【正文】 式中：——卷徑變化需要的調(diào)速范圍； ——機組線速度變化需要的調(diào)速范圍； ——機組卷取最高線速度； ——機組卷取最低線速度； ——雙檔減速比中較高檔減速比； ——雙檔減速比中較低檔減速比； R——鋼卷最大半徑； r——卷筒半徑。卷取機在工作過程中，由于機組速度的改變、帶卷外徑的變化，要求卷筒的轉(zhuǎn)速能自動調(diào)整。電動機恒功率調(diào)節(jié)范圍要求： （）式中：——電動機最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分； ——電動機而定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分； ——帶卷最大外徑，厘米； ——卷筒直徑，厘米。通過減速器減速的卷取機，電動機的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿足卷取機所要求的速度變化范圍。目前，大多采用調(diào)整電動機電壓的方式來調(diào)整機組運行速度，用調(diào)整電動機勵磁的方式來調(diào)整卷筒的轉(zhuǎn)速，減速器的速比為：；其中為電動機額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；為卷取速度最大、卷徑最大時卷筒的轉(zhuǎn)速；，轉(zhuǎn)/分；為帶卷最大外徑，米/秒；為帶卷最大外徑，米；如果卷取的調(diào)速范圍較大，即卷筒最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比大于10時，則應(yīng)考慮在傳動裝置中設(shè)置換檔變速，以增加調(diào)速范圍，提高電動機的使用效率，傳動速比確定以后，應(yīng)該根據(jù)校驗電動機的最大傳動扭矩，即：，其中，為電動機額定功率，KW；為帶卷最大外半徑，米；為帶材最大張力，公斤；為傳動速比；為傳動效率。此次電機聯(lián)軸器選擇的是由安全聯(lián)軸器與鼓形齒聯(lián)軸器配套而成。齒式聯(lián)軸器工作時依靠內(nèi)外齒輪嚙合來傳遞轉(zhuǎn)矩。外齒輪修形成鼓形可使鼓形齒聯(lián)軸器綜合位移補償能力進一步增強。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩： （）式中： Tc——計算轉(zhuǎn)矩，； T——理論轉(zhuǎn)矩，； Pw——驅(qū)動功率，kW； n——工作轉(zhuǎn)速，r/min； K——工況系數(shù)； Tn——公稱轉(zhuǎn)矩。 —許用轉(zhuǎn)數(shù)，r/min.型號選擇見表《重型機械標(biāo)準(zhǔn)第三卷》P128131 減速器及齒輪座關(guān)鍵部件設(shè)計① 計算各軸傳動比雙卷筒卷取機的總傳動比i為： （） ——電動機的最高轉(zhuǎn)速； ——卷筒的最高轉(zhuǎn)速。設(shè)兩卷筒中心距為,則所以： （）又因為： （）所以： （）一般?。? （）② 齒輪設(shè)計校核1）齒輪傳遞的功率P主動齒輪的速度從動齒輪的速度為 （）傳遞的轉(zhuǎn)矩TP、T、n三者之間存在的關(guān)系式為： （）式中 P——傳遞功率 ；T——傳遞扭矩； n——齒輪速度。對齒輪的尺寸沒有特別要求，可以采用普通碳鋼或者鑄鐵，熱處理方式采用正火或者調(diào)質(zhì)等熱處理方式。小齒輪，大齒輪的熱處理方式可以采用表面淬火；或者氮化滲碳淬火。為提高抗膠合能力，小齒輪和大齒輪采用不同牌號的鋼制造。確定齒輪材料，材料的熱處理方式，以及材料的硬度。確定安全系數(shù)SH和SF，見表31。表31 安全系數(shù)安全系數(shù)軟齒面硬齒面重要的傳動、滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪SHSF~~~~~4）齒寬系數(shù)和齒寬系數(shù)表示齒輪傳動的寬度尺寸和徑向尺寸的比例，,齒寬系數(shù)增大，齒輪的徑向尺寸減小，但齒寬相對增大。一般=~=~；大小齒輪都是硬齒面時， 取表中偏下限的數(shù)值。表33 載荷系數(shù)原動機工作機械載荷特性均勻中等沖擊大的沖擊電動機1～～～多缸內(nèi)然機～～～單缸內(nèi)然機～～～6）初選齒輪齒數(shù)對于主電機，通常取齒數(shù)30；齒輪座的齒數(shù)，一般取Z=23~35。8）確定大齒輪齒數(shù)根據(jù)計算公式確定大齒輪齒數(shù)，計算公式如下為； 對計算后的齒數(shù)圓整，建議相嚙合的大小齒輪齒數(shù)滿足互為質(zhì)數(shù)。如果大于5%，重新選擇設(shè)計。計算公式如下： （） 按照當(dāng)量齒數(shù)，根據(jù)齒形系數(shù)曲線以及齒根應(yīng)力修正系數(shù)曲線，確定齒形系數(shù)，齒根應(yīng)力修正系數(shù)。初選時取螺旋角系數(shù)最大，即取=1。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表見表34。并且優(yōu)先考慮卷取的結(jié)構(gòu)尺寸來選擇模數(shù)。.11）計算中心距，修正螺旋角計算公式如下： （）對計算后的中心距圓整，根據(jù)公式對螺旋角進行修正： （）12)齒面接觸強度計算校核由于斜齒輪齒面接觸線傾斜，重合度較大，有利于提高齒面接觸強度，故引入重合度系數(shù)及螺旋角系數(shù)考慮其影響，并計入載荷系數(shù)K，因此斜齒圓柱齒輪傳動在預(yù)期壽命內(nèi)保證齒面不發(fā)生疲勞點蝕的強度條件為 （）式中：——輪齒的工作寬度；——載荷系數(shù)；——齒輪分度圓直徑； ——許用接觸應(yīng)力。對于縱向（軸向）重合度1的斜齒輪傳動： （）對于的斜齒輪傳動： （）其中為端面重合度： （）為縱向重合度 （） （） （）13)齒根彎曲強度計算校核 斜齒圓柱齒輪傳動齒根彎曲疲勞強度計算的理論依據(jù)為材料力學(xué)中的懸臂梁理論。故輪齒失效通常為強度計算，既復(fù)雜也不精確。為考慮其接觸線傾斜對輪齒彎曲強度的影響，引入螺旋角系數(shù)，這樣，斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強度的驗算公式為： （） 公式參數(shù)說明： ——輪齒的工作寬度； ——許用彎曲應(yīng)力； ——載荷系數(shù)；——齒形系數(shù)；應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得；——齒根應(yīng)力修正系數(shù)；應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得：——螺旋角系數(shù)；螺旋角系數(shù)取決于縱向重合度和螺旋角β(螺旋 角為修正后螺旋角)，計算時如果修正后螺旋角β30176。縱向重合度 （）如1，取 =1?！獜澢鷱姸扔嬎銜r的重合度系數(shù)； （）其中 ——基圓螺旋角，； ——端面壓力角，； ——端面重合度。在一般情況下工作的軸承，只要類型選擇合適，安裝、維護的好，絕大多數(shù)均因疲勞點蝕而報廢。所以一般按當(dāng)量動載荷對軸承進行選擇、校核。假定軸承順次在當(dāng)量動負荷、在工作，其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為、……；軸承在每種工作狀態(tài)下的運轉(zhuǎn)時間與總運轉(zhuǎn)時間的比值為,……，則其平均負荷為： （）式中為平均轉(zhuǎn)速，按下式計算 （）由于雙卷筒卷取機的運動卷取帶鋼的速度是恒定的，但是帶卷在不斷增大。雙列圓錐滾子軸承當(dāng)量動載荷計算，按下式計算：對軸進行受力分析。② 計算軸承當(dāng)量靜載荷 （） 計算結(jié)果應(yīng)滿足當(dāng)量靜載荷小于額定靜載荷，同時要求軸承的工作轉(zhuǎn)速小于相應(yīng)潤滑條件下軸承的極限轉(zhuǎn)速。 壽命公式： (單位：轉(zhuǎn)) （） （單位：小時） （） 式中：n——軸承的工作轉(zhuǎn)速（r/min）； C——基本額定動載荷（N）。表35 溫度系數(shù)軸承工作載荷t1201251501752002252503001 上公式適合于可靠度為90%，常規(guī)材料和常規(guī)運轉(zhuǎn)條件。 修正壽命公式： （單位：小時） （） 可靠性壽命修正系數(shù)，見表37表36 載荷系數(shù)載荷性質(zhì)機器舉例無沖擊或輕微沖擊電動機，汽輪機，水泵，通風(fēng)機，空調(diào)機~中等沖擊振動車輛，機床，傳動裝置，起重機，冶金設(shè)備，內(nèi)燃機，減速器~強大沖擊振動破碎機，軋鋼機，石油鉆機，振動篩~表37可靠性壽命修正系數(shù)可靠度（%）909596979899 特殊軸承性能壽命修正系數(shù)。數(shù)值應(yīng)從軸承廠獲得。 運轉(zhuǎn)條件壽命修正系數(shù)。一般情況下?。剑薄? 所以當(dāng)量動載荷和轉(zhuǎn)速已知，預(yù)期壽命也已經(jīng)確定，則軸承所應(yīng)具有的基本額定動載荷根據(jù)下式確定： （） 輸入輸出軸設(shè)計校核 軸的設(shè)計，必須通過強度計算保證其由足夠的強度，以防止斷裂和過大的塑性變形；對有剛度要求的軸還要進行剛度計算，以防止工作的時候產(chǎn)生不允許的彈性變形。因此，軸的材料應(yīng)具有足夠高的強度和韌性，對應(yīng)力集中敏感小和具有良好的工藝性，有的軸還有耐磨性要求。其中以45鋼最為常用。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，價格較貴。 在其他條件相同時，用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。常用的有三種估算方法。如卷筒軸尺寸由經(jīng)驗來獲得。高速輸入軸的直徑d可按與其相聯(lián)接的電動機軸的直徑D估算，d=（~）D,各級低速軸的直徑d可按同級齒輪傳動中心距a估算，d=(~)a。由材料力學(xué)可知，軸受扭矩作用時，其強度條件為 （） 式中：——軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力； T——軸所受的扭矩，； ——抗扭截面模數(shù)，對實心圓軸，對空心圓軸 ，其中，按類比法可知 此時。由上式可得軸的設(shè)計公式：實心圓軸： （） 空心圓軸： （）表38軸常用的幾種材料的值軸的材料Q235，204540Cr,35SiMn38SiMnMo,2Cr131Cr18Ni9Ti12~2030~4040~5215~25 注：表中所列的值，當(dāng)彎矩相對于扭矩較小或只受扭矩時，取較大值，反之，取較小值。③ 軸的強度計算對于傳動動力的軸，滿足強度條件是最基本的要求。計算過程如下：按