【正文】 因2 . 0 4 50 . 4 3 5 1 . 84 5 2 5rDdd? ? ? ?，經(jīng)插值后可查得 ??? ??? 軸的材料的敏性系數(shù)為 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 36 ?q? ?q? 故有效集中應(yīng)力系數(shù)為 )()1(1 ???????? ? ??? qk )()1(1 ???????? ? ??? qk 尺寸系數(shù) ??? 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ??? 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為 ???? ?? 軸未經(jīng)表面強化處理，即 1??q，則綜合系數(shù)值為 ??????? ?????? kK ??????? ?????? kK 查得碳鋼的特性系數(shù) ???? ，取 ??? ???? ，取 ??? 于是，計算安全系數(shù) Sca值，得 2 7 51 ??????? ? ??? ???? naKS 22 1551 ??????? ? ??? ? ??? maKS 2222 ?????? SS SSS ca???? ?S 故可知其安全。查得 。 Ss, Sm ax — 分別為實際和最大剪切應(yīng)力 (a) 軸結(jié)構(gòu)及受力狀況 。 I P— 橫截面對圓心的極慣性矩 (5) 疲勞強度校核 (靜態(tài) ) : 所設(shè)計的軸應(yīng)滿足如下疲勞強度條件 (10) S = S RS S/(S 2+ S S2) ≥ [S p ] (10) 其中 : S R= Rs/Rm ax= 25. 6 G lB/(PdB3 [R]) S S= Ss/Sm ax= 0. 8G/(32PdB4 [S]) 式中 : S , [S p ] 分別為綜合和許用安全系數(shù) 。 H=T m axEG I P180P =4608GRPd 3EG≤ [H] (9) 式中 : [H]— 單位長度許用扭轉(zhuǎn)角 (度 /m) 。 S zm ax — 中性軸側(cè)截面積對中性軸的靜矩 (3) 扭轉(zhuǎn)強度校核 : 軸最大扭矩 B 處的最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 Sm ax 應(yīng)滿足條件 (8) 。 Rm ax =M m axW z=2516GlBPd 3B≤ [R] (6) (2) 彎曲剛度校核 : 傳動軸除滿足強度要求外還應(yīng)滿足剛度條件 (7) 。 則 : dA = dB =[1+(10 20) %]m ax {d3m in , d3 3m in , } (5) 式中 : dA , dB 軸兩端最小直徑 (mm ) 3) 強度校核 確定最小直徑 dA、 dB 后 , 為了確保設(shè)計的準確性和安全性 , 必須對其分別作彎曲強度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)強度、扭轉(zhuǎn)剛度和疲勞強度等項校核。 對脆料材料 : [S]=(0. 8 1. 0) [R])W T — 抗扭截面模量 , 對于實心園軸 W T =Pd 3/16 綜上所述 , 由對軸的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力分析分別求得兩個最小軸直徑 d3m in和 d3 3 m in , 取其最大者 。 R — 提升輪的有效半徑 (mm ) 。重錘 + 40)PRm ax (2) 式中 : W z— 橫截面的抗彎截面模量 (對園形截面取 Pd 3/32) 。 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 33 R B = 0. 8G+ l1G/2 ( l1+ l2) 通常 lA lB , 且 R A R B , 則 M m ax = M B =018GlB (N m ) , 軸的最大正應(yīng)力落在 B 支承點上 。 圖 37 三支承點結(jié)構(gòu)和受力分析 1) 彎曲應(yīng)力分析 由 Σ R (y ) = 0. 4G R A + G/2 R c+ G/2R B + 0. 8G= 0 和Σ M = 0 得 : R c= l1G/( l1+ l2) 。查《機械手冊》，選 Q235，焊接后退火， 140HBS。 /z） = mm (38) ② .齒頂圓直徑 d maxa = d + 1d = mm (39) d mina = d +（ 1 ） p – 1d = mm 取 da = 166 mm ③ .齒根圓直徑 df = d 1d = = mm (310) ④ .齒側(cè)凸緣 dg ? mmhzp ot2 ???? ⑤ .鏈輪齒形 鏈輪軸向齒廓及尺寸，應(yīng)符合 GB/T12441985。有機械設(shè)計表 91 查得鏈節(jié)距 p= mm . （ 4） 確定鏈節(jié)數(shù) pL ，鏈長 L 及中心距 a 把初定中心距 a0 =500 mm 代入得： ? ?2 50022222120210 ??????????? ????? ? zzapzzpaL p (34) 由于鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)，故取 pL = 60（節(jié)） ??? 1000pLL p ? = m (35) ???????? ?????? ???????? ????????? ??? 21222121 28224 ? zzzzLzzLpapP = mm520219196021919604 2 ????????? ?????? ????????? ?? 中心距減小量Δ a=()a = mm 實際中心距 a’ = aΔ a = = 取 a’ = 518 mm （ 5） 驗算鏈速 V= smpzn / 11 ?? (36) （ 6） 驗算鏈輪的輪轂孔 kd 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 31 由機械手冊可查得鏈輪轂的許用最大直徑 maxkd = 84 mm 50 mm 故合適 （ 7） 作用在軸上的壓軸力 eFpp FKF ? (37) 有效圓周力 NNvPF e 310001000 ???? 按水平布置取壓軸力系數(shù) ?FpK 故 NF p 0 55 2 6 ??? （ 8） 鏈輪的參數(shù)選取 [17,18] 查機械設(shè)計手冊知：滾子的最大外徑 1d = mm ，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 mmb ? ， 內(nèi)鏈板高度 mmh ? 。 圖 35 傳動軸結(jié)構(gòu) 傳動方式 選擇 爐門 提升 機構(gòu)功率傳遞 采用鏈 傳動 。 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設(shè)計》教材表 152，取軸端倒角為 245176。 H — 支撐座高度 用作固定軸于橫梁 上 , 內(nèi)嵌軸承 , 選用 鑄鐵件 套用上表公式得： D輪 =200mm, S=20+8+8=36mm, 輪中心通孔大小分別是 70mm， 90mm。 H — 支承座有效高度 選用鑄造件輪 支承座 H = D 輪 + 2D 鋼繩 + 10 S 1= 1. 5S D 輪 ,D 鋼繩分別為提升輪和鋼絲繩的直徑 。 S , D— 輪根和槽邊厚 。 軸各段長度初估 與電機有傳動關(guān)系的軸段長 500mm,中間裝支撐座的軸段取 500mm，中間大點的滑輪軸段 150mm,剩下兩段軸長相等為 550mm. 主要輔助零件包括四個提 升輪和兩至三個支承座等 , 其設(shè)計公式見 下 表 。 安裝帶輪處的軸段直徑為 70、 90mm,其左端與右端均用套筒定位，套筒由軸肩定位，查《機械設(shè)計》 P156 頁。熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 28 同時選軸承和帶輪，因軸承受有徑向力的作用，所以，選用單列向心球軸承，參照要求并根據(jù) d5=100mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用 0 基本游隙組，標準精度級的單列向心球軸承 210 .其尺寸為 dDB=50mm90mm20mm,故 d5=100mm。 初估最小軸經(jīng) 傳動軸直徑的估算 軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為： ? ?31 d n??? ? ? ? ? (31) 由上式可得軸的最小軸徑 ? ?39550000 333 9550000 /0 . 2 ndyd A p n x???? ?? ? ? ?? (32) n=1000r/min P=0。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。 該 傳動系統(tǒng)精度要求較高， 允許有較小變形。根據(jù)工業(yè)爐常規(guī)爐門形式 , 采用軸聯(lián)通的形式。 因而是本 設(shè)計 的核心。 =2510mm 同理， L2=2021mm/cos30176。 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 26 G — 爐門提升機構(gòu)重量 (Kg) 考慮實際爐體尺寸 bh=2021mm2500 mm 爐口 bh=700mm700mm 離地高 800mm,初步定爐體架尺寸為 bh=2500mm30000mm,支架前腿與爐門口傾斜角度相同為 5176。 橫梁選取由計算最大彎矩決定 , 其最大彎矩 M m ax 可由 (1)式計算 : R A = R B = G/6 M max = lR A/2 = lG/12 (1) 式中 : R A , R B — A ,B 點的支承力 (Kg) 。采用承重能力強的工字鋼作橫梁 , 支柱用槽鋼 , 其結(jié)構(gòu)形式和受力狀況見圖 2所示。 8— 重錘 爐體架 設(shè)計： 支承架位于爐 體 正上方 , 起固定傳動軸和提升爐門等的作用 [19]。 6— 支承座 。 4— 支承梁 。 2— 爐門 。為了減輕設(shè)備的復雜性 ,使設(shè)備簡單化和使用方便 , 本文采用單邊重錘懸掛方式如圖所 示。 平衡重錘的設(shè)計 平衡重錘常在爐門提升機構(gòu)中被采用 , 以減少提升電動功率 , 節(jié)約能耗和增加 門提升機構(gòu)運動的平穩(wěn)性 [18]。提升動力采用交流電動卷揚機并由傳動軸轉(zhuǎn)遞如圖 1所示 。 ③鋼絲繩提升輪方式。 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 24 圖 31 爐門結(jié)構(gòu) 提升方式的確定 通常爐門提升機構(gòu)有如下三種提升方式 : ①環(huán)形超重鏈加鏈輪提升方式 。 爐門總重 G1= （ 63700+135） kg N/kg = 625583N 平衡錘 G2= = 500466N 提升力 F1 = =250233N 提升速度 V = 6 ∽ 8 m/min =爐門具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：爐門兩側(cè)各有兩 個伸出的短軸，作用是用來裝爐門提升的滑輪。179。根據(jù)一定爐門尺寸 700mm700mm ， 初定爐門尺寸為 800mm800mm,耐火材料厚度取 700mm700mm100mm，所以耐火材料體積為 100mm700mm700mm=49000mm179。 耐火材料選用輕質(zhì)粘土磚《鑄鐵及其熔化》：耐火度不小于 1710176。耐火材料還會在受熱及冷卻時發(fā)生膨脹或收縮，與之相應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)力甚至裂縫。 用于沖天爐的耐火材料承受高溫作用。爐門必須大于爐門口，通常爐門邊緣與路門口重疊 65∽ 130 毫米。大型爐門框架大多用鑄鐵鑄造，中，小型則多用鋼板，型鋼拼焊。這對可控氣氛爐及化學熱處理爐尤為重要。 普通平鍵的強度條件為 ? ? Mp aMp ak l dT pp 33 ????? ????? ?? (229) 故鍵是安全的 3 爐門提升機構(gòu)設(shè)計 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 23 爐門提升機構(gòu)是工業(yè)爐的重要運動部件，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，零件設(shè)計，強度校核，零件圖和裝配圖的設(shè)計驚醒了分析 [15]。 鍵的校核 鍵連接的強度 鍵 , 軸的材 料都是 鋼，由 《 機械設(shè) 計手冊 》 表 62 查得 許用擠 壓應(yīng)力? ? 0limx?? ?? 100— 120Mpa，取其平均值 ???? 110 Mpa。 Nmin=5000r/min,e= FaeFrFaeFr 時 , 1, 0XY?? (225) 當 ? ?1 0 .9 ,21 , 0 .5 0 .92Fa Y o P o F rF r Y oFa P o F r F aF r Y o? ? ??? (226) (1）求軸承承受的徑向載荷 rF 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設(shè)計 21 根據(jù)上面計算軸的受力，軸承的徑向載荷 1rF = 640 N， 2 ? (2) 求軸承承受的軸向力 ?F ?F =250N (3)按額定動載荷計算