机械毕业设计（论文）90T热轧钢板运输车设计[电动平车]【单独论文不含图】

安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 安徽工业大学 毕业设计(论文)任务书课题名称90T热轧钢板运输车设计学 院 机械工程学院专业班级过程装备与控制工程 081班姓 名学 号毕业设计（论文）的主要内容:1. 文献检索与综述。起重运输机械、电动平车或冶金车辆。2. 热轧钢板运输车总体方案设计。3. 热轧钢板运输车主要工艺参数确定和力能参数计算。4. 传动系统设计，主要零部件设计及强度校核。5. 说明书不少于40页、5000字英文文献翻译、300字中英文摘要。设计图不少于3张A0（CAD总图、部件图、零件图，手绘1张A1）。指导教师签字： 摘 要本文介绍了三相低压轨道供电电动平车的设计。低压轨道供电电动平车，一种电动有轨厂内运输车辆，主要解决相邻车间内无法移送设备以及安全的问题。本设计中的电动平车利用低压轨道供电实现车间之间的钢板运输，弥补了以前高压供电平车的高压危险，又省去了拖缆运输车的繁琐，容易实现遥控和自动化，给厂区布置带来很大方便。此种电动平车结构简单、使用方便、容易维护、承载能力大、污染少，安全可靠，实用性强，而且节约能源，广泛用于机器制造和冶金工厂，作为车间内部配合吊车运输重物过跨之用。关键词：低压轨道供电；钢板运输车；电动平车单独论文不含图，加153893706AbstractThis paper introduces the three-phase low pressure track power electric lockstitches design. Low pressure track power electric lockstitches, a kind of transport vehicles in factory, mainly to solve the adjacent workshops cant transportation and safety issue. The design of low pressure track power electric lockstitches realizes the steel plate transportation between workshops and solves the high pressure dangerous, which becomes simple and easy to realize the remote control and automation and brings great convenience to the factory. This electric lockstitch has simple structure and is convenient operation, easy maintenance, carrying capacity, less pollution, safe and reliable, practical strong, which is to save energy and widely used in machine manufacture and metallurgy factories for workshop internal heavy loads transportation.Keywords: Low voltage track power; Steel plate truck; Electric lockstitches目 录1.总 论1前言11.1所涉及课题的国内外技术概况和发展概况11.1.1电动平车国内外技术概况11.1.2电动平车的历史与发展概况21.2车间生产工艺及设备配置21.2.1车间生产工艺21.2.1.1电动平车制造执行标准21.2.1.2车间生产工艺流程31.2.1.3主要制造工艺31.2.2平车种类及配置41.2.2.1平车种类41.2.2.2轨道平车车辆配置61.3原有设备或工艺薄弱环节及改进措施61.3.1原有设备或工艺薄弱环节61.3.2设备或工艺改进措施71.4企业环保状况及评价电动平车将是节能减排投资亮点72.90T电动平车方案设计82.1性能要求82.1.1背景技术82.1.2技术要求82.1.3操作规程82.1.4电动平车巡回检查内容92.2总体方案设计92.3机械装置112.3.1传动系统112.3.1.1主动轮的布置方案112.3.1.2主动轮驱动型式112.3.2车架工艺132.3.3热钢板支承工艺142.3.4车轮与轨道142.3.4.1车轮142.3.4.2轨道162.4供电装置173.力能参数计算183.1车轮与轨道的选择183.2车轮强度校核193.2.1车轮的计算轮压193.2.2车轮踏面疲劳接触应力计算203.2.3强度校核计算203.3运行机构的计算213.3.1运行阻力矩的计算213.3.1.1平稳运行阶段213.3.1.2启动阶段233.3.2电动机和减速器的选择243.3.2.1电动机的选择243.3.2.2减速器的选择253.3.2.3验算起动时间263.3.2.4验算平均加速度263.3.2.5电动机发热验算263.3.3打滑验算273.3.3.1起动时的不打滑条件283.3.3.2制动时的不打滑条件293.3.4联轴器的选择293.4轴与轴承的设计及校核303.4.1轴的设计及校核303.4.1.1主动车轮组轴的设计及校核303.4.1.2从动车轮组轴的设计及校核353.4.2轴承的选择及校核353.4.3键的选择及校核36结论37致谢38参考文献39附录 英文翻译40装订线1. 总 论前言 电动平车，又称电动平板车、电平车、台车、过跨车、地爬车等，是一种厂内有轨电动运输车辆，首先它是一种轨道型运输车辆，需要在地面上铺设轨道，轨道一般为工字型面接触道轨；其次它是电驱动车辆，在电机减速机驱动下自动运行，再次它是一种平板车，台面平整无厢盖，特殊情况下也可以是非平面但无厢盖，车体无方向盘只有前进后退方向(即使转弯也城靠轨道转弯)。此种车辆具有结构简单、使用方便、承载能力大、不怕脏不怕砸、维护容易、使用寿命长等特点，因其方便、壮实、经济、实用、易清理等诸多优点，成为企业厂房内部及厂房与厂房之间短距离定点频繁运载重物的首选运输工具。电动平车主要分类：l 轨道电动平车l 拖缆电动平车l 蓄电池系列电动平车l 转盘换轨电动平车l 钢渣系列电动平车小车l 推拉电动平车卷l 筒供电电动平车1.1 所涉及课题的国内外技术概况和发展概况1.1.1 电动平车国内外技术概况电动平车主动轮的驱动形式主要有集中驱动和分别驱动两种。集中驱动是以一台电动机通过传动轴来带动两边主动轮的驱动形式，其特点是只用一台电动机与一台减速器，传动系统复杂笨重；分别驱动是指电动机分别驱动主动轮，其优点是布置、安装、维修方便，自重也较轻，但要求两边同步。国内外技术的主要不同在于传动系统的不同。国外多用“三合一”驱动形式，即电动机、减速器、制动器结合成一整体。电动机采用带制动器的电动机，减速器用行星减速器(摆线针轮减速器)或采用回归式二级减速器。两端用法兰盘分别于电动机及车轮角型轴承箱联接。这种“三合一”驱动形式的优点是：体积小、重量轻、结构紧凑；便于组织专业制造厂生产配套，有利于提高产品质量。提高生产率和降低成本，很有发展前途。而国内的传动系统多种多样、五花八门，但是国内生产的电动平车价格便宜，国产自立品牌强势突围，自己生产替代进口，也为国内的工业的发展带来崭新的生机。目前，中国电动平车行业已进入从科研化迈向产业化的关键时期。发展低速电动平车是当前最有效、最经济、最环保的节能减排方式。希望国家相关部门制定低速电动平车市场准入机制，加大科技研发的投入，引领我国电动平车的发展，发挥市场和资源的优势，形成有较强竞争力的电动汽车及关键零部件工业的体系，满足电动平车的产业化发展需求。1.1.2 电动平车的历史与发展概况N系列的平车1950年就开始生产，如N1型，1952年生产了一批载重40t的N4型平车。N6型载重为60t、底架长度为12.5m。以后N6型经过改进，定型为N60型，1955年生产。1956年开始生产N12型平车，载重60t。自1966年起开始大批量生产N16型平车。该型车的特点是，底架上铺设70mm厚的木地板，车两端具有全钢焊接的活动端壁板，克服了木质端板强度不足的弱点，放倒后可作渡板，供所运机动车辆自行装卸。1970年，设计试制集重能力较大、能装运较重预应力钢筋混凝土桥梁的N17型平车。该车型的活动侧壁板数量较多，全车共有12块，可以使开闭轻便。侧壁板采用锁铁式锁闭机构，使其处于垂直位置能紧密关闭，放下时不会产生晃动。1998年制造的NX17A型平车集装箱两用平车(也称XN17A型)既保留原N17A型平车的基本结构型式，又能适应市场需求，提高车辆适应性和利用率。目前该车可按平车用，均布装载60吨；又可按集装箱平车用，装运1个箱重30.48吨或2个箱重24吨或5个箱重10吨集装箱。今后将继续开发平车-集装箱两用车，逐步淘汰单一用途平车，优化既有平车-集装箱两用车结构，增大车辆地板面积，降低车辆自重系数，使载重量达到65t。研究运行速度提高后，侧向力对集装箱及车辆运行安全的影响。研究自动锁定锁头、竹木复合地板在平车上的应用。随着现在是新月异的变化平车的概念已演变为电动平车:电动平车，是一种电动有轨厂内运输车辆。又称台车、过跨车。它具有结构简单、使用方便、容易维护、承载能力大、污染少等优点。广泛用于机器制造和冶金工厂，作为车间内部配合吊车运输重物过跨之用。1.2 车间生产工艺及设备配置1.2.1 车间生产工艺1.2.1.1 电动平车制造执行标准l JB/T 6127-92 电动平车技术条件l Q/W 320209203 冶金特种车辆技术条件l JB/ZQ 4000.3-86 焊接件通用技术条件l JB/ZQ 4000.2-86 切削加工通用技术条件l JB/ZQ 4000.9-86 装配通用技术条件l JB/ZQ 4000.5-86 铸件通用技术条件l GB5056-93 设备电力装置设计规范l JB/ZQ 4000.10-86 涂装通用技术条件l JB/ZQ 4000.1-86 产品检查通用技术条件1.2.1.2 车间生产工艺流程下料 焊接车架成形 主动轮对及从动轮对安装 与车驾固定 安装减速机 安装变压器 布线 安装导电装置 翻身油漆图1-11.2.1.3 主要制造工艺l 主梁制造工艺 优质定尺钢板放样 拼接 专用自动割下料 喷丸处理 检验 涂防锈漆 专用平台拼装 半自动CO2气体保护焊机焊接 检验 校正 总检 车体组装 检验 喷涂 总检 包装发运l 主梁焊接工艺a) 严格执行焊接工艺指导书，采用CO2气体保护焊和合理的焊接次序，如同步收缩法以及专用焊接翻转工装等，以保证焊接强度并有效控制焊接变形。b) 焊缝坡口应符合GB985和GB986的规定。c) 焊缝外部检查不得有目测可见的明显缺陷，这些缺陷按GB6417的分类为：裂纹、孔穴、固体夹杂、未溶合和未焊透、形状缺陷及上述以外的其它缺陷。d) H钢槽钢的翼缘板、腹板的对接焊缝应进行无损探伤，射线探伤时应不低于GB3323中规定的级；超声波探伤时应不低于JB1152中规定的级。l 防腐涂层工艺钢材采取防锈预处理后，用抗腐蚀性能好的环氧富锌底漆，氯化橡胶面漆，喷二度底漆、二度面漆，以确保使用寿命。 面漆做到均匀、细致、光亮、完整与色泽一致。面漆颜色符合协议。漆膜附着力符合GB9286中的有关质量的要求，漆膜厚度120m。1.2.2 平车种类及配置1.2.2.1 平车种类l KPC系列电缆卷筒轨道平车KPC系列电缆卷筒轨道平车、电动平车,是以交380V供电，由电缆线经磁滞耦合式电缆卷筒给平车上YZ起重冶金用电机提供电力，电机拖动平车运行。磁滞耦合式电缆卷筒将确保电缆受力均匀不易拉坏，根据平车运行方向自动将电缆卷起或放出。适用运行距离为小于100米，平车结构简单可靠，价格经济，轨道施工方便。可在两轨道中间开设护线槽。图1-2l KPD系列低压交流轨道平车KPD系列低压交流轨道平车是由地面降压变压器(控制柜)将三相交流380V降压至三相交流36V, 经行车轨道，滑触器，馈送给平车上车载升压变压器，升压至交流380V，供交流电动机使用拖动平车运行。由于行走轨道兼作平车的导电轨，所以轨道施工要求较高，须保证轨道绝缘，运行距离较长时须增加降压变压器个数。图1-3l KPXQ系列带转盘蓄电池轨道平车KPXQ系列带转盘蓄电池轨道平车、电动平车，是以蓄电池为动力源，一路控制系统给直流牵引电机提供电力，拖动平车运行，同时另一路控制系统可单独控制台面自转，平车具有对轨道无绝缘要求，主要用于喷砂房，喷洗房。图1-4l KPS转弯电动平车我公司KPS系列转弯电动平车，是在KPXD蓄电池轨道平车或在KPD(Z)低压轨道平车的基础上增加了以套回转支承转向机构，从而使电动平车转向灵活，适应弯轨上行驶，减少车轮同钢轨的碰轨，轧轨现象，能有效的延长车轮及钢轨的使用寿命。图1-5l KPXD系列喷砂房用轨道平车KPXD系列喷砂房用轨道平车，是以蓄电池为动力源，给直流牵引电机提供电力，拖动平车运行，平车具有对轨道无绝缘要求，运行距离不受限制，能在弯道，道岔上行驶，机动灵活(可在多条轨道之间交换使用)安全性能高适用面广等特点。图1-61.2.2.2 轨道平车车辆配置l 轨道电动平车电控系统：配置先进的电控器、加速器，最大限度延长蓄电池的供电时间和使用寿命。 l 轨道平车动力系统：采用国内前位的高负载、性能强的直流电机，确保优良的抗过载能力及良好的动力输出。 l 轨道平车电源系统：采用优质铅酸蓄电池，相对普通铅酸蓄电池寿命提高近两倍。大容量蓄电池增长产品连续续航时间。 l 轨道平车制动方式：采用电磁式轴刹或机械式轮刹，制动力强劲。 l 轨道电动平车车身涂装：轨道电动平车车体颜色用户可任意选择。 l 轨道电动平车控制方式：产品设计有遥控及线控两种控制方式。1.3 原有设备或工艺薄弱环节及改进措施1.3.1 原有设备或工艺薄弱环节目前电动平车生产技术越来越成熟，但是不乏一些需要改进的环节。在这里着重介绍一下电动平车安装焊接夹渣焊接缺陷。电动平车夹渣是指残留在电动平车焊缝金属中的溶渣,即由于焊接冶金过程中熔池中的一些非金属夹杂物在结晶过程中来不及浮出而残存在焊缝内部。药芯焊丝和埋弧焊容易产生夹渣。夹渣的产生与焊接方法、焊材(焊丝、焊剂)及被焊母材的成份纯度有关。夹渣主要分为根部夹渣、焊层及晶界夹渣、缝焊内夹渣。不仅降低力学性能，而且增加了产生热裂纹的倾向，诱发厚板的层状撕裂。产生原因：l 焊接电流太小，液态金属和熔渣分不开；l 焊接速度过快，熔渣来不及浮出来；l 多层焊对工件边缘和焊缝清理不干净；l 运条角度不正确。1.3.2 设备或工艺改进措施这里就上述的电动平车安装焊接夹渣焊接缺陷阐述一下改进的方案和措施。应正确选择焊接材料(焊丝纯度、焊剂)，控制母材硫磷的含量，工艺上应选择适当的焊接参数，使熔池存在时间不要太短。多层焊时，注意清除前道焊渣，正确运条，以利于熔渣浮出。1.4 企业环保状况及评价电动平车将是节能减排投资亮点资料表明，目前全社会能耗的70%集中在冶金、化工、建材等领域。因此，工业被看成是节能投资潜力最大的部门。其中工业电动机用电量占全国总用电量的2/3，且一半用于风机、泵、压缩机的驱动，约2/3的风机、泵类机械在运行中需要调节流量。同时，在全国约1000多万台工业电动机中，若能采用高参数、大容量发电机组及高效辅机，工业部门供电煤耗可降低10%左右。另外，电动平车现有50万台工业锅炉及10多万台工业窑炉，他们的热效率约为60%至70%，与国外相比差10至15个百分点。如果对其节能改造，如使用动力配煤、型煤就可以取得显著的节能效果。节能环保行业景气度长期向好。从宏观方向来看，今年我国经济发展的重点将从“保增长”转变为“调结构”,节能减排等相关产业有望得到国家政策的充分支持。我们预测未来5年节能行业的年均增长率将达到30%,部分子行业增速将超过50%。核电的成长性最为确定，进入壁垒又较高，为最为看好的新能源子行业。风电在连续高增长后将面临增速的回落。光伏2010年下半年受德国政策影响下半年不如上半年。因此我比较看好核电和新能源电机。 建议国家行业主管部门牵头，在新能源平车领域中，制定相应的政策标准，发展低速电动平车，以其安全性、适用性、经济性及对交通、能源和社会的良好示范作用，加快推进电动平车的研发与产业化进程，提升我国电动平车产业的综合竞争力。装订线422. 90T电动平车方案设计2.1 性能要求2.1.1 背景技术目前车间运送移动设备一般都采用行车，但由于行车采用的是置于车间顶部的轨道来带动，因此在两个相邻的车间内就无法移送设备，存在一定的局限性，又因为行车位置较高，车间内噪音大，工人们不容易注意到行车的运动，容易发生危险。2.1.2 技术要求l 钢板运输车总体方案设计合理正确；l 力能参数设计计算程序原理正确，结果无误；l 传动系统方案良好，安全可靠；l 装配图结构设计合理，能满足热钢板运等工艺的要求；l 零件图符合使用和制造工艺要求。2.1.3 操作规程l 操作者必须熟悉本设备结构性能，经考试合格取得操作证后方可独立操作。l 操作者要认真做到“三好”(管好、用好、修好)“四会”(会使用、会保养、会检查、会排除故障)。l 操作者必须遵守使用设备的“五项纪律”和维护设备的“四项要求”的规定。l 操作者要随时按照“巡回检查内容”的要求对设备进行检查。l 严格按照设备润滑图表规定进行加油，做到“五定”(定时、定点、定量、定质、定人)，注油后应将油杯(池)的盖子盖好。l 严禁超规范、超负荷使用设备。 l 装运重物时必须平稳轻放，保证重量分布均匀，严禁偏重。l 开动设备前必须首先发出信号，查看运动方向无人、无障碍物方可开动，起、停平稳不准碰撞终点挡铁。l 启动开关不能行走时应立即检查，防止烧坏电机或导致其它事故。l 变换运动方向时，必须待运动完全停止后再反向开动。l 经常检查各部运转情况，如发现电机、轴承温度升高或异常声音时，应立即停车检查。l 不得开动电平车去顶、撞、拖、拉铁道上的车辆。l 前进、后退方向标志明显，与开关逆、顺一致。严禁操作者离开或托人代管开动着的设备。l 对蓄电池供电电平车，电量不足时应及时将蓄电池抽出按要求进行充电，并换上备用蓄电池进行工作。l 蓄电池的更换及充电工作应由专人负责。l 下班前必须卸掉负荷切断电源，按照制度进行清扫。2.1.4 电动平车巡回检查内容一、行走机构：1、电机、联轴节、减速机(减速齿轮)不松动，运转正常；2、减速机(减速齿轮)油量充足，油质符合要求，无灰尘杂物。3、制动器灵敏好用，制动轮接触正确无严重磨损；4、车轮接触正确，转动良好。二、车体部分：1、车体不变形；2、车台平整无砸坑；3、全车整洁。三、电气部分：1、滑线与滑块(电缆)接触良好，移动灵活，线架牢固完好(或蓄电池的电量充足)；2、电器开关灵敏好用；3、电铃声音宏亮；4、各部电器绝缘良好。四、其它部分：1、保养资料齐全、清洁；2、设备机件完整。2.2 总体方案设计低压轨道供电电动平车，一种电动有轨厂内运输车辆，主要解决相邻车间内无法移送设备以及安全的问题。包括车架、车轮、导轨、电气控制箱、地面降压变压器和电机减速器，其特征是，车轮两两相对通过车轴连接，车轮通过扁担轴承座安装在车架横梁下，形成主动轮对和被动轮对；电机减速器固定在主动轮对的车轴上；电气控制箱固定在车架底部靠外的部位；导轨分别位于两侧车轮的下方和车架中轴线的下方，导轨上分别设有导电装置；地面降压变压器与导轨电连接。此电动平车安全可靠、不妨碍交叉运输，易实现遥控和自动化，结构简单、使用方便、容易维护、承载能力大、污染少，可配合吊车运输重物过跨之用。低压轨道供电电动平车，包括车架、车轮、导轨、电气控制箱、地面降压变压器和电机减速器，其特征是，车轮两两相对通过车轴连接，车轮通过扁担轴承座安装在车架横梁下，形成主动轮对和被动轮对；电机减速器固定在主动轮对的车轴上；电气控制箱固定在车架底部靠外的部位；导轨分别位于两侧车轮的下方和车架中轴线的下方，导轨上分别设有导电装置；地面降压变压器与导轨电连接；车架是用四根纵梁和若干横梁及铺板焊接而成的框架；电气控制箱包括车载升压变压器和电气控制系统；导电装置包括摩电块、滑块和导框，导框固定在车架上，导框内设有滑块，滑块一端与车架间设有弹簧，另一端连接摩电块；主动轮对和被动轮对之间分别设有两个导电装置；车架前后各设一个连接挂钩；车架两侧设置起吊孔；车架底部设有警示灯，警示灯与电气控制箱内的电气控制系统电连接；车架底部设有光电开关，光电开关与电气控制箱内的电气控制系统电连接；车轮和车轴间设有绝缘套和绝缘垫，绝缘套上设有内外键，分别与车轮和车轴相配合。如图2-1所示，低压轨道供电电动平车，包括车架1、车轮2、导轨3、电气控制箱4、地面降压变压器5和电机减速器6，车轮2两两相对通过车轴7连接，形成主动轮对和被动轮对，车轮2通过扁担轴承座安装在车架1横梁下，这种结构有效降低了台面高度，侧向稳定性、轴承承载能力提高，车架1受力有利；电机减速器6固定在主动轮对的车轴7上；电气控制箱4固定在车架1底部靠外的部位；导轨3分别位于两侧车轮2的下方和车架1中轴线的下方，导轨3上分别设有导电装置9；地面降压变压器5与导轨3电连接。图2-1 1车架2车轮3导轨4电气控制箱5地面降压变压器6电机减速器7车轴9导电装置此种低压轨道供电电动平车优点是：不用电缆，故安全可靠、不怕烫，不怕砸，不妨碍交叉运输，易实现遥控和自动化，结构简单、使用方便、容易维护、承载能力大、污染少，可配合吊车运输重物过跨之用。2.3 机械装置2.3.1 传动系统2.3.1.1 主动轮的布置方案电动平车的运行机构的驱动依靠主动轮与轨道间的摩擦力(通常称为附着力或粘着力)。为了保证足够的驱动力，起重机应当有足够数目的驱动轮(主动轮)，通常约为总轮数的一半。速度小的平车也可采用总轮数的四分之一作驱动轮；速度大的需要全部车轮驱动。在部分驱动的车轮系统中，主动轮的布置应能保证主动轮在任何情况下具有足够的轮压，以保证足够的驱动附着力。如果布置不当，会使主动轮轮压不足，产生打滑，加速车轮磨损。主动车轮的布置方案主要有单边布置(图2-2a)、对面布置(图2-2b)、对角布置(图2-2c)和四角布置(图2-2d)，此种电动平车采用的是对面布置(图2-2b)，这种布置能够保证主动轮压之和不随平车的位置而改变。图2-2主动轮的布置方案2.3.1.2 主动轮驱动型式主动轮的驱动型式有集中驱动与分别驱动两种。l 集中驱动 它是以一台电动机通过传动轴来带动两边主动轮的驱动型式。这种型式只用一台电动机与一台减速器，但传动轴系统(包括轴、轴承与联轴器)复杂笨重，故目前只用于小车运行机构(图2-3)。l 分别驱动 其特点是电动机分别驱动主动轮，其优点是布置、安装、维修方便，自重也较轻，但要求两边同步。但是在厂房有很多堆料，有时会有碰撞。图2-3 集中驱动的小车运行机构1-电动机 2-减速器 3-制动器 4-浮动轴 5-车轮 6-联轴器综合考虑厂区的环境情况以及现在采用“三合一”减速器(图2-4)，此电动平车采用“三合一”减速器集中驱动型式。这种驱动型式的优点是：体积小、重量轻、结构紧凑；便于组织专业制造厂生产配套，有利于提高产品质量，提高生产率和降低成本，很有发展前途。“三合一”减速器图(GKA127)图2-42.3.2 车架工艺车架1是用四根纵梁和若干横梁及铺板焊接而成的框架，通常采用大型槽钢作为车架的纵、横梁，采取八点承载，车架1受力均匀。如图2-5所示。图2-5 车架2.3.3 热钢板支承工艺本车用于运输温度为850的钢板坯，为了保护车体台面不会因长期受热而变形以及电气装置安全可靠动作，因此在台面上设计四周围栏高120mm，厚16mm，间距1100mm，型号为P38的钢轨9根(见图2-6)，并在钢轨之间砌耐火砖，在钢轨与耐火砖的空间内加灌隔热砂，达到隔热支承热钢板的作用。图2-6 热钢板支承工艺2.3.4 车轮与轨道2.3.4.1 车轮车轮是用来支承整个电动平车重量并使其行使的装置。车轮按轮缘形式可以分为双轮缘、单轮缘和无轮缘三种(见图2-7).轮缘的作用是导向和防止脱轨。在通常情况下，大车车轮采用双轮缘，小车车轮多采用单轮缘，安装时，把轮缘安置轨道外侧。如果采用无轮缘车轮，则应另装水平轮来导向和防止脱轨，应用水平轮既可以起导向作用，又能避免轮缘摩擦阻力。为了弥补轨道铺设和车轮安装时产生误差，双轮缘车轮工作表面宽度比轨顶稍宽，轨顶两侧间隙之和，对于大车轮取33-40mm，对于小车车轮取10-2-mm；对于单轮缘车轮，单侧间隙取5-10mm。图2-7 车轮型式a)双轮缘 b)单轮缘 c)无轮缘平车的车轮组大体分为以下两种型式：（1） 车轮装在固定的心轴上(见图2-8)，用定轴件把车轮轴固定在车架上，车轮在轴上可以自由转动。轮毂与轴之间可以装入滑动轴承或滚动轴承。在选择轴承时，除径向载荷外，还必须考虑到小车运行时可能产生的轴向载荷。如主动轮采用这种车轮组时，它的驱动力矩系通过齿轮传给车轮。这时如齿轮直径不大，可直接安装在车轮轮毂上，也可与车轮作为议题；如齿轮直径较大，则制成齿冠，用螺钉与轮辐联接。联接螺栓如用光制，则按剪切计算；如用粗制，则须配装抗剪套，抗剪套是精车的，这时螺栓按拉伸计算。如齿轮和车轮分别加工时，一定要有装配面。这种带齿冠的主动轮，去掉齿冠，就可以当做从动轮用。图2-8 安装在定心轴上的车轮组（2） 车轮装在转轴或转心轴上(见图2-9)，装在转轴上成为主动轮，装在转心轴上则成为从动轮。为了便于装拆及维护，广泛采用将轴承装在特制的角形轴承箱1中，然后再把轴承箱联接到车架上的方式。车轮轴承2通常采用滚动轴承，在可能条件下推荐采用向心球面滚动轴承。这种车轮组安装拆卸极为方便，便于装配和维修。因此，广泛应用在现在平车和起重机中。图2-9 安装在转轴和转心轴上的车轮组a) 从动车轮 b) 主动车轮通常车轮缘与轨道侧面之间设计有一定的间隙，在正常运行情况下，它们不会接触。但有时车轮不在轨道中心部位运行，从而发生车轮轮缘与轨道侧面相接触(摩擦)的啃轨现象。大小车轮的垂直偏斜值a，即测量长度L的下端点到铅垂线的距离，其值不应超过L / 350。两侧车轮的垂直偏斜方向应呈“V”状，即车轮上部应向外，当平车受载后车轮就会趋近垂直。为了校正车轮的垂直偏斜值a，应在角形箱与水平定位键或水平定位健与端梁弯板间加垫来解决。在车轮的哪边轴承箱处加垫要根据车轮的偏斜方向而定，如果车轮向右偏，在左边加垫；反之，则在右边加垫。车轮材料应根据驱动方式、运行速度和平车工作类型等因素来确定。对机械驱动而速度大于30m/min，中级或中级以上工作类型，建议采用不低于ZG55的铸钢，并进行表面淬火(火焰淬火或高频淬火)，硬度不低于HB320-350，淬火深度不小于5mm。对人力驱动或机械驱动轻级工作类型，速度小于30m/min时，可采用铸铁车轮，表面硬度为HB180-240。2.3.4.2 轨道轨道用来承受平车车轮传来的集中压力，并引导小车运行。所以平车用的轨道都采用标准的或特殊的轧制型钢或钢轨。它们应符合车轮的要求，同时也应考虑如何固定。通常中小型平车，小车轨道采用P型铁路钢轨，也可采用方钢；大型的平车轨道采用P型或QU型专用钢轨。这些轨道用压板和螺钉固定。2.4 供电装置图2-1所示的电气控制箱4包括车载升压变压器和电气控制系统，提供的电能经电气系统控制平车前进或后退运行；导电装置9(如图2-10)包括摩电块 91、滑块92和导框93，导框93固定在车架1上，导框93内设有滑块92，滑块92一端与车架1间设有弹簧10，另一端连接摩电块91，借助于在轨道上滑动的摩电块91导电，滑块92可在导框93内上下滑动，主动轮对和被动轮对之间分别设有两个导电装置9，以保证摩电块91始终与钢轨可靠接触，导电装置9将轨道馈送的36V交流电引接到平车上并通过电缆送至电气控制箱4，摩电块91磨损较大时，可转过90度再用，导电装置9和车架1是绝缘的；车架1前后各设一个连接挂钩11，必要时可以牵引其他平车或被牵引；车架1两侧设置起吊孔12便于吊运；车架1底部设有警示灯13，警示灯13与电气控制箱4内的电气控制系统电连接，在车体运动时，可以起到警示作用；车架1底部设有光电开关14，光电开关14与电气控制箱4内的电气控制系统电连接，光电开关14用来检测车体前方是否有障碍物，当与障碍物之间的距离达到设定的最小距离时，车体自动停止，提高安全性；车轮2和车轴7间设有绝缘套15和绝缘垫，绝缘套15上设有内外键，分别与车轮2和车轴7相配合，绝缘套15采用高机械性能的绝缘材料尼龙制成，通过绝缘套15的带动可以使车轮2和轴7同步转动，同时还可以防止车身带电。图2-10 供电装置 91摩电块92滑块93导框3. 力能参数计算3.1 车轮与轨道的选择表3-1 电动平车的原始参数要求载重量(t)估计自重(t)轨 距钢轨规格kg/m工作类型车面高度车面大小走行速度(m/min)钢坯温度运转持续率%90211435P50中级90011m2.6m2085025%根据表3-1，小车运行速度, ,工作类型为中级，查表3-3，初选车轮直径为 (车轮踏面直径)。结合表3-2，初选轨道型号为P50。常用车轮直径规格和相应的轨道型式见表3-2。 表3-2 车轮直径规格和相应的轨道型号小车车轮大车车轮车轮直径mm250350400500500600700800900轨道型号P11P18P24P38P43P38QU70P38P43QU70P43P50QU70QU70QU80 表3-3 车轮组最大许用轮压3.2 车轮强度校核3.2.1 车轮的计算轮压根据经验，车轮在使用中，多为疲劳损坏。因此，对车轮应按第类载荷情况进行疲劳计算，再按第类载荷进行强度校核。查起重运输机械，车轮的等效轮压 (3-1)其中最大轮压Pmax = (Q +G)/4 = (900 + 210)/4 kN =277.5 kN；最小轮压Pmin =G/4 = 210/4 kN =52.5 kN。带入公式(3-1)，得等效轮压查起重运输机械，车轮的计算轮压Pj由下式求出，即 (3-2)式中: kc 冲击系数，与运行速度有关，其值见表3-4； 载荷变化系数，其值根据等效载荷Qd与小车的自重G的比值从表3-5中选取 (等效载荷，为等效系数，对于中级取0.6) 。带入公式(3-2)，得表3-4 冲击系数载荷情况运行速度m/s111.51.633第类载荷kc1.01.051.11.15第类载荷kc1.01.11.21.3表3-5 载荷变化系数Qd/G0.050.100.150.20.30.40.50.60.70.91.11.51.60.980.960.940.920.900.880.860.850.840.830.820.810.8强度校核时的最大计算轮压 (3-3)带入公式(3-3)，得3.2.2 车轮踏面疲劳接触应力计算车轮与轨道为线接触情况，这时轨顶的曲率半径为，车轮半径r= Dc /2=700/2 mm,根据赫兹公式可导出线接触时的局部挤压应力为 (3-4)式中 b车轮与轨道的有效接触宽度(取b =80 mm=8 cm)； Dc车轮踏面直径(cm)；线接触时的许用接触应力见表3-6。带入公式(3-4)，得 所以满足要求表3-6 许用接触应力代号车轮材料许用接触应力(MPa)最大许用接触应力(MPa)ZG55650750800900ZG55SiMn700800850950ZG50MnMo80085095010503.2.3 强度校核计算车轮与轨道为线接触情况： (3-5) 带入公式(3-5)，得 所以满足要求3.3 运行机构的计算3.3.1 运行阻力矩的计算3.3.1.1 平稳运行阶段在小车运行时，电动机须克服摩擦阻力、道路坡度阻力和风阻力；其中摩擦阻力是最主要的阻力，我们在这里就不考虑道路坡度阻力和风阻力。 图3-1小车运行时，其主要摩擦阻力矩有：车轮踏面在轨道上的滚动摩擦阻力矩；车轮轴承的摩擦阻力矩；附加摩擦阻力矩(包括车轮轮缘与轨道的摩擦阻力矩和轨道的弯曲及不平坦处的阻力矩等)。考虑、两项摩擦阻力矩时考虑、/两项摩擦阻力矩时 (3-7)式中 G、Q分别为小车重量和起重量； k滚动摩擦系数，它与车轮和轨道的机械性质、几何尺寸及接触表面情况有关，从表3-7查得k=0.0006； 车轮轴承摩擦系数，从表3-8查得=0.015； d轴承内径,我们选取的轴承32230内径d=0.15m； 车轮轮缘与轨道的摩擦、轨道的弯曲与不平行性、轨道不直以及运转时车轮的摆动等因素有关，从表3-9查得=1.5。表3-7 滚动摩擦系数表3-8 车轮轴承摩擦系数表3-9 附加摩擦阻力系数带入公式(3-7)，得 相应的运行摩擦阻力 (3-8)其中Dc车轮直径带入公式(3-8)，得 由于我们设计的小车不考虑道路坡度阻力和风阻力，所以在平稳运行阶段，电动机轴上须克服的静阻力静阻力矩为 (3-9)其中为运行机构的效率，取=0.95；i为减速器的传动比，我们选取的GKA127三合一减速器的传动比i =109.66带入公式(3-9)，得 3.3.1.2 启动阶段在启动加速阶段，电动机除克服上述平稳运行的静阻力外，还必须克服运行机构转动质量和移动质量的惯性力。l 使运行机构转动零件加速时(换算到第轴上)的动力矩。查起重运输机械，得 (3-10)式中 m运行机构驱动的电动机台数， m = 1； C校正系数，通常取C = 1.101.20； (GD2)1 第一根轴上零件的飞轮矩，是联轴器的飞轮矩与电动机的飞轮矩之和， (GD2)1 = 50+1.5 Nm2 = 51.5 Nm2； 电动机的转速，我们选取的电动机= 940 r/min； tq 电动机的启动时间，通常取tq =5s (表3-10)。带入公式(3-10)，得 Nm Nml 使带载荷的小车质量水平移动加速时(换算到第轴上)的动力矩。查起重运输机械，得 (3-11)式中 Vc小车运行速度(m/min)； Dc 车轮直径(m) 。带入公式(3-11)，得 在起动时，电动机要克服的总阻力矩，即一台电动机应发出的平均起动力矩 (3-12)带入公式(3-12)，得3.3.2 电动机和减速器的选择3.3.2.1 电动机的选择满载运行时电动机的静功率 (3-13)带入公式(3-13)，得 电动机的实际功率 (3-14)式中电动机功率的增大系数。因为运行机构所驱动的运行部分质量较大，而运行速度较高，其起动、制动时加速度也较大，因而附加的惯性力矩对机构的影响也较大，故将静功率乘以增大系数选择电动机。表3-10 运行机构电动机的增大系数推荐值运行速度(m/min)306090120150180起动时间(sec)566.57.589滚动轴承1.21.62.02.22.42.6滑动轴承1.01.151.31.51.82.2取= 1.2，带入公式(3-14)，得N 因此初选电动机的型号为YZR160M2-6，根据表3-1运转持续率为25%，查得其额定功率Pe=7.5 kW，同步转速n1=940 r/min，飞轮矩为1.5。3.3.2.2 减速器的选择运行机构工作时经常处在起动和制动过程中。由于小车的惯性大，其计算载荷Pd按起动时的工况来确定。 (3-15)式中 小车平稳运行时的阻力； 小车起动时移动部分质量的惯性力，带入数据得 = 7400 N 小车运行速度。带入公式(3-15)，得 减速器的实际输入功率为： (3-16)其中m为同级传动减速器的个数带入公式(3-16)，得 由电机转速与车轮转速确定减速器的传动比为 (3-17)其中 带入公式(3-17)，得 我们选择GKA127-YZR160M2-6型号的减速器，其参数为 减速器需要的电机功率N=7.5 kW，输出转速n =8.8r/min，输出转矩T=7773Nm，传动比i0=109.66，许用径向载荷P=77330N，使用系数=1.60，电极数P=6，质量m=470kg。 验证传动比： 实际传动比 实际运行速度 在15%范围内，所以选择的减速器满足要求。3.3.2.3 验算起动时间查起重运输机械可得出计算起动时间的公式如下 (3-18)带入公式(3-18)，得 满足要求3.3.2.4 验算平均加速度为避免起动时有过大冲击，有时须求出起动时的平均加速度a使其不大于表3-9所列的数值。 (3-19)带入公式(3-19)，得 满足要求表3-9 运行机构的平均加速度a值3.3.2.5 电动机发热验算一般情况下，作机构的负荷图是比较困难的，因此多采用系数法进行电动机的发热验算。要求 (3-20)式中 相当于运转持续率为25%时电动机的额定功率； 机构运行满载时电动机的静功率； 换算系数，运转持续率为25%，工作类型为中级时，取k=0.75； 考虑起动及工作时间对发热影响的系数，可根据起动时间对平均起动时间的比值(从表3-10中查)从图3-2中查出。 图3-2 表3-10 起动时间对平均起动时间的比值带入公式(3-20)，得 满足要求3.3.3 打滑验算3.3.3.1 1、起动时的不打滑条件小车的运行是由于电动机所发出的驱动力矩传给主动轮轴后，使车轮转动。如此时车轮圆周切向力不大于车轮与轨道的最大粘着力，则车轮能滚动前进；否则将出现车轮在轨道上大话的现象(既有滚动，又有滑动)。因为起动时主动车轮圆周切向力最大，容易发生打滑，所以在起动时需要进行验算，如图3-3所示，起动时电动机传给主动车轮轴上的驱动力矩Mq，应等于它克服的运行阻力矩(它包括小车移动质量的惯性力矩、从动轮的摩擦阻力矩和主动轮的滚动摩擦阻力矩)，考虑最可能打滑的情况应按机构五载工作及主动车轮轮缘不擦轨道边缘时的情况进行计算：图3-3在主动车轮上的圆周力为： (3-21)其中主动轮轮压 从动轮轮压 带入公式(3-21)，得 主动车轮与轨道接触处所能产生的最大粘着力为 (3-22)带入公式(3-22)，得 为了保证不打滑，因此设计时常使粘着力与圆周切向力之比不小于规定的安全系数，即 (3-23)带入公式 (3-23)，得 满足要求以上各式中 nz 防止打滑的安全系数。常取1.051.2；P1主动车轮的轮压；P2从动轮压； f 粘着系数，即滑动静摩擦系数，对室内工作的小车取 f =0.2；附加阻力系数，对从动轮取1.5； tq空载启动时间。3.3.3.2 制动时的不打滑条件制动时不打滑的条件与起动时基本相同，但因摩擦阻力矩是帮助制动的，故将公式(3-21)改成 (3-24)带入公式(3-24)，得 带入公式 (3-23)，得 满足要求3.3.4 联轴器的选择查机械设计得联轴器的计算转矩 (3-25)查机械设计表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，由于减速器的输出转矩，则带入公式(3-25)，得 按照计算转矩应小于两周器公称转矩的条件，查机械设计手册，选用GICLZ8鼓形齿式联轴器，其公称转矩为。3.4 轴与轴承的设计及校核3.4.1 轴的设计及校核3.4.1.1 主动车轮组轴的设计及校核l 输出轴的功率P、转速n和转矩T减速器的输出功率 减速器的输出转速 减速器的输出转矩 l 初步确