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油冷式电动滚筒设计

发布时间:2020-04-30 15:55

  近年来,带式输送机因为它所拥有的输送料类广泛、输送能力范围宽、输送路线的适应性强以及灵活的装卸料和可靠性强费用低的特点,已经在某些领域逐渐开始取代汽车、 机车运输。成为散料运输的主要装备,在社会经济结构中扮演越来越重要的角色。特别是 电动滚筒驱动的带式输送机在粮库的散料输送过程中更加有无可比拟的优势和发展潜力。 经过大学认真学习了机械设计、机械原理和矿山运输与提升设备等课程,比较系统地 学习了所需的专业知识,已初步掌握本专业的基本技能,根据教学目标和教学计划要求, 我们进行了这次毕业设计课程。这个设计采用的是在查阅大量资料和网络资源的基础上, 把自己的所学和设计的实际技术要求相结合,对油冷式电动滚筒的减速传动装置进行了分 析计算。 前言摘要 1.1课题设计的背景 1.2电动滚筒的分类 1.3电动滚筒的工作特点 1.4国内外的技术现状.................................................................................................................8 1.国外技术现状 1.5设计目的...............................................................................................................................8 1.6 设计方法以及内容.................................................................................................................9 1.7 新技术的应用........................................................................................................................9 1.8 主要结构特点........................................................................................................................9 第二章 总体设计 112.1 基本资料............................................................................................................................. 11 2.2 整机设计原则...................................................................................................................... 11 2.3 整机传动机构方案的选择 111.渐开线齿轮平行轴定轴传动机构 112.渐开线行星齿轮传动........................................................................................................ 12 3.差动轮系机构 134.摆线 总体结构.............................................................................................................................. 15 第三章 传动方案设计 163.1 电动机的选择....................................................................................................................... 16 3.2 传动总体结构....................................................................................................................... 16 3.3 确定传动装置的总传动比 16第四章 传动机构结构设计................................................................................................................ 18 4.1 渐开线.高速级齿轮传动的几何计算 182.低速级齿轮传动的几何计算 274.2 齿轮轴的设计计算................................................................................................................ 37 1.高速齿轮轴...................................................................................................................... 37 2.低速齿轮轴...................................................................................................................... 37 4.3 法兰轴的设计计算................................................................................................................ 41 第五章 电动滚筒主要零部件的设计计算........................................................................................... 46 5.1 紧固件计算 461.螺栓的计算...................................................................................................................... 46 475.2 联接件的计算....................................................................................................................... 49 5.3 滚筒体的设计....................................................................................................................... 50 2.刮油板.............................................................................................................................51 3.滚筒体厚度的计算 515.4 轴承选择及计算 521.中间齿轮轴轴承计算........................................................................................................ 53 2.法兰轴(前,后轴)与端盖的轴承寿命计算 555.5 端盖设计.............................................................................................................................. 56 5.6 支座..................................................................................................................................... 59 5.7 吊环的选用及几何参数......................................................................................................... 60 第六章 电动滚筒用油常用密封材料.................................................................................................. 61 第七章 电动滚筒总装与检验 62第八章 油冷式电动滚筒的使用和维护 64参考文献 本设计主要介绍了油冷式电动滚筒的减速传动装置,通过具体的参数计算及特点分析制定方案,本文传动机构选用两级定轴齿轮传动。 除此之外,本文还对电动机、滚筒体、法兰轴、端盖、支座等主要零件以及轴承、密 封圈、紧固件等标准件内容的设计计算。对轴、齿轮、轴承的选型及轴、齿轮校核。 关键词:电动滚筒,齿轮传动,设计计算 mainlyintroduced oilcooled electric drum reduction drive device, make plan through specific parameter calculation articlechoose two-stage fixed axis gear drive mechanism. paperalso cylinderbody, flangeshaft, endcover, bearing othermain parts bearing,seal ring, fasteners, standard parts calculation.Selection shaft,gear, bearing shaft,gear check. Keywords: Electric drum ,gear transmission,Design Calculation 1.1课题设计的背景 随着国民经济的飞速发展和电动滚筒本身技术水平的不断提高,电动滚筒作为驱动 单元应用在斗式提升机上,作为主动辊子应用在辊道、辊子输送机上,输送各种散状、件 状物品。制成锥形电动滚筒,可容易实现辊子输送机转弯;制成两端大、中间小,类似于 双曲线形状的电动滚筒可用于工厂或林场输送各种直径的圆形钢材或圆木;经过特殊设 计,且带有安全可靠的制动或逆制装置,制成卷扬滚筒或电缆卷筒;也可以在筒体上加焊 螺旋叶片,制成轻巧的螺旋输送机。另外双速、三速或无极变速的低噪音滚筒。已经广泛 地应用于超级市场和技术密集型产品装配线上;特殊的隔爆滚筒、防腐滚筒等被应用在易 燃、易爆、空气潮湿等条件恶劣的环境下工作。 近年来,带式输送机因为它所拥有的输送料类广泛、输送能力范围宽、输送路线的适 应性强以及灵活的装卸料和可靠性强费用低的特点,已经在某些领域逐渐开始取代汽车、 机车运输。成为散料运输的主要装备,在社会经济结构中扮演越来越重要的角色。特别是 电动滚筒驱动的带式输送机在粮库的散料输送过程中更加有无可比拟的优势和发展潜力, 因此我们开拓思维、努力创新并结合自己原有的知识和现有的资料对其进行创新完善。在 此过程中检验自己的创新能力,使其应用的范围更加广泛,在国民经济的各个领域起到更 加重要的作用。 以电动滚筒作为驱动装置的带式输送机有着极其重要的意义。因其拥有结构紧凑、传 动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小、竞彩篮球,安装 维护方便等优点,并能适应在各种恶劣工作环境下工作包括潮湿、泥泞、粉尘多等。因此 国内外将带式输送机(电动滚筒驱动)广泛应用于采矿、冶金、化工、建材、交通、粮食、 能源、商业、邮电、农林等各个领域。思维的不断开阔、制造技术的不断提高和制造材料 的不断改进,带式输送机将以前所未有的速度发展。保障散料输送工作高效、安全、可靠 的运转,并将在社会和经济发展领域继续起到更加重要的意义。 经过大学认真学习了机械设计、机械原理和矿山运输与提升设备等课程,比较系统地 学习了所需的专业知识,已初步掌握本专业的基本技能,根据教学目标和教学计划要求, 我们进行了这次毕业设计课程。 毕业设计是教学计划中最后一个综合性实践环节,是学生在教师的指导下,独立从事 设计工作的又一次尝试,其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识、基 本技能研究和处理问题的能力。是我们对所学知识进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。 这次毕业设计的任务是设计一个油冷式电动滚筒,包括减速器、零件及箱体外形结构 的设计。 由于我的经验有限,所以在设计中难免出现错误,恳请老师批评改正。 1.2 电动滚筒的分类 依据电动机冷却方式分类: 风冷式,油冷式,油浸式三种。风冷式,电动机的冷却靠传导,辐射和风的对流。油 冷式,电动滚筒里有一定的冷却油液,由于滚筒体不停地旋转,筒体上的刮油板将油液不 停地浇到电动机和齿轮上,带走了电动机和齿轮产生的热量。油浸式,直接用油进行冷却。 按减速器传动划分电动滚筒类型: 定轴齿轮传动,渐开线行星齿轮传动,摆线针轮传动的电动滚筒三种。定轴齿轮传动, 这种传动结构简单,性能可靠,制造容易,安装维修方便,同时又具有效率高,噪声低的 优点。渐开线行星齿轮传动与上面比具有体积小,重量轻,承载能力大,工作平稳的优点。 摆线针轮传动,大多采用“简支梁式”结构,这种结构用在小型和微型电动滚筒上。 按电动滚筒应用的环境来划分: 有普通,腐蚀和易燃易爆三种。普通型这是指常规环境中的电动滚筒。腐蚀型,使用 在腐蚀性介质环境下,或要求不允许有自然腐蚀的环境中。易爆型,应用在化工,煤矿等 易燃易爆环境中的电动滚筒。 油冷式电动滚筒内有一定的冷却油液,由于滚筒体不停的旋转,筒体上的刮油板将油 液不停地浇到电动机和齿轮上,带走电动机和齿轮工作时产生的热量,把热量传递到滚筒 体壁上,加速了电动机散热,并对齿轮产生润滑作用。油冷式电动滚筒的关键是电动机内 部不允许进入油液。这种类型的电动滚筒是目前国内最常见的电动滚筒。 1.3 电动滚筒的工作特点 1.长时间连续工作,因此要求电动机为连续工作; 2.输送机一旦停机、要求电动滚筒能够在有负荷的情况下起动,因此要求电动机有较 大的起动转矩,而且要求起动电流不能太大; 3.电动滚筒电动机的散热条件优劣是极其重要的。 1.4国内外的技术现状 1.国外技术现状 目前国外电动滚筒主要生产厂家:其中欧洲如德国有Bauer, Baumueler 等公司。法国 Drumo,Boyer,Andantex,Redex,Nerus等公司。英 Thorite,Richard 等公司。其他如荷 Vandergard 公司,奥地利 Herco 公司,捷克 Norma 公司,匈牙利 Hukeke 公司,瑞士 Kissling 公司和Acbar 公司 ,芳兰Kone 公司等,都是欧洲较早生产电动滚筒的公司。美 国有 Sparks 公司,日本有住友商事株式会社等公司。这些公司中,有的公司年生产量高 万台不同规格大小的电动滚筒。他们所生产的电动滚筒,在西欧,北美多为油浸式齿轮传动的电动滚筒,而自然风冷式和油冷式电动滚筒较少。自然风冷式电动滚筒多用在食 品工业及生产线上,作为主要辊子使用。所有各大洲主要生产电动滚筒的厂家,包括我国 的厂家在内,目前各种电动滚筒的总年产量在40~50 2.国内技术现状为了提高我国电动滚筒的技术水平,为了满足国内广大用户不断创新的需要,20 世纪 80 年代国内成功地进行了两项电动滚筒的技术引进工作。一项是由天津市经委牵头的引进 丹麦JOKI 公司电动滚筒技术;另一项是由原机械工业部组织的引进德国WAT 公司电动滚 筒技术。总的看来,电动滚筒技术引进是成功的。各个性能指标都达到或超过了原技术输 出国产品的水平。 3.技术支持 自从引进国外的生产技术,我国的电动滚筒产品型号从原来的几种,发展到数十几种 风冷式,油冷式,油浸式电动滚筒。产品规格由原来的几百种迅速增加到4000 种以上, 而且有些型号的电动滚筒只有国内生产,而国外不生产。例如,YB 型变速轴承传动的油浸 式电动滚筒,电动机单独固定的大型外装式电动滚筒等就是如此。我国的电动滚筒在某些 方面不仅赶上了世界先进水平,而且开始单机向国外出口,改变了过去那种仅仅靠配套出 口的局面。 1.5 设计目的 主要是通过对油冷式电动滚筒的减速传动装置分析研究及网上收集对该产品在市场 上的反应,对该油冷式电动滚筒减速传动装置进行设计和优化。使之达到具备结构紧凑、 效率高、耗能少、噪音低、寿命长、运转平衡、工作可靠、密封性好、占用场地少、安装 和维修方便等优点的目的。1.6 设计方法以及内容 这个设计采用的是在查阅大量资料和网络资源的基础上,把自己的所学和设计的实际 技术要求相结合,对油冷式电动滚筒的减速传动装置进行了分析计算。首先在老师的帮助 下找到并仔细查阅了关于油冷式电动滚筒的设计总体方案文档,对油冷式电动滚筒有了初 步的理解。 主要对油冷式电动滚筒的减速传动装置从整机的设计原则出发,依据电动滚筒的设计 总体方案,结合实际情况进行设计及其优化的过程,使电动滚筒的工作性能有大幅度的提 高,结构更趋合理。主要包括电动机、传动机构、滚筒体、右轴、左轴、端盖、支座等主 要零件以及轴承、密封圈、紧固件等标准件等内容,以达到目的。 1.7 新技术的应用 1.新型传动结构的滚筒产品,如谐波齿轮传动、变速轴承传动的电动滚筒等,它们具 有体积小、传动力矩大等优点; 2.新型动力源的滚筒产品,如由液压马达驱动的液压滚筒等; 3.取消减速器的滚筒产品,这种产品已在生产线.形状改变的滚筒产品,如链轮滚筒、锥形滚筒、线 主要结构特点 由于电动滚筒是将电动机及减速装置作为一个整体置于滚筒体内部,所以电动滚筒结 构最主要的部件就是电动机和减速装置这两大部分。此外,电动滚筒中尚有用来支撑输送 带并驱动其运动的滚筒体,用来支撑电动滚筒本身的前后轴、支座,以及联接滚筒体与前 后轴的端盖、压盖、轴承、密封圈等零部件。 电动机作为带式输送机的动力源,是它的主要用途。正确选择电动机额定功率的原则 是:在电动机能够胜任机械负荷要求的前提下,最经济、最合理地决定电动机的功率。决 定电动机的功率时,要考虑电动机的发热,允许过载能力和起动性能三个方面的因素: 传动机构: 随着电动滚筒使用范围的不断扩大,各行各业对电动滚筒性能要求也不尽相同。电动 滚筒传动机构便出现了多种形式,主要有: 1.渐开线齿轮平行轴定轴传动机构; 10 2.渐开线.摆线.变速轴承传动。 其它主要零部件: 尽管电动滚筒的结构形式多种多样,但是主要零部件基本相同,除前面简述的电机和 传动机构外,主要还有滚筒体、右轴、左轴、端盖、支座等主要零件以及轴承、密封圈、 紧固件等标准件。 11 第二章 总体设计 2.1 基本资料 经过查阅相关资料,滚筒的外观如下: 滚筒外观原始数据: 适用胶带速度 B=600 mm 滚筒直径 D=500 mm 胶带运行速度 v=2.0 电机功率N=7.5 KW 电机转速 n=980 r/min 电机型号 YG160M-6 2.2 整机设计原则 1.油冷式电动滚筒的关键是电动机内部不允许进入油液; 2.充分考虑整机的安全性、可靠性; 3.为保证整机重量及可靠性,元器件均由参数优化选用。 2.3 整机传动机构方案的选择 随着电动滚筒使用范围的不断扩大,各行各业对电动滚筒性能的要求也不尽相同。下 面分别介绍电动滚筒中比较常用的几种典型传动机构: 1.渐开线齿轮平行轴定轴传动机构 平行轴定轴传动机构是电动滚筒中最常见的传动方式。由于渐开线齿轮传动具有机械 效率高、传动平稳、便于设计传动比、便于调整齿轮副中心距、承载能力高、传递转矩大、 12 便于加工制造成本低等优点,所以在电动滚筒传动机构中,应用得十分普遍。平行轴定轴 传动在电动滚筒中通常采用两级或三级传动。对于两级传动机构又可分为两级均为外啮合 传动机构及第一级为外啮合、第二级为内啮合传动两种形式,如图2。 a.两级外啮合传动 b.第一级外啮合第二级内啮合传动 图2.两级定轴传动的电动滚筒 在两级定轴传动结构的电动滚筒中,有两级传动都采用直齿齿轮的;也有两级传动都 采用斜齿齿轮的;还有第一级传动采用斜齿齿轮,第二级传动采用直齿齿轮的。对于三级 定轴传动结构的电动滚筒,直齿齿轮、斜齿齿轮的组合形式就更多了。 2.渐开线行星齿轮传动 应用在电动滚筒传动装置中的行星齿轮传动形式很多,在大功率和小功率电动滚筒中 都有应用。下面介绍几种电动滚筒中最常用的行星齿轮传动形式。 这种传动机构的优点在于,各级行星轮的数目都在两个以上,负荷可以由多个行星轮分担。 在电动滚筒长度足够长的情况下,可以通过增加传动机构的级数,获得更大的传动比,如 图3.两级行星齿轮传动电动滚筒原理图WW 型啮合形式的传动机构通常用在小功率电动滚筒中。如果将外转子电动机与WW 型行星齿轮传动机构结合在一起,可以用较少的传动级数获得较大的传动比,如图4。 13 图4.采用WW 型啮合形式的电动滚筒原理图 3.差动轮系机构 差动轮系的特点是在轮系中无固定中心轮,需要有两个主动构件,机构的运动才能确 定。差动轮系可以将一个独立运动分解为两个运动;或者将两个独立的运动合成为一个运 图5.一级行星齿轮传动与一级定轴传动组合的电动滚筒原理图在电动滚筒中单独使用差动轮系机构的情况并不多见,多数情况是采用差动轮系与定 轴轮系的组合形式。图6 是一级差动机构与一级定轴传动机构组合的电动滚筒传动机构工 作原理图。图7 是两级差动机构与一级定轴传动机构组合的电动滚筒传动机构工作原理图。 图6.一级差动传动与一级定轴传动组合的电动滚筒原理图 图7.两级差动传动与一级定轴传动组合的电动滚筒原理图 由于计算差动轮系的传动比十分复杂,而且传动比的调整也不方便,所以差动轮系传 动机构在电动滚筒中应用得比较少。 4.摆线针轮行星传动 摆线针轮行星传动装置是电动滚筒中使用较为普遍的传动机构,尤其是在中型电动滚 14 筒中使用得最多。摆线针轮行星传动相当于渐开线少齿差行星齿轮传动中的一齿差或二齿 差行星传动。只是行星轮的齿形由渐开线改为摆线,内齿圈则采用针轮。摆线针轮传动电 动滚筒示意图见8。 a.输出轴固定针齿壳输出的 b.针齿壳固定输出轴输出的 摆线针轮传动电动滚筒 摆线.摆线针轮传动电动滚筒示意图 与渐开线齿轮传动计算一样,摆线针轮行星传动机构的设计与计算,也可以利用电子 计算机。只要按照计算程序的要求,向计算机内输入必要的参数,很快就可以得到计算结 果,利用计算机辅助设计的功能,还可以在计算机上绘制各种零件的图纸及装配图。 5.谐波齿轮传动 谐波齿轮传动原理与少齿差行星齿轮传动十分相似,它是采用弹性外齿轮在传动时产 生连续变形,与刚性的内齿轮发生错齿运动,按照一定的周期、频率循环往复,将高速运 动变为低速运动。谐波传动机构主要由波发生器、柔轮和刚轮三部分组成,图9 是谐波齿 轮传动简图。 图9.谐波齿轮传动简图 6.变速轴承传动 变速轴承是一个整体的独立部件,输入轴与输出轴在同一条轴线 整体装卸变速传动轴承非常简单,便于维修。 1.双偏心套;2.内齿圈;3.传动圈;4.标准轴承;5. 推杆;6.滚柱 图10.变速传动轴承结构图 变速传动轴承工作原理与摆线针轮减速机构相同。 在电动滚筒传动装置中主要应用的减速机构大体上就是以上介绍的六种形式。从各方 面中考虑,由于渐开线齿轮传动在机械行业应用十分普遍,关于齿轮的几何计算和强度计 算都比较成熟。所以选择渐开线 总体结构 油冷式电动滚筒采用电动机、减速机构置于驱动滚筒内的新型驱动装置的结构。包括 电机和传动机构外,主要还有滚筒体、右轴、左轴、端盖、支座等主要零件以及轴承、密 封圈、紧固件等部件。 16 第三章 传动方案设计 3.1 电动机的选择 按工作条件和要求,选用三相型异步电动机,封闭式结构,电压380V,Y 型,电机型 号YG160M-6。 3.2 传动总体结构 图11 为传动装置减速器的简图: 图11 传动装置 传动顺序为外啮合小齿轮——外啮合大齿轮——内啮合小齿轮——内齿轮——滚筒 3.3 确定传动装置的总传动比 滚筒轴工作转速为 601000v D——滚筒直径,mm。500 =76.43由选定电动机满载转速nm 和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为 76980 由于滚筒内部结构受空间的限制,经过查阅资料,直径500mm的滚筒内减速器齿轮中 130mm—140mm 动比分别为 =4.2。18 第四章 传动机构结构设计 4.1 渐开线定轴齿轮传动计算 渐开线定轴圆柱齿轮传动在电动滚筒中得到广泛应用,其两级传动的常用型式如图。 图12 中,高速级可为直齿或斜齿轮,齿数分别为 ,通常低速级为内啮合传动,少数也有外啮合传动的。 图12 齿轮传动简图 1.高速级齿轮传动的几何计算 小齿轮用 40 ,调质处理,硬度241HB-286HB,平均取为 260HB;大齿轮用 45 高速级齿轮的校核计算计算项目 计算内容 计算结果 齿面接触疲劳强度计算: 1.初步计算 转矩 9.5510 1055 由《机械设计》表9.12,取1.0 19接触疲劳极限 lim 由《机械设计》图9.18clim1 710 lim2580 初步计算的许用接触应力 lim10.9 0.9710 lim20.9 0.9580 由《机械设计》表9.15,取85 =1*62.5b=62.5 2.校核计算 圆周速度v