輾輪轉子式混砂機畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 后，也不必將整個刮板換掉，只要更換標準刮板即可。組合刮板也可以垂直于混砂底盤安裝；也可以沿刮板運動方向，向后傾斜安裝，但傾角不要大于30度。 設計刮板關于刮板高度，目前趨向于將其設計為低于砂層厚度中線這種矮刮板的翻動作用好，所受阻力小，功率消耗可顯著降低。 關于刮板的長度，如果從卸砂作用出發，則希望刮板在底盤徑向投影長度之和，約等于底盤半徑和立柱半徑之差。這樣，刮板的作用范圍就可以遍及混砂機底盤。如果從刮板壁的剛度考慮，則在保證刮板總長度的情況下，應盡可能減少外刮板的長度，減少其長度，可以改善外刮板臂的受力情況。在設計時，按照7—1，畫出輾輪、刮板和混砂轉子的工作范圍，以便于全面的考慮問題，有利于設計工作的進行。關于刮板的耐磨問題，目前國外多在刮板易磨損處堆焊碳化鎢，或者用碳化鎢耐磨片；國內多用鑲焊硬質合金，或者堆焊3號鉻合金焊條的方法。至于在刮板本體上固定橡膠板，用橡膠刮砂的方法，在刮板線速度高時，磨損也較快。刮板的磨損問題對產生影響很大，有待于進一步研究解決。 　　　　　7—1 輾輪與刮板作用范圍圖關于刮板臂的設計，除強度外，更應注意其剛度和固定問題。刮板臂固定在十字頭上，最好用凸塊或凹槽來承受剪力，使螺栓只起壓緊作用。S136型混砂機設計了內、中、外三塊刮板，中刮板與底盤的夾角為15度，其長度略大于輾輪寬度，表面應平直光滑，以減少對型砂流動的阻力。中刮板的主要作用是翻起被輾輪碾壓過的型砂，然后型砂被旋轉前進的的混砂葉片拋擊打松，在由內外刮板收攏送到輾輪工作范圍。內外刮板除了混砂和送砂作用外，并清理混砂轉子甩向周圍和立柱的型砂。7—2 刮板示意圖a）內刮板； b）中刮板； c）外刮板；減速機構設計 電動機選擇按照已經確定的混砂機基本參數，即盤徑為2000mm，主軸轉速為30r/min，電動機功率30kW，必須設計一減速裝置，將電動機轉速降到主軸轉速。本設計選取電動機為Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機，型號為Y200L4，其額定功率為30kW，滿載轉速1470r/mi。這種電動機其性能及特點為:效率高，耗能小，噪聲低，性能好，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便，為B級絕緣，結構為全封閉，自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動機內部。主要用于灰塵多、土揚水濺的場合，如農業機械、礦上機械、攪拌機等。 減速器設計 設計方案的確定在設計減速器時，必須考慮以下條件，如砂處理工部灰塵多；減速器安裝在混砂機底盤下邊，安裝位置小，維修困難大等。減速器設計是否合理，制造和安裝是否達到技術要求，對混砂機的使用效果關系極大。因此在設計時，不僅除了滿足傳動比及承載能力，還要全面考慮制造、安裝、使用和維修問題、力求做到技術上先進，經濟上合理。目前德國、美國、瑞士、日本的碾輪混砂機均采用圓錐+二級漸開線圓柱齒輪硬齒面減速機。這種減速機體積小、壽命長，可滿足混砂機傳動裝置的要求，但存在以下問題：結構復雜，造價高，難于制造，安裝，調試要求高；由于減速機為立式，圓柱齒輪為水平放置，難于潤滑，必須配備潤滑系統。國內使用的混砂機減速機多采用圓錐+二級漸開線圓柱齒輪軟齒面減速機。這種減速機除了存在上述問題，第一級圓錐為螺旋錐齒輪，由于需專用設備制造、安裝、調試要求高，易損壞、壽命短，整個減速機外廓尺寸和重量都比較大，減速機故障高，影響生產。混砂機電機輸出軸與減速器連接一般采用彈性聯軸器。由于混砂機的輾輪很大，因此轉動慣量大，電機啟動電流大，易過載。為此為此也有混砂機電機輸出軸與減速機連接采用限矩式液力偶合器，實現電機的軟啟動和過載保護，其體積大成本高，維修不便。針對混砂機傳動裝置現有技術的不足，查閱了有關資料，本設計提出了一種新的設計方案．采用平面二次包絡環面蝸桿減速機和張力柔性聯軸器，不僅滿足混砂機傳動裝置傳動比和承載能力要求，而且減速機結構簡單，成本低，易于制造，安裝、調整要求低，運行維護方便，可靠性更強。張力柔性聯軸器實現了電機的軟啟動和過載保護，成功應用于生產，開創了混砂機設計的新途徑。 （1)混砂機減速機采用高效平面二次包絡環面蝸桿減速機，僅一級，取代了圓錐+二級漸開線圓柱齒輪的多級齒輪減速機。其結構簡單，成本低易于制造，安裝、調試要求低，運行維護方便，可靠性強。(2)采用高效平面二次包絡環面蝸桿減速機的混砂機．減速機可油池潤滑，立軸及其它轉動件可脂潤滑．無需專用的潤滑系統。(3)平面二次包絡環面蝸桿減速機是一種新型蝸桿傳動裝置，其成形過程主要包括兩次包絡運動。第一次包絡運動是以一個平面齒蝸輪的齒面為母面與蝸桿以一定的相對運動包絡出蝸桿的螺旋齒面；第二次包絡運動是以第一次包絡運動形成的螺旋曲面為母面與蝸輪通過共軛運動包絡出蝸輪齒面，具有承載能力大，效率高，壽命長等優點。具體是：①蝸桿為環面蝸桿，與蝸輪同時嚙合的齒數多(如圖3)。② 蝸軒齒面硬化處理后，經精確磨削而成，齒面硬度高(HRC~50)，粗糙度低(R ≤0 .8μｍ)，齒形精度高，因此傳動效率高。③ 齒面接觸面積大，并且有瞬時雙線接觸，接觸線長度長(如圖4) ④ 齒面潤滑角大，蝸桿與蝸輪嚙合時容易形成動壓油膜，減少齒面磨損。（4)電機輸出軸與減速機采用張力柔性聯軸器連接，可實現電機的軟啟動和過載保護．其特點為：①啟動性能好。可將電機的重載啟動轉變為空載啟動．實現工作機軟啟動，降低啟動電流，減少啟動能耗約65％ 。② 節約電能和設備費用，可從根本上解決帶載啟動機器“大馬拉小車”的不合理狀況，既可節省電機容量，提高電網功率因數和電機效率，減少無功損耗，節約電能，又可簡化電機啟動設備，降低設備費用。③傳遞的扭矩可調節，容易實現過載安全保護。當工作機過載卡死時．該聯軸器就自動打滑，防止電機燒毀和其它零部件損壞。④ 除啟動制動階段外，該聯軸器兩部分無轉速差，無磨擦損耗，傳動效率不低于99％ ⑤ 該聯軸器中有專門設計的彈性元件，可以補償被聯兩軸不可避免的偏移、并具有緩沖減震作用。⑥該聯軸器工作可靠，性能穩定，裝拆維修方便(5)混砂機重量、外形尺寸減小，整機性能提高。(6)混砂機減速機無漏油現象 。減速機輸入輸出軸采取了如下滲漏治理措施：減速機輸入輸出軸漏油是機械行業老大難問題，針對混砂機減速機設計采取相應措施取得了良好效果。采取措施有：采取合理的密封結構，高速軸采用雙刃口壓力型雙排骨架式旋轉軸油封，低速軸采用單刃口普通型單排骨架式旋轉軸油封；選用優質密封件及油封軸套，密封件的壽命長且防滲儒效果好，配以美國CR型油封軸套，克服了軸表面加工質量低的缺點，既保護了軸表面不磨損，又可防滲漏；增加了潤滑油回油槽，避免了由于密封部位憋壓而滲漏；對密封部位零件、標準件表面進行強化處理，降低磨擦系數，減少磨損：對零件密封部位的機加工質量提出較高要求。經用戶生產使用，密封效果好。 參數的確定電動機轉速為n1=1470r/min,因工藝要求減速機輸出軸轉速為30r/min，則減速機傳動比為i=1470/30=49。下面為渦輪蝸桿的設計參數。項目名稱計算公式及數據傳動功率P=30kW蝸桿轉速N1=1470r/min傳動比i=49基本參數選擇及計算1蝸桿頭數和蝸輪齒數Z1=1 Z2=492選擇材料蝸桿：40Cr，表面淬火，HRC50蝸輪：ZCuSn10Pb1 離心鑄造，σb=225MPa3工況系數4材料系數5制造精度系數6中心距根據承載能力查圖a=280mm7蝸桿分度圓直徑（理論）8蝸輪分度圓直徑（理論）9蝸輪端面模數mm取10修正后蝸輪分度圓直徑ｄ2＝ｍｔZ2＝1049＝490㎜ 11修正后中心距ａ＝ｄ2/（2K1）＝490/（）＝12修正后蝸桿分度圓直徑ｄ1＝K1ａ＝＝㎜13蝸輪包容齒數取　14蝸輪主基圓直徑ｄｂ＝ｋｂａ＝＝㎜15頂隙16齒頂高17齒根高19蝸輪分度圓壓力角α＝arcsin()=176。蝸輪幾何尺寸計算20齒頂圓直徑21齒根圓直徑22齒圈工作寬度b2=(～) ｄｆ1==68㎜23分度圓齒距24齒距角25工作包角26齒頂圓弧半徑27齒圈最大外徑按結構作圖決定蝸桿幾何尺寸計算28齒頂圓直徑da1＝ｄ1+2ha＝+27＝㎜29齒根圓直徑ｄｆ1＝ｄｆ2hｆ＝9＝㎜30工作寬度31齒頂圓弧半徑Rａ1＝ａｄａ1/2＝＝238㎜32齒根圓弧半徑Rｆ1＝ａｄｆ1/2＝＝254㎜33齒頂圓最大直徑34齒根圓最大直徑查閱文獻疲勞接觸強度最小安全系數SHmin；彎曲疲勞強度最小安全系數SFmin；轉速系數Zn：壽命系數Zh；材料彈性系數Ze：147N^蝸輪材料接觸疲勞極限應力σHlim：425N/mm2蝸輪材料許用接觸應力[σH]：蝸輪材料彎曲疲勞極限應力σFlim：190N/ mm2蝸輪材料許用彎曲應力[σF]：蝸輪軸轉矩 蝸輪軸接觸強度要求:修正后d1=, m=10有：　　　　　102＝8650 mm3≥5444 mm3進行蝸輪材料強度校核：蝸輪使用環境：平穩蝸輪載荷分布情況：平穩載荷蝸輪使用系數Ka：1蝸輪動載系數Kv：蝸輪動載系數Kv：導程角系數Yβ：蝸輪齒面接觸應力≤[σH]通過接觸強度驗算！蝸輪齒根彎曲應力≤[σF]通過彎曲強度驗算！9. 其他裝置的設計 加水裝置設計在粘土型砂中，水是很重要的成分。水使使粘土具有粘結能力，能控制型砂的緊實能力，也是回收舊砂的主要冷卻劑。因此水的加入量、加入方式以及加入次序，對于型砂質量和混砂效率影響很大。如前所述，目前最常用的加料次序是，加砂后即加水，然后再加粘土，盡量避免形成粘土團，提高混砂效率。關于水量控制，目前有定量加水和自動加水兩種方式。所謂定量加水，就是利用定量水表，或者其他定量裝置，每次混砂就加一定量的水分。自動調節加水則根據舊砂和新砂的含水量，以對型砂的水分要求，自動調節每次混砂的加水量。現在也有根據型砂的造型性或緊實性來控制加水量的。至于幾歲方式，則有重力加水和壓力加水兩種，前者結構十分簡單，我國生產的舊型輾輪式混砂機都采用這種方案；后者則采用水泵或者空氣壓力，使水通過噴頭，形成霧狀，快速而均勻地分布在砂層上。壓力加水可以縮短加水時間，提高混砂效率。本次設計采用定量壓力加水裝置。利用一個帶活塞的定量水筒，水進入水筒后，使活塞升至一定高度，停止。加水時，將5大氣壓的壓縮空氣通入活塞頂部，則活塞下行，壓水經進水管和出水管，通過噴頭形成水霧，灑向砂層。加水系統的連接座固定在混砂機十字頭中心，并隨之旋轉，出水管和噴頭都裝在連接座上。噴頭一般安裝在刮板前面，使灑過水的型砂被翻起、攪拌，不致于使型砂粘在輾輪表面。這種中心加水的方法，由于由于連接座隨十字頭旋轉，而進水管是固定不動的，因此兩者之間必須裝以回轉接頭。，其結構如圖9—2所示。回轉接頭要密封性好，否則容易漏水而損壞其中的軸承。為了不用回轉接頭，有的設計采用圍圈加水的方法，即將出水管和噴頭都裝在圍圈內側，這種方法的缺點是不可避免地將水噴灑在輾輪和刮板臂上。圖9—1 加水系統1—進水管；2—回轉接頭；3—連接座；4—出水管；5—噴頭隨十字頭旋轉，而進水管是固定不動的，因此兩者之間必須裝以回轉接頭。，其結構如圖9—2所示。回轉接頭要密封性好，否則容易漏水而損壞其中的軸承。為了不用回轉接頭，有的設計采用圍圈加水的方法，即將出水管和噴頭都裝在圍圈內側，這種方法的缺點是不可避免地將水噴灑在輾輪和刮板臂上。圖9—2 回轉接頭1— 接頭上體；2—靜環；3—動環；4—J型密封圈；5—接頭下體；6—壓蓋；7—心軸；9．2 卸砂門的設計混砂機有底部卸砂和側面卸砂兩種基本方式，目前以底部卸砂用的比較多。底部卸砂系列用型砂重力，并在刮板的作用下將整個輾盤上的型砂卸干凈。高效率混砂機要求卸砂時間短，因此有的用一個卸砂門，有的用兩個卸砂門，有的甚至采用底部卸砂饑餓側面卸砂并用的方式。在生產模式規模不大的鑄造車間。有的也希望混砂機有兩個卸砂門，以便把不同性能的型砂，分別卸在不同的膠帶運輸機上。因此有的混砂機預留了另一個卸砂門的位置。圖9—3 抽板式卸砂門1輝綠巖鑄石；2混砂機底盤；3—卸砂門；4—卸砂門導軌；5—托輪軸承座；6—固定板；7—托輪；8—氣缸；9—活塞桿；10—固定座； 11—擋砂罩底部卸砂門的形式有翻板式和抽板式兩種。翻板式卸砂門結構簡單，但是因為在擺動的卸砂門和底盤上的卸砂孔之間，要有一定的間隙，經常由于在混砂時擠進型砂而 關閉不嚴，容易漏下干砂。往復動作的抽板卸砂門結構比較復雜，關閉時，靠卸砂門端部和底盤上的刃口切去積留的型砂，是刮砂板密封良好。啟閉卸砂門所用動力有很多種，如用電機、氣動和液壓傳動等。由電機啟閉卸砂門，要有減速裝置，結構比較 復雜。用液壓傳動，動作平穩、驅動力大。但需要設立液壓動力站。因此最簡單的是氣壓傳動，其中尤以往復汽缸最為適合。對氣缸的要求是，動作應迅速但是啟動和停止應平穩。S136型混砂機采用往復氣缸驅動抽板式卸砂門，卸砂門結構如圖9—3，氣缸結構見圖9—，活塞最大行程為220mm，在活塞兩側有緩沖活塞，氣缸兩端有節流閥，可以調節流量，保證卸砂門啟閉平穩。圖9—4 卸砂門啟閉氣缸1— 啟端蓋； 2—氣缸； 3—緩沖活塞； 4—活塞； 5—前端蓋； 6—節流閥；7—壓蓋； 8—活塞桿； 9—單向閥； 10—管接頭因為底部卸砂是在刮板線速度作用下，依靠型砂本身的重力進行的，所以在刮板運動方向的卸砂門尺寸，應該有足夠的長度。現在就來計算這一尺寸，已知外刮板的最大線速度為v=，砂層厚度h1=—5，在卸砂門邊緣處，位于砂層最高點的砂