钢卷上料小车设计说明书

1、毕业设计说明书课题名称： 钢卷上料小车设计 学生姓名 学 号 所在院系 机械技术系 专 业 机械制造及其自动化 班 级 指导教师 起讫时间： 2017 年3 月13 日2017 年5 月5 日钢卷上料小车设计摘 要钢卷，也被称为卷钢，钢材经过热、冷压成型为卷状。为了方便储存和运输，各种钢材的暂时处理方法（如加工成钢带等。）。钢卷包装是钢卷储存和运输的重要保护措施。传统的钢卷包装为手工作业,包装质量差、生产效率低和工人劳动强度大是这一落后包装技术的致命弱点。特别是,随着轧制速度的提高,新建的冷轧生产线的能力都在百万吨级,低效率的手工包装根本不能满足生产要求。工业发达国家的钢铁企业都非常重视钢卷包

2、装,将其提高到保证安全储运,提升产品档次的高度,开发出完整的钢卷包装工艺技术和装备,基本实现了钢卷包装的自动化。本文对钢卷上料系统进行设计，主要完成机械结构部分设计。关键词：钢卷；运输；包装；机械结构目 录摘 要I目 录i第1章 绪论11.1 引言11.2 主要机械结构分析21.3 钢卷自动上料小车研究内容和方法3第2章 结构设计42.1 总体设计要求42.2 钢卷上料小车总体结构52.3 传动装置的结构62.4 钢卷上料小车车轮组安装结构62.5 钢卷上料小车行走机构的设计62.6 选择车轮与轨道并验算其强度72.6.1 轮压值校核及选择车轮和轨道72.6.2 车轮疲劳计算72.7 选择电动

3、机82.7.1 类型的选择82.7.2 功率的确定82.7.3 工作机的阻力82.7.4 电动机的转速的确定92.8 计算传动装置的运动参数和动力参数92.8.1 计算总传动比i92.8.2 各轴的转速92.8.3 各轴的功率102.8.4 各轴的转距102.8.5 链轮、链条的选取校核102.8.6 轴承的选取校核112.9 轴的设计与校核122.9.1 轴的设计122.9.2 轴的强度校核122.10 液压系统原理图15第3章 结论16参 考 文 献17致 谢18第1章 绪论1.1 引言随着中国钢铁消费的板带比近年来一直保持在4042%，但钢带生产一直保持在36%左右，虽然带钢产量也有所增

4、加，主要是大型国有企业挖潜和膨胀来实现的，与企业新的发展几乎没有贡献。高附加值，高技术含量的片，由钢铁公司追求高质量，根据目前的统计，我国只有，热轧钢的生产能力已超200000000吨，约八千万吨的生产能力。在实际生产中，板通常是成卷供应，俗称带，具有尺寸精度高，表面质量好，加工方便，节省材料等。按材料分为普通钢、优质钢两大类；根据热处理方法，冷轧两。冷热钢板的成形过程，对组织与钢板轧制性能影响很大，主要表现在热轧，冷轧只有小钢和板材的生产。热轧是高于再结晶温度的软化压轮材料压制成板或钢截面，材料的变形，但在材料的物理性质没有改变。热轧冷轧，除已车轮滚动压料作进一步的材料有孔蚀除氧化过程中材料

5、的再结晶温度以下的温度再结晶过程。经过大量的冷再结晶退火-冷压（重复2到3次）的过程，在分子水平上的变化，金属材料（再结晶），合金形成的物理特性变化。因此，表面质量好，光洁度高，产品的尺寸精度，性能和组织的产品能够满足一些特殊的使用要求，如电磁特性，深冲性能。冷轧带钢可用于汽车制造，电子产品，汽车，航空航天，精密仪器，罐头食品。在这个过程中热轧、冷轧带钢，成品一般要经过地下卷取机成各种尺寸的钢卷。当在多跨厂房纵向运动时可以使用的驱动钢卷，横向移动的车不能做的，他们需要钢卷转移专用平车。国内一般卷运输部引进国外先进设备入口钢卷小车体和它的轨道，相应的改进是不存在的设备。因此，研究设计是非常必要的

6、。钢卷包装是钢卷储存和运输的重要保护措施。传统的钢卷包装为手工作业,包装质量差、生产效率低和工人劳动强度大是这一落后包装技术的致命弱点。特别是,随着轧制速度的提高,新建的冷轧生产线的能力都在百万吨级,低效率的手工包装根本不能满足生产要求。工业发达国家的钢铁企业都非常重视钢卷包装,将其提高到 保证安全储运,提升产品档次的高度,开发出完整的钢卷包装工艺技术和装备,基本实现了钢卷包装的自动化。在金属板带的生产设备，自动上卷功能是对基础自动化的重要功能。90年代中期，国内带钢生产设备的自动卷取装置。自动上卷控制的主要部分是带钢宽度和高度自动控制。高度自动化是指内孔和在高度方向自动对齐开卷机卷

7、筒，上卷可以准确地设置在滚筒。自动宽度是指卷到卷，宽度设置在中心线的中心。二是实现全过程自动滚动顺序控制。的高度，以不同的方式和形式的自动检测和控制宽度。一辆汽车是一个主要的设备。该装置在整个系统中起着至关重要的作用，它可以运行直接影响冷轧清洗线条件，产品产量和质量。自动过程控制的汽车在整个加载过程中，如果失败，会对设备造成损坏，甚至危及人身安全的。因此，汽车的自动控制，必须准确，及时，安全可靠。在冷轧生产线，进口车先从体积和鞍座位置，然后钢卷直径测量和高度，是准确的，使开卷宽度中心机的芯棒钢轧辊中心线。在这种方式中，开卷机可以正确的左带头，开卷。1.2 主要机械结构分析目前钢卷上料小车身结构

8、主要包括升降装置，导向装置，行走装置和其他装置。有一个不那么有趣的部分是小车轨道。当在多跨厂房纵向运动时可以使用的纵向移动，横向移动的车辆不能做的，他们需要的钢卷转移专用平车。在入口处的体积运输部分，钢卷小车国内一般是引，进国外先进设备，但仍有很多需要改进。首先要解决运输钢钢卷运输过程中的自动定位。可以自动在钢模台车钢卷运输量的过程中的作用，以及机械和前面有连锁关系。一些钢卷运输车可由计算机程序控制，自动生成的实现过程。五机架冷连轧机自动进料端钢卷上料小车为例，钢卷小车的工作流程是：钢辊体积运输车辆停在地面滚动位置，在步进梁式输送机移动梁的钢卷运输，汽车到极限位置的升降装置，和钢卷，在磁带上钢

9、卷打捆机拆除；钢滚下来穿高度，然后走到磨损位置运输钢卷，卷钢辊升降装置旋转，测量钢卷检测头，钢滚动停止，穿带。然后，钢卷和减少对开卷机卷筒中心线标高，车走到开位置，卸料钢卷的开卷机卷筒。当电梯到极限位置，汽车的后端，升降装置地面辊位置。在整个工作过程中，必须由自动控制装置的控制，并可根据计算机的程序操作。其次，另一个是对小车轨道设计的主要问题。小车轨道承受荷载在汽车运行是非常大的，所以为了满足高负荷能力，有必要采用共轨压力板仪。小车轨道采用标准轨道，轨道与支持，为了增加受力面积，增加轨道的承载能力。此外，如何消除啃轨现象小车轨道是一个亟待解决的难题。钢卷上料小车是一个热连轧生产线，将主要用于卷

10、钢卷的卷取机拆卸和运输的打捆站，除了卷取钢卷功能。水平螺旋车行驶模式由驱动两种驱动电机的驱动方式和液压托辊形式，因为不同的需要和各种。根据项目的要求，由于传输距离短，所以液压驱动方式的选择；钢卷上料小车需要有辅助卷取功能，选择滚筒形成线圈的汽车主要是由线圈的车身和钢卷运输铁路的支持的一部分。运输轨道由两个轨道，水平安装，固定的基础上。从下面的卷筒轨道已经扩展到带站。提升线圈车包括车体，支承辊轮，皮带轮架，水平驱动气缸，垂直升降油缸和滚筒式制动缸等。四个支撑轮固定在阀体上，升降架的导向部分为方形结构，由车体定位，两辊固定在升降架的上表面，两辊之间安装一个制动缸，制动块的制动两辊，皮带辊升降架由垂

11、直升降油缸驱动电梯，垂直升降油缸固定在升降架上，另一端固定在车体。上面的部分形成一个整体，是由四个支承辊轴承位于两个水平轨道。水平与驱动缸端连接体，另一端与支架连接固定在基础。汽车的驱动线圈气缸驱动行走的轨道上。三特征定位在水平轨道上的线圈的车，卷取机接受的立场，站在带卷的位置，在上述两个位置之间的等待位置。每个特征的位置是有限的开关提供信号给控制系统，以控制卧式钢卷上料小车。在垂直液压缸位移的内置传感器，高度检测辊升降，通过控制辊高度位置控制系统。在供油回路的压力传感器检测的压力，控制辊升降力。在非制动位制动缸，限位开关的检测，控制制动缸的制动状态控制系统。卷取轴钢卷上料小车卸下从芯轴钢卷，

12、并根据钢卷输送生产要求的步进梁或检查芯轴。钢卷的检验站检验后，钢卷上料小车运回来，步进梁，后称重，捆扎过程疏散，磨机基础。由于卷取轴，步进梁，检查水平位置的芯轴和垂直高度各不相同，因此钢卷上料小车在三之间移动，钢卷上料小车有两个水平和垂直运动，水平运动采用电机驱动，由液压缸驱动的垂直运动。1.3 钢卷自动上料小车研究内容和方法为搞好钢卷自动上料小车的设计，按下列步骤和方法进行1、收集资料了解同类钢卷自动上料小车的工作特点和生产中存在的问题，查阅有关资料。2、 制定设计方案，对存在问题进行设计改进，同时对方案的特点进行分析即方案评述。3、 选择传动系统进行电机容量的选择。4、 对设计方案、主要零

13、件进行设计计算，保证它们的强度和刚度要求。5、 绘制总图、部分部件图和零件图。6、说明设计方法和要求、提出对控制系统的设计要求。7、 进行设计的经济分析与评价。第2章 结构设计2.1 总体设计要求图2-1 钢卷上料小车工作原理图对钢卷小车的设计是集机械，电气，液压控制的半自动设备，电力，变频无级调速，传感器监测安全预测，安全可靠。在作业区，钢板轧制后被运到终点线钢卷的卷钢，所有的运输链承担原运输钢卷，主轧线主要设备改造，生产能力大大提高，以及运输链如旧，设备老化，不能满足生产的需要，因此需要增加侧链中的并行传输链，钢卷部分共享和备用链。但由于现场条件的限制，两个运输链的高低差约5米，约14米的

14、平行距离，钢卷运输车的设计可以满足本案这样的需求由钢卷的主装配架的设计，行走机构钢卷的车，升降装置，电缆链，由液压装配和电气控制系统。小车，移动的钢卷组件安装在钢板焊接钢框架组件，升降组件安装在钢卷平台的底面，用螺栓与钢卷的正确的面向连接的电缆坦克链，和钢卷小车。液压组件固定在钢卷架的下部侧。在控制室操作手柄，通过电气信号操作钢卷上料小车行走。举升柱垂直和线性轴承衬套。小车运行由链轮链条机构驱动，使钢卷上料小车行走轨道的水平，从而达到设计的目的。该车的工作原理：在钢卷上料小车设计，主运动是垂直运动的液压缸和行走机构的水平运动。交流电机驱动行走机构的应用，应采用变频调速。液压缸上升和下降的运动，

15、可用于节流调速方式。钢轧辊机在转弯前卷小车升降台表面，操作换向手柄，使垂直延伸的气缸，升降钢量达到一定的位置，将开关操作钢卷的车，所以在赛道上水平移动到目的地的钢卷的车，然后操作方向键，气缸缓慢下降，钢卷成“V”支撑位置，或下降到较低的柱顶钢钢卷，钢卷上料小车车移动操作按钮，退出。2.2 钢卷上料小车总体结构图2-2 钢卷上料小车示意图对于长×宽×高1643×906×1029毫米的尺寸的小车总体设计，由钢板制成，用于焊接升降结构，底部长×宽900×600毫米，20毫米的钢板厚度，中间三肋钢板焊接而成，在提升一个基础单位气缸的同时，钢卷

16、上料小车平台框架焊接Q235钢板实心板周围，以确保台有可靠的整体刚度和稳定性的极限荷载。在罐顶的基础，底部焊接小车体的钢，四周分别焊接长×宽1643×700毫米厚的板是20毫米。为了增加油缸座钢和稳定性，导向筒是由Q235尺寸外径×高260×330毫米内径为81mm的缸筒焊接在小车体上。2.3 传动装置的结构此车是链传动的使用，该机构的钢卷上料小车工作的基础上。在电机驱动，通过安装轴承和传动轴，传动轴轮，车轮轴沿着移动的钢轨，从而实现钢卷搬运。变速器托架主要取决于焊接在一起，这主要是由于需要制造和安装，而且由于焊接结构有其独特的优势，节省材料和工时，可以

17、非常小，小，易于实现制造。因此，整体结构简单、容易制造。因此，传动装置用螺栓与车架相连接安装在车轮下方。2.4 钢卷上料小车车轮组安装结构钢卷上料小车是一个长方形钢架，Q235钢，钢框边与上部焊接，以增加其稳定性和牢固性，车轮间距804毫米的平行度要求在0.05毫米，两车轮轴间距1081毫米的平行度要求在0.05毫米，安装车轮组可以保证在同一平面上的四个车轮踏面。2.5 钢卷上料小车行走机构的设计原始数据: 参数：举升钢卷最大重量Q=30T，小车速度6m/min,材料宽度1000-2000mm。分析拟定动方案由其工作速度及承载钢卷能力的要求，选择链轮传动，其传动比大，结构紧凑，布置在传动装置的

18、高速级，获得比较小的结构尺寸，工字轨道使钢卷的行走平稳，提高承载能力和传动效率。其传动简图如下图2-3 小车行走机构示意图2.6 选择车轮与轨道并验算其强度2.6.1 轮压值校核及选择车轮和轨道选择车轮与轨道并验算其强度车轮的最大轮压：式中 小车自重，估取为=5000Kg由已知有Q=30000Kg(举升钢卷最大重量30T)载荷率由起重机设计手册选择车轮：当运行速度（V=6m/min）60m/min，1.6，工作类型为中级时，车轮直径为=250mm，轨道为P38，其许用轮压为31t，故可用.2.6.2 车轮疲劳计算疲劳计算时的等效载荷：式中 等效系数由表1-20查得车轮的计算轮压：式中 冲击系数

19、，由表2-7查的。当载荷为第一种时，运行速度V 1时，=1 载荷变化系数，查表2-8，当1.6时，=0.8根据点接触情况计算接触疲劳应力：式中 轨顶弧形半径，由表3-8-15查得。对于车轮材料Q235,由表5-4查得=17000-19000。比较得，故疲劳条件满足。2.7 选择电动机 2.7.1 类型的选择 根据电源的种类，工作要求，工作环境，载荷大小，本设计中选择我国新设计的国际市场上通用的统一系列Y型系列三相异步电动机。2.7.2 功率的确定 计算工作机所需的功率Pw 工作机所需的功率Pw（kw）由工作机的工作负载（阻力）和运动参数计算求得：式中 Fw工作机的阻力（N） Vw工作机的线速度

20、（m/s） Tw工作机的转矩 （N.M） 工作机的效率 2.7.3 工作机的阻力已知V=6m/min=0.1（m/s）又F=G1G2=300005000=35000（N）Fw=35000（N）由手册表1-14查得车轮与钢轨的滚动摩擦系数f0.050.07, 本设计中取 f0.15，Fw=f.F350000×0.15 5250（N）工作机的效率 由手册表1-15查得链传动的0.97 工作机的功率Pw 电机的输出功率 P0由工作机所需功率和传动装置的总效率可求得电动机所需的输出功率 式中为电动机至主传动装置的总效率（包括链轮传动，两对滚动球轴承一弹性联轴器弹性体联轴器）值的计算 12由手

21、册表1-15查得 链轮传动10.97 滚动球轴承2 0.99因此 0.97×0.99 0.96所以 确定电动机的额定功率Pm:按下式确定电动机的额定功率Pm（11.3）P0 功率的大小可据负载状况来决定，由手册第一篇中有关Y系列电动机技术参数的表中，取电动机的额定功率为Pm3KW，符合设计要求。2.7.4 电动机的转速的确定从动轴的转速: r/min按手册表14-1推荐的各种传动机构传动比的范围，取链轮传动的传动比为i1，所以，电机可选择的转速范围为n电动机型号的确定:选择BW系列减速电机BWY27-87-3KW减速机：DCY200-2N i=402.8 计算传动装置的运动参数和动力

22、参数2.8.1 计算总传动比i 传动装置的总传动比 1 式中 nm电动机满载转速 Nw轴转速2.8.2 各轴的转速 I 电动机转速 n19r/min 轴 9r/m2.8.3 各轴的功率 I 轴 P1Pm·23×0.9952.985（kw）II轴 P2P1·1·32.985×0.97×0.99=2.87KW2.8.4 各轴的转距 电机轴 T03640（N·M）I 轴 T1T03640（N·M）II 轴 =3045N2.8.5 链轮、链条的选取校核设轴径d50mm，链传动比i1选择链轮齿数：初步确定Z33定链的节距取K

23、A1.0，齿数系数KZ0.73，单排链，则计算功率为1.选择链条型号和节距根据Pcm8.03KW及n19r/min查表9-11，可选32A 查表的链条节距为P=50.82.计算链节数和中心距初选中心距a0=(3050)P=(3050)x50.8mm=15242540mm取a0=1550 相应的链长节数为取链长节数Lp=94节链长L=LpP/1000=94*50.8/1000=4.8m查表得中心距计算系数f1=0.24467,则链传动的最大中心距为2337.6mm3.计算链速V,确定润滑方式由v=0.252m/s和链号32A,查图9-14可知应采用滴油润滑4.计算压轴力Fp有效圆周力为:链轮水平

24、布置时的压轴Kfp=1.15, 则压轴力为Fp=KfpFe=1.1513580.2=15617.2N计算结果总汇:链条规格:32A单排链,94节,长4.8m大小齿轮数都为33,中心距a=1550压轴力为11904.8N, 轴径d=76,轮径D=209mm2.8.6 轴承的选取校核设计选取运输车工作速度为6m/min则每个轴承所承受的压力为F=525000/4=131250N转速为则查表6-4，选择调心滚子轴承，代号为22214C其基本参数为：d=70mm D=124mm B=31mm =158KN =205KN 径向载荷 =131250N轴向载荷=0N /=0<e =x+y 轴承的寿命因

25、L>h 故轴承寿命满足条件。则轴承选取合适。2.9 轴的设计与校核2.9.1 轴的设计图2-4 小车后轮轴示意图2.9.2 轴的强度校核进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。对于仅仅承受扭矩的轴，应按扭矩强度条件计算；对于只承受弯矩的轴，应按弯矩强度条件计算；对于即承受弯矩又承受扭矩的轴，应按弯矩合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。图2-4 传动轴受力结构简图1.校核轴的强度已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某危险截面做弯矩合成强度校核计算。按第三方强度理论，计算应力：通常由弯矩所产生的弯曲应力是对称循环变应力

26、，而由扭矩所产生的扭转切应力则常常不是对称循环变应力。轴的扭转强度条件为：由上式可得轴直径：2.校核轴的强度：已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某危险截面做弯矩合成强度校核计算。按第三方强度理论，计算应力：对于直径为d的圆轴，弯曲应力为，扭转切应力为,将，代入公式得轴的弯扭合成强度条件为：式中：轴的计算应力，MPa M轴所受的弯矩，N.mm T轴所受的扭矩，N.mm W轴的抗弯截面系数， 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力3. 按疲劳强度条件进行精确校核求出计算安全系数并应使其稍大于或至少等于设计安全系数S,即:4.轴的刚度校核计算轴的弯曲刚度校核计算：式中：阶梯轴第i段的长度，mm 阶梯轴第i段的直

27、径，mm 阶梯轴的计算长度，mm 阶梯轴计算长度内的轴段数。当载荷作用与两支承之间时，Ll（l为支承跨距）；当载荷作用于悬臂端时，L=l+K（K为轴的悬臂长度，mm）。轴的弯曲刚度条件为：挠度 偏转角 式中：轴的允许挠度，mm轴的允许偏转角，rad轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。圆轴扭转角的计算公式为：光轴 阶梯轴 式中：T轴所受的扭矩，N.mm G轴的材料的剪切弹性模量，MPa，对于钢材，轴的截面的极惯性矩，对于圆轴，L阶梯轴受扭矩作用的长度，mm ，分别代表阶梯轴第i段上所受的扭矩，长度和极惯性矩，单位同前 Z阶梯轴受扭矩作用的轴段数。轴的扭转刚度条件为：式中，为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关。2.10 液压系统原理图图2-5 液压系统原理图第3章 结论本文是对钢卷小车车体及其轨道进行的结构设计。以上是小车车体的设计计算的全过程。主要是对小车升降装置中的液压缸和液压缸参数的选择以及与液压缸相关的零部件的结构尺寸计算、车体结构中对车体钢板的强度计算以及车体与车体框架和支座与车体框架的螺栓联接的计算、行走装置中对轴的强度校核计算。在设计和计算过程中涉及、运用了许多基础及专业知识，如：机械制图、机械原理、机械设计、机械制造工艺学、轧钢机械、液压传动、理论力学、材料力学等等。这些专业课程的学习为我们展开此次