帶式輸送機電動滾筒設(shè)計.doc

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摘 要 電動滾筒作為一種新型的驅(qū)動裝置，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)作為輸送機械等設(shè)備的驅(qū)動裝置。 電動滾筒的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、噪聲低、使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、密封性能好、占據(jù)空間小、安裝維修方便，適合在各種惡劣的環(huán)境條件下工作。它將電動機和減速器共同置于滾筒體內(nèi)部，從而提高了滾筒傳動的效率。 在滾筒體設(shè)計中我選用了薄形筒體的經(jīng)驗公式，在傳動設(shè)計中我選擇的是NGW型行星齒輪傳動，第一級采用內(nèi)齒圈固定，行星架輸出，第二級采用行星架固定，內(nèi)齒圈輸出。行星齒輪傳動中行星輪可以分擔負荷，傳動結(jié)構(gòu)更為緊湊。為了充分發(fā)揮行星齒輪傳動的優(yōu)點，采用了均載機構(gòu)使各個行星齒輪都能夠分擔載荷，以補償不可避免的誤差，降低了不均勻系數(shù)，提高承載能力。 關(guān)鍵字：電動滾筒 行星齒輪傳動 傳動比 ABSTRACT As a new type of driving devices, Electric Roller has been widely applied as transportation equipment such as mechanical devices driven to the various sectors. The main advantage of the roller is Cohesive, efficient transmission and low noise, long life and smooth operation, working, reliable, good performance sealed, a small space, installation maintenance convenience, and Suitable for the harsh environment in a variety of conditions. Reducer common electric motors and machines will be placed within the body, Thus enhancing the efficiency of roller mill. In roller I choose a thin-shaped design experience cylinder formula, in transmission design I chose NGW-planetary gear transmission. First-class I use of fixed gear, and　the　Planet-export. Second-class I Using planetary fixed, and of gear export. Planetary gear transmission can share the load of planetary round, so　transmission structure more compact. To bring into full play the advantages of planetary gear transmission and are used to set the various agencies can share the load planetary gear to compensate the inevitable errors and reducing uneven factor increase carrying capacity together. Keywords: Electric Roller, Planetary gear transmission, Velocity ratio. 目錄 1 緒論 1 1.1 電動滾筒行業(yè)與產(chǎn)品介紹 1 1.2 電動滾筒的發(fā)展 3 1.3 設(shè)計參數(shù)及要求 4 1.4 方案確定 4 2電動機的選擇 6 3行星齒輪傳動設(shè)計與校核 7 3.1 傳動方案 7 3.2 傳動比計算及分配 7 3.3 傳動設(shè)計計算 8 3.3.1 高速級計算（第一級）： 8 3.3.2低速級齒輪計算（第二級）： 15 3.4均載機構(gòu) 20 3.5齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計計算 21 3.6行星輪結(jié)構(gòu)和行星架結(jié)構(gòu) 23 3.6.1行星輪結(jié)構(gòu) 23 3.6.2行星架結(jié)構(gòu) 23 3.7行星傳動受力分析 24 3.7.1高速級受力分析 24 3.7.2低速級受力分析 25 3.8左、右法蘭軸的計算 25 3.8.1受力分析 25 3.8.2外載荷的計算 26 3.8.3右法蘭軸軸頭力矩的計算 26 3.8.4左法蘭軸軸頭力矩的計算 28 3.8.5 高速級齒輪軸的計算 28 4 滾筒體的設(shè)計計算 30 4.1 滾筒體長度 30 4.2滾筒受力分析 30 4.3滾筒體厚度的計算 33 4.4滾筒體強度的驗算 34 5電動滾筒材料選用 36 5.1齒輪材料的選用 36 5.2.軸類材料 37 5.3端蓋、左右法蘭軸、支座材料 37 6電動滾筒潤滑及密封 38 6.1潤滑油 38 6.2潤滑脂 38 6.3密封裝置 39 7其他零部件的校核 41 7.1軸承的校核 41 7.1.1高速級行星輪軸承校核 41 7.1.2低速級行星輪軸承校核 41 7.1.3法蘭軸與端蓋的軸承壽命校核 42 7.2緊固件的校核 42 7.2.1滾筒右端蓋聯(lián)接螺栓 42 7.2.2內(nèi)齒圈聯(lián)接螺栓 44 7.2.3右法蘭軸與電機端蓋聯(lián)接螺栓 44 7.3鍵聯(lián)接校核 45 致 謝 47 參考文獻 48 1 緒論 1.1 電動滾筒行業(yè)與產(chǎn)品介紹 隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，電動滾筒在國民生產(chǎn)中的作用越來越大，其產(chǎn)品的主要設(shè)計方面是傳動結(jié)構(gòu)和整體布局的設(shè)計。在我國，電動滾筒發(fā)展較晚，但是發(fā)展很快。目前國內(nèi)外已將電動滾筒廣泛應(yīng)用與采礦、冶金、煤炭、交通、能源、糧食、煙草、化工、建材、郵電、航空、農(nóng)林、印刷、商業(yè)等各個生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域。 電動滾筒是一種將電動機、減速機構(gòu)置于驅(qū)動滾筒內(nèi)的新型驅(qū)動裝置，它主要用在固定式和移動式帶式輸送機上，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機、減速機在驅(qū)動滾筒之外的開式驅(qū)動裝置。此外，還廣泛地用在輥送輸送機上做為主動輥子，用以輸送成件物品。進入80年代以后，電動滾筒的應(yīng)用場所更在日新月異地擴展。 電動滾筒與傳統(tǒng)的開式驅(qū)動裝置相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、耗能少，噪音小、壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠、密封性好，占用場地少、安裝和維修方便等優(yōu)點，適合在各種環(huán)境下工作，包括粉塵大，潮濕泥濘的惡劣工作環(huán)境下工作，特殊的隔爆電動滾筒，還可以在易燃易爆的環(huán)境下工作。所以目前國內(nèi)外已將電動滾筒廣泛地應(yīng)用于困民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。 我國于1961年5月研制出第一臺電動滾筒，比我國的帶式輸送機的開發(fā)和研制約晚十年，比世界上第一臺電動滾筒的誕生要遲30余年，但是從70年代中期起，特別是進人80年代，電動滾筒在國內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。進入90年代，通過引進技術(shù)的消化、吸收和行業(yè)廠—的獨立研制，我國的電動滾筒，無論在品種規(guī)格，還是在性能指標上，都已趕上或超過世界先進水平。 目前能生產(chǎn)的品種按電機冷卻方式分： 1、油冷式電動滾筒：冷卻油液不直接與電機定、轉(zhuǎn)子接觸。TDY75型等即屬這種電動滾筒。 2、油浸式電動滾筒：冷卻油液直接與電機定、轉(zhuǎn)子接觸。引進的JOKI和W.A.T滾筒等，均為這種電動滾筒。 3、風冷式電動滾筒：滾筒內(nèi)吸入冷風，排出熱風而冷卻電機。 4、自冷式電動滾筒：不采取任何冷卻方式，電機自然冷卻。 目前能生產(chǎn)的品種，按減速裝置分： 1、二級或三級減速的圓柱齒輪傳動的電動滾筒：功率一般在0.1-45KW。 2行星圓柱齒輪傳動的電動滾筒：功率范圍一般在0．03-75KW。 3、行星擺線針輪傳動的電動滾筒：功率最大可達55KW。 4、變速傳動軸破傳動的電動滾筋：功率范圍在0．03-30KW。 5、將減速機構(gòu)囂于滾筋內(nèi)的減速滾筒：減速滾筒與電動機外聯(lián)(與其它動力外聯(lián)也可)，構(gòu)成一種新型的驅(qū)動滾筒，功率可達160KW或更大，這種減速滾筒具有傳統(tǒng)的開式驅(qū)動如電動滾筒的雙重優(yōu)點。 目前能生產(chǎn)的電動滾筒，按用途要求分： 1、通滾筒：適用于普通工作環(huán)境，包括潮濕、泥濘的工作環(huán)境。 2、適用于易、易暴環(huán)境工作，可分為電機隔爆型和滾筒隔爆型兩種不同形式的隔爆電動滾筒。 3、逆止式電動滾筒：滾筒只可想要求的一個方向旋轉(zhuǎn)。 4、雙速、二速和無級變速的電動滾筒：雙速及三速采用變極電機，無級變速采用特殊的電機或減速裝置達到。 5、電磁制動電動滾筒。 6、鏈輪滾筒：有單鏈輪和雙鏈輪之分。 7、其他特殊用途的電動滾筒：有過熱保護滾筒、不銹耐蝕滾筒、錐形滾筒、簡體表面包膠或涂層的滾筒，以及220/380伏，380/660伏，50HZ/60HZ,變壓或變頻滾筒等等。 按以上三種不同分類的滾筒，再進行互相組合，行業(yè)廠可生產(chǎn)的電動滾筒品種可達108—200種。 目前，電動滾筒行業(yè)廠可生產(chǎn)的電動滾筒，基本參數(shù)范圍為： 1、功率(KW)：0．03,0．06,0.09,0．12，0.18，0．25，0.37，0.55，075，1.1，l.5，2.2，3.0,4.0，5.5，7.5，11，15，18.5,22,30,37，45,55，75,90,110,16O或更大 2、帶速(m／s)：0．05,0．08，0．10,0．13，0．16,0．20,0。25,0．32，0．40,0．50,0．60,0．80,1．00，1．25，1．60,2．00,2．50，3．15，4．0或更高。 3、筒長(mm)：200,250,300,350，……2350，2．400(每50mm為一檔) 由這些基本參數(shù)組合，電動滾筒行業(yè)廠可生產(chǎn)出數(shù)千種規(guī)格以上的各式電動滾筒，已遠遠超出世界任何一個工廠甚至于任何一個國家可以生產(chǎn)的規(guī)格范圍。 行業(yè)廠生產(chǎn)的電動滾筒在性能指標上已經(jīng)趕上世界先進水平。有的品種規(guī)格甚至超過當前世界水平，例如：可以制造噪音低于60dB(A)的電動滾筒；電機絕緣等級在B級，F(xiàn)級，H級甚至濕熱帶使用的電動滾筒；電動滾筒的無故障工作時間可達20000小時以上，密封等級為IP44，IP55的電動滾筒，這些性能完全可與國外一流產(chǎn)品相媲美。所以我國從舶年代起小量出口，發(fā)展到今天已開始批量出口。我國的電動滾筒，將要以規(guī)格品種齊全、性能良好和價格上的優(yōu)勢，改變了世界電動滾筒市場的格局。 1.2 電動滾筒的發(fā)展 國內(nèi)發(fā)展概況：我國最早使用電動滾筒式在20 世紀40年代。當時的北京石景山發(fā)電廠煤倉進口的配煤移動式帶式輸送機，就隨機引進了電動滾筒。到20 年代，電動滾筒被陸續(xù)的從國外引進，使用效果良好，其優(yōu)越的性能也逐漸被認識。 從20 世紀50年代，我國開始自主研制開發(fā)電動滾筒。1959年當時的天津市皮帶機廠開始收集電動滾筒的有關(guān)資料，1961年試制出我國第一臺油冷式電動滾筒，1964年5月完成了YD64型油冷式電動滾筒的系列設(shè)計，總的規(guī)格數(shù)為153種，能夠滿足當時我國帶式輸送機的基本要求。 隨著我國的輸送機行業(yè)的發(fā)展，對電動滾筒的要求越來越高。到了20 世紀后期，國外的電動滾筒制造技術(shù)的引進，促進了我國電動滾筒的蓬勃發(fā)展，1989年，著手制定了統(tǒng)一的標準JB/T7330-94電動滾筒標準。 國外發(fā)展概況：20世紀30年代末，德國首先研制成功了自然風冷式電動滾筒。從這個時候起，使用的電動機為定子旋轉(zhuǎn)的集流環(huán)式異步電動機。稍后，油冷式電動滾筒陸續(xù)研制成功并投入使用，隨著電動機技術(shù)的發(fā)展，不斷地提高著電動滾筒的技術(shù)。 世界上除我國之外已有的比較知名的生產(chǎn)電動滾筒的廠家有數(shù)十家。在這些公司中，有的公司的年生產(chǎn)量可以高達四萬臺不同規(guī)格、大小的電動滾筒。在西歐、北美多為油浸式齒輪傳動的電動滾筒，而自然風冷和油冷式電動滾筒較少。自然風冷式電動滾筒一般用在食品工業(yè)及生產(chǎn)線上。所有各大洲主要生產(chǎn)電動滾筒的廠家包括我國在內(nèi)，目前各種電動滾筒的總年產(chǎn)量在40~50萬臺。 1.3 設(shè)計參數(shù)及要求 設(shè)計參數(shù):帶速v=1.6m/s 電機功率P=22KW 電機轉(zhuǎn)速n=970r/min 滾筒直徑D=630mm 滾筒內(nèi)裝行星齒輪機構(gòu) 1.4 方案確定 電動滾筒的類型很多,按結(jié)構(gòu)的不同可分為：外裝式，內(nèi)裝式;按電動滾筒的傳動部分的不同，又可分為：定軸式的,擺線式的,行星式的,其中,行星式的又有不同的種類,可分為單級,雙級,多級,還分為2K-H、3K、K-H-V等等很多種。 在行星式傳動機構(gòu)中，按齒輪嚙合方式分還可細分為NGW形,NW形,WW形,NN形。常用的二級傳動方案有：NGW型、NW型、WW型三種。 NGW型： 由內(nèi)外嚙合和公用行星輪組成。結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小、工藝性好、效率高，然而傳動比小，但能多級串聯(lián)成傳動比較大的輪系。所以，成為動力傳動中應(yīng)用最多、傳遞功率最大的一種行星傳動。 NW型： 由一對內(nèi)嚙合和一對外嚙合齒輪組成。由于把行星輪作成雙聯(lián)齒輪，使其為雙排外嚙合而沒有公用齒輪，與 相比，傳動范圍大、效率相仿、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差。 WW型： 有雙排兩對外嚙合齒輪組成。突出的特點就是能通過調(diào)整四個齒輪的齒數(shù)，輕而易舉地得到很大的傳動比。但效率很低且隨傳動比的增加減小. 經(jīng)過一系列的綜合比較，最后選擇的方案是：內(nèi)裝式NGW型二級行星圓柱齒輪傳動的電動滾筒。 2電動機的選擇 電動機的特點是型號多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率范圍變化大，Y系列電動機是全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，是最新設(shè)計的基本系列，符合IEC標準的有關(guān)規(guī)定。具有高效、節(jié)能，啟動轉(zhuǎn)矩大，噪聲低，振動小，可靠性高，使用維修方便的特點。 此處選擇電動機型號為：Y200L-6型，功率為22kw，轉(zhuǎn)速為970/min。 3行星齒輪傳動設(shè)計與校核 3.1 傳動方案 傳動部分設(shè)計采用的方案為：第一級為NGW型漸開線齒輪傳動，第二級為NGW型定軸齒輪傳動。 3.2 傳動比計算及分配 (1) 計算傳動比i 因為行星輪數(shù)目=3時，傳動比范圍只有=2.1~13.7，故選用NGW型兩級行星齒輪傳動。 (2) 傳動比的分配： 分配原則：各級傳動等強度，獲得最小的外型尺寸。 在NGW型兩級行星齒輪傳動中，用角標1表示高速級的參數(shù)，用角標2表示低速級的參數(shù)。 取高速級與低速級外嚙合齒輪材料硬度相同，則=，行星輪數(shù)目=3，齒面工作硬化系數(shù)=；低速級內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級內(nèi)齒輪分度圓直徑之比為B，并取，取載荷布均勻系數(shù)= ，取齒寬系數(shù)=1.2。 因為動載系數(shù)，接觸強度計算的齒向載荷分布系數(shù)及接觸強度計算的壽命系數(shù)的三項比值的乘積為1.8~2.0，故取=1.9。 所以 A= =1.21.9=2.28 由公式Z= = =3.94 由《電動滾筒設(shè)計與選用手冊》圖6-9可查得 =4.8 = =19.99/4.8=4.16 3.3 傳動設(shè)計計算 3.3.1 高速級計算（第一級）： （1）配齒計算： 由于=4.8距可能達到的傳動比極限值比較遠，所以可以不檢驗鄰接條件。 由公式 =C （3-1） 進行配齒計算： 并滿足：整數(shù)，無公約數(shù)，且整數(shù)。 則： = =383-23=91 =(91-23)=34 （2）變位方法： 此處選擇高變位，主要目的在于避免根切，使齒輪副的滑動系數(shù)和抗彎強度大致相等。 因為=4.8〉4，所以太陽輪選擇正變位，行星輪和內(nèi)齒輪選擇負變位， 取=0.3，==－0.3。 （3）觸強度初算AC傳動的中心距a和模數(shù)m： 輸入轉(zhuǎn)矩： 因為傳動中有一個或者兩個基本構(gòu)件浮動作為均載機構(gòu)，且齒輪精度低于6級，所以取載荷不均勻系數(shù)：===1.15 則有太陽輪傳遞扭矩為： 考慮電動滾筒加工和使用的實際條件，取K=2.4。 齒數(shù)比： u= =34/23=1.48。 太陽輪和行星輪的材料用40Cr鋼表面淬火，齒面硬度HRC50~55（太陽輪）和HRC45~50(行星輪)，取=1100 因齒面硬度HB350，則取齒寬系數(shù)=0.3。 按接觸強度初算中心距a公式為 mm （3-2） 計算中心距： (mm) 模數(shù) m= =3.026（mm） 取m =3mm （4）計算AC傳動的實際中心距和嚙合角： 則實際中心距= =1.5（23+34）=85.5（mm） 因直齒輪是高變位： 則 = 所以= （5）計算CB傳動的中心距和嚙合角： BC實際的中心距為： =1.5（91-34）=85.5 同理可得嚙合角 。 （6）幾何尺寸的計算： 按高變位齒輪傳動的幾何計算A、C、B三個齒輪的幾何尺寸。 1）分度圓直徑： ==323=69(mm) ==334=102（mm） ==391=273（mm） 2）齒頂高： =（＋）=（1＋0.3）3=3.9（mm） =(＋)=（1－0.3）3=2.1（mm） =(－－) 式中 ===0.14 (mm) 所以 =[1-0.14+0.3]3=3.84（mm） 3）齒根高： =（＋－）=2.85（mm） =（＋－）=4.65（mm） =（＋＋）=2.85（mm） 4）齒高： ==3.9+2.85=6.75(mm) ==2.1+4.65=6.75(mm) ==3.48+2.85=6.33(mm) 5）齒頂圓直徑： ==69+23.9=76.8(mm) ==102+22.1=106.2(mm) ==273+23.48=279.96(mm) 6）齒根圓直徑： ==69－22.85=63.3(mm) ==102－24.65=92.75(mm) ==273－22.85=267.3(mm) （7）驗算AC傳動的接觸強度和彎曲強度： 強度計算所用的公式同定軸線齒輪傳動的不同在于：確定和所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度。 1)確定公式中的系數(shù) m/s （3-3） m/s 由此得出動載系數(shù)： 速度系數(shù)：查表得=0.96。 其他系數(shù)，見表3-1 表3-1 高速級強度校核系數(shù) 名 稱 計算公式 結(jié)果 使用系數(shù) 1 0.3 0.37 0.37 0.37 1.05 載荷分布系數(shù) 1.0425 載荷分布系數(shù) 1.0425 32.4 25.5 總重合度 () 1.6 載荷分配系數(shù) 0.645 1.032 載荷分配系數(shù) 0.645 1.032 節(jié)點區(qū)域系數(shù) －0.00833（－8） （=4.88=2.46） 2.53 彈性系數(shù) E=206000N/ 189.9 重合度系數(shù) 0.894 螺旋角系數(shù) 1 當量循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 1 最小安全系數(shù) 1 潤滑系數(shù) 0.93 齒面硬化系數(shù) 1 尺寸系數(shù) 1 粗糙度系數(shù) 1 2）AC傳動接觸強度驗算： 計算接觸應(yīng)力： =692.06N/ 計算許用接觸應(yīng)力： 由計算結(jié)果知，接觸強度通過。 3）AC傳動彎曲強度的驗算： 齒根應(yīng)力為： 式中： ——齒形系數(shù)，查圖取=2.32，=2.74； ——應(yīng)力修正系數(shù)，取=1.72，=1.52； ——彎曲強度計算的重合度系數(shù)，=0.25＋=0.25＋0.75/1.6=0.719 ——彎曲強度計算的螺旋角系數(shù)，因為是直齒， 取=1。 =120.5 考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)補均勻性，齒根最大應(yīng)力 =120.51.5=180.8 N/ 由強度條件： 則 =180.81.4/2=126.5 N/ 40Cr鋼調(diào)質(zhì)表面淬火，=350 N/ 彎曲強度驗算合格。 (8)驗算CB傳動的接觸強度和彎曲強度： 1）根據(jù)AC傳動的來確定CB傳動的接觸應(yīng)力： 因為CB傳動為內(nèi)嚙合， =91/34=2.68 2）核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞極限： 由于 =473.6 N/ 因為45號調(diào)質(zhì)鋼=570N/＞473.6N/，則內(nèi)齒輪用45號鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度HB229～286，接觸強度符合要求。 3）彎曲強度的驗算： 只對內(nèi)齒輪進行驗算，齒根應(yīng)力大小和AC傳動的為嚙合一樣，即 ＝120.5 N/，=180.8 N/ 由強度條件： =126.6 N/ 45號調(diào)質(zhì)鋼 =220 N/>126.6 N/ 所以CB傳動的內(nèi)齒輪彎曲強度也符合要求。 3.3.2低速級齒輪計算（第二級）： 由高速級計算得到=4.16，低速級改為行星架固定，內(nèi)齒輪輸出。 則 4.16，=5.16 (1) 配齒計算： =32 則 =19 所以 =323-19=77 =29 符合NGW型配齒要求。 (2) 變位方法 采用高變位，由于>4，取=0.3，=－0.3，=－0.3。 (3) 按接觸強度驗算AC傳動中心距和模數(shù)m： =216.64.80.95=987.7Nmm 取載荷不均勻系數(shù)，則在一對AC輪傳動中，太陽輪傳動轉(zhuǎn)矩為： =987.71.15/3=378.6 Nmm 取綜合系數(shù)K=2.4 齒數(shù)比u= =29/19=1.53 取=1100 N/ 取齒寬系數(shù)=0.35 所以 =137.06（mm） 模數(shù) =5.7（mm） 取m=6mm。 （3）計算AC傳動的實際中心距和嚙合角： 實際中心距：=144（mm） 同理可得 =20 (4) 計算CB傳動中心距和嚙合角 =20 (5) 幾何尺寸的計算： 1）分度圓直徑 （mm） （mm） （mm） 2)齒頂高 （mm） （mm） （mm） 3)齒根高 =5.7(mm) =9.3(mm) =5.7(mm) 4)齒高 =7.8＋5.7=13.5(mm) =4.2＋9.3=13.5(mm) =6.78＋5.7=12.48(mm) 5）齒頂圓直徑 =114＋27.8=129.6(mm) =174＋24.2=182.4（mm） =308－26.78=294.44（mm） 6）齒根圓直徑 =114－25.7=102.6（mm） =174－29.5=155.0(mm) =308＋25.7=319.4(mm) （6）驗算AC傳動的接觸強度和彎曲強度： 按定軸齒輪傳動的強度系數(shù)計算公式計算 1）確定公式中的系數(shù)： =0.916m/s 查表取得 =0.95 動載系數(shù) =1.02 其他系數(shù)見表3-2 表3-2 低速級強度校核系數(shù) 名 稱 計算公式 結(jié)果 使用系數(shù) 1 0.35 0.442 0.85 0.65 1.07 載荷分布系數(shù) 1.05 載荷分布系數(shù) 1.06 34.25 26.31 總重合度 () 1.56 載荷分配系數(shù) 0.645 1.0062 載荷分配系數(shù) 0.645 1.0062 節(jié)點區(qū)域系數(shù) －0.00833（－8） （=4.88=2.46） 2.53 彈性系數(shù) E=206000N/ 189.9 重合度系數(shù) 0.902 螺旋角系數(shù) 1 當量循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 1 最小安全系數(shù) 1 潤滑系數(shù) 0.93 齒面硬化系數(shù) 1 尺寸系數(shù) 1 粗糙度系數(shù) 1.02 2）AC傳動的接觸強度的驗算： = =622.0 N/ ==697.7 N/ 用40Cr鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火，AC傳動接觸強度通過。 3）AC傳動彎曲強度的驗算： 齒根應(yīng)力為： = =87.08 N/ 考慮齒輪受力不均勻，齒根最大應(yīng)力取 = 1.5=130.6 N/ 由強度條件 ==91.4 N/ 故AC傳動的彎曲強度驗算通過。 （7）驗算低速級CB傳動的接觸強度和彎曲強度： 1）根據(jù)AC傳動來確定CB傳動的接觸應(yīng)力： 因為 CB傳動為內(nèi)嚙合， 所以 所以 ==379.5 N/ 2）核算內(nèi)齒輪材料接觸疲勞極限： 由，有 = =425.7 N/ 因為45號鋼調(diào)質(zhì)=570 N/ 所以內(nèi)齒輪接觸強度符合要求。 3）彎曲強度的驗算： 只對內(nèi)齒輪進行驗算，其彎曲應(yīng)力和AC傳動一樣。 即 =87.08 N/ =130.6 N/ 45號鋼調(diào)質(zhì)后彎曲疲勞極限=220 N/>130.6 N/ 所以CB傳動內(nèi)齒輪的彎曲強度也符合要求。 內(nèi)齒輪的壁厚=37=21mm 3.4均載機構(gòu) 均載機構(gòu)是使各行星輪均勻分擔載荷的機構(gòu)，它可以降低載荷不均勻系數(shù)，既有提高承載能力、降低噪音、提高運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和可靠性、降低齒輪制造精度等優(yōu)點。 在設(shè)計中，電動滾筒的高速級行星齒輪傳動和低速級行星傳動，采用基本構(gòu)件浮動的均載機構(gòu)，高速級是太陽輪浮動和行星架浮動組合的均載機構(gòu)，這種組合浮動比單個構(gòu)件浮動的均載效果較好。行星架通過雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器與低速級太陽輪相聯(lián)，由于是NGW型傳動，行星架受力較大，有利于浮動。行星架浮動不需要支撐，簡化了結(jié)構(gòu)。但是行星架自重較大，速度較高時會產(chǎn)生很大的離心力，影響浮動的效果，所以設(shè)計時還得采用太陽輪浮動的組合結(jié)構(gòu)，使浮動的效果達到最好。 低速級行星齒輪傳動，采用行星架固定，但構(gòu)件太陽輪浮動。太陽輪重量輕、慣性小、浮動靈活，結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，通用性強，這樣還可以使電動滾筒形成一剛性軸改善了軸的受力和滾筒的裝配工作。 3.5齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計計算 在行星齒輪傳動中，廣泛的使用齒輪聯(lián)軸器來保證浮動機構(gòu)中浮動件在受力不均勻的時候產(chǎn)生位移，以使各行星輪之間的載荷分布均勻。為此高速級采用單聯(lián)齒輪聯(lián)軸器。低速級采用雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器，由于太陽輪尺寸較大，采用了一端為內(nèi)齒一端為外齒的雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器。 計算步驟： 1）初算聯(lián)軸器輪齒直徑d、齒寬b、模數(shù)m。 （3-4） 式中：T——傳遞扭矩，; ——載荷不均勻系數(shù)，取=2； ——使用系數(shù)，=1； ——輪齒載荷分布系數(shù)，取=2； ——壽命系數(shù)，取=0.4，=2.8； ——許用剪切應(yīng)力，。 所以 =94066.67 取b=25，則可得 取模數(shù) m=3mm。為了便于加工齒數(shù)，取Z=24 則有節(jié)圓直徑d=mZ=72。 2）校核齒側(cè)擠壓應(yīng)力，以確定d、b和Z。 內(nèi)齒套直齒： （3-5） 式中 h——輪齒接觸徑向高度，用齒高代替。 h==3(0.8+1.0)=5.4mm =6.049<=14 外齒軸齒輪因制成鼓型：取歪斜角=，=0.008 則 =781.25 =16.42<56 輪齒擠壓力通過，則確定d=72mm,b=25mm,Z=24. 3）齒輪聯(lián)軸器的其他幾何尺寸： 表3-3 聯(lián)軸器其他尺寸 項目 代號 計算公式 單位 外齒輪 內(nèi)齒套 模數(shù) m mm 3 3 齒數(shù) Z 24 24 節(jié)圓直徑 d D=mZ mm 72 72 齒型角 20 20 齒頂高 mm 3 2.4 齒根高 外齒軸 內(nèi)齒套 mm 3.75 3 齒高 h + mm 6.75 5.4 齒頂圓直徑 mm 78 67.6 齒根圓直徑 mm 64.5 78 齒寬 b mm 25 25 齒寬系數(shù) B/d 0.34 0.34 鼓型齒鼓型量 A be/2 mm 0.1 鼓型齒弧半徑 mm 781 聯(lián)軸器長度 L mm 100 聯(lián)軸器總長度 L+b+3 mm 128 內(nèi)齒套壁厚 3m mm 9 3.6行星輪結(jié)構(gòu)和行星架結(jié)構(gòu) 3.6.1行星輪結(jié)構(gòu) 一般用在行星輪較大時的采用的是如圖6-3所示，其結(jié)構(gòu)緊湊、簡單又便于安裝的行星輪結(jié)構(gòu)，彈性擋圈裝在軸承內(nèi)側(cè)，因而增大軸承間距，減小了行星輪傾斜，當載荷較小時用滾珠軸承，載荷較大時用滾柱軸承，兩軸承端寬度L可略大于齒寬b。 圖 3-1 行星輪結(jié)構(gòu)圖 3.6.2行星架結(jié)構(gòu) 行星架是行星傳動中的主要部分，既要傳動扭矩又要起支撐作用，所以對行星架的制造精度和結(jié)構(gòu)要求很高，行星輪之間載荷分配不均對行星架影響最大，所以要對基本構(gòu)件采取浮動的均載機構(gòu)外還應(yīng)：1、盡可能的采用滑動軸承的行星輪結(jié)構(gòu)，這樣可使作為滑動軸承的金屬或非金屬襯套由于它本身的彈性和間隙配合，使行星輪也成為一種彈性件的均載機構(gòu)。2、在較大的滾筒上內(nèi)齒輪可用彈性圓柱銷固定到滾筒上，也有較好的緩沖減緩作用，這樣可以對制造和裝配基本構(gòu)件時，產(chǎn)生的不可避免的誤差進行適當?shù)难a償，從而降低對基本構(gòu)件制造技術(shù)要求，達到既節(jié)約又可使傳動性能平穩(wěn)和可靠的目的。 圖3-2 行星架結(jié)構(gòu) 3.7行星傳動受力分析 3.7.1高速級受力分析 表3-4 高速級傳動受力分析結(jié)果 太陽輪A 行星輪C 行星架H 內(nèi)齒圈B 各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩 Nm 83.03 122.74 - 329.58 圓周力 N 2406.67 2406.67 4813.34 2406.67 徑向力 N 875.96 875.96 875.96 作用在齒輪或軸上力 N =2406.67 =875.96 =4813.34 =0 =4813.34 =0 =2406.67 =875.96 詳細的圖紙和資料聯(lián)系qq656417679 3.7.2低速級受力分析 表3-5 低速級傳動受力分析表 太陽輪A 行星輪C 行星架H 內(nèi)齒圈B 各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩 Nm 378.6 577.9 - 1534.3 圓周力 N 6642.1 6642.1 13284.2 6642.1 徑向力 N 2417.5 2417.5 0 2417.5 作用在齒輪或軸上力 N =6642.1 =2471.5 =13284.2 =0 =13284.4 =0 =6642.1 =2417.5 表6－1 電動滾筒用潤滑脂主要參數(shù) 名稱 代號 外觀 滴點 不低于 (℃) 針入度 25℃時， 0.1㎜ 水分 不大于 (%) 備注 基潤滑油 ZL－2 淡黃到暗褐 120 250-290 0.7 具有抗水耐高溫耐磨的特點 6.3密封裝置 密封可分為兩大類：即結(jié)合面的靜密封和旋轉(zhuǎn)軸的動密封。所用的密封材料均為非金屬。由于電動滾筒的滾筒體與端蓋的結(jié)合面比普通管道法蘭結(jié)合面受力情況復(fù)雜，故不經(jīng)常使用耐油石棉橡膠墊密封。此種材料無論經(jīng)濟性、方便性，還是密封性，均不如液態(tài)密封膠。 電動滾筒常用密封件主要是旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈(即骨架式橡膠油封)，旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈(骨架式橡膠油封)電動滾筒使用這種密封圈主要是用來防止油的番漏和灰塵的進入。通過計算和實測，電動滾筒內(nèi)部工作壓力小于O．06MPs，所以普通電動滾筒每個旋轉(zhuǎn)軸的密封處只需用一只無副唇的B型有骨架唇形密封圈。唇形密封圈的材質(zhì)一般為耐油橡膠，量高工作溫度為100t，最高工作壓力為0.05MPa。 當選用合成橡膠時，最高工作量度為150"C，最高工作壓力可達0.1MPs。 我的油冷式的電動滾筒設(shè)計中，密封部位和使用的密封材料： (1) 結(jié)合面的靜密封： 筒體和端蓋透蓋：液態(tài)密封膠； 電動機外殼與端蓋：O形橡膠密封圈 (2) 旋轉(zhuǎn)軸的動密封： 滾筒端蓋與軸及齒輪軸與箱蓋：油封； 電動機軸與端蓋：毛氈密封 油冷式電動滾筒電動機端蓋與殼體的結(jié)合面常用O形橡膠密封圈來密封 圖為O形橡膠密封圈外形圖： 　　　　　 圖6－1　O形橡膠密封圈 7其他零部件的校核 7.1軸承的校核 7.1.1高速級行星輪軸承校核 軸承安裝在行星輪中由軸的直徑和軸承可承受的載荷大小，初定行星輪中的軸承,選用圓柱滾子軸承選用N409型，行星輪中的軸承選用N208E型，其參數(shù)為：d=40mm,D=80mm ,B=18mm，,。 行星輪只受到圓周力，徑向力相互抵消 （N）。 由KN，行星輪的轉(zhuǎn)速n=656r/min， 代入公式中得： ＝ （7-1） 由經(jīng)驗公式： =11614.2 h （7-2） 經(jīng)校核軸承滿足要求可以使用。 7.1.2低速級行星輪軸承校核 初定低高速級行星架的軸承選用圓柱滾子軸承N214E型，其基本參數(shù)為：d=70mm；D=125mm；B=24mm；；。 行星輪只受到圓周力，徑向力相互抵消掉了所以： （N）。 由，行星輪的轉(zhuǎn)速n=132.4r/min，， 代入公式得： = 由經(jīng)驗公式： =34856 h 經(jīng)校核軸承滿足要求可以使用。 7.1.3法蘭軸與端蓋的軸承壽命校核 滾筒體的直徑，由經(jīng)驗選用深溝球6218號軸承，其參數(shù)為：d=90mm；D=160mm；B=30mm；;。 當量動載荷： 　　　　　 （7-3） 在設(shè)計的電動滾筒中，采用的是直齒輪傳動，X=1，所以： （7-4） 其中：F－輸送帶的平均張力； G－電動滾筒的繞軸旋轉(zhuǎn)的部分； 代入數(shù)據(jù)得： P==10963.75 N。 由，行星輪的轉(zhuǎn)速n=970/i=48.6r/min， 查表得：， 代入公式中： = 由經(jīng)驗公式得：=29260 h 經(jīng)校核軸承滿足要求可以使用。 7.2緊固件的校核 　　其它緊固零部件包括緊固件如螺栓聯(lián)接，鍵聯(lián)接等，其設(shè)計計算直接關(guān)系到整個電動滾筒系統(tǒng)的設(shè)計好壞，因此必須對其進行詳細的設(shè)計計算與校核。 7.2.1滾筒右端蓋聯(lián)接螺栓 作用在連接接合面的載荷為轉(zhuǎn)矩，所以要求聯(lián)接應(yīng)預(yù)緊，受轉(zhuǎn)距后，被聯(lián)接件不得有相對滑動，為防止螺栓松動，常用彈性墊圈增強摩擦力，特殊情況下，用彈性墊圈再在螺紋相結(jié)合面上涂研氧性黏合劑.電動滾筒使用費4.8～6.8級普通螺栓聯(lián)接，選取783-86M1680的六角頭螺栓，材料為Q235，機械性能等級4.8，其中布氏硬度HB最小124最大242，抗拉強度工稱值400最小420，屈服點工稱之為320最小為340，伸長率為14%，螺紋公差6g，表面處理為氧化或鍍鋅鈍化。 （1）強度校核： 預(yù)緊力： （7-5） 其中：?。煽啃韵禂?shù)，取1.3； －連接接合面的轉(zhuǎn)距； －結(jié)合面間的摩擦系數(shù)，因為接合面間有石棉橡膠墊或密封膠，所以取=0.2； －聯(lián)接螺栓所在圓的半徑； －－螺栓數(shù)量。 代入數(shù)據(jù)到公式（7－1）中得： ==5393.3 N 按鉸制孔螺栓聯(lián)接，螺栓所受的切向力： （7-6） 螺栓公稱面積： = （7-7） 式中：－螺栓的許用拉應(yīng)力N/㎜2； －螺栓的屈服強度；按不控制預(yù)緊力計算，一般n取4； 代入公式（7－2）中，得： = 根據(jù)經(jīng)驗取值： mm 螺栓的直徑為： ==13.24 mm 實際取 d=16mm （7-8） =67.89 N/ 強度合格,符合要求. 7.2.2內(nèi)齒圈聯(lián)接螺栓 內(nèi)齒圈聯(lián)接螺栓的布置和和受力情況于滾筒端蓋相似，只是聯(lián)接螺栓所在的圓的半徑比端蓋小。由此以前的知識可知，在相同的條件，值越小則螺栓所受的切向力及預(yù)緊力就越大。所以一般取齒圈的螺栓工稱直徑大于或等于端蓋螺栓工程致敬。同時再加兩個相同公稱直徑的圓柱銷，以提高抗剪切能力。因此這里不作計算。 7.2.3右法蘭軸與電機端蓋聯(lián)接螺栓 右法蘭軸與電機端蓋聯(lián)接時，聯(lián)接螺栓主要承受的載荷為預(yù)緊力和傾覆力引起的結(jié)合面對稱軸最遠的螺栓組承受的最大工作載荷，預(yù)緊力可表示為： 　　　　　 　　　　 ?。?-9） 其中， － 滾筒輸入扭矩； r?。?聯(lián)接螺栓所在圓半徑； 代入數(shù)據(jù)計算得　?。?487.7N （7-10） 代入數(shù)據(jù)計算得　　=2057.8N 單個軸承承受的最大軸向拉力： =6545.5 N 螺栓公稱應(yīng)力面積：=106.36 mm 實際取=120 mm， 校核螺栓的抗拉強度合格,符合要求。 7.3鍵聯(lián)接校核 鍵聯(lián)接是應(yīng)用最廣的聯(lián)接，靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，對中良好拆裝方便。電動滾筒中經(jīng)常使用平鍵聯(lián)接，鍵為標準值，所以鍵的校核主要是按傳遞的轉(zhuǎn)矩確定鍵的長度，然后驗算鍵聯(lián)接的強度。 電動滾筒支承軸與支座的鍵聯(lián)接是在齒輪箱出軸這端軸上用鍵與支座聯(lián)接，這軸通常稱右法蘭軸。 根據(jù)法蘭軸的尺寸，查表初步選擇32125GB1096-79型的鍵，材料為45號鋼。 左右法蘭軸是對稱的，所以只計算右法蘭軸。 鍵校核如下： （7-11） 其中， ―轉(zhuǎn)矩； d ―軸的直徑 ； h ― 鍵高； L ―鍵的總長 ； b ― 鍵寬； ―鍵連接許用比壓； ―許用剪切應(yīng)力； 代入公式得，==87.18<=100 ==49.04<=90 N/mm2 所以鍵合格，符合要求。 致 謝 這次的設(shè)計能夠按時的完成，我最想感謝的人是我的指導老師王得勝老師，在我做設(shè)計做困難的時候，他總是給我輔導和幫助，由于電動滾筒在我過發(fā)展較晚，圖書館資料很少，網(wǎng)上的相關(guān)資料也很少，是王老師幫我收集了一些資料并幫助我找資料。在設(shè)計過程中，得到了很多老師的幫助，雖然他們不是我的指導老師，但是都很熱心的幫助我們解決所遇到的問題，謝謝他們的無私的幫助。 在做設(shè)計的過程中，和同學們一起，相互的幫助，相互的討論遇到的難題，讓我感覺到了一個團體的友愛，這些在平時生活中無法體會到的溫暖的感覺在彼此的互相幫助中體會深刻，同學一起討論學習中的很多難點問題讓我對待所學專業(yè)知識有了更大的興趣。 在設(shè)計即將完成的時候愛一次謝謝我的知道老師王老師和幫助過我的老師以及以前的專業(yè)課基礎(chǔ)課老師，謝謝你們。也謝謝我身邊的同學給了我很多的幫助和學習的興趣。 祝老師們身體健康，工作順利！ 參考文獻 [1] 劉建勛．電動滾筒設(shè)計與選用手冊[M]．化學工業(yè)出版社,2000． [2] 潘我達．油冷式電動滾筒的試驗研究成果．起重運輸機械，1964． [3] 潘英. 通用機械設(shè)計 [M]. 徐州:中國礦業(yè)大學出版社，2003 [4] 方正．齒輪制造手冊[M]．機械工業(yè)出版社,1998． [5] 成大．機械設(shè)計手冊[M].化學工業(yè)出版社,1979． [6] 郭振邦 ．機械工業(yè)最新基礎(chǔ)標準應(yīng)用手冊[M]．機械工業(yè)出版社,1988 [7] 張開元．黏合與密封[M].化學工業(yè)出版社,1996 [8] 胡來容. 行星傳動設(shè)計與計算. 煤炭工業(yè)出版社. 1997.12 [9] 金豐民．滾筒組的選型與計算[M]. 化學工業(yè)出版社，1998. 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