3001000片材离心成型机设计Word文档下载推荐.docx

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σmax-σmin≤［σ］ψ1　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-3）

在离心机转鼓中周向总应力σ2为最大，其次是径向总应力σ1，最小为径向其值为0。

因此，圆筒形离心机转鼓强度条件为σ0（1+λ1KR/2σ）≤［σ］ψ1　，转鼓壁的厚度为δ≥δ0λ1RK/2（[σ]ψ1-σ0）。

δ=1935069.75×

0.19×

0.1875×

1×

1/2（113×

106-1935069.75）=3.10mm

根据刚度条件取壁厚δ=10mm

其中ρ—筒体材料密度0.785×

104Kg/m3

ρ0—物料密度

K—转鼓中物料系数1

φ—焊缝的强度系数1

［σ］—转鼓材料的许用应力113MPa

1.2筒体体积计算

V1=πh11[（D112-d12）+（D122-d12）+（D132-d12）+（D142-d12）]/4=3.14×

250×

[（3382-3002）+（3322-3002）+（3262-3002）+（3202-3002）]/4=1.435×

10-2m3

V2=πh2（d12-d22）/4=3.14×

10×

（3002-1202）/4=0.593×

10-3m3

V筒=V1+V2=1.435×

10-2+0.593×

10-3=1.494×

其中：

h11——每一段筒体高度250mm

h2——筒体壁厚10mm

D11——第一段筒体外径338mm

D12——第二段筒体外径332mm

D13——第三段筒体外径326mm

D14——第四段筒体外径320mm

d1——筒体内径300mm

V1——筒体壁体积

V2——筒体底部体积

V筒——筒体体积

1.3筒体质量计算

筒体材料密度ρ=0.785×

104kg/m3

m=ρv　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-4）

则m筒=ρv筒=0.785×

104×

1.494×

10-2=117.28kg

1.4筒体转动惯量计算

J=[m1（R12+r2）+m2（R22+r2）+m3（R32+r2）+m4（R42+r2）]/2=0.5×

7850×

[（3382-3002）

×

（1692+1502）+（3322-3002）×

（1662+1502）+（3262-3002）×

（1632+1502）+（3202-3002）×

（1602+1502）]/4=2.808kg·

m2

1.5轴盘及转动惯量的计算

图1.2轴盘

（Ⅰ）1部分转动惯量及体积计算

R1=35mmr=21mmh=20mm

V1=πR12h-πr2h　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-5）

V1=3.14×

352×

20-3.14×

212×

20=0.492×

10-4m3

m1=ρv1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-6）

m1=7.85×

103×

0.492×

10-4=0.386kg

J1=m1（R12+r2）/2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-7）

J1=0.5×

0.386×

（352+152）=0.00028kg·

（Ⅱ）2部分转动惯量及体积计算

R2=60mmR2′=45mmr=21mmh=103mm

V2=πh（R2′2+R2′R2+R22）/3-πr2h　　　　　　　　　　　　（1-8）

V2=3.14×

（452+45×

60+602）/3-3.14×

103=0.755×

10-3m3

m2=ρV2（1-9）

m2=7.85×

0.755×

10-3=5.927kg

J2=

{

}m2+m2r2/2（1-10）

J2=0.026kg·

（Ⅲ）3部分转动惯量及体积计算

R3=115mmr=21mmh3=22mm

V3=πR32h3-πr2h3（1-11）

V3=3.14×

1152×

22-3.14×

22=0.883×

m3=ρV3（1-12）

m3=7.85×

0.883×

10-3=6.932kg

J3=m3（R32+r32）/2　（1-13）

J3=0.5×

6.932×

（1152+212）=0.047kg·

（Ⅳ）4部分转动惯量及体积计算

R4=60mmr=21mmh4=20mm

V4=πR42h4-πr2h4　（1-14）

V4=3.14×

602×

20=0.198×

m4=ρV4　（1-15）

m4=7.85×

0.198×

10-3=1.55kg

J4=m4（R2+r2）/2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-16）

J4=0.5×

1.55×

（602+212）=0.003kg·

m2

（Ⅴ）总质量及总转动惯量

∑m=m1+m2+m3+m4=0.386+5.927+6.932+1.55=14.80kg

∑J=J1+J2+J3+J4=0.00028+0.026+0.047+0.003=0.00763kg·

（Ⅵ）轴盘及筒体质心计算

I1=10mm

I2=

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1-17）

I2=5（602+2×

60×

21+3×

212）/（602+60×

21+212）=7.02mm

I3=11mm

I4=10mm

I筒1=329mm

I筒2=12.5mm

（Ⅶ）总质心

Is=

　　　　　　　　　（1-18）

Is=（10×

0.386+7.02×

5.927+11×

6.932+10×

1.55+329×

112.65+12.5×

4.66）/（0.386+5.927+6.932+1.55+112.65+4.66）=282.03mm

（Ⅷ）总质量及总转动惯量

m总=m筒+m盘=112.65+4.66=117.31kg

J总=J筒+J盘=2.808+0.00763=2.816kg·

第二章电机的选择

2.1类型

需调速的机械→对调速平和程度要求不高，且调速比不大时→选择变频调速电动机。

载荷性质：

平稳。

生产机械工作状态：

断续。

选择异步电动机。

2.2功率计算

启动时间t=120s

2.2.1启动转鼓等转动件所需功率N1

ω=

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2-1）

=104.67m/s

N1=

　　　　　（2-2）

N1′=2.816×

104.672/（2000×

60）=0.257kw

考虑其他转动件功率增加5%~8%，取5%

则N1=0.257×

（1+0.05）=0.27Kw

2.2.2克服转鼓、物料与空气摩擦所需的功率N2

N2=11.3×

10-6×

ρa×

L×

ω3×

（R04+R14）　　（2-3）

R0=0.15mR1=0.169mL=1mρa=1.29kg/m3

则N2=11.3×

104.673×

1.29×

（0.154+0.1694）=0.022kw

需克服总功率N总=N1+N2=0.27+0.022=0.292kw

2.3选定

根据功率初选电机型号为Y90S-6三相异步电动机

2.4工作原理

整台电动机由拖动电动机、电磁转差离合器、测速发电机和中止装置组成。

2.4.1工作条件

1海拔不超过1000m

2环境温度:

-20~40oC

3环境相对湿度大于85%和灰尘爆炸的场合

2.4.2负载特性

惯性体与电动机惯性的比较，其负荷的惯性较大者

2.4.3离心式分离机

适合温度：

合适

技术数据（380V，50HZ）

同步转速n=1000r/s

额定功率P=0.75Kw

2.4.4外形及安装尺寸Y90S-6

（a）

（b）（c）（d）

图2.1电机

机座号:

132M

凸缘号:

FF265

极数:

2、4、6、8

安装尺寸及公差|D|基本尺寸:

24

安装尺寸及公差|D|极限偏差:

（+0.018,+0.002）

安装尺寸及公差|E|基本尺寸:

50

安装尺寸及公差|E|极限偏差:

±

0.370

安装尺寸及公差|F|基本尺寸:

8

安装尺寸及公差|F|极限偏差:

（0,-0.036）

安装尺寸及公差|G①|基本尺寸:

20

安装尺寸及公差|G①|极限偏差:

（0,-0.20）

安装尺寸及公差|M:

165

安装尺寸及公差|N|基本尺寸:

130

安装尺寸及公差|N|极限偏差:

（+0.016,-0.013）

安装尺寸及公差|P②:

200

安装尺寸及公差|R③|基本尺寸:

0

安装尺寸及公差|R③|极限偏差:

2.0

安装尺寸及公差|S④|基本尺寸:

12

安装尺寸及公差|S④|极限偏差:

（+0.430,0）

安装尺寸及公差|S④|位置度公差:

φ1.5

安装尺寸及公差|T|基本尺寸:

3.5

安装尺寸及公差|T|极限偏差:

（0,-0.120）

安装尺寸及公差|凸缘孔数:

4

外形尺寸|AC:

195

外形尺寸|AD:

160

外形尺寸|HF:

外形尺寸|L:

31

第三章带轮的设计

3.1计算功率Pa

查得工况系数Ka=1.2（负载启动，载荷变动微小，工作日10~16小时/日）

求得：

Pa=Ka.P　　　（3-1）

Pa=1.2×

0.75=0.9kw

P—电机标称功率0.75kw

3.2选择带轮型号

据Pa=0.9kw，n1=1000r/min，确定为Z型带

3.3确定带轮的基准直径D1、D2

D1=71mmD2=D1·

=71mm

n1—小带轮转速

n2—大带轮转速

D1—小带轮直径

D2—大带轮直径

3.4验算带轮V

V=

（3-2）

V=3.14×

71×

1000/（60×

1000）=3.72m/s＜25m/s

3.5确定中心距a和带的基准直径Ld

（Ⅰ）根据公式

0.7（D1+D2）＜a0＜2（D1+D2）（3-3）

初取轴间距a0：

200mm

（Ⅱ）确定基准长度

Ld=2a0+

（D1+D2）+

（3-4）

Ld′=2×

200+

（71+71）=622.9mm

查表取Ld=630mm

实际轴间距

a≈a0+（Ld-Ld′）/2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3-5）

a=200+（630-622.9）/2=203.6mm

安装时所需的最小轴间距amin

amin=a-0.015Ld=203.6-0.015×

630=194.2mm

张紧或补偿伸长所需最大轴间距amax

amax=a+0.03Ld=203.6+0.03×

630=222.5mm

3.6验算小带轮上的包角α1

α1=180°

-

57.3°

　　　　（3-6）

＞120°

3.7确定带的根数Z

根据13-1-15查取单根z带额定功率P0=0.30kw

单位增量ΔP0=0.002kw

包角修正系数Kα=0.98

带长修正系数Kl=0.96

Z=

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3-7）

Z=0.9/[（0.30+0.002）×

0.98×

0.96]=3.17

∴为安全起见，应取V带的根数为4根

计算单根V带的预紧力

F0=

（

）+mv2　　（3-8）

m查表13-1-2取m=0.1

∴F0=500×

0.9×

（2.5-0.98）/（3×

7.48×

0.98）+0.1×

7.482=36.70N

3.8计算轴压力Q

Q=2ZF0sin

　（3-9）

Q=2×

4×

36.70×

sin90°

=293.6N

3.9带轮材质

当v＜20m/s时，可以采用HT200铸造带轮，不允许有砂眼、裂纹、缩孔及气泡。

退火消除应力。

3.10小带轮质量计算

图3.1小带轮

3.10.1小带轮的质量计算

D1=0.071mh1=0.05mρ=7.85×

103kg/m3d0=0.024m

m1=

·

ρ=3.14×

（0.0712-0.0242）×

0.05×

7.85×

103/4=1.38kg

3.11大带轮质量计算

图3.2大带轮

将带轮分为两个部分计算:

3.11.11部分质量计算

103kg/m3d0=0.042m

ρ　（3-10）

m1=3.14×

（0.0712-0.0422）×

103/4=1.01kg

3.11.22部分质量计算

d2=0.052mh2=0.006mρ=7.85×

m2=

ρ　（3-11）

m2=3.14×

（0.0522-0.0422）×

0.006×

103/4=0.03kg

3.11.3总质量∑m

∑m=m1+m2=1.01+0.03=1.04kg

G=mg=1.04×

9.8=10.19N

第四章轴的设计和校核

轴的材料：

45#，调制处理。

δb=640MPaδ=355MPa

弯曲疲劳极限：

δ-1=275MPa

剪切疲劳强度极限：

τ-1=155MPa

4.1轴的设计计算

计算直径d《机械设计手册》第三版第二卷表6-1-5

4.1.1按弯扭合成强度计算轴径公式

T=955

（4-1）

T=9550×

0.75/1000=7.16N·

m

M=FRa=mga　　　　　　　　（4-2）

M=117.31×

9.8×

0.2=229.9N·

mm

查表6-1-1得［σ-1］=60MPa

d=21.68·

（

）⅓　　（4-3）

d=21.68×

{[229.92+（0.6×

7.16）2]0.5/60}1/3=33.93mm

4.1.2按扭转刚度计算轴径的公式

查表6-1-4得［φ］=0.5

d=9.3×

（T/［φ］）1/4=9.3×

（7.16/0.5）1/4=18.1mm

4.1.3取轴径

为安全起见，取轴径d=40mm

轴上有键槽∴将轴径增大5%

d0=（1+5%）d=（1+5%）×

40=42mm

取整得d=42mm

4.2轴的结构设计

图4.1轴及其受力分析

a、拟定轴上的零件装配方案

b、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

4.2.1轴的强度计算

α=20°

Ft=2T1/d（4-4）

Ft=2×

7.16×

103/55=260.4N

Fr=Fttanα　　　　　　　　　　　　　　　　（4-5）

Fr=260.4×

tan20°

=94.78N

F=Fr+G带+Q　　　　　　　　　　　　　　（4-6）

F=94.78+11.07+367=472.85N

根据受力方程式:

RA