钢卷运输车设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) I 钢卷运输车 摘要 钢卷运输车是广泛用于轧钢生产线上的一种重要的轧钢辅助设备，其设计特点和工作性能的好坏直接影响到整个轧钢生产线的生产效率。它是将卷取机上的钢卷运输到打捆机的重要运输设备，给轧钢生产带来了极大的方便。本设计主要是对钢卷运输车的行走传动机构和升降机构进行设计和改造。本次设计研究的主要内容包括总体方案设计的选择、行走机构、升降机构的设计、主要零部件的设计与校核等。在本设计中钢卷运输车的行走机构的驱动方式的选择了电机驱动，由于传动比较大，故小车的传动机构选择了二级齿轮蜗轮蜗杆减速器。该减速器有两个 输出端通过联轴器联接驱动车轮轴使车轮转动。钢卷运输车的升降动作由液压缸驱动完成。现如今随着我国钢铁行业的迅速发展，轧钢生产相关的设备也向着高效、简单、节能化发展。钢卷运输车在轧钢实现自动化生产方面起到了很大的作用，所以对于钢卷运输车的设计，既要其安全可靠，也要易于检修和维护，适合不同的生产要求同时也要最大程度的降低成本。国外该技术已比较发达，我国在引进国外技术的同时也要根据实际需要不断的创新。促进我国轧钢生产实现更加快速的发展。 关键词： 钢卷；运输；升降机构；冷轧 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 f he of is an is in a on of It is an to it to of is to of of of of of of of so In of of of is by of is I by to of is by to s of a in so be to to of in so we in to To to 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 . 绪论 . 1 题的背景 . 1 内外研究状况和相关领域中的研究成果 . 2 题的研究方法 . 2 究 的内容 . 3 2 总体方案设计 . 4 案设计 . 4 案的对比 . 4 案的确定 . 5 3 电动机选择 . 8 计参数 . 8 动机的选择 . 8 机类型的选择 . 8 择电动机 . 11 动机的校核 . 11 4 主要零件设计与参数计算 . 12 动比分配 . 12 级运动参数 . 12 计减速器第一级斜齿轮传动 . 13 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 13 齿面接触强度设计 . 14 齿根弯曲强度设计计算 . 16 何尺寸计算 . 17 轮蜗杆的设计 . 18 用蜗 杆传动类型 . 18 用蜗轮蜗杆材料 . 18 齿面接触疲劳强度进行设计 . 19 轮蜗杆的主要尺寸参数 . 20 核齿根弯曲疲劳强度 . 21 定传动系统轴的最小直径和主要轴的受力分析 . 21 速器输入轴的最小直径和受力分析 . 22 算减速器中间轴的最小直径 . 22 速器输出轴的最小直径和受力分析 . 23 轮轴的尺寸的确定 . 23 的校核 . 23 速器输出 轴的校核 . 23 轮轴的校核 . 26 轴器的选择 . 29 下载文档送对应 纸 咨询 14951605 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 择减速器输出端与车轮轴之间的联轴器 . 29 择电动机与减速器之间的联轴器 . 29 的尺寸确定及校核 . 30 速器输出轴上键的尺寸的确定 . 30 轮与车轴承之间键的尺寸与校核 . 31 轮与蜗轮轴之间的键的选择与校核 . 32 择轴承并校核其寿命 . 32 速器轴承的选择与轴承寿命校核 . 32 择车轮 轴上的轴承并校核 . 37 轮的校核 . 39 轮的打滑校核 . 40 卷运输车升降机构液压缸的选择 . 41 5 润滑方式的选择 . 43 承润滑方式的选择 . 43 速器润滑方式的选择 . 43 6 钢卷运输车经济与环保分析 . 44 保分析 . 44 济性分析 . 44 资回收期的计算 . 44 备合理的更新期的计算 . 45 结束语 . 47 致谢 . 48 参考文献 . 49 辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 1 页 1 绪论 题的背景 在轧钢机械生产中，除了在轧机上完成塑性变形工序外，在整条生产线中还有一系列的辅助工序，如大型轧钢厂车间的表面清洗、加热、轧制，锯切和矫正等工序。在冷轧带钢车间有酸洗、电解清洗、退火、平整、横剪、纵切，表面 镀层等工序。而在众多辅助工序中又有很多相关的辅助设备。 钢卷运输车便是热、冷轧钢生厂线上一种重要的辅助设备。它是在生产过程中将钢卷从一道工序运送到下一工序的常用设备。如鞍钢股份冷轧带钢 2生产线上钢卷运输车将卷取机上的钢卷运送到打捆机前打捆。同时起到辅助卷取机卷取和卸卷的作用。此次设计主要是针对冷轧带钢厂的卸卷钢卷运输车进行设计。 随着轧钢生产技术的革新，轧钢生产速度的提高不仅取决于轧钢主要设备的速度的提高和轧制周期的缩短，在很大的程度上也决定于轧钢辅助设备的不断改进和日趋完善。钢卷运输车在 提高轧钢生产效率方面起到了十分重要的作用。 在轧钢车间，轧钢辅助设备的总重量一般要超过主要设备的重量的 3 4倍，以 825轧车间为例，其设备总重量为 4400t，其中轧钢主要设备重量仅为 1000t。轧钢辅助设备种类繁多，不同的设备有不同工序的任务。 有些辅助设备的工作条件也很恶劣，往往是在高温、水、铁磷，潮湿和多尘的环境下运转。有些设备工作载荷很大且要承受冲击和震动，不少轧钢设备具有器制动频繁的特点。有的地动次数达到 1500次 /钢辅助设备的结构，运动和工作制也往往比轧机复杂。 现代化的轧 钢辅助设备往往采用的是直流电动机或者液压驱动。 冷轧带钢，特别是冷轧宽带钢在国民经济中占有十分重要的地位。随着汽车制造业，食品罐头、精密仪表、容器包装、建筑机械制造和船舶制造业的迅速发展，以及日常家电用品洗衣机，空调等等需求量成倍的增长，使冷轧带钢的需求量越来越大。 镀锌板，镀锡板及其他金属镀层板塑料涂层板，涂漆板和彩色涂层板等非金属涂层板，都是具有广泛用途的金属材料。尤其是非金属涂层板的生产在国外发展异常迅速，现在都以连续化生产方式在冷轧带钢厂内制造。这对于增加产量、提高质量、节约能源、辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 2 页 降 低成本改善劳动条件和减少环境污染都有重要意义。这种产品廉价物美，在国际市场上具有很强的竞争能力。 目前我国 大力发展冷轧带钢生产，逐步提高冷轧带钢在轧钢产品中的比重。迅速提高冷轧带钢的质量，不断增加冷轧带钢的品种，满足外贸出口对冷轧带钢需求及各个工业部门，特别是与人民生活密切相关的轻工业和日用电器，生活用具需求等。 国内现有的冷轧钢板生产，设备和工艺都比较落后。为了改变这种状况：一方面从国外成套引进现代化的宽带钢冷连轧机组以及其他生产设备。另外对一些老厂的设备也进行积极改造。因此，全面了解国外 现代化冷轧带钢生产过程的工艺，设备及操作技术，对于消化引进的国外技术，进行老厂的技术改造是有益的。 内外研究状况和相关领域中的研究成果 在 1995年 3月 10日鞍钢钢铁集团冷轧薄板厂的赵荣国，贾成洲，徐庆田三位师傅设计了特别适用于冷轧厂酸洗机组头部的钢卷上料小车。它是有固定在车体上的驱动马达和组驱动齿轮所组成，特点是组驱动齿轮与固定在轨道基座上的齿条啮合。齿条在上齿轮在下相互啮合，传动系统简单，结构先进合理，安全可靠，有利于车体设备的检修和维护。 随着我国钢铁企业的迅速发展，冶金设备 也向着高效、简单、节能化发展。钢卷运输车是冷轧生产线上的常用设备。在济钢成套引进国外新型冷轧薄板机组中钢卷运输车也是必不可少的设备之一，它在开卷前接受准备站准备好的钢卷。钢卷车助卷辊旋转将钢头部经开卷机的导板台送到防断辊前面的等待位置。 穿带时钢卷车上的带钢头部经过打开的夹送辊引入处理机。当带钢前端通过夹送辊时，上夹棍下降，驱动带钢向前，同时开卷机从酸洗线上缩回。处理机驱动带钢头部进入切分前钢卷小车将钢卷移到开卷机的上卷位置。此时，开卷机返回酸洗线开卷机芯轴从钢卷内孔进入外部支撑。上卷完毕，钢卷小车返回后对下 一个钢卷准备站送来的钢卷做穿带准备。 题的研究方法 钢卷运输车根据不同的生产线的需要可以设计成不同类型，行走机构主要的驱动方式有液压缸驱动和电动机配合减速器驱动两种方式。托卷的升降装置大多用液压缸来驱辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 3 页 动。上升装置可以单独设计成一个托卷小车，和一个运输小车配合使用。可以发挥我们的想象力，设计出一个方案使钢卷运输车更加适合冶金工业的生产需要 。 究的内容 钢卷运输车广泛用于轧钢工业生产线，它的研究也是必不可少的。主要是对行走机构和升降机构进行设计。设计中要对钢卷运输车的各个部件进行选择 和校核。升降机构常用液压缸驱动，在设计时要对液压缸进行选择。对部分零件选择润滑方式。在设计后要对钢卷运输车的经济性和环保性进行确定。 辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 4 页 2 总体方案设计 案设计 钢卷运输车方案设计的类型有很多。为了横向行走机构的简单，安全可靠性，在本设计中行走机构的驱动装置我选择了电动机驱动。考虑小车的走行速度，由于传动比比较大，我采用了二级齿轮蜗轮蜗蜗杆减速器用两个输出端通过联轴器与主动轮轴联结，从而带动钢卷运输车在轨道上行走。小车的托举钢卷动作由液压缸驱动升降装置完 成。 在设计时针对有关零件的尺寸设计，强度校核也是非常重要的环节（如减速器的设计）。各个机构的组成安装位置是否便于拆装，检修和维护也是要考虑的重要问题。具体方案设计如图 示。电动机安装在车架的中间，这样可以使钢卷运输车的行走更佳稳定。电动机与减速器放在同一个托板上，托板焊在钢卷运输车的机架两端。 案的对比 通常钢卷运输车的横向行走机构有液压缸与液压马达驱动和电动机与减速器传动驱动两种主要的方式。液压缸与液压马达驱动的相关设备成本比较高，运行平稳，适合短距离直线动作相 对灵活性比较差，占地面积大，而且对周围的环境要求比较高。电动机驱动的方式结构简单，占地面积小，方便检修与维护，灵活性非常好，成本低。所以辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 5 页 在本设计中我采用了电动机配合减速器传动的方式驱动小车横向行走。 电动机驱动行走又可分为分散驱动和集中驱动方式两种。 1 分散驱动 在冶金行业机械设备中，有的较大的设备由于两根轨道间的轨距和行走机构的驱动功率都比较大，用一台电动机驱动非常困难（如炼钢厂转炉的驱动方式），因而也经常采用用几台电动机同时驱动的形式如图 两台电动机经由两台减速器 传动分别驱动小车的两个后轮轴，实现小车的行走动作。 2 集中驱动 当行走机构的功率和轨距都比较小的时候为了降低加工制造成本，通常采用集中驱动的形式。集中驱动根据传动方式的不同又可分为开式齿轮传动驱动机构和闭式齿轮传动驱动机构。如图 案的确定 综上考虑：根据设计要求由于钢卷运输车行走时的转矩和行走功率都不大，因而我辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 6 页 设计的钢卷运输车行走机构的驱动方式采用电动机集中驱动的形式。升降机构根据相关去要求特点选择由液压缸驱动。确定总体方案简图如图 1 电动机类型选择 考虑到钢卷运输车的行走特性，要与所选择的电动机的机械特性相适应。钢卷运输车在正常工作时启动和制动较频繁，所以综合考虑选择冶金设备专用的 2 传动机构选择 钢卷运输车的工作环境比较恶劣，如采用两对开式传动的齿轮减速机构齿轮磨损较快，不满足生产的安全可靠，耐用性要求。而且由于传动比比较大所以采用闭式齿轮蜗轮蜗杆减速器传动。选择蜗杆头数 要考虑传动比、效率和制造三个方面从制造方面，头数越多，蜗杆制造精度要求也越高；从提高效率看，头数越多，效率 越高；从提高传动比方面，应选择较少的头数；在动力传动中，在考虑结构紧凑的前提下，应很好地考虑提高效率节约成本。综上考虑本设计中选择单头蜗杆。 3 联轴器的选择 联轴器的类型应根据使用要求和工作条件来确定。具体选择时考虑的几个问题： （ 1）传递的转矩的大小和性质以及对缓冲和减震方面的要求。例如：对于传递功率较大的的重载传动，可使用齿式联轴器；对于存在严重冲击载荷或要求消除轴系扭矩震动的传动，可用簧片联轴器，轮胎式联轴器或橡胶金属环联轴器等。 （ 2）在安装调整之后两轴相对位移的大小和方向难以保证 严格精确对中，或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如：产生的径向位移较大时，可选用滑块联轴器；当两轴的角位移较大时或两轴相交时可选用万向联轴器等。 （ 3） 联轴器的可靠性。一般由金属元件制成不需润滑的联轴器比较可靠，需要润滑的联轴器 的性能会受到润滑程度影响，还可能污染环境。 （ 4） 联轴器的工作环境。对于橡胶等非金属元件制成的联轴器对工作环境的温度、腐蚀性介质，光等比较敏感，使联轴器容易老化影响其使用寿命。 辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 7 页 （ 5）联轴器的制造、安装，维护和成本。通常在满足使用性能的前提下，我们应选用拆装 方便，维护简单，成本低廉的联轴器。例如：刚性联轴器不但结构简单，而且拆装方便，其中夹壳联轴器，可以不移动两轴的情况下，拆装联轴器，可用于低速，刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器（如弹性柱销联轴器，梅花型弹性联轴器和弹性套柱销联轴器），具有良好的综合性能，适用于一般的中小功率传动。 （ 6）频繁启制动，载荷稳定，经常正反转工作。一般的非金属元件联轴器（例如梅花型弹性联轴器、轮胎式联轴器、新型梅花联轴器等） 综上考虑该设计中选用新型梅花联轴器。 2 滚动轴承类型的选择 选择滚 动轴承的类型时应考虑多种因素的影响。如果轴承所受负荷的大小，方向及性质；轴向固定形式；刚度与转速要求；调心性能要求；工作环境；经济性以及其他特殊要求。概括起来，有以下选型原则： （ 1）转速较高，负荷不大，而旋转精度要求较高时，宜选用球轴承。 （ 2）转速较低，负荷不大或有冲击载荷时，用滚子轴承。 （ 3）当径向负荷与轴向负荷都比较大时，若转速高时，选用角接触球轴承。若转速不高时，用圆锥滚子轴承。 （ 4）当轴向负荷比径向负荷大的多，且转速低时，常用两种不同类型的轴承组合，分别承受轴 向和径向负荷。 （ 5）当径向负荷比轴向负荷大的多，且转速较高时，用向心球轴承。 （ 6）当有支撑刚度要求时，可采用角接触型轴承。 （ 7）需调整径向游隙时，采用内锥孔轴承。 （ 8）支点跨度大，轴的变形大或多支点轴，采用调心轴承。 （ 9）在满足使用要求的情况下，优先选用价格低廉的轴承。一般来说，球轴承的价格低于滚子轴承的价格。精度越高价格越高。在同精度的轴承中，深沟球轴承的价格最低。 综上所述在该设计中选用圆锥滚子轴承。 辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 8 页 3 电动机选择 计参数 主要参数 ： 钢卷质量： 钢 车体重量： 体 钢卷运输的速度 ： m/v 动机的选择 机类型的选择 根据冷轧带钢厂的钢卷运输车正常工作状态下频繁启动与制动，以及其工作环境和载荷大小的工作特点，在本设计中选择我国新 设计的国际市场上广泛使用的统一系列三相异步电动机。 确定启动力矩 钢卷和车体的总质量： 总 钢卷和车体的总重量： 3 总总 车轮转速： r / m 传动装置总效率： 道联承轮齿 .齿轮啮合效率： 齿圆锥滚子轴承效率： 承联轴器效率： 联车轮与轨道的效率： 道蜗轮蜗杆的效率： 轮辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 9 页 则传动系统的总效率： 5 7 4 起动力矩 来克服车轮滚动时的摩擦力矩 大车起动时的惯性力矩 （ 1）车轮滚动时的摩擦力矩 图 轮滚动时的摩擦力矩包括车轮与轨面之间的滚动摩擦力矩，车轮轴承处的摩擦力矩以及车轮轮缘与轨道侧面间的摩擦力矩，即 摩 )r( （ 3 式中： _考虑车轮轮缘与轨道侧面间的摩擦所以起的附加助力矩系数，查文献 1取 ； K 车轮与轨道面间的滚动摩擦系数，查文献 2取 ； 车 轮轴承处的摩擦系数，查文献 2取 ； r 车轮轴的半径 ； 钢卷运输车的总重量； 将以上数据代入式 （ 3得： 3 M 摩 2）惯性力矩 惯性力矩 为两部分：传动机构旋转零件的惯性力矩 大车作直线加速运动时的惯性力矩 分别计算如下： 200起摩）（ （ 3 式中： 200原动机轴上旋转零件的飞轮矩； 原动机的转速； 辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 10 页 起动时间，一般取 42t 起 秒，取 2秒； 将以上数据代入式 （ 3得： 1 M 惯 N.m (3式中： 操作机作直线加速运动时的惯性力 惯 ； 为操作机的总重量； g 为重力加速度，取 2m/ a 为大车起动时的直线运动加速度行v ，大车运行速度 6行v m/ 为起动时间 2 秒； R 车轮半径 将以上数据代入式（ 3： 2 5 5 32 M 惯 惯性力矩 ： i 21 惯惯 起动力矩 ： 2 惯摩起 中： i 大车行走机构的总传动比； 辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 11 页 大车行走机构的总传动效率； 择电动机 由于电动机频繁启动，工作温度不高，故按启动力矩初选电动机 5 9 3 5 n 0 电 选电动机 1160电机功率 P 速 930 r/ 动机的校核 为了防止电动机过载进行过载校核，由文献 2可知异步电动机过载校核公式为 T2um a x 式中： T 由文献 2可知 T ，取 T ； 电动机的最大负载转矩； K 余量系数，直流电动机取 流电动机取 电压波动系数，取 电动机额定转矩，T ； 代入以上数据： T m a xm a a x 所以电动机符合过载条件。 辽宁科技大学本科生毕业设计 (论文 ) 买文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 第 12 页 4 主要零件设计与参数计算 动比分配