320T鱼雷罐车传动机构设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 320T 鱼雷罐车传动机构设计 摘 要 鱼雷罐车是供钢铁企业运输高炉铁水至炼钢倒罐站进行倾翻铁水作业的专用运输车辆，它取代了传统的铁水车，可在铁水运输过程中完成脱磷、脱硫等工序，从而缩短冶炼时间，降低冶炼成本，是一种高效、先进的冶炼工艺设备。 为使鱼雷罐车正常运行，对它的传动系统要求很高，主传动系统采用了三环减速器。文中 对三环减速器工作原理进行 了 描述，推导出传动比的计算公式。采用 件对鱼雷罐车倾动力矩进行计算， 得到 合成力矩 。在考虑重合度及齿廓重叠干涉等限制条件的基础上，采用微分逼近法，利用 件求解了内外齿 轮的变位系数。对齿轮的弯曲强度进行校核，结果表明 内 、外 齿轮均满足齿根弯曲强度 。提出三环减速器动力分析基本方程，对内齿环板、输出轴和输入轴进行受力分析 。对三环减速器 各零部件进行了结构设计，都满足强度要求 ， 应用 件画出三环减速器主要零部件。考虑到三环减速器输出轴转速很低，对耳轴轴承和输出轴箱体轴承的静载荷进行了计算，满足静载条件。对输入轴箱体轴承进行了轴承寿命的计算，得出寿命很长，基本不用更换。 通过对三环传动的效率计算， 得出 三环传动效率高 。 关键词 ：鱼雷罐车，三环减速器 ，结构设计，内齿环板 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 of of 20T he is is to of it It of on of of So it is a of In to it is to a to In of is of is I to of of as in to of of is of to of I of of of I of of of I of of is of of of of of of is a is no to of I is 载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 题背景及目的 . 1 水车的种类 . 1 铁水车的基本要求 . 1 水车的种类及特点 . 1 雷罐车的应用情况及发展状况 . 3 课题研究的意义 . 4 文的研究方法及内容 . 5 第 2 章 鱼雷罐车传动机构整体方案确定 . 6 传动机构的要求 . 6 动机构的配置形式 . 6 动系统方案比较 . 7 第 3 章 三环减速器简介及运动学分析 . 10 环减速器的结构组成及工作原理 . 10 环减速器的特点 . 11 环减速器存在的主要问题 . 12 环传动克服死点的方法 . 13 环减速器的传动比推导 . 13 第 4 章 鱼雷罐车的倾动力矩计算 . 15 件简介 . 15 雷罐车倾动力矩计算 . 15 罐力矩计算 . 16 液力矩计算 . 17 擦力矩的计算 . 19 成倾动力矩的计算 . 20 算载荷的计算 . 22 第 5 章 总传动装置的设计 . 23 机的选择 . 23 递效率的计算 . 23 机功率的计算 . 23 机型号的选取 . 24 配传动比 . 25 动装置的传动比分配 . 25 次减速装置内传动比的分配 . 25 轴运动及动力参数 . 25 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 6 章 三环减速器齿轮的结构设计 . 27 轮材料的选择、类型、精度等级 . 27 外齿轮的齿数计算 . 27 数的选择 . 27 环减速器齿轮副啮合参数的计算 . 28 环减速器内啮合齿轮副的干涉 . 28 件介绍 . 30 用 行啮合参数计算的具体演算过程 . 31 环减速器行星齿轮传动的强度验算 . 34 根弯曲强度的条件 . 35 算齿根应力 . 35 用齿根应力 . 35 第 7 章 三环减速器动力分析基本方程 . 38 齿环板动力分析基本方程 . 38 出轴的力矩平衡方程 . 41 入轴的力矩平衡方程 . 42 第 8 章 三环减速器的结构设计 . 43 出轴的结构设计及校核 . 43 步确定输出轴的最小直径 . 43 出轴的结构布置方案 . 43 出轴的强度校核 . 44 入轴的结构设计及校核 . 50 步确定输入轴的最小直径 . 50 入轴的结构布置方案 . 50 入轴的强度校核 . 51 心套的结构设计及校核 . 55 心套的材料及热处理方式 . 55 心套的偏心距计算 . 55 心套的结构布置方式 . 55 心套的破坏形式及强度校核 . 56 齿环板的结构设计 . 57 齿环板的结构设计 . 57 齿环板的强度校核 . 57 体、箱盖结构设计 . 58 第 9 章 轴承载荷的计算 . 60 轴轴承载荷的计算 . 60 轴轴承工作特点 . 60 轴轴承静载荷计算 . 60 出轴箱体轴承静载荷的计算 . 61 入轴箱体轴承寿命的计算 . 62 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 10 章 三环减速器内部传动效率 . 64 环减速器内部传动效率的组成 . 64 算方法 . 64 算过程 . 65 第 11 章 传动系统的润滑 . 67 滑方法及种类 . 67 环减速器的润滑 . 67 承座装置的润滑 . 68 结 论 . 69 致 谢 . 70 参考文献 . 71 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1 章 绪论 题背景及 目的 目前在国内 20002500 3m 高炉出铁场上设有多达 56 个铁水罐位，出铁场和铁水沟很长。随着高炉容积的增加，铁水车的容量必须相应地扩大。但对现有的锥形和梨形铁水罐，增加容量是很困难的。因为罐的高度受到高炉出铁场建筑物高度的限制，罐的直径受到轨道间距的限制。因此增大铁水罐容积的方向只有沿着轨道纵向加长，这就出现了 鱼雷罐车，也称混铁炉式铁水车。 水车的种类 铁水车的基本要求 铁水车是专门运送铁水罐的车辆。铁水罐可在车架上倾翻而卸载，也可用起重机吊起卸载。对铁水车的基本要求 ： （ 1） 单位长度上的有效容量 （ t/m） 愈大愈好，这样可以降低铁口标高和缩短出铁场的长度； （ 2） 无论空罐或重罐均要求具有足够的稳定性，不得自动倾翻，而倾翻时所需能量应尽量小； （ 3） 具有良好的保温性能，铁水罐中形成的废铁和铁瘤要少； （ 4） 具有足够的强度，安全可靠，结构紧凑合理。为了减轻重量，每吨载重量的金属制品的数量 （ t/t） 越低越好。 水车的种类及特点 按铁水罐的几何形状，铁水车可分为如下三种形式。 锥形罐式铁水车存在如下缺点： （ 1）铁水表面积大，热量损失多。铁水罐在每次使用中由于铁瘤的逐渐增加而使容下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 积逐渐减少，一般运送 50006000 t 铁水后就需送去修理。 （ 2）不经济。这种铁水罐的容积较小。采用小容积铁水罐也增加了运输工作量及费用。 （ 3）铁水飞溅损失大。铁水落到小铁水罐中的飞溅损失较大，还增多了每次铁瘤的形成。 我国采用的铁水车结构型式如图 示。铁水罐上部为圆柱形 ，罐底为半球形。铁水罐由两个铸钢吊架与钢板焊成，罐内壁砌有耐火砖。车架为焊接双弯梁“ ”形断面结构，两端有支座支承罐体，通过心盘将负荷传给转向架。这种型式的铁水罐清理废铁和铁瘤以及观察罐内损失情况比较方便，故这种型式的铁水车在我国得到广泛使用，并确定为我国的系列化产品。 图 形罐式铁水车 保温性能最好的铁水罐的几何形状应该是球形的，但制造比较困难，因此做成和球形相似的梨形铁水罐。结构型式如图 示。梨形罐式铁水车主要由铁水罐、车 架和两台运行小车组成。 （ 1）铁水罐 梨形罐是由罐帽、圆柱形的中间部分和半球形的罐底三部分组成。 （ 2）车架 车架由两个用向下弯曲的梁连接起来的平台组成。梁向下弯曲的目的是为了不妨碍铁水罐的倾翻。车架上装有自动挂钩。 （ 3）运行小车 车架支承在两台四轮双轴的小车上，采用这种运行小车来代替标准铁路小车可以缩短铁水车的长度。用铰链轴把车架和运行小车连在一起，这样可以灵活的在弯曲轨道上运行，运行小车的轴装在滚动轴承上。 与锥形铁水罐相比，梨形铁水罐具有下列优点：保温性能好；罐内残铁和铁瘤较少；内衬使用 寿命长。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 梨形铁水罐的缺点是它的容量比较小，增大容量受到机车车辆界限的限制。由于罐口较小，清理废铁和铁瘤以及观察罐内损失情况都较困难。 1 铁水罐； 2 枢轴； 3 耳轴； 4 支承凸爪； 5 底盘； 6 小轴 图 形罐式铁水车 铁水罐的外壳是焊接的。旋转轴线高出几何轴线 110 样空铁水罐或装满铁水时铁水罐的重心均在旋转轴线以下。结构型式如图 示。 铁水罐由一个圆柱体和两个圆锥体组成，枢轴固定在圆锥体的端部。铁水罐靠本身两端的枢轴支承在两台单独的车架的轴承上。罐的倾翻机构和电动 机装在其中的一台车架上。每台车架支承在两台双轴小车上。 图 雷罐车 大容量的鱼雷罐车具有下列优点：热量损失小，形成的残铁和铁瘤较少、罐中铁水成分在一定程度上能起混匀的作用，砖衬的寿命较长等。 高炉每次出铁只需 23 个罐位，这就解决了大量铁水的运输问题，可缩短出铁场的长度，减少铁沟的维修量和炉前废铁量 1。 雷罐车的应用情况及发展状况 鱼雷罐车在国外应用已有六十年历史，目前在国外大型高炉上采用容量为 200600 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 鱼雷罐车是为高炉配套的一种专用车辆，运行于高炉和转炉之间或高炉与铸铁机之间，因此铁水车的主要参数、容量的确定应与高炉容积和转炉容量的系列规格相适应。 我国设计与制造的鱼雷罐车其容量规格如表 示。 表 雷罐车容量规格 铁水车容量 (t) 80 180 260 320 420 高炉容积 )( 3m 300620 6201200 18002500 25004000 4000 以上 转炉容量 (t) 315 1535 60130 250320 300 以上 根据我国国情，从节约能源、提高效率、保护环境、扩大规模等出发，我国各大型钢铁企业都在不断淘汰落后产能，增加高炉容积，比如宝钢、沙钢等企业都已有 5000 3统的小容量铁水车已无法满足要求，大型高炉需要更大容量的鱼雷罐车来与之配套。 现在，鱼雷罐车在各大型钢铁企业已经普及，发展趋势是研发容量更大、性能更好的鱼雷罐车。可以说，大容量的鱼雷罐车具有广阔的发展前景。 课题研究的意义 本课题以鞍山钢铁集团炼铁厂为课题研究背景。 随着鱼 雷罐车设计的容量越来越大，对传动系统的要求也越来越高，采用三环减速器作为鱼雷罐车的传动系统是今后的发展趋势。 三环式减速器是我国独创的一种新型齿轮传动装置，三环减速器是为适应现代机械工程发展需要、在综合分析已有的平行轴少齿差减速器技术发展趋势的基础上开发的一种新型传动装置。其输入功率通过“功率分流”的方式，用三相并列平行双曲柄机构作为输入机构，由三片相同的传动环板共同输出。传动时形成多齿接触，具有优良的承载能力和过载能力，同时也克服了国际上硬齿面制造困难和成本高的弱点。由于具有装配灵活和结构本身的独特特征， 因此在有些领域具有其它传动无法代替的优势，比如在机械、冶金、石油、起重运输、矿山、环保、建筑，交通等工业领域大力推广应用。这种传动近年来得到了很快的发展，被列为国家重点推广项目，具有广阔的应用前景 2。 虽然三环减速器有可能成为新一代通用型减速器，但是，由于其问世时间不长，生产、设计经验尚不足，产品中存在着振动、噪声较大等问题。对于以传递动力为主的三下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 环减速器，若要分析它的传动性能，对其进行结构及受力分析是非常必要的。本课题的提出，为指导生产实践提供了理论依据。 文的研究方法及内容 （ 1） 对鱼雷罐车传动系统进行整体分析，确定最佳传动方案； （ 2） 对三环减速器工作原理进行描述，并且进行运动学分析； （ 3） 采用 件对鱼雷罐车倾动力矩进行计算，确定计算载荷； （ 4） 选择电机，分配传动比； （ 5） 应用 行三环减速器啮合参数的计算，确定几何参数； （ 6） 提出三环减速器动力分析基本方程，对内齿环板、输出轴和输入轴进行受力分析； （ 7） 对三环减速器进行结构设计和强度校核，应用 件画出三环减速器主要零部件； （ 8） 轴承载荷的计算。计算耳轴轴 承和输出轴轴承的静载荷，对输入轴轴承进行轴承寿命的计算； 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 章 鱼雷罐车传动机构整体方案确定 鱼雷罐车传动机构的作用是转动罐体，以使罐体完成兑铁水、取样、出渣、修理等操作。 传动机构的要求 （ 1） 能使罐体连续正反转 360 ，并能平稳而准确地停止在任意角度位置上，以满足工艺操作的要求。 （ 2）一般应具有两种以上的转速，罐体在出钢倒渣，人工取样时，要平稳缓慢地倾动，避免钢、渣猛烈摇晃甚至溅出罐口。罐体在空罐和 刚从垂直位置摇下时要用高速倾动，以减少辅助时间，在接近预定停止位置时，采用低速，以便停准停稳。 （ 3）应安全可靠，避免传动机构的任何环节发生故障，即使某一部分环节发生故障，也要具有备用能力，能继续进行工作。 （ 4）传动机构对裁荷的变化和结构的变形而引起耳轴轴线偏移时，仍能保持各传动齿轮的正常啮合，同时，还应具有减缓动载荷和冲击载荷的性能。 （ 5）结构紧凑、占地面积小、效率高、投资少、维修方便。 动机构的配置形式 对于鱼雷罐车传动机构的配置形式，有落地式、半悬挂式、全悬挂式和液压式四种类 型。 落地式传动机构指除三环减速器输出轴上齿轮装在耳轴上外，其余全部安装在行走机构上。 这种传动机构的特点是结构简单，便于制造、安装和维修。但是当耳轴轴线产生较大偏差时，影响三环减速器的内外齿轮的正常啮合。另外，还没有满意地解决由于启动、制动引起的动裁荷的缓冲问题。 半悬挂式传动机构是在落地式基础上发展起来的，它的特点是把三环减速器箱体悬下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 挂在耳轴上，其他传动部件仍安装在行走机构上，所以叫半悬挂式。悬挂减速器的输入轴通过联轴器与一次减速装置连接。当耳轴偏移时， 不影响内外齿轮间正常啮合。其质量和占地面积比落地式有所减少，但占地面积仍然比较大。 全悬挂式传动机构是将整个传动机构全部悬挂在耳轴的外伸端上，电动机、制动器、一次减速装置和三环减速器都悬挂在同一箱体上。整个悬挂减速器用两端铰接的两根立杆通过曲柄与水平扭力杆连接而支承在基础上。 水平扭力杆抗扭缓冲装置如图 示。 图 平扭力杆抗扭缓冲装置示意图 全悬挂式传动机构的特点是：结构紧凑、质量轻、占地面积小、运转安全可靠、工作性能 好。由于整套传动装置都悬挂在耳袖上，耳轴偏移不会影响齿轮的正常啮合。柔性抗扭缓冲装置的采用，使传动平稳，有效地降低机构的动载荷和冲击力。但是全悬挂机构进一步增加了耳轴轴承的负担。 液压传动的突出特点为：适于低速、重载的场合，不怕过载和阻塞。而且可以无级调速，结构简单、质量轻、体积小。因此鱼雷罐车倾动机构使用液压传动是大有前途的。液压传动的主要缺点是加工精度要求高，加工不精确时容易引起漏油 3。 根据具体情况综合考虑，选择 全悬挂式倾动机构。 动系统方案比较 第一种方案： 采用多点啮合柔性传动装置。在末级传动中由四个各自带有传动机构的小齿轮驱动同一末级大齿轮，整个悬挂减速器通过柔性抗扭缓冲装置而支承在基础上。传动装置如图 示。 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 1 悬挂减速器； 2 一次减速装置； 3 紧急制动装置； 4 扭力杆装置 图 点啮合柔性传动机构 多点啮合由于采用两套以上传动装置，当其中一或两套损坏时仍可维持操作，即事故状态下处理能力强、安全性好。 第二种方案： 罐体在倾翻过程中转速可调，要求选用两种转速不同的电机，以 满足 不同 的 工况对应不同转速 。罐体在倒铁水 )1200( 过程中转速很低，所需电机转速也低，以 满足铁水车低速重载 。 抬罐 )0120( 过程中转速增大，所需电机转速也大。当一个电机工作时另一个电机不工作，三环减速器有一个输入轴和一个支承轴。 该方案的优点是：罐体在倾翻过程中变速，缩短了工作时间，提高了效率。 第三种方案： 罐体在倾翻过程中转速不变，即罐体在倒铁水和抬罐过程中转速一样。选择 的两电机型号一样，电机在工作过程中同时运转，两输入轴同时工作，这时 没有支承轴。 传动装置如图 示。 该方案的优点是： （ 1）在一个电机出故障的情况下另一电机正常运转，只是输出功率增加，不影响鱼雷罐车的正常工作。 （ 2）电机型号一样，三环减速器两输入端传动比一样，和输入轴相联的两个