第三章 原动机选择及动力分配

3.1 动力选择

  机器动力来源一般有：电动机、电池、柴油发动机、汽油发动机等。本着经济、环保、方便原则兼顾安全性能，根据多功能粉碎机使用用户经济承受能力，可选用电动机或发动机。考虑到碾碎机变速大，要求结构紧凑，所以使用电动机作为动力来源。

3.2电动机功率确定

3.2.1电动机选择的方法

选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速。

A 电动机种类的选择：

电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。

凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。

如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期运行。

对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。

B电动机型式的选择：

各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。

C 电动机容量的选择：

（1）等效电流法

等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流Icq与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平方成正比，由此可得等效电流为

Icq =    I12t1+I22t2+…+In2tn

            t1+t2+…+tn

式中，tn为对应负载电流In时的工作时间。求出Icq后，则选用电动机的额定电流In应大雨或等于Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。

（2）    等效转矩法

如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时），则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。

  Teq=     T12t1+T22t2+…+Tn2tn

               t1+t2+…+tn

此时，选用电动机的额定转矩T应大于或等于T，当然，这时应先求出用转矩表示的负载。

（3）等效功率法

如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式可得等效功率为

 Peq=     P12t1+P22t2+…+Pn2tn

t1+t2+…+tn

此时，选用电动机的功率P大于或等于P即可。

必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的电动机。

电动机的选择要根据动力源和工作条件，首先要满足的就是所需功率要求。根据设计目的，本电机主要是带动曲柄转动，实现摇杆张合，需要克服弹簧力。

3.2.1电动机的选择

碾碎机设计没有现成的公式，根据粉碎耗能的假说理论确定功率需要一系列的参数，这些参数有与粉碎的物料有关，所以需实践实验得到，一般设计不需要这么麻烦。有下经验公式可以以少许参数确定功率

                          

                   

  其中：

Q ——碾碎机缘计算的转子的生产能力kg/h 

d——按锤片外的直径m,

——转子长度m

—— 物料粉碎前的密度

P——粉碎机消耗功率,  

                  

n——转子的转速,               

k——系数 ：大型机k=0.15

            中型机k=0.15

            小型机 k=0.1

根据资料[5]p38

由于玉米密度大，具有代表性，所以粉碎机以粉碎玉米为依据设计，可以应用到粉碎其它物料。

根据式2-1、2-2可得

                    

选              k=0.15           (选功率系数尽可能选大一点)

这样只需一个系数d,

d一般在0.3~0.65之间

选  d=0.4m

查资料[3]得=1.19kg/cm3 

n初选3600r/min        (粉碎机一般n在3000转以上)

得：   

这样:   P=1.075630252~0.717086kw

初选P=1kw

P′=P/i1i2i3i4i5     

P′——电机功率

P——粉碎机计算功率

i1——带传动传动功率效率

i2——齿轮的传动功率效率

i3——I轴上轴承传动功率效率

i4——II轴上轴承传动功率效率

i5——粉碎机主轴联轴器传动功率效率

 

取

因此根据[4]选择电动机基本数据如表2-1所示：

表2-1 电动机基本参数

3.3 传动比的分配

（1）总传动比和各级传动比分配：

    

其中：为V带传动比  为齿轮传动比

=0.555 =0.4

（2）轴运动和动力参数

输入轴

；

          ；

       ；

转子轴

；

          ；

       ；

第四章 带轮传动设计计算

4.1 带轮参数确定

（1）确定计算功率 

由书[1]表8-7得：   故

（2）选V带带型

根据，

由[1]图8-11得：选择SPA型带

（3） 确定带轮基准直径并验算带速v

1）由[1]表8-6 8-8 取大带轮基准直径

2）验算带速v：

3）根据[1]8-15a得：

      [1]表8-8 ，确定为100mm

（4） 确定V带中心距a和基准长度

据[1]式8-20  

              取

由[1]式8-22，计算所需基准长度

选取基准长度

按8-23，计算实际中心距

       变动范围

               

（5）验算小带轮的包角

(6)计算带的根数

1）计算单根

由根据[1]表8-4a得

根据，，SPA型带，[1]表8-4b得

[1]表8-5得：，表8-2得：

2） V带根数 根，考虑到冲击过程中的未可预知因素，取Z＝3

（7）计算单根V带的初拉力的最小值

根据[1]表8-3 SPA型带取

所以

（8） 计算压轴力

4.2 带轮结构设计

带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40°，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角 为32°、34°、36°、38°（按带的型号及带轮直径确定）。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。

  带轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的带轮结构。带轮的直径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据带轮直径确定合适的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善。

带轮结构可分成三种基本形式：

1、实心式带轮
  当轮辐的宽度与齿宽相等时得到实心式带轮结构，它的结构简单、制造方便。

适用条件：

 (a)带轮顶圆直径da≤200mm；(b)对可靠性有特殊要求；(c)高速转动时降低噪声。

2、腹板式带轮

当顶圆直径da>200mm 时，可做成腹板式结构，以节省材料、减轻重量。考虑到加工时夹紧及搬运的需要，腹板上常对称的开出4～6个孔。直径较小时，腹板式齿轮的毛坯常用可锻材料通过锻造得到，批量小时采用自由锻，批量大时采用模锻。直径较大或结构复杂时，毛坯通常用铸铁、铸钢等材料铸造而成。对于模锻和铸造齿轮，为便于起模，应设计必要的拔模斜度和较大的过渡圆角。)＞200～500

3、轮辐式带轮

当顶圆直径da＞400～1000 mm时，为减轻重量，可做成轮辐式铸造带轮，轮辐剖面常为"+"字形。

图4-3 小带轮结构

图4-4 大带轮