【正文】 后，也不必將整個(gè)刮板換掉，只要更換標(biāo)準(zhǔn)刮板即可。組合刮板也可以垂直于混砂底盤安裝；也可以沿刮板運(yùn)動(dòng)方向，向后傾斜安裝，但傾角不要大于30度。 設(shè)計(jì)刮板關(guān)于刮板高度，目前趨向于將其設(shè)計(jì)為低于砂層厚度中線這種矮刮板的翻動(dòng)作用好，所受阻力小，功率消耗可顯著降低。 關(guān)于刮板的長(zhǎng)度，如果從卸砂作用出發(fā)，則希望刮板在底盤徑向投影長(zhǎng)度之和，約等于底盤半徑和立柱半徑之差。這樣，刮板的作用范圍就可以遍及混砂機(jī)底盤。如果從刮板壁的剛度考慮，則在保證刮板總長(zhǎng)度的情況下，應(yīng)盡可能減少外刮板的長(zhǎng)度，減少其長(zhǎng)度，可以改善外刮板臂的受力情況。在設(shè)計(jì)時(shí)，按照7—1，畫出輾輪、刮板和混砂轉(zhuǎn)子的工作范圍，以便于全面的考慮問題，有利于設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行。關(guān)于刮板的耐磨問題，目前國外多在刮板易磨損處堆焊碳化鎢，或者用碳化鎢耐磨片；國內(nèi)多用鑲焊硬質(zhì)合金，或者堆焊3號(hào)鉻合金焊條的方法。至于在刮板本體上固定橡膠板，用橡膠刮砂的方法，在刮板線速度高時(shí)，磨損也較快。刮板的磨損問題對(duì)產(chǎn)生影響很大，有待于進(jìn)一步研究解決。 　　　　　7—1 輾輪與刮板作用范圍圖關(guān)于刮板臂的設(shè)計(jì)，除強(qiáng)度外，更應(yīng)注意其剛度和固定問題。刮板臂固定在十字頭上，最好用凸塊或凹槽來承受剪力，使螺栓只起壓緊作用。S136型混砂機(jī)設(shè)計(jì)了內(nèi)、中、外三塊刮板，中刮板與底盤的夾角為15度，其長(zhǎng)度略大于輾輪寬度，表面應(yīng)平直光滑，以減少對(duì)型砂流動(dòng)的阻力。中刮板的主要作用是翻起被輾輪碾壓過的型砂，然后型砂被旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的的混砂葉片拋擊打松，在由內(nèi)外刮板收攏送到輾輪工作范圍。內(nèi)外刮板除了混砂和送砂作用外，并清理混砂轉(zhuǎn)子甩向周圍和立柱的型砂。7—2 刮板示意圖a）內(nèi)刮板； b）中刮板； c）外刮板；減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)選擇按照已經(jīng)確定的混砂機(jī)基本參數(shù)，即盤徑為2000mm，主軸轉(zhuǎn)速為30r/min，電動(dòng)機(jī)功率30kW，必須設(shè)計(jì)一減速裝置，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到主軸轉(zhuǎn)速。本設(shè)計(jì)選取電動(dòng)機(jī)為Y系列（IP44）封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y200L4，其額定功率為30kW，滿載轉(zhuǎn)速1470r/mi。這種電動(dòng)機(jī)其性能及特點(diǎn)為:效率高，耗能小，噪聲低，性能好，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便，為B級(jí)絕緣，結(jié)構(gòu)為全封閉，自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。主要用于灰塵多、土揚(yáng)水濺的場(chǎng)合，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦上機(jī)械、攪拌機(jī)等。 減速器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案的確定在設(shè)計(jì)減速器時(shí)，必須考慮以下條件，如砂處理工部灰塵多；減速器安裝在混砂機(jī)底盤下邊，安裝位置小，維修困難大等。減速器設(shè)計(jì)是否合理，制造和安裝是否達(dá)到技術(shù)要求，對(duì)混砂機(jī)的使用效果關(guān)系極大。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅除了滿足傳動(dòng)比及承載能力，還要全面考慮制造、安裝、使用和維修問題、力求做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。目前德國、美國、瑞士、日本的碾輪混砂機(jī)均采用圓錐+二級(jí)漸開線圓柱齒輪硬齒面減速機(jī)。這種減速機(jī)體積小、壽命長(zhǎng)，可滿足混砂機(jī)傳動(dòng)裝置的要求，但存在以下問題：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，難于制造，安裝，調(diào)試要求高；由于減速機(jī)為立式，圓柱齒輪為水平放置，難于潤(rùn)滑，必須配備潤(rùn)滑系統(tǒng)。國內(nèi)使用的混砂機(jī)減速機(jī)多采用圓錐+二級(jí)漸開線圓柱齒輪軟齒面減速機(jī)。這種減速機(jī)除了存在上述問題，第一級(jí)圓錐為螺旋錐齒輪，由于需專用設(shè)備制造、安裝、調(diào)試要求高，易損壞、壽命短，整個(gè)減速機(jī)外廓尺寸和重量都比較大，減速機(jī)故障高，影響生產(chǎn)。混砂機(jī)電機(jī)輸出軸與減速器連接一般采用彈性聯(lián)軸器。由于混砂機(jī)的輾輪很大，因此轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，電機(jī)啟動(dòng)電流大，易過載。為此為此也有混砂機(jī)電機(jī)輸出軸與減速機(jī)連接采用限矩式液力偶合器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)和過載保護(hù)，其體積大成本高，維修不便。針對(duì)混砂機(jī)傳動(dòng)裝置現(xiàn)有技術(shù)的不足，查閱了有關(guān)資料，本設(shè)計(jì)提出了一種新的設(shè)計(jì)方案．采用平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)和張力柔性聯(lián)軸器，不僅滿足混砂機(jī)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比和承載能力要求，而且減速機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于制造，安裝、調(diào)整要求低，運(yùn)行維護(hù)方便，可靠性更強(qiáng)。張力柔性聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)和過載保護(hù)，成功應(yīng)用于生產(chǎn)，開創(chuàng)了混砂機(jī)設(shè)計(jì)的新途徑。 （1)混砂機(jī)減速機(jī)采用高效平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)，僅一級(jí)，取代了圓錐+二級(jí)漸開線圓柱齒輪的多級(jí)齒輪減速機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低易于制造，安裝、調(diào)試要求低，運(yùn)行維護(hù)方便，可靠性強(qiáng)。(2)采用高效平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)的混砂機(jī)．減速機(jī)可油池潤(rùn)滑，立軸及其它轉(zhuǎn)動(dòng)件可脂潤(rùn)滑．無需專用的潤(rùn)滑系統(tǒng)。(3)平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)是一種新型蝸桿傳動(dòng)裝置，其成形過程主要包括兩次包絡(luò)運(yùn)動(dòng)。第一次包絡(luò)運(yùn)動(dòng)是以一個(gè)平面齒蝸輪的齒面為母面與蝸桿以一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)出蝸桿的螺旋齒面；第二次包絡(luò)運(yùn)動(dòng)是以第一次包絡(luò)運(yùn)動(dòng)形成的螺旋曲面為母面與蝸輪通過共軛運(yùn)動(dòng)包絡(luò)出蝸輪齒面，具有承載能力大，效率高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。具體是：①蝸桿為環(huán)面蝸桿，與蝸輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)多(如圖3)。② 蝸軒齒面硬化處理后，經(jīng)精確磨削而成，齒面硬度高(HRC~50)，粗糙度低(R ≤0 .8μｍ)，齒形精度高，因此傳動(dòng)效率高。③ 齒面接觸面積大，并且有瞬時(shí)雙線接觸，接觸線長(zhǎng)度長(zhǎng)(如圖4) ④ 齒面潤(rùn)滑角大，蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)容易形成動(dòng)壓油膜，減少齒面磨損。（4)電機(jī)輸出軸與減速機(jī)采用張力柔性聯(lián)軸器連接，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)和過載保護(hù)．其特點(diǎn)為：①啟動(dòng)性能好?？蓪㈦姍C(jī)的重載啟動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛰d啟動(dòng)．實(shí)現(xiàn)工作機(jī)軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，減少啟動(dòng)能耗約65％ 。② 節(jié)約電能和設(shè)備費(fèi)用，可從根本上解決帶載啟動(dòng)機(jī)器“大馬拉小車”的不合理狀況，既可節(jié)省電機(jī)容量，提高電網(wǎng)功率因數(shù)和電機(jī)效率，減少無功損耗，節(jié)約電能，又可簡(jiǎn)化電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備，降低設(shè)備費(fèi)用。③傳遞的扭矩可調(diào)節(jié)，容易實(shí)現(xiàn)過載安全保護(hù)。當(dāng)工作機(jī)過載卡死時(shí)．該聯(lián)軸器就自動(dòng)打滑，防止電機(jī)燒毀和其它零部件損壞。④ 除啟動(dòng)制動(dòng)階段外，該聯(lián)軸器兩部分無轉(zhuǎn)速差，無磨擦損耗，傳動(dòng)效率不低于99％ ⑤ 該聯(lián)軸器中有專門設(shè)計(jì)的彈性元件，可以補(bǔ)償被聯(lián)兩軸不可避免的偏移、并具有緩沖減震作用。⑥該聯(lián)軸器工作可靠，性能穩(wěn)定，裝拆維修方便(5)混砂機(jī)重量、外形尺寸減小，整機(jī)性能提高。(6)混砂機(jī)減速機(jī)無漏油現(xiàn)象 。減速機(jī)輸入輸出軸采取了如下滲漏治理措施：減速機(jī)輸入輸出軸漏油是機(jī)械行業(yè)老大難問題，針對(duì)混砂機(jī)減速機(jī)設(shè)計(jì)采取相應(yīng)措施取得了良好效果。采取措施有：采取合理的密封結(jié)構(gòu)，高速軸采用雙刃口壓力型雙排骨架式旋轉(zhuǎn)軸油封，低速軸采用單刃口普通型單排骨架式旋轉(zhuǎn)軸油封；選用優(yōu)質(zhì)密封件及油封軸套，密封件的壽命長(zhǎng)且防滲儒效果好，配以美國CR型油封軸套，克服了軸表面加工質(zhì)量低的缺點(diǎn)，既保護(hù)了軸表面不磨損，又可防滲漏；增加了潤(rùn)滑油回油槽，避免了由于密封部位憋壓而滲漏；對(duì)密封部位零件、標(biāo)準(zhǔn)件表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，降低磨擦系數(shù)，減少磨損：對(duì)零件密封部位的機(jī)加工質(zhì)量提出較高要求。經(jīng)用戶生產(chǎn)使用，密封效果好。 參數(shù)的確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1=1470r/min,因工藝要求減速機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速為30r/min，則減速機(jī)傳動(dòng)比為i=1470/30=49。下面為渦輪蝸桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。項(xiàng)目名稱計(jì)算公式及數(shù)據(jù)傳動(dòng)功率P=30kW蝸桿轉(zhuǎn)速N1=1470r/min傳動(dòng)比i=49基本參數(shù)選擇及計(jì)算1蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)Z1=1 Z2=492選擇材料蝸桿：40Cr，表面淬火，HRC50蝸輪：ZCuSn10Pb1 離心鑄造，σb=225MPa3工況系數(shù)4材料系數(shù)5制造精度系數(shù)6中心距根據(jù)承載能力查圖a=280mm7蝸桿分度圓直徑（理論）8蝸輪分度圓直徑（理論）9蝸輪端面模數(shù)mm取10修正后蝸輪分度圓直徑ｄ2＝ｍｔZ2＝1049＝490㎜ 11修正后中心距ａ＝ｄ2/（2K1）＝490/（）＝12修正后蝸桿分度圓直徑ｄ1＝K1ａ＝＝㎜13蝸輪包容齒數(shù)取　14蝸輪主基圓直徑ｄｂ＝ｋｂａ＝＝㎜15頂隙16齒頂高17齒根高19蝸輪分度圓壓力角α＝arcsin()=176。蝸輪幾何尺寸計(jì)算20齒頂圓直徑21齒根圓直徑22齒圈工作寬度b2=(～) ｄｆ1==68㎜23分度圓齒距24齒距角25工作包角26齒頂圓弧半徑27齒圈最大外徑按結(jié)構(gòu)作圖決定蝸桿幾何尺寸計(jì)算28齒頂圓直徑da1＝ｄ1+2ha＝+27＝㎜29齒根圓直徑ｄｆ1＝ｄｆ2hｆ＝9＝㎜30工作寬度31齒頂圓弧半徑Rａ1＝ａｄａ1/2＝＝238㎜32齒根圓弧半徑Rｆ1＝ａｄｆ1/2＝＝254㎜33齒頂圓最大直徑34齒根圓最大直徑查閱文獻(xiàn)疲勞接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)SHmin；彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin；轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn：壽命系數(shù)Zh；材料彈性系數(shù)Ze：147N^蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力σHlim：425N/mm2蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σH]：蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim：190N/ mm2蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σF]：蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 蝸輪軸接觸強(qiáng)度要求:修正后d1=, m=10有：　　　　　102＝8650 mm3≥5444 mm3進(jìn)行蝸輪材料強(qiáng)度校核：蝸輪使用環(huán)境：平穩(wěn)蝸輪載荷分布情況：平穩(wěn)載荷蝸輪使用系數(shù)Ka：1蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：導(dǎo)程角系數(shù)Yβ：蝸輪齒面接觸應(yīng)力≤[σH]通過接觸強(qiáng)度驗(yàn)算！蝸輪齒根彎曲應(yīng)力≤[σF]通過彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算！9. 其他裝置的設(shè)計(jì) 加水裝置設(shè)計(jì)在粘土型砂中，水是很重要的成分。水使使粘土具有粘結(jié)能力，能控制型砂的緊實(shí)能力，也是回收舊砂的主要冷卻劑。因此水的加入量、加入方式以及加入次序，對(duì)于型砂質(zhì)量和混砂效率影響很大。如前所述，目前最常用的加料次序是，加砂后即加水，然后再加粘土，盡量避免形成粘土團(tuán)，提高混砂效率。關(guān)于水量控制，目前有定量加水和自動(dòng)加水兩種方式。所謂定量加水，就是利用定量水表，或者其他定量裝置，每次混砂就加一定量的水分。自動(dòng)調(diào)節(jié)加水則根據(jù)舊砂和新砂的含水量，以對(duì)型砂的水分要求，自動(dòng)調(diào)節(jié)每次混砂的加水量。現(xiàn)在也有根據(jù)型砂的造型性或緊實(shí)性來控制加水量的。至于幾歲方式，則有重力加水和壓力加水兩種，前者結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，我國生產(chǎn)的舊型輾輪式混砂機(jī)都采用這種方案；后者則采用水泵或者空氣壓力，使水通過噴頭，形成霧狀，快速而均勻地分布在砂層上。壓力加水可以縮短加水時(shí)間，提高混砂效率。本次設(shè)計(jì)采用定量壓力加水裝置。利用一個(gè)帶活塞的定量水筒，水進(jìn)入水筒后，使活塞升至一定高度，停止。加水時(shí)，將5大氣壓的壓縮空氣通入活塞頂部，則活塞下行，壓水經(jīng)進(jìn)水管和出水管，通過噴頭形成水霧，灑向砂層。加水系統(tǒng)的連接座固定在混砂機(jī)十字頭中心，并隨之旋轉(zhuǎn)，出水管和噴頭都裝在連接座上。噴頭一般安裝在刮板前面，使灑過水的型砂被翻起、攪拌，不致于使型砂粘在輾輪表面。這種中心加水的方法，由于由于連接座隨十字頭旋轉(zhuǎn)，而進(jìn)水管是固定不動(dòng)的，因此兩者之間必須裝以回轉(zhuǎn)接頭。，其結(jié)構(gòu)如圖9—2所示?；剞D(zhuǎn)接頭要密封性好，否則容易漏水而損壞其中的軸承。為了不用回轉(zhuǎn)接頭，有的設(shè)計(jì)采用圍圈加水的方法，即將出水管和噴頭都裝在圍圈內(nèi)側(cè)，這種方法的缺點(diǎn)是不可避免地將水噴灑在輾輪和刮板臂上。圖9—1 加水系統(tǒng)1—進(jìn)水管；2—回轉(zhuǎn)接頭；3—連接座；4—出水管；5—噴頭隨十字頭旋轉(zhuǎn)，而進(jìn)水管是固定不動(dòng)的，因此兩者之間必須裝以回轉(zhuǎn)接頭。，其結(jié)構(gòu)如圖9—2所示?；剞D(zhuǎn)接頭要密封性好，否則容易漏水而損壞其中的軸承。為了不用回轉(zhuǎn)接頭，有的設(shè)計(jì)采用圍圈加水的方法，即將出水管和噴頭都裝在圍圈內(nèi)側(cè)，這種方法的缺點(diǎn)是不可避免地將水噴灑在輾輪和刮板臂上。圖9—2 回轉(zhuǎn)接頭1— 接頭上體；2—靜環(huán)；3—?jiǎng)迎h(huán)；4—J型密封圈；5—接頭下體；6—壓蓋；7—心軸；9．2 卸砂門的設(shè)計(jì)混砂機(jī)有底部卸砂和側(cè)面卸砂兩種基本方式，目前以底部卸砂用的比較多。底部卸砂系列用型砂重力，并在刮板的作用下將整個(gè)輾盤上的型砂卸干凈。高效率混砂機(jī)要求卸砂時(shí)間短，因此有的用一個(gè)卸砂門，有的用兩個(gè)卸砂門，有的甚至采用底部卸砂饑餓側(cè)面卸砂并用的方式。在生產(chǎn)模式規(guī)模不大的鑄造車間。有的也希望混砂機(jī)有兩個(gè)卸砂門，以便把不同性能的型砂，分別卸在不同的膠帶運(yùn)輸機(jī)上。因此有的混砂機(jī)預(yù)留了另一個(gè)卸砂門的位置。圖9—3 抽板式卸砂門1輝綠巖鑄石；2混砂機(jī)底盤；3—卸砂門；4—卸砂門導(dǎo)軌；5—托輪軸承座；6—固定板；7—托輪；8—?dú)飧祝?—活塞桿；10—固定座； 11—擋砂罩底部卸砂門的形式有翻板式和抽板式兩種。翻板式卸砂門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是因?yàn)樵跀[動(dòng)的卸砂門和底盤上的卸砂孔之間，要有一定的間隙，經(jīng)常由于在混砂時(shí)擠進(jìn)型砂而 關(guān)閉不嚴(yán)，容易漏下干砂。往復(fù)動(dòng)作的抽板卸砂門結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，關(guān)閉時(shí)，靠卸砂門端部和底盤上的刃口切去積留的型砂，是刮砂板密封良好。啟閉卸砂門所用動(dòng)力有很多種，如用電機(jī)、氣動(dòng)和液壓傳動(dòng)等。由電機(jī)啟閉卸砂門，要有減速裝置，結(jié)構(gòu)比較 復(fù)雜。用液壓傳動(dòng)，動(dòng)作平穩(wěn)、驅(qū)動(dòng)力大。但需要設(shè)立液壓動(dòng)力站。因此最簡(jiǎn)單的是氣壓傳動(dòng)，其中尤以往復(fù)汽缸最為適合。對(duì)氣缸的要求是，動(dòng)作應(yīng)迅速但是啟動(dòng)和停止應(yīng)平穩(wěn)。S136型混砂機(jī)采用往復(fù)氣缸驅(qū)動(dòng)抽板式卸砂門，卸砂門結(jié)構(gòu)如圖9—3，氣缸結(jié)構(gòu)見圖9—，活塞最大行程為220mm，在活塞兩側(cè)有緩沖活塞，氣缸兩端有節(jié)流閥，可以調(diào)節(jié)流量，保證卸砂門啟閉平穩(wěn)。圖9—4 卸砂門啟閉氣缸1— 啟端蓋； 2—?dú)飧祝?3—緩沖活塞； 4—活塞； 5—前端蓋； 6—節(jié)流閥；7—壓蓋； 8—活塞桿； 9—單向閥； 10—管接頭因?yàn)榈撞啃渡笆窃诠伟寰€速度作用下，依靠型砂本身的重力進(jìn)行的，所以在刮板運(yùn)動(dòng)方向的卸砂門尺寸，應(yīng)該有足夠的長(zhǎng)度?，F(xiàn)在就來計(jì)算這一尺寸，已知外刮板的最大線速度為v=，砂層厚度h1=—5，在卸砂門邊緣處，位于砂層最高點(diǎn)的砂