石英砂清洗裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、石英砂清洗裝置摘要本論文設(shè)計(jì)了一種可以翻轉(zhuǎn)的石英砂清洗裝置。在水平位置時(shí)，可完成石英砂的清洗工藝；在豎直位置時(shí)，可完成石英砂的烘干工藝。本設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，能大大降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：石英砂；清洗；清洗裝置；電機(jī)第一章 緒論1.1課題的來(lái)源與背景1.1.1 課題的來(lái)源安徽鳳陽(yáng)擁有豐富的石英礦產(chǎn)資源，是全國(guó)著名的石英砂生產(chǎn)基地。該地石英礦石中礦物成分簡(jiǎn)單，含有少量赤鐵礦、絹云母、長(zhǎng)石及粘土礦物，總計(jì)2%。鳳陽(yáng)縣現(xiàn)有180多家企業(yè)生產(chǎn)石英砂，年產(chǎn)量是國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量的20%以上。表1-1是部分企業(yè)的生產(chǎn)情況。表1-1 部分石英巖礦山生產(chǎn)能力1近年來(lái)，由于鳳陽(yáng)縣開(kāi)采加工

2、企業(yè)眾多，規(guī)模小而分散，技術(shù)含量低，產(chǎn)生大量尾砂、砂泥和粉塵，占用土地，堵塞河道，毀壞農(nóng)田。造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。于是如何高效、少污染的生產(chǎn)出高品位的石英砂就成了一個(gè)問(wèn)題。由此產(chǎn)生了本課題：石英砂清洗裝置的研制。1.1.2 課題的背景多年來(lái)，對(duì)于高硬度石英砂的提純沒(méi)有一個(gè)好的裝置，大都采用作坊式間歇式落后工藝，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，更重要的是產(chǎn)品質(zhì)量不能穩(wěn)定控制，不能滿足高純度材料的要求。2 現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)石英砂的清洗提純通常是在開(kāi)放系統(tǒng)下把砂放在容器中，用酸性洗液進(jìn)行浸泡，是一種靜態(tài)過(guò)程，其不足在于，被溶解于溶液中的雜質(zhì)成分不能有效分離，去雜速度慢，殘留在砂中的雜質(zhì)多，該工藝不能生產(chǎn)出高純度

3、的石英砂。3 基于此，本文設(shè)計(jì)了一種制造成本低，維護(hù)方便，可操作性強(qiáng)，清洗效果好的石英砂清洗裝置。1.2 課題研究的意義石英砂清洗裝置是石英砂加工工藝流程中十分重要的機(jī)械設(shè)備之一，且我國(guó)石英礦產(chǎn)資源豐富，因此，研制出一款高效率清洗石英砂的裝置是十分必要的。此項(xiàng)研究如果實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，且能保證正常工作，可以大大節(jié)省人力機(jī)力，節(jié)約維修時(shí)間，減少對(duì)生產(chǎn)的延誤，提高生產(chǎn)效率，也能大大提高安全系數(shù)。第二章 參數(shù)的選定條件：滾筒最大轉(zhuǎn)速為1000r/min，并在3s后達(dá)到最大轉(zhuǎn)速。石英砂質(zhì)量為50kg，石英砂堆積密度為1.6g/cm3。（忽略軸承的摩擦和溶劑的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）2.1 滾筒容積 （2-1）取滾筒內(nèi)徑r內(nèi)

4、=20cm。使石英砂充滿滾筒容積的2/3，近似取滾筒長(zhǎng)度l滾=36cm。2.2 滾筒體積與質(zhì)量考慮到清洗溶劑，選用不銹鋼0cr18ni16mo54為滾筒材料。由相關(guān)資料查得該材料的密度，屈服極限，載荷系數(shù)，安全系數(shù)。4許用應(yīng)力 （2-2） 滾筒縱向截面的應(yīng)力 （2-3）工作應(yīng)力 （2-4）由得 取側(cè)面厚度，并取底面厚度為8mm。于是2.3 箱體質(zhì)量考慮到滾筒尺寸，取箱體內(nèi)直徑為472mm，長(zhǎng)為492mm?？紤]到箱體的工作環(huán)境，選取鑄鋼zg15cr124。由相關(guān)資料查得，該材料的密度，屈服極限，載荷系數(shù)，安全系數(shù)。4許用應(yīng)力滾筒縱向截面的應(yīng)力工作應(yīng)力由得取側(cè)面厚度，并取下底面厚度為10mm，上底

5、面厚度為8mm。則箱體質(zhì)量為73kg。2.4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滾筒可視為一個(gè)薄壁圓筒 （2-5）5石英砂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可先計(jì)算充滿滾筒容積的石英砂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后取其。 （2-6）52.5 速度、角速度、角加速度2.6 阻力這里把溶劑視為水，進(jìn)行估算。水的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)為。雷諾數(shù)為 （2-7） 由于，因此 （2-8）2.7 轉(zhuǎn)矩由剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程，得 （2-9）5第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇條件：滾筒直徑，軸2轉(zhuǎn)矩，電源為三相交流，電壓380v。3.1 選用電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380v，y型。3.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)所需工作功率， （3-1）電動(dòng)機(jī)所需工作功率 （3-2）由電

6、動(dòng)機(jī)至滾筒總效率為 （3-3）取，則選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y132m-46。第四章 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定取圓錐齒輪傳動(dòng)比，則帶傳動(dòng)比。4.1 各軸轉(zhuǎn)速4.2 各軸輸入功率 （4-1） （4-2）4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 （4-3） （4-4）第五章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)條件：電動(dòng)機(jī)功率，轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比，每天工作8小時(shí)。5.1 確定計(jì)算功率由相關(guān)資料查得工作情況系數(shù)7，故 （5-1）5.2 選擇v帶的帶型根據(jù)，由相關(guān)資料選用a型 7。5.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速5.3.1 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑由相關(guān)資料，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 7。5.3.2 驗(yàn)算帶速 （5-2）因?yàn)?，故帶速合適。5.3.3 計(jì)算大帶輪的直徑

7、（5-3）根據(jù)相關(guān)資料，取 7。5.4 確定v帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度5.4.1 初定中心距 （5-4）取。5.4.2 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （5-5）由相關(guān)資料選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 7。5.3.3 計(jì)算實(shí)際中心距 （5-6）中心距的變化范圍為。5.5 驗(yàn)算小帶輪上的包角 （5-7）5.6 計(jì)算帶的根數(shù)5.6.1 計(jì)算單根v帶的額定功率pr根據(jù)和，由相關(guān)資料查得v帶的基本額定功率 7。根據(jù)，由相關(guān)資料查得p0=0.13kw7。由相關(guān)資料查得，7，于是 （5-8）5.6.2 計(jì)算v帶的根數(shù) （5-9）取4根。5.7 計(jì)算單根v帶的初拉力的最小值由相關(guān)資料查得c型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量7，所以 （5-10）應(yīng)使帶

8、的實(shí)際初拉力。5.8 計(jì)算壓軸力壓軸力的最小值為 （5-11）第六章 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)條件：輸入功率，齒輪轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天）帶式輸送機(jī)工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。6.1 選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）由相關(guān)資料選用7級(jí)精度，選擇兩齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs7。2）選兩齒輪茶齒數(shù)。6.2 按齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （6-1）6.2.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)。2）齒輪1傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。3）由相關(guān)資料選取7。4）由相關(guān)資料查得7。5）由相關(guān)資料查得齒輪的接觸疲勞極限 7。6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （6-2）7）由相關(guān)資料取接觸疲勞壽命系數(shù)

9、 7。8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為，安全系數(shù)。 （6-3）6.2.2 計(jì)算1）試驗(yàn)算齒輪1分度圓直徑2）計(jì)算圓周速度 （6-4）3）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)相關(guān)資料查得動(dòng)載荷系數(shù) 7，使用系數(shù) 7，齒間載荷分配系數(shù) 7，軸承系數(shù) 7，齒向載荷分布系， 7，則 （6-5）4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 （6-6）5）計(jì)算模數(shù) （6-7）6.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （6-8）6.3.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由相關(guān)資料查得，齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限7。2）由相關(guān)資料取彎曲疲勞壽命系數(shù)7。3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)。 （6-9）4）計(jì)算載荷系數(shù)k （6-10）5）由相

10、關(guān)資料查得，齒形系數(shù) 7，應(yīng)力校正系數(shù) 7。6.3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，取后者，并圓整為4mm，因此6.4 幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 （6-11）中心距 （6-12）齒寬 （6-13）第七章 軸的設(shè)計(jì)7.1 軸1條件：軸功率上的，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩t1=54nm，齒輪1的分度圓直徑。圖7-1 軸1的示意圖7.1.1 求作用在齒輪上的力滾筒和石英砂的重力為676。圓周力 （7-1）徑向力 （7-2）軸向力 （7-3）7.1.2 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由相關(guān)資料取 7，于是得 （7-4）7.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）取帶輪

11、所在的軸段為-2）因軸承同時(shí)受軸向力和徑向力，根據(jù)相關(guān)資料選用圓錐滾子軸承30209，尺寸為。因此，-。取-。3）取軸承端蓋的厚度為20，為便于裝拆軸承蓋及對(duì)軸承潤(rùn)滑，取軸承端蓋外端面距齒輪右端面的距離為36，已知帶輪輪轂寬度為60則-。4）取-。5）取右軸承右端面距箱體內(nèi)壁的距離為8，取齒輪左端面距箱體內(nèi)壁的距離為16，已知齒輪輪轂寬度為50，則-。7.1.4 軸上零件的周向定位帶輪和齒輪均采用平鍵鏈接。由相關(guān)資料，選用帶輪與軸連接的平鍵尺寸，長(zhǎng)度為50；同樣，選用齒輪與軸連接的平鍵尺寸，長(zhǎng)度為40。7.1.5 求軸上的載荷 t1fnh1fnh1fnv1ft1ft1fr1圖7-2 軸1的載荷

12、分析圖1）支反力2）彎矩3）總彎矩7.1.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取 （7-1）由相關(guān)資料查得 7，因此，故安全。7.2 軸2條件：軸功率上的，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，齒輪2的分度圓直徑，材料同軸1。圖7-3 軸2的示意圖7.2.1 求作用在齒輪上的力7.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由軸1，取-，這里取軸承到箱體內(nèi)壁的距離為16，則-；同樣選用圓錐滾子軸承30209，則-，-；由相關(guān)資料查得軸承的定位尺寸為52，故取-?？紤]到箱體、密封裝置以及滾筒尺寸取-。7.2.3 求軸上的載荷fa2fnh1fr2ft2圖7-4 軸2的載荷分析圖1）支反力2）彎矩3）總彎矩7.2.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取由相關(guān)資

13、料查得 7，因此，故安全。第八章 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8.1 箱體受力分析現(xiàn)將箱體翻轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，在初始時(shí)，箱體、滾筒和石英砂三者的重力之和所產(chǎn)生的力矩最大為。因此須施加一個(gè)在數(shù)值上大于或等于的轉(zhuǎn)矩，即。8.2 電動(dòng)機(jī)的選擇條件：翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，。8.2.1 選用電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380v，y型。8.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)所需工作功率，電動(dòng)機(jī)所需工作功率由電動(dòng)機(jī)至滾筒總效率為取，則，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y90s-66。8.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)總傳動(dòng)比，取齒輪傳動(dòng)比，則蝸輪蝸桿傳動(dòng)比。8.3.1 各軸轉(zhuǎn)速8.3.2 各軸輸入功率8.3.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩8.4 蝸輪蝸桿傳動(dòng)條

14、件：輸入功率，輸入轉(zhuǎn)矩，蝸桿轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天）。8.4.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù)gb/t100851988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（）。8.4.2 選擇材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，故蝸桿用45鋼，螺旋齒面要求淬火，硬度為。7 渦輪用鑄錫磷青銅金屬模鑄造。7 考慮到成本，僅渦輪齒圈用青銅制造，輪芯用灰鑄鐵制造。78.4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)傳動(dòng)中心距 （8-1）（1）確定載荷系數(shù)由相關(guān)資料查得，7 則 （8-2）（2）確定彈性影響系數(shù)。由相關(guān)資料查得 7。（3）確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距的比值，由相關(guān)資料查得7。（4）確定許用接

15、觸應(yīng)力根據(jù)渦輪材料和蝸桿螺旋齒面硬度，由相關(guān)資料查得渦輪的基本許用應(yīng)力 7。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù) （8-3）則 （8-4）（5）計(jì)算中心距取中心距，因，由相關(guān)資料取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑。這時(shí)，由相關(guān)資料查得，因?yàn)?，因此以上?jì)算結(jié)果可用。8.4.4 蝸桿與渦輪的主要參數(shù)與尺寸（1）蝸桿軸向齒距；直徑系數(shù)；齒頂圓直徑；齒根圓直徑;分度圓導(dǎo)程角；蝸桿軸向齒厚；蝸桿寬度。（2）渦輪渦輪齒數(shù)；變位系數(shù)7；驗(yàn)算傳動(dòng)比，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為。渦輪分度圓直徑；喉圓直徑；齒根圓直徑，咽喉母圓半徑；渦輪寬度。8.4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （8-5）當(dāng)量齒數(shù) （8-6）根據(jù)， 7，由相關(guān)資料查得 7。螺旋角系數(shù) （

16、8-7）許用彎曲應(yīng)力 （8-9）由相關(guān)資查得渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力 7。壽命系數(shù)彎曲強(qiáng)度滿足要求。8.5 齒輪傳動(dòng)條件：輸入功率，齒輪轉(zhuǎn)速，齒數(shù)比，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天）。8.5.1 選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）由相關(guān)資料選用7級(jí)精度，選擇兩齒輪材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs7。2）取，則。8.5.2 按齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （8-10）（1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)。2）齒輪1傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。3）由相關(guān)資料選取7。4）由相關(guān)資料查得7。5）由相關(guān)資料查得齒輪的接觸疲勞極限，7。6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7）由相關(guān)資料取接觸疲勞壽命系數(shù)，7。8）計(jì)算接

17、觸疲勞許用應(yīng)力取失效率為安全系數(shù)。 （8-11）（2） 計(jì)算1）試驗(yàn)算齒輪1分度圓直徑2）計(jì)算圓周速度3）計(jì)算齒寬4）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) （8-12）齒高 （8-13）5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)相關(guān)資料查得動(dòng)載荷系數(shù)7，使用系數(shù)7，齒間載荷分配系數(shù)7，齒向載荷分布系數(shù)7，7，則 （8-14）4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 （8-15）5）計(jì)算模數(shù)8.5.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （8-16）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由相關(guān)資料查得，齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，7。2）由相關(guān)資料取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。73）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)。 （8-17）4）計(jì)算載荷系數(shù)k （8

18、-18）5）由相關(guān)資料查得，齒形系數(shù)7；應(yīng)力校正系數(shù)，7。6）計(jì)算大小齒輪的（2）設(shè)計(jì)計(jì)算這里取齒輪模數(shù)為3。8.5.4 幾何尺寸計(jì)算 （8-19）取， 。8.6 軸的設(shè)計(jì)條件：軸3功率上的，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，蝸桿的分度圓直徑；軸2上的功率，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速，渦輪的喉圓直徑。小齒輪的分度圓直徑為72mm。8.6.1 求作用在蝸輪蝸桿上的力 （8-20） （8-21） （8-22）8.6.2 求作用在齒輪上的力 （8-23）8.6.2 軸1圖8-1 軸1的示意圖（1）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由相關(guān)資料取a0=1127，于是得聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 （8-23）由相關(guān)資料查得, 7，則：根據(jù)

19、相關(guān)資料，選取lt1型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為6。半聯(lián)軸器的孔徑6，故取。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，?。话肼?lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，取。2）因軸承同時(shí)受軸向力和徑向力，根據(jù)相關(guān)資料選用圓錐滾子軸承30203，尺寸為。因此， ， ；。3）取軸承端蓋的厚度為20mm，為便于裝拆軸承蓋及對(duì)軸承潤(rùn)滑，取軸承端蓋外端面距半聯(lián)軸器右端面的距離為36mm，則。4）取。（3）軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器采用平鍵鏈接。由相關(guān)資料，選用帶輪與軸連接的平鍵尺寸 7，長(zhǎng)度為12mm 7。（4）求軸上載荷fnh1ft1ft1fr1圖8-1 軸1的載荷分析圖1）支反力2）彎矩3）總彎矩（5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取 由相關(guān)資料查得7，因此，故安全。8.6.3 軸2圖8-2 軸2的示意圖（1） 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由相關(guān)資料取7，于是得取。（2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）為了滿足齒輪的軸向定位要求，?。积X輪與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，取。2）因軸承同時(shí)受軸向力和徑向力，根據(jù)相關(guān)資料選用圓錐滾子軸承30208，尺寸為。因此， 。3）取。4）取， ；取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為8mm，渦輪端面距箱體內(nèi)壁的距離為16，已知齒輪輪轂寬度為，則；渦輪與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為16，則。（3）軸上零件的周向定位渦輪和齒輪均采用平鍵鏈接。由相關(guān)