Ф5m離心式選粉機立軸結(jié)構(gòu)設(shè)計

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Ф5m離心式選粉機立軸結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要近10年來，水泥工業(yè)的蓬勃發(fā)展， 帶來了水泥工藝、裝備的更新?lián)Q代。水泥圈流生產(chǎn)在全國 8 000多家水泥廠中已經(jīng)占有相當大的比重，保守估計已過5成。其中又有近半數(shù)廠家使用著離心式選粉機，由于離心式 選粉機結(jié)構(gòu)、工 藝簡單 ，不必使用 風機及收塵系統(tǒng)，一次性投資較小，與開流系統(tǒng)相比，效益顯著。本課題主要是立軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，特別是大小風葉和撒料盤的的結(jié)構(gòu)設(shè)計。對于大小風葉主要改進了風葉座的尺寸和形狀，是它更加符合人們的需求。對于撒料盤主要是將平盤型撒料盤改為徑向帶凸棱式撒料盤，又增加了撞擊導料板。這種改進既保留了原有選粉機的設(shè)備較輕，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間較小的 優(yōu)點，又改 變了原選粉機效率低的缺點。本次設(shè)計本著結(jié)合理論知識，尊重實踐，即做到理 論聯(lián)系實際，去弊存 優(yōu)，增強功能而設(shè)計的新型產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：立軸，撒料盤，新型，改進Design the structural of vertical shaft on the Ф5m conversion of centrifugal separator ABSTRACT This title comes from the tabled. The cement industry’s alfaromeo bring about the cement technology and equipment’ upgrading. The flow of production in the country around 8 000 families in the cement factory has been quite a large share of the past five. And nearly half of the use of the structure, plain, without the use of the blower and the dust of the system. Disposable capital of the smaller and open the workflow system. Remarkable results. My job is design the structure of the vertical shaft, in particular the big and small fan blades and scatters material plate. I improved the seat of fan blades’ size and contour. They are fit of people’s habit. Mainly flat dishes of type let go material increase and assist wind leaf one by one. The improvement keep former to have person who selects power is equipment relatively light structure simple, take space position less and charge former power selecting weak shortcoming,peally it is the odds with the community or the leadership type that selects once of the power machine to be improve greatly. In a word, this improvement in-line with combining the books, respect practice. Accomplish theory integrates with practice, it goes fraud deposit excellent it strengthens the function. Because time urges dark greenly, the knowledge level is limited, the mistakes and slipping unavoidably. Hope criticism. KEY WORDS： Vertical shaft， Scatters material plate, Novel, Improve 目錄前言 . 1第 1章離心式選粉機的基本知識 4 §1.1 離心式選粉機的構(gòu)造與工作原理.. 4 §1.2 選粉細度調(diào)節(jié) 10第 2章離心式選粉機工藝參數(shù) . 12 §2.1 基本工藝參數(shù) 12 §2.1.1 主要工藝尺寸.. 12 §2.1.2 生產(chǎn)能力 . 12 §2.1.3 主軸轉(zhuǎn)速 . 13 §2.1.4 功率 13第 3章離心式選粉機立軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 §3.1 立軸的設(shè)計 14 §3.1.1 確定軸的最小直徑.14 §3.1.2 確定軸上各標準件的規(guī)格 15 §3.1.3 軸的校核 . 15 §3.1.4 檢驗鍵的強度.. 20 §3.1.5 檢驗軸承的壽命 20第 4章離心式選粉機零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 22 §4.1 減速箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計.. 22 §4.2 風葉座底座設(shè)計.23 §4.3 風葉座結(jié)構(gòu)設(shè)計.24 §4.4 撒料盤結(jié)構(gòu)設(shè)計.24第 5章離心式選粉機的相關(guān)調(diào)整 26 §5.1 小風葉的調(diào)整 26 §5.2 大風葉的調(diào)整 26 §5.3 隔風板的調(diào)整 26 §5.4 風口的調(diào)整 27 §5.5 主軸的調(diào)整 27第 6章選粉機的維護修理 . 28 §6.1 安裝要求： 28 §6.2 錐齒輪安裝及其運轉(zhuǎn)中的技術(shù)要求：. 28 §6.3 殼體和回轉(zhuǎn)部分的安裝要求： . 29 §6.4 檢修調(diào)整 . 29 §6.4.1 選粉機內(nèi)部主要磨損件的修理： . 30 §6.4.2 滾動軸承的拆卸修理 . 30 §6.4.3 大小錐齒輪裝配間隙的調(diào)整 30 §6.5 操作維護 . 31 §6.5.1 選粉機允許運轉(zhuǎn)調(diào)價和運轉(zhuǎn)過程中的嚴重缺陷程度： . 31 §6.5.2 啟動前和運轉(zhuǎn)中的檢查工作：. 31 §6.5.3 潤滑工作 . 32 §6.5.4 故障原因及處理辦法： . 32第 7章結(jié)論 35參考文獻 . 36致謝.37 前言一、選粉機的發(fā)展前景在現(xiàn)代的建材行業(yè)的擠壓粉磨系統(tǒng)中，選粉機是其重要組成部分。隨著新型干法窯的發(fā)展，水泥工業(yè)生產(chǎn)中的熱耗有了大幅度的下降，而 電 耗反而有所上升。因此如何降低水泥生 產(chǎn)占電耗的 65%~70%的磨機粉磨作用的電耗，已經(jīng)成 為當今水泥工作者極為關(guān)注的課題，也是節(jié)能的重要課題，并已經(jīng)研 發(fā)出擠壓磨、新型立磨、高細磨和高效選粉機等機電設(shè)備，取得了降低粉磨電耗的效果。節(jié)能高效已 經(jīng)成為設(shè)備改革的一大趨勢。僅就選粉機而言，各國水泥開發(fā)部對選粉機都作了大量的研究工作，并相繼推出了各自的新型高效選粉機。如日本小野田的 O-Sepa選粉機，三菱的 MDS型選粉機，F(xiàn)LS 的 sepa型，西德伯利鳩斯的 caropol型，石川島公司的 SD型，西德洪堡公司 維達格的 ZVB-J型等，可謂是品種繁多，功能各自有各自的 優(yōu)點，我國對 O-sepa選粉機也作了技術(shù)引進。新型選粉機的特點可歸納如下：（1）在選粉機結(jié)構(gòu)中采用新的物料分散裝置，使入選粉機的物料能得到良好的分散度，提高β值，是粗細顆粒均勻分散；（2）在選粉機內(nèi)部控制空氣流動方向的裝置，盡力減小渦流對選粉機的干擾；（3）擴大選粉機粗細分離能力和區(qū)域部位，延長物料分選時間；（4）在生產(chǎn)工藝中引入新的熱風和冷風，使之減小物料的內(nèi)循環(huán)，使選粉機具有烘干生料，冷卻水泥，還有微粉碎的功能；（5）在分離上是使靜態(tài)和動態(tài)選粉裝置組成為一體化，稱之為組合機型，以簡化流程。總之，都是為了提高選粉機效率，選出需要的分級產(chǎn)品，減小 設(shè)備重量，簡化流程以減低消耗，提高產(chǎn)量，有益于高效化、組合化發(fā)展。二、離心式選粉機的介紹及發(fā)展前景離心式選粉機是物料選粉機的必備設(shè)備，廣泛用于水泥廠粉磨的閉路系統(tǒng)中。它結(jié)構(gòu)比較緊湊，功率消耗比較低，操作方便，分級、鼓風及收塵設(shè)備全部都包含在選粉機內(nèi)。然而離心式選粉機也存在較多缺點：機內(nèi)用來產(chǎn)生循環(huán)氣流的大風葉由于同濃度較大的粉塵接觸，磨損嚴重；撒料盤旋轉(zhuǎn)時依靠物料的重力向物料傳遞動能，由于粉塵的特殊性以及內(nèi)筒中氣流的影響，物料得不到理想的速度，甚至有的大團粉料（物料水分 過大）從撒料盤邊緣滑落，影響均勻性，明顯 降低了選粉效率。針對離心式 選粉機撒料盤這 一缺點，特改平板式撒料 盤也就是徑向帶凸棱的撒料盤。這種徑向 帶凸棱的平板式撒料盤在旋轉(zhuǎn)過程中，使粒子速度增加了徑向分力，非常有利于分級，提高了選 粉率，改進后有下面優(yōu)點：（1）撒料盤采用徑向帶凸棱的，提高了粒子的分級，提高了選粉率；（2）內(nèi)部殼體裝有導料板；（3）調(diào)整了選粉區(qū)和提升區(qū)的位置，重點是提高了選粉區(qū)的能力；（4）內(nèi)部的主輔風葉匹配進行了重新組合，提高了粒子分級分散能力。以上可以說是幾個優(yōu)點，但這種選粉機缺點和問題也是存在的。首先，離心式選粉機在選粉過程中實際是干擾沉降，如何降低選粉濃度可減少干擾沉降的影響，使分離清晰，根據(jù)資料和別人的實驗我發(fā)現(xiàn)了選粉效率隨著選粉濃度的降低而提高，但有一個轉(zhuǎn)折點，在一定范 圍內(nèi)影響很小。為要降低選粉濃度的一個辦法就是擴大規(guī)格，這當然不是分本措施，另一個 辦法是增加循環(huán)風量，但增加 風量后使上升風速提高，成品將變粗，為了保持細度不變，就 該增加小風葉的作用，提高小風葉的轉(zhuǎn)速或增加小風葉的數(shù)量，在安裝，操作中用降低風量的辦法來減小細變的做法是不妥的，這將降低效率，再由于選粉機的大風葉和小風葉作用正好相反，所以用統(tǒng)一調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的辦法改變細度效果不大。為此發(fā)展了大小風葉分別傳動的離心式選粉機，大風葉滿足風量，小風葉適應(yīng)細度調(diào)整， 這樣單位面積的能力和選粉小路均有所提高，但由于結(jié)構(gòu)太復雜，后來很少采用。為了減少選粉區(qū)濃度，減小回風所帶粉塵也是很有效的措施，但是這一點在離心式選粉機上很難做到，此外離心式 選粉機從選粉機理上也有兩個根本缺點：（1）選粉機存在著風速梯度，由于風速不同，使分離粒徑不均勻，高速 處會把過粗的顆粒帶出來；（2）邊壁效應(yīng)的影響，將使微細顆粒隨粒一起碰壁而降落。這將造成細粉中含有粗粒，粗粒中含有細粒的不利情況，這都是離心式選粉機自身不能克服的缺點，只有讓位于高效 籠式選粉機了。速度梯度和邊壁效應(yīng)隨著世界工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，雖有新型效率選粉機的不斷涌現(xiàn)，但國內(nèi)離心式選粉機仍占統(tǒng)治地位，新型選粉機除在個別結(jié)構(gòu)上較之有所改進外，就其空氣分 級最核心的撒料盤結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上也有較大改進，但并沒有根本上有變化，分級理論 也沒實現(xiàn)飛躍。因此 進一步 討論新的分級方法是研制新型選粉機的一個關(guān)鍵。第1章離心式選粉機的基本知識 §1.1離心式選粉機的構(gòu)造與工作原理下圖是 f5m離心式選粉機的簡圖。它主要由傳動部分、立軸部分、殼體和控制板調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。圖 1.1 5000離心式選粉機 1—進料口；2—主風葉；3—輔助風葉；4—控制板；5—撒料盤；6—回風葉； 7—細粉室；8—粗粉室；9—細粉出口；10—粗粉出口 (1) 殼體殼體由頂蓋和內(nèi)外殼體組成。頂蓋結(jié)構(gòu)是以槽鋼板為主的梁架結(jié)構(gòu)件。梁架中部是支承整個回轉(zhuǎn)部分基座的基礎(chǔ)架，梁架的一 側(cè)是支承電動機的滑軌基礎(chǔ)架。頂蓋板用 4～6mm鋼板制成。蓋板的一 側(cè)設(shè)有人孔門。外殼由上部筒體和下部 錐體組裝而成。下部錐體的溜角為 60 °，下口直徑 為 400mm。內(nèi)殼也是由上部筒體和下部錐體組裝而成。上部筒體的頂部有一圈固定的擋風板。下部錐體的中段裝有一圈與圓周切線成 60°相交的回風葉，其數(shù)為 64片(或 72片)。下部錐體的下口與出料管相連接，出料管的溜角為 60°。 選粉機外殼有四個鑄鐵底座用螺栓與基礎(chǔ)相連接。 (2) 傳動部分傳動部分包括電動機、三角皮帶輪和減速裝置。電動機通過三角皮帶帶動齒輪箱內(nèi)的一對圓錐齒輪而使立軸回轉(zhuǎn)。 f5m離心式選粉機配用的電動機功率為 75kW，轉(zhuǎn)速為 985r/min。電動機出軸端裝有 D型三角皮帶輪，通過 7根 D型三角皮帶與選粉機橫軸軸端的三角皮帶輪相連動。 (3) 立軸部分立軸部分是選粉機的主體，處于選粉機中央的立軸 8是用 45號碳素鋼經(jīng)熱處理加工而成。立軸的上端部裝有滾動軸 27，系單列圓錐滾子軸承。該軸承裝在上軸承座 22內(nèi)，它承受立 軸的全部負荷。可以通過旋動軸 承調(diào)整螺母 23將立軸作上下位移，以便調(diào)整立軸上大錐齒輪 21與小錐齒輪 20齒的嚙合間隙。大、小錐齒輪被密封在齒輪箱 30內(nèi)，箱內(nèi)加入一定數(shù)量的潤滑油， 齒輪在運轉(zhuǎn)中借助油的飛濺而潤滑。 齒輪箱固定在機架座 29上。立 軸的下部裝有下部 滾動軸承 10， 該軸承系單列向心短圓柱滾子軸承，它通 過下軸承座 11固定在機架座上。立軸的下端裝有撒料盤轂 1，用螺母 31鎖緊。撒料 盤 2用螺栓 連接在撒料盤轂上。 風葉座 4固定在撒料盤轂上。 風葉座上部裝有主風葉 9。主 風葉全部裝上為 12片。風葉座的下部裝有輔助風葉盤和輔助風葉 5。輔助風葉全部裝上為 36片(或 48片)。風葉座與立軸之間裝設(shè)下料斗 32。立軸在下料斗的一段上，裝有襯套 6，以保護立軸不受磨損。下料斗與 風葉座之間裝有密封漲圈 7。圖 1.2離心式選粉機傳動部分和回轉(zhuǎn)部分結(jié)構(gòu)圖 1—撒料盤轂； 2—撒料盤； 3—撒料盤架子護板； 4—風葉座； 5—輔助風葉； 6— 襯套； 7—漲圈； 8—立軸； 9—主風葉； 10—下部軸承； 11、22—軸承座； 12—精鋼梁架； 13—橫軸； 14—端蓋； 15— 鎖緊螺母； 16、19—軸承； 17—軸承套； 18—墊片； 20—小錐齒輪； 21—大錐齒輪； 23 —調(diào)整螺母； 24—軸承蓋； 25—軸承軸心螺母； 26—銷子； 27—上部軸承； 28—傳動軸座； 29— 機架座；30—齒輪箱；31—撒料盤螺母；32—下料斗 (4) 控制板調(diào)節(jié)機構(gòu)如圖 11.4所示，緊貼在內(nèi)殼固定擋風板 1上的一圈控制板 2共有 16塊，它與 調(diào)節(jié)桿 3連接一體。調(diào)節(jié)桿穿過外殼 6支承在 壓蓋座 7和支座 10上。支架 8焊接在外殼體上。調(diào)節(jié)桿的端部絲桿配有手輪螺母 11， 轉(zhuǎn)動手輪可將控制板推進或拉出。離心式選粉機的工作是利用選粉機立軸上的主風葉以一定轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的內(nèi)部循環(huán)氣流，使不同大小的物料顆粒因沉降速度的差別而被分離。圖 1.3離心式選粉機控制板調(diào)節(jié)機構(gòu) 1—擋風板；2—控制板；3—調(diào)節(jié)桿；4—螺栓；5—固定座；6—外殼；7—壓蓋座；8—支架；9—套筒；10—支座；11—手輪螺母；12—螺母圖 1.4顆粒在選粉機內(nèi)的運動 (a) 顆粒受力情況；(b) 顆粒運動情況在離心式選粉機內(nèi)，顆粒重力的影響可略去不計。由于撒料盤的旋轉(zhuǎn)作用，顆粒在水平方向所受到的剩余慣性離心力為： 2 FCD ? 6p(d pp 3 r ? )r r u p （1.1)式中 CDF ——剩余慣性離心力，N； up——撒料盤邊的顆粒圓周速度，m/s； r——撒料盤半徑，m。在垂直方向上，氣流對顆粒的作用 R ???4pd p 2 r 2 u f 2 (1.2) 圖 1.5粉料在選粉機內(nèi)的分級式中 R——垂直方向氣流對顆粒的作用， N； uf——空氣向上流速，m/s。合力方向決定顆粒走向， R FCD ?tana （1.3）從上述三式可解得： 3xrru 2fd ??tan a (1.4) pi 4(rp ??)u 2p 對于一定的選粉機處理一定物料時，式（1.4）尚可化簡為： 2 d pi ?k x u 2f （1.5）rn 式中 n——主軸轉(zhuǎn)數(shù)，r/min； k——常數(shù)。式（1.4）及式(1.5)為離心式選粉機的分級界限公式。大于 dpi的顆粒將碰撞于內(nèi)殼的內(nèi)壁或擋風板上面，在內(nèi)殼空 間降落，作 為粗粉排出。小于 dpi的顆粒剛被氣流帶出，經(jīng)大風葉進入內(nèi)外殼的環(huán)形空間，在重力作用下沉降，成 為細 粉排出。因此，分 級界限尺寸一定程度上也反映了產(chǎn)品細度。顯然，分級界限尺寸增大， 則產(chǎn)品 變粗；反之，產(chǎn)品則變細。分級界限尺寸的大小主要是通過調(diào)整氣流的上升和旋轉(zhuǎn)速度以及增減小風葉的作用來實現(xiàn)。 1、增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或增多大風葉，都會使上升氣流速度增大，使 細粉的細度下降；反之，則可提高細粉的細度。 2、改變回風葉的角度，會影響到旋轉(zhuǎn)氣流速度，回 風葉片偏向內(nèi)筒壁時，葉片之間通道縮小，旋轉(zhuǎn) 速度增加，則可提高細粉的細度；反之， 則會降低 細粉的細度。3、增加風葉數(shù)目，旋轉(zhuǎn)柵欄的作用加強，可增加撞 擊顆粒次數(shù)，有利于顆粒分離出來，可提高細粉的細度。當增加輪 子轉(zhuǎn)速時，亦會使小 風葉撞 擊顆粒的次數(shù)增加，但是大 風葉所引起的上升氣流速度增加較為顯著，因而總的還是使得細粉的細度下降。 4、當擋風板向里推時，上升氣流的折流增大，可提高細粉的細度；反之，細粉的細度則降低。增減大小風葉時，必須按直徑方向成對增減，以保持轉(zhuǎn)子的平衡。改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和大小風葉的數(shù)目，對細度調(diào)整幅度 較小。 調(diào)整擋風板位置比 較方便且效果較好,至于正確的調(diào)節(jié)幅度要通過實際生產(chǎn)經(jīng)驗來確定。 §1.2選粉細度調(diào)節(jié)選粉機成品細度可以通過變更各工藝參數(shù)及各部尺寸的相互關(guān)系來改變。具體做法有下列幾點。（1）改變上升氣流風速由以上公式可知，上升氣流風速加大，分離粒徑 變大，風速變小，則分離粒徑變小。在生產(chǎn)中要使風速加大可以a.加快大風葉轉(zhuǎn)速，或加大風葉尺寸、增加風葉個數(shù)。但 風葉個數(shù)加大到一定數(shù)量后不再起作用。b.減少內(nèi)部阻力，回風葉處通風順暢。如有撒料 盤罩子應(yīng)去除，該罩子不僅增加阻力，而且還影響小風葉的作用。 c.減少漏風，粗細粉出料口裝鎖風閥。根據(jù)實際生產(chǎn)情況兩處出料口均是正壓，如不鎖風， 則很大一部分由此處漏掉，起不到循 環(huán)作用，使內(nèi)部選粉室的上升氣流速度降低。（2）調(diào)整離心力離心力加大使成品變細，離心力減小則變粗。影響離心力的一是撒料盤的大小和轉(zhuǎn)速，撒料 盤增大，轉(zhuǎn)速加快，離心力增加。二是小風葉大小、轉(zhuǎn)速和數(shù)量。小風葉增大， 轉(zhuǎn)速加快，能增強顆粒由撒料盤獲得的離心力。特別是小風葉還起屏障作用，阻擋顆粒的通過。因此小 風葉數(shù)量的調(diào)整對細度特別敏感。一般增加一對小風葉， 細度可降低0.8% 左右；減少一對小風葉，細度增加 0.8%左右。（3）變動選粉室內(nèi)部尺寸對新設(shè)計調(diào)整各部比例尺寸有可能改變成品控制細度。如增加高度產(chǎn)品變細，降低高度產(chǎn)品變粗。但在已有的選粉機上 變動有困難，但拉開或推進平板起類似的作用。拉開使 細度變粗，推進 使細度變細。但這一措施， 僅能起微調(diào)作用。第2章離心式選粉機工藝參數(shù) §2.1基本工藝參數(shù) §2.1.1主要工藝尺寸選粉機內(nèi)相關(guān)的工藝尺寸，將影響選粉機的選粉性能，不同型號的選粉機為適應(yīng)不同的工藝要求，其各部分的相對 尺寸比例也不相同，但由于選粉機的因素較多，靈活 應(yīng)性較大，我們可以尋求一個統(tǒng)一的基本尺寸作為設(shè)計和生產(chǎn)中調(diào)整的依據(jù)，在配合可變的其他工藝參數(shù)，就能滿足不同的需要。選粉機各部分相對尺寸可以看作直徑的函數(shù)，并且可以視為簡單的函數(shù)關(guān)系，可建議選粉機的主要尺寸比例關(guān)系為下表，各部分 結(jié)構(gòu)見圖 1 表 2-1 離心式選粉機主要尺寸比例關(guān)系 以上數(shù)據(jù)時根據(jù)經(jīng)驗所得 ,若有特殊需要，可以做適當?shù)恼{(diào)整。 §2.1.2生產(chǎn)能力影響選粉機生產(chǎn)能力的因素很多，例如， 選粉機的結(jié)構(gòu)、尺寸、 轉(zhuǎn)速、物料性 質(zhì)和產(chǎn)品細度燈，都可以影響選粉機的生 產(chǎn)能力。有 經(jīng)驗公式得 Q = KD2.65 （2.1） 52.65 各部分尺寸名稱 符號 比例 實際尺寸內(nèi)殼體內(nèi)徑 di 0.7D 3500 主風葉內(nèi)徑 d1 0.7D 3500 主風葉寬度 b1 0.1D 500 輔助風葉外徑 d2 0.5D 2500 撒料盤外徑 d3 0.33D 1650 副主風葉寬度 b2 0.045D 225 小風葉到底風板 h1 0.11D 550 小風葉到隔風板 h2 0.15D 750 =0.85×=60.5 K~系數(shù)，此處為 0.85 §2.1.3主軸轉(zhuǎn)速選粉機主軸轉(zhuǎn)速快慢影響到循環(huán)風量的改變及選粉區(qū)氣流上升速度，從而還影響選粉機生產(chǎn)能力，功率， 選粉效率，一般離心式選粉機的轉(zhuǎn)速 n和直徑 D的乘積在 600~900 r / min的范圍，即 nD =600 ~ 900 取 n=180 r / min §2.1.4功率離心式選粉機的功率可按經(jīng)驗公式計算 K = KD2.4 (2.2) ?1.5852.4 ???????W 以上就是離心式選粉機的各種工藝尺寸，在設(shè)計離心式選粉機是主要的參考數(shù)據(jù)，這次設(shè)計也是以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)在原來的基礎(chǔ)上改進部分尺寸從而達到要求的目的。這些數(shù)據(jù)是經(jīng)驗所得，所以更加接近實際 生產(chǎn)，所以也是工 業(yè)生 產(chǎn)的參考數(shù)據(jù)。第3章離心式選粉機立軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 §3.1立軸的設(shè)計 §3.1.1確定軸的最小直徑 1、確定軸的最小直徑立軸的傳遞功率為 P ??0.9 ?D2.75 （ 3.1） =75KW 查 有關(guān)資料可得離心式選粉機的實耗功率為 60KW 所以由公式 d min ?可得 d min ????????由于軸上的傳遞功率主要是在齒輪處，所以此處的直徑即為最小直徑，因為此處有連接鍵槽，所以要擴大軸徑，所以 d min =160mm。 2、確定軸 的各段直徑和長度軸上依次要安裝銷軸、軸承、大錐齒輪、軸套、 軸承、撒料盤轂、螺紋等，所以確定各段 長度和直徑如下圖：圖 3.1 主軸的尺寸圖 3、選擇軸的材料：該軸傳動中小功率，并且轉(zhuǎn)速不高， 選用 45鋼， 調(diào)質(zhì)處理。其力學性能由機械手冊可得 db ?640MPa ， ds ?355MPa ，d?1 ?275MPa ，t?1 ?155MPa ，3 Pn （ 3.2）???1??60MPa ，t s ?20MPa ，yd ?0.2 ，yt ?????， A =115。 §3.1.2確定軸上各標準件的規(guī)格 1、選鍵：根據(jù)軸和齒輪的結(jié)構(gòu)選取平鍵 C20×70；根據(jù)軸和撒料盤轂的結(jié)構(gòu)配合選取 C18×100. 2、選軸承：上部軸承因為要承受軸向力和整個主軸系統(tǒng)的重量，所以選擇圓錐滾子軸承比較好，故根據(jù)軸的直徑可選擇 32928型號的圓錐滾子軸承；下部軸承因為不需要承受徑向力，只需要承受軸的重量，故選用 1218 型號的軸承， 還可以起到調(diào) 心的作用。 3、選銷軸：根據(jù)銷軸要承受整個立軸系統(tǒng)的重量，所以要選擇銷軸，由于銷軸不需要承受徑向力和軸向力，只承受靜止力，所以經(jīng)校驗得選擇 30×165的銷軸，在銷軸的另一端選用 8m6×50的圓錐銷。 §3.1.3軸的校核 1、受力分析：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為 6P 6T1 = 9.55 10 ·???3.016 10N （3.3）n 齒輪的圓周力為 2T 4Ft ??d11 ?1.98 10N ?（3.4）齒輪的徑向力為 tana F = 0.73 10N r Ft cosb n ??4 （3.5）齒輪的軸向力?4Fa ????????t b ??0.321 10N 螺紋處的圓周力為 F0??2483N 2、求支反力（ 1）在水平面的支反力由 ? min0得 Rd1BZab)raaFF???（????2 RBZ ????N 由 ? Z = 0 得 R = F -R =1769NAZ r BZ （ 2）在 垂直平面內(nèi)的支反力由圖可知 RAY ???BY ??1 Ft ??????2 （ 3）由 F 0的作用，在支點 AB 處的支反力 ? MB = F0 ???A0 ???????（ 4）合成支反力 R = A AZ AY 22RB ???BZ ???BY ???????3、軸 的強度計算：（ 1）按強度合成強度條件計算 ①計 算彎矩畫彎矩圖：由于齒輪的作用力在水平平面則 M DZ ??R a ?1415. AZNmm' d1 DZ ??????a ???????M DZ Nmm 2R 2 ????2 ???????由于齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖 M DY ??R a ??245040. AY Nmm （ 3.6）（ 3.7） （ 3.8）（ 3.9）（ 3.10）（ 3.11） （ 3.12） （ 3.13）(3.14) 由齒輪作用力合成在 D面得最大彎矩 ' M ??M ??M ??282971. N mm (3.15) D DZ DY 由于 F0的作用力做出的彎矩圖 M ??FC ?422110. N mm B00 該彎矩圖的作用平面不定但當其與上述合成彎矩圖共面是是危險情況，這時其彎矩圖為二者之和，如截面 D的最大彎矩 為 M = M ' ?????????????N mm (3.16) DDD0 ②畫出彎矩圖 T1 ??????????N mm ③校核軸的強 度，選擇計算彎矩 M ca ??的抽剖面校核計算，這里以截面 D計算彎矩最大，截面 E計算彎矩亦較大， 軸徑較小，確定校核比兩截面，轉(zhuǎn) 矩按脈動變化計算： 10 D 3 ??35.2 MPa (3.17) s ??dD 10 EE 31 ??42.6 MPa (3.18) s ??dD 由 s ??????=60MPa可知，在 D面是安全的，同理其他面得校核也是按照 這個步驟，經(jīng)校22M 2 ??????3 較大，軸的直徑較小MD 2 ??(aT )3 M 2 ??(aT )3 核都符合要求。（3）按安全系數(shù)校核計算①按疲勞強度的安全系數(shù)計算，根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，截面 D處彎矩最大，且有齒輪配合和鍵槽引起的應(yīng)力集中，截面 B 處彎矩較大，且有軸承配合引起的應(yīng)力集中；截面 E處彎矩亦較大，軸徑較小。故這些都是危險截面， 應(yīng)進行疲勞強的安全系數(shù)計算，先檢驗 D面。由于軸轉(zhuǎn)動，彎矩引起對稱循環(huán)的彎曲應(yīng)力，其 應(yīng)力幅為MD sa ??W ??31.1 MPa (3.19) pd3( ?)2 3btdt W ???15902mm (3.20) 32 2d 彎曲正應(yīng)力的平均應(yīng)力 sm ???所以 sSs ??1 ?????????????Ks s jsa ????mbe 考慮到軸上作用的轉(zhuǎn)矩總是有些變動，故單向傳遞轉(zhuǎn)矩的軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力一般視為脈動循環(huán)應(yīng)力 T1ta ???m ???9.37 MPa (3.22) 2WT pd3( ?)2 3btdt WT ????33143mm (3.23) 16 2d 所以 St ????1 ??6.53 (3.24) Ktta ???imbei Kt =1.7 所以 SSS ??所以截面 D是安全的，可以放心使用。同理其他截面經(jīng)檢驗也是安全的，此處不做詳細檢驗。②按靜強度的安全系數(shù)計算，區(qū)最大瞬時靜載荷為額定載荷的兩倍，仍以 D面檢驗 SSS ???????262 (3.25) Ss 2 ??St 2 ?????262 (3.26) Ss 2 ??St 2 sSs ??????5.52 (3.27) t Tmax WT SS SS ??2SS 2sSstst?所以靜強度也是安全的，其他截面檢驗也是安全的，此處省略， 檢驗方法同 S面。 4、軸的剛度計算考慮到 D處的撓度大時，將使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞，下面用能量法計算軸上截面 D的撓度YD，為此，在 D截面上加單位力 Fi=1.其彎矩圖如圖所示。將 軸上存在 M部分分成 5段，其各段長度，直徑和彎矩值如圖所示。由于齒輪作用力在水平面內(nèi) D截面的撓度為： 1 MM ' ?3YD ??? ?? dl ?1.91 10 ??mm (3.29) zEI 由于齒輪作用力在垂直平面內(nèi) D截面的撓度為： 1 MM ' YD ??dl ??5.225 ?10?3 mm (3.30) y E ? ??I 齒輪作用力在 D截面引起的總撓度為： ' YD D ???????????????D ?Y ??5.563 10 3 zy Ss ??3.94 (3.28) 22 由 F 0作用引起在 D截面的合成撓度為 1 MM ' YD ??dl ??7.149 ?10?3 mm (3.32) 0 E ? ??I 在 S截面可產(chǎn) 生的最大撓度為 Y = Y ' ?Y ??0.013 mm (3.33) DDD0 許用撓度??y??? (0.01 ~ 0.03) Mn 所以軸的剛度符合要求。 §3.1.4檢驗鍵的強度 1、對于一號鍵有 2t 2?3.016 ?106 ????28.5 ????(3.34) ssP dkl 160 ?13.2 ?100 P 符合要求。 2、對于二號鍵有 2t 2?3.016 ?106 ??dkl ??140 ?11.7 ?200 ?18.4 ????（3.35）ssPP 符合要求。 §3.1.5檢驗軸承的壽命 1、對 于圓錐滾子軸承有 ?? ?L = cp ?2744h ?L （3.36）P ?????h??此軸承符合要求。 2、對于角接觸球軸承有 P =XF r ???a （3.37） P ?1845h ??Lh ??此軸承也符合要求。綜上所述，此軸的設(shè)計符合題目的要求，可以正常使用。下圖是軸的載荷分布和彎曲變形圖：圖 3.2 軸的受力和彎矩圖