涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计.doc

本 科 毕 业 设 计 (论 文)涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计Design on Transmission System and Structural of Turbine Mill Ash Calcium 题 目: 涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计 学 院： 机械工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 G机械091 学生姓名： 汤杨 学 号： 220911127指导教师： 郭廷良 （教授） 年 月毕业设计（论文）中文摘要涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计摘 要：在涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计中主要研究其运作原理和工作方式并通过设计使之成功实现其所需要完成的生产任务。主要设计传动系统和结构设计。传动系统是由电动机和带传动组成，工作方式为依靠带轮连接粉碎机的工作轴使其进行运作。其设计时主要考虑工作机主轴高速运转的各种因素然后选择合适的电动机和带轮，并进行带传动的设计。结构设计主要设计了粉碎机的工作主轴结构、各个轴段的尺寸和轴上三个重要零件锤头转子、斜刀片、叶轮。对工作轴的强度和有关力学性能进行了校核。完成涡轮式灰钙粉碎机的总体机构设计，包括机架和壳体的设计和定位以及粉碎机的定位设计。最后进行装配图和零件图的绘制。关键词：涡轮；粉碎机； 转子；结构； 传动系统毕业设计（论文）外文摘要Design on Transmission System and Structural of Turbine Mill Ash Calcium Abstract: Design on transmission system and structural of turbine mill ash calcium of its functioning and methods of work and success through design to achieve the production tasks need to be accomplished. Design of main transmission system of design and structure. Drive system is made up of electric motors and belt drives, rely on the grinder shaft pulley connection to make it operate. Design taken into account when the work spindle high-speed operation of a variety of factors and then choosing the right motor and pulley and belt drive design. Structural design of the main design of the mill structure, each axis of work spindle dimensions and axes of the three essential parts of a hammer, at an angle of the rotor blades, impeller. Axial strength and the related mechanical properties for the check. Complete Turbo calcium ash mills overall design, including the design and positioning of the rack and shell as well as the positioning of the mill design. Final assembly drawings and parts of drawings.Keywords: turbo；mill ；rotor；structural ；transmission system目 录1引言11.1课题研究背景目的及其意义21.2粉碎机的分类特点及其应用21.3粉碎机的发展趋势22总体设计方案 32.1粉碎机的设计任务32.2涡轮式粉碎机的结构和工作原理42.3设计方案选择与确定53传动系统设计63.1电动机的选择73.2确定总传动比和分配各级传动比73.3带传动设计103.4 带轮的结构设计124 粉碎机构设计134.1锤头及牙板设计154.2衬套及斜刀片设计165 进料及出料结构设计175.1进料口设计175.2 排料风叶及出料口设计186主轴设计196.1 主轴结构与强度设计266.2 主轴附件设计与选择266.3主轴润滑及密封277 机架与粉碎机安装设计28结论 29致谢 30参考文献311 引言1.1 课题研究背景，目的及其意义此次毕业设计的是涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计。在当今中国经济高速且快速的发展的大背景之下，生活水平有了明显的提高，同时在工业建筑方面的有关生产和其生产之后的成品的消费都有了相应的提高。中国也在这个快速发展的大背景之下越来越重视现代建筑材料并且投入大量资金和科研技术去发展，从而使其相关的粉碎产品和有关的粉碎产品加工机械的使用需求也越来越多，使用国家更加关注这方面的发展和规划。最近几年来，在国家的一系列大的精心调控下，我国粉碎机械工业正处在历史上最好的发展时期，各种有关的产品层出不穷，且都有着相应的高科技技术。同时，国家也根据相关的一些调查和结论，认为机械粉碎机工业会有比较好的前途和应用，所以加大了对这方面的补贴力度。从而提高有关生产单位对其的相关开发和研究。所以从这些方面我们可以看出机械粉碎设备在机械工业行业方面的重要性，以及可持续发展性。涡轮式灰钙粉碎机主要是用来加工灰钙粉。灰钙粉大体主要是由Ca(OH)2、CaO和少量CaCO3的混合物组成的，是以石灰为主要成分的优质石灰石。其原料为生石灰然后再通过涡轮式灰钙粉碎机粉碎而成的，其表观洁白细腻。可以达到很细的程度。也会根据各个行业的需求来确定其的粉碎细度。涡轮式灰钙粉碎机属于超细风选粉碎机，也可以成为涡轮式粉碎机。其主要是由锤式粉碎机和涡轮式粉碎机组合而成的。加工粉碎是日常生活中必不可缺少的工作方式是人类日常生活当中不可缺少的获得有相应有用的材料和各种矿物原料的重要方法之一。当然用于粉碎而所要的设备和生产费用都相当的大。首当其冲的就是电费了，因为大部分粉碎机设备都是需要依靠电动机来带动的，有的设备更是需要更加强大的电能来作为其工作的动力，所以节能环保和减少粉碎设备零件和部件的磨损是广大行业的精英们共同需要去破解的难题。冲击式超细粉碎机是国内使用较多的粉碎设备，是滑石、大理石等中等硬度以下非金属矿的粉碎加工必不可少的重要设备，以及化工原料、制药等的超细粉碎加工。需要以节能为大背景的今天，对涡轮式粉碎机的研发成本和节能的研究成为了时下最需要解决和克服的问题。在中国以外的国家对于粉碎技术的开发起步较国内的早，从50年代就开始以超细粉碎基础上加以改善更加成熟的技术，到70年代左右该技术取得了快速发展。美国和欧洲等国已经拥有了比较高的超细粉碎技术和设备，可以加工细度为50到1000目的任何级别的超细粉体。然而中国对超细粉碎技术的开发起步较晚，于八九十年代初才开始。主要是引进国外的高科技设备和专门的技术为主体主要靠引进国外先进设备和技术为主。现在我们国内已经基本可以满足国内的加工粉碎需求。到现在，全球的粉碎机需求比以往更多，速度增长的也更加快，所以机械加工行业认为其的发展和应用前景还是很乐观的。这主要会带给国内的机械建筑行业带来更大的福利和给人类带来更多的好处。涡轮式灰钙粉碎机是国内超细粉碎机里比较有前景的粉碎设备之一。它所采用的技术也是在这行业里比较有优势的。但相比较于国外的那些先进的技术，我们还有很长的路要走。所以此次毕业论文涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计就是为了能够更加深入的了解粉碎机的原理与构造，希望为粉碎机行业有一定的了解，为将来的机械工作进行一些必要的铺垫。1.2 粉碎机的分类特点及其应用涡轮式灰钙粉碎机的工作特点是将比较大的颗粒或者是大粒度的原料通过粉碎机里的各种工作装置来达到生产要求的细度的机械加工设备。涡轮式灰钙粉碎机由粗碎、细碎，风力输送等装置组成，用粉碎机工作轴高速运转的方式达到粉碎所需要的粒度的要求。再使用风能使其成为所需要的粉末，这样就取代了以前的传统式粉碎的方式。这种设备主要用于机械加工和建筑行业。涡轮式粉碎机在粉碎过程中主要是对于原料的外力有旋转力、涡流力、冲击力、研磨四种。都是用在粗、中碎，适用于硬质料和大块料的粉碎；冲击主要用在粉碎，比较适宜原料比较脆的粉碎；研磨一般应用于在超细粉碎，可以在中细度粉碎后再接着用于超微粉碎，使其达到更加细化的要求和需求。1.3 粉碎机的发展趋势（1）更加进一步改善工作部件，提高机械产品的整体工作的性能。（2）推出新设计新的结构、新模块满足各个不同市场的不同需求，扩大加工范围。（3）加强理论建设，建立完善的研究体系，制定精湛的粉碎机制造工艺。2 总体设计方案2.1 粉碎机的设计任务要求完成涡轮式灰钙粉碎机传动系统及结构设计，其中包括：（1）动力传动系统的设计；（2）粉碎机构的设计；（3）各部分结构的设计；（4）各零部件的选择与设计；（5）完成设计图样的绘制。主要性能参数：（1）外形尺寸：1026x582x698mm；（2）主轴速度：3900转/分；（3）粉碎所需功率：18千瓦；（4）产量：1000 (kg/D).；2.2 涡轮式粉碎机的结构和工作原理涡轮式灰钙粉碎机适用于碳酸钙、硫酸钡、珍珠粉、氧化钙、灰钙粉的粉碎，也同时可以用于中药的加工粉碎，其大多应用于化工、石灰、灰钙粉、制药，是一种刚问世不久的多用途粉碎机产品，此粉碎机有粗碎、细碎和风力传送装置组装而成，因为此粉碎机的工作的主轴转速达到较高时就对各种原料的粉碎效果达到了比较理想的超细效果，然后生产的产量也相应的有所提高，此粉碎机具有自动排渣、重量比较轻、体积小、结构简单、维修方便等特点 。 涡轮式灰钙粉碎机工作的结构是机体两端都安装有滚动轴承来支撑工作主轴，然后由安装好的电动机通过带传动来带动工作主轴和安装在主轴上的转子高速旋转。从而使进入粉碎机的物料在旋转气流中紧密的摩擦和强烈的互相碰撞中，进行第二次粉碎。整个粉碎过程中，锤头转子会吸进来大量的机体外的空气，从而起到冷却机器和传送粉碎之后的物料的目的。粉碎机的整个粉碎过程为人工控制。 涡轮式灰钙粉碎机的主要运作原理是按工作主轴的布置方式可分为立式和卧式两大类。卧式粉碎机工作轴水平放置，转子围绕工作主轴高速旋转实现物料的粉碎。结构如下图2-1所示。原料经给料机通过进料口进入粉碎机内腔，首先被导入第一粉碎腔，由锤头转子组成的腔体，由五片方刀片连接在转子上，转子与其方刀片有30左右的扭转角，旋转时有助于形成风压和气流。同时由于离心力作用，物料会和内壁反复碰撞形成更加细的颗粒，经过第一粉碎腔中的锤头叶轮后，粗碎后的细颗粒随着气流进入右边的第二粉碎腔。斜刀片转子的组成的腔体其粉碎过程与前面的大致相同，物料产品细度可达数微米。最后经过风叶轮导入集粉器中，整个工作原理就结束了。图2-1 涡轮式粉碎机内部结构2.3 设计方案选择与确定此机包含传动部分、进料部分、粉碎部分、排料部分、和机体五部分。该机结合现有生产设备，根据设计指导思想，确定此粉碎机的结构使用无筛的结构形式，其结构和工作原理较其它通用型粉碎机都大不相同，具有很大的创新性。如图2-2图 2-2 传动结构布置电动机主轴高速（1000r/min以上）转动，由电机轴带动V带轮，通过V带的带传动使粉碎机的工作主轴高速的旋转，从而使连接在主轴上的各个转子高速旋转。达到生产要求的物料通过粉碎机的风叶轮导出出料口，不符合要求的通过再次的撞击从而实现了粉碎的目的。依据设计的粉碎机具体结构和工作原理，该粉碎机具有以下优点：（1）通过转子和传动结构的优化配置，它具有结构紧凑、体积小、工作平稳的特点。（2）电动机与主轴采用V带连接，传动装置简单，降低成本。（3） 结构简单，操作维护方便，适合有于广大生产单位使用。（4） 进排料方便，提高了生产率，降低成本。3 传动系统设计3.1 电动机的选择3.11 电动机的选择电动机有专门的生产单位成批量生产的已经标准化的机械设备，选择电动机时要根据粉碎机的工作特性，工作载荷和环境，然后再根据已知的条件选择相适应的电动机型号。此粉碎机采用V带传动作为动力部分，工作轴上的大带轮与电动机的连接轴连接在一起。此连接方式比较简单，结构紧凑且安全可靠。所以电动机选用：Y系列立式电动机。3.12 选择电动机的容量电动机的容量取决于电动机运行时的发热条件来决定。对于载荷较稳定的，长时间不停地运行的设备，要求所选电动机的额定功率Pm等于或稍大于所需的电动机工作功率Po即可，才能使电动机正常工作，不会因为过热而产生安全问题。所以一般不需要校核电动机的发热和启动转矩。电动机所需的工作功率为：Po=PW/ （KW） （3-1）式中 PW工作机的有效功率，既工作机的输出功率。 从电动机 到工作机输送带间的总效率。 根据题意得粉碎机的有效功率为18KW=V带传动效率滚动轴承的效率 查机械设计实践与创新得V带的效率为0.96，滚动轴承的效率为0.99得=0.960.99=0.941Po=18/0.941=19.12KW综上所述，电动机额定功率电动机工作功率，查机械设计实践与创新选择功率为22KW的电动机。3.13 确定电动机的转速三相异步电动机在容量相同的情况下，一般有3000r/m、1500 r/m、1000 r/m、及750 r/m四种同步转速。其同步转速越高，磁极对数就越少，因此其外形尺寸也越小，所以价格就比较低。如果电动机转速过高，那么传动装置总传动比就会越大，导致传动装置外形尺寸变大，从而提高了制造成本。而电动机同步转速越低，其优缺点刚好相反。所以，在确定电动机转速时，应该综合考虑再做比较分析。所以经过比较选同步转速为1500 r/m的Y180L-4电动机。Y180L-4：功率 22KW 满载转速 1470 r/m 满载电流 42.5A 满载效率 91.5% 功率因数 0.86图 3-1 电动机尺寸3.2 确定总传动比V带传动的总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主轴转速nw确定，既 i=nm/nw （3-2）又因nm=1470 r/m nw=3900 r/m得 i=1470/3900=0.383.3 带传动设计3.31 确定计算功率计算功率Pca是根据传递的功率P和带的工作条件而确定的 Pca=KA P （3-3） 式中：Pca计算功率，KW； KA工作情况系数； P所需传递的额定功率，KW；查机械设计表得KA=1.5得Pca=KA P=1.522=33KW3.32 选择V带的带型根据计算功率Pca和主动轮转速n1，从机械设计查下图3-2选取普通V带的带型。图 3-2 V带带型图所以选C带型3.33 确定带轮的基准直径dd并验算带速V初步选取小带轮的基准直径dd1根据V带的带型，参考机械设计确定小带轮的基准直径dd1，应使dd1（dd）min.。确定dd1=560mm验算带速VV1=dd1 n1/601000=3.145601470/601000=43m/s因为此带传动为增速传动所以V1带速符合要求。计算从动轮的基准直径由dd2=i dd1计算并加以圆整。得dd2=212.8mm，根据机械设计查表圆整为dd2=212mm。3.34 确定中心距a,并选择V带的基准长度Ld根据带传动整体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合机械设计公式，初定中心距a0。0.7（dd1+ dd2）a02（dd1+ dd2）0.7（560+212）a02（560+212）540.4a01544 初步选择中心距为a0=1000mm计算相应的带长Ld0。Ld02 a0+（dd1+ dd2）+（dd2 -dd1）/4 a0 （3-4） 得 Ld021000+3.14 (560+212)+(212-560)/410003242.31mm带的基准长度Ld由机械设计查表，下图表 3-1表 3-1 带的基准长度Ld 得Ld=3550mm传动的实际中心距近似为a = a0+(Ld-Ld0)/2=1000+（3550-3242.31）/2=1154mm3.35 验算主动轮上的包角2主动轮上的包角1大于从动轮上的包角2。所以，如果发生打滑就只可能发生在从动轮上，为了提高带传动的工作能力，应使2180-（dd1 dd2）57.3/a （3-5）得 2180-（560 212）57.3/ 1154=162.790 所以合格。3.36 确定带的根数Z Z= Pca/P = KA P/(P0+P0)KaKL （3-6）为了使各根V带受力均匀，带的根数不宜过多，一般应该少于十根。查机械设计得KA =1.5P=22P0=16.47P0=0 Ka=0.96 KL=0.99得Z=3根3.37 确定带的初拉力（F0）min=500（2.5- Ka）Pca/ KaZV+qV （3-7） 得（F0）min=500（2.5-0.96）33/(0.96343)+0.343=555.11N3.38 计算带的压轴力Fp=2ZF0sin(1/2)=23555.11sin(162.7/2)=3262N3.4 带轮的结构设计3.41 带轮的结构选择根据机械设计查得，dd1=560mmdd2=212mm根据机械设计查得，主动轮选择腹板式，从动轮选择椭圆轮辐式。材料为HT200。3.42 V带的截型V带轮截型为C型查机械设计bp=19mmb=22mmh=14mmA=237mm=40图 3-3 V带的截型3.43 带轮轮缘尺寸bd=19mmhamin=5mmhfmin=16mme=26mmfmin=20mm=38 B=(Z-1)e+2f=92mm图 3-4 带轮轮缘尺寸3.44 主动轮和从动轮的结构尺寸主动轮dd1=560mm 查表得电动机的主轴直径为48mmd1=(1.82)d=248=96mmh1=46.4mmh2=0.8h1=37.12mmb1=0.4h1=18.56mmb2=0.8b1=14.84mmL=(1.52)d=1.548=72mmf1=0.2h1=9.28mmf2=0.2h2=7.4mm图 3-5 主动轮从动轮dd2=212mm 粉碎机主轴最小直径为40mmd1=(1.82)d=240=80mmC=0.25B=10mmL=(1.52)d=240=80mmB=92mm图3-6 从动轮4 粉碎机构设计4.1 锤头及牙板设计4.11 锤头的设计电动机依靠带传动带动主轴，然后工作主轴带动锤架转动，锤架与锤头采用螺栓连接。物料从进料口进入粉碎机中，马上受到高速旋转的锤头的冲击而粉碎。破碎了的物料，从锤头处获得动能，再高速向机壳内壁和内壁的牙板上进行二次冲击而破碎。在粉碎的整个过程中，物料之间也相互冲击粉碎。图4-1 锤头设计结构图锤头是涡轮式灰钙粉碎机的主要工作部件。其质量、形状、和材质对粉碎机的生产能力有很大的影响。所以，应依据不同的进料细度来选取合适的锤头质量。锤头是容易磨损的部件，所以需要经常更换。锤头的材料采用高碳钢铸造或锻造，也可用高锰钢铸造。通过对高铬铸铁多次的性能试验，选择高铬铸铁非常合适。高铬铸铁Crl5M02Cu抗磨损能力强，而且铸造性能好，在涡轮式灰钙粉碎机中使用，与合金工具钢比较，耐磨性提高约8倍左右。经过研究为了满足各种力学性能设计锤头转子直径300mm，中间直径为60mm,整体宽度为130mm，中间宽度为70mm，叶片宽15mm,如下图 4-2图4-2 锤头转子锤头采用高铬铸铁Crl5M02Cu制造，共五片方刀片。每块方刀片长160mm,宽90mm，厚度为15mm。方刀片与转子装配如下图 4-3图 4-3 锤头结构转子采用平键与工作主轴相连接的，随工作主轴高速回转。所以其结构需要开有键槽，厚度也不宜过大。考虑到涡轮式灰钙粉碎机锤头与物体发生冲击，力的大小时刻变化，选取平键的接触面积要大一点，才能减小应力。一般按正常选取的平键基本符合此粉碎机的正常的运转要求。4.12 牙板的设计牙板的作用是使物料在第一次与锤头撞击后进行第二次撞击，然后再使物料再一次撞击锤头进一步粉碎。因此牙板的形状粉碎影响很大。为了达到排料面积大、成品率高、低能耗，将牙板设计成长方体式。大尺度的物料在锤头的作用下被抛射到牙板上撞击后粉碎，提高了成品率，还减少其在机器中停留的时间，减少了机器的运行负荷，降低能耗。牙板材料为高铬铸铁Crl5M02Cu，焊接在壳的内壁上。四块牙板分别相隔90安装在圆周内壁上，长120mm，宽30mm，高20mm。边牙板材料为高铬铸铁Crl5M02Cu，四块边牙板分别相隔90安装在左侧内壁上，长60mm，宽30mm，高20mm。4.2 斜衬套及斜刀片设计粉碎机主轴的斜刀片和粉碎机机壳的斜衬套的间隙能够控制粉碎物料所需要的细度。斜衬套基本用锰钢铸成，斜衬套厚10mm按设计要求安装在粉碎机机壳的内壁上。图 4-4 斜衬套斜刀片与转子采用高铬铸铁Crl5M02Cu，斜刀片则由六片分别组装在转子上，斜刀片长120mm，宽50mm，厚15mm,刀尖角度为60。与转子采用螺栓连接。斜刀片转子直径为200mm，内径为70mm，宽80mm，与轴采用键连接。图 4-5 斜刀片5 进料及出料结构设计5.1 进料口设计进料口是成一个方形的一个漏斗形的形式来进料的，进料口嵌入式的固定在筒体盖板上同时用螺栓连接进行固定，以方便给漏斗装料和进料，另外壁厚加厚能够增强进料口的强度，防止在装料过程中使料斗产生变形。进料口的方形尺寸为190mm170mm，壁厚为16mm。图 5-1 进料口5.2 排料风叶及出料口的设计5.21 排料风叶的设计排料风叶采用高铬铸铁Crl5M02Cu制造，转子和叶片采用一体化设计，排料风叶共有6片风叶每片风叶宽100mm，长180mm，厚15mm，转子内径为60mm。图5-2 风叶轮5.22 出料口的设出料口的结构如下图所示，为圆形。出料口与粉碎机机壳互为一体，内径为150mm，壁厚为10mm。6 主轴设计6.1 主轴结构与强度设计6.11 初步确定轴的最小直径工作轴的材料主要采用合金钢或者是碳素钢，轴的毛坯大多数采用轧制圆钢或者是锻件。有的则直接采用圆钢，碳素钢比合金钢价格低，同时也对应力集中的敏感性偏低。可以采用热处理或者是化学热处理来提高碳素钢的耐磨性和抗疲劳强度。所以综上所述，选用45号钢调制处理。查机械设计，取A=112 （6-1） 因P=18KW n=3900r/m所以得得dmin19.97mm，故取dmin= dI-II=40mm。又因为从动轮B=92mm，所以取L1=72mm。6.12 主轴的结构设计根据轴的轴向定位的所需要求确定轴的各段直径和长度尺寸要求。为了满足小带轮的轴向定位要求，所以I-II轴段的右端需要制出一轴肩，因为要装配有轴承端盖，所以取dII-III =45mm，估算L2=30mm。III-IV轴段需要设置止动垫圈，且有两个。所以dIII-V=dXI-XII=48mm，L3=20mm。L10=20mm。因为是螺纹轴段所以需要在右面设置退刀槽，查机械设计得退刀槽直径46mm，槽宽为4.5mm。所以dIV-V=dX-XI=46mm，L4=L10=4.5mm。V-VI轴段上需要装配滚动轴承，滚动轴承采用角接触球轴承，选用型号为7310C型轴承。又查机械设计实践与创新得滚动轴承B=27mm且有两只组成一对，中间还加有牛油杯，所以估算dV-VI =dIX-X=50mm，L5=L9=50mm。VI-VII轴段上装配锤头架，根据锤头架的内径估算dVI-VII=60mm，L6=390mm。又因为要在右边进行轴向定位所以要制一轴肩且斜刀片转子内径为70mm，所以估算dVII-VIII=70mm，L7=260mm。VII-IX轴段上安装有风叶，风叶内径为60mm，所以dVII-IX=60mm，L8=160mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。6.13 轴上零件的周向定位小带轮和转子与轴的定位均采用平键连接。按dI-II由机械设计实践与创新查得平键截面bh=12mm8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为36mm，同时为了保证小带轮与轴的配合有良好的对中性，故选择带轮与轴的配合为H7/r6；同样锤头架与轴连接选用平键为18mm11mm110mm，与轴的配合为H7/r6；斜刀片转子与轴连接选用平键为20mm12mm60mm，与轴配合为H7/r6；风叶转子与轴连接选用平键为18mm11mm80mm，与轴配合为H7/r6。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。6.14 求轴上的载荷涡轮式灰钙粉碎机主轴上有滚动轴承、锤头转子、斜刀片转子、风叶轮所以可知实际物料的冲击粉碎是很复杂的，所以采用功率分配的方法来进行受力分析。将锤头转子称为组件1，斜刀片转子为组件2，风叶为组件3。另外在功率分配时不考虑阻尼和系统摩擦等因素还有质量因素。根据粉碎机的工作功率为18KW，工作主轴上有三个转子在运转为主要零部件，也就是主要的受力件。所以如果不计转子的质量进行分配按三个转子的外径大小和主要功用进行综合分配。三个转子中组件1外径比较大且是在粉碎机运作的过程中需要进行大量受力的运动所以其功率分配为最大，组件2是三个转子中最小的所以其分配到的功率为最小，组件3的分配功率要比组件1小却比组件2大。所以经过综合考量得组件1的工作功率为7KW，组件2的工作功率为5KW，组件3的工作功率为6KW。主轴的输入转矩为T=9550000P/n （6-2）式中T-转矩，Nmm； P-电机功率，KW； n-粉碎机工作转速，r/min。根据题意可得 P输=18KWn输=3900 r/min得转矩T=9550000P/n=44077 Nmm。按工作功率分配锤头为7KW，斜刀片为5KW，风叶为6KW。得 T1=95500007/3900=17141 Nmm T2=95500005/3900=12244 NmmT3=95500006/3900=14692 Nmm得扭矩图如图所示图6-1 扭矩图求作用在锤头上的力锤头转子直径为d1=400mm，叶片与转子的中心线成30度角度安放。Ft=2T/d （6-3）Fa=Fttan （6-4）Fr=Ft/cos （6-5）所以得 Ft1=2T1/d1=217141/400=86NFa1=Ft1tan=86tan30=50NFr1= Ft1/cos=86/cos30=100N求作用在斜刀片上的力d2=320mm，斜刀片上没有Fa力。Ft2=2T2/d2=212244/320=76.5NFr2= Ft2/cos=76.5/cos30=76.5N求作用在风叶上的力d3=420mm，风叶轮上也没有Fa力。Ft3=2T3/d3=214692/420=70NFr3= Ft3/cos=70/cos30=70N作出主轴的受力简图如图所示图 6-2 轴受力简图根据主轴尺寸和带传动的设计结果，带对主轴的压力F=3262N，计算轴承所受的支反力。FR右= Ft1295+Ft2(295+298)+Ft3(295+298+132)-F115 /860=-295NFR左= Ft1(298+132+135)+Ft2(132+135)+Ft3135+F(115+860)/860=3789N图 6-3 轴承受力图M1=FRA295=1117755 NmmM2=FRB593=174935 NmmM3=FRB135=-39825 Nmm得弯矩图如图图 6-4 弯矩图总受力图如下图图 6-5 受力总图6.15 校核轴的强度已知轴的弯矩和扭矩后，应该对弯矩受力比较大和扭矩受力也同时比较大的轴段，可能因为该轴的轴段的轴径不够达到标准理想的程度而对其进行弯扭合成应力的校核。ca =32.588Mpa前面已经选好了轴的材料为45钢且调质处理，查得-1=60Mpa。因此可以得出结论ca-1，所以是安全的。6.16 精确校核轴的疲劳强度经过论证发现工作轴上只要校核截面VII左右两侧就可以判断此截面是不是危险截面。截面VII左侧抗弯截面系数 W=0.1d （6-6） W=0.160mm=21600 mm抗扭截面系数 WT=0.2d （6-7） WT=0.260mm=43200 mm截面VII左侧的弯矩M为M=1117755 Nmm截面VII左侧的扭矩T为T=17141 Nmm截面上的弯曲应力为b=M/W=1117755/21600=51.94Mpa截面上的扭转切应力T=T/WT=17141/43200=0.396Mpa查机械设计书，因轴为45钢材料且为调质处理，得B=640Mpa，-1=275Mpa，-1=155Mpa。因r/d=2.0/60=0.033，D/d=70/60=1.166，查表得=2.0， =1.31又得轴的材料的敏性系数为q=0.82，q= 0.85 k=1+ q(-1) （6-8）得 k=1+0.82（2.0-1）=1.82 k=1+ q(-1) （6-9）得 k=1+0.85（1.31-1）=1.26查机械设计得=0.67，=0.82。轴是按照要求为磨削加工完成，因此可以得出轴的表面质量系数