毕业设计（论文）-机械横移式加热炉出钢机设计（全套图纸）

重庆科技学院本科生毕业设计（论文）机械横移式加热炉出钢机设计院（系） 机械与动力工程学院 专业班级 学生姓名 指导教师 2009年 6 月 15日重庆科技学院本科生毕业设计 中文摘要摘 要出钢机是将加热后的红钢坯推出加热炉进入辊道的一种重要设备。出钢机一旦出现问题，整条连轧线将会停止生产。所以出钢机是轧制线上的重要生产设备之一。出钢机分为纵向驱动部分和横向驱动部分。纵向驱动部分主要控制推杆的运动；横向驱动部分主要功能是调节推头所指的横向位置。其中推杆利用冷却水冷却。出钢机主要是靠推杆的正常运动来实现出钢。目前广泛应用的机械横移式加热炉出钢机有两种，分别是齿轮齿条横移式出钢机和车轮横移式出钢机。本文对加热炉和出钢机的情况进行了介绍，通过对齿轮齿条横移式出钢机和车轮横移式出钢机两个方案的分析确定设计车轮横移式出钢机，然后对纵向驱动部分和横向驱动部分分别进行了设计计算，最后还提到一些安装与维护、润滑与密封的问题。关键词：加热炉 出钢机 摩擦传动 车轮传动全套图纸加153893706重庆科技学院本科生毕业设计 英文摘要ABSTRACTThe cross pusher is an important facility to push the heated red billet into roller out of furnace. The whole rolling line can not work if there is something wrong with the cross pusher. So this machine is one of the most significant equipment for production. It includes two parts which are vertical driver and horizontal driver. The vertical part mainly controls the movements of the putter. And the major function of the horizontal driver is to adjust the horizontal position which the putter refers to. For the time being, there are two kinds of cross pusher widely used in transferring mechanical furnace. Putter uses the cooling water to cool. They are rack, pinion transferring cross pusher and wheels transferring cross pusher.The performance about furnace and cross pusher are introduced in this paper. After analyzing these two kinds of facilities, finally the wheels transferring cross pusher turns out to be a better one. And then, some designs and calculations are illustrated on Vertical and horizontal part. In the end, also the installation, maintenance, lubrication and sealing issues are referred.Key words: furnace；cross pusher；friction drive；wheel drive重庆科技学院本科生毕业设计 目录目 录中文摘要英文摘要1绪 论11.1 加热炉概况11.2 本课题的目的意义及国内外研究现状分析32传动方案的分析与确定53纵向驱动部分设计计算83.1 电动机的选择83.2 制动器的选择103.3 联轴器的选择113.4 减速器的选择123.5 机架部分的设计134横向驱动部分设计计算174.1 电动机的选择174.2 减速器的选择174.3 车轮组的设计计算185安装与维护255.1 减速器的正确安装255.2 联轴器的安装与维护255.3 轴承的安装维护266润滑与密封287总结30参考文献31致 谢32III重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论1 绪 论1.1 加热炉概况加热炉是将物料或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域，我国比较优秀的加热炉生产企业如-宁波市神光电炉有限公司。以下介绍的是冶金行业中常见的几种加热炉。在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。连续加热炉 广义来说，包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉,但习惯上常指推钢式炉。连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻造和热处理。主要特点是：料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动；一般情况，在炉料的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。按炉温分布，炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段；进料端炉温较低为预热段，其作用在于利用炉气热量，以提高炉子的热效率。加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现快速加热。均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯的断面温度均匀。用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加热段。习惯上还按炉内安装烧嘴的供热带划分炉段，依供热带的数目把炉子称为一段式、二段式，以至五段式、六段式等。5060年代，由于轧机能力加大，而推钢式炉的长度受到推钢长度的限制不能太长，所以开始在进料端增加供热带，取消不供热的预热段，以提高单位炉底面积的生产率。用这种炉子加热板坯，炉底的单位面积产量达9001000公斤（米2时），热耗约为(0.50.65)106千卡吨。70年代以来，由于节能需要，又由于新兴的步进式炉允许增加炉子长度，所以又增设不供热的预热段,最佳的炉底单位面积产量在600650公斤/(米2时),热耗约为(0.30.5)106千卡/吨。 连续加热炉通常使用气体燃料、重油或粉煤，有的烧块煤。为了有效地利用废气热量，在烟道内安装预热空气和煤气的换热器，或安装余热锅炉。 在锻造和轧制生产中，钢坯一般在完全燃烧火焰的氧化气氛中加热。采用不完全燃烧的还原性火焰(即“自身保护气氛”）来直接加热金属，可以达到无氧化或少氧化的目的。这种加热方式称为明火式或敞焰式无氧化加热，成功地应用于转底式加热炉和室式加热炉。 推钢式连续加热炉 靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上滑动，在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。炉底水管通常用隔热材料包覆，以减少热损失。为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”，近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨，支撑在由耐火材料砌筑的基墙上，这种炉子叫“无水冷炉”。 步进式连续加热炉 靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。70年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。同推钢式炉相比，它的优点是：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。中国1979年投产的步进梁式炉长为32.5米，生产能力为每小时270吨。 转底式加热炉 炉身固定，炉底转动，放置在炉底上的料坯随炉底转动由进料口移送到出料口。根据炉底的形状，转底式加热炉可分为环形炉和盘形炉两种，冶金厂轧钢车间多用环形炉。图是一座生产能力为每小时75吨的转底环形加热炉剖面图。这种炉子适于加热不能用推钢和步进方式运送的物料，如圆坯、车轮和轮箍坯、模锻前的异形坯以及品种多和长短不一的料坯等。缺点是炉底面积利用率低，炉底单位面积产量通常约为350400公斤/(米2时)。分室式快速加热炉 由若干个摆在一条线上的加热室所组成。加热室和加热室之间设间室，传送料坯的辊子设在间室内，料坯单根（或双根）地通过各加热室和间室而被加热。每个加热室与相邻的间室构成一个“炉节”，所以又称节式炉。这种加热炉能快速加热，氧化和脱碳少，适用于加热圆形料坯和钢管。与行星轧机相配合，可用来加热连铸板坯；也可对某些钢材进行局部加热。缺点是单位炉长的生产能力低，炉子热效率较低。 室式加热炉 用于金属坯或锭锻压前的加热。物料加热时不移动；炉内不分段，要求各处炉温均匀，对于大钢锭加热采用周期性的温度制度（即炉温按时间分为预热期、加热期、均热期等）。室式加热炉有两种：固定炉底室式炉和车底式炉。 固定炉底室式炉 炉底面积一般110米2。装出料多靠人工或简单机械；加热较大工件的室式炉，也有用专门装出料机的。燃料为煤、重油或煤气。有的炉在炉墙上开一缝隙,料坯由缝隙送入炉内加热,叫“缝式炉”，常用于小件加热或长料坯的端头或局部加热。这类炉的炉底单位面积产量通常为300400公斤/(米2时)，单位热耗每吨钢约为(1.01.5)106千卡。 车底式炉 用于重量为十几吨至几百吨的大钢锭在锻压前的加热，炉型为室式或隧道式。加热物件放置在台车上，炉外进行装卸料，由车间吊车或其他牵引装置把台车拽入或拖出炉膛，大钢锭加热要求炉温分布均匀，所以车底式炉常采用分散供热和分散排烟（烧嘴和烟道口分散地布置在炉子侧墙上）。 1.2 本课题的目的及意义，国内外研究现状分析毕业设计是一个综合的专业教学环节，其目的是通过一定工程实践工作，将前面所学的理论知识与工程实践相结合，培养学生综合应用能力、独立思考能力和解决工程问题能力。在毕业设计中，通过查阅资料、方案设计、参数确定、理论分析、设计计算，从而提高分析及解决问题的能力，达到高级工程技术人员的基本要求。加热炉出料机是将已加热好的钢坯从加热炉送出所必需的机械设备，其 形式多种多样，通过在冶金企业的实习和对冶金机械课程的学习，对其原理已有一定的认识。通过具体对各种已有的出钢机的出钢方式及其原理的进一步调研，运用相关知识综合分析各自的特点，确定方案，进行设计，能培养训练学生的实际分析问题、解决问题和设计的能力。全面将学习知识综合应用到工程设计中去，通过改设计，分析、认识该设计中以后还将完善的内容。随着各行各业对钢材需求量的加大，各钢厂新上及改造的项目比较多，加热炉的选用就提到日程上来，现在加热炉的形式一般为两种，一种是推钢式加热炉，另一种是步进式加热炉。推钢式加热炉的加热质量不如步进式加热炉。坯料在推钢式炉中加热时是沿滑轨做直线运动的，坯料与滑轨的接触位置不能接受热辐射和热对流，而且从坯料高温部位传导而来的热量还要向滑轨传导一部分。这种接触位置是不能改变的，在坯料被加热的过程中它总是坯料温度最低的部位，甚至出料时形成低温“黑印”。现在的推钢式加热炉在设计中使用了全热滑轨，并布满加热段和均热段，这种滑轨在高温状态下强度高、硬度大、导热少，有效地减少了坯料热量向纵管冷却水中的流失，且获得了成功；还由于推钢式加热炉的投资是步进式加热炉的三分之一，且其对钢坯不直度的要求比较低， 因此推钢式加热炉的应用将会更加广泛，尤其是型钢及棒材的项目，现在首选的加热炉是推钢式加热炉。由此可见对推钢式加热炉区附属机械设备也将会提出更新的使用要求。世界上主要工业国家的钢产量中，有四分之三要经过轧制，其中板、带钢产量占钢材总产量的一半以上。加热是轧制作业线的初始工序，钢料轧制前的加热广泛应用各种不同炉型结构的连续加热炉。出钢机是加热炉区重要的机械设备之一，它的运转直接影响整套轧机的生产率。在以前广泛的应用有一种简单的出钢方式，它的工作原理是，加热炉端出料时，推钢机将钢料推到出料端的斜坡上，靠钢料的自重滑出炉外。这种方式不需出料机械，结构简单，但缺点是尺寸较大、重量较重的板坯对出料辊道的冲击力很大；有时板坯偏斜后又滑不到辊道上；板坯表面还容易划伤，产生翘皮、结疤等现象。加之板坯在下滑过程中对辊道的撞击，影响了辊道的使用寿命。所以为了适应大坯料生产的要求,加快了生产的节奏,保证了高附加值钢板的轧制，目前广泛应用的出钢机有两种，分别是侧出料出钢机和料杆式出钢机。这两种出钢机都有生产效率高的特点，所以大量的应用在连接加热炉区和连轧作业区之间，具有提高钢板表面质量和经济效益重要意义。32重庆科技学院本科生毕业设计 2 传动方案的分析与确定2 传动方案的分析与确定下面为初选用的几种参考方案：方案1为齿轮齿条横移式加热炉出钢机（见图2.1），纵向驱动部分部分采用的是两辊摩擦式结构简单，自重小，行程大；横移部分采用的是齿轮齿条传动其传动效率高、使用可靠、行程大，但结构复杂，自重大，占地大，而且制造齿轮需要有专门的设备。 图2.1 齿轮齿条横移式加热炉出钢机方案2为四车轮横移式加热炉出钢机（见图2.2），纵向驱动部分部分采用的是四辊摩擦式其结构复杂，自重大，横移部分采用的是四车轮横移其结构简单，自重小，使用寿命长，前进、后退限位准确。图2.2 四车轮横移式加热炉出钢机分析方案1和方案2的优劣以及适用场合后可初步确定：纵向驱动部分采用两辊摩擦式，推杆由圆杆改为方杆摩擦受力更好；横移部分采用车轮横移，初步确定方案如图2.3： 图2.3 出钢机的方案重庆科技学院本科生毕业设计 3 纵向驱动部分设计计算3 纵向驱动部分设计计算 3.1 电动机的选择选择电动机的内容包括：选择电动机类型，机构形式，功率，转速和型号。3.1.1电动机的类型和结构形式选择按工作要求，一般选用YZR、YZ系列冶金及起重用三相异步电动机。3.1.2选择电动机容量电动机容量主要根据电动机运动时的发热条件来决定。电动机的发热与其运行状态有关。对于长期连续运转、载荷不变或变化很小、常温下工作的机械，只要所选电动机的额定功率Pm等于或大于所需电动机功率P0，即Pm P0,电动机在工作时就不会过热，而不必校验发热和启动力矩。由文献18知电动机所需工作功率： (3.1) (3.2)故 (3.3)式中 电动机输出功率，kW; 工作机所需功率，kW; F工作机的阻力N； 工作机速度，m/s； 从电动机至工作机总效率； 工作机效率F=numg=20.81.7110=27.36kN（考虑到能推动2根钢坯故安全系数取n=2，文献2加热炉内金属在炉底砖上摩擦因数u为 0.61取u=0.8，由原始数据知钢坯重量m=1.71t）由原始数据出炉速度知工作机（推杆）速度V=0.5m/s很好跑合的6级精度和7级精度齿轮传动（稀油润滑）传动效率为0.980.99 取=0.98，双级圆柱齿轮减速器传动效率为0.950.96取2=0.95齿轮联轴器传动效率 0.990.99 滑动轴承润滑正常传动效率为=0.97=0.980.950.990.990.97=0.89工作机是槽摩擦传动其传动效率为0.880.90取=0.88 3)确定电动机转速工作机转速为 (3.4) 初取摩擦辊内径r=0.1m又因为 (3.5)4) 电动机其它参数按工作要求，电动机需采用断续周期工作制，每一个工作周期约几分钟，工作时间在一个工作周期占很小的一部分。所以由YZR系列起重专用绕线转子三相异步电动机技术条件(摘自JB/T 7842-2005)选电动机其具体参数如表3.1： 表3.1 电动机的具体参数YZR系列电动机技术参数型号S36次/hFC=40%额定功率 kW转速 r/minYZR225M 30 962 图3.1 YZR系列电动机3.2 制动器的选择出钢机是一种周期性间歇动作的机械，其工作特点是经常启动和制动，因此在出钢机中也用到制动器。制动器按其结构的不同有块式、带式、和盘式。在这里我们介绍块式制动器。块式制动器其主要由制动轮、制动瓦块、制动臂、上闸弹簧、和松闸器组成。为了利用较小的结构尺寸获得较大的制动力矩，保护制动轮不致磨损过快，制动瓦块的工作表面上覆以，摩擦衬料。块式制动器的最大制动力矩可达15KNm。根据松闸器不同，块式制动器有以下几种形式：a短行程块式制动器b长行程电磁铁块式制动器c电力液压推杆块式制动器各自特点见表3.2：表3.2 各种制动器的特点 制动器形式优点缺点a短行程块式制动器结构简单，重量轻，尺寸小，制动块多用于轻级或中级工作机冲击大，噪音大，寿命短，大制动力矩时（D300mm）不能应用。无防爆型单位时间内接电次数不能过多，起动电流大。b长行程电磁铁块式制动器制动时没有过大的冲击，较安全可靠，制动较快，用于操作不甚频繁的场合，冲击大，噪音大，连接件多，结构复杂，外形尺寸及重量大，当每小时接电达600次时电磁铁行程应相应缩短，以减少电流起动值。c电力液压推杆块式制动器制动平稳，无噪音，寿命较长，重量轻，体积小每小时接电720次，用于运行和旋转机构较多的 场合。不能用于直流电源，防爆困难，目前产品制动缓慢，不宜用在快速制动处。结合出钢机的工作情况和各种制动器的特点，这里我们选电力液压块式制动器。 由公式得公称转矩： Nm （3.6）由文献中表查得，故由文献中公式得计算转矩为：Nm，选其型号为： GB/T 6406.21992 YWZ5315/50-133.3 减速器的选择按工作要求，减速器选择圆柱齿轮减速器（见图3.2）。输出轴转速为 （3.7） 总传动比为 （3.8） 由总传动比i =20，公称输入功率P = 30 kW，公称输入转速为1000，公称输出转速为50，选减速器的型号为：ZLY180-20- JB/T8853-2001。图3.2 ZLY型圆柱齿轮减速器外形尺寸及装配型式减速器具体参数见表3.3： 表3.3 减速器的主要参数 单位/ mm 参数值 地脚螺栓孔 公称传动比=20公称输入功率P=41kW3.4联轴器的选择类型选择按工作要求，联轴器选择弹性柱销联轴器（见图3.3）。这种联轴器的特点是传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合。 图3.3 弹性柱销联轴器载荷计算：由公式得公称转矩： Nm （3.9）由文献中表查得，故由文献中公式得计算转矩为： Nm （3.10） 型号选择：从文献中查得GB5014-2003型弹性柱销联轴器，选择的型号是：电机轴减速器轴处是LX5，其中许用转矩为 Nm，许用最大转速为，减速器轴摩擦轮轴处是LX6；其中许用转矩为 Nm，许用最大转速为，所以适用。3.5 机架部分的设计3.5.1机架的设计机架的类型本设计参考轧钢机机架设计方法。根据轧钢机型式和工作要求，机架分为开式和闭式两种。本设计选用开式机架（见图3.4）。材料选用ZG35。开式机架由机架本体和上盖两部分组成，它主要用于横列式型机械上。其主要优点是换辊方便。因为，在横列式型钢轧机上采用闭式机架，由于受到相邻机座和联轴器的妨碍，沿轧辊轴线方向换辊是很困难的。对于出钢机的摩擦轮来说这种说法是一样的，采用开式机架，只要拆下上盖，就可以很方便地将轧辊从上面吊出或装入。开式机架主要缺点是刚度较差。影响开式机架刚度和换辊速度的主要关键是上盖的联接方式。本设计选用螺栓联接的开式机架，机架上盖（上横梁）用两个螺栓与机架立柱联接，这种联接方式结构简单。机架的主要结构机架的主要结构参数是窗口宽度、高度和立柱断面尺寸。 图3.4 开式机架1）窗口宽度B在闭口式机架中，机架窗口宽度应稍大于轧辊最大直径，一便于换辊。而开口式机架窗口宽度主要决定于轧辊轴承座的宽度。校平机机架窗口宽度一般为支撑辊直径的1.151.30倍。为换辊方便，换辊侧的机架窗口应比传动侧窗口宽510mm。机架窗口宽度B(mm)也可表示为 B=Bz+2s （3.13） 式中：Bz支撑辊轴承座宽度，mm;s窗口滑板厚度，一般取s=2040mm.2）窗口高度H窗口高度要足以容纳轧辊轴承座、安全臼及测压元件等，并考虑换辊要求及压下螺丝最小伸出量（至少有23扣螺纹长度），按下式确定 （3.14） 式中 两个（或四个）轧辊接触是，上下辊轴承座的叠加高度； 安全臼、测压元件及球面垫块等的高度，当采用液压压下时，还包括液压缸的高度；下轴承座底垫板厚度；换辊时轧辊间的最大开口度；机架窗口高度尺寸裕度，通常取S2=1502503）机架立柱断面尺寸机架立柱断面尺寸，根据强度条件确定。在校直过程中，矫直力是通过轧辊传递机架上，因而轧辊强度和机架立柱强度有一定的比例关系。通常机架立柱的断面积F与轧辊辊颈的直径平方d的比值如表3.4。设计可根据轧辊材料和轧钢机类型，按表F/ d比值的经验数据，确定机架立柱断面积，在进行机架强度验算。 表3.4 机架立柱断面积与轧辊辊颈直径平方的比值（F/ d）轧辊材料轧机类型比值备注铸铁0.60.8 碳钢开坯机0.70.9碳钢其他轧机0.81.0铬钢四辊轧机1.21.6按支撑辊辊颈直径计算4）常用的立柱断面形状常用的立柱端面形状有方形、矩形和工字形三种。在断面积相同的情况下，工字形断面和矩形断面有较大的惯性矩，其抗弯能力较大。设计机架时，根据校平机类型、机架受力特点以及制造条件等因数，确定机架立柱的断面形状。从固定滑板的方式来看，工字形断面较方便，他可以用螺栓通过工字形翼缘的通孔来固定滑板。如果采用矩形断面，机架滑板用螺钉固定，长时间使用后，螺钉容易松动，甚至脱扣，有时需要在机架立柱上重新攻丝。从制造来看，矩形断面比工字形断面容易些。5）机架的选择出钢机机架是工作机座中重要的不更换零件，不仅加工面多，精度高，制造困难，加工周期长，而且对整个校平生产有重要影响，必须有足够的强度，尽管由于机架结构比较复杂，不易进行精度计算，目前的材料力学计算还是近似的。根据本设计的要求，这里应该选用开口口式机架就能达到精度及强度要求。3.5.2推杆的设计 出钢机的出钢节奏要满足轧制节奏，出钢机的推杆行程主要取决于被加热的钢坯长度和炉子宽度，由这些因素来确定坯料最大行程为12m。推杆采用钢板焊接而成，推杆断面为箱形结构（见图3.5），断面较大。其基本尺寸为120x120mm。 图3.5 推杆断面图由于出钢机推杆较长，推力较大，属于中柔度杆件，它的破坏形式是丧失稳定和强度破坏两种联合作用，所以制造时必须严格按照图纸的尺寸和要求。材料选用ZG200-400，它是一般工程用碳素铸钢.具有一定的塑性和韧性，较高的强度，采用调质处理可获得良好的综合力学性能.不过焊接前应将焊接件进行预热，切焊接后消除焊接应力必须进行退火处理。中碳钢的焊接热影响区极易产生脆硬的高碳马氏体，是低合金高强度中氢导致裂纹敏感性最大的钢种，为防止氢导致裂纹，焊接时必须采用低氢或者超低氢焊接材料，严格执行预热，后热，焊后热处理工艺。中碳调质钢中含有较多的合金元素，固液相温度区间大，结晶偏析倾向大，焊接时易产生裂纹，为防止结晶裂纹，要求采用低碳磷的焊接材料，焊接时注意填满弧坑，对重要产品必要采用真空冶炼和电渣精冶焊接材料。热影响区的脆化和软化，因含量合金元素多，中碳调质钢快速冷却时从奥氏体转化为马氏体的起点温度较低，无“自回火”过程，焊后热影响区的组织为硬脆的马氏体。中碳调质钢的焊接工艺特点： 平弧焊，埋弧焊或氮弧焊熔化气体保护焊，微束等离子焊，电阻电焊都采用。 焊后调质，以保证性能。调质状态下焊接： 调质状态下焊接的主要问题是高氮马氏体脆化冷裂纹和软化，马氏体脆化可通过回火处理解决。 为防止脆化和冷裂纹，必须适当采用预热，层间温度控制，中间热处理和焊后热处理。 为防止软化，应采用能量密度高的焊接方法。其中推杆利用冷却水冷却，推杆的最大推力为3.5t，推杆行程12m，推杆速度0.5 ms。出钢机主要是靠推杆的正常运动来实现出钢。出钢机纵向驱动部分示意简图如图3.6所表示：图3.6 出钢机纵向驱动部分示意简图出钢机在主水管出口处安装一个旋转接头，推杆运动时，旋转接头正反转动，胶管就只需左右摆动，可以增强胶管的使用寿命。3.5.3压下装置的设计推杆由上下摩擦轮夹紧，为了摩擦轮结构获取足够的压紧力，使用两个螺栓压下，同时在其结构上选择两个圆柱螺旋压缩弹簧，可以起到一定的减震和缓冲作用。重庆科技学院本科生毕业设计 4横向驱动部分设计计算4 横向驱动部分设计计算根据工作要求，横移部分的传动系统设计为车轮横移（两个主动、四个从动）采用电气联锁控制。具体的布置形式参考文献设计为一体式：内制动电动机、减速器和为一体通过联轴器连接车轮组。4.1电动机的选择 初设车轮直径D=250mm，横移速度V=12m/min则： （4.1） 式中：-机构的静功率（）-静阻力（N）-小车的运行速度（m/min）-电动机的数目-运行机构的效率根据机构的静功率初选电动机参数见表4.1：表4.1 电动机参数型号额定功率额定转速重量YEJ80 1-40.55 kW1500 r/min20 kg4.2减速器的选择按工作要求，减速器选择摆线针轮减速器（见图4.1）。输出轴转速为 （4.2）总传动比为 （4.3） 由总传动比i =79，输出轴转速，电动机额定功率0.55 kW ，电动机额转速1500，初选减速器的参数见表4.2：表4.2 减速器的参数机型号传动比输出转速电动机功率输出转矩使用系数XWDY-81158717 r/min0.55 kW282 Nm1.71 图4.1 ZWD型摆线针轮减速器(摘自JBT 2982-1994)4.3车轮组的设计计算4.3.1车轮主动轴的设计求主动轴上的功率P、转速n和转矩T 由表4.2知P=0.55kW ，n=17r/min，T=282Nm 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。根据文献表15-2，取=112 于是得 （4.4）考虑到轴有两个键槽，轴径应该增大7%-10%则： 又考虑到输出轴的最小直径是联轴器处的直径，参考推进部分的设计计算，从文献中查得GB5014-2003型弹性柱销联轴器，选择的型号是：减速器轴车轮轴处是LX3，其中许用转矩为1250 Nm，许用最大转速为，所以适用。轴的结构设计1)为了半联轴器轴向定位要求，C-D段右端需要制造出一轴肩，故取C-D段直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取D=65mm;=65mm;按联轴器与轴配合的毂孔长度=140mm；为了把保证轴端挡圈只押在半联轴器上而不压在轴的端面上，故AB段的长度比略短一些，现取=140mm。2)初步选择滚动轴承因轴承同时受有轴向力和径向力的作用，故选用角接触球轴承，参照工作要求根据=60mm,由于轴承产品目录中选取角接触球轴承7212C，其中尺寸：dDB=6011022，故=70mm，右端磙子轴承采用轴向定位，由于NF313型轴承轴肩高度h=4mm,因此取。 3)取安装车轮轴段EF的直径=70，车轮的左端有座轴承之间采用套筒定位，根据轴承端盖得装拆机便于对轴承加润滑脂的要求，去端盖的外端面与半联轴器的右端面间的距离l=30，故取=50。4）取车轮距内壁距离a=16，考虑到箱体的铸造误差，在设计滚动轴承位置时 ，应距离内壁有一段距离s，取s=8。 L=330mm至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。5）轴的周向定位车轮联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按查得平键截面，bh=2012mm，键槽用键槽铣刀加工，长为60，同时为了保证良好的对中型，选择车轮与轴的配合H7/s6；同样半联轴器与轴的联结平键为： bh=149；半联轴器与轴的配合为H7/f6；滚动轴承与轴的配合定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为s6。6）确定轴上的圆角和倒角尺寸取轴端倒角为2，轴各处的的结构与装配情况见图4.2。 图4.2 车轮主动轴的结构与装配7）绘制车轮轴的受力简图，如图4.3所示图4.3 车轮主动轴的载荷分布由图得，求支座反力：水平面支反力：由，得： （4.5） （4.6）由，得： （4.7） 垂直面支反力： 由，得： （4.8） （4.9）由，得： （4-10） （8）作弯矩图： 水平面弯矩图： （4.11） 垂直面弯矩图： （4-12） （4.13） 合成总弯矩M图： （4.14） （4.15）（9）按弯扭合成应力校核轴的强度： 进行校核时，通常是校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B的强度）。当扭转切应力为脉动循环变应力时，取，由文献1中公式（15-5）得，计算应力为：（4.16） 式中：轴的计算应力，单位为；轴所受的弯矩，单位为Nmm； 轴所受的扭矩，单位为Nmm；轴的抗弯截面系数，单位为；对称循环变应力时轴的许用弯曲应力；前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1中表15-1查得，因此，故安全。（10）键联接强度计算车轮组中轴与车轮联接是用圆头普通平键联接，其主要失效形式是工作面被压溃，因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算由文献1中公式(6-1)得： （4.17） 式中：传递的转矩，单位为Nm； 键与轮毂键槽的接触高度，单位为； 键的工作长度，单位为，圆头平键 ，这里为键的公称长度，单位为；为键的宽度，单位为； 轴的直径，单位为； 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为，从文献1中表(6-2)查得 ；故，符合要求。4.3.2车轮轨道的选择起重机轨道 起重机运行轨道有起重机钢轨、铁路钢轨和方钢。钢轨的顶部是凸状的，底部是具有一定宽度的平板，增加了与基础的接触面；轨道的截面多为工字形，具有良好的抗弯强度。方钢可以看作平顶钢轨，由于对车轮磨损大，一般只用于起重量较小、运行速度较慢、工作不频繁的起重机。钢轨的通常用含碳、锰较高的钢材(C=0.50.8、Mn=0.61.5)轧制而成。起重机轨道的典型材料为U71Mn钢。方钢主要用Q275的方钢或扁钢制成。起重机钢轨是用作起重机大车及小车用的特种截面钢轨，标准长度为9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5等8种。常见规格为QU70、QU80、QUl00、QUl20，QU后面数字表示轨道头部宽度。 铁路钢轨分重轨和轻轨2种、钢轨规格用每米长度公称重量表示。重量大于30 kg/m的钢轨，属于重轨。标准轨长度有12.50 m和25.00 m 2种规格。轻轨的量不大于30 kg/m的钢轨，通常长度512 m。轻轨用钢，多是普通碳素结构钢的镇静钢和半镇静钢，为提高钢轨的耐磨性和耐腐蚀性能，近年采用Mn、Si、P等合金元素的低合金结构钢。起重机轨道的安装方式 用于安装轨道的轨道梁常用的有2种：一种是钢结构梁，一种是混凝土预制梁。混凝土预制梁必须留有预埋孔，以备安装时穿螺栓，或者在混凝土预制梁中预埋螺栓。 起重机轨道的安装方法有用压板固定法、钩形螺杆固定、焊接和螺栓联用固定等。为了进行水平方向的调整，轨道压板上的孔通常做成长孔，垂直方向的调整可在钢轨下加垫。 轨道压板在设计时，要具有足够的刚性，每块压板，根据受力的大小可以制成单孔的或双孔的。只有轨道与轨道梁或者轨道梁上固定的钢垫板采用焊接方式连接时，车档方可焊接在轨道上。选择车轮轨道根据工作要求选择轻型铁路钢轨，因为载荷总重约W=60KN ，由六个车轮支撑，压力分配较为平均，即轮压F=W/4=10kN ，所以选择P24(24kg/m)型的轻型铁路钢轨，使用压板固定法固定。重庆科技学院本科生毕业设计 5 安装与维护5 安装与维护5.1减速器的正确安装正确的安装，使用和维护减速器，是保证机械设备正常运行的重要环节。 因此，在您安装减速器时，请务必严格按照下面的安装使用相关事项，认真地装配和使用。第一步是安装前确认电机和减速器是否完好无损，并且严格检查电机与减速器相连接的各部位尺寸是否匹配，这里是电机的定位凸台、输入轴与减速器凹槽等尺寸及配合公差。第二步是旋下减速器法兰外侧防尘孔上的螺钉，调整夹紧环使其侧孔与防尘孔对齐，插入内六角旋紧。之后，取走电机轴键。第三步是将电机与减速器自然连接。连接时必须保证减速器输出轴与电机输入轴同心度一致，且二者外侧法兰平行。如同心度不一致，会导致电机轴折断或减速机齿轮磨损。5.2 联轴器的安装与维护联轴节用于连接不同机器或部件，将主动轴的运动及动力传递给从动轴。联轴节的装配内容包括两方面：一是将轮毂装配到轴上；另一个是联轴节的找正和调整。轮毂与轴的装配大多采用过盈配合，装配方法可采用压入法、冷装法、热装法及液压装配法等。大型机器设备调整两轴对中较困难，应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。金属弹性元性挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器的使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器，必然增加维护工作量。对于长期连续运转和经济效益较高的场合，例如我国冶金企业的轧机传动系统高速端，目前普遍采用的是齿式联轴器，齿式联轴器虽然理论上传递转矩大，但必须在润滑和密封良好的条件下才能耐久工作。且需经常检查密封状况，注润滑油或润滑脂，维护工作量大，增加了辅助工时，减少了有效工作时间，影响生产效益。国际上工业发达国家，已普通选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴顺取代鼓形齿式联轴器，不仅提高了经济效益，还可净化工作环境。在轧机传动系统选用我国研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器，不仅具有膜片联轴器的优点，而且缓冲减振效果好，价格更便宜。5.3 轴承的安装维护 5.3.1安装前注意事项 轴承的准备 由于轴承经过防锈处理并加以包装，因此不到临安装前不要打开包装。 另外，轴承上涂布的防锈油具有良好的润滑性能，对于一般用途的轴承或充填润滑脂的轴承，可不必清洗直接使用。但对于仪表用轴承或用于高速旋转的轴承，应用清洁的清洗油将防锈油洗去，这时轴承容易生锈，不可长时间放置。 轴与外壳的检验 清洗轴承与外壳，确认无伤痕或机械加工留下的毛刺。外壳内绝对不得有研磨剂(SiC、Al2O3等) 型砂、切屑等。 其次检验轴与外壳的尺寸、形状和加工质量是否与图纸符合。安装轴承前，在检验合格的轴与外壳的各配合面涂布机械油。 5.3.2 轴承的安装方法 轴承的安装方法因轴承类型及配合条件而有所不同。 由于一般多为轴旋转，因此内圈与外圈可分别采用过盈配合与间隙配合，而外圈旋转时，则外圈采用过盈配合。 压入安装 压入安装一般利用压力机，也可利用螺栓与螺母，不得已时可利用手锤进装。 热套安装 将轴承在油中加热使其膨胀后再安装在轴上的热套方法可以使轴承避免受不必要的外力，在短时间内完成安装作业。 加热注意事项： 1) 一般加热不要超过100摄氏度。 2) 不允许轴承接触油槽底部。 另外热套安装还可以利用感应加热装置将轴承加热使其膨胀后再安装在轴上。 5.3.3 轴承的拆卸 定期检查或更换零件时，需要拆卸轴承。通常轴和轴承箱几乎都要继续使用，轴承也往往要继续使用。因此，结构设计要考虑到拆卸轴承时，不至损伤轴承、轴、轴承箱及其他零件，同时还要准备适当的拆卸工具。拆卸静配合的套圈时，只能将拉力加在该套圈上，不得通过滚动体拉拔套圈。5.3.4轴承的维护保养 为使轴承充分发挥并长期保持其应有的性能，必须切实做好定期维护保养(定期检查) 。 通过适当的定期检查，做到早期发现故障，防止事故于未然，对提高生产率和经济性十分重要。 1）清洗 将轴承拆下检查时，先用摄