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前 言
随着生产的不断发展,在现代的工矿企业、车站港口、建筑工地、林区农场、食品加工和国民经济各部门,越来越广泛地使用各种起重运输机械,进行装卸、运转、输送、分配等生产行业。例如一个年产上千万吨钢的钢铁联合企业,仅运进物了就有两千万吨;再加上生产作业过程中的运转设备,没有现代化、高效率的起重运输机械是无法进行生产的。在起重运输机械中有些是不可缺少的运转设备,但更多的起重运输机械,其作用早已超出单纯的辅助设备范围,它们被直接应用于生产工艺过程中,成为生产作业线上主体设备的组成部分。钢铁联合企业如此,其他国民经济部门也是如此。为促进社会主义建设事业的发展,提高劳动生产率,充分发挥起重运输机械的作用是具有重要意义的。
为了对起重设备进行更深入的学习,在这次毕业设计中,我准备了矿用提升机构设计。设计的主要内容有:矿用提升机的主要零部件(钢丝绳、吊钩、制动装置、卷筒、齿轮、行星架、轴和电动机等)的构造,工作原理及主要机构的组成和设计计算。
由于本人水平、能力有限,文中难免会出现错误和遗漏,恳请各位老师批评指正。
1 提升机驱动系统的设计
1.1 设计
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
的确定
1.1.1、设计参数:
调度重量7.5吨;
容绳量300m。
此矿用提升机构一般的起重机构,选取滚筒速度为40m/min
1.1.2、设计方案的确定
方案一:采用蜗杆减速器开式齿轮传动。蜗杆减速器均装在滚筒外,电机和滚筒轴线不同轴。这种方案的特点是构造简单,但结构不紧凑,占地面积大。(见图1.1)
EMBED AutoCAD.Drawing.16
图1.1 方案一图
方案二:采用行星轮、内、外齿轮传递运动和动力。行星轮、内、外齿轮装在滚筒及行星架内。这种方案的优点是具有重量轻、体积小、传动比大和效率高,因此广泛应用于矿山冶金等工业部门。(见图1.2)
图1.2 方案二图
综上比较两种方案一、所以择优选方案二。方案二在各个方面都优于方案一。
1.2 电机的选择
电动机已经
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
化、系列化。电动机有交流电机和直流电机之分。一般工厂都采用三相交流电,因而多采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类,异步电动机又分为笼型的绕型两种,其中以普通笼型异步电动机应用最多。目前应用最广的是Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机,其结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉,维护方便,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合,如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。在经常需要起动、制动和正、反转的场合(如起重机),则要求电动机转动惯量小、过载能力大,应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型(笼型)或YZR型(绕线型)。
提升机为一般起重设备,电动机的工作载塔为中级,启动反转频繁,工作环境较差。故采用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
1.2.1、电动机的容量
已知条件:卷筒刊径D=300mm,卷筒运转速度V=40,/min,高度重量F=7.5t。
电动机输出功率
P0=Pw/η=FV/1000ηw
=7.5×103×0.67/(1000×0.96×0.973×0.992)
=5.79kw
额定功率P.=(1~1.3)P0=(1~1.3) ×5.79=5.79~7.53kw
查资料取P.为7.5kw。
1.2.2、卷筒的转速
nw=60×V/(n×D)=60×0.67/(n×300)=42.68t/min
查《机械课程设计手册》可得电动机的型号为Y160M-6。
nm=970r/min。
1.2.3、计算总传动比,分配各级传动比
(1)总传动比
I=nm/nw=970/42.68=22.73
(2)分配各级传动比
取ib=5.54,
Ig=i/ib/22.73/5.54=4.1
(3)计算传动装置的运动和动力参数
①各轴的转速
nI=970r/min
nIII=nI/ib=970/5.54=175.09
nIII=nII/ig=175.09/4.1=42.68
②各轴的功率
pI=pm=7.5KW
pIII=7.5×0.99×0.97=7.2KW
pIII=7.2×0.99×0.97=6.92KW
③各轴的转矩
TI=9550 ×7.5/970=73.84N.m
TIII=9550×7.2×175.09=392.7 N.M
TIII=9550×6.92×42.69=1549.5 N.M
最后,将所度算的结果填入下
表
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1.1:
参 数
轴 名
电动机
I
II轴
滚筒轴(III)
转速n(r/min)
970
970
175.09
42.68
功率P/kw
7.5
7.5
7.2
6.92
转矩(N.m)
73.84
73.84
392.7
1549.5
传动比i
5.54
4.1
1
效率η
0.97
0.99
0.99
表1.1轴的工况表
2 提升机传动系统的设计
2.1 电动机轴齿轮的设计
2.1.1、齿轮传动是应用最广泛的一种机械传动,它是依靠齿轮齿廓直接接触来传递运动和动力的,具有传动比恒定,效率高,使用帮助长,适用范围广及承载有力高等优点。在生产实践中,对齿轮传动的要求是多方面的,但归纳起来不外乎下列两项基本要求:
(1)传动要准确平稳 即要求齿轮传动在工作过程中,瞬时传动比要恒定,且冲击、振动小。
(2)承载能力高 即要求齿轮传动能传递较大的动力,且体积小,重量轻,寿命长。
2.1.2、选定齿轮的传动类型、精度等级、材料、热处理方式,确定许用应力。为提高齿轮的承载能力和传动平稳性,采用高变位齿轮传动。考虑上减速器的功率较大,故齿轮选用硬齿面,齿轮的材料为20Cr钢渗碳淬火,硬度为56∽62HRC(查表)齿轮按7级精度制造(查表)。
oHIim=1500MP(查图), OFIim=460MP(查图)
SF=1(查表),SH=1, Yx=1.0(查图),
故 [OH]=o HIim/SH=1500/1=1500 MP。
[oF]=o FIimYx/SF=460×1=460 MP。
2.1.3、按轮齿弯曲疲劳强度设计
计算齿轮的模数由公式
m≥{2KT1YFsY /ΨdZ12[o F]}1/3 MP。
确定公式内各计算数值
(1)初步选定齿轮参数
设齿数比为u=4, Z1=24,故Z2=uZ1=4×24=96
Ψd=0.7(查表)
(2)计算小齿轮的名义转矩
T1=9550P/n1=9550×7.5/970=73.84N.m=0.7384N.mm
(3)计算2载荷系数K
KA=1(查表) V=3m/s, V Z1/100=3×24/100=0.72
Kv=1.15(查图)
εa=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]COSß=[1.88-3.2(1/24+/96)×1=0.2448
Ka=1.1(查图) Kß=1.19 (查图)
K=KAKVKaKß=1×1.15×1.11×1.19=1.5
(4)查取复合齿形系数YFS并比较YFS/[ oF]
YFS1=4.25, YFS2=3.98 (查图)
YFS1/[ o F]1=4.25/460=0.0092 >YFS2/[ o F]2=3.98/460=0.0057
(5)计算重合度系数
Yε=0.25+0.75/εa=0.25+0.75/1.71=0.6886
(6)设计计算
m≥{2KT1YFSY2/ΨdZ12[oF]}1/3
={2×1.5×0.7384×105×0.0092×0.6886/0.9×242}1/3=1.52
将模数圆整为标准值,取m=2
2.1.4、几何尺寸的计算
d1=mZ1=24×2=48mm
d2=mZ2=2×96=192mm
a=m/2(Z1+Z2)=2/2(24+96)=120mm
b=Ψd×d1×0.9×48=43.2mm,取b2=45mm
b1=b2+(5∽10)=50∽55mm,取b1=55mm
2.1.5、校核齿面接触疲劳强度
O H=ZEZHZε[2KT1(U+1)ubd12]1/2
式中 ZE=189.8MPa
ZH=2.5
Zε=[(4-ε a)/3]1/20-[(4-1.71/3)]1/2=0.87
oH=ZEZHZε[2KT1(U+1)/ubd12]1/2
=189.8×2.5×0.87×[2×1.5×0.7384×105×105×(4+1)/45×482×
4]1/2=674.64MPa<[o H]=1500MPa
接触疲劳强度足够。
2.1.6、齿轮的实际圆周速度
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