浓缩机设计(机械CAD图纸)

日期:2022-09-27



  本科机械毕业设计论文CAD图纸 21浓缩机选型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 22 浓缩池面积的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.3 浓缩池直径的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.4 总传动比 减速器的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„431 行星齿轮传动的配齿计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 32 减速器的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 33 轴的设计及计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 34 滚动轴承的选择和计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„35 35 键联接的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„38 36 减速器的润滑和密封形式„„„„„„„„„„„„„„„„„38 37 减速器箱体、附件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„39 开式齿轮传动„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„424.1 按齿根弯曲强度初算模数 m„„„„„„„„„„„„„„„42 42 齿轮几何尺寸的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„43 4.3 齿面接触强度的校核计算„„„„„„„„„„„„„„„„44 4.4 开式齿轮轴的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„47 4.5 滚动轴承的选择和计算„„„„„„„„„„„„„„„„„61 4.6 键联接的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„63 机架的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„645.1 机架的外型尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„66 5.2 浓缩机机构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„67 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 电动机控制系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„74结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„71 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„72 附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„74 翻译部分 英文原文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„80 中文译文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„86 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„91 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 参考文献 刘鸿文材料力学高等教育出版社 甘永利几何公差上海科学技术出版社 机械设计课程设计上海交通大学出版社 程志红机械设计东南大学出版社 机械设计手册机械工业出版社 吴中俊、黄永红《可编程序控制器原理及应用》北京:机械工业出版社,20044[10] 饶振纲《行星齿轮传动》北京:机械工业出版社,19986 [11] 匡亚莉《选煤工艺设计与管理》徐州:中国矿业大学出版社,20065 [12] 谢广元《选矿学》 中国矿业大学出版社,20018 [13] 陈建中,沈丽鹃《矿山机械》(讲义)徐州:中国矿业大学化工学院,20071 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 概论浓缩设备在选矿厂一般用于过滤之前的精矿浓缩或尾矿脱水,还可广泛 用于煤炭、化工、建材以及水源和污水处理等工业中含固料浆液的浓缩和净 浓缩机主要由圆形浓缩池和耙式刮泥机两大部分组成,浓缩池里悬浮于矿浆中的固体颗粒在重力作用下沉降,上部则成为澄清水,使固液得以分离, 沉积于浓缩池底部的矿泥由耙式刮泥机连续地刮集到池底中心排矿口排出, 而澄清水则由浓缩池上沿溢出。 耙式浓缩机通常可分为中心传动式和周边传动式两大类,构造大致相同, 都是由池体、耙架、传动装置、给料装置、排料装置、安全信号和耙架提升 装置组成。 浓缩机的池体一般可用水泥制成,小型号的可用钢板焊制,为了便于运 输物料,底部有 12的倾角;与池底距离最近的是耙架,耙架下有刮板; 浓缩机的给料一般是先由给料溜槽把矿浆给入池中的中心受料筒,而后再向 四周辐射;矿浆中的固体颗粒逐渐浓缩沉降到底部,并由耙架下的刮板刮入 池底中心的圆锥形卸料斗中,在用沙泵排出;池体的上部周边没有环形溢流 槽,最终的澄清水由环形溢流槽排出;当给料量过多或沉淀物浓度过大时, 安全装置发出信号,通过人工手动或自动提怕装置将耙架提起,以免烧坏电 机或损坏机件。 中心传动耙架浓缩机,其耙臂由中心衍架支撑,衍架和传动装置置于钢 结构或钢筋混凝土结构的中心柱上。由电动机带动的蜗轮减速机的输出轴上 安有齿轮,它和内齿轮啮合,内齿轮和稳流筒连在一起,通过它带动中心旋 转架饶中心柱旋转,在带动耙架旋转。可以把一对较长的耙架的横断面做成 三角形,三角形的斜边两端用铰链和旋转架连接,因为是铰链连接,可以使 耙架向上向后提起,大型中心传动浓缩机的国产规格为16m、20m、30m、40m 和53m,已有直径达到100m 的产品,国外已达183m。 周边传动耙式浓缩机,池中心有一个钢筋混凝土支柱,耙架一端借助于特殊 轴承置于中心支柱上,另一端与传动小车相连接,小车上的辊轮由固定在小 车上的电机经减速器,齿轮齿条传动装置驱动,使其在轨道上滚动,带动耙 架回转,为了想电机供电,在中心支柱上装有环形接点,而沿环滑动的集电 接点则与耙架相连,将电流引入电机。 一般选型原则 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 在选择浓缩机时,一般应根据给料量、给料量粒度的组成、物料沉降速 度、给料和排料的固液比、矿浆及泡沫的黏度、浮选药剂和絮凝药剂的类型、 矿浆温度等因素来确定其规格和类型。一般选择是: 给料量较小时一般选用中心传动式浓缩机,给料量较大时则选用周边传 动式浓缩机,物料密度小可用辊轮式,反之以齿条式为宜。 在厂地小和寒冷地区浓缩机设于室内时,可选用高效浓缩机,但要考虑 到絮凝剂的效果及其对下面工序的影响。 既要满足下段作业对精矿或中矿含水量的要求,又要严格控制和减少随 溢流流失的金属量及溢流水的浊度。 应尽量通过生产性实验或模拟实验确定所需浓缩机面积,并据此选用合 适的浓缩机。 在准确掌握被浓缩矿浆特性的情况下,可参照处理类似矿石选矿厂的生 产指标选用相应的浓缩机。 选型2.1 浓缩机选型 颗粒在煤泥水中的沉降为干扰沉降,其沉降速度可按利亚申柯公式计算: 实验指数,一般取煤泥水的液固比 颗粒的粒度, 颗粒的密度, 沉降速度, 颗粒在煤泥水中的干扰 与质量百分比浓度C之间的换算: ,已知C=20%,所以R=4 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 代入得: 22浓缩池面积的计算: Gf G――入料中的干煤泥量,thf――每小时沉淀1 吨煤泥,所需的沉清面积, 代入得:F=2473=1752 23浓缩池直径的计算: 为给料桶直径,由经验法得d=07m所以, =15m根据浓缩池的直径,由经验法选择浓缩池池深 为了避免耙架转动时影响物料的沉降过程,,耙架的旋转速度应该很慢,通常最外围的线;这个速度取决与浓缩物料的性质, 若浓缩物料粒度较粗,且容易沉降,刮板的线;MIN 左右:细煤泥浓缩 时,刮板的线;因此选择本设计最外围刮板的线;min本设计采用周边传动方式,传动部分的电动机功率选则 Y132M2-6,功率 55kw,额定转速960rmin耙架转速01rmin,辊轮轨道中心圆直径156M, 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 辊轮直径 03M,由此得辊轮的转速为 n2=52rmin,电动机相连的减速器采用 行星齿轮减速器 24 总传动比i 的计算: i=96052=184153 减速器的设计31 行星齿轮传动的配齿计算: 选行星轮个数np 根据i值的大小可预先选取中心轮a 的齿数za =13,再按公式计算齿数zb 本科机械毕业设计论文CAD图纸 77 再由公式得:Ze=zb+np=77+3=80 因ze-za=80-13=67 为偶数,则由公式可得 Zc=05ze-za-05=33 再验算其传动比iae 18480 77 1377 184615 1846153 可见该配齿计算结果完全满足其传动比要求32 减速器的计算 本设计减速器采用3Z(II)型行星传动,由于其采用了一个公共的行星 轮C,因此,该3Z(II)型传动可以分为a-c,b-c 和e-c 三个啮合齿轮副。 a-c b-c 同e-c 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 通常是不能满足za+zc=zb-zc=ze-zd 的条件。所以,为了使得各齿轮副的实际啮合中心距 等,就不可避免地要采取角度变位传动。321 行星减速器的变位系数和啮合角计算: 首先应将传动分为a-c,b-c 和e-c 三个啮合齿轮副,因为,齿数差(ze-za) =67 为奇数,则可取 xe=xc=+025,即在 e-c 齿轮副中,变位系数和 ecec ec =05m80-33=235m对于 b-c 啮合,据同心条件可得其角度变位的中心距为 ecbc bc22 根据表中的公式,则得其中心距变动系数为yb= bcbc 其啮合角 cosarccos bcbc bc 变位系数和为817 invinv 1817+025=2067对于a-c 啮合,因其标准中心距为 ac23 ,访上可得ya=05, 538 0538-025=0288对于a-c: 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 小齿轮选40Cr 钢,调质,HBS=241~286;大齿轮选40Cr 钢,调质, HBS=241~286。查取小齿轮 11MPa MPa MPa MPa 齿轮精度等级为7级精度。 322 按齿根弯曲强度初算齿轮模数m 齿轮模数m 的初算公式为 FaFp Kd—算式系数,对于直齿轮传动Km=121T1—啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩,Nm T1=9549 24960 查表选载荷分布不均匀系数 计算弯曲强度的行星轮 查表选 小齿轮齿宽系数 综合系数,查表选 Z1—齿轮副中小齿轮齿数mm limlim 37813 45 FaFp 分度圆直径39 13 9933 本科机械毕业设计论文CAD图纸 231 77 24080 aa636 ac25 ab25 ae齿根高 886 fc951 faaa 本科机械毕业设计论文CAD图纸 636 fcac fbab feae 4675 106636 23525 齿根圆直径228 33886 250951 节圆直径40 8478 3913 33 13 3313 本科机械毕业设计论文CAD图纸 101 1522 10113 33 33 3313 24633 77 77 3377 24033 80 80 3380 基圆直径648 3620 cos 39 cos 9320 cos 99 cos 21720 cos 231 cos 22520 cos 240 cos 齿顶圆压力角99 46648 36arccos arccos aaba aa 28272 1060296 93arccos arccos acbc ac 235069 217arccos arccos abbb ab 本科机械毕业设计论文CAD图纸 73 2355262 225arccos arccos 重合度端面重合度 本科机械毕业设计论文CAD图纸 1739 45 323装配条件的验算 对于所设计的上述行星齿轮传动应满足如下的装配条件。 邻接条件 按公式验算其邻接条件,即 acac 将已知的ac 180sin 106mm 即满足邻接条件。同心条件 按公式验算该公式3Z(II)型行星传动的同心条件,即 ecbc ac 则满足同心条件。安装条件验算 按公式验算其安装条件,即得 8013 7713 整数 整数) 所以,满足其安装条件。324 传动效率的计算 的节圆直径大于内齿轮 24075 可采用如下公式进行计算,即本科机械毕业设计论文CAD 图纸 已知923 1377 取齿轮的啮合摩擦因数代入上式,可得 所以,其传动效率为81 325结构设计 根据3Z(II)型行星传动的工作特点、传递功率的大小和转速的高低等 情况,对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮(太阳轮)a 的结构, 以为它的直径d 较小,所以,轮a 应该采用齿轮轴的结构形式;即将中心轮 与输入轴连成一个整体。且按该行星传动的输入功率P和转速 初步估算本科机械毕业设计论文CAD 图纸 输入轴的直径 ,同时进行轴的结构设计。为了便于轴上零件的装拆,通常将轴制成阶梯形。总之,在满足使用要求的情况下,轴的形状和尺寸应力求 简单,以便于加工制造。 内齿轮 采用了十字滑块联轴器的均载机构进行浮动;即采用齿轮固定环将内齿轮b 与箱体的端盖连接起来,从而可以将其固定。内齿轮e 采用了 将其于输出轴连成一体的结构,且采用平面辐板与其轮毂相联接。 行星轮c 采用带有内孔的结构,它的齿宽 与中心轮a的啮合良好,同时还应保证其与内齿轮b 想啮合。在每个行星轮的内孔中,可安装两个滚动轴承来支撑着。而行星轮轴在安装到转 的侧板上之后,还采用了矩形截面的弹性挡圈来进行轴向固定。由于该3Z 型行星传动的转臂X 不承受外力矩,也不是行星传动的输入或 输出构件;而且还具有 个行星轮。因此,其转臂X采用了双侧板整体 式的结构型式。该转臂x 可以采用两个向心球轴承支撑在中心轮a 326齿轮强度验算 由于 3Z(II)型行星齿轮传动具有短期间断的工作特点,且具有结 构紧凑、外廓尺寸较小和传动比大的特点。针对其工作特点,只需按其齿根 弯曲应力的强度条件公式进行校核计算,即 Fp 首先按公式计算齿轮的齿根应力,即Fp 其中,齿根应力的基本值Fo SaFa 许用齿根应力Fp RrelTrelT NTST minlim 现将该3Z(II)行星传动按照3个齿轮副a-c、b-c 和e-c 分别验算 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 如下。 (1)a-c 齿轮副 名义切向力Ft 124540 742000 2000 =15。b动载荷系数 =115。c.齿向载荷分布系数 查表得,所以 行星轮间载荷分配系数Fp 本科机械毕业设计论文CAD图纸 行星轮间载荷分配系数 Fp HpFp f齿形系数Fa 齿形系数Fa 由图查得64 g.应力修正系数Sa 应力修正系数Sa 由图可得62 可按公式计算,即78 因行星轮c不仅与中心轮a 啮合,且同时与内齿轮b 相啮合,顾取齿宽b=93mm 计算齿根弯曲应力 本科机械毕业设计论文CAD图纸 按公式计算齿根弯曲应力,即 93225 SaFa 93225 SaFa 70mm 计算许用齿根应力Fp RrelTrelT NTST minlim limmm RrelTrelT NT ST 取值如下。应力系数 ST limlim 寿命系数NT 按表查得NT 齿根圆角敏感系数relT 按图查得relT 相对齿根表面状况系数RrelT 代入上式得98 按表中对应的公式计算,即本科机械毕业设计论文CAD 图纸 02 378mm 70mm 463mm ,所以a-c 齿轮副满足齿根弯曲强度条件。 (2)b-c 齿轮副 在内啮合齿轮副b-c 中只需要核对内齿轮b 的齿根弯曲强 度,即仍按公式计算其齿根弯曲应力 即计算许用齿根应力Fp 77mm relTNT Sa Fa Fp 1245mm SaFa 50mm RrelTrelT NTST Fpmm minlim 378故b-c 齿轮副满足齿根弯曲强度条件。 (3)e-c 齿轮副 仿上,e-c 齿轮副只需要校核内齿轮e 的齿根弯曲强度, 即仍按公式计算,仿上,与内齿轮b 不同的系数为 Fp本科机械毕业设计论文CAD 图纸 代入上式则得 9302 1245mm SaFa 50mm RrelTrelT NTST Fpmm minlim 378故e-c 齿轮副满足齿根弯曲强度条件 33 轴的设计及计算 331 高速轴 3311 圆周向力Ft 和径向力Fr 的大小: 转矩T 960 1055 74609375Nmm 轴上小齿轮分度圆直径:da1=39mm 圆周向力: Ft1=2T1d1 =27460937539 =382612N 径向力:a= 20 Fr1=Ft1tanα=382612tan20 =13926N3312 初步估算轴最小的直径 选取40CrNi 合金钢作为轴的材料,调质处理,由表查得材料力学性能数据为: 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 MPa MPa430 MPa260 计算轴的最小直径,由表选取A=106,则得mm mm 22960 75 06 考虑装联轴器加键,计算轴的最小直径并加大4%—5%,故取轴最小的直径 d=23mm 3313 轴的结构设计 轴段1与电动机通过键相连接,选择AMN内张摩擦式安全联轴器,查设计手册得轴孔的直径 d1=23 mm,联轴器轴孔长度为 52mm,实 际使用长度为52-1~4=49mm,轴段1 的长度L1=49mm 的长度L2=29mm,轴段2 的直径D2=28mm。 了方便加工齿轮使轴段左半部分的直径为35mm;齿轮齿宽为95mm,转臂最小厚度为115mm,转臂与箱体内壁间距离取75mm, 转臂与齿轮间距离取为2mm,轴承选择d=35、D=62、B=14 的深沟 球轴承,用来支撑轴和行星架。所以轴段3 的长度L3=170mm,轴 的直径D3=35mm。3314 绘制轴的弯矩图和扭矩图: (1)求轴承反力: 水平面:本科机械毕业设计论文CAD 图纸 FtHA HDHC HA HB HDHC HDHC HDHC HB 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 联立方程,解得 HDHC HA HB 06 垂直面VD VC VB VDVC VDVC VDVC VA VB VDVC VA VB 353 水平面:78 HDHC HA HB VDVC VA VB 91727325417578 =2702207Nmm (4)扭矩T: T=74609375Nmm 5、按弯扭合成强度校核轴的强度: 当量弯Mca= ,取折合系数a=06,Mca= =48985875Nmm 轴的材料为40CrNi 合金钢,调质处理。由表查得σ b=900 Nmm ,由表查得材本科机械毕业设计论文CAD 图纸 料许用应力[σ -1]b=80 Nmm。 由式得轴的计算应力为 Nmm 899 4898587501d caca ca 由计算结果可知,该轴满足强度要求6、精确校荷轴的疲劳强度 A:轴的细部结构设计 圆角半径:各肩部处圆角半径见图纸 键槽:半联轴器与轴周向固定采用A 型平键连接,按 GB1095-2003, GB1096-2003 半联轴器处的键为2514160 配合:参考设计图纸和设计手册 =147113581Nmm精加工方法:参考设计图纸和设计手册 B:选取危险截面: 如图所示:1-1 截面所受的力最大,应力集中教严重,2-2 截面虽说 受力不是最大,但截面尺寸小,仍很危险需要进行校荷。 C:计算危险截面工作应力 截面1-1: 截面弯矩:M =4301318524Nmm截面扭矩:T=3906818182Nmm 抗弯截面系数: W=01d 抗扭截面系数:WT=02d 截面上弯曲应力:σb=MW=43013Nmm =19534Nmm 2=19534Nmm截面2-2: 截面弯矩:M =(73-12)M73=3594252465Nmm截面扭矩:T=3906818182Nmm 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 抗弯截面系数:W=01d =26796Nmm 2=13398NmmD:确定材料特性系数 ,根据rd=2590=0028,Dd=10090=1111 查机械设计手册插值计算得: 49 b,查机械设计手册插值计算得: 46 ,根据σb,查机械设计手册插值计 算得: 69 ,根据d由机械设计手册查得 64 表面加工方法,查机械设计手册得: 82 本科机械毕业设计论文CAD图纸 693 同一截面如有两个以上的应力集中源,则选取其中较大的系数来计算安全系数,本题中每个危险截面只有一个应力集中源,所以不需要比较 F:计算安全系数 取许用的安全系数为[S]=14 1-1 截面: 890 4346 1905 19476 ca2-2 截面: 838 49745 1305 13693 ca由计算结果可知,轴疲劳强度安全 332 输出轴 3321 圆周向力Ft 和径向力Fr 的大小: 转矩T 1055 11156971Nmm 轴上小齿轮分度圆直径:da1=240mm 圆周向力: Ft1=2T1d1 =211156971240 =92975N 本科机械毕业设计论文CAD 图纸 径向力:a= 20 Fr1=Ft1tanα=92975tan20 =33841N3322 初步估算轴最小的直径 选取40CrNi 合金钢作为轴的材料,调质处理,由表查得材料力学性能数据为: MPa MPa430 MPa260 计算轴的最小直径,由表选取A=106,则得mm mm 11252 081 75