220T過跨車設(shè)計【含12張CAD圖紙、說明書】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 第I頁 220T過跨車設(shè)計摘要鐵水運(yùn)輸是冶金企業(yè)關(guān)鍵工藝之一，隨著鋼鐵生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，鋼鐵企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，鐵水運(yùn)輸方式也在不斷發(fā)展。鐵水罐車是鋼鐵企業(yè)鐵水運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，目前國?nèi)鐵水罐車主要有 2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 )。采用不同的鐵水運(yùn)輸車輛，對于鋼鐵生產(chǎn)節(jié)奏和鋼鐵質(zhì)量會產(chǎn)生不同的影響。目前的運(yùn)輸方式能否適應(yīng)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展是擺在我們面前十分迫切的課題。本論文是設(shè)計220T鐵水過跨車，首先分析了鐵水車的作用，分類以及發(fā)展現(xiàn)狀與前景。然后多此課題進(jìn)行設(shè)計，主要是對過跨車的小車走行機(jī)構(gòu)的設(shè)計，首先，確定過跨車的主要參數(shù)。然后，根據(jù)主要參數(shù)通過計算選擇走行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)，減速器以及軸承。最后，校核車輪軸、減速器的齒輪，計算軸承的使用壽命，并且對其他的主要零件進(jìn)行校核。關(guān)鍵詞：鐵水運(yùn)輸；220T過跨車；行走機(jī)構(gòu)；電動機(jī)；立式減速器 第 II 頁The Design of The 220T Hot Metal Cross CarAbstractMolten iron transportation process is one of the key metallurgical enterprises，With the steel production process of continuous developed, iron and steel enterprises has grown in strength and the mode of transport of molten iron has been developed. Hot Metal tankers is an important tool for transport iron and steel enterprises. At present, melted iron mainly have two kinds of tanker: One is the exposure of hot metal type vehicles, the other is the torpedo torpedo-shaped vehicle (referred to Torpedoes Tank). Using different molten iron transport vehicles, for the rhythm of steel production and steel quality will cause different effects. Whether the current mode of transport to adapt to the development of iron and steel industry before us is a very urgent topics. This paper is the design of the design of the 220T hot metal cross car. First, we analyze the role of hot metal cars, classification and the development of the status quo and prospects. Second,design this subject,mainly design the walking mechanism of the hot metal cross car. Firstly, determine the main parameters of the hot metal cross car.Secondly,by calculating the main parameters to choose the motor reducer and bearings of the walking mechanism. Finally, check vehicle axle,the gear of the reducer,calculation the life of the bearings,and check other main parts.Key word ：Hot metal transport；220T cross car；Walking mechanism；Motor；Vertical reducer第36頁 目錄摘要IAbstractII1.緒論11.1.選題背景及目的11.2.鐵水車的種類11.2.1.鐵水車的種類及特點11.3.發(fā)展趨勢42.整體方案評述52.1.運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和主要型式52.2.運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成52.2.1.運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動機(jī)類型的選擇52.2.2.減速器的類型選擇62.2.3.聯(lián)軸器選擇62.2.4.制動器選擇72.2.5.軸承的選擇83.力能參數(shù)確定93.1.設(shè)計參數(shù)93.2.走行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)電機(jī)功率93.3.電動機(jī)發(fā)熱校核103.4.電動機(jī)過載能力校核113.5.走行機(jī)構(gòu)的減速器及傳動比124.主要零件強(qiáng)度計算134.1.主動輪組134.1.1.軸的校核134.1.2.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度164.1.3.鍵的校核224.1.5.車輪和軌道的選擇計算274.2.從動輪組284.3.減速器齒輪的校核285傳動系統(tǒng)的潤滑325.1潤滑方法325.2潤滑系統(tǒng)的選擇原則325.3潤滑方式的選擇335.3.1減速器的潤滑335.3.2軸承的潤滑336. 環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析346.1.設(shè)備的環(huán)境保護(hù)346.2.設(shè)備經(jīng)濟(jì)性分析35結(jié)束語36致謝37參考文獻(xiàn)381.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)械化和自動化水平。混鐵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?；扈F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。它們通過本身的動作對貯存的鐵水進(jìn)行化學(xué)成份的混均和對鐵水的保溫，而貯存鐵水本身是其最為重要的功能。1.2.鐵水車的種類1.2.1.鐵水車的種類及特點按鐵水罐的幾何形狀，鐵水車可分為如下三種形式。錐形罐式鐵水車錐形罐式鐵水車存在如下缺點：1）鐵水表面積大，熱量損失多。鐵水罐在每次使用中由于鐵瘤的逐漸增加而使容積逐漸減少，一般運(yùn)送50006000 t鐵水后就需送去修理。2）不經(jīng)濟(jì)。這種鐵水罐的容積較小。采用小容積鐵水罐也增加了運(yùn)輸工作量及費用。3）鐵水飛濺損失大。鐵水落到小鐵水罐中的飛濺損失較大，還增多了每次鐵瘤的形成。 我國采用的鐵水車結(jié)構(gòu)型式如圖1.1所示。鐵水罐上部為圓柱形，罐底為半球形。鐵水罐由兩個鑄鋼吊架與鋼板焊成，罐內(nèi)壁砌有耐火磚。車架為焊接雙彎梁“”形斷面結(jié)構(gòu)，兩端有支座支承罐體，通過心盤將負(fù)荷傳給轉(zhuǎn)向架。這種型式的鐵水罐清理廢鐵和鐵瘤以及觀察罐內(nèi)損失情況比較方便，故這種型式的鐵水車在我國得到廣泛使用，并確定為我國的系列化產(chǎn)品。圖1.1 錐形罐式鐵水車?yán)嫘喂奘借F水車保溫性能最好的鐵水罐的幾何形狀應(yīng)該是球形的，但制造比較困難，因此做成和球形相似的梨形鐵水罐。它的結(jié)構(gòu)型式如圖1.2所示。梨形罐式鐵水車主要由鐵水罐、車架和兩臺運(yùn)行小車組成。1）鐵水罐 梨形罐是由罐帽、圓柱形的中間部分和半球形的罐底三部分組成。2）車架 車架由兩個用向下彎曲的梁連接起來的平臺組成。梁向下彎曲的目的是為了不妨礙鐵水罐的傾翻。車架上裝有自動掛鉤。3）運(yùn)行小車 車架支承在兩臺四輪雙軸的小車上，采用這種運(yùn)行小車來代替標(biāo)準(zhǔn)鐵路小車可以縮短鐵水車的長度。與錐形鐵水罐相比，梨形鐵水罐具有下列優(yōu)點：保溫性能好；罐內(nèi)殘鐵和鐵瘤較少；內(nèi)襯使用壽命長。1鐵水罐 2樞軸 3耳軸 4支承凸爪 5底盤 6小軸圖1.2 梨形罐式鐵水車3、魚雷罐車鐵水罐的外殼是焊接的。旋轉(zhuǎn)軸線高出幾何軸線110 mm，這樣空鐵水罐或裝滿鐵水時鐵水罐的重心均在旋轉(zhuǎn)軸線以下。鐵水罐由一個圓柱體和兩個圓錐體組成，樞軸固定在圓錐體的端部。鐵水罐靠本身兩端的樞軸支承在兩臺單獨的車架的軸承上。罐的傾翻機(jī)構(gòu)和電動機(jī)裝在其中的一臺車架上。每臺車架支承在兩臺雙軸小車上。結(jié)構(gòu)型式如圖1.3所示。圖1.3 魚雷罐車大容量的魚雷罐車具有下列優(yōu)點：熱量損失小，形成的殘鐵和鐵瘤較少、罐中鐵水成分在一定程度上能起混勻的作用，磚襯的壽命較長等。高爐每次出鐵只需23個罐位，這就解決了大量鐵水的運(yùn)輸問題，可縮短出鐵場的長度，減少鐵溝的維修量和爐前廢鐵量。1.3.發(fā)展趨勢從上面的情況來看，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。實際上這兩種設(shè)備各有各的優(yōu)缺點，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。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。特別是對于改造的車間來說廠房的面積是至關(guān)重要的。在這一點上混鐵水車占有一定優(yōu)勢。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，而爐體的旋轉(zhuǎn)中心又不是其幾何中心，同時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。這些都是混鐵水車不需要的。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。2.整體方案評述 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。有時用于搬運(yùn)物品；有時用于調(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)動性好，可以隨時調(diào)到工作需要的地點；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)計有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成與設(shè)計原理。2.1.運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和主要型式運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動機(jī)、傳動裝置、聯(lián)軸器、傳動軸、車輪組和制動器所組成。 本方案主動輪的驅(qū)動型式是集中驅(qū)動。它是以一臺電動機(jī)通過傳動軸來帶動兩邊主動輪的驅(qū)動型式。這種型式只用一臺電動機(jī)與一臺減速器，但傳動軸系統(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)及跨度與起重量較小（）的橋式起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。2.2.運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成2.2.1.運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動機(jī)類型的選擇電動機(jī)分為直流電動機(jī)和交流電動機(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)就會轉(zhuǎn)動。直流電機(jī)的優(yōu)點是響應(yīng)快速、有較大的起動轉(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，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，中間需要一個變速箱，一個齒輪座。采用這傳動方式的優(yōu)點是：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，缺點是：傳動裝置需要增加專門的變速箱，交流電動機(jī)分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)兩類。異步電動機(jī)按照定子相數(shù)的不同分為單相異步電動機(jī)、兩相異步電動機(jī)和三相異步電動機(jī)。三相異步電動機(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)采用交流電動機(jī)，為SIEMENS變頻調(diào)速三相異步電動機(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，同時還具有方便快捷的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，自動化系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)可以對傳動系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和信息交換。通過確定矯正力,從而來確定電動機(jī)的矯正力矩。2.2.2.減速器的類型選擇減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨立的閉式傳動裝置，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。 選用減速器時應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動力機(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，傳動效率，承載能力，質(zhì)量，價格等，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、傳動級數(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：一、高速比和高效率的高級傳動，單級傳動就能達(dá)到1：87的減速比，效率在90%以上，如果采用多級傳動，減速比更大；二、結(jié)構(gòu)緊湊體積小由于采用了行星傳動原理，輸入軸與輸入軸在同一軸心上，所以結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。蝗?、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，其特點為質(zhì)量小，價格便宜，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，本方案采用兩個鼓形齒式聯(lián)軸器，兩車輪是用來支承整臺起重機(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)動方式、運(yùn)行速度和起重工作級別等因素來確定。對機(jī)械驅(qū)動而速度大于30，中級及中級以上工作類型，建議采用不低于ZG55的鑄鋼，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。對人力驅(qū)動或機(jī)械驅(qū)動輕級工作類型，速度小于30,可采用鑄鐵車輪，表面硬度為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，同時也應(yīng)考慮如何讓固定。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P型鐵路鋼軌，用壓板的螺絲固定。2.2.4.制動器選擇制動器就是剎車。是使機(jī)械中的運(yùn)動件停止或減速的機(jī)械零件。俗稱剎車、閘。制動器主要由制動架、制動件和操縱裝置等組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調(diào)整裝置。為了減小制動力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對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，制動器的作用有三種：支持將物品、吊臂或機(jī)器閘住不動；停止用摩擦消耗運(yùn)動部分的動能，以一定得減速度使機(jī)構(gòu)停止下來；落重制動與重力平衡，重物以恒定的速度下降。對于各種制動器的構(gòu)造和性能必需滿足以下要求：能產(chǎn)生足夠的制動力矩；松閘和合閘要迅速，制動要平穩(wěn)；構(gòu)造簡單，維修方便；制動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；制動器的結(jié)構(gòu)要緊湊。為了使制動器能獲得較大的制動力矩和較小的結(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零件之一的復(fù)面。常用的制動復(fù)面材料是制動石棉帶和碾壓帶。本方案采用抱閘制動器。2.2.5.軸承的選擇本方案選用調(diào)心滾子軸承。調(diào)心滾子軸承具有兩列滾子，主要承受徑一載荷，同時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。3.力能參數(shù)確定3.1.設(shè)計參數(shù)總重量： 220T行走速度： 330。3.2.走行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)電機(jī)功率由參考文獻(xiàn)1摩擦總阻力矩公式： （3.1）式中 G+Q總重量；由設(shè)計參數(shù)得G+Q=220T=2200009.8=2456000N； k滾動摩擦系數(shù)；由參考文獻(xiàn)1表71查得k=0.0009； 軸承摩擦系數(shù)；由參考文獻(xiàn)2表6217查得=0.0030； 附加阻力系數(shù)；由參考文獻(xiàn)1表73查得=1.6； d軸承內(nèi)外徑平均值；d=mm=0.27m；帶入公式3.1得： =5128.13 運(yùn)行摩擦阻力： （3.2）式中 車輪直徑；=900mm=0.9m；帶入公式3.2得： =11395.84N選電動機(jī)：由電動機(jī)靜功率公式： （3.3）式中 滿載運(yùn)行時靜阻力； m驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù)；m=2； 機(jī)構(gòu)總效率；=0.9； 機(jī)構(gòu)行走速度；取=28；帶入公式3.3得： =28.97kW 初選電動機(jī)功率： N=28.97kW 綜上所述： 選用電機(jī)型號：YPT 225 M6； 功率： =30 kW； 轉(zhuǎn)速： =720 ；3.3.電動機(jī)發(fā)熱校核由參考文獻(xiàn)6公式：按照等效功率法求得：當(dāng)時，所需的等效功率： （3.4）式中 工作類型系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表64查得 =0.75； 系數(shù)，根據(jù)值查得，由參考文獻(xiàn)1查得當(dāng)=0.1=0.87。帶入公式3.4得： 由以上計算結(jié)果可知，初選電動機(jī)能滿足發(fā)熱條件，即 3.4.電動機(jī)過載能力校核對于室外工作的起重機(jī)，為了校核電動機(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。其計算式： （3.5） 式中 電動機(jī)實際最大啟動力矩（） 為電動機(jī)最大過載系數(shù)，由參考文獻(xiàn)7表72查得： ，取=2.8； 為電動機(jī)額定力矩； =397.9 所以 電動機(jī)個數(shù)； 運(yùn)行機(jī)構(gòu)總傳動比； 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的效率； 道路坡度阻力矩；忽略不計，=0； 由工作狀態(tài)最大風(fēng)壓（內(nèi)陸；沿海）所引起的風(fēng)阻力（）。 所以 =59.80綜上計算可得 所以 電動機(jī)過載能力校核合格。3.5.走行機(jī)構(gòu)的減速器及傳動比車輪轉(zhuǎn)速： （3.6）式中 機(jī)構(gòu)行走速度； =28； 車輪直徑；=900mm=0.9m；帶入公式3.4得： =9.90機(jī)構(gòu)傳動比： =72.73綜上所述： 選取減速器型號：。4.主要零件強(qiáng)度計算4.1.主動輪組4.1.1.軸的校核圖4.1 軸的載荷分析圖按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由上述計算可得：=30kW ； =720；機(jī)構(gòu)總效率：=0.9；=300.9 =27 kW =9.90 =26045.45如圖4.1： =13022.73 =539000N由公式：得： =28939.40N（1） 做出軸的力學(xué)模型。 =3183.33（2） 做出軸的彎矩圖。 =59290（3） 做出軸的扭矩圖。 =59375.40（4） 校核軸的強(qiáng)度。由參考文獻(xiàn)3公式154軸的彎扭合成強(qiáng)度條件： （4.1）式中：軸的計算應(yīng)力，； M軸所受彎矩，； T軸所受的扭矩，； W軸的抗彎截面系數(shù)； 對稱循環(huán)應(yīng)變力時軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按參考文獻(xiàn)3表151選用。 取；由參考文獻(xiàn)3表154得： （4.2）式中：由參考文獻(xiàn)4表4319得： b=45 t=15d軸的直徑；d=200mm；帶入公式4.2得： =980894.8把上述數(shù)據(jù)帶入公式4.1得： =61.05由參考文獻(xiàn)3表151得：材料選取，調(diào)制處理。=70因為 所以 軸檢驗合格。4.1.2.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1） 判斷危險截面截面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)： =800000抗扭截面系數(shù)： =1600000截面左側(cè)的彎矩M為： =30227476.36截面上的扭矩為： =13022730截面上的彎曲應(yīng)力： =37.78截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： =8.14軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理。由參考文獻(xiàn)3表151查得： =735，=355，=200。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32查取。因為 經(jīng)插值后可查得： ，又由參考文獻(xiàn)3附圖31可得軸的材料的敏感系數(shù)為： =0.91，=0.94故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表34）為： =1.91 =1.31由參考文獻(xiàn)3附圖32的尺寸系數(shù) ；由參考文獻(xiàn)3附圖33的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)3附圖34查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即。由參考文獻(xiàn)3式312得綜合系數(shù)為： =3.29由參考文獻(xiàn)3式312a =1.91又由參考文獻(xiàn)331及32得碳鋼的特性系數(shù)： ， 取 ，取于是，計算安全系數(shù)值：由參考文獻(xiàn)3式156得： =2.86由參考文獻(xiàn)3式157得： =25.07由參考文獻(xiàn)3式156得： =2.84由參考文獻(xiàn)3中查得設(shè)計安全系數(shù)值： 因為 所以可知其安全。（3） 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)： =1064800抗扭截面系數(shù)： =2029600截面左側(cè)的彎矩M為： =30227476.36截面上的扭矩為： =13022730截面上的彎曲應(yīng)力： =28.39截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： =6.42過盈配合處的，由參考文獻(xiàn)3附表38用插值法求得： 并取，于是得： 軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)3附圖34查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即。由參考文獻(xiàn)3式312得綜合系數(shù)為： =4.16由參考文獻(xiàn)3式312a =3.35又由參考文獻(xiàn)331及32得碳鋼的特性系數(shù)： ， 取 ，取于是，計算軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)值：由參考文獻(xiàn)3式156得： =3.01由參考文獻(xiàn)3式157得： =18.32由參考文獻(xiàn)3式156得： =2.97由參考文獻(xiàn)3中查得設(shè)計安全系數(shù)值： 因為 所以可知其安全。校核的軸因無大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。綜上對軸的校核，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，連接中各零件的受力情況如圖4.3所示。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為： （4.3） 式中： T傳遞的轉(zhuǎn)矩，；T=； 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為鍵的公稱長度，mm；b為鍵的寬度，mm； 軸的直徑，mm； 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，見參考文獻(xiàn)3表62。此處鍵的尺寸： h=20mm L=200mm b=36mm公式4.3中數(shù)據(jù)： T=13022.73； k=0.5h=10mm； =164mm； d=140mm；帶入公式4.3得： =113.44由參考文獻(xiàn)3表62查得：為120150因為 所以 鍵檢驗合格。4.1.4.軸承的壽命計算選用軸承時，首先是選擇滾動軸承類型，線面歸納出合理選擇軸承類型時所參考的主要因素。（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，才會有比較顯著的影響。（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，或因軸受力而彎曲或傾斜時，會造成軸承的內(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應(yīng)考慮的一個因素。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，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。圖4.5 軸承受力分析圖求兩軸承受到的徑向載荷和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。由力分析可知： =539000N =269500N =269500N =28939.40N =14469.70N =14669.70N =269888.17N =269888.17N求兩軸承的計算軸向力和 對于調(diào)心滾子軸承，沒有派生軸向力。所以，軸向力： 求軸承當(dāng)量動載荷 和 本方案采用的軸承型號為：23140 CC/W33。由參考文獻(xiàn)2表6277查得： 因為 =0e =0e由參考文獻(xiàn)2表6277查得徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y： 所以 由參考文獻(xiàn)2公式： （4.4）因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，由參考文獻(xiàn)3表136的： ，取將數(shù)值帶入公式4.4得： =377843.44N 計算軸承壽命由參考文獻(xiàn)3公式135得： （4.5）對于滾子軸承， 由參考文獻(xiàn)2表6277查得基本額定動載荷： =1380000N =9.90帶入公式4.5得： =126309.9h =14年所以，軸承符合要求。4.1.5.車輪和軌道的選擇計算圖4.6 車輪在軌頂運(yùn)行接觸方式車輪的載荷計算車輪踏面疲勞計算載荷按參考文獻(xiàn)5公式51： （4.6）式中 車輪踏面疲勞計算載荷，N； 設(shè)備正常工作時的最大輪壓，N； 設(shè)備正常工作時的最小輪壓，N。 N N帶入公式4.6得： N由參考文獻(xiàn)5公式52： （4.7）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 由參考文獻(xiàn)5表52選取 =3.8； 車輪直徑=900mm； 車輪與軌道有效接觸長度=150mm； 轉(zhuǎn)速系數(shù)，由參考文獻(xiàn)5表53選取=1.14； 工作級別系數(shù)，由參考文獻(xiàn)5表54選取=1.00；帶入公式4.7得: =584820N所以，車輪檢驗合格。4.2.從動輪組 上面是主動輪組的校核，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輪組少，且主要零件的尺寸和材質(zhì)都相同，所以，從動輪組的主要零件的強(qiáng)度和壽命也合格，無需校核。4.3.減速器齒輪的校核輪齒在受載時，齒根所受的彎矩最大，因此齒根處的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱。以下是按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒輪。已知一對齒輪的參數(shù)： mmmm mm mm mm計算圓周速度： =3.20m/s計算齒寬與齒高比： = =11.25 =7.55由參考文獻(xiàn)3式105a得： （4.8）確定計算參數(shù)1） 由參考文獻(xiàn)3圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=600； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500；2） 減速器使用壽命10年。由參考文獻(xiàn)3式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 =次 次 由參考文獻(xiàn)3圖1018取疲勞壽命系數(shù) =0.89；=0.92； 3） 計算齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由參考文獻(xiàn)3式1012得： =381.43 =328.57計算載荷系數(shù)K。參考文獻(xiàn)3表102查得使用系數(shù)=1；根據(jù)=3.51m/s，七級精度。由參考文獻(xiàn)3圖108查得動載系數(shù)=1.12；直齒輪，由參考文獻(xiàn)3表104查得=1.424；由，=1.424參考文獻(xiàn)3圖1013查得=1.45；所以載荷系數(shù)： =1.6245） 查取齒形系數(shù)。 由參考文獻(xiàn)3表105查得： =2.97；=2.1336） 查取應(yīng)力矯正系數(shù)。 由參考文獻(xiàn)3表105查得： =1.52；=1.8437） 由參考文獻(xiàn)3表107查得齒寬系數(shù)。8） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 = 將上述數(shù)據(jù)帶入公式4.8得： =161.54 =140.67 因為所以，齒輪檢驗合格。5傳動系統(tǒng)的潤滑潤滑在機(jī)械傳動中和設(shè)備保養(yǎng)中均起著重要作用，潤滑能影響到設(shè)備性能、精密和壽命。對企業(yè)的在用設(shè)備，按技術(shù)規(guī)范的要求，正確選用各類潤滑材料，并按規(guī)定的潤滑時間、部位、數(shù)量進(jìn)行潤滑，以降低摩擦、減少磨損，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行、延長設(shè)備壽命、降低能耗、防止污染，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。因此，搞好設(shè)備的潤滑工作是企業(yè)設(shè)備管理中不可忽視的環(huán)節(jié)。潤滑的作用一般可歸結(jié)為：控制摩擦、減少磨損、降溫冷卻、可防止摩擦面銹蝕、沖洗作用、密封作用、減振作用（阻尼振動）等。潤滑的這些作用是互相依存、互相影響的。如不能有效地減少摩擦和磨損，就會產(chǎn)生大量的摩擦熱，迅速破壞摩擦表面和潤滑介質(zhì)本身，這就是摩擦?xí)r缺油會出現(xiàn)潤滑故障的原因。5.1潤滑方法常用的潤滑方法有：手工加脂潤滑、集中壓力供紙潤滑、手工加油潤滑、滴油潤滑、油杯油盤潤滑、油霧潤滑、循環(huán)潤滑等。5.2潤滑系統(tǒng)的選擇原則在設(shè)計潤滑系統(tǒng)時，應(yīng)對機(jī)械設(shè)備各部分的潤滑要求作全面的分析，確定所使用潤滑劑的品種，盡量減少潤滑劑和潤滑裝置的類別在保證主要總值件的良好潤滑條件下，綜合考慮其他潤滑點的潤滑，要保證潤滑質(zhì)量 應(yīng)使?jié)櫥到y(tǒng)既滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中對潤滑的需要，又應(yīng)與設(shè)備的工況條件和使用環(huán)境相適應(yīng)，以免產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)哪Σ?、溫度、噪聲及過早的失效。 應(yīng)使?jié)櫥到y(tǒng)供送的油保持清潔，防止外界塵屑等的侵入造成污染、損傷摩擦表面，提高使用中的可靠性。 復(fù)雜潤滑系統(tǒng)的主要元件如泵、分配閥、過濾器等應(yīng)適當(dāng)?shù)亟M合在一起并盡可能標(biāo)準(zhǔn)化，便于接近進(jìn)行維護(hù)、清洗，降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)與維修、保養(yǎng)費用，防止發(fā)生人身、設(shè)備安全事故。 在選擇潤滑系統(tǒng)時，要注意該系統(tǒng)自動化程度和可靠性，注意裝設(shè)指示、報警和工況監(jiān)控裝置，預(yù)測和防止早期潤滑故障，以提高設(shè)備開動率和使用壽命。5.3潤滑方式的選擇5.3.1減速器的潤滑齒輪在傳動時，相嚙合的齒面間有相對滑動，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動力消耗，降低傳動效率。特別是告訴傳動，就更應(yīng)考慮齒輪的潤滑。輪齒嚙合面間加注潤滑劑，可以避免金屬直接接觸，減少摩擦損失，還可以散熱及防銹蝕。如下介紹減速器選潤滑劑時應(yīng)注意的幾個要點：1）通用的閉式齒輪傳動，其潤滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。當(dāng)齒輪的圓周速度時，常將大齒輪的輪齒進(jìn)入油池中進(jìn)行浸油潤滑；當(dāng)齒輪的圓周速度時，應(yīng)采用噴油潤滑；當(dāng)齒輪的圓周速度時，噴嘴位于輪齒嚙入邊或噴出邊即可；當(dāng)齒輪的圓周速度時，噴嘴位于輪齒嚙出的一邊。2）油池中的油量的多少，取決于此輪傳遞功率的大小。在此減速器中，由于受齒輪轉(zhuǎn)速等條件的限制，該減速器的齒輪和軸承均采用噴油潤滑的方式，采用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（GB 5903-1995）具體牌號為150。5.3.2軸承的潤滑潤滑對于軸承具有重要意義，軸承中的潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動、防止銹蝕等的作用。軸承常用的潤滑方式有油潤滑及脂潤滑兩種，此外也有固體潤滑劑潤滑的。選用哪一類潤滑方式，這與軸承的速度有關(guān)，一般用滾動軸承的值（為滾動軸承內(nèi)徑，；為軸承轉(zhuǎn)速，）表示軸承速度的大小。由于矯直輥軸承采用調(diào)心輥子軸承，經(jīng)查軸承手冊可知其應(yīng)選用CaidonMC20 高溫高速軸承潤滑脂。6. 環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析6.1.設(shè)備的環(huán)境保護(hù)機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性是指機(jī)械設(shè)備在作業(yè)時保護(hù)環(huán)境的性能。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，各類企事業(yè)單位為了獲取經(jīng)濟(jì)效益，使機(jī)械設(shè)備連續(xù)不停地運(yùn)作。設(shè)備產(chǎn)生的廢氣、噪聲、污水和煙塵嚴(yán)重地污染了環(huán)境，破壞了生態(tài)平衡，給人類居住環(huán)境埋下了巨大的隱患。國家為此特制定了相關(guān)的政策法規(guī)來約束企事業(yè)單位的污染問題。因此單位必須遵守相關(guān)法規(guī)，努力營造友好的社會環(huán)境。設(shè)計時必須要考慮到環(huán)保性。機(jī)械設(shè)備的潤滑系統(tǒng)必須滿足設(shè)備的要求，使機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性好，延長維修期，降低成本，同時密封性能要好，減少潤滑油的泄露，降低對環(huán)境的污染。轉(zhuǎn)數(shù)較低或經(jīng)常工作的摩擦面要用干油潤滑。干油潤滑不能循環(huán)，因此，先好的油脂不能回收，但潤滑設(shè)備比較簡單。稀有潤滑可以循環(huán)使用，但需要復(fù)雜的設(shè)備。一般情況下，凡是有干油如花已可滿足的機(jī)械設(shè)備，可以不用稀有潤滑。以減少不必要的投資。目前，節(jié)能已成為時代的主題，國家正在大力提倡能源的節(jié)約。設(shè)計過程中，充分考慮能源的節(jié)約，反對浪費，時刻將經(jīng)濟(jì)的可行性擺在重要位置。經(jīng)濟(jì)性是一個綜合性指標(biāo)，就是“物美價廉” 。設(shè)計人員應(yīng)使產(chǎn)品具有良好的功能和高質(zhì)量，還要使產(chǎn)品的價格便宜合理。同樣，產(chǎn)品質(zhì)量雖好，但價錢昂貴，也不會有競爭力。設(shè)計中，選用調(diào)心滾子軸承，材料為STJ2型的鋼材。在室溫下是普通材料軸承壽命的3.5倍，在高溫下是普通材料軸承壽命的30倍，防止表面損傷，7倍的防剝落能力，1.4倍的防擦傷能力，2.5倍的防磨損能力，高溫條件下的尺寸穩(wěn)定性，在250攝氏度時幾乎無尺寸的變化，加強(qiáng)破裂疲乏的強(qiáng)度，在高溫及緊配合的情況下，增加2倍的防破裂疲乏壽命。螺母采用45鋼，在保證強(qiáng)度的條件下，減少了成本。車輪組采用通用車輪組，即滿足這套設(shè)備的需要，又容易購買，節(jié)約了資金。綜合整個設(shè)計，該設(shè)備應(yīng)用到的零部件具有結(jié)構(gòu)簡單、易加工、標(biāo)準(zhǔn)件易購買等特點，這將為企業(yè)節(jié)省一