转炉炼钢车间电动过跨车设计

本 科 毕 业 设 计 论 文 转 炉 炼 钢 车 间 电 动 过 跨 车 设 计 学 院 部 专 业 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 姓 名 职 称 职 称 最 终 评 定 成 绩 年 月 1 摘 要 本 文 所 研 究 的 内 容 是 转 炉 炼 钢 车 间 电 动 过 跨 车 的 设 计 这 种 过 跨 车 也 叫 铁 水 过 跨车 是 炼 钢 车 间 里 普 遍 使 用 的 一 类 冶 金 车 辆 它 的 作 用 是 通 过 铁 水 罐 将 炼 钢 炉 内 熔炼 的 铁 水 运 送 出 用 于 下 一 道 工 序 生 产 。 本 文 主 要 分 为 过 跨 车 动 力 系 统 设 计 和 运 动 系 统 设 计 其 中 运 动 系 统 的 设 计 为 重 点 。在 运 动 系 统 中 又 主 要 是 车 体 和 运 行 机 构 的 设 计 包 括 端 梁 、 横 梁 、 铁 水 罐 支 撑 架 等 主要 车 体 部 件 以 及 运 行 机 构 中 传 动 轴 的 尺 寸 设 计 。 车 体 主 要 使 用 钢 板 焊 接 浮 动 轴 采 用普 通 机 械 切 削 方 法 加 工 。 此 外 本 文 内 容 还 包 括 车 体 和 零 件 的 强 度 校 核 以 及 稳 定 性 验算 以 确 保 所 设 计 出 的 产 品 有 良 好 的 稳 定 性 和 较 强 的 适 用 性 。 动 力 系 统 中 使 用 三 级 圆柱- 圆 锥 齿 轮 减 速 器 并 采 用 减 速 器 外 置 的 设 计 方 案 。 以 上 设 计 主 要 依 靠 经 验 法 和 根 据 力 学 公 式 计 算 的 方 法 确 定 尺 寸 并 进 行 校 核 验 算的 同 时 在 设 计 过 程 中 引 入 产 品 优 化 设 计 的 理 念 以 提 高 产 品 性 能 降 低 成 本 。 在 转 炉 炼 钢 车 间 电 动 过 跨 车 的 设 计 过 程 中 充 分 体 现 了 在 现 有 理 论 基 础 上 突 破 创新 的 理 念 并 且 设 计 出 的 产 品 具 有 承 载 量 大 、 实 用 性 强 、 操 作 简 便 、 工 作 安 全 可 靠 、便 于 维 护 等 特 点 。 关 键 词 过 跨 车 铁 水 罐 机 构 设 计 2 A B S T R A C T Wh a t t h i s t h e s i s i n v e s t i g a t e s i s d e s i g n i n g c o n v e r t e r s t e e l - ma k i n g p l a n t e l e c t r o mo t i o n , w i t h a n t h e r n a mo l t e n i r o n c r o s s - t r a i n . T h e c r o s s - t r a i n i s a k i n d o f me t a l l u r g y v e h i c l e , wh i c h i s c o n l y u s e d i n s t e e l - t r a i n . I t c a n c a r r y t h e me l t e n i r o n f r o m s t e e l - ma k i n g f u r n a c e t o t h e n e x t p l a c e , wh i c h i s r e a d y f o r t h e f u r t h e r wo r k i n g . T h i s t h e s i s i s ma i n l y d i v i d e d i n t o t p a r t s : p o we r s y s t e m d e s i g n a n d l o c o mo t i o n s y s t e m d e s i g n . An d t h e l o c o mo t i o n s y s t e m d e s i g n i s t h e mo s t i mp o r t a n t o n e . I n t h i s s y s t e m, b o d y wo r k a n d mo v i n g me c h a n i s m d e s i g n i s t h e k e y s t o n e wh i c h i n c l u d e t h e d i me n s i o n s d e s i g n o f t h e t r a n s mi s s i o n s h a f t a n d t h e ma i n s p a r e p a r t s a s t h e e n d - g i r d e r , t h e c r o s s b e a m, t h e n o g o f mo l t e n i r o n j a r a n d s o o n . Bo d y wo r k i s j o i n t e d b y a r mo r p l a t e , a n d t r a n s mi s s i o n s h a f t i s a d o p t e d c o n me c h a n i c a l c u t t i n g t o p r o c e s s . Mo r e o v e r , t h e c o n t e n t o f t h i s t h e s i s a l s o i n c l u d e s i n t e n s i t y c h e c k i n g a n d s t a b i l i t y c h e c k i n g t o ma k e s u r e t h a t t h e p r o d u c t i o n h a s b e t t e r s t a b i l i t y a n d a p p l i c a b i l i t y. g r a d e b e v e l - c y l i n d r i c a l g e a r r e d u c t o r o u t s i d e i s u s e d i n t h e p o we r s y s t e m . T h e d i me n s i o n s a r e d e t e r mi n e d a n d t h e s t r e n g t h i s c h e c k i n g o u t b y t h e me t h o d o f e x p e r i e n c e a n d t h e me c h a n i c s f o r mu l a . t h e s a t i i n t r o d u c i n g t h e p h i l o s o p h y o f o pt i mu m d e s i g n t o i mp r o t p r o d u c t i o n s c a p a b i l i t y a t o r e d u c e co s t s . I n t h e r e s e a r c h , t h e d e s i g n c o n c e p t o f i n n o v a t i n g p r e s e n t t h e o r y f o u n d a t i o n i s f u l l y r e f l e c t e d , a n d t h e d e s i g n e d p r o d u c t i o n h a s s o g o o d c h a r a c t e r i s t i c s : mo r e l o a d i n g c a p a c i t y, mo r e p r a c t i c a l , s i mp l e o p e r a t i o n , s a f e a n d r e l i a b l e , e a s y ma i n t e n a n c e , a n d s o o n . Ke y wo r d s : c r o s s - t r a i n , mo l t e n i r o n j a r , me c h a n i s m d e s i g n 3 目 录 第 1 章 绪 论 5 1 . 1 引 言 5 1 . 2 电 动 过 跨 车 的 组 成 和 特 点 5 1 . 3 电 动 过 跨 车 的 引 用 及 现 状 5 1 . 4 本 论 文 的 研 究 内 容 6 第 2 章 电 动 过 跨 车 的 整 体 设 计 7 2 . 1 电 动 过 跨 车 整 体 方 案 确 定 7 2 . 2 电 动 过 跨 车 基 本 参 数 选 择 9 2 . 2 . 1 过 跨 车 轨 距 及 额 定 工 作 速 度 9 2 . 2 . 2 确 定 额 定 起 重 量 1 0 2 . 2 . 3 确 定 过 跨 车 工 作 级 别 1 0 2 . 3 电 动 过 跨 车 的 计 算 载 荷 1 1 2 . 3 . 1 过 跨 车 载 荷 计 算 概 述 1 1 2 . 3 . 2 确 定 计 算 载 荷 的 种 类 1 3 第 3 章 运 行 机 构 设 计 选 型 1 4 3 . 1 传 动 方 式 的 方 案 选 型 1 4 3 . 1 . 1 传 动 方 式 的 可 选 方 案 1 4 3 . 1 . 2 确 定 传 动 方 案 1 6 3 . 2 车 轮 组 的 初 步 选 型 1 6 3 . 2 . 1 过 跨 车 支 撑 方 式 1 6 3 . 2 . 2 估 算 自 重 及 车 轮 组 选 型 1 6 第 4 章 车 架 的 设 计 计 算 1 9 4 . 1 车 架 的 方 案 论 证 1 9 4 . 2 车 架 的 结 构 设 计 2 0 4 . 2 . 1 车 架 主 梁 的 形 式 2 0 4 . 2 . 2 车 架 结 构 的 形 式 2 3 4 . 3 横 梁 的 设 计 计 算 2 3 4 . 4 端 梁 的 设 计 计 算 2 5 4 . 5 梁 的 稳 定 性 验 算 2 7 4 . 6 筋 板 的 设 计 2 7 4 4 . 7 确 定 过 跨 车 的 整 体 重 量 2 8 第 5 章 动 力 系 统 设 计 2 9 5 . 1 起 重 及 冶 金 用 电 动 机 概 述 2 9 5 . 1 . 1 起 重 及 冶 金 用 电 动 机 的 特 点 2 9 5 . 1 . 2 Y Z P 系 列 电 动 机 主 要 参 数 的 说 明 2 9 5 . 2 电 动 机 计 算 选 型 3 1 5 . 3 计 算 传 动 比 及 减 速 器 选 型 3 2 第 6 章 过 跨 车 零 部 件 设 计 与 选 型 3 6 6 . 1 传 动 轴 的 设 计 计 算 及 车 轮 轴 验 算 3 6 6 . 2 联 轴 器 的 选 择 3 8 6 . 3 键 的 选 择 与 校 核 4 0 6 . 4 制 动 器 的 选 择 4 2 结 论 4 4 参 考 文 献 4 5 致 谢 4 7 附 录 4 8 5 第 1 章 绪 论 1 . 1 引 言 过 跨 车 是 电 动 平 车 的 变 型 是 将 电 动 平 车 沿 车 身 长 宽 尺 寸 的 长 向 行 驶 变 成沿 车 身 的 宽 向 行 驶 与 车 间 内 天 车 配 合 用 于 某 些 大 型 零 部 件 的 过 跨 运 辅 。 作 为运 输 机 械 过 跨 车 是 轨 道 车 辆 机 车 车 辆 的 一 种 轨 道 车 辆 按 照 用 途 主 要 分 为 两种 货 车 轨 道 车 辆 和 客 车 轨 道 车 辆 。 1 . 2 电 动 过 跨 车 的 组 成 和 特 点 过 跨 车 一 般 都 由 发 动 机 传 动 系 统 制 动 系 统 车 体 车 架 走 行 部 电 器设 备 组 成 。 发 动 机 由 曲 轴 连 杆 机 构 配 气 机 构 燃 料 供 给 系 统 冷 却 系 统 润 滑系 统 和 启 动 装 置 组 成 。在 汽 油 发 动 机 中 增 加 了 点 火 系 统 机 械 传 动 式 轨 道 车 传 动系 统 主 要 由 离 合 器 变 速 器 换 向 箱 传 动 轴 车 轴 齿 轮 箱 等 组 成 。 液 力 传 动 式轨 道 车 传 动 系 统 主 要 由 液 力 传 动 箱 车 轴 齿 轮 箱 传 动 轴 等 组 成 。 电 力 传 动 式 轨道 车 传 动 系 统 主 要 由 同 步 牵 引 发 电 机 同 步 牵 引 发 电 机 主 整 流 柜 高 低 压 电 器 柜和 一 二 级 车 轴 齿 轮 箱 和 传 动 轴 等 组 成 。轨 道 车 制 动 系 统 采 用 的 是 空 气 制 动 和 手制 动 方 式 制 动 系 统 还 包 括 基 础 制 动 。 空 气 制 动 是 轨 道 车 的 主 要 制 动 系 统 空 气制 动 的 主 要 部 件 是 空 气 压 缩 机 前 后 分 配 器 单 向 阀 油 水 分 离 器 总 风 包 安全 阀 远 心 集 尘 器 减 压 阀 自 动 制 动 阀 三 通 阀 副 压 缸 制 动 缸 缓 解 阀 双 针 压 力 表 折 角 塞 门 截 断 塞 门 制 动 软 管 。 基 础 制 动 装 置 是 由 一 系 列 杠 杆 机构 组 成 的 制 动 缸 推 力 经 基 础 制 动 装 置 传 到 闸 瓦 上 产 生 制 动 作 用 。 基 础 制 动 由制 动 缸 活 塞 缸 传 动 装 置 和 闸 瓦 等 部 分 组 成 。 手 制 动 为 机 械 传 动 以 人 力 通 过 基础 制 动 装 置 将 闸 瓦 紧 贴 车 轮 踏 面 产 生 制 动 作 用 。重 型 轨 道 车 车 体 是 用 薄 钢 板 压 制成 各 种 断 面 和 杆 件 拼 焊 成 的 车 棚 架 。骨 架 外 面 包 有 薄 钢 板 作 护 板 骨 架 内 面 铺 有胶 合 板 作 内 护 板 。 轨 道 车 辆 按 照 轨 道 车 的 不 同 性 能 作 用 可 分 为 重 型 轨 道 车 和轻 型 轨 道 车 按 轨 道 车 传 动 方 式 可 分 为 机 械 传 动 式 轨 道 车 液 力 传 动 式 轨 道 车 和电 力 传 动 式 轨 道 车 。 1 . 3 电 动 过 跨 车 的 引 用 及 现 状 铁 水 电 动 过 跨 车 是 用 于 冶 金 企 业 炼 钢 厂 运 送 铁 水 的 专 用 车 辆 。随 着 钢 铁 工 业突 飞 猛 进 的 发 展 冶 炼 方 法 及 冶 炼 设 备 也 在 逐 步 得 以 改 进 特 别 是 转 炉 炼 钢 在 我 6 国 的 发 展 速 度 很 快 转 炉 的 钢 产 量 和 品 种 不 断 增 加 转 炉 的 容 量 也 在 不 断 扩 大 。为 了 提 高 生 产 率 减 低 能 耗 减 轻 工 人 劳 动 强 度 保 证 在 几 是 分 钟 内 炼 出 合 格 的钢 水 转 炉 设 备 及 其 辅 助 设 备 都 必 须 具 有 较 高 的 机 械 化 和 自 动 化 水 平 铁 水 过 跨车 就 是 其 中 的 主 要 辅 助 设 备 它 负 责 向 转 炉 提 供 铁 水 。 近 年 来 随 着 钢 铁 行 业 的快 速 发 展 “ 安 全 、 快 速 、 重 载 ” 成 为 了 对 铁 水 过 跨 车 的 基 本 要 求 各 钢 铁 企 业都 对 铁 水 车 进 行 更 新 改 造 。1 6 0 T 铁 水 过 跨 车 因 容 量 适 中 、 性 价 比 高 、 市 场 容 量比 较 大 、 技 术 难 度 比 较 大 、 制 造 的 厂 家 少 而 具 有 一 定 的 市 场 价 值 。 1 . 4 本 论 文 的 研 究 内 容 1 电 动 过 跨 车 系 统 相 关 配 套 设 备 选 型 设 计 与 计 算 2 电 动 过 跨 车 机 械 结 构 设 计 与 计 算 3 电 动 过 跨 车 运 行 机 构 设 计 4 绘 制 过 跨 车 总 装 配 图 和 零 件 图 5 编 写 说 明 书 7 第 2 章 电 动 过 跨 车 的 整 体 设 计 2 . 1 电 动 过 跨 车 整 体 方 案 确 定 电 动 过 跨 车 属 于 冶 金 车 辆 矿 渣 车 、 铁 水 车 、 钢 包 车 等 大 部 分 冶 金 车 辆 都 有相 似 的 结 构 。 尤 其 是 运 行 机 构 几 乎 没 有 什 么 区 别 所 以 各 种 冶 金 车 辆 的 运 行 机构 在 设 计 时 可 以 相 互 借 鉴 取 长 补 短 。 根 据 以 往 的 电 动 过 跨 车 的 设 计 经 验 结 合 此 类 冶 金 车 辆 的 工 作 性 质 此 次 的铁 水 过 跨 车 的 整 体 方 案 的 设 计 草 图 如 图 2 . 1 所 示 1- 车轴 2- 车体 3- 铁水罐支架 整体方案草图 电 跨 车 主 要 由 车 体 、 减 速 装 置 、 铁 水 罐 等 几 部 分 组 成 。 其 中 减 速 装 置 与 车 轴使 用 连 轴 器 连 接 由 电 机 带 动 减 速 器 再 带 动 车 轴 运 动 而 使 电 跨 车 运 行 。 其 减 速装 置 设 有 外 罩 以 防 高 温 钢 水 和 炉 渣 的 损 坏 。 为 了 实 现 转 炉 炼 钢 电 动 过 跨 车 主 要 用 于 承 载 和 运 送 转 炉 铁 水 罐 和 渣 罐 。所以 为 了 实 现 这 些 运 动 安 放 那 些 组 成 机 构 电 跨 车 必 须 有 足 够 强 度 和 刚 度 的 金 属结 构 有 驱 动 机 构 运 动 并 实 现 运 动 控 制 的 动 力 控 制 系 统 为 保 证 电 跨 车 安 全 并 可靠 运 转 还 需 安 装 安 全 和 信 号 指 示 的 配 套 装 置 。 8 具 体 的 设 计 方 案 如 下 1 两 个 电 动 机 悬 挂 在 同 一 根 横 梁 的 两 侧 造 成 电 动 过 跨 车 前 轻 后 重 或 则 前 重后 轻 使 得 电 动 过 跨 车 易 发 生 前 后 翻 转 。 方案1 2 两 个 电 动 机 悬 挂 在 电 动 过 跨 车 端 梁 的 同 一 侧 造 成 电 动 过 跨 车 左 轻 右 重 或则 左 重 右 轻 使 得 电 动 过 跨 车 易 发 生 左 右 翻 转 。 9 方案2 3 两 个 电 动 机 分 别 悬 挂 在 两 根 横 梁 的 异 侧 电 动 过 跨 车 易 保 持 平 衡 不 易 发生 前 后 翻 转 或 则 左 右 翻 转 。 方案3 综 上 所 述 第 3 种 电 动 过 跨 车 整 体 方 案 最 合 理 最 安 全 。 2 . 2 电 动 过 跨 车 基 本 参 数 选 择 电 动 过 跨 车 设 计 的 第 一 阶 段 除 了 决 定 电 跨 车 型 式 和 总 体 方 案 外 基 本 参 数的 合 理 选 择 是 很 重 要 的 。由 于 本 次 设 计 的 过 跨 车 属 于 起 重 运 输 机 械 而 且 其 主 要机 构 、作 用 等 很 多 方 面 都 与 桥 式 起 重 机 的 小 车 非 常 相 似 又 因 为 电 跨 车 的 设 计 目前 还 没 有 制 订 详 尽 的 标 准 所 以 此 设 计 我 参 照 起 重 机 的 国 家 设 计 标 准 来 选 取 基 本参 数 主 要 参 考 桥 式 起 重 机 小 车 的 设 计 标 准 。 所 要 选 取 的 基 本 参 数 时 表 征 电 跨 车 作 业 能 力 和 生 产 率 的 承 载 量 和 机 构 运 行速 度 这 些 参 数 的 选 择 必 须 满 足 用 户 的 要 求 同 时 在 最 后 决 定 这 些 参 数 的 额 定值 时 必 须 遵 循 有 关 标 准 。 2 . 2 . 1 过 跨 车 轨 距 及 额 定 工 作 速 度 由 转 炉 炼 钢 车 间 电 动 过 跨 车 的 设 计 任 务 书 得 轨 距 设 计 要 求 为 4 4 0 0 m m 电跨 车 的 行 走 速 度 为 3 0 m / m i n 行 程 为 1 4 5 m 结 构 合 理 满 足 强 度 要 求 和 刚 度 要 求 。 10 2 . 2 . 2 确 定 额 定 起 重 量 由 设 计 任 务 书 知 轨 距 设 计 要 求 为 4 4 0 0 m m 取 铁 水 罐 直 径 为 4 0 4 0 m m 铁 水 罐高 度 为 1 1 6 0 m m 则 铁 水 罐 体 积 为 V = r 2 h = 3 . 1 4 2 0 2 0 2 1 1 6 0 = 2 0 . 2 5 m 3 表 2 . 1 常 用 材 料 的 密 度 材料名称 密度g/ 材料名称 密度g/ 碳钢 锌 钢 速钢 水 金钢 铸铁 口铸铁 铜 铜 合金 青铜 钢片 铁 水 密 度 为 7 . 9 g / c m 3 铁 水 罐 载 满 铁 水 的 质 量 即 运 载 能 力m = V = 1 6 0 1 0 6g = 1 6 0 t . 2 . 2 . 3 确 定 过 跨 车 工 作 级 别 表 2 . 2 起 重 机 利 用 等 级 利用等级 总设计寿命/ h 说明 利用等级 总设计寿命/ h 说明 00 不经常使用 300 经常中等使用 00 2500 不经常繁忙 11 使用 00 5000 繁忙使用 600 0000 200 经常轻闲使用 00000 表 2 . 3 起 重 机 的 工 作 级 别 载荷状态 1 3 5 7 9 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 重 3 5 7 首 先 由 起 重 机 利 用 等 级 知 电 动 过 跨 车 经 常 中 等 使 用 其 利 用 等 级 为 T 5 由于 额 定 载 重 量 为 1 6 0 t 属 于 L 4 - 特 重 因 此 由 起 重 机 的 工 作 级 别 知 电 动 过 跨 车 的 工 作 级