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160T過(guò)跨車(chē)的設(shè)計(jì)
摘要
隨著鋼鐵工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，冶煉方法及冶煉設(shè)備也在逐步得以改進(jìn)。特別是轉(zhuǎn)爐煉鋼在我國(guó)的發(fā)展速度很快，轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量和品種不斷增加，轉(zhuǎn)爐的容量也在不斷擴(kuò)大。為了提高生產(chǎn)效率，降低能耗，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證在幾十分鐘內(nèi)煉出合格的鋼水，轉(zhuǎn)爐設(shè)備及其輔助設(shè)備都必須具有較高的機(jī)械化和自動(dòng)化水平。本篇論文，首先整理了有關(guān)于鐵水車(chē)和鋼水車(chē)的資料，了解鐵水車(chē)的種類(lèi)、特點(diǎn)以及其應(yīng)用范圍，工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。并且論述了鐵水車(chē)和鋼水車(chē)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢(shì)。然后對(duì)本次設(shè)計(jì)的160T鐵水過(guò)跨車(chē)的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。行走機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、車(chē)輪組和制動(dòng)器所組成。首先，確定過(guò)跨車(chē)的行走速度以及總重量。然后，根據(jù)行走速度以及總重量確定走行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)和減速器，選擇行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)軸器、制動(dòng)器、軸承，以及行走機(jī)構(gòu)的軌道和車(chē)輪。最后，對(duì)所選的電動(dòng)機(jī)、減速器的齒輪、軸、軸承等重要零件進(jìn)行校核,確定潤(rùn)滑方式以及分析環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性。
關(guān)鍵詞：鐵水車(chē)；160T過(guò)跨車(chē)；行走機(jī)構(gòu)；電動(dòng)機(jī)；減速器
The Design of The 160T Hot Metal Cross Car
Abstract
With the rapid development of the iron and steel industry, smelting and refining equipment has gradually improved. Particularly,BOF in our country is developing rapidly, the converter steel production and varieties is increasing,the capacity of converter is also expanding. In order to improve productivity and reduce energy consumption, reduce labor intensity of workers, and ensure smelting qualified molten stell in a few minutes, converter equipment and auxiliary equipment must have a higher level of mechanization and automation.In this paper, first of all,collect information of the molten hot metal cars and trucks,understanding the types of hot metal cars, characteristics and scope of its application, the working principles and structural features. And discusses the molten hot metal cars and trucks application and development trends at home and abroad.Then,design the walking mechanism of this 160T hot metal cross car.Walking mechanism fromed by the motor, gear, coupling, shaft, wheel and brake. Firstly, identify the walking speed and total weight of the hot metal cross car.secondly, based on the total weight and walking speed,design the motor and reducer of the walking mechanism,select the couplings,brakes and bearings of the walking mechanism transmission system, and the track and wheels of the walking mechanism. Finally, check the selected motors, gear reducers, shafts, bearings and other important parts, as well as determine the lubrication mode and analysis of environmental protection and economy.
Key word ：Hot metal car；160T cross car；Walking mechanism；Motor；Reducer
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1. 緒論 1
1.1. 選題背景及目的 1
1.2. 鐵水車(chē)的種類(lèi) 1
1.2.1. 對(duì)鐵水車(chē)的基本要求 1
1.2.2. 鐵水車(chē)的種類(lèi)及特點(diǎn) 2
1.3. 發(fā)展趨勢(shì) 6
2. 整體方案評(píng)述 8
2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和主要型式 8
2.2. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成 9
2.2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇與臺(tái)數(shù)確定 9
2.2.2. 減速器的類(lèi)型選擇 10
2.2.3. 聯(lián)軸器選擇 10
2.2.4. 車(chē)輪和軌道的選擇 11
2.2.5. 制動(dòng)器選擇 12
2.2.6. 軸承的選擇 13
3. 力能參數(shù)確定 14
3.1. 設(shè)計(jì)參數(shù) 14
3.2. 走行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)·電機(jī)功率 14
3.3. 走行機(jī)構(gòu)的減速器及傳動(dòng)比 15
3.4. 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核 16
3.5. 電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校核 16
4. 主要零件強(qiáng)度計(jì)算 18
4.1. 主動(dòng)輪組 18
4.1.1. 軸的校核 18
4.1.2. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 21
4.1.3. 鍵的校核 27
4.1.4. 軸承的壽命計(jì)算 29
4.1.5. 車(chē)輪和軌道的選擇計(jì)算 32
4.2. 從動(dòng)輪組 33
4.3. 減速器齒輪的校核 33
5. 潤(rùn)滑方式的選擇 38
5.1. 減速器的齒輪潤(rùn)滑 38
5.2. 軸承的潤(rùn)滑 39
6. 環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析 40
6.1. 設(shè)備的環(huán)境保護(hù) 40
6.2. 設(shè)備經(jīng)濟(jì)性分析 41
結(jié)束語(yǔ) 42
致謝 43
參考文獻(xiàn) 44
1. 緒論
1.1. 選題背景及目的
隨著鋼鐵工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，冶煉方法及冶煉設(shè)備也在逐步得以改進(jìn)。特別是轉(zhuǎn)爐煉鋼在我國(guó)的發(fā)展速度很快，轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量和品種不斷增加，轉(zhuǎn)爐的容量也在不斷擴(kuò)大。為了提高生產(chǎn)效率，降低能耗，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證在幾十分鐘內(nèi)煉出合格的鋼水，轉(zhuǎn)爐設(shè)備及其擂助設(shè)備都必須具有較高的機(jī)械化和自動(dòng)化水平?；扈F水車(chē)及棍鐵爐就是其中的主要輔助設(shè)備，它們負(fù)責(zé)向轉(zhuǎn)爐提供鐵水。
混鐵水車(chē)及混鐵爐不論在設(shè)備結(jié)構(gòu)上還是工藝要求上都有很大不同，但兩者的作用是相同的。它們通過(guò)本身的動(dòng)作對(duì)貯存的鐵水進(jìn)行化學(xué)成份的混均和對(duì)鐵水的保溫，而貯存鐵水本身是其最為重要的功能。
鐵水運(yùn)輸是冶金企業(yè)關(guān)鍵工藝之一。鐵水罐車(chē)是鋼鐵企業(yè)鐵水運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，目前?guó)內(nèi)鐵水罐車(chē)主要有兩種：一種是敞口式鐵水車(chē)，一種是魚(yú)雷形混鐵車(chē)(簡(jiǎn)稱(chēng)魚(yú)雷罐車(chē))。中小型高爐一般采用敞口式鐵水車(chē)，大型高爐多采用魚(yú)雷罐車(chē)。采用不同的鐵水運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)節(jié)奏和鋼鐵質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不同的影響。萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司目前全部采用敞口式鐵水車(chē)，對(duì)于現(xiàn)在的生產(chǎn)節(jié)奏和鐵水預(yù)處理工藝尚能適應(yīng)，但對(duì)于將要新建的銀山型鋼3號(hào)高爐和新型KR(電磁攪拌)脫硫方式而言，目前的運(yùn)輸方式能否適應(yīng)是擺在我們面前十分迫切的課題，為此，必須研究新的鐵水運(yùn)輸方式，以適應(yīng)鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展的需要。
1.2. 鐵水車(chē)的種類(lèi)
1.2.1. 對(duì)鐵水車(chē)的基本要求
鐵水車(chē)是專(zhuān)門(mén)運(yùn)送鐵水罐的車(chē)輛。鐵水罐可在車(chē)架上傾翻而卸載，也可用起重機(jī)吊起卸載。對(duì)鐵水車(chē)的基本要求為：
1）單位長(zhǎng)度上的有效容量（t/m）愈大愈好，這樣可以降低鐵口標(biāo)高和縮短出鐵場(chǎng)的長(zhǎng)度；
2）無(wú)論空罐或重罐均要求具有足夠的穩(wěn)定性，不得自動(dòng)傾翻，而傾翻時(shí)所需能量應(yīng)盡量??；
3）具有良好的保溫性能，鐵水罐中形成的廢鐵和鐵瘤要少；
4）具有足夠的強(qiáng)度，安全可靠，結(jié)構(gòu)緊湊合理。為了減輕重量，每噸載重量的金屬制品的數(shù)量越低越好。
1.2.2. 鐵水車(chē)的種類(lèi)及特點(diǎn)
1、敞口式鐵水車(chē)
敞口式鐵水車(chē)(圖1.1)是鐵水鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具之一，運(yùn)用已極為普遍，現(xiàn)已形成系列化產(chǎn)品，主要有ZT-35，ZT-65， ZT-100， ZT-140， ZT-170型鐵水車(chē)。表1.1為國(guó)內(nèi)部分鐵水車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)。
圖1.1 敞口式鐵水車(chē)
隨著冶金工業(yè)的快速發(fā)展，冶金企業(yè)逐步向產(chǎn)量大型化、地域廣闊化發(fā)展，這種低速度、近距離、小噸位、單一且可靠性差的鐵水車(chē)運(yùn)輸方式已越來(lái)越不適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展。敞口式鐵水車(chē)主要用于將煉鐵高爐的鐵水運(yùn)往鑄鐵機(jī)鑄鐵或倒入混鐵爐中或直接進(jìn)入煉鋼爐煉鋼。由于車(chē)輛構(gòu)造速度、冶金企業(yè)線(xiàn)路技術(shù)狀況的限制，以及鐵水貨物高溫、液態(tài)的特殊性，致使鐵水的鐵路運(yùn)輸一直存在速度低、溫降大、安全性差以及煉鐵煉鋼工藝銜接效率低的問(wèn)題，限制了敞口式鐵水車(chē)的進(jìn)一步應(yīng)用。
表1.1 國(guó)內(nèi)部分鐵水車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)
參數(shù)
ZT-35-1
ZT-65-1
ZT-100-I
ZT-140-1
ZT-170
鐵水罐容量/t
35
65
100
140
170
自重(包括耐火磚)/t
24.02
39.3
49.2
59.3
60
滿(mǎn)載時(shí)鐵水與罐總重/t
46.4
85.5
127.5
170.3
230
自重系數(shù)
0.686
0.605
0.492
0.424
0.353
鐵水罐兩樞軸中心距/mm
3050
3620
3620
4150
5200
轉(zhuǎn)向架中心距/mm
3700
4160
4200
5400
7300
車(chē)輛長(zhǎng)度
6580
8200
8200
9550
14000
車(chē)輛最大寬度/mm
3250
3580
3600
3700
3900
車(chē)輛最大高度/mm
2700
3664
4210
4500
5000
車(chē)鉤中心線(xiàn)高/mm
880
880
880
880
880
通過(guò)最小曲線(xiàn)半徑/m
25
40
40
80
100
滿(mǎn)載時(shí)最大運(yùn)行速度/
20
20
20
20
15
重車(chē)時(shí)在道岔處最大運(yùn)行速度/
10
10
10
10
10
軌距/mm
1435
1435
1435
1435
1435
鐵水罐的傾翻方法
吊車(chē)
吊車(chē)
吊車(chē)
吊車(chē)
吊車(chē)
冶金企業(yè)的不斷發(fā)展最終必將導(dǎo)致本地區(qū)及周?chē)貐^(qū)礦石資源耗盡，為維持或促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展，必須遠(yuǎn)距離尋求礦石資源或鐵水資源，這就不可避免地涉及到遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。而遠(yuǎn)距離運(yùn)輸對(duì)鐵水保溫效果的要求極為重要。統(tǒng)計(jì)表明：載重150t魚(yú)雷罐車(chē)(長(zhǎng)31m，總重320t)裝運(yùn)的鐵水，可相當(dāng)于500t礦石生產(chǎn)出來(lái)的鐵水，而運(yùn)送500t礦石需8.3輛載重60t的車(chē)輛(自重20t)，即鐵水運(yùn)輸量?jī)H相當(dāng)于礦石運(yùn)輸量的30%。顯而易見(jiàn)，運(yùn)輸鐵水尤其是遠(yuǎn)距離運(yùn)輸鐵水比運(yùn)輸?shù)V石經(jīng)濟(jì)性要好。另外，鋼鐵企業(yè)內(nèi)部，如果煉鐵和煉鋼規(guī)模能力發(fā)展不平衡，可以通過(guò)遠(yuǎn)距離外購(gòu)或外售鐵塊、廢鋼和鐵水來(lái)調(diào)劑。顯然，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸鐵水較運(yùn)輸鐵塊、廢鋼經(jīng)濟(jì)得多，因?yàn)檫h(yuǎn)距離運(yùn)輸鐵水首先節(jié)約了大量再加熱能源。
鐵水車(chē)加敞口形鐵水罐的運(yùn)輸方式存在以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)運(yùn)行速度低，導(dǎo)致運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)。由于鐵水的液態(tài)高溫特點(diǎn)以及車(chē)輛構(gòu)造速度的限制，鐵水運(yùn)輸車(chē)輛不可能速度較高，只能保持在20km/h以下，由此運(yùn)輸時(shí)間加長(zhǎng)；
(2)保溫效果差，導(dǎo)致鐵水溫降大。鐵水罐本身為敞口形，熱量散失快，8h后鐵水無(wú)法倒出；
(3)由于高爐出鐵量大，所需鐵水罐多，需增加出鐵場(chǎng)長(zhǎng)度，從而增加基建投資，也增加了煉鋼車(chē)間向混鐵爐兌鐵的工作量；
(4)安全可靠性差。鐵水罐的橫向擺動(dòng)及縱向沖擊使鐵水有飛濺的可能，對(duì)鐵路沿線(xiàn)周?chē)锲吩斐蓳p害。
2、魚(yú)雷形混鐵車(chē)
魚(yú)雷罐車(chē)是供冶金企業(yè)運(yùn)輸高爐鐵水至煉鋼倒(折)罐站進(jìn)行傾翻鐵水作業(yè)的專(zhuān)用運(yùn)輸車(chē)輛。魚(yú)雷罐車(chē)的運(yùn)用取代了傳統(tǒng)的鐵水罐車(chē)和混鐵爐，可在鐵水運(yùn)輸過(guò)程中按照鋼鐵煉制的工藝過(guò)程進(jìn)行鐵水混合、保溫、脫磷、脫硫等處理，從而縮短了冶煉時(shí)間，降低冶煉成本，實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼，它是一種高效、先進(jìn)的冶煉工藝設(shè)備。該車(chē)具有保溫性能好、載重大、儲(chǔ)存能力強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏起到很大的緩沖作用。魚(yú)雷罐車(chē)主要由走行裝置、傾翻裝置、主動(dòng)端裝置、從動(dòng)端裝置、罐體裝置、潤(rùn)滑裝置和電氣設(shè)備等部分組成(圖1.2)。
圖1.2 魚(yú)雷罐車(chē)
與鐵水罐車(chē)相比，魚(yú)雷罐車(chē)的保溫性能較好。魚(yú)雷罐車(chē)只有一個(gè)敞口，受鐵、出鐵均經(jīng)過(guò)此敞口，而且在運(yùn)行過(guò)程中還可以將敞口蓋上。另外，由于魚(yú)雷罐車(chē)容重大，罐口小，所以熱損失較小，最大程度地降低了鐵水的溫降。在同等條件下，鐵水在魚(yú)雷罐車(chē)中每小時(shí)溫度下降l0℃～20℃，在鐵水罐車(chē)中每小時(shí)則要下降50℃～150℃。在魚(yú)雷罐車(chē)中鐵水由1450℃降到1150℃約需36h，即有約36h的保溫時(shí)間，可以大幅度減少罐鐵和罐幫鐵的產(chǎn)生量。魚(yú)雷罐車(chē)即為流動(dòng)的混鐵爐，存鐵量較大，煉鋼生產(chǎn)一旦出現(xiàn)故障，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)對(duì)高爐造成影響。魚(yú)雷罐車(chē)存鐵量大，一臺(tái)魚(yú)雷罐車(chē)頂幾個(gè)鐵水罐使用，減少了高爐的配罐個(gè)數(shù)以及機(jī)車(chē)的倒罐次數(shù)，也減小了出鐵場(chǎng)的長(zhǎng)度，節(jié)約了基建投資。從鋼廠方面來(lái)說(shuō)，省卻了向混鐵爐兌加鐵水的過(guò)程，可直接向鐵水包內(nèi)兌鐵，也為應(yīng)用新型KR(電磁攪拌)脫硫方式創(chuàng)造了條件，可根據(jù)轉(zhuǎn)爐需求量方便地向鐵水包內(nèi)兌鐵水，從而實(shí)施新型KR(電磁攪拌)脫硫。鐵水包KR攪拌形成了鐵水的循環(huán)流動(dòng)，大大改善了脫硫的動(dòng)力學(xué)條件，減少了脫硫劑的消耗。武漢鋼鐵(集團(tuán))公司的生產(chǎn)實(shí)踐表明：攪拌時(shí)間只需要5min就可使脫硫劑得到充分的利用，脫硫速度快，效果好，鐵水原始硫含量為0.003時(shí)，處理終點(diǎn)硫含量可達(dá)0.0001以下。較之噴吹法，攪拌法的出現(xiàn)使得脫硫過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)條件得到了根本性的改善?？傊?，魚(yú)雷罐車(chē)的使用方便了轉(zhuǎn)爐、電爐兌加鐵水，而無(wú)需過(guò)多地考慮鐵水罐與鐵水包或轉(zhuǎn)爐的匹配問(wèn)題，從而提高鋼鐵生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。另外，還使鐵水系統(tǒng)與高爐、轉(zhuǎn)爐的大型化相適應(yīng)，省卻了混鐵爐，減少了冶煉工序，減少了基建投資，減少了耐火材料消耗，節(jié)約了維修費(fèi)用，倒罐殘?jiān)鼰o(wú)需每次排出，減少了清排渣作業(yè)量。目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)2000m3以上的高爐基本上全部采用魚(yú)雷罐車(chē)。
魚(yú)雷罐車(chē)雖然有以上不可替代的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些缺點(diǎn)：首先是投資額較大，以濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司為例，現(xiàn)在使用的320t魚(yú)雷罐車(chē)每臺(tái)造價(jià)就達(dá)31萬(wàn)元，其總投資超過(guò)1億元。運(yùn)用過(guò)程中，盡管魚(yú)雷罐車(chē)保溫性能較好，降低了罐內(nèi)結(jié)殼、結(jié)渣的可能性，但是罐內(nèi)一旦結(jié)殼、結(jié)渣，處理難度極大。其次是運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大，在運(yùn)行過(guò)程中一旦脫線(xiàn)，起復(fù)難度較大。另外，魚(yú)雷罐車(chē)車(chē)體較長(zhǎng)，鐵路曲線(xiàn)通過(guò)能力較差，這就增大了魚(yú)雷罐車(chē)通過(guò)鐵路道岔和曲線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。
綜合分析魚(yú)雷罐車(chē)存在的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)該是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，而且有些缺點(diǎn)也可以通過(guò)優(yōu)化工藝流程等措施加以解決或改善，風(fēng)險(xiǎn)在可控范圍內(nèi)。因此，魚(yú)雷罐車(chē)在國(guó)內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)得到了較好的運(yùn)用(表1.2)。
表1.2 國(guó)內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)(按產(chǎn)量排序)鐵水運(yùn)輸概況
萬(wàn)t
序號(hào)
單位
2007年產(chǎn)量
運(yùn)輸車(chē)型
1
寶鋼集團(tuán)有限公司
2780.19
魚(yú)雷罐車(chē)
2
鞍本鋼鐵集團(tuán)
2196.76
魚(yú)雷罐車(chē)
3
沙鋼集團(tuán)有限公司
2069.2
魚(yú)雷罐車(chē)
4
唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司
2061.77
魚(yú)雷罐車(chē)
5
武漢鋼鐵(集團(tuán))公司
1901.7
魚(yú)雷罐車(chē)
6
馬鋼(集團(tuán))控股有限公司
1326.48
魚(yú)雷罐車(chē)
7
首鋼總公司
1244.57
魚(yú)雷罐車(chē)
8
濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司
1146.28
魚(yú)雷罐車(chē)
9
萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司
1125.15
魚(yú)雷罐車(chē)
10
華菱鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司
1007.86
魚(yú)雷罐車(chē)
11
太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司
916.29
魚(yú)雷罐車(chē)
12
邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司
798.5
魚(yú)雷罐車(chē)
13
包頭鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司
713.84
魚(yú)雷罐車(chē)
1.3. 發(fā)展趨勢(shì)
從上面的情況來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)在各鋼鐵公司使用的大部分是混鐵爐，混鐵水車(chē)用得較少。實(shí)際上這兩種設(shè)備各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，但從發(fā)展的角度來(lái)看還是混鐵水車(chē)的發(fā)展有一定的優(yōu)勢(shì)。
首先，混鐵爐在煉鋼車(chē)間要占有一定的面積，而且隨著轉(zhuǎn)爐的容積增大其占用面積
也需要增大。特別是對(duì)于改造的車(chē)間來(lái)說(shuō)廠房的面積是至關(guān)重要的。在這一點(diǎn)上混鐵水車(chē)占有一定優(yōu)勢(shì)。
其次，混鐵爐在操作上也不如混鐵水車(chē)。混鐵爐為了減少熱量的損失需要噴吹煤氣加熱，煤氣管道又要隨著爐體轉(zhuǎn)動(dòng)，而爐體的旋轉(zhuǎn)中心又不是其幾何中心，同時(shí)又要考慮煤氣的密封問(wèn)題。而且混鐵爐的上部還要安裝兌鐵水口的蓋子，這又需要一套卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)和爐頂平臺(tái)。這些都是混鐵水車(chē)不需要的。
再者，混鐵水車(chē)可以滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離輸送，可以跨車(chē)間輸送鐵水，由于減少了鐵水在混鐵水車(chē)中的時(shí)間，能量的損失也可以控制在最小值。另外，就其加工和維修方面來(lái)說(shuō)，混鐵水車(chē)也比混鐵爐來(lái)得容易。
煉鋼、煉鐵設(shè)備的容積在逐漸增大，而作為中間環(huán)節(jié)的混鐵爐和混鐵水車(chē)將是必不可少的，具體選用哪一種設(shè)備要根據(jù)實(shí)際情況而定。但從高速、高效、節(jié)能的觀點(diǎn)來(lái)看，混鐵水車(chē)優(yōu)于混鐵爐。相信會(huì)有更多的鋼鐵廠采用混鐵水車(chē)，混鐵水車(chē)將會(huì)得到迅速的發(fā)展 。
2. 整體方案評(píng)述
運(yùn)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是使起重機(jī)和小車(chē)作水平運(yùn)動(dòng)。有時(shí)用于搬運(yùn)物品，有時(shí)用于調(diào)整起重機(jī)的工作位置，如門(mén)座起重機(jī)與裝卸橋的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)等。
本方案就是設(shè)計(jì)鐵水過(guò)跨車(chē)的小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為無(wú)軌運(yùn)行與有軌運(yùn)行兩類(lèi)。前者采用輪胎和履帶，可以在普通道路上行走，用于汽車(chē)起重機(jī)、輪胎起重機(jī)與履帶起重機(jī)等。它們的機(jī)動(dòng)性好，可以隨時(shí)調(diào)到工作需要的地點(diǎn)；后者在專(zhuān)門(mén)的鋼軌上運(yùn)行。負(fù)荷能力大，運(yùn)行阻力小，是一般起重機(jī)常用的運(yùn)行裝置。本方案是設(shè)計(jì)有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成與設(shè)計(jì)原理。
2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成和主要型式
運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、車(chē)輪組和制動(dòng)器所組成。如圖2.1所示。
1—電動(dòng)機(jī)； 2—減速器； 3—制動(dòng)器； 4—浮動(dòng)軸；5—車(chē)輪
6—聯(lián)軸器
圖2.1 集中驅(qū)動(dòng)的小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)
本方案主動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)型式是集中驅(qū)動(dòng)。它是以一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸來(lái)帶動(dòng)兩邊主動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)型式。這種型式只用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)與一臺(tái)減速器，但傳動(dòng)軸系統(tǒng)（包括軸、軸承與聯(lián)軸器）復(fù)雜笨重，故目前只用于小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖2.1）及跨度與起重量較?。ǎ┑臉蚴狡鹬貦C(jī)的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
2.2. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成
2.2.1. 運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇與臺(tái)數(shù)確定
1、電機(jī)類(lèi)型選擇
電動(dòng)機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。交流電機(jī)與直流電機(jī)的主要區(qū)別是，交流電機(jī)利用的是電磁感應(yīng)原理，而直流電機(jī)是主磁極建立起恒定不便的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組通人電流，電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快速、有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，能承受頻繁的沖擊性負(fù)載。但直流電機(jī)也有其缺點(diǎn)，較交流電機(jī)相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維護(hù)工作量大，使用場(chǎng)合也受到限制。
采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，中間需要一個(gè)變速箱，一個(gè)齒輪座。采用這傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少，配套容易，使用和維護(hù)比用直流電機(jī)簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)是傳動(dòng)裝置需要增加專(zhuān)門(mén)的變速箱，交流電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。異步電動(dòng)機(jī)按照定子相數(shù)的不同分為單相異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，成本低廉等。
綜合考慮，該運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用交流電動(dòng)機(jī)，為變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)是全數(shù)字式交流變頻矢量控制調(diào)速控制系統(tǒng)具有性能好、可靠性高，可以滿(mǎn)足各種不同控制功能要求，調(diào)速系統(tǒng)具有最佳自?xún)?yōu)化功能，并提供完備的監(jiān)控保護(hù)和故障自診斷功能，同時(shí)還具有方便快捷的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和信息交換。通過(guò)確定矯正力,從而來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的矯正力矩。
2、電機(jī)臺(tái)數(shù)的確定
采用一臺(tái)電機(jī)占地面積小且維修便利，若采用多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則可降低轉(zhuǎn)子的飛輪轉(zhuǎn)矩，減少電機(jī)重量，降低電機(jī)價(jià)格。本方案采用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2.2.2. 減速器的類(lèi)型選擇
減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，稱(chēng)為增速器。
選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動(dòng)力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，比較不同類(lèi)型、品種減速器的外廓尺寸，傳動(dòng)效率，承載能力，質(zhì)量，價(jià)格等，選擇最適合的減速器。
減速器的類(lèi)別、品種、型式很多，目前已制定為行（國(guó)）標(biāo)的減速器有40余種。減速器的類(lèi)別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線(xiàn)劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設(shè)計(jì)的不同結(jié)構(gòu)的減速器；減速器的型式是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)齒面硬度、傳動(dòng)級(jí)數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設(shè)計(jì)的不同特性的減速器。
綜合考慮，行走機(jī)構(gòu)的減速器選擇立式減速器。
立式減速器的主要特點(diǎn)?：
一、高速比和高效率的高級(jí)傳動(dòng)，單級(jí)傳動(dòng)就能達(dá)到1：87的減速比，效率在90%以上，如果采用多級(jí)傳動(dòng)，減速比更大；?
二、結(jié)構(gòu)緊湊體積小?由于采用了行星傳動(dòng)原理，輸入軸與輸入軸在同一軸心上，所以結(jié)構(gòu)緊湊，體積??；?
三、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低?擺線(xiàn)針齒嚙合齒數(shù)較多，重疊系數(shù)大以及具有機(jī)件平穩(wěn)的機(jī)理，使振動(dòng)和噪聲限制在最小程度。
2.2.3. 聯(lián)軸器選擇
聯(lián)軸器的種類(lèi)很多，無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如十字滑塊聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器、滾子鏈聯(lián)軸器；有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器、彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器、星形彈性聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器。
無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無(wú)彈性元件，故不能緩沖減振。有彈性元件的撓性聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力，制造彈性元件的材料有非金屬和金屬兩種。非金屬有橡膠、塑料等，其特點(diǎn)為質(zhì)量小，價(jià)格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而減振能力強(qiáng)。金屬材料制成的彈性元件(主要為各種彈簧)則強(qiáng)度高、尺寸小而壽命較長(zhǎng)。
根據(jù)這些特點(diǎn)，本方案采用兩個(gè)鼓形齒式聯(lián)軸器（見(jiàn)圖2.2），兩個(gè)彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器（見(jiàn)圖2.3）。
圖2.2 鼓形齒式聯(lián)軸器
圖2.3 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 圖2.4 雙輪緣車(chē)輪
2.2.4 . 車(chē)輪和軌道的選擇
車(chē)輪是用來(lái)支承整臺(tái)起重機(jī)重量并使其行駛的裝置。車(chē)輪按輪緣形式可以分為雙輪緣的、單輪緣的和無(wú)輪緣的三種。輪緣的作用是導(dǎo)向和防止脫軌。
車(chē)輪的材料應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式、運(yùn)行速度和起重工作級(jí)別等因素來(lái)確定。對(duì)機(jī)械驅(qū)動(dòng)而速度大于30，中級(jí)及中級(jí)以上工作類(lèi)型，建議采用不低于ZG55的鑄鋼，并進(jìn)行表面淬火（火焰淬火或表面淬火），硬度不低于HB320~350，淬火深度不小于5mm。對(duì)人力驅(qū)動(dòng)或機(jī)械驅(qū)動(dòng)輕級(jí)工作類(lèi)型，速度小于30,可采用鑄鐵車(chē)輪，表面硬度為HB180~240。
軌道用來(lái)承受起重機(jī)車(chē)輪傳來(lái)的集中壓力，并引導(dǎo)車(chē)輪運(yùn)行。所有起重機(jī)用的軌道都采用標(biāo)準(zhǔn)的或特殊的軋制型鋼或鋼軌。它們應(yīng)符合車(chē)輪的要求，同時(shí)也應(yīng)考慮如何讓固定。通常中小型起重機(jī)，小車(chē)軌道采用P型鐵路鋼軌，也可以采用方鋼。大型起重機(jī)，大車(chē)軌道多采用P型與QU型起重機(jī)專(zhuān)用鋼軌。這些軌道用壓板和螺絲固定。
綜上所述，本方案選用雙輪緣的車(chē)輪（見(jiàn)圖2.4），材料為。軌道采用P型鐵路鋼軌，用壓板的螺絲固定。
2.2.5. 制動(dòng)器選擇
制動(dòng)器就是剎車(chē)。是使機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)件停止或減速的機(jī)械零件。俗稱(chēng)剎車(chē)、閘。制動(dòng)器主要由制動(dòng)架、制動(dòng)件和操縱裝置等組成。有些制動(dòng)器還裝有制動(dòng)件間隙的自動(dòng)調(diào)整裝置。為了減小制動(dòng)力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動(dòng)器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對(duì)安全性要求較高的大型設(shè)備(如礦井提升機(jī)、電梯等)則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。
綜上所述，制動(dòng)器的作用有三種：
（1） 支持——將物品、吊臂或機(jī)器閘住不動(dòng)；
（2） 停止——用摩擦消耗運(yùn)動(dòng)部分的動(dòng)能，以一定得減速度使機(jī)構(gòu)停止下來(lái)；
（3） 落重——制動(dòng)與重力平衡，重物以恒定的速度下降。
對(duì)于各種制動(dòng)器的構(gòu)造和性能必需滿(mǎn)足以下要求：
（1） 能產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力矩；
（2） 松閘和合閘要迅速，制動(dòng)要平穩(wěn)；
（3） 構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修方便；
（4） 制動(dòng)器的零件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，摩擦零件要有較高的耐磨性和耐熱性；
（5） 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)要緊湊。
為了使制動(dòng)器能獲得較大的制動(dòng)力矩和較小的結(jié)構(gòu)尺寸，提高接觸表面的摩擦系數(shù)是最有效的方法。因此在起重機(jī)械的制動(dòng)器中，大多采用較高的摩擦系數(shù)和耐磨性的材料，用作互相接觸的制動(dòng)零件之一的復(fù)面。常用的制動(dòng)復(fù)面材料是制動(dòng)石棉帶和碾壓帶。
本方案采用制動(dòng)方式為抱閘制動(dòng)。
2.2.6. 軸承的選擇
選用軸承時(shí)，首先是選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型，下面歸納出合理選擇軸承類(lèi)型時(shí)所參考的主要因素。
（一） 軸承的載荷
軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類(lèi)型的主要依據(jù)。
（二） 軸承的轉(zhuǎn)數(shù)
在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低度類(lèi)型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才會(huì)有比較顯著的影響。
（三） 軸承的調(diào)心性能
當(dāng)周的中心線(xiàn)與軸承座中心線(xiàn)不重合而又角度誤差時(shí)，或因軸受力而彎曲或傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)外圈軸線(xiàn)發(fā)生偏斜。
（四） 軸承的安裝和拆卸
便于裝拆，也是在選擇軸承類(lèi)型時(shí)應(yīng)考慮的一個(gè)因素。在軸承座沒(méi)有剖面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承零部件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。
本方案選用調(diào)心滾子軸承。
調(diào)心滾子軸承具有兩列滾子，主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。該類(lèi)軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。高溫環(huán)境下軸承的使用壽命長(zhǎng)。
3. 力能參數(shù)確定
3.1. 設(shè)計(jì)參數(shù)
總重量： 160T
行走速度： 3—25。
3.2. 走行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)·電機(jī)功率
由參考文獻(xiàn)[1]
摩擦總阻力矩公式：
（3.1）
式中 G+Q——總重量；由設(shè)計(jì)參數(shù)得G+Q=160T=1600009.8=1568000N；
k——滾動(dòng)摩擦系數(shù)；由參考文獻(xiàn)[1，表7-1]查得k=0.0009；
——軸承摩擦系數(shù)；由參考文獻(xiàn)[2，表6-2-17]查得=0.0025；
——附加阻力系數(shù)；由參考文獻(xiàn)[1，表7-3]查得=1.5；
d ——軸承內(nèi)外徑平均值；d=mm=0.25m；
帶入公式3.1得：
=2851.8
運(yùn)行摩擦阻力：
（3.2）
式中 ——車(chē)輪直徑；=900mm=0.9m；
帶入公式3.2得：
=6337.33N
選電動(dòng)機(jī)：
由電動(dòng)機(jī)靜功率公式：
（3.3）
式中 ——滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)靜阻力；
m——驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；m=1；
——機(jī)構(gòu)總效率；=0.8；
——機(jī)構(gòu)行走速度；取=22；
帶入公式3.3得：
=28.48kW
初選電動(dòng)機(jī)功率：
N=28.48kW
綜上所述：
選用電機(jī)型號(hào)：YZR250 M1—8；
功率： =30 kW；
轉(zhuǎn)速： =720 ；
3.3. 走行機(jī)構(gòu)的減速器及傳動(dòng)比
車(chē)輪轉(zhuǎn)速：
（3.4）
式中 ——機(jī)構(gòu)行走速度； =22；
——車(chē)輪直徑；=900mm=0.9m；
帶入公式3.4得：
=7.78
機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：
==92.54
綜上所述：
選取減速器型號(hào)：。
3.4. 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核
由參考文獻(xiàn)[6，81頁(yè)]公式：
按照等效功率法求得：當(dāng)時(shí)，所需的等效功率：
（3.5）
式中 ——工作類(lèi)型系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1，表6-4]查得 =0.75；
——系數(shù)，根據(jù)值查得，由參考文獻(xiàn)[1]查得當(dāng)=0.1
=0.87。
帶入公式3.5得：
由以上計(jì)算結(jié)果可知，初選電動(dòng)機(jī)能滿(mǎn)足發(fā)熱條件，即
3.5. 電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校核
對(duì)于室外工作的起重機(jī)，為了校核電動(dòng)機(jī)能否克服工作狀態(tài)最大風(fēng)壓所引起的載荷，以免工作過(guò)程中發(fā)生停車(chē)現(xiàn)象。其計(jì)算式：
（3.6）
式中 ——電動(dòng)機(jī)實(shí)際最大啟動(dòng)力矩（）
為電動(dòng)機(jī)最大過(guò)載系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[7，表7-2]查得：
，取=3.0；
為電動(dòng)機(jī)額定力矩；
=397.9
所以
——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)；
——運(yùn)行機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比；
——運(yùn)行機(jī)構(gòu)的效率；
——道路坡度阻力矩；忽略不計(jì)，=0；
——由工作狀態(tài)最大風(fēng)壓（內(nèi)陸；沿海）所引起的風(fēng)阻力（）。
所以
=56.77
綜上計(jì)算可得
所以
電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校核合格。
4. 主要零件強(qiáng)度計(jì)算
4.1. 主動(dòng)輪組
4.1.1. 軸的校核
圖4.1 軸的載荷分析圖
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由上述計(jì)算可得：
=30kW ；
=720；
機(jī)構(gòu)總效率：=0.8；
=300.8
=24 kW
=7.78
=29460.15
如圖4.1：
=14730.08
=392000N
由公式：
得：
=32733.50N
（1） 做出軸的力學(xué)模型。
=3600.685
（2） 做出軸的彎矩圖。
=43120
（3） 做出軸的扭矩圖。
=43270.08
（4） 校核軸的強(qiáng)度。
由參考文獻(xiàn)[3，式15-4]得：
軸的彎扭合成強(qiáng)度條件：
（4.1）
式中：——軸的計(jì)算應(yīng)力，；
M——軸所受彎矩，；
T——軸所受的扭矩，；
W——軸的抗彎截面系數(shù)；
——對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按參考文獻(xiàn)[3，表15-1]選用。
——??；
由參考文獻(xiàn)[3，表15-4]得：
（4.2）
式中：
由參考文獻(xiàn)[4，表4-3-19]得：
b=45
t=15
d——軸的直徑；d=200mm；
帶入公式4.2得：
=727643.5
把上述數(shù)據(jù)帶入公式4.1得：
=60.69
由參考文獻(xiàn)[3，表15-1]查得：
材料選取，調(diào)制處理。
=70
因?yàn)?
所以 軸檢驗(yàn)合格。
4.1.2. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
（1） 判斷危險(xiǎn)截面
截面A，Ⅱ，Ⅲ，B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A，Ⅱ，Ⅲ，B均無(wú)需校核。
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面Ⅳ和Ⅴ處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面C上的應(yīng)力最大。截面Ⅴ的應(yīng)力集中的影響和界面Ⅳ的相近，但界面Ⅴ不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面C上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截面C也不必校核。截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必校核。由參考文獻(xiàn)[3]第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側(cè)即可。
（2） 截面Ⅳ左側(cè)
抗彎截面系數(shù)：
=583200
抗扭截面系數(shù)：
=1166400
截面Ⅳ左側(cè)的彎矩M為：
=22028404.36
截面Ⅳ上的扭矩為：
=14730080
截面上的彎曲應(yīng)力：
=37.77
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：
=12.63
軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理。
由參考文獻(xiàn)[3，表15-1]查得：
=735，=355，=200。
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按參考文獻(xiàn)[3，表3-2]查取。
因?yàn)?
經(jīng)插值后可查得：
，
又由參考文獻(xiàn)[3，附圖3-1]可得軸的材料的敏感系數(shù)為：
=0.90，=0.95
由參考文獻(xiàn)[3，式附3-4]效應(yīng)力集中系數(shù)按式為：
=1.90
=1.30
由參考文獻(xiàn)[3，附圖3-2]的尺寸系數(shù) ；
由參考文獻(xiàn)[3，附圖3-3]的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。
軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)[3，附圖3-4]查得表面質(zhì)量系數(shù)為：
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即。
由參考文獻(xiàn)[3，式3-12]得綜合系數(shù)為：
=3.43
由參考文獻(xiàn)[3，式3-12a]得：
=1.86
又由參考文獻(xiàn)[3，§3-1及§3-2]得碳鋼的特性系數(shù)：
， 取
，取
于是，計(jì)算安全系數(shù)值：
由參考文獻(xiàn)[3，式15-7]得：
=2.74
由參考文獻(xiàn)[3，式15-8]得：
=16.37
由參考文獻(xiàn)[3，式15-6]得：
=2.7
由參考文獻(xiàn)[3]中查得設(shè)計(jì)安全系數(shù)值：
因?yàn)?
所以可知其安全。
（3） 截面Ⅳ右側(cè)
抗彎截面系數(shù)：
=800000
抗扭截面系數(shù)：
=1600000
截面Ⅳ左側(cè)的彎矩M為：
=22028404.36
截面Ⅳ上的扭矩為：
=14730080
截面上的彎曲應(yīng)力：
=27.53
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：
=9.21
過(guò)盈配合處的，由參考文獻(xiàn)[3，附表3-8]用插值法求得：
并取，于是得：
軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)[3，附圖3-4]查得表面質(zhì)量系數(shù)為：
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即。
由參考文獻(xiàn)[3，式3-12]得綜合系數(shù)為：
=4.15
由參考文獻(xiàn)[3，式3-12a]得：
=3.34
又由參考文獻(xiàn)[3，§3-1及§3-2]得碳鋼的特性系數(shù)：
， 取
，取
于是，計(jì)算軸在截面Ⅳ右側(cè)的安全系數(shù)值：
由參考文獻(xiàn)[3，式15-7]得：
=3.11
由參考文獻(xiàn)[3，式15-8]得：
=12.72
由參考文獻(xiàn)[3，式15-6]得：
=3.02
由參考文獻(xiàn)[3]中查得設(shè)計(jì)安全系數(shù)值：
因?yàn)?
所以可知其安全。
校核的軸因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
綜上對(duì)軸的校核，軸滿(mǎn)足要求。
4.1.3. 鍵的校核
圖4.3 平鍵連接受力情況
平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，連接中各零件的受力情況如圖4.3所示。
對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷（圖4.3中沿a—a面剪斷）。
假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，由參考文獻(xiàn)[3，式6-1]得普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為：
（4.3）
式中： T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，；T=；
k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處h為鍵的高度，mm；
——鍵的工作長(zhǎng)度，mm，圓頭平鍵，此處L為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，mm；b為鍵的寬度，mm；
——軸的直徑，mm；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[3，表6-2]。
圖4.4 平鍵和鍵槽的剖面尺寸（GB/T 1095—1979）
此處鍵的尺寸：
h=20mm
L=200mm
b=36mm
公式4.3中數(shù)據(jù)：
T==14730.08；
k=0.5h=10mm；
=164mm；
d=140mm；
帶入公式4.3得：
=128.31
由參考文獻(xiàn)[3，表6-2]查得：
為120~150
因?yàn)?
所以 鍵檢驗(yàn)合格。
4.1.4. 軸承的壽命計(jì)算
圖4.5 軸承受力分析圖
1、 求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（圖4.5a）和水平面（圖4.5b）兩個(gè)平面力系。其中：圖4.5c中的為通過(guò)另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線(xiàn)。
由力分析可知：
=392000N
=196000N
=196000N
=32733.50N
=16366.75N
=16366.75N
=196682.16N
=196682.16N
2、 求兩軸承的計(jì)算軸向力和
對(duì)于調(diào)心滾子軸承，沒(méi)有派生軸向力。所以，軸向力：
3、求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 和
由參考文獻(xiàn)[2，表6-2-77]查得：
因?yàn)?
=0
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