【文章內(nèi)容簡介】 23) )S)1(2 RKSS1)(1(RS2KR)1(SRS)1(R)1()1(0mf0ss22032mf22ss2202222??????????????????????????? ??????? ?????? ??? 當 0s ??? ，并令k0 mf )1( ????? ?，則上式可簡寫為： )S2KRSS1)(1( ks22 ?????? ??? (224) 14 按第三強度理論，開孔轉(zhuǎn)鼓的強度條件為： ???????????Hks2 ][)S2KRSS1)(1( (225) 由式 (225)可得轉(zhuǎn)鼓壁厚度為 )}1(]{[ )KRS2(2 )1(S 2H ks2 ??? ????? ????? ?? (226) 具體設計過程 轉(zhuǎn)鼓壁厚計算 現(xiàn) 已知物料 NaCl 懸浮液的密度 ρmf=103kg/m3； 轉(zhuǎn)鼓材料的密度 ρ0=103kg/m3； 篩網(wǎng)材料的密度 ρs=103kg/m3； 轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)徑 D=800mm。 計算 開孔率 ： 開孔有很多 種方 法，主要有正三角形、轉(zhuǎn)角正三角形、正方形、轉(zhuǎn)角正方形。其中正三角形用的最多。如圖 23 所示 圖 23 開孔方式 開孔直徑 選取， 這里 取 20mm，正三角形排列 。相鄰兩孔的間距 t 通常為 (2~5) d；這里取 30mm。 開孔率 d22 ????? 開孔削弱系數(shù) 4050t dt ?????? 焊縫系數(shù) H? 進行 100%的射線探傷進行檢查，其焊縫系數(shù)取為 ?? 。 物料層內(nèi)徑 d0=600mm。 篩網(wǎng)的當量厚度 Ss=。 材料許用應力 }n,nm in{][ ssbb ???? 常溫下 0Cr18Ni12Mo2Ti 的不銹鋼 ,錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 550b ?? ， 15 220s ?? ， ? ， ? 則 4550nbb ???MPa ss ??? MPa 取 錯誤 !未找到引用源。 88][ ?? MPa。 232202 ?????????? ? MPa 22220 ????? )( )1( 3 30 mfk ???? ????? ??? )]([)(2)()}1(]{[)KRS2(2)1(S2Hks2?????????????????? ?????????? ?? 所以設計厚度 Sd=S+C2=+3=，其中腐蝕裕量 C2取 3mm； 名義厚度 Sn=Sd+C1= +=，其中厚度負偏差 C1取 ； 圓整名義厚度取 Sn=12mm 轉(zhuǎn)鼓的剛度分析 離心機轉(zhuǎn)鼓周向旋轉(zhuǎn)速度達到數(shù)十米每秒， 分離腔內(nèi)將產(chǎn)生強烈的湍流流場， 轉(zhuǎn)鼓處于其中肯定會發(fā)生振動。如果激勵頻率和轉(zhuǎn)鼓的固有頻率相接近， 即共振 現(xiàn)象， 轉(zhuǎn)鼓將產(chǎn)生劇烈的變形， 嚴重的將發(fā)生爆裂， 所以 轉(zhuǎn)鼓還應滿足其剛度要求。 )(121)L(12EK110nRS3211202221 ????????????????? m 其中： E、 μ、 ρ0分別為轉(zhuǎn)鼓材料的彈性模量、泊松比和密度； K2由公式 )LR(2 ??來計算。 即 ][][2 ??? ???? R、 L 分別為轉(zhuǎn)鼓的半徑、長度， ? 是開孔削弱系數(shù)。 對于 0Cr18Ni12Mo2Ti 材料， ??E Pa， ?? ， 30 ??? kg/m3 16 所以設計厚度 Sd1=S1+C2=+3=，其中腐蝕裕量 C2取 3mm； 名義厚度 Sn1=Sd1+C1=+=，其中厚度負偏差 C1取 ； 圓整名義厚度取 Sn1=12mm 由強度計算和剛度計算，取轉(zhuǎn)鼓標準厚度 S=12mm 第 3 章 主軸計算 概述 作回轉(zhuǎn)運動的零件都要裝在軸上來實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運動，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用軸要用滑動軸承或滾動軸承來支承 。 在一般情況下，軸的工作能力決定于它的強度和剛度，對于機床主軸，后者尤為重要。高速轉(zhuǎn)軸則還決定于它的振動穩(wěn)定性。在設計軸時，除應按工作能力準則進行設計計算或校核計算外，在結構設計上還須滿足其他一系列的要求，例如：①多數(shù)軸上零件不允許在軸上作軸向移動，需要用軸向固定的方法使它們在軸上有確定的位置；②為傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件還應作周向固定；③對軸與其他零件 (如滑動軸承、移動齒輪 )間有相對滑動的表面應有耐磨性的要求；④軸的加工、熱處理、裝配、檢驗、維修等都應有良好的工藝性；⑤對重型軸還須考慮毛坯制造、探傷、起重等問 題。 軸的結構設計 （ 1）軸的毛坯 尺寸較小的軸可以用圓鋼車制，尺寸較大的軸則應用鍛造毛坯。鑄造毛坯應用很少。為了減少質(zhì)量或結構需要，有一些機器的軸 (如水輪機軸和航空發(fā)動機主軸等 )常采用空心的截面。因為傳遞轉(zhuǎn)矩主要靠軸的近外表面材料，所以空心軸比實心軸在材料的利用上較經(jīng)濟。但空心軸的制造比較費工，所以必須從經(jīng)濟和技術指標進行全面分析才能決定是否有利。有時為了節(jié)約貴重的合金鋼或優(yōu)質(zhì)鋼，或是為了解決大件鍛造的困難，也可用焊接的毛坯。 （ 2） 軸頸、軸頭、軸身 軸主要由軸頸、軸頭、軸身三部分組成：軸上被支 承部分叫做軸頸，安裝輪轂部分叫做軸頭，聯(lián)接軸頸和軸頭的部分叫做軸身。軸頸和軸頭的直徑應該按規(guī)范取圓整尺寸，特別是裝滾動軸承的軸頸必須按軸承的內(nèi)直徑選取。 軸頸、軸頭與其相聯(lián)零件的配合要根據(jù)工作條件合理地提出，同時還要規(guī)定這些部分的表面粗糙度，這些技術條件對軸的運轉(zhuǎn)性能關系很大。為使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必要時還應 17 對軸頸和軸頭提出平行度和同軸度等要求。對于滑動軸承的軸頸，有時還須提出表面熱處理的條件等。 從節(jié)省材料、減少質(zhì)量的觀點來看，軸的各橫截面最好是等強度的。但是從加工工藝觀點來看，軸的形狀卻是愈簡單愈好。簡單的軸制 造時省工，熱處理不易變形，并有可能減少應力集中。當決定軸的外形時，在能保證裝配精度的前提下，既要考慮節(jié)約材料，又要考慮便于加工和裝配。因此，實際的軸多做成階梯形 (階梯軸 )，只有一些簡單的心軸和一些有特殊要求的轉(zhuǎn)軸，才做成具有同一名義直徑的等直徑軸。 （ 3）軸上零件的聯(lián)接 軸上零件常以其轂和軸聯(lián)接在一起。軸和轂的固定可分為軸向固定和周向固定兩類。 ①軸上零件的軸向固定 軸上零件軸向固定的方法有：軸肩 (或軸環(huán) )、擋圈、圓螺母、套筒、圓錐形軸頭等。軸肩結構簡單，可以承受較大的軸向力；；螺釘鎖緊擋圈用緊定曙釘固定在 軸上，在軸上零件兩側各用一上擋圈時，可任意調(diào)整軸上零件的位置，裝拆方便，但不能承受大的軸向力，且釘端坑會引起軸應力集中；當軸上零件一邊采用軸肩定位時，另一邊可采用套筒定位，以便于裝拆；如果要求套筒很長時，可不采用套筒而用螺母固定軸上零件，螺母也可用于軸端；軸端擋圈常用于軸端零件的固定；圓錐形軸頭對中好，常用于轉(zhuǎn)速較高時，也常用于軸端零件的固定。 ②軸上零件的周向固定 周向固定的方法可采用鍵、花鍵、成形、彈性環(huán)、銷、過盈等聯(lián)接，通稱軸轂聯(lián)接。 軸的強度計算 軸的強度計算主要有三種方法：許用切應力計算； 許用彎曲應力計算；安全系數(shù)校核計算。 許用切應力計算只需知道轉(zhuǎn)矩的大小，方法簡便，但計算精度較低。它主要用于下列情況：①傳遞以轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸；②初步估算軸徑以便進行結構設計；③不重要的軸。彎矩等的影響，可在計算中適當降低許用切應力。 許用彎曲應力計算必須先知道作用力的大小和作用點的位置、軸承跨距、各段軸徑等參數(shù)。為此，常先按轉(zhuǎn)矩估算軸徑并進行軸的結構設計后，即可畫出軸的彎扭合成圖，然后計算危險截面的最大彎曲應力。它主要用于計算一般重要的、彎扭復合的軸，計算精度中等。 安全系數(shù)校核計算也要在結構后進行，不僅 要定出軸的各段直徑，而且要定出過渡圓角、軸轂配合、表面粗糙度等細節(jié)。它主要用于重要的軸，計算精度較高，但計算較復雜，且常需有足夠的資料才能進行。安全系數(shù)校核計算能判斷各危險截面的安全程度， 18 從而改善各薄弱環(huán)節(jié)，有利于提高軸的疲勞強度。 按許用切應力計算 受轉(zhuǎn)矩 T(Nmm)的實心圓軸，其切應力 ][ n/ T36TT ?????? MPa (31) 寫成設計公式，軸的最小直徑 33T6nPCn][ ???? mm (32) 其中 WT──軸的抗扭截面系數(shù)， mm3 P──軸傳遞的功率， kW n──軸的轉(zhuǎn)速， r/min [τT] ──許用切應力， MPa C──與軸材料有關的系數(shù) 按許用彎曲應力計算 由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應力 σb 應不超過許用彎曲應力 [σb]。計算應滿足下列條件： 實心軸 ][b13b ???????? (33) 其中 W──軸的 抗彎截面系數(shù) 安全系數(shù)校核計算 ⑴疲勞強度校核 疲勞強度的校核即計入應力集中、表面狀態(tài)和尺寸影響以后的精確校核。計算應滿足下列條件： ]S[SSSSS22 ??? ???? (34) 其中 ?S ──彎矩作用下的安全系數(shù) ?S ──轉(zhuǎn)矩作用下的安全系數(shù) S──復合安全系數(shù) ⑵靜強度校核 靜強度校核的目的在于校核軸對塑性變形的抵抗能力。軸上的尖峰載荷即使作用時間很短和出現(xiàn)次數(shù)很少，不足以引起疲勞破壞，但卻能使軸產(chǎn)生塑性變形。所以設計時應當按尖峰載荷進行靜強度校核。在校核時取 19 maxSbS ???? maxTSS ???? (36) 其中 max? 和 maxT? ──由于尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲應力和切應力 Sb? 和 S? ──材料的彎曲和剪切屈服極限 具體計算過程 現(xiàn)在進行主軸的計算。 軸結構圖見附圖 2 以下是尺寸簡圖： 圖 31 主軸簡圖 計算主軸受力 轉(zhuǎn)矩 661 ????? T1=95500Nmm圓周力 6095 5002dT2F 11t ??? Ft= FFFF tt ???? ??? 轉(zhuǎn)鼓物料總 ?總 圖 32 主軸受力圖 計算支承反力 20 水平面反力 300 )300160( 1R ???? 1R ?? 300 2R ??? 2R ?? 垂直面反力 300 1R ???? 1R ?? 300 )100300( 2R ????? N9354F2R ?? 水平面 (xy)受力圖： 圖 33 水平面受力圖 垂直面 (xz)受力圖： 圖 34 垂直面受力圖 畫軸彎矩圖 水平面彎矩圖： 圖 35 水平面彎矩圖 垂直面彎矩圖： 圖 36 垂直面彎矩圖 21 合成彎矩圖： 2xz2xy MMM ?? 圖 37 合成彎矩圖 畫軸轉(zhuǎn)矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩 T=T1 T=196306Nmm 轉(zhuǎn)矩圖： ??圖 38 軸轉(zhuǎn)矩圖 許用應力 許用應力值 用插入法由《機械設計 》 表 查得： [σ0b]=， [σ1b]=60MPa 應力校正系數(shù) ][ ][ b0b