㈠ 为了研究质量守恒定律,设计了如下实验,请分析有关问题:(1)装置A:锥形瓶的底部铺有一层细沙,其作用
(1)锥形瓶应预先装少量的细砂的原因是防止磷燃烧生成的五氧化二磷溅落炸裂锥形瓶;
(2)燃烧前称量,锥形瓶的总质量为27.6g,则A图托盘天平中游码的读数为27.6g-(20+5)g=2.6g;
(3)B中稀盐酸与石灰石粉末反应有二氧化碳气体生成,二氧化碳散失到空气中,使剩余物质的质量比原物质质量减小.
稀盐酸与石灰石粉末反应式的化学式是:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑.
(4)在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子的质量也没有改变,所以实验B虽然天平会失去平衡但也是遵守质量守恒定律;铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和单质铜,装置C中所发生的化学反应方程式是:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;
故答案为:
(1)防止锥形瓶底部局部受热爆裂;
(2)2.6;
(3)B中产生了CO2散失,使剩余物质的质量比原物质质量减小;
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;
(4)在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子的质量也没有改变;Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
㈡ 求一份设计用于皮带轮运输机的传动装置设计任务书
仅供参考
一种传输编程
第二组数据:一个圆柱形的齿轮减速器的设计带式输送机齿轮
(1)工作环境:可使用年限为10年,每年300天,两班倒的工作负载顺利。
(2)的原始数据:滚筒圆周力F = 1.7KN;带速度V = 1.4米/秒;
滚筒直径D = 220mm的
?运动图
其次,选择的电机
1,电机类??型和结构类型的选择:已知的工作要求和条件,选择Y系列三相异步电动机。
2,确定电机功率:
总有效率的发送装置(1):
联轴器总η=η×η2轴承×η齿轮×η×η鼓
= 0.96×0.992×0.97×0.99×0.95
= 0.86
(2)电机功率:
PD =FV/1000η总
= 1700×1.4/1000×0.86
= 2.76KW
如图3所??示,确定电机转速:
辊轴速度的工作:
NW = 60×1000V/πD的
= 60×1000×1.4 /π×220
= 121.5r/min
根据[2]表2.2推荐合理的,考虑一个V型皮带传动的传动比范围内的单级的圆筒状的齿轮比的范围比IV = 2?4,集成电路= 3?5,合理的总的传动比的范围内的i = 6?20,所以电机的可选择的范围的速度是第二=×净重=(6?20)×121.5 = 729?2430r/min
符合此范围内的同步转速为960 r / min和1420r/min。表8.1 [2]确定了三种适用的电机模型,如下表所示
传动比的传输方案电机型号额定功率电机的转速(转/分)
?KW转整圈的整体齿轮与齿轮比
1 Y132S-6 3 1000 960 7.9 3 2.63
2 Y100L2 4 3 1500 1420 11.68 3 3.89
考虑到电机和齿轮的尺寸,重量,价格和皮带传动,减速器的传动比,比较这两个方案被称为:方案1,由于电机的转速,齿轮尺寸较大的价格较高。方案2是温和的。被选为电机型号Y100L2-4。
确定电机型号
根据上述选择电机的类型,所需的额定功率和同步速度,所选择的电动机型号
Y100L2-4。
其主要性能:额定功率:3KW,满载转速1420r/min,额定转矩的2.2。
第三,计算的总的传动比,在输电和配电水平比
1,总传动比:我总= N电/ N桶= 1420/121.5 = 11.68
如图2所示,在所有各级的传动比分配
(1)我= 3
(2)∵,共i =齿×我与π
∴我的牙齿= I / I = 11.68 / 3 = 3.89
的运动参数和动态参数
1,计算的轴的转速(转/分钟)的
NI = NM / I = 1420/3 = 473.33(转/分)
NII = NI / I牙= 473.33/3.89 = 121.67(转/分)
鼓NW =净利息收入= 473.33/3.89 = 121.67(转/分)
2,计算每个轴功率(KW)
PI = PD×η= 2.76×0.96 = 2.64KW
PII = PI×η轴承×η齿轮= 2.64×0.99×0.97 = 2.53KW
如图3所??示,计算各轴的转矩
TD = 9.55Pd/nm = 9550×2.76/1420 = 18.56N?中号
???TI = 9.55p2到/ N1 = 9550x2.64/473.33 = 53.26N?中号
???
??TII = 9.55p2到/ N2 = 9550x2.53/121.67 = 198.58N?中号
???
传动部件的设计和计算
1轮驱动设计
(1)选择普通V带类型
教科书[1] P189表10-8为:Ka = 1.2,P = 2.76KW
PC = KAP = 1.2×2.76 = 3.3KW
PC = 3.3KW和n1 = 473.33r/min的的
教科书[1] P189图10-12是可选的V型皮带A型
(2)确定的带轮的基准直径,并检查磁带速度
[1]教材P190表10-9,采取其所=95毫米> dmin的= 75
DD2 = i与其所(1-ε)= 3×95×(1-0.02)=279.30毫米
通过教科书[1] P190表10-9,采取DD2 = 280
带速V:V =πdd1n1/60×1000
=Π×95×1420/60×1000
=7.06米/ s的??????
5?25m / s的范围内,适当的速度。
(3)确定带子的长度和中心距
暂定中心距离a0 =500毫米
Ld为= 2A0 +π(其所+ DD2)/ 2 +(DD2-DD1)2/4a0
= 2×500 3.14(95 280)+(280-95)2/4×450
=1605.8毫米
据的教科书[1]表(10-6),以选择一个类似的Ld为=1600毫米
确定中心距a≈a0的+(Ld为 - LD0)/ 2 = 500 +(1600-1605.8)/ 2
=497毫米
??(四)检查小滑轮包角
α1= 1800-57.30×(DD2-DD1)/
= 1800-57.30×(280-95)/ 497
= 158.670> 1200(适用)
?(5),以确定的数目根
V带传动额定功率的单。根据DD1和N1,检查课本图10-9为:P1 = 1.4KW
I≠1时,单根增量的额定功率的V形皮带。根据带型,我检查[1]表10-2△P1 = 0.17KW
检查[1]表10-3 5月Kα= 0.94;调查[1]表10-4 KL = 0.99
Z = PC / [(P1 +△P1)KαKL]
= 3.3 /(1.4 +0.17)×0.94×0.99]
= 2.26(坐3)
??(6)计算轴压力
通过教科书[1]表10-5调查q = 0.1公斤/米的教科书(10-20)初始张力的V型皮带单位根:
F0 = 500PC/ZV [(2.5/Kα)-1] + qV2 = 500x3.3 / 3x7.06(2.5/0.94-1),+0.10 x7.062 = 134.3kN
根据轴承的压力FQ
FQ = 2ZF0sin(α1/ 2)= 2×3×134.3sin(158.67o / 2)
= 791.9N
2,齿轮的设计计算
(1)选择齿轮材料及热处理的齿轮传动装置的设计被关闭的传输,通常
制成的软齿面齿轮。查找表[1]表6-8,易于制造的材料选择价格便宜的小齿轮材料为45钢,淬火和回火齿面硬度260HBS,大齿轮材料45钢,正火硬度215HBS;
精度等级:运输机通用机械,高速,8位精度。
(2)所述的齿面接触疲劳强度设计
D1≥(6712×KT1(U +1)/φ[σH] 2)1/3
确定的参数如下:传动比i齿= 3.89
举一个小齿轮Z1 = 20。大齿轮Z2 = IZ1 =×20 = 77.8 Z2 = 78
从教科书表6-12φD= 1.1
(3)的转矩T1
T1 = 9.55×106×P1/n1 = 9.55×106×2.61/473.33 = 52660N?毫米
(4)负荷系数K:K = 1.2
(5)允许的接触应力[σH]
[ΣH=σHlimZN / SHmin的教科书[1]图6-37理查德:
σHlim1= 610MpaσHlim2= 500MPa级
联系疲劳寿命系数锌:一年300天,每天16小时计算公式N = 60njtn
N1 = 60×473.33×10×300×18 = 1.36x109
N2 = N / I = 1.36x109 / 3.89 = 3.4×108
检查[1]图6-38,ZN1的教科书中曲线1 = 1 ZN2 = 1.05
按要求选择可靠性的的安全系数SHmin = 1.0
[ΣH] 1 =σHlim1ZN1/SHmin= 610x1 / 1 = 610兆帕
[ΣH] 2 =σHlim2ZN2/SHmin= 500x1.05 / 1 = 525Mpa
因此,它可以是:
D1≥(6712×KT1(U +1)/φ[σH] 2)1/3
=49.04毫米
模数:M = d1/Z1 = 49.04/20 =2.45毫米
以教科书[1]值的P79标准模数第一系列,M = 2.5
(6)检查齿根弯曲疲劳强度
σBB = 2KT1YFS/bmd1
确定有关参数和系数
的节圆直径为d1 =就是MZ1 = 2.5×20mm的= 50毫米
?????????D2 = MZ2 = 2.5×78毫米=195毫米
齿宽:B =φdd1= 1.1×50毫米=55毫米
以B2 =55毫米B1 =60毫米
(7)复合齿因素的YFS教科书[1]图6-40:YFS1 = 4.35,YFS2,3.95
(8)容许弯曲应力[σbb]
根据教科书[1] P116:
[Σbb=σbblimYN / SFmin的
教科书[1]图6-41弯曲疲劳极限σbblim的,应该:σbblim1= 490MPa级σbblim2= 410Mpa
教科书[1]图6-42的弯曲疲劳寿命系数YN:YN1 = 1 YN2 = 1
最小安全系数的弯曲疲劳SFmin:一般可靠性的要求,采取SFmin = 1
计算弯曲应力疲劳许
[Σbb1σbblim1YN1/SFmin = 490×1/1 = 490MPa级
[Σbb2] =σbblim2YN2/SFmin = 410×1/1 = 410Mpa
校核计算
σbb1= 2kT1YFS1 / b1md1 = 71.86pa [σbb1]
σbb22kT1YFS2 / b2md1 = 72.61Mpa <[σbb2]
齿根弯曲疲劳强度足够
(9)中的一个齿轮的中心矩
=(D1 + D2)/ 2 =(50 +195)/ 2 =122.5毫米
(10)的圆周速度的齿轮五
计算的圆周速度V =πn1d1/60×1000 = 3.14×473.33×50/60×1000 =1.23米/ s的
由于V <6米/秒,所以他们选择适当的8位精度。
?
轴的设计计算
??从动轴的设计
?1中,选择的材料的轴线,以确定允许的应力
???选择轴的材料为45钢,淬火和回火。调查[2]表13-1中我们可以看到:
????σB= 650MPa以下,强度σs= 360Mpa调查[2]表13-6所示:[ΣB+1] BB = 215Mpa
????[Σ0] BB = 102Mpa,[σ-1] BB = 60Mpa
?2,根据估计的抗扭强度轴的最小直径
???单级的低速轴的齿轮减速器的轴,输出耦合阶段,
考虑从结构的要求,输出端子轴应最小,最小直径为:
????????D≥C
????调查[2]表13-5可用45钢取C = 118
????D≥118×(2.53/121.67)1/3mm =32.44毫米
???考虑键槽影响的耦合孔系列标准的,取D = 35毫米
??3,齿轮受力计算
???齿轮扭矩:T = 9.55×106P / N = 9.55×106×2.53/121.67 = 198 582?
???齿轮力:
?????????圆周力:FT = 2T / D = 2×198582/195N = 2036N
?????????径向力:FR = Fttan200 = 2036×tan200 = 741N
??4,轴的结构设计
???需要考虑固定的大小相匹配的部分轴结构的设计,轴类零件轴,轴按比例绘制的结构示意图。
???(1),选择的耦合
???????可用于弹性柱销联轴器,检查[2]表9.4耦合模型HL3耦合:35×82 GB5014-85
???(2)确定轴类零件的位置和固定方式
???单级减速齿轮,你可以安排中央齿轮箱轴承对称布置
??论齿轮两侧。依靠客户端安装轴伸联轴器,齿轮油环和套筒
固定的轴向位置,并与实现的星期依靠平键和干扰来固定,该轴的两端
承套筒的轴向定位的实现,依靠的干扰符合环固定轴
两端的轴承盖的轴向定位联轴器依靠轴肩平,关键盈
轴向定位和周向定位
(3),以确定的直径的轴的每个段
将估计的轴D = 35毫米比赛(如图),作为外伸端直径d1和接头
考虑耦合轴向定位轴肩,在第二个段落的直径为D2 = 40mm的
负载从左侧的左端的齿轮和轴承,考虑要求易于装配,拆卸,和零件固定安装的轴在d3上应该是大于d2,d3上= 4毫米,容易齿轮组件与该部和拆卸与齿轮轴直径d4应该是大于d3,采取d4上= 50毫米。带齿轮的时间用的套筒固定左端,右端的凸缘定位颈直径d5上
满足齿轮的位置的同时,还应该满足安装要求的右侧的轴承确定根据选定轴承模型的右轴承轴承模型相同的左端,采取D6 =45毫米。
????????(4)选择[1] P270初选深沟球轴承,代号为6209的轴承型号,手动可供选择:轴承宽度B = 19,安装尺寸D = 52,所以领子直径D5 =52毫米的。
????????(5)确定的轴的直径,每个区段的长度
Ⅰ段:D1 = 35mm长度L1 = 50
第二部分:D2 = 40mm的
6209深沟球轴承,内径45毫米的主,
的宽度为19mm。考虑到齿轮的端面和壳体壁,轴承的端面和壳体的内壁有一定的距离。以袖子的长度为20mm,长度应根据密封帽轴部分的密封帽的宽度,并考虑联轴器和柜外壁应该是某一时刻,段长度为55mm,安装齿轮段长度应较小的宽度比轮子2毫米,这是一个很长的段落II:
L2 =(2 20 19 55)=96毫米
III段直径d3 =45毫米
L3 = L1-L = 50-2 =48毫米
Ⅳ段直径d4 = 50
相同的长度和在套筒到右侧,即L4 = 20mm的
Ⅴ段直径D5 =52毫米的长度L5 =19毫米
可被视为由长度的轴的轴线支撑跨距L =96毫米
(6)矩复合材料强度
(1)要求的节圆直径:已知D1 =195毫米
(2)寻找扭矩:T2 = 198.58N?中号
③求圆周力:FT
根据课本P127(6-34)
尺= 2T2/d2 = 2×198.58/195 = 2.03N
④求径向力Fr
根据课本P127(6-35)
= FT神父?若tanα= 2.03×tan200 = 0.741N
(5)由于该轴的两个轴承的对称性,所以:= LB =48毫米
(1)绘制轴力图(图一)
(2)画一条垂直的平面的弯矩图(图二)
支座反力:
FAY = FBY = FR / 2 = 0.74 / 2 = 0.37N
FAZ = FBZ = FT / 2 = 2.03 / 2 = 1.01N
的两侧左右对称的,它是已知的交叉C节对称的弯矩。在垂直平面内的时刻的C节
MC1 = FAyL / 2 = 0.37×96÷2 = 17.76N?中号
的弯曲力矩,在水平面中的C节:
MC2 = FAZL / 2 = 1.01×96÷2 = 48.48N?中号
(4)绘制的弯矩图(图d)
MC =(MC12 + MC22)1/2 =(17.762 48.482)1/2 = 51.63N?中号
(5)绘制一个的转矩图(图e)
扭矩:T = 9.55×(P2/n2)×106 = 198.58N?中号
(6)绘制的等效弯矩图(图f)
扭矩产生的扭转剪切文治武功力的脉动周期的变化,取α= 0.2,在等效力矩的截面C:
MEC = [MC2 +(αT)2] 1/2
= [51.632 +(0.2×198.58)2] 1/2 = 65.13N?中号
(7)检查强度的危险C节
由式(6-3)中
?
ΣE= 65.13/0.1d33 = 65.13x1000/0.1×453
= 7.14MPa <[σ-1] = 60MPa
∴,轴具有足够的强度。
?
传动轴设计????
???1,选择轴的材料,以确定许用应力
???选择轴的材料为45钢,淬火和回火。调查[2]表13-1中我们可以看到:
????σB= 650MPa以下,强度σs= 360Mpa调查[2]表13-6所示:[ΣB+1] BB = 215Mpa
????[Σ0] BB = 102Mpa,[σ-1] BB = 60Mpa
?2,根据估计的抗扭强度轴的最小直径
???单级的低速轴的齿轮减速器的轴,输出耦合阶段,
考虑从结构的要求,输出端子轴应最小,最小直径为:
????????D≥C
????调查[2]表13-5可用45钢取C = 118
????D≥118×(2.64/473.33)1/3mm =20.92毫米
???考虑键槽一系列标准的影响,采取e=22毫米
??3,齿轮受力计算
???收到的齿轮扭矩:T = 9.55×106P / N = 9.55×106×2.64/473.33 = 53265?
???齿轮力:
?????????圆周力:FT = 2T / D = 2×53265/50N = 2130N
?????????径向力:FR = Fttan200 = 2130×tan200 = 775N
??????确定轴类零件的位置和固定方式
???单级减速齿轮,你可以安排中央齿轮箱轴承对称布置
??论齿轮两侧。齿轮依靠油环和轴向定位并固定在套筒上
依靠平键和周向固定的干扰,该轴的两端
承套筒的轴向定位的实现,依靠的干扰符合环固定轴
两端的轴承盖来实现轴向定位,
的第4段,以确定轴的直径和长度
6206深沟球轴承,内径30毫米的主,
的宽度为16mm。考虑齿轮的端面和壳体壁,轴承的端面和壳体的内壁有一定的时刻,然后采取套筒长度20mm,那么段的长度36毫米安装轮毂宽度的齿轮部的长度2毫米。
(2)复合材料的弯曲和扭转强度计算
(1)要求已知的节圆直径:D2 = 50
(2)向已知扭矩:T = 53.26N?中号
(3)向圆周力Ft:根据课本P127(6-34)
尺= 2T3/d2 = 2×53.26/50 = 2.13N
④求径向力Fr的课本P127(6-35)
= FT神父?若tanα= 2.13×0.36379 = 0.76N
⑤∵两轴承对称
∴LA = LB = 50
(1)求支座反力FAX,FBY,FAZ,FBZ
FAX = FBY = FR / 2 = 0.76 / 2 = 0.38N
FAZ = FBZ = FT / 2 = 2.13 / 2 = 1.065N
(2)横截面在垂直平面矩
MC1 = FAxL / 2 = 0.38×100/2 = 19N?中号
(3)的横截面中的C的水平的弯曲力矩
MC2 = FAZL / 2 = 1.065×100/2 = 52.5N?中号
(4)计算的合成的矩
MC =(MC12 + MC22)1/2
=(192 52.52)1/2
= 55.83N?中号
(5)计算的等效弯矩:根据课本P235α= 0.4
MEC = [MC2 +(αT)2] 1/2 = [55.832 +(0.4×53.26)2] 1/2
= 59.74N?中号
(6)检查的力度危险的C节
由式(10-3)中
ΣE= MEC /(0.1d3)= 59.74x1000 /(0.1×303)
= 22.12Mpa <[σ-1] = 60Mpa
∴此轴具有足够的强度
(7)滚动选择和检查计算
????从动轴的轴承
预期寿命的条件下,轴承
L'H = 10×300×16 = 48000h
(1)初选轴承型号:6209,
???检查[1]表14-19所示:D = 55毫米,外径D = 85毫米,宽度B = 19MM,基本额定动负荷C = 31.5KN基本额定静负荷CO = 20.5KN
???调查[2]表10.1极限转速9000r/min
??????
????(1)已知NII = 121.67(转/分)
两轴承的径向反作用力:FR1 = FR2 = 1083N
根据教科书的P265(11-12)轴承内部的轴向力
FS = 0.63FR那么FS1 = FS2 = 0.63FR1 = 0.63x1083 = 682N
(2)∵FS1 + FA = FS2 FA = 0
因此,应采取按任何一端,现在就按结束结束
FA1 = FS1 = 682N FA2 = FS2 = 682N
(3)求系数X,Y
FA1/FR1 = 682N/1038N = 0.63
FA2/FR2 = 682N/1038N = 0.63
根据课本P265表(14-14)= 0.68
FA1/FR1 E X1 = 1 FA2/FR2 <E x2 = 1
Y1 = 0 Y2 = 0
(4)计算的等效载荷P1,P2
根据教材P264表(14-12)取f P = 1.5
(14-7)风格的基础上课本P264
P1 = FP(x1FR1 + y1FA1)= 1.5×(1×1083 +0)= 1624N
P2 = FP(x2FR1 + y2FA2)= 1.5×(1×1083 +0)= 1624N
(5)的轴承寿命的计算
∵P1 = P2,所以他们选择了P = 1624N
∵深沟球轴承ε= 3
根据手册6209-CR = 31500N
我们获得课本P264(14-5)
LH = 106(ftCr / P),ε/60n
= 106(1×1624分之31500)3/60X121.67 = 998953h> 48000h
∴预期寿命是足够的
??????????
??????主动轴轴承:
???(1)轴承初选型号:6206
??查[1]表14-19,:D = 30毫米,外径D =62毫米,宽度B = 16毫米,
基本额定动载荷C = 19.5KN基本的静载荷CO = 111.5KN
????调查[2]表10.1极限转速13000r/min
??????预期寿命的条件,对轴承
L'H = 10×300×16 = 48000h
????(1)已知NI = 473.33(转/分)
两轴承的径向反作用力:FR1 = FR2 = 1129N
根据教科书的P265(11-12)轴承内部的轴向力
FS = 0.63FR那么FS1 = FS2 = 0.63FR1 = 0.63x1129 = 711.8N
(2)∵FS1 + FA = FS2 FA = 0
因此,应采取按任何一端,现在就按结束结束
FA1 = FS1 = 711.8N FA2 = FS2 = 711.8N
(3)求系数X,Y
FA1/FR1 = 711.8N/711.8N = 0.63
FA2/FR2 = 711.8N/711.8N = 0.63
根据课本P265表(14-14)= 0.68
FA1/FR1 E X1 = 1 FA2/FR2 <E x2 = 1
Y1 = 0 Y2 = 0
(4)计算的等效载荷P1,P2
根据教材P264表(14-12)取f P = 1.5
(14-7)风格的基础上课本P264
P1 = FP(x1FR1 + y1FA1)= 1.5×(1×1129 +0)= 1693.5N
P2 = FP(x2FR1 + y2FA2)= 1.5×(1×1129 +0)= 1693.5N
(5)的轴承寿命的计算
∵P1 = P2,所以他们选择了P = 1693.5N
∵深沟球轴承ε= 3
根据手册是6206-CR = 19500N
我们获得课本P264(14-5)
LH = 106(ftCr / P),ε/60n
= 106(1×19500/1693.5)3/60X473.33 = 53713h> 48000h
∴预期寿命是足够的
?
七键连接的选择,并且检查计算
1。据的长轴直径的大小,由[1]表12-6中
高速轴(驱动轴),V型皮带轮联轴器键:键8×36,GB1096-79
大齿轮和轴连接键:的钥匙14×45 GB1096-79
联轴器键:键10×40 GB1096-79
2。关键的强度校核
?大齿轮和轴的关键:关键14×45 GB1096-79
B×H = 14×9,L = 45,LS = L - B =31毫米
圆周力:FR = 2TII / D = 2×198五十零分之五百八十零= 7943.2N
挤压强度:= 56.93 <125?150MPA = [ΣP]
因此,挤压强度足够
剪切强度:= 36.60 <120MPA = []
因此,剪切强度是足够的
8×36的关键GB1096-79和键10×40 GB1096-79检查,根据上述步骤,并符合要求。
八,减速齿轮箱,盖子及配饰设计
1,减速机附件
曝气机
室内使用时,选择通风(一次过滤),采用M18×1.5
油位指示器
选择游标M12的
起重设备
采用盖耳片箱座。
放油塞
选择外六角油塞和垫片M18×1.5
根据“机械设计课程设计表5.3选择合适的型号:
从盖螺丝型号:GB/T5780 M18×30,材质Q235
高速轴轴承盖螺栓:GB5783?86 M8X12,材质Q235
低速轴轴承盖螺栓:GB5783?86 M8×20,材质Q235
博尔特:GB5782?86 M14×100,材质Q235
案例的主要尺寸:
:
???(1)箱座壁厚Z = 0.025A +1 = 0.025×122.5 +1 = 4.0625 Z = 8
?????????(2)油箱盖和墙壁厚度Z1 = 0.02A +1 = 0.02×122.5 +1 = 3.45
????????????????????????? ???????以Z1 = 8
?????????(3)盖法兰厚度B1 = 1.5z1 = 1.5×8 = 12
?????????(4)箱座法兰厚度B = 1.5z = 1.5×8 = 12
????????(5)的厚度的框座底部凸缘B2 = 2.5z = 2.5×8 = 20
?????????(6)接地螺钉直径df = 0.036a +12 =
????????????????????0.036×122.5 +12 = 16.41(共18个)
?????????(7)数的接地螺钉N = 4(<250)
????????(8)的轴承旁的连接螺栓直径d1 = 0.75df = 0.75×18 = 13.5(一个14)
????????盖(9)和所述座椅连接的螺栓直径d2 =(0.5-0.6)自由度= 0.55×18 = 9.9(二,10)
?????????(10)连??接螺栓D2的间距L = 150?200
?????????(11)轴承盖螺栓直D3 =(0.4?0.5),DF = 0.4×18 = 7.2(N = 8)
?????????(12)检查孔盖螺丝D4 =(0.3-0.4),DF = 0.3×18 = 5.4(6)
????????的定位销(13)的直径D =(0.7-0.8)d2的= 0.8×10 = 8
????????(14)df.d1.d2的方块距离C1的外壁上的
?????????(15)Df.d2
?????????
????????(16)凸台高度:确定在根据与低速的轴承座的外径,以扳手操作为准。
外槽壁(17)从端面的轧辊轴承座C1 + C2 +(5?10)的距离
(18)齿轮的齿顶圆与内箱壁间距离:> 9.6毫米
(19)的齿轮内盒的端壁间的距离:= 12毫米
(20)盖,箱座肋厚:M1 = 8毫米,M2 = 8毫米
(21)的轴承盖的外径(D)+(5?5.??5)d3上
????????D?轴承外径
(22)轴承:尽可能靠近旁边的连接螺栓距离,遵守不干涉对方的MD1和MD3一般取S = D2。
九,润滑与密封
1齿轮的润滑
使用浸油润滑,单级圆柱齿轮减速机,速度ν<12米/秒,当m <20时,浸油深度h牙齿的高度,但不小于10毫米,所以油浸泡过的高度约36毫米。
2滚动轴承的润滑
轴承圆周速度,所以应该开设油沟,飞溅润滑。
3。润滑油的选择
与同种润滑油的齿轮和轴承是更方便的小型设备,考虑到设备,选择GB443-89损耗系统用油L-AN15润滑油。
4的密封方法的选择
可选法兰端盖调整方便,闷盖安装在框架旋转轴唇形密封的密封。密封模型由组件GB894.1-86-25的轴承盖的结构的大小是由轴承位置的外径的轴直径确定的。
10,设计总结
课程设计的经验
课程设计需要勤奋和努力钻研的精神。步骤一步克服的事情会在第一时间,第一,似乎没有人有感情的挫折,遇到困难,可能需要持续几个小时,十几个小时的不停工作,研究的最终结果的那一刻快乐是很容易的,叹了口气!
课程设计过程中,几乎所有在过去所学的知识不扎实,很多计算方法,公式都忘了,不断地把信息,阅读,和同学们互相探讨。虽然过程很辛苦,有时不得不打消了这个念头,但一直坚持了下来,完成了设计,也学会了要回很多以前没学好的知识,并同时巩固这方面的知识,提高运用所学知识的能力。
11,参考的数据目录
[1]“机械设计基础课程设计,高等教育出版社,陈立德主编,第二版,2004年7月;
[2]“机械设计基础,机械工业出版社的编辑胡甲秀2007年7月第一版
㈢ 调查方法及其设备
大洋多金属结核矿产资源的勘查需要综合应用各类地球物理勘探方法和地质勘查方法。地球物理勘探方法有:海底地形地貌调查,重力、磁力调查,地震调查;多频探测和海底照相以及深拖和多波束回声测深等先进的勘探系统。各类地质勘查方法有:有缆地质采样、无缆地质采样、温度-盐度-深度测量等。在不同的勘探阶段所采用的方法种类以及工作量要求均有所差别。下面对各种调查设备(图版Ⅱ—2)及其方法作进一步阐述。
3.2.1地球物理勘查方法及其调查设备
1.海底地形地貌测量及其调查设备
海底地形地貌测量是大洋多金属结核调查中必须执行的调查项目之一。通过水深测量,可以了解海底地形特征和海底基本情况,从而为评价和开采矿区提供必须的基本资料。
在区域调查阶段,海底深度测量工作主要采用单波束回声测深仪,以揭示海底地形地貌。传统的做法是运用回声测深仪测量调查区的水深值以获得地形地貌的基本信息。近年来一些先进的测试仪器如SEABEAM等多波束测量装置的运用,使得海底地形地貌测量变得更加精确可靠。有关SEABEAM等仪器设备的性能和有关资料将在下面叙述。这里将阐述运用回声测深仪执行海底地形地貌调查的有关情况。
在区域调查阶段,水深测量常用的仪器为12.5kHz的万米测深仪,其测量精度由航行中船舶的定位精度和测深精度决定。所得的测量数据经过水深校正和声速校正后即可得到相应的水深值,用于绘制海底地形图。这种测深仪的缺点是水深数据采样间距大(1km),难以准确地反映地形地貌形态,常把较小的地形轮廓拉平,使海底起伏平缓化,复杂地区的地形简单化。
2.地震测量及其设备
为了解海底沉积物的分布特征、沉积层的内部结构和基底起伏,在大洋多金属结核勘查工作中往往采用单道地震的声波勘查方法。设备配置方案为NEC-20C单道剖面仪、数字地震仪、气枪、漂浮电缆等,资料以模拟方式记录或者数字化方式记录,炮号以数字方式记录在卫星导航系统的磁带上。工作航速常用6kn。测线首尾端点应有合格的导航定位点,单道地震的数字记录常常和其它声波探测结果综合用于多金属结核的分布状况的解释。
单道地震资料与多频探测资料结合往往能获得较好的解释结果,这项调查常用于多金属结核的初期阶段。
3.多频探测及其设备
多频勘探数据处理系统(multi-frequency exploration system)是一种利用多种频率的声波勘探深海多金属结核丰度和粒度大小的计算机数据处理系统。该系统可以在正常的航行速度(10~12kn)下工作,并可以在船上对已获得的数据进行处理,迅速获得多金属结核的丰度和粒度值。
多频勘探数据处理系统主要由声波发射和接收、模拟信号检测和数据处理三部分组成。在声波发射和接收部分配置有浅层剖面仪(SBP)、测深仪(PDR)和窄波束测深仪(NBS)等装置。模拟信号检测部分的功能是对声波信号进行放大、滤波。数据处理部分则对声波信号进行数字化、存储及数据处理。目前,它采用频率为:SBP——3.5kHz,PDR——12kHz,NBS——30kHz三种不同频率的声波发射和对应的接收仪器。
多金属结核呈席状分布于海底表层,表层沉积物一般为硅质粘土、深海粘土、硅质软泥或钙质软泥。这类沉积物富含孔隙水,质地松软均匀,声速接近于水或比水略低,声波在此层的反射率很低,可以近似地认为不受阻碍地穿透这一沉积层(即透声层),多金属结核连同下伏的沉积层在3.5kHz浅层剖面上表现为一席状披盖的无反射带或弱反射带(即透声层)。沉积速率过高或过低的海域都不利于结核的生长,只有特定厚度的声波透声层才有利于多金属结核的赋存。多频探测系统使用MFES-100B多频勘探数据处理系统与3.5kHz浅层剖面仪和12kHz回声测深仪联机的方式测量结核的丰度,若要测量结核的粒度还需配置30kHz窄波束剖面仪。多频探测与单道地震检测资料相结合往往可以得到更好的解释效果。
多频探测与其它方法结合能得到更完满的结果,这包括用地质采样等多种手段。一些国家利用多频探测系统进行多金属结核调查,其结果与实际抓斗取样结果相比较,相关系数达0.7。
当多频勘探数据处理系统与调查船的其它声波探测器,如回声探测器和深海浅层剖面仪一起使用时,可连续测得海底多金属结核的分布密度和大小等资料。在此种情况下,回声测深仪和深海浅层剖面仪等的频率在理论上应在下列范围:3~5kHz、8~15kHz和25~35kHz。因为所欲探测的结核的大小的直径为几厘米到>10cm不等,所以多频勘探数据处理系统能与任何一般规格的声波探测仪器结合使用,只要从这些仪器测得的声波输出信号给予线性放大,并加以控制,以避免饱和即可。
多频勘测的具体工作方法与其它物探方法类似,测网的布置要依照不同的调查阶段而定。按不同的精度要求和比例尺选择适当的数据采集时间间隔,通常是每公里采集3~4个点,因而对不同的航速要有不同的采集时间间隔,以保证勘探精度要求。
多频探测系统与无缆式抓斗或有缆抓斗相比较有如下优点:
(1)速度快;
(2)可以获得连续的整条测线的数据;
(3)相关系数为0.7~0.9;
(4)工作方便,安全可靠。
与海底照相和海底电视相比较,多频探测系统成本低、速度快、安全可靠并不受海底地形起伏和海山等障碍物的影响。它适合于在大洋中进行大面积的连续调查。
4.重力、磁力测量及其仪器设备
重力、磁力测量往往在大洋多金属结核调查的初期进行,其目的是了解调查区域的构造特征、岩浆活动以及海底地形、地貌变化的控制因素。我国现有的调查船往往都配置有这类设备,如海洋四号船使用KSS-5型海洋重力仪和G821G型核子磁力梯度仪;向阳红16号船配置有KSS-5型海洋重力仪和CHHK-2型海洋核子磁力仪。
5.海底照相及其设备
通过海底照相,在照片上可直接观察到多金属结核在大洋表面的赋存状态,求得其覆盖率、粒径和丰度,并了解洋底表层沉积物的特征、底栖生物的活动等信息。海底照相通常采用两种方法和设备:
(1)自返式海底照相系统该设备配合自返式采样装置可以拍摄采样点的海底沉积物和多金属结核的分布特征。美国Boathos公司生产的改进型4201自返式抓斗配备有海底照相系统。这种系统把袖珍的135相机装在一高压密封罐中,照相机系有2.0kg的重物,当与海底接触时启动电磁快门。在取样前触发一次照相,拍摄的海底面积最大为2.1m×1.4m。
图3—1海底照相系统
(2)拖曳式海底照相系统该系统的作用是探明海底多金属结核赋存状态,照片供研究人员计算结核覆盖率、推算丰度及其它解释使用。海洋四号采用英国Camera Alive公司生产的CI800和CI256型海底照相系统(图3—1),两系统的结构和原理相同,均由照相机、闪光灯、声脉冲发生器、触发器、直流电源和同步控制器组成。前者可以连续拍摄800张135彩色胶片,后者可以连续拍摄256张135彩色胶片(照相机镜头离海底距离3m,每张胶片的画面最大覆盖面积3.9rn×2.6m)。照相系统工作时,钢缆连结,万米绞车收放,声脉冲发生器和回声测深仪的应答器确定和控制海底照相机到达海底预定深度,每触发一次拍摄相片一张。系统结构合理,性能良好,成功率达到80%左右。
亦有一些国家将海底电视勘查系统用于大洋多金属结核海区海床勘查,当然这些设备的技术性能亦应满足如下要求:①作业深度——6000m;②拖曳速度——2.5kn;③电视离海底距离——3~10m;④像帧数——2×3150;⑤电视系统——慢速扫描标准。
6.先进的勘查系统及其设备
深拖系统和多波束回声测深仪等先进勘探系统是西方国家在多金属结核勘探阶段采用的手段,尤其是带有电视/照相装置的深拖系统,它可用于海底表层多金属结核的直接观察和评价。深拖装置所配备的浅层剖面仪、旁侧声纳以及多波束回声测深仪配置的测深仪、浅层剖面仪和旁侧声纳等均可以快速、精确地提供海底有关地形起伏、成分[1]、海底结构和构造等信息。这些设备往往在勘查的后期阶段使用。我国现已引进了这类设备,在开辟区内结核勘查的中、后期阶段,可以利用这些勘查系统获得精确可靠的资料。
(1)深拖系统深拖系统主要由声学拖体和光学拖体两部分组成。以美国Simrad公司制作的AMS-60SI型深拖系统为例,该装置的声学拖体配备有浅层剖面仪(4.5kHz)、旁侧声纳(56.7kHz)等测量系统,具有旁侧声纳、条带水深测量和浅地层剖面测量等多种声学测量功能;光学拖体配置有一套电视/照相系统。工作水深可达6000m。该设备还备有为旁侧声纳和浅层剖面资料归位校正的传感器。当作业中因拖鱼深度变化而引起的地形畸变时,可通过联机自动归位校正。拖鱼结构设计最大拖速为8kn,然而,该系统在运用浅层剖面仪(4.5kHz)、旁侧声纳(56.7kHz)等测量系统进行工作时,则将深拖装置置于海底之上50m处,以拖速1.5kn进行航行。
我国购置的深拖设备,包括一套AMS-60SI标准配置的声学拖体和一套电视/照相光学拖体、甲板控制和数据采集工作站、后处理工作站以及Dynacon柴油机-液压绞车系统和万米同轴电缆。在声学和光学拖体中,各种设备的技术指标分别如下:
旁侧声纳
发射频率56.7kHz
发射功率2000W(RMS,Hi设置)150W(RMS,Lo设置)
带宽水平1.5°±0.1°垂直600
最小旁辨压缩20dB
信号带宽.8kHz
磁通门罗经KVHC100,0.10分辨率
横纵摇传感器0.1°分辨率
压力/深度传感器0.01m分辨率
条带水深测量系统为同相干涉测量,增加了一组换能器和相关电路,包括波束寻找和波束正常化特征电路。
海底剖面仪
发射频率4.5kHz
发射功率500W(RMS)
带宽±25°
光学拖体的配置
ColmekTVTM多路传输系统
Simradphotosea5000D照相机
Simradphotosea1500SD闪光灯①成分泛指地层分层、分层结构等。
Ospreysitoe 1323电视摄像机
600TV线5×10-4LUX
电视照明灯
高度计Simrad Mesotech Mode 1807
电视信号传输速率实时黑白传输30帧/s
这项装置应能满足多金属结核后阶段详查工作的要求。
(2)多波束回声测深仪海底多波束测量系统能提供较高密度和较高质量的地形测量资料。目前在一些先进国家,该设备的使用已经逐渐取代了单波束的深海测深仪。法国从1980年开始在“让·夏尔科”号海洋科考船使用Sea Beam多波束回声测深仪,在认识海底含多金属结核地区的地貌方面取得了重大进展。这个系统发出16束狭窄的声波(每束2°40′),构成一个复杂的系列,能自动补偿船的纵横摇动。在进入船只本身的航行数据后可以得出航道两侧相当于海底深度2/3的长条的海底地形图。在5000m水深的海域其测量的分辨率不大于20~30m。多波束回声测深仪的优点是能在相对较短的时间内进行大面积的探测,在5000m水深的海域内可以在25天内完成面积为3万km2的测区。利用多波束回声测深仪可以显现回声测深仪不能显现的一些地貌和构造特征。但在勘探的最后阶段,仍无法取代高分辨率的深拖系统。
这类测量系统的深度测量范围为10~11000m,最新一代的海底多波束测量系统包括:海底测深系统、旁侧声纳和浅层剖面仪。目前已有德国的ATLAS公司、挪威的SINRAD公司和美国的SEABEAM仪器公司生产制作这类系统。
以SEABEAM仪器公司制作的SEABEAM2100型为例,其主要装置有:发射换能器子系统、水听器子系统、发射机子系统、接受机和声纳处理机子系统、工作站以及绘图处理机和显示储存子系统。
最新一代的多波束测量系统集测深、旁侧声纳和浅地层剖面仪功能于一体,可以同时测量并获得海底宽幅的地形资料、旁侧声纳图像资料、海底浅地层剖面资料,绘制海底等深线图,并揭示有关地形起伏、成分、海底结构和构造等有用信息。
SEABEAM 2100型多波束测量系统的主要技术指标:
深度范围10~11000m
频率2~7kHz
声源电平233dB/(μPa·m)
发射功率30kW(峰值线性)
TX动态范围70dB
TX脉冲射窗口矩形、余弦
3.2.2地质勘查方法及其调查设备
在各个阶段的多金属结核调查中,都必须按测站系统地采集地质样品用于直接的观察、描述和测试研究。研究目的不同,调查要求不同,所采用的采样设备也不同。以下将列举各种样品采集装置及其用途。
1.有缆地质采样器
有缆地质采样的项目包括抓斗、箱式取样器、拖网、重力取样器和重力活塞取样器等多种采样手段。
(1)抓斗抓斗是采集多金属结核或表层沉积物样品最常用的设备。有缆抓斗的配套装置是带钢缆的深海绞车和供取样器投放和回收的倒L型吊架或A型架。在离取样器50~100m处的钢缆上装上声脉冲发生器,它产生的脉冲信号及海底反射信号由测深仪接收,以便操作人员掌握抓斗到达海底的情况,及时进行定位和回收。通常采用的抓斗的开口面积为0.25m2(50cm×50cm)。目前我国大洋多金属结核调查所采用的抓斗多选用中国科学院(青岛)海洋研究所制作的大洋50型抓斗。
(2)箱式取样器箱式取样器(图版Ⅰ—1)用于采集不受扰动的海底沉积物样品,其取样面积为0.25m2(50cm×50cm)。箱式取样器用钢缆连结,由万米绞车释放和回收。在投放海底采集样品时,根据声脉冲发生器发出的信号确认取样器是否已抵达海底。
(3)拖网拖网(图版Ⅰ—2)用于海底拖曳采集多金属结核和岩石样品,其网口为1.2m×0.6m,钢质。网身为尼龙绳编织,网眼一般为1.5cm×1.5cm,长度2m左右。网尾固定一重锤,以维持网身伸展状态。收放及拖曳作业则用钢缆及万米绞车进行,必要时船舶配合以低速移动。
(4)重力取样器重力取样器用于采集柱状沉积物样品,取心直径为7.3cm,长度为3.2m。用钢缆连接,由万米绞车控制释放和回收。重力取样器和其它有缆采样器一样,需要在钢缆上安装一声脉冲发生器,作为取样器到达海底的应答手段,便于操作人员控制释放和回收。目前我国在大洋多金属结核矿产资源调查中常用的重力取样器为美国Benthos公司所产的2175型重力取样器。
(5)重力活塞取样器在采集长柱状沉积物岩心时往往需要采用大型重力活塞取样器(图版Ⅰ—3)。这种取样器的优点是被采集的沉积物样品不被扰动,而且能获得有足够长度的沉积物岩心。Benthos公司生产的2450型重力活塞取心器能获得15.2m长的岩心,经过一定的改装还可获得更长的岩心。岩心的长度取决于研究工作的需要以及调查船工作面的大小。在安装有声脉冲发生器的重力活塞取心器到达海底时,取样器巨大的自重和活塞底局部真空所造成的压差将柱状沉积物压入样管,即可获得这种长柱状沉积物样品。声脉冲发生器和回声测深仪的应答,将保证操作人员能正确了解重力活塞取心管到达海底的时间,以便控制它的收放。
这种取心器只是在对某些地点进行详细勘探时才系统地使用。它既能从沉积物表层,也能从较深的地层采集样品。这些样品不仅能用于土质特性的研究,还可以对这些含结核地区的地质史进行科学研究(例如:沉积学、地球化学、生物学、年代测量等)。
2.无缆地质采样
无缆地质采样包括自返式抓斗和自返式重力取心器等多种采样手段,现分别叙述如下:
(1)自返式抓斗自返式抓斗是取多金属结核的最主要手段。我国采用的是美制4201型自返式抓斗(图版Ⅰ—4),取样面积为0.2m2。自返式抓斗的工作原理为:用载有压载物(铁砂)的抓斗沉入海底后,自动触发装置把装有沉积物样品的抓斗取样网合拢,同时释放压载物。由于浮球的作用,网中的样品被带出水面。依靠导航定位、信号旗、闪光灯、无线电信标等装置的帮助回收自返式抓斗。这种抓斗在5000m左右水深的海域作业时每个站位的作业时间约为3~4h。采用自返式抓斗作业的最大优点是调查船可以在连续航行中采集样品。因此,这是获取多金属结核的主要设备。
装在取样器上的照相机,拍摄的每张照片涉及的海底面积约为1m2,拍摄方向稍微偏离垂直线。样品是在近于拍摄的同一时间取得的,取样的理论面积为0.18m2。
取样系统的采获量随结核的大小而变化,不能将所采结核的重量直接折算为丰度(kg/m2);这一必要数据是通过对样品和海底照片进行严谨的分析比较而得出的。
这种采样装置在矿床勘查初期用得很多,实践证明,其损失率约为1%,颇为有效。每个采样点算作一个站位。一组站位(通常5~7个)构成一个测站。
(2)自返式重力取心器
自返式重力取心器用于采集海底柱状沉积物样品。其取心直径为7.3cm,最大取心长度为1.22m,其工作原理与自返式抓斗相同。采用自返式重力取心器的优点是获得未被扰动的柱状沉积物样品,以便研究这一深度内沉积物的沉积特征等各类地质信息。采集的沉积物样品回收则依靠导航定位以及取心器上所带的闪光灯的帮助,因此在夜间作业效果较好。
自返式取心器虽然容易操作,但是效果不稳定,在作业的可靠性(它不能用于固结沉积物)和测量有效性方面亦是如此。
图3—2温盐深(CTD)测量系统
3.温度-盐度-深度测量
目前,在大洋多金属结核勘查工作中,对调查站位海水的温度、盐度和水深(简称温盐深)的综合测量,常采用美国EG&G公司生产的MARK-Ⅲ型温盐深测量系统(图3—2)。其主要功能既满足了部分地质调查项目的要求,亦符合水文调查的需要。测量项目有海水的温度、盐度、深度、电导率、pH值、溶解氧、声速和密度的纵向分布值等,并可以选择12个不同深度水层采集水样。每个水样的体积为500ml,用于不同的研究目的。
3.2.3水文气象观察
水文气象调查工作虽然是一项辅助工作,但其调查结果对于多金属结核的地质成因及分布的探讨,对于调查规划的制定和实施都有重要意义。水文气象观察的内容应包括温盐深的测量、海流的测量和气象观察等项目。在不同的阶段,调查的内容和要求也不同。
1.水文地质调查
水文地质调查包括温度、盐度、水色透明度、海流和海浪的调查。水文地质调查一般采用定点调查的方式,它又可分为断面观测、大面观测和连续观测等几种。
由于水文地质调查往往是定点观测,采用温盐深仪测量系统(CTD)在测量观测点的水深的同时就可以满足温度和盐度的测量要求,因此,选用的设备必须满足工作区适用的水深范围和所测水文要素的测量要求。
海流观测主要是测定海流的流速和流向,辅助测量风速和风向,在测量过程中,对海流流速的准确度不大于±3cm/s;流向准确度不大于±10°。大洋海流的观测多采用声学多普勒剖面仪或自容式海流计,借助于深海测流浮标系统进行测量。近年来,计算机系统的配置,使得海流观测数据可以进行实时处理,处理后的数据可记录在磁盘上或磁带上。
海浪观测需要测量海浪的波高、周期、波向、波形和海况。海浪的观测既可以用目测,也可以用仪器测量。仪器测量一般采用浮标式加速度型测波仪。配有数据处理系统的测波仪,可借助系统的微机对观测资料进行实时处理,求得波高、有效波周期、最大波高和最大波周期;处理后的资料可以在荧光屏上实时地显现出来,也可以记录在磁盘和磁带上,通过回放机和打印机直接打印出来。
2.气象调查
各个航次的大洋调查都需要进行海面气象调查,因为它是为天气预报和水文地质调查目的服务的。大洋勘查中不断积累的气象调查资料亦将为今后对这一海区的多金属结核矿区的开发评价提供气象方面的依据。
海洋气象调查的内容包括海冰、表层气温、天气现象、能见度、云、风、空气的温度和湿度、气压等气象要素。这些项目均属于常规的调查工作,使用常规的设备就可以完成。在当前大洋多金属结核勘查中亦经常可以借助气象卫星发布的资料指导大洋调查工作的实施,然而在大洋多金属结核勘查工作中坚持进行这项气象调查有助于对气象卫星发布数据的正确性进行判别。不断积累的气象资料将有助于对预定的开发区作气象方面的正确评价。
㈣ 对实验进行改进是创新的表现方式之一.下图是某研究性学习小组设计的几种装置,请你分析并回答下列问题:
(1)熟记常用仪器的名称可知A装置中所用玻璃仪器的名称是:试管;
(2)实验版室用分解过氧化权氢溶液的方法制氧气时,反应物的状态是固态和液态,反应条件是常温,可用A装置;过氧化氢以二氧化锰为催化剂生成水和氧气.故反应方程式为:2H2O2
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