锻造用有轨装出料机

1、本科毕业设计(论文)题目:锻造用有轨装出料机院 （系）：机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化班 级：070214 学 生：梁盛林 学 号：070214309 指导教师：张超 2011年6月锻造用有轨装出料机摘要 本毕业设计是有关于锻造用有轨装出料机的设计。首先，对装出料机作了简要的概述，分析各部分的组成和主要功能；然后，根据已知条件和设计准则的要求对各组成部分进行设计和计算；接着对所选择的装出料机的各主要零部件进行校核。装出料机由四个主要部件组成：钳架、升降架、小车、大车。目前，装出料机正朝着高速、高精度、高灵活性等的方向发展。在装出料机的设计、制造以及应用方面，目前我国与国外先进水平

2、相比仍然有较大差距，国内在设计制造装出料机过程中存在着很多不足，需要我们加大这方面的投入，使我国在锻造行业处于国际领先地位。本装出料机设计代表了设计的一般过程，对今后的选型设计工作有一定的参考价值。关键词：装出料机、锻造、主要部件 AbstractThe design is a graduction project about forging using trams pretend feeder.At first,it is introduction about the charging and discharging machines and analysis of each part an

3、d the main function; Next, according to the known condition and design criteria for each component of the requirements of design and calculation;Then, it is cheching computions about main component parts of charging and discharging machines. The charging and discharging machines is compose of four m

4、ajor parts:caliper arm 、lifter、trolley、cart. Now, the charging and discharging machines is high speed and high precision high flexibility towards the direction of development. At present, the charging and discharging machines to design and manufacture and application aspects, our country and foreign

5、 advanced level still have a large gap, our country in designing and manufacturing of the charging and discharging machines exit in many deficiencies in the process,we need to increase funding in the sector and mahe our country in forging industry in a leading position.This charging and discharging

6、machine design represents the general design process,the design work for future selection has certain reference value.Keyword: charging and discharging machine、forging、main parts1 绪论1.1锻造用有轨装出料机概述锻造用有轨装出料机适用于锻造和锻压行业，与各种自由锻锤及压机配合，能完成坯料成型的各种工序，是实现锻造车间自动化的重要装备。装出料机有着机械化程度高、操作简便、效率高、安全性能好、节能效果显著等诸多优点，对改

7、善工人的工作环境，减轻工人劳动强度，提高生产效率有很大帮助，受到了广大锻造工人的欢迎。装出料机60年代前就已问世，进二、三十年发展起来。最早在美国、原苏联，而后在日本、英国、奥地利等国家发展起来，并成为系列化产品进入工业性生产。最初的装出料机多为全机械传动，随着科学技术的进步，到60、70年代出现了混合传动和全液压传动、结构紧凑、操作灵活的装出料机。它与各种设备配合，大大提高了工人们的生产效率，提高了锻件的质量。到了80年代，各国对装出料机的设计、制造、技术改造方面有了更高的要求，不断改进结构、生产工艺，促进了锻造技术的发展，对装出料机的需求量不增加，引起了国内大、中型工厂重视装出料机对生产的

8、作用。我国锻造用有轨装出料机起步于60年代，开始只能有某些工厂自己制造有轨装出料机，这些装出料机结构简单，钳头的张合夹紧靠吊钳分离开的电动方头搬手来完成，因而夹紧锻件不方便，用于简单的夹持是可以的。随着国民经济的发展，70年代开始研制出全机械传动和一些液压传动有轨装出料机，载重可达10吨，夹紧力矩15kN.m。随后，小型液压传动有轨装出料机得到发展，并出现了液压传动无轨操作机。1974年我国首次制订了自己的装出料机系列标准，开始大力推广液压传动装出料机。到了80年代全液压有轨装出料机在全国相继出现，并得到广泛的应用。90年代初期我国自行设计制造的装出料机其主要技术性能已达到世界80年代的水平，

9、能替代国内进口同类型产品。它的成功研制，对提高劳动生产效率，减轻公认的繁重体力劳动，提高产品质量等方面都起到了显著的作用。目前，国外在这方面还领先于我们很多，虽然我们起步较晚，但我们要抓紧时机，加大科研方面的投入力度，使国产装出料机无论是在载重还是能耗与效率方面都达到世界先进水平。在加大科研投入的同时，我们也应向国外一些同行学习，引进他们的先进技术，加以消化和吸收，变成自己的技术，在此基础上再加以创新，是我们的技术达到世界先进水平。1.2装出料机的组成和分类1.2.1装出料机的组成装出料机主要由执行机构、驱动机构组成。a.执行机构钳架是非常重要的一部分，其主要用来完成夹钳伸缩、夹钳夹紧以及夹钳

10、的旋转等动作。升降架部分用于完成伸缩架部分的升降，以助于夹持和放置坯料。小车部分用来完成车体纵向行，实现钳头更好的定位。大车部分完成装出料过程横向行走，实现的运动范围较大。各部分相互协调，共同实现装出料机的各种功能。b.驱动机构驱动机构是锻造用有轨装出料机的重要组成部分。根据动力源的不同，装出料机的驱动机构大致可分为液压、机械及液压与机械混合驱动等。本设计采用液压与机械混合驱动的方式，集合了两部分的共同优点。本次设计的锻造用有轨装出料机主要技术参数如下：公称载重 0.6吨夹料尺寸范围 0400mm装出料行程 3200mm钳杆升降行程 1900mm钳头旋转速度 5r/min小车速度 40m/mi

11、n大车行走速度 40m/min1.2.2装出料机的分类 装出料机的种类较多，按其运行方式的不同，可分为有轨装出料机、无轨装出料机及悬挂式装出料机。轨道式装出料机是一种在固定的轨道上行走，完成装出炉的动作的锻造装出料设备，其优点是装机功率小、承载能力大、操作简易、成本低，是比较成熟的装出炉工艺、适用于一般的锻造装出料需求；无轨式装出料机动作灵活、操作简便，但其价格成本较高；悬挂式装出料机优点是结构简单、操作灵活方便，不受厂房地面条件及加热炉布置方式限制，但其比较适合小型锻造。因此本设计选择轨道式装出料机进行设计。按其传动方式的不同，分为液压传动、机械传动及液压与机械混合传动（或称半液压传动）等类

12、型。液压传动优点是响应速度快、调速范围大、输出功率高、易实现过载保护，但其存在泄露问题，需要高质量的密封装置。机械式传动虽然动力源较多，效率较低，但其不存在泄露问题，其在某些较简单的传动动作方面能够更加实用化。半液压传动汇集了机械与液压传动的诸多优点，有助于更好的提高效率、节约成本，因此在传动方式方面选择半液压式传动。1.3本章小结本章简要的介绍了装出料机的基本概念。在装出料机的组成上，从执行机构、驱动机构作了说明。比较细致的介绍了装出料机的发展趋势，简要的叙述了本文研究的内容。2 装出料机的总体设计方案本课题是装出料机的设计。本设计主要任务是完成装出料机的结构以及传动方面的设计。2.1装出料

13、机的主要部件及运动本装出料机主要由四大部分组成：钳架、升降架、大车部分、小车部分。其结构示意如图1所示。钳架通过电机与液压缸驱动，来完成坯料的夹持与旋转；升降架由液压缸来实现升降动作；小车与大车部分通过变频电机实现驱动。图1 装出料机结构示意图1提升油缸；2钳头；3拉杆；4升降架；5变频电机；6支撑件； 7夹紧油缸；8小车部分；9小车轮；10钢轨；11大车部分；12变频电机；13大车轮；14车轮轴；15钢轨2.2驱动机构的选择驱动机构是装出料机的重要组成部分，装出料机的性能价格比很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的不同，装出料机的驱动机构大致可分为液压、机械及液压与机械混合驱动等。采

14、用液压与机械机构驱动装出料机，集合了液压与机械驱动的共同优点，有助于更好的提高效率、节约成本。在钳头夹紧时，由于实现动作较简单，只需要简单的往复运动，因此选用液压油缸作为驱动装置。而钳头的旋转，需要驱动装置能够实现圆周运动，所以选择变频电机作为动力的输出装置。同样在升降架的前升后降与大、小车轮的运动方面，驱动装置也是根据各自动作的方式进行选择，升降架的升降选用液压缸，而大、小车的运动选用变频电机。因此，装出料机的驱动方案选用液压与机械混合驱动的方式。2.3工作原理本锻造操作机是有轨、半液压式设计，其大车机构通过变频电机驱动，实现整个装出料机在轨道上行走，完成快速定位；小车机构在大车轨道上行走，

15、实现较精确的定位；升降架通过液压油缸的作用，实现钳头的自由升降，通过变频电机与液压油缸控制钳头的动作，实现坯料在炉子的装入、装出动作。2.4本章小结本章对装出料机的整体部分进行了总体设计，选择了准过出料机的基本形式以及主要部件，确定了采用液压与机械混合的驱动方式。下面的设计计算将以次进行。3 装出料机的设计装出料机作为锻造生产中用于装出炉的专用设备，它应具有装出炉过程中所需的基本动作，否则将不能完全适应锻造生产对装出炉的要求。这些动作即为小车纵向行走和大车横向行走，坯料的夹持及旋转，夹钳伸缩、升降、倾斜等。于此同时，适于为在室内加热炉的装出料机，其结构应紧凑，体积力求小而轻，动作要灵活，运行快

16、。3.1钳架部分的设计钳架部分主要用来完成夹钳伸缩、夹钳夹紧以及夹钳旋转的动作。相对于以上各部分功能，钳架部分由夹紧机构（包括钳头、拉杆、夹紧油缸）、旋转机构（包括空心轴、电机等）、伸缩机构（包括伸缩油缸、伸缩杆等）三部分组成，如图2所示。钳架部分由于涉及到的动作太多，而锻造车间活动范围有限，因此要尽量做到结构紧凑、简单，使钳架动作快速、简捷。图2 伸缩架1 钳头；2空心轴；3拉杆；4变频电机;5齿轮； 6伸缩油缸；7弹簧；8夹紧油缸3.1.1夹紧机构夹钳的夹紧机构是用以完成夹持坯料或辅助的工具的，它主要包括有钳头、夹紧油缸和拉杆等。当夹紧油缸拉动拉杆时，装出料机的钳头实现夹持动作，当夹紧油缸

17、推动拉杆时，钳头实现松开动作。a.钳头装出料机的钳头是钳夹的重要组成部分，其直接夹持工件实现装出料过程。其结构如图3所示。一般情况对装出料机的钳头有较高的要求：钳头的钳口开闭及行程，以满足夹持料物的功能要求及工作范围；钳头直接承受拉紧力和装出料过程的冲击力，受力条件恶劣复杂，因此零件应有足够的强度，且运动部分的动作应灵活可靠。因为装出料机在装出炉过程中需要将钳头伸进炉膛深处，在炉膛内还能自由翻转、左右前后移动，因此装出料机的钳头在设计时就应尽量做得小一些，同时还要保证能够有足够的强度要求，做到简捷、快速，不会与炉膛发生碰撞现象。图3 钳头根据图3知，钳杆与钳头通过螺钉相连，钳头的活动部分通过凸

18、台圆柱轴销来实现。已知钳头夹持工件的公称载重0.6吨，夹料尺寸范围0400mm。b.拉杆拉杆是连接夹紧油缸与钳头的中间环节，通过夹紧油缸的拉动与推动实现夹钳的夹紧与张开动作。拉杆具有较高的要求，其采用45钢，调质处理，也是非常重要的部分。根据已知条件，拉杆的总长度初步定为L=2000mm，公称载重m1=0.6t=600kg，则G1=600×10=6×103N钳头自重估算为m2=100kg，则G2=100×10=103NF=G1+G2=7×103N初定钳头与最大载重重心到拉杆最危险截面的距离为L1=500mm对拉杆强度进行校核，确定拉杆的直径D。 FA A

19、 B F FB 3.5×103N.m 根据公式确定： FA=F×2000/1500=9.3×103N FB=FA×500/2000=2.33×103N MA=F×500×10-3=3.5×103N.m 查阅机械设计P362表15-1的45钢调质许用弯曲应力-1=60MPa则ca=M/W=3.5×103×103/0.1×D3<60MPa 求出D>83.55mm 为保证拉杆的强度需求，初步选取D=100mm。c.夹紧油缸 夹紧油缸是装出料机产生夹紧力的机构，在它的拉力或推力的作

20、用下，钳头的钳口完成对钢锭、坯料或锻件的夹紧和张开动作。其结构如下图4所示。图4 夹紧油缸钳口夹紧力和夹紧缸能力的确定钳口夹紧机构所需拉紧力的计算,一般是钳口夹住最重而且最长的锻件时（此时载重及载重力矩最大）根据力和力的平衡关系来考虑的。由于装出料机在操作过程中钳杆需要经常旋转，钳口位置在不断变化。钳口处于不同位置时整个钳头的受力情况也就不同。所以对钳口在不同位置时的拉紧力应分别加以计算, 取其中最大值作为设计拉紧装置的依据。根据分析表明，当钳口处于垂直位置时夹紧力是最大的。如图5所示。液压油缸一般由缸体、杠杆（活塞杆）及密封件组成，缸体内部由活塞分成两个部分，分别通一个油孔。由于液体的压缩比

21、较小，所以当其中一个油孔进油时，活塞将被推动使另一个油孔出油，活塞带动活塞杆做伸出（缩回）运动，反之依然。液压缸的工作原理是，液压油经过一个单向阀进入油缸，这时进入油缸的液压油因为单向阀的原因不能再退回来，逼迫缸杆向上，然后在做工继续使液压油不断进入液压缸，就这样不断上升，要降的时候就打开液压阀，使液压油回到油箱。夹紧力计算公式如下：（垂直位置）清华大学使用教材和上海交大锻造操作机教材所列钳口夹紧力的公式： R1=2L-I+y2y+0.6dQR2=2L-I+0.3d2y+0.6dQ则得出R1+R2=2L-I+0.3dy+0.3d上式根据M0=0，Mx=0，My=0,且令µ=0.3按图

22、6推导求得。图 5 钳口受力状态图6 钳口垂直位置受力状态式中，Q夹料重心位置处的重量（t）；d夹料夹持处的直径（m）；L夹料重心到钳口垫末端距离（m）；I钳口宽度（m）；钳口夹角；N1, N2钳口法向反力；y（13-23）I；R1、R2钳口在垂直位置时的夹紧力。则得出R1+R2=2×0.5-0.4+0.3×0.40.35×0.4+0.3×0.4×0.6=1.67t折算到夹紧缸的拉力P，由下式确定：P=(R1+R2)Ki式中，K夹紧力的裕度系数,K=1.17; i钳臂的杠杆比, 即主动杆绕原点的垂直长度与从动杆绕原点的垂直长度之比。当i1时叫短

23、杠杆, 当i>1时叫长杠杆; 夹紧机构的效率,一般取0.85。求出P=1.67×1.170.85=2.3tF=2.3×103×10=2.3×104Np=FA= F/4(D2-d2)根据选定的拉杆的直径粗选活塞杆外径d=80mm,由液压传动设计手册P448取油缸的内径D=160mm。p= 2.3×10440.162-0.082=1.53×106Pa=1.53MPa缸筒长度L1的确定： 缸筒长度L1由最大工作行程加上各种结构需要来确定，即L1=l+B+A+M+C 式中 l活塞的最大工作行程； B活塞宽度，一般为（0.61）D； A活

24、塞杆导向长度，取（0.61.5）D； M活塞杆密封长度，由密封方式定； C其他长度。 一般缸筒的长度不超过缸筒内径的20倍。 初步确定l=200mm，B=100mm，A=100mm，M=20mm，C=20m。 L1=l+B+A+M+C=200+100+100+20+30=440m 最小导向长度H的确定： 对于一般的液压油缸，其最小导向长度满足下式Hl/20+D/2H440/20+160/20=102mm因此取H=120m所以，夹紧油缸的压力p=1.53MPa，活塞杆的外径d=80mm，油缸内径D=160mm。 因为在接下来的设计中，涉及到钳头的旋转设计，钳头旋转时如果液压油缸在升降架上固定，就

25、会引起干涉现象，为防止这种事情发生，设计时在液压油缸的底部加上一个轴承，用一块挡板通过螺钉来固定在升降架上，当钳头通过变频电机进行旋转时，因为轴承的作用，液压缸也会随着一起旋转，从而减少这种干涉现象的发生。 3.1.2旋转机构旋转机构主要是为使钳头带动被夹持坯料作旋转运动，以满足装出料过程中对坯料进行不同方向的安放。本装出料机设计的旋转机构采用机械传动方式，如图2所示。变频电机4固定在升降架上，其输出端通过联轴器与主动齿轮相联，大齿轮以键和轴向挡圈固定在空心轴上。当变频电机转动时，主动齿轮带动大齿轮和空心轴旋转。钳头是通过螺栓固定在空心轴上的，因而随之一起转动，形成夹钳的旋转运动。为了实现空心

26、轴在旋转时减少摩擦，更高的提高效率，在空心轴两端加上轴承，轴承固定在升降架上，用挡板挡住。已知钳头旋转速度n=5r/min。初步确定空心轴直径D=200mm。变频电机的选择：本设计选用的变频电机，其具有许多优点，用来节约空间，提高效率。变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使机械自动化程度和生产效率大为提高，设备正向着小型化、舒适性方面发展，目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。变频电机采用高分子绝缘材料及真空压力浸漆制造工艺以及采用特殊的绝缘结构，使电气绕组采用绝缘耐压及机械强度有很大提高，足以胜任马达之高速运转以抵抗变频器高频电流冲击以及电压对绝缘之破坏。变频调速目前

27、已经成为主流的调速方案，可广泛应用于各行各业无级变速传动。随着变频电器在工业控制领域内日益广泛的应用，变频电机的使用也日益广泛起来，变频电机在变频控制方面较普通电机有着非常多的优越性。确定电机的功率：P=FV1000其中，F=7×103N, 查有关手册取为0.85V=Dn1000×60=3.14×200×51000×60=0.0523m/s求得P=7×103×0.05231000×0.85=0.43kw变频电机一般均选择4级电机，基频工作点设计在50HZ，频率050HZ，查有关手册得适用的电机功率0.55kW,转速

28、01480r/min的变频电机。3.1.3伸缩机构夹钳的伸缩在装出料机的运动过程中是非常重要的一部分。夹钳的自由伸缩可以增大装出料机的控制范围，它可以把坯料从地面夹起送到锻造台，也可以把锻造好的料从锻造台上拿下，其动作操作灵活，可以大大缩短装出料的时间，节约成本，提高效率。此外，当小车行走时，夹钳的缩短可以保证车体的稳定性。本装出料机伸缩机构的夹钳伸缩采用如图2所示的形式。伸缩机构中伸缩油缸6固定在升降架上，在高压油的驱动下，伸缩油缸的活塞杆作往复运动，从而带动伸缩架做伸缩运动。其动作完成简单，所需力不大。伸缩油缸的确定：初步确定伸缩长度L=600mm，伸缩时加速度的长度S1=400mm,伸缩

29、结构的重量m=1000kg。根据加速度公式S1=at2/2=400mm=0.4m令t=1s,则求出a=0.8m/s2确定液压缸的负载F=ma=800N由于伸缩油缸在驱动伸缩架时所需的力不大，因而伸缩油缸的缸体内径可以选择的较小一些，其活塞杆与活塞也可以做成一体，便于加工。确定缸体内径D=80mm，根据液压传动与控制P87表41确定活塞直径d=40mm。油缸压力P=FA= F/4(D2-d2)=0.136MPa，塞杆的外径d=40mm,缸筒长度L1 缸筒长度L1由最大工作行程加上各种结构需要来确定，即L1=l+B+A+M+C 式中 l活塞的最大工作行程； B活塞宽度，一般为（0.61）D； A活

30、塞杆导向长度，取（0.61.5）D； M活塞杆密封长度，由密封方式定； C其他长度。一般缸筒的长度不超过缸筒内径的20倍。初步确定l=L=600mm,B=50mm,A=50mm,M=20MM,C=20mm。L1=l+B+A+M+C=600+50+50+20+20=740mm最小导向长度的确定 一般的液压油缸，其最小导向长度满足下式 Hl/20+D/2H600/20+80/2=70mm因此取H=70mm所以，伸缩油缸的压力p=0.136MPa, 活塞杆的外径d=40mm，油缸内径D=80mm。3.2 升降架部分的设计升降架部分用于完成钳架部分的提升、下降等动作，以满足装出料过程的工艺需求，有助于

31、夹持和放置坯料的方便。升降架部分主要由升降架、前提升机构、后提升机构组成，其结构示意图如图7所示。图7 升降架部分结构示意图1 前提升油缸；2钳头；3升降架；4支撑机构；5后提升油缸3.2.1升降架升降架的构成见图8。升降架采用整体框架式结构，稳定性好，架体中间连有支撑机构，便于升降架带动钳头完成升降。升降架的前端与前提升油缸相连，后端与后提升油缸相连。当后提升油缸不动而升降架前端受到来自前提升油缸的推力时，架体前半部以支撑机构为支点上升，架体尾部下降；当前提升油缸不动而升降架尾部受到来自后提升油缸的推力时，架体以支撑机构为支点，架体前端下降后端上升；当升降架同时受到来自前、后提升油缸的推力时

32、，升降架就平稳的上升。升降架尺寸的确定：根据已知条件，和已经确定的钳杆的有关尺寸，初步选定升降架长2300mm，宽500mm,高400mm。图8 升降架3.2.2前提升机构 a.前提升机构的分析前提升机构的结构示意图参看图7。前提升油缸1固定在小车架上，起到支撑作用，油缸的活塞杆通过万向接头用螺栓固定在升降架的前端，万向接头在油缸伸缩时起到更好的连接作用。万向接头的结构示意图如图9所示。纵轴2装在板1和板5的轴孔里，活塞杆4用销轴3销联在纵轴上，活塞杆可绕销轴摆动，同时又可绕纵轴摆动。纵轴的结构可参看图10。万向接头和纵轴配合可以使提升油缸更好的实现其动作过程，大大提高液压缸的工作效率。图9

33、万向接头1、5板；2纵轴；3销轴；4活塞杆图10 纵轴.1 轴头；2方孔；3销孔b.前提升油缸的油缸的确定： 根据已知条件，钳杆的升降行程l=1900mm，初步确定提升机构推动部分的重量M=5吨，则前提升油缸需要负载F=M2.g=5000/2×10=2.5×104N液压缸按作用方式的不同，分为单作用式和双作用式两大类。单作用液压缸是指其中一个方向的运动用油压实现，返回时靠自重或弹簧等外力，这种油缸的两个腔只有一端有油，另一端则与空气接触。双作用液压缸就是两个腔都有油，两个方向的动作都要靠油压来实现。提升油缸在返回时可以通过机器本身的重力来实现，因此设计中采用单作用式液压缸。

34、其结构如图11所示。这样可以更好的节约成本，提高材料的利用率。图11 单作用式液压油缸初步选定前提升油缸的活塞直径d=80mm，根据液压传动与控制P87表41确定油缸内径D=160mm。油缸压力P=FA= F/4(D2-d2)=2.5×104/4（0.162-0.082）=1.66×106=1.66MPa缸筒长度L缸筒长度L1由最大工作行程加上各种结构需要来确定，即L1=l+B+A+M+C 式中 l活塞的最大工作行程； B活塞宽度，一般为（0.61）D； A活塞杆导向长度，取（0.61.5）D； M活塞杆密封长度，由密封方式定； C其他长度。一般缸筒的长度不超过缸筒内径的2

35、0倍。已知l=1900mm，初步确定B=100mm，A=100mm，M=20mm,C=80mm则确定L=2140mm最小导向长度的确定 一般的液压油缸，其最小导向长度满足下式 Hl/20+D/2H1900/20+160/2=175mm因此取H=180mm所以，提升油缸的压力p=1.66MPa, 活塞杆的外径d=80mm，油缸内径D=160mm。3.2.3后提升机构后提升机构的结构示意图参看图7。其主要结构、运动方式和油缸的设计计算参考前提升机构的设计。3.3小车部分的设计小车部分的作用是为了完成车体的纵向行走，实现装出料过程的更好的定位，它主要由车体和行走机构组成，其结构见图12。3.3.1车

36、体小车车体承担着锻造用有轨装出料机自身的大部分重量和被夹持物料的重量。车体采用焊接式结构，车形为平板车式。当行走机构的变频电机驱动车轮转动时，车体便实现其进、退的动作。车体的稳定性对于安全生产、提高生产效率以及延长装出料机适用寿命等都有好处。因此在设计时应多考虑车体稳定性方面的因素。3.3.2行走机构行走机构是驱动小车在大车体的轨道上前后运行的机构。小车行走结构示意图如图13所示。小车行走机构是驱动装出料机在大车轨道上纵向运行的机构。在小车行走机构中有一个联轴器3，将变频电机4、主动车轮2连接在一起，如图13所示。两从动车轮位于车体前端底面两侧，从动车轮的轴承座用螺栓固定在车体上。两主动车轮位

37、于车体后端底面两侧，主动车轮的轴承座用螺栓固定在车体上。变频电机固定于车体的后端，其输出通过联轴器带动主动车轮运行，从而实现整个车体的运行。行走机构要承受较大的重力和惯性要求，在设计时要保证整体性能的稳定，要做到结构简单，拆装、维修时方便快速。在车轮设计时，要保证轴承能够承受较大的承载能力，较大的使用寿命。行走机构中，车体的设置、变频电机的选择、车轮的计算以及联轴器的计算雨选择都是非常重要的一部分。在设计与选用时，应加强这方面的注意，选择最合理的设计。图12 小车行走机构1 从动车轮；2车体；3主动车轮；4中间轴;5联轴器;6变频电机图13 小车行走机构示意图1、2主动车轮；3联轴器；4变频电

38、机；5、6从动车轮a.变频电机的确定:运行组力矩的计算Mm=(G1+G2)(k+µd2)式中 G1、G2分别为小车重量和夹持的物料重量； K滚动摩擦系数；µ车轮轴承摩擦系数；d轴承内径。初步确定G1+G2=8×104N，d=50mm=0.05m查起重运输机P94表7-1确定K取0.008，表7-2确定µ取0.2求出Mm=G1+G2k+µd2=1040Nm相应的运行摩擦阻力为：Pm=MmD/2其中D车轮直径（m），D=0.2m所以Pm=10400N电机的功率：Ni=PmV1000式中 已知V=40m/min=0.67m/s，取0.9 确定Ni=8

39、kw电机转速的确定：根据公式V=Dn求出n=65r/min变频电机一般均选择4级电机，基频工作点设计在50HZ，频率050HZ，查有关手册得适用的电机功率8kW,转速01480r/min的变频电机。b.车轮车轮的最大作用是使人可以搬运大大超过自身重量的物体。车轮使用促成的技术进步与相应的影响深远的制度变革相伴而行。因此，车轮的使用可以大大的提高生产效率，解放人类的生产力。 钢轨车轮的型式如图14所示。图14 车轮型式a)双轮缘；b)单轮缘；c)无轮缘 本车轮是用来支承车体重量并使其行驶的装置。车轮按轮缘形式可以分为双轮缘、单轮缘和无轮缘三种。如图14车轮型式所示。轮缘的作用是导向和防止脱轨。安

40、装时，把轮缘安置在轨道外侧。为了弥补轨道铺设和车轮安装时的误差，双轮缘车轮工作表面宽度应比轨顶稍宽。小车行走机构中的主动车轮与从动车轮的结构基本相同，车轮装在转轴或转心轴上，如图15所示，装在转轴上的为主动轮，装在转心轴上的为从动轮。车轮与车轴用键连接，且通过车轴又支承在轴承内。而轴承随同轴承座一起用螺栓分别固定在车体的底座前后。轴承座上的凹槽与底座上的定位块起到了定位作用，用以保证车轮轮距间距离与轨距相同，而使同侧的前后车轮又都在同一条中心线上。当变频电动机转动时，电机通过联轴器驱动两个主动车轮，带动整个小车车体进退。a） b）图15 安装在转轴和转心轴上的车轮组a） 从动车轮；b）主动车轮

41、c.联轴器的选择 本联轴器用来把变频电机和轴以及轴和轴连接在一起，变频电机运转时，使两轴随着电机一起运转而不能分离；只有变频电机停止并将连接拆开后，电机与轴以及轴与轴才能分开。联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。本次设计采用的联轴器如图16所示。图16 联轴器3.4大车部分的设计3.4.1大车部分的介绍大车部分的主要功能是为完成锻造用有轨装出料机在装出料过程中的横向行走，在轨道上完成锻造时的进退动作。其结构主要包括有车体部分和行走机构部分。如图17所示。车体采用整体焊接

42、式结构，其车形为元宝车式。图17 大车部分1 从动车轮；2车体；3主动车轮;4中间轴；5联轴器；6变频电机从动车轮1、主动车轮3、变频电机6以及联轴器5等构成了大车的行走机构。两个从动车轮位于大车体一端两侧的底面，从动车轮的轴承座用螺栓固定在大车体上。两个主动车轮位于大车体另一端两侧的底面，主动车轮的轴承座也是用螺栓固定在大车体上。变频电机通过联轴器连接在主动车轮一侧，其也是固定在大车体上，中间轴连接两个主动轮。当变频电机驱动时，电机通过联轴器与主动车轮相连，将动力传至两个主动车轮上面，驱动整个车体完成前进或后退，以完成大车在轨道上的纵向行走。大车部分所用的主动车轮、从动车轮，其结构与作用和小

43、车部分所用之相应件相同。3.4.2轨道的说明轨道是用来承受装出料机车轮传来的集中压力，并引导车轮运行。本轨道在设计师采用标准的或特殊的轧制型钢或钢轨。在设计时应考虑车轮的要求，同时也要注意如何固定。轨道是一个整体性的工程结构，它由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等主要部件组成。轨道通常有两条平行的钢轨组成。钢轨固定在轨枕上，轨枕之下为道床。联结零件在钢轨和钢轨之间以及钢轨和轨枕之间起着一个联结的作用。钢轨其断面为工字形，用以承受装出料机的车轮载荷，并将承受的载荷传给轨枕；同时为车轮的滚动提供连续、平顺的表面和引导车轮运行。工字形钢轨主要由上部的“轨头”和下部的“轨底”，以及连接轨头和

44、轨底的“轨腰”组成。钢轨断面的设计，除考虑它的抗弯能力、轨头的抗压能力和耐磨能力、轨底的支承面积以及抗倾倒能力等强度和稳定性因素外，还须考虑经济合理性和轧制技术可行性等因素。钢轨必须具有足够的强度、韧性和耐磨性等。如果钢轨发生断裂和破损，将危机工人安全，影响工作效率。钢轨的断裂和破损多数发生于有缺陷的轨头、轨头与轨腰连接处以及螺栓孔周围等处。钢轨断裂处一般有疲劳源，断裂呈脆性状态。钢轨生产时如果有未切净的残余缩孔和有害偏析，使用时也有可能造成轨腰劈裂。因此，在选择轨道时，要特别加强这方面的注意。轨枕铺设在道床和钢轨之间，用以承受钢轨传来的力和振动，并传给道床，时用以保持钢轨轨距和方向。在选择轨

45、枕的木材时，要选坚韧和有弹性的的木材用来制作。联结零件分为中间联结零件和接头联结零件两种。中间联结零件是钢轨与轨枕的扣件，包括普通道钉、螺纹道钉、刚性或弹性扣铁、垫板、垫层、防爬器及轨距杆等。中间联结零件具有足够的强度和耐久性，并具有一定的弹性，其本身应结构简单，便于装配、卸除和调整轨道的轨距以及水平等。接头联结机构用于联结两根钢轨的零件，主要有夹板、螺栓和弹簧垫圈。道床用碎石、卵石或沙石等道喳材料组成的轨道基础，用以将轨枕的载荷均匀地传布到路基上，以防止轨枕的纵向和横向移动；同时，为轨道提供良好的排水、通风条件，以保持轨道干燥，是轨道具有足够的弹性。道岔连接两股相邻轨道的专用设备，主要由转撤

46、器、撤叉和连接轨道组成。道岔的作用是机车车辆由一股轨道转入另一股轨道提供通道。本锻造用有轨装出料机的钢轨部分不考虑道岔的设计。车轮与轨道的接触如图18所示。图18 车轮与轨道的接触3.4.3变频电机的确定电机运行组力矩的计算Mm=(G1+G2)(k+µd2)式中 G1、G2分别为整车重量和夹持的物料重量； K滚动摩擦系数；µ车轮轴承摩擦系数；d轴承内径。初步确定G1+G2=1.1×105N，d=50mm=0.05m查起重运输机P94表7-1确定K取0.008，表7-2确定µ取0.2求出Mm=G1+G2k+µd2=1430Nm相应的运行摩擦阻力为：Pm=MmD/2其中D车轮直径（m），D=0.25