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精炼炉
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2010精炼炉钢包车设计,精炼炉,钢包,设计
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毕业设计 (论文 )中期报告 题目：精炼炉钢包车设计 1. 设计（论文）进展状况 自从开题报告以后至今，经过导师和我的共同努力，我已完成以下工作： 成中期报告一份； 成了一份 3000 字的机械设计相关外文翻译； 成了钢包车的部分三维图的设计； 钢包车结构进行了分析，完成了一份 配图； 包车的组成：钢包车主要由电机减速器、整体车架、支撑结构、联轴器等几大机构组成； 包车驱动结构示意图。 1 2） 3） 4 5） 6 7） 8 9 10图 1 行走传动装置 包车驱动功率的选择 钢包车正常工作时需频繁起动 停止，所以驱动功率应以钢包车起动时的消耗功率作为驱动钢包车的额定功率钢包车平稳运行时，阻力矩主要来自车轮与轨道 轴承的摩擦力，根据牛顿第三定律，这时电机所需力矩为 ： 错误 !未找到引用源。M 为钢包车平稳运行时的动力矩， N 为钢包车在运 载时的重量， N； f 为滚动摩擦半径， m；对于铺设良好的道路 f=为滚动轴承的摩擦系数，=d 为滚动轴承的摩擦当量半径， m；入为修正系数。则钢包车启动是所需的理论功率为 错误 !未找到引用源。 。 钢包车的车轮组分为固定车轮组和浮动车轮组，固定车轮组应用于四轮支撑钢包车，浮动车轮组主要应用于四轮以上的钢包车，主要是八轮支撑结构。在设计中，运输钢包车在 150t 以下时，一般采用四轮承载， 每个车轮通过车轮轴两端的轴承固定安装于车架上，称其为固定车轮组，如图 2 所示 图 2 钢包车车轮支撑结构 钢包车车架是承载、运输钢包的支架，必须有足够的强度和刚度。车架根据其结构分为分体式和整体式，分体式车架为了运输方便可拆卸成几个部件，如图 3所示。由承载梁 1和连接梁 2组成，承载量与连接梁均为箱型梁结构，之间采用高强度螺栓连接，为保证拆卸后重新安装的尺寸和精度，各连接法兰采用双锥销定 位，并在各梁上做装配标记，以便在现场顺利安装。 图 3 整体式车架结构 轴器的选型 本课题采用刚性凸缘联轴器： 刚性联轴器中的凸缘联轴器的特点： (1)结构简单，制造容易，工作可靠，装拆方便，刚性好，传递转矩大，但不能吸收冲击； (2)当两轴对中精度较低时，将引起较大的附加载荷，适用于工作平稳的一般传动，高速传动是需要有高的对中和制造精度。 图 4 联轴器 联轴器主要用途 ： 刚性联轴器：适用于伺服电机、步进电机。 2. 存在问题及解决措施 在的问题： 小车的结构分析不够透彻； 装减速电机时，没考虑到电动机的固定问题； 决措施： 看书，更加细致的对小车进行分析； 3. 后期工作安排 第 09 周：完善小车的设计及计算，修改钢包车的装配图； （ 2014 年 03 月 19 日 03 月 23 日 ） 注： 1. 正文：宋体小四号字，行距 20 磅；标题：加粗 宋体四号字 2. 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 第 10 周：对小车的各构件的合理性的验证； （ 2014 年 03 月 24 日 03 月 30 日 ） 第 11 周： 对小车整体的合理性的验证； （ 2014 年 03 月 31 日 04 月 06 日 ） 第 12 周：对小车零件及整体进行校核计算； （ 2014 年 04 月 07 日 04 月 13 日 ） 第 13：对小车的加工工艺和成本的合理性行进验证 （ 2014 年 04 月 14 日 05 月 04 日 ） 第 16：撰写毕业设计说明书，完成论文，准备答辩。 （ 2014 年 05 月 05 日 05 月 26 日 ） 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 精炼炉 钢包车设计 1 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 目背景、研究意义 本题目来自工程实际，具有很高的实用价值，涉及到机械、电子和结构设计方面的知识，通过本毕业设计，能够将大学中所学到的机械、电子和结构设计方面的知识合理的运用到实际工程中。 钢包车是冶金行业中应用最广泛的设备之一，设计钢包车时应最大限度的满足一下两点：其一是工作的可靠性，钢包车在整个炼钢工艺中地位举足轻重。从转炉、二次精炼、最终到达连铸，各种 工艺流程中钢水在地面的运输都依靠钢包车来完成，尤其在二次精炼处理过程。因此，钢包车的设计必须有很高的可靠性 ;其二是使用经济性。经济性的评价主要以钢包车的设备购置费和所期望的寿命为依据。钢包车的经济性与所选用的设计方案紧密相关，减少钢包车的自重，可以减少设备购置费的投入；钢包车一般采用电机和减速机驱动，设计合理的驱动系统，减少能源消耗即减少钢包车的驱动功率，可以减少后期生产费用。要提高钢包车的经济性，必须优化其结构和驱动系统，方能达到预期的经济性 1。 随着工业技术的不断进步 , 炼钢生产也不断发展 , 当 今世界炼钢工艺都实现 1 00 % 炉外精炼和全连续化 。 炉外精炼已成为生产优质钢和特殊钢不可缺少的工艺环节 , 在钢包车上进行 L F 炉外精炼即是其中之一 。钢水初炼 , 出钢方式有两种 : 一是天车吊钢包出钢 , 二是钢包车出钢 , 各有其特点 。 随着炼钢工艺的发展 , 带称量的出钢装置已是发展方向之一 。本 称量钢包车在出钢水时实时显示出钢水重量 , 这不仅可以控制出钢水的重量 ; 特别在精炼中随时显示钢水重量 ; 这就可按工艺要求准确地添加合金量 , 使精炼出的钢水质量进一步提高 , 此钢包车既是称量出钢车 , 又是精炼车 , 具有较高的使用价值 。 内外相关研究情况 我国钢包车市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励钢包车产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对钢包车市场的关注越来越密切，这使得钢包车市场越来越受到各方的关注。 目前钢包车除了运行、定位两个功能外，还设计了钢包倾动、渣槽摆动两个功能。由于是技术改造项目，空间很有限，设计中采用了结构紧凑、驱动力大、调整范围广、便于自动控制的全液压传动形式 1。在钢炼车间转炉 下的钢包车轨道基础多数为现浇钢筋混泥土基础、预埋地脚螺栓，并仍采用螺栓压板联接固定钢轨的方式。由于部分基础可能会出现细石混泥土找平层施工质量较差，表面平整度差严重等情况，轨道与找平层之间有较大缝隙，导致轨道压板不能有效地阻止钢轨侧向位移，加上轨道小车车轮为内侧带缘，致使生产过程中过垮台车经常掉道。另外在钢炼生产及运输过程中钢水渣或多或少经常要洒在轨道上，将外露螺栓、螺母。压板等粘住，清理钢渣时往 往将这些部件损坏。 2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 课题研究的主要内容 本题 目主要内容为钢包车的设计，包括钢包车主动轮组、从动轮组、缓冲器、事故防滑等方面内容。钢包车传动装置是一个重要组件，传动装置是整个钢包车的“心脏”，为钢包车运行提供动力，选择合适速比和功率的减速机和电机是设计合理、经济、可靠的传动装置的关键 。 在确定钢包车驱动所需电机功率和转速后，就要确定钢包车传动装置的结构，其结构必须保证钢包车工的可靠性。在冶金行业中，钢包车驱动一般采用双电机减速机独立驱动，在一台电机或减速器出现故障时，短时间内剩余的一台电机减速器仍可以单独将钢包车慢速 驱动，保护整个炼钢工艺的连续性。 课题研究的研究方案 究方案一 :钢包车单侧独立传动结构 图 典型的单侧独立传动结构 2，这种结构的应用比较广泛，可安装于钢包车的前部或后部的两侧车轮轴上；由于采用两台不同的电机减速机独立驱动两侧车轮，车轮的同步性需要调试；在两台电机及减速机均正常工作时，钢包车通过两根轨道上的两个车轮同时驱动，钢包车内侧车轮的驱动力在理论上相等，钢包车的运行是平稳可靠的。但是当其中一台电机或减速出现故障时，只能用剩余的一台电机和减速机驱动钢包车。 1. 电机 联轴器 图 钢包车单侧传动结构 究方案二：钢包车四轮驱动结构 1. 减速器 图 钢包车四轮驱动结构 图 示的四轮驱动结构 2，两台电机和减速机分别位于钢包车的前后 ，每台电机和减速机分别驱动前后两侧的一组车轮。这样在单台电机或减速机出现 障时，剩余的一台电机和减速机仍同时驱动一组车轮，其驱动力平移至钢包车中心时无附加的力偶矩 (两侧的驱动力 平移至中心的附加力偶矩大小相等，方向相反相互抵消 ) ，所以运行的平稳性与 正常工作相同 ，在故障状态下可以较长时间慢速运行，保证整个炼钢工艺的连续性 。 包车双轮驱动结构 如图 包车双轮驱动结构式只用一个电机和一个减速器，减速器放在两轮子的中间，驱动两个轮子，这个方案只能驱动一组轮子，其驱动力只有一组轮子上有，所运行的稳定性不好，而且如果电机或减速器发生故障，则钢包车就不能正常工作，这是它的缺点，优点是它可以减轻钢包车的负重，省材料。 图 钢包车双轮驱动结构 课题研究的研究方法或措施 首先查找资料，咨询老师，请教相关专业同学进行必要的分析计算，考虑现实情况进行必要的调查了解，然后草绘图纸确定尺寸。最后建立三维立体模型、进行结构设计分析，确定出最优设计方案。 作方案及进度计划 第 1：查阅资料，了解工作原理及特点，完成基础知识的积累并撰写开题报告； (2013 年 11 月 15 日 10 日 ) 第 4：方案论证，深化方案具体实施步骤； (2013 年 12 月 11 日 27 日 ) 第 7：钢包车驱动装置的具体方案设计，图纸准备，准备中期答辩； (2013年 12 月 30 日 3 月 12 日 ) 第 11：撰写毕业论文，论文修改，准备毕业答辩。 (2014 年 3 月 17 日 3 日 ) 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 参考文献 1 任彤 J(16):492 郭维强 J9:51 3 张钟蓓 空处理系统主要设备 _钢包车的设计探讨 J9. 4 王兴贵 J5(3). 5 邢卫平 J(35). 6 曹远刚 称量钢包车设计 J27（ 3） . 7 罗玉元 J). 8 石玉梅 J. 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 9 刘增儒 钢包车 J. 10 郭维强 . 钢包运输车的结构与设计 J. 2012,1. 11 曹远刚 钢包车设计 J2(3 12 刘正环 J(17):3013 许利民 J. 14 5(8). 15 J16 (22). 随着工业技术的不断进步 , 炼钢生产也不断发展 , 当今世界炼钢工艺都实现 1 00 % 炉外精炼和全连续化 。 炉外精炼已成为生产优质钢和特殊钢不可缺少的工艺环节 , 在钢包车上进行 L F 炉外精炼即是其中之一 。钢水初炼 , 出钢方式有两种 : 一是天车吊钢包出钢 , 二是钢包车出钢 , 各有其特点 。 随着炼钢工艺的发展 , 带称量的出钢装置已是发展方向之一 。本 称量钢包车在出钢水时实时显示出钢水重 量 , 这不仅可以控制出钢水的重量 ; 特别在精炼中随时显示钢水重量 ; 这就可按工艺要求准确地添加合金量 , 使精炼出的钢水质量进一步提高 , 此钢包车既是称量出钢车 , 又是精炼车 , 具有较高的使用价值 。 本科毕业设计（论文） 题目：精炼炉钢包车设计 I 精炼炉钢包车设计 摘 要 本题目来自工程实际，具有很高的实用价值，钢包车主要由钢包车身、电机减速器、联轴器等组成。传动系统是钢包车的主要传动部件，传动系统的选择，设计关系到整个钢包车的性能，安全性和可靠性。本文对钢包车的行走装置做了详细的结构设计和校核计算。钢包车的行走装置主要是由主动轮组和传动轮组组成，它通过电机带动轮组行走，从而达到运送钢水的目的。本文设计的钢包车承载能力较小，所以在电机选型上选择功率较小的电机。 关键词： 钢包车；传动系统 ；行走装置 of of be of of in Of is of is of of to of In to do 录 1 绪论 . 1 论 . 1 炼炉钢包车的题目背景及研究意义 . 1 炼炉钢包车的题目背景 . 1 炼炉钢包车的研究意义 . 2 内外研究现状 . 2 文研究的主要内容 . 3 2 精炼炉钢包车传动系统 . 4 炼炉钢包车传动装置设计方案 . 4 机减速器的设计及选型 . 6 机减速器简介 . 6 机减速器的几个概念 . 7 机减速器的传动结构 . 7 要参数 . 8 机减速器选型 . 8 轴器设计 . 8 轴器的基本介绍 . 8 作环境 . 9 动精度 . 9 式联轴器的特点 . 9 式联轴器的主要作用 . 9 式联轴器的选型 . 10 承设计 . 10 承简介 . 10 承分类 . 10 柱滚子轴承介绍 . 10 列圆柱滚子轴承的组成及作用 . 10 机减速器比确定 . 11 包车驱动功率计算 . 11 柱滚子轴承选型 . 12 3 钢包车结构设计 . 13 包车工作原理 . 13 包车结构特点 . 13 包车车体结构设计 . 13 架结构设计 . 13 包车轮系设计 . 14 包车隔热保护 . 16 4 精炼炉钢包车的成本合理性分析 . 18 5 操作规程及维护、保养 . 19 6 结论 . 20 参考文献 . 21 致谢 . 22 1 1 绪论 论 钢包车是冶金行业中应用最广泛的设备之一，设计钢包车时应最大限度的满足一下两点：其一是工作的可靠性，钢包车在整个炼钢工艺中地位举足轻重。从转炉、二次精炼、最终到达连铸，各种工艺流程中钢水在地面的运输都依靠钢包车来完成，尤其在二次精炼处理过程。 因此，钢包车的设计必须有很高的可靠性 ;其二是使用经济性。经济性的评价主要以钢包车的设备购置费和所期望的寿命为依据。钢包车的经济性与所选用的设计方案紧密相关，减少钢包车的自重，可以减少设备购置费的投入；钢包车一般采用电机和减速机驱动，设计合理的驱动系统，减少能源消耗即减少钢包车的驱动功率，可以减少后期生产费用。要提高钢包车的经济性，必须优化其结构和驱动系统，方能达到预期的经济性。 本题目来自工程实际，具有很高的实用价值，涉及到机械、电子和结构设计方面的知识，通过本毕业设计，能够将大学中所学到的机械、电子和结构 设计方面的知识合理的运用到实际工程中。 随着工业技术的不断进步 ,炼钢生产也不断发展 ,当今世界炼钢工艺都实现 错误 !未找到引用源。 炉外精炼和全连续化。炉外精炼已成为生产优质钢和特殊钢不可缺少的工艺环节 ,在钢包车上进行 L F 炉外精炼即是其中之一。钢水初炼 ,出钢方式有两种：一是天车吊钢包出钢 ,二是钢包车出钢 ,各有其特点。随着炼钢工艺的发展，带称量的出钢装置已是发展方向之一。本 称量钢包车在出钢水时实时显示出钢水重量 ,这不仅可以控制出钢水的重量；特别在精炼中随时显示钢水重量 ；这就可按工艺要求准确地添加合金量，使精炼出的钢水质量进一步提高 ,此钢包车既是称量出钢车，又是精炼车 ,具有较高的使用价值。 钢包车是直流钢包精炼炉的主要设备之一。目前钢包车的传动形式、功能、自动化程度差异很大。有的钢包车是机械传动 ,有的是机械与液压或与气动相结合的传动形式有的钢包车只有运行和定位两个功能。 炼炉钢包车的题目背景及研究意义 炼炉钢包车的题目背景 本题目来自工程实际，具有很高的实用价值，涉及到机械、电子和结构设计方面的知识，通过本毕业设计，能够将大学中所学到的机械、电子和 结构设计方面的知识合理的运用到实际工程中。 2 钢包车是冶金行业中应用最广泛的设备之一，设计钢包车时应最大限度的满足一下两点：其一是工作的可靠性，钢包车在整个炼钢工艺中地位举足轻重。从转炉、二次精炼、最终到达连铸，各种工艺流程中钢水在地面的运输都依靠钢包车来完成，尤其在二次精炼处理过程。因此，钢包车的设计必须有很高的可靠性 ;其二是使用经济性。经济性的评价主要以钢包车的设备购置费和所期望的寿命为依据。钢包车的经济性与所选用的设计方案紧密相关，减少钢包车的自重，可以减少设备购置费的投入；钢包车一般采用电机和减速机驱 动，设计合理的驱动系统，减少能源消耗即减少钢包车的驱动功率，可以减少后期生产费用。要提高钢包车的经济性，必须优化其结构和驱动系统，方能达到预期的经济性。 炼炉钢包车的研究意义 炼钢厂转炉区域的钢包车是炼钢厂一种重要的生产运输设备。转炉出钢时 , 钢包车需要频繁启停来调整与转炉炉口的对准 , 以免钢水流出钢包损坏设备 , 这就要求钢包车具有快速可靠的制动功能。由于钢包车运行速度快且惯性大 , 在现有的控制条件下 , 变频器的加减速时间不能低于 8s ，否则变频器会过压跳闸。因此 , 液力推杆制动器都是在钢包车 高速运行状态下落闸的 , 钢包车减速箱因频繁地受到巨大的冲击力而损坏。更为严重的是由于液力推杆制动器安装在车体上面 , 钢包车在炉下运行时 , 喷溅的钢渣极易烧坏制动器控制线 ,导致无法开闸 , 且此类故障发生后又特别不容易处理 , 从而会使整条生产线停下来。 内外研究现状 我国钢包车市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励钢包车产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对钢包车市场的关注越来越密切，这使得钢包车市场越来越受到各方的关注。 目前钢包车除了运行、定位两个功能外，还设 计了钢包倾动、渣槽摆动两个功能。由于是技术改造项目，空间很有限，设计中采用了结构紧凑、驱动力大、调整范围广、便于自动控制的全液压传动形式 1。在钢炼车间转炉下的钢包车轨道基础多数为现浇钢筋混泥土基础、预埋地脚螺栓，并仍采用螺栓压板联接固定钢轨的方式。由于部分基础可能会出现细石混泥土找平层施工质量较差，表面平整度差严重等情况，轨道与找平层之间有较大缝隙，导致轨道压板不能有效地阻止钢轨侧向位移，加上轨道小车车轮为内侧带缘，致使生产过程中过垮台车经常掉道。另外在钢炼生产及运输过程中钢水渣或多或少经常要洒在轨道上 ，将外露螺栓、螺母。压板等粘住，清理钢渣时往往将这些部件损坏。 3 文研究的主要内容 本题目主要内容为钢包车的设计，包括钢包车主动轮组、从动轮组、缓冲器、事故防滑等方面内容。钢包车传动装置是一个重要组件，传动装置是整个钢包车的 “心脏 ”，为钢包车运行提供动力，选择合适速比和功率的减速机和电机是设计合理、经济、可靠的传动装置的关键。 在确定钢包车驱动所需电机功率和转速后，就要确定钢包车传动装置的结构，其结构必须保证钢包车工的可靠性。在冶金行业中，钢包车驱动一般采用双电机减速机独立驱动，在一台电机或减速器出现故障时，短时间内剩余的一台电机减速器仍可以单独将钢包车慢速 驱动，保护整个炼钢工艺的连续性。 4 2 精炼炉钢包车传动系统 炼炉钢包车传动装置设计方案 传动轴的受力简图如图 平衡方程，求得支座约束力 照作剪力图和弯矩图的方法，应分段列出 的方程，然后依据方程作图。 在支座约束力 右侧梁截面上，剪力为 3面 A 到 C 之间的截载荷为均匀载荷，剪力图为斜直线。算出截面 C 上的剪力为（ 35可确定这 条斜直线。截面 C 和 B 之间梁上无分布载荷，剪力图为水平线。截面 B 上有一集中力 B 的左侧到 B 的右侧，剪力图发生突然变化，变化的数值即等于 ） 面 B 和 力图为水平线。截面 A 上的弯矩 。从 A 到 C 梁上为均布载荷，弯矩图为抛物线。在这一段内，截面 E 上剪力等于零，弯矩值为极值。 E 距 左 端 的 距 离 为 求 出 截 面 E 上 的 极 值 弯 矩 为3 1/2(2kN/m)( 2=m 用与上式类似的算法得 到集中力偶 侧截面上的弯矩为 =m。 由 c 左 ，便可连成 A 到 C 间的抛物线。截面 C 上有一集中力偶 C 的左侧到右侧，弯矩图有一突然变化，变化的数值即等于 以在 =（ 0） kN/m=6 kN/m。截面 C 与 B 间梁上无分布载荷，弯矩图为斜直线。算出截面 B 上 4 kN/m，于是就确定了这条直线。 B 到 ，可画出此斜直线。在截面 B 上，剪力突然变化，故弯矩图的斜率也突然变化。 图 传动轴的受力简图 精炼炉 钢包车在工程实际运用广泛，其设计方案也是多种多样的，针对本课 5 题选用了三种设计方案进行对比，分别是钢包车单侧独立传动结构、钢包车四轮驱动结构、钢包车双轮驱动结构，下面对三种传动系统分别进行了详细的说明及对比。 方案一：钢包车单侧独立传动结构 在确定钢包车驱动所需电机功率和转速后，就要确定钢包车传动装置的结构，其结构必须保证钢包车工作的可靠性。在冶金行业中，钢包车驱动一般采用双电机减速机独立驱动 【 1】，在一台电机或减速器出现故障时，短时间内剩余的一台电机减速器仍可以单独将钢包车慢速驱动，保护整个炼钢工艺的连续性 。 图 典型的单侧独立传动结构，这种结构的应用比较广泛，可安装于钢包车的前部或后部的两侧车轮轴上；由于采用两台不同的电机减速机独立驱动两侧车轮，车轮的同步性需要调试；在两台电机及减速机均正常工作时，钢包车通过两根轨道上的两个车轮同时驱动，钢包车内侧车轮的驱动力在理论上相等，钢包车的运行是平稳可靠的。但是当其中一台电机或减速出现故障时，只能用剩余的一台电机和减速机驱动钢包车。 单侧独立传动结构实际运用中效率高，但是提高了生产成本。 1. 电机 图 钢包车单侧传动结构 方案二：钢包车四轮驱动结构 图 示的四轮驱动结构 2，两台电机和减速机分别位于钢包车的前后，每台电机和减速机分别驱动前后两侧的一组车轮。这样在单台电机或减速机出现 障时，剩余的一台电机和减速机仍同时驱动一组车轮，其驱动力平移至钢包车中心时无附加的力偶矩 (两侧的驱动力 平移至中心的附加力偶矩大小相等，方向相反相互抵消 )，所以运行的平稳性与正常工作相同，在故障状态下可以较长时间慢速运行，保证整个炼钢工艺的连续性。 6 钢包车四轮驱动结构在实际运用中效率高，生产成本高，结构复杂，不利于生 产，在设计承载能力较大的钢包车时可以选择。 1. 减速器 图 钢包车四轮驱动结构 方案三：钢包车双轮驱动结构 如图 包车双轮驱动结构式只用一个电机和一个减速器，减速器放在两轮子的中间，驱动两个轮子，这个方案只能驱动一组轮子，其驱动力只有一组轮子上有，所运行的稳定性不好，而且如果电机或减速器发生故障，则钢包车就不能正常工作，这是它的缺点，优点是它可以减轻钢包车的负重，省材料。 钢包车双轮驱动结构，结构简单，在承载能力较小的生产中运用较为广泛 ，它便捷易懂，方便生产。 图 钢包车双轮驱动结构 综上所述，本课题选用方案三，因为钢包车双轮驱动结构，结构设计、控制系统简单，便于操作，可靠性高。 机减速器的设计及选型 机减速器简介 伺服电机减速机是一种用途广泛的工业产品，其性能可与其它军品级减速机产品相媲美，却有着工业级产品的价格，被应用于广泛的工业场合。 7 该伺服电机减速机体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。最大输入功率可达 104用于起重运输、工程机械、冶金、 矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门行星系列新品种 性均载少齿差减速器。 伺服电机减速机是一种具有广泛通用性的新性减速机，内部齿轮采用 20机具有结构尺寸小，输出扭矩大，速比在、效率高、性能安全可靠等特点。本机主要用于塔式起重机的回转机构，又可作为配套部件用于起重、挖掘、运输、建筑等行业。伺服电机减速机具有高刚性，高精度 (单级可做到 1 分以内 )、 (双级可做到 3 分以内 )，高传动效率 (单 级在 95%，高的扭矩/体积比，终身免维护等特点，伺服电机减速机额定输入转速最高可达到18000减速机本身大小有关，减速机越大，额定输入转速越小 )以上，工业级伺服电机减速机输出扭矩一般不超过 2000制超大扭矩伺服电机减速机可做到 10000上。工作温度一般在 到 100 左右，通过改变润滑脂可改变其工作温度。 机减速器的几个概念 级数：行星齿轮的套数。由于一套星星齿轮无法满足较大的传动比，有时需要 2套或者 3套来满足拥护较大的传动比的要求。由于增加了星星齿轮的数量 ，所以 2级或 3级减速机的长度会有所增加，效率会有所下降。 回程间隙：将输出端固定 ,输入端顺时针和逆时针方向旋转，使输入端产生额定扭矩正负 2%扭矩时，减速机输入端有一个微小的角位移 ,此角位移就是回程间隙。单位是 分 ，就是一度的六十分之一，也有人称之为背隙 /回差。 机减速器的传动结构 行星轮，太阳轮，外齿圈。 级减速比为： 06， 10， 15， 20， 30， 40， 50， 60比相对其他减速机，伺服电机减速机具有高刚性，高精度 (单级可做到 1分以内 ),(双级可做到 3分以内 ),高传动效率 (单级在95%，高的扭矩 /体积比，终身免维护等特点 14。 因为这些特点，伺服电机减速机多数是安装在步进电机和伺服电机或无刷电机上，用来降低转速，提升扭矩 ,匹配惯量。 伺服电机减速机额定输入转速最高可达到 18000减速机本身大小有关，减速机越大，额定输入转速越小 )以上，工业级伺服电机减速机输出扭矩一般不超过 2000制超大扭矩伺服电机减速机可做到 10000作温度一般在 到 100 左右，通过改变润滑脂可改变其工作温度。 8 要参数 减速比 ：输入转速与输出转速之比；级数： 般最大可以达到二级，效率会有所降低；满载效率：在最大负载情况下（故障停止输出扭矩），减速机的传递效率；工作寿命：减速机在额定负载下，额定输入转速时的累计工作时间；额定扭矩：是额定寿命允许的长时间运转的扭矩。当输出转速为 100转 /分，减速机的寿命为平均寿命，超过此值时减速机的平均寿命会减少。当输出扭 矩超过两倍时减速机故障；噪音：单位分贝 A），此数值实在输入转速 3000转 /分，不需带负载，距离减速机 1米距离时测量值；回差：将输入端固定，是输出端顺时 针和逆时针方向旋转，当输出端承受正负 2%额定扭矩时，减速机输出端由一个微小的角位移，此角位移即为回程间隙，也称 “背隙 ”。单位是“分 ”，即一度的 1/60； 机减速器选型 后面算出的值是 虑到钢包车运行的环境比较恶劣，选用电机减速器的功率为 22 通过查机械手册得，电机减速器型号为： 计算出来的值相符。其性能参数级数为 4级，额定转速 710r/定电压 380V。 轴器设计 轴器的基本介绍 联轴器属于机械通用零部件范畴，用来连接不同机 构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的连接部件。 20 世纪后期国内外联轴器产品发展很快，在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的各种联轴器中选用能满足机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一个困扰的问题。常用联轴器有 膜片联轴器 ，齿式联轴器，梅花联轴器，滑块联轴器， 鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。 联轴器 种类繁多，按照被连接两轴的相对 位置 和位置的变动情况，可以分为 ： 固定式 联轴器 。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对 位移 的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘 联轴器 、套筒 联轴器 、夹壳 联轴器 等。 可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴 9 器和 弹性 可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作 零件 间构成的动连接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等，弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的 弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。 作环境 联轴器于各种不同主机产品配套使用，周围的工作环境比较复杂，如 温度 、湿度 、水、 蒸汽 、 粉尘、砂子、油、酸、碱、腐蚀 介质 、 盐水 、 辐射 等状况，是选择联轴器时必须考虑的重要因素之一。对于高温、低温、有油、酸、碱介质的工作质量，不宜选用以一般橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器，应选择金属弹性元件挠性联轴器，例如膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等。 动精度 小转矩和以传递运动为主的轴系传动，要求联轴器 具有较高的传动精度，宜选用非金属弹性元 件的挠性联轴器。大转矩和传递动力的轴系传动，对传动精度没有要求，高转速时，应避免选用金属弹性元件弹性联轴器和可动元件之间的间隙的挠性联轴器，宜选用传动精度高的膜片联轴器 式联轴器的特点 结构简单，制造容易，工作可靠，装拆方便，刚性好，传递转矩大，但不能吸收冲击； 当两轴对中精度较低时，将引起较大的附加载荷，适用于工作平稳的一般传动，高速传动是需要有高的对中和制造精度。 式联轴器的主要作用 在转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合应用较广。 齿式联轴器：适用于 伺服电机、步进电机。 10 式联轴器的选型 综上所述，本课题采用的联轴器齿式联轴器，其参数有工程转矩1600Nm，许用转速 6000r/动惯量 量 承设计 承简介 轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按 运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。 承分类 深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承。 柱滚子轴承介绍 单列圆柱滚子轴承特点 :单列圆柱滚子轴承通常是只受径向力，与同尺寸球轴承相比，径向承载能力提高 ，刚性好、耐冲击，它特别适用于刚性支承的、又支承短轴、受热伸长而引起轴向位移的轴和安装拆卸需要分离型轴承之机器附件。主要用于大型电机、机床主轴、发动机前后支承轴、火车客车车箱轴支承、柴油机曲轴、汽车拖拉机变速箱等。 列圆柱滚子轴承的组成及作用 单列圆柱滚子轴承，包括外圈、内圈锁紧圈和保持架。外圈的外壁面中间设有环形应力槽，外圈的外壁上有多个环形锁紧槽，锁紧圈的形状和大小与环形锁紧槽的形状和大小相适应。环形锁紧槽内装设有锁紧圈。外圈内壁的环面上与应力槽相对应部位设有环形保持架引导槽。本实用新型具有组装方便、承载负荷大，极限转速高、可靠性强、使用寿命长等优点。 一般说来从使用角度讲要注意以下几点： (1) 承间隙要适当，过大产生冲击，过小则润滑不良，可能烧瓦； (2) 轴承及轴颈表面质量和几何形状应严格得到保证 ； (3) 改善润滑质量，控制机油的压力、温度及流量，加强机油滤清； (4) 控制柴油机的温度状态，在过冷过热的情况下工作都是不利的。冷天， 柴油机起动前应先预热，并用手转动曲轴使机油进入磨擦表面； 11 （ 5）采用符合规定的燃油及润滑油。 机减速器比确定 传动装置的电机采用变频控制，获得钢包车在起动、匀速行驶、减速的不同状态时的合适速度。钢包车运行时的速度必须满足炼钢的工艺要求，但为了安全，钢包车的最大运行速度为 25 30 m/m i n，在计算减速器速比及功率时，必须以钢包车的最大速度计 算，其公式如下 i= 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 dn/v （ 式中， i 为驱动减速器的速比； n 为电机的转速 r/d 为车轮直径， v 为钢包车的最大运行速度， m/ 钢包车的最大运行速度与工艺要求有关，一般选择 25 30 m/于运输的是钢水，重量最大达 600 t，因惯性的存在，过高的速度会对设备以及人员造成潜在的危险。根据上述课确定电机减速器比为 i=89/1。 包车驱动功率计算 钢包车正常工作时需频繁起动、停止，所以驱动功率应以钢包车起动时的消耗功率作为驱动钢包车的额定功率。钢包车平稳运行时，阻力矩主要来自车轮与轨道、轴承的摩擦力，根据牛顿第三定律，这时电机所需力矩为 M=N(f+ 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 d/2)/i （ 式中， 错误 !未找到引用源。 为钢包车平稳运行时的动力矩， Nm； 错误 !未找到引用源。 为钢包车在满载运行时的重量， N； 错误 !未找到引用源。 为滚动摩擦半径 (有时也称为滚动摩擦系数 )， 错误 !未找到引用源。 ；对于铺设良好的光滑轨道，f=m； 错误 !未找到引用源。 为滚动轴承的摩擦系数， 错误 !未找到引用源。= 错误 !未找到引用源。 为滚动轴承的摩擦当量半径， m： 为修正系数。 在公式 ( 2 )中，需要说明的是修正系的选用。在现有文献中对钢包车滚动摩擦力计算中，未明确提出修正系数这个概念，由于对轨道和车轮的摩擦没有准确的数学模型，轨道 与钢包车有误差等，工程设计中往往对理论计算的数值要进行修正，目的是为了提高钢包车运行和停止的安全性。因此建议工程中计算钢包车滚动摩擦力矩或类似结构时，引人修正系数对钢包车的阻力矩进行修正。 现有钢包车的车轮结构一般采用双轮缘，轮缘限制了钢包车的跑 偏或横向滑移，车轮在轨道上运行，轮缘就会因轴向力和摩擦力而受载产生轮缘应力。理论上轮缘与轨道之间的接触面会出现一个拉长的接触椭圆，用很小的轴向力就能 12 计算出很高的接触应力，并远远超过起重机车轮和轨道材料的屈服极限，而实际上不会达到这么高的应力，原因是应力只要达 到屈服极限附近，增加很小时的塑性变形，可使接触表面加大到 原假设弹性体所计算面积的许多倍。由于轮缘与轨道的摩擦既有滚动摩擦又有滑动摩擦，所以此应力值的大小在理论和实际上都很难计算，在实际应用中由修正系数 的大小来估算这些无法准确计算的摩擦力，修正系数的取值范围致在 间，仍需在工业应用中进一步验证。 钢包车起动时不仅需要克服在平稳运行时的阻力，还需要克服惯性力，钢包车在时间 t 内，速度从零加速到 v，就会产生平移的惯性力，则电机克服平移惯性所需力矩为 M=(20t)/i （ 式中， M 为钢包车起动时的惯性矩， Nm； m 为钢包车运输车满载时的总质量， t 为起动时间 s。钢包车启动时电机所需理论驱动功率为 P=550 (由以上（ 可以计算出钢包车的电机功率为 P=1) 钢包车的加工、安装误差。所有钢包车的误差会引起钢包车各相对转动部件的附加力， 使所需的驱动力增加； (2) 轨道的安装误差。轨道的水平度垂直度，以及轨道基础的刚性是影响钢包车驱动功率 大小的主要因素； (3) 各种效率的误差。电机、减速机、轴承等的效率是基于试验而得到的，而在实际应用 中由于各种条件与试验条件不尽相同，使得实际效率与试验测定的效率不同。 由于以上的原因，钢包车驱动功率的理论计算值偏小，最终根据工程应用的特点对计算的理论功率进行修正。 柱滚子轴承选型 综上通过查机械设计书选用 柱滚子轴承。 其性能参数有： 表外圈单挡边的圆柱滚子轴承，第一个 1 表示宽度代号代表宽度为 18两个 1 是内径代号代表该轴承的内径为 5 13 3 钢包车结构设计 包车工作原理 当钢包车的钢包装满钢水时，由装在车上的启动开关给发电机通电，钢包车由发电机带动减速器，通过联轴器驱动小车轮子从而带动小车前行，当小车行走到预定位置，通过车上的开关，关闭电源，小车停止运动，从而达到运送钢水的目的。 包车结构特点 精炼炉钢包车在工程实际中运用广泛，其结构很简单，主要是由电机减速器，轴承，联轴器，车轮轴，车体等几大部件组成。 包车车体结构设计 架结构设计 钢包车车架 是承载、运输钢包的支架，必须有足够的强度和刚度。车架根据其结构分为分体式和整体式，分体式车架为了运输方便可以拆解成几个部件，其结构如图 示 【 3】。由承载梁 1 和连接梁 2 组成，承载梁与连接梁均为箱形梁结构，之间采用高强度螺栓连接，为保证拆卸后重新安装的相对尺寸和精度，各连接法兰采用双锥销定位，并在各梁上作装配标记，以便在现场顺利安装。 如果运输方便，建议采用整体式车架，即车架的各梁之间采用焊接，即将图 的连接法兰取消，各梁之间采用焊接，图 的右上角承载梁 1 与连接梁 2 的焊接结构如图 示。 需要注意的是，各梁之间应采用错位焊接方式，即各梁上各钢板的焊接位置不在同一 平面内，可减少焊缝的应力集中，加强车架整体结构的强度和刚度。 14 图 分体式车架结构 图 整体式车架结构 整体式车架与分体式车架比较，刚度优于分体式车架，建议在运输允许的情况下，尽可能采用整体式车架。车架梁的结构设计，决定钢包车的承载能力，一般车架的梁均采用箱型梁，按照等强度理论，车架承载梁的结构应 为变截面梁，但 为了制造方便，一般采用阶梯梁结构。 包车轮系设计 钢包车车轮的设计应满足钢包车的运行特点：即较高的轮压，较低的速度。 15 车轮的设计与轨道有关。在冶金行业中，钢包车所采用的轨道为起重机轨道。车轮结构可分为双轮缘、单轮缘和无轮缘；在冶金行业中，由于钢包车的载重量很大，一般采用双轮缘结构，车轮直径从 250 1200范围内，轮缘高 度从15 25缘倾斜角选择在 80 82 度之间；合理的轮缘结构，可以大大减小运行过程中的磨损。 钢包车的车轮组
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