160T過跨車設(shè)計(jì)【電動(dòng)】【鐵水過跨車鋼鐵過跨車】【說明書+CAD】

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Particularly,BOF in our country is developing rapidly, the converter steel production and varieties is increasing,the capacity of converter is also expanding. In order to improve productivity and reduce energy consumption, reduce labor intensity of workers, and ensure smelting qualified molten stell in a few minutes, converter equipment and auxiliary equipment must have a higher level of mechanization and automation.In this paper, first of all,collect information of the molten hot metal cars and trucks,understanding the types of hot metal cars, characteristics and scope of its application, the working principles and structural features. And discusses the molten hot metal cars and trucks application and development trends at home and abroad.Then,design the walking mechanism of this 160T hot metal cross car.Walking mechanism fromed by the motor, gear, coupling, shaft, wheel and brake. Firstly, identify the walking speed and total weight of the hot metal cross car.secondly, based on the total weight and walking speed,design the motor and reducer of the walking mechanism,select the couplings,brakes and bearings of the walking mechanism transmission system, and the track and wheels of the walking mechanism. Finally, check the selected motors, gear reducers, shafts, bearings and other important parts, as well as determine the lubrication mode and analysis of environmental protection and economy. Key word ：Hot metal car；160T cross car；Walking mechanism；Motor；Reducer 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 III 頁 目錄 摘要 .I ABSTRACT .II 1. 緒論 .1 1.1. 選題背景及目的 .1 1.2. 鐵水車的種類 .1 1.2.1. 對(duì)鐵水車的基本要求.1 1.2.2. 鐵水車的種類及特點(diǎn).2 1.3. 發(fā)展趨勢(shì) .6 2. 整體方案評(píng)述 .8 2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和主要型式 .8 2.2. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成 .9 2.2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)類型的選擇與臺(tái)數(shù)確定.9 2.2.2. 減速器的類型選擇.10 2.2.3. 聯(lián)軸器選擇.10 2.2.4. 車輪和軌道的選擇.11 2.2.5. 制動(dòng)器選擇.12 2.2.6. 軸承的選擇.13 3. 力能參數(shù)確定 .14 3.1. 設(shè)計(jì)參數(shù) .14 3.2. 走行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)電機(jī)功率 .14 3.3. 走行機(jī)構(gòu)的減速器及傳動(dòng)比 .15 3.4. 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核 .16 3.5. 電動(dòng)機(jī)過載能力校核 .16 4. 主要零件強(qiáng)度計(jì)算 .18 4.1. 90主動(dòng)輪組 .18 4.1.1. 軸的校核.18 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 IV 頁 4.1.2. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度.21 4.1.3. 鍵的校核.27 4.1.4. 軸承的壽命計(jì)算.29 4.1.5. 車輪和軌道的選擇計(jì)算.32 4.2. 90從動(dòng)輪組 .33 4.3. 減速器齒輪的校核 .33 5. 潤滑方式的選擇 .38 5.1. 減速器的齒輪潤滑 .38 5.2. 軸承的潤滑 .39 6. 環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析 .40 6.1. 設(shè)備的環(huán)境保護(hù) .40 6.2. 設(shè)備經(jīng)濟(jì)性分析 .41 結(jié)束語.42 致謝 .43 參考文獻(xiàn) .44 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1. 緒論 1.1. 選題背景及目的 隨著鋼鐵工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，冶煉方法及冶煉設(shè)備也在逐步得以改進(jìn)。特別是 轉(zhuǎn)爐煉鋼在我國的發(fā)展速度很快，轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量和品種不斷增加，轉(zhuǎn)爐的容量也在不 斷擴(kuò)大。為了提高生產(chǎn)效率，降低能耗，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證在幾十分鐘內(nèi)煉出 合格的鋼水，轉(zhuǎn)爐設(shè)備及其擂助設(shè)備都必須具有較高的機(jī)械化和自動(dòng)化水平?；扈F水 車及棍鐵爐就是其中的主要輔助設(shè)備，它們負(fù)責(zé)向轉(zhuǎn)爐提供鐵水。 混鐵水車及混鐵爐不論在設(shè)備結(jié)構(gòu)上還是工藝要求上都有很大不同，但兩者的作 用是相同的。它們通過本身的動(dòng)作對(duì)貯存的鐵水進(jìn)行化學(xué)成份的混均和對(duì)鐵水的保溫， 而貯存鐵水本身是其最為重要的功能。 鐵水運(yùn)輸是冶金企業(yè)關(guān)鍵工藝之一。鐵水罐車是鋼鐵企業(yè)鐵水運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ撸?目前國內(nèi)鐵水罐車主要有兩種：一種是敞口式鐵水車，一種是魚雷形混鐵車(簡稱魚雷 罐車) 。中小型高爐一般采用敞口式鐵水車，大型高爐多采用魚雷罐車。采用不同的鐵 水運(yùn)輸車輛，對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)節(jié)奏和鋼鐵質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不同的影響。萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公 司目前全部采用敞口式鐵水車，對(duì)于現(xiàn)在的生產(chǎn)節(jié)奏和鐵水預(yù)處理工藝尚能適應(yīng)，但 對(duì)于將要新建的銀山型鋼 3 號(hào)高爐和新型 KR(電磁攪拌 )脫硫方式而言，目前的運(yùn)輸方 式能否適應(yīng)是擺在我們面前十分迫切的課題，為此，必須研究新的鐵水運(yùn)輸方式，以 適應(yīng)鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展的需要。 1.2. 鐵水車的種類 1.2.1. 對(duì)鐵水車的基本要求 鐵水車是專門運(yùn)送鐵水罐的車輛。鐵水罐可在車架上傾翻而卸載，也可用起重機(jī) 吊起卸載。對(duì)鐵水車的基本要求為： 1）單位長度上的有效容量（t/m）愈大愈好，這樣可以降低鐵口標(biāo)高和縮短出鐵 場的長度； 2）無論空罐或重罐均要求具有足夠的穩(wěn)定性，不得自動(dòng)傾翻，而傾翻時(shí)所需能量 應(yīng)盡量小； 3）具有良好的保溫性能，鐵水罐中形成的廢鐵和鐵瘤要少； 4）具有足夠的強(qiáng)度，安全可靠，結(jié)構(gòu)緊湊合理。為了減輕重量，每噸載重量的金 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 屬制品的數(shù)量越低越好。 1.2.2. 鐵水車的種類及特點(diǎn) 1、敞口式鐵水車 敞口式鐵水車(圖 1.1)是鐵水鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具之一，運(yùn)用已極為普遍，現(xiàn) 已形成系列化產(chǎn)品，主要有 ZT-35，ZT-65 ， ZT-100， ZT-140， ZT-170 型鐵水車。 表 1.1 為國內(nèi)部分鐵水車的主要技術(shù)參數(shù)。 圖 1.1 敞口式鐵水車 隨著冶金工業(yè)的快速發(fā)展，冶金企業(yè)逐步向產(chǎn)量大型化、地域廣闊化發(fā)展，這種 低速度、近距離、小噸位、單一且可靠性差的鐵水車運(yùn)輸方式已越來越不適應(yīng)未來的 發(fā)展。敞口式鐵水車主要用于將煉鐵高爐的鐵水運(yùn)往鑄鐵機(jī)鑄鐵或倒入混鐵爐中或直 接進(jìn)入煉鋼爐煉鋼。由于車輛構(gòu)造速度、冶金企業(yè)線路技術(shù)狀況的限制，以及鐵水貨 物高溫、液態(tài)的特殊性，致使鐵水的鐵路運(yùn)輸一直存在速度低、溫降大、安全性差以 及煉鐵煉鋼工藝銜接效率低的問題，限制了敞口式鐵水車的進(jìn)一步應(yīng)用。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 表 1.1 國內(nèi)部分鐵水車的主要技術(shù)參數(shù) 參數(shù) ZT-35-1 ZT-65-1 ZT-100-I ZT-140-1 ZT-170 鐵水罐容量 /t 35 65 100 140 170 自重(包括耐火磚 )/t 24.02 39.3 49.2 59.3 60 滿載時(shí)鐵水與罐總重/t 46.4 85.5 127.5 170.3 230 自重系數(shù) 0.686 0.605 0.492 0.424 0.353 鐵水罐兩樞軸中心距 /mm 3050 3620 3620 4150 5200 轉(zhuǎn)向架中心距 /mm 3700 4160 4200 5400 7300 車輛長度 6580 8200 8200 9550 14000 車輛最大寬度 /mm 3250 3580 3600 3700 3900 車輛最大高度 /mm 2700 3664 4210 4500 5000 車鉤中心線高 /mm 880 880 880 880 880 通過最小曲線半徑/m 25 40 40 80 100 滿載時(shí)最大運(yùn)行速度/ -1kmh 20 20 20 20 15 重車時(shí)在道岔處最大 運(yùn)行速度/ -110 10 10 10 10 軌距/mm 1435 1435 1435 1435 1435 鐵水罐的傾翻方法 吊車 吊車 吊車 吊車 吊車 冶金企業(yè)的不斷發(fā)展最終必將導(dǎo)致本地區(qū)及周圍地區(qū)礦石資源耗盡，為維持或促 進(jìn)企業(yè)的發(fā)展，必須遠(yuǎn)距離尋求礦石資源或鐵水資源，這就不可避免地涉及到遠(yuǎn)距離 運(yùn)輸。而遠(yuǎn)距離運(yùn)輸對(duì)鐵水保溫效果的要求極為重要。統(tǒng)計(jì)表明：載重 150t 魚雷罐車 (長 31m，總重 320t)裝運(yùn)的鐵水，可相當(dāng)于 500t 礦石生產(chǎn)出來的鐵水，而運(yùn)送 500t 礦 石需 8.3 輛載重 60t 的車輛(自重 20t)，即鐵水運(yùn)輸量僅相當(dāng)于礦石運(yùn)輸量的 30%。顯 而易見，運(yùn)輸鐵水尤其是遠(yuǎn)距離運(yùn)輸鐵水比運(yùn)輸?shù)V石經(jīng)濟(jì)性要好。另外，鋼鐵企業(yè)內(nèi) 部，如果煉鐵和煉鋼規(guī)模能力發(fā)展不平衡，可以通過遠(yuǎn)距離外購或外售鐵塊、廢鋼和 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 鐵水來調(diào)劑。顯然，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸鐵水較運(yùn)輸鐵塊、廢鋼經(jīng)濟(jì)得多，因?yàn)檫h(yuǎn)距離運(yùn)輸鐵 水首先節(jié)約了大量再加熱能源。 鐵水車加敞口形鐵水罐的運(yùn)輸方式存在以下幾個(gè)問題： (1)運(yùn)行速度低，導(dǎo)致運(yùn)輸時(shí)間長。由于鐵水的液態(tài)高溫特點(diǎn)以及車輛構(gòu)造速度的 限制，鐵水運(yùn)輸車輛不可能速度較高，只能保持在 20km/h 以下，由此運(yùn)輸時(shí)間加長； (2)保溫效果差，導(dǎo)致鐵水溫降大。鐵水罐本身為敞口形，熱量散失快，8h 后鐵水 無法倒出； (3)由于高爐出鐵量大，所需鐵水罐多，需增加出鐵場長度，從而增加基建投資， 也增加了煉鋼車間向混鐵爐兌鐵的工作量； (4)安全可靠性差。鐵水罐的橫向擺動(dòng)及縱向沖擊使鐵水有飛濺的可能，對(duì)鐵路沿 線周圍物品造成損害。 2、魚雷形混鐵車 魚雷罐車是供冶金企業(yè)運(yùn)輸高爐鐵水至煉鋼倒(折)罐站進(jìn)行傾翻鐵水作業(yè)的專用 運(yùn)輸車輛。魚雷罐車的運(yùn)用取代了傳統(tǒng)的鐵水罐車和混鐵爐，可在鐵水運(yùn)輸過程中按 照鋼鐵煉制的工藝過程進(jìn)行鐵水混合、保溫、脫磷、脫硫等處理，從而縮短了冶煉時(shí) 間，降低冶煉成本，實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼，它是一種高效、先進(jìn)的冶煉工藝設(shè)備。該車具有 保溫性能好、載重大、儲(chǔ)存能力強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏起到很大的緩沖作用。魚雷罐 車主要由走行裝置、傾翻裝置、主動(dòng)端裝置、從動(dòng)端裝置、罐體裝置、潤滑裝置和電 氣設(shè)備等部分組成(圖 1.2)。 圖 1.2 魚雷罐車 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 與鐵水罐車相比，魚雷罐車的保溫性能較好。魚雷罐車只有一個(gè)敞口，受鐵、出 鐵均經(jīng)過此敞口，而且在運(yùn)行過程中還可以將敞口蓋上。另外，由于魚雷罐車容重大， 罐口小，所以熱損失較小，最大程度地降低了鐵水的溫降。在同等條件下，鐵水在魚 雷罐車中每小時(shí)溫度下降 l020，在鐵水罐車中每小時(shí)則要下降 50150。在 魚雷罐車中鐵水由 1450降到 1150約需 36h，即有約 36h 的保溫時(shí)間，可以大幅度 減少罐鐵和罐幫鐵的產(chǎn)生量。魚雷罐車即為流動(dòng)的混鐵爐，存鐵量較大，煉鋼生產(chǎn)一 旦出現(xiàn)故障，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)對(duì)高爐造成影響。魚雷罐車存鐵量大，一臺(tái)魚雷罐車頂幾 個(gè)鐵水罐使用，減少了高爐的配罐個(gè)數(shù)以及機(jī)車的倒罐次數(shù)，也減小了出鐵場的長度， 節(jié)約了基建投資。從鋼廠方面來說，省卻了向混鐵爐兌加鐵水的過程，可直接向鐵水 包內(nèi)兌鐵，也為應(yīng)用新型 KR(電磁攪拌)脫硫方式創(chuàng)造了條件，可根據(jù)轉(zhuǎn)爐需求量方便 地向鐵水包內(nèi)兌鐵水，從而實(shí)施新型 KR(電磁攪拌)脫硫。鐵水包 KR 攪拌形成了鐵水的 循環(huán)流動(dòng)，大大改善了脫硫的動(dòng)力學(xué)條件，減少了脫硫劑的消耗。武漢鋼鐵(集團(tuán))公 司的生產(chǎn)實(shí)踐表明：攪拌時(shí)間只需要 5min 就可使脫硫劑得到充分的利用，脫硫速度快， 效果好，鐵水原始硫含量為 0.003 時(shí)，處理終點(diǎn)硫含量可達(dá) 0.0001 以下。較之噴吹法， 攪拌法的出現(xiàn)使得脫硫過程中的動(dòng)力學(xué)條件得到了根本性的改善。總之，魚雷罐車的 使用方便了轉(zhuǎn)爐、電爐兌加鐵水，而無需過多地考慮鐵水罐與鐵水包或轉(zhuǎn)爐的匹配問 題，從而提高鋼鐵生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。另外，還使鐵水系統(tǒng)與高爐、轉(zhuǎn)爐的大型化 相適應(yīng)，省卻了混鐵爐，減少了冶煉工序，減少了基建投資，減少了耐火材料消耗， 節(jié)約了維修費(fèi)用，倒罐殘?jiān)鼰o需每次排出，減少了清排渣作業(yè)量。目前，國內(nèi)絕大多 數(shù) 2000m以上的高爐基本上全部采用魚雷罐車。 魚雷罐車雖然有以上不可替代的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些缺點(diǎn)：首先是投資額較大， 以濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司為例，現(xiàn)在使用的 320t 魚雷罐車每臺(tái)造價(jià)就達(dá) 31 萬元，其總投 資超過 1 億元。運(yùn)用過程中，盡管魚雷罐車保溫性能較好，降低了罐內(nèi)結(jié)殼、結(jié)渣的 可能性，但是罐內(nèi)一旦結(jié)殼、結(jié)渣，處理難度極大。其次是運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大，在運(yùn)行過 程中一旦脫線，起復(fù)難度較大。另外，魚雷罐車車體較長，鐵路曲線通過能力較差， 這就增大了魚雷罐車通過鐵路道岔和曲線的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。 綜合分析魚雷罐車存在的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)該是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，而且有些缺點(diǎn)也可以通 過優(yōu)化工藝流程等措施加以解決或改善，風(fēng)險(xiǎn)在可控范圍內(nèi)。因此，魚雷罐車在國內(nèi) 各大鋼鐵企業(yè)得到了較好的運(yùn)用(表 1.2)。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 表 1.2 國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)(按產(chǎn)量排序)鐵水運(yùn)輸概況 萬 t 序號(hào) 單位 2007 年產(chǎn)量 運(yùn)輸車型 1 寶鋼集團(tuán)有限公司 2780.19 魚雷罐車 2 鞍本鋼鐵集團(tuán) 2196.76 魚雷罐車 3 沙鋼集團(tuán)有限公司 2069.2 魚雷罐車 4 唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司 2061.77 魚雷罐車 5 武漢鋼鐵(集團(tuán))公司 1901.7 魚雷罐車 6 馬鋼(集團(tuán))控股有限公司 1326.48 魚雷罐車 7 首鋼總公司 1244.57 魚雷罐車 8 濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司 1146.28 魚雷罐車 9 萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 1125.15 魚雷罐車 10 華菱鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司 1007.86 魚雷罐車 11 太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司 916.29 魚雷罐車 12 邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司 798.5 魚雷罐車 13 包頭鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司 713.84 魚雷罐車 1.3. 發(fā)展趨勢(shì) 從上面的情況來看，我國現(xiàn)在各鋼鐵公司使用的大部分是混鐵爐，混鐵水車用得 較少。實(shí)際上這兩種設(shè)備各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，但從發(fā)展的角度來看還是混鐵水車的發(fā)展 有一定的優(yōu)勢(shì)。 首先，混鐵爐在煉鋼車間要占有一定的面積，而且隨著轉(zhuǎn)爐的容積增大其占用面 積 也需要增大。特別是對(duì)于改造的車間來說廠房的面積是至關(guān)重要的。在這一點(diǎn)上混鐵 水車占有一定優(yōu)勢(shì)。 其次，混鐵爐在操作上也不如混鐵水車?；扈F爐為了減少熱量的損失需要噴吹煤 氣加熱，煤氣管道又要隨著爐體轉(zhuǎn)動(dòng)，而爐體的旋轉(zhuǎn)中心又不是其幾何中心，同時(shí)又 要考慮煤氣的密封問題。而且混鐵爐的上部還要安裝兌鐵水口的蓋子，這又需要一套 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)和爐頂平臺(tái)。這些都是混鐵水車不需要的。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 再者，混鐵水車可以滿足遠(yuǎn)距離輸送，可以跨車間輸送鐵水，由于減少了鐵水在 混鐵水車中的時(shí)間，能量的損失也可以控制在最小值。另外，就其加工和維修方面來 說，混鐵水車也比混鐵爐來得容易。 煉鋼、煉鐵設(shè)備的容積在逐漸增大，而作為中間環(huán)節(jié)的混鐵爐和混鐵水車將是必 不可少的，具體選用哪一種設(shè)備要根據(jù)實(shí)際情況而定。但從高速、高效、節(jié)能的觀點(diǎn) 來看，混鐵水車優(yōu)于混鐵爐。相信會(huì)有更多的鋼鐵廠采用混鐵水車，混鐵水車將會(huì)得 到迅速的發(fā)展 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 2. 整體方案評(píng)述 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是使起重機(jī)和小車作水平運(yùn)動(dòng)。有時(shí)用于搬運(yùn)物品，有時(shí)用于調(diào) 整起重機(jī)的工作位置，如門座起重機(jī)與裝卸橋的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等。 本方案就是設(shè)計(jì)鐵水過跨車的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為無軌運(yùn)行與有軌運(yùn)行兩類。前者采用輪胎和履帶，可以在普通道路 上行走，用于汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)與履帶起重機(jī)等。它們的機(jī)動(dòng)性好，可以隨時(shí) 調(diào)到工作需要的地點(diǎn)；后者在專門的鋼軌上運(yùn)行。負(fù)荷能力大，運(yùn)行阻力小，是一般 起重機(jī)常用的運(yùn)行裝置。本方案是設(shè)計(jì)有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成與設(shè)計(jì)原理。 2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和主要型式 運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、車輪組和制動(dòng)器所組成。如圖 2.1 所示。 1電動(dòng)機(jī)； 2減速器； 3制動(dòng)器； 4浮動(dòng)軸；5車輪 6聯(lián)軸器 圖 2.1 集中驅(qū)動(dòng)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 本方案主動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)型式是集中驅(qū)動(dòng)。它是以一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)軸來帶動(dòng)兩邊 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 主動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)型式。這種型式只用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)與一臺(tái)減速器，但傳動(dòng)軸系統(tǒng)（包括軸、 軸承與聯(lián)軸器）復(fù)雜笨重，故目前只用于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)（見圖 2.1）及跨度與起重量較 ?。?）的橋式起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。10kN,6.5mQL 2.2. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成 2.2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)類型的選擇與臺(tái)數(shù)確定 1、電機(jī)類型選擇 電動(dòng)機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。交流電機(jī)與直流電機(jī)的主要區(qū)別是， 交流電機(jī)利用的是電磁感應(yīng)原理，而直流電機(jī)是主磁極建立起恒定不便的磁場，轉(zhuǎn)子 繞組通人電流，電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快速、有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提 供額定轉(zhuǎn)矩的性能，能承受頻繁的沖擊性負(fù)載。但直流電機(jī)也有其缺點(diǎn)，較交流電機(jī) 相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維護(hù)工作量大，使用場合也受到限制。 采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，中間需要一個(gè)變速箱，一個(gè)齒輪座。采用這傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn) 是設(shè)備投資少，配套容易，使用和維護(hù)比用直流電機(jī)簡便，缺點(diǎn)是傳動(dòng)裝置需要增加 專門的變速箱，交流電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類。異步電動(dòng)機(jī)按照定子 相數(shù)的不同分為單相異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng) 機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，成本低廉等。 綜合考慮，該運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用交流電動(dòng)機(jī)，為變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)是 全 數(shù) 字 式 交 流 變 頻 矢 量 控 制 調(diào) 速 控 制 系 統(tǒng) 具 有 性 能 好 、 可 靠 性 高 ， 可 以 滿 足 各 種 不 同 控 制 功 能 要 求 ， 調(diào) 速 系 統(tǒng) 具 有 最 佳 自 優(yōu) 化 功 能 ， 并 提 供 完 備 的 監(jiān) 控 保 護(hù) 和 故 障 自 診 斷 功 能 ， 同 時(shí) 還 具 有 方 便 快 捷 的 網(wǎng) 絡(luò) 通 訊 功 能 ， 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 通 過 網(wǎng) 絡(luò) 可 以 對(duì) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 參 數(shù) 設(shè) 定 和 信 息 交 換 。 通過確定矯正力 ,從而來確定電動(dòng)機(jī)的矯正力矩。 2、 電機(jī)臺(tái)數(shù)的確定 采用一臺(tái)電機(jī)占地面積小且維修便利，若采用多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則可降低轉(zhuǎn)子的飛 輪轉(zhuǎn)矩，減少電機(jī)重量，降低電機(jī)價(jià)格。本方案采用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 2.2.2. 減速器的類型選擇 減 速 器 是 原 動(dòng) 機(jī) 和 工 作 機(jī) 之 間 的 獨(dú) 立 的 閉 式 傳 動(dòng) 裝 置 ， 用 來 降 低 轉(zhuǎn) 速 和 增 大 轉(zhuǎn) 矩 ， 以 滿 足 工 作 需 要 ， 在 某 些 場 合 也 用 來 增 速 ， 稱 為 增 速 器 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 選 用 減 速 器 時(shí) 應(yīng) 根 據(jù) 工 作 機(jī) 的 選 用 條 件 ， 技 術(shù) 參 數(shù) ， 動(dòng) 力 機(jī) 的 性 能 ， 經(jīng) 濟(jì) 性 等 因 素 ， 比 較 不 同 類 型 、 品 種 減 速 器 的 外 廓 尺 寸 ， 傳 動(dòng) 效 率 ， 承 載 能 力 ， 質(zhì) 量 ， 價(jià) 格 等 ， 選 擇 最 適 合 的 減 速 器 。 減 速 器 的 類 別 、 品 種 、 型 式 很 多 ， 目 前 已 制 定 為 行 （ 國 ） 標(biāo) 的 減 速 器 有 40 余 種 。 減 速 器 的 類 別 是 根 據(jù) 所 采 用 的 齒 輪 齒 形 、 齒 廓 曲 線 劃 分 ； 減 速 器 的 品 種 是 根 據(jù) 使 用 的 需 要 而 設(shè) 計(jì) 的 不 同 結(jié) 構(gòu) 的 減 速 器 ； 減 速 器 的 型 式 是 在 基 本 結(jié) 構(gòu) 的 基 礎(chǔ) 上 根 據(jù) 齒 面 硬 度 、 傳 動(dòng) 級(jí) 數(shù) 、 出 軸 型 式 、 裝 配 型 式 、 安 裝 型 式 、 聯(lián) 接 型 式 等 因 素 而 設(shè) 計(jì) 的 不 同 特 性 的 減 速 器 。 綜 合 考 慮 ， 行 走 機(jī) 構(gòu) 的 減 速 器 選 擇 立 式 減 速 器 。 立式減速器的主要特點(diǎn) ： 一、高速比和高效率的高級(jí)傳動(dòng)，單級(jí)傳動(dòng)就能達(dá)到 1：87 的減速比，效率在 90%以 上，如果采用多級(jí)傳動(dòng)，減速比更大； 二、結(jié)構(gòu)緊湊體積小 由于采用了行星傳動(dòng)原理，輸入軸與輸入軸在同一軸心上， 所以結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。?三、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低 擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重疊系數(shù)大以及具有機(jī)件平穩(wěn)的機(jī) 理，使振動(dòng)和噪聲限制在最小程度。 2.2.3. 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器的種類很多，無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如十字滑塊聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器、 齒式聯(lián)軸器、滾子鏈聯(lián)軸器；有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性 柱銷聯(lián)軸器、星形彈性聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器。 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無彈性元 件，故不能緩沖減振。有彈性元件的撓性聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸 間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力，制造彈性元件的材料有非金屬和金屬兩種。 非金屬有橡膠、塑料等，其特點(diǎn)為質(zhì)量小，價(jià)格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而 減振能力強(qiáng)。金屬材料制成的彈性元件(主要為各種彈簧)則強(qiáng)度高、尺寸小而壽命較長。 根據(jù)這些特點(diǎn)，本方案采用兩個(gè)鼓形齒式聯(lián)軸器（見圖 2.2） ，兩個(gè)彈性柱銷聯(lián)軸 器（見圖 2.3） 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 圖 2.2 鼓形齒式聯(lián)軸器 圖 2.3 彈性柱銷聯(lián)軸器 圖 2.4 雙輪緣車輪 2.2.4 . 車輪和軌道的選擇 車輪是用來支承整臺(tái)起重機(jī)重量并使其行駛的裝置。車輪按輪緣形式可以分為雙 輪緣的、單輪緣的和無輪緣的三種。輪緣的作用是導(dǎo)向和防止脫軌。 車輪的材料應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行速度和起重工作級(jí)別等因素來確定。對(duì)機(jī)械驅(qū) 動(dòng)而速度大于 30 ，中級(jí)及中級(jí)以上工作類型，建議采用不低于 ZG55 的鑄鋼，min 并進(jìn)行表面淬火（火焰淬火或表面淬火） ，硬度不低于 HB320350，淬火深度不小于 5mm。對(duì)人力驅(qū)動(dòng)或機(jī)械驅(qū)動(dòng)輕級(jí)工作類型，速度小于 30 ,可采用鑄鐵車輪，表min 面硬度為 HB180240。 軌道用來承受起重機(jī)車輪傳來的集中壓力，并引導(dǎo)車輪運(yùn)行。所有起重機(jī)用的軌 道都采用標(biāo)準(zhǔn)的或特殊的軋制型鋼或鋼軌。它們應(yīng)符合車輪的要求，同時(shí)也應(yīng)考慮如 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 何讓固定。通常中小型起重機(jī)，小車軌道采用 P 型鐵路鋼軌，也可以采用方鋼。大型 起重機(jī)，大車軌道多采用 P 型與 QU 型起重機(jī)專用鋼軌。這些軌道用壓板和螺絲固定。 綜上所述，本方案選用雙輪緣的車輪（見圖 2.4） ，材料為 。軌道采用rniZG35CMS P 型鐵路鋼軌，用壓板的螺絲固定。 2.2.5. 制動(dòng)器選擇 制 動(dòng) 器 就 是 剎 車 。 是 使 機(jī) 械 中 的 運(yùn) 動(dòng) 件 停 止 或 減 速 的 機(jī) 械 零 件 。 俗 稱 剎 車 、 閘 。 制 動(dòng) 器 主 要 由 制 動(dòng) 架 、 制 動(dòng) 件 和 操 縱 裝 置 等 組 成 。 有 些 制 動(dòng) 器 還 裝 有 制 動(dòng) 件 間 隙 的 自 動(dòng) 調(diào) 整 裝 置 。 為 了 減 小 制 動(dòng) 力 矩 和 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ， 制 動(dòng) 器 通 常 裝 在 設(shè) 備 的 高 速 軸 上 ， 但 對(duì) 安 全 性 要 求 較 高 的 大 型 設(shè) 備 (如 礦 井 提 升 機(jī) 、 電 梯 等 )則 應(yīng) 裝 在 靠 近 設(shè) 備 工 作 部 分 的 低 速 軸 上 。 綜 上 所 述 ， 制 動(dòng) 器 的 作 用 有 三 種 ： （ 1） 支 持 將 物 品 、 吊 臂 或 機(jī) 器 閘 住 不 動(dòng) ； （ 2） 停 止 用 摩 擦 消 耗 運(yùn) 動(dòng) 部 分 的 動(dòng) 能 ， 以 一 定 得 減 速 度 使 機(jī) 構(gòu) 停 止 下 來 ； （ 3） 落 重 制 動(dòng) 與 重 力 平 衡 ， 重 物 以 恒 定 的 速 度 下 降 。 對(duì) 于 各 種 制 動(dòng) 器 的 構(gòu) 造 和 性 能 必 需 滿 足 以 下 要 求 ： （ 1） 能 產(chǎn) 生 足 夠 的 制 動(dòng) 力 矩 ； （ 2） 松 閘 和 合 閘 要 迅 速 ， 制 動(dòng) 要 平 穩(wěn) ； （ 3） 構(gòu) 造 簡 單 ， 維 修 方 便 ； （ 4） 制 動(dòng) 器 的 零 件 要 有 足 夠 的 強(qiáng) 度 和 剛 度 ， 摩 擦 零 件 要 有 較 高 的 耐 磨 性 和 耐 熱 性 ； （ 5） 制 動(dòng) 器 的 結(jié) 構(gòu) 要 緊 湊 。 為 了 使 制 動(dòng) 器 能 獲 得 較 大 的 制 動(dòng) 力 矩 和 較 小 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ， 提 高 接 觸 表 面 的 摩 擦 系 數(shù) 是 最 有 效 的 方 法 。 因 此 在 起 重 機(jī) 械 的 制 動(dòng) 器 中 ， 大 多 采 用 較 高 的 摩 擦 系 數(shù) 和 耐 磨 性 的 材 料 ， 用 作 互 相 接 觸 的 制 動(dòng) 零 件 之 一 的 復(fù) 面 。 常 用 的 制 動(dòng) 復(fù) 面 材 料 是 制 動(dòng) 石 棉 帶 和 碾 壓 帶 。 本 方 案 采 用 制 動(dòng) 方 式 為 抱 閘 制 動(dòng) 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 2.2.6. 軸承的選擇 選用軸承時(shí)，首先是選擇滾動(dòng)軸承類型，下面歸納出合理選擇軸承類型時(shí)所參考 的主要因素。 （一）軸承的載荷 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。 （二）軸承的轉(zhuǎn)數(shù) 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低度類型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時(shí)， 才會(huì)有比較顯著的影響。 （三）軸承的調(diào)心性能 當(dāng)周的中心線與軸承座中心線不重合而又角度誤差時(shí)，或因軸受力而彎曲或傾斜 時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜。 （四）軸承的安裝和拆卸 便于裝拆，也是在選擇軸承類型時(shí)應(yīng)考慮的一個(gè)因素。在軸承座沒有剖面而必須 沿軸向安裝和拆卸軸承零部件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。 本方案選用調(diào)心滾子軸承。 調(diào)心滾子軸承具有兩列滾子，主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向 載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向 載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。高溫環(huán) 境下軸承的使用壽命長。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 3. 力能參數(shù)確定 3.1. 設(shè)計(jì)參數(shù) 總重量： 160T 行走速度： 325 。min 3.2. 走行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)電機(jī)功率 由參考文獻(xiàn)1 摩擦總阻力矩公式： （3.1）m()2dMGQk 式中 G+Q總重量；由設(shè)計(jì)參數(shù)得 G+Q=160T=160000 9.8=1568000N； k滾動(dòng)摩擦系數(shù)；由參考文獻(xiàn)1，表 7-1查得 k=0.0009； 軸承摩擦系數(shù)；由參考文獻(xiàn)2，表 6-2-17查得 =0.0025； 附加阻力系數(shù)；由參考文獻(xiàn)1，表 7-3查得 =1.5； d軸承內(nèi)外徑平均值；d= mm=0.25m；180325 帶入公式 3.1 得： .15680(.9.).2mM =2851.8 N 運(yùn)行摩擦阻力： （3.2）2mcMPD 式中 車輪直徑； =900mm=0.9m；cDc 帶入公式 3.2 得： =6337.33N2851.09mP 選電動(dòng)機(jī)： 由電動(dòng)機(jī)靜功率公式： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 （3.3）1026jxcjPVNm 式中 滿載運(yùn)行時(shí)靜阻力；jmP m驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；m=1； 機(jī)構(gòu)總效率； =0.8； 機(jī)構(gòu)行走速度；取 =22 ；xcVxcVmin 帶入公式 3.3 得： 637.21081jN =28.48kW 初選電動(dòng)機(jī)功率： N=28.48kW 綜上所述： 選用電機(jī)型號(hào)：YZR250 M18； 功率： =30 kW；eN 轉(zhuǎn)速： =720 ；1nrmi 3.3. 走行機(jī)構(gòu)的減速器及傳動(dòng)比 車輪轉(zhuǎn)速： （3.4）xccVnD 式中 機(jī)構(gòu)行走速度； =22 ；xcVxcmin 車輪直徑； =900mm=0.9m；D 帶入公式 3.4 得： =7.7820.9cnrin 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 = =92.5410cni72.8 綜上所述： 選取減速器型號(hào)： 。JS10-/67.53 3.4. 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核 由參考文獻(xiàn)6，81 頁 公式： 按照等效功率法求得：當(dāng) 時(shí)，所需的等效功率：%25JC （3.5）xjNk 式中 工作類型系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1，表 6-4查得 =0.75；25k 25k 系數(shù)，根據(jù) 值查得，由參考文獻(xiàn)1查得當(dāng) =0.1qgt qgt =0.87。 帶入公式 3.5 得： 0.7582.418.532xN 由以上計(jì)算結(jié)果可知，初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件，即 x 3.5. 電動(dòng)機(jī)過載能力校核 對(duì)于室外工作的起重機(jī)，為了校核電動(dòng)機(jī)能否克服工作狀態(tài)最大風(fēng)壓所引起的載 荷，以免工作過程中發(fā)生停車現(xiàn)象。其計(jì)算式： （3.6）maxax2mpfcqjPDMi 式中 電動(dòng)機(jī)實(shí)際最大啟動(dòng)力矩（ ）axq N maxax0.75qe 為電動(dòng)機(jī)最大過載系數(shù)，由參考文獻(xiàn)7，表 7-2查得：max ，取 =3.0；max2.8max 為電動(dòng)機(jī)額定力矩；eM 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 31019.5.72eeNMn =397.9 m 所以 max0.7539.85.2qN 電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)； 運(yùn)行機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比；i 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的效率； 道路坡度阻力矩；忽略不計(jì)， =0；pPpP 由工作狀態(tài)最大風(fēng)壓（內(nèi)陸 ；沿海f 2150N/mq ）所引起的風(fēng)阻力（ ） 。250N/mq 13fP 所以 max67.0.92954.81jM =56.77 N 綜上計(jì)算可得 maxaxqj 所以 電動(dòng)機(jī)過載能力校核合格。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 4. 主要零件強(qiáng)度計(jì)算 4.1. 主動(dòng)輪組90 4.1.1. 軸的校核 圖 4.1 軸的載荷分析圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由上述計(jì)算可得： =30kW ； 0rP =720 ；nmi 機(jī)構(gòu)總效率： =0.8； =30 0.80P =24 kW 0729.54ni =7.78 rmin32109.5.7.8PT =29460.15 N 如圖 4.1： 129460.15T =14730.08 m3.84rF =392000N 由公式： 12tDFT 得： 14730.89t =32733.50N （1） 做出軸的力學(xué)模型。 327.500. 2tHFM 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 =3600.685 Nm （2） 做出軸的彎矩圖。 123920.rVFM =43120 （3） 做出軸的扭矩圖。 222360.854310HV =43270.08 Nm （4） 校核軸的強(qiáng)度。 由參考文獻(xiàn)3，式 15-4得： 軸的彎扭合成強(qiáng)度條件： （4.1） 222211 1()4ca MTTWW 式中： 軸的計(jì)算應(yīng)力， ；ca Pa M軸所受彎矩， ；Nm T軸所受的扭矩， ； W軸的抗彎截面系數(shù)； 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)變力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按參考文獻(xiàn)3，1 表 15-1選用。 取 ；0.6 由參考文獻(xiàn)3，表 15-4得： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 （4.2） 32()dbtW 式中： 由參考文獻(xiàn)4，表 4-3-19得： b=45 t=15 d軸的直徑；d=200mm； 帶入公式 4.2 得： 3220451(05)W =727643.5 3m 把上述數(shù)據(jù)帶入公式 4.1 得： 3232(470.81)(0.647.810)5ca =60.69 MPa 由參考文獻(xiàn)3，表 15-1查得： 材料選取 ，調(diào)制處理。40rC =701Pa 因?yàn)?ca 所以 軸檢驗(yàn)合格。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 4.1.2. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1） 判斷危險(xiǎn)截面 截面 A，B 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集 中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以 截面 A，B 均無需校核。 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面和處過盈配合引起的應(yīng)力集中 最嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面 C 上的應(yīng)力最大。截面的應(yīng)力集中的影響和界面 的相近，但界面不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面 C 上 雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端） ，而且這 里軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。截面和顯然更不必校核。由參考文獻(xiàn)3 第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面左 右兩側(cè)即可。 （2） 截面左側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 330.1.80Wd =583200 m 抗扭截面系數(shù)： 330.2.180Td =1166400 截面左側(cè)的彎矩 M 為： 2018437 =22028404.36 Nm 截面上的扭矩 為：2T =147300802 截面上的彎曲應(yīng)力： 0284.365bMW =37.77 Pa 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 21473086TW =12.63 MPa 軸的材料為 ，調(diào)質(zhì)處理。40rC 由參考文獻(xiàn)3，表 15-1查得： =735 ， =355 ， =200 。BaP1aP1aP 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 按參考文獻(xiàn)3，表 3-2查取。 因?yàn)?20.18rd D 經(jīng)插值后可查得： ，2.01.32 又由參考文獻(xiàn)3，附圖 3-1可得軸的材料的敏感系數(shù)為： =0.90， =0.95q 由參考文獻(xiàn)3，式附 3-4效應(yīng)力集中系數(shù)按式為： 110.92.1k =1.90 .5.3q =1.30 由參考文獻(xiàn)3，附圖 3-2的尺寸系數(shù) ；0.7 由參考文獻(xiàn)3，附圖 3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。4 軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)3，附圖 3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 0.91 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 。1q 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 由參考文獻(xiàn)3，式 3-12得綜合系數(shù)為： 1.90157.kK =3.43 由參考文獻(xiàn)3，式 3-12a得： 1.30174.9kK =1.86 又由參考文獻(xiàn)3，3-1 及3-2 得碳鋼的特性系數(shù)： ， 取0.120.15 ，取5 7 于是，計(jì)算安全系數(shù) 值：caS 由參考文獻(xiàn)3，式 15-7得： 1a35.47.01mK =2.74 由參考文獻(xiàn)3，式 15-8得： 1a 201.631.63.8.75mSK =16.37 由參考文獻(xiàn)3，式 15-6得： ca222.7416.3S =2.7 由參考文獻(xiàn)3中查得設(shè)計(jì)安全系數(shù)值： 1.5S 因?yàn)?ca 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 所以可知其安全。 （3） 截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 330.1.20Wd =800000 m 抗扭截面系數(shù)： 330.2.0Td =1600000 截面左側(cè)的彎矩 M 為： 2018437 =22028404.36 Nm 截面上的扭矩 為：2T =147300802 截面上的彎曲應(yīng)力： 084.36bMW =27.53 Pa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 21473086T =9.21 MPa 過盈配合處的 ，由參考文獻(xiàn)3，附表 3-8用插值法求得：k 4.05k 并取 ，于是得：0.8k 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 0.8453.2k 軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)3，附圖 3-4查得表面質(zhì)量系數(shù)為： .91 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 。q 由參考文獻(xiàn)3，式 3-12得綜合系數(shù)為： 114.05.9kK =4.15 由參考文獻(xiàn)3，式 3-12a得： 113.240.9kK =3.34 又由參考文獻(xiàn)3，3-1 及3-2 得碳鋼的特性系數(shù)： ， 取0.120.15 ，取5 7 于是，計(jì)算軸在截面右側(cè)的安全系數(shù) 值：caS 由參考文獻(xiàn)3，式 15-7得： 1a354.27.01mSK =3.11 由參考文獻(xiàn)3，式 15-8得： 1a 209.19.13475mSK =12.72 由參考文獻(xiàn)3，式 15-6得： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 ca2223.1.7S =3.02 由參考文獻(xiàn)3中查得設(shè)計(jì)安全系數(shù)值： 1.5S 因?yàn)?ca 所以可知其安全。 校核的軸因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。 綜上對(duì)軸的校核，軸滿足要求。 4.1.3. 鍵的校核 圖 4.3 平鍵連接受力情況 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，連接中各零件的受力情況如圖 4.3 所示。 對(duì)于采用常見的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接（靜連接） ，其主要失 效形式是工作面被壓潰。除非有嚴(yán)重過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷（圖 4.3 中沿 aa 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 面剪斷） 。 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，由參考文獻(xiàn)3，式 6-1得普通平鍵連接的強(qiáng)度 條件為： （4.3） 3210ppTkld 式中： T傳遞的轉(zhuǎn)矩， ；T= ；Nm1 k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處 h 為鍵的高度，mm； 鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵 ，此處 L 為鍵的公稱長l lb 度，mm；b 為鍵的寬度，mm； 軸的直徑，mm； d 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力， ，見參考文p MPa 獻(xiàn)3，表 6-2。 圖 4.4 平鍵和鍵槽的剖面尺寸（GB/T 10951979） 此處鍵的尺寸： h=20mm 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 L=200mm b=36mm 公式 4.3 中數(shù)據(jù)： T= =14730.08 ；1TNm k=0.5h=10mm； =164mm；2036lLb d=140mm； 帶入公式 4.3 得： 321470.86p =128.31 MPa 由參考文獻(xiàn)3，表 6-2查得： 為 120150p 因?yàn)?p 所以 鍵檢驗(yàn)合格。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 4.1.4. 軸承的壽命計(jì)算 圖 4.5 軸承受力分析圖 1、求兩軸承受到的徑向載荷 和1rF2r 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（圖 4.5a）和水平面（圖 4.5b）兩個(gè)平 面力系。其中：圖 4.5c 中的 為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線。te 由力分析可知： 31609.84reF =392000N123020rerV =196000N21916rVreVF 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 =196000N 124730.89teTFD =32733.50N1 237.50200rHteF =16366.75N2137.516.rHterHF =16366.75N22211903.75rrVrH =196682.16N22261.rrVrHF =196682.16N 2、求兩軸承的計(jì)算軸向力 和 1a2F 對(duì)于調(diào)心滾子軸承，沒有派生軸向力。所以，軸向力： 10a 2F 3、求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 和1P 由參考文獻(xiàn)2，表 6-2-77查得： 0.25e 因?yàn)?19682.arF =0e 201968.arF =0e 由參考文獻(xiàn)2，表 6-2-77查得徑向動(dòng)載荷系數(shù) X 和軸向動(dòng)載荷系數(shù) Y： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 120X .7Y 所以 由參考文獻(xiàn)2， 公式：634P （4.4）121prafFY 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，由參考文獻(xiàn)3，表 1366得： ，取.8pf .5pf 將數(shù)值帶入公式 4.4 得： 12.51962.70P =295023.24N 4、計(jì)算軸承壽命 由參考文獻(xiàn)3，式 13-5得： （4.5） 610hCLnP 對(duì)于滾子軸承， 3 由參考文獻(xiàn)2，表 6-2-77查得基本額定動(dòng)載荷： =1010000N10CkN 0729.54ni =7.78 rmin 帶入公式 4.5 得： 1063107.8295.4hL =129544.7h =15 年 所以，軸承符合要求。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 4.1.5. 車輪和軌道的選擇計(jì)算 圖 4.6 車輪在軌頂運(yùn)行接觸方式 1. 車輪的載荷計(jì)算 車輪踏面疲勞計(jì)算載荷按參考文獻(xiàn)5，式 5-1得： （4.6）maxin23cP 式中 車輪踏面疲勞計(jì)算載荷，N ； cP 設(shè)備正常工作時(shí)的最大輪壓，N；max 設(shè)備正常工作時(shí)的最小輪壓，N 。in Nmax156803924P Nin27.571.4 帶入公式 4.6 得： N390.290.5cP 由參考文獻(xiàn)5，式 5-2得： （4.7）12ckDlC 式中 與材料有關(guān)的許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（ ） ；鋼制車輪的1k m 由參考文獻(xiàn)5，表 5-2選取 =3.8；1 1k 車輪直徑 =900mm；D 車輪與軌道有效接觸長度 =150mm；l l 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁 轉(zhuǎn)速系數(shù)，由參考文獻(xiàn)5 ，表 5-3選取 =1.14；1C1C 工作級(jí)別系數(shù)，由參考文獻(xiàn)5，表 5-3選取2 =1.00； 帶入公式 4.7 得: 1227905.N3.89015.40cPkDlC =584820N 所以，車輪檢驗(yàn)合格。 4.2. 從動(dòng)輪組90 上面是 主動(dòng)輪組的校核，重要零件的強(qiáng)度以及壽命都合格。由于從輪組受 到的力和載荷都比主動(dòng)輪組少，且主要零件的尺寸和材質(zhì)都相同，所以，從動(dòng)輪組 的主要零件的強(qiáng)度和壽命也合格，無需校核。 4.3. 減速器齒輪的校核 對(duì)減速器中的一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)進(jìn)行校核。利用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 如圖 4.7 所示，一對(duì)斜齒輪嚙合時(shí)，斜齒輪齒面上的接觸線為一斜線。受載時(shí)，齒 輪的失效形式為局部折斷。 圖 4.7 斜齒圓柱齒輪輪齒受載及折斷 已知一對(duì)齒輪的參數(shù)： mm3.9i1z232z90174034nm 計(jì)算各大小齒輪的分度圓直徑： 14cos703nzmd 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 =95.7mm2904cos173nzmd =374.34mm 計(jì)算齒輪寬度： =95.7mm195.7db 圓整后取 ； 。2B0 計(jì)算圓周速度： 195.76061dnv =3.61m/s 計(jì)算縱向重合度： 10.38tandz 由參考文獻(xiàn)3，表 10-7選取齒寬系數(shù) 。 .2ta7403 =2.085 由參考文獻(xiàn)3，式 10-16得： （4.8）tFaSFnKYbm （1） 確定計(jì)算參數(shù) 1） 計(jì)算載荷系數(shù) K。 已知使用系數(shù) =1；A 根據(jù) =3.51m/s，七級(jí)精度。v 由參考文獻(xiàn)3，圖 10-8查得動(dòng)載系數(shù) =1.12；VK 由參考文獻(xiàn)3，表 10-4查得 =1.43；H 由參考文獻(xiàn)3，圖 10-13查得 =1.36；F 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁 由參考文獻(xiàn)3，表 10-3查得 ；1.2FK 所以載荷系數(shù)： .1.36AVF =1.83 2） 根據(jù)縱向重合度 ，由參考文獻(xiàn)3，圖 10-28查得螺旋角影響系數(shù)：2.085 .Y 3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。 =25.861332cos740vz =101.1921339vz 4） 查取齒形系數(shù)。 由參考文獻(xiàn)3，表 10-5查得： =2.603； =2.1791FaY2Fa 5） 查取應(yīng)力矯正系數(shù)。 由參考文獻(xiàn)3，表 10-5查得： =1.594； =1.7911SaY2Sa 6） 由參考文獻(xiàn)3，圖 10-26查得： =0.75； =0.84。12 所以 = + =1.5912 7） 55119.09.037PTn = 5.8Nm12390.7tFd 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁 =8317.66N 8） 計(jì)算齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力。 減速器使用壽命 15 年。 由參考文獻(xiàn)3，式 10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 16072018365hNnjL = 次9. 次 982.04.713 由參考文獻(xiàn)3，圖 10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500 ；1FEMPa 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =380 ；2 由參考文獻(xiàn)3，圖 10-18取疲勞壽命系數(shù) =0.85； =0.88；1FNKFN 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由參考文獻(xiàn)3 ，式 10-12得： 10.854FNEKS =303.57 MPa 22.31FNE =238.86 將上述數(shù)據(jù)帶入公式 4.8 得： 1.837.6203.594.81F =84.4 MPa 2.71.954F =83.6 因?yàn)?1F22 所以，齒輪檢驗(yàn)合格。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 5. 潤滑方式的選擇 潤滑的作用是潤滑工作表面，以減少磨損，提高效率和延長機(jī)件的壽命。在摩擦 面間加入潤滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護(hù)零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán) 潤滑時(shí)還能起到散熱降溫的作用。由于液體的不可壓縮性，潤滑油膜還具有緩沖、吸 振的能力。使用膏狀的潤滑脂，既可以防止內(nèi)部的潤滑劑外泄，又可阻止外部雜質(zhì)侵 入，避免加劇零件的磨損，起到密封作用。 5.1. 減速器的齒輪潤滑 齒輪在傳動(dòng)時(shí)，相嚙合的齒面間有相對(duì)滑動(dòng)，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動(dòng) 力消耗，降低傳動(dòng)效率。特別是高速傳動(dòng)，就更需要考慮齒輪的潤滑。 輪齒嚙合面間加注潤滑劑，可