高剪切均质机的设计(2)

-160.8N.m

图2-4 轴的扭矩图

轴的材料为1Cr17Ni2,,经淬回火后,其许用应力???1b??230Mpa,做出轴的弯距图,如图2-3所示,则M=-44.1N?m

轴的转矩:

p22?9950??107.2N?m n2940

轴的扭矩图如图2-4所示,则图2-2-2-3 轴的扭矩图 T?9550

危险截面的当量弯矩:从图可见,若将此轴看作D=35mm的等直径轴,则轴承所支撑的A处截面最危险,其当量弯矩为:

Me?M2?(?T)2

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高剪切均质机的设计

如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力,取折合系数,代入上式可得: Me?44.12?(0.6?107.2)2?78.0N?m

Me78.0?103

??18.2Mpa????1b? 所以 ?e?0.1d30.1?353

所以此轴符合强度要求.

2.2.2.2 轴的刚度校核

将轴的受力进行简化,如图2-5所示,

图2-5 轴的受力简图

当量作用力P处的挠度最大,且最大挠度f??图2-2-2-4 轴的受力简图pl3

3EI,其中lp?443mmE为材料的弹性摸量,

查得1Cr17Ni2在20℃时的E为2.06?105Mpa;当轴为等直径时,I??

64d4.

求轴的当量直径;查机械设计手册④得不等直径的阶梯轴的当量直径dm的计算公式为 dm?

?di?1nL li4

式中 li—阶梯轴i段的长度;

di—阶梯轴i段的直径

L—两支承之间的长度;

当载荷作用于两支承之间时,L=1;

当载荷作用于两悬臂时,L=1+K;

K—轴的悬臂长度.

所以

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dm?917?35.4mm 24150931311714?4?4?4?4?44163542505560

94.4?443

3?2.06?105???0.2mm ?35.44所以f??64

因为转子与定子每一圈齿之间的间隙为0.5mm,所以起刚度也符合要求.

2.3轴承的选用

轴承分为滚动式轴承和滑动式轴承两大类,其中滚动轴承按滚动体的形状又可分为球轴承和滚子轴承,滚子轴承中又包括圆住滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承和调心滚子轴承;滚动轴承可分为干摩擦轴承和含油轴承等.

2.3.1轴承型号选用

与滑动轴承比,滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换等优点;

本质均机转轴转速较高,载荷不大,主要承受径向载荷,但其旋转精度要求较高,且支承刚度较高,所以可成对采用深沟球轴承.

当轴承内径相同时,外径愈小,滚动体愈小愈轻,运转时滚动体作用于外圈滚道上的离心力愈小,因此更合适与高速下工作,但同时要承受一定的载荷,所以直径系列选用3(中)系列.

综上考虑,选用深沟球轴承632.

2.3.2 润滑和密封

润滑的作用润滑过程中,轴承内部各元件见,均存在不同程度的相对滑动,从而导致摩擦发热和元件的磨损.因此工作中必须对轴承进行可靠的润滑.

润滑的主要目的是;

1)减小摩擦发热,避免工作温度过高

2)降低磨损

3)防止锈蚀

4)密封(脂润滑)

d代表轴承内径(mm),a代表轴承的转速(r/min),

当dn<(1.5～2)?105mm?r/min时,一般可采用润滑脂润滑,

在此 dn=60?2940=17640mm?r/min,所以可以选用脂润滑.

且脂润滑的优点在于:油膜强度高;油脂粘附性好,不易流失,使用时间较长;密封简单,能防止灰尘、水分和其他杂务进入轴承.此外,润滑脂的不足或过多,都会导致轴承工作中升温增大,磨损加快,故润滑脂的填充量要适度.一般,以填充量占轴承与外壳见的1/3～1/2为宜.考虑其工作环境相对还不错,且操作方便,所以对轴承的密封可采用防尘盖. 所以选用轴承为 6312—2Z.

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2.3.3 轴承的固定

轴承的固定方式有两端固定支承、固定—游动支承、两端游动支承.在此,周主要用于传递扭矩,轴承所受的轴向和径向力都很小,且由于安装了机械密封,为防止其的损坏,要求轴基本上不产生轴向位移,由此对其轴承的固定采用固定—游动的方式.其固定方式如图2-6所示。

图2-6 轴承固定方式图

图2-3-3-1 轴承固定方式图

2.4 联轴器的选用

2.4.1 几种联轴器的比较

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2.4.2 联轴器型号的选用

p22?107.2N?m 轴传递的转矩 T?9550?9550?n2940

查机械设计基础表17-1,得 KA?

1.5

所以Tc1?KAT?1.5?107.2?160.8N?m

由机械设计手册④ 表41.5-34 选取梅花型弹性联轴器ML6。

2.5 密封选用

密封可以分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。

目前，常用于旋转轴密封的有机械密封、填充密封和油封。填充密封主要作动密封，它广泛用做离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封等。机械密封又称端面密封，是旋转轴用动密封，被广泛用于石油、化工、冶金、航空、原子能等工业中。油封也可用于旋转轴密封。

2.5.1 机械密封

2.5.1.1 机械密封原理

图2-7 机械密封原理简图

1- 静环，2-动环，3-动环密封圈，4-推环

5-传动座，6-弹簧，7-静环密封圈，8-静环圈

在总装图中可以看到，机械密封采用了外装形式，其定位依靠甩水环和套筒，均质腔

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底盘中心有凸缘回转台，以及用来排除液料的涡轮结构防止了大部分的含颗粒料液进入，避免了因介质压力与弹簧力的方向相反而相互县的泄露。但是，当启动时，弹簧力不变，端面受力太大，由于摩擦副尚未形成液面，端面上比压过大容易磨伤密封面。在这里采用机械密封将容易泄露的轴向密封改变为较难泄露的静密封和端面径乡接触的动密封。减少了泄露量，降低了对轴的精度和表面粗糙的要求，由于减少了轴的接触面积，使得轴不易受磨损。

2.5.1.2 机械密封与成型填料密封的比较

机械密封与软填料密封相比较，有如下优点：密封可靠，在长期的运行中，密封状态稳定，泄露量很小，按粗略统计，其泄露量一般仅为软填料密封的1/100；使用寿命长，在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；摩擦功率消耗小，机械密封的摩擦功率紧为软填料密封的10%～50%；轴或轴套基本上不受磨损；维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下，无须经常的维修；抗振性好，对转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；适用范围广，机械密封用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。但其也有一些缺点：结构较复杂，对制造加工要求高；安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；发生偶然性事故时，处理较困难；一次性投资高。

本均质机在工作中要求密封处基本上无泄露，一旦泄露，会对机内的物料造成污染。综上考虑，在此选用机械密封。 2940?2??98?rad/s 对于轴：??60

机械密封处线速度：v?r??21?10?3?98??6.465m/s

2.5.1.3 机械密封结构形式的选择

对本均质机调查后可发现 ①介质为液体，起压力为2公斤，温度在0℃～80℃范围内，轴径为42mm转速为2940r/min。 ②介质特性—介质压力低，无腐蚀性，无固体颗粒及纤维杂质，且不宜汽化和结晶。 ③主机工作特点与环境条件—连续操作；主机安装在室内；周围气氛性质良好，温度变化不大。 ④几乎不允许有泄露，并且对泄露方向有要求；寿命尽量长些，从而降低更换次数，且可靠性要高些。

综上考虑选用： MYV1=142型机械密封，

2.5.1.4 机械密封的冷却与润滑

机械密封的冷却与端面润滑由循环请水系统保证。循环水流量由机体外管道阀门控制。少量泄露的清水被甩水环甩至轴承座支架板，经由排水管排出。

2.5.2 油封的选用

2.5.2.1 油封与其它密封装置的比较

油封与其它密封装置比较有下列优点：①结构简单、容易制造。简单油封一次便可以模压成型，即使最复杂的油封，制造工艺不复杂。金属骨架油封也只需要经过冲压、胶接、镶嵌、模压等工序即可将金属与橡胶组成所需要求的油封。 ②重量轻、耗材少。每种油封都是薄壁的金属件与橡胶件的组合，其材料耗费极少，因而每个油封的重量很轻。 ③油封的安装位置小，轴向尺寸小，容易加工，并使机器紧凑。 ④密封性能好，使用寿命

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较长。对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。 ⑤装拆容易、检修方便。 ⑥价格便宜。

油封对内可封油，对外可防尘。

油封的缺点在于不能承受高压，但机械密封处由油所产生的压力在两公斤左右，油封足可以承受。

2.5.2.2 油封的工作范围

油封的工作范围如表2-1所示

表2-1 油封的工作范围表

油封处线速度：v?r??25?10?3?98??7.70m/s

2.5.2.3 油封的结构

在此选择橡胶骨架结构把冲压好的金属骨架包在橡胶之中，成为内包骨架型，其制造工艺稍微复杂一些。但刚度好，易装配，且钢板材料要求不高。

2.5.2.4 油封材料