O型转子式翻车机的设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 O 型转子式翻车机 摘 要 翻车机是一种大型的高效率机械化卸车设备，适用于冶金厂、火力发电厂、烧结厂、化工厂、洗煤厂、水泥厂、港口等大中型企业翻卸铁路敞车所装载的矿石、精矿、煤炭、粮食等散状物料。翻车机按翻卸方式可分为侧倾式和转子式两类。其中转子式翻车机又分为 “ O”型转子式翻车机和“ C”型转子式翻车机两种 ;转子式翻车机主要由驱动机构、靠压机构、托辊及压紧机构等部分组成。工作原理是 将载货敞车推入形似转筒的金属构架内夹紧后，由驱动装置使 端环 旋转 140 170 ，车内的散状物料在自重作用下卸入地下料仓。 翻车机的 工作状态是由左、右端环同时做旋转运动从而带动整个架体及车厢转动来实现物料的翻卸。其驱动装置是采用双电机驱动，经二级圆柱直齿轮减速器减速，通过联轴器与小齿轮连接，由小齿轮与固定在端环上的大齿轮的啮合带动整体的旋转实现翻车。其靠压机构主要由靠板、液压缸、摇臂组成；而压紧机构主要由压板和液压缸组成。本次设计主要对翻车机的传动方案，左、右端环结构、前、后梁结构、平台、托辊等结构进行了设计；对翻车机的动力学分析及动力学参数进行了计算；对主传动的电机及各主要零部件进行设计并校核；对设备的经济性及环保等各方面也进行了分析 。 关键词 ： 转子式翻车机；托辊； 靠压机构 ； 驱动装置 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 is a a by be of is OCby on of is to of so by 40 170 , is of of of at to do so to of is a in of to of By of by on by of of of of on he of of on 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 1 绪论 . 1 题的选择 . 1 车机的类型及原理 . 1 子式翻车机 . 2 卸式翻车机 . 4 车机设计的内容 . 6 2 设计方案的选择及评定 . 7 动方案的设计 . 7 计方案的评定 . 7 计参数 . 8 3 传动装置的设计 . 9 择电动机 . 9 . 9 . 13 动装置传动比的分配 . 14 4 主要零件 的设计和校核 . 16 轮的设计计算 . 16 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 16 齿面接触强度设计 . 16 齿根弯曲强度设计 . 19 轮几何尺寸计算 . 20 压缸的设计 . 21 压缸的选用 . 21 压缸的校核 . 22 的设计 . 23 的结构 设计 . 23 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 的计算 . 25 承的选择和校核 . 28 承的选择 . 28 承寿命的验算 . 29 的强度校核 . 30 5 联轴器的选择 . 31 6 托辊与端环之间接触强度校核 . 32 7 润滑与密封 . 34 8 经济性分析 . 35 动方案经济性分析 . 35 构经济性 分析 . 35 保经济性分析 . 36 结束语 . 37 致谢 . 38 参考文献 . 39 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 1 绪论 题的选择 翻车机是一种大型的高效率机械化卸车设备，适用于冶金厂、火力发电厂、烧结厂、化工厂、洗煤厂、水泥厂、港口等大中型企业翻卸铁路敞 车所装载的矿石、精矿、煤炭、粮食等散状物料。它具有卸车能力高，设备简单，维修方便，工作可靠，节约能源，无损车辆和减轻劳动强度等优点，为实现卸车机械化和自动化 提供了条件。 目前，大量使用的是一次翻卸一辆或两辆敞车的单车和双车翻车机。三车翻车机的翻卸是采用拔车机从进车方向每次送进三节重车。翻车机为“ O”型端环结构。因此拨车机不能通过翻车机。重载列车采用回转车钩，翻卸时可以不摘钩。翻卸不带回转车钩的重车时，可以每三节为一组进行摘钩。采用回转车钩的车辆必须固定编组，不能混编。由于铁路使用回转车钩的车辆数量很少，虽然 三车翻车机卸车能力高，但普遍使用受到了限制。 翻车机是钢铁类生产不可缺少的好伙伴， 对翻车机进行设计。可以进一步了解翻车机的发展状况 ， 及翻车机设计方法 和解决常见的故障问题，以掌握独立设计单个机械设备能混编。由于铁路使用回转车钩的车辆数量很少，虽然三车翻车机卸车能力高，但普遍使，总体方案的选择、设计计算和设备经济评价方法，对翻车机进行设计。可以进一步了解翻车机的发展状况 ， 及翻车机设计方法提高绘图技术和设计能力 ，充分将理论知识应用到实际生产中去， 为今后的理论学习及应用翻车机工作积累更多的知识 ，使自己各方面得到全面 提高。 车机的类型及原理 翻车机按翻卸方式可分为侧倾式和转子式两类。转子式翻车机的回转中心与车辆中心基本重合，车辆同翻车机一起回转 175，将物料卸于下面的料斗里。侧倾式翻车机的回转中心位于车辆的侧面，不与车辆中心重合，翻车时，物料翻卸到另一侧的料斗里。 翻车机的分类如下： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 双车单车型三车双车单车型转子式翻车机、机械压车液压压车侧倾式翻车机翻车机动装置和夹车机构组成，用交流电机驱动。 子式翻车机 转子式翻车机主要由转子、平台、压车机构、承载托辊及及传动装置等部分组成。工作原理是 将 载货敞车推入形似转筒的金属构架 (图 夹紧后，由驱动装置使 端环旋转 140 170 ，车内的散状物料在自重作用下卸入地下料仓。如果车辆具有旋转车钩，不需将货车脱钩就能将整列货车逐节卸车，作业能力可达 8000吨 /时。转 子 式翻车机应用最广。 常用的转子式翻车机有“ O”型和“ C”型两种。 图 双车翻车机 “ O”型转子式翻车机 : 三支座 O 型转子式翻车机由两段转子组成。每段转子用底梁、压车梁和管子联系梁将两个端环联系起来，端环外圆装有滚圈和齿圈，四个端环分别放置在托辊上。由于中间的两组托辊相距很近，可简化视为一个支座，故称为三支座。 由于转子中间支座外侧易产生积料，影响托辊的正常工作，因此可取消中间支座， 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 将转子由两段改 为一段，称作两支座翻车机。 在端环的外圆表面装有滚圈和齿圈，通过传动轴上的小齿轮与齿圈啮合并借助于滚圈在托辊上滚动，使翻车机转动。压车装置采用连杆摇臂机构，连杆摇臂机构的一端铰接于管子联系梁上，另一端装有悬臂轴和导向辊子，导向辊子放入端环上的月形导槽内，并能在其内滚动，摇臂机构的上部用托车梁联接，使其可相对转子产生横向移动。 在平台上安装有定位和推车装置。定位装置设在平台的出车端，由液压缓冲器和制动铁靴等组成，使溜入翻车机的车辆能自动减速并停止。推车器设在进车端，当翻车机回复原位后，推车器自动将空车推出翻车 机。 图 O 型转子式翻车机结构简图 “ C”型转子式翻车机 C 型翻车机的转子由两个 C 型端环、前梁、后梁和平台组成。前梁、后梁、平台与两端环用高强度螺栓联接。端环外缘装有滚圈和齿圈，齿圈与小齿轮啮合，借助滚圈在托辊上滚动。两端环为 C 型结构，使拨车机的大臂能通过翻车机。端环及前梁内均装有适当的配重，以平衡偏载，减少不平衡力矩，从而降低驱动功率。 夹紧装置由夹紧架、液压系统等组成，由上向下夹紧车辆，在翻车机翻转过程中支承车辆并避免冲击。倾翻侧的夹紧装置与后梁铰接，非倾翻侧的夹紧装置与前梁铰接。每个夹 紧装置由二个液压缸驱动，绕铰点作上下摆动，达到一定压力后自动停止，保证 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 车辆不受损坏。靠板由靠板体、液压缸、耐磨板、滚轮、撑杆等组成。在翻车机翻转前，靠板从侧面向车辆靠紧，在翻转过程中支承车辆并避免冲击。 C 型双车翻车机的结构与 C 型单车基本相同，只是每次翻卸二节车辆，卸车能力约提高一倍。 图 型转子式翻车机结构简图 卸式翻车机 （一）液压压车的侧倾式翻车机： 这类翻车机由回转盘、压车梁、活动平台、压车机构、传动装置等部分组成。 回转盘由半圆盘和尾部组成。它们是由钢板焊成的箱形结构， 其外侧镶有传动大齿圈，两回转盘通过托车梁、底梁连成一体。 压车梁由主梁、端机械压车的侧倾式翻车机梁、压车小梁、外通梁等组成。主梁为箱形结构，与端梁用螺栓连接。端梁为对开式，其支点与回转盘心轴同轴，端梁的一端与主梁连接，另一端用销轴与液压缸的活塞杆铰接。压车小梁的内外侧同时与车辆上边梁接触。 活动平台是由两根互相间有焊件连接的焊接工字钢组成的结构件，下部有六对滚轮 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 支承在底梁上，上面装有推车及定位装置。活动平台承受车辆全部重力，定位装置使溜进平台上的重载车辆停止在指定位置，推车装置将翻卸完的空车推出翻车机。 两 组压车机构分别装在两回转盘的外侧，由液压缸、储能器、开闭阀等组成，管路通过回转心轴的中心与液压缸连接。 传动装置为独立的两组。每组均由电动机、减速器、制动器、小齿轮等组成。小齿轮带动回转盘上的大齿圈使翻车机转动。 图 压压车的侧倾式翻车机结构简图 （二）机械压车的侧倾式翻车机 这种翻车机具有质量小，结构简单，压车不需要另加动力等优点。其结构组成与液压式有相同之处。 在回转盘立板内侧装有压车用的扇形棘轮，两回转盘用托车梁连接。托车梁上面有四个支承座，用以支承四根压车主梁。四根压车主梁的下部用通长 的箱形配重梁连接，两回转盘内侧下部各装有两个棘爪。 平台为焊接金属结构，两端头有斜长孔，用以与回转盘上的销轴相连。回转盘安装平台位置的内外侧有不等高的支承座，外座高，内座低。压车系统由压车主梁、小梁、扇形棘轮、棘爪、地面挡座组成。当翻车机翻转时，销轴由斜长孔的下部移向上部，使平台和车辆向托车梁倾斜，高座离开平台，低座接触。此时棘爪下部重块离开基础上的挡块。由于重力作用，棘爪向下摆动。托车梁上面的支承座带动压车主梁也转动，直至车辆上边梁与压车小梁接触，棘爪已经进入扇形棘轮并卡紧。这时车辆与压车梁一起约 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 转至 160。物料卸出后，返回到一定角度，棘爪下部重块与基础挡块相碰，使棘爪离开回转盘上的扇形棘轮，压车小梁亦即离开车辆的上边梁。回转盘继续转动，回转盘上的销轴由平台上的斜长孔上部移向下部，促使平台回原位，车辆离开托车梁。 图 械压车的侧倾式翻车机结构简图 车机设计的内容 “ O”型转子式翻车机设计内容包括选择并评定合理的传动方案，并对传动方案所需的电动机功率和减速器传动比等进行选择；对主要零件进行设计和强度校核；撰写设计说明书，绘出总图、部分部件图和部分零件图，翻译与翻车机有关的外文资料等。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 2 设计方案的选择及评定 动方案的设计 翻车机的工作状态是由左、右端环同时做旋转运动从而带动整个架体及车厢转动来 实现物料的翻卸。其工作原理是采用双电机驱动，经二级圆柱直齿轮减速器减速，通过联轴器与小齿轮连接，由小齿轮与固定在端环上的大齿轮的啮合带动整体的旋转实现翻车。传动方案：交流电动机 调速机构（减速器） 主动轮（小齿轮） 工作机构（固定有大齿轮的端环）。为确保机构重心在通过托辊中心线时靠自重旋转可能对机构造成的破坏，需要安装制动器，另外各轴间连接需要联轴器。主传动系统示意图见图（ 图 型转子式翻车机主传动示意图 计方案的评定 翻车机由两个端环、前梁、后梁、平台、托辊装置、摇臂机构、压紧装置等组成，采用双电机驱动。翻车机的回转周期为 1 秒，回转角度 165 175 ， 由此可见大齿轮的转速极低， 故而小齿轮转速也不高，因此电机和小齿轮之间需要使用减速机进行减速。由于翻车机翻车过程中本身质量加车厢质量较大，运转速度较慢，且做圆周运动，环境条件较差，因此不宜选用液压系统，故本次方案的主传动选用电动机作为动力系统。压车机构做直线运动，且在车厢翻转时承受整个车厢的重量，不宜采用电气传动，故本方 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 案压车系统采用液压传动，但也存在精度要求高，技术含量高，故障识别及排除较难等缺点。机构端环采用分段铸造焊接组成，弥补了体积、重量大，结构复杂等缺点。但焊接点带来局部应力集中，强度较差等，设计中需采用螺栓等连接，以提高机 构的综合性能。托辊机构为两套并列的两对滚轮组成，左侧滚轮设置凹槽，利于保持整个机构的平衡，防止轴向窜动，并减小了机构旋转时的摩擦，但机构装配时必须保证滚轮转动灵活，无卡死现象。 计参数 1. 适用车型 长 - - - - - 11938 14033 - - - - - 3140 3243 - - - - - 3293 . 最大翻转重量 - - - - - - - - - - - 100 t 3. 回转周期 - - - - - - - - - - - - 60s 4. 回转角度 - - - - - - - - - - - - 175 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 3 传动装置的设计 择电动机 动功率的 计算 翻车机在翻转的过程中，要经历两个过程，即往程和返程，这两个过程中所受的转矩不同，所以需要的驱动功率也不相同，故分两部分进行讨论。 第一阶段 在此阶段车厢的最大重量为 100t，初步估算设备总重量为150t，偏心矩为 300对于车厢的重力由于偏心所产生的转矩，端环四周的焊接件重心偏差所引起的转矩差可以忽略不计，只需计算车厢的重力由于偏心所产生的转矩。 最大回转角度为 175， 175 /180 =步估算大齿轮转速 n=根据翻转需要初取： 1 5323m 2 3215m 3 4849m 4 2937m = g= 12右体重量 34根据翻卸车型初步估算翻车机设备总重： 2m=150t n=知：翻车机最大翻转重量 1m 100t大齿轮转速 n=有端环的偏心转矩： T=G L 其中： G 厢及物料的总重力 L L=300 G=2()m m g=250 310 10N 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 =610 N T=G L= 610 57 0 所以， T=9550 率： P=9550= 57 0 1 =机功率： 由文献（ 1，表 查得： 齿轮啮合效率 （齿轮精度为 8级） 球轴承效率 承联轴器效率 联开式齿轮啮合效率 由图（ 知： 传动装置总效率 3 4 2开总 承联 齿 3 4 20 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 5 =机功率： 8 6 . 3 6 1 0 3 . 6 70 . 8 3 3r 程时，在翻转过程中随着翻转角度的变化，端盘所受的转矩 (阻力矩 )大小也不相同。可分为两个阶段，第一个阶段是翻转角由 165 变为 90 ，第二个阶段是翻转角由 90变为 0 ，在返程时两个阶段所受的阻力矩与端环各段所受转矩不同有关。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 返程第一阶段：行程图见图（ 角 165 90 时。 图 程第一阶段端环各部分位置图 由于返程时端环向顺时针方向旋转，故在返程第一阶段阶段（图 示 1、 2、 3、4 为端环结构的原始位置，而 1 、 2 、 3 、 4 是端环结构返程时随 变化而变化的，在此过程中1T、4T、3整个端环在返程第一阶段受的阻力矩总和为： 3 2 1 4T T T T T阻 （ + ） - （ + ）3 1 2 4T T T T（ - ） + （ - ）3 1 2 4( ) s i n ( ) c o R G G R 4 8 4 9 5 3 2 3 s i n 3 2 1 5 2 9 3 7 c o ( 2 7 8 c o s 4 7 4 s i n ) 讨论： 2 7 8 c o s 4 7 4 s i n 0当 时 . 2 7 8 c o s 4 7 4 s i n 7874 6 5 a r c t a n 3 0 . 3 9 1 5 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 故当 时， 无论取何值， ，即动力矩大于阻力矩，不需要电机带动，端环可靠自身各部分重力矩的差值自由返程。当 时， ，即阻力矩大于动力矩，需要电机带动才能完成翻转，翻转中最大阻力矩为： ( 2 7 8 c o s 0 4 7 4 s i n 0 )T R g 阻 43 7 . 2 4 2 7 81 . 0 3 5 1 0 则返程时所需电机功率： M a n阻 阻 41 . 0 3 5 1 0 195501 1 . 0 8 1 . 2 30 . 8 7 7 3M a W 阻返程第二阶段：行 程图见图（ 角 90 0 时。 图 程第二阶段端环各部分位置图 在此过程中1T、2T、4端环在返程第二阶 段受的阻力矩总和为： 3 4 1 2 （ +T ） - （ T + T ） 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 3 1 4 2T（ + （ T - T ）3 1 4 2( ) c o s ( ) s i R G G R 4 8 4 9 5 3 2 3 c o s 2 9 3 7 3 2 1 5 s i ( 2 7 8 s i n 4 7 4 c o s ) 在此时无论 取何值 ，即动力矩永远大于阻力矩，故在此阶段不需电机牵引，机构可以凭借自身个部分重力 矩实现自由翻转。 综上所述，在往、返程中所需的电动机的功率最大值为 W。 择电机的型号 工业生产中常采用三相交流电动机，翻车机用于灰尘较大，经常起、制动和正反转的场合，所以电动机需要较小的转动惯量，并需要具有较大的承载能力，根据以上条件，在本设计中选用 Y 系列封闭式交流电动机，电压 380V 根据文献（ 2， 录）选用 电动机，基本性能如下： 额定功率 - - - - - - - - - 2 55载转速 - - - - - - - - - 585r/电动机转速 n=585r/齿轮转速 n= 根据（ 2， 225用 称传动比为 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 动装置传动比的分配 图 型转子式翻车机传动装置简图 传动系统参数计算： 轴：即电动机轴： 55 85r/5 5 1 09 . 5 5 9 . 5 5585 N m 轴：即减速器高速轴： 5 5 0 . 9 9 5 4 . 4 5 联 85 5851 联r/5 4 . 4 5 1 09 . 5 5 9 . 5 5585 N m 轴：即减速 器低速轴： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 5 4 . 4 5 0 . 9 4 1 2 0 . 9 9 减 联 585 1 3 . 3 74 3 . 7 5 1 减 联 r/5 0 . 7 3 1 09 . 5 5 9 . 5 5 3 6 2 3 5 . 7 11 3 . 3 7 N m 轴：即传动长轴： 5 0 . 7 3 0 . 9 9 5 0 . 2 2 联 3 . 3 7 1 3 . 3 71 联 r/5 0 . 2 2 1 09 . 5 5 9 . 5 5 3 5 8 7 1 . 4 31 3 . 3 7 N m 轴：即传动短轴： 5 0 . 2 2 0 . 9 9 4 9 . 7 2 联 3 . 3 7 1 3 . 3 71 联 r/4 9 . 7 2 1 09 . 5 5 9 . 5 5 3 5 5 1 2 . 2 81 3 . 3 7 N m 表 轴运动及运动参数 轴序号 功率 P (转速 n (r/转矩 T (N m) 传动型式 传动比 i 效率 55 585 轴器 85 速器 轴器 轴器 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 4 主要零件的设计和校核 轮的设计计算 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 用直齿圆柱齿轮传动 . 荷较大，故选用 8级精度 文献 3表 100质），硬度为 280齿轮材料选用 45#(调质），硬度为 240材料间硬度差为 40 小齿轮齿数1 25Z , m=25, 小齿轮转速 n 5 8 5= = 1 3 . 3 74 3 . 7 5小 减n ir/齿数比 1 3 . 3 7u = = 1 2 . 1 51 . 1小大 大齿轮齿数 21 2 5 1 2 . 1 5 3 0 3 . 7 5Z Z u ,取2 304Z 齿面接触强度设计 由文献 3公式（ 10分度圆直径进行试算，即： 213112 . 3 2 t d (1)确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数 2)计算小齿轮传递的转矩 . 5 51119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 4 3 . 1 91 3 . 3 7 m 42 1 0 3)由文献 3表 10取齿宽系数 4)由文献 3表 10料的弹性影响系数 121 8 9 P a5)由文献 3图 10齿面硬度查得小齿轮的接触 疲劳强度极限 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 600H 齿轮的接触疲劳强度极限 550H 6)由文献 3公式 103 6 5 2 4 1 5 1 3 1 4 0 0 1160 hN n 0 1 3 . 3 7 1 3 1 4 0 0 12 0 7)由文献 3图 10触疲劳寿命系数1 ；2 8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%,安全系数 2S ,由文献 3,公式 10,得 1 l i m 11 H N 1 . 0 2 6 0 0 3062 2 l i m 22 H N 1 . 0 9 5 5 0 2 9 9 . 7 522) 计算 1)试算小齿轮分度圆直径1入 H中较小的值 213112 . 3 2 t d 273 1 . 5 2 . 9 5 1 0 1 2 . 1 5 1 1 8 9 . 82 . 3 2 1 1 2 . 1 5 2 9 9 . 7 5 )计算圆周速度 v 1160 1000 3 . 1 4 6 2 1 . 2 7 1 3 . 3 76 0 1 0 0 0 m/s 3)计算齿宽 b 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 1 1 )计算齿宽与齿高之比 11tt dm z 高 2 7 . 2 1