【正文】 86 電流 轉動慣量 轉速 2930r/min 額定轉矩 效率 88% 額定電流 軸封類型 攪拌器可靠的密封是一個重要的問題。由于攪拌器密封一起的漏油，不但大量浪費油料，而且污染了鉆井液。由于攪拌軸是旋轉運 動的，所以其密封屬于動密封。對動密封的基本要求： ① 密封要可靠； ② 密封的結構要簡單，裝卸要方便； ③ 密封使用壽命要長。 西南石油大學畢業(yè)設計（論文） 10 在實際生產中使用最普遍的動密封有兩種，即填料密封 和機械密封。鉆井液攪拌器的軸屬于低轉速，低壓力，較適用的仍然是填料密封，因為填料密封具有結構簡單，易于維修，可靠性高等優(yōu)點。 密封填料的材料選擇的主要依據(jù)是攪拌的攪拌軸轉速、操作溫度、操作壓力及無聊的化學性質 。機械的作用，如軸的偏轉或軸向跳動對填料材料 的選擇也有一定的影響。總的來說，用于制造密封填料的材料必須滿足以下要求： ① 應用足夠的塑性，在填料壓縮下能適應軸和調料函的形狀而變形。 ② 所選材料能夠耐 設備內介質及潤滑劑的浸泡和腐蝕，且不含被戒指和潤滑劑所溶脹及削弱的其他物質。 ③ 應具有足夠的彈性，以吸收在設計上不能避免的軸的環(huán)動。 ④ 不會咬住或腐蝕軸。通常用來制造密封填料的材料有纖維，金屬潤滑劑等，可根據(jù)具體情況來選擇。 攪拌器 V型密封 結構如下： 圖 24 V 型密封結構 泥漿攪拌器設計 11 3 攪拌器 主要零件設計計算 蝸桿傳動設計計算 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù) GB/T10085— 1988的推薦，采用阿基米德柱蝸桿傳動。 選擇材料 考慮到蝸桿傳動的功率不大，速度只是中等，故蝸桿傳動采用 40Cr；因希望效率高些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 55HRC。 蝸 輪采用 QT300，金屬模鑄造，為可節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT400 制造。 確定主要參數(shù) 跟據(jù)蝸桿 蝸 輪推薦值表有， 傳動比 i2=20, 取 蝸桿的頭數(shù) Z1=2，則 蝸 輪齒數(shù)Z2=i2?Z1 =2?20=40 ，取 Z2=40。 表 31 蝸桿頭數(shù) 、1Z 蝸 輪齒數(shù) 2Z 推薦值 傳動比12zzi? 7~13 14~27 28~40 40 蝸桿頭數(shù) 1z 4 2 1 1 蝸 輪頭數(shù) 2z 28~52 28~54 28~80 40 按齒面接觸疲勞強度進行設計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則先按齒面解除疲勞強度進行設計及理論計算。 傳動中心距 ? ?3 22a ????????? ? PEZZKT （ 31） ① 計算 蝸 輪軸上的傳動中心距 T2 蝸桿轉速 n 2 = 72r/min 按 Z1= 2 ， 取 ? = ， 則 西南石油大學畢業(yè)設計（論文） 12 2261 PT ?? （ 32） 2T = ?i1T = i106?221n?P = 610? 72 ?? 20? = 196 510? N mm ② 確定載荷系數(shù) 因工作載荷穩(wěn)定，故取 載荷分布不均系數(shù) ?K = 1。 選取使用系數(shù) AK = ； 由于轉速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù) vK = ； 則 K = AK ?K vK = .111?? = ③ 確定影響系數(shù) ZE 因使用的 QT300 蝸 輪與 40Cr蝸桿相配 ，故 ZE = 160 V2paM ④ 確定接觸系數(shù) ?Z 先假設蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動中心距的比為 1d /? = ，可查得 ?Z = ⑤ 確定需用接觸力 ? ?H? 應力循環(huán)系數(shù) ： N = 60 hjLn2 = 60 1202272 ??? = 710? 式中 ： n 2—— 蝸 輪轉速，單位為 r/min hL —— 工作壽命，單位為 h 。 hL = 5 年 ?300（天 /年） ?8（小時 /天） j —— 蝸 輪每轉一轉，每個輪齒嚙合的次數(shù) 。 壽命系數(shù) ： HNK = 8 ? = 。 查表得基本需用應接觸力 ? ?H? 1 = 268 paM 計算許用接觸力 ： ? ?H? = ? ?H? 1 HNK = 268 ? = paM ⑥ 計算中心距 325 ?????? ????? 。?= mm 取中心距 ? = 180 mm ，因 i =20 ， 故選取 m = ， 直徑系數(shù) q = 10 , 11 ?????? ?dmmmqd 可查 表 得接觸系數(shù) ??Z ?Z , 因此以上計算結果可用。 泥漿攪拌器設計 13 蝸桿 蝸 輪的主要參數(shù)及幾何尺寸 ① 蝸桿 分度圓直徑 mmmqd ???? ； 齒頂圓直徑 8 5 . 27 .1271m2dd 11a ?????? mm 齒根圓直徑 5 3 . 9 6 m m7 .12 .4 712 .4 m dd 11f ???? 軸向齒徑 ??? ??P 螺旋線導程 s = .6 m ???PZ 法向齒厚 os2 .17c os2ms n ???? ???? ?20?? 螺旋部分長度 ? ? ? ? 21 ??????? Z 取 mm120b1 ? 。 驗算有 ： NTF 551 2t 101962d2 ?????? 式中： 2T —— Ⅱ軸傳遞的扭矩，單位為 ?mmN ； tF —— 法向載荷在節(jié)點處沿圓周方向的分力，單位為 N ； 35tt ??????? FK AH? 計算知載荷合格。 ② 蝸輪 蝸 輪齒數(shù) 402 ?Z d2= mZ2 = mm28440 ?? 西南石油大學畢業(yè)設計（論文） 14 齒頂圓直徑 d 2? ? ? ? ? 9 ?????? Zm 齒根圓直徑 ? ? ? ? mmZmd f 6 ?????? 蝸 輪咽喉母圓半徑 22g ???? ??? 外徑 0 9 822 ????? mdd c ? mm 齒寬 B 5 7 . 0 8 m 1 ???? ? 頂隙 C = = . ?? 齒寬包角 ????????? 12arc sin2 db? 蝸 輪 軸設計 條件參數(shù)計算 已知，蝸桿 m = ， q = 10 ， Z1 = 2 ， Z2 = 40 ， n2 = 60r/min, ??? 21 ，? 284mm 蝸 輪受力： NTFF 552 212t 101962d2 ??????? ? NTFF 461 11t2 ???????? NFFF 452t12 a a n ?????? ???? 材料的選擇及熱處理 軸的材料主要是碳鋼合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞度，故采用碳鋼制造軸尤其廣泛，其中最常用的是 45鋼 。 泥漿攪拌器設計 15 根據(jù)設計要求選用 45 鋼 ，調制處理，硬度 170217HBS， B? =590MPa，a295MPS ?? 。 初選最小軸徑 KWPP ????? ? 計算公式 ： 3 1min 0 1pdAn? (33) 式中 ： 1n —— 軸Ⅰ的轉速，單位為 r/min； 1P — — 軸Ⅰ傳遞的功率，單位為 kW； 0A — — 由軸的許用應力所確定的系數(shù)。 查表得 A?0 126103 ? ? mmmmnPAd .448~.25972 ~126 330m i n ??? 當軸截面開 有鍵槽時，應增大軸徑以考慮對軸的強度的削弱，對于直徑小于100mm 的軸，軸頸應增大 5%7%，然后將軸頸圓整為標準直徑，作為承受扭轉作用的軸段的最小直徑。 即 mmmmd .551~ in ? ，這里取 1d = mmd 60min ? 設計軸的結構并繪制草圖 ① 確定軸上零件的位置和固定方式。要確定軸的結構形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。確定 蝸 輪從 動 軸 的 右端裝入， 蝸 輪的左端用軸肩定位，右端用套筒定位。這樣 蝸 輪在軸上的軸向位置被完全確定。 蝸 輪周圍固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝于 蝸 輪的兩側，其軸向用軸肩固定，周向用過盈配合固定。 ② 確定各軸段的直徑。外伸軸的最小直徑 1d =60mm； 考慮到要對安裝在軸段 ① 上的聯(lián)軸器進行定位 ，軸段 ② 上應有軸肩，同時能很順利地在軸段 ② 上安裝軸承，軸段② 必須滿足 蝸 輪的連接，取 mmd 284? 。 ③ 確定各軸段的長度。 為了使攪拌器的零件結構更緊湊、 傳動可靠，取 1L 為500mm， 2L 為 1200mm， 3L 為 160mm ④ 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器和軸的周向定位采用平建聯(lián)接， 鍵槽用鍵槽銑刀加工。 ⑤ 確定軸上圓角和倒角尺寸 ,參考 文獻相關表有， 軸段倒角為 ?451? ,圓角半徑為5mm。 西南石油大學畢業(yè)設計（論文） 16 計算軸上載荷 畫出軸的空間受力圖 及水平面內的彎矩圖： 圖 32 攪拌器轉動軸設計 平面力系圖平面彎矩圖平面力系圖平面彎矩圖合成彎矩圖扭矩圖空間力系圖平面彎矩圖左右 ① 水平面受力分析 ： 圓周力 dTFt 2? = N55 101962 ???? 支點反力 212LL LFF tHA ??? = NN 45 ??? ?? 211LL LFF tHC ??? = N45 ??? ?? ② 水平面彎矩 泥漿攪拌器設計 17 1L