工程硕士学位论文-轴承清洗传输线的设计与研制.doc

分类号： TH6 学校代号：10150UDC： 密级： 学 号：G2005015工程硕士学位论文轴承清洗传输线的设计与研制Design and Research of bearings cleaning transmission line学生姓名：校内导师及职称：企业导师及职称：工程领域：机械工程研究方向：机械优化设计申请学位：工程硕士论文答辩日期：2010年6月4日学位授予单位：大连交通大学摘要摘 要现在，随着铁路运输业务的不断发展，货车运输显得尤为重要。而货车在长期运输过程中，其轮对轴承很容易积聚大量污垢而磨损，严重地影响了货车运行的平稳性，甚至会造成停运，给人们的生产生活带来诸多不便。为保证正常的运输业务不受影响，需要对轮对轴承进行定期清洗。然而，工厂的实际清洗条件是千差万别的。经考察现场发现，车辆段的拆卸车间和清洗车间是各自独立的，只有一条地下坑道相通，按照厂家要求必须利用这条地下坑道，设计一条运送轴承组件的传输生产线。目前国外研制的通用运输设备很多，市场需求量也在增加，但都不适应货车轴承的运输，且价格昂贵。虽然我国现在生产的运输设备价格低廉，但主要是应用在地面运输上，适用于地下坑道运输的设备还不多，并且各个生产厂家的运输机在输送能力、效率、适应性及自动化程度等方面各有优缺点。为此,我们在参照其他运输设备的基础上，结合四平车辆段的实际情况，独立开发设计并制造了一套专用的轴承传输线设备，其任务是将拆下的轴承通过地下坑道传送到轴承清洗车间。该传输生产线控制系统采用PLC自动控制，确保各动作实现自动化。拆下的轴承组件采用托盘盛装，其地面输送设备采用滚筒斜槽传输机械，地下坑道运输设备采用轨道小车传输机械，在地面和地下之间的垂直洞口采用提升机实现升降。为保证提升机和地下轨道小车不发生干涉，提升机采用叉子叉装托盘完成。整个传输线设备适应性强，故障率低，维修方便，其安全系统满足国家生产安全标准。生产实践表明，该传输生产线上的设备性能完全可以代替进口同类产品，具有良好的性能价格比, 自开发以来，获得用户广泛好评。关键词：轴承清洗；传输线；自动化；轨道小车IAbstractAt present, With the continuous development of railway transport services, truck transportation is especially important. The truck during transport in the long run, its wheel bearings are easy to accumulate a lot of dirt and to wear, It has seriously affected the smooth running of vehicles, and even cause outages and inconvenience to production and living . To ensure the normal transport operations,It need cleaning wheel bearings regularly.However, in fact, the cleaning conditions vary in the factory. We found that disassembing workshop and cleaning workshop are separate by studying.there is only an underground tunnel between them , according to the manufacturer, we must use this underground tunnel, and design a transmission line and transport bearing components by it.At present , a lot of general transportation equipment are developed abroad, they are demanded more and more in the market, but they are not fit for transporting truck bearings, and the price is expensive. Now the transportation equipments made in China are cheap,but they are mainly used for ground transportation, the transportation equipments used for underground tunnels are not many, and the transportation equipments have their own advantages and disadvantages in the transportation capacity, efficiency, adaptability and automation etc.To this end, we based on other transport equipment ,and combined of the actual situation of Siping depot, and designed and manufactured a dedicated transmission line equipment which transport bearing components, the task is removed the bearing from the bearings disassembing workshop to cleaning workshop through the underground tunnel. To ensure the action to realize automation,the transmission line is controled by PLC. The bearing is loaded by the tray dress, the tray dress is transported by the roller chute on ground, the tray dress is transported by the rail car underground tunnels, the tray dress is transported by the elevator in the vertical between the ground and underground. To ensure the elevator is no interference with the rail car, the elevator load the tray dress by its pallet fork. The transmission line is adaptable, and its failure rate is low, its maintenance is easy, its security system can meet the national safety standards. Production practice shows that the performance of the transmission line equipment can replace the similar products by imports, it has good performance and low cost, which have gotten high evaluetion by user since the development.Key Words：Bearing cleaning；Transmission line；Automation；Rail carV目录目 录摘 要IAbstractII绪 论1第一章 概述31.1 轴承清洗传输生产线设计任务简介31.2 国内外输送机械的发展概况41.2.1铸造起重机51.2.2脱锭起重机61.2.3夹钳起重机61.2.4锻造起重机71.2.5输送钢板起重机71.3 国内外输送机械的发展现状81.4 国内外输送机械制造业的发展趋势91.5 本课题的提出及意义101.6 本文主要研究内容10本章小结11第二章 传输线的整体方案设计122.1输送工艺122.1.1输送的定义122.1.2 影响输送的因素122.1.3固体物料输送的理论基础122.1.4 固体物料输送的基本原理122.2 各种输送方法的比较与选用132.2.1 带式输送机输送132.2.2 链式输送机输送142.2.3滚筒输送机输送162.2.4提升机输送172.2.5搬运机械手输送182.2.6轨道小车输送192.3传输线的总体结构212.3.1根据厂家要求确定输送机的类型212.3.2传输线的总体布局222.4传输线的传动系统23本章小结24第三章 传输线的主要设备及部件设计253.1传输线的主要设备253.1.1斜面滚筒输送装置253.1.2升降机构263.1.3轨道小车及导轨343.2 输送机的传动系统353.2.1传动系统设计分析353.2.2传动系统示意图363.2.3传动系统设计计算373.3底架结构393.4摆线减速器403.4.1摆线减速器的结构原理403.4.2摆线减速器结构型号表示法403.4.3摆线减速器的使用条件413.5托盘结构423.5.1常见的托盘结构形状423.5.2本机托盘设计433.6 平衡轮设计44本章小结45第四章 输送线的安装、调试与疑难问题的解决464.1 输送线的控制系统464.1.1可编程控制器用于传输过程控制464.1.2 PLC的基本工作原理464.1.3传输过程控制系统设计流程474.1.4控制系统的硬件配置484.1.5系统的软件实现484.2输送线的安装514.2.1槽钢导轨的安装514.2.2其他机构的安装544.3输送线的调试554.4疑难问题的解决564.5工厂实际应用情况57本章小结57第五章 输送机改进585.1 升降机构的处理585.2 停车制动的改进585.2.1提升机停车制动的改进585.2.2输送轨道小车制动的改进60本章小结61结 论62参考文献63攻读硕士学位期间发表的学术论文65致 谢66引言5绪论绪 论在铁路运输行业中，滚动轴承广泛地应用于各种机车车辆上，各种内燃机车、电力机车和新型的客、货机车的轮对轴承等都是采用滚动轴承，然而机车上的这些滚动轴承都是工作在十分恶劣的条件下，轮对轴承在运输过程中，积聚了大量污垢，严重地影响了货车运行的平稳性，甚至会磨损腐蚀轴承内外圈或滚珠，造成停运，给人们的生产生活带来诸多不便。过去，为了保证运输安全，大批轴承被更换报废，已求得高质量轴承运转，但随着当代科学技术的不断进步和发展，为保证正常的运输业务不受影响，往往建立稳定的机车滚动轴承维修点，对轴承进行必要的定期的清洗和修复，以期延长轴承的使用寿命，减少轴承的资金损耗，从而获得最大的经济效益。然而，在实际清洗时，现场的条件千差万别，大多数铁路车辆段的拆卸车间和清洗装配车间都是各自独立的工作环境，这就需要设计一套运送轴承组件或其单个零件即内圈、外圈、滚珠和保持架等的运输设备。目前国内外研制的通用运输设备很多，市场需求量也很大，但都不适应货车轮对轴承的运输，且价格昂贵，这极大的浪费了人力、物力和财力。根据这一状况，就需要在参照其他运输设备的基础上，结合车辆段的实际情况，开发设计并制造一套专用的轴承清洗传输线设备，其任务是将从车轮轴上拆下的轴承通过地下坑道传送到轴承清洗车间，其性能完全可以代替进口同类产品，具有良好的性能价格比,更好地满足了企业的要求，在铁路站段具有很深远的意义和广阔的前景。并且在开发时还应注意以下几点：1提高产品质量原则。要求设计制造传输线设备效率高、自动化程度也高。但是，这些往往带来设备的售价也相应提高，大大地增加了产品的单位成本。因此在设计研制传输线设备的过程中，应结合现场生产传输工艺的要求，对相关的因素进行综合考虑，在保证产品质量的同时，提高其经济性。2工艺范围宽的原则。传输设备的工艺范围是指其适应不同物料运输要求的能力。由于输送设备输送的物料形状不一、体积有大有小、形态有固态、液态和气态之分，包装也有区别，有裸装、盒装、盘装、纸制包装等，有的物料甚至还具有腐蚀性或毒性。正因如此，工艺范围越宽，越能提高设备的利用率，实现一机多用，即利用同一设备可以在多种场合下运输多种物料。3符合设计标准。由于本设备用于运输轴承，轴承滚动体易滚落，所以，对传输速度有特殊要求。因此传输设备在结构上直接接触物料的部件应有一定的摩擦力，而且要有可靠的防落措施。在运输速度上，要严格控制，既要考虑运输的平稳，又要兼顾运输的效率。在设计计算时，线上各设备的设计都应符合国家标准，零部件尽量减少设计加工的工作量。4使用安全，维修方便的原则。传输线设备的操作、调整应方便省力，使用安全可靠。而且其结构应便于拆装组合，零部件应通用化、标准化。第一章 概述第一章 概述四平车辆段是一个维修企业，对货车轴承拆卸后，进行清洗，然后修复，再重新装配使用，并应用地下传输生产线进行运输，其主要优点是：一是地下传输可以减少了运输距离，极大地提高了效率；二是地下传输线可以减少车间占地，增加了工作空间；三是地下传输线减少了车间的噪声污染，改善工人的工作环境。我国对这项研究还处于初级阶段。四平车辆段的这项设计研究项目，承担了四平车辆段的客货车轮对轴承的输送任务，是根据四平车辆段现有的条件提出的，必将为保证该车辆段的轴承检修做出重大贡献，为企业发展带来了广阔前景和发展空间。1.1 轴承清洗传输生产线设计任务简介四平车辆段客货车轮对轴承的拆卸和清洗分别在两个不同的车间进行，即装配二车间和机修一车间，两车间只有一墙之隔，两车间各有一个大门，大门到大门之间没有直线距离，需绕行200米，再加上拆卸工作台到大门的距离，总的运输距离要达到300米。早在80年代至90年代，轴承的清洗运输采用手推车，不但工人的劳动强度大，而且效率低，有污染，工时不容易计算，给清洗维修生产带来困难。同时，由于企业采取减员增效的战略决策，人员的短缺使得这项设计具有现实的意义。根据四平车辆段的生产发展需要，将对此项技术进行设计方案研究，拟设计一条轴承清洗传输线以达到拆卸、清洗、修复、再重新装配的要求，传输生产线上的输送设备的各个部件均要求采用新的设计技术和制造技术，而四平车辆段现场实际情况是有建厂时就挖好的地下坑道（也叫地沟），针对这种情况，轴承的清洗传输设备采用地下传输生产线技术就变得尤为重要。整条输送线路的自然情况是：本传输生产线地下部分全长150米，地上部分分别为5米和10米，根据本线路地下坑道的状况，坑深1.2米，宽1米，坑道内高1米，在两个车间共用的墙体下横向分布着许多风、电、水等管道，造成墙体下的穿越口上下比较狭窄，高度空间大约0.8米，这是传输线必经的重要通道。由于多年空置，坑道内阴暗潮湿。在拆卸车间共有两个垂直进入地道的正方形入口，两个入口中心距为1.5米，刚好接近轮对上两个轴承的间距1353毫米，坑道入口边缘距离拆卸工作台5米，坑道出口在维修车间，只有一个，且距离装配工作台10米。根据这一现状，轴承清洗传输线设计的重点是根据既有条件并充分利用既有资源、不动或少动既有坑道内的设施原则，达到最佳设计，完成地下传输顺利安全快捷方便，同时减少环境污染等。其坑道布局如图1.1所示。图1.1 坑道布局图Figure 1.1 tunnel layout其传输路线如下：人工将拆卸下来的一组滚动轴承组件放入一个托盘中，并将托盘及其上轴承组件搬到与洞口1相连的斜槽面1上，沿斜槽面滑下到达洞口1的提升机1的叉子上，洞口1的提升机1将托盘及轴承组件下降至坑道内小车上准停，并完成提升机1和小车之间的托盘的交接，然后小车启动，到达洞口2准停，同时人工将拆卸下来的另一组滚动轴承组件放入另一个托盘中，并将托盘及其上轴承组件搬到与洞口2相连的斜槽面2上，沿斜槽面滑下到达洞口2的提升机2的叉子上，洞口2的提升机2将托盘及轴承组件下降至坑道内小车上准停，并完成提升机2和小车之间的托盘的交接，然后小车继续启动前进，当到达洞口3时小车准停，完成小车与提升机3之间的托盘交接，提升机3上升到一定高度，人工将托盘及其轴承组件搬下放到与洞口3相连的斜槽面上，沿斜面滑至清洗检修工作台。最后将两个空托盘放到提升机3的叉子上，提升机3下降并完成与轨道小车的托盘交接，小车返回到洞口2，完成与提升机2的托盘交接，提升机2提升至地面以上要求的高度，然后小车继续返回到洞口1，完成与提升机1的托盘交接，提升机1提升至地面以上要求的高度，人工取下提升机1和提升机2上的空托盘，再人工将拆卸下来的一组滚动轴承组件装到托盘里，如此循环往复。1.2 国内外输送机械的发展概况第一章 概述运输机械是伴随工业的产生而产生，并随工业的发展而进步的。建国以后，我国陆续建立了一些运输设备生产厂，主要是一些小型运输设备，技术比较落后。冶金起重机是运输机械的一种，该运输机械在钢铁工厂不仅是一种运输工具，在某些生产过程中它成了生产设备。因此它的发展不仅取决于机电工业的技术水平，同时也取决于冶金工业的技术水平和生产规模1。我国从1956年开始制造冶金起重机。随着科学技术的不断发展，我国的冶金起重机不论在品种、数量、技术水平方面都有了一定的发展和提高。80年代初，国家开始积极引进国外先进输送技术，当时运输技术主要掌握在少数国有企业手中。随着改革开放的推进，运输机械行业市场空间巨大，一些原来从事运输的企业发展成物流中心，甚至转到运输设备的开发制造上，一些私营企业也看好这一行业，从业厂商逐渐增多。近年来，美国、苏联、英国、日本和西德等国为了争夺市场，扩军备战，在发展钢铁工业的过程中，运输机械也相应的得到发展。最近，我们对国内冶金起重机的生产和使用情况作了一些调查，并搜集了一些国外资料。1.2.1铸造起重机我国生产铸造起重机的工厂主要是太原重型机器厂和大连起重机器厂。有的单位为了解决自己或本地区的需要，也少量的生产了一些铸造起重机。我国配合平炉炼钢用的铸造起重机，常用的起重量为75/20, 125/30, 140/30, 350/75/15吨等、基本能满足生产需要。但是以前制造的铸造起重机结构型式是仿制国外五十年代的老产品，性能较差，比较笨重。近年来，两厂分别对125/30和225/60/16吨铸造起重机作了一些设计改进，太原重型机器厂采用了工字梁加空腹付析架主梁，大连起重机器厂采用了偏轨宽翼缘箱型主梁，并且把电器设备和分别驱动的大车移动机构布置在主梁里，使桥架外形美观。还采用电缆向主、副小车供电，在主起升机构上采用行星减速箱传动等等3。国外的铸造起重机目前逐渐趋向大起重量与高速度方向发展。在西欧和日本等国，广泛采用氧气顶吹大型转炉，产量大，冶炼时间短，铸造起重机必须向大起重量与高速度方向发展。例如西德M. A. N.公司制造的铸造起重机起重量达475吨、跨度22.5米，Demag公司制造的起重量达430吨，跨度22.5米。英国Chapman-Thompson公司制造的起重量达400/100吨及450/100吨。日本日立公司制造的起重量达450/80吨，跨度20米，起升速度达12米/分。这些起重机能在转炉车间的高温、多灰尘的极重级工作条件下工作。1.2.2脱锭起重机用来脱锭或搬运钢锭的脱锭起重机，可以采用机械作用的和液压作用的脱锭机构。机械作用的机构比较庞大，零部件磨换快。它通过机械的传动机构用顶杆把推出力或夹钳把夹紧力作用在钢锭上，因此顶杆、夹钳和传动机构易于损坏或出现裂纹，使用时必须经常检查并且调整由于零件磨损造成的变位。近年来，为了使脱锭机构更加安全可靠，缩短脱锭时间并且便于维修与更换脱锭机构，在西欧、美国和日本已普遍采用液压脱锭机构。在我国，太原重型机器厂也曾经试制过带液压脱锭机构的脱锭起重机，它的脱锭力为350吨，顶杆行程2米，顶杆速度0.52米/分，钳子负荷能力50吨，小车移动速度50米/分，大车移动速度82.5米/分，油缸工作压力200公斤/厘米。与它相类似的，在西德Demag公司也有一种350吨的液压脱锭起重机，顶杆行程为1.6米，顶杆速度4米/分，钳子负荷能力32吨，小车移动速度63米/分，大车移动速度100米/分。该公司最近还生产一种450吨的液压脱锭起重机，钳子负荷能力为60吨。英国Wellman公司制造的液压脱锭起重机脱锭力为250吨，顶杆行程2.36米，顶杆速度3.9米/分，钳子负荷能力38吨，小车移动速度45.7米/分，大车移动速度106.6米/分。日本最近制造了脱锭力为650吨的液压脱锭起重机，钳子负荷能力90吨，液压压力220公斤/厘米，是比较重型的设备。在国外的脱锭起重机改进方面，主要是:1.改进立柱结构，便利脱锭机构的装卸与维修。2.设置脱锭机构的保护装置1.2.3夹钳起重机夹钳起重机的夹紧装置有两种类型，一种是重力夹紧式，一种是动力夹紧式。重力夹紧式的钳臂夹紧力是由钢锭的自重产生的。钳柱提升以后，钳口开始闭合，夹臂上臂沿斜向长孔下滑，下肢顶尖压在钢锭上。装在钳柱里的控制联锁装置拉杆操纵提升钳臂的支轴使钳口张开。这种夹钳在夹取轻钢锭时没有足够的夹紧力，同时在钢锭上容易留下顶尖的痕迹。它的另一个缺点是当起重机在运行中到遇障碍物时，钳口容易松开，在用它将钢锭送人运锭车或均热炉时，也容易由于钢锭碰到边缘自行脱落，毁坏设备。动力夹紧式夹钳利用电动机闭合钳腿。它可以抓紧钢锭，甚至能把钢锭缓慢的水平放进运锭车。由于它的夹紧力大，钳端的顶尖可以省去，不但节约了耐热钢，还可以避免在钢锭上形成凹口，提高轧制质量。另外，这种夹钳可以适用于不同尺寸的钢锭，用不到任何调整钳口尺寸的机构、它的主要缺点是零件磨损快。我国生产过的夹钳起重机有5/10, 5/20, 10/10, 10/20, 20/50, 30/50吨等几种吨位，它们都是动力夹紧式。太原重型机器厂制造的除了在主梁采用工字梁加空腹付析架结构，立架采用挖空板式结构、小车采用电缆供电外，其它都是常用的结构形式。国外新型夹钳起重机的报导不多。法国有一种较大型的，起重量为75吨，跨度20米，夹钳开度1.653.2米，夹钳回转速度5转/分，小车移动速度41米/分，大车移动速度70米/分;日本ymutom公司的夹钳起重机在设计方面有一些特点，例如它的主梁采用双下翼缘，可以减少辐射热的影响，在司机室里装有工业电视，便于观察夹钳在均热炉里的工作情况，为了改善司机工作条件，在司机房采用了能吸收热射线的玻璃。1.2.4锻造起重机在锻造起重机方面，太原重型机器厂在150/50/5吨的桥架设计里把传统的四根主梁改为三根主梁，不但缩小了外形尺寸，也减轻了自重。天津重型机器厂的产品也采用这种设计。它比过去采用的固接方式震动小，司机工作条件得到了改善，并能保证司机安全操作。它的翻料机构采用液压自动松闸装置，可以减少对桥架、小车和翻料机构的冲击。另外，它的大车移动机构采用行星摆线减速箱传动，不仅缩小了机构的外形，而且提高了传动效率。在国外，日本日立公司制造了一种重型设备，起重量为250吨，跨度24.9米，起升高度16米，起升速度5米/分，小车移动速度30米/分，大车移动速度50米/分，翻料机速度8米/分。三井造船公司制造了一台类似的设备，起重量也是250吨，跨度24.2米，起升高度20米，起升速度5.5米/分，小车移动速度40米/分，大车移动速度60米/分，翻料机速度6米/分，它在翻料机上采用气体压缩缓冲装置防止过载。另外，根据专利资料记载，日本在锻造起重机上装设缓冲油缸，使工作时产生的冲击能转换为油压位能，储藏在蓄能器里。工作时，冲击力使油缸18里面的油经过单向阀26流人蓄能器28.当外力消失后，蓄能器中的油通过节流阀25流回油缸。还可以设置一种另外的装置，只要油缸的压力下降，就可以打开阀门23利用手摇泵使油路压力稳定。1.2.5输送钢板起重机常用的输送钢板起重机根据抓具可以分为料耙、电磁盘、料耙一电磁盘、钳式等类起重机。料耙起重机的耙爪间距一般取1.52米，钢板便支承在这些耙爪上。料耙的倾翻机构可以采用电一机械或电一液压方式。在国外，电一液压方式采用得较多。为了防止液压系统过热，它有防热的装置。电磁盘起重机可以用来搬运钢板，钢材和钢块，是一种较常用的设备。过去的电磁盘不能耐高温，使用受到限制。最近日本制造的电磁盘能吸运温度达600C的钢坯，而且在电路突然短路时还能吸住钢坯，并不立即消失吸引力。西德有一种带伸缩式横梁的电磁盘起重机，可以按照钢板的尺寸调节电磁盘的位置。它还有一种横梁可以旋转的电磁盘吸取装置，更能适应不同形状的钢板。与电磁盘的原理相似，英国、日本和西德试用过一种真空吸盘起重机，大概由于不容易适应不同的钢板尺寸，重量与温度，还没有广泛的采用，水平地面或地下运输机械是随着煤炭地质工业的产生而发展起来的，随着我国经济的快速发展，煤炭、电力、矿山、冶金、建材水泥、化工、港口码头等输送散料系统，大量采用带式输送机、链式输送机、筒式输送机、机械手和轨道小车等。2001年，我国带式输送机就已达到200万台，其中，煤矿约120万台，锅炉上煤约40万台，建材水泥厂约30万台，火力发电厂约1万台，港口码头约1万台3。扬州瑞吉输送机械设备有限公司自成立以来一直专注于输送设备的研发与制造,单元输送产品有：链板输送机、网带输送机、皮带机、转弯皮带机、链条输送机、滚筒输送机、Z型提升机、C型提升机、螺旋提升机、颗粒物斗式提升机、空气输送带、瓶胚整列机以及柔性输送线等，输送系统工程有：饮料输瓶线、储瓶台、空瓶上瓶平台、压力（无压力）输送系统、堆垛输送、食品包装线、电子装配线等，广泛应用于食品自动包装、饮料灌装、化妆品生产、药品包装、乳品包装、电子装配、汽车配件、涂装等行业，公司在引进国外先进技术的同时，将不断创新、务实进取。1.3 国内外输送机械的发展现状起重与输送机械制造水平的发展体现在自动化技术的发展上；从人工输送、半自动输送到机械手以及先进的自动输送生产线；从直线输送到环形转角输送；从凸轮的机械接触控制到PLC全时间程序控制；从传统机械弹簧阀到现代电控气动电子阀。这些都体现了技术的进步和发展。我国的输送机械制造业，经历了仿制、引进技术、消化吸收、创新、自主开发的过程，技术进步及创新的速度很快，而且在不断缩小与国外先进技术之间的差距。国内很多厂家生产的起重与输送机械比较有代表性，能在模仿的基础上发展出自己的特色，且能够溶入高新技术，比如通过PLC控制在荧屏显示等许多技术难关5。1.4 国内外输送机械制造业的发展趋势在物料传输机设备方面，美国、德国、日本、意大利和英国的制造水平相对较高，其设备呈现出新的发展动向5。1.输送机械向大型化发展。为适应机械工业的大生产，以获取规模经济利益，输送机械向高速度、高输送能力产品发展，以满足年产300500万t以上高产高效集约化生产的需要。2.输送机械结构趋于简单合理。国内外传输机械制造商都在致力于产品结构的简单化，零部件数量在减少，设备可靠性在提高，成本降低，操作维修更加方便。有的“装载-运输-卸料”一体机全部采用自动换接输送装置，省去了输送托盘、叉子等转换部件，不论物料体积大小如何，均不需要调整传输机的高度，在各种生产时速和各种传输方式中都能够高速、平稳地输送物料。3.采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已不受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。4.设备在向多功能通用化发展。能够适应用户改变包装容器、改变物料形状大小的需要。更换部件也能够适应包装形式的变化，产品的适应性更广，市场的竞争力更强。例如，同一台传输设备，可进行散料、固体物料等多种物料的运输，甚至可进行液体或气体的运输。5.输送机械集光、机、电、气、磁一体化。PLC可编程控制器普遍应用于输送机械的控制系统中，大型设备更是采用计算机集中控制，人机界面显示，故障自我诊断，实现了设备运行的智能化。现代输送技术的目标是精确、平稳、高效、自动化。精确的位置、输送过程速度的平稳、减少尽量小的损失、整条生产线的最优化控制，都由于电子技术的实际应用而成为可能。现在，输送机械全线的自动控制水平高和全线效率高，在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数，计量精确。综上所述，我国输送机械制造业虽然起步晚，基础薄弱，但经过二十多年技术的不断引进、工艺装备的技术改造、CAD计算机辅助设计的普遍应用，整体的产品质量提高很快。但是，与国外先进技术的差距尚且存在，主要表现在研究开发的滞后，试验手段欠缺。国内工业制造业的优胜劣汰和集约化发展，也将造成输送机械制造业的优胜劣汰，必将促进具有技术实力企业的进步和发展6。1.5 本课题的提出及意义在铁路运输行业中，滚动轴承广泛地应用于各种机车车辆上，各种内燃机车、电力机车和新型的客、货机车的轮对轴承等都是采用滚动轴承，然而机车上的这些滚动轴承都是工作在十分恶劣的条件下，轮对轴承在运输过程中，积聚了大量污垢，严重地影响了货车运行的平稳性，甚至会磨损腐蚀轴承内外圈或滚珠，造成停运，给人们的生产生活带来诸多不便。过去，为了保证运输安全，大批轴承被更换报废，已求得高质量轴承运转，但随着当代科学技术的不断进步和发展，为保证正常的运输业务不受影响，往往建立稳定的机车滚动轴承维修点，对轴承进行必要的定期的清洗和修复，以期延长轴承的使用寿命，减少轴承的资金损耗，从而获得最大的经济效益。然而，在实际清洗时，现场的条件千差万别，大多数铁路车辆段的拆卸车间和清洗装配车间都是各自独立的工作环境，这就需要设计一套运送轴承组件或其单个零件即内圈、外圈、滚珠和保持架等的运输设备。目前国内外研制的通用运输设备很多，市场需求量也很大，但都不适应货车轮对轴承的运输，且价格昂贵，这极大的浪费了人力、物力和财力。根据这一状况，就需要在参照其他运输设备的基础上，结合车辆段的实际情况，开发设计并制造一套专用的轴承清洗传输线设备，其任务是将从车轮轴上拆下的轴承通过地下坑道传送到轴承清洗车间，其性能完全可以代替进口同类产品，具有良好的性能价格比,更好地满足了企业的要求，在铁路站段具有很深远的意义和广阔的前景。其目的和意义主要表现在：四平车辆段货车轮对轴承的拆卸和清洗分别在两个不同的车间进行，即装配二车间和机修一车间，两车间只有一墙之隔，两车间各有一个大门，大门到大门没有直线距离，需绕行200米，再加上拆卸工作台到大门的距离，总线路要300米。早在80年代至90年代，轴承的清洗运输采用手推车，不但工人的劳动强度大，而且效率低，有污染，给计算工时定额带来困难。同时，由于企业采取减员增效的战略决策，人员的短缺使得这项设计具有现实的意义。根据四平车辆段的生产发展需要，将对此项技术进行设计方案研究。1.6 本文主要研究内容本文主要研究轴承清洗传输生产线的总体设计方案，主要设备和部件的结构设计分析，设备的安装、调试及疑难问题的解决，以及设备的改进等内容，详细阐述了设计的选优过程，为今后研究轴承的自动化运输提供了强有力的技术支持。本章小结本章主要介绍了轴承清洗输送生产线的定义，国内外输送机械的发展概况、现状及发展趋势、本课题研究开发的意义以及本文主要研究内容。47第二章 传输线的整体方案设计第二章 传输线的整体方案设计2.1输送工艺2.1.1输送的定义通过一定的设备按一定的速度准确地将物料从一个地点运往另一个地点的操作过程，称为输送。零部件输送，是输送工艺的一种，只是由于固体物料与液体物料相比，具有不易流动，防腐作用强等特点。2.1.2 影响输送的因素被输送的物料种类繁多，涉及面很广，有各类固体物料、液体物料、气体物料，甚至光、声、磁、电等。由于它们的物理、化学性质差异很大，因此，对输送的要求也各不相同。影响输送的主要因素是物体的形态，其次是输送环境等。这里所说的物料主要包括以下三类：第一类是液体物料，如酒、牛奶、酱油、药水、石油、酸等。第二类是气体物料，如煤气、天然气、氧气等。 第三类是固体物料，如：零部件、水泥、沙子、煤渣、各种切屑等。固体物料，根据其形态，大致分为块状、带状和颗粒状三类。轴承组件属块状物料。2.1.3固体物料输送的理论基础固体物料输送是将物料包装、裸装或用开式容器盛装，经过输送设备，按一定的速度准确地从一个地点运到另一个地点的操作过程。输送的牵引力等动力要克服物料的重力、摩擦力而做功；输送的动力来自电机，是依靠电机动力使运输机械以一定的速度运动，到达准停位置时，是依靠电气控制或PLC触点行程开关进行控制准停。2.1.4 固体物料输送的基本原理固体物料主要是指具有固定的体积和形状、质地比较坚硬的一种存在状态的物质。如零件、部件、沙子、水泥、切屑、煤块等。由于固体种类极多，其性能，如密度、熔点、耐腐蚀性、热胀冷缩性等各不相同，所以采用的输送方法也不一样，其次固体物料的包装容器也不同，有裸装的，有纸盒、纸袋、木箱、托盘等全包装或半包装的，所以，因包装容器、包装物料及输送工艺不同，输送机的形式也多种多样6。由于固体物料性能不同，有的裸装，有的需要全密封包装，有的需要开式容器盛装，所以输送方法也多种多样。根据输送机结构不同可分为带式输送机、链式输送机、滚筒输送机、提升机、机械手、轨道小车等6。2.2 各种输送方法的比较与选用物料输送工艺有多种，在选用时，应对各种方法、设备及物料的体积大小、物料的形状和材料、传输的速度进行综合分析和比较，以设计出最佳的输送工艺及设备。2.2.1 带式输送机输送带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械，其特点是承载物料的传送带也是传递动力的牵引件，这与其他输送机械有显著区别。承载带在托辊上运行，也可用气垫、磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运行。其结构如图2.1所示为皮带输送机，如图2.2所示为网带输送机。由于带式输送机输送量大、输送连续、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点，而被广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门。如TD750型带式输送机可输送堆积比重为0.52.5吨/米3的各种块状、粒状等散状物料或成件包装品8。 图2.1皮带输送机Figure 2.1 Belt Conveyor 图2.2网带输送机Figure 2.2 Mesh belt conveyor其工作过程如下：驱动电机通过减速器带动驱动滚筒以一定的速度旋转；依靠滚筒和皮带或金属网带之间的摩擦力带动皮带或金属运动，将皮带或金属网带上的物料输送到指定位置；依靠拉紧装置保持皮带或金属网带的张力，托辊起辅助支撑作用。2.2.2 链式输送机输送 链式输送机(简称“链运机”)是一种用于水平(或倾斜15)输送粉状、小粒状物料的新产品，本产品设计合理,结构新颖,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螺旋输送机、埋刮板输送机及其它输送设备,是一种较为理想的新型设备。产品开发以来深受国内外用户欢迎,已广泛用于建材、建筑、化工、火电、粮食加工、矿山、机械、冶炼、交通、港口和运输等行业9。如图2.3所示。链式输送机特点：1.输送量大,允许在小容量空间内输送大量物料,输送能力15500m3/h。2.输送能耗低,借助物料的内摩擦力,与螺旋输送机相比节电4060。3.密封和安全,全密封的机壳使粉尘无缝可钻,操作安全,运行可靠。4.使用寿命长,用合金钢材经先进的热处理加工而成的输送链,其正常寿命3年,链上的滚子寿命(根据不同物料)13年。5.输送长度长,水平输送距离可达60米以上。6.工艺布置灵活,可高架、地面、地坑,爬坡(倾斜15)安装,可多点进出料。7.使用费用低,节电且耐用,维修率极低,降低消耗,提高效益。a) 管链式输送机 b) 板链式输送机图2.3 链式输送机a)Tube Chain Conveyor b) pallet conveyorFigure 2.3 Chain conveyor图a)为管链式输送机，其结构包括主动链轮、转角链轮、回转链条、载料链片、循环输送管、和进、出料口，回转链条套装在主动链轮和转角链轮上，载料链片垂直插装在回转链条上，循环输送管套装在回转链条外，主动链轮、转角链轮、回转链条、载料链片和循环输送管构成一封闭的粉体输送回路。管链式输送机适用范围广，既可以垂直、又可以水平、更可以斜角全方位多角度输送物料，且提升高度高、输送长度长、能耗低、占地面积小。图b)为板链式输送机，板链式输送机是利用固接在牵引链上的一系列板条在水平或倾斜方向输送物料的输送机，以单片钢板铰接成环带作为运输机的牵引和承载构件承载面具有横向隔片置于槽箱中驱动环带借隔片将煤刮运输出。它由驱动机构、张紧装置、牵引链、板条、驱动及改向链轮、机架等部分组成。根据产品的需要可选取不同宽度、不同形状的链板来完成平面输送、平面转弯、提升、下降等要求。链板机最大有效宽度2米，单机最大长度70米，最大输送速度20米/分。广泛用于食品、罐头、药品、饮料、化妆品和洗涤用品、纸制品、调味品、乳业及烟草等的自动输送、分配、和后道包装的连线输送。2.2.3滚筒输送机输送 滚筒输送机主要由传动滚筒、机架、支架、驱动部等部分组成，是非常适合重载的输送设备。适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大的物料，或承受较大的冲击载荷，也可做成各类产品的装配线、仓储物流输送线，驱动形式有单链轮、双链轮、O型皮带、平面摩擦传动带等形式。 结构形式：按驱动方式可分为动力滚筒和无动力滚筒，按布置形分为水平输送滚筒输送机、倾斜滚筒输送机和转弯滚筒输送机。如图2.4所示。图2.4 滚筒输送机Figure 2.4 Roller Conveyor1滚筒输送机特点 （1）结构紧凑，操作简便。 （2）由于是密闭输送物料，密封性较好，因此能避免粉尘对环境的污染，改善劳动条件。 （3）由于筒体内不存在用油润滑的轴承并且筒体具有轴向伸缩的特点，故可输送较高温度的材料。 （4）筒体在运转过程中，由于是在装有滚动轴承的托轮上转动，同时物料是由于自重形成的泻落状态而向前移动，且筒体内螺旋体为连续的叶片，无中间轴承的阻碍，因此在输送物料过程中阻力小，较其他同类型输送机功率消耗低百分之五十左右，是一种较好的节能输送设备。 （5）由于物料在输送过程中，是沿物料表面滚动，与筒体及内螺旋叶片很少产生相对滑动，故对筒体及螺旋叶片磨损小，使用时间长，维修费用低。 （6）可同时完成输送、搅拌、混合多种工序。 （7）可以多点进料，也可以多点出料。（8）在端部进料时，能适应不均匀进料要求，物料进入过多时也不会产生卡阻现象而影响运转。 2滚筒输送机的使用范围由于滚筒输送机具有上述特点，故适应输送物料的范围很广，既能输送粉状、粒状、块状及流体物料，又能对高温、供料不均匀、有防破碎要求、有防污染要求的物料和需多点进出料的物料有较好的适应性。因此滚筒输送机能广泛地应用于建材、化工、矿冶、电力、粮食等工业部门。实践证明，在输送水泥熟料、干燥的石灰石、磷矿石、钛铁矿粉、煤、矿渣等物料时，均已获得良好的效果。滚筒输送机是由于物料自重形成的泻落状态而向前移动，因此它不适用输送粘性或含水量大而不易流动的湿粉。由端部进料口进入的物料，其粒径不能大于1/4螺旋直径；自中间进料口进入的物料，其粒径均不得大于30mm。为了避免因筒体温度过高而产生变形，进料温度须控制在300C以下。适用于底部是平面的物品输送，如各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大的物料，或承受较大的冲击载荷11。2.2.4提升机输送按照结构特点分为往复式垂直提升机、螺旋提升机、连续斗式提升机、板链市式提升机、等几种类型15。如图2.5所示。往复式垂直提升机：主要应用于箱式元件的提升输送，主要特点如下：1. 往复式垂直提升机工作时搁板的回程不占用工作节拍，输送效率高，且不受输送高速的影响。2. 只能输送件货，且物料有最小尺寸的限制。3. 承载范围大，最大可达2000Kg。4. 与出入口输送设备配套使用，使输送过程实现完全自动化，避免了人工操作带来的不稳定性。5. 结构紧凑，占地面积小。6. 安全可靠，易于维护，运行费用低廉，有效降低输送成本。螺旋提升机： 利用相对静止的原理使功率消耗降到最低，所以提升高度可以很高，主要应用于产品的冷凝烘干等领域，螺旋输送机。连续斗式提升机:适用于低处往高处提升，供应物料通过振动台投入料斗后机器自动连续运转向上运送。为配套立式包装机，电脑计量