多功能掃雪機(jī)需求調(diào)研設(shè)計(jì)與工作原理

小型清雪機(jī)的需求調(diào)研、設(shè)計(jì)與工作原理(摘錄版)

目   錄

摘要 ……………………………………………………………………………3

1 選題的意義……………………………………………………………………5

2目前除雪作業(yè)的方式………………………………………………………………5

3國(guó)外清雪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………5

4 國(guó)內(nèi)清雪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………6

5 小型清雪機(jī)的總體方案…………………………………………………6

     5.1 總體方案的幾種組合及比較…………………………………………6

     5.2小型清雪機(jī)工作原理簡(jiǎn)述………………………………………………7

     5.3 具體方案的確定…………………………………………………7

     5.4傳動(dòng)方式的選擇………………………………………………8

6小型清雪機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………12

     6.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………12

     6.2各輸出軸的轉(zhuǎn)速………………………………………………12

     6.3各軸的傳遞效率………………………………………………13

     6.4各軸的輸出扭矩………………………………………………13

     6.5帶傳動(dòng)計(jì)算………………………………………………13

     6.6鏈傳動(dòng)計(jì)算………………………………………………15

     6.7   各軸的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)………………………………………………16

7各軸強(qiáng)度校核………………………………………………18

8 總結(jié)………………………………………………………………………………19

參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………20

謝詞………………………………………………………………………………………20

小型清雪機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要：新疆地處西北，每年都有繁重的清雪任務(wù)，經(jīng)測(cè)算，烏魯木齊乃至全疆每年的清雪面積中，2/3的面積是各物業(yè)小區(qū)的空地，各機(jī)關(guān)單位門前的空地，這些地上的雪都是尚未壓實(shí)的浮雪，是最容易清除的，而城市道路清雪機(jī)主要用于清除壓實(shí)的積雪和冰雪混合下的積雪，用于清除浮雪則大材小用，造成浪費(fèi)。本文設(shè)計(jì)了一種小型的庭院式清雪機(jī)械，清理地面尚未壓實(shí)的浮雪。通過(guò)清雪所需功率的計(jì)算，選定合適的原動(dòng)機(jī)，確定小型清雪機(jī)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對(duì)機(jī)械的傳動(dòng)部分的各個(gè)部件進(jìn)行計(jì)算與校核。通過(guò)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，完成小型清雪機(jī)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵字：小型清雪機(jī)；庭院式；傳動(dòng)；清雪機(jī)的設(shè)計(jì)

Small Snow Plowing Machine

      The author   mawen   teachers SongLing

Abstract: Xinjiang is located in the northwest, every year the arduous task of Kiyoshi estimates, Urumqi and even Xinjiang annual Kiyoshi area of 2/3 of the area is open space of residential property, open space in front of the various organs and units, the snow on the ground are not yet compacted floating snow, is the most easy to remove, and urban road Kiyoshi machine is mainly used to clear the snow compacted snow and ice and snow mixed, and used to clear the floating snow is overkill, wastage. Designed a small courtyard Kiyoshi machinery to clean up the ground has not been compacted floating snow. Calculate the by Kiyoshi required power, and selected a suitable prime mover, to determine the parameters of the basic structure of the small Kiyoshi, and the mechanical transmission part of the various components of the calculation and check. The data to complete the design of small Kiyoshi.

Keywords: Small Snow Plowing Machine; courtyard; transmission; Kiyoshi machine design

目前我國(guó)清雪方法比較原始，主要是依靠人力，用鐵鍬和掃把清理積雪，這種方式不但浪費(fèi)了較大的人力和物力，而且清雪的效率低，往往不能及時(shí)清除積雪，而積雪被車輛壓實(shí)后更加難以清除。因此，尋找一種既有較高效率，成本又比較低的清雪方法就成為當(dāng)務(wù)之急。

1 選題的意義

我國(guó)北方大部分地區(qū)普降大雪，造成大雪封路的災(zāi)害，甚至南方地區(qū)也出現(xiàn)被大雪圍困的災(zāi)害，給人們的日常生活帶來(lái)了極大地困難。目前，我國(guó)除在有限的幾條高速公路及飛機(jī)場(chǎng)配備有清雪機(jī)械外，其它道路及城市居民生活區(qū)的積雪還主要依靠人力來(lái)清除，而由于人工除雪效率很低、耗時(shí)費(fèi)工，因而絕大部分積雪只能靠自然融化，這樣就使得我國(guó)北方大部分地區(qū)在下過(guò)一場(chǎng)大雪后，道路交通事故頻頻發(fā)生，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，有的地方的交通甚至還由于積雪而發(fā)生阻斷現(xiàn)象，給這些地區(qū)的居民生活帶來(lái)了極大的不便，也對(duì)這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了不良的影響。因此，實(shí)現(xiàn)清除冰雪的機(jī)械化尤為重要。

2 目前除雪作業(yè)的方式

冬季一場(chǎng)降雪后，濕潤(rùn)了空氣，凈化了環(huán)境，但路面的積雪給人們的出行帶來(lái)很大的不便，造成交通堵塞，引發(fā)交通事故，機(jī)場(chǎng)跑道的積雪延誤航班，大雪后，高速公路常被迫關(guān)閉，嚴(yán)重影響人們正常的生產(chǎn)生活。為減少積雪造成的不利影響，人們做了不懈的努力，現(xiàn)有除雪方法基本上分為三大類:

    **類為人工除雪，人工通過(guò)推雪板、鐵鍬等清雪工具清掃積雪。這種方法浪費(fèi)大量的人力物力，由于效率低，不能及時(shí)除雪，而使路面受到凍軋，路面既要受到凍軋又要受到除雪過(guò)程中的敲鑿，大大縮短了道路的使用壽命。

第二類為融雪除雪法，通過(guò)融雪劑潑灑車將融雪劑均勻地撒布于雪面，使雪溶化成水，達(dá)到除雪的目的。這種技術(shù)除雪效果好、效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)施，國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用已相當(dāng)普遍。其不足之處在于所使用的融雪劑主要是鹽，冬季公路長(zhǎng)期撒鹽除雪，路面及周邊植被遭到破壞，尤其是對(duì)環(huán)境的影響是長(zhǎng)期不可恢復(fù)的。此外，在環(huán)境溫度低于-10℃時(shí)多數(shù)融雪劑并不能將雪溶解成可流動(dòng)的液態(tài)水。因而，融雪劑的環(huán)保和低溫性能是其技術(shù)關(guān)鍵。

   第三類為機(jī)械除雪法，是利用機(jī)械裝置將路面的積雪或冰與路面分離并移送出路面的方法，它應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。從工作原理和裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上可分成雪梨式除雪裝置和拋雪機(jī)兩大類。 在普通廠礦、學(xué)校、機(jī)關(guān)等小面積單位的積雪還是人工清掃，除雪的效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，不適用大型清雪機(jī)械清掃。

3 國(guó)外清雪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

近幾十年來(lái)，國(guó)外的清雪機(jī)發(fā)展非常迅速，種類越來(lái)越多，各生產(chǎn)廠商在采用新技術(shù)、新材料、新工藝的同時(shí)，不斷提高產(chǎn)品的作業(yè)性能和操作性能，以適應(yīng)冬季清雪提出的更高要求，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

    在國(guó)外，最初的清雪機(jī)械是采用推土機(jī)或裝載機(jī)，利用其推土板和裝載斗將積雪集中在一起，這后來(lái)便發(fā)展成犁式清雪機(jī)。早在1943年日本就開始把V型犁安裝在載重卡車上清雪。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)外犁式清雪機(jī)已具有較高的技術(shù)水平。以俄羅斯新產(chǎn)品K0281222型犁式清雪機(jī)為例，這種清雪機(jī)基礎(chǔ)車采用MT328082型拖拉機(jī)，其功能有清雪、清除垃圾和砂堆，既可以用于街道、人行道的垃圾清除，也可用于公路和建筑工地的清雪。

4 國(guó)內(nèi)清雪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)除雪機(jī)械的開發(fā)、生產(chǎn)較晚，尚處于起步階段。目前，我國(guó)的公路和城市道路冬季除雪大部分仍沿用傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式，及人工作業(yè)和小型除雪機(jī)械相結(jié)合的方式，高速公路和一級(jí)公路開始使用大型專用除雪機(jī)械進(jìn)行冬季養(yǎng)護(hù)，但除雪機(jī)械在數(shù)量和品種規(guī)格上還很少，所用除雪設(shè)備基本上依賴進(jìn)口，機(jī)械化程度和總體水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。最近幾年，國(guó)內(nèi)一些廠家參照國(guó)外先進(jìn)技術(shù)研制了適合我國(guó)國(guó)情的各式清雪機(jī)。陜西高速公路管理局研制了FCX-1型清雪車；吉林省公路機(jī)械廠與原吉林工業(yè)大學(xué)共同開發(fā)了CB1500壓實(shí)冰雪清除車；重慶迪馬公司生產(chǎn)的DMT5160TYFl多功能清雪車配備有推雪鏟、滾刷、融雪劑散布機(jī)等裝置；哈爾濱雪狼清雪機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的CXL-ITID型清雪車可對(duì)雨雪薄冰具有很好的清除功能，對(duì)車輛碾壓過(guò)的2cm至8cm冰雪硬層能更有效的清除，是目前國(guó)內(nèi)理想的環(huán)保清雪車。哈爾濱天達(dá)科技有限公司研制的P2400拋雪式清雪車，前置組裝式螺旋風(fēng)扇拋揚(yáng)結(jié)構(gòu)，拋雪方向在足夠方位內(nèi)任選，是厚雪清除、拓寬道路、搶險(xiǎn)救災(zāi)的理想設(shè)備。

5 小型清雪機(jī)的總體方案

5.1 總體方案的幾種組合及比較

方案一：利用吹風(fēng)的方式，從鼓風(fēng)機(jī)里吹出的高速氣流將積雪吹到路邊，吹雪式清雪車運(yùn)行速度較高，有很高的生產(chǎn)率，但它只適用于新鮮雪，對(duì)于壓實(shí)的積雪或冰層無(wú)能為力，只能在機(jī)場(chǎng)、橋梁和高速路上應(yīng)用，成本很高，不適合開發(fā)小型產(chǎn)品。

方案二：利用一個(gè)置于清雪車前部的鏟子，隨著清雪車的不斷前進(jìn)，將積雪推至路的一邊。推移式清雪車只能將積雪推到路邊，不具備集雪能力，且只適用于新鮮雪或破碎后的壓實(shí)雪，效率較低，容易劃傷地面。

方案三：利用機(jī)械傳動(dòng)的方式，由集雪器先將積雪攪碎，并輸送至一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，將其拋到路邊。螺旋轉(zhuǎn)子式清雪車適用范圍廣，無(wú)論是松散雪、壓實(shí)雪清雪效果和效率要比前兩方案好，而且這種方案設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品體積小、成本低、操作方便靈活，適用于道路窄的地方。因此選用第三種方案。

5.2小型轉(zhuǎn)子式清雪機(jī)工作原理簡(jiǎn)述

5.2.1基本結(jié)構(gòu)

絞龍螺旋轉(zhuǎn)子式清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、拋雪器、集雪器和車體等五個(gè)部件組成:(1)原動(dòng)機(jī)，通常選用汽油機(jī)，提供動(dòng)力(2)傳動(dòng)裝置，傳遞運(yùn)動(dòng)（3）集雪器，由集雪螺旋、擋板和推雪板等組成(4)拋雪器，由拋雪筒、拋雪轉(zhuǎn)子等組成;(5)車體及行走裝置，支撐連接其它部件，并具備行走功能。集雪器收集切削積雪，并將處理后的積雪送入拋雪器。拋雪器將積雪沿拋雪筒拋擲到指定位置。

圖1清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

5.2.2工作原理

清雪車由車體和安裝在它上面的原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、集雪器以及安裝在集雪器上的拋雪器組成。當(dāng)人以一定速度推動(dòng)小車時(shí)，積雪從前方不斷進(jìn)入集雪器中，集雪器由反向安裝的雙向螺旋軸、推雪板和擋板組成，由于螺旋軸的高速旋轉(zhuǎn)，積雪被切碎并通過(guò)雙向螺旋的橫向位移迅速集中于集雪器中部拋雪轉(zhuǎn)子室的入口處，隨車體的前進(jìn)而進(jìn)入轉(zhuǎn)子室，在轉(zhuǎn)子葉片的帶動(dòng)下，被不斷沿拋雪筒拋出到指定位置。

5.3 具體方案的確定

5.3.1 原動(dòng)機(jī)的選擇

除雪功率的計(jì)算

除雪機(jī)所消耗的功率包括兩大部分：行走的裝置和除雪裝置所耗的功率。

-推雪板作業(yè)所需功率

-螺旋銑削集雪器所需的功率

-拋雪轉(zhuǎn)子拋雪的功率

1.

-推雪板切雪所需功率

-推雪板前雪堆運(yùn)移所需功率

-克服雪與板面摩擦阻力功率

-與地面的摩擦阻力

、忽略不計(jì)，所以

1)

式中: 單位面積的切削阻力，KN

-平均切雪厚度，cm

B-切雪板厚度，cm

V-行走速度，cm/s

2)

式中:V-推雪板前雪堆的體積，cm3

     r-雪的密度，g/cm3

     -雪的內(nèi)摩擦角

螺旋銑削集雪器其螺旋線和受力是一個(gè)空間三維體系。設(shè)雪堆單位面積上的壓力與雪的變形阻力相平衡，并且雪為連續(xù)流體介質(zhì)，更方面變化速度均勻，流量Q=l·h·v

2.螺旋集雪器消耗的功率計(jì)算

μ-雪與鋼板間的動(dòng)摩擦系數(shù)。

V-機(jī)械行走速度。

P-螺距 s=0.27m, 螺旋直徑

-螺旋轉(zhuǎn)速，f-冰雪壓縮破壞阻力

Q-除雪量

3)

故整機(jī)消耗的總功率

原動(dòng)機(jī)的選擇

動(dòng)力采用微型發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)除雪所消耗的功率選用無(wú)錫凱馬動(dòng)力有限公司生產(chǎn)的KM178F（A）汽油機(jī)，詳細(xì)參數(shù)如下：

表一KM178F（A）汽油機(jī)

5.4傳動(dòng)方式的選擇

    首先由一個(gè)帶傳動(dòng)將汽油機(jī)輸出，傳遞到中間傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸一部分通過(guò)同級(jí)帶傳動(dòng)傳動(dòng)到單級(jí)圓錐齒輪減速器處，通過(guò)聯(lián)軸器與拋雪轉(zhuǎn)子相連。另一部分通過(guò)鏈傳動(dòng)與集雪絞龍連接。人推動(dòng)清雪機(jī)向前運(yùn)動(dòng)清雪。

圖2   小型清雪機(jī)的結(jié)構(gòu)視圖

1.清雪鏟 2.拋雪筒 3.傳動(dòng)系統(tǒng) 4.發(fā)動(dòng)機(jī)

5.扶手 6.機(jī)架 7.小車輪 8.大車輪

5.4.1 設(shè)計(jì)車體

車體的作用是固定連接集雪器、汽油機(jī)等零部件，并具備行走功能。其主體采用r=5mm的角鋼焊制而成，并包括扶手，車輪等附件。車體前段用螺栓固定連接集雪器，汽油機(jī)和減速器直接固定在機(jī)架上，汽油機(jī)后置減少自重。機(jī)架由車輪軸載重，前部設(shè)計(jì)兩個(gè)小車輪分擔(dān)一部分重量。

5.4.2 集雪器的設(shè)計(jì)

集雪器亦稱為螺旋集雪器，配置在整機(jī)前方，左右對(duì)稱旋向相反，是對(duì)路面積雪的切削元件和將積雪向中央集攏的傳送工具，使雪從集雪器中部流入拋雪轉(zhuǎn)子。

                           圖3 小型清雪機(jī)螺旋絞龍

集雪器螺旋線的方向?yàn)樽舐菪陀衣菪靼?，分置于兩?cè)，通過(guò)氣快速旋轉(zhuǎn)時(shí)的橫向位移將雪推向中間。在轉(zhuǎn)子清雪機(jī)中，集雪螺旋設(shè)計(jì)成帶狀焊接在軸套上，軸套與軸用螺栓固定，是螺旋集雪器于軸固定。當(dāng)螺旋角小于45度時(shí)，刀片頂端直徑，式中B工作寬度近似等于除雪寬度，去除雪寬度L=700mm，經(jīng)計(jì)算=450mm，集雪螺旋轉(zhuǎn)速必須滿足生產(chǎn)率，即單位時(shí)間內(nèi)集雪器**集雪量，整機(jī)除雪量Q=l·h·v，所以，越大，轉(zhuǎn)速也越快。集雪量Q=l·h·v=0.7×0.3×0.3=6.3×102m3/s。根據(jù)結(jié)構(gòu)，螺旋角為31度，螺距為270mm,軸徑為60mm。

5.4.3拋雪轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)

螺旋集雪器配置在整機(jī)前方, 左右對(duì)稱旋向相反, 是對(duì)路面集雪的切削元件和將積雪向中央集攏的傳送工具, 使雪從集雪器中部流人拋雪轉(zhuǎn)子。拋雪轉(zhuǎn)子的工作過(guò)程, 可比作葉片式鼓風(fēng)機(jī), 而將雪看作小顆粒工質(zhì)。積雪經(jīng)螺旋集雪器傳送到轉(zhuǎn)子前方, 由于高速旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生內(nèi)外氣流速度壓力差的作用, 使積雪進(jìn)人高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中, 并迅速充滿轉(zhuǎn)子葉片間的空間。進(jìn)入轉(zhuǎn)子的雪在離心力的作用下, 沿轉(zhuǎn)子徑向葉片端部運(yùn)動(dòng), 并被推壓到轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)的圓弧表面, 隨轉(zhuǎn)子葉片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 到達(dá)拋雪口時(shí)便被拋出。

轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)表面上的雪拋出速度, 等于葉片頂部的圓周速度。其他雪粒沿徑向移動(dòng), 從轉(zhuǎn)子拋出的絕對(duì)速度等于其出口時(shí)的徑向速度和葉片頂部圓周速度的矢量和。主要參數(shù)有葉片卸載角、葉片外徑R 和工作長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子拋雪生產(chǎn)能力Qt 和拋雪距離L。

圖 4 拋雪轉(zhuǎn)子示意圖

轉(zhuǎn)子卸載角，=1.1,

式中 -系數(shù)，考慮雪的重量及雪與葉片間的摩擦力的影響，可近似取

=0.8-0.9，取=0.9

表2 外摩擦阻力系數(shù)

轉(zhuǎn)子外徑R取決于給定的生產(chǎn)率和轉(zhuǎn)子葉片頂部的圓周速度, 也要考慮雪在葉片間的充填程度。可按下式計(jì)算半徑R

=150mm

式中： -清雪機(jī)的生產(chǎn)率（T/s）

-雪的比重（T/m3）=0.4 T/m3

-轉(zhuǎn)子端部的圓周速度（m/s）=16 m/s

-為減小進(jìn)雪阻力轉(zhuǎn)子葉片上被截掉部分的寬度。

-轉(zhuǎn)子中雪的充填系數(shù)。=0.5

-卸載角影響系數(shù)

系數(shù)與掃雪機(jī)的生產(chǎn)率、轉(zhuǎn)子的圓周速度和雪的物理機(jī)械性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)=13.5-20m/s, =0.33-0.5T/m3時(shí)，一般取=0.15-0.5。較大的值相對(duì)于較低的葉片周速度。=1.83

轉(zhuǎn)子葉片長(zhǎng)度按下式確定lg=R(1-)，式中，得=10.56

清雪機(jī)拋雪轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)率與整機(jī)生產(chǎn)率的關(guān)系如下

拋雪速度=12-30m/s時(shí)，拋雪距離

式中   a-系數(shù)，a=0.0023

   -拋雪速度，16m/s

解得L=26.122449-0.0023163=16.7m

5.4.4 機(jī)架

本次設(shè)計(jì)中，機(jī)架的設(shè)計(jì)主要是配合著其他部件的裝配尺寸，通過(guò)用角鋼焊接而成的。其外形結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖5 機(jī)架

6 小型清雪機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算

6.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

由于清雪機(jī)的動(dòng)力源來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的輸出動(dòng)力，經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)傳輸?shù)街虚g傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸一部分同級(jí)帶輪與減速器相連，減速器輸出端與拋雪轉(zhuǎn)子相連，使轉(zhuǎn)子減速。另一部分用鏈與蛟龍螺旋軸相連。因?yàn)殒渹鲃?dòng)對(duì)制造和安裝的精度要求較低，能適用中心距較大的傳動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速n=3000r/min

6.2各輸出軸的轉(zhuǎn)速

中間傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速= =1500r/min

拋雪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速= =300r/min

蛟龍螺旋軸的轉(zhuǎn)速=240r/min

6.3各軸的傳遞效率

拖拉機(jī)的標(biāo)定功率是3.68kw，考慮到傳動(dòng)過(guò)程中存在功率的損失，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)錐齒輪的效率，鏈條的傳遞效率為，軸承的傳動(dòng)效率為（一對(duì)），帶傳動(dòng)的效率套筒聯(lián)軸器的效率。

中間傳動(dòng)軸的輸入功率；

拋雪轉(zhuǎn)子的功率；

積雪攪攏軸的功率 ；

小鏈輪軸的功率；

6.4各軸的輸出扭矩

中間傳動(dòng)軸輸入軸的扭矩；

拋雪轉(zhuǎn)子輸入軸的扭矩

積雪螺旋軸的扭矩

小鏈輪軸的扭矩

6.5帶傳動(dòng)計(jì)算

發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率   P=3.68Kw,i=2

1
確定計(jì)算功率

由于載荷變動(dòng)微小，因此取=1.1   則=P=1.1×3.68Kw=4.048Kw

式中——計(jì)算功率，單位為；

——工作情況系數(shù)；

P——傳遞的額定功率。

2．選擇帶型

由=4.048Kw,小帶輪轉(zhuǎn)速=3000r/min,選擇Z型帶。

3．確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和

1 ) 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑=80mm，

則大帶輪的基準(zhǔn)直徑=i=2×80=160mm   查表取=160mm

2 ) 驗(yàn)算帶速

V==3.14×80mm×3000r/min=12.56m/s

因?yàn)?m/s<12.56m/s<30m/s,故帶速合適。

4
確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度

根據(jù)o.7(+)＜＜2(+)得

初步確定a=300mm,

基準(zhǔn)長(zhǎng)度 =982.1mm        公式（6-1）

取=1000mm

實(shí)際中心距a=+=342mm

5
驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角

=180°57.3°=167°＞90°   包角合適。

6
計(jì)算帶的根數(shù)z

                                       公式（6-2）

取=1；=0.04；=0.89；=0.99, 則 z=3.85

取z=4

式中——考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)；

——考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的影響系數(shù)；

——單根A帶的基本額定功率；

計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根A型帶額定功率的增量。

7
確定帶的預(yù)緊力

                                    公式（6-3）   

帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得=86.15N

8
計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力

=2×4×86.15N×sin(138°/2)

=684.77N

式中z——帶的根數(shù)；

——單根帶是預(yù)緊力；

——主帶輪上的包角。

V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪的基準(zhǔn)直徑為2.5d，可采用實(shí)心式；當(dāng)300mm時(shí)，可采用腹板式。

6.6 鏈傳動(dòng)計(jì)算

鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸向的壓力較??；鏈條采用金屬制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。

1.選擇鏈輪的齒數(shù)Z1,Z2和確定傳動(dòng)比i

一般鏈輪的齒數(shù)在17-114之間。由于鏈節(jié)數(shù)經(jīng)常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈條互質(zhì)。所以取Z1=19，Z2=38。

傳動(dòng)比     i= = =2

2.計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率

   根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、主動(dòng)鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動(dòng)所傳遞的功率修正為

由表9-7查的KA=1，由表9-13查的Kz=1.5，單排鏈Kp=1，《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版。

=15.45kw

3.選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距

根據(jù)pca=15.45kw和n1 =480 r/min查圖9-11，可選20B-1.查表9-1，鏈條節(jié)距P=10.3。

計(jì)算鏈條節(jié)數(shù)和中心距

初選中心距a0=（30~50）p=（30~50）x10.3=309~515mm。取中心距a0=400取相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為：

取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)Lp0=62節(jié)

中心距計(jì)算系數(shù)f1=0..354，則鏈條傳動(dòng)的**中心距為

計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式

由v=1.45m/s和鏈號(hào),查圖9-14的可知采用滴油潤(rùn)滑。

4. 計(jì)算壓軸力

有效圓周力的計(jì)算

鏈輪中心線與水平布置有夾角時(shí)的壓軸力系數(shù)=1.1

6.7各軸的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)

6.7.1中間傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)

圖6 中間傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)軸上的裝配方案確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：

根據(jù)軸的裝配方案可知，此軸主要是以軸承為主要的部件。故根據(jù)深溝球軸承的尺寸確定軸**段，軸的直徑為36mm，長(zhǎng)度為224mm。又根據(jù)軸的裝配方案可知此軸的結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故軸第五段，軸的直徑為36mm，長(zhǎng)度為268mm。

根據(jù)裝配方案可知，軸承旁邊安裝帶輪，帶輪與軸承間需用套筒連接，另一端用卡箍固定，根據(jù)軸的設(shè)計(jì)要求，軸的第二段安裝大帶輪，軸的直徑為40mm，長(zhǎng)度為61,mm。軸的第四段安裝小帶輪，軸的直徑為40mm,長(zhǎng)度為60mm。

根據(jù)軸的裝配可知，帶輪的一端用卡箍固定，另一端用軸肩固定，根據(jù)軸的設(shè)計(jì)要求，軸的直徑為50mm，長(zhǎng)度為210mm。

軸的第六段安裝鏈輪傳動(dòng)，鏈輪末端用螺栓固定，軸的直徑為27mm，軸的長(zhǎng)度35mm，軸上螺紋長(zhǎng)度為22mm。

此軸起傳動(dòng)作用，利用軸承座固定在機(jī)架上。

6.7.2絞龍螺旋軸的設(shè)計(jì)

圖7 絞龍螺旋軸

1）根據(jù)軸的裝配方案可知，此軸主要是以軸承為主要的部件。故根據(jù)61815軸承的尺寸確定軸段，軸的**段，直徑為55mm，長(zhǎng)度為41mm。又根據(jù)軸的裝配方案可知此軸的結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故軸第三段，軸的直徑為56mm，長(zhǎng)度為19mm。

2）根據(jù)裝配方案可知，軸承旁邊安裝鏈輪傳動(dòng)，鏈輪的左端用軸肩固定，設(shè)計(jì)軸第四段，軸的直徑為53mm，長(zhǎng)度為53mm。軸的第五段安裝鏈輪，用鍵與鏈輪配合轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的末端用全螺紋螺栓與鏈輪固定，故軸的第五段，軸的直徑為50mm，長(zhǎng)度為52mm。

3）根據(jù)裝配方案可知，第二段軸用軸套與絞龍葉片焊接而成，故軸的第二段，軸的直徑60mm，長(zhǎng)度為716mm。

6.7.3 小鏈輪軸的設(shè)計(jì)

圖8 鏈輪軸

1）根據(jù)軸的裝配方案可知，此軸主要是以軸承為主要的部件。故根據(jù)61806軸承的尺寸確定軸段，軸的**段，直徑為28mm，長(zhǎng)度為17mm。軸的第二端一端連接軸承段，另一端與鏈輪連接，故軸的第二段，直徑32mm，長(zhǎng)度91mm。

2）根據(jù)軸的裝配方案可知，第三段與鏈輪連接，軸的末端用全螺紋螺栓與鏈輪固定，故軸的第三段，軸的直徑為27mm，長(zhǎng)度為36mm。

6.7.4 轉(zhuǎn)子軸的設(shè)計(jì)

圖 9 轉(zhuǎn)子軸

）根據(jù)軸的裝配方案可知，軸的**段與拋雪轉(zhuǎn)子相連，軸的末端用全螺紋螺栓固定，軸的**段，直徑為30mm，長(zhǎng)度為75mm。軸的第二段，直徑40mm，長(zhǎng)度20mm。

2）根據(jù)軸的裝配方案可知，第三段與聯(lián)軸器連接，軸的直徑為30mm，長(zhǎng)度為32mm。

7 各軸的強(qiáng)度校核

在本次設(shè)計(jì)中，軸在整個(gè)機(jī)械設(shè)備中，僅僅起到一個(gè)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中，按軸的扭矩強(qiáng)度進(jìn)行校核得：

式中：-扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,；

       T-軸所受的扭矩，N·mm；

       WT-軸的抗扭截面系數(shù)，mm3

根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承。軸承徑向載荷可算出，由于其軸向載荷較小，可忽略不計(jì)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在較大沖擊。軸承采用脂潤(rùn)滑預(yù)期壽命為10年，按每天兩班制工作

校核軸承和計(jì)算壽命

(1）校核軸承A和計(jì)算壽命

軸向載荷

由，

由表20.3-6取X＝1，Y=0。

由表20.3-9查得沖擊載荷因數(shù)則，A軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷

    校核安全

該軸承壽命該軸承壽命

(2）校核軸承B和計(jì)算壽命

　   徑向載荷

當(dāng)量動(dòng)載荷，

    校核安全

8   總結(jié)

小型清雪機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)浮雪的快速處理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、適用范圍廣。從此次設(shè)計(jì)中體會(huì)到了一臺(tái)機(jī)械從開始到產(chǎn)出的全過(guò)程，既要經(jīng)濟(jì)又要實(shí)用，分析各個(gè)部分構(gòu)件能否滿足工作的要求，對(duì)以后從事機(jī)械行業(yè)工作有一定的幫助。

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