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1、目录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 绪论绪论 .1 1.1 斗式输送提升机概述.1 1.2 斗式输送提升机的发展及现状.3 1.2.1 国外输送提升机技术的现状3 1.2.2 国内输送提升机技术的现状4 1.2.3 国内外输送提升设备技术的差距4 第 2 章 斗式输送提升机的工作过程 .7 2.1 概述.7 2.2 斗式输送提升机工作过程分析.7 2.2.1 装料过程7 2.2.2 斗式输送提升机的进料方式8 2.2.3 料斗的运行速度8 2.2.4 物料的特性8 2.2.5 提升过程9 2.2.6 卸料过程9 第 3 章 斗式输送提升机的主要构件 .12 3.1 牵引构件.12
2、 3.2 料斗.13 3.2.1 塑料畚斗的理化性能15 3.2.2 塑料畚斗的应用特点15 3.3 头轮和底轮.16 3.4 机壳.17 3.4.1 机座外壳17 3.4.2 机筒17 3.4.3 机头外壳18 3.4.4 止逆装置18 3.4.5 驱动装置18 第 4 章 斗式输送提升机的计算 .20 4.1 斗式输送提升机的理论计算.20 4.1.1 斗式提升机生产率计算20 4.1.2 填充系数21 4.1.3 斗式提升机的运动阻力和驱动功率22 4.1.4 电动机需要功率26 4.2 设计计算.26 4.2.1 生产能力计算27 4.2.2 头轮直径的计算27 4.2.3 运行阻力的
3、计算28 4.2.4 计算头轮轴功率及所配用电机功率31 4.2.5 链的计算32 4.2.6 润滑方式的确定35 4.3 主要零件的强度计算.36 4.3.1 传动链条36 4.3.2 头部主动轴的强度计算37 4.3.3 头部轴瓦校核43 第 5 章 斗式输送提升机的安装、调试与维护 .44 5.1 通用斗式输送提升机安装与调整.44 5.2 斗式输送提升机的运转.44 5.3 斗式输送提升机的维护.45 5.4 斗式输送提升机的故障排除.47 结论 .48 致谢 .49 参考文献 .50 附录 1 52 附录 2 56 I 摘 要 目前,国内普遍使用的斗式输送提升机在输送粮种过程中存在破
4、损率偏大 的问题，特别是已经精选好的谷物经提升又产生破碎，降低整套机器的技术指 标。因此研究新型结构的提升机，防止谷物破碎，提高经济性，在粮油等工业 中具有重要的实用意义。 论文根据给定设计参数，提出了一种结构新颖的斗式输送提升机，探讨了 斗式输送提升机的结构特点和种类，分析了工作过程，并对其进行了结构设计。 该机采用套筒滚子链作为牵引构件，运输过程中采用低线速度运行，运行平稳， 且可显著降低谷物破损率，破损率低于 0.1%。既能垂直提升又可做上、下部 的水平输送，特别适用于加工提升作业，对水稻、豆类等易破碎品种的输送提 升效果更佳。 关键词 斗式输送提升机 破碎率 套筒滚子链 II Abst
5、ract At present, the bucket elevator universally used in the process of the grain transportation have the increasing problem of breakage, specially the grain already selected produced breakage again after the promotion stave, reduced the technical specification of the entire wrap machine. Therefore
6、studies on the new structure of the elevator, preventing grains crash and enhancing the efficiency have the vital practical significance in the cooking oil industries. The paper basis on the assigns of design variable, proposed one kind novel structure of basket transportation elevator, discussed th
7、e unique feature and the type of the basket elevator, has analyzed the work process, and has carried on the structural design to it. This machine uses the bush roller chain as the tow component, in the transportation process uses the low link speed movement, the movement is steady, also can obviousl
8、y reduce the grain breakage rate, the breakage rate is lower than 0.1%. It can make the vertical promotion and up and down part level transportation, specially it is more better transportation promotion effect to the easy stave variety，such as the rice, the legumes and so on. Key words basket transp
9、ortation elevator breakage rate bush roller chain 1 第 1 章 绪论绪论 1.1 斗式输送提升机概述 1-给料斗 2-链条 3-改向链条 4-料斗 5-驱动链轮 6-卸料斗 图 1-1 链斗式输送提升机 斗式输送提升机的工作原理是以链条或胶带作为牵引构件、挂斗装载物料、 垂直输送的提升设备，主要用来提升粉状、粒状及小块物料1。 斗式输送提升机的挂斗可分为深圆底形、浅圆底形两种2。深圆底形挂斗 适用于输送干燥的、松散的、易于投出的物料，浅圆底形适用于掏取深度较大、 容易结块、难于投出的物料3。 斗式输送提升机主要由电动机、减速器、联轴器、头轮（
10、驱动轮） 、尾轮、 机壳及支架等组成，通过给料斗向料斗内定量进料、水平垂直输送及卸料作业。 从工艺角度看，斗式输送提升机一般不实行多机连续输送物料，特别是新型斗 式输送提升机，垂直提升高度可达 50-80m,基本满足使用要求，连续输送不必 组合使用。 2 斗式输送提升机的链条（胶带）及挂斗工作在封闭的腔体内，输送散状物 料不易产生对环境的污染，输送物料的体积质量范围较宽，可广泛应用于冶金、 化工、建材、机械、轻工、粮食等行业，如输送煤炭、砂石、水泥、矿渣、黏 土等4。 斗式输送提升机主要由牵引构件、承载构件、驱动装置、张紧装置、逆止 装置以及机壳等部分组成。提升高度较大的提升机，在中段还有导向
11、装置，以 防止有载分支在运动过程中由于摇晃产生碰撞。对于倾斜式提升机还需要在有 载分支段上增设支撑装置。采用带条作牵引构件的导向装置和支撑装置与带式 输送机支撑装置相同5。 斗式输送提升机的承载构件为装载料斗。一般用薄钢板焊接或冲压制成。 为减小料斗自重，也可采用玻璃钢制作。料斗结构形式有深斗、浅斗和导槽斗 三种。根据工作速度和被输送物料特性的不同，可选用不同形式的料斗。 （1） 深斗：斗深度大，斗口与后壁夹角大，可装较多的物料，但卸料时较难卸尽。 它适用于装卸流动性好的物料，如干砂、砾石、煤、粮食等。料斗装在牵引构 件上需要有间隔距离。 （2）浅斗：斗较浅，斗口角小，装载量较小，但易卸尽。
12、它适用于装卸潮湿、粘性等流动性差的物料，如水泥、湿砂、石膏粉等。料斗 装在牵引构件上也需要有间隔距离。 （3）导槽斗：有称三角斗。斗体侧壁作为 挡边，挡边与料斗的前壁构成一个槽，当料斗饶过提升机头部滚筒卸料时，前 一料斗底部的导料槽正好导引后一料斗卸出的物料从卸料口卸出。这种斗形适 用于装卸有磨损性的脆性材料，如大块的煤、矿石、焦碳等。料斗密集排列安 排在牵引构件上。 斗式输送提升机的驱动装置设在提升机的头部，与带式输送机的驱动装置 相似。它主要由电动机、传动装置、驱动链轮所组成。此外，还必须装设制动 器和停止器，以防止因突然断电的发生，而使有载分支在物料重力的作用下倒 行，进而引起机械损坏。
13、斗式输送提升机的张紧装置通常安装在底部。特别是 在高度较大的提升机中用链条作牵引构件，起延伸率小。因此，斗式输送提升 机的张紧装置一般采用螺旋式，依靠两根拉紧螺杆进行张紧。 为防止粉尘污染环境，斗式输送提升机通常在密封的罩壳内。罩壳的上部 与驱动装置、传动链轮组成提升机头部，为使物料能够卸出，设有卸料口。罩 壳的下部与张紧滚筒组成提升机底座，在底座上为进行供货应开设装料口。对 于从货堆上直接挖取物料的提升机，底部做成敞开式的。中部罩壳有整段或分 段的，由薄钢板焊成。对分段罩壳，其连接处应加衬纸垫、密封，用螺栓连接。 3 为对装料过程进行观察以及便于检查修理，在整个罩壳的适当位置开有观察孔、 检
14、查孔。 料斗的装载和卸载对斗式输送提升机的工作情况和生产率影响很大。因此， 合理的选择和确定斗式输送提升机的装载和卸载的方式是十分重要的。装载有 两种，即挖取式和流入式。挖取式装载是料斗从机底座或露天的料堆中自行挖 取物料。采用挖取式装载的料斗应间隔排列，适用与高速输送粉状，粒状或中、 小块磨损性小的物料，如煤粉、谷物、水泥等。流入式装载是由专门的加料漏 斗均匀地连续不断地将物料直接装入料斗内。采用流入式装载的料斗一般应密 集布置在牵引构件上，且料斗运动速度较低。流入式装载主要适用于输送沉重、 大块的物料，如砾石、 矿石等。卸栽有三种，即离心式（如图 1-2-a） 、重力 式(如图 1-2-b
15、) 和离心-重力式（如图 1-2-c） 。 斗式输送提升机具有结构简单、占用生产面积小、提升物料稳定、提升高 度大、输送量大、耗能省的优点。因此它的用途是极为广泛的。 图 1-2-a 重力式 图 1-2-b 离心式 图 1-2-c 混合式 图 1-2 料斗的卸料方式 1.2 斗式输送提升机的发展及现状 1.2.1 国外输送提升机技术的现状 国外斗提机技术水平与国内相比存在很大的技术优势，例如在材料选择、 制造工艺等方面国内尚达不到国外先进水平的技术要求；国内斗提机的输送能 力、提升高度等还相对落后。国外采用钢绳芯输送带作为牵引构件，并采用小 型斗提机定量供料，使斗提机的输送能力高达 2000t
16、/h，提升高度高达 350m；我国板链式斗提机存在发展相对较慢，而在国外尤其是日本、美国等 4 国家制造的板链式斗提机的性能参数往往超过环链式和胶带斗提机，提升高度 可达 90m，输送能力超过 1500t/h,牵引构件使用寿命可达 10 年，应用范围很 广6。 国外输送提升机技术的发展很快，其主要表现在两个方面：一方面是输送 提升机的功能多元化、应用范围扩大化，另一方面是输送提升机本身的技术与 装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高速等大型输送提升机已成为 发展的主要方向，其核心技术是开发应用于了输送提升机动态分析与监控技术， 提高了输送提升机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的输
17、送机已达 到 5500t/h 左右，其关键技术与装备有以下几个特点： 1.设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产 300500 万吨以上高产高效集约化生产的需要。 2.应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率 软起动与自动张紧技术，对输送提升设备进行动态监测与监控，大大地降低了 牵引构件的动张力，设备运行性能好，运输效率高。 3.采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送提升设备变向运行等技术， 使输送提升设备单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的 通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。 4.新型、高可靠性关键元部件技术。 1.2.2 国
18、内输送提升机技术的现状 国内的斗提机的设计制造技术是 50 年代从苏联引进的，直到 80 年代几乎 没有大的发展。自 80 年代后，随着国家改革开放和经济发展的需要，一些大 型及重点工程项目引进了一定数量的斗提机，从而促进了国内斗提机的发展。 我国生产制造的输送提升机的品种、类型较多6-7。在“八五”期间，通过国家 一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，输送提升机械的技术水平有了很大 提高，国内对输送提升设备的减速关键技术及其主要元部件进行了理论研究和 产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电 控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。 1.2.3
19、国内外输送提升设备技术的差距 我国输送提升机的主要性能与参数已不能满足高产高效生产的需要。我国 的输送机与国外的输送机主要有以下几个方面的差距。 5 1.国产输送机的装机功率约为国外产品的 30%40%，固定输送提升机的 装机功率相差更大。 2.运输能力 我国输送机最大运量为 3000 t/h，国外已达 5500 t/h。 3.国内输送提升机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其 效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用。 4.在控制系统上的差距 （1）驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式 多样，如 BOSS 系统、CST 可控传动系统等，控制精度
20、较高。 （2）监控装置 国外输送提升机已采用高档可编程序控制器 PLC，开发 了先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传 输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送提升机仅采用了中档可编 程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。没有自动临近 装置和故障诊断与查询等。 （3）输送机保护装置 国外输送提升机除安装防止牵引构件跑偏、撕裂、 过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传 动滚筒、变向滚筒的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；牵引构件 的撕裂监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基 本处于空
21、白。而我国现有的防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏 性、寿命都较低。 7 第 2 章 斗式输送提升机的工作过程 2.1 概述 闭合的牵引构件环绕于头轮和底轮上，并被张紧装置张紧。在牵引构件的 全长上，每隔一定距离安装一个料斗。为了防止物料的抛撒和灰尘飞扬，这些 运动的部件用机壳封闭。工作时，外部的驱动装置通过头轮带动牵引构件和料 斗运行。物料从机座的进料口进入机座底部，被运动着的料斗挖起并向上提升。 到达机头后，物料在重力和离心力的作用下脱离料斗，从泻料口排出。 按照斗式输送提升机的工作特性或结构特性不同，斗式输送提升机可分为 多种类型。按固定与否可分为固定式和移动式；按牵引构件的类
22、型可分为带式 （即带斗输送提升机）和链式（即链斗输送提升机）两种；按照料斗的运行速 度可分为低速（2.5m/s）三种。斗式输 送提升机的类型根据其使用条件和所输送物料的性质，如块度、重度、温度、 脆性、流散性等来选择。 2.2 斗式输送提升机工作过程分析 斗式输送提升机的全部工作可分为三个过程，即装料、提升和卸料7。这 三个过程紧密衔接，构成了斗式输送提升机的完整工作过程。任何一个过程出 现问题，都会影响提升机的正常工作，轻则产生回流，降低产量，重则发生堵 塞，造成停车8。因此，必须深入研究斗式输送提升机在各个工作过程的工作 原理，以寻求最理想的工作状态。 2.2.1 装料过程 装料过程是指空
23、的料斗绕底轮从机座底部通过时装载物料的全过程。 料斗在装料过程装满的程度如何，直接影响到斗式输送提升机的生产率。 提升机的类型不同，工作条件不同，料斗的装满程度是不同的。料斗装的太浅， 显然降低了提升机的生产率。装的太满，又容易在提升和卸料阶段造成回流和 撒落，这在工作中是不允许的。评价料斗的装满程度，通常用装满系数来衡 量9。 料斗内物料的体积/料斗的容积 （2-1） 8 2.2.2 斗式输送提升机的进料方式 斗式输送提升机常见的几种进料方式有：顺向进料（如图 2-1-a） ，逆向进 料（如图 2-1-b） ，料堆取料（如图 2-1-c）10。 通常情况下逆向进料比顺向进料的装满系数高，动力
24、消耗也小。现在的粮 油工厂中，输送颗粒的料斗运行速度一般为 12m/s,粉状物料 0.61.0m/s,供料 时如再设缓冲装置来降低物料的流速，这种情况下逆向进料明显对装满系数有 利。而当料斗运行线速度较快甚至达到 34m/s,或者物料进入机座的流速较快 时，由于物料与料斗之间的冲击力教大，逆向进料反而对装满系数不利。并且， 这种冲击力会带来较大的动力消耗。因此在实际使用中，选择何种进料方式应 视具体情况而定。另外还要看设备的布置情况，有时允许选择任一种进料方式， 有时只能采用某一种进料方式，有时则要求同时采用两种进料方式。对于粮油 物料方式都是可行的。 （a）顺向进料 （b）逆向进料 （c）料
25、堆取料 图 2-1 斗式输送提升机的进料方式 2.2.3 料斗的运行速度 料斗的运行速度越高，装满系数越低（在其他条件相同的情况下） 。因为 速度高了，料斗绕底轮回转时的离心惯性力大，料斗与物料之间的冲击力也大， 均不利于料斗的装满。但综合来讲，在一定范围内提高料斗速度能提高提升机 的生产率。 2.2.4 物料的特性 输送流动性好的粉状、颗粒状或极小块状的物料，装满系数较高，条件好 时可达 0.90.95m/s，常取 0.80.85m/s,供料不均匀时取 0.70.75m/s；而对于 接近中等块度或更大块的物料，由于不能保证足够均匀地供料，则应取较低的 装满系数，为 0.60.75m/s；容易
26、粘结的物料，对料斗的装满更为不利，装满 9 系数应取 0.40.6m/s。 除上述因素之外，研究还表明，料斗的装满系数随物料容重的增大而增大， 随底轮直径的增大而减小。 在设计和选用斗式输送提升机时，不应使料斗完全的装满，应留有一定的 余量。一则使提升机能够适应供料量的波动，二则可以减小动力消耗。 2.2.5 提升过程 当料斗装料结束、绕过底轮的水平中心线后，开始作匀速直线运动，将物 料向上提升。在提升的过程中，要尽量避免斗内的物料抛撒出来。提升时撒料 不但降低了斗提机的生产率抛撒出来。提升时撒料不但降低了斗提机的生产率， 而且浪费了动力，还会造成物料的破碎。 造成料斗在提升过程中撒料的原因有
27、：斗内物料装得太多；料斗及斗内物 料的重力使料斗前倾；料斗受到振动。 料斗的振动是撒料的一个原因。振动的时间越长、振动强度越大，则物料 的抛撒量也越多。引起料斗振动的原因来自提升机自身构件的振动主要来源于 机上转动部件的不平衡。特别是当其振动频率与设备的固有频率接近时，便会 出现共振，使牵引构件产生较大的抖动，造成料斗严重撒料。另外，带式牵引 构件接口不平、链式牵引构件的节距过大、链速过高等，都会引起提升机不同 程度的自身振动。如果发现提升机有振动现象，不管是内部的或是外部的原因， 都应及时解决。 2.2.6 卸料过程 当料斗到达机头后，开始沿头轮作匀速圆周运动。随着料斗的翻转，斗内 物料在自
28、身重力和离心惯性力的作用下，离开料斗并被引导至卸料口。此过程 称为卸料。 理想的卸料应该是料斗内所有的物料都能从卸料口排出。未能从卸料口排 出的物料便要顺机筒落回机座，这就是所谓的“回流” 。回流包括了未及时离 开料斗或离开料斗但未能从卸料口排出的物料，以及在提升过程中从料斗撒落 的物料。提升机的回流过多，既降低了设备的生产率，又浪费了能量。因此， 必须对料斗的卸料过程进行细致的研究，以确定斗式输送提升机合理的工作参 数及料斗、机壳、头部罩壳等形状，尽量减少物料回流。 物料从料斗中卸出有三种不同的形式：离心式，重力式和混合式。 10 a. 重力式 b.离心式 c.混合式 图 2-2 三种卸料方
29、式 如图 2-2 所示，当料斗与牵引构件一起绕头轮旋转时，斗内物料除受重力 作用以外，还受离心力的作用。二力的合力的反向延长线，与头mgrm 2 T 轮的竖向中心线相交点，点称为极点，极点至头轮中心的距离称为极 P Ph 距。 由图 2-2-a 可以看出，所以OPMCTM CMOM CTOP 其中，代入上式后，得出 2 CMmw rCTmgrOM hOP ，即 （2- 2 mw rr mgh 2 g h w 2） 又因为 30 n w 所以 （2-3） 2 2 895 (m) () 30 g h n n 由上式可知，极距的大小只与头轮的转速有关，而与头轮的直径、料斗h 和斗内颗粒的位置无关。处
30、在同一头轮上的所有料斗或颗粒，它们共有同一个 极点。转速增大，极距减小；转速减小，极距增大。hh 根据极点位置的不同，可区分为下列三种卸料方式。 1.当时，极点位于料斗外缘的回转半径之外，由图 2-2-a 中相似 0 hrc 11 三角形可知，物料所受的重力大于离心力。斗内的物料在合力的作用下，向T 料斗内壁滑动而流出。这种卸料方式称为重力式卸料（图 2-2-a） 。 2.当 时，极点位于料斗的内缘回转半径之内，物料所受的离心力大 0 hr 于重力。斗内的物料在合力的作用下，向料斗外壁滑动而抛出。这种卸料方T 式称为离心式卸料（图 2-2-b） 。 3.当 时，极点位于料斗外缘和料斗内缘回转半
31、径之间。斗内 00 rhrc 的物料在合力的作用下，一部分按重力卸料方式从料斗内缘滑动，一部分按T 离心卸料方式从料斗外缘滑出，大部分的物料则向斗口直接倾出。因此这种卸 料方式时料斗速度 和头轮直径的关系。vD 重力式卸料时，。或， 0 hr 2 mgmw r 2 v mgm r 0 2 D r 得到 2.2 v D 同理可得，离心式卸料时 2 . 2 D v 混合式卸料时 2 . 2 D v 令 （2-4）k D v 被称为速度系数。时为重力式卸料，时为离心式卸料，k2 . 2k2 . 2k 时为混合式卸料。2.2k 对于流散性良好且不怕破碎的粉状、粒状和小块状物料，往往选用离心式 卸料或混
32、合式卸料。其料斗的运行速度较高，有利于提高产量，缩小提升机体 积；而对于潮湿、流散性差的、怕破碎的、细粉状的物料，应选用重力式或混 合式卸料。对于块度较大的、较沉重的、磨琢性大的物料，则应选用重力式卸 料，采用较低的运行速度。离心式卸料由于料斗速度较高，故多采用带式牵引 构件。目前最高速度已达 5m/s。重力式混合式卸料可采用带式或链式牵引构 件。输送块状或沉重的物料，应采用链式牵引构件，以 0.40.8m/s 的低速运行。 12 第 3 章 斗式输送提升机的主要构件 3.1 牵引构件 斗式输送提升机的牵引构件有带式和链式两种。 带式牵引的优点是成本低、重量轻、噪声小、运行平稳，可以采用较高的
33、 生产率。同时，带子的弹性在料斗装料时具有减振作用12。因此，带式牵引比 链式牵引应用广泛。但带子强度不如链条，且耐油、耐热性差。 牵引带通常采用编织带或者橡胶帆布带。编织带是用棉、麻或尼龙织成， 表面可以覆胶。它的优点是柔软、价格低，缺点是强度较低，易松弛、寿命短。 因此只适用于提升高度不大，生产率较小的提升机。橡胶帆布带是将数层帆布 用橡胶粘合而成，较编织带强度较高、耐磨、使用寿命长。橡胶帆布规格及机 械性能见表 3-1 表 3-1 橡胶带规格及机械性能 宽度 B/mm帆布层数 经向扯断力 /（N/cm层） 各层附着力 /（） 2 N/cm 100,112,125,140,160,1804
34、6 200,224,250,280,315410 355,400,450,500,560710 50012 不适宜使用橡胶带的场合，如被提升的物料比较沉重，或者难于挖取，或 含油量大，或温度高于 150 时，宜采用链条作为牵引构件。负载较小时可使 用单排链，负载较大时可使用双排或多排链。链条的优点是强度大，伸长量小， 传递运动可靠，易于固接料斗。缺点是自重大，价格高，运动时有冲击、振动 和噪音，链速不宜过高（1000.350.50 0.60.90 4.1.4 电动机需要功率 (4-16) 0 (kW) N NK 式中 传动装置总效率： 21 式中 链传动效率 0.94 1 连轴器效率 0.99
35、 2 4.2 设计计算 ST斗式输送提升机的技术参数 生产率：5.0t/h；料斗线速度：0.3m/s；提升高度：7m；水平输送长度： 5m；输送链节距：31.75mm；破碎率：12.7 时 p 11 95 . 0 bbf 式中 内链节内宽 齿宽 1 bmmb 9 . 18 11 bf 1 0.95 18.917.955bf 齿侧倒角 0.130.13 31.754.1275(mm) a bp 公称 齿侧半径 / xx rrp 公称 齿全宽 1 ) 1( ftfm bpmb 式中 排数 所以=m fm b 1f b 4.轮毂厚度h d d kh k 01 . 0 6 36 由机械设计手册表 14
36、.2-19 取 9.5 轴直径k k d 32 9.50.01 24317.23(mm) 6 h 轮毂长度 l 3.33.3 17.2356.97(mm)lh min 2.62.6 17.2344.88(mm)lh 轮毂直径 2322 17.2366.46(mm) hk ddh 4.2.6 润滑方式的确定 根据链号 20A 和链条速度，由机械设计手册图 14.2-5 选用润滑=0.3m/sv 范围 1，即由油壶式油刷定期人工润滑 4.3 主要零件的强度计算 4.3.1 传动链条 选用板式套筒滚子链，参数如下： 节距： 滚子直径： 销轴直径： =31.75 p=19.05D=9.54 d 链板厚
37、度： 破段载荷：=4.82s=86.7kNq 传动链的强度计算： 当 =0.3m/s，轴功率 1.15kw 时，传动链的拉力为最大，此时从动链轮齿v 数=24，若选用节距=31.75mm 的套筒滚子链，则传动链的线速度为： 2 zp 20 24 0.03 0.03175 23.6 0.2997(m/s) 6060 zp n v 传动链的有效拉力为： 0 , 2 102102 1.15 408(kg) 0.96 0.2997 N p v 链条的安全系数为： 37 84 kp Q n 式中 链条的破段载荷，对于=31.75mm 的套筒滚子链 Q p 86700 8846.94(kg) 9.8 N
38、Q 工作条件系数k 123456 kkkkkkk 式中 载荷特性系数，当载荷变化不大时为 1.1； 1 k 距离调整方法系数，取 1.1； 2 k 中心距系数，取 1.0； 3 k 传动位置系数，取 1.0； 4 k 润滑情况系数，取 1.0； 5 k 工作连续性系数，取 1.25； 6 k 1.51k 故安全 8846.94 144 8 1.51 408 n 4.3.2 头部主动轴的强度计算 当 =0.3m/s,kW 时拉力及扭距均为最大v15. 1 0 N 1.头部主动轴强度的受力简图 38 图 4-6 主动轴强度的受力简图 a、由传动链传给轴的最大载荷为： 408 1.05428.4(k
39、g)Fk p 式中 轴的载荷系数，取 1.05 k 传动链的有效拉力 p b、由斗链传给轴的最大载荷为： 121 2ssQ 即 112 2535.862884.24 2710(N) 22 ss Q 式中、由前计算 1 s 12 s c、扭力距：（当 =0.3m/s,时最大）vkwN15 . 1 0 0 0 1.15 97500975004750(kg/cm) 23.6 k N M n 最大 2.计算轴承处之反力及弯矩： 图 4-7 在方向的受力简图x 39 在方向：由对称关系得知x 2710(N) AxBx RRQ 最大弯矩 50135500(N/mm) Axx MR 弯 图 4-8 在方向的
40、受力简图y 在方向：y (77423)428.4 (77423) 506(kg) 423423 Ay F R , 506428.478(kg) ByAy RRp 最大弯矩： 42332994(kg mm) Byy MR 弯 由两图可知，最大弯矩在 1-1 截面上 1 135500(N mm) x M 弯 1 (87286)78 37329094(N mm) Byy MR 弯 2222 11 13550029094138600(N mm) xy MMM 弯最大弯弯 求计算力矩：由于弯曲载荷是对称循环，而扭转载荷是脉动循环，故 2222 )475058 . 0 (1400）（ 最大 ， 弯最大计k
41、 MMM 40 式中 1386001400(kg cm)MN mm 弯最大 故 3000 kg cmM 计 （） 式中 考虑弯曲应力与扭转应力变化之差异的影响系数 , 58 . 0 950 530 , 弯 弯 式中 载荷是对称循环时的许用弯曲应力对钢 45 为 550 弯 2 (kg/cm ) 载荷是脉动循环时的许用弯曲应力，对钢 45950 弯 2 kg/cm（） 3.按许用应力法初步计算轴的直径 (cm) 3 3 1 3000 3.0 0.1 0.1 950 M d 计 弯 选取=32mm 确定轴之材料为钢 45，构造如图： 2 d 图 4-9 轴构造图 4.校核轴的安全系数： 借助于弯矩
42、和扭矩与轴之断面模数的比较可判断出，可能有较高应力 的断面及。 断面： 53 . 1 ) 03. 2 1 () 3 . 2 1 ( 1 ) 1 () 1 ( 1 2222 nn n 41 式中 只考虑弯曲的安全系数 n 3 . 2 01 . 0448 7 . 0 6 . 1 2500 1 ma k n 只考虑扭转的安全系数 n 03. 2 30005 . 0 300 6 . 0 45. 1 1500 1 ma k n 式中 弯曲对称循环耐久限，取 2500kg/cm 1 扭转对称循环耐久限，取 1500kg/cm 1 弯曲疲劳之尺寸系数，取 0.7 扭转疲劳之尺寸系数，取 0.6； 受弯曲时带
43、键槽轴之有效应力集中系数，取 1.6； k 受扭转时带键槽轴之有效应力集中系数，取 1.45； k 弯曲应力循环不对称程度对于钢强度的影响系数，0.05； 分别为弯曲和扭转的应力幅； aa , 分别为弯曲和扭转的平均应力。 mm , 弯曲应力为对称循环，所以 2 0,480(kg/cm ) ma 最大 扭转应力为脉动循环，所以 2 600 300(kg/cm ) 22 ma 最大 2 2 3 3 1400 480(kg/cm ) 0.8 0.4 (3.20.4) () 0.1 3.2 0.1 2 3.2 2 MM bt btW d d 弯弯 最大 净 =3.2cm =0.8cm =0.4cmd
44、bt 2 22 33 4750 600(kg/cm ) ()0.8 0.4 (3.20.4) 0.20.2 3.2 22 3.2 MM b t btW d d 扭扭 最大 净 42 对于中等精确度的载荷和应力的条件下，推荐的安全系数为 1.5。 现，故轴安全。 1 1.521.5n 断面： 图 4-10 图 11-11 断面简图 2 1 2500(kg/cm ) 2 1 1500(kg/cm ) 70 . 0 6 . 0 2 . 0 05 . 0 由于轴阶梯直径之比，所以有效应力集中系数用下式25 . 1 07 . 1 30 32 d D 计算： 7 . 11) 14 . 2)(9 . 1 3
45、0 32 28. 2(1) 1)(9 . 128 . 2 ( , k d D k 式中 =2.4当2，时的弯曲有效应 , k d D 027 . 0 d r 2 6000(kg/cm ) b 力集中系数。 2 . 11) 17 . 1)(9 . 1 30 32 88 . 2 (1) 1)(72 . 2 88 . 2 ( , k d D k 式中 当，7 . 1 , k2 d D 027 . 0 d r 2 6000(kg/cm ) b 时的扭转有效应力集中系数。 （见断面之数据） 2 /300cmkg ma 43 0 m 2 3 3200 570(kg/cm ) 0.2 3 a M W 弯 净
46、 式中 22222 30008003100(kg/cm ) xy MMM 弯弯弯 (42.33)78 39.33000(kg cm) Byx MR 弯 3270 3800(kg cm) Axy MR 弯 91 . 1 570 7 . 0 7 . 1 2500 n 44 . 2 30005 . 0 300 6 . 0 2 . 1 1500 n 故安全。5 . 151 . 1 ) 44 . 2 1 () 91 . 1 1 ( 1 22 n 4.3.3 头部轴瓦校核 滑动轴承轴瓦的材料采用耐磨铸铁 图 4-11 轴瓦简图 轴瓦简图如图所示 轴瓦之最大载荷为 2222 270506568(kg) AAxAx RRR 轴瓦单位面积上之压力为： 44 2 568 30(kg/cm ) 6 3 A R p d l 轴颈的最大圆周速度为： 0 0.025 23.6 0.031(m/sec) 6060 d n v 2 30 0.0310.93(kg/cmm/sec)p v 对时的值可达 8。sec/1 . 0 mv vp 现 0.938，故轴瓦安全。 45 第