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皮帶輸送機齒輪滾筒的設計

文章來源: 發(fā)布時間:2018/2/28 11:11:57 瀏覽次數:

皮帶輸送機的滾筒有兩種形式。一種形式為電動滾筒,它是將電動機和齒輪減速裝置全部設計在滾筒之內,雖然結構緊湊、體積輕便,但是不容易安裝、拆卸, 不利于維護和維修,而且制造工藝復雜,散熱困難。另一種形式為齒輪滾筒,它是將齒輪減速裝置設計在滾筒之內,吸收了電動滾筒結構緊湊、體積輕便的優(yōu)點,但是它和電動滾筒一樣散熱條件差,因此只能用在小功率的皮帶輸送機上。本文中我們以功率僅為15kW的小功率滾筒為例進行說明用于皮帶輸送機的齒輪滾筒。

  齒輪傳動的主要優(yōu)點是:工作可靠,使用壽命長,它的瞬時傳動比為常數,工作平穩(wěn),傳動效率高。齒輪傳動有很多種方式,例如圓柱齒輪傳動、錐齒輪傳動、行星齒輪傳動等。由于此次所設計的減速器的傳動比僅為12.828,并且它的工況條件較好,用一般的普通齒輪傳動已可滿足要求。出于經濟性考慮,我們決定采用二級圓柱齒輪傳動。皮帶輸送機齒輪滾筒機構運動簡圖見圖1。

 20141128101742495.jpg

Ⅰ軸——高速軸;Ⅱ軸——中間軸; Ⅲ 軸——支撐軸

1, 3——小齒輪; 2——大齒輪; 4——內齒輪

圖1 皮帶輸送機齒輪滾筒機構運動簡圖

  1、傳動方案的設計

  (1)原始數據

  滾筒使用壽命10年,每年300個工作日,每天1班生產,每班工作7h。一年小修,三年大修。工作環(huán)境溫度不超過400℃。其工藝參數如下:

  滾筒直徑(mm):500;

  輸送帶寬度(mm): 800;

  滾筒寬度(mm):950;

  安裝尺寸(mm):1 300;

  輸送帶運行速度(m/s):210;

  電動機功率(kW ) : 15;

  電動機轉速( r/min):980。

  (2)傳動方案設計

  本設計采用二級圓柱齒輪傳動,電動機輸出功率傳遞到Ⅰ軸上,帶動Ⅰ軸上的小齒輪1轉動,小齒輪1與大齒輪2 嚙合,此時功率傳到Ⅱ軸上,Ⅱ軸再帶動小齒輪3與內齒輪4嚙合,從而將運動傳到滾筒上達到減速的目的。整個齒輪傳動裝置放置在一個支撐架內,同時設計一個蝶型支撐筋,把內齒輪4與滾筒聯接在一起。

  2、傳動參數的確定

  首先對兩對嚙合齒輪進行傳動比分配,在分配傳動比時應考慮以下原則:

 、俑骷墏鲃拥膫鲃颖葢诤侠矸秶鷥,不超出允許的最大值,以符合各級傳動原則;

 、趹⒁馐垢骷墏鲃映叽鐓f調,結構勻稱合理;

 、郾M量使傳動裝置外廓尺寸緊湊或重量較小;

  ④盡量使各級大齒輪浸油深度合理;

  ⑤要考慮傳動零件之間不會干涉碰撞。

  然后進行各軸轉速和轉矩的計算,各軸運動學和動力學參數見表1。

表1 各軸的運動學和動力學參數表

  3、齒輪的設計

  小齒輪1和小齒輪3均用40Cr調質處理,硬度為HB241~HB286,平均取HB260;大齒輪2和內齒輪4均用45鋼調質處理,硬度為HB229~HB286,平均取HB240。本設計采用標準的斜齒輪傳動, 并無變位。齒輪的設計從兩個方面來考慮:

  ①按照齒面接觸疲勞強度計算;

  ②按齒根彎曲疲勞強度進行校核。

  因傳動無嚴重過載,故不作靜強度校核。可算得齒輪的模數及分度圓直徑,并對模數進行圓整,從而定出分度圓的具體直徑。完成這些之后,得出合適且安全的齒輪。本次設計采用油潤滑。

  4、軸的設計

  軸是本次設計中的主要零件,因此軸必須設計合理。本次設計中,主要設計了兩根軸,即高速軸Ⅰ和中間軸Ⅱ。在Ⅰ軸初步設計完之后,我們發(fā)現此軸在軸向并沒有固定牢靠,故采用了一個套筒和兩個圓螺母來固定,保證了軸向的固定。

  初步設計了軸的結構之后,必須對軸進行強度校核。先對軸徑進行驗算,然后用安全系數法進行軸的強度校核。在軸的強度校核計算時,根據軸的具體受載及應力情況,采用相應的計算方法,并恰當選取其許用應力。根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖,并根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖,然后確定出危險截面為小齒輪中間截面,按彎扭合成應力校核軸的強度,通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面,接下來校核軸的疲勞強度。

  通過以上的設計計算,表明該軸的設計安全可靠,符合使用要求。

  5、軸承的選用

  由于該軸承所受載荷為徑向和軸向載荷,故選用圓錐滾子軸承。我們選用的軸承型號為7308,軸承額定動負荷48440N,額定靜負荷43540N,極限轉速5600r/min(油潤滑),軸向動載荷系數211,軸向靜載荷系數112。初定軸承類型及型號后,我們從三方面進行了計算校核:①壽命的計算;②靜載荷的計算;③許用轉速驗算。

  6、其它零件的結構設計

  在本次設計中,還設計了一個支撐架和一個蝶形支撐筋,以把齒輪裝置固定在滾筒之內。還有其它零件包括一些標準件和非標準件的設計,在此不再贅述。


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