學校代碼： 10410 序 號： 050357 本 科 畢 業 設 計 題目： BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 學 院 ： 工 學 院 姓 名 ： 周 資 平 學 號 ： 20050357 專 業 ： 機械設計制造及其自動化 年 級 ： 2005 級 指導教師 ： 涂 建 平 二 OO 九年 五 月BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 摘 要 自從我國加入世界貿易組織以來，我國獲得一個更加穩定的國際貿易環境，各行各業都面臨著重大的機遇和挑戰，肥料行業也不例外， BB 肥作為實現測土配方施肥的重要肥種，越來越受到各方面的重視，中華合作時報 農資專刊順應時勢發展，組織業內精英共聚一堂、各抒己見，共同探討中國 BB 肥行業的發展思路，如果說第一屆 BB肥行業發展論壇的勝利召開為我們指明了發展目標，那么此屆發展論壇的召開應該是探討達到這個目 標我們 所需 要做的努力。 中國 BB 肥行業的發展正處在一個十分關鍵的時期，面臨 著各種 機遇和挑戰，機遇就是黨和政府對 “ 三農 ” 問題的高度重視、社會主義新農村建設、國家對測土配方施肥工程的大力提倡，社會大環境給 BB肥提供了廣闊的發展空間，農資人的睿智為 BB肥描繪了光明的發展前景，但是還要看到，隨著市場經濟對農資行業的浸透， WTO保護期的結束，國外農資大鱷對中國農資的分銷市場早已垂涎已久，我國化肥行業面臨著前所未有的挑戰。中國化肥行業，特別是 BB 肥行業，應該團結起來、發揮整體優勢，做大自己，抵御來自國外 BB 肥的強烈沖擊 。涅盤之后得到的將是永生。 這樣， BB肥生產設備在我國也必然有很好的發展前景，本設計課題是（ 9-BB型）BB 肥生產設備總體設計及傳動系統設計。這個課題主要包括總體方案的確定和傳動系統尺寸的確定及計算。完成這個課題，能夠讓我們學會如何將課堂上所學的理論知識更好的應用到社會實踐中去。 由于水平有限。本論文中必然存在不少紕 漏和錯誤，敬請評閱老師們批評指正。 關鍵詞 ： 機遇 挑戰 發展 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 2 Abstract Since Chinese accession to the World Trade Organization, China access to a more stable international trading environment, businesses are faced with major opportunities and challenges, the fertilizer industry is no exception, BB fertilizer soil testing as an important fertilizer Fertilization species, the more to more attention from all sides, the Chinese co-operation conform to the trend of the times Times special agricultural development, the industrys elite organizations together to express their views and to discuss Chinas fertilizer industry BB thinking, if we say that the first Development Forum BB fertilizer industry victory held for us a clear development goals, so this session should be convened to develop the Forum is to explore to achieve this objective we need to do efforts. BB fertilizer Industry in Chinas development is at a very critical period, facing a variety of opportunities and challenges, opportunities and the government is the party of Three Rural Issues attached great importance to building a new socialist countryside, the state soil testing Fertilization a strong proponent of the project, social environment to BB fertilizer provides a broad space for development of human wisdom for agricultural fertilizer BB painted a bright future, but would also like to see, with the market economy on the agricultural industry immersion, the end of protection period WTO, foreign agricultural predators of the distribution of Chinas agricultural market has long been coveted for a long time, Chinas fertilizer industry is faced with unprecedented challenges. Chinas chemical fertilizer industry, in particular, BB fertilizer industry should unite together to play the whole advantage of their big, fat BB from abroad against a strong impact. So, BB fertilizer production facilities in China are bound to have good prospects for the development, the design issue is (9-BB type) BB fertilizer production equipment design and drive system design. The main subject of the overall program, including the identification and determination of transmission and calculation of the size. The completion of this subject, can we learn how to learn in class by the application of theoretical knowledge to the society a better practice. In this paper, there is bound to be a lot of fault and error please comment criticism teachers. Key words: Opportunity Challenge Development BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 3 目錄 1 緒 論 . 5 1.1 研究的目的和意義 . 5 1.2 我國與世界其他國家 BB 肥生產設備發展現狀 . 6 1.3 BB 肥生產設備的特點 . 7 1.4 BB 肥及其生產設備在我國的發展展望 . 8 2 總體方案確定 . 10 2.1 總體設計要求 . 10 2.2 總體設計 . 10 2.2.1 設計思想 . 10 2.2.2 主要結構 . 10 2.2.3 工作原理 . 10 2.2.4 工藝流程 . 10 2.2.5 技 術要求 . 11 2.2.6 總體尺寸綜合 . 11 2.3 總體圖 . 11 3 提升系統的設計計算 . 13 3.1 料斗倉重量計算 . 13 3.2 提升系統的設計計算 . 14 3.2.1 導軌強度校核 . 14 3.2.2 導軌剛度校核 . 18 3.3 提升系統電動機選擇 . 21 3.3.1 選擇電動機類型和結構型式 . 21 3.3.2 選擇電動機的容量 . 21 3.3.3 選擇電動機的型號 . 23 4 機架的設計及校核 . 27 4.1 機架結構類型 . 27 4.1.1 按機架外形分類 . 27 4.1.2 按機架的制造方法和材料分類 . 27 4.2 機架結構的選擇 . 27 4.3 機架設計計算的準則和要求 . 27 4.3.1 機架設計的準則 . 28 4.3.2 機架設計 的一般要求 . 28 4.4 機架的形式及主要參數 . 28 4.5 機架的強度校核 . 30 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 4 4.6 機架的剛度校核 . 35 4.7 立柱的強度及穩定性校核 . 41 5 檢驗安裝和使用維修 . 43 5.1 檢驗規則 . 43 5.2 吊裝，安裝和調整 . 43 5.3 使用操作 . 43 5.4 維修保養和故障排除 . 44 6 總結 . 45 參考文獻 . 46 致 謝 . 47 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 5 1 緒 論 1.1 研究的目的和意義 現今世界化肥產量每年增長率約為 2% 3%，而中國的增長率 一直在 10%以上，而且這一勢頭還將 延續 。反觀國內需求卻不樂觀：一是農田 減少。數據顯示，近 10 年中國農田面積減少 10 億畝，隨著退 耕 還林、退田還草等工程的實施，農田面積還會減少，勢必影響化肥的需求。二是我國自 2003 年實行對農業免稅、補貼等措施后，極大地調動了農民的種糧積極性，但畢竟杯水車薪，對促成國內化肥需求的增加不具有持續性。三是我國大部分地區已經出現過量施肥現象，長江流域、華北平原河流、湖泊的水體污染比較明顯，這就直接導致了糧食增產與施用化肥成本的報酬遞減現象，造成農民施肥積極性的下降。另外糧價的持續低迷也影響了農業投入。四是隨著測土配方施肥、平衡施肥的推廣，我國化肥施用量 大幅增加的可能性很小。目前雖然國內每年的需求都在不斷增加，但需求的增加根本趕不上當年產能增長的速度，雖然 近 年 來 一部分企業改上了甲醇，但 最近幾 年中石化多套大型油改煤裝置完工后產能的釋放以及國際尿素產能的恢復，都讓人對 未來幾 年的供需狀況持不樂觀的態度。出口關稅是否發生變化，國家發改委相關部門的負責人表示關稅會有所微調，我們認為很有可能是全年統一成為15% 20%， 15%的可能性更大一些。如果出口關稅做調整的話，國內出口將有所增加，對國內化肥總量將起到一定的調劑，也會給生產廠家相對的生存空間 。 目前 ,在測土配方施 肥能力差的一些地區，適宜大面積推廣應用的 BB 肥，被視為當地的配方肥，進行宣傳、推廣和應用；而在測土配方施肥技術能力較強的地區， BB 肥則被視為 “基礎配方肥 ”或 “配方基礎肥 ”，經過 “二次加工處理 ”，依據當地實際需要的養分比例和對中、微量元素的要求進行 “填平補齊 ”之后，變成當地推廣應用的配方肥。 近 幾 年，中央 財政 拿出 高額補助 ，在全國 31 個省的 800 多 個縣開展試點示范和設立項目縣；地方各級政府 也大力支持 。 幾年 時間，中央和地方共投入近 30 個億，在 1240多個縣開展測土配方施肥工作。 面對新形勢， BB 肥要搞好定性、定型 、定向、定位，盡量避免錯位、缺位，力求補位和強位。要全面考量自身優勢條件，盡快適應測土配方施肥新形勢發展的需要。 一方面配方就是市場， BB 肥要跟著配方走。一個省、一個地縣的配方的形成是一個相當復雜的技術過程，它能反映一個區、一個縣、一個鄉或一個村的地力狀況和養分需求，也可反映用肥總量等。我們要認真分析研究各地的配方，測算各地養分配比要求和市場能力。 在測土配方施肥的多方參與 下 ，我們提倡雙向選擇，一是肥料用戶要拿著配方選肥料；項目縣要依據配方選對應的肥，以肥選合作企業；反過來企業可以以肥選配方，以方定地方，以 地方定市場，也可以 “以方調配比 ”。 另一方面 BB 肥要實現自我調整，自我完善，提高市場適應能力，應搭好四個結合。 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 6 一是依據各地配比需要，與自動化結合。二是 BB 肥要與緩控釋、長效結合。三是與水肥一體化結合。四是與地力水平和實際需求結合，盡量貼近農民和農用。 在科學施肥上沒有絕對，只有相對。因為農業生產的屬性是生物科學的范疇，受環境、氣候等不確定因素和條件的影響干擾較大。以固定的配比去對應不確定的因素，很難實現精確，所以 按 配比 生產的化肥 只有更好沒有最好。 BB 肥是我國于二十世紀八十年代發展起來的一種新肥種，它標志 著我國農業施肥和肥料生產步入了一個新的階段和水平。隨著農業生產的不斷發展，農民也不斷提高了科學種田和科學施肥的水平，他們越來越充分的認識到 “要想產量大，全靠肥當家 ”的深刻含義，因而施肥的觀念和水平也不斷在改變和發展，從過去單一養分施肥到多養分施肥，從單一施用磷肥、氮肥過度到施用含有氮、磷、鉀養分的復混肥料，從施低濃度肥料逐步過渡到了追求施用高濃度多元復混肥料。從前那種 “要想奪高產，就靠美國老二銨 ”的時代已經結束，隨著我國科學施肥水平的提高，糧食的產量也是一躍再躍，從過去的畝產二、三百斤一躍超千斤，這是何等的 飛躍，如果沒有科學施肥水平的提高，那是何等難以想像的事。在我國國民經濟飛速發展的今天，各行各業都在追求高效率，低消耗，農業也不例外，近兩年各地農資市場的信息已告訴我們，農民在企盼和呼喚要為他們生產各種養分的高濃度 BB 肥（ 45%、 50%、 55%）。這說明農民不但認可 BB 肥，并且在追求高濃度 BB 肥，認為高濃度 BB 肥才是低耗高產的肥料。 BB 肥一直是與其它復混肥料品種并行發展的品種，但因過去生產水平較低，發展速度緩慢，年生產量只占復混肥料生產總量的 15%，而在美國 BB 肥的產量和銷量則占生產用肥的 85%左右。這就給我 們一個啟示， BB 肥市場在我國還有很大的潛在空間。近兩年來，隨著市場對高濃度復混肥料要求的升級，以造粒工藝生產如此高的高濃度復混肥料（ 45%、 50%、55%）勢必會出現造粒和烘干工藝新的難以解決的技術問題，勢必會導致生產的高能耗，低效率，高成本，這因而會使其在高濃度肥料的市場競爭中逐漸趨于劣勢。而 BB 肥的生產卻恰恰相反，同低濃度復混肥料的生產相比，高濃度 BB 肥的生產加工成本不但不會增高，反而會相應降低，因而在復混肥料市場競爭中必然占有一定優勢。不難看出，高濃度復混肥料 需求 上升 的 趨勢，為 BB 肥的生產發展帶來了新 的機遇。另外，由于BB 肥生產的工藝簡單，也更加適應配方多變的測土配方肥和隨時變更的各種專用肥的生產，再加上近年來我國為發展肥料行業投入了大量的人力和財力，相繼投產了多套大顆粒尿素和顆粒鉀肥的生產裝置。這也是為今后 BB 肥的生產提供了質量保證和原料保證。因而， BB 肥的生產和市場前景是美好的。 1.2 我國與世界其他國家 BB 肥生產設備發展現狀 目前來看，我國的 BB 肥生產總體可分為兩大類：一類是間斷式；另一類是連續式。 間斷電腦大配料 提升 間斷混拌 提升 分袋計量 包裝（間斷式） 連續電腦大配料 提升 滾筒混拌 提升 分袋計量 包裝（連續式） 針對目前 BB 肥生產中存在的缺點和不足，秦皇島時空科技發展有限公司提出了BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 7 BB 肥生產新工藝，開發了一體化生產裝置。即單袋定量配料、混料、包裝新工藝，該工藝采用單袋定量配料、混料和包裝于一體，簡化了工藝流程；縮短了混合后物料的運動，這就減少或克服了物料在運行中的分流現象，提高了產品的合格率，由于工藝流程的縮短，并采用完全自動化的一體化的生產裝置，這就大大提高了生產效率，降低了消耗，即降低了生產成本，為 BB 肥發展和市場開發帶來了有利的空間。 這 新的工藝流程與傳統工藝 相比有著以下明顯優勢 ： 1 投資少 由于新工藝比傳統工藝少用兩臺提升計量秤和一臺分袋計量秤 ，所以固定成本明顯減少； 新工藝把設備放在地下，所以，新工藝對廠房沒有太嚴格 的 要求。 2 配料精度高 由于新工藝不存在反復提料和分袋計量等過程，集單袋配料、混拌、包裝于一體，避免了物料分流，克服了由于物料比重和顆粒度不同給產品配比精度帶來的影響。保證了單袋的配料精度，也就保證了每一袋的產品質量。 3 生產成本低（以年產 10 萬噸為例） 1) 養分含量損耗少：多數廠家為了保證產品的合格率，考慮到生產的不穩定性，一般在生產過程 中都要在規定養分含量的基礎上增加 1 個左右養分，如果一個養 分 含量按 50 元 /噸計算，一年生產 10 萬噸 BB 肥，至少將浪費 500 萬元。而新工藝不需要在規定養分含量基礎上增加含量就可保證市場抽查的合格率。 2) 電耗低：新的生產工藝總動力為 8 千瓦左右。老工藝總動力在 45 千瓦左右。 3) 維修費用低：由于新工藝比老工藝節省了約 30%的設備。因而，維修費用也將大幅度降低。 4 生產效率高 由于新工藝節省了大量的設備。因而降低了整個系統在生產過程中的故障率，提高了生產效率 。 1.3 BB 肥生產設備的特點 該 BB 肥生產設備是 一種低能耗，高效率的生產設備。該設備可以將單質氮、磷、鉀肥及其它微量元素、殺蟲劑等按一定比例摻混而成多元素的高濃度復混肥，從而實現了在農作物生長過程中的配方施肥，該設備可廣泛應用于不同作物的不同生長期所需的各種 BB 肥的生產。 在分析了國內外 BB 肥生產設備優缺點的基礎上，設計研制的 9BB 型 BB 肥生產設備具有如下特點： 1混合系統采用滾筒式無損壞混合機，斗式上料機，不僅不損壞物料原有的顆粒形狀，更防止混合后的成品再發生離析現象；分批間歇混合方式，混合均勻度高?；旌蠙C葉片設計獨特，攪拌均勻，混合時間 180 秒，生產過程中無層析現象，進出料迅速。有效地提高了產品的質量和市場競爭力。 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 8 2針對我國南方氣候潮濕、生產車間相對較小、人工成本高， 9BB （地面上料法）生產設備配料系統下置、斗式提升、生產線結構緊湊、占地面積小，直接在地面上料，勞動強度相對較小。獨特的桶式提升裝置，最大限度的減少物料和空氣的接觸，避免生產過程中物料吸濕反潮，并減短了原料輸送的時間，提高了生產效率。 3 9BB 防腐機型，采用不同的特殊防腐措施，大大延長了設備的使用壽命，特別適合在多雨潮濕的地區使用。 4生產線沒有任何藏粒的死角，停機 后清理方便、簡單。 5設備占地面積小，布置緊湊，維修、操作簡單。廠房只需普通平房即可。占地面積： 100-200 平方米。建設周期短：建設周期 30 天左右。 6在保證產品同等產量和質量的情況下，簡化了設備，使設備價格顯著下降，只有國內同等設備的一半。設備投資少： 5-30 萬元（人工操作 全自動電腦控制）。 7適應性強。適合各種惡劣現場環境，包括北方高寒地區和南方潮濕地區。 8設備升級靈活：在基本配置型（人工操作生產線 3-5 萬噸）的基礎上配制電腦定量包裝系統，即可組成半自動生產線，年生產能力可達到 5-7 萬噸 ；在半自動配置的基礎上配制電腦定量配料系統，即可組成全自動生產線，年生產能力可達到 7-10 萬噸。用戶根據具體情況可分期實施。 1.4 BB 肥及其生產設備在我國的發展展望 在化肥復合化的發展進程中，世界各國都注意到 BB 肥具有養分配方靈活可調、整體投資 少 、使用成本低、節能環保、易開展農化服務等諸多優點而積極發展 BB 肥產業。然而， BB 肥也有其自身的缺點 生產、運輸和施用中易發生養分分離從而影響肥效。但從整體上來看， BB 肥是科學平衡施肥的理想載體。因此， BB 肥產業在美國、加拿大等國家得到了迅速發展。據 IFA（世界 肥料工業協會）統計，美國 1997 年 BB 肥占固體復混肥料的 80%。 我國 BB 肥產業近年來發展較迅速，年設計產能 10 萬噸以上的企業由 1987 年的 1家增加到目前的 300 多家。目前我國 BB 肥產業進入快速發展階段，主要表現在： 基礎顆粒肥料供應充足。我國 BB 肥生產所需的主要的基礎顆粒肥料（尿素、磷酸一 銨、磷酸二銨、重鈣、氯化鉀、硫酸鉀等）可充足供應。此外，可通過改進工藝將其它 不適宜直接摻混的基礎肥料制成 BB 肥。 生產設備與摻混技術國產化。我國第一套 BB 肥摻混裝置是從加拿大引進的。此后將近 20 年來，我國 BB 肥國產裝置從 無到有，從人工計量、人工包裝發展到自動計量、自動包裝，摻混設備從混凝土攪拌機甚至是鐵鍬發展到大型摻混裝置。 BB 肥產品從單純供應無機養分發展到有機無機養分相結合；產品從單純提供作物礦質營養功能發展到藥肥結合等多種功能；摻混用的材料組分從最初的 “尿素 -磷酸銨 -粗粒鉀肥 ”一種系列發展到 “尿素 -磷酸銨 -粗粒鉀肥 -植物營養添加劑 ”、 “硝酸銨 -過磷酸鈣 -氯化鉀 ”、 “尿素 -氯化銨 -過磷酸鈣 -氯化鉀 ”、 “硝酸磷肥 -氯化鉀 ”、 “尿素 -氯化銨 -硫酸銨 -氯化鉀 ”、 “尿素 -BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 9 硫酸銨 -磷酸銨 -硫酸鉀 ”等多種系列。 大型 BB 肥企業不斷涌 現，系列化產品日益增多。據不完全統計，我國已有 25 家以上的 BB 肥企業年產能達到 10 萬噸， 50 家以上的 BB 肥企業年產能達到 5 萬噸。另據化肥市場調查結果顯示：山東有 50 個以上的 BB 肥廠家， 200 個以上的不同產品（不區分氯化鉀型和硫酸鉀型），氮磷鉀總養分含量從 25%到 60%幾乎各種含量都有，其中以 40%、 45%和 50%三種含量水平的居多。 盡管我國目前 BB 肥的用量與歐美各國相比還不是很大，不過，隨著 BB 肥生產工藝的提高。將會有更多的農民認可 BB 肥的質量，將會有更多的生產廠商看到它潛在的利潤。而按照發達國家的標準， 每平方公里的區域應該設一個配肥站，這樣便于各地根據當地土壤情況確定肥料配方。 當我國 BB 肥用量占到化肥總量的 50%時，我國的農業生產與現在相比將是一個質的飛躍。 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 10 2 總體方案確定 2.1 總體設計要求 1.適應各種固態粉粒的均勻混合 2.粒狀原料在攪拌混合過程中不能破碎 3.生產率為 4 5t/h 4.物料混合均勻度達到技術要求 5.對環境污染小，符合環保要求 6.整體布置美觀，緊湊，操作維修方便 7.設備造價低，有較好的技術經濟性能 2.2 總體設計 2.2.1 設計思想 BB 肥料是一種 固體散裝摻混型復混肥料，是根據土壤的可供養分含量和農作物的養分需求規律，有針對性地配制成的一種復混肥料。因此，它是根據土壤養分供給情況和肥料性質，將單質氮、磷、鉀肥及其其它微量元素、殺蟲劑等按一定比例混合而成的多元素的高濃度復合肥。因此要求 BB 肥生產設備在保證原有顆粒不破壞的情況下攪拌均勻。經過對比試驗，我們采用滾筒攪拌裝置，該裝置水平放置，進出料口在滾筒兩端，正轉是進料攪拌，反轉是出料 2.2.2 主要結構 9BB-型 BB 肥生產設備主要由提升斗、攪拌滾筒、電控柜、提升系統、機架等組成。 2.2.3 工作 原理 將原料肥（大顆粒尿素、鉀肥、磷肥）按配方要求比例計量后，分別投入斗式提升機料斗，經提升機輸送到攪拌滾筒（上料時間 30 秒），上料時間達到設定值時自動停車 ,料斗返回地面進行下一次配料操作：原料肥在滾筒中進行充分混合（混合時間 180秒）混合時間達到設定值時自動停車卸料至成品倉（卸料時間 15 秒），卸料時間達到設定值時自動停車；計量包裝采用自動磅計量、手提縫包。上述過程重復操作即可實現連續性生產。 2.2.4 工藝流程 整套設備的工藝流程如下： 原料運輸人工配料原料提升滾筒混合卸料自動計量包裝 成品入庫 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 11 2.2.5 技術要求 1 一般要求： 1.1 BB 肥生產設備應符合本技術條件的要求，并按批準的產品圖樣及技術文件制造。 1.2 圖樣上未標注公差應按 GB1804 的規定。板金件按等級 IT14，機加工按 IT12。圖樣上未注形位公差按 GB1184 的 D 級規定。 1.3 焊縫采用手工電弧焊。 2 基本功能參數及技術要求： 2.1.生產率： 4 5 噸 /時； 2.2.裝機容量： 5.5 千瓦； 2.3.分批混合： 500kg/批； 2.4.產品質量：混合均勻度變異系數 Cv 10%； 2.5.耗能：耗電 5kWh/t 2.6.外形尺寸： 7500 3600 6300； 2.7.用材：攪拌滾筒等用不銹鋼材料，厚度分別為攪拌滾筒 4mm、成品倉 2mm、提升斗 4mm，其余材料用普通碳鋼。 2.2.6 總體尺寸綜合 確定設備外形尺寸： 7500 3500 6300。在這個基礎上來定其它各個部件的尺寸?？紤]到料斗對導軌的作用，導軌選槽鋼 126 53 5.5（ GB707-88,型號為 12.6），長度初步選為 10m，導軌與地面角度定為 60 度。因為還有計量包裝系統，所以料斗倉放在水平地面以下，料斗倉支座離地面高度為 1520mm。第一、二 根支架間距離定為 1200mm；第二、三根支架間距離定為 700mm。料斗倉離左邊立柱處定為 3810mm。機架由于受到滾筒的壓力作用并考慮支撐滾筒的尺寸，機架的尺寸定為 4450 3500，機架選槽鋼 126 53 5.5。立柱選槽鋼 140 58 6（ GB707-88,型號為 14a），并由兩根槽鋼 140 58 6 焊接在一起而成。左右立柱間相距 2900mm。 2.3 總體圖 BB 肥生產設備設計圖如下： BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 12 1提升斗 2.提升導軌 3.提升機構 4.樓梯 5.攪拌滾筒 6.機架 7.成品倉 8.控制柜 圖 2.1 總體裝配圖 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 13 3 提升系統的設計計算 該 BB 肥生產設備在地面上料 ，料斗口初始位置與地面平行。料斗上通過螺栓連接4 個滾輪；通過滑輪支承架連接一個滑輪。提升系統由驅動電機提供動力，經擺線針輪減速機連接鋼絲繩，鋼絲繩通過導軌頂端定滑輪連接料斗倉動滑輪。 原料肥按配方要求比例計量并投入料斗倉后，按下提升按鈕，驅動電機正轉，經減速機帶動鋼絲繩拉曳料斗倉沿導軌上升，料斗倉上升時，其上的四個滾輪在槽鋼導軌的槽中滾動。當料斗倉提升到導軌頂端撞到行程開關時，驅動電 機停止驅動，料斗倉停止上升，并接通電氣設備使料斗倉自動卸料。卸料完成后，按下下降按鈕，驅動電機反轉，料斗倉隨導軌緩慢下降，下降至初始位置時電機停止轉動。重復上述過程即可實現連續性生產。 3.1 料斗倉重量計算 根據料斗倉設計尺寸計算的重量，已知料斗倉厚度為 4mm，材料為不銹鋼。由機械設計手冊上查得不銹鋼的密度為 7.9g/ 3cm 。具體尺寸如下： 圖 3.1 料斗一側面設計尺寸 圖 3.2 料斗另一側面設計尺寸 由設計尺寸計算 料斗外表面積 S BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 14 421 7 0 . 7 2 4 . 1 2 0 . 3 4 1 0S c m 422 4 8 . 4 3 1 2 0 . 3 1 0S c m 423 (1 4 0 7 0 . 7 ) 6 0 2 2 1 . 2 6 4 1 0S c m 424 (1 1 0 4 8 . 4 ) 5 3 . 3 2 2 0 . 8 4 4 1 0S c m 425 1 4 0 2 0 2 0 . 5 6 1 0S c m 426 1 1 0 2 0 2 0 . 4 4 1 0S c m 料斗底面面積： 427 7 0 . 7 4 8 . 4 0 . 3 4 1 0S c m 可得料斗倉面積大概為： 41 2 3 4 5 6 742( 0 . 3 4 0 . 3 1 . 2 6 4 0 . 8 4 4 0 . 5 6 0 . 4 4 0 . 3 4 ) 1 04 . 0 8 8 1 0S S S S S S S Scm 得料 斗不加其它零件時的重量為 : 134 2 1 34 1 0 7 . 9 /4 . 0 8 8 1 0 4 1 0 7 . 9 /0 . 1 3G S c m g c mc m c m g c mt 考慮諸如滾輪等零件的重量，所以將料斗的總重量設為 0.5t。 3.2 提升系統的設計計算 3.2.1 導軌強度校核 圖 3.3 導軌與水平面夾角示意圖 由已知條件可以求出導軌與水平面所成夾角 。 tan = 1.52 1.750.808 =60.5 60 由 = 60 角可以計算出導軌從初始位置運行到卸料時的長度（設為 C），而已知所列直角三角形的一條邊的長度為 6.1m。畫出支持導軌的三個支架，并計算出 1、 2 兩支BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 15 架間的長度以校核導軌的最大彎曲正應力。所計算的三角形如下： 圖 3.4 導軌 支架示意圖 由上圖可得：C1.660sin ， mC 04.760s in 1.6 ，這樣證明了導軌長度選 9m 是可以的 1 1 . 2 2 . 4c o s 6 0Cm 所以導軌的長度最終確定為 9m， 1C 為 2.4m。 導軌（ 1、 2 間）受力簡化如下圖： 圖 3.5 導軌（ 1、 2）間受力簡化圖 如圖所示，列出靜力平衡方程 ： 0 0M 由此得 ： 0cos PxbRa 從而求出支反力 ：bxPR a cos 再把 P、 Ra、 P-Ra 這三個力在導軌的水平方向和豎直方向進行分解 。 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 16 圖 3.6 導軌受力分解圖 在三力分解后，因為導軌水平方向受力所引起的強度變化和導軌在豎直方向引起的強度變化比起來，它可以忽略不計。所以在水平方向上無需對導軌進行強度校核，只要在豎直方向上對導軌校核就可以。 于是進一步簡化為下圖： 圖 3.7 導軌受水平力簡化圖 然后作出導軌的彎矩圖如下圖所示： 圖 3.8 導軌受力彎矩圖 在圖 3.9 所示變形情況下，即截面 m-m 上的彎矩變形凸向下時，截面 m-m 上的彎矩規定為正：反之為負。 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 17 圖 3.9彎矩變形圖 所以彎矩： )(c os)(c os11 XCbxcPXCRM a 21c o s ()P C X Xb 設4)2()(2121121CCXXCXXXCy 若要使得 y 取最大值，則21CX ，這樣421maxCy 為最大值。 所以在料斗（已經裝了 BB 肥時）沿導軌運行到正中間時，料斗對導軌的彎曲應力最大。料斗總重為 0.5t,加上 BB 肥原料 500kg,因此料斗裝上 BB 肥后總重為 1.0t。 則2241 11m a x CCbPM （ P=1t= 41.0 10 N ） =bPC1621 （ b=1.2m） aP424 103.02.116 4.2100.1 在滿足該材料的強度時，限定最大正應力不得超過許用應力，于是強度條件為： WWM4m a xm a x103.0 （ 1） 查材料力學可得，在熱扎普通槽鋼 126 53 5.5 中，抗彎截面系數 W=62.1 3cm ，將 W 代入上面的公式（ 1）得： aMPWM 31.48101.62 103.064m a xm a x 引參考文獻可查得，強度極限 =345 420Mpa,取安全系數為 3，則 n=115 140 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 18 可得maxb，可以斷定 B 為最大轉角。 最大撓度發生在dxdv=0 的截面上。在 ab 的情況下， =0 的截面 AC 段內，令式（ o）等于零，得 0)3(6 20221 XbllbP 3220blX 0X即為發生最大撓度的截面的坐標。在式（ p）中，令01 XX 得最大撓度為： 3221m a x )(39 blE IlbPf 0X的值一般非常接近 0.5l ，即撓度最大的截面總在跨度中點附近。因此，可用跨度中點的撓度近似地代替最大撓度。在式（ p）中令21 lX ，得 )43(48 22121 blEIbPf 當 a=b=2l時，撓度最大。 EIlPf 4831max （ 2） 由強度計算中已經計算出的條件可知， mlC 4.21 。而根據機械設計手冊可以查得，在熱扎普通槽鋼 5.553126 中，彈性模量 E=(2 2.2) 510 N/ 2mm , 取E=2.2 510 N/ 2mm ， I=391 4cm ，將 E、 I、 l 代入公式（ 2）得： EIlPf 4831max （ 441 105.060c o s101c o s PP ） BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 21 =- 4 3 9540 . 5 1 . 0 1 0 2 . 4 1 04 8 2 . 2 1 0 3 9 1 1 0 mm =1.67mm 撓度極限 f= mml 1000500 4.2500 =4.8mm 因為maxff，所以導軌的剛度足夠。 3.3 提升系統電動機選擇 電動機是已經系列化的標準產品。在機械設計中，主要根據所需電動機的輸出功率，工作條件及經濟性要求，從產品目錄中選擇其類型、結構型式、容量（功率）和轉速、并確定型號。 3.3.1 選擇電動機類型和結構型式 減速機選擺線針輪減速機。三相異步交流電動機由于結構簡單，制造、使用和維修方便，價格便宜，所以在工業中得到廣泛的使用。 Y 系列籠型三相異步交流電動機具有效率高、啟動轉矩大、價格低，維護方便等優點。適用于不易爆，不易燃、無腐蝕性氣體 的一般場所和無特殊要求的機械上，例如：機床、泵、風機、運輸機械、食品機械、農業機械等。也適用于對起動轉矩要求較高的機械，如壓縮機等，對于經常啟動，制動和反轉的場合，要求電動機的轉動慣量小及過載能力大，應選用冶金及其起重用的 YZ（籠型）或 YZR（繞線型）系列。在我們設計的驅動電機選用 YEJ 系列。 該系列電機高效節能、噪音低、安裝尺寸和功率等級完全符合 IEC 標準和 DIN42673標準。采用 B 級絕緣，外殼防護等級為 IP44，冷卻方式為 IC0141，額定電壓和頻率分別為 380V、 50HZ、工作制為連續工作制 S1。 該系列電機應在下列條件下使用： 1、海拔不超過 1000 米；環境空氣最高溫度隨季節變化，最高溫度為 40 度最低溫度為 -15 度。若在海拔 1000 米或者 40 度以上條件下使用，應按 GB755 的規定。 2、環境濕度最濕月月平均最高相對濕度為 90%，同時該月月平均最低溫度不高于25 度。 3.3.2 選擇電動機的容量 選擇電動機的容量就是合理確定電動機的額定功率。電動機功率選擇合理與否，對其工作和經濟性都有影響。電動機功率小于工作要求時，則不能保證工作機正常工作，或使電動機長期過載，發熱大而過早損壞；電動機功率過大，電動機 容量不能充分利用，效率和功率因素都較低，造成浪費。所以，對于載荷不變或變化不大，且在常溫下長期連續運轉的電動機，只需使電動機負載不超過其額定值，電動機便不會過熱，因此，選BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 22 擇電動機就是根據電動機的額定功率deP稍大于（或等于）所需電動機功率dP來選擇電動機。 電動機工作時所需的功率dP按下式計算： wd PP （ KW） （ 1-1） 式中：wP 滑輪工作所需的功率，（ KW）； 電動機的工作效率， =0.85 工作機所需的功率wP一般根據工作機的生產阻力和運動參數計算： 1000VFPw （ KW） （ 1-2） 式中： F 滑輪的工作阻力，（ N）； V 滑輪的速度，（ m/s）； 于是需要求出 F 和 V. 先求 F.當料斗沿導軌開始提升后，對導軌進行受力分析 如下圖所示； 圖 3.11 料斗提升受力分析 由機械設計手冊 可以查得，在料斗提升時料斗與導軌的摩擦系數為 =0.1，摩擦力 f= NF= 60cosG =0.05G 由力的平衡條件得 F= fG 60sin =（ G)05.023 =0.916G= 4100.1916.0 N = 410916.0 N 由現代混凝土建筑結構施工手冊可以查得，在機械工程中，材料的提升速度BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 23 最小為 0.12m/s，最大為 0.6m/s，此處設計時，為了安全和可靠系數比較高，選 v=0.3m/s。 將 F= N410916.0 和 v=0.3m/s 代入式（ 1 2）得： KWsmNVFP W 75.21 0 0 0 /3.0109 1 6.01 0 0 0 4 再將 KWPW 75.2， =0.85 代入式（ 1-1）中得到 85.0 75.2/ wd PP 3.23KW 引參考文獻機械設計指導，考慮到上列計算公式與實際工作時的工況差異頗大，為了安全和整個系統的穩定性和可靠性，通常取功率裕度系數為 1 3,此處取 1.6，于是計算電動機功率： kwkwPPdgr 17.523.36.16.1 由于載荷平穩，電動機額定功率deP應略大于grP即可。所以初步選定功率為 5.5KW的電動機。 3.3.3 選擇電動機的型號 3.3.3.1 選擇減速電動機的型號 因為和滑輪 連接的減速電機給滑輪提供動力，所以滑輪的速度也是這個減速電動機的速度。則電機轉速為 D vn w 100060 （設滾筒直徑為 200mm） =200 3.0100060 =28.7r/min 由此確定選用輸出轉速為 35r/min 的減速電動機。功率選 5.5KW，同步轉速選1500r/min，所以傳動比 i=351500=43。 由這些條件，最后確定選用擺線針輪減速機 XWD5.5-6-43.t 它的公稱許用轉矩為mNM g 2200 查化工設備全書可知，該型號電機工作時，它的實際輸出轉矩 Ms= nkNi9550 （ mN ） =9550 9.02.11500 435.5 =1129N m BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 24 因為 MsgM=2200 mN ，合格可選。 式中 N 輸入功率 ,KW； n 輸入軸轉速， r/min； K 工況系數，由機械設計手冊查的連續工作時 K=1.2； i 傳動比； 機械效率，單級時 =0.9； 擺線針輪減速電動機，按傳動系數分為單級和多級傳動類型，該處選用單級。按結構型式可分為臥式、立式，此處選臥式。 1.適用范圍 傳動比： 單級 11i87 兩級 121i 5133 功率： 0.4P40KW 輸出扭矩： 1472T 19620 mN 輸入轉速： n1500r/min 2.代號 由參考文獻 4行星擺線針輪減速器代號包括型號和規格兩部分。型號用漢語字母拼音表示， X 行星擺線針輪減速器， W 臥式， D 帶電動機。規格包括功率、機型號和傳動比三項內容，均以實際數字表示。 示例： 圖 3.12 行星擺線針輪減速器代號 查機械設計手冊可以查得擺線針輪減速電動機外形及電機參數如下： BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 25 圖 3.13 擺線針輪減速電動機外形 3.3.3.2 選擇驅動電動機的型號 由功率 5.5KW，同 步轉速 1500r/min，查機械設計可知驅動電動機選 YJE132S-4型制動三相異步電動機。實際轉速 1440r/min。 Y132S-4 型 5.5KW 外形如下圖所示： 圖 3.14 驅動電機外形 機座帶底腳、端蓋上無凸緣的電動機 表 3.1 電動機尺寸參數 附： YJE 系列（ IP44）三相異步電動機技術數據 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 26 表 3.2 電動機技術參數 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 27 4 機架的設計及校核 在機器中支承或容納零部件稱為機架。如支承罐的塔架、容納傳動齒輪的減速器的殼體，機床的床身等等統稱為機架。 4.1 機架結構類型 4.1.1 按 機架外形分類 按機架外形分類：網架式、框架式、梁柱式、板塊式和箱殼式。 4.1.2 按機架的制造方法和材料分類 按制造方法，機架可分為鑄造機架、焊接機架和螺栓或鉚接機架。按機架材料可分為金屬機架、非金屬機架。非金屬機架又可分為混凝土機架、素混凝土機座平臺、花崗巖機架、塑料機架等。 鑄造機架常用材料為鑄鐵、鑄鋼和鑄鋁。小型設備（如儀表等）的機架則有銅制或塑料制造。 4.2 機架結構的選擇 進行機架結構形式的選擇是一個較復雜的過程，對結構形式、構件截面和結點構造等均需要結合具體的情況進行仔細的分析。對結構方案要 進行技術經濟比較。由于各種設備有不同的規范和要求，制定統一的機架結構選擇方法較困難。但是，可以利用結構力學的知識提出下列一般的規則。這些規則是為了節約材料在選擇形式時應遵守的一般規律。 1結構的內力分布情況要與材料的性能相適應，以便發揮材料的優點。軸力較彎矩能更充分地利用材料。桿件受軸力作用時，截面上的材料分布是均勻的，所有材料都能得到充分利用。但在彎矩作用下截面的應力分布是不均勻的，所以材料的應力分布不夠經濟。 機械結構中許多構件所受的都是沿垂直于桿軸的方向作用的。彎矩沿桿變化很迅速。有垂直載荷處，彎矩 曲線有曲率，且曲率與載荷集度成正比。最大的彎矩限于一小段內，在較長段內材料不能充分利用，這是彎曲構件不經濟的另一原因。 2.結構的作用在于把載荷由施力點傳到基礎。載荷傳遞的路程愈短，結構使用的材料愈省。 3.結構的連續性可以降低內力，節省材料。 4.3 機架設計計算的準則和要求 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 28 4.3.1 機架設計的準則 1工況要求 任何機架的設計首先必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機架上安裝的零部件能順利運轉，機架的外形或內部結構不致有阻礙運動件通過的突起；設置執行某一工況所必須的平臺；保證上下料的要求、人工操 作的方便及安全等。 2剛度要求 在必須保證特定外形條件下，對機架的主要要求是剛度。例如機床的剛度決定了機床的效率和加工的精度；在齒輪減速器中，箱殼的剛度決定了齒輪的嚙合性及運轉性能。 3強度要求 對于一般的機架，剛度達到要求，同時也能滿足強度的要求。但對于重載設備的強度要求必須引起足夠的重視。其準則是在機器運轉中可能發生的最大載荷情況下，機架上任何點的應力都不得大于容許應力。此外，還要滿足疲勞強度的要求。 4穩定性 對于細長的或薄壁的受力結構及受彎 壓結構存在失穩問題，某些板殼結構也存在 失穩問題或局部失穩問題。失穩對結構會產生很大的破壞，設計時必須校核。 5美觀 目前對機器的要求不僅要求能完成特定的工作，還要使外形美觀。 6其他 如散熱的要求；防腐蝕及特定環境的要求；對于精密機械儀表等熱變形小的要求，等等。 4.3.2 機架設計的一般要求 在滿足機架設計準則的前提下，必須根據機架的不同用途和所處環境，考慮下列各項要求，并有所偏重。 1.機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 2.結構合理，便于制造。 3.結構應使機架上的零部件安裝、調整、修理和更換都方便。 4.結構設計合理，工 藝性好，還應使機架本身的內應力小，由于溫度變化引起的變形應力小。 5.抗振性能好。 6.耐腐蝕，使機架結構在服務期限內盡量少修理。 7.有導軌的機架要求導軌面受力合理，耐磨性良好。 4.4 機架的形式及主要參數 在 BB 肥生產設備中，經過多方面的考慮后，決定選用框架式的金屬機架。在下圖4-1 中，陰影部分表示滾筒，滾筒通過桿件和主機架連成一整體，由機架的立柱支撐。 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 29 圖 4.1 機架的外形結構 圖 4.2 主機架結構 由圖 4-2 計 算主機架重量機架G： 首先計算總長度 L L=4321 LLLL 1 4 4 5 0 4 1 7 8 0 0L m m mmL 119007)18003500(2 mmL 7 0 0 023 5 0 03 mmL 7200418004 所以 L=4321 LLLL =17800+11900+7000+7200=43900mm （槽鋼 12.318kg/m） BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 30 1 4 3 . 9 1 2 . 3 1 8 5 4 0 . 7 6G k g 為了維修方便，在機架上還有一塊 4mm 厚的鋼板（ 4450mm 3500mm）。 鋼板重 2G kg94.4858.74.0350445 機架G= tkgGG 0267.17.102694.48576.54021 考慮到存在一些不確定因素，所以取機架重量為 1.2 噸。 4.5 機架的強度 校核 主機架受滾筒作用如圖 4.3 所示：（已知滾筒自重 0.8 噸） 圖 4.3 主機架受滾筒作用圖 由圖 4.3 可以看出，滾筒對主機架的壓力主要是作用在梁 1 和 2 上， 3 和 4 沒受什么影響，然后梁 1 和 2 把力傳到了梁 5 和 6 上，最終由梁 5 和 6 承擔了滾筒對機架的作用力，而因為它們是對稱的，為了簡化機架的受力，把所有對機架的作用力都只有一半在梁 5和 6 上檢驗即可。 現在取梁 5 來做受力分析，如圖 4-4 所示： 圖 4.4 梁 5 受力分析圖 而根據已設計好的數據和圖紙可得下列數據。 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 31 P=1.0t 為料斗（含料時）的重量， tPP 5.021 tP 4.12 為滾筒（含料時）的重量， tPPP 35.04222 tP 2.13 為機架自重， tPP 6.0233 tP 8.04 為成品倉（含料時）的重量， tPP 4.0244 mml 4001 ， mml 12502 ， mml 3003 ， mml 3004 mml 10505 ， mml 6006 由力和彎矩方程求出支反力 AR 和 BR 圖 4.5 梁 5 的受力圖 由力和彎矩公式列方程求出支反力 AR 和 BR 0yP ， 042321 PPPPP 0AM 0)()()()( 654324432232322543211 lllllPlllPllPlPllllRlP B 代入數據解得： AR =1.09t BR =1.11t 因為要檢驗剛架的強度，必須用最大的彎矩來計算，所以，必須求出在梁 5 上的最大彎矩。 1l 段的最大彎矩： 圖 4.6 1l 段受力和彎矩圖 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 32 在圖 4-6 中，由 0AM，得 : 011 MXP XPM 11 （ 0X1l ） 當 X=1l 時， 1M 最大， mmtmmlPM 2004005.011m a x1 2l 段的最大彎矩： 圖 4.7 2l 段受的彎矩圖 在圖 4-7中，由 0AM，得 0)( 211 MXRXlP A )( 112 XlPXRM A )0( 2lX = mmtXlPXPR A 20059.0)( 111 當 X= 2l 時， 2M 最大， mmtmmtM 2001 2 5 059.0m a x2 =537.5tmm 3l段的最大彎矩： 圖 4.83l段彎矩圖 在圖 4.8 中，由 0AM，得 0)()( 322211 MXPXlRXllP A BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 33 XPXllPXlRM A 221123 )()( （ 0X3l ） =11211 )( lPXPPR A =0.24X+（ 1.09X1250-0.5X1650） tmm =0.24X+537.5tmm 當 X=3l時，3M最大，max3M=0.24X200tmm+537.5tmm =609.5tmm 4l 段的最大彎矩： 圖 4.94l 彎矩圖 在圖 4-9 中，由 0oM得 0)()( 425654 MXPXlRXllP B )()( 654254 XllPXPXlRM B （ 0X4l ） )()( 564524 llPlRXPPR BB =0.36X+505.5tmm 當 X= 4l 時， 4M 最大 ， mmtmmtM 5.50530036.0m a x4 =613.5tmm 5l段的最大彎矩： BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 34 圖 4.105l彎矩圖 在圖 4-10 中，由 0oM 得 : 0)( 564 MXRXlP B 6445 )( lPXRPM B （ 0X5l） =（ 1.11 0.4） X 0.4x600 =0.76X 240 tmm 當 X=5l時，5M最大， mmtmmtM 2 4 01 0 5 076.0m a x5 =558tmm 6l段的最大彎矩：見下圖圖 4.11 所示 圖 4.116l段彎矩圖 在圖 4-11 中，由 0oM 得 064 MXP 64 MXP （ 0X6l） 當 X=6l時，6M最大， mmttlPM 6 0 04.064m a x6 =240tmm 在梁 5 上， ,654321 llllll段的最大彎矩分別為 mmtM 200m a x1， max2M537.5tmm，max3M=609.5tmm， max4M613.5tmm， max5M558tmm BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 35 max4M最大，所以，最大彎矩發生在 4l 上。 在校核材料的強度時，限定最大正應力不得超過許用應力，于是強度條件為： m a xm a x M 而由已知條件得 : 3m a x4m a x10101 0 0 05.613 M （ 1） 根據機械設計手冊中，可以查得在熱扎普通槽鋼 658140 中， W=80.5 3cm ，將 W 代入上面的公式（ 1）得： 6 3m a x4m a x 105.80 10101 0 0 05.6 1 3 M 76.2MPa 根據機械設計手冊 ，可 查 得 =375 460MPa，取安全因素 n=3, /n=125153。 因為max ， 4l 的強度足夠。 這樣，梁 5 的強度是足夠的。從總體上來看的話，機架的強度也是足夠的 。對機架設計的分析：由計算可以知道，在 4l 處強度最大，對整個機架考慮后，為了使機架更加安全可靠，考慮加上加強梁。 4.6 機架的剛度校核 由圖 4.5 可知梁 5 的受力圖 。 圖 4.5 梁 5 的受力圖 和強度計算一樣，采用分步驟的計算。對 1P 作用處進行計算，為了簡化計算，將 CA 部分作為懸臂梁受力如下圖所示： BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 36 在 1P 作用下，由材料力學查懸臂梁撓度計算 公式可得 C 點的撓度是 mmEIlPv c 17.0105 6 4102.23 )4 0 0(105.03 45 342112 因為在 A 的右端還有梁，所以需要求出 1P 在截面 A 的轉角c，由材料力學查得 c 452421105 6 4102.22)4 0 0(105.02 EIlP =0.00032 而在梁 A B 段，因為在點 2P 、3P和 2P 這 三個點上最有可能出現撓度最大的情況，所以，取這三個點來分析。 對 2P 作用處進行 計算，分析如下圖 4-13所示： 圖 4.13 2P 作用力圖 在 2P 作用下，由材料力學查得 F 點的撓度是： mmE I lblbPv D 2 9 0 010564102.2732.19 )1 6 5 02 9 0 0(1 6 5 01035.039 )( 45 23224232222 =1.53mm 由材料力學查得 2P 對截面 A 和 B 的 轉角 2)( PA 和 2)( PB 的計算公式并求出這兩個數值： 2)( PA EIl blabP 6 )(2 =2 9 0 010564102.26 )1 6 5 02 9 0 0(1 2 5 01 6 5 01035.0 454 =0.0015 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 37 2)( PB EIl alabP 6 )(2 =2 9 0 010564102.26 )1 2 5 02 9 0 0(1 2 5 01 6 5 01035.0 454 =0.0014 對3P作用處進行計算，分析如圖 4.14 所示： 圖 4.143P對梁的作用力圖 在3P作用下，由材料力學查的 E點的撓度為： mmE I lblbPv E 2 9 0 010564102.2732.19 )1 3 5 02 9 0 0(1 5 5 01035.039 )( 45 23224232232 =1.64mm 由材料力學 查得3P對截面 A和 B的轉角3)( PA和3)( PA的計算公式并求出這兩個數值： 3)( PB EIl blabP 6 )(3 =2 9 0 010564102.26 )1 3 5 02 9 0 0(1 3 5 01 5 5 0106.0 454 = 0.00247 3)( PB EIl alabP 6 )(3 =2 9 0 0105 6 4102.26 )1 5 5 02 9 0 0(1 3 5 01 5 5 01035.0 454 =0.0015 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 38 對 2P 作用處進行計算，分析如圖 4-15 所示 圖 4.15 2P 對梁的作用力圖 在 2P 作用下，由材料力學查得 F 點的撓度為： mmE I lblbPv F 2 9 0 010564102.2732.19 )1 0 5 02 9 0 0(1 0 5 01035.039 )( 45 23224232222 =1.23mm 由材料力學查得 2P 對截面 A 和 B 的轉角 4)( PA 和 4)( PB 的計算公式并求出這兩個數值 2)( PA EIl blabP 6 )(2 =2 9 0 0105 6 4102.26 )1 0 5 02 9 0 0(1 0 5 01 8 5 01035.0 454 =0.0012 2)( PB EIl blabP 6 )(2 =2 9 0 0105 6 4102.26 )1 8 5 02 9 0 0(1 0 5 01 8 5 01035.0 454 =0.0015 對 4P 作用處進行計算校核 , 4P 作用校核圖如下： BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 39 為了簡化計算，將 BG 部分作為懸臂梁如圖 4-16 所示。 在 4P 作用下，由材料力學查得 G 點撓度為： EIlPvG 33642 = 4534105 6 4102.23 6 0 0104.0 =0.23mm 因為在 B 的左端還有梁，所以需要求出 4P 在截面 B 的轉角G 由材料力學查得G=EIlP2264 =4524105 6 4102.22 )6 0 0(104.0 =0.00058 引材料力學186P可知，在小變形且材料服從胡克定理的情況下，可以求得撓曲線的近似微分方程 ,22EIMdxvd 它是一個線性方程，因而方程式的解是可以疊加的。這樣，當梁上有幾種載荷共同作用時，可分別求出每一載荷單獨作用時下的變形， 然后將各個載荷單獨引起的變形疊加，就是這些載荷共同作用時下的變形。以下就是運用疊加法在總體考慮上來計算42321 , PPPPP 處的總撓度。 計算 1P 處的總撓度 2cC vv 0.0015 400 0.00247 400 0.0012 400+0.00058 400 =0.17 0.6 1 0.48+0.232 = 1.68 機架上這一部分總長為 1l =600mm 引機械設計手冊可知，在懸臂梁中，受彎構件的跨度 l 為懸臂梁的懸伸長度的兩倍 Cv=1.6826001l =2mm，符合要求 。 計算 2P 處受的總撓度 165000058.0125000032.0222 FEDD vvvv =1.57+1.64+1.23 0.4 0.96 BB 肥生產設備 總體 設計 及機架設計 40 =3.08mm 機架上這一部分總長 A-B 為 2900mm Dv =3.082600l=4.8mm，符合要求。 計算3P處受的總撓度 13600 0 0 5 8.015500 0 0 3 2.0222 FEDE vvvv =1.53+1.64+1.23 0.5 0.783 =3.12mm 機架上這一部分總長為 A-B 為