资源描述
买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985摘 要钢包加盖装置通常设置在钢包回转台上，为到达回转台的盛有钢水的钢包加保温盖的装置。该装置具有回转、升降等功能。回转和升降运动可用液压方式，也有用电动机械方式的。可在回转台的两侧设置两套装置，对浇注的钢包和等待浇注的钢包同时加盖，亦可设一套装置，只在浇注时加盖。它在连铸设备中的作用非常大，是重要的冶金设备之一。本文主要解决钢包加盖装置的总体布置及转动机构的设计问题。钢包加盖装置要实现的功能主要包括：操作臂水平的旋转运动和垂直的升降运动，以及加盖和揭盖动作。采用液压缸驱动来完成加盖和揭盖动作，采用电机驱动来完成操作臂的转动，为了实现钢包加盖装置的自动控制，增加了接近开关装置和电气滑环装置。本文是依据钢包加盖装置生产过程和工作原理，首先选定合适的方案，根据方案设计操作臂和支撑柱体，同时选择相应的液压缸并进行校核；然后根据相应的条件设计计算转动机构；最后对传动轴和其他零件进行强度校核，最终完成设计。关键词： 冶金； 钢包加盖装置； 转动机构买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985iAbstractLadle stamping device usually set the stage in the ladle turret, turret to reach the ladle containing molten steel covered with thermal devices. The device has a rotating, lifting and other function. Hydraulic rotary and down movement means can also be useful way of electric machinery. Both sides of the rotary table can be set two devices, on the casting ladle and pouring ladle while waiting for stamping, a device can be set only when stamped in the casting. Its role in the continuous casting equipment is very large, is one of the important metallurgical equipment. In this paper, stamped with the device address ladle overall layout and design of rotating bodies. Ladle stamped device to achieve the main functions include: operating arm of the level of vertical lift rotary motion and movement, as well as stamped and Uncovery action. Driven by hydraulic cylinders to complete the seal and expose cover actions to complete the operation with motor-driven rotating arm, ladle stamped in order to achieve the automatic control device, an increase of nearly switchgear and electrical slip ring device.This article is a stamp device according to the ladle and working principle of the production process, first select the appropriate option, based on program design, operation and support arm cylinder, and select the appropriate hydraulic cylinders and the check; then calculated according to the corresponding rotating body design conditions; the final drive shaft and other parts of the strength check, the final design completion. Key words： Metallurgy； Ladle stamped device； Slewing mechanism目 录买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985ii绪 论.11 概述 .21.1 钢包加盖装置简介 .21.2 设计方案选择 .41.2.1 钢包加盖装置方案介绍 .41.2.2 转动机构的方案选择 .72 钢包加盖装置的总体设计 .82.1 初定数值 .82.1.1已知数据.82.1.2所需数据.82.2 铰点的确定 .92.2.1 液压缸支撑点位置的确定 .92.3 箱型梁的计算 102.4 悬臂梁上进、退钩液压缸的选择与计算 132.4.1 液压缸的安装方式 132.4.2 液压缸性能参数 132.5 接近开关的选择 143 钢包加盖装置转动机构设计 153.1 回转支承的计算与选择 153.1.1 回转支承载荷计算 153.1.2 回转支承的结构形式 173.1.3 计算回转支承的当量载荷 183.2 减速机的计算与选择 193.3 减速齿轮的计算 193.3.1 选精度等级、材料及齿数 193.3.2 齿轮设计 203.3.3 几何尺寸计算 223.3.4 大齿轮结构参数 233.4 主传动轴的设计 243.4.1 轴的结构设计 243.4.2 校核轴的疲劳强度 253.5 轴承和键的选择 273.6 电气滑环 27结束语 .28参考文献 .29致谢.30买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985iii买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709850绪 论随着我国市场经济的不断发展，人们对钢材质量提出了越来越高的要求。为了更好地适应这种要求，提高铸坯质量成为提高钢材产品质量的前提。众所周知，中问罐钢水的过热度是直接影响铸坯质量的重要因素，为了提高拉速和铸坯质量，越来越多的钢种要求用低过热度浇注。如：硅钢、高碳钢等要求更低的过热度浇注，以获得高的等轴晶率，提高铸坯质量。另外，稳定拉速甚至恒速浇注也是提高铸坯质量的一项重要措施。以上这些要求的前提条件是中间罐温度的稳定，稳定中间罐温度的一个重要措施就是钢包加盖。在现代连铸生产工艺过程中，钢包加盖保温是一项非常重要的工艺措施，国内外新上的连铸机钢包旋转塔，都设计有钢包加盖装置，加盖设备都固定在旋转塔上，与旋转塔成为一个整体，设备较为庞大，设备重量也比较大。国内的连铸机大多没有钢包自动加盖功能。必须采用连铸车间的起重机吊装钢包盖，增加了起重机作业负担，制约了生产节奏，降低了炼钢产量，同时增加了钢液热量损失。本设计主要是针对连铸机钢包回转台上有钢包设计的，用于连续铸钢过程中给钢包加盖保温或揭盖换包。为减轻工人的劳动，本设计基本实现了自动化，可大大减少事故的发生。一个自动的钢包加盖装置可以在很大程度上提高钢厂的工作效率，提高设备的使用率和产品的质量。钢包快速自动加盖，有效地减少连铸车间起重机作业冲突，降低起重机作业率，加快炼钢生产节奏，提高炼钢产量；由于钢包加盖比较及时，减少钢液热量损失，提高铸坯质量；该装置提高了炼钢设备装备水平。钢包加盖机构主要用于连铸机用钢包的加盖，以保证钢水在调运过程中尽量减少热量损失，从而保证产品质量。采用钢包加盖装置，中间罐温度波动小，拉速可以稳定，提高了典型拉速的达标率，减小了拉速的频繁波动，减少了卷渣。特别是避免了浇注前后期的浇注温降大，有利于夹杂物的上浮，有利于前后期结晶器的化渣。采用钢包加盖装置，后期温降小，可明显减少前后期温度低造成的水口堵塞、漏钢和回炉等生产中断事故。因此，钢包加盖装置在整个连铸设备中的作用是至关重要的。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098511 概述1.1 钢包加盖装置简介随着我国市场经济的不断发展，用户对钢材质量提出了越来越高的要求。为了更好地适应这种要求，提高铸坯质量成为提高钢材产品质量的前提，也是提高武钢产品竞争力的重要保证。众所周知，中问罐钢水的过热度是直接影响铸坯质量的重要因素，为了提高拉速和铸坯质量，越来越多的钢种要求用低过热度浇注。如：硅钢、高碳钢等要求更低的过热度浇注，以获得高的等轴晶率，提高铸坯质量。另外，稳定拉速甚至恒速浇注也是高铸坯质量的一项重要措施。以上这些要求的前条件是中间罐温度的稳定，稳定中间罐温度的一个重要措施就是钢包加盖。在现代连铸生产工艺过程中，钢包加盖保温是一项非常重要的工艺措施，国内外新上的连铸机钢包旋转塔，都设计有钢包加盖装置，加盖设备都固定在旋转塔上，与旋转塔成为一个整体，设备较为庞大，设备重量也比较大。采用钢包加盖装置可减少中间罐温度的波动，提高铸坯质量采用钢包加盖装置可以稳定中闯罐温度，稳定拉速，减少废品由于采用钢包加盖装置，中间罐温度波动小，拉速可以稳定，提高了典型拉速的达标率，减小了拉速的频繁波动，减少了卷渣。特别是避免了浇注前后期的浇注温降大，有利于夹杂物的上浮，有利于前后期结晶器的化渣钢包全程加盖节能系统向钢厂提供了一套避免和阻止高成本热能从盛钢水的钢包包衬和钢液中向外散失的有效技术手段。从而，为降低生产成本、改善操作条件和提高生产率提供了一条成就之路。通过使用钢包全程加盖节能可获得的年经济效益一般是该项目投资的几十倍。钢包加盖机构是基于连铸机设计的，因此介绍一下连铸机的工作原理，以帮助理解钢包加盖机构的位置和工作原理。转 炉 生 产 出 来 的 钢 水 经 过 精 炼 炉 精 炼 以 后 ， 需 要 将 钢 水 铸 造 成 不 同 类 型 、不 同 规 格 的 钢坯。 连 铸 工 段 就 是 将 精 炼 后 的 钢 水 连 续 铸 造 成 钢 坯 的 生 产 工 序 ，主 要 设 备 包 括 回 转 台 、 中 间 包 ， 结 晶 器 、 拉 矫 机 等 。连 铸 工 艺 的 流 程 如 下 ： 将 装 有 精 炼 好 钢 水 的 钢 包 运 至 回 转 台 ， 回 转 台 转 动到 浇 注 位 置 后 ， 将 钢 水 注 入 中 间 包 ， 中 间 包 再 由 水 口 将 钢 水 分 配 到 各 个 结 晶 器中 去 。 结 晶 器 是 连 铸 机 的 核 心 设 备 之 一 ， 它 使 铸 件 成 形 并 迅 速 凝 固 结 晶 。 拉 矫机 与 结 晶 振 动 装 置 共 同 作 用 ， 将 结 晶 器 内 的 铸 件 拉 出 ， 经 冷 却 、 电 磁 搅 拌 后 ，切 割 成 一 定 长 度 的 板 坯 。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709852图 1.1 连铸工艺流程简图钢 包 加 盖 装 置 安 装 在 钢 包 回 转 台 上 ， 钢 包 回 转 台 ： 设 在 连 铸 机 浇 铸 位 置 上方 用 于 运 载 钢 包 过 跨 和 支 承 钢 包 进 行 浇 铸 的 设 备 。 由 底 座 、 回 转 臂 、 驱 动 装 置 、回 转 支 撑 、 事 故 驱 动 控 制 系 统 、 润 滑 系 统 和 锚 固 件 6 部 分 组 成 。 单 臂 钢 包 回 转 台 ： 由 底 座 、 立 柱 、 上 转 臂 、 上 转 臂 驱 动 装 置 、 下 转 臂 、 下 转臂 驱 动 装 置 组 成 。 蝶 形 钢 包 回 转 台 ： 由 底 座 、 升 降 液 压 缸 、 回 转 架 、 钢 包 支 座 、 回 转 臂 、 平 行连 杆 、 驱 动 装 置 、 防 护 板 组 成 。 钢 包 回 转 台 是 连 铸 机 的 关 键 设 备 之 一 ， 起 着 连 接 上 下 两 道 工 序 的 重 要 作 用 。钢 包 回 转 台 的 回 转 情 况 基 本 上 包 括 两 侧 无 钢 包 、 单 侧 有 钢 包 、 两 侧 有 钢 包 三 种情 况 ， 而 单 个 钢 包 重 量 已 超 过 140 吨 。 三 种 情 况 下 ， 钢 包 回 转 台 受 力 有 很 大 不同 ， 但 无 论 在 何 种 情 况 下 ， 都 要 保 证 钢 包 回 转 台 的 旋 转 平 稳 ， 定 位 准 确 ， 起 停时 要 尽 可 能 减 小 对 机 械 部 分 的 冲 击 ， 为 减 少 中 间 包 液 面 波 动 和 温 降 ， 要 缩 短 旋转 时 间 。 因 此 ， 我 们 在 变 频 器 的 容 量 选 择 上 ， 留 有 余 地 ， 即 比 电 机 功 率 加 大 一级 。 同 时 利 用 变 频 器 的 s 曲 线 加 速 功 能 ， 通 过 调 整 s 曲 线 保 证 加 、 减 速 曲 线 平滑 快 速 ， 减 少 对 减 速 机 的 冲 击 ， 再 通 过 PLC 判 断 变 速 限 位 、 停 止 限 位 实 现 旋 转过 程 中 高 、 低 速 自 动 变 换 及 到 位 停 车 ， 同 时 满 足 了 对 旋 转 时 间 和 平 稳 运 行 的 要求 。钢 包 回 转 台 用 于 把 钢 包 回 转 到 或 旋 转 出 浇 注 位 置 。 通 常 通 过 起 动 “钢 包 自动 更 换 ”按 钮 来 自 动 完 成 钢 包 回 转 。 在 这 种 情 况 下 ， 钢 包 的 加 速 、 减 速 及 定 位 通过 PLC 系 统 和 行 程 开 关 或 编 码 器 来 完 成 ， 另 外 ， 也 可 采 用 手 动 回 转 模 式 。 由 于 回转 台 设 置 了 两 个 回 转 臂 ， 因 而 可 实 现 多炉连浇。 每 个 臂 可 独 立 提 升 ， 两 臂 同 时旋 转 。 主 传 动 安 装 在 底 座 上 ， 并 通 过 减 速 箱 及 小 齿 轮 与 回 转 支 承 外 齿 的 啮 合 来 驱动 回 转 台 的 回 转 。 装 在 钢 包 回 转 台 叉 形 臂 上 的 称 重 传 感 器 有 热 防 护 罩 保 护 ， 以 免热 辐 射 ， 同 时 称 重 传 感 器 所 在 区 域 还 要 通 压 缩 空 气 冷 却 。 在 浇 注 位 置 ， 通 过 过 载连 轴 器 将 旋 转 部 件 固 定 在 浇 注 位 ， 以 避 免 用 吊 车 更 换 钢 包 时 损 坏 驱 动 部 分 。 一 旦断 电 ， 液 压 马 达 把 钢 包 旋 出 浇 注 位 至 事 故 钢 包 上 面 。 该 操 作 通 过 设 置 在 浇 注 平 台上 的 手 动 阀 执 行 。 在 准 备 位 置 。 钢 包 滑 动 水 口 液 压 缸 与 滑 动 水 口 连 接 ， 由 滑 动 水口 液 压 站 提 供 动 力 。 钢 包 回 转 台 的 回 转 部 分 ， 如 回 转 大 轴 承 等 由 一 个 集 中 润 滑 站买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709853供 润 滑 脂 润 滑 ， 各 种 防 护 罩 和 保 护 墙 用 于 保 护 回 转 台 结 构 免 受 钢 水 喷 溅 。 在 回 转台 上 装 有 钢 包 加 盖 装 置 ， 当 回 转 台 接 收 钢 包 或 钢 包 吊 离 回 转 台 时 ， 钢 包 盖 可 旋 出吊 车 吊 钩 区 。 采 用 液 压 设 备 驱 动 。 更 换 钢 包 的 时 间 一 般 在 一 分 钟 左 右 ， 设 备 占 用浇 注 平 台 面 积 较 小 ,易 于 定 位 ,便 于 远 距 离 操 作 。 在 现 代 工 业 生 产 中 ， 自 动 化 程度 越 来 越 高 ， 而 液 压 系 统 也 因 为 其 易 于 实 现 自 动 化 ， 又 易 于 实 现 过 载 保 护 ， 工 作平 稳 ， 可 无 级 调 速 等 优 点 而 被 广 泛 应 用 。 主 要 有 钢 包 升 降 ， 钢 包 回 转 两 个 动作 ， 附 加 钢 包 盖 升 降 ， 圆 盘 制 动 器 等 动 作 。 均 由 液 压 驱 动某钢厂加盖示意图：出钢 浇铸 倒液 更换滑板等等待出钢 出钢加盖 取盖 加盖 取盖图 1.2 加盖过程示意图1.2 设计方案选择1.2.1 钢包加盖装置方案介绍方案一直接利用连铸车间的起重机对钢包盖进行装吊，钢包盖由人工挂钩。方案二加盖装置设计为小车型式，在旋转塔大臂上铺设走行轨道，小车能在大臂上独立行走，驶向大臂的两端。车体设计为箱形梁，立柱为框架式结构，走行系统采用“三合一”减速机驱动，升降系统采用电动或电液推杆。示意图如下：买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709854图1.3 钢包加盖装置示意图一方案三一种新型连铸机钢包自动加盖装置，该装置主体为立柱 5，立柱 5 上端设有带有动力装置的回转支承 3，回转轴承 3 的动力装置可为电驱动，也可为液压驱动器 4，本实施例采用液压驱动器 4，液压驱动器 4 通过齿轮组与回转支承 3 连接，液压驱动器 4固定在立柱 5 上。在回转支承 3 上设有转台 9，转台 9 可随回转支承 3-起转动，转台9 上设可活动的悬臂梁 1，悬臂梁 1-端通过转轴和铰链与转台 9 连接，另一端设有用于吊装钢包盖 8 的装置，吊装钢包盖 8 的装置可采用简单的钩子或铰链，在悬臂梁 1 中部设支承液压缸 2，支承液压缸 2 固定在转台 9 上。为了使本装置放置牢固且运动平稳，本实用新型在立柱 5 底端设有固定支座 7，同时也可以在立柱 5 底部设有加强筋 6。示意图如下：买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709855图1.4 钢包加盖装置示意图二方案比较与选择：方案一，利用连铸车间的起重机来吊装钢包盖，增加了起重机的作业负担，制约了生产节奏。降低了生产效率，增加了热量损失。方案二，整体结构体积小、重量轻，在接收重罐钢水时，加盖装置必须驶向大臂的另一端。此时装置的重量对重罐而言起到平衡重的作用，改善了旋转塔的受力状况，减轻了回转支承的负荷。钢包盖的吊挂不能采用传统的吊钩型式，钢包盖的升降只能通过挑杆实现，功能单一。方案三，能实现钢包快速自动加盖，有效地减少连铸车间起重机作业冲突，降低起重机作业率，加快炼钢生产节奏，提高炼钢产量；由于钢包加盖比较及时，减少钢液热量损失，提高铸坯质量；占地面积小结构小，重量轻，缓解了炼钢现场空间紧张的矛盾。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709856综上所述，方案三适用面广，结构性能能达到预期效果，故选择方案三。1.2.2 转动机构的方案选择方案一，利用液压驱动：在钢包加盖装置回转机构中所用的动力装置选择液压马达来驱动，液压马达的优点是可以与举升机构的液压缸同处于一个液压系统中，并且可以提供很大的转矩。方案二，利用电机驱动：在钢包加盖装置回转机构中所用的动力装置选择电机来驱动，在选择中可以选择电机和减速器连在一起的装置。电机驱动的主要优点是对环境的要求比较低，也可以提供较大的转矩。方案比较与选择：方案一结构复杂，价格昂贵，维修困难，但便于自动控制，工作起来比较稳定。方案二结构简单，成本较低，便于安装和维护，对环境要求较低，也便于自动控制。和方案一相比较，不足之处就在于方案二不够稳定。综合考虑，我选择方案二，成本低，经过认真的设计也可以达到预期的效果。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098572 钢包加盖装置的总体设计2.1 初定数值2.1.1已知数据 钢包盖尺寸：1800150（直径厚度，单位：mm） 钢水温度： 1000 举升机构选择液压缸传动 悬臂总长 l=4000mm 回转半径： 钢包加盖机构回转中心安装在连铸机钢包回转台上，为满足工作要求，选定机构的回转半径 L=4000mm。 回转转速： 初定转速 n=3r/min 工作周期： 根据连铸机钢包浇铸时间，确定加盖机构工作周期为 3min。2.1.2所需数据 吊臂头部的圆周速度（最大）：Vmax=21=1.256m/s 钢包盖质量: m=r=(180021804580kg 此钢包加盖装置为专用装置，设定额定载荷为 5 吨 回转功率 （2.1）kwkwQKN28.1)(6.3)(. 最大额定起重 5 吨 起升高度由设计条件知：钢包总重 M=20000kg设钢包高度为 h,则有：d/4h=20000kg解得：h=995mm所以起升高度 Hh+=1145mm取 H=1200mm图 2.1 钢包加盖装置原理图2.2 铰点的确定设 OB=1200mm y=1600mm液压缸LOAB买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709858由实际情况知，起升高度约为 1200mm。在此机构中，由起重臂、变幅油缸和转台组成的变幅机构三铰点，是平面运动机构，三铰点需六个坐标确定，再加上变幅油缸伸缩比 、起重臂最大仰角和最小仰角，共有八个设计变量。2.2.1 液压缸支撑点位置的确定 如下图所示，悬臂梁水平时：OBAC图 2.2由 OA=1600mm AC=600mm= 16.7arctnOACOC= mm8.02 cosmin BB 当悬臂梁处于最高位置时：OA CB H12图 2.34.1902arcsin256821买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709859cos22max OBCCB取升降液压缸的伸缩比 =1.25。即 minax解得 OB=1200mm代入得 （2.2） B187ax m1528in2.3 箱型梁的计算箱型梁由钢板焊接而成箱型梁的长度 L=4000mm钢板厚度 =24mm材料选择：Q345安全系数 n=3.0许用应力 =130MPa抗弯截面系数（2.3）Mabxmax46面积 A4a惯性矩（2.4）32I抗弯截面系数（2.5）34MeIaxM最大危险截面上的弯矩许用应力，130MPa图2.4 受力分析买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098510FAA BC12001400B FC图2.4 受力分析MABC图2.5 弯矩图0FCBAMAlBBFCACA(2.6)(2.7)(2.8)(2.9)已知： ；N4908.50；B5163.C最大弯矩为 ：MBA NlFBA 551096.2.1063. 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098511最大截面处所受应力应满足以下条件：（2.10）xcaM3653 10.109.4x ma433为安全起见，取a=0.36m2.4 悬臂梁上进、退钩液压缸的选择与计算根据钢包加盖装置进、退钩的工作条件，工作机构的结构特点、负载情况、速度要求、行程大小和动作要求，选取单杆双作用液压缸。其工作特点是活塞双向运动产生推、拉力，活塞在行程终止时不减速。2.4.1 液压缸的安装方式因为在工作过程中，液压缸要做一定的摆动，参照液压缸安装类型，选择头部耳环安装形式。2.4.2 液压缸性能参数1.行程选择初定液压缸的行程为300mm。2.工作压力查表得，冶金设备用液压缸工作压力一般选取为16MPa3.负载力的估算粗略估算（2.11）NF735408.964.缸筒计算买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098512由液压缸负载力F 和工作压力 P来确定缸筒内径当无杆腔进油时（2.12）212122121 )(4)(4 pdpFDpdpD若 120FpD= （2.13）PF4工作压力选择 P=16MPaD= =13mm610735根据需要选择内径为D=63mm5.活塞杆直径的计算活塞杆直径一般按照液压缸往复运动速比 =2由计算公式(2.14) 1Dd已知D=63mm解得d=44.54mm根据相关规格，由表可以查得元整后的值d=45mm。6.强度验算主要受轴向拉力 （2.15）42dF活塞杆的内应力F液压缸负载力活塞杆材料的许用应力= （2.16）nb其中 n=3 MPa46.05.14372符合要求。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098513选择液压缸型号为HSGL01-63/45 16-3221设定最大行程为300mm。2.5 接近开关的选择接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。利 用 位 移 传 感 器 对接 近 物 体 的 敏 感 特 性 达 到 控 制 开 关 通 或 断 的 目 的 ， 这 就 是 接 近 开 关 。图 2.6 接 近 开 关 原 理 图 3 钢包加盖装置转动机构设计钢包加盖装置转动机构主要完成将操作臂旋转一定的角度配合吊钩液压缸和举升液压缸实现对钢包加盖和揭盖的任务。它主要包括以下几个装置：动力系统、减速装置、回转支承、电气滑环等。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985143.1 回转支承的计算与选择3.1.1 回转支承载荷计算 CD图 3.1 受力简图1.受力分析图OC 杆：12004000O BCFb FcFo2o1图 3.2 OC 杆受力分析OA 杆：LOAB买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098515AMOFa2a1图 3.3 OA 杆受力分析剪力图：FOA图 3.4 OA 杆剪力图弯矩图：MOA图 3.5 杆 OA 弯矩图2.由图知在 A 点产生的弯矩买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098516mNMOA 52.198.120.9450LFBA水平方向的力 =1.372 N5铅垂方向的力 N3108.92).1(B 51067.各结构自重：G=1.2+0.4=1.6 吨取悬臂梁为 2 吨，载荷为 5 吨，其中液压缸 0.4 吨计算载荷V=G+1.25Q=2+1.255=8.25 吨 （3.1）(3.2) NgVFa 51089.25.8回转时转矩 TMX643193.1.2 回转支承的结构形式回转支承轴承又叫转盘轴承，有些人也称其为：旋转支承 、 回旋支承。 英文名字叫: slewing bearing 或 slewing ring bearing 又或 turntable bearing， 回转支承在现实工业中应用很广泛，被人们称为：“机器的关节” ，其主要应用在被广泛应用于：汽车起重机、铁路起重机、港口起重机、船用起重机、冶金起重机、集装箱起重机、挖掘机、灌装机、以及 CT 机驻波治疗仪、航海仪、雷达天线座、导弹发射架、坦克、机器人以及旋转餐厅等等方面。示意图如下：买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098517图 3.6 回转支承示意图回转支承主要分为柱式和转盘式两大类，这里选择滚动轴承式回转支承装置（回转支承结构采用单排四点接触球式） 。3.1.3 计算回转支承的当量载荷通过查表（起重机械手册）得，工况参数：fs=1.45 (静态)fd=1.5 （动态）载荷换算系数：选择滚动接触角为 45 度Ka=1.225Kr=2.675静态（3.3）)(FKFraaf=1.45（1.2250.085+2.6750.372） Na 510Nm39.1057.29.145MfK由此选择 010.40.1000 JB/T 2300-1999 回转支承。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098518图 3.7 滚动轴承式回转支承结构图 表一 回转支承参数3.2 减速机的计算与选择由于此钢包加盖机构是专用产品直接选择动力机构和减速机构连在一起的减速器根据要求需要得到的转速在 3r/min 左右机构回转功率为 =1.528kwN选择减速机的型号为 XLEDQ2.2 8160B143F 的减速器摆线立式二级减速电机直连型 YZ 系列起重电机，输入功率为 2.2kw型号为 8160B 传动比为 i=143 非标准特殊型输出转速 n=10r/min电机功率 2.2kw输出转矩 1520Nm3.3 减速齿轮的计算3.3.1 选精度等级、材料及齿数1） 材料及热处理；选择小齿轮材料为 15CrMn（调质） ，硬度为 HRC58，大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS，二者材料硬度差为 40HBS。基本型号 外形尺寸 安装尺寸 结构尺寸D d H D1 D2 n n1 D3 d1 H1 h010.40.10001122878 100 11981042 36 22 6 1001 998 90 10买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985192） 精度等级选用 7 级精度；3） 初选小齿轮齿数 z1=20，大齿轮齿数 z2=80；3.3.2 齿轮设计 按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行设计计算(3.4)321HEdtt ZTK试选 =1.6tK选取齿宽系数 =1d选取弹性影响系数 =189.8MPaEZ小齿轮的接触疲劳强度 MPa601lim大齿轮的接触疲劳强度 H52li应力循环次数（3.5）61 102.7)308(1.60nljLhN（3.66128.4）接触疲劳寿命系数KHN1=0.95; KHN2=0.98接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S=1H1=0.95 600MPa=570MPaH2=0.98 550MPa=539MPaH= （ H1+H2） /2=554.5MPa1） 试算小齿轮的分度圆直径 dt1（3.7）dt1322. HEdtZTK代入数值解得 =207.1mmt1买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098520其中 T=2.09 Nm （3.8）6102） 小齿轮圆周速度snV/12.06.276d1t （3.9）3） 计算齿宽 b 及模数 ntmb= dt 84.21.074.1.21zmtnth=2.25 =2.2540.142mm=9.32mmntb/h=8.94） 计算载荷系数 K已知载荷平稳，所以取KA =1.25根据 v=0.071m/s，7 级精度，动载系数KV=1.00查表得：KH=1.445KF=1.40KH=KF=1.4故载荷系数 81.45.10.25HVAK5) 按实际的载荷系数校正分度圆直径，（3.10）mkdt 6.2.18.73316） 计算模数 nm= （3.11）n mzdt 78.102.1=12mmn买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098521 按齿根弯曲强度设计（3.12）321FSadnYzKTm1） 计算载荷系数 4.10.FVAK2） 查取齿型系数YFa1=2.80YFa2=2.2203）查取应力校正系数YSa1=1.56YSa2=1.774） 计算FF1=500MPaF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98F1=339.29MPaF2=266MPa5） 计算大小齿轮的 并加以比较FSaY 01287.9.356821FSa4.2FSa大齿轮的数值较大。6）计算模数 nm=7.78 =8321FSadnYzKTnm3.3.3 几何尺寸计算1） 计算中心距买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098522（3.13）95.2681.071ntmdz取 =271= =427=108 （3.14）2z1由此得中心距（3.15）54028)17()(21 nmzaa 圆整后取 540mm2） 计算大小齿轮的分度圆直径= =278=216mm1dzn= =1088=864mm2m3） 计算齿轮宽度（3.16）db4.86214.01大齿轮齿厚 B1=90mm小齿轮齿厚 B2=85mm3.3.4 大齿轮结构参数已知：=20 25.1fha25.0c齿顶高=m =81mm=8mm （3.17）a齿根高= （1+0.250 ）mm=10mm （3.18）fh8)(cma齿全高h= + =8+10=18mm （3.19）afh大齿齿顶圆直径= =864+28=880mm （3.20）ada2大齿齿根圆直径买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098523= =864210=844mm （3.21）fdfh2由 =20 查得10sE0siE跨侧齿数K=15公法线长度=44.649当量齿数系数 1.0903.4 主传动轴的设计由于此轴为主传动轴，承受的载荷在整个机构中几乎是最大的。为了减轻机构的重量，并且提高该轴的强度，把此轴设计为空心的轴。初设该轴的最小外径为160mm。壁厚 =30mm 。图 3.8 轴的结构示意图所受力矩T=9550000P/n=1520kNm大齿轮分度圆直径d=576mm大齿轮所受切向力Ft=2T/d=5277.78N径向力为：买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098524Fr=Fttan=5277.8tan20N=1920.95N轴向力为：Fa=Ft/cos=5616.59N3.4.1 轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案1. AB 段轴用于安装轴承 61832，故取直径为 160mm。2. BC 段轴肩用于固定轴承，查手册得直径为 170mm。3. CD 段为大齿轮，外径 864mm。4. DE 段安装套筒和轴承 NU1010，直径为 200mm。2） 确定轴的各段长度1. AB 段长度为 254mm，安装两个轴承 61832，起稳固作用。2. BC 段考虑到相对位置，设计长度为 42mm。3. CD 段为大齿轮，大齿轮齿宽为 90mm，设计长度为 138mm。4. DE 段考虑到各个零件的相对位置，便于安装，设计长度为 123.5mm。5. EF 段是传动轴与支撑柱体之间的间隔，两部分焊接成一个整体，预留156.5mm 的长度。3.4.2 校核轴的疲劳强度判断危险截面：由于截面 CD 处直接承受齿轮所传递的载荷，所受载荷最大，直径较小，所以判断 CD 截面为危险截面截面 D 右侧d=190mmd1=100mm轴的抗弯截面系数W= )1(.0)1(32434dd=0.10.19 （1 ）94=633 603m343102.)1(dWr 其中M=1347.98Nm买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098525T=95500002.2/2.5M=840Nm截面上的弯曲应力（3.22）MPaWb12.截面上的切应力为（3.23）T6.02（3.24）MPaTmb 3由于轴选用 40Cr，调质处理，所以， ， PaB735861Pa26011） 综合系数的计算轴肩形成的应力集中为：， 23.81.轴的材料敏感系数为：， 85.0q7.0q故有效应力集中系数为（3.25）5.2)1(k（3.26）70q查得尺寸系数为 72.0扭转尺寸系数为 6轴采用磨削加工，表面质量系数为 92.0轴表面未经强化处理，即 ，则综合系数值为：1q（3.27）93.21kK（3.28）.2） 碳钢系数的确定
展开阅读全文