套有彈性套的柱銷代替連接螺栓，以實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。因?yàn)橥ㄟ^蛹狀的彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩，故可緩沖減振。彈性套的材料常用耐油橡膠，并做成螺紋型結(jié)構(gòu)，以提高其彈性。板聯(lián)軸器的材料常用HT200，有時也采用35鋼或ZG270-500；柱銷材料多用35鋼。
彈性套柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，裝拆更換方便，不需潤滑，并有較好的耐磨性。但彈性套易磨損，壽命較短。它適用于連接載荷平穩(wěn)、需要正反轉(zhuǎn)或啟動頻繁的傳遞中小轉(zhuǎn)矩的軸。
3.6.3 彈性套柱銷聯(lián)軸器的強(qiáng)度計算
考慮到電動機(jī)與減速器連接處的軸徑為32 mm ,所以選擇TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器。
已知電機(jī)額定功率 P=13 kW,額定轉(zhuǎn)數(shù) r=1000 r/min 。
則電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩
T=9550Pn=9550×13kW1000 rmin=124.15 N?m
查文獻(xiàn)[2,14-351]表14-1可知工作情況系數(shù)KA=1.3
Tca=KA?T=1.3×124.15 N?m=161.395 N?m
根據(jù)文獻(xiàn)[4,29-161]中表29.5-40可知，TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器的D=160 mm，d=32 mm，L=82 mm。
查文獻(xiàn)[4,29-160]彈性柱銷聯(lián)軸器的主要尺寸關(guān)系，可知聯(lián)軸器的外徑
因此
D1=D1.2~1.4=D1.3=1601.3=123.08 mm
3.7 減速器箱體尺寸
表3.3減速器的箱體尺寸
名 稱
符 號
尺 寸 數(shù) 據(jù)（mm）
下箱座壁厚
上 箱 座 壁 厚
下箱座剖分面處凸緣厚度
上箱座剖分面處凸緣厚度
地腳螺栓底腳厚度
箱座上的肋厚
箱蓋上的肋厚
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
軸承旁聯(lián)接螺栓通孔直徑
軸承旁聯(lián)接螺栓沉頭座直徑
軸承旁凸臺的凸緣尺寸
(扳手空間)
上下箱體聯(lián)接螺栓直徑
上下箱體聯(lián)接螺栓通孔直徑
上下箱體聯(lián)接螺栓沉頭座直徑
箱緣尺寸
(扳手空間)
地腳螺栓直徑
地腳螺栓孔直徑
地腳螺栓沉頭座直徑
底腳凸緣尺寸
(扳手空間)
地腳螺栓數(shù)目
軸承蓋螺釘直徑
減速器中心高
檢查孔蓋聯(lián)接螺釘直徑
軸承旁凸臺半徑
軸承旁凸臺高度
軸承端蓋外徑
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
箱體外壁至軸承座斷面的距離
大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁間的距離
齒輪端面與箱體內(nèi)壁間的距離
δ
δ1
b
b1
p
m
m1
d1
d1'
D0
c1
c2
d2
d2'
D3
c1
c2
d?
d?'
D?
L1
L2
n
d3
H
d4
Rδ
h
D2
S
K
?1
?2
8
8
12
12
16
8
10
M20
22
40
28
24
M12
13.5
26
20
16
M24
26
60
38
35
8
M10
743
M10
24
25
150
207
40
24
8
3.8 鏈傳動的設(shè)計
3.8.1 鏈輪的選擇
鏈輪的輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。
根據(jù)本設(shè)計方案，小鏈輪的速度中等，傳遞功率中等，因此材料選擇40Cr；大鏈輪的傳動平穩(wěn)，無明顯振動，因此材料也選擇40Cr。
3.8.2 關(guān)于鏈傳動的計算
已知電動機(jī)額定功率 P=13 kW，主動鏈輪轉(zhuǎn)速 n1=142.9 rmin，傳動比 i鏈=1.3
1． 選擇鏈輪齒數(shù)
取小鏈輪齒數(shù) z1=26，則大鏈輪的齒數(shù) z2=i鏈?z1=1.3×26=35
2． 確定計算功率
由文獻(xiàn)[2,9-178]表9-6，得工況系數(shù)
KA=1.0
由文獻(xiàn)[2,9-179]圖9-13，得主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)
KZ=0.96
單排鏈，即KP=1則計算功率由文獻(xiàn)[2,14-178]式9-15，
Pca=KAKZKPP
=1.0×0.96×13 kW=12.48 kW
3．選擇鏈條型號和節(jié)距
由文獻(xiàn)[2,9-176]圖9-11，根據(jù)主動輪轉(zhuǎn)速，計算功率，選擇20A-1。
查文獻(xiàn)[2,9-167]表9-1，鏈條節(jié)距 p=31.75 mm。
4．計算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距 a0=30~50p=30~50×31.75 mm=952.5~1587 mm。
取 a0=1300 mm。相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為
Lp0=2a0p+z1+z22+z2-z12π2pa0
=2×130031.75+26+352+35-262π2×31.751300
≈112.44
取鏈長節(jié)數(shù)為 Lp=112 節(jié)。
查文獻(xiàn)[2,9-180]表9-7，中心矩計算系數(shù)
f1=0.24991
則鏈傳動的最大中心距
a=f1p2Lp-z1+z2
=0.24991×31.75×2×112-26+35 mm
≈1293 mm
5．計算鏈速v，確定潤滑方式
v=n1z1p60×1000=142.9×26×31.7560×1000=1.97 ms
由v=1.97 ms和鏈號20A-1，查文獻(xiàn)[2,9-181]圖9-14，應(yīng)采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑。
6．計算壓軸力 Fp
有效圓周力為
Fe=1000Pv=1000×131.9≈6842 N
鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù) KFp=1.15，則壓軸力為
Fp≈KFpFe=1.15×6842=7868 N
3.8.3 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸
表3.4鏈輪的基本參數(shù)和尺寸
名 稱
符 號
數(shù) 值（mm）
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒高
齒寬
齒側(cè)倒角
齒側(cè)半徑
齒全寬
d
da
df
ha
bf1
ba
rx
bfn
263.41/354.20
274.16/365.45
244.36/335.15
6.35
17.96
4.13
31.75
17.96
3.9 蝸桿傳動的設(shè)計
3.9.1 蝸桿傳動概述
根據(jù)蝸桿形狀的不同,蝸桿傳動可以分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐面蝸桿傳動。
環(huán)面蝸桿傳動的特征是，蝸桿體的軸向的外形是以凹圓弧為母線所形成的旋轉(zhuǎn)曲面，所以把這種蝸桿傳動稱為環(huán)面蝸桿傳動。在這種傳動的嚙合帶內(nèi)，蝸輪的節(jié)圓位于蝸桿的節(jié)弧上，亦即蝸桿的節(jié)弧沿蝸輪的節(jié)圓包著蝸輪。在中間平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪都是直線齒廓。由于同時相嚙合的齒對多，而且輪齒的接觸線與蝸桿齒運(yùn)動的方向近似于垂直，這就大大改善了輪齒受力情況和潤滑油膜形成的條件，因而承載能力約為阿基米德蝸桿傳動的2~4倍，效率一般高達(dá)0.85~0.9；但需要較高的制造和安裝精度。
根據(jù)設(shè)計需要，本方案采用二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動。其承載能力和效率有明顯提高。
3.9.2 蝸桿傳動設(shè)計
已知，蝸桿輸入功率 P=4.14 kW，中心距 a=800 mm，傳動比 i=45，蝸桿轉(zhuǎn)速 n1=109.9 rmin，短時間高峰載荷 T2=12980.2 N?m。
1． 根據(jù)設(shè)計方案，選擇材料及精度：
蝸桿：40Cr，調(diào)質(zhì) 240~280HB，齒面淬火 HRC50~55。蝸輪：ZCuAl9Fe3。加工精度：7級，齒面粗糙度 1.6 μm。
2． 校核承載能力：
蝸桿傳遞的功率
P1=T2n19550iη=12980.2×109.99550×45×0.8=4.15 kW
蝸桿軸的計算功率，查文獻(xiàn)[6,5-1174]表21-43， K1=1.0 K2=1.0 K3=1.0 K4=0.8，
Pc=P1K1?K2?K3?K4=4.151×1×1×0.8=5.19 kW
由 a=800 mm，i=45，n1=109.9 rmin 查文獻(xiàn)[18,5-1172]圖21-20得P1'=18 kW，故通過校核。
3． 基本參數(shù)的選擇：
蝸桿頭數(shù)選擇 z1=2；蝸輪齒數(shù) z2=z1?i=2×45=90。
蝸桿分度圓直徑 d1:查文獻(xiàn)[6,5-1162]表21-35，
d1=0.33~0.3a=0.33×800=264 mm
4． 幾何尺寸計算：
d2=2a-d1=2×800-264=1336 mm
mt=d2z2=133690=14.8444 mm
c=0.2mt=0.2×14.8444=2.97 mm
ha=0.7mt=0.7×14.8444=10.39 mm
hf=ha+c=10.39+2.97=13.36 mm
df1=d1-2hf=264-2×13.36=237.28 mm
校驗(yàn)：df1≥0.5a0.875=0.5×8000.875=173.45 mm
結(jié)論：df1=237.28 mm 可用。
da1=d1+2ha=264+2×10.39=284.78 mm
ra1=a-0.5da1=800-0.5×284.78=657.61 mm
rf1=a-0.5df1=800-0.5×237.28=681.36 mm
da2=d2+2ha=1336+2×10.39=1356.78 mm
df2=d2-2hf=1336-2×13.36=1309.28 mm
γ=arctand2d1?i=arctan1336264×45=6°24'57''
τ=360°z2=360°90=4°
db=sin22°~25°d2=sin22°×1336=500.474 mm
查文獻(xiàn)[6,5-1162]表21-36，標(biāo)準(zhǔn)系列值 db=560 mm。
α=arcsindbd2=arcsin5601336=24°46'55''
查文獻(xiàn)[6,5-1161]表21-33，得蝸桿包圍蝸輪齒數(shù) Z'=8
φω=0.5τZ'-0.45=0.5×4°×8-0.45=15°6'
φ0=α-φω=24°46'55''-15°6'=9°40'55''
b=0.8~1df1=0.9×237.28=213.552 mm
取 b=214 mm
Lω=d2sinφω=1336×sin15°6'=384.03 mm
δ≤mt=14.8444 mm，取 δ=14.2 mm。
da1max=2a-ra12-0.5Lω2
=2×800-657.612-0.5×384.032
=342 mm
df1max=2a-rf12-0.5Lω2
=2×800-681.362-0.5×384.032
=293 mm
ra2=0.55df1max=0.55×293=161.15 mm
β=arctancosα+??d22acosαcosα+?-d22acosα?1i
=arctancos24°46'55''+8°?13362×800cos24°46'55''cos24°46'55''+8°-13362×800?145
=2°28'8''
式中 ?=8°，取β=2°30'
p2=π?mt=π×14.8444=46.61 mm
s2=0.55p2=0.55×46.61=25.63 mm
查文獻(xiàn)[6,5-1151]表21-26得，傳動的法向側(cè)隙
jn=0.5 mm
s1=p2-s2-jn=46.61-25.63-0.5=20.48 mm
sn1=s1cosγ=20.48×cos6°24'57''=20.35 mm
sn2=s2cosγ=25.63×cos6°24'57''=25.47 mm
ha1=ha-0.5d21-cosarcsins1d2
=10.39-0.5×1336×1-cosarcsin20.481336
=10.31 mm
ha2=ha+0.5d21-cosarcsins2d2
=10.39+0.5×1336×1-cosarcsin25.631336
=10.51 mm
查文獻(xiàn)[6，5-1171]表21-41，得蝸桿嚙入口修緣值 ?fr=0.85
?fc=23?fr=23×0.85=0.57 mm
查文獻(xiàn)[6，5-1171]表21-42，得平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿的修緣長度
?φr=p=46.61 mm
?φc=p=46.61 mm
5． 按一般型傳動加工
表3.5蝸桿傳動的基本參數(shù)及尺寸
項(xiàng) 目
代 號
數(shù) 值
中心距
傳動比
蝸桿頭數(shù)
蝸輪齒數(shù)
蝸桿分度圓直徑
蝸輪分度圓直徑
蝸桿包圍蝸輪齒數(shù)
徑向間隙
蝸輪端面模數(shù)
齒頂高
齒根高
蝸桿喉部根圓直徑
蝸桿喉部螺旋升角
蝸桿齒頂圓直徑
蝸輪齒頂圓直徑
蝸輪齒根圓直徑
蝸桿齒根圓弧半徑
齒距角
主基圓直徑
分度圓齒形角
蝸桿工作半角
母平面傾斜角
蝸輪齒寬
蝸桿工作部分長度
蝸桿最大齒頂圓直徑
蝸桿最大齒根圓直徑
蝸輪齒頂圓弧半徑
蝸輪齒距
蝸輪節(jié)圓齒厚
齒側(cè)隙
蝸桿節(jié)圓齒厚
蝸桿分度圓法向齒厚
蝸輪分度圓法向齒厚
蝸桿弦齒高
蝸輪弦齒高
蝸桿嚙入口修緣值
蝸桿嚙出口修緣值
蝸桿嚙出口修緣長度
a
i
z1
z2
d1
d2
z'
c
mt
ha
hf
df1
γ
da1
da2
df2
rf1
τ
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