機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)設(shè)計(jì)
機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)設(shè)計(jì),機(jī)械式,頭套,皮輥,設(shè)計(jì)
目錄摘要30.前言41.總體設(shè)計(jì)52.傳動方案設(shè)計(jì)62.1電動機(jī)的選擇62.1.1傳動參數(shù)計(jì)算62.1.2確定電動機(jī)功率及其它參數(shù)72.2蝸輪、蝸桿的設(shè)計(jì)82.2.1傳動參數(shù)計(jì)算82.2.2材料選擇92.2.3參數(shù)計(jì)算92.3軸的設(shè)計(jì)112.3.1軸的材料及選擇122.3.2軸的強(qiáng)度計(jì)算132.4軸承的選擇162.5V帶及帶輪的設(shè)計(jì)172.5.1普通V帶傳動的設(shè)計(jì)172.5.2帶輪設(shè)計(jì)193.傳動箱的箱體設(shè)計(jì)203.1箱體的結(jié)構(gòu)型式203.2鑄造箱體的結(jié)構(gòu)分析213.3箱體的結(jié)構(gòu)尺寸214.傳動箱附件的設(shè)計(jì)214.1軸承蓋214.2軸承套杯234.3調(diào)整墊片組234.4油標(biāo)234.5排油孔螺塞235.總機(jī)體的設(shè)計(jì)236.導(dǎo)軌及間隙調(diào)整裝置設(shè)計(jì)246.1導(dǎo)軌設(shè)計(jì)246.2間隙調(diào)整裝置設(shè)計(jì)247.傳動絲桿及橫臂設(shè)計(jì)257.1絲桿設(shè)計(jì)257.2橫臂設(shè)計(jì)258.潤滑的選擇258.1潤滑的作用258.2潤滑系統(tǒng)和方法的分類268.3潤滑系統(tǒng)的選擇原則269.其它269.1支角269.2行程開關(guān)的選擇2710.結(jié)論2711小結(jié)2812參考文獻(xiàn)2912附錄30摘要 對機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)進(jìn)行了研究,它的目的主要是完成整臺機(jī)器的生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率,可以同時(shí)完成多個(gè)皮輥的壓入和套出??梢詫⑵ぽ仚C(jī)做成雙套頂頭和定位架供工人操作,它的工作原理是由電機(jī)帶動蝸輪、蝸桿轉(zhuǎn)動,使絲桿升降、帶動橫臂升降,從而使滑桿上下移動,實(shí)現(xiàn)皮輥的套入、壓出。采用這個(gè)可以大大降低工作人員的勞動負(fù)荷。皮輥機(jī)主要通過帶傳動、齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動和絲桿傳動來實(shí)現(xiàn)傳動。完成了傳動箱的箱體、傳動箱附件、絲桿及搖臂的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞油標(biāo) 軸承 蝸輪蝸桿 帶輪前言機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)設(shè)計(jì),主要是完成整臺機(jī)器的生產(chǎn)設(shè)計(jì),套皮輥機(jī)是紡織行業(yè)常用的機(jī)械,用來完成紡織皮輥的套入和壓出,是棉紡織行業(yè)的必備配套設(shè)備。所設(shè)計(jì)的套皮輥機(jī)靠傳統(tǒng)機(jī)械方式傳動(例如蝸輪-蝸桿傳動),為了提高生產(chǎn)效率,套皮輥機(jī)設(shè)計(jì)成雙頭套皮輥機(jī),能同時(shí)完成兩個(gè)皮輥的壓入、套出。課題主要來源于鹽城金通機(jī)械廠,這是一家主要生產(chǎn)紡織機(jī)械的民營企業(yè),企業(yè)位于鹽城電場路。我們需要解決的問題就是完成整臺機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)的工程設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際工作需要對雙頭套皮輥機(jī)的要求,其主要已知條件有:采用JTSA808G型機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī),JTSA808G型雙頭套皮輥機(jī)主要由定位滑塊、上頂頭、滑桿、皮輥定位架、傳動橫臂、絲桿、蝸輪、蝸桿、滑動座臂、防護(hù)罩、絲桿螺母、機(jī)架等組成。JTSA808G型雙頭套皮輥機(jī)為立式,機(jī)械蝸輪、蝸桿傳動,其操作簡便,能適應(yīng)棉紡廠的精梳機(jī)、粗紗和細(xì)紗機(jī)、并條機(jī)、條卷機(jī)等紡織設(shè)備使用的各種規(guī)格丁氰皮輥的套入和壓出。該型號雙頭套皮輥機(jī)有雙套頂頭和定位架供工人操作,由電機(jī)帶動蝸輪、蝸桿轉(zhuǎn)動,使絲桿升降、帶動橫臂升降,從而使滑桿上下移動,實(shí)現(xiàn)皮輥的套入、壓出。能滿足以下操作使用要求:a) 按要求接通380V電源b) 蝸輪箱要加入1kg機(jī)械油及傳動部件潤滑c) 根據(jù)使用的皮輥規(guī)格的大小,調(diào)節(jié)行程開關(guān),確定所需位置d) 啟動電機(jī),使機(jī)器進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)e) 必須保持兩側(cè)軌道及兩滑桿清潔f) 每班操作前須對軌道和滑桿加油潤滑g) 對蝸輪箱及轉(zhuǎn)動部和軸承須6個(gè)月清洗換油一次JTSA808G型雙頭套皮輥機(jī)主要技術(shù)參數(shù)要求有:1、套壓皮輥鐵芯直徑為1835毫米,2、套壓皮輥長度為320毫米,3、工作行程為320毫米,4、最大極限行程為60毫米,5、電動機(jī)1.5Kw、1400rad/min。其次,JTSA808G型雙頭套皮輥機(jī)主要尺寸為:長,500毫米;寬,400毫米;高,1600毫米;重量,300kg。1. 總體設(shè)計(jì)目前在國內(nèi)外JTSA808G型機(jī)械雙頭套皮輥機(jī)主要為立式,采用機(jī)械蝸輪蝸桿傳動,其操作簡便,能適應(yīng)棉紡廠的精梳機(jī)、粗紗和細(xì)紗機(jī)、并條機(jī)、條卷機(jī)等紡織設(shè)備使用的各種規(guī)格丁氰皮輥的套入和壓出。目前國內(nèi)外主要采用蝸輪蝸桿傳動的原因是:1、其傳動比比其他形式傳動大,傳遞動力大,一般傳動比在8到100之間;2、蝸桿傳動相當(dāng)于螺旋傳動,為多齒嚙合,故傳動平穩(wěn),振動小,噪音低;3、蝸桿在導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角時(shí),可實(shí)現(xiàn)反向自鎖,即具有自鎖性。套皮輥機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,目前國內(nèi)外的套皮輥機(jī)主要不同的地方有傳動方式不同、傳遞導(dǎo)軌不同等。在傳動方式上主要有機(jī)械式和液壓式兩種。液壓式套皮輥機(jī)采用液壓泵、閥實(shí)現(xiàn)液壓傳動,其主要特點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)簡單,傳遞功率大,結(jié)構(gòu)小、有利于節(jié)省材料,傳動控制靈敏度高等。機(jī)械式套皮輥機(jī)除了有蝸輪蝸桿傳動外還有絲桿傳動,絲桿傳動一般大都采用螺紋絲桿,其也是螺旋傳動,在利用絲桿傳動同時(shí),大都采用調(diào)整絲桿間隙的措施。在傳動導(dǎo)軌上,一般都采用熱扎等邊角鋼來作為導(dǎo)軌,其結(jié)構(gòu)簡單,并且能夠滿足傳動要求,其它導(dǎo)軌還有:1、矩形導(dǎo)軌,其承載能力大,導(dǎo)軌垂直和水平方向誤差相互沒有影響,制造與維修方便,但側(cè)面存在誤差,影響導(dǎo)向精度,適應(yīng)于載荷較大、導(dǎo)向精度要求不太高的場合;2、三角形導(dǎo)軌,支承件導(dǎo)軌為凸形時(shí),稱為山形導(dǎo)軌,反之稱為V形導(dǎo)軌,這種導(dǎo)軌在磨損后 ,在正向載荷的作用下,能自行補(bǔ)償磨損量,不產(chǎn)生間隙,導(dǎo)向精度較好,但垂直與水平方向的誤差相互影響,制造與維修困難;3、燕尾形導(dǎo)軌,其高度尺寸較小,結(jié)果緊湊,能承受顛覆力矩,便于調(diào)整間。目前國內(nèi)外套皮輥機(jī)上的導(dǎo)軌所用的形式主要就是以上幾種形式。同時(shí)也要采用調(diào)整導(dǎo)軌間隙的裝置,在調(diào)整間隙的裝置上,目前國內(nèi)外主要有:1、壓板,壓板用螺釘緊固在運(yùn)動部件上,可用刮研、墊片或平鑲條來調(diào)整間隙;2、鑲條,鑲條有平鑲、楔形鑲條和壓板鑲條等。目前,大多數(shù)機(jī)械式皮輥機(jī)在傳動上都設(shè)計(jì)有傳動箱,傳動箱是簡化了的傳動減速器,傳動箱的設(shè)計(jì)都要求結(jié)構(gòu)簡單,滿足傳動要求,節(jié)約成本等。目前除了JTSA808G型雙頭套皮輥機(jī)外,廣泛使用的還有SA812型號,其適用各種粗、細(xì)紗皮輥,并條皮輥套丁氰后的滾壓,使丁氰包管包覆皮輥殼表面接觸良好,應(yīng)力均勻。主要技術(shù)參數(shù):壓輥幅度:430mm,壓輥直徑:75mm,壓輥轉(zhuǎn)速:178轉(zhuǎn)/分,傳動方式:單獨(dú)電動機(jī)轉(zhuǎn)動,電機(jī)型號:Y90S-4,功率:1.1KW,轉(zhuǎn)速:1400轉(zhuǎn)/??傮w方案設(shè)計(jì),主要完成機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)的設(shè)計(jì)所采用的傳動形式,本課題主要采用蝸輪蝸桿傳動箱;完成本課題的設(shè)計(jì)的實(shí)際使用情況、結(jié)構(gòu)合理性、加工可行性,成本材料節(jié)約性等論證。論證采用JTSA808G型機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī),JTSA808G型雙頭套皮輥機(jī)主要由定位滑塊、上頂頭、滑桿、皮輥定位架、傳動橫臂、絲桿、蝸輪、蝸桿、滑動座臂、防護(hù)罩、絲桿螺母、機(jī)架等組成。JTSA808G型雙頭套皮輥機(jī)為立式,機(jī)械蝸輪、蝸桿傳動,其操作簡便,能適應(yīng)棉紡廠的精梳機(jī)、粗紗和細(xì)紗機(jī)、并條機(jī)、條卷機(jī)等紡織設(shè)備使用的各種規(guī)格丁氰皮輥的套入和壓出。該型號雙頭套皮輥機(jī)有雙套頂頭和定位架供工人操作,由電機(jī)帶動蝸輪、蝸桿轉(zhuǎn)動,使絲桿升降、帶動橫臂升降,從而使滑桿上下移動,實(shí)現(xiàn)皮輥的套入、壓出。論證得總體以及外型美觀等設(shè)計(jì)要求來設(shè)計(jì)。其次設(shè)計(jì)有所創(chuàng)新,在傳統(tǒng)機(jī)器上作了改進(jìn),預(yù)計(jì)本設(shè)計(jì)產(chǎn)品能收到良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會效應(yīng)。2. 傳動方案設(shè)計(jì)機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)線路主要是根據(jù)皮輥的技術(shù)參數(shù),皮輥的壓入、套出參數(shù)(如壓力、運(yùn)動速度,功率等)來確定選擇電機(jī),進(jìn)而選擇傳動形式(如蝸輪蝸桿傳動),計(jì)算傳動件參數(shù),設(shè)計(jì)傳動箱體。同時(shí)在設(shè)計(jì)傳動箱體是考慮整臺輥機(jī)的體積大小,使傳動箱的大小與整機(jī)體的大小協(xié)調(diào)一致。傳動箱設(shè)計(jì)完成后根據(jù)實(shí)際要求設(shè)計(jì)整機(jī)體。在設(shè)計(jì)整機(jī)體時(shí)主要考慮機(jī)體采用何種結(jié)構(gòu),(如鑄體式、角鋼式、焊接式等),其次考慮采用導(dǎo)軌的形式以及傳動件的結(jié)構(gòu),在考慮機(jī)體設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮導(dǎo)軌、傳動件、運(yùn)動件等部件的固定等。完成總體機(jī)體的設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌、傳動件、運(yùn)動件的設(shè)計(jì)固定后,考慮各部件的密封要求及密封措施,考慮導(dǎo)軌、傳動件、運(yùn)動件的 間隙調(diào)整等問題。再次,考慮電機(jī)的固定與距離調(diào)整問題,設(shè)計(jì)電機(jī)固定板、滑動導(dǎo)軌以及旋轉(zhuǎn)件等。接下來考慮電路板、電氣線路的設(shè)計(jì)。最后作總體設(shè)計(jì)、修改,主要使機(jī)體結(jié)構(gòu)合理,造型美觀。2.1 電動機(jī)選擇原動機(jī)是許多機(jī)器中運(yùn)動和動力的來源,其種類很多,有電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、液壓機(jī)等。電動機(jī)構(gòu)造簡單、工作可靠、控制簡便、維護(hù)容易,一般生產(chǎn)機(jī)械上大多數(shù)均采用電動機(jī)驅(qū)動。本設(shè)計(jì)也采用電動機(jī)作為原動力。我國已制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機(jī),適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。所以本設(shè)計(jì)采用Y系列三相異步電動機(jī)。2.1.1 傳動參數(shù)計(jì)算根據(jù)總體設(shè)計(jì)和傳動方案設(shè)計(jì)可知,要確定電動機(jī)功率需要首先確定工作總阻力。在本設(shè)計(jì)中工作阻力主要來源于皮輥對鐵芯的摩擦阻力。根據(jù)皮輥主要材料橡膠的性能以及幾何尺寸可以初步估計(jì)橡膠皮輥對鐵芯的彈性應(yīng)力為F=959.825N,由此可以知道橡膠皮輥對鐵芯的等效摩擦力(公式)為:FW=Fu其中:u為橡膠材料對鑄鐵芯的摩擦系數(shù),由資料可知u=0.8(此處為無潤滑狀態(tài))。因此: 根據(jù)資料可知,傳動桿的工作功率為: 式中:為工作裝置傳動速度,初估;為工作裝置的傳動效率,根據(jù)已知條件可知。因此: 根據(jù)傳動順序可知絲桿的傳動功率為:式中:分母為絲桿副傳動效率,查資料可知其值為0.95因此: 根據(jù)傳動順序可知軸的傳動功率為:式中:為軸承傳動效率,由資料可得;為聯(lián)軸器傳動效率,由資料可知。因此: 根據(jù)傳動順序可知蝸桿的傳動功率為:式中:分別為蝸輪、蝸桿傳動效率和軸承傳動效率,由資料可知其值分別為0.8、0.995。因此: 根據(jù)傳動順序可知電機(jī)的傳動功率為:式中:為帶輪傳動效率。因此: 對于傳動速度,設(shè)計(jì)各級傳動比為:絲桿傳動比,蝸輪、蝸桿傳動比,帶輪傳動比,由此可以計(jì)算出電動機(jī)的轉(zhuǎn)速: 因此: 2.1.2 確定電動機(jī)功率及其它參數(shù)電動機(jī)的容量(功率)選的合適與否,對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí),電動機(jī)不能保證工作裝置的正常工作,或使電動機(jī)因?yàn)殚L期過載而過早損壞;容量過大則電動機(jī)的價(jià)格高,能量不能充分利用,且因經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行,其效率和功率因數(shù)都較低,造成浪費(fèi)。電動機(jī)的容量主要由電動機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況決定,而發(fā)熱又與其工作情況有關(guān)。電動機(jī)的工作情況一般可分為兩類:(1)用于長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷不變或很少變化的、在常溫下工作的電動機(jī);(2)用于變載荷下長期用行的電動機(jī)、短時(shí)運(yùn)行的電動機(jī)和重復(fù)短時(shí)運(yùn)行的電動機(jī)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際工程條件來看,應(yīng)該根據(jù)第一種情況來確定電動機(jī)。選擇這類電動機(jī)的容量,只需要使電動機(jī)的負(fù)載不超過其額定值,電動機(jī)便不會過熱。電動機(jī)的額定功率Pm等于或稍大于電機(jī)輸出功率Po,即 PmPo。從手冊中選擇相應(yīng)的電機(jī)型號,而不必再作發(fā)熱計(jì)算。通常按照 Pm=(1-1.3)Po 選擇,電機(jī)功率裕度大小應(yīng)視工作裝置可能的過載情況而定。 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的條件,可選擇型號為Y90L-4的電機(jī),其基本參數(shù)如下:額定功率 Pm=1.5 Kw額定轉(zhuǎn)速 Nm=1400 r/min額定電壓 V=380 V額定電流 A=3.7 A其次電動機(jī)的外形尺寸、電動機(jī)中心高、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸等也均可在手冊中查得。2.2 蝸輪、蝸桿設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際工程要求,傳動箱采用蝸輪、蝸桿傳動,其主要優(yōu)點(diǎn)有:a) 其傳動比比其他形式傳動大,傳遞動力是,一般傳動比在8到100之間;b) 蝸桿傳動相當(dāng)于螺旋傳動,為多齒嚙合,故傳動平穩(wěn),振動小,噪音低;c) 蝸桿在導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角時(shí),可實(shí)現(xiàn)反向自鎖,即具有自鎖性。蝸桿傳動的失效形式與齒輪傳動基本相同,主要有齒輪的點(diǎn)蝕、彎曲折斷、磨損及膠合失效等。由于該傳動嚙合齒面間的相對滑動速度大,效率底,發(fā)熱量大,故更易發(fā)生磨損和膠合失效。而蝸輪無論在材料的強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)方面均較蝸桿弱,所以失效多發(fā)生在蝸輪輪齒上,設(shè)計(jì)時(shí)一般只需對蝸輪進(jìn)行承載能力計(jì)算。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要為:開式蝸桿傳動以保證蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì);閉式蝸桿傳動以保證蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度;此外因閉式蝸桿傳動散熱較困難,故需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。2.2.1 傳動參數(shù)計(jì)算電動機(jī)所需的輸出功率為:Po=Pm/ Kw式中:Pw 為工作裝置所需功率; Po為Pm/(1-1.3); 為由電動機(jī)至工作裝置的傳動裝置的總效率,其可按下式計(jì)算:=1*2*3n式中:1、2、3、n分別為傳動裝置中每一級傳動副(蝸輪、蝸桿等)、每對軸承或每個(gè)聯(lián)軸器的效率,其值可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。計(jì)算傳動裝置總效率時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1) 所取傳動裝副的效率是否已經(jīng)包括其軸承效率,如包括則不再計(jì)如軸承效率;2) 軸承效率通常指一對軸承而言;3) 同類型的幾對傳動副、軸承或聯(lián)軸器,要分別計(jì)如各自的效率;4) 蝸桿傳動效率與蝸桿頭數(shù)及材料有關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)初選頭數(shù),估計(jì)效率,待設(shè)計(jì)出蝸桿傳動后在確定效率,并且修正前面的設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù);5) 資料推薦的效率值一般有一個(gè)范圍。如工作條件差、加工精度低、維護(hù)不良時(shí),則應(yīng)取低值,反之則取高值。由上面可得: Po=Pm/(1-1.3)=1.5/1.2=1.25 Kw工作裝置所需傳動功率Pw=Po*,在設(shè)計(jì)傳動裝置中采用 V帶聯(lián)接電動機(jī)與傳動蝸桿,可以查設(shè)計(jì)手冊得: =0.96因此蝸桿轉(zhuǎn)動功率為: Po=1.25x0.96=1.2 Kw查設(shè)計(jì)手冊,所采用的單級普通V帶傳動比為: i=2所以蝸桿的轉(zhuǎn)速為: n1=Nm/i =1400/2=700 r/min選擇蝸輪、蝸桿的傳動比為 : i1=20因此蝸輪轉(zhuǎn)速為: n2=n1/i1=700/20=35 r/min2.2.2 材料選擇根據(jù)蝸桿傳動的失效形式可知,制造蝸桿副的組合材料首先應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度,更重要的還應(yīng)具有良好的跑合性、減摩性和耐磨性。由機(jī)器的實(shí)際工作條件可知:蝸桿傳動功率不大、速度中等,根據(jù)手冊,可選45號鋼作為材料,并且整體調(diào)質(zhì)??紤]到使效率高些、耐磨性好些,故蝸桿螺旋面要求表面淬火,齒面硬度45HRC-50HRC。對于蝸輪,初估其滑動速度 Vs=4.0 m/s,選定蝸輪齒圈材料為 ZcuSn10Pb1,金屬型鑄造,滾銑后加載跑合。2.2.3 參數(shù)計(jì)算1)按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.選擇Z1、Z2根據(jù)傳動比, 查手冊并計(jì)算得: Z1=2Z2=i1*Z1=2x20=402.計(jì)算蝸桿轉(zhuǎn)距T2初估蝸桿、蝸輪傳動效率 1=0.82由 T2=T1*i1*1 得 T2=9.55x(1.2/700)x20x0.82 N.mm=268500 N.mm3.確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1因載荷平穩(wěn),取載荷因數(shù)K=1.1,估計(jì)vs12m/s。根據(jù)表查得=200MPaa,由表初取導(dǎo)程r=12,按式可得md1KT2cosr(480/z2H)=1.12.6810cos12(480/400) =1575查表得,模數(shù)m=5,d=632).計(jì)算傳動效率1. 嚙合效率2. 傳動效率軸承效率,因此在查時(shí)已經(jīng)計(jì)入軸承磨損損耗;攪油效率3. 檢驗(yàn)所以原選參數(shù)足夠3)確定傳動的主要參數(shù)1. 中心距2. 蝸桿尺寸分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 導(dǎo)程角 (右旋)軸向齒距 輪齒部分長度 取 3. 蝸輪尺寸分度圓直徑 齒頂院直徑 齒根圓直徑 外圓直徑 蝸輪輪齒寬 螺旋角 咽喉母圓半徑 4)熱平衡計(jì)算1.傳動效率 2.估算散熱面積 3.油的工作溫度 t2120 因?yàn)?20, 所以符合要求。 8)確定帶的根數(shù)Z 為了保證帶傳動不打滑,并具有一定的疲勞強(qiáng)度,必須保證每根V帶所傳遞的功率不超過它所傳遞的額定功率,有 Z=Pc/P1 Z=2 9)確定單根V帶的初拉力F0 F0=500(2.5/Ka)-1(Pc/Zv)+qv =500(2.5/0.93)-1(4.4/(27.54)+0.17.54 =184N10)計(jì)算帶對軸的壓力Fq2.5.2 帶輪設(shè)計(jì)對帶輪的主要要求是重量輕、加工工藝性好、質(zhì)量分布均勻、與普通V帶接觸的槽面應(yīng)光潔,以減輕帶的磨損。對于鑄造和焊接帶輪、內(nèi)應(yīng)力要小。帶輪由輪緣、輪幅和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣,裝在軸上的筒形部分稱為輪轂,中間部分稱為輪幅。帶輪結(jié)構(gòu)形式按直徑大小常用的有S型實(shí)心帶輪(用于尺寸較小的帶輪)、P型腹板帶輪(用于中小尺寸的帶輪)、H型孔板帶輪(用于尺寸較大的帶輪)及E型橢圓輪幅帶輪(用于大尺寸的帶輪)。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40,為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形,楔角減小,故規(guī)定普通V帶輪槽角f為32、34、36、38(按帶的型號及帶輪直徑確定)。表5-1 普通V帶輪的輪槽尺寸(摘自GB/T13575.1-92)項(xiàng)目符號槽型YZABCDE基準(zhǔn)寬度bp5.38.511.014.019.027.032.0基準(zhǔn)線上槽深hamin1.62.02.753.54.88.19.6基準(zhǔn)線下槽深hfmin4.77.08.710.814.319.923.4槽間距e80.3120.3150.3190.425.50.5370.644.50.7第一槽對稱面至端面的距離f7181最小輪緣厚dmin55.567.5101215帶輪寬BB=(z-1)e+2f z輪槽數(shù)外徑da輪槽角f32相應(yīng)的基準(zhǔn)直徑d60-34-80118190315-36-47560038-80118190315475600極限偏差30本設(shè)計(jì)帶輪材料為鑄鐵HT150,采用實(shí)心式。大帶輪和小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸分別如下:圖5-1 大帶輪尺寸圖 圖5-2 小帶輪尺寸圖3 傳動箱箱體設(shè)計(jì)3.1 箱體的結(jié)構(gòu)型式3.1.1鑄造式箱體和焊接式箱體箱體一般用灰鑄鐵HT150或HT200制造。對重型減速器,為提高其承受振動和沖擊的能力,也可以用球墨鑄鐵QT500-7或鑄鋼ZG270-500、ZG310-570制造。鑄造箱體適宜成批生產(chǎn),其剛性好,易獲得合理和復(fù)雜的外型,易于切削(特別是灰鑄鐵制造的箱體),但是較重。在單件生產(chǎn)中,特別是大型傳動箱,為了減輕重量或縮短生產(chǎn)周期,箱體也可以用 Q215或Q235鋼板焊接制造,其軸承部分可用圓鋼、鍛鋼或鑄鋼制造。焊接箱體的臂后可以比鑄造箱體減薄20-30%,但焊接時(shí)易產(chǎn)生熱變形,要求較高的焊接技術(shù)及焊接后的退火處理。3.1.2部分式箱體和整體式箱體部分式箱體具有結(jié)合面,除為了用利于多級齒輪傳動的等油面浸油潤滑作成剖分面傾斜式外,一般均為水平式,且結(jié)合面多數(shù)通過各軸的中心線。一般小型蝸桿傳動箱為整體式,蝸輪軸承支承在與整體箱體配合的兩個(gè)大端蓋中。這種箱體尺寸緊湊,鋼度大,重量較輕,易于保證軸承與座孔的配合要求,但是裝拆和調(diào)整不方便。3.2.3平壁式箱體和凸壁式箱體根據(jù)上面所述的箱體類型,從實(shí)際工程需要來看,本設(shè)計(jì)采用鑄造式箱體。3.2 鑄造箱體的結(jié)構(gòu)分析箱體是支承和固定傳動零件及保證傳動件嚙合精度的重要機(jī)件,其重量約占整體底50%,對傳動箱的性能、尺寸、重量和成本均有很大的影響。箱體的具體結(jié)構(gòu)與傳動件、軸系和軸承部件以及潤滑密封等密切相關(guān),同時(shí)還應(yīng)綜合考慮使用要求、強(qiáng)度、剛度及鑄造、機(jī)械加工和裝拆工藝等多方面因數(shù)。箱體上的任何一處加工表面與非加工表面必須嚴(yán)格分開,不要使它們處于同一表面上,其凸出或凹入則根據(jù)加工方法而定。例如箱體表面在螺釘式軸承蓋處、檢查孔處,采取突出加工面,凸出高度一般為5-8mm;上下箱與連接螺栓的頭部及螺母的接觸表面一般都采用沉頭座結(jié)構(gòu)。3.3 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸由于箱體的結(jié)構(gòu)和受力情況比較復(fù)雜,目前尚無成熟的計(jì)算設(shè)計(jì)方法,本設(shè)計(jì)中傳動箱體的厚度采用8mm,同時(shí)加8mm厚度的肋板加強(qiáng)剛度。4 傳動箱附件的設(shè)計(jì)4.1 軸承蓋軸承蓋的結(jié)構(gòu)型式可分為螺釘聯(lián)接式和嵌入式兩類。每一類又有透蓋和悶蓋之分。其材料一般為鑄鐵(HT150)或鋼(Q235、Q215)。螺釘聯(lián)接式軸承蓋的結(jié)構(gòu)尺寸如下,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:尺寸m由結(jié)構(gòu)確定,當(dāng)m較大時(shí),為減縮配合和加工表面,應(yīng)在端面鑄出一段較小直徑,但必須保留足夠的配合長度 e1,以免擰緊螺釘時(shí)軸承蓋歪,各尺寸如7-1圖。圖7-1 軸承蓋尺寸圖各尺寸聯(lián)系如下:d3為軸承蓋聯(lián)接螺釘直徑D為軸承外徑b1、d2由密封尺寸確定,b=(5-10)mm,h=(0.8-1)b傳動箱的軸承蓋有4個(gè),包括2個(gè)悶蓋,2個(gè)透蓋,其各自尺寸結(jié)構(gòu)如下: 圖7-2 小悶蓋 圖7-3 小透蓋圖7-4 大悶蓋 圖7-5 大透蓋4.2 軸承套杯套杯主要用作固定軸承的軸向位置,同一軸線上兩端軸承外徑不相等時(shí)使座孔可一次鏜出,調(diào)整支承的軸向位置。有時(shí)為避免因軸承座孔的鑄造或機(jī)械加工缺陷而造成整個(gè)箱體的報(bào)廢,也可使用套杯。套杯的結(jié)構(gòu)及尺寸可根據(jù)軸承部件的要求自行設(shè)計(jì)。4.3 調(diào)整墊片組調(diào)整墊片組的作用是調(diào)整軸承游隙及支承的軸向位置。墊片組由若干中厚度的墊片根據(jù)調(diào)整需要的厚度疊合而成,其材料為沖壓銅片或08F鋼拋光。4.4 油標(biāo)油標(biāo)用來指示箱內(nèi)油面高度,種類很多,主要有桿式油標(biāo)、旋塞式油標(biāo)、管狀油標(biāo)等,在這里選擇壓配式圓形油標(biāo)(GB1160.1-89)。4.5 排油孔螺塞為了換油及清洗箱體是排出有污,在箱體低部設(shè)有排油孔,平時(shí)排油孔用螺栓及封油墊封住。排油孔螺栓材料一般用Q235,封油墊材料可用防油橡膠、工業(yè)用革或石棉膠紙,排油孔螺栓的直徑可按箱座壁厚的2-3倍選取。5 總機(jī)體設(shè)計(jì)機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)一般機(jī)體比較大,根據(jù)實(shí)際工程需要,本設(shè)計(jì)的機(jī)體主要采用焊接式。機(jī)體主要分為下機(jī)體和上機(jī)架結(jié)構(gòu),下機(jī)體采用焊接式,材料為Q235,其兩側(cè)和底版采用整體焊接,前后采用鐵皮包封。上機(jī)架采用側(cè)壁式,兩側(cè)材料為HT200結(jié)構(gòu),主要幾何尺寸見下圖:圖8-1 下機(jī)體尺寸圖 圖8-2 上機(jī)架尺寸圖在設(shè)計(jì)機(jī)體時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1.下機(jī)體焊接成后,應(yīng)清理并進(jìn)行時(shí)效處理;2.上機(jī)體和下機(jī)體采用配合聯(lián)結(jié)后,邊緣應(yīng)留有3mm;3.工作臺面板焊接在下機(jī)體上;4.機(jī)械加工偏差尺寸處精度為1T/2。6 導(dǎo)軌及間隙調(diào)整裝置設(shè)計(jì)6.1導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 導(dǎo)軌的功用是向?qū)Ш统休d。設(shè)計(jì)時(shí)主要按照保證導(dǎo)向精度、耐磨性、低速運(yùn)動的平穩(wěn)性、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好等基本要求來設(shè)計(jì)。導(dǎo)軌的材料主要有灰鑄鐵(HT150)、鋼、有色金屬、塑料等。導(dǎo)軌的主要類型有:1.矩形導(dǎo)軌,其承載能力大,導(dǎo)軌垂直和水平方向誤差相互沒有影響,制造與維修方便,但側(cè)面存在誤差,影響導(dǎo)向精度,適應(yīng)于載荷較大、導(dǎo)向精度要求不太高的場合;2.三角形導(dǎo)軌,支承件導(dǎo)軌為凸形時(shí),稱為山形導(dǎo)軌,反之稱為V形導(dǎo)軌,這種導(dǎo)軌在磨損后 ,在正向載荷的作用下,能自行補(bǔ)償磨損量,不產(chǎn)生間隙,導(dǎo)向精度較好,但垂直與水平方向的誤差相互影響,制造與維修困難;3.燕尾形導(dǎo)軌,其高度尺寸較小,結(jié)果緊湊,能承受顛覆力矩,便于調(diào)整間。目前國內(nèi)外套皮輥機(jī)上的導(dǎo)軌所用的形式主要就是以上幾種形式。參考以上幾種導(dǎo)軌,根據(jù)實(shí)際要求,本設(shè)計(jì)主要采用熱扎等邊角鋼(GB9787-88)來作為導(dǎo)軌,其結(jié)構(gòu)簡單,并且能夠滿足傳動要求。主要尺寸見下圖 圖9-1 導(dǎo)軌尺寸圖6.2 間隙調(diào)整裝置設(shè)計(jì)導(dǎo)軌結(jié)合面之間都存在間隙。在調(diào)整間隙的裝置上有:1.壓板,壓板用螺釘緊固在運(yùn)動部件上,可用刮研、墊片或平鑲條來調(diào)整間隙;2、鑲條,鑲條有平鑲、楔形鑲條和壓板鑲條等。7 傳動絲桿及橫臂設(shè)計(jì)傳動絲桿主要采用螺旋傳動將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動,同時(shí)傳遞運(yùn)動和力或調(diào)整零件的相對位置。按照螺紋副的摩擦性質(zhì)不同,螺旋傳動可分為滑動螺旋、滾動螺旋和靜壓螺旋?;瑒勇菪Y(jié)構(gòu)簡單,加工方便、易于自鎖。本設(shè)計(jì)采用華東螺旋傳動。7.1 絲桿設(shè)計(jì)絲桿采用滑動螺旋傳動,其主要由螺桿、螺母及必要的支承件所組成。螺紋牙采用梯形,螺母采用整體式(在橫臂中設(shè)計(jì))。螺桿(絲桿)應(yīng)該具有高的強(qiáng)度和良好的加工性,這里采用45鋼且熱處理后齒面硬度HRC=45-50。主要參數(shù)計(jì)算如下:牙高 導(dǎo)程 螺旋升角 公稱直徑 d=60mm螺距 P=14mm中徑 D=53mm大徑 D1=62mm小徑 D2=447.2 橫臂設(shè)計(jì)橫臂除了要傳遞動力外還要,實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)軌上滑動,根據(jù)這個(gè)要求設(shè)計(jì)如下圖,材料為HT200。 圖10-1 橫臂尺寸圖8 潤滑選擇8.1.潤滑的作用潤滑的目的是在機(jī)械設(shè)備摩擦副相對運(yùn)動的表面間加入潤滑劑以降低摩擦阻力和能源消耗,減少表面磨損,延長使用壽命,保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。潤滑的作用如下: 1)降低摩擦 2)減少磨損 3)冷卻,防止膠合 4)防止腐蝕此外,潤滑劑在某些場合可以起阻尼、減振或緩沖作用。潤滑劑的流動,可將摩擦表面上污染物、磨屑等沖洗帶走,起清潔作用。有些場合,潤滑劑還可起到密封作用,減少冷凝水、灰塵及其他雜質(zhì)的侵入。8.2 潤滑系統(tǒng)和方法的分類 目前機(jī)械設(shè)備使用的潤滑系統(tǒng)和方法的類型很多,通常可按潤滑劑的使用方式和利情況為分散潤滑系統(tǒng)和集中潤滑系統(tǒng)兩大類;同時(shí)這兩類潤滑系統(tǒng)又可分為全損耗性和循環(huán)潤滑兩類。 除以上分類而外,還可根據(jù)所供給的潤滑劑類型,將潤滑方法分為潤滑油潤滑(或稱稀油潤滑)、潤滑脂潤滑(或稱干油潤滑)以及固體潤滑、氣體潤滑等。8.3 潤滑系統(tǒng)的選擇原則 在設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)時(shí),應(yīng)對機(jī)械設(shè)備各部分的潤滑要求作全面的分析,確定所使用潤滑劑的品種,盡量減少潤滑劑和潤滑裝置的類別在保證主要總值件的良好潤滑條件下,綜合考慮其他潤滑點(diǎn)的潤滑,要保證潤滑質(zhì)量 應(yīng)使?jié)櫥到y(tǒng)既滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中對潤滑的需要,又應(yīng)與設(shè)備的工況條件和使用環(huán)境相適應(yīng),以免產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)哪Σ?、溫度、噪聲及過早的失效。 應(yīng)使?jié)櫥到y(tǒng)供送的油保持清潔,防止外界塵屑等的侵入造成污染、損傷摩擦表面,提高使用中的可靠性。 復(fù)雜潤滑系統(tǒng)的主要元件如泵、分配閥、過濾器等應(yīng)適當(dāng)?shù)亟M合在一起并盡可能標(biāo)準(zhǔn)化,便于接近進(jìn)行維護(hù)、清洗,降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)與維修、保養(yǎng)費(fèi)用,防止發(fā)生人身、設(shè)備安全事故。 在選擇潤滑系統(tǒng)時(shí),要注意該系統(tǒng)自動化程度和可靠性,注意裝設(shè)指示、報(bào)警和工況監(jiān)控裝置,預(yù)測和防止早期潤滑故障,以提高設(shè)備開動率和使用壽命。9 其它9.1 支角支角采用角鋼結(jié)構(gòu),焊接在機(jī)體上。作為支承件,角鋼可以保證強(qiáng)度、鋼度。其基本結(jié)構(gòu)尺寸如圖:圖12-1 支角尺寸圖9.2 行程開關(guān)選擇本設(shè)計(jì)采用LX系列行程開關(guān),本系列開關(guān)適用于50赫茲,電壓至380伏直流電壓至220伏的控制電路上,作控制運(yùn)動機(jī)構(gòu)的行程和變換其運(yùn)動方向或速度之用。參數(shù)表12-1型號動作力動作行程極限行程X21.589X2-N1.578參數(shù)表12-2額定電流2A額定電壓380V常開觸頭數(shù)2對常閉觸頭數(shù)2對海拔高度1000m環(huán)境溫度-30+40c相對濕度85%機(jī)械壽命10010 次電氣壽命3010次耐電壓2000v觸頭換接時(shí)間20ms應(yīng)用范圍行程控制和限位符合標(biāo)準(zhǔn)GB14048.5-93、JB5553-9110 結(jié)論整個(gè)設(shè)計(jì)已告一個(gè)段落,機(jī)器的整體設(shè)計(jì)已經(jīng)完成,包括對機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì),機(jī)身的設(shè)計(jì),以及其他部件的設(shè)計(jì)和選用。機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)的傳動方式主要采用傳動箱傳動。經(jīng)驗(yàn)算后各類零部件的選用適合機(jī)械系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思路。機(jī)身的設(shè)計(jì)也符合各個(gè)部件安裝需求。皮輥的裝夾裝置也滿足套壓皮輥的需求。所以機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)是適應(yīng)當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的需求的。由于本人的能力有限,所學(xué)知識掌握還不夠深。機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)的設(shè)計(jì)還存在好多的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,有些地方還不合理,需在以后不斷改進(jìn)。參考文獻(xiàn)1 陳秀寧. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 第1版. 浙江:浙江大學(xué)出版社,2001.10.2 徐錦康機(jī)械設(shè)計(jì).第2版. 北京:機(jī)
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機(jī)械式雙頭套皮輥機(jī)設(shè)計(jì),機(jī)械式,頭套,皮輥,設(shè)計(jì)
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