毕业设计—连续卸船机的回转机构设计

1、连续卸船机的回转机构设计【摘要】本课题主要研究了连续卸船机的回转机构设计的整个过程。在设计过程中主要确定回转机构的技术参数，再涉及到具体的电动机和减速器的功率计算及型号选择。回转机构的总图设计包括减速机的齿轮设计、回转轴承的选择及角度检测装置的设计。根据设计的实际需要，对连续卸船机的回转机构开展研究，进行回转机构的设计以及优化设计。【关键词】 回转机构设计 电机计算 电机选择 角度检测 目 录1绪论31.1国内外连续卸船机的使用情况41.1.1进口连续卸船机的使用情况41.1.2国产连续卸船机的使用情况41.2 国外连续卸船机的发展情况51.3 国内连续卸船机发展方向61.3.1 引进机型国产

2、化61.3.2提高产品质量和使用可靠性61.3.3设备的大型化与高效率61.3.4 高质量的牵引承载构件61.3.5 机动性与实用化61.3.6 通用性与多用途61.3.7 促进港机更新换代61.3.8 特种货物装卸61.3.9 自动化运转技术71.3.10机型优化与技术进步72 连续卸船机的设计82.1 连续卸船机的工作原理82.1.1 连续卸船机结构82.1.2 BE回旋机构92.1.3 前大梁102.1.4回转机构102.2 连续卸船机主要参数设计112.3 连续卸船机其他设计参数112.4 连续卸船机驱动电机功率的计算及电机选择152.4.1 电机选择152.4.2. 所需系统驱动扭矩

3、172.4.3电机轴GD2的计算172.4.4. 加速时所需扭矩182.4.5 电机选型183 连续卸船机回转机构的设计213.1 回转齿轮设计与计算213.2 几何尺寸计算213.3 回转轴承选型224 回转角度检测装置的设计234.1角度传感器23 4.2传感器齿轮.245小结体会25致谢26参 考 文 献271绪论在港口装卸机械中,用于大宗散货装卸作业的专用机械由间隙作业的起重机械向专业化连续式装卸的卸船机发展,根据不同的货种(煤炭、矿石、谷物、麦、玉米等)使用不同的连续式装卸机械。目前在散粮装卸作业中,连续式卸船机有埋刮板卸船机、螺旋式卸船机、双带式卸船、波纹挡板式卸机和气吸式卸船等。

4、那么,我们为什么要选择连续式卸船机械呢?主要在于我们所装卸的散货通常含有不同程度的粉尘,为避免粉尘的飞扬对环境的污染,连续式卸船机取料一般都能实现密闭输送,机内的卸载点也能封闭或采取消尘措施,这样可减少作业中粉尘的污染。另外,由于是连续作业,因而具有震动和噪音小、效率高、能耗比较低和自动化程度高的特点。在装卸作业中对故障的诊断、安全性能等方面都有完善的装置,有利于港口的安全生产作业。连续式卸船机主要解决船舱内物料的自行取料和把物料提升出舱。根据此特点,散状物料的性质对卸船机性能的发挥有很大的影响,所以选择时必须慎重。首先必须考虑物料的粒度、自然堆积角、硬度等,以此来选择不同形式的卸船机。例如:

5、螺旋卸船机对物料粒度有限制,这是因为螺旋卸船机的机理是通过物料与螺旋面的摩擦来完成工作的。因此,粒度较大,磨损等不可预测的因素,就会造成机损事故。其次,选择的卸船机与输送系统相匹配。近几年来,不同形式的连续式卸船机在我国大宗散货装卸中应用很广,散粮连续式卸船机与其他卸船机的区别主要在于卸船机的垂直取料和水平输送两大部分,其它如俯仰、旋转、行走、电控等机构的性能基本相似或相近,在机型比较中,就侧重于垂直取料和水平输送与其有关联的性能进行比较。 散货卸船机是根据船型和各种散货卸船作业的特点而设计的多动作的专用机械。有抓斗卸船机、带斗门座起重机、链斗卸船机、螺旋卸船机、夹带卸船机等。散货卸船机的结构

6、往往是起重机械与输送机械的组合，或输送机械与不同输送机械的组合。见图1 图1 重机械与输送机械的组合1.1国内外连续卸船机的使用情况连续卸船机的作业效率高、自重轻，对环境污染少、货损少，可自动运行，在我国已有40余年的使用经验，尤其是80年代后，其技术得到了迅速的发展，我国引进和自行研制了各种类型的连续式卸船机械，目前已有数十台各种形式的连续卸船机在我国港口使用。随着我国对外贸易的不断发展及国家政策的支持，国内新建了一批大型的港口，吞吐量也逐渐增加，对于工作效率高和环保的大型连续卸船设备的需求也越来越大。而国内对连续卸船机的研究与设计还处于空白阶段，为了更好的为国家经济建设服务，有必要对连续卸

7、船机展开研究与设计。近来国外在连续卸船机的发展方面体现出两大趋势，在专业化大型散货码头上接卸矿石、煤炭等流动性较差的重散货，趋向于采用大型高效的连续卸船机，机型主要有链斗、斗轮和螺旋式。另一方面，对于接卸化肥、粮食、饲料甚至水泥等流动性较好的轻散货，国外一些厂商推荐采用小型、流动式、多用途的连续卸船机，某些公司强调，应把设备机动性作为设计的关键要素，设计人员考虑的关键问题是流动性、较高的能力、能量效率、无损耗作业、无泄漏系统、减少磨损、降低噪声等。1.1.1进口连续卸船机的使用情况我国从80年代中期开始由国外引进连续卸船机，至今已有30余台在各港使用，进行接卸煤炭、化肥、粮食、饲料等作业。较早

8、引进的典型机型和参数见表1。这些引进的连续卸船机大多数取得了较好的运行效果。PWH1200 t/h链斗卸船机在上海港实测最大作业效率可达1600 t/h，平均1200t/h，清舱量小于3%，生产作业效果达到了上海港要求的目标。目前华东地区已进口5台同型机，其中1台经改造后可以接卸铁矿石，华南地区也至少有2台同型机在运行。继秦皇岛港引进波状挡边带式卸船机后，大连、连云港等地也先后投产了我国港机厂与外商合作生产的生产率略小的波状挡边带式卸船机。布勒埋刮板卸船机继上海港民生码头之后，最近又在大连北良码头得到使用。广州新沙港也购置了压带式卸船机。西沃尔特螺旋卸船机在国内使用更多，仅广东地区就有10余台

9、在运行。表1 我国较早引进的典型连续卸船机用 户制 造 商机 型物 料生产率 th-1交 货 期上海港PWH链斗煤炭12001987沙角电厂住友链斗煤炭8001987福州电厂三菱链斗煤炭15001988大连港、天津港西蒙压带粮食7501985秦皇岛港三菱波状挡边带式粮食6001992上海港布勒埋刮板粮食101301995上海港西沃尔特螺旋化肥5001990沙角电厂科尼斗轮煤炭15001994国产连续卸船机的使用情况我国研制连续卸船机是从50年代末开始的，当时曾投产过一些小型气力式卸船机、小型压带式卸船机、小型链斗卸船机和小型埋刮板卸船机，由于受当时技术条件限制，这些机型先后淘汰。70年代末80

10、年代初，对连续卸船机技术的研究又重新开始，气力卸船机和链斗卸船机投产较早，之后是螺旋卸船机、斗轮卸船机和波状挡边带式卸船机。目前仍在运行的国产连续卸船机典型机型和参数见表2。表2 国产典型连续卸船机用 户研 制 单 位机 型物 料生产率t.h-1交货期湛江港WTI，SPMP气 力粮 食4001983武钢工业港武汉交通科技大学悬链斗铁矿石1 2001990上海港WTI，SPMP链斗煤炭1 2001989青岛港SPMP，YeTI斗轮铁矿石1 6001994防城粮食局SPMP，WTI波状挡边带式粮食8001999广州粮食局WTI气力粮食1001999表2注释：表中WTI是指交通部水运科学研究所 SP

11、MP是指上海港口机械制造厂80年代后投产的国产连续卸船机个别小型机目前也不再使用，但大多在当时港口的生产中发挥了重要作用(如表2所列各型机)。尽管受国内技术条件限制，国产连续卸船机在设计、制造等方面存在一些不足，但经过改造和完善，仍能使其取得较好的运行效果，如国产1200t/h链斗卸船机在上海港的使用和国产1600t/h斗轮卸船机在青岛港的使用。广州港和湛江港的400 t/h气力卸船机尽管已分别运行了20年和16年，但经技术改造后目前仍在使用。气力卸船机过去一直受噪声大、能耗大等缺点的制约，使用受到限制，如在上海港的250 t/h气力卸船机就被进口埋刮板卸船机所取代。近来，气力卸船机的这些缺点

12、被技术进步所克服，气力卸船机特别是小型流动式气力卸船机又受到港口的重视。近两年投产的国内大宗散货码头，不论是公用码头还是业主码头，凡接卸矿石、煤炭者一律选用了较大型的桥式抓斗卸船机，而粮食码头，主要是业主码头，连续卸船机的使用又占有较高的比例。表4是近期国内典型散货码头卸船机械的设备情况。表3 近期国内典型散货码头卸船设备用 户制 造 商机 型物 料生产率t.h-1交 货 期宝钢Kone桥式抓斗矿石煤1 8001998福州电厂Kone桥式抓斗煤炭1 2501998珠海港三菱桥式抓斗煤炭1 5001998扬州二电厂Caillard桥式抓斗煤炭1 4001998北仑电厂Krupp桥式抓斗煤炭1 6

13、501998太仓电厂上海港机厂桥式抓斗煤炭1 2501998青岛港振华公司桥式抓斗矿石2 5001998大连北良布勒埋刮板粮食1 0001999防城粮食局上海港机厂波状挡边带式粮食8001999广州粮食局水运所气力粮食1001999广州港水运所气力粮食40019991.2 国外连续卸船机的发展情况近来国外在连续卸船机的发展方面体现出两大趋势，在专业化大型散货码头上接卸矿石、煤炭等流动性较差的重散货，趋向于采用大型高效的连续卸船机，机型主要有链斗、斗轮和螺旋式，表3是某些国家和地区的著名连续卸船机制造商近期投产的大型连续卸船机典型产品情况。另一方面，对于接卸化肥、粮食、饲料甚至水泥等流动性较好的

14、轻散货，国外一些厂商推荐采用小型、流动式、多用途的连续卸船机，某些公司强调，应把设备机动性作为设计的关键要素，设计人员考虑的关键问题是流动性、较高的能力、能量效率、无损耗作业、无泄漏系统、减少磨损、降低噪声等。日本住友公司目前正在开发300th800t/h的压带式连续卸船机以适应中小船舶的卸船作业，以及用来替代今后数年内将要淘汰的用于卸船的旋转型抓斗起重机。1.3 国内连续卸船机发展方向 引进机型国产化在我国港口除绳斗式连续卸船机之外，其它种类的连续卸船机都有应用，而国产连续卸船机仅限于链斗、斗轮和气力等少数几种机型。改革开放以后我国从国外引进的各型连续卸船机，今后将逐步进入主要部件乃至整机的

15、更新换代时期，这些机型都有必要实现国产化。扩充国产连续卸船机的机型和品种，实现引进机型的国产化，是今后我国继续开发连续卸船机的重要课题之一。提高产品质量和使用可靠性国产连续卸船机的制造历史较短，受设计制造经验和国内技术条件制约，难免会存在一些不足，给使用者带来不便。我国近两年在矿石、煤炭卸船码头上大量采用桥式抓斗卸船机，也正好说明连续卸船机在我国港口使用尚有不尽人意之处。一般来说，连续卸船机构造比较复杂，使用维护技术水平相对要求较高，这使得连续卸船机必须具有更高的产品质量和使用可靠性。继续开发连续卸船机必须吸取已开发机型的经验教训，吸收国外产品的长处，特别注意现有机型在实际使用中暴露的问题，在

16、提高产品质量和使用可靠性上下功夫。设备的大型化与高效率在运量稳定的大型专业化散货码头上使用大型高效的连续卸船机，可以充分发挥连续卸船机效率高、能耗低、对环境污染小、货损少、可自动运行的优点，连续卸船机的生产率越高，这些优点发挥得越充分。国外近来投产的大型链斗和斗轮卸船机生产率大多在2000t/h以上，最大已达7200t/h，且有进一步提高的趋势。目前国产连续卸船机的最大生产率只有1600t/h，随着港口建设的发展，以及连续卸船机自身质量和使用可靠性的提高，更高效率的连续卸船机一定会有市场需求。 高质量的牵引承载构件牵引承载构件是连续卸船机的核心，不论是牵引链条还是提升胶带，或是旋转螺旋，其质量

17、优劣直接影响连续卸船机整机的正常运行。目前国内运行的连续卸船机，不论是引进还是国产，其牵引承载构件全部采用的是进口件。国内连续卸船机用户已开始尝试用国产牵引承载构件来替代进口产品，也取得了一些成绩，但客观上讲，国产牵引承载构件与进口件还存在相当差距。引进机型国产化，或者开发更高效率的连续卸船机，研制牵引承载构件是关键。希望国内基础工业技术迅速发展，能提供连续卸船机所需的高质量牵引承载构件，更重要的是连续卸船机开发者，联合有关牵引承载构件生产者，共同开发适合连续卸船机的高质量牵引承载构件。 机动性与实用化前文已经提到，对用于轻散货的连续卸船机，国外有些公司强调把设备的机动性作为设计考虑的关键要素

18、。事实上，对于我国的广大中小港口，生产效率适中、质量优良、机动灵活的机型可能会取得更好的效果。如果要满足高效作业的需求，可以数机平行作业。一地作业完成后，可以方便地通过公路转移到他地作业，以充分发挥设备的使用效率。 通用性与多用途一般来讲，连续卸船机对货种比较挑剔，用于某种散货时发挥较高的效率，而用于另一种散货时则不然。应开发对货种适应性强的小型连续卸船机，以便于货源不是十分稳定的中小港口适应市场变化，这就会增强产品竞争能力。如果在连续卸船机上附加装船功能，甚至设置旋转吊臂，将卸船、装船和起重功能集合为一体，则非常适用于需要货物双向流动的港口。若小型流动式连续卸船机既有自备内燃动力，又能连接外

19、部电源，则可大大拓展其使用范围。 促进港机更新换代目前我国还存在大量的通用码头使用普通门座起重机装卸散货的现象，如果能开发一种通用性较强的连续卸船机用来替代通用门座起重机装卸散货，将很好地改善此种局面。日本住友公司开发的300t/h800 t/h压带式连续卸船机用来替代旋转型抓斗起重机，此事可供借鉴。1.3.8 特种货物装卸港口装卸沥青、硫磺和石灰等危险货物时，作业环境十分恶劣，如果使用连续型装卸设备，可方便地控制危险货物外泄，使作业环境大大改善。目前我国在此方面的应用不多，市场前景广阔。 自动化运转技术连续卸船机可以方便地使取料头在船舱内按设定路线取料，实现自动化运转。我国目前使用的连续卸船

20、机的自动化运转技术，包括遥控作业技术大多从国外引进。今后我们一方面要使这些自动化运转技术、遥控作业技术国产化；更重要的是要开发新技术，使连续卸船机单机的自动化运转与整个码头，乃至整个港口的工艺流程控制、物流管理、生产调度和企业管理甚至港航监督结合在一起。机型优化与技术进步随着技术的进步，现代高新技术在连续卸船机上的使用将越来越多，相应也提高连续卸船机的技术性能。此外，围绕降低连续卸船机的能耗，减少货损、机件磨损和环境污染等的研究也将进一步深入。2 连续卸船机的设计2.1 连续卸船机的工作原理工作原理是，物料由链斗提升机提取，卸到回转转盘附近的料槽内，由臂架皮带机送进大车中的中心料斗，再经过下面

21、的双料斗直接卸到汽车或火车内，或者流到皮带机小车上，经坑道皮带机转库场存放。见图2。图2 主体构造图 连续卸船机结构连续卸船机结构见图3。4312 图3 连续卸船机结构连续卸船机主要组成部分：1.BE回旋机构。2.前大梁。3.前大梁回转机构。4.行走机构2.1.2 BE回旋机构BE回旋机构见图4。图4 BE回旋机构BE回旋机构包含料斗，回旋机构可作360°回转，挖掘部分可作0°35°。2.1.3 前大梁前大梁部份主要由中空的大梁、连接杆、配重等组成。通过液压缸的驱动可作向上35°，向下22°摆动。见图4。图4 前大梁2.1.4回转机构回转机构见

22、图5。图6 回转机构回转机构由六台带减速机的驱动电动机、1个大齿轮6个小齿轮、回转轴承等组成。可作全270°（右160°，左110°）旋转运动。回转机构中间部分是空心的用于卸料。2.2 连续卸船机主要参数设计连续卸船机已经像大型化、高效率、低损耗的方向发展，按照上述发展趋势，选择的连续卸船机的主要参数为：整机： 卸矿石3500t/h；卸煤2000t； 矿石密度1.93.0t/m3； 煤密度0.8 t/m3 ；回转角度：全360° 回转速度：最大0.15r/min起伏角度：-18°35°起伏中心至旋转中心间距离：L1=1m大梁长度L2=

23、42.65m中心至大梁旋转副距离：L3=3.3m大梁旋转中心高度：H1=7.9m挖掘面高度H232m图7 连续卸船机结构示意图2.3 连续卸船机其他设计参数连续卸船机其他设计参数见表4。表-4 卸船机设计参数起伏角度:起伏中心至旋转中心高距离:L1=1m大梁长度:L2=50.65mBE中心至大梁旋转副距离：L3=3.35m大梁旋转中心高度：H1=7.9mBE高度:H2=35.23m1.回转机构重心设计回转机构重心设计见表5。表-5重心参数工位条件作业时空载时静止状态BE回转角0°180°180°摆幅最大最大0°起伏角: （°）下限水平上限静止-

24、150358重量： G (t)1866.631758.631758.63重心X0 (m)3.012.71-0.67-0.51Y0 (m)-1.18-0.76-1.27-0.63转矩Mx0=G·|X0|5618.5565058.5671178.282896.9013My0=G·|Y0|2202.6231418.6392233.461107.9372.挖掘阻力挖掘阻力见表6。表-6 挖掘阻力参数起伏角： （°）下限水平-150挖掘阻力： 前侧阻力 F(t) 66挖掘阻力： Md=F·|H2-L2sin-H1| (t·m)242.6351163.98

25、挖掘弯矩: Td=F·|L2cos-L1+L3| (t·m)307.64493183.风载荷风载荷见表7 。表7-(1)风载荷参数风速（载荷计算） V0=55m/s作业时空载时静止时大梁起伏角 （°）下限水平上限静止角度-150358横风风负荷W1 (t)123.49127.92133.93129.76风压中心X1 (m)20.5121.4314.921.34Y1 (m)24.1729.719.132.75转矩Tw=W1·X1 (t·m)2532.782741.3261995.5572769.078纵风风负荷W2 (t)74.1468.9410

26、6.2179.7风压中心Y2 (m)21.6427.0439.7730.13表-7（2）BE部分风载荷参数BE部分风载荷重量除外（BE部分在船舱内）作业时退避时作业时风速V1= 20m/s20m/s阵风时风速V2=35m/s风生成最大回转扭矩时的起伏角m 8度风生成的最大回转扭矩Twm=Max(Tw)=2769.078(t·m)阵风时生成的最大回转扭矩Twg=Twm·(v2/v0)2=1121.362(t·m)4.力矩计算力矩计算见表8。表-8 力矩参数作业时空载时静止状态大梁起伏角 -150358偏心力矩 Mx0 (t·m)5618.5565058.5

27、671178.282896.9013挖掘阻力矩 Md (t·m)242.6351163.98-惯性力矩 Mi=0.05·My0 (t·m)110.131270.93194111.67355.39685风载荷转矩横风 (t·m)394.6781502.3767338.2563561.9359Mw1=W1·Y1·(v1/v0)2纵风 (t·m)212.1507246.4975558.5417317.5353Mw2=W2·Y2(v1/v0)2转矩合计M1=Mx0+Md+Mi5971.3235293.4791289.955

28、952.2981 (t·m)M2=(Mx0+Md)2+Mw121/25874.4655246.6541225.8741058.397M3=Mx0+Md+Mw26073.3425469.0451736.8241214.4375.回转所需转矩回转所需转矩见表9。表-9转矩参数1)回转轴自身阻力:形式:外齿式传动直径: d=5.05m摩擦系数: =0.012) 所要扭矩大梁起伏角 作业时空载时静止状态-150358克服自重用 T0=G··d/2 (t·m)47.1324147.1324144.4054144.40541摩擦转矩Ts1=2.5·M1&#

29、183; (t·m)149.2831132.33732.2488823.80745Ts2=2.5·M2· (t·m)146.8616131.166430.6468426.45992Ts3=2.5·M3· (t·m)151.8336136.726143.420630.36092克服挖掘用Td (t·m)307.6449318-克服惯性用Ti=0.05·Mx0 (t·m)280.9278252.928458.9141144.84507克服风负荷Tww=tw·(v1/v0)2 (t·

30、;m)334.913362.4893263.8753366.1591所需扭矩T1=T0+Ts1+Td+Ti (t·m)784.9881750.3978135.5684113.0579总计T2=T0+Ts2+Td+Tww (t·m)836.5519858.7881338.9276437.0245T3=T0+Ts3+Td (t·m)506.6108501.858587.82674.76632T4=T0+Ts2+Td+Tw12 (t·m)622.2076626.7949170.0474202.6826Tw12=Tww·(12/v1)2:12m/s时的

31、克服风载荷的扭矩2.4 连续卸船机驱动电机功率的计算及电机选择2.4.1 电机选择1) 电机容量 电机容量见表10。表-10 电机参数减速机减速比 i910.5效率 m0.92回转小齿轮/大齿轮小齿轮齿数 Z117大齿轮齿数 Z2217效率 r0.95电机轴所需输出扭矩:电机额定范围时电机过载时作业时空载时作业时空载时大梁回转速度 N (rpm)0.0760.150.0760.085合计所需扭矩 T (t·m)Max(T3,T4)Max(T1,T2)626.7949202.6826858.7881437.0245电机转速 n=N·i·Z2/Z1 (rpm)883.

32、29211743.34883.2921987.8925电机轴所需输出扭矩: TM= 1000·T·Z1/(i·Z2·m·r) (kg·m) 61.7054219.9532884.544243.02328电机额定转速 n0=950/2000rpm所需电机容量 额定范围内时风速条件 作业时 P1=Tm·n0/974=60.18495kW:12m/sec 空载时 P2=Tm·n0/974=40.97183kW:12m/sec 过载时 作业时 P2=Tm·n0/974/1.2=68.71748kW:20m/sec

33、 空载时 P3=Tm·n0/974/1.2=34.9693kW:20m/sec2) 电动机电动机参数见表11。表-11 电动机参数额定输出功率: Pr=22/15kw数量 K= 6台总额定输出功率: Pra=Pr·k=132/90kw额定扭矩: Tr=974·Pr/n0=22.55579/7.305kg·m2.4.2. 所需系统驱动扭矩所需系统驱动扭矩见表12。表-12 驱动扭矩参数动力数量 k=6台一般风速时大梁最大起伏角 m=12°阵风时风速 v3=35m/s阵风时扭矩 Twg=1121.362t·m每个减速器所需的输出扭矩 Ts

34、15.06443kg·m 额定转矩 25kg·mTs=1000·(Twg-T0-Ts2)·Z1/(I·Z2·k)2.4.3电机轴GD2的计算电机轴GD2的计算见表13。表-13 GD2参数电机 GD2M=40kg·m2×6台=240kg·m2减速器GD21=0kg·m2×6台=0kg·m2减速器本体部分1kg·m2联轴器0kg·m2输出轴重量(kg)轴径(m)10×0.052/2/i2·6=0.0000000905kg·m2小

35、齿轮重量(kg)外径(m)内径(m)GD22=G*(D2+d2)/2/i2·k2000.480.240.000208kg·m2回转部分GD23= 1000·4600000·(Z1/(i·Z2)2=34.05464Total GD2 GD2=GD2M+GD21+Gd22+GD23=275.0548kg·m22.4.4. 加速时所需扭矩 加速时所需扭矩见表14。表-14 扭矩参数电机制动方式电机最大扭矩限制 Tmax=1.4·Tr=31.57811kg·m加速时间设定 ta=ta=8sec:0n0=1743.34rpm

36、加速时所需电机输出扭矩加速所需扭矩Ta=GD2·n0/375/ta/k=26.63967kg·m状态工作状态空载时作业时大梁起伏角35°0°无风时Ta0=1000·(T1-Ti)·Z1/(i·Z2·m·r)/k+Ta27.8973934.80198风速12m/s时Ta1=1000·T4·Z1/(i·Z2·m·r)/k+Ta29.4297536.9239风速20m/s时Ta2=Min(1000·T2·Z1/(i·Z2·

37、m·r)/k+Ta,Tmax)31.5781131.57811过载最大扭矩输出时加速时间 ta2 Sec12.18691ta2=GD2·n0/375/(Tmax·k-1000·T2·Z1/(i·Z2·m·r)2.4.5 电机选型图8 电机示意图减速器参数:形式: 电动机直接结减速器电动机功率:22KW/15KW减速器型号: CPVFM-160A-911 减速比910.5表4.1.2-1 减速器必要的输出转矩风速12m/s20m/s状态作业时空载时作业时空载时启动加速时阵风时大梁转速(rpm)0.0760.150.0

38、760.0850.076-大梁转矩(t-m)626.3199.2626.8202.7858.81611减速器输出轴转速(rpm)0.971.9140.971.0850.97-减速器输出扭矩(kg-m)/台81782601818426471121321035切应力(t/台)5317.2541874140工作时间比80510530次/小时短期移动时间卸船机每年使用时间: 3000小时大梁回转减速使用时间: 1500小时回转轴承的选择1) 回转轴承使用条件:用途：斗轮式连续卸船机大梁回转机构工作环境:室外,码头工作温度：-1040工作状态:24小时连续作业大梁回转情况: 30次/小时旋转方向范围：全

39、270°（右160°，左110°）移动时间：大梁回转运动加载和持续停止5000小时/年大梁回转运动2500小时/年使用寿命：以下计算方法的计算寿命为30年以上1）负载条件和负载率根据表格内的负载条件（关于长期负载条件的按条件4的运转时间比例进行寿命计算）2）能满足一年5000小时0.008rpm的旋转速度使用条件2) 轴承数量1组3) 形式,尺寸周转轮传动回转轴承尺寸：Di= 5230D2=5820Dg=600模数 25齿数217变位系数+0.54) 回转驱动方式电机组数： 6组小齿轮齿数： 17 （正变位0.5）装配示意图-9 图-9 装配示意图5) 载荷条件表

40、-15载荷条件长期载荷条件短期载荷条件条件编号：1234567起伏角35°-18°-18°-18°-18°+8°-18°载荷状态无负荷有负荷有负荷有负荷地震时暴风时碰撞时风速无风无风1220-惯性力0.03G0.03G-移动时间比（%）570205-回转速度（rpm)0.150.0760.0760.076-推力重量 (t)小齿轮重量 (t)瞬时扭矩 (t-m)回转扭矩 (t-m)齿面压力 (t/1个)53 连续卸船机回转机构的设计3.1 回转齿轮设计与计算1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） 选用直齿圆柱齿轮传动。2）

41、 卸船机回转机构速度不高，故选用6级精度（GB10095-1988）。3） 材料选择：小齿轮材料为42CrMo（调质，齿面及齿根表面高频淬火4856HRC），硬度为240270HBS；大齿轮材料为45#钢（调质，表面淬火4050HRC），硬度为197255HBS。4） 选小齿轮齿数Z1 = 17，大齿轮齿数Z2 = 12.76×17 = 216.92，取Z2 = 217。2 按齿面接触强度设计（1）确定公式内各计算数值1）选载荷系数Kt = 12）计算小齿轮传递转矩/25）查表得小齿轮齿面接触疲劳强度极限，大齿轮齿面接触疲劳强度极限6）计算应力循环次数7）取接触疲劳寿命系数：KHN1

42、 = 0.98，KHN2 = 0.998）计算齿面接触疲劳许用应力取安全系数S = 13.2 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距未变位时，变位后，（3）计算齿轮宽度（4）计算全齿高（5）跨齿数及公法线长度查表得跨齿数K = 3公法线长度3.2 回转轴承选型前后轴承的精度对主轴旋转精度的影响是不同的，当前轴承轴心有偏移量X1，后轴承偏移量为零的情况下，反映到主轴端部轴心的偏移为当后轴承有偏移X2，前轴承偏移为零的情况下，反映到主轴端部的偏移为这说明前轴承的精度对主轴组件的旋转精度影响较大。因此前轴承的精度应选得高一些。此处前轴承选为滑动轴承，已具有了较高的精度。则后轴承选用滚动轴承

43、。根据载荷大小，由于滚子轴承中间主要元件是线接触，宜用于承受较大的载荷，承载后的变形也小。而球轴承中则主要点为接触，宜用于承受较轻的或中等的载荷，在载荷较小时，优先选用。并且当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因轴受力而弯曲或倾斜时，会造成轴承的内外圈轴线发生倾斜。圆柱滚子轴承和滚针轴承对轴承的偏斜最为敏感，这类轴承在偏斜状态下的承载能力可能低于球轴承。考虑其要求能承受轴向载荷选用角接触球轴承，由后支承处的支反力及后轴颈直径，选用轴承代号7212AC的角接触球轴承，P5等级。为能承受双向轴向力，轴承采用一组背对背形式安装。决定主轴轴承寿命的，有两方面的因素：表层疲劳发生点蚀和因磨

44、损而降低精度。对于重载主轴和转速接近或超过极限转速的高速主轴，轴承失效可能是由于表层疲劳，但载荷相对来说不大，往往是以磨损后精度降低作为失效的依据。即决定主轴滚动轴承寿命的是精度，失效的原因是精度。为提高轴的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴的振动，常采用预紧的滚动轴承。此处采用在一对轴承中间装入长度不等的套筒而预紧，预紧力有两套筒的长度差控制。当轴受热伸长时，预紧量将减少。4 回转角度检测装置的设计角度检测装置是由传感器,传感齿轮和传感器支架组成以配合检测回转机构的旋转角度.4.1角度传感器根据测量对象与测量环境确定传感器的类型.首先要考虑采用何种原理的传感器.这需要分析多方面的

45、因素之后才能确定.因为,即使是测量同一物理量,但有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小,被测位置对传感器体积的要求,测量方式为接触式还是非接触式,信号的引出方法,有线或是非线的测量,传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制,在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标.1） 灵敏度的选择通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好,因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号的处理.但要注意的是,传感器的灵敏度高与被测量无

46、关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度.因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号.传感器的灵敏度是有方向性的.当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器.如果被测量是多?向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好.2）频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件.实际上传感器的响应总有一定的延迟.希望延迟时间越短越好.传感器的频率响应高,可测的信号频率波频宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性越大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低.在动态测量中,应根据信号的特

47、点,稳态,动态,随机等响应特性,以免产生过火的误差.3）线性范围传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围.从理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值,传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度.在选择传感器时,当传感器的种类确定以后,首先要看其量程是否满足要求,则实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的.当所要求测量精度比较低时,在一定范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便.4）稳定性传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性.影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境.因此,要使传感器

48、具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力.在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响.传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化.在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验.5）精度精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量程度的一个重要环节.传感器的精度越高,其价格越昂贵.因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高.这样就可以在满足同一测量目的的更多传感器中选择比较便宜和