石英砂清洗裝置設計畢業(yè)設計

1、石英砂清洗裝置摘要本論文設計了一種可以翻轉的石英砂清洗裝置。在水平位置時，可完成石英砂的清洗工藝；在豎直位置時，可完成石英砂的烘干工藝。本設計具有結構簡單、可操作性強、生產效率高等優(yōu)點，能大大降低企業(yè)的生產成本。關鍵詞：石英砂；清洗；清洗裝置；電機第一章 緒論1.1課題的來源與背景1.1.1 課題的來源安徽鳳陽擁有豐富的石英礦產資源，是全國著名的石英砂生產基地。該地石英礦石中礦物成分簡單，含有少量赤鐵礦、絹云母、長石及粘土礦物，總計2%。鳳陽縣現有180多家企業(yè)生產石英砂，年產量是國內總產量的20%以上。表1-1是部分企業(yè)的生產情況。表1-1 部分石英巖礦山生產能力1近年來，由于鳳陽縣開采加工

2、企業(yè)眾多，規(guī)模小而分散，技術含量低，產生大量尾砂、砂泥和粉塵，占用土地，堵塞河道，毀壞農田。造成嚴重的環(huán)境污染。于是如何高效、少污染的生產出高品位的石英砂就成了一個問題。由此產生了本課題：石英砂清洗裝置的研制。1.1.2 課題的背景多年來，對于高硬度石英砂的提純沒有一個好的裝置，大都采用作坊式間歇式落后工藝，不但勞動強度大，效率低，更重要的是產品質量不能穩(wěn)定控制，不能滿足高純度材料的要求。2 現有技術中，對石英砂的清洗提純通常是在開放系統(tǒng)下把砂放在容器中，用酸性洗液進行浸泡，是一種靜態(tài)過程，其不足在于，被溶解于溶液中的雜質成分不能有效分離，去雜速度慢，殘留在砂中的雜質多，該工藝不能生產出高純度

3、的石英砂。3 基于此，本文設計了一種制造成本低，維護方便，可操作性強，清洗效果好的石英砂清洗裝置。1.2 課題研究的意義石英砂清洗裝置是石英砂加工工藝流程中十分重要的機械設備之一，且我國石英礦產資源豐富，因此，研制出一款高效率清洗石英砂的裝置是十分必要的。此項研究如果實現應用，且能保證正常工作，可以大大節(jié)省人力機力，節(jié)約維修時間，減少對生產的延誤，提高生產效率，也能大大提高安全系數。第二章 參數的選定條件：滾筒最大轉速為1000r/min，并在3s后達到最大轉速。石英砂質量為50kg，石英砂堆積密度為1.6g/cm3。（忽略軸承的摩擦和溶劑的轉動慣量）2.1 滾筒容積 （2-1）取滾筒內徑r內

4、=20cm。使石英砂充滿滾筒容積的2/3，近似取滾筒長度l滾=36cm。2.2 滾筒體積與質量考慮到清洗溶劑，選用不銹鋼0cr18ni16mo54為滾筒材料。由相關資料查得該材料的密度，屈服極限，載荷系數，安全系數。4許用應力 （2-2） 滾筒縱向截面的應力 （2-3）工作應力 （2-4）由得 取側面厚度，并取底面厚度為8mm。于是2.3 箱體質量考慮到滾筒尺寸，取箱體內直徑為472mm，長為492mm?？紤]到箱體的工作環(huán)境，選取鑄鋼zg15cr124。由相關資料查得，該材料的密度，屈服極限，載荷系數，安全系數。4許用應力滾筒縱向截面的應力工作應力由得取側面厚度，并取下底面厚度為10mm，上底

5、面厚度為8mm。則箱體質量為73kg。2.4 轉動慣量滾筒可視為一個薄壁圓筒 （2-5）5石英砂的轉動慣量可先計算充滿滾筒容積的石英砂轉動慣量，然后取其。 （2-6）52.5 速度、角速度、角加速度2.6 阻力這里把溶劑視為水，進行估算。水的運動粘性系數為。雷諾數為 （2-7） 由于，因此 （2-8）2.7 轉矩由剛體繞定軸轉動微分方程，得 （2-9）5第三章 電動機的選擇條件：滾筒直徑，軸2轉矩，電源為三相交流，電壓380v。3.1 選用電動機類型選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380v，y型。3.2 選擇電動機的容量工作機所需工作功率， （3-1）電動機所需工作功率 （3-2）由電

6、動機至滾筒總效率為 （3-3）取，則選取電動機型號為y132m-46。第四章 運動和動力參數的確定取圓錐齒輪傳動比，則帶傳動比。4.1 各軸轉速4.2 各軸輸入功率 （4-1） （4-2）4.3 各軸輸入轉矩 （4-3） （4-4）第五章 帶傳動的設計條件：電動機功率，轉速，傳動比，每天工作8小時。5.1 確定計算功率由相關資料查得工作情況系數7，故 （5-1）5.2 選擇v帶的帶型根據，由相關資料選用a型 7。5.3 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速5.3.1 初選小帶輪的基準直徑由相關資料，取小帶輪的基準直徑 7。5.3.2 驗算帶速 （5-2）因為，故帶速合適。5.3.3 計算大帶輪的直徑

7、（5-3）根據相關資料，取 7。5.4 確定v帶的中心距和基準長度5.4.1 初定中心距 （5-4）取。5.4.2 計算帶所需的基準長度 （5-5）由相關資料選帶的基準長度 7。5.3.3 計算實際中心距 （5-6）中心距的變化范圍為。5.5 驗算小帶輪上的包角 （5-7）5.6 計算帶的根數5.6.1 計算單根v帶的額定功率pr根據和，由相關資料查得v帶的基本額定功率 7。根據，由相關資料查得p0=0.13kw7。由相關資料查得，7，于是 （5-8）5.6.2 計算v帶的根數 （5-9）取4根。5.7 計算單根v帶的初拉力的最小值由相關資料查得c型帶的單位長度質量7，所以 （5-10）應使帶

8、的實際初拉力。5.8 計算壓軸力壓軸力的最小值為 （5-11）第六章 齒輪傳動的設計條件：輸入功率，齒輪轉速，齒數比，由電動機驅動，工作壽命15年（設每年工作300天）帶式輸送機工作平穩(wěn)，轉向不變。6.1 選定齒輪精度等級、材料及齒數1）由相關資料選用7級精度，選擇兩齒輪材料為40cr（調質），硬度為280hbs7。2）選兩齒輪茶齒數。6.2 按齒面疲勞強度計算 （6-1）6.2.1 確定公式內的各計算數值1）試選載荷系數。2）齒輪1傳動的轉矩。3）由相關資料選取7。4）由相關資料查得7。5）由相關資料查得齒輪的接觸疲勞極限 7。6）計算應力循環(huán)次數 （6-2）7）由相關資料取接觸疲勞壽命系數

9、 7。8）計算接觸疲勞許用應力 取失效率為，安全系數。 （6-3）6.2.2 計算1）試驗算齒輪1分度圓直徑2）計算圓周速度 （6-4）3）計算載荷系數根據相關資料查得動載荷系數 7，使用系數 7，齒間載荷分配系數 7，軸承系數 7，齒向載荷分布系， 7，則 （6-5）4）按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑 （6-6）5）計算模數 （6-7）6.3 按齒根彎曲疲勞強度計算 （6-8）6.3.1 確定公式內的各計算數值1）由相關資料查得，齒輪彎曲疲勞強度極限7。2）由相關資料取彎曲疲勞壽命系數7。3）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數。 （6-9）4）計算載荷系數k （6-10）5）由相

10、關資料查得，齒形系數 7，應力校正系數 7。6.3.2 設計計算 由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，取后者，并圓整為4mm，因此6.4 幾何尺寸計算 分度圓直徑 （6-11）中心距 （6-12）齒寬 （6-13）第七章 軸的設計7.1 軸1條件：軸功率上的，轉速，轉矩t1=54nm，齒輪1的分度圓直徑。圖7-1 軸1的示意圖7.1.1 求作用在齒輪上的力滾筒和石英砂的重力為676。圓周力 （7-1）徑向力 （7-2）軸向力 （7-3）7.1.2 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調質處理，由相關資料取 7，于是得 （7-4）7.1.3 軸的結構設計1）取帶輪

11、所在的軸段為-2）因軸承同時受軸向力和徑向力，根據相關資料選用圓錐滾子軸承30209，尺寸為。因此，-。取-。3）取軸承端蓋的厚度為20，為便于裝拆軸承蓋及對軸承潤滑，取軸承端蓋外端面距齒輪右端面的距離為36，已知帶輪輪轂寬度為60則-。4）取-。5）取右軸承右端面距箱體內壁的距離為8，取齒輪左端面距箱體內壁的距離為16，已知齒輪輪轂寬度為50，則-。7.1.4 軸上零件的周向定位帶輪和齒輪均采用平鍵鏈接。由相關資料，選用帶輪與軸連接的平鍵尺寸，長度為50；同樣，選用齒輪與軸連接的平鍵尺寸，長度為40。7.1.5 求軸上的載荷 t1fnh1fnh1fnv1ft1ft1fr1圖7-2 軸1的載荷

12、分析圖1）支反力2）彎矩3）總彎矩7.1.6 按彎扭合成應力校核軸的強度取 （7-1）由相關資料查得 7，因此，故安全。7.2 軸2條件：軸功率上的，轉速，轉矩，齒輪2的分度圓直徑，材料同軸1。圖7-3 軸2的示意圖7.2.1 求作用在齒輪上的力7.2.2 軸的結構設計由軸1，取-，這里取軸承到箱體內壁的距離為16，則-；同樣選用圓錐滾子軸承30209，則-，-；由相關資料查得軸承的定位尺寸為52，故取-?？紤]到箱體、密封裝置以及滾筒尺寸取-。7.2.3 求軸上的載荷fa2fnh1fr2ft2圖7-4 軸2的載荷分析圖1）支反力2）彎矩3）總彎矩7.2.4 按彎扭合成應力校核軸的強度取由相關資

13、料查得 7，因此，故安全。第八章 翻轉機構的設計8.1 箱體受力分析現將箱體翻轉至豎直狀態(tài)，在初始時，箱體、滾筒和石英砂三者的重力之和所產生的力矩最大為。因此須施加一個在數值上大于或等于的轉矩，即。8.2 電動機的選擇條件：翻轉轉速，。8.2.1 選用電動機類型選用三相籠型異步電動機，封閉式結構，電壓380v，y型。8.2.2 選擇電動機的容量工作機所需工作功率，電動機所需工作功率由電動機至滾筒總效率為取，則，選取電動機型號為y90s-66。8.3 運動和動力參數總傳動比，取齒輪傳動比，則蝸輪蝸桿傳動比。8.3.1 各軸轉速8.3.2 各軸輸入功率8.3.3 各軸輸入轉矩8.4 蝸輪蝸桿傳動條

14、件：輸入功率，輸入轉矩，蝸桿轉速，齒數比，由電動機驅動，工作壽命15年（設每年工作300天）。8.4.1 選擇蝸桿傳動類型根據gb/t100851988的推薦，采用漸開線蝸桿（）。8.4.2 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，故蝸桿用45鋼，螺旋齒面要求淬火，硬度為。7 渦輪用鑄錫磷青銅金屬模鑄造。7 考慮到成本，僅渦輪齒圈用青銅制造，輪芯用灰鑄鐵制造。78.4.3 按齒面接觸疲勞強度設計傳動中心距 （8-1）（1）確定載荷系數由相關資料查得，7 則 （8-2）（2）確定彈性影響系數。由相關資料查得 7。（3）確定接觸系數先假設蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，由相關資料查得7。（4）確定許用接

15、觸應力根據渦輪材料和蝸桿螺旋齒面硬度，由相關資料查得渦輪的基本許用應力 7。應力循環(huán)次數壽命系數 （8-3）則 （8-4）（5）計算中心距取中心距，因，由相關資料取模數，蝸桿分度圓直徑。這時，由相關資料查得，因為，因此以上計算結果可用。8.4.4 蝸桿與渦輪的主要參數與尺寸（1）蝸桿軸向齒距；直徑系數；齒頂圓直徑；齒根圓直徑;分度圓導程角；蝸桿軸向齒厚；蝸桿寬度。（2）渦輪渦輪齒數；變位系數7；驗算傳動比，這時傳動比誤差為。渦輪分度圓直徑；喉圓直徑；齒根圓直徑，咽喉母圓半徑；渦輪寬度。8.4.5 校核齒根彎曲疲勞強度 （8-5）當量齒數 （8-6）根據， 7，由相關資料查得 7。螺旋角系數 （

16、8-7）許用彎曲應力 （8-9）由相關資查得渦輪的基本許用彎曲應力 7。壽命系數彎曲強度滿足要求。8.5 齒輪傳動條件：輸入功率，齒輪轉速，齒數比，由電動機驅動，工作壽命15年（設每年工作300天）。8.5.1 選定齒輪精度等級、材料及齒數1）由相關資料選用7級精度，選擇兩齒輪材料為40（調質），硬度為280hbs7。2）取，則。8.5.2 按齒面疲勞強度計算 （8-10）（1） 確定公式內的各計算數值1）試選載荷系數。2）齒輪1傳動的轉矩。3）由相關資料選取7。4）由相關資料查得7。5）由相關資料查得齒輪的接觸疲勞極限，7。6）計算應力循環(huán)次數7）由相關資料取接觸疲勞壽命系數，7。8）計算接

17、觸疲勞許用應力取失效率為安全系數。 （8-11）（2） 計算1）試驗算齒輪1分度圓直徑2）計算圓周速度3）計算齒寬4）計算齒寬與齒高之比模數 （8-12）齒高 （8-13）5）計算載荷系數根據相關資料查得動載荷系數7，使用系數7，齒間載荷分配系數7，齒向載荷分布系數7，7，則 （8-14）4）按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑 （8-15）5）計算模數8.5.3 按齒根彎曲疲勞強度計算 （8-16）（1）確定公式內的各計算數值1）由相關資料查得，齒輪彎曲疲勞強度極限，7。2）由相關資料取彎曲疲勞壽命系數，。73）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數。 （8-17）4）計算載荷系數k （8

18、-18）5）由相關資料查得，齒形系數7；應力校正系數，7。6）計算大小齒輪的（2）設計計算這里取齒輪模數為3。8.5.4 幾何尺寸計算 （8-19）取， 。8.6 軸的設計條件：軸3功率上的，轉速，轉矩，蝸桿的分度圓直徑；軸2上的功率，轉矩，轉速，渦輪的喉圓直徑。小齒輪的分度圓直徑為72mm。8.6.1 求作用在蝸輪蝸桿上的力 （8-20） （8-21） （8-22）8.6.2 求作用在齒輪上的力 （8-23）8.6.2 軸1圖8-1 軸1的示意圖（1）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調質處理，由相關資料取a0=1127，于是得聯(lián)軸器的轉矩 （8-23）由相關資料查得, 7，則：根據

19、相關資料，選取lt1型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為6。半聯(lián)軸器的孔徑6，故取。（2）軸的結構設計1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，??；半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，取。2）因軸承同時受軸向力和徑向力，根據相關資料選用圓錐滾子軸承30203，尺寸為。因此， ， ；。3）取軸承端蓋的厚度為20mm，為便于裝拆軸承蓋及對軸承潤滑，取軸承端蓋外端面距半聯(lián)軸器右端面的距離為36mm，則。4）取。（3）軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器采用平鍵鏈接。由相關資料，選用帶輪與軸連接的平鍵尺寸 7，長度為12mm 7。（4）求軸上載荷fnh1ft1ft1fr1圖8-1 軸1的載荷分析圖1）支反力2）彎矩3）總彎矩（5）按彎扭合成應力校核軸的強度取 由相關資料查得7，因此，故安全。8.6.3 軸2圖8-2 軸2的示意圖（1） 初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調質處理，由相關資料取7，于是得取。（2） 軸的結構設計1）為了滿足齒輪的軸向定位要求，??；齒輪與軸配合的轂孔長度，取。2）因軸承同時受軸向力和徑向力，根據相關資料選用圓錐滾子軸承30208，尺寸為。因此， 。3）取。4）取， ；取軸承端面距箱體內壁的距離為8mm，渦輪端面距箱體內壁的距離為16，已知齒輪輪轂寬度為，則；渦輪與軸配合的轂孔長度為16，則。（3）軸上零件的周向定位渦輪和齒輪均采用平鍵鏈接。由相關