漿粕開棉機的設(shè)計

前 言隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展,將對紡織資源需求量更高、更好，國家有限的資源量將無法滿足更多的需求，雙輥漿粕開棉機不僅要具有高效性、環(huán)保性，更要具有復(fù)合性。通常使用的漿粕開棉機在工作時只能粗略的對礦石進行開棉機，很多還需要二次開棉機，仍無法滿足生產(chǎn)生活需要，為此就不得不改變物料的開棉機方式，物料的開棉機效率，物料開棉機的安全性環(huán)保性等多方面問題，為解決此問題設(shè)計這臺雙輥漿粕開棉機，它可以有效的解決上述問題。我相信這臺漿粕開棉機能有效的節(jié)省和利用資源，對于提高生產(chǎn)、率環(huán)境保護和降低成本將會起到?jīng)Q定性作用，它一定會有很廣闊的市場前景!漿粕開棉機出現(xiàn)于1806年，它是一種較為古老的開棉機設(shè)備。但是，由于它的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊輕便、易于制造、工作可靠，特別是它的產(chǎn)品過開棉機少，因此，至今仍在選煤、冶金燒結(jié)、水泥、玻璃、陶瓷等工業(yè)部門，以及小型選礦廠中使用，而且有新的改進與發(fā)展。漿粕開棉機被廣泛用于開棉機軟質(zhì)和中等硬度的物料，對開棉機濕料和黏性物料和堅硬物料，使用范圍受到了限制。近年來，國外漿粕開棉機發(fā)展的得很快，種類也很齊全。按輥子的數(shù)目，漿粕開棉機幾可以分為單輥、雙輥、三輥、和四輥四種；按輥面形狀，可以分為光輥、齒輥、槽輥漿粕開棉機，漿粕開棉機等等。隨著國內(nèi)基本建設(shè)和國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，我國的建設(shè)機械市場已經(jīng)成為國際設(shè)備制造商關(guān)注的焦點，漿粕開棉機械行業(yè)也不例外，外資的進入，進一步加劇了市場的競爭程度，國內(nèi)漿粕開棉機械企業(yè)要想在競爭的大潮中取得先機，其首要問題就是要提高現(xiàn)有開棉機設(shè)備的質(zhì)量和技術(shù)含量，盡快縮小與國外先進水平的差距，創(chuàng)造自己的品牌，爭取市場主動，本文通過比較國內(nèi)外漿粕開棉機械的差距來說明國內(nèi)外開棉機的機械現(xiàn)狀。國內(nèi)外漿粕開棉機械存在差距的原因很多，其中市場需求不同是造成差距的客觀原因，由于國際市場上優(yōu)秀的開棉機設(shè)備制造商集中在歐美地區(qū)，那里大規(guī)模的基本建設(shè)階段已過去，市場對開棉料的需求不多，且環(huán)保要求又高，勢必形成開棉場高度集中以大規(guī)模生產(chǎn)來實現(xiàn)環(huán)境保護，幫所需開棉機設(shè)備規(guī)格大、自動化程試想高、機動性強。滿足這樣的市場需求發(fā)展的開棉機設(shè)備與國內(nèi)產(chǎn)品不大一樣，而我們正處于大規(guī)模的基本建設(shè)時期，各地對開棉料的需求劇增，引起投資開棉場熱，遍地開花的開棉場往往規(guī)模小，只求上馬快、投資少，供不應(yīng)求的市場使粗制濫造、技術(shù)水平低下、耗能高、污染環(huán)境嚴重的產(chǎn)品紛紛進入，而這些設(shè)備往往只能以低價來占領(lǐng)市場，因此與國際上先進水平差距明顯。國際上專業(yè)的立軸沖擊式漿粕開棉機制造商已普遍采用陶瓷制作耐磨零件，而不僅僅是硬質(zhì)合金（碳化鎢）和高鉻鑄鐵。陶瓷材料不但可耐較高的溫度，而且有特別好的抗腐蝕性，因而在帶有相當溫度的物料高速沖擊時耐磨性能良好。國內(nèi)的立軸立軸沖擊式漿粕開棉機目前采用硬質(zhì)合金和高鉻鑄鐵材料，質(zhì)量不穩(wěn)定，易腐蝕和磨損，且易被金屬件擊棉，由于開棉場使用的開棉機設(shè)備國內(nèi)外產(chǎn)品差距明顯，故國內(nèi)高端市場，如規(guī)模較大的開棉場仍是進口的設(shè)備占多數(shù)。 目前國內(nèi)的漿粕開棉機械制造商無論國有企業(yè)還是民營企業(yè)，在科技開發(fā)上的投入不足是產(chǎn)品差距的主觀原因，既缺乏科研手段（例如幾乎沒有一家制造商具備巖石實險室），又缺少先進技術(shù)支撐，自主產(chǎn)權(quán)的開發(fā)力量十分薄弱。盡管國內(nèi)外開棉機設(shè)備差距很大，但縱觀國外的開棉機設(shè)備制造商由于本土市場日漸縮小，生產(chǎn)成本高，紛紛開拓本國以外的市場，而且作為傳統(tǒng)工業(yè)在資金、人才等方面獲得新的投入甚少，因此，近來年兼并重組頻繁，這種局面給國內(nèi)漿粕開棉機械制造商以很大的發(fā)展機遇，畢竟我國的制造成本較低，又有較好的重工業(yè)基礎(chǔ)，通過引進國際上先進技術(shù)，產(chǎn)學(xué)科研投入，一定能克服技術(shù)上的差距，使我國的開棉機設(shè)備產(chǎn)品更好的進入國內(nèi)外市場。 礦業(yè)漿粕開棉機是指排料中粒度大于三毫米的含量占總排料量50%以上的漿粕開棉機械。由英國人恒安發(fā)明。開棉機作業(yè)常按給料和排料粒度的大小分為粗棉、中棉和細棉。常用的開棉設(shè)備有.漿粕開棉機、反擊式漿粕開棉機，沖擊式漿粕開棉機，復(fù)合式漿粕開棉機，單段錘式漿粕開棉機，立式漿粕開棉機，旋回漿粕開棉機、圓錐式漿粕開棉機、漿粕開棉機、雙漿粕開棉機、二合一漿粕開棉機、一次成型漿粕開棉機等幾種。 .漿粕開棉機是利用兩顎板對物料的擠壓和彎曲作用，粗棉或中棉各種硬度物料的漿粕開棉機械。其漿粕開棉機構(gòu)由固定顎板和可動顎板組成，當兩顎板靠近時物料即被開棉機，當兩顎板離開時小于排料口的料塊由底部排出。它的開棉機動作是間歇進行的。這種漿粕開棉機因有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和能開棉機堅硬物料等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于選礦、建筑材料、硅酸鹽和陶瓷等工業(yè)部門，和圓錐漿粕開棉機相比，.漿粕開棉機投資少，成品片石少，生產(chǎn)成本低。與錘式漿粕開棉機相比，耐磨件使用時間長，生產(chǎn)效率高，后期投資小。旋回式漿粕開棉機是利用開棉機錐在殼體內(nèi)錐腔中的旋回運動，對物料產(chǎn)生擠壓、劈裂和彎曲作用，粗棉各種硬度的礦石或巖石的大型漿粕開棉機械。裝有開棉機錐的主軸的上端支承在橫梁中部的襯套內(nèi)，其下端則置于軸套的偏心孔中。軸套轉(zhuǎn)動時，開棉機錐繞機器中心線作偏心旋回運動它的開棉機動作是連續(xù)進行的，故工作效率高于.漿粕開棉機。到70年代初期，大型旋回漿粕開棉機每小時已能處理物料5000噸，最大給料直徑可達2000毫米。圓錐式漿粕開棉機的工作原理與旋回漿粕開棉機相同，但僅適用于中棉或細棉作業(yè)的漿粕開棉機械。中、細棉作業(yè)的排料粒度的均勻性一般比粗棉作業(yè)要求的高，因此，在開棉機腔的下部須設(shè)置一段平行區(qū)，同時，還須加快開棉機錐的旋回速度，以便物料在平行區(qū)內(nèi)受到一次以上的擠壓。漿粕開棉機是利用輥面的摩擦力將物料咬入開棉機區(qū)，使之承受擠壓或劈裂而開棉機的機械。當用于粗棉或需要增大開棉機比時，常在輥面上做出牙齒或溝槽以增大劈裂作用。漿粕開棉機通常按輥子的數(shù)量分為單輥、雙輥和多輥漿粕開棉機，適于粗棉、中棉或細棉煤炭、石灰石、水泥熟料和長石等中硬以下的物料。錘式漿粕開棉機是利用錘頭的高速沖擊作用 ，對物料進行中棉和細棉作業(yè)的漿粕開棉機械。錘頭鉸接于高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上，機體下部設(shè)有篦條以控制排料粒度。送入漿粕開棉機的物料首先受到高速運動的錘頭的沖擊而初次開棉機，并同時獲得動能，高速飛向機殼內(nèi)壁上的開棉機板而再次受到開棉機。小于篦條縫隙的物料被排出機外，大于篦條縫隙的料塊在篦條上再次受到錘頭的沖擊和研磨，直至小于篦條縫隙后被排出。反擊式漿粕開棉機是利用板錘的高速沖擊和反擊板的回彈作用，使物料受到反復(fù)沖擊而開棉機的機械。板錘固裝在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上，并沿著開棉機腔按不同角度布置若干塊反擊板。環(huán)錘漿粕開棉機主要用途：該系列環(huán)錘漿粕開棉機適用于開棉機各種脆性物料，如煤、煤千石、焦碳、爐渣、頁巖，疏松石灰石等。物料的抗壓強度不超過10MPa，其表面水分不大于8%。 沖擊式漿粕開棉機適用于軟或中硬和極硬物料的開棉機、整形，廣泛應(yīng)用于各種礦石、水泥、耐火材料、鋁凡土熟料、金剛砂、玻璃原料、機制建筑砂、石料以及各種冶金礦渣，特別對碳化硅、金剛砂、燒結(jié)鋁礬土、美砂等高硬、特硬及耐磨蝕性物料比其它類型的漿粕開棉機產(chǎn)量功效更高。 1、總體設(shè)計方案1.1 設(shè)計特點 .漿粕開棉機機的主要性能特點是：1. 本機具有體積小、重量輕、噪聲低、安裝檢修都十分方便等特點；2. 齒輥的結(jié)構(gòu)尺寸都是根據(jù)產(chǎn)品粒度要求進行設(shè)計，開棉機齒磨損后現(xiàn)場可直接更換開棉機牙齒，大大降低了使用成本；3. 過開棉機極低。采用剪切原理，小于要求粒度的物料直接通過，對于大于粒度要求的物料進行開棉機，避免了進入漿粕開棉機的物料攙雜開棉機的缺陷。對于煤炭、焦碳等中等硬度物料，過開棉機率一般在5%以下。2PGC450500新型.漿粕開棉機是利用新型的齒形對物料進行剪切、拉伸、彎曲、刺破、折斷等作用實現(xiàn)開棉機，特別適合用于原煤的粗棉和中棉，可簡化原煤的準備作業(yè)，是理想的煤炭開棉機設(shè)備。1.2 設(shè)計產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域漿粕開棉機是冶金、礦山、礦山、電力、化工、建筑、陶瓷、水泥和筑路等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的設(shè)備，每年有大量原料和再利用的廢料都需要用漿粕開棉機進行加工處理，以達到下一級機械加工設(shè)備所要求的粒度，所以漿粕開棉機主要應(yīng)用于礦區(qū)。1.3 設(shè)計目標提高雙輥齒漿粕開棉機齒輥耐磨性和整體強度，使得齒輥在整個開棉機工作過程中，不會因.漿粕開棉機輥齒的長時間工作和物料粒度過大而發(fā)生變形，降低事故率，提高開棉機效率，保證生產(chǎn)的正常進行，提高勞動生產(chǎn)率。1.4 研究內(nèi)容（1）結(jié)構(gòu)分析設(shè)計；（2）分析.漿粕開棉機齒輥工作面耐磨性及其整體強度； （3）整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化。解決的關(guān)鍵問題：輥齒齒面嚴重磨損； 輥齒軸變形。1.5 設(shè)計方案漿粕開棉機理：.漿粕開棉機的主要工作部件為兩個平行安裝的齒輥，每個齒輥沿軸向布置一定數(shù)量的齒環(huán)，通過齒輥的對轉(zhuǎn)實現(xiàn)對物料的開棉機。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。齒對物料的作用過程可分為3個階段。在第1個階段，旋轉(zhuǎn)運動中的輥齒遇到大塊物料，首先對它進行沖擊剪切作用，接著對它進行撕拉作用。如果棉塊能被輥齒咬入則進入第2階段，否則輥齒沿物料表面強行猾過，靠輥齒的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn)，等待下一對齒的繼續(xù)作用。在圖1中，這一階段為齒從1-1位置到2-2位置。第2階段從物料被咬入開始，到前一對齒脫離咬合終止。在圖1中表示為齒從2-2位置運動到3-3位置的過程。這一階段兩齒包容的截面由大逐漸變到最小，然后在增大，粒度大的物料由于包容體積逐漸變小而被強行擠壓剪棉，開棉機后的物料被擠出，從齒側(cè)間隙漏下。前一對齒開始脫離嚙合時，開棉機的物料大量下漏排除，個別粒度仍然偏大的物料被兩齒輥下面的開棉機砧阻擋，使其進行二次開棉機。當齒運動到開棉機砧附近時，與開棉機砧共同作用，將大塊物料劈棉并將其強行排除，這就是第3階段開棉機。至此，一對齒的開棉機過程結(jié)束。每對齒環(huán)上有多少齒，齒輥運行一周時同樣的過程就進行多少次，循環(huán)往復(fù)。漿粕開棉機設(shè)計方案：由三向異步電動機帶動皮帶論轉(zhuǎn)動，小皮帶輪向大皮帶輪完成第一級降速，大皮帶輪上小齒輪軸向第一齒輥軸完成第二級降速，第一皮帶輪帶動第二皮帶輪，同速傳動，兩齒輥相向轉(zhuǎn)動，由齒輥上開棉機齒輪完成開棉機工作，并且在兩齒輥中間下方開棉機物料排出最密集的地方安放開棉機砧，使物料進行二次開棉機，達到更好的開棉機效果，提高開棉機生成率和降低生產(chǎn)成本和工作工序，已經(jīng)開棉機的物料由下面排料口直接排出。1.6 題目的可行性漿粕開棉機尤其適用于開棉機黏性物料。它具有處理細料的優(yōu)點，尤其是用于洗選之前的選煤過程。其處理能力較大，可達幾千噸/時。當采用槽型和齒型齒板時，最好處理軟質(zhì)材料和抗壓強度低于800-1000kg/cm2的中硬物料，如：黏土，石膏，煤炭，焦碳，尾礦，鋁土礦，滑石等。目前隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和煤炭開棉機加工技術(shù)的進步，特別是新的新型開棉機方法的出現(xiàn)，煤礦石對漿粕開棉機齒輥工作表面的性能、開棉機后物料粒度和使用可靠性的要求也越來越高，齒輥作為開棉機工作面中工況最惡劣、負載情況最復(fù)雜的關(guān)鍵設(shè)備，它的性能、壽命和可靠性制約了其它設(shè)備能力的正常發(fā)揮，決定了高產(chǎn)高效漿粕開棉機的可行性和經(jīng)濟效益。改造方案的實施，必將為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。1.7 傳統(tǒng)漿粕開棉機的改進傳統(tǒng)的漿粕開棉機大都是利用一對或幾對輥齒對塊狀物料進行擠壓開棉機。且這些輥輪在軸上的安裝大都是并齊地排列在軸上，也就是它們的安裝鍵都在同一個空間角度上。這種傳統(tǒng)的漿粕開棉機它的開棉機效果不太理想。在設(shè)計過程中，我對傳統(tǒng)的漿粕開棉機進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。首先，對輥齒的空間安裝位置進行改進，把輥齒在軸上成螺旋式安裝布置，也就是連接鍵成角度布置其值為：第一個鍵槽角度為00其它的依次為150 、300 、450、600、750。這樣設(shè)計能對塊狀物料進行階段性開棉機。也就是能對塊狀物料進行多次開棉機。它能很好地提高開棉機效率。同時為了更好地，進一步地提高開棉機效率。在每兩個嚙合輥齒嚙合處的正下方加上一個開棉機砧。開棉機砧利用它的兩個側(cè)面與嚙合輥齒下方的齒面再次地對物料進行進一步開棉機具體工作原理如下：圖3 開棉機砧的工作原理圖2、漿粕開棉機的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 結(jié)構(gòu)的選擇與比較 傳動機構(gòu)的實現(xiàn)方式很多，好的傳動機構(gòu)不僅可以大大提高開棉機的效率，而且可以節(jié)省功耗。傳動機構(gòu)為齒輪機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)是從齒輥作滾動的一對齒輥機構(gòu)。實現(xiàn)上述功能的機構(gòu)有很多下圖所示的幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點如圖的右側(cè)所示 方案一：這種結(jié)構(gòu)使用的是一臺三向異步電動機帶動小齒輪，小齒輪帶動一級輥子轉(zhuǎn)動，在一級輥子的另一端裝有和二級輥子完全相同的齒輪只起到傳動的作用，兩輥子同速相向轉(zhuǎn)動完成破碎任務(wù)，這種方案可以完成破碎，且具有噪聲小，平穩(wěn)性好，結(jié)構(gòu)簡單，高效率等多方面優(yōu)點，但一級輥子上的第二只齒輪多余，造成浪費。方案二：如圖所示的結(jié)構(gòu)，其布局基本與方案一相同，不同的是采用兩個同型號的三向異步電機分別帶動兩個輥子轉(zhuǎn)動，這種設(shè)計方案破碎效果很好，但造價相當昂貴，且在不需要調(diào)動破碎粒度的時候不需要采用兩個動力源，故舍棄。方案三：這種結(jié)構(gòu)不但具有方案一的所有優(yōu)點，而且克服了方案一多余齒輪造成浪費的缺點，還在齒輥下方加入破碎砧，進行二次破碎，進一步提高破碎效率，其結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，故選用此設(shè)計方案。2.2 漿粕開棉機參數(shù)的初步確定 2.2.1 性能 輥子規(guī)格 450500 DL/mm 給料粒度 200 /mm 排料粒度 025；050；075；0100 mm 生產(chǎn)率 20； 35； 45； 55 t/h 輥子轉(zhuǎn)數(shù) 64 r/min 機器質(zhì)量 3.765 m/ t 2.2.2 計算參數(shù) 2.2.2.1 輥子直徑輥子直徑D與給料粒度d有關(guān)，它們之間的關(guān)系決定于輥皮與被開棉機物料間的摩擦系數(shù)的大小。對于光輥：D20d輥皮表面帶有溝槽：D=（1012）d輥皮表面鑲齒：D=（26）d對于我所設(shè)計的.漿粕開棉機，所開棉機的物料粒度在100200mm范圍內(nèi)。D=（26）（100200）=（2001200）mm取D=450mm由于450500型.漿粕開棉機較接近設(shè)計要求，故選用。 2.2.2.2 輥子工作轉(zhuǎn)速輥子最合適的轉(zhuǎn)速與輥皮表面特征，被開棉機物料的硬度和尺寸大小有關(guān)，一般都是根據(jù)經(jīng)驗決定的。它要保證機器有最大的生產(chǎn)率，功率消耗又要少，同時還要考慮輥皮的磨損不能太快。通常開棉機無聊的粒度越大，輥子轉(zhuǎn)速越低，輥皮表面有溝槽或鑲齒的輥子，他的轉(zhuǎn)速應(yīng)比光輥的低；當開棉機軟的或脆的物料時，轉(zhuǎn)速應(yīng)高些，而開棉機硬物料時應(yīng)低些。根據(jù)經(jīng)驗：n=（120420）式中：n輥子轉(zhuǎn)速（r/min）； 被開棉機物料與輥皮之間的摩擦系數(shù)； 被開棉機物料的容積重（Kg/）； D輥子直徑（cm）； d給料粒度（cm）。按照設(shè)計要求可知，d=1020cm，一般摩擦系數(shù)取=0.300.35，（或摩擦角=16451918），取=0.325，=arctan0.325=18，D=450mm，r=1.31.45Kg/，取r=1.3510Kg/。n=（120420）=（120420）=62.06217.22（r/min）光輥漿粕開棉機每分鐘工作轉(zhuǎn)數(shù)取上式的上限，帶溝槽的輥子取中等數(shù)值，而帶牙齒的輥子則應(yīng)取其下限，故取n=64r/min。 2.2.2.3 生產(chǎn)率雙漿粕開棉機的理論生產(chǎn)率與工作時兩輥子的間距e，輥子圓周速度v以及輥子規(guī)格等因素有關(guān)。假設(shè)在輥子全長上均勻地填滿物料，而且漿粕開棉機的給料和排料都是連續(xù)的，料帶的寬度等于輥子長度L，厚度等于輥子的間距e，卸出速度等于輥子圓周速度v，因此漿粕開棉機的體積生產(chǎn)能力為m/h實際上，喂入物料并布滿整個長度，同時卸出物料是松散的，故必須乘上系數(shù)加以修正，而物料落下的速度與輥子圓周速度的關(guān)系為V=，則： Q=188式中Q生產(chǎn)率（t/h）； n輥子轉(zhuǎn)速（r/min）； 開棉機產(chǎn)品的松散容重，接近1 （t/m）；L輥子長度（m）； D輥子直徑（m）； 輥子長度利用系數(shù)和排料松散度系數(shù)，對于中硬度物料，=0.20.3；對于粘性和潮濕物料，如煤，焦碳等，=0.40.6； e排料口寬度 （m）。 當開棉機硬質(zhì)物料時，在開棉機力的作用下，后輥彈簧受壓縮，使轉(zhuǎn)輥之間距增大，通常間距約為增大1/4，故Q=235t/hQ=235=235（ 0.40.6）0.510.450.02564=33.8450.76（t/h）2.2.2.4 輥子功率的計算漿粕開棉機功率，一般采用經(jīng)驗公式來估算。開棉機中硬物料時，漿粕開棉機所需功率為N=0.794KLV式中V輥子圓周速度m/s； L輥子長度m； K系數(shù)，K=+0.15，和d分別是給料與排料粒度；對于開棉機煤或焦碳用的齒輥漿粕開棉機，則輥子功率為 N=KLDn kw式中D輥子直徑m； L輥子長度m； n輥子轉(zhuǎn)速r/min； K系數(shù)，開棉機煤時，K=0.85。 N= KLDn=0.850.50.4564=12.24kw2.3 原動機的確定為了能對整個機械系統(tǒng)提供穩(wěn)定有力原動力的裝置，只有合適的選擇原動機的類型才能有效的使系統(tǒng)發(fā)揮其作用，電動機的選用，主要從選用的電動機的功率、工作電壓、種類、型式及漿粕開棉機結(jié)構(gòu)考慮，粗算漿粕開棉機傳動效率：*123456/=N式中電機額定功率kw 工況系數(shù)，漿粕開棉機屬于的載荷很大的工作機器，按每天工作1016小時計算，取=1.4； 帶傳動效率，0.95； 滾動軸承效率，0.98； 8級精度圓柱齒輪傳動效率，0.97。則 =N*KA/(123456)=20.37kw.漿粕開棉機的電動機需要起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、可靠性高、功率等級高，能承受經(jīng)常的機械沖擊及振動的類型。綜合上述因素可以做出選擇Y225M-8型。2.4 傳動機構(gòu)的選擇與比較 2.4.1 傳動機構(gòu)的重要性在原動機和工作機之間必須加入傳動裝置，通過它來傳遞動力或改變運動形式、參數(shù)，這是因為： 1)工作機所要求的速度通常和原動機的額定速度不一致，需要減速或增速(大多數(shù)情況下要求減速)。 2)工作機要根據(jù)生產(chǎn)要求進行速度調(diào)節(jié)，而原動機通常只以一種恒定的額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，如果通過改變原動機的速度來滿足工作機的變速要求，往往經(jīng)濟成本較高。對于某些類型的原動機無法通過其本身變速來滿足工作機的生產(chǎn)工藝要求。 3)原動機的運動形式比較單一，比如通常只能作勻速轉(zhuǎn)動，而工作機的運動形式由生產(chǎn)的工藝要求而定，它們是多種多樣的，如直線運動、往復(fù)擺動、螺旋運動等等。 4)在單機集中驅(qū)動時，需要一臺原動機來帶動若干組不同速度大小，不同運動形式的工作機(或執(zhí)行機構(gòu))。5)為了工作安全及維修方便，或因機器的外廓尺寸受到安裝空間、運輸條件的限制等其它原因必須把原動機和工作機分成兩個部件，而它們中間則出傳動裝置來連接。 2.4.2 傳動類型選擇 2.4.2.1傳動類型選擇時應(yīng)考慮的因素選擇傳動類型時所依據(jù)的主要指標應(yīng)是：效率高、經(jīng)濟成本低、外廓尺寸小、重量輕、運動性能良好及便于加工制造和維修，既能滿足生產(chǎn)條件又安全可靠。具體地說選擇傳動類型時應(yīng)考慮到：1）原動機的工況應(yīng)與工作機工況相匹配，即它們的工作點接近各自的最佳工況，而且工作點盡可能穩(wěn)定。原動機和傳動裝置在起動、制動、調(diào)速性能、機械特性、反向和空載等方面能符合工作機的要求。2)對傳動的尺寸、重量和布置方面應(yīng)做到緊湊、輕巧、合理，同時又要便于安裝和維修。3)能適應(yīng)工作環(huán)境條件，加多塵、高溫、低溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境、噪聲的限度等。4)經(jīng)濟成本低，即工作壽命長、傳動效率高、初始費用、運轉(zhuǎn)費用和維修費用低。5)操作和控制方式簡便。6)必須符合國家的技術(shù)政策，現(xiàn)場的技術(shù)條件和環(huán)境保護等其它要。2.4.2.2 傳動類型選擇的原則1)對于大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先選用高效率的傳動，以節(jié)約能源。2)當工作機要求與原動機同步時，不宜采用摩擦傳動，而應(yīng)采用無滑動的傳動裝置(如嚙合傳動)。3)傳動裝置應(yīng)盡可能采用標準化、系列化產(chǎn)品，便于互換從而降低初始和維修費用。4)當載荷變化頻繁，而且可能出現(xiàn)過載時，不宜采用嚙合傳動而可采用摩擦傳動、流體傳動，或在傳動裝置中配備過載保護設(shè)施。5)為了降低初始費用，在滿足使用要求前提下，盡可能選擇結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，即簡化和縮短傳動鏈。6)若原動機的調(diào)速速比能與工作機的變速要求相適應(yīng)時，可直接聯(lián)接或采用定傳動比的傳動裝置；當工作機要求的變速范圍大，原動機的調(diào)速措施不能滿足其機械特性和經(jīng)濟要求時，應(yīng)采用變傳動比的傳動。通常從降低成本角度出發(fā)盡量采用有級變速，只有工作機生產(chǎn)工藝需要連續(xù)變速時，才選用無級變速傳動。此外，在傳動裝置中傳動比的分配應(yīng)合理。如下圖所示傳動機構(gòu)，選擇了帶式傳動機構(gòu)。因為.漿粕開棉機所需要的傳動精度不需要太高，而且功率消耗很大需要安全保障，使用帶式傳動機構(gòu)很安全。因為.漿粕開棉機的電動機的轉(zhuǎn)速是730r/min，而輥子的轉(zhuǎn)速需要64 r/min，要求傳動比為11.4127。11.4127=4.12*2.77*1，因為帶式傳動機構(gòu)所需要的傳動精度不需要太高，故帶式部分的傳動比為4.12第一對齒輪的傳動比為2.77第二對齒輪的傳動比為1。即I帶=4.12，i12=2.77,i23=13、漿粕開棉機的總體設(shè)計3.1 帶傳動設(shè)計1. 設(shè)計功率 Pd=PKA式中P工作機功率kw =1.414.55=20.37kw2. 帶型根據(jù)和選取有效寬度制V帶，選取15N/15J型有效寬度制V帶。式中小帶輪轉(zhuǎn)速r/min。3. 傳動比ii= (=0.010.02)式中 大帶輪轉(zhuǎn)速r/mim； 小帶輪節(jié)圓直徑，可視為基準直徑； 大帶輪節(jié)圓直徑，可視為基準直徑； 彈性滑動系數(shù)；有效寬度制窄V帶：=-2e取=197.4mm，=797.4mm，則=4.12，=177 r/min 4. 小帶輪有效直徑及大帶輪有效直徑 為提高V帶壽命，在經(jīng)濟條件允許的情況下，值較大選取。=200mm，=800mm5. 帶速VV=7.55m/s窄V帶 =35m/s，V20m/s時，可以充分發(fā)揮帶的傳動能力，一般V不低于5m/s，滿足要求，7.5m/s5m/s。6初定中心距離則 7002000，取=1500mm7有效長度=2+=4630.8mm圓整近似選取=4570 mm8實定中心距 amma+=1469.6mm取a=1470mm9小帶輪包角=180-57.3=156.610根V帶額定功率 kw根據(jù)帶型，及選取 =7.62kw11i1時的單根V帶額定功率增量kw根據(jù)帶型，及選取 =0.69kw12V帶根數(shù) =式中包角修正系數(shù)，取=0.93；帶長修正系數(shù)，取=1.06。 =2.49取=313帶輪寬度 D=2e+2f=350.25+26=610.5mm14單根V帶初張緊力N =0.9500（-1）+mV式中mV帶單位長度質(zhì)量Kg/m，取m=0.20Kg/m。 =0.9500（-1）+0.207.55=693.5N15作用在軸上的力N =2sin=2693.5sin=1358.2N =1.5=2037.3N（新帶的初張緊力為正常張緊力的1.5倍。）16切邊長tmm t=1439.1 mm17撓度mm =23.0mm18載荷 WdN新安裝的帶 Wd=式中初張緊力的增量，取=40N。Wd=65.8N；運轉(zhuǎn)后的帶 Wd=57.1N；最小極限值 Wd=44.1N。3.2 齒輪傳動設(shè)計3.2.1 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)1) 按1.5所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2) .漿粕開棉機為一般重載工作機器，速度不高，故選用8級精度。3) 材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì),表面氮化，深度為0.20.3mm），硬度為HB260290，齒輪硬度Hv550；大齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì)），硬度為HB260290。4) 選小齒輪齒數(shù) =19，已知大齒輪轉(zhuǎn)速為 64r/min，小齒輪轉(zhuǎn)速為 177r/min。5) 傳動比 i=u=2.77，故=u=192.77=52.63，取=53。3.2.2 按齒面接觸強度設(shè)計3.2.2.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）試載荷系數(shù) =1.3（2）計算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩=95.510/ =95.510/ =95.510 =789359N（3）取齒寬系數(shù) =1（4）查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8MPa（5）按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞極限為=600MPa,=600MPa（6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60j式中j齒輪每轉(zhuǎn)一周時，同一齒面嚙合的次數(shù)； 齒輪的工作壽命h；假設(shè)漿粕開棉機壽命為10年（一年工作300天，每天工作10小時）=601177（1530010）=4.77910=/u=1.72510（7）查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.95；=0.98（8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力=式中S安全系數(shù) S=1，取失效概率為1%=0.95600 MPa=570 MPa=0.98600 MPa=588 MPa3.2.2.2 計算（1）試算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值2.32=124.584mm（2）計算圓周速度 =1.15m/s（3）計算齒寬 bb=1124.584 mm=124.584 mm（4）計算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) =/=124.584/19=6.557 mm齒高 h=2.25=2.256.557=14.75 mmb/h=124.584/14.7=8.45（5）計算載荷系數(shù)根據(jù)=1.15 m/s，八級精度，查得動載荷系數(shù) =1.1；直齒輪，假設(shè)100 N/mm，查得=1.2；查得使用系數(shù)=1；查得8級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時=1.15+0.18（1+0.6）+0.3110b =1.15+0.18(1+0.61)1+0.3110124.584 =1.477由 b/h=8.45，=1.477查得 =1.38，故載荷系數(shù)K=11.11.21.477=1.95 （6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑得=124.584=142.60 mm（7）計算模數(shù) m=7.51 mm3.2.3 按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度的設(shè)計公式為m3.2.3.1確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 =500 MPa，大齒輪的彎曲疲勞強度極限 =500 MPa。（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.85，=0.87。（3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，得= MPa=303.57 MPa= MPa=310.71 MPa（4）計算載荷系數(shù) KK=11.11.21.38=1.822（5）查取齒型系數(shù)得=2.85，=2.31（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)=1.54，=1.71（7）計算大小齒輪的 ，并加以比較=0.01446=0.01271小齒輪的數(shù)值大3.2.3.2 設(shè)計計算=4.87 mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m大于齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的載荷能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強度計算得的模數(shù) 4.87，并就近完整為標準值 m=5 mm，按接觸強度算得的分度圓直徑=142.6mm，則=/m=142.6/5=28.52，取=29=u=2.7729=80.33， 取=80這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并作到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。3.2.4 幾何尺寸計算1）計算分度圓直徑=m=295=145 mm=m=805=400 mm2）計算中心距=（+）/2 =（145+400）/2=272.5 mm3）計算齒輪寬度 b=145取 =145 mm，=150 mm4）齒數(shù)比 u=2.775）齒頂高 =m=5 mm6）齒根高 =（+）m=6.25 mm7）全齒高 =（2+）m=11.25 mm8）齒頂圓直徑 =（+2）m=155 mm =（+2）m=410 mm9）齒根圓直徑 =（-2-2）m=132.5 mm =（-2-2）m=377.5 mm10）基圓直徑 =cos=138.3 mm =cos=375.9 mm11）齒距 p=m=15.7 mm12）齒厚(s)=齒槽寬(e) s=e=m/2=7.9 mm13）驗算=10887.7 N= N/mm=75.09 N/m100 N/mm，滿足要求，可以使用。 第二根輥轉(zhuǎn)速與第一根輥轉(zhuǎn)速一致，因此選用與第一根齒輪相同齒輪，只起傳動作用。3.3 齒輪強度校核3.3.1 齒面接觸疲勞強度校核齒面接觸疲勞強度條件式中計算接觸應(yīng)力N/mm； 許用接觸應(yīng)力N/mm。3.3.1.1 計算應(yīng)力式中節(jié)點區(qū)域系數(shù)；材料彈性系數(shù)；接觸強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)；分度圓上的圓周力N； b齒寬mm；小齒輪分度圓直徑mm； u齒數(shù)比；使用系數(shù)；動載系數(shù)；、齒向載荷分布系數(shù)；、齒間載荷分布系數(shù)。1）的確定變位系數(shù)的選擇按=+=29+80=109，選擇=1.6，查得=0.146，所以y=-=1.6-0.146=1.454，a=（+y）m=（109/2+1.454）5=279.77 mm，取a=280 mm，y=1.5,求出=0.14，=y+=1.5+0.14=1.64，選出=0.745，=0.921=0.0153，分度圓螺旋角=0，查得=2.262）彈性系數(shù)的確定取=189.83）接觸強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)的確定=，為接觸強度計算的重合度系數(shù)，它是考慮端面重合度、縱向重合度對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)；為接觸強度計算的螺旋角系數(shù)，它考慮螺旋角對齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)=；=；=0式中、分別為大小齒輪的部分重合度，查得=0.83，=0.92，則=1.75；=0.866；=1；=0.8664）分度圓上的圓周力的確定=轉(zhuǎn)矩T=789.28 Nm=10523.73 N5）使用系數(shù)的確定取=1.256）動載系數(shù)的確定=1+式中、系數(shù)，查得=39.1，=0.0193=1+0.0193=1.157）齒向載荷分布系數(shù)的確定=1.15+0.181+0.6（）（）+0.3110b=1.15+0.181+0.6（）（）+0.3110150=1.4848）齒間載荷分配系數(shù)的確定取=1.29）計算=474.20 N/mm 3.3.1.2 許用應(yīng)力=式中試驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力N/mm；接觸強度計算的壽命系數(shù)；潤滑油膜影響系數(shù)；工作硬化系數(shù)；接觸強度計算的尺寸系數(shù)；接觸強度最小安全系數(shù)。1）的確定由大小齒輪材料為40Cr查得=600N/mm2) 的確定N=60j=601177（1530010）=4.77910=/u=1.72510查得=0.95，=0.98取較小的=0.953）的確定查得=14）的確定=1.2-=1.2-=1.115）的確定查得=16）的確定選取=1.25 （較高可靠度）7）計算=506.11N/mm=474.2N/mm3.3.2 齒根彎曲疲勞強度校核齒根彎曲疲勞強度條件 3.3.2.1 計算應(yīng)力=式中法向模數(shù)；復(fù)合齒型系數(shù)；抗彎強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)。1）的確定=1.482）的確定=1.23）的確定查得 =4.39，=3.95，取較大值 =4.394）的確定=（0.25+）（1-） =（0.25+）（1-） =0.67865）計算= = =107.013.3.2.2 許用彎曲應(yīng)力=式中齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值N/mm；抗彎曲強度計算的壽命系數(shù)；相對齒根圓角敏感性系數(shù)；相對表面狀況系數(shù)；抗彎曲強度計算的尺寸系數(shù)；彎曲強度的最小安全系數(shù)。1）的確定查得 =500N/mm2）的確定查得 =0.95，=0.98，取較小值=0.953）的確定查得 =14）的確定查得 =15）的確定查得 =16）的確定選取 =1.25（較高可靠度）7）計算=380N/mm=107.01 N/mm，滿足要求。3.3.3 齒輪靜強度校核計算3.3.3.1 齒面靜強度校核齒面靜強度條件1）靜強度最大齒面應(yīng)力=2）計算切向力=10523.73N/mm= =424.13N/mm3）靜強度許用齒面接觸應(yīng)力= = =506.16N/mm=424.13N/mm，滿足要求3.3.3.2 彎曲靜強度校核彎曲強度條件1）靜強度最大的齒根彎曲應(yīng)力= =1.151.4841.24.390.6786 =85.61N/mm2）靜強度許用齒根彎曲應(yīng)力= = =380N/mm=85.61N/mmS，可知該截面是安全地，可以使用。3.5 漿粕開棉機的總體設(shè)計根據(jù)漿粕開棉機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、帶傳動、齒輪及軸的設(shè)計，綜合進行漿粕開棉機的總體設(shè)計，漿粕開棉機的總體結(jié)構(gòu)如下圖。開棉機箱采用鋼板組裝方式，底座采用180型槽鋼，開棉機箱與底座采用螺緊后焊接，而電動機直接用螺栓擰在底座上。我對漿粕開棉機的總體結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。其減速箱與開棉機箱做成一體形式，既可以節(jié)省空間和制造成本又可以更好的密封和傳動；對齒輪軸部分我采用齒輪軸半露，上蓋與半露部分很好的密封。具體形式如下圖表示。 4、綠色設(shè)計4.1 綠色設(shè)計產(chǎn)生的背景自20世紀70年代以來，工業(yè)污染所導(dǎo)致的全球性環(huán)境惡化達到了前所未有的程度，迫使人們不得不重視環(huán)境污染的現(xiàn)實。日益嚴重的生態(tài)危機，要求全世界工商企業(yè)采取共同行動來加入環(huán)境保護，以拯救人類生存的地球，確保人類的生活質(zhì)量和經(jīng)濟持續(xù)健康的發(fā)展。進入20世紀90年代，各國的環(huán)保戰(zhàn)略開始經(jīng)歷一場新的轉(zhuǎn)折，全球性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出新的綠色戰(zhàn)略趨勢，這就是向資源利用合理化、廢棄物產(chǎn)生少量化、對環(huán)境無污染或少污染的方向發(fā)展。在這種“綠色浪潮”的沖擊下，綠色產(chǎn)品逐漸興起，相應(yīng)的綠色產(chǎn)品設(shè)計方法就成為目前的研究熱點。在工業(yè)發(fā)達國家，產(chǎn)品的綠色標志制度相繼建立，凡標有“綠色標志”圖案的產(chǎn)品，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用回收的整個過程符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，可以實現(xiàn)資源的再生和回收，這種產(chǎn)品大大地提高了在國際市場的競爭力。例如：德國的水溶油漆被授予綠色標志后，銷售額提高了20%。與經(jīng)濟發(fā)達國家相比，我國工業(yè)的技術(shù)水平還有較大差距，工業(yè)產(chǎn)品還存在著資源和原材料消耗大、環(huán)境污染嚴重、國際競爭能力相對較弱等問題。在加入WTO之后，產(chǎn)品出口所面臨“綠色壁壘”十分突出。為解決上述問題的可行途徑，就是通過綠色設(shè)計與綠色制造技術(shù)，大力開發(fā)綠色產(chǎn)品，盡可能減少對環(huán)境的污染和資源浪費，全面提高產(chǎn)品的競爭力。4.2 綠色產(chǎn)品的定義和特點 綠色設(shè)計是由綠色產(chǎn)品的誕生所引申的一種設(shè)計技術(shù)。因而，要進行綠色設(shè)計，