单级齿轮链式输送机.pdf

1 1 引言现在食品生产工业中，一种产品的生产往往涉及到很多环节，其中有很多单元操作，这些单元操作处于不同的地点，产品在其间输送，于是，流水线式生产被广泛用于食品工业具有生产效率高，自动化程度高，减少人力，低速链式输送机是最常用的输送设备链式输送机是利用链条牵引、承载，或由链条上安装的板条、金属网带、辊道等承载物料的输送机根据链条上安装的承载面的不同，可分为链条式、链板式、链网式、板条式、链斗式、托盘式和台车式，链传动由主动链轮、从动链轮和挠性环形链组成，通过链与链轮轮齿啮合传递运动和动力，属于具有中间挠性件的啮合传动与带传动相比，链传动的优点：(1)没有滑动，能保证准确的平均传动比；(2)低速时可传动较大的载荷，传动效率较高；(3)不需要很大的张紧力，作用在轴及轴承上的载荷小；(4)在油污、温度较高等恶劣环境中仍能正常工作；(5)在工作条件相同的情况下， 结构比较紧凑与齿轮传动相比，链传动结构简单，对制造和安装的精度要求较低，能适应中心距较大的传动它可应用于冶金、化工、建材、轻工等部门输送粉状物料，是目前使用性能良好的产品本次设计的低速链式输送机在保证实现预期动力的前提下，尽可能的做到性能好，效率高，成本低，具有一定的可靠性，并且还考虑到操作方便，维护简单，造型简单，功能实用，受环境影响小，设计过程中使用了标准零部件，不仅减少复杂设计，还便于零件的更换。

该低速链式输送机选用了单级圆柱齿轮减速器，简化了传动部分， 降低了制造费用，并且降低了机械传动过程中的能量消耗，提高了机械效率，减少了零件制造安装的累积误差，提高机械的运动精度本设计采用的原动机是Y 系列三相异步电动机，使运动系统趋于简化设计合理安排了传动和机构的位置顺序，如将电动机和圆柱齿轮减速器连接后，再与传动链相连，这样做的好处就是降低了传动速度，是传动链在较低的速度下传动，延长了链的寿命，并且降低了噪声由于整个机器的传动比不大，使用单级减速器，使结构简化，成本降低此次设计的低速链式输送机，主要用于膨松状食品，如方便面，面包，沙琪玛等食品的整箱运输，也可以用于其它相类似食品包装的输送2 设计任务执行部分运输链速度v=1.2m∕s 运输链的拉力F=4 KN 链轴直径 D=280mm 2 工作条件：平稳单向运输，载荷平稳，使用年限5 年3 传动装置简图图一传动方案简图1 电动机 2单级齿轮减速器 3滚子链 4输送链4 传动装置的设计1、求电机的输出功率（1）确定传动装置的总效率η由表 11-3 取：联轴器的效率 η1=0.99，滚动轴承的效率 η2=0.98，闭式齿轮传动的效率 η3=0.96，链传动的效率 η4=0.96，链式传输效率 η5=0.85，则η=η1η2η2η3η2η4η5=0.99 x 0.98 x 0.98 x 0.96 x 0.96 x 0.85=0.74 (2) 需要电动机输出的功率 Pd= Pw/ =3.6/0.74=4.9 2、初定电动机的转速(1) 由于 D=280mm=0.28 m所以wn =60600.53.140.20VDr/min =81.89r/min =82r/min (2) 初定各级传动的传动比由表 11-3 取，闭式齿轮的传动比' 1i =4, 链传动的传动比' 2i =3 则 I ’= ' 1i' 2i =3×4=12 (3) 计算所需电动机的转速：3 dn ='iwn =12×82=984 r/min 3、选择电动机的型号(1) 根据电动机的额定功率edP ≥Pd,转速dn ≈' dn 以及工作情况查附表 11-1，可选择三相异步电动机Y132M2 其基本参数为：额定功率edP =5.5kw 同步转速tn =1000r/min 满载转速dn =960 r/min 最大转矩 / 额定转矩 =2.2 (2) 计算总传动比：i=nd/nw=960/82=11.7 (2) 计算各轴的运动和动力参数结果如下表轴号输入功率1p /kw 转矩 T/(N﹒m) 转速 n/(r/min) 传动比电动机轴4.9 4.87x 410960 1 Ⅰ4.8 4.78x 410960 4.17 Ⅱ4.7 1.95 x 510230 2.8 卷筒轴4.3 5.01 x 51082 4.2设计各级传动4.2.1 设计链传动根据上述计算可知：输入功率P1=4.7kw , 链轮转速 n1=230r/min n2=82r/min (1) 选定链轮齿数设链速 v=0.6~3/m s由表 6-12 取小链轮齿数1z =17 传动比：i=2.8 大链轮齿数：2z =i1z =2.8x17=47 4 (2) 确定链节距和中心距初定中心距： a=40P 计算链长：21221222PzzzzapLpa=112.04 取 Lp=112 节工况系数由表 6-13 得：AK =1 小链轮齿数系数由表6-14 得：1.081.081171919ZZK（设链板疲劳）ZK =0.89 链长系数由表 6-14 KL=(Lp/100)0.26=(112/100)0.26=1.03（设链板疲劳）多排链系数由表 6-15（单排链）取 KP=1 额定功率： P0≥KA*P/(KZ*KL*KP)=1.0*4.7/(0.89*1.03*1)=5.13KW 链节距：根据 P0及 n1由图 6-30 选取 10A滚子链（与假设链板疲劳相符）P=15.875mm实际中心距 a= 4p*{[LP-21zz/2]+2 122 21]2/)[(8]2/)([zzzzLp=636mm （3）验算链速V=z1*n1*p/(60*1000)=17*230*15.875/(60*1000)m/s =1.03m/s ( 与初设相符 ) （4）计算作用在轴上的载荷工作拉力 F1=1000P/V=1000*4.7/1.03N=4563N 轴上载荷 FQ=1.2F1=1.2*4563N=5475N (5) 确定润滑方式由图 6-31 查得可使用滴油润滑(6) 链轮材料小链轮选用 20 钢，实心轮，经渗碳淬火回火处理大链轮选用 35 钢，腹板轮，正火处理4.2.2 设计闭式齿轮传动本设计采用单级直齿圆柱齿轮减速器，则减速器传动数据为：传递功率 P=4.8kw 输入轴转速1n =960r/min 5 传动比i=4.17 一般减速器对传动尺寸无特殊限制，可采用软齿面传动。

小齿轮选用45 钢调制，齿面平均硬度 240HBS; 大齿轮选用 45 钢正火，齿面平均硬度240这是闭式软齿面传动，故可先按接触疲劳强度设计，再校核其弯曲疲劳强度1. 按齿面接触疲劳强度设计(1) 许用接触应力极限应力 : lim0.87380HHBS(表 3-4) limH=589MPa limH=554MPa 安全系数取 SH=1 需用接触应力H≥limH/SH 1H=589MPa 2H=554MPa 取1H、2H中较小者代入计算公式H=554MPa (2) 计算小齿轮分度圆直径小齿轮转矩 : T1=9.55*106P/n 1=4.775*104N﹒mm 齿宽系数单级减速器中齿轮相对轴承对称布置由表 3-7 可查得d=1 载荷系数工作平稳用软齿面齿轮取K=1.4 节点区域系数标准直齿圆柱齿轮传动HZ=2.5 弹性系数可由表 3-5 查得EZ =189.8MPa小齿轮计算直径213121EHdHZ ZKTidi=49.54mm 2. 确定几何尺寸齿数取: 1z =21 2z =i1z =21*4.17=87 模数 m=d1/z1=2.35 由表 3-2 取标准模数 m=2.5 mm6 分度圆直径：1d =1mz =2.521mm=52.5 mm2d =2mz =2.5×87=217.5 mm中心距： a=(d1+d2)/2=135 齿宽: 取2bb2b =52.5 mm15bb～10mm故1b =58mm3. 校核齿根弯曲疲劳强度(1) 许用齿根应力极限应力lim0.7275FHBS ( 表 3-4) lim1F=443MPa lim2F=415MPa 安全系数取 SF=1.4 许用齿根应力limF F FS1F=316.43MPa 2F=296.42MPa (2) 验算齿根应力复合齿形系数由表3-6 经线性插值得：1FSY=4.33 2FSY=3.96 齿根应力：41 11 122 1.4 1.34 104.33109.15 31.5 31.5 1.5FFSKTYMpaMpa bd m2 21 13.96109.1599.834.33FS FF FSYMpaMPaY因为1F27.1 mm ，所以此截面满足强度要求6 轴承6.1 轴承的确定 （Ⅱ轴）由 5.1.2中知Ⅱ轴选用深沟球轴承6308，内孔直径d=40mm, 外径 D=90mm, 宽度B=23mm1、求轴承的实际寿命(1) 当量动载荷22124772tr PPFFFFN求轴承的实际寿命轴承的基本额定动载荷由附表 8-3 C=40800N 温度系数 : （轴工作温度0120 C）由表 8-6 可得tf =1.0 载荷系数：（轻微冲击）由表8-7 可得pf =1.0 寿命指数：球轴承 ε=3 轴承的实际寿命61060hLn36 7101 408004.53 1060 2301.0 477tppfchhfF6.2 轴承的润滑考虑到轴承的密封和维护的方便性，在此采用不需要经常加油的润滑脂润滑。

6.3 轴承的密封为防止外部灰尘水分及其它杂物进入轴承，并阻止轴承内润滑剂的损失，在此处采用非接触式间隙密封11 7 键的选择1、验算键联接的工作能力（Ⅱ轴）(1) 选择键型、材料，确定键的尺寸根据工作要求选 A 型普通平键键的材料： 45钢链轮1d =31mm、由附表 2-7 1b =10mm1h =8mm1L =50mm齿轮2d =52mm由附表 2-7 2b =16mm2h =10mm2L =50mm(2) 校核键连接的强度普通平键构成静联接 , 因此只需校核轮毂的挤压强度许用挤压应力已知链轮材料为 45 钢，由表 2-12 查得170~80PMPa2P=50～60MPa键的工作长度：1l =1L -1b =(50-10) mm=400mm2l =2L -2b =（50-16） mm=34mm111 144 19500078.631 840PTMPaMPad hl＜1P2 22244 19500044.18521034PTMPaMPad h l＜2P因此强度足够（3）键型的确定链轮键 1650GB/T1096-1979 齿轮键 1650GB/T1096-1979 8.联轴器的选择1. 联轴器的确定（1） 选择联轴器的类型输送机经常受变载荷，工作时间长，齿轮轴受热易伸长，故选择结构简单，价格便宜的弹性套柱销联轴器。

材料：联轴器 35 钢，柱销 35 钢制造，弹性套一合成橡胶味材料2）选择联轴器型号12 由以上计算知，Ⅰ轴的直径为20mm，电机轴径为 31mmⅠ轴的名义转矩 T=4.89550955047.75960PN mN mn由于要输送的产品相对固定，输送机的载荷变化不大，查表9-1 得：K=1.4 Ⅰ轴的计算转矩1.4 47.7566.85cTKTN mN m所以由附表 9-2 查得：Ⅰ轴输入端选用TL5型弹性套柱联轴器联轴器标记为：TL5 联轴器31 602540GB/T4323-1984 设计心得及小结这学期我学习了机械设计基础这门课，通过一学期的学习，我对基本机械的工作原理有了深刻的理解，完成这次课程设计对我的知识能力提升有很大的帮助，整个设计涉及到这学期学到的大部分知识，是对知识的综合应用，我们在课堂上掌握的是理论，而现实中的各种机械实际问题是有所不同的，如何把我们所学到的专业理论知识用到实践中去呢？我想做类似的设计就为我们提供了良好的实践平台在做本次课程设计的过程中，我感触颇深的是查阅了许多设计书。