【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 = 螺旋角系數(shù)Yβ=1(5176。42’38”/140176。)= 許用彎曲應(yīng)力[σF]=[σF]′KFN查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表118得ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[σF]′=56 （MPa）壽命系數(shù) ： （）[σF]=56=（MPa） （MPa） （）σF [σF] 齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。（6）確定精度等級(jí)公差考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器從GB/T100891988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級(jí)，側(cè)隙種類為f標(biāo)注為8f GB/T100891988 類型選擇 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩 由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表141查得，故由式得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 （） 型號(hào)選擇從GB432385中查得TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，軸徑為45~63mm 之間，故合用。類型選擇為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩 由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表141查得，故由式得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為型號(hào)選擇從GB432385中查得TL13型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，軸徑為120~170mm之間，故合用。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)1》 得：鋼的摩擦系數(shù)μ= 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總質(zhì)量 m總=m頂槍+m小車+m機(jī)架 （） =1200+2200+8410=11810（kg）正壓力：N=m總g=11810=(KN) （）摩擦力：f=μN(yùn)==(KN)估計(jì)液壓缸的最大行程：S=1250（mm）估計(jì)液壓缸距機(jī)架軸承上的摩擦圓距離L=70（mm）滑動(dòng)軸承直徑D=120（mm）計(jì)算摩擦力的轉(zhuǎn)矩：Tf=FfD/2 （）=60=1044 (Nm)計(jì)算液壓缸所需的推力：F=T/L （）=1044/=14914 (Nm)≈15 (KN)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5》 估選冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓缸 液壓缸型號(hào)尺寸缸徑Фal 活塞桿直徑 最大行程 推力 拉力 工作壓力（mm） （mm） （mm） （KN） （KN） （MPa）80 56 1360 80．42 41．02 16解:一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心要求,故選用圓頭普通平鍵(A型) 根據(jù)從從表4中查得鍵盤的截面尺寸為:寬度mm，高度mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)mm 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表62查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂的接觸高度；由式可得： () 因此該鍵符合要求。解:選用圓頭普通平鍵(A型) 根據(jù)從從表4中查得鍵盤的截面尺寸為:寬度mm，高度mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)mm 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表62查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂的接觸高度；由式可得： 因此該鍵符合要求。因?yàn)? 所以因?yàn)? 所以 所以V面: 則 則 H面: 則 (1)查表A24得該圓錐滾子軸承型號(hào)為32226 e= Y= C=345000N(2)計(jì)算軸承軸向載荷 （）兩軸承的軸向力為: （）(3)求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和由得 （）根據(jù)表135得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)對(duì)稱軸1 對(duì)稱軸2 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷,由表136得 取 則 （）(4)驗(yàn)算軸承壽命:因?yàn)樗园摧S承1的受力大小驗(yàn)算 由表134查得，；根據(jù)軸承壽命公式求得軸承的壽命為： 故所選軸承滿足壽命要求1按扭轉(zhuǎn)條件校核: （）2按彎扭條件計(jì)算（1）做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（2）做出彎矩圖（3）做出扭矩圖載荷 水平面H 垂直面V支反力F 。 ；彎矩M ； ；總彎矩 扭矩T 3 按彎扭合成應(yīng)力校核的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面C),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,取,軸的計(jì)算應(yīng)力 （）前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表查得。因此，故安全。4 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面 截面A，B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A，B均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面C處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。因而只需校核截面C左右即可。（2）校核C截面（左側(cè)）截面上的彎曲應(yīng)力： （） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表151查得， 截面上由于軸肩而形成理論應(yīng)力集中系數(shù)和按附表32查取。因，經(jīng)插值后可查得 又由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖31可得軸的敏性系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附表34得由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖32的尺寸系數(shù)；由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖33的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖34得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式和得綜合系數(shù)為 （）又由[機(jī)械設(shè)計(jì)]167。31及167。32得碳鋼的特性系數(shù) 取 取于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式和則得 （）故可知其安全。（3）校核C截面（右側(cè)）截面上的彎曲應(yīng)力： 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由[機(jī)械設(shè)計(jì)]表151查得， 截面上由于軸肩而形成理論應(yīng)力集中系數(shù)和按附表32查取。因，經(jīng)插值后可查得 又由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖31可得軸的敏性系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附表34得由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖32的尺寸系數(shù)；由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖33的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，由[機(jī)械設(shè)計(jì)]附圖34得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式和得綜合系數(shù)為又由[機(jī)械設(shè)計(jì)]167。31及167。32得碳鋼的特性系數(shù) 取 取于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式和則得 故可知其安全。因此，判定此軸滿足強(qiáng)度校核，是安全的。 頂槍冷卻水控制加熱時(shí)頂槍要下到真空室內(nèi)的溫度很高（1100～1300℃），因此頂槍采用水冷方式進(jìn)行冷卻，以免頂槍被燒壞。但是，若在處理期間發(fā)生漏水事故，后果不堪設(shè)想，所以頂槍冷卻水進(jìn)水管道和出水管道上分別安裝了1臺(tái)電磁流量計(jì)，測(cè)量頂槍冷卻水的進(jìn)、出水流量，并在PLC中監(jiān)視二者的流量差，一旦流量超限，則立即關(guān)閉進(jìn)水閥，打開出水閥，同時(shí)將槍提到安全位置。冷卻水流量差的算法如下。過濾器的算法公式為： ()式中：F為T時(shí)間周期內(nèi)的累積誤差的平均值；X為某時(shí)刻的進(jìn)水流量；Y為某時(shí)刻的出水流量。其數(shù)字化算法如下： △Flow1=Yk+1=F(Yk，Xk)=A1Yk+A2Xk （）△Flow2=Yk+1=F(Yk，Xk)=B1Yk+B2Xk△Flow3=△Flow1△Flow2上式中，△Flow1為2s內(nèi)的流量差平均值；Ａ1=T1/(T1+△t)。A2=△t/(T1+△t),△t為采樣周期?！鱂low2為20min內(nèi)的流量差平均值；B1=T2/（T2+△t）；B2=△t/（T2+△t）?！鱂low3為20min中內(nèi)的累積流量差平均值與2s內(nèi)的累積流量差平均值的差值。令T1=2s，T2=20min=1200s,△t=,則△Flow1=(2/)Yk+()Xk△Flow2=(1200/)Yk+()Xk 針對(duì)上述算法專門編寫了一個(gè)功能塊，將該功能塊放在OB35(100ms)執(zhí)行一次。程序中監(jiān)視△Flow△Flow2的值，當(dāng)△Flow3，或當(dāng)△Flow2，則表明頂槍漏水，這時(shí)候必須將頂槍提到安全位置（停放位）。 頂槍安全控制策略1．RH的頂槍，在非處理階段主要對(duì)真空室進(jìn)行升溫加熱；在處理階段，頂槍停放主要對(duì)真空室的頂部。在頂槍內(nèi)壁通有冷卻水。這樣，頂槍的安全性需要從兩方面考慮：（1）頂槍加熱時(shí)，煤氧燃燒的安全（2）設(shè)備冷卻水的安全；這兩方面出現(xiàn)故障時(shí)都可能引起爆炸。因此，本套頂槍系統(tǒng)采取如下安全策略。2．頂槍加熱燃燒方面的安全控制策略有：（1）在真空處理期間，需要用N2對(duì)頂槍槍頭進(jìn)行吹掃，防止頂槍槍頭被真空處理過程中產(chǎn)生的噴濺物堵塞；頂槍加熱前和加熱結(jié)束后，需要用N2對(duì)頂槍進(jìn)行定時(shí)吹掃，清掃管道中的煤氣。氣體通斷由PLC通過切斷閥進(jìn)行控制。（2）如果真空時(shí)溫度不大于800℃，頂槍燒嘴禁止使用。真空室內(nèi)壁溫度測(cè)量必須符合德國(guó)DVGW標(biāo)準(zhǔn)。（3）煤氣閥和氧氣閥必須由燒嘴控制單元直接控制，嚴(yán)禁采用PLC進(jìn)行控制。出于從安全角度考慮，頂槍燃燒控制單元采用德國(guó)SMS MEVAC公司針對(duì)頂槍特性專門研制的基于硬邏輯方式的控制器，完全避免了軟邏輯帶來的危險(xiǎn)。（4）當(dāng)點(diǎn)火命令發(fā)出15s后，如果沒有檢測(cè)到火焰，頂槍控制單元會(huì)產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)來切斷氧氣、煤氣閥門，頂槍提升到停放位。此功能只能用硬件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)禁采用PLC系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)該功能。該功能基于歐洲標(biāo)準(zhǔn)，主要是為了安全。（5）頂槍燃燒出現(xiàn)故障后，必須利用真空系統(tǒng)（真空室、真空泵）進(jìn)行吹掃，吹掃過程由噴射泵完成。吹掃4min后，廢氣流量達(dá)到5000kg/h，吹掃過程結(jié)束，才能重新使用加熱系統(tǒng)。（6）對(duì)氧氣、煤氣的壓力范圍進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定，避免介質(zhì)壓力波動(dòng)給系統(tǒng)帶來影響。3．頂槍冷卻水方面的安全控制策略有：（1）冷卻水流量低于認(rèn)定值的80%時(shí)，切斷氧氣煤氣源，提槍到停放位。（2）冷卻水流量高于認(rèn)定值的120%時(shí)，切斷氧氣、煤氣源，提槍到停放位。（3）冷卻水進(jìn)出水流量差大于正常流量的2%，切斷氧氣、煤氣源，提槍到停放位。（4）出水溫度大于80℃時(shí)，報(bào)警提示。對(duì)于可修復(fù)設(shè)備，由于發(fā)生故障之后，可以修理恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。因此，從開始工作到發(fā)生故障階段即可靠度，從發(fā)生故障后進(jìn)行維修到正常工作階段即維修度。把兩者結(jié)合起來，就是機(jī)械設(shè)備的有效度（有效利用率）。 ()式中：MTBF——平均故障間隔期（h） MTTR——平均維修時(shí)間（h）設(shè)機(jī)械設(shè)備工作時(shí)間為12000h，可能發(fā)生12次故障，每次處理時(shí)間平均10h，檢修時(shí)間300h。MTBF=12000/12=1000（h） （）MTTR=（300+120）/12=35（h）=1000/（1000+35）=% 投資回收資金時(shí)間（年） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10投資 1500 1500年收益 800 1000 1500 1500 1500 1500 1500 1500凈收益 1500 3000 2200 1200 300 1800 3300 4800 6600 9100投資回收期（Pt）=[累計(jì)凈現(xiàn)金流量開始出現(xiàn)正值的年份數(shù)]1+[上年累計(jì)凈現(xiàn)金流量的絕對(duì)值/當(dāng)年凈現(xiàn)金流量] =（51）+1200/1500= (年)PC——行業(yè)投資回收期，重型機(jī)械PC=17年∵Pt PC ∴經(jīng)濟(jì)性符合