包钢炼铁1400卸料小车毕业设计(论文)

1、*科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：包钢炼铁 1400 卸料小车学生姓名：*学 号：*专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机 2004-1 班指导教师：*内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）I包钢炼铁包钢炼铁 14001400 卸料小车卸料小车摘摘 要要高炉炼铁己发展成为较成熟的技术，从近年来高炉技术的发展方向看，其总的特点是大型化、高效化和自动化。随着高炉的发展对供料系统的要求也将越来越高，卸料小车凭借自身的优点将会在供料系统中发挥其更大的作用。卸料小车适用于不同规格、输送不同种类物料的带式输送机上。它可以将上料皮带机上的料卸在指定的仓位或料棚里。其工作时串联在皮带机上，

2、它能沿着上料皮带机运行方向进行正反方面的运行。然后通过翻板使物料向单侧、双侧或中间卸料，物料的流向可通过翻板的控制实现。在这次设计中，我主要设计了卸料小车的传动系统，选择和确定了设计方案；选择合适的电动机；设计和校核了主要的零部件。 关键词关键词：炼铁；高炉；供料系统；卸料小车；存储运输系统；设计*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IIBaotou Steel Ironmaking 1400 duty dumperAbstractBlast furnace ironmaking technology has developed more mature，From the blast furnac

3、e technology in recent years we can see the direction of development， The total characters are large, efficient and automated。With the development of blast furnace the requirements for giving system are also expected to increase high。with their own advantages the unloading car will play its greater

4、role in the feeding system. The unloading car applys to different specifications, different types of materials conveying belt conveyor. It can be expected on the belt of the dumping of materials in designated positions or expected shelf. It works in tandem belt on the plane, It can expect along the

5、belt machine running on the direction of the positive and negative aspects of the operation. And then through the shutter to materials to the unilateral, bilateral or intermediate unloading, The flow of materials can be realized through the shutter control.In this design, I mainly design the car unl

6、oading the transmission system, and determining the choice of design options; choose a suitable motor; design and verification of the main parts.Key words: : iron-making ；BF；feed system；unloading car； storage and transportation system； design内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）III目目 录录摘 要 .IABSTRACT .II第一章 绪论 .71.1

7、 炼铁发展概况 .71.2 高炉发展的现状 .71.3 高炉炼铁工艺过程 .91.4 高炉冶炼用的原料 .91.5 高炉供料系统 .101.5.1 上料系统在高炉的地位与作用 .101.5.2 供料系统的基本形式 .101.5.3 供料系统主要设备 .131.5.4 卸料小车和犁式卸料器的比较 .141.6 对漏斗的改进 .15第二章 确定传动方案并选择电动机 .162.1 根据卸料小车工作情况初步设计两个传动方案 .162.2 电动机的选择 .172.2.1 电动机类型的选择 .172.2.2 计算负载功率 .172.2.3 初选电动机型号 .18第三章 传动系统的设计 .19内蒙古科技大学

8、毕业设计说明书（毕业论文）IV3.1 制动器的选择 .193.1.1 制动器的选择原则 .193.1.2 初选制动器型号 .193.1.3 计算制动力矩选择制动轮直径 .193.2 减速器的选择 .203.2.1 按机械强度初选减速器型号 .203.2.2 校核热功率 .213.3 联轴器的选择 .213.3.1 联轴器类型的选择 .213.3.2 联轴器的选用计算 .21第四章 开式齿轮传动部分的设计 .244.1 传动装置的运动及动力参数计算 .244.1.1 各轴转速的计算 .244.1.2 各轴的输入功率计算 .244.1.3 各轴的输入转矩计算 .244.2 传动齿轮的设计 .254

9、.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 .254.2.2 按齿面接触强度设计 .254.2.3 按齿根弯曲强度设计 .274.2.4 几何尺寸计算 .284.2.5 齿轮结构设计 .294.3 轴的设计 .304.3.1 轴的材料的选择和最小直径计算 .30内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）V4.3.2 此传动部分装配草图的设计 .304.3.3 轴的结构设计 .314.4 车轮组的计算 .344.4.1 车轮强度的校核 .344.4.2 演算启动不打滑条件 .35第五章 主要部件的校核 .365.1 轴的校核 .365.1.1 高速轴的校核 .365.1.2 低速轴的校核 .39

10、5.2 键的校核 .425.2.1 高速轴上键的校核 .425.2.2 低速轴上键的校核 .425.3 轴承的校核 .435.3.1 高速轴轴承的校核 .435.3.2 低速轴轴承的校核 .44第六章 设计的结论 .45参考文献 .46致 谢 .48 *科技大学毕业设计说明书（毕业论文）6第一章第一章 绪论绪论1.1 炼铁发展概况炼铁发展概况近年来，中国炼铁工业处于高速发展时期，2005 年全国生铁产量达到 33 040. 47 万 t，比上一年增加了 7 265.08 万 t，增长 28.19 %；2006 年达到 40 416.7 万 t，增加7 376 万 t ，增长 19. 78 %。

11、2006 年全国焦炭、烧结矿和球团矿的产量分别达到 29 767.25 万 t 、42 977 万 t ( 其中高碱度烧结矿 41 061 万 t) 和 7 634.95 万 t 。据不完全统计，近两年新建以上高炉 31 座，其中 2 0003 000 高炉 3 座，3000m13m以上高炉 3 座；与此同时，高炉炼铁生产技术指标有所改善(表 1.1)，以宝钢3m3000为代表的部分技术经济指标达到或接近国际先进水平。14表 1.1全国重点钢铁企业高炉生产技术指标项目2007 年前 4 个月2006 年2005 年2004 年2003 年全国生铁产量/t万14633.7740416.70330

12、40.4725185.0521366.68高炉利用系数/）（-13dmt2.6922.6752.6242.5162.474燃料比/)t(kg-1529531536543551入炉焦比/)t(kg-1392396412427433喷煤比/)t(kg-1137135124116118热风温度/ C11181100108410741082入炉矿品位/%57.7757.7858.0358.2158.49休风率/%1.4361.6611.8421.8501.860炼铁工序能耗/)t(kg-1429.71430.59456.79466.20464.681.2 高炉发展的现状高炉发展的现状高炉炼铁己发展成为

13、较成熟的技术，从近年来高炉技术的发展方向看，其总的特点是大型化、高效化和自动化。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）7世界生铁产量增加很快，但高炉数目却在减少，这除了高炉有效容积利用系数不断提高外，主要与高炉大型化分不开。近几年来，高炉容积迅速扩大，其技术经济效益表现为：大大节约投资，吨铁投资可节省 13%30%；可有效地节能，降低燃料比；可提高劳动生产率 40%80%。高炉冶炼高效化有以下几个方面：高压操作；先进的高风温技术；综合喷吹技术；大力节约能耗，全面提高高炉生产技术和生产效率。检测技术的现代化和高炉自动控制发展到一个新的水平。高炉的技术进步与检测技术进步密切相关，特别是要实现高炉自动

14、控制，没有良好的检测技术是不可想象的。由于高炉是一个封闭的冶炼设备，而且是连续生产，因此用电子计算机控制的必要性和重要性更大，但难度也大。自 1958 年美国首次把电子计算机应用于高炉配料控制以来，已逐步发展到以下几方面的应用：1上料系统：包括原料配料、称量以及装料程序的自动控制。2热风炉系统：包括燃烧过程控制及自动换炉。送风系统的风量、风温、湿分和燃料喷吹的自动控制。3高炉过程控制：包括象征高炉热制度的生铁含硅控制，炉料和煤气运动的检测与控制，冷却制度的检测与控制，炉衬侵蚀的控制等。4值班室对高炉相关系统的集中管理和控制等。与国外先进水平相比，我国炼铁技术仍然存在较大差距，主要表现：(1)工

15、艺装备水平落后，首先是炉容方面大型高炉少。其次是风温比国外低 150200C，顶压低80100KPa，检测技术和自动控制差的更多。特别在高炉长寿方面，我们的差距尤为突出。(2)生产技术指标较低，原因除工艺装备和生产管理落后外，主要是料不精。日本精料最先进，品位高，烧结矿的品位一般为 5658%，质量好，尤其是还原性好(Feo 占 46%)。钢铁厂建有中和料场，原料成分十分稳定。而我国钢铁厂大多数无中和料场，原料成分波动大，烧结矿还原性差(Feo 一般高达 1012%)，品位只有 52%左右。尤其是燃料消耗高，无论在节焦上，还是在余热余能回收上都有很大差距。级以下的高炉由于劳动生产率偏低、能耗高

16、、污染环境等缺点越来越不适3m300应当今社会的发展。根据国家的技术政策，限制建设以下高炉，逐步淘汰3m1000级以下的高炉。目前我国级高炉还较多，特别是级高炉其许多指标3m3003m3003m300优于大高炉，加上较低的投资、区域资源和市场的优势使这些在成本上有一定的竞争力。企业的生产规模和合理的高炉座数(34 座为宜)也是当前制约高炉扩容的一个客*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）8观因素。141.3 高炉炼铁工艺过程高炉炼铁工艺过程高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石） ，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料

17、）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁 ，还有副产高炉渣和高炉煤气。炼铁过程实质上是将铁从其自然形态矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法（应用最多的） 、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质 CO、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。2H生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。1.4 高炉冶炼用

18、的原料高炉冶炼用的原料高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。 通常，冶炼 1 吨生铁需要 1.5-2.0 吨铁矿石，0.4-0.6 吨焦炭，0.2-0.4 吨熔剂，总计需要2-3 吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（10001300 摄氏度） ，喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭

19、中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。 生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁） ，而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）9于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。 1.5 高炉供料系统高炉供料系统1.5.1 上料系

20、统在高炉的地位与作用上料系统在高炉的地位与作用在高炉生产中，料仓(又称矿槽)上下所设置的设备，是为高炉上料服务的。其所属的设备称为供料设备:包括贮矿槽、过筛、输送、称量及上料机等一系列设备。其生产过程构成上料系统或供料系统，俗称为槽下系统。主要作用是保证及时、准确、稳定地将合格原料从贮矿槽送上高炉炉顶。高炉上料系统是供高炉炉料的重要环节，其基本工艺参数是由高炉的冶炼需求确定的。为了满足冶炼要求，必须合理确定配矿方案。配矿方案不仅与设计和选用设备有关，而且直接影响高炉的操作条件。高炉冶炼过程是一个连续的、大规模的、高温生产过程。炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉

21、内。只要使高炉吃饱、吃好、吃精料，这对高炉实现优质、高产、低耗，提高高炉冶炼水平具有十分重要的意义。1.5.2 供料系统的基本形式供料系统的基本形式在我国高炉中，供料系统有以下三种基本形式:1称量车供料形式 为保证高炉连续性生产，防止供料暂时中断，要具有一定的原料储备能力。储备能力通过设置料仓来解决，图 1.1 为料仓平面布置图。在上料机斜桥 3 的下面有两个比较大的料仓 2 是焦仓，其余容积较小数目较多的料仓是矿仓，各种矿石和溶剂分别装在各矿仓内。矿仓上部的物料是采用皮带机来运输的，料仓的下部仓壁不与地面接触，形成空架以便利用重力落差放料。称量车设有两个称量漏斗，按照工艺提供的料批组成，它可

22、停留在任一料仓下面取料，然后运行到料车坑的位置，将炉料卸入料车。称量车是向料车供给矿石和溶剂的一个种重要设备。为保证高炉连续生产，防止称量车故障，均设有备用称量车。焦炭由焦仓经振动筛、称量漏斗直接卸入料车。称量车式的供料形式有适应矿石品种多的优点。但存在很多缺点。称量车结构复杂，其设备的坚固性、耐用性和可靠性较差;实现自动化比较困难，一般需要人工操作。称量车在多尘的环境中工作，人工操作劳动条件恶劣;另外，称量车的作业方式限制了它的生产率。事实上，我国属于称量车供*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）10料形式的高炉，在生产中普遍存在着称量车供料不足的现象。图 1.1 料仓平面布置图1-矿石仓；2

23、-焦炭仓；3-上料机斜桥；4-高炉2运输与称量分开的供料型式 这种供料型式(见图 1.2)设备职能单一，构造大为简化，可靠性增强，并且有利于提高生产能力和实现自动化。采用两个容积比较大的料仓分别作为主焦仓 7 和主矿仓 1，有若干个容积比较小的分别作为备用焦仓 8 和备用矿石仓 16。焦炭和矿石均采用称量漏斗计量，除杂矿和溶剂的称量漏斗布置在杂矿仓出口外，焦炭和主要矿石的称量漏斗均布置在料车坑的两侧。每一料车上面均布置有焦炭称量漏斗和矿石称量漏斗。这两个称量漏斗的排料口，由不同方向对准料车，靠落差向料车供料。冷料是用皮带机来运输的，热烧结矿用链板式运输机输送。直接布置在料车坑上方的四个主仓，仓

24、内物料直接进入称量漏斗。备用仓内的物料则通过带式运输机进入料车坑的称斗内。杂矿和熔剂的用量较少，需要称量后再由皮带机 6 送到料车坑的料斗内。从备用仓或主焦仓 7 来的焦炭，均通过焦炭筛 10，再流入焦炭称量漏斗 11。这种供料型式虽然克服了前述称量车供料型式的缺点，但还存在其它缺点。由于每侧矿石仓只设一个矿石称量漏斗，如矿石品种较多，显然不易胜任。此外，在每个烧结矿仓下面，往往都设有振动筛，增加了设备。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）11图 1.2 运输与称量分开的供料型式1-主矿仓；2-运输机；3-矿石称量漏斗；4-杂矿仓；5-杂矿称量漏斗；6-杂矿运输皮带机；7-主焦仓；8-备用焦仓

25、；9-焦炭运输皮带机；10-焦炭筛；11-焦炭称量漏斗；12-料车；13-碎焦仓；14-碎焦料车；15-高炉；16-备用焦仓3皮带上料机的供料系统 国内外大型高炉采用皮带上料机的越来越多。其平面布置如图 1.3。这种供料型式的料仓，不论焦仓或矿仓，都由若干个同样容积的料仓排列在同一条直线上，不分主仓和备用仓。由于所有原料均为冷态，因此可以广泛采用皮带运输机。仓下不用笨重的链板式运输机，来料也不用铁路车厢运输，在焦仓下面只装有皮带运输机 7，在矿仓 8 下面装有振动筛 9 和漏斗 10 以及皮带运输机 11、12。矿石品种较多，需在每个料仓下面设置筛分和称量设备，分别完成筛分和称量任务。矿仓采用

26、分散筛分和称量的好处还在于可以使筛分和称量设备小型化，便于制造和维修，对易于出问题的设备(例如振动筛)还可以起备用作用。这种供料型式较好地满足了对供料系统所提出的各项要求。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）12图 1.3 供料系统平面布置示意图1.5.3 供料系统主要设备供料系统主要设备1称量车和称量漏斗称量车是一种带有称量、装卸机构的电动运输车辆。对于中小型高炉生产，其原料采用烧结矿时，当遇到烧结矿难于冷却下来的情况时，采用称量车比胶带运输机供料更为合适。由于称量车结构复杂，维修工作量大，人工操作条件差，实现机械化自动化较为困难。但是，首钢，马钢和湘钢等厂采用有触点和无触点的遥控和程序控制

27、，实现称量车机械化和自动化，均取得了满意的生产效果。称量漏斗根据称量传感原理不同，可分为杠杆式称量漏斗和电子式称量漏斗。杠杆式称量系统存在着一个共同的缺点，每个承载杠杆或传力杠杆的支点、力点2 以及作用点，均由刀口构成，刀口的磨损和变钝是不可避免的。对于往返运行的称量车更为突出。当刀口磨损和变钝后，称量精度必然降低，给生产带来危害，必须加强维修。杠杆式称量机构的另一个缺点是杠杆系统比较复杂，整个尺寸比较庞大。因此，目前国内外已广泛应用了电子式称量装置。电子式称量漏斗与杠杆式称量漏斗相比，只是称量方式不同。这种称量漏斗的外面设有互成 120角的三个传感器，构成稳定的受力平面。电子式称量装置，主要

28、有一次元件和二次仪表组成。一次元件又称传感器，其上贴有电阻丝应变片。当传感元件受力变形时，贴在传感元件上的应变片亦随之产生相同的变形，即伸长或缩短。贴在传感器上的应变片，可以构成电桥，然后接入放大器和指示仪。当传感元件变形时，改变了应变片的电阻值，电桥失去平衡，从而输出一个微小的电压信号，进入二次放大仪表。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）13机械量变化转化为电参量变化，由仪表将被称量的数值反映出来。电子式称量装置除了体积小、重量轻、结构简单和拆卸方便等优点外，不存在刀口的磨损和变钝的为题，其计量精度高，一般误差不超过 5/1000。2启闭器与给料机目前有关料仓放料设备的形式很多，但在高炉生

29、产中常见的放料设备基本上有两种，一种为启闭器 ，一种为放料机。启闭器按构造形式可分为单扇形板式、双扇形板式。S 性翻版式和溜嘴式四种。按驱动方式可分为手动和机动两种类型。给料机常用的形式有链板式给料机、往复式给料机和振动式给料机三种。3振动筛振动筛是一种广泛用于散性物料分级的设备。物料通过筛面的筛孔，可根据需要按力度要求分成几种级别，这项工作简称为筛分。而炼铁厂所用的筛分机械，通常为振动筛。4输送设备供料系统的输送设备主要有带式输送机、板式输送机、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输送机、斗式提升机、悬挂输送机和架空索道等。本文所设计的卸料小车即属于带式输送机系列卸料小车适用于不同规格、输送不同种

30、类物料的带式输送机上。其工作时串联在皮带机上，根据不同物料的堆积角，使物料随卸料小车角度提升至一定高度。然后通过电动翻板使物料向单侧、双侧或中间卸料，物料的流向可通过电动翻板的控制实现。 卸料小车的作用就是在输送系统工程中将 A、B 两路加仓皮带机上的物料卸在指定的仓位上，满足高炉及其配套设备的需求。为达到一台卸料小车能给不同的料仓加仓，卸料小车能沿着加仓皮带机运行方向进行正反方面的运行，并可在指定仓位处锁定卸料小车的移动，以防止卸下的料偏离卸料口。卸料车是由前后改向滚筒、车体、制动器、翻板、三通漏斗体、电缆卷筒、传动系统等组成，1.5.4 卸料小车和犁式卸料器的比较卸料小车和犁式卸料器的比较

31、1犁式卸料机是固定点卸料, 降低了焦矿槽的仓满系数。移动式卸料小车是任意点卸料, 焦矿槽容积的利用率高。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）142犁式卸料机卸料不干净，犁式卸料机卸料的原理是, 通过电液推杆把“ ”型挡料板压下, 使之与皮带面接触, 从而使运来的焦矿碰到挡板向皮带机两侧卸料。由于皮带是靠下部托辊间断支承的, 其受力是不均衡的, 加之皮带机的速度有时高达 2m/s, 因而会造成皮带面有一个上下位移的空间, 从而造成挡料板压不紧, 使部分粒度510mm 的烧结矿没有进入烧结矿槽而成了返矿由返矿溜管进入返矿皮带, 提高了返矿率,。而且由于挡料板长期对皮带的摩擦，加速了皮带的磨损，长期

32、下去不经济。1.6 对漏斗的改进对漏斗的改进卸料小车漏斗内衬的传统设计是采用铸钢或铸铁衬板, 用螺栓固定, 寿命较短, 衬板一旦磨损或脱落更换起来很困难。80 年代末 90 年代初开始采用页岩或辉绿岩铸石砖代替金属衬板, 其优点有二：一是价格便宜, 每吨铸石砖的价格相当于每吨金属衬板的1/31/4；二是经久耐用, 铸石砖的使用寿命相当于金属衬板的 5 倍以上。在漏斗两侧卸料口斜面上采用角钢做支承, 耐火粉水泥沙浆做粘结剂进行砌筑, 施工简单, 质量可靠。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）15第二章第二章 确定传动方案并选择电动机确定传动方案并选择电动机2.1 根据卸料小车工作情况初步设计两个

33、传动方案根据卸料小车工作情况初步设计两个传动方案方案一：减速器采用分流式结构，在这种传动方案的运行机构中传动的高速级是减速器，而低速级采用的是开式齿轮，其方案简图如图 2.1 所示。开式大齿轮作成齿圈式，分别用螺栓固定在两个主动车轮的轮辐上，并与车轮一起绕固定的车轮心轴旋转，这种传动方案中，减速器输出轴所承受的转矩较小，每边轴的转矩是减速器输出转矩的一半。电动机制动器联轴器小齿轮车轮i2=3减速机i1=31.5图 2.1 传动方案一简图方案二：此方案中大齿轮与车轮装在一根转轴上，其方案简图如图 2.2。所示这种方案因为大齿轮支点跨距较大，所以影响齿轮的正常啮合。大齿轮小齿轮车轮制动器电动机减速

34、机i1=31.5i2=3图 2.2 传动方案二简图通过以上对比分析，选定方案一为最终方案。此方案中电动机转速为 970r/min，减速器传动比为 31.5，开式齿轮传动比为 3.*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）162.2 电动机的选择电动机的选择2.2.1 电动机类型的选择电动机类型的选择根据工作条件及装配方案选择电动机的安装方式为卧式，因电动机工作在多尘埃的环境中故选择防护类型为封闭式。该电动机启动、制动频繁。并且机构安装有制动器，所以一般选用笼型异步电动机，额定电压 380V，额定转速 970r/min。初选防护等级为 IP44.2.2.2 计算负载功率计算负载功率根据wPM作用在车轮

35、上的转矩， M10.05 12220 9.85987.8MMNN m车轮角速度，222 3.14 10.261.074/6060nrad s车轮转速，根据传动方案2n297010.26 / min31.5 3nr5987.8 1.0746430.96.43wPWkw为了计算电动机所需功率，需确定传动装置总效率。设各装置效率：制动器dP，减速器，联轴器，轴承，齿轮。10.9820.9530.9940.9950.95工作机总效率：242242123450.98 0.95 0.990.990.950.791 6.438.1290.791wdPPkw因为小车在运行过程中还会受到皮带和托轨的摩擦阻力以及

36、改向滚筒对皮带的阻力，所以电动机功率应适当加大一些，故取电动机额定功率为 10kw。2.2.3 初选电动机型号初选电动机型号初选电动机为 Y 系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机，型号 Y160L-6，额定功率 10kw，额定转速 970r/min。基本参数：轴心高度 H=160mm，输出轴直径 d=48mm，轴长 l=585mm，输出轴伸出长度 110mm。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）17第三章第三章 传动系统的设计传动系统的设计3.1 制动器的选择制动器的选择3.1.1 制动器的选择原则制动器的选择原则1要考虑工作机械的工作性质和条件，对于起重机械的提升机构必须采用常闭式制动器

37、；对于水平行走的车辆等设备，为了便于控制制动力矩的大小和准确停车应采用常开式制动器。2要考虑合理的制动力矩。用于起重机提升机构支持的制动器，或矿井提升机的安全制动器，制动力矩必须有足够的储备，既应有一定的安全系数；用于水平行走的机械车辆等，制动力矩以满足工作要求为宜，不可过大，以防止机械设备的震动或零件的损坏。3要考虑安装地点的空间大小，当安装地点有足够的空间，可选用外抱块式制动器，空间受限制处，可采用内蹄式、带式或盘式制动器。3.1.2 初选制动器型号初选制动器型号根据以上原则及卸料小车工作情况应选常闭式制动器，据各种制动器的特点初选外抱块式制动器，初选型号 TJ2A 型交流电磁铁块式制动器

38、。3.1.3 计算制动力矩选择制动轮直径计算制动力矩选择制动轮直径根据卸料小车工作要求规定小车在制动时制动距离 S=0.01m。由参考文献 6 表22.13-3 中查得水平制动给定制动距离时制动力矩的计算公式：22210()()283000eqGDi vvTSR222()()()eqeqgeqpGDGDGD2222222212220 9.8 20.4()5.372N m3.14970eqgmgvGDn221()(1.1 1.2)eqpGDGD 221144 9.8 (0.60.4)39.2GDgIN m2()1.2 39.247.04eqpGDN m22()5.37247.0452.412eq

39、GDN m252.412 94.5 (20.40)2312.2283000 0.01 0.315TN m*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）18 式中总飞轮矩。2()eqGD2()N m直动部分等效飞轮矩。2()eqgGD2()N m旋转部分等效飞轮矩。2()eqpGD2()N m制动开始和终了时的车速。10.v v(/ min)m传动比。i车轮半径。R( )m直动部分质量。m()kg直动部分速度。v(/ min)m制动轴转速。n( / min)r 高速轴即制动轴上的总飞轮矩。21GD制动轴上转动惯量。1I由参考文献 6 表 22.13-16 中查得根据制动转矩选取制动轮直径为 300mm，电

40、磁铁直径 200mm。即所选制动器型号为 TJ2A-300/200。基本参数为：额定制动转矩，2400eTN mD=300mm，中心高 h=240mm，长度 L=650mm。制动轮参数：制动轮与电动机连接的一端为配合电动机输出轴选取直径 d=48mm，轴孔长度 L=110mm，Y 型轴孔。另一端与减速器连接端采用 Z 型轴孔，锥度 1：10，制动轮转动惯量60Zdmm107ZLmm。20.6Jkg m3.2 减速器的选择减速器的选择减速器是应用于原动机和工作机之间的独立传动装置。主要功能使降低转速，增大转矩，以便带动大转矩的工作机。3.2.1 按机械强度初选减速器型号按机械强度初选减速器型号已

41、知条件：输入转速，输入功率 P=10kw，传动比，每天工1970 / minnr31.5i 作 6 小时，自然通风冷却，油池润滑。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）19由参考文献 2 表 19-16 知，行走齿轮传动装置属于中等冲击，据参考文献 2 表19-17 差得工况系数，由参考文献 2 式 19-1 知，计算输入功率为：1.5AK 1110 1.515CWAPP Kkw式中减速器的计算输入功率。1CP()kw减速器的实际输入功率。1WP()kw据，与实际输入转速接近的公称转速115CPkw31.5i 1970 / minnr，由参考文献 2 表 19-12 初选减速器 ZSZ224 型

42、，其额定输入功率1000 / minr，相对转速误差，因，故115.4Pkw1100110009700.0331000wnnnn 000034不进行额定功率的折算。所以，ZSZ224 型减速器满足机械强度要求。3.2.2 校核热功率校核热功率功率利用率。由参考文献 2 图 19-3 知，额定功率利用系1001100.6496515.4WPP数，由参考文献 2 图 19-4 知，负荷率系数，由参考文献 2 图 19-511.025K 20.85K 知，环境温度系数，由参考文献 2 表 19-15 知，许用热功率。31.35K 164GPkw由参考文献 2 式 19-3 知，计算热功率为：1123

43、110 1.025 0.85 1.3511.762twGPP K K KkwP热平衡校核通过。因无过载故无需进行过载校核。3.3 联轴器的选择联轴器的选择此联轴器为减速器输出端与驱动齿轮的连接部分。因为减速器输出端两侧呈对称布置，所以只对一侧联轴器进行设计计算。3.3.1 联轴器类型的选择联轴器类型的选择根据卸料小车的工作性质及工况此处对同轴度要求不高，故选择具有轴线偏移补偿能力的联轴器，对精度要求也不高，故可考虑齿式联轴器。3.3.2 联轴器的选用计算联轴器的选用计算选用标准联轴器型号时，一般都是以联轴器所需传递的计算转矩小于标准联轴器*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）20的公称转矩为原则

44、。nT已知参数：电动机转子转动惯量。受到均匀载荷。20.118AJkgm1.理论转矩 T：110 0.98 0.95955095503101.330.79wPTN mn式中联轴器实际输入功率。wP()kw联轴器转速。1n197030.79 / min31.5nr2.计算转矩：CT CwZtTTK KK K式中动力机系数，由参考文献 2 表 26-6 差得，类别代号 I。wK1wK 工况系数，由参考文献 2 表 26-8 差得。K1.25K 启动系数，由参考文献 2 表 26-9 差得。ZK1ZK 温度系数，由参考文献 2 表 26-10 差得。tK1tK 3101.3 1 1.25 1 138

45、76.6CTN m 3.初选联轴器型号并校核：根据以上计算由参考文献 2 表 26-23 初选联轴器型号为 GICL5 型鼓型齿式联轴器。其公称转矩为。基本参数：Y 型轴孔，轴孔直径 d=4080mm，轴孔长度5000nTN mL=112172mm。其主动端冲击转矩即起动转矩。26202.6ASTTN m最大转矩。max210000nTTN m转动惯量。20.167Jkg m冲击系数（一般取 1.8） ，。1.8ASK温度系数 。1tK 启动系数。1ZK *科技大学毕业设计说明书（毕业论文）21质量系数0.1670.5860.1180.167AJAJKJJ冲击载荷时主动端的冲击转矩：maxAA

46、SAJAStZYT KKK K6202.6 0.586 1.8 1 16542.510000N mN m 主动端冲击转矩小于最大转矩，故安全可以选用。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）22第四章第四章 开式齿轮传动部分的设计开式齿轮传动部分的设计4.1 传动装置的运动及动力参数计算传动装置的运动及动力参数计算此部分共四根轴，分布在减速器的两侧呈对称布置，所以只对一侧进行设计计算即可。两侧轴对功率转矩平分。计算时高速轴为轴，低速轴为轴。4.1.1 各轴转速的计算各轴转速的计算根据传动方案0970 / minnr197030.79 / min31.5nr230.7910.26 / min3nr4

47、.1.2 各轴的输入功率计算各轴的输入功率计算10dPkw12311010 0.98 0.95 0.994.6122Pkw 21454.61 0.99 0.954.21PPkw 4.1.3 各轴的输入转矩计算各轴的输入转矩计算0109550955098.45970ddPTN mn1114.61955095501429.430.79PTN mn2224.21955095503898.8110.26PTN mn将各轴的运动和动力参数列于表 4.1：表 4.1 各轴的运动和动力参数轴号转速 n/（r/min）功率/kw转矩/N m传动比09701098.4530.794.611429.410.264

48、.213898.8*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）234.2 传动齿轮的设计传动齿轮的设计4.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1.按图 4.1 所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。图 4.1 车轮处传动简图2.小车运行速度不高，属于一般工作机器，故选用 7 级精度。3.材料选择 由参考文献 1 表 10-1 选择小齿轮材料为 45 钢调制，平均硬度240HBS，大齿轮材料为 45 钢正火，硬度 190HBS，二者硬度差为 50HBS。4.初选小齿轮齿数，则大齿轮齿数。则齿数比120Z 2120 360ZZ i 。213ZuZ4.2.2 按齿面接

49、触强度设计按齿面接触强度设计由参考文献 1 设计计算公式 10-9a 进行试算，即213112.32()EdHKTZudu1.确定公式内的计算数值（1）试选载荷系数。1.3tK （2）小齿轮传递的转矩。311429.41429.4 10TN mN mm（3）由参考文献 1 表 10-7 选取齿宽系数。0.5d（4）由参考文献 1 表 10-6 差得材料的弹性影响系数。12189.8EZMPa*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）24（5）由参考文献 1 图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，由图 10-21c 按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限1550HlinMPa。23

50、90HlinMPa（6）由参考文献 1 式 10-13 计算应力循环次数，已知小车一天平均工作 6 小时，寿命 15 年。得7116060 30.79 1 (6 360 15)5.99 10hNn jLh 77125.99 102 1033NNh（7）由参考文献 1 图 10-19 取接触疲劳寿命系数，。11.01HNK21.07HNK（8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由参考文献 1 式10-12 得1111.01 550555.5HNlinHKMPaS2221.07 390417.3HNlinHKMPaS2.计算（1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值1td

51、H213112.32()EdHKTZudu3231.3 1429.4 104189.82.32()233.920.53417.3mm（2）计算圆周速度 V113.14 233.92 30.790.377/60 100060 1000td nVm s（3）计算齿宽 b10.5 233.92116.96dtbdmm（4）计算齿宽与齿高之比bh 模数 11233.9211.69620ttdmmmZ 齿高 2.252.25 11.69626.316thmmm*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）25 233.928.8926.316bh（5）计算载荷系数 根据，7 级精度，由参考文献 1 图 10-8

52、查得0.377/Vm s动载系数，直齿轮，由表 10-2 查得使用系数，由表 10-1.03VK 1HFKK1AK 4 用插值法查得 7 级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时，载荷分布系数。1.463HK由，查图 10-13 得。8.89bh1.463HK1.32FK故得载荷系数1 1.03 1 1.4631.507AVHHKK K KK （6）按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 由参考文献 1 式 10-10a 得 33111.507233.92239.7331.4ttKddmmK（式中为试选一载荷系数，可取）tK1.21.4tK （7）计算模数 m11239.73311.9920dmmmZ

53、4.2.3 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计由参考文献 1 式 10-5 得弯曲强度的设计公式为13212FaSadFY YKTmZ1.确定公式内的各计算数值（1）由参考文献 1 图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，由1380FEMPa图 10-20b c 查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限。2320FEMPa（2）由参考文献 1 图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数，。10.93FNK20.97FNK（3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由参考文献 1 式 10-12 得1110.93 380252.431.4FNFEFKMPaS2220.97 320221.7

54、11.4FNFEFKMPaS（4）计算载荷系数 K*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）26 1 1.03 1 1.321.36AVFFKK K KK （5）查取齿形系数 由参考文献 1 表 10-5 查得，。12.8FaY22.28FaY（6）查取应力校正系数 由参考文献 1 表 10-5 查得，。11.55SaY21.73SaY（7）计算大小齿轮的并加以比较FaSaFY Y 1112.8 1.550.01719252.43FaSaFYY 2222.28 1.730.01779221.71FaSaFYY大齿轮的数值大。2.设计计算（按大齿轮）13212FaSadFY YKTmZ3322 1.3

55、6 1429.4 100.017797.0190.5 20mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所确定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿面直径有关。故取由弯曲强度算得的模数 7.019mm，并圆整为标准值 m=8mm。分度园直径取按接触强度算得的数值。1239.733dmm算出小齿轮齿数为，大齿轮齿数。11239.733308dZm2130 390ZZ i 4.2.4 几何尺寸计算几何尺寸计算1.计算分度圆直径 1130 8240dZ mmm 2290 8720dZ mmm 2.计算中心

56、距 1224072048022ddamm*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）273.计算齿轮宽度 10.5 240120dbdmm因为此部分传动系统速度不大，载荷均匀，为节省用料齿宽可适当减小，可取b=70mm。4.2.5 齿轮结构设计齿轮结构设计小齿轮因直径不大可做成实心结构齿轮，结构如图 4.2 所示。70240图 4.2 小齿轮简图而大齿轮与车轮是一体的又因其尺寸较大为加工方便节省用料可做成组装齿圈式结构，齿圈与车轮用螺栓连接。车轮结构做成带加强肋的腹板式结构，腹板上开 6 个孔，轮毂长 185mm，轮心材料用 ZG35，其结构如图 4.3 所示。图 4.3 车轮简图4.3 轴的设计轴的

57、设计4.3.1 轴的材料的选择和最小直径计算轴的材料的选择和最小直径计算根据工作条件，初选轴的材料为 45 钢调质处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即：。初选轴径时若最小直径段截面有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影3min0pdAn响。当该轴段截面有一个键槽时，d 增大 5%7%，有两个键槽时 d 增大 10%15%。*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）28因为两侧轴呈对称布置，只计算一侧的两根轴。先根据参考文献 1 式 15-2 初步估算最小直径，值由参考文献 1 表 15-3 确定为：，于是得0A01120A 02126A1331min0114.6112063.7230.79pdAmmn2

58、332min0224.2112693.5610.27pdAmmn根据传动方案轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径根据所选联轴器确d1-1定此处直径为，已知半联轴器长度，半联轴器与轴配合处的轮毂65mmd1-1L=142mm长度。根据传动方案轴的最小直径是安装轴承处，初选直径。1L =115mm100mmd2-1*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）294.3.2 此传动部分装配草图的设计此传动部分装配草图的设计根据轴上零件的结构、定位、装配关系、轴向宽度及零件间的相对位置要求，初步设计此部分装配草图如图 4.4 所示。L2-3L2-2L2-4L2-1d2-1d2-2d2-3d2-4L1-1L1

59、-2L1-3L1-4L1-5L1-6L1-7L1-8d1-8d1-7d1-6d1-5d1-4d1-3d1-2d1-1图 4.4 开式齿轮装配方案草图4.3.3 轴的结构设计轴的结构设计1.高速轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。轴 1-1 段：如图 6-4 所示此处为最小直径，安装联轴器段，1 165dmm*科技大学毕业设计说明书（毕业论文）30。1 1115Lmm轴 1-2 段：为了满足半联轴器的轴向定位要求，轴段左端须制出一轴肩，故取1 1d，根据车体宽度及减速器宽度取。1 270dmm1 2280Lmm轴 1-3 段：此处为滚动轴承段；初步选定滚动轴承，因轴承主要

60、承受径向力作用，而且此处允许内圈轴线相对外圈轴线有一定角度偏移，故选择调心球轴承。参照工作要求并根据，在手1 270dmm册轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组，标准精度等级的调心球轴承，型号 1315，基本尺寸。7516037dDBmmmmmm所以确定，。1 375dmm1 337Lmm轴 1-4 段：滚动轴承左端采用轴肩定位，由轴承手册上查得 1315 型轴承的定位轴肩高度，所以取，根据轴承端盖的厚度及轴承座宽度取max87admm1 485dmm。1 446.5Lmm轴 1-5 段：此处轴环是为了定位齿轮的轴肩，已知齿轮轮毂直径 90，则取，。1 5100dmm1 510Lmm轴 1-