机械毕业设计（论文）-双向移钢机设计【全套图纸】 .doc

第一章 绪论1：1引言经过了毕业实习之后，我们就要进入大学生活中的最后阶段毕业设计了，这次毕业设计为期三个月，在这三个月中，我们要根据老师所给出的毕业设计题目进行充分的设计。在此次毕业设计中，我的毕业设计题目为双向移钢机机构，这套双向移钢机是包钢无缝钢管厂在无缝钢管完成了切头辊道和在加热炉之间，再一次进行加热，从而为后序工序作准备。双向移钢机依靠移钢机支架使冷却后坯料从运输辊道上移动到再加热炉端，使坯料达到规定的温度后出炉。在双向移钢机和链式运输机的作用基本相同，移钢机是按圆形轨迹运动的，一个运动周期由2个动作组成。即：1）移钢机接钢管，将钢管托起到下一个辊道上落钢；2）移钢机空行程段，然后回到初始位置，在进行下一个动作。由于该设计是双向移钢机机构，所根据工作要求可以向两个方向移动钢管，并且运行要相当的平稳，因此，对双向移钢机的运行有严格的速度要求，以尽可能减少运动过程中各动作间切换以及移钢机机架接触钢坯时的冲击和震动，保障双向移钢机长期正常运行。由于双向移钢机具有高效率、低消耗、低成本等特点，所以，进行设计是有必要的。根据要求在这套移钢机机械中，我主要的任务是完成一整套双向移钢机机构的设计，对移钢机的主传动部分作了详细的设计并对双向移钢机的性能参数进行选择。根据要求，我将对这套升降机构的主传动机构及相关零件进行设计。1.2冶金传输机械的特点及发展方向1.2.1 冶金传输机的种类 冶金传输机是在大型的冶金机械厂应用的一种中小型设备，是冶金方向里不可缺少的一种传输设备，这种设备对于工厂的生产率起到非常重要的作用，所以是工厂必备的。链式移钢机，链条是移钢机的关键部位，通过它的连续运行来完成货物输送任务，链式移钢机牵引链有如下特点：1. 链条结构采用链轮和套筒滚子链，链条与轨道的摩擦方式由传统的滑动摩擦变为滚动摩擦，故运行阻力小。2. 链片材料采用高强度合金钢，经热处理具有较高的强度和耐磨性能。3.链条安装在链轮上，链条不外露，不受异物干扰污染，从而提高了其使用寿命。4. 驱动装置由电机、，套筒滚子链调速装置，驱动轮等部件组成。驱动装置为输送机的动力部件，为了提供产品的可靠性，增加了张紧装置。驱动装置一般设置在输送机系统的下料点位置上。5. 大多数移钢机是在同一个方向上传递冶金产品，并且传递的大多数产品是低温产品。这种移钢机在传递过程中比较平稳，没有过大的冲击。使用寿命长，运转可靠性高，节能高效，密封、安全且维修方便。其使用性能明显优于其它移钢机设备，是一种较为普遍的传送设备。1.2.2无缝钢管的生产历史新中国成立前，日本侵略者曾于1935 年10 月在我国东北鞍山建了1 套生产直径为7150 的热轧无缝钢管机组，最高年产量为1.14万t（1940年），1942年又建了冷拔车间，生产直径为40150 的冷拔管和气瓶管，但日本投降后，其全部设备都被拆运到了原苏联，所以新中国成立时我国是不能生产无缝钢管的，当时只有上海有一点钢管改制设备，可以将进口的钢管改制为所需规格的钢管。新中国成立后，作为首批重点工业建设项目，鞍钢无缝钢管厂于1953 年10 月27 日建成投产，从此结束了我国不能生产无缝钢管的历史。自鞍钢无缝钢管厂轧出我国第一根无缝钢管起，至今我国无缝钢管已有了47年的生产历史。在这近半个世纪的年代里，我国无缝钢管轧机由50 年代初唯一的1 套140自动轧管机组，设计年产量仅6.19 万t，发展到目前为止，已是产品品种、规格齐全，各种机组型式齐全并分布于全国，无缝钢管的年产量也于1978年（82 万t）超过英国和法国，19836 年（115万t）超过意大利，1992年（256 万t）超过原西德，并在1994 年（304万t）早于钢和钢材成为世界第一大无缝钢管生产国，随后一直保持至今。【1】摘自我国无缝钢管生产的发展 钢管2001年6 月第30 卷第1期。1.2.3无缝钢管的用途大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。 但是，圆管也有一定的局限性，如在受平面弯曲的条件下，圆管就不如方、矩形管抗弯强度大，一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。1.结构用无缝钢管（gb/t8162-1999）是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。2.低中压锅炉用无缝钢管是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。3.高压锅炉用无缝钢管是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。4.石油裂化用无缝钢管是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝钢管。5.地质钻探用钢管是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。6.石油钻探管是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。 7.船舶用碳钢无缝钢管是制造船舶i级耐压管系、级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450。 8.液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝钢管。 9.冷拔或冷轧精密无缝钢管是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝钢管。选用精密无缝钢管制造机械结构或液压设备等，可以大大节约机械加工工时，提高材料利用率，同时有利于提高产品质量。 10.结构用不锈钢无缝钢管是广泛用于化工、石油、轻纺、医疗、食品、机械等工业的耐腐蚀管道和结构件及零件的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。 11.异型无缝钢管是除了圆管以外的其他截面形状的无缝钢管的总称。按钢管截面形状尺寸的不同又可分为等壁厚异型无缝钢管（代号为d）、不等壁厚异型无缝钢管（代号为bd）、变直径异型无缝钢管（代号为bj）。异型无缝钢管广泛用于各种结构件、工具和机械零部件。和圆管相比，异型管一般都有较大的惯性矩和截面模数，有较大的抗弯抗扭能力，可以大大减轻结构重量，节约钢材。1.2.4 ：无缝钢管的制造工艺（1）、无缝管工艺流程: 1 .冷拔（轧）无缝钢管：圆管坯加热穿孔打头退火酸洗涂油（镀铜）多道次冷拔（冷轧）坯管热处理矫直水压试验（探伤）标记入库。冷拔（轧）无缝钢管的轧制方法较热轧（挤压无缝钢管）复杂。它们的生产工艺流程前三步基本相同。不同之处从第四个步骤开始，圆管坯经打空后，要打头，退火。退火后要用专门的酸性液体进行酸洗。酸洗后，涂油。然后紧接着是经过多道次冷拔（冷轧）再坯管，专门的热处理。热处理后，就要被矫直。钢管经矫直后由传送带送至金属探伤机（或水压实验）进行内部探伤。若钢管内部有裂纹，气泡等问题，将被探测出。钢管质检后还要通过严格的手工挑选。钢管质检后，用油漆喷上编号、规格、生产批号等。并由吊车吊入仓库中。2. 热轧无缝钢管的工艺流程热轧无缝钢管也叫挤压无缝钢管，它的工艺流程如下：圆管坯加热穿孔三辊斜轧、连轧或挤压脱管定径（或减径）冷却矫直水压试验（或探伤）标记入库轧制无缝管的原料是圆管坯，圆管坯要经过切割机的切割加工成长度约为米的坯料，并经传送带送到熔炉内加热。钢坯被送入熔炉内加热，温度大约为1200摄氏度。燃料为氢气或乙炔。炉内温度控制是关键性的问题.圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿空。一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机，这种穿孔机生产效率高，产品质量好，穿孔扩径量大，可穿多种钢种。穿孔后，圆管坯就先后被三辊斜轧、连轧或挤压。挤压后要脱管定径。定径机通过锥形钻头高速旋转入钢坯打孔，形成钢管。钢管内径由定径机钻头的外径长度来确定。钢管经定径后，进入冷却塔中，通过喷水冷却，钢管经冷却后，就要被矫直。钢管经矫直后由传送带送至金属探伤机（或水压实验）进行内部探伤。若钢管内部有裂纹，气泡等问题，将被探测出。钢管质检后还要通过严格的手工挑选。钢管质检后，用油漆喷上编号、规格、生产批号等。并由吊车吊入仓库中。3、工业管工艺流程 管坯检验剥皮检验加热穿孔酸洗修磨润滑风干焊头冷拔固溶处理酸洗酸洗钝化检验 轧制无缝管的原料是圆管坯，圆管坯要经过切割机的切割加工成长度约为1米的坯料，并经传送带送到熔炉内加热。钢坯被送入熔炉内加热，温度大约为1200摄氏度。燃料为氢气或乙炔。炉内温度控制是关键性的问题.圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿空。一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机，这种穿孔机生产效率高，产品质量好，穿孔扩径量大，可穿多种钢种。穿孔后，圆管坯就先后被三辊斜轧、连轧或挤压。挤压后要脱管定径。定径机通过锥形钻头高速旋转入钢坯打孔，形成钢管。钢管内径由定径机钻头的外径长度来确定。钢管经定径后，进入冷却塔中，通过喷水冷却，钢管经冷却后，就要被矫直。钢管经矫直后由传送带送至金属探伤机（或水压实验）进行内部探伤。若钢管内部有裂纹，气泡等问题，将被探测出。钢管质检后还要通过严格的手工挑选。钢管质检后，用油漆喷上编号、规格、生产批号等。并由吊车吊入仓库中。 4、卫生级镜面管工艺流程： 管坯检验剥皮检验加热穿孔酸洗修磨润滑风干焊头冷拔固溶处理酸洗酸洗钝化检验冷轧去油切头风干内抛光外抛光检验标识成品包装 1.2.5包钢无缝钢管生产工艺简介 1管坯准备工艺流程 （1）：管坯准备区的平面布置示意图见下图2mimimpm限动芯棒连轧管机组图1.1 管区平面图 (1、2)上料台架 ( 3) 链式运输机 (4) 斜台架 (5、6) 踞前称重测长轨道 (7、8)1号，2号圆盘冷锯机 （9）2号斜台架 (10、11)减振料筐 （12）定尺坯上料台架 （13）2号链式运输机 （14）3号链式运输机 （15）称重轨道 （16）减振料筐 （17）3号斜台架 （18）扇形轨道（2）管坯准备工艺流程 由包钢炼钢厂提供直径180mm和直径270mm,长度为4-8米倍尺连铸圆管坯，经火车运至bc跨原料仓库，在成捆管坯称重后，安照管坯直径，钢级，炉号和长度存放在指定的料架内。在此期间，对管坯进行抽检。跟据生产计划投入热轧线的管坯，由吊车从料架中取出运至两个上料台架（1、2）上，由液压拔出装置将管坯拔至运输轨道上，然后又上料移送装置送至1号链式运输机上，再有上料移送装置，将管坯拔至输送辊道上，利用1号斜台架配给两台管坯锯所需的管坯。当使用定尺坯上料台架时，上料台架及管坯锯可以连锁不动。冷锯机切割后的管坯，可以利用2号斜台架横移至输送轨道上，每台锯割的管坯，当需要剔除或下料储存时，可以利用各自的减振料筐（10、11）来完成。切割后的管坯，利用上料移送装置拔至链式输送机（13）上继续前移，再有上料移送装置拔至输送轨道上运至链式输送机（14）。在炉前轨道上进行称重，不合 格的管坯拔入减振料筐中。合格的管坯拔至斜台架（17）供给扇形轨道，由装料机装炉。经称重轨道（15称重的管坯数据输入计算机，以进行随后的工艺监测和跟踪。2. 穿孔机的工艺流程图1.2 穿孔机工艺流程框图1. 环形炉 2.装料机 3.出料机 4.运输链 5.剔除台架 6.轨道 7.穿孔机 8.穿孔机后台1号 9.顶杆上线台架 10.穿孔机后台2号 11.顶杆下线台架 12.抗氧化站 13.运输链 14.剔除台架 15.穿孔机前台 16.推料机（2）穿孔机工艺流程简述 由环形炉加热到1280的管坯经出料机夹出，并且放在出料台上，通过横移出料装置和拔料器送到链式移送机，由翻料钩将管坯送到轨道上，在轨道的端部，管坯由挡板定位。当轧机出现故障影响正常轧制时，须将管坯剔除到台架上。正常轧制时，经拨料器拨到缓冲接料器进入穿孔机前台的受料槽，由推料机推动管坯经入口导管送入穿孔机的孔型进行穿孔。 后台1号设有七架定心辊和六组升降辊道，最后一组是惰辊，其余都为传动辊，而且第二组是夹送辊，用于紧急情况下抽出毛管。定心辊先用来保证顶杆中心线与轧制中心线一致，在随后的轧制过程中为毛管导向。后台2号设有顶杆小车以及小车的锁紧机构，顶杆的预旋转机构和两组升降辊道。依靠锁紧机构把小车锁紧进行轧制，轧制结束后将顶杆从毛管中抽出。顶杆预旋转机构在管坯进入入口导管时，开始预旋转，当轧机咬钢后，停止旋转，减少管坯的旋转力矩，自动对中管坯的中心，提高毛坯的质量。到毛管前端伸出穿孔机到达第二架定心辊时，第二架定心辊打开，到达第三架定心辊前时，第三架定心辊打开，依此类推。当轧制结束，升降辊道升起到达支撑毛管位置，小车带动顶杆快速返回并且在升降辊道的帮助下依靠挡叉是毛管脱离顶杆。此时，定心辊上辊道打开，由回转臂运输毛管到达抗氧化站。从毛管中脱出的顶头和顶杆进行在线人工检查，如果发现顶头，顶杆由缺陷，应该剔除到下料台架，同时，从上料台架上线一根带有顶头的顶杆。而顶头和顶杆正常的情况下进行下一根管坯的轧制。(3) 脱管机到加热炉区域在轧制线上连续轧制的过程中，脱管机出口辊道至加热炉入口辊道这一区域，不仅承担着金属热变形后一道工序的准备工作，而且实现了在线热处理的任务，起到承前启后的作用。工艺路线采用以下三种不同的周期：再热炉旁通 ，进再加热炉，管子检查。(4) 再加热炉在加热炉在生产线中的位置是轧钢工艺的一个热工设备，位于链式移钢机和定张减径机之间，如图： 图1.3 再加热区图炉子装出料方式分别采用辊道方式，炉子的装料辊道与链式移钢机辊道相连接，出料辊道与定张径机输入辊道相连接。5 定，张减机区域（1）限动芯棒连扎管机组整个生产过程是连续进行的，而定径，张减工序是热轧生产线金属热变形的最终一道工序，是连扎管机组中的精扎机组，定径，张减工序包括从托管机出口辊道至步进式冷床结束。（2）工艺线路从脱管机出来的荒管，按照供货标准和交货状态要求，采用二种不同的工艺线路。2.1. 对于在线常化钢管，需要进行再加热，脱管后由回转臂将荒管送到切尾辊上，如果荒管长度小于20m则滚刀反转，定位后由单臂翻料钩将荒管从切尾辊道送到切辊道上，对于长度大于20m，得荒管，由单臂翻料钩直接送到切头的辊道上，再由回转臂将荒管送至链式移钢输送机上，链式移钢输送机低速运行使荒管冷却到500550。进入到900960 ，保温10分钟后出炉，经过压水除鳞后，进入定，张减机。2.2.对于不需要再加热炉在加热的荒管。脱管后经过输送辊到达定位挡板，由单回转臂荒管送至在加热炉炉前辊道上，荒管由炉前辊道上，荒管由炉前辊道及再加热炉内旁通辊道，经高压水除鳞后进入定径机进行轧制。（3）设备简介 在这个工艺流程中，每一个环节传递都是用链式运输移钢机来完成的，并且它在传递的过程中慢慢的是热量散失掉，使其冷却到500左右，然后在运输到下一个环节，进行再在加工处理。3 管排锯区工艺流程简介 由热轧区生产出的热轧无缝钢管长度在10.6m-76m之间，需锯切成6m-14.63m的定尺长管，此外还需切掉钢管的头、尾以满足用户需要，因此需要到送往管排锯切线上完成此项任务，并且还需通过锯切线后的横移段设备将锯切后的钢管运输到精整区，进行进一步的处理工艺。管排锯区工艺流程：图1.4 管排锯区流程图我的设计题目是在管坯准备区和管坯再加热区1.2 方案设计1.2.1 方案一设计：根据包钢的无缝钢管生产工艺流程，能够知道钢管生产线上哪里需要移钢运输设备，只有这样才能够具体的针对性的设计，设计移钢设备的目的就是钢管从一个辊道上送到另一个辊道上。进行下一个工序的加工。题目：机械夹钳式移钢机 机械夹钳式移钢机是一种工作过程简单的机械设备，是一种吊式运输机械，和那种吊式起重机工作原理比较相似。基本结构如图所示：图1.5夹钳式移钢机图机械夹钳式移钢机的工作原理：以上是机械夹钳式移钢机的简图，两边的支架横跨运输钢管的两条轨道，钢管在夹钳的下方。这种移钢机是靠人工操作，夹钳可以在横梁的方向上左右移动，当钢管从运输轨道传递过来后停止下来，机械夹钳移钢机就在人的控制下下降到钢管的位置，然后启动机械钳的夹紧装置把钢管夹起，在此同时其余的四架机械夹钳移钢机也工作，完成同样的动作：之后把钢管移送至另一条输送轨道上进行下一个工序的加工。1.2.2 方案二设计 设计题目：双辊道移钢机(1) 双辊道移钢装置采用全机械结构，利用双辊道、双曲柄机构，在双曲柄机构完成圆轨迹运动的过程中，将钢管由冷摆剪后输送辊道移到在加热辊道上，同时将在加热辊道上的钢管输送到移钢链条上，进行下一个工序的加工。这种方案具备动态处理钢管的能力，移钢周期约60s，满足了钢管在加工工艺要求。方案1维修量较大，分体台架实现精确同步困难，原设备不能利用；方案2在工作原理上与原台架存在许多共同之处，利用液压系统控制可充分发挥设备优势。而且液压泵站适当配置蓄能器系统，可满足移钢台架液压系统的动力要求，结合实际情况采用方案2。(2) 工作原理双辊道移钢装置主要由小车移送机构和小车升降机构组成，两套机构宽12 m。机构如图 3 所示。 图1.6 双辊道移钢机工作时由升降缸伸缩带动曲柄在固定支点(通轴)上摆动，支点的另一杆将托起小车轨道框架向上或向下实现升降，通轴之间用连杆相连，保持轨道框架的两个支点动作一致。小车轨道动作完毕后，移送液压缸伸缩，通过摆动臂使小车沿轨道前进或后退实现移送，摆动臂为通轴上的曲柄。3 棒材连轧机组移钢机构的改进1.2.3方案三设计 设计题目：双向移钢机双向移钢机顾名思义就是能向两个方向上移动钢管。移钢机支架上有两个v形槽，这两个槽是用来放置钢管的，当钢管从传动轨道过来是，支架装置从轨道的下方向上抬起，托动钢管从轨道的一侧移动到另一侧，从而为下一道工序做好准备。这个双向移钢机支架在运送钢管时比较平稳，不能产生大的冲击，这个机构是非常好的。4机械原理图1.7 双向移钢机支架结构1.2.4方案对比分析方案一性能分析：该设计的优点是成本比较低，维修方便；但是这种机械设备存在着很多的缺点：（1）该机长期不能满足工艺要求，对钢管有很大的磨损，影响钢管的质量。（2）机械夹钳经常夹不紧、移钢速度慢，生产效率低，每次只能移送一根钢管，这样远远的不能满足包钢无缝生产要求。（3）劳动条件恶劣，必须靠 人工控制，不能够实现自动化控制。这同样影响产量、质量及扩大产品规格范围(不能进行大批量钢管的生产)。（4）此机构占地面积大，噪音大，不能使有效的空间充分利用。从而导致成本升高。方案二性能分析:(1) 此方案维修量较大，个分体台架实现精确同步困难；(2) 双辊道移钢机占地面积大，（3） 移钢速度慢，移钢周期太长，不能够满足生产率的要求，从而导致产量低。（4）移钢时工作机运动不稳定，对钢管有一定的冲击，钢管长度在10m以上,所以不可能使几架双轨道移钢机同步移动钢管。（5）这种机构运输钢管只能向一个方向移动钢管，不能实现多向化。方案三性能分析(1)该移钢机布置合理，能够满足工艺要求。（2）双向移钢机运动平稳，对钢管没有磨损。（3）生产率高，满足包钢无缝管厂的产量要求。（4）节约能源，无污染，占地面积小。综上所述，第一，二种方案设计不能够满足包钢无缝管厂的生产工艺要求，第三种设计方案能够满足要求生产工艺要求，所以选择第三种方案进行详细设计。第二章 整体结构设计设计整体结构是由电动机、减速器、联轴器、制动器、链传动机构组成，电动机的选择是非常慎重的 ，这里应该选择冶金设备专用三相异步电动机，三相异步电动机能够实现正反转，从而达到双向移钢的目的。由于移钢机机组是由5组移钢机机构组成。为了实现同步运转并且能够运动平稳，采用的是整体驱动的驱动方式，此移钢机由于采用了双接头十字万向联轴器传动，具有结构紧凑，低速并且传动平稳的特点。三级齿轮减速器具有结构复杂的特点，由于本设计的传动比较大，故用三级齿轮减速器方可实现。双接头十字联轴器一般用于重型机械，具有承载能力大，运转灵活，工作可靠、能缓冲减振性能，需润滑。且本设计采用连续工作制，不必经常启动、制动，传动还能实现可逆，故本设计传动系统可用双接头十字联轴器。移钢机机架的设计比较复杂的，架内的传动部件是靠链条传动，这需要选择大小适合的链轮和链条，对链条进行校核，并且还需要对移钢机机架内住传动轴设计及校核。 第三章 设计计算部分设计题目：双向移钢机原始数据：钢管的长度l=10m;移钢周期为t=15s;钢管的外半径r=200mm，钢管的内径为r=185mm;移钢机转臂半径r=225mm，但是移钢机接钢位置时臂长是300mm。工作条件：工作年限：10年(每年按300天计)；工作班制：3班；工作环境：清洁；载荷性质；平稳。3.1 参数计算：3.1.1 电动机的选择： （1）. 电动机的选用原则电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点： (1)如果电动机功率选得过小就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载使其绝缘因发热而损坏甚至电动机被烧毁。 (2)如果电动机功率选得过大就会出现“大马拉小车”现象其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高(见表)，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。 （2）电动机类型的选择，根据动力源和工作条件，选用yz系列三向异步电动机。（3）电动机功率的选择5机械设计课程设计 计算移钢机所承受的力f为： （31） 由于设计是双槽移钢机 （32） （33）当移钢机承担最大力矩时是在接钢位置 （34）根据移钢机的周期 可以得出和n （35）所以=4 (36)计算折算到电动机轴上的负载功率 (37)3)该移钢机机构是由一列5个移钢支架组成的，所以每个移钢架所需要的功率是 每个移钢架所需要的功率 （38）式中 为转动装置的损失效率： （39）式中 ， ，分别为传动装置中每对运动副中的效率。通过手册查得各个传动装置的效率分别为：（联轴器） ，（3机减速器的圆柱齿轮传动）（齿轮的精度等级是8级） ，（滚子链传动），（每对滚动轴承传动效率）；根据6机械设计手册 查的=0.99，=0.97 ，=0.96 ，=0.99。计算各个移钢机机架单独所需的 ：移钢机的装置简图如下：7机械制图图31 5组移钢架简图左二架移钢架传动装置的效率为： （310）左二架移钢架 传动装置的效率为0.8764.所以得到需要的功率为： （311）左一架移钢架传动装置的效率为0.8764.所以得到需要的功率为：右一架移钢架传动装置的效率为0.8764.所以得到需要的功率为：右三架和右二架移钢架所需功率也是0.593kw和0.6770kw。要想使移钢架能够达到所需的要求，则至少需要的功率是：减速器的传递效率： （312）最终电动机所需要的功率： 由8机械设计使用手册表31-44选取电动机的额定功率为5.5kw。（4）现将所选的电动机的有关参数数据列表f-1中表3.1 电动机参数数据 选定电动机的型号为yz160m1-6。由表31-44查得 电动机外形尺寸长为608mm，宽度为325mm，高位410mm，质量为118.5kg。（5）yz系列起重冶金用三相异步电动机简介（5.1） 性能及结构特点:yz系列为笼型异步电动机，yz系列为绕线转子异步电动机，它们具有较大的起动转矩和过载能力，能够频繁起动，转差率较高，并且具有良好的防护特性，用于一般场合的电动机防护等级为ip44，用于冶金场合的电动机防护等级为ip54电动机的代号简介 y z160m 6y 异步电动机z 冶金及起重用160 电动机的中心距高m 电动机的机座长度代号（s短， m中， l长）1 电动机铁心长度代号6 电动机的极数（5.2）应用场合：适用于那些短时或断续运转，起动制动凭繁，有时过载以及又有较强的振动和冲击的冶金及一般起重设备上。（6）.电动机能实现正反转原理 电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力f，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。我所以要的是能实现正反转的电动机，三相异步电动机只要增加一个电动换相装置，如图所示把接线端4和6对换或者4和5对换都可以实现电动机反向转动，这样就可以是移钢机支架实现双向移动。9机电控制图3.2 电动机绕阻线圈图（7） 电动机的校核7.1 电动机的发热分析电动机定子绕组中通入三相交流电产生旋转磁场，旋转磁场以异步转速旋转，转子导体切割旋转磁场产生感应电动势从而产生感应电流，载流导体在磁场中受到电磁力的作用而旋转，旋转速度稍小于同步转速。电动机在运行时消耗的电能一部分变为热能，使电动机发热。电动机产生的热源主要有两个：一个是定、转子绕组的铜消耗功率；另一个是铁心的铁消耗功率，两个热源所产生的热量由散热装置(风扇)和机壳散出。当产生的热量和散出的热量平衡时，电动机的温度便稳定了。如果产生的热量大于散出的热量，电动机就要升温。导致电动机发热的原因主要有以下两个方面。1)电动机过载 电动机所拖动的负载与电动机不配套，机械装配不良，如电动机定、转子相擦，风扇翅碰壳，电动机所拖动的负载轴线不同心，负载装配不良，轴承损坏或缺油等。2)在运行的电动机缺相，这时，电动机转速降低，电流增大，铜耗增大，电动机发热。这可通过测量电源电压及电动机绕组的方向来判别。总之，电动机发热的原因很多，排除的方法只能根据实际情况而定，没有严格固定的模式。只有熟练掌握电动机的有关知识，遇到故障时才能迅速查明原因，合理正确地处理故障点，提高工作效率3） 我选用是一个小功率三相异步电动机，发热量较小，并且通风状况良好。电动机产生的热量和散出的热量平衡时，电动机的温度便稳定了。3.2 传动比的分配：由于移钢机运转周期是t=15s，链传动需要小链轮带动大链轮，在总传动比中需占有一定的公称传动比，即现总传动。令套筒滚子链的传动比减速器的传动比为，根据现有减速器的传动比可以选择减速器。3.3 三级减速器选用3.3.1 减速器简介减速器的分类，常用减速器的形式及应用 减速器是应用在于原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。减速器的种类很多，用以满足各种机械传动的不同要求。 根据传动类型，减速器可分为齿轮，蜗杆，齿轮蜗杆和行星减速器；根据齿轮形状不同，减速器可以分为圆柱、圆锥、圆锥圆柱齿轮减速器；根据传动的级数，减速器可以分为单级、多级减速器；根据轴在空间的位置，减速器可以分为卧式和立式减速器；根据传动的布局形式，减速器可以分为展开式、分流式和同轴式减速器。减速器传动比的分配 在设计两级或多级减速器时，如何将总传动比合理的分配到各级是很重要的，因为它将直接影响到减速器的外形尺寸、重量、润滑条件和个零件的装配是否方便和可能等。传动比分配的基本原则是：1） 使各级传动的承载能力接近相等，即要达到接近等强度。2） 使各级传动中的大齿轮侵入油中深度大致相等，从而使润滑简便；3） 使减速器获得最小的外形尺寸和重量等。3.3.2 按强度选用减速器计算功率： （312）式中： 传递的功率kw。工况系数 ；要求的输入转速 r/min； 承载能力表中靠近的转速；时的许用传动功率kw，由表13-712中查出 对于n 时的许用输入功率kw，当 时，取 。减速器内的传动比及相接近的公称转速 ，查表13-1得2sy224, =5.4kw,当时，折算许用公称功率，工况系数按轻微冲击在和查表13-4得.代入前式得 。减速器的代号简介 zsz型号为三级圆柱齿轮减速器 224减速器低速级中心距 80减速器公称传动比80 i第一种装配形式 zbj19004减速器标注号3.3.3校核热功率 （313） 校核热功率。 环境温变系数 小时负荷率系数 功率利用系数 热功率查表13-6得环境温度影响系数=1.35，负荷利用率系数（每日24小时连续工作）功率利用系数（按） 查表13-15；zsz224, ， 可以通过。根据减速器已选定的规格，可以依据10简明机械零件设计手册表13-3得到zsz224型减速器外形尺寸及装配形式。zsz224的主要参数如下表2表3.2 zsz 减速器参数3.3.4 减速器的润滑要求及问题减速器对润滑油的要求比单级齿轮传动更严格。同一减速器的高速级齿轮传动, 要求润滑油的枯度小一些, 以免运动阻力产生的热量使边界膜解吸而失去润滑作用, 减速器的低速级, 要求润滑油的粘度大一些, 以便形成油膜来抵御重载、减缓点蚀、延长工作寿命总之, 减速器的润滑是一个复杂的间题。现在处理的办法是, 按照各级传动圆周速度的平均值来确定润滑的粘度。对于大部分齿轮传动, 膜厚比双一油膜厚度表面粗糙度通常小于, 这意味着齿轮润滑处在混合或部分弹流润滑状态或边界润滑状态。在混合润滑状态时, 有相当一部分载荷由弹性流体动压油膜承担, 它所造成的摩擦力很小, 而且所造成的磨损更小而传动处于边界润滑状态时, 由于边界膜很薄, 随着载荷和温度的增加, 边界膜失去了作用, 轻则齿面擦伤, 重则齿面胶合。由于目前仍没有减速器正常润滑的判据, 就无法知道按目前方法选择润滑油是否避免不良润滑。因此, 本文试图建立正常润滑的判据, 确定选择润滑的科学方法。减速器工作情况的检查 ，由于使用中不可能采用目视查看和直接检测的方法检查主 减速器内部零件的技术状态，除使用时工作人员可通过滑油温 度和压力指示，以及滑油系统中金属屑报警装置等判断滑油系 统是否工作正常，还应通过定期检查减速器中滑油的状态来判断这减速器零件的技术状态，因为使用时间到翻修间隔期后， 要及时返厂翻修，这样方能保证移钢机关键部件减速器的安全可靠工作。3.3.5：减速器的发展趋势 总之,当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率率;二低即低噪声、低成本;二化即标准化、多样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展,在一定程度上标志着一个国家的工业水平,因此,开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。3.4 联轴器的选择3.4.1联轴器简介 常用的联轴器已经标准化了和规格化了。选用联轴器时，首先按工作条件选则适合的类型；在按转矩、轴径和转速选择联轴器的具体尺寸；必要时校核联轴器中的薄弱件的承载能力。若无具体规范时，亦可参考规范的主要尺寸定出全部结构尺寸，然后进行必要的校核计算。在双向移钢机的设计中需要用到两个联轴器，首先选用的联轴器是在电动机与减速器之间用的，选用手册上的标准间即可，第二个联轴器是在移钢机的传动机构中，主要与移钢机机架主传动轴相连接的。这里选用的是万向联轴器。机械设计手册里没有与移钢机相匹配的万向联轴器。所以该设计必须在厂子里按规格加工制造。3.4.2联轴器选择根据工作要求，保证减速器的正常工作，电动机输出轴选用带制动器的柱销联轴器，根据电动机为930r/min，电机的最大的转矩t=56.478。考虑到转矩变化很小，取，则。按照计算转矩小于电动机的输出轴直径为d=20mm，减速器高速级输入端轴直径为25mm。该联轴器上带有制动装置，选择联轴器为带制动轮柱销联轴器（q/2b12473）使用于移钢机联轴器为：nl1联轴器 联轴器标记代号表示意义简介nl1带制动轮联轴器，主动端 ，y形轴孔，l=65mm，a型键槽；从动端，z型轴孔，c型键槽。nl1联轴器 的参数表。11机械零件设计手册2表3.3 联轴器参数型号转速转矩孔 ldbnl120033502560200951501106062图3.3 联轴器图3.5 制动器的选择3.5.1. 制动器简介按制动器装置结构形式分，主要有摩擦式（常开，常闭）和非摩擦式。设计和选择制动器的基本要求是制动可靠，操纵灵活，散热良好，体积小和质量轻。根据以上所选的电动机，可以知道到电动机伸出轴的外径是200mm，制动力矩大约为38.791。根据实用机械设计手册下册，表8133选外抱式短形成块式制动器系列。制动器型号为tz2200/100，jc25%。该制动器的性能参数如表3所示：表3.4 制动器性能参数 这种型号的电动机适合很多场合，无论是室内还是在也为作业的，而且它们很安全可靠，价格低廉。尤其是这种带有制动瓦的制动机构，可以保护联轴器的外圈不受磨损。可以提高联轴器和制动器的使用寿命。选用tz2200/100制动器的安装尺寸。表3.5 制动器的安装尺寸 图3.4 制动器tz2200/100简图3.6 减速器输出轴万向联轴器选择3.6.1万向联轴器的选择减速器输出轴转速为 (314)减速器输出轴的最大转矩 (315）根据减速器的型号可以知道减速器输出轴的直径是 。该移钢机使用应该是用万向联轴器，该万向联轴器比较特殊。它是一种中间带有一根长轴的万向联轴器。所以移钢机的联轴器应设计成双接头十字轴式万向联轴器。该联轴器在机械设计标准件手册里找不见，所以双接头十字轴式万向联轴器必须在加工厂里定做。双接头十字轴式万向联轴器设计图纸如下：图3.5 双接头十字万向联轴器双接头十字轴式万向联轴器参数：表3.6 万向联轴器参数3.6.2 万向联接轴简介万向接头即万向节，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的 “关节”部件。万向接头联轴器与传动轴组合，称为万向节传动装置。就是我现在需要的这种万向节转动装置。 万向节的结构和作用有点像人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。为满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化，前驱动汽车的驱动桥，半轴与轮轴之间常用万向节相连。但由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧机件的损坏，产生很大的噪音，所以广泛采用各式各样的等速万向节。在驱动轴上，每个轴用两个等速万向节。，而驱动轴通过万向联轴节与机架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。12机械设计手册43.7 链传动的设计3.7.1 链传动简介链传动的优点是：速度无滑动损失，传动效率可达98%99%；能在任意的中等轴间距离进行定速比传动；传动比允许较大；适应做多轴传动和双向传动；能在低速下传递最大的动力；能在较高温度或其它恶劣的条件下工作等。链传动的缺点是：价格较胶带高，重量较大；传动有噪音；链节伸长后运转不稳定，易跳齿；链条速度带有波动，不平稳。传动链条有很多种类，选择套筒滚子传动链；其结构特点是：外链节和内链节铰接而成，销轴和外链板，套筒和内链板为静配合；销轴和套筒为动配合，滚子空套在套筒上可以自由转动。3.7.2 链传动的设计计算 链传动在机械中相当广泛，通常用的传动链传动速度为v=15m/s,传动功率多在160kw以下，传动比一般不应超过 。链传动多为开式的，在高速重载下则采用闭式传动。 1 已知p=0.593kw,主动链轮转速n=12r/min,从动链轮的转速为4r/min；2 设计步骤和方法（1）选择链轮齿数和确定传动比，一般链轮齿数在17114之间，传动比 （316）（2）计算当量的双排链的计算功率 根据链传动的工作情况，主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率。 （316） 式中 工况系数，见机械设计教材 表9-6， 主动链轮齿数系数，见机械设计图9-13， 多排链系数，双排链时，=1.75，三排链时=2.5， 传递功率，kw 查表得=1.7，=1.3，=1.75，=0.593kw. 317 （3）确定链条型号和节距p 链条型号根据当量的计算功率和主动链轮转速由机械设计手册图22-2-2 ，小链轮额定功率曲线图得到，链号为20a，根据链号20a就可以得到链条节距等参数，依据8机械设计实用手册表10-2，套筒滚子传动链基本参数与尺寸（gb/234-76）如下表表3.7 链条参数（4）根据（3）中的数据，套筒滚子传动链链轮主要尺寸参数表3.8 链轮尺寸参数特殊注明，该链轮选用双排链链轮传动，链轮的选择查8机械设计实用手册表10-5，链轮的传动如图7所示图3.6 双排小链轮简图已知套筒滚子传动链链轮传动比，所以得出大链轮的主要尺寸参数表3.9 链轮的主要尺寸参数 (5)计算链节数和中心距 初选中心距，按下式计算链节数 （318） （319）为了避免使用过过渡链节，应将计算出的链节数圆整为偶数，所以节。 链传动的最大中心距为 (320) 式中为中心距计算系数，见机械设计教材表9-7得到 （6）计算链速，确定润滑方式。链条的润滑是非常常重要的 ，这些关系到链条能不能连续持久的工作，润滑问题一直是我们机械领域值得深入研究的问题（13查询润滑手册找些关于链条润滑方面的知识）平均链条的计算公式: （321）根据链条的速度，由机械设计教材书中图914选择定期人工润滑方式。（7）计算链条传动作用在轴上的压轴力。压轴力 可以近似取为 式中： 有效圆周力， ； （322） 压轴力系数，对于水平传动力 ，对于垂直传动 （323）14机械设计教材3.7.3 链传动机构装配注意事项(1)链与链轮应有3个以上的齿相啮合。(2)由于采用双链条并列使用，应注意链轮齿的相位一致，并且链轮尽量安装在同一轴上。这些链轮在轴上必须同相位装配，轴上键槽必须开在同一直线上，而在从动轴(尾轴)上的各链轮，只有一个链轮用键与轴联结在一起，其余均活套在轴上。这样安装可以自动适应因各排链条磨损不等而产生的尾轴上各链轮相对转动的不同步性。(3)由于输送距离较长，同时又并列使用双链条，因此对链条的加工和装配的精度要求较高。为了尽可能减少链条长度的相对误差，应对链条进行选配，同时还应采用成对切齿的链轮，以保证链轮齿的相位一致。(4)装配时应将链条先放在地上展直，然后一段一段地连接起来，再装到机器上，这样做可以避免链条扭曲，且易于配合连接。因链条带有附件，各挂链条之间正确对位十分重要。若各挂链条长度不等或对位不好，则工作时会由于各挂链条之间受载不均