C型轉(zhuǎn)子翻車機(jī)設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
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遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 46 頁(yè)
C型轉(zhuǎn)子翻車機(jī)
摘要
本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子翻車是將平臺(tái)上定位準(zhǔn)確的火車車皮,通過(guò)壓車裝置,靠車裝置的壓緊和靠住,將車皮內(nèi)的散料翻到底部的漏斗內(nèi).其翻轉(zhuǎn)動(dòng)作是由驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)完成的.適用于運(yùn)輸量大的港口和冶金、 煤炭、 熱電等工業(yè)部門(mén)，在鋼鐵企業(yè)中，火車受卸一般采用翻車機(jī)、螺旋卸車機(jī)等設(shè)備進(jìn)行受卸。本次設(shè)計(jì)的C型轉(zhuǎn)子翻車機(jī)是翻車機(jī)中的一種類型，特點(diǎn)是端環(huán)呈“C”型，其主要工作部分是轉(zhuǎn)子，壓車裝置，托輥支撐裝置，驅(qū)動(dòng)裝置等。翻車機(jī)在受卸環(huán)節(jié)中占有重大地位，是鋼鐵類生產(chǎn)不可缺少的好伙伴。本文主要敘述翻車機(jī)的作用，主要類型，了解翻車機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)，翻車機(jī)設(shè)計(jì)方法，以掌握獨(dú)立設(shè)計(jì)單個(gè)機(jī)械設(shè)備，總體方案的選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算和設(shè)備經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，提高CAD繪圖技術(shù)和設(shè)計(jì)能力，充分將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去，為今后的理論學(xué)習(xí)及應(yīng)用翻車機(jī)工作積累更多的知識(shí)，使自己得到全面提高。
關(guān)鍵字：翻車機(jī)；“C”型端環(huán)；火車受卸；鋼鐵企業(yè)
C-type rotor Tipper
Abstract
The design of the rotor is overturned accurate positioning platform wagon train, Vehicles through the pressure device, the compact device on cars, The wagon turn to the bulk material at the bottom of the funnel with, Its action is reversed by the drive to complete. Applicable to transport a large quantity of port and Metallurgy, coal, thermal power and other industrial sectors. In the iron and steel enterprises, the general use of the train by dumping dumper. Unloading spiral, etc. by unloading equipment. The design of C-type rotor tipper tipper is a type of car dumpers.its Features is Client shows the "C" type. The main part of the work Include Rotor, pressure car devices, roller support device, device driver. Tipper unloading in the status of links in a material. Is the category iron and steel production indispensable partner. This paper describes the role of tipper, The main types of. Tipper at home and abroad to understand the situation and development trend of development, Design method tipper. Have independent design of individual machinery and equipment, The choice of the overall program, equipment design and calculation methods of economic evaluation, CAD drawings to improve technology and design capability, Sufficient theoretical knowledge will be applied to Actual production. For future theoretical study Application of roll-over machine work to The accumulation of more knowledge. To improve my comprehensive.
Keyword: Car Dumper; "C" type end ring; Train by the dumping of; Iron and steel enterprises
目 錄
目 錄 4
1 緒論 6
1.1 翻車機(jī)概述及應(yīng)用 6
1.2 翻車機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 6
1.3翻車機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì) 7
1.4 翻車機(jī)的類型及原理 8
1.4.1 轉(zhuǎn)子式翻車機(jī) 8
1.4.2 側(cè)卸式翻車機(jī) 10
1.4.3 端卸式翻車機(jī) 11
1.4.4 11
1.5 翻車機(jī)卸車系統(tǒng)的作業(yè)程序 12
1.6 翻車機(jī)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 12
1.7 13
2 設(shè)計(jì)方案的選擇及評(píng)定 13
2.1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 13
2.2 設(shè)計(jì)方案的評(píng)定 14
2.3 設(shè)計(jì)參數(shù) 15
3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 15
3.1 選擇電動(dòng)機(jī) 15
3.1.1驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 15
3.1.2選擇電機(jī)的型號(hào) 20
3.2 減速器的選擇 20
3.3傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的分配 21
4 主要零件的設(shè)計(jì)和校核 24
4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
4.1.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 24
4.1.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 24
4.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 27
4.1.4 齒輪幾何尺寸計(jì)算 28
4.1.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
4.2 軸的設(shè)計(jì) 30
4.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
4.2.2 軸的計(jì)算 32
4.3 軸承的設(shè)計(jì) 35
4.3.1 軸承的選擇 35
4.3.2 軸承壽命的驗(yàn)算 35
5 聯(lián)軸器的選擇和校核 37
5.1 聯(lián)軸器的選擇 37
5.2 聯(lián)軸器的校核 37
6托輥的受力分析 39
7 潤(rùn)滑方式與密封 40
8 環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性分析 41
8.1環(huán)保性分析 41
8.2傳動(dòng)方案經(jīng)濟(jì)性分析 42
8.3結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析 42
結(jié)束語(yǔ) 44
致謝 45
參考文獻(xiàn) 46
1 緒論
1.1 翻車機(jī)概述及應(yīng)用
翻車機(jī)也叫鐵路貨車翻卸機(jī), 是可將有軌車輛翻轉(zhuǎn)或傾斜使之卸料的裝卸機(jī)械在港口中屬港口專用機(jī)械,是散貨裝卸車機(jī)械的一種.在港口,鋼廠和電廠中應(yīng)用較為廣泛，適用于運(yùn)輸量大的港口和冶金、 煤炭、 熱電等工業(yè)部門(mén)。其中煉鐵廠原料在廠內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹虚g轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，用火車和汽車等載運(yùn)工具運(yùn)輸時(shí)，需要設(shè)置原料受卸設(shè)施。在鋼鐵企業(yè)中，火車受卸一般采用翻車機(jī)、螺旋卸車機(jī)等設(shè)備進(jìn)行受卸，也有采用汽車自卸車輛自卸。翻車機(jī)在受卸環(huán)節(jié)中占有舉足輕重的作用，對(duì)翻車機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)可以使我進(jìn)一步了解翻車機(jī)的構(gòu)造及作用，便于排查故障改進(jìn)設(shè)備，使其更加經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 翻車機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)今社會(huì)生產(chǎn)力的提高，人們對(duì)裝卸設(shè)備功的能和工作效率越來(lái)越高，使得翻車機(jī)在生產(chǎn)中應(yīng)用的不斷發(fā)展，近幾年來(lái)我國(guó)先后同美國(guó)、英國(guó)等技術(shù)先進(jìn)企業(yè)進(jìn)行多次合作，制造出了一系列的新型翻車機(jī)。例如：大型裝卸機(jī)械“C”型翻車機(jī)，就是大重集團(tuán)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)自主開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)最新產(chǎn)品。我國(guó)憑借外國(guó)的先進(jìn)技術(shù)，自主研發(fā)和改進(jìn)了各種各樣的翻車機(jī)，為國(guó)家鋼鐵企業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。
2004年10月，大連重工·起重集團(tuán)與秦皇島港務(wù)集團(tuán)有限公司一次簽下8億元的供貨合同，在14個(gè)月內(nèi)，向秦皇島港煤四期擴(kuò)容工程、煤五期新建工程提供6480噸/小時(shí)堆料機(jī)、6000噸/小時(shí)取料機(jī)、7200噸/小時(shí)三車翻車機(jī)等散裝物料大型裝卸設(shè)備22臺(tái)，機(jī)器產(chǎn)品產(chǎn)量過(guò)萬(wàn)噸到2005年，我國(guó)沿海及內(nèi)河港計(jì)劃新增萬(wàn)噸級(jí)以上泊位150個(gè)，其中集裝箱泊位50個(gè)需要新增或更新大量裝船機(jī)、翻車機(jī)、堆取機(jī)和集裝箱裝卸設(shè)備等。翻車機(jī)在我國(guó)沿海地區(qū)的發(fā)展中起了非常重要的作用，為沿海一帶的城市發(fā)展提供了強(qiáng)而有力的幫助。
1.3翻車機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)
伴隨著國(guó)內(nèi)外各工業(yè)部門(mén)的不斷發(fā)展，對(duì)受卸工具的不斷需求，對(duì)翻車機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)已經(jīng)刻不容緩。各國(guó)競(jìng)相設(shè)計(jì)出新的設(shè)備及新的功能的翻車機(jī)，美國(guó)率先推出了可供多節(jié)車廂共同作業(yè)的聯(lián)合式翻車機(jī)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并節(jié)約了大量人力物力財(cái)力，近些年來(lái)我國(guó)在消化引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，先后開(kāi)發(fā)和制造了許多新型翻車機(jī)卸車設(shè)備，其技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平。目前我國(guó)吸取國(guó)外大量先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，開(kāi)始獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)工作，自動(dòng)檢修及自動(dòng)報(bào)警相結(jié)合的全自動(dòng)式三車翻車機(jī)（圖1.1）。
由于國(guó)外設(shè)計(jì)的三車翻車機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中逐漸顯現(xiàn)出各種問(wèn)題和弊端，2006年由大連重工起重集團(tuán)有限公司實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試總承包的新型三梁兩端環(huán)三車翻車機(jī)卸車系統(tǒng)是目前國(guó)際上最大的一體式翻車機(jī)，當(dāng)年創(chuàng)產(chǎn)值1.8億元人民幣。三車翻車機(jī)卸車系統(tǒng)是目前國(guó)際上最大的一體式翻車機(jī)，可一次翻卸三節(jié)且每節(jié)載重100噸煤炭的鐵路敞車，主要用于我國(guó)最大年轉(zhuǎn)運(yùn)煤炭?jī)蓛|噸秦皇島煤碼頭。2007年9月30日，該翻車機(jī)在秦皇島港務(wù)集團(tuán)公司重載試車成功，并投入運(yùn)行。該卸車系統(tǒng)采用自動(dòng)化作業(yè)，由于擁有良好的性能及較高的設(shè)備完好率，目前的翻卸效率為3×27車／小時(shí)，為目前國(guó)內(nèi)翻車機(jī)的最高效率，日均卸車1000余節(jié)。翻車機(jī)自運(yùn)行以來(lái)一直保持良好的設(shè)備狀態(tài)，完全能夠滿足生產(chǎn)需要，為秦皇島港的煤炭裝卸生產(chǎn)提供了可靠保障。這種新型三車翻車機(jī)同國(guó)外的三車翻車機(jī)相比，實(shí)現(xiàn)了六項(xiàng)創(chuàng)新點(diǎn)，如翻車機(jī)的轉(zhuǎn)子鋼結(jié)構(gòu)采用三箱形梁與兩箱形端環(huán)及兩聯(lián)系環(huán)相連接而形成的框架結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；采用平臺(tái)兩側(cè)伸出支架用于壓車的布置，可降低鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力值并方便了壓車裝置的維護(hù)等。
新型三梁兩端環(huán)三車翻車機(jī)及其卸車系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)，標(biāo)志著我國(guó)在大型翻車機(jī)設(shè)計(jì)上已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，為我國(guó)各類翻車機(jī)占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)、打入國(guó)際市場(chǎng)起到了率先垂范作用，也為日后開(kāi)發(fā)各類翻車機(jī)創(chuàng)建國(guó)際一流裝卸機(jī)械制造基地，提供了有力的技術(shù)支持與保障。
未來(lái)的受卸工具將不斷的向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，相信國(guó)內(nèi)翻車機(jī)的發(fā)展將不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展到不可替代的作用。
圖1.1 三車翻車機(jī)
1.4 翻車機(jī)的類型及原理
翻車機(jī)主要分轉(zhuǎn)子式、側(cè)卸式、端卸式和復(fù)合式 4種。各種翻車機(jī)都由金屬構(gòu)架、驅(qū)動(dòng)裝置和夾車機(jī)構(gòu)組成，用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
1.4.1 轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)
轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、平臺(tái)、壓車機(jī)構(gòu)、承載托輥及傳動(dòng)裝置等部分組成。工作原理是將載貨敞車用撥車機(jī)或車頭推入形似轉(zhuǎn)筒的金屬構(gòu)架(圖1.2)，通過(guò)壓車機(jī)構(gòu)壓緊車輛,并和轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)140°～170,利用自重原理將散貨卸出。如果車輛具有旋轉(zhuǎn)車鉤，不需將貨車脫鉤就能將整列貨車逐節(jié)卸車，作業(yè)能力可達(dá)8000噸/時(shí)。轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)的翻轉(zhuǎn)軸線靠近其旋轉(zhuǎn)軸線的重心,雖然需要較大的壓車力和較深的基礎(chǔ),但因重量較輕,耗電量小,生產(chǎn)率較高,故應(yīng)用比較廣泛.翻車機(jī)按每次翻車節(jié)數(shù)不同可分為單翻翻車機(jī),雙翻翻車機(jī),三翻翻車機(jī)。轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)按端環(huán)端面結(jié)構(gòu)不同可分C型翻車機(jī),O型翻車機(jī)。
“O”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī):端環(huán)呈封閉的“O”型，早期翻車機(jī)產(chǎn)品,設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,整體剛性好,驅(qū)動(dòng)功率較大,由于其自身結(jié)構(gòu)問(wèn)題使得平臺(tái)移動(dòng)需要靠車頭做牽引，以達(dá)到重車機(jī)內(nèi)定位以及推出機(jī)內(nèi)空車的目的。
圖1.2 轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)
常用的“O”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)：
型：銷齒傳動(dòng)，端環(huán)在外側(cè)?；顒?dòng)式平臺(tái)，固定靠板。液壓鎖鉤式壓車機(jī)構(gòu)，行程大，沖擊力小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。用大、小電機(jī)雙速傳動(dòng)，減小了車輛靠幫和翻車機(jī)復(fù)位時(shí)的沖擊且使作業(yè)時(shí)間縮短，但電機(jī)臺(tái)數(shù)較多，總功率較大。靠幫上設(shè)有振動(dòng)器。
型：內(nèi)端環(huán)型，撥車機(jī)臂頭可將重車推入機(jī)內(nèi)就位同時(shí)頂出機(jī)內(nèi)空車，取消了平臺(tái)上的緩沖器和推車機(jī)。轉(zhuǎn)子受力合理，重量輕，但托輥處易積料。平臺(tái)為固定式，活動(dòng)靠板。液壓鎖鉤式壓車機(jī)構(gòu)。直流電機(jī)傳動(dòng)。該機(jī)使車輛就位準(zhǔn)確可靠，對(duì)車輛的沖擊也大大減小。
型：齒圈傳動(dòng)，四連桿搖臂鎖車機(jī)構(gòu)，活動(dòng)式平臺(tái)，固定靠板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但車輛靠幫、壓車時(shí)的沖擊力較大。端環(huán)在轉(zhuǎn)子的最外端，承載托輥不易擋積料。其中型為交流電機(jī)單速傳動(dòng)。型除改為直流電機(jī)傳動(dòng)外，還在翻車機(jī)上增設(shè)了噴灑水裝置，可在翻卸過(guò)程中及時(shí)灑水抑塵；車幫上增設(shè)了振動(dòng)器，卸料更為干凈，特別適用于水分較大的鐵精礦等物料。
“C”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)
端環(huán)呈不封閉的“C”型（圖1.3），結(jié)構(gòu)輕巧,平臺(tái)固定,液壓壓車,消除了對(duì)車輛和設(shè)備的沖擊,降低了壓車力。根據(jù)液壓系統(tǒng)特有的控制方式,使卸車過(guò)程車輛彈簧能量有效釋放，驅(qū)動(dòng)功率小，端環(huán)一側(cè)設(shè)置可供撥車機(jī)通過(guò)的通道，車箱進(jìn)出翻車機(jī)采用撥車機(jī)自動(dòng)控制，省去車頭牽引，更有利于實(shí)現(xiàn)翻車過(guò)程的自動(dòng)化。
常用的“C”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)
型：串聯(lián)式雙車翻車機(jī)，直流電機(jī)齒圈傳動(dòng)。活動(dòng)平臺(tái)，最大載重量為。壓車機(jī)構(gòu)為重車托住液壓鎖定式，沖擊力小。裝有附著式振動(dòng)器，卸料干凈。機(jī)上有噴灑水裝置，抑塵效果較好。光電定位，程序控制 。
型：二支座內(nèi)端環(huán)式，除轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為“C”型、撥車機(jī)臂頭可從機(jī)內(nèi)通過(guò)外，其余性能類似型
圖1.3 “C”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)
1.4.2 側(cè)卸式翻車機(jī)
側(cè)卸式翻車機(jī)以搖架代替端環(huán)（圖1.4）， 車輛在搖架上被夾緊后，隨同搖架繞上方的軸旋轉(zhuǎn)140°～170°后卸車。由于旋轉(zhuǎn)時(shí)搖架和車輛的重心升高，驅(qū)動(dòng)功率和結(jié)構(gòu)重量有所增加，但不需建造地下料倉(cāng)。
圖1.4 側(cè)卸式翻車機(jī)
1.4.3 端卸式翻車機(jī)
端卸式翻車機(jī)原理是將車輛推上卸車平臺(tái)（圖1.5）并夾緊后，驅(qū)動(dòng)裝置使卸車平臺(tái)繞與車軸平行的軸旋轉(zhuǎn)50°～70°，物料由端部車門(mén)卸出。這種翻車機(jī)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但只適用于端部開(kāi)門(mén)的車輛。
圖1.5 端卸式翻車機(jī)
1.4.4復(fù)合式翻車機(jī)
適用于棚車卸料。貨車推上卸車平臺(tái)并夾緊后，二者同向一側(cè)傾斜15°～20°，然后在車輛的縱向平面內(nèi)，前后各傾1次，傾角約40°（圖1.6）， 3次傾斜動(dòng)作即可使車內(nèi)物料由中門(mén)卸盡。
圖1.6 復(fù)合式翻車機(jī)
1.5 翻車機(jī)卸車系統(tǒng)的作業(yè)程序
(僅從第2#車廂開(kāi)始,此時(shí)第1#空車在翻車機(jī)內(nèi)):
1. 撥車機(jī)大臂下降,撥車機(jī)后退與車列聯(lián)掛(2#)。
2. 撥車機(jī)牽引重車列前進(jìn)，當(dāng)3#車前車鉤距翻車機(jī)前6 m處停止， 人工摘開(kāi)2#車與3#車之間的車鉤。
3. 撥車機(jī)繼續(xù)前進(jìn)與翻車機(jī)內(nèi)的1#車聯(lián)掛。
4.撥車機(jī)牽引2#車前進(jìn)(此時(shí)仍與1#車聯(lián)掛)，使2#車在翻車機(jī)內(nèi)定位，撥車機(jī)與2#車自動(dòng)摘鉤。
5. 撥車機(jī)繼續(xù)推送1#車出翻車機(jī)，通過(guò)逆止器。 翻車機(jī)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)然后返回原位。
6. 撥車機(jī)與1#車自動(dòng)摘鉤。
7. 撥車機(jī)后退，大臂抬起，高速返回。
8. 撥車機(jī)返回原位。
1.6 翻車機(jī)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
“C”型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇并評(píng)定合理的傳動(dòng)方案，并對(duì)傳動(dòng)方案所需的電動(dòng)機(jī)功率和減速器傳動(dòng)比等進(jìn)行選擇；對(duì)主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核；撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪出總圖和其它部分圖紙、翻譯與翻車機(jī)有關(guān)的外文資料等。
1.7 翻車機(jī)設(shè)計(jì)的要求
1.通過(guò)翻車機(jī)的設(shè)計(jì)，熟悉冶金機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的全過(guò)程
2.深入理解力能參數(shù)計(jì)算基本理論，并能在各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中精確應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際；
3.培養(yǎng)實(shí)事求是的作風(fēng)，不怕反復(fù)修改；
4.要求認(rèn)真對(duì)待每一步計(jì)算，做到有理有據(jù)，所引用的公式一定注明公式來(lái)源，所有未在公開(kāi)刊物中發(fā)表的公式，要給出推導(dǎo)過(guò)程；
5.說(shuō)明書(shū)和圖紙規(guī)范準(zhǔn)確，符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。
2 設(shè)計(jì)方案的選擇及評(píng)定
2.1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
翻車機(jī)的工作狀態(tài)是由左、右端環(huán)同時(shí)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。原理是采用雙電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)兩端環(huán)下的小齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)整個(gè)端環(huán)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)翻車。工作狀態(tài)：由兩側(cè)端環(huán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。傳動(dòng)方案：交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速機(jī)構(gòu)（加、減速器）主動(dòng)輪（小齒輪）工作機(jī)構(gòu)（大端環(huán)）。為確保機(jī)構(gòu)重心在通過(guò)托輥中心線時(shí)靠自重旋轉(zhuǎn)可能對(duì)機(jī)構(gòu)造成的破壞，需要安裝制動(dòng)器，另外各軸間連接需要聯(lián)軸器。主傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖（2.1）
1.電機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.制動(dòng)器 4.減速器 5.聯(lián)軸器 6.聯(lián)軸器 7.小齒輪 8.端環(huán)
圖2.1 C型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)主傳動(dòng)示意圖
2.2 設(shè)計(jì)方案的評(píng)定
翻車機(jī)由兩個(gè)端環(huán)構(gòu)成，采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)。翻車機(jī)的翻轉(zhuǎn)時(shí)間為1秒，翻轉(zhuǎn)角度小于，故需要小齒輪轉(zhuǎn)速較小，必須使用減速機(jī)。由于翻車機(jī)翻車過(guò)程中本身質(zhì)量加車廂質(zhì)量較大，運(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，且做圓周運(yùn)動(dòng)，環(huán)境條件較差，因此不宜選用液壓系統(tǒng)，故本次方案的主傳動(dòng)選用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)。壓車機(jī)構(gòu)做直線運(yùn)動(dòng)，且在車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)承受整個(gè)車廂的重量，不宜采用電氣傳動(dòng)，故本方案壓車系統(tǒng)采用液壓傳動(dòng)，但也存在精度要求高，技術(shù)含量高，故障識(shí)別及排除較難等缺點(diǎn)。機(jī)構(gòu)端環(huán)采用分段鑄造焊接組成，彌補(bǔ)了體積、重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。但焊接點(diǎn)帶來(lái)局部應(yīng)力集中，強(qiáng)度較差等，設(shè)計(jì)中需采用螺栓等連接，以提高機(jī)構(gòu)的綜合性能。托輥機(jī)構(gòu)為兩套并列的兩對(duì)滾輪組成，左側(cè)滾輪設(shè)置凹槽，利于保持整個(gè)機(jī)構(gòu)的平衡，并減小了機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦，但機(jī)構(gòu)裝配時(shí)必須保證滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無(wú)卡死現(xiàn)象。
2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)
1. 適用車型 長(zhǎng) - - - - - —mm
寬 - - - - - —mm
高 - - - - - -—mm
2. 最大翻轉(zhuǎn)重量 - - - - - - - - - - - t
3. 回轉(zhuǎn)速度- - - - - - - - - - - - 1 r/min
3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
3.1 選擇電動(dòng)機(jī)
3.1.1驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算
翻車機(jī)在翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，要經(jīng)歷兩個(gè)過(guò)程，即往程和返程，這兩個(gè)過(guò)程中所受的轉(zhuǎn)矩不同，所以需要的驅(qū)動(dòng)功率也不相同，故分兩部分進(jìn)行討論。
第一階段--往程階段,在此階段車廂的最大重量為100t，設(shè)備重量為126t，偏心矩為300mm，相對(duì)于車廂的重力由于偏心所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，端環(huán)四周的焊接件重心偏差所引起的轉(zhuǎn)矩差可以忽略不計(jì)，只需計(jì)算車廂的重力由于偏心所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
已知條件： L=300mm=0.3m n=1r/min
其中： -最大翻轉(zhuǎn)重量
-翻車機(jī)設(shè)備總重
端環(huán)的偏心轉(zhuǎn)矩：
T=GL
其中： -翻車機(jī)、車廂及物料的總重力
-車輛中心線和端環(huán)中心線的偏心距
G=mg==22610N
N
T=GL=
所以，
T=9550
功率： P===70.99 KW
電機(jī)功率： =
由文獻(xiàn)（1，表4.2-9）及（2，表23.2-45）可查得：
齒輪嚙合效率 （齒輪精度為7級(jí)）
滾動(dòng)軸承效率
聯(lián)軸器效率
由圖（2.1）可知：
傳動(dòng)裝置總效率
電機(jī)功率： KW
返程時(shí)，在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中隨著翻轉(zhuǎn)角度的變化，端盤(pán)所受的轉(zhuǎn)矩(阻力矩)大小也不相同。可分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是翻轉(zhuǎn)角由變?yōu)椋诙€(gè)階段是翻轉(zhuǎn)角由變?yōu)?，在返程時(shí)兩個(gè)階段所受的阻力矩與端環(huán)各段所受轉(zhuǎn)矩不同有關(guān)。
已知條件：
kg kg kg kg
R=3.8m g=
其中： -端環(huán)下體重量
-端環(huán)右體重量
-端環(huán)上體重量
-端環(huán)左體重量
R-端環(huán)體半徑
返程第一階段：行程圖見(jiàn)圖（3.1）即角<<時(shí)。
圖3.1 返程第一階段端環(huán)各部分位置圖
由于返程時(shí)端環(huán)向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，故在返程第一階段階段（圖3.1）所示1、2、3、4為端環(huán)結(jié)構(gòu)的原始位置，而、、、是端環(huán)結(jié)構(gòu)返程時(shí)隨變化而變化的，在此過(guò)程中、充當(dāng)動(dòng)力矩，、充當(dāng)阻力矩。則整個(gè)端環(huán)在返程第一階段受的阻力矩總和為：
討論：
故當(dāng)時(shí)，無(wú)論取何值，永遠(yuǎn)小于0，即動(dòng)力矩大于阻力矩，不需要電機(jī)帶動(dòng)，端環(huán)可靠自身各部分重力矩的差值自由返程。當(dāng)時(shí)，永遠(yuǎn)大于0，即阻力矩大于動(dòng)力矩，需要電機(jī)帶動(dòng)才能完成翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)中最大阻力矩為：
則返程時(shí)所需電機(jī)功率：
返程第二階段：行程圖見(jiàn)圖（3.2）即角<<時(shí)。
圖3.2 返程第二階段端環(huán)各部分位置圖
在此過(guò)程中、充當(dāng)動(dòng)力矩，、充當(dāng)阻力矩。則端環(huán)在返程第二階段受的阻力矩總和為：
在此時(shí)無(wú)論取何值永遠(yuǎn)小于0，即動(dòng)力矩永遠(yuǎn)大于阻力矩，故在此階段不需電機(jī)牽引，機(jī)構(gòu)可以憑借自身個(gè)部分重力矩實(shí)現(xiàn)自由翻轉(zhuǎn)。
綜上所述，在往、返程中所需的電動(dòng)機(jī)的功率最大值為80.92 KW。
3.1.2選擇電機(jī)的型號(hào)
工業(yè)生產(chǎn)中常采用三相交流電動(dòng)機(jī)，翻車機(jī)用于灰塵較大，經(jīng)常起、制動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，所以電動(dòng)機(jī)需要較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并需要具有較大的承載能力，根據(jù)以上條件，在本設(shè)計(jì)中選用Y系列封閉式交流電動(dòng)機(jī)，電壓380V
根據(jù)文獻(xiàn)（2，P40-117附錄）選用Y315S-10型電動(dòng)機(jī)，基本性能如下：
額定功率- - - - - - - - - 2x45KW
滿載轉(zhuǎn)速- - - - - - - - - 585r/min
效率- - - - - - - - - - - 91.5%
轉(zhuǎn)矩- - - - - - - - - - - 1.4
3.2 減速器的選擇
已知：
所以：
試取m=20得：
由于：
所以：
電機(jī)的輸出功率為：45KW，根據(jù)（2，2-3，25-76）選用NGW-L92型減速器，公稱傳動(dòng)比為35.5。
3.3傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的分配
圖3.3 C型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖
傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算：
Ⅰ軸：即電動(dòng)機(jī)軸：
KW
r/min
N·m
Ⅱ軸：即減速器高速軸：
KW
r/min
N·m
Ⅲ軸：即減速器低速軸：
r/min
N·m
Ⅳ軸：即傳動(dòng)長(zhǎng)軸：
KW
r/min
N·m
Ⅴ軸：即傳動(dòng)短軸：
KW
r/min
N·m
表 3.1 各軸運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)
軸序號(hào)
功率P
(kW)
轉(zhuǎn)速n
(r/min)
轉(zhuǎn)矩T
(Nm)
傳動(dòng)型式
傳動(dòng)比
效率
Ⅰ
45
585
734.62
聯(lián)軸器
1.0
0.99
Ⅱ
44.55
585
728.75
減速器
32.5
0.9412
Ⅲ
41.51
18
22023.36
聯(lián)軸器
1.0
0.99
Ⅳ
41.09
18
21800.53
Ⅴ
40.68
18
21583
聯(lián)軸器
1.0
0.99
4 主要零件的設(shè)計(jì)和校核
4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1.端環(huán)與傳動(dòng)小齒輪間的傳動(dòng)方案見(jiàn)圖3.1，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng).
2.翻車機(jī)工作速度不高，載荷較大，故選用7級(jí)精度
3.材料的選擇：由文獻(xiàn)[3]表10-1選擇小齒輪材料為40Cr，硬度為280HBS；端環(huán)（大齒輪）采用分段鑄造焊接形式，材料選用ZG340-640（正火），硬度為220HBS，兩材料間硬度差為60HBS。
4.試選小齒輪齒數(shù)
4.1.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由文獻(xiàn)［3］公式10-9a進(jìn)行試算，即：
(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1)試選載荷系數(shù)
2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩.
其中 -車廂重力
-車輛中心線和端環(huán)中心線的偏心距
N
mm
所以 N·mm
3)由文獻(xiàn)［3］表10-7可知，選取齒寬系數(shù)
4)由文獻(xiàn)［3］表10-6可知，材料的彈性影響系數(shù)
5)由文獻(xiàn)［3］圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa。
6)由文獻(xiàn)［3］公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
7)由文獻(xiàn)［3］圖10-19可知，接觸疲勞壽命系數(shù)；
8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%,安全系數(shù),由文獻(xiàn)［3,公式10-12］,得
MPa
MPa
(2) 計(jì)算
1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值
mm
2)計(jì)算圓周速度
m/s
3)計(jì)算齒寬
mm
4)計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù) mm
齒高 mm
5)計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)m/s,級(jí)精度，由文獻(xiàn)［3］圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)的直齒輪，假設(shè)N/mm，由文獻(xiàn)［3］表10-3查得
由文獻(xiàn)［3］表10-2可知,使用系數(shù)為
由文獻(xiàn)［3］表10-4查得級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，
由,,文獻(xiàn)［3］圖10-13可知,
故載荷系數(shù)
6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由文獻(xiàn)［3］公式10-10a，得
mm
7)計(jì)算模數(shù)
mm
4.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由文獻(xiàn)［3,公式10-5］可知,彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:
(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1)由文獻(xiàn)［3,圖10-20c］查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPa；
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPa
2)由文獻(xiàn)［3,圖10-18］查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，
3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù),由文獻(xiàn)［3,公式10-12］，得
MPa
MPa
4)計(jì)算載荷系數(shù)
5)查取齒形系數(shù)
由文獻(xiàn)［3］表10-5查得 ，
6)查取應(yīng)力校正系數(shù)
由文獻(xiàn)［3］表10-5查得 ，
7)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較
大齒輪的數(shù)值大
(2) 設(shè)計(jì)計(jì)算
mm
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑mm，算出小齒輪齒數(shù)。
取
大齒輪齒數(shù)
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.1.4 齒輪幾何尺寸計(jì)算
(1) 計(jì)算分度圓直徑
mm
mm
(2) 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中心矩
mm
(3) 計(jì)算齒輪寬度
mm
取 mm， mm
(4) 計(jì)算齒頂圓直徑
mm
mm
(5) 計(jì)算齒根圓直徑
mm
mm
4.1.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因C型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)的端環(huán)（大齒輪）不是封閉的齒輪形，且直徑較大，不方便分析，在此對(duì)小齒輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)：由于小齒輪齒頂圓大于mm，而又小于mm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸由文獻(xiàn)［3］圖10-39薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，并繪制小齒輪零件圖如圖4.1所示。
圖4.1 傳動(dòng)裝置小齒輪設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
4.2 軸的設(shè)計(jì)
軸是組成機(jī)器的主要零件之一。在本設(shè)計(jì)中，小齒輪處的軸選取的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理）。下面將對(duì)此軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。
4.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（一）擬定軸上零件的裝配方案
左側(cè)軸承端蓋、擋圈、隔筒、滾動(dòng)軸承、墊圈、半聯(lián)軸器依次從左往右安裝，右側(cè)小齒輪、擋圈、軸承端蓋、隔套、滾動(dòng)軸承、圓螺母、隔筒、軸承端蓋依次從右往左安裝。具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖4.2。由于該齒輪傳動(dòng)為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，故滾動(dòng)軸承選用深溝球軸承。
（二）軸上零件的定位
為防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。
1.軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋、和圓螺母等來(lái)保證的。
2.零件的周向定位目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的軸上有兩個(gè)普通平鍵，可對(duì)零件的周向進(jìn)行定位
圖4.2 軸上零件裝配與軸的結(jié)構(gòu)示意圖
（三） 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定
零件在軸上的定位和裝拆方案確立后，軸的形狀便大體確定。各軸所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。在設(shè)計(jì)各段軸直徑時(shí)，有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。另外，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。
1. 確定各軸段直徑
由文獻(xiàn)[3]表15-3查得 (因轉(zhuǎn)數(shù)低故取小值)
由文獻(xiàn)［5,362］可知軸的直徑，
因?yàn)樾↓X輪處在Ⅴ軸上，所以：
P為入軸功率： P=32.367 KW
n為入軸轉(zhuǎn)速： n=18 r/min
所以：
mm
考慮有鍵槽，軸徑需增大4~5%，因此初取 mm。
如圖4-2所示，軸段要外接軸承，查［11］可知軸承標(biāo)準(zhǔn)件的最接近內(nèi)徑的為 mm，故軸段的直徑定為 mm。軸段是一個(gè)定位軸肩，定位軸肩的高度一般取，故h=15 mm,則軸段的直徑為mm。初步設(shè)定該處軸段的直徑為mm。軸段與軸段對(duì)稱分布，故軸段的直徑也為mm。
確定各軸段長(zhǎng)度
設(shè)定該軸的總長(zhǎng)為mm。由于Ⅰ軸段外接聯(lián)軸器，查［13］可知聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)件的寬度為mm，聯(lián)軸器需向外延伸少段距離，故試選Ⅰ軸段的長(zhǎng)度為mm。由于軸段外接軸承，試選軸段的長(zhǎng)度為mm。軸段是一個(gè)定位軸肩，定位軸肩的高度一般取，故h=15 mm,則軸段的直徑為mm。軸段外接小齒輪，由于齒寬是mm，并且左端有擋圈定位，需要縮進(jìn)mm，故軸段的長(zhǎng)度為mm。初定軸段直徑為100mm，軸段外接軸承，查［11］可知軸承標(biāo)準(zhǔn)件的寬度為mm，由于右端有擋圈定位，需要縮進(jìn)mm，故試選軸段的長(zhǎng)度為mm。Ⅶ軸段需連接圓螺母，故初定Ⅶ軸段直徑為40mm
（四） 提高軸的強(qiáng)度的常用措施
1.合理布置軸上零件以減小軸的載荷。
2.改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷。
3.改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響。
4. 改進(jìn)軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度。
4.2.2 軸的計(jì)算
軸的計(jì)算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度和剛度的的要求，必要是還應(yīng)該校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性.本次設(shè)計(jì)對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。
（一） 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算
由文獻(xiàn)［3,370］可知軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa;
T——軸所受的扭矩，;
——軸的抗扭截面系數(shù)，;
——軸的轉(zhuǎn)速，r/min;
P——軸傳遞的功率，KW;
d——計(jì)算截面處軸的直徑，mm;
將數(shù)據(jù)代入上式得：
=22.86MPa
由文獻(xiàn)[3]表15-3查得MPa
所以：
扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核符合要求。
（二） 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算
通過(guò)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。
1. 做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（即力學(xué)模型）
軸所受的載荷是從軸上零件傳來(lái)的，計(jì)算時(shí)常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其
作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。繪制力學(xué)模型見(jiàn)圖4.3。
其中： mm mm mm
圖4.3 軸的載荷分析圖
2. 做出彎矩圖
根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別做出水平面上的彎矩圖和垂直面上的彎矩圖圖；然后按照下式計(jì)算總彎矩并作出M圖，詳見(jiàn)（圖4.3）。
3. 做出扭矩圖
扭矩圖見(jiàn)（圖4.3）。
4. 校核軸的強(qiáng)度
1）.求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T
具體數(shù)值可查閱（表3.1）P=40.68 KW
n=18 r/min
T=21583
2）.求作用在齒輪上的力
因?yàn)榇簖X輪的分度圓直徑為：
mm
而 N
N
N
各力的方向見(jiàn)（圖4.3）
從圖4.3可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的、及M的值列于下表：
表4.1 軸的C截面受力數(shù)據(jù)表
載 荷
水平面H
垂直面V
支反力F
N ， N
N， N
彎矩M
總彎矩
扭矩T
3） .按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。
由文獻(xiàn)[3，373] 公式15—5及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，則取。軸的計(jì)算應(yīng)力，
MPa
=21.16MPa
已選定材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15—1查得[]=60MPa。因此，故該軸設(shè)計(jì)合格。
4.3 軸承的設(shè)計(jì)
4.3.1 軸承的選擇
由于齒輪是直齒圓柱齒輪，故只受徑向力和圓周力，不受軸向力。故本次設(shè)計(jì)選用深溝球軸承。深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷。具有價(jià)錢低廉、剛度大等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)受力情況，軸承配置可選擇雙支點(diǎn)各單向固定。
4.3.2 軸承壽命的驗(yàn)算
1.計(jì)算兩軸承受的徑向載荷和
具體數(shù)據(jù)可參見(jiàn)（表4.1）
2.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷
由文獻(xiàn)［3,313］可知，對(duì)于只受徑向載荷的軸承時(shí)，當(dāng)量動(dòng)載荷。
由文獻(xiàn)［3,313］可知，實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：
由文獻(xiàn)［3］表13-6可知，
把數(shù)據(jù)代入上式，可得：
N
N
3.計(jì)算軸承的壽命
因?yàn)?所以 N
(5.8)
式中： —為指數(shù)。由于是深溝球軸承，=3；
—基本額定動(dòng)載荷=55.0KN
—軸承轉(zhuǎn)數(shù)
—當(dāng)量動(dòng)載荷
由文獻(xiàn)［3,313］查取
由文獻(xiàn)［11,223］查取KN
把數(shù)據(jù)代入上式，可得：
h
年
軸承壽命大于翻車機(jī)的壽命，故軸承校核合格。
5 聯(lián)軸器的選擇和校核
5.1 聯(lián)軸器的選擇
1. 選擇聯(lián)軸器的類型：
翻車機(jī)的傳動(dòng)為大功率的重載傳動(dòng)，故選用齒輪聯(lián)軸器
2. 載荷的計(jì)算：
公稱轉(zhuǎn)矩
由文獻(xiàn)［3］表14-1查得：，故由式14-1得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：
3. 型號(hào)選擇：
從JB/ZQ4218—86中查得CL10型齒輪聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為50000 ，許用最大轉(zhuǎn)速為850r/min,軸徑在110-180之間，故合用。
5.2 聯(lián)軸器的校核
齒輪聯(lián)軸器，由文獻(xiàn)［2,362］可知，
式中：—聯(lián)軸允許最大扭矩
—長(zhǎng)期作用到聯(lián)接軸上的最大扭矩，N·m
—傳動(dòng)重要程度系數(shù)
—聯(lián)軸器工作條件系數(shù)
由文獻(xiàn)［2,表2-4-10］可知，
由文獻(xiàn)［2,表2-4-11］可知，
由于聯(lián)軸器作用在Ⅳ軸和Ⅴ軸上，所以齒式聯(lián)軸器。
由文獻(xiàn)［2,表2-4-09］可知，
齒輪聯(lián)軸器允許最大扭矩N·m
故選用齒輪聯(lián)軸器可滿足該軸的強(qiáng)度要求。
6托輥的受力分析
托輥的受力分析如圖6.1所示。端環(huán)及車廂都由托輥所支撐，故有兩支輥力和端環(huán)重力的三力合成為0。由2.3可知：最大翻轉(zhuǎn)重量為100t，設(shè)備總重為126t
所以：
N
圖6.1 托輥的受力分析
對(duì)圖6.1中力的三角形進(jìn)行受力分析得：
所以：
N
選滾圈的材料為ZG340-640（正火），輥?zhàn)拥牟牧蠟?，選取輥?zhàn)拥陌霃剑瑵L圈的半徑寬度為。
7 潤(rùn)滑方式與密封
機(jī)械零部件由于長(zhǎng)期工作，部件之間存在長(zhǎng)期性的摩擦，易導(dǎo)致?lián)p耗，在摩擦表面間加入潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦，還可以減輕磨損，保護(hù)零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán)潤(rùn)滑時(shí)還能起到散熱降溫的作用。
潤(rùn)滑劑可以分為氣體、、液體、半固體、和固體4種基本類型。在液體潤(rùn)滑劑中，應(yīng)用最廣的是潤(rùn)滑油，包括礦物油、動(dòng)植物油、合成油、各種乳劑。半固體潤(rùn)滑劑主要指各種潤(rùn)滑脂。它是潤(rùn)滑油和稠化劑的穩(wěn)定混合物。固體潤(rùn)滑劑是任何可以形成固體膜以減少摩擦阻力的物質(zhì)，如石墨、二硫化鉬等。任何氣體都可作為氣體潤(rùn)滑劑，其中用的最多的是空氣，它主要用在氣體軸承中。
選擇潤(rùn)滑脂品種的一般原則：
1） 當(dāng)壓力高和滑動(dòng)速度低時(shí)，選擇針入度小一些的品種，反之選擇針入度大些
品種。
2） 所有潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，一般應(yīng)較軸承的工作溫度高約20～30℃，以免工作時(shí)潤(rùn)
滑脂過(guò)多地流失。
3） 在有水淋或潮濕的環(huán)境下，應(yīng)選擇防水性強(qiáng)的鈣基或鋁基潤(rùn)滑。在溫度較高
處應(yīng)該用鈉基或復(fù)合鈣基潤(rùn)滑油。
潤(rùn)滑油的選擇原則：
1） 當(dāng)轉(zhuǎn)速高、壓力小時(shí)，應(yīng)選粘度較低的油；反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低，壓力較大時(shí)，
應(yīng)選粘度較大的油。
2） 潤(rùn)滑油粘度隨溫度的升高而降低。故在高溫下工作的軸承，所用的油粘度應(yīng)比
通常的高一些。
固體潤(rùn)滑劑可以在摩擦表面上形成固體膜以減小摩擦阻力，通常只用一些有特殊要
求的場(chǎng)合。
由于翻車機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢、承受載荷較大，齒輪采用開(kāi)式傳動(dòng)，環(huán)境污染較嚴(yán)重，故潤(rùn)滑方式基本采用脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油選礦物油，因?yàn)榈V物油來(lái)源充足，成本廉價(jià)，使用范圍廣，而且穩(wěn)定性好，應(yīng)用最多。
滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑為脂潤(rùn)滑。對(duì)于小齒輪旁的軸承密封方式為毛氈圈密封。在軸承蓋上開(kāi)缺口放置毛氈圈，然后用另外軸承端蓋壓在毛氈圈上，以調(diào)整毛氈與軸的密合程度，從而提高密封效果。這種密封主要用于脂潤(rùn)滑的場(chǎng)合，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但摩擦較大，常用于低速情況下。
8 環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性分析
經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)企業(yè)存在的主要目的。作為設(shè)計(jì)者必須要在安全、適用、可靠的基礎(chǔ)上考慮經(jīng)濟(jì)效益。市場(chǎng)需求中的經(jīng)濟(jì)性不單是產(chǎn)品的售價(jià)，有時(shí)更要優(yōu)先考慮諸如功能，質(zhì)量，維護(hù)費(fèi)用等。很多設(shè)備價(jià)格便宜但其質(zhì)量較差，易造成后期維護(hù)所帶來(lái)的維修費(fèi)用及生產(chǎn)效率低多花費(fèi)勞動(dòng)時(shí)間等問(wèn)題，在總投資上并未節(jié)省費(fèi)用，相反可能花費(fèi)更多的費(fèi)用。質(zhì)量好的產(chǎn)品相應(yīng)的價(jià)格較昂貴，在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)投資中占有比重過(guò)大，也不實(shí)用。只有性價(jià)比高的產(chǎn)品才真正實(shí)用，既可以滿足消費(fèi)者對(duì)設(shè)備質(zhì)量的需求，又可使消費(fèi)者最大程度的節(jié)省開(kāi)支。因此，設(shè)計(jì)人員要考慮各方面因素設(shè)計(jì)出性價(jià)比高的產(chǎn)品，才可以使企業(yè)在市場(chǎng)中立于不敗之地。
近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，廣大民眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，目前各
國(guó)對(duì)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)制定的要求也隨之增高，同時(shí)，為了更好的提高環(huán)境質(zhì)量各國(guó)也制定了相應(yīng)的一些法律法規(guī)。當(dāng)前，對(duì)于冶金礦山企業(yè)來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型是其發(fā)展的主流。因此，在翻車機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中考慮如何降低機(jī)械設(shè)備對(duì)環(huán)境的污染以及工作人員身體的危害是至關(guān)重要的。
8.1環(huán)保性分析
機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性是指在設(shè)備在進(jìn)行作業(yè)時(shí)保護(hù)環(huán)境的性能，這里的環(huán)境是指作業(yè)人員的工作環(huán)境和作業(yè)區(qū)周圍的環(huán)境。機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí)污染環(huán)境的因素有噪聲、振動(dòng)及廢氣排放時(shí)的有害氣體、微粒粉塵等，故改善機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性是一項(xiàng)跨行業(yè)、跨部門(mén)的系統(tǒng)工程，但主要可以從選用環(huán)保性好的發(fā)動(dòng)機(jī)和零部件，改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，增加后處理裝置，加強(qiáng)狀態(tài)檢測(cè)和及時(shí)維修，合理使用等各方面綜合考慮采取措施。
工廠中翻車機(jī)的生產(chǎn)環(huán)境較差，工作時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)境污染嚴(yán)重。翻車機(jī)卸料時(shí)傾卸車廂內(nèi)的松散物料會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，由于原料是自由落體，速度較大，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，形成反彈上升的塵暴，揚(yáng)塵動(dòng)力較大，因此很難控制。粉塵濃度可達(dá)上千毫克每立方米，，嚴(yán)重危害著現(xiàn)場(chǎng)工作人員的身體健康。
由于翻車機(jī)在作業(yè)時(shí)不能完全封閉，因此在粉塵治理方面，無(wú)論是粉塵的收集與隔離，還是氣流的組織與控制，都比較困難。對(duì)翻車機(jī)翻卸粉狀物料時(shí)產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行治理，一直都是國(guó)內(nèi)外的難題。因此對(duì)于翻車機(jī)的粉塵污染，必須采用綜合治理的方法。粉塵治理方案主要有以下幾個(gè)方面。
1）設(shè)置隔柵板 在料倉(cāng)接收口設(shè)置隔柵板，他是由縱向和橫向的鋼板通過(guò)絞合和焊接合組成，其作用有3個(gè)：一是防止大塊度的物料掉入礦倉(cāng)內(nèi)，保證粉塵物料的純潔和正常分配；二是對(duì)下落的粉塵流及其氣流進(jìn)行導(dǎo)向，限制粉塵的飛濺和擴(kuò)散；三是對(duì)粉塵的下落起緩沖作用，減少下落粉塵對(duì)礦倉(cāng)內(nèi)粉塵的沖擊。
2） 在翻車機(jī)周圍設(shè)置專業(yè)的吸塵設(shè)備，通過(guò)吸塵設(shè)備將粉塵集中回收并進(jìn)行處理。
3）將料倉(cāng)設(shè)置在地下，這樣既有利于控制對(duì)環(huán)境的污染也有利于翻車機(jī)的連續(xù)作業(yè)，而料倉(cāng)中可采用皮帶運(yùn)輸?shù)确绞綄⑽锪线\(yùn)輸至車間進(jìn)行加工。也可以采用噴水除塵法，且噴水除塵法更為經(jīng)濟(jì)，但噴水除塵法不徹底，深層物料引起的粉塵無(wú)法控制，將以上各方案結(jié)合使用，可大大減少對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。
8.2傳動(dòng)方案經(jīng)濟(jì)性分析
翻車機(jī)主傳動(dòng)采用電機(jī)傳動(dòng)，主要的傳動(dòng)形式為齒輪傳動(dòng)，具體的傳動(dòng)方案為電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)端環(huán)下端小齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)端環(huán)（大齒輪）旋轉(zhuǎn)完成翻車過(guò)程。齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大等許多優(yōu)點(diǎn)。端環(huán)（大齒輪）與小齒輪傳動(dòng)方式為開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，齒輪暴露在外，不能保證良好的潤(rùn)滑，且工作環(huán)境污染嚴(yán)重，對(duì)傳動(dòng)產(chǎn)生很大影響，所以將傳動(dòng)部分設(shè)于地下，有效的解決以上麻煩。由于大齒輪的直徑較大，且形狀不規(guī)則，加工難度較大，所以把大齒輪分成若干份進(jìn)行加工并焊接，這樣不僅可以降低加工難度，并有利于拆卸維修。可以節(jié)約材料，減少維護(hù)費(fèi)用。大大降低加工成本。
8.3結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析
C型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)的端環(huán)采用未封閉的“C”型，由于其端換不封閉，可以由撥車機(jī)對(duì)火車車廂進(jìn)行拉動(dòng)，而且更方便在翻車機(jī)內(nèi)對(duì)車廂進(jìn)行定位。兩端環(huán)設(shè)計(jì)成空心，這樣既可以減少整個(gè)設(shè)備的重量，同時(shí)又可以節(jié)省大量材料，方便加工運(yùn)輸。翻車機(jī)的主要部分諸如前梁、后梁、左端環(huán)、右端環(huán)、平臺(tái)及托輥等，各部分間大多采用螺栓連接，其特點(diǎn)是可以承受較大的力，可以降低加工難度，節(jié)省材料，從而降低加工成本。翻車機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)后梁支撐整個(gè)翻車機(jī)及車廂內(nèi)物料的重量，不可以產(chǎn)生任何偏差，所以在后梁上設(shè)計(jì)液壓壓車梁及平臺(tái)機(jī)構(gòu)，使車廂在翻車機(jī)內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生任何方向的移動(dòng)，從而達(dá)到翻車平穩(wěn)的目的，而后梁設(shè)計(jì)時(shí)考慮強(qiáng)度和剛度的需要體積應(yīng)設(shè)計(jì)較大，使翻轉(zhuǎn)過(guò)程更加安全，相應(yīng)的前梁的體積可以設(shè)計(jì)的較小，可以減少材料的浪費(fèi)。降低加工成本。
結(jié)束語(yǔ)
在參閱大量的參考文獻(xiàn)下，經(jīng)過(guò)一系列的合理分析、計(jì)算和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)下，完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)的C型轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)是借鑒了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)并研制開(kāi)發(fā)的。
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有以下幾個(gè)部分：翻車機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)部分的功率計(jì)算而選擇機(jī)構(gòu)所使用的Y315S-10型電動(dòng)機(jī)，額定功率 2x45KW，滿載轉(zhuǎn)速585r/min。并對(duì)所選用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了校核，校核結(jié)果滿足條件；對(duì)翻車機(jī)的傳動(dòng)方案，左、右端環(huán)結(jié)構(gòu)、前、后梁結(jié)構(gòu)、平臺(tái)、托輥等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)翻車機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析及動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算；對(duì)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保等各方面也進(jìn)行了分析。提出并解決了翻車機(jī)粉塵污染的方法。通過(guò)對(duì)環(huán)保性的分析，對(duì)減少設(shè)備對(duì)環(huán)境造成的污染和改善工人的工作環(huán)境有著積極的作用。為創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)奠定一定的基礎(chǔ)。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我深入了解了翻車機(jī)在鋼鐵，港口，電廠等地方舉足輕重的地位。對(duì)翻車機(jī)在我國(guó)現(xiàn)代化生產(chǎn)中所起到的推動(dòng)作用有了更加直觀的印象。通過(guò)搜集資料也了解了目前國(guó)內(nèi)外翻車機(jī)的發(fā)展情況及發(fā)展趨勢(shì)，掌握了各類型翻車機(jī)的設(shè)計(jì)制造方法。也下定決心投身機(jī)械行業(yè)，研制更先進(jìn)，提高更多的生產(chǎn)率，更加環(huán)保節(jié)能的各類機(jī)械設(shè)備，利用大學(xué)所學(xué)到的知識(shí)努力為社會(huì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)財(cái)富。這次的設(shè)計(jì)也鞏固了我大學(xué)期間學(xué)到專業(yè)理論知識(shí)，并將之運(yùn)用到實(shí)際生活當(dāng)中，這對(duì)今后我在工作中穩(wěn)步前進(jìn)提供夯實(shí)的基礎(chǔ)。
由于本人的能力問(wèn)題以及時(shí)間限制，在翻車機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中難免出現(xiàn)不盡人意的地方，在這里我真誠(chéng)的希望各位老師和專家給與批評(píng)和指正。
致謝
在宋華老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，本次設(shè)計(jì)才得以順利完成，在整個(gè)設(shè)計(jì)期間，從選題、設(shè)計(jì)到最后的圖紙和說(shuō)明書(shū)的完成都傾注了指導(dǎo)教師的大量心血，老師以他淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)指導(dǎo)我如何更好地做好設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了老師大量的幫助，在此深表感謝。老師一絲不茍的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，為今后的工作起到了指導(dǎo)作用。
設(shè)計(jì)過(guò)程中參觀了鞍鋼煉鐵廠，在實(shí)習(xí)中收獲了很多。感謝鞍鋼領(lǐng)導(dǎo)的熱情招待，感謝工人師傅的耐心細(xì)致的講解，使設(shè)計(jì)能夠順利完成。
本次設(shè)計(jì)得到同學(xué)的大力幫助。首先感謝同組人的幫忙，還要感謝圖書(shū)館的老師們的熱心幫助，從而使設(shè)計(jì)能夠順利完成，在此深表謝意。同時(shí)感謝其他老師們的細(xì)心教
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