1、 学 校 代 码 ： 11059学 号 ：0706013019本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）BACHELOR DISSERTATION论 文 题 目 ： 煤 矿 立 井 提 升 用 导 杆 式 滚 轮 罐 耳 设 计 及 分 析 学 科 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 作 者 姓 名 ： 导 师 姓 名 ： 完 成 时 间 ： 2011 年 5 月 30 日 滚 轮 罐 耳 装 置 的 设 计 及 计 算摘 要一 种 矿 山 由 立 井 提 升 容 器 上 的 导 杆 式 滚 轮 罐 耳 。 它 的 底 座 上 有 一 调 整 滚 轮 位 置 的 长方 形 内
2、架 ， 一 外 架 下 端 的 长 方 形 空 腔 套 在 内 架 上 可 在 一 定 范 围 内 移 动 ， 其 配 合 部 位 设 有滚 轮 位 置 调 整 螺 栓 和 内 、 外 架 定 位 螺 栓 。 外 架 上 端 是 一 槽 形 结 构 ， 槽 外 一 侧 设 有 缓 冲 装置 槽 内 安 装 带 导 杆 的 轴 承 壳 ； 导 杆 空 心 平 行 固 定 于 轴 承 壳 壳 面 两 侧 ， 一 侧 单 杆 传 穿 置在 与 其 对 应 的 外 架 导 孔 上 ， 单 杆 与 缓 冲 装 置 上 的 弹 簧 导 杆 相 连 使 轴 承 在 弹 簧 作 用 下 在 外架 槽 内 直
3、线 往 复 运 动 。 轴 承 壳 上 安 装 轴 承 和 轴 ， 轴 的 一 端 固 定 轮 ， 轮 由 弹 性 体 实 心 轮 胎和 设 有 防 筋 带 的 轮 毂 整 合 而 成 。 多 组 导 杆 式 滚 轮 罐 耳 固 定 在 容 器 上 沿 罐 道 运 行 ， 为 容器 提 供 导 向 和 缓 冲 ,使 运 行 平 稳 无 噪 音 。关 键 词 ： 滚 轮 ； 聚 氨 酯 ； 罐 道 ； 罐 耳The rolling wheel cage design and calculationABSTRACTA guiding-bar type rolling wheel cage shoe
4、 for lifting vessel of mine shaft is composed of an oblong inner frame in the substructure for adjusting the rolling wheel,an oblong cavity, being able to move in certain scope of the inner frame ,set in the lower part an outer frame,adjusting bolts for the location of rolling wheels in the connecti
5、ng part and position bolts for the inner and outer frames,a groove structure on tope of the outer frame out of which is provided with buffer device on one side and a bearing shell with guiding bar which is hollowed and is fixed and paralleled to the bearing bar with single bar on one side punctuatin
6、g to the corresponding holes in the outer frame. The single bar is connected with bearing and axis on one side of which has a fixed wheel integrated with elastic solid tire and a wheel hub with anti-doffing gluten belt,to move reciprocally in a straight line, and the a plurality of groups of rolling
7、 wheel cage shoe being typed of guiding bar is fixed in the vessel to operate with the sliding guide the vessel with orientation and buffering.KEY WORD:rolling wheel； Can Road； Can Ear第 一 章 前 言 11.1 主 要 类 型 .21.2 典 型 结 构 及 应 用 21.3 新 型 滚 轮 罐 耳 的 研 制 与 应 用 21.4 发 展 趋 势 .3第 二 章 设 计 计 算 .52.1 滚 轮 罐 耳 装
8、 置 设 计 计 算 .52.1.1 滚 轮 作 用 力 计 算 .52.1.2 滚 轮 轴 强 度 计 算 .52.1.3 底 座 螺 栓 组 校 核 .82.1.4 固 定 盘 上 螺 栓 的 校 核 92.1.5 滚 轮 轴 承 102.1.6 密 封 及 润 滑 .122.2 碟 形 弹 簧 设 计 计 算 14第 三 章 聚 氨 酯 弹 性 体 胶 轮 193.1 聚 氨 酯 材 料 的 组 成 及 其 性 能 .193.2 聚 氨 酯 浇 注 料 成 型 方 式 .203.3 聚 氨 酯 的 制 备 .223.4 聚 氨 酯 弹 性 体 的 磨 损 23第 四 章 焊 接 工 艺
9、设 计 254.1 焊 接 连 接 概 述 .254.2 连 接 成 型 材 料 和 成 型 方 法 的 选 择 254.2.1 连 接 成 型 材 料 的 选 择 254.2.2 手 弧 焊 焊 接 过 程 及 焊 接 电 弧 .274.2.3 焊 条 284.3 连 接 成 型 件 的 形 状 与 接 头 形 式 以 及 焊 接 规 范 的 选 择 .284.3.1 连 接 成 型 件 形 状 的 选 择 284.3.2 接 头 形 式 的 选 择 与 设 计 284.3.3 焊 接 规 范 314.4 连 接 成 型 件 焊 缝 的 布 置 原 则 .324.5 手 弧 焊 操 作 技
10、术 .354.6 连 接 成 型 件 缺 陷 检 验 364.6.1 焊 缝 中 常 见 缺 陷 .364.6.2 焊 接 检 验 方 法 .36第 六 章 总 结 37参 考 文 献 38致 谢 .391第 一 章 前 言导 向 装 置 是 保 证 提 升 容 器 在 井 筒 中 正 常 运 行 的 重 要 部 件 ， 它 直 接 影 响 着提 升 容 器 的 安 全 运 行 与 提 升 效 率 ； 随 着 煤 矿 向 高 产 高 效 发 展 ， 提 升 容 器 也 向大 型 化 方 向 发 展 ， 这 就 对 导 向 装 置 提 出 更 高 要 求 。 现 行 立 井 提 升 容 器 应
11、用 的导 向 装 置 大 都 是 六 、 七 十 年 代 设 计 的 ， 或 者 是 在 六 七 十 年 代 设 计 的 基 础 上 改进 的 。 这 类 装 置 无 论 是 设 计 还 是 应 用 都 存 在 许 多 问 题 ， 已 不 能 适 应 现 代 化 生产 的 要 求 。提 升 容 器 在 运 行 过 程 中 运 行 罐 道 对 其 产 生 三 种 不 同 形 式 的 力 ： 一 是 提 升容 器 自 振 对 罐 道 产 生 的 冲 击 力 ； 二 是 罐 道 安 装 误 差 造 成 的 不 直 度 对 容 器 产 生的 冲 击 力 ； 三 是 罐 耳 对 罐 道 的 相 对 运
12、行 产 生 的 磨 擦 阻 力 。 为 保 证 提 升 容 器 在井 筒 中 正 常 运 行 ， 提 升 容 器 要 附 设 一 定 的 导 向 装 置 。 常 见 的 导 向 装 置 有 滚 轮罐 耳 、 刚 性 罐 耳 及 稳 罐 用 的 四 角 罐 耳 。 刚 性 罐 耳 是 提 升 容 器 正 常 运 行 的 最 可靠 导 向 装 置 ， 它 对 提 升 容 器 提 供 的 是 硬 约 束 ， 在 提 升 容 器 的 运 行 中 刚 性 罐 耳一 旦 产 生 作 用 ， 就 会 对 容 器 产 生 不 利 影 响 。 滚 轮 罐 耳 装 置 对 提 升 容 器 提 供 的是 软 约 束
13、 ， 它 能 有 效 地 吸 收 罐 道 对 容 器 的 冲 击 能 量 ， 避 免 罐 道 对 容 器 直 接 冲击 ， 提 高 提 升 容 器 的 使 用 寿 命 ； 而 在 提 升 容 器 运 行 中 ， 只 要 滚 轮 罐 耳 发 生 作用 ， 就 会 对 提 升 系 统 增 加 摩 擦 阻 力 。 因 此 ， 一 套 良 好 的 导 向 装 置 既 要 对 提 升容 器 提 供 可 靠 的 导 向 作 用 ， 又 要 使 自 身 具 有 可 靠 和 良 好 的 工 作 性 能 。滚 轮 罐 耳 是 矿 山 竖 井 刚 性 罐 道 (型 钢 组 合 罐 道 或 木 罐 道 )提 升 容
14、 器 上 使用 的 一 种 导 向 装 置 ， 与 滑 动 罐 耳 配 合 使 用 ， 以 保 证 提 升 容 器 在 井 筒 中 沿 罐 道上 下 稳 定 地 运 行 。 在 提 升 容 器 运 行 中 ， 罐 耳 不 仅 仅 起 导 向 作 用 ， 还 要 承 受 容器 运 行 中 所 受 到 的 由 于 井 筒 偏 斜 ， 罐 道 不 直 ， 接 头 处 有 台 阶 以 及 钢 丝 绳 振 动等 原 因 引 起 的 横 向 冲 击 和 振 动 。 因 此 ， 罐 耳 也 是 直 接 影 响 提 升 容 器 运 行 安 全与 提 升 效 率 的 安 全 装 置 。 提 升 容 器 上 必
15、须 配 置 适 合 该 容 器 及 井 筒 罐 道 条 件 的罐 耳 装 置 ， 尤 其 是 深 井 用 高 速 大 容 量 提 升 容 器 ， 否 则 ， 罐 耳 将 不 能 很 好 地 发挥 其 应 起 的 作 用 ， 达 不 到 预 期 目 的 。21.1 主 要 类 型提 升 容 器 上 一 般 安 装 4 组 滚 轮 罐 耳 ， 每 组 由 两 个 侧 轮 (副 导 轮 )及 一 个或 两 个 正 轮 (主 导 轮 )组 成 。 容 器 运 行 时 ， 滚 轮 与 罐 道 配 合 ， 通 过 滚 轮 胶 质外 胎 及 缓 冲 元 件 吸 振 、 减 振 .以 保 证 容 器 平 稳
16、运 行 。 随 着 矿 山 机 械 设 备 设 计制 造 技 术 的 发 展 ， 新 材 料 以 及 先 进 设 计 方 法 、 手 段 的 应 用 ， 滚 轮 罐 耳 也 经 历了 几 十 年 的 发 展 .同 时 为 了 适 应 不 同 时 期 、 不 同 容 器 及 井 筒 罐 道 条 件 的 要 求 ，也 出 现 了 很 多 种 结 构 型 式 :按 滚 轮 轴 的 布 置 方 式 分 ， 有 悬 臂 式 和 两 端 对 称 支撑 式 ;按 正 轮 数 量 分 ， 有 单 轮 式 和 双 轮 式 ;按 滚 轮 外 胎 材 质 分 ， 有 普 通 橡 胶滚 轮 式 和 聚 氨 醋 橡 胶
17、 滚 轮 式 ;按 是 否 带 有 调 节 装 置 分 ， 有 可 调 节 式 和 不 可 调节 式 ;按 是 否 带 有 缓 冲 元 件 分 ， 有 有 缓 冲 元 件 式 和 无 缓 冲 元 件 式 ;按 缓 冲 元件 分 ， 有 弹 簧 式 、 液 压 式 以 及 液 一 。气 组 合 式 ;按 缓 冲 弹 簧 种 类 分 ， 有 金 属 螺 旋 弹 簧 式 、 普 通 橡 胶 弹 簧 式 、碟 形 金 属 弹 簧 式 及 聚 氨 酪 橡 胶 弹 簧 式 等 等 。 不 同 类 型 的 滚 轮 罐 耳 ， 其 具 体 结构 不 相 同 ， 性 能 参 数 不 相 同 ， 适 用 的 容
18、器 运 行 条 件 也 不 相 同1.2 典 型 结 构 及 应 用早 期 使 用 的 罐 耳 不 带 缓 冲 元 件 ， 主 要 由 滚 轮 、 支 架 和 底 座 3 部 分 组 成 ，仅 靠 橡 胶 滚 轮 的 弹 性 来 吸 收 冲 击 和 振 动 ， 胶 轮 材 质 为 普 通 黑 橡 胶 ， 由 于 缓冲 性 能 差 ， 调 节 困 难 ， 已 很 少 使 用 。1.3 新 型 滚 轮 罐 耳 的 研 制 与 应 用早 期 滚 轮 罐 耳 装 置 在 使 用 中 都 存 在 找 这 样 或 那 样 的 不 足 ， 需 要 从 结 构 上或 材 质 上 或 性 能 上 进 行 改 进
19、 和 完 善 ， 尤 其 是 近 年 来 深 井 高 速 大 容 量 提 升 容 器的 广 泛 应 用 ， 更 需 要 结 构 合 理 、 材 质 优 良 和 性 能 完 善 的 滚 轮 罐 耳 装 置 。前 苏 联 早 在 上 世 纪 70 年 代 既 着 手 研 制 高 分 子 材 料 用 作 滚 轮 罐 耳 装 置 的外 胎 ， 1981 年 ， 波 布 鲁 依 斯 克 橡 胶 制 品 工 厂 为 白 俄 罗 斯 煤 矿 制 造 了 第 一 批高 分 子 材 料 外 胎 的 滚 轮 罐 耳 。实 践 证 明 ， 聚 氨 酯 橡 胶 是 一 种 非 常 优 良 的 高 分 子 材 料 ，
20、适 宜 做 滚 轮 罐 耳3的 滚 轮 罐 耳 的 外 胎 ， 近 年 来 在 国 内 外 新 型 滚 轮 罐 耳 上 得 到 了 普 遍 的 应 用 ， 并取 得 了 较 成 熟 的 使 用 经 验 。1992 年 山 东 煤 矿 泰 安 厂 与 沈 阳 煤 矿 研 究 所 协 作 研 制 新 型 滚 轮 罐 耳 ， 在B74 系 列 和 B86 系 列 罐 耳 结 构 基 础 上 ， 对 胶 轮 材 质 、 缓 冲 弹 簧 形 式 及 缓 冲 机构 受 力 状 况 等 方 面 进 行 改 进 。 滚 轮 外 胎 和 缓 冲 弹 簧 均 采 用 进 口 材 料 聚 氨 酯 橡胶 压 膜 而
21、成 ， 具 有 耐 磨 性 能 好 ， 使 用 寿 命 长 ， 材 料 的 静 、 动 弹 性 性 能 好 等特 点 。 缓 冲 弹 簧 采 用 聚 氨 酯 衬 套 压 缩 弹 簧 ， 弹 簧 张 力 峰 值 下 降 ， 既 保 护 胶 轮又 增 强 了 容 器 运 行 的 平 稳 性 ， 在 中 等 载 荷 提1.4 发 展 趋 势目 前 .我 国 矿 山 提 升 系 统 与 国 外 的 相 比 还 有 很 大 的 差 距 ， 例 如 ， 德 国 的提 升 容 器 都 是 大 型 化 .而 我 国 则 参 差 不 齐 ， 小 的 几 、 ， 大 的 几 十 吨 ， 矿 井 罐道 条 件 更
22、是 千 差 万 别 。 提 升 容 器 上 滚 轮 雄 耳 的 使 用 现 状 不 容 乐 观 ， 尤 其 是 普遍 使 用 的 2O 世 纪 六 七 十 年 代 设 计 或 是 在 2O 世 纪 六 七 十 年 代 设 计 的 基 础 上改 进 的 滚 轮 罐 耳 .还 有 各 使 用 单 位 自 行 设 计 、 制 造 的 其 它 结 构 型 式 的 滚 轮 罐耳 ， 虽 然 在 一 定 程 度 上 解 决 了 提 升 容 器 运 行 失 稳 问 题 ， 但 由 于 在 结 构 上 、 材质 上 和 性 能 上 等 方 面 还 存 在 着 一 些 不 足 ， 致 使 雄 耳 和 罐 道 磨
23、 损 较 快 ， 使 用 寿命 大 大 降 低 容 器 运 行 安 全 性 也 大 大 下 降 。 有 的 矿 ， 一 对 提 升 容 器 上 使 用 的 滚轮 魄 耳 ， 平 均 每 年 需 更 换 近 6O 个 滚 轮 。 更 为 严 重 的 是 .如 东 北 某 矿 务 局 上世 纪 50 年 代 末 投 建 的 两 个 煤 矿 ， 木 堆 道 提 升 嫩 笼 上 至 今 尚 未 配 置 滚 轮 雄 耳 ，只 用 刚 性 雄 耳 导 向 ， 容 器 运 行 严 重 失 稳 ， 其 颠 簸 程 度 己 令 人 难 以 承 受 ， 提 升机 不 得 不 降 速 运 行 ， 严 重 制 约 了
24、 矿 井 的 生 产 。 虽 然 这 只 是 个 别 现 象 ， 但 研 制开 发 更 加 适 合 我 国 复 杂 矿 井 嫩 道 条 件 的 新 型 滚 轮 罐 耳 已 迫 在 眉 睫 。 不 仅 要 研制 开 发 适 应 现 代 化 大 型 矿 井 条 件 的 新 型 滚 轮 罐 耳 ， 更 要 对 老 式 滚 轮 罐 耳 进 行改 造 ， 也 要 为 老 矿 井 提 升 容 器 配 里 合 适 的 滚 轮 罐 耳 。 对 老 式 滚 轮 罐 耳 的 改 造 ，我 们 应 多 借 鉴 国 外 的 先 进 经 验 和 技 术 ， 采 用 现 代 设 计 方 法 和 手 段 ， 如 可 靠 性
25、 、有 限 元 、 疲 劳 寿 命 设 计 及 计 算 机 仿 真 等 进 行 动 态 设 计 。合 理 采 用 新 结 构 ， 如 德 国 滚 轮 雄 耳 的 结 构 ;合 理 采 用 新 材 料 ， 如 聚 氮 醋橡 胶 等 高 分 子 材 料 ;合 理 选 用 缓 冲 元 件 及 其 组 合 方 式 ， 根 据 不 同 条 件 选 用 橡4胶 弹 簧 、 复 合 弹 获 、 碟 形 弹 簧 以 及 与 液 、 气 的 组 合 。5第 二 章 设 计 计 算2.1 滚 轮 罐 耳 装 置 设 计 计 算按 滚 轮 直 径 不 同 设 计 了 三 种 规 格 ， 即 ： 250 滚 轮 装
26、置 用 于 4、 6 吨 箕斗 、 300 滚 轮 装 置 用 于 9、 12 吨 箕 斗 和 350 滚 轮 装 置 用 于 16、 17 吨 箕斗 。2.1.1 滚 轮 作 用 力 计 算滚 轮 罐 耳 装 置 在 工 作 中 承 受 罐 道 传 来 的 横 向 冲 击 载 荷 ， 根 据 有 关 资 料 介绍 其 值 约 为 终 端 载 荷 的 ， 即 ：102= ( + ) kNP102jQM式 中 ： 箕 斗 自 重 ， kNj 箕 斗 载 重 ， kNM对 于 17 吨 箕 斗 采 用 350 滚 轮 罐 耳 装 置 ， 查 前 面 表 可 知 ：（ 根 据 JDG 17/906
27、箕 斗 选 取 ）=169 kNjQ=170 kNM=( )(169+170)=33.9 28.3kNP2设 计 计 算 取 34kN；2.1.2 滚 轮 轴 强 度 计 算（ 1） 轴 的 材 料 选 择 和 最 小 直 径 估 算 根 据 工 作 条 件 ， 初 选 轴 的 材 料 为 40Cr， 调 质 处 理 ， 按 扭 矩 强 度 法 进 行6最 小 直 径 估 算 ， 即3min/pcdc 值 由 书 本 机 械 设 计 表 10.2 可 查 得 ， 取 C=98， 有 上 面 的 公 式 的5.9mindmm,本 文 取 为 d4=60mm由 于 L3 处 安 装 圆 锥 滚 子
28、 轴 承 ， 故 应 取 标 准 值 ， 取 标 准 值 d3=65mmL2 处 是 装 密 封 元 件 的 轴 ， 此 段 的 轴 应 比 安 装 滚 动 轴 承 的 轴 要 大 ， 可 取d2=80mmL1 处 的 要 装 一 段 轴 ， 为 了 尽 量 消 弱 此 段 轴 的 的 强 度 ， 取 d1=60mm.L1 的 长 度 是 要 安 装 两 块 板 。 长 度 应 比 两 块 板 的 长 度 要 略 长 L1=24mmL2 取 要 安 装 密 封 元 件 ， 取 其 长 度 为 L2=65mmL3 处 要 安 装 两 个 轴 承 ， 长 度 要 满 足 两 个 轴 承 的 长 度
29、 ， 而 且 要 使 轴 承 的 内圈 定 为 也 要 考 虑 了 其 一 定 的 长 度 ， 取 L3=105mm。L4 处 要 安 装 两 个 螺 母 和 一 个 弹 性 元 件 ， 取 其 长 度 为 L4=40mm轴 的 强 度 校 核7滚 轮 轴 工 作 中 可 视 为 受 集 中 载 荷 P 作 用 的 悬 臂 梁 剪 力 图 和 弯 矩 图 如 图 3(a)剪 力 图 (b)弯 矩 图图 3弯 矩 =PL=34 0.08=2.72kNmM弯 曲 应 力 = = = =99MPaW32d3.14650式 中 抗 弯 截 面 系 数 ， 圆 柱 的 抗 弯 截 面 系 数 = ；W3
30、2d滚 轮 轴 材 料 45 号 钢 ， =600 MPa， 许 用 弯 曲 应 力 =190MPabj= = =116MPaWjK9.37式 中 按 类 载 荷 计 算 的 应 力 折 减 系 数=0.65 +0.35=0.651.11.51.2+0.35=1.63712 ， 故 强 度 足 够 。WQXOXLP82.1.3 底 座 螺 栓 组 校 核（ 1） 螺 栓 组 结 构 设 计采 用 如 图 所 示 的 结 构 ， 螺 栓 数 Z=4， 对 称 布 置 。（ 2） 螺 栓 受 力 分 析1)在 总 载 荷 P 的 作 用 下 该 螺 栓 组 受 轴 向 力 和 倾 覆 力 矩 的
31、作 用 ,计算 如 下 :9每 个 螺 栓 所 受 的 轴 向 力 = = =8.5KNF04P3倾 覆 力 矩 = * =8500*0.14=1190N.mM10L1在 倾 覆 力 矩 的 作 用 下 ， 左 边 的 两 个 螺 栓 受 到 加 载 作 用 ， 右 边 两 个 螺1栓 受 到 减 载 的 作 用 。 故 左 边 的 螺 栓 受 力 较 大 ， 所 受 的 载 荷 按 下 式 确 定= =2833NziiLF12maxmax 1052(*9故 左 边 的 螺 栓 所 受 到 的 轴 向 工 作 载 荷 为= + =1190+2833=4023NF0max由 于 工 作 载 荷
32、不 稳 定 ,取 =0.8F=3218.4N1=F+ =4023+3218.4=7241.4N21由 下 式 得 ：=17.1mm，d213.*4故 取 螺 栓 直 径 为 M20mm， 以 满 足 校 核 的 条 件 ， 能 够 承 受 角 的 的 力 而 不 致脱 落 或 松 动 ， 影 响 滚 轮 罐 耳 工 作 性 能 等 。2.1.4 固 定 盘 上 螺 栓 的 校 核此 螺 栓 受 到 横 向 载 荷 的 作 用 。 横 行 载 荷 的 作 用 线 与 螺 栓 轴 线 垂 直 ， 并 通过 螺 栓 组 的 对 称 中 心 。 采 用 螺 栓 杆 与 孔 壁 间 留 有 间 隙 的
33、普 通 螺 栓 连 接 时 ， 靠连 接 预 紧 后 在 结 合 面 间 产 生 的 摩 擦 力 来 抵 抗 横 向 载 荷 。 对 于 普 通 螺 栓 连 接 ，应 保 证 连 接 预 紧 后 ， 结 合 面 所 产 生 的 最 大 的 摩 擦 力 必 须 大 于 或 等 于 横 向 载 荷 。假 设 各 螺 栓 所 需 要 的 预 紧 力 均 为 ,螺 栓 数 目 为 Z， 则 其 平 衡 条 件 为F0,此 得 预 紧 力 为KFsZif010= =46750NF0fziKs1*2.03=13.1mm， 故 取 其 直 径 为 M16 的 螺 栓 来 满 足 此 设 计 的 要d01.*
34、4求 ， 避 免 强 度 不 够 。2.1.5 滚 轮 轴 承1 寿 命 验 算作 用 于 滚 轮 轴 承 的 径 向 载 荷 是 横 向 冲 击 力 。 每 个 滚 轮 使 用 两 个 单 列 圆锥 滚 子 轴 承 ， 因 此 每 个 轴 承 的 径 向 载 荷 为 ， 由 于 不 存 在 轴60123.45vDP向 载 荷 ， 故 轴 承 的 当 量 动 载 荷 即 为 其 径 向 载 荷 。 轴 承 寿 命 计 算 表 达 式 为 ：C= ( )hFnTf2P式 中 C 轴 承 的 额 定 动 载 荷 ， 由 轴 承 尺 寸 表 中 查 出 32213 号 单 列 圆 锥滚 子 轴 承
35、的 额 定 动 载 荷 为 115kN。 轴 承 寿 命 系 数 = ；hf hf0L 轴 承 载 荷 系 数 ， 由 于 载 荷 已 按 冲 击 载 荷 考 虑 ， 故 可 取 较 小 植Ff=1.2； 轴 承 速 度 系 数 ， =nf nf13 轴 承 温 度 系 数 ， 工 作 温 度 小 于 100 时 =1；Tf Tf 寿 命 指 数 ， 球 轴 承 =3,滚 子 轴 承 = ；311 额 定 寿 命 （ 按 小 时 计 算 h） ；hLn 工 作 转 数 ， r/m；当 量 动 载 荷 为 = =17kN；2P34轴 承 工 作 转 数 由 下 式 求 出 ：n= = =655
36、r/m；60vD3.14式 中 箕 斗 运 行 速 度 m/s； 滚 轮 直 径 ， 350 滚 轮 0.35m；D速 度 系 数 = =101033(2.)65=0.41；nf103代 入 寿 命 计 算 表 达 式 得 ：115= ( ).204hf3= =2.31hf.7轴 承 的 额 定 寿 命=500 = =8124hhL13()hf03.)从 计 算 结 果 看 ， 350 滚 轮 罐 耳 装 置 的 轴 承 寿 命 稍 短 ， 仅 8000 多 小 时 ，但 考 虑 到 计 算 中 的 工 作 载 荷 实 际 上 是 瞬 时 冲 击 载 荷 ， 在 正 常 运 行 中 载 荷 将
37、 小于 这 一 数 值 ， 故 所 选 轴 承 是 可 用 的 。2 轴 承 的 配 置一 般 来 说 。 一 根 轴 需 要 两 个 支 点 ， 每 个 支 点 可 由 一 个 或 一 个 以 上 的 轴承 组 成 。 合 理 的 配 置 应 考 虑 轴 在 机 器 中 有 正 确 的 位 置 、 防 止 轴 向 窜 动 以 及 轴受 热 膨 胀 后 不 致 将 轴 承 卡 死 等 因 素 。 常 用 的 轴 承 配 置 方 法 有 三 种 ：1)双 支 点 各 单 向 固 定2)一 支 点 双 向 固 定 ， 另 一 端 支 点 游 动123)两 端 游 动 支 承本 设 计 采 用 的
38、是 双 支 点 各 单 向 固 定 。 这 种 配 置 常 采 用 两 个 反 向 安 装 的 圆锥 滚 子 轴 承 ， 两 个 轴 承 各 限 制 轴 在 一 各 方 向 的 轴 向 移 动 。 安 装 时 调 整 轴 承 外圈 或 内 圈 的 轴 向 位 置 ， 可 使 轴 承 达 到 理 想 的 游 隙 或 所 要 求 的 预 紧 程 度 ，在 受 热 变 形 方 面 ， 因 运 转 时 轴 的 温 度 一 般 高 于 外 壳 的 温 度 ， 轴 的 轴 向 和 径 向热 膨 胀 将 大 于 外 壳 的 热 膨 胀 这 种 结 构 可 增 加 了 预 调 的 间 隙 ， 避 免 卡 死
39、.3 轴 承 的 轴 向 紧 固滚 动 轴 承 轴 向 紧 固 的 方 法 很 多 ， 内 圈 紧 固 的 常 用 方 法 有 ：1） 用 轴 用 弹 性 挡 圈 嵌 在 轴 的 沟 槽 内 ， 主 要 用 于 轴 向 力 不 大 及 转 速 不 高时 ；2） 用 螺 钉 固 定 的 轴 端 挡 圈 紧 固 ， 可 用 于 在 高 速 下 承 受 大 的 轴 向 力 ；3） 用 螺 母 和 止 动 垫 圈 紧 固 ， 主 要 用 于 轴 承 转 速 高 、 承 受 较 大 的 轴 向 力的 情 况 ；4） 用 紧 定 衬 套 、 止 动 垫 圈 和 圆 螺 母 紧 固 ， 用 于 光 轴 上
40、的 、 轴 向 力 和 转速 都 不 大 的 、 内 圈 为 圆 锥 的 轴 承 。内 圈 的 另 一 端 ， 常 以 轴 肩 作 为 定 位 面 。 为 了 便 于 轴 承 拆 卸 ， 轴 承 的 高 度应 低 于 轴 承 内 圈 的 厚 度 。 本 设 计 采 用 的 是 内 圈 用 止 动 垫 圈 紧 固 。外 圈 轴 向 紧 固 的 常 用 方 法 由 ：1)用 嵌 入 外 壳 沟 槽 内 的 孔 用 弹 性 挡 圈 紧 固 ， 用 于 轴 向 力 不 大 而 且 需 要轴 承 装 置 的 尺 寸 时 ；2)用 轴 用 弹 性 挡 圈 嵌 入 轴 承 外 圈 的 止 动 槽 内 紧 固
41、 ， 用 于 带 有 止 动 槽 的深 沟 球 轴 承 ， 当 外 壳 不 便 设 凸 肩 或 外 壳 为 剖 分 式 结 构 时 ；3） 用 轴 承 盖 紧 固 ， 用 于 高 转 速 及 很 大 轴 向 力 时 的 各 类 向 心 、 推 力 和 向心 推 力 轴 承 ；4） 用 螺 纹 环 紧 固 ， 用 于 轴 承 转 速 高 、 轴 向 载 荷 大 ， 而 不 适 于 使 用 轴 承盖 紧 固 的 情 况 。2.1.6 密 封 及 润 滑轴 承 的 密 封 装 置 是 为 了 阻 止 灰 尘 、 水 、 酸 气 和 其 他 杂 物 进 入 轴 承 ， 并 阻止 润 滑 剂 流 失 而
42、 设 置 的 。 密 封 装 置 可 分 为 接 触 式 和 非 接 触 式 两 大 类 。131 接 触 式 密 封在 轴 承 盖 内 放 置 软 材 料 与 转 动 轴 直 接 接 触 而 起 密 封 作 用 。 常 用 的 软 材 料由 毛 毡 、 橡 胶 、 皮 革 、 软 木 等 ， 或 者 放 置 减 磨 性 好 的 硬 质 材 料 （ 如 加 强 石 墨 、青 铜 、 耐 磨 铸 铁 等 ） 与 转 动 轴 直 接 接 触 以 进 行 密 封 。 下 面 是 几 种 常 用 的 结 构形 式 。(1)毡 圈 油 封在 轴 承 盖 上 开 出 梯 形 槽 ， 将 毛 毡 按 标 准
43、 制 成 环 形 （ 尺 寸 不 大 时 ） 或 带 形（ 尺 寸 较 大 时 ） ， 放 置 在 梯 形 槽 中 以 与 轴 密 合 接 触 ;或 者 在 轴 承 盖 上 开 缺口 放 置 毡 圈 油 封 ， 然 后 用 另 外 一 个 零 件 压 在 毡 圈 油 封 上 ， 以 调 整 毛 毡 与 轴 的密 合 程 度 ， 从 而 提 高 密 封 效 果 。 这 种 密 封 主 要 用 于 脂 润 滑 的 场 合 ， 它 的 结 构简 单 ， 但 是 摩 擦 较 大 ， 只 用 于 滑 动 速 度 小 于 4 至 5m/s 的 地 方 。 当 与 毡 圈油 封 相 接 触 的 轴 表 面
44、经 过 抛 光 并 且 毛 毡 质 量 高 时 ， 可 用 到 滑 动 速 度 达 7至 8m/s 之 处 。(2)唇 形 密 封 圈在 轴 承 盖 中 ， 放 置 一 个 用 耐 油 橡 胶 制 的 唇 形 密 封 圈 ， 靠 弯 折 了 的 橡 胶 的弹 力 和 附 加 的 环 形 螺 旋 弹 簧 的 扣 紧 作 用 而 紧 靠 在 轴 上 。 以 便 于 起 密 封 作 用 。有 的 唇 形 密 封 圈 还 装 在 一 个 钢 套 内 ， 可 与 端 盖 较 精 确 地 装 配 。 唇 形 密 封 圈 密封 唇 的 方 向 要 朝 向 密 封 的 部 位 。 即 如 果 主 要 是 为
45、了 封 油 ， 密 封 唇 应 对 着 轴 承（ 朝 内 ） ； 如 果 主 要 是 为 了 防 止 外 物 侵 入 ， 则 密 封 唇 应 背 着 轴 承 （ 朝 外 ） 。它 可 用 到 接 触 面 滑 动 速 度 小 于 10m/s（ 当 轴 颈 是 精 车 时 ） 或 小 于15m/s（ 当 轴 颈 是 磨 光 的 ） 处 。 轴 颈 与 唇 形 密 封 圈 接 触 处 最 好 经 过 表 面 硬 化处 理 ， 以 增 加 耐 磨 性 。（ 3） 密 封 环密 封 环 是 一 种 带 有 缺 口 的 环 状 密 封 件 ， 把 它 放 置 在 套 筒 的 环 槽 内 ， 套 筒与 轴
46、一 起 转 动 ， 密 封 环 靠 缺 口 被 压 拢 后 所 具 有 的 弹 性 而 抵 紧 在 静 止 件 的 内 孔壁 上 ， 即 可 起 到 密 封 的 作 用 。 各 个 接 触 表 面 均 需 经 硬 化 处 理 并 磨 光 。 密 封 环用 含 铬 的 耐 磨 铸 铁 制 造 ， 可 用 于 滑 动 速 度 小 于 100m/s。 若 滑 动 速 度 为 60至 80m/s.范 围 内 ， 也 可 以 用 锡 青 铜 制 造 密 封 环 。2.非 接 触 式 密 封使 用 接 触 式 密 封 ， 总 要 在 接 触 处 产 生 滑 动 摩 擦 。 使 用 非 接 触 式 密 封
47、， 就能 避 免 此 缺 点 。 常 用 的 非 接 触 式 密 封 有 以 下 几 种 ：14（ 1） 隙 缝 密 封在 轴 和 轴 承 盖 的 通 孔 壁 之 间 留 有 一 个 极 窄 的 隙 缝 ， 半 径 间 隙 通 常 为 0.1至 0.3mm。 这 对 使 用 脂 润 滑 的 轴 承 来 说 ， 已 具 有 一 定 的 密 封 效 果 。 如 果 在 轴承 盖 上 车 出 环 槽 。 在 槽 中 填 以 润 滑 脂 ， 可 以 提 高 密 封 效 果 。（ 2） 甩 油 密 封油 润 滑 时 ， 在 轴 上 开 出 沟 槽 或 装 入 一 个 环 ， 都 可 以 把 欲 向 外
48、流 失 的 油 沿径 向 甩 开 ， 再 经 过 轴 承 盖 的 集 油 腔 及 与 轴 承 腔 相 通 的 油 孔 流 回 。 或 者 在 紧 贴轴 承 处 装 一 甩 油 环 ， 在 轴 上 车 有 螺 旋 式 送 油 槽 ， 可 有 效 地 防 止 油 外 流 。 但这 时 轴 必 须 只 按 一 个 方 向 旋 转 。 以 便 于 把 欲 向 外 流 失 的 润 滑 油 借 螺 旋 的 输 送作 用 而 送 回 到 轴 承 腔 内 。（ 3） 曲 路 密 封当 环 境 比 较 脏 和 比 较 潮 湿 使 ， 采 用 曲 路 密 封 是 相 当 可 靠 的 。 曲 路 密 封 是由 旋
49、转 的 和 固 定 的 密 封 零 件 之 间 拼 合 成 的 曲 折 的 隙 缝 所 形 成 的 。 隙 缝 中 填 入润 滑 脂 ， 可 增 强 密 封 效 果 。 根 据 部 件 的 结 构 ， 曲 路 的 布 置 可 以 是 径 向 的 或 轴向 的 。 采 用 轴 向 曲 路 时 ， 端 盖 应 为 剖 分 式 的 ， 当 轴 因 温 度 变 化 而 伸 缩 或 采 用调 心 轴 承 作 为 支 撑 时 ， 都 有 旋 转 片 与 固 定 片 相 接 触 的 可 能 ， 设 计 时 应 加 以 考虑 。对 本 轴 承 的 密 封 采 用 的 是 曲 路 密 封 ， 因 为 其 使 用 环 境 较 脏 ， 并 且 密 封 是相 当 可 靠 的 。2.2 碟 形 弹 簧 设 计 计 算具 有 截 圆 外 形 的 碟 形 弹 簧 如 图 6 所 示 ， 特 征 曲 线 如 图 7 所 示 ； 常 用 材料
