六槽钢管移钢机设计

毕业设计说明书题 目： 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： I摘 要本设计说明书的题目是六槽钢管移钢机设计 。说明书的绪论部分详细介绍了我国无缝钢管产业的新格局和发展状况，分析了我国无缝钢管产业的情况。说明书正文详细阐述了六槽钢管移钢机的结构和工作原理，此移钢机的结构主要由传动机构和回转机构组成。传动机构对移钢机的正常安全运行有着重要的作用，而回转机构的回转半径影响着钢管的移钢距离。在设计计算中，说明书中首先根据力能公式计算出电动机的有效功率，然后再根据有效功率功率选择电动机，并介绍了选用电动机原则；根据传动比选择减速器的类型和型号，并对减速器的润滑做了简单的介绍；根据传动方案设计直齿圆柱齿轮传动，并对齿轮进行强度校核；还进行了轴的结构设计以及轴的强度校核，最后对轴承、联轴器和制动器等一些零件进行选择以及安全校核。 经过上面一系列的设计计算及校核，设计出的六槽钢管移钢机便可以正常安全的工作。关 键 词 ： 移钢机；回转机构；主传动内蒙古科技大学毕业设计说明书IIAbstractThe title of this design direction is “six-channel steel pipe-shift machine design.” The introduction details a new pattern and development of chinas seamless steel pipe industry and analyzes the situation of it. The body elaborates on the structure and work principle of six-channel steel pipe-shift machine, which is composed of transmission and rotating bodies. Transmission takes an important role on normal and security operation of pipe-shift machine, and the turning radius of rotating bodies influence on the steel pipe from shift. As for design calculation, firstly according to the statement of the formula to calculate the effective power of motor, secondly basing on the effective power to select motor, finally introducing the principle of selecting and using motor; According to the transmission radio to select the type and model of the reducer, and making a brief introduction about the reducer and lubrication; According to plan of transmission to design spur gear transmission and check on strength of gear, and checking on the structural design and the strength of axis, finally caring on selection and security check about some parts of it, such as the bearings, couplings and brakes, est. After a series of the above design, calculation and checking, the designed six-channel steel pipe-shift machine can work normally and securely.Key words: steel-shift;rotating bodies;main drice内蒙古科技大学毕业设计说明书III目 录第一章 绪 论 .11.1 中国无缝钢管行业发展的新格局 11.1.1 中国经济增长带动了无缝钢管行业的发展 11.1.2 无缝钢管行业可持续快速发展的机遇 21.2 中国无缝管行业发展现状 21.2.1 中国无缝钢管行业生产发展与表观消费现状 21.2.2 中国无缝钢管行业产能建设现状 21.2.3 中国无缝钢管行业产品品种质量现状 31.3 包钢无缝钢管厂生产工艺流程 5第二章 六槽钢管移钢机设计方案选择 .72.1 移钢机的设计方案 72.2 选择移钢机传动方案 8第三章 六槽移钢机设计概述 .103.1 六槽钢管移钢机的设计过程和参数 103.2 六槽钢管移钢机的设计参数 103.3 六槽钢管移钢机设计简要 10第四章 六槽钢管移钢机参数计算 .124.1 电动机的选择 124.1.1 电动机的选用原则 124.1.2 电动机的选择 134.2 减速器的选择 15内蒙古科技大学毕业设计说明书IV4.2.1 减速器传动比的确定 154.2.2 减速器型号的确定 164.2.3 减速器的润滑及密封 164.3 电动机与减速器间制动器的选择 174.3.1 制动器的概述 174.3.2 计算并选择制动器 184.4 移钢架中齿轮的设计及校核 184.4.1 齿轮传动的特点和类型 184.4.2 移钢架中齿轮的设计 194.4.3 齿轮的润滑 234.5 轴的设计及校核 234.5.1 轴的设计内容与步骤 234.5.2 移钢机驱动轴的设计 244.5.3 大齿轮 2 的轴的设计 304.6 联轴器的选择及校核 334.6.1 联轴器的功用、分类和选择 334.6.2 联轴器的选择及校核 354.7 移钢机驱动轴上轴承的选择和校核 354.7.1 轴承的选择 354.7.2 轴承的校核 364.7.3 轴承的润滑 364.8 移钢机驱动轴上键的选择和校核 364.8.1 键的选择 36内蒙古科技大学毕业设计说明书V4.8.2 键的校核 364.9 润滑 37参考文献 .38结 束 语 .39内蒙古科技大学毕业设计说明书1第一章 绪 论我国无缝钢管行业近几年出现了有史以来最快的发展，连续 6 年产销两旺，产品结构调整成效显著，钢管自给率逐年提高。2004 年钢管产量达到 2123 万 t，占全球钢管产量的 25以上。技术改造和投资创历史新高，技术装备大为改善，出现了两个百万吨级的无缝钢管生产企业，跨入全球大钢管集团的行列。如同中国钢铁工业发展一样，尽管近几年钢管行业取得了令人瞩目的成就，从产量上已占全球 14 以上，但从技术装备、产品质量和产品档次、企业的经济规模及主要技术经济指标等与国际先进水平仍有一定的差距。通过分析无缝钢管行业相关产业的发展趋势和格局，以及我国无缝钢管行业所取得的成绩和存在的问题，使我们认识到：国内市场具有一定优势和发展空间，国际市场空间越来越大，主要靠竞争去提高市场占有率。为进一步增强竞争力，必须抓住目前的大好时机，尽快缩小产品在品种、质量和成本上与国际先进水平的差距，尽快使生产装备和工艺技术，达到国际先进水平，使我国真正成为世界钢管生产强国。1.1 中国无缝钢管行业发展的新格局无缝钢管是国民经济建设的重要原材料之一，是一种经济型钢材品种，被广泛应用于石油、电力、化工、煤炭、机械、军工、航空航天等行业，世界各国、特别是工业发达国家都十分重视无缝钢管的生产与贸易。1.1.1 中国经济增长带动了无缝钢管行业的发展从国际经验来看：快速增长并不是各个产业均衡增长的产物，而是由几个更快增长的主导产业带动。不同时期主导产业不同，主导产业的转换推动经济的持续快速增长。从国内经验来看：80 年代的主导产业：轻工、纺织等；90 年代的主导产业：基础产业和基础设施、新一代家电产品、房地产等；1997 年以后的经济减速，是因为出现主导产业的“断档”这种局面，到 2002 年终于改变，一批新的主导产业浮出水面；带头的是住宅、汽车、电子通讯和城市基础设施建设这些具有一定的最终产品性质的先导行业。这些先导行业拉动了一批中间投资品性质的产业，主要是钢铁、有色金属、建材、机械、化工等材料和装备行业。以上两个方面又拉动了电力、煤炭、石油等能内蒙古科技大学毕业设计说明书2源行业和港口、铁路、公路等运输行业的增长。正是以上各行业的快速增长带动了整个无缝钢管市场的需求，促进了无缝钢管行业的快速发展。1.1.2 无缝钢管行业可持续快速发展的机遇国内外无缝钢管市场，目前均处于消费增长期，国内无缝钢管消费量将保持较快的增长速度，为我国无缝钢管的发展提供了有利时机。首先，能源、交通、石化用管需求量不减，高性能品种增长迅速。能源、交通、石油化工等设施的建设和维修所需无缝钢管仍在钢材市场需求中占有相当重要的地位。近几年对高性能新品种的需求量增长较快，例如高性能油井管、大口径电站锅炉用管、耐腐蚀、耐低温的石化用管以及不锈钢管等等。其次，输送石油、天然气、成品油、煤浆、矿浆等流体的管线管，尤其是高强度管线用管的需求量将会大幅上升。第三，建筑业的高速增长，建筑结构用高档网架管材需求量增长迅速。第四，高技术含量的钢管需求量增加。汽车、家电、造船、设备制造等行业对无缝钢管数量需求增加、品种及质量要求提高，无缝钢管品种向高技术含量方向发展。1.2 中国无缝管行业发展现状1.2.1 中国无缝钢管行业生产发展与表观消费现状2004 年，我国无缝钢管和焊接钢管产量均为世界第一，无缝钢管 2003 年已成为我国净出口品种。2000 年以来，我国钢管行业连续 5 年高速发展，钢管产量增长与全国成品钢材增长几乎同步，即成品钢材平均每年以 2164高速增长，其中钢管以208的高速增长，管材比保持在 70左右。19812004 年，我国无缝钢管产量及表观消费量总的变化趋势是稳定、同步增长，1999 年以前消费量一直高于生产量，并有一定波动(80 万 t 左右)。2002 年前表观消费量略大于国内生产量，2003 年基本持平，2004 年生产量略大于表观消费量，预计 2005年生产量将开始明显超过表观消费量。1.2.2 中国无缝钢管行业产能建设现状目前我国有无缝管厂家 130 家左右，近 200 台套机组。其中能生产热轧成品管且工艺技术装备较完整的有近 30 家，生产总量超过了 600 万 t，占无缝钢管总量的 60以上。这类生产厂绝大多数为国有企业，内蒙古科技大学毕业设计说明书3技术装备先进，单线生产能力高(天管 250 机组、宝钢 140 机组均超过 80 万 t)，产品质量好，是无缝钢管生产的主导企业。其余企业主要是为冷轧冷拨提供毛管或荒管坯料的中小企业，这类企业的设备比较简单，一般的流程是采用穿孔+打头或穿孔+轧管+打头后配备冷轧冷拨及酸洗(其中相当一部分企业的装备水平较低)，单线生产能力较低，产品以结构管、低中压锅炉管和一些多规格小批量的冷轧冷拨产品为主。在这类企业中也有一批装备水平适中，产品质量较好(可满足相应产品标准要求)的企业，它们占据了市场相当的份额。这些企业之所以能够生存发展是他们找准了市场的空间，生产那些大型企业不愿意生产或不能生产的小批量、多规格、多品种、薄壁产品，由于产品质最较好且生产成本较低，产品在市场上具有较强的竞争力，日前这类企业已成为无缝钢管生产的重要力量。但是这类企业大部分为购坯生产企业，其管坯的采购和质量没有保证，尤其是近年矿石价格大幅度上涨，使管坯价格也在上涨。钢管的利润空间越来越小。另外，随着供坯企业后继加工线的建成，管坯的资源也会减少，未来的生产将会面临严重的困境。上个世纪 50 年代初由前苏联援建的第一条自动轧管机组生产线在鞍钢投产以来，我国已经建成无缝钢管机组近 200 台套(这其中包括引进的设备和国内自己研制的设备)涵盖了当今世界上各种机组。改革开放之前，无缝钢管生产主要是以 E1 动轧管机组为主和少量的其他形式轧机(如二辊轧管机、生产大口径的周期式轧管机等)。80 年代中期，宝钢从德国引进了第一条先进的连轧管机组生产线，主要生产油井管和锅炉管。这之后，天津钢管、衡阳钢管、包钢无缝、鞍钢无缝也都相继引进了连轧管机组生产线。另外，烟台钢管、成都无缝、大冶特钢也相继引进了 ACcuROLL 轧管机和 ASSEL 轧管机组。这些机组不仅引进了先进的生产工艺，而且还引进了先进的自动化控制系统和在线质量检测系统。如测温、测长、测径、测厚、测速(轧制速度、辊道速度)，测力(轧制力、扭距)和各种无损检测设备以及生产工艺软件等。这些机组的引进使我国无缝钢管的生产得到了飞速的发展，也使无缝钢管的装备水平达到世界领先水平。1.2.3 中国无缝钢管行业产品品种质量现状我国无缝钢管行业发展到今天，除少数高端、高难度产品尚需进口外，绝大部分产品可满足市场需要。尽管这部分高端产品的量很少，但它却代表着无缝钢管行业生产技术的水平和未来发展的方向。下面就几个重要的品种谈一点看法。（1）油井管内蒙古科技大学毕业设计说明书4我国油井管的品种上近年来国内不少企业不仅生产出了按 APl 标准要求的K、N、C、P 钢级套管，还根据用户需求开发出了具有自主知识产权的系列套管，如天津钢管公司开发出了 TP 系列的抗挤毁套管，抗腐蚀套管，抗高温热采井用套管，超深井用套管，以及特殊扣气密性套管，其中 TPl30TT 高抗挤毁套管的抗挤毁强度达到了167MPa 以上 1；俐 10TSS 高抗挤毁抗腐蚀套管在氯化钠 5、醋酸 05的氧化性腐蚀溶液中，720h 不断裂；TPl40V 套管下井深度达到 6936m(近期这一记录还将被打破)；NC 一 3Cr 抗二氧化碳腐蚀套管已经批量发往塔里木油田下井使用。另外宝钢、成都无缝也都开发出了自己系列产品。（2）高压锅炉管近年来随着电力事业的快速发展，极大的带动了高压锅炉管的开发和生产。尽管这几年国内钢管制造企业在新产品开发方面取得了突破，但与电站和锅炉行业对中国无缝钢管行业的需求还有较大的差距，主要表现在品种(钢种)不全，规格不齐，产品质量还不够稳定等。目前核电用管几乎 99依赖进口，这主要是采购批量较小、大企业不愿意生产；准入门槛较高，中小企业的装备现状和质量保证体系难以通过认证，这两个条件的制约使核电用管的研究相对滞后，实际上核电用管中相当一些产品国内是可以满足的。（3）管线管随着管线钢板技术的发展及焊管成型、焊接技术的进步，管线用焊管的应用范围在逐步扩大，特别是在大口径组距范围内焊管的优势更加明湿，加上成本的因素，焊管已在管线管领域占有主导地位，限制了无缝管线管的发展。2004 年无缝管线管产量约 40 万 t，钢级包括 X4270，品种有陆上管线管和海底管线管。高钢级管线管的生产目前是采用微合金化加热处理工艺，无缝管的生产成本明显高于焊管，而且随着钢级的提高，如 X80 以上钢级管线管对碳当量的限制，无缝钢管的常规工艺很难满足用户要求；目前各无缝钢管生产厂都在为提高其管线管的抗腐蚀性能，低温、高温环境中的使用性能稳定而开展科研工作。在这方面，攀钢集团成都钢铁有限责任公司已着手工艺改造。（4）气瓶管、蓄能器管气瓶管、蓄能器管的开发成功，突破了传统气瓶、蓄能器顶挤生产工艺，使气瓶、蓄能器的生产效率大大的提高，且产品的表面质量及壁厚精度得到改善。2004 年气瓶管、蓄能器管的产量超过了 10 万 t，占无缝钢管产量的 l；气瓶管的发展走过了艰内蒙古科技大学毕业设计说明书5难的路程，成材率从 80 年代初期的不足 50，提高到目前的 80以上。随着城市燃气出租车的兴起，对气瓶管的需求量还会不断增加。另外，CNG 站用、拖车用储气瓶管和蓄能器管(大口径，中等壁厚)，将有明显发展。国内近年也在开发，目前国内还无法生产这类储气瓶用管，但是随着国内几条大口径机组的建设，这类产品的供应将得到改善。（5）不锈钢无缝管2004 年产量近 20 万 t，用于石油、化工、能源占 28以上；水电占 13；饮食、卫生占 16；机械加工占 11；交通、运输占 7；其他为建筑、医疗、环保等。 21.3 包钢无缝钢管厂生产工艺流程包钢无缝管厂（180 作业区）的生产工艺流程：管坯锯坯加热穿孔机连轧机脱管机再加热炉定径机张减机冷床管排锯矫直机探伤倒棱热处理成品包装 管坯锯：圆坯从清理台架上一根根地送到辊道上，经过称量测长以后，从辊道上拨到一个横架上，再由一个装有翻转斜槽的横移小车从横架上取出四根圆坯，然后送到切割机的输入辊道上，通过切割机进行切割。 坯加热：管坯加热的根本目的在于为穿孔使管坯具有足够的塑性和低的变形抗力。 管坯定心及穿孔机：管坯定心是指在管坯一端端面中心钻孔或冲孔，其目的是防止穿孔时穿偏，减小毛管壁厚不均，并改善斜轧穿孔二次咬入条件，使穿孔过程顺利进行。 连轧机：连轧管是将毛管套在长芯棒上，经过多机架顺次布置且相邻机架辊缝互错90 度的连轧机轧成钢管。 脱管机：轧制后芯棒被包裹在钢管中，通过脱管机实现芯棒与钢管的脱离。 再加热炉：对钢管进行再加热有两个原因：一方面取低的温度可以减少氧化铁皮；另一方面如果加热温度过高，钢管表面粘上铁皮等，会造成结疤缺陷。因此，减径前加热温度的温度不需要太高，一般都取 9001050 摄氏度。 定径机，张减机：钢管的定径、减径和张力减径过程是空心体不带芯棒的连轧过程。内蒙古科技大学毕业设计说明书6 冷床：经过热定径或减径后的钢管温度一般在 700900 度。为便于钢管以后的精整，必须将钢管放置在冷床上将其冷却到 100 度以下。 管排锯：对钢管进行锯切的目的是清除具有裂纹、结疤、撕裂和壁厚不均匀的端头，以获得所要求的定尺钢管。 矫直机：矫直工序的任务是消除轧制、运送、热处理和冷却过程中钢管产生的弯曲。此外还兼有减少钢管椭圆度的作用。 探伤：在钢管生产中应用无损探伤技术检查钢管的内部质量。 倒棱：钢管矫直以后需要进行切断、切头或倒棱。 热处理：热轧状态下达不到技术条件所要求的机械性能和组织状态的钢管，在精整加工或交货前要进行热处理。内蒙古科技大学毕业设计说明书7第二章 六槽钢管移钢机设计方案选择2.1 移钢机的设计方案方案 1 爬坡式取单根型材链子移钢机此种移钢机是由台电机、台减速机、主传动轴、个（）斜坡式传动机构组成，其特征在于台电机分别接减速机，安装在主传动轴两端，每个斜坡式传动机构由半齿联轴器接在主传动轴上，斜坡式传动机构包括支架、主传动链轮、张紧轮、被动链轮、导向轮、斜坡式托链架、托链板、托链滑道、传动链，主传动链轮接半齿联轴器，并固定在支架上，斜坡式托链架固定在支架上，张紧轮与被动链轮固定在斜坡式托链架两端于同一水平线上，在斜坡式托链架高端焊一托链板成斜角接被动链轮，并低于矫直机辊道，导向轮焊在斜坡式托链架下部位于主传动链轮上端，传动链在主传动链轮带动下，经张紧链轮沿斜坡式托链架上的托链滑道、托链板上的托链滑道、被动链轮、导向轮滚动，将单根型材送到矫直机前辊道上。 斜 坡 式 传 动 机 构半 齿 联 轴 器减 速 器电 动 机 方案 2 节能型移钢机一种节能型移钢机，由电机、减速机、牵引传动装置、辊道和移钢小车组成，牵引传动装置包括主传动轮、被动轮和牵拉钢绳，主传动轮和被动轮位于同一水平线上，牵拉钢绳绕过主传动轮和被动轮，两端系在移钢小车上，移钢小车包括滑板、拔爪和弹簧，滑板上固定拔爪轴座，拔爪通过转轴铰接在拔爪轴座上，拔爪后面的支承筋板抵于滑板上，弹簧一端拉紧拔爪下端，另一端固定在滑板上，滑板上设有两排轴承珠安放孔，安放孔底部直径小于轴承珠直径，上部直径等于大于轴承珠直径，安放孔内放置可滚动的轴承珠，轴承珠上装丝堵；移钢小车通过两边的轴承珠放置在辊道上。其体积更小，重量轻，结构紧凑，移送能力增大，高效、节能、耐用。输送钢轨用液压移钢机步进装置，包括升降机构和行走机构，其特征在于：(1)升降机构由油缸座、升降油缸、油缸活塞、连杆、支座、摇杆、托辊组成，升降油缸被固定在油缸座上，连杆与油缸活塞连接，摇杆被固定在支座上，它可绕支座上的固定轴旋转，摇杆的一端与连杆活动连接，另一端与托辊固定连接，托辊支撑移动梁下侧的滑道； 内蒙古科技大学毕业设计说明书8(2)行走机构由油缸座、行走油缸、油缸活塞、连杆、支座、摇杆、移动梁连杆、连杆座组成，行走油缸被固定在油缸座上，连杆与油缸活塞连接，摇杆被固定在支座上，它可绕支座上的固定轴旋转，摇杆的一端与连杆活动连接，另一端与移动梁连杆活动连接，移动梁连杆与连杆座活动连接，连杆被固定在移动梁的下侧。 辊 道 和 小 车牵 引 传 动 装 置减 速 器电 动 机 方案 3 步进梁式六槽钢管移钢机六槽钢管移钢机结构六槽钢管移钢机是由电动机通过制动器与减速器相连，而减速器又与带有曲柄机构的两个齿轮相相连（带有曲柄机构的两个齿轮相对于低速轴上的小齿轮成对称分布） ，而步进梁又和曲柄机构相连接，移钢机的移钢槽就联结在步进梁上，通过前面一系列的配合，将电动机上的能量传递给移钢槽，从而实现无缝钢管从一个移动位置到另一个位置。六槽钢管移钢机工作原理当钢管被运到要移动的位置的时候，六槽钢管移钢机便开始工作，电动机通过联轴器带动减速器内的高速齿轮轴转动，高速轴通过齿轮之间的啮合带动低速轴转动，此时低速轴上的另一个齿轮再通过齿轮间的啮合带动有曲柄机构的两个齿轮转动，这两个齿轮在转动过程中通过曲柄机构带动步进梁运动，此时在移钢槽中的钢管边随着移钢机的运转，从一个位置移动到了另一个位置。 4 移 钢 机 架减 速 器制 动 器电 动 机 移 钢 机 架 大 齿 轮小 齿 轮步 进 梁2.2 选择移钢机传动方案对上述三种方案分析方案 1 设备较多，链条传递效率相对齿轮传动较小，且链条的安全稳定性也较齿轮传动较差。内蒙古科技大学毕业设计说明书9方案 2 占地面积较大，运送钢管时间较长，液压机构出现故障不易被检查修理。方案 3 步进梁式移钢机 的结构简单,易于制造,整机除少数零件需精加工外,其余均为焊接件;适应性较强,对不同形状和尺寸的轧件可进行牵引力、翻钢力矩和各种运动速度的调节;它工作可靠、操作方便安全、易于维修、对于老厂挖潜革新有一定借鉴价值。 平行四连杆机构传动可实现剪切平稳，而且效率较高。进过对上面三种方案的分析比较，方案 3 相对其他两种方案较好，故本次设计的方案就以方案 3 进行设计计算。内蒙古科技大学毕业设计说明书10第三章 六槽移钢机设计概述3.1 六槽钢管移钢机的设计过程和参数本 设 计 是 针 对 包钢无缝管厂（180 作业区）精整区的钢管移送 ， 其 主 要 功能 是 运 送 钢 管 ， 并 在 运 送 过 程 进 行 端 探 ， 对 钢 管 的 质 量 进 行 检 测 。 主 要 任务 是 对 六 槽 钢 管 移 钢 机 传 动 系 统 的 设 计 。3.2 六槽钢管移钢机的设计参数1. 基 本 要 求 ： 六 槽 钢 管 移 钢 机 传 动 机 构 的 设 计2. 钢 管 的 基 本 尺 寸 钢管直径为 D=（60245）mm 钢管长度为 h=(614.5)m 钢管最大壁厚是 22.5mm3.六 槽 钢 管 移 钢 机 的 运 行 周 期 t=8s3.3 六槽钢管移钢机设计简要步进梁式移钢机 3的结构简单，易于制造，整机除少数零件需精加工外，其余均为焊接件；适应性较强，对不同形状和尺寸的轧件可进行牵引力、移钢力矩和各种运动速度的调节；它工作可靠、操作方便安全、易于维修，对于老厂挖潜革新有一定借鉴价值。平行四连杆机构传动可实现移钢平稳，而且传动效率高。移钢机是钢管生产中的重要设备，它的作用是把生产出来的钢管从一个位置移动到另一个位置，并在移钢之前进行端探，检测钢管是否合格。若钢管质量合格，直接将钢管移动到下一个位置进行包装入库；若钢管质量不合格，将不合格的钢管运回到炼钢炉重新冶炼生产。移钢机不仅可以运送圆钢，还可以运送方钢。移钢机在冶金行业中，发挥着巨大的作用。六槽钢管移钢机是由电动机通过联轴器与减速器相连，而减速器又与带有曲柄机构的两个齿轮相相连（带有曲柄机构的两个齿轮相对于低速轴上的小齿轮成对称分布） ，内蒙古科技大学毕业设计说明书11而步进梁又和曲柄机构相连接，移钢机的移钢槽就联结在步进梁上，通过前面一系列的配合，将电动机上的能量传递给移钢槽，从而实现无缝钢管从一个移动位置到另一个位置。六槽钢管移钢机可简化为以机械传动方式，用齿轮件的作用力作为动力的平面四杆机构传动的。内蒙古科技大学毕业设计说明书12第四章 六槽钢管移钢机参数计算4.1 电动机的选择4.1.1 电动机的选用原则电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点： (1)如果电动机功率选得过小就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载使其绝缘因发热而损坏甚至电动机被烧毁。 (2)如果电动机功率选得过大就会出现“大马拉小车”现象其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高(见表)，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。 要正确选择电动机的功率，必须经过以下计算或比较： 对于恒定负载连续工作方式，如果知道负载的功率(即生产机械轴上的功率)Pl(kw)可按下式计算所需电动机的功率 P(kw)：P=P1/n1n2 式中 n1 为生产机械的效率；n2 为电动机的效率。即传动效率。按上式求出的功率，不一定与产品功率相同。因此所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。 此外也可用类比法来选择电动机的功率。所谓类比法。就是与类似生产机械所用电动机的功率进行对比。具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电动机，然后选用相近功率的电动机进行试车。试车的目的是验证所选电动机与生产机械是否匹配。验证的方法是：使电动机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电动机的工作电流，将测得的电流与该电动机铭牌上标出的额定电流进行对比。如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大则表明所选电动机的功率合适。如果电动机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低 70左右则表明电动机的功率选得过大(即“大马拉小车”应调换功率较小的电动机。如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的额定电流大 40以上则表明电动机的功率选得过小(即”小马拉大车”)，应调换功率较大的电动机. 4内蒙古科技大学毕业设计说明书134.1.2 电动机的选择（1）移钢机的运载能力查机械零件设计手册 5（上册）P 7表 1-15 知：=0.98， =0.97， =0.99圆 柱联 轴 器 轴 承-圆柱齿轮传动的效率圆 柱-联轴器的传动的效率联 轴 器-轴承的传动效率轴 承由周期 t=8s 可知：=7.5 r/min, = rad/s移 钢 机n4移钢机移动的总重量 G 为：=6mg式中 -每根钢管的质量, m-重力加速度， g =9.8m/s 2则=6 =6R 2hgG=67.851033.14(122.52-1002)10614.59.8=105 kN上面的钢管对与步进梁相连接的齿轮产生的转矩 T 为：T=GL式中 L-移钢点到大齿轮中心的距离（钢管重力对大齿轮产生转矩的力臂） ，L=0.25mT=GL=1.051050.25=2.625104 Nm产生在与步进梁相连接的齿轮的功率 P 为:P=T=2.62510 4 =20.6 kW由图 1 可知，这 6 根钢管由 5 台移钢机共同移动，故每台移钢机的功率 为：移 钢 机P=移 钢 机P5内蒙古科技大学毕业设计说明书14故 P 移钢机 = =4.12 kW20.65图 1 移钢机总图输入每台移钢机的总功率 = 移 钢 机 （ 总 ）P3P移 钢 机圆 柱 轴 承= = =4.34 kW移 钢 机 （ 总 ） 3移 钢 机圆 柱 轴 承 34.12098(2)确定电动机功率要确定电动机的功率，必须先确定减速器的输出功率。所以下面先求减速器的输出功率。分析图 1 可知减速器的输出功率 等于减速器左边的两个移钢机的功率 P 左 和减 速 器P减速器右边三个减速器的功率 P 右 之和。即 =P 左 + P 右减 速 器首先计算减速器左边的功率 P 左P 左 = + = + =9.49 kW2移 钢 机 （ 总 ）联 轴 器 移 钢 机 （ 总 ）联 轴 器 89.034.然后计算减速器右边的功率 P 右P 右 = + + = + + =14.35 kW3移 钢 机 （ 总 ）联 轴 器 2移 钢 机 （ 总 ）联 轴 器 移 钢 机 （ 总 ）联 轴 器 85.03491.7.034所以减速器的输出功率 减 速 器P 减速器 =P 左 + P 右 =9.49+14.35=23.84 kw计算电动机的输出功率首先确定电动机到减速器输出轴的传递效率 为= 2 圆柱 圆锥 3 轴承 联轴器 =0.9820.970.9930.97=0.88内蒙古科技大学毕业设计说明书15电动机的输出功率 P 电动机 为 P 电动机 = = =27.1 kW减 速 器 8.0423(3)确定电动机的型号查机械设计手册 （单行本） 6表 16-1-83（P 16-114） ，因考虑到步进梁自身的质量，选机座号为 YZR250M2 的电动机，此电动机的功率 P=37 KW, 转速 n=720 r/min.查机械设计手册 （单行本） 6表 16-1-84（P 16-115）,可知电动机输出轴的轴径 D 电动机 =70mm.表 1 电动机的技术参数功 率 (P) 转 速 (n) 轴 径 (D)37KW 720r/rad 70mm4.2 减速器的选择4.2.1 减速器传动比的确定要确定减速器的类型和型号，就得先确定减速器的传动比，由下面两图可知，减速器的传动比机构中的总传动比除以图（2）机构中的传动比。图 2 移钢机架主视图首先求整个系统的总传动比 i内蒙古科技大学毕业设计说明书16i= =965.720其次求移钢机的传动比 i 移钢机i 移钢机 = =2.3128故减速器的传动比 i 减速器i 减速器 = = = 41.7移 钢 机i3.96查机械设计手册 （单行本） 6表 P15-67,由 A+C=1230 可知，减速器的高速轴的轴径 D 高速轴 =50mm, 减速器的低速轴的轴径 D 低速轴 =135mm,公称中心距 a=280mm表 2 减速器的参数图 3 减速器的结构图4.2.2 减速器型号的确定根据查机械设计手册 （单行本） 6表 P15-62减速器适用范围及代号和 P15-70的表 15-2-36（DCY、DCYK 型减速器工程输入功率）以及 P15-4的表 15-1-1 选择三级圆锥、圆锥圆柱齿轮减速器，减速器的型号为 DCYK28045N4.2.3 减速器的润滑及密封（1）减速器的润滑1）油池润滑高速轴轴径 低速轴轴径 公称中心距50mm 135mm 280mm内蒙古科技大学毕业设计说明书17油池润滑适用于齿轮圆周速度 10 m/s 的减速器。为了减小齿轮的运动阻力和油的温升，齿轮浸入油中的深度以 12 个齿高为宜。速度高时还应浅些，建议在 0.7 个齿高上下，但至少为 10 mm。速度低时（0.50.8 m/s） ，允许浸入深度达 的大613齿轮顶圆半径。圆锥齿轮要使整个齿长浸在油中。蜗杆上置的蜗杆减速器，蜗轮浸油深度与圆柱齿轮相同；蜗杆下置的蜗杆减速器，蜗杆浸油深度不大于一个齿高。2）喷油润滑如果齿轮圆周速度 12 m/s，或蜗杆圆周速度 10 m/s，喷油润滑可以在压力为 0.20.25 Mpa 下直接把润滑油喷射到正在啮合的齿隙中去。喷油润滑有时也用于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器和需要大量润滑油进行冷却的重要减速器中。（2）减速器的密封减速器的密封是为了防止漏油和外部灰尘等异物侵入。常见的漏油部位有分箱面、轴头、端盖及视孔盖等处。1. 分箱面的密封。可在箱体剖分面上开回油槽。也可在分箱面上涂刷密封胶，注意涂胶之前应将分箱面上的油垢清除干净。常用的密封胶有 601 密封胶、7302 密封胶、液体尼龙密封胶等；2. 轴头密封。通常采用毛毡、皮碗、迷宫等密封装置。4.3 电动机与减速器间制动器的选择4.3.1 制动器的概述制动器是保证机构或机器正常安全工作的重要部件。为减少制动转矩，通常将制动器装在机构的高速轴上。某些安全制动器则装在低速轴上或卷筒上，以防止传动机构断轴时物品坠落。特殊情况下也有将制动器装在其他轴上的。按照工作状态，制动器可分为常闭式和常开式两种。常闭式制动器靠弹簧和重力的作用经常处于紧闸状态，只有施加外力才能使其松闸。与此相反的则为常开式制动器。制动器