25t有軌裝出料機(jī)小車的設(shè)計(jì)研究

張向龍 許浩 陳彥蓉

摘要：有軌裝出料機(jī)廣泛運(yùn)用于金屬材料鍛壓行業(yè)，是鍛壓機(jī)械的輔助設(shè)備，主要是將高溫坯料從加熱爐內(nèi)取出后轉(zhuǎn)運(yùn)至鍛造操作機(jī)夾持范圍內(nèi)，再通過鍛造操作機(jī)和鍛造壓機(jī)完成坯料的鍛打作業(yè)，而小車是裝出料機(jī)的移動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件。本文通過對(duì)25t裝出料機(jī)小車的設(shè)計(jì)研究，最終得出更加合理的電機(jī)、減速機(jī)以及部分零部件的設(shè)計(jì)選型，使得裝出料機(jī)在生產(chǎn)作業(yè)中更加安全可靠。

關(guān)鍵詞：鍛壓機(jī)械;裝出料機(jī);小車;設(shè)計(jì)研究

1、有軌裝出料機(jī)及小車簡介

鍛壓機(jī)械廣泛運(yùn)用于國民生產(chǎn)的多個(gè)領(lǐng)域，包括機(jī)械、鋼鐵、有色金屬、鐵路機(jī)車、船舶、發(fā)電、軍工、航天航空等。上世紀(jì)七十年代末，我國鍛壓機(jī)械發(fā)展迅速，為我國的制造業(yè)快速發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而隨著設(shè)備自動(dòng)化程度以及市場(chǎng)需求越來越高，有軌裝出料機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生，它的出現(xiàn)大大提高了鍛造效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。如今，進(jìn)過多年的運(yùn)用和改進(jìn)，裝出料車已經(jīng)成為了重型鍛造行業(yè)至關(guān)重要的輔助設(shè)備。

圖1所示為裝出料機(jī)的基本機(jī)構(gòu)圖。各部件之間通過機(jī)械，液壓傳動(dòng)，電氣控住，完成坯料的抓取，夾持，轉(zhuǎn)運(yùn)等動(dòng)作。圖1中吊掛系統(tǒng)完成鉗桿升降、傾斜等動(dòng)作，鉗桿完成夾取坯料等動(dòng)作，小車完成鉗桿及吊掛系統(tǒng)的前后移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)動(dòng)作;大車完成裝出料機(jī)整體在軌道上移動(dòng)動(dòng)作。圖2為小車的結(jié)構(gòu)圖。電機(jī)減速箱為小車的動(dòng)力單元，完成小車在大車內(nèi)前后行走動(dòng)作;鏈條及行走輪為傳動(dòng)單元，為小車傳遞行走扭矩。以下對(duì)小車的設(shè)計(jì)研究做詳細(xì)分析。

2、25噸裝出料機(jī)小車關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)選型

2.1 小車動(dòng)力單元的設(shè)計(jì)選型

2.1.1小車啟動(dòng)力矩M的確定

在行走機(jī)械中，首先確定整機(jī)的啟動(dòng)力矩M，才能確定電機(jī)和減速箱的具體參數(shù)。裝出料機(jī)啟動(dòng)力矩M用來克服車輪滾動(dòng)時(shí)的摩擦力矩M摩和大車起動(dòng)時(shí)的慣性力矩M慣。

M=1.33（ M摩+ M慣）1.1/η

M摩=（K+μr）Gβ

M慣= M慣1+ M慣2 =F慣R ，M慣1可忽略。

F慣= ma（kg）;

β車輪輪緣與軌道側(cè)面的摩擦所引起的附加阻力矩系數(shù)，

β=2.25;

μ車輪軸承處的摩擦系數(shù)，μ=0.002;

η為行走機(jī)構(gòu)效率，η=0.94;

r為車輪軸半徑，r=10.5cm;

m為小車上部重量，m=80000kg;

a為起動(dòng)加速度，a=v/t（m/s2），

v為大車行走速度v =500（mm/s），

t為啟動(dòng)時(shí)間是，t= 5（s）;

R---車輪半徑，R=0.165（m）;

M=9742N.m

2.1.2 電機(jī)和減速箱的設(shè)計(jì)選型

小車行走采用電機(jī)、減速箱驅(qū)動(dòng)鏈輪，由鏈條帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

小車啟動(dòng)力矩M=9742N.m;

小車行走車輪轉(zhuǎn)速n=60v/2πR=29rpm;

電機(jī)功率P=M×n/9550=29.5kw。

由上述數(shù)據(jù)可選冶金及起重三相交流異步電動(dòng)機(jī)，首選六級(jí)電機(jī)，電機(jī)型號(hào)YZ250M，電機(jī)額定功率P額=30kw，

額定轉(zhuǎn)速n電=980rpm，額定轉(zhuǎn)矩T=360.6N.m。

減速箱型號(hào)根據(jù)不同減速比得出合理的選型，選擇減速比i=39.1，

減速箱輸出扭矩T減 =Ti=360.6×39.1=14099N.m，再將鏈輪的減速比考慮在內(nèi)，此型號(hào)滿足小車工況要求。

2.2 小車傳動(dòng)單元的設(shè)計(jì)選型

小車的傳動(dòng)單元是由減速箱輸出軸的鏈輪與固定在行走輪軸上的鏈輪，再由兩者之間的鏈條來傳動(dòng)扭矩的。在確定傳動(dòng)單元的零部件過程中，要根據(jù)傳動(dòng)的功率，扭矩，空間來反復(fù)多次確定鏈輪，鏈條的型號(hào)，才能得到最優(yōu)結(jié)果。

由于小車空間距離的原因，滾子鏈間的兩鏈輪選擇盡量小的傳動(dòng)比，主動(dòng)輪齒數(shù)z1=17，從動(dòng)輪齒數(shù)z2=19。

修正功率Pc=P·f1·f2=29.5×1.3×1.53=58.7kw;

根據(jù)修正功率和鏈輪轉(zhuǎn)速選擇節(jié)距p=44.45，鏈條型號(hào)28A。

中心距的確定也是根據(jù)減速箱和傳動(dòng)軸之間的距離以及鏈條速度等因素決定，a0=a-Δa=25p-0.002a=1108.9mm，鏈條節(jié)數(shù)Lp=68。

依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定鏈條以及鏈輪的其余參數(shù)，此處不再累述。

3、結(jié)語

裝出料機(jī)小車動(dòng)力單元的設(shè)計(jì)中需要根據(jù)傳遞功率，小車速度，安裝空間等因素綜合確定電機(jī)和減速箱的參數(shù)，在鍛造機(jī)械行業(yè)，一般設(shè)備的作業(yè)沖擊大，環(huán)境惡劣，所以在選擇電機(jī)和減速箱時(shí)，需要留有足夠的安全系數(shù)。傳動(dòng)單元的設(shè)計(jì)中，需要注意鏈輪與軸的固定方式，一般情況下，鏈輪與軸采用平鍵傳動(dòng)扭矩，鏈輪在軸上采用擋圈定位，此種方式易于安裝，但要求有寬松的空間尺寸。在兩鏈輪傳動(dòng)的空間距離有限的情況下，推薦采用鏈輪和傳動(dòng)軸做成一體的結(jié)構(gòu)形式，不但減少了鏈輪的圓周尺寸，還簡化了鏈輪和軸的安裝。通過以上的設(shè)計(jì)計(jì)算分析，大體得出了裝出料機(jī)小車的設(shè)計(jì)理論依據(jù)，以及在設(shè)計(jì)中所要注意的問題。

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作者簡介：張向龍（1983-），男;甘肅靖遠(yuǎn)人，工程師，本科工學(xué)學(xué)士，研究方向：石油鉆機(jī)總體設(shè)計(jì);鍛壓機(jī)械設(shè)計(jì)。