芯棒冷卻站旋轉(zhuǎn)設(shè)備傳動系統(tǒng)設(shè)計(2016優(yōu)秀畢業(yè)論文)

1、<p><b>　　內(nèi)蒙古科技大學(xué)</b></p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計說明書</p><p><b>　　學(xué)生姓名：XX</b></p><p>　　學(xué) 號：XXXXXX</p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計及其自動化</p><p>　　班

2、 級：機(jī)械XX-X</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：XXX</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著限動芯棒連軋管機(jī)的飛速發(fā)展和國內(nèi)外鋼管需求的提高，鋼管的產(chǎn)量與日俱增，芯棒的用量也隨之增加。芯棒工作后的溫度升高，損耗不斷的擴(kuò)大，增加了生產(chǎn)的成本，因此芯棒的維護(hù)也得到了很大的重

3、視。由此，本文針對芯棒的冷卻系統(tǒng)提出了具體的設(shè)計方案，結(jié)合任務(wù)要求和冷卻的基本理論，對三個方案的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)致的分析和比較，選擇了第一種作為設(shè)計的選定案。通過查閱相關(guān)資料，分析計算，確定電動機(jī)、減速器、軸、聯(lián)軸器、和鍵等重要零件的型號，并對重點(diǎn)零件進(jìn)行校核。在此基礎(chǔ)上，再對系統(tǒng)的其他非標(biāo)準(zhǔn)零部件，如：旋轉(zhuǎn)上料器，移鋼機(jī)等重要部件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算。按上述方法完成的設(shè)計能很好的完成芯棒旋轉(zhuǎn)冷卻的任務(wù)。</p>

4、<p>　　關(guān)鍵詞：芯棒；冷卻；鋼管；方案</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of MPM and the improvement of demand for steel pipe at home and abroad, the output of steel p

5、ipe is steadily on the increase, and the amount of Mandrill increases. the temperature of the Mandrill increases after working along with the unceasing unceasing expansion of wear and tear,so the production cost has been

6、 increased.Because of it,much attention has been paid to the maintenance. This paper proposes the concrete design, in view of the cooling system of Mandrill. Ac</p><p>　　Key words: mandrill ; cooling ; steel

7、 pipe ; proposal.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　一 緒論1</b></p><p>　　1.1

8、我國鋼管的生產(chǎn)及其生產(chǎn)現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 影響鋼管發(fā)展的一些因素2</p><p>　　1.3 限動芯棒連軋機(jī)的發(fā)展與國內(nèi)的應(yīng)用4</p><p>　　1.3.1 MPM的推廣史5</p><p>　　1.3.2 MINI-MPM的應(yīng)用史6</p><p>　　1.4芯棒連軋管機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展

9、7</p><p>　　1.4.1 芯棒的簡介與生產(chǎn)情況8</p><p>　　1.4.2 芯棒的工作概述8</p><p>　　二 方案分析與確定10</p><p>　　2.1 方案一的結(jié)構(gòu)設(shè)計10</p><p>　　2.1.1 工作原理10</p><p>　　2.1.2 旋轉(zhuǎn)

10、冷卻裝置的設(shè)計11</p><p>　　2.2 方案二的結(jié)構(gòu)設(shè)計12</p><p>　　2.4 方案的比較與選擇13</p><p>　　三 電動機(jī)的選擇確定14</p><p>　　3.1 設(shè)計任務(wù)書的參數(shù)14</p><p>　　3.2 選擇電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式14</p><p&

11、gt;　　3.3 工作機(jī)功率的計算15</p><p>　　3.3.1 工件的重力計算15</p><p>　　3.3.2 工作的受力分析16</p><p>　　3.3.3 圓周速度的確定16</p><p>　　3.4 電動機(jī)容量的計算與確定17</p><p>　　3.4.1 電動機(jī)容量計算17<

12、;/p><p>　　3.4.2 電動機(jī)的選擇18</p><p>　　四 減速器的選擇20</p><p>　　4.1 減速器的分類20</p><p>　　4.2 減速器的選擇與計算20</p><p>　　4.2.1 減速器傳動比的初步確定21</p><p>　　4.2.2 減速器承

13、載能力的計算21</p><p>　　4.2.3 減速器的選擇21</p><p>　　五 軸的設(shè)計計算與校核23</p><p>　　5.1 軸段長度和直徑的確定23</p><p>　　5.1.1 軸的最小直徑的確定23</p><p>　　5.1.2 軸的直徑和長度的確定24</p>&

14、lt;p>　　5.2 軸的校核26</p><p>　　5.2.1 軸的力學(xué)模型的建立26</p><p>　　5.2.2 繪制力學(xué)模型26</p><p>　　5.2.3 按彎扭矩合成校核軸的強(qiáng)度計算27</p><p>　　六 聯(lián)軸器的選擇與校核29</p><p>　　6.1 聯(lián)軸器的選擇類型2

15、9</p><p>　　6.2 連軸器的選擇計算30</p><p>　　6.2.1 電動機(jī)和減速器之間的聯(lián)軸器的選擇30</p><p>　　6.2.2 減速器與傳動軸之間的聯(lián)軸器選擇30</p><p>　　6.2.3 其他聯(lián)軸器的選擇31</p><p>　　6.3 聯(lián)軸器的校核32</p>

16、<p>　　七 軸承的選擇與校核34</p><p>　　7.1 軸承的選擇34</p><p>　　7.2 軸承的校核35</p><p>　　7.2.1 軸承上的受力分析35</p><p>　　7.2.2 軸承壽命的驗算36</p><p>　　八 鍵的選擇與校核38</p>

17、<p>　　8.1 鍵的選擇38</p><p>　　8.2 鍵的強(qiáng)度校核39</p><p>　　8.2.1 校核圓盤上的鍵40</p><p>　　8.2.2 校核1-2段聯(lián)軸器的強(qiáng)度40</p><p>　　九 滾動軸承的潤滑及設(shè)備的維護(hù).......................................

18、.....................................41</p><p>　　10.1 潤滑劑的用途41</p><p>　　10.2 設(shè)備的維護(hù)42</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】43</b></p><p><b>　　結(jié) 束 語44</b></p&

19、gt;<p><b>　　緒論</b></p><p>　　目前我國鋼管的生產(chǎn)及其生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　在1949年新中國建國之前，侵華日軍為了增加鋼管的產(chǎn)量，在1935年時，選址在東北的鞍山鋼鐵廠正式成立，主要設(shè)備為2套熱軋縫鋼管機(jī)組，產(chǎn)品的直徑在7~150mm。其生產(chǎn)能力最高時曾經(jīng)達(dá)到1.14萬噸（1940年時），在七年后又建立了冷拔車間。&

20、lt;/p><p>　　該車間生產(chǎn)的產(chǎn)品為冷拔管，其直徑一般為40~150mm。在1945年日本全面受降，當(dāng)時東北的前蘇聯(lián)部隊搬運(yùn)走了大部分生產(chǎn)設(shè)備至運(yùn)動地區(qū)，生產(chǎn)能力幾乎喪失。在1949年時，我國無縫鋼管生產(chǎn)的能力幾乎為零，唯一可以生產(chǎn)的地方是上海，也僅僅有很少的鋼管改制機(jī)械設(shè)備，通過這些設(shè)備再將我國進(jìn)口的鋼管改成我們需要的鋼管規(guī)格。建國后，我國大力發(fā)展無縫鋼管的生產(chǎn)制造設(shè)備，鞍鋼無縫鋼管廠在此時建成投產(chǎn)，我國開始

21、了自主生產(chǎn)無縫鋼管的歷史。到目前為止，我國已經(jīng)擁有了53年無縫鋼管生產(chǎn)歷史。在這半個多世紀(jì)的生產(chǎn)歷史中，從50年代初唯一的套---140 自動軋管機(jī)組（年產(chǎn)量6.19萬噸）到現(xiàn)在產(chǎn)品規(guī)格、品種齊全的生產(chǎn)大國，其中于1994年成為世界第一大無縫鋼管生產(chǎn)國（早于鋼與鋼材的產(chǎn)量成為世界第一的時間），隨后穩(wěn)居第一【1】。</p><p>　　我國產(chǎn)鋼量、無縫鋼管能力十分強(qiáng)大，到目前為止，我國的熱軋無縫鋼管總生產(chǎn)能力達(dá)到了

22、460 萬t /年,近年產(chǎn)量分布見表1 。</p><p>　　表1 </p><p>　　以上的廠家生產(chǎn)量占了我國生產(chǎn)量的60%左右,說明我國熱軋無縫鋼管的實際產(chǎn)量同設(shè)計能力大致符合,天管、寶鋼、衡陽等廠超設(shè)計產(chǎn)量生產(chǎn)導(dǎo)致了超設(shè)計產(chǎn)量。我國的鋼管市場非常巨大,年消費(fèi)總量大約占全世界24 %左右,與美國的消費(fèi)量相當(dāng),不同為我國是生產(chǎn)、消費(fèi)并駕齊驅(qū)的國家。根據(jù)我國鋼管行

23、業(yè)的研究報告顯示，全球鋼管的年產(chǎn)量、消費(fèi)能力已經(jīng)在下降，但我國不同其進(jìn)口量要略多，生產(chǎn)與消費(fèi)水平總體相當(dāng)，這主要是因為我國經(jīng)濟(jì)增速產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)。</p><p>　　再經(jīng)濟(jì)發(fā)展中鋼管是一種重要的材料，大約占鋼鐵量的16%。作為工業(yè)基礎(chǔ)的關(guān)鍵行業(yè)，鋼管業(yè)的發(fā)展水平歷來都被政府十分重視。目前鋼材市場的競爭越來越激烈，生產(chǎn)企業(yè)開始意識到了生產(chǎn)技術(shù)與管理水平的重要性，開始了生產(chǎn)多個品種不同規(guī)格的產(chǎn)品，同時提高產(chǎn)品質(zhì)量、

24、增加產(chǎn)品附加值、提高產(chǎn)品性能、降低成本，從而在市場壞境中更有生存力。</p><p>　　其作為鋼鐵行業(yè)的重要產(chǎn)品，生產(chǎn)鋼管的特點(diǎn)如下：</p><p>　　軋制是一種工作安排；</p><p>　　生產(chǎn)過程由多個階段組成；</p><p>　　不同的軋制批次需要不同的設(shè)置時間；</p><p>　　產(chǎn)品品種在同一設(shè)備

25、上經(jīng)常更換。</p><p>　　影響鋼管發(fā)展的一些因素</p><p>　?、俳?jīng)濟(jì)發(fā)展的速度會直接影響到無縫鋼管的需求量。</p><p>　　②隨著科技的發(fā)展，新的管材正在部分取代了鋼管，因為特定環(huán)境中其性能、價格不亞于鋼管。</p><p>　?、坌履茉醇夹g(shù)的快速發(fā)展，例如核電、水電、電動汽車的發(fā)展，會直接影響到有限的無縫鋼管市場。&l

26、t;/p><p>　?、芗尤隬TO之后的影響,國外石油的大量進(jìn)口涌入國內(nèi)市場,會影響到石油對用管的選擇【2】。</p><p>　　無縫鋼管生產(chǎn)流程、工藝</p><p>　　鋼管的生產(chǎn)工藝非常重要，鋼管的生產(chǎn)計劃、調(diào)度是隨著不同的生產(chǎn)計劃而改變的。鋼管的規(guī)格和品種是多樣化的。鋼管是根據(jù)制造方法分為2類：焊接鋼管和無縫鋼管。無縫鋼管的生產(chǎn)過程可以描述為：把固體的管坯（或

27、鋼錠）進(jìn)行穿孔作業(yè)，軋制成具有所需規(guī)格和性能的鋼管。采用熱軋、擠壓、冷軋、冷拉拔等多種操作，其中熱軋無縫鋼管的工藝被廣泛使用。一般熱軋法生產(chǎn)的鋼管直徑在58至700毫米，根據(jù)不同的壁厚要求配合減徑機(jī)產(chǎn)生直徑從2.5到60毫米的鋼管。當(dāng)與一個直徑減少或通過張力機(jī)的直徑減少，直徑最小的鋼管可減少從15至17毫米，最小壁厚可以減少到2毫米。</p><p>　　無縫鋼管的生產(chǎn)一般是分為熱變形工藝和冷處理工藝兩部分內(nèi)容組

28、成。前者構(gòu)成一個施壓過程在高溫下使用這種變形的主要工具為穿支，連鑄機(jī)，通過張力減徑機(jī)。在這一過程中，金屬變形，定期和圓形鋼坯被軋制成鋼筒的所需的輪廓和尺寸。冷處理工藝也稱為精整加工，是一種通過其冷卻、矯直、切割、修整和驗證的過程，在正常的大氣溫度下進(jìn)行【3】。</p><p>　　上述工藝的無縫鋼管生產(chǎn)方式如圖1所示。在尺寸的管坯在環(huán)形爐加熱，它使用一個中心機(jī)，然后放置在一個穿支和滾成一個粗糙的空心鋼管為中心，

29、再通過減徑機(jī)空心坯的規(guī)范從而以此減小直徑。下一步，將一個鋅棒放在一個連續(xù)的連鑄機(jī)上，然后將其軋制成一個半成品鋼管與給定的規(guī)格。然后，通過加熱，將半成品管轉(zhuǎn)換成一個最終的鋼管，這是一個直徑減少，通過張力機(jī)減少直徑減少。最后，粒徑減小鋼管冷卻至常溫，然后進(jìn)行最后的切割，尺寸和鋸，并等待最終的整改。</p><p>　　熱軋鋼管的軋制批量生產(chǎn)計劃</p><p>　　訂單中包括在相同的軋制批量必

30、須滿足以下要求：大致相同的軋制數(shù)據(jù)，相同的鋼，外徑和壁厚不同滾動訂單和相同的主孔模式和子模式用于軋制不同階孔。也應(yīng)考慮以下條件：</p><p>　?。?）每一個在熱區(qū)域的冷鋸機(jī)上，每一個卷料都應(yīng)具有相同的鋸切長度；</p><p>　?。?）在軋制后的訂單被分配時，不得出現(xiàn)廢料材料；</p><p>　　（3）須確保完成的產(chǎn)品的最高速度；</p>&

31、lt;p>　?。?）軋坯的重量一般是用標(biāo)準(zhǔn)鋼管的重量測量的；</p><p>　　（5）該卷批應(yīng)包括盡可能多的訂單；</p><p>　?。?）冷鋸機(jī)最好鋸切長度比較長。</p><p>　　圖·1 無縫鋼管生產(chǎn)過程</p><p>　　此外，確定的軋制批次數(shù)量最終不應(yīng)超過最大軋制限額。最大軋制限額是指根據(jù)相同工藝過程生產(chǎn)的一

32、套滾筒（考慮到使用壽命）所產(chǎn)生的鋼材料的最大數(shù)量。鋼材料的產(chǎn)量超較多的話，工藝上就要分為2組進(jìn)行軋制處理。</p><p>　　限動芯棒連軋機(jī)的發(fā)展與國內(nèi)的應(yīng)用</p><p>　　大多數(shù)的無縫廠都采用了限動芯棒連軋管機(jī)，是由芯棒連軋管機(jī)改進(jìn)而來，而且在20世紀(jì)60年代中期進(jìn)行的工藝試驗取得不錯的效果。在1978年，意大利鋼管廠建成了世界上第一套限動芯棒連軋管機(jī)（MPM），從此連軋管工藝有

33、了十足的進(jìn)步。在軋制的過程中MPM對芯棒的運(yùn)動進(jìn)行控制，讓芯棒以規(guī)定的速度運(yùn)動，軋制結(jié)束之后，再通過脫管機(jī)把芯棒和鋼管分開，鋼管被送入下一道加工程序。再離開軋制線后芯棒返回，之后在進(jìn)行冷卻、潤滑，準(zhǔn)備一下次工序中使用。在應(yīng)用了MPM之后，鋼管的壁厚偏差有了很大的提高，對機(jī)器的損耗、能耗都大幅減小，可軋制鋼管的直徑也從194mm增加到426mm，軋制水平有了大幅的提高。20世紀(jì)90年代中又成功改進(jìn)出了三輥連軋管機(jī)（PQF），在2003年時

34、中國天津鋼管公司正式引進(jìn)并投產(chǎn)，使連軋管工藝的技術(shù)裝備有了質(zhì)的飛躍。在近40年的發(fā)展進(jìn)步中，世界上已經(jīng)有了20套以上的限動芯棒連軋管機(jī)。</p><p>　　在PQF沒有出現(xiàn)時的連軋管機(jī)，結(jié)構(gòu)基本都是兩輥式的，其構(gòu)造為一個孔型當(dāng)中有兩個軋輥，其中兩個軋輥平行而相鄰的兩個孔型輥縫則呈90°交錯。而PQF為三輥式的，其構(gòu)造為一個孔型當(dāng)中有三個軋輥，其中三個軋輥角度互為120°臨近的兩個孔型輥縫則呈

35、60°交錯，這樣在結(jié)構(gòu)中上一個架孔型的槽底在下一個架孔型的正上方。</p><p><b>　　MPM的推廣史</b></p><p>　　在MPM投入之后，其在產(chǎn)量、效率、質(zhì)量、自動化性能、經(jīng)濟(jì)行上有著很大的進(jìn)步，使得很多無縫鋼廠開始注意到這個優(yōu)秀的產(chǎn)品。并得到大量廠商的認(rèn)同和推廣，目前出大洋洲以外，各地均已廣泛使用并投產(chǎn)；特別是1982年以來的15年之間

36、，當(dāng)時石油產(chǎn)業(yè)異常興旺，從而對石油井管的需求愈發(fā)強(qiáng)烈，這較大的促使了無縫鋼管的發(fā)展，從而連續(xù)建成并投產(chǎn)的10套MPM設(shè)備，在第二套至第十套之間僅僅隔了10年左右。各機(jī)組的情況見下表2。</p><p>　　在這個時期所建機(jī)組的大致特點(diǎn)為：,</p><p>　　1.每個連軋管機(jī)有7至8個機(jī)架（其中阿根廷希德爾廠的為6機(jī)架），因為穿孔機(jī)是推軋式（一般需加斜軋延伸機(jī)）或者是二輥桶形輥斜軋式，這

37、樣的話其延伸系數(shù)一般均小于3，其軋件的延伸基本依靠連軋機(jī)管，其中軋機(jī)管的延伸系數(shù)通常為6至7，這樣它需要的機(jī)架數(shù)目也多，機(jī)架的數(shù)量可由八架最多減至六架。其主要原因還是在于縮短芯棒的工作段的長度。在芯棒運(yùn)動速度、軋制鋼管長度不變的情況下，減少首尾軋機(jī)的中心線長度就可以縮短芯棒工作段從而達(dá)到目的。 這樣的生產(chǎn)方式既降低了成本也減少了生產(chǎn)的難度系數(shù)。</p><p>　　2.大部分機(jī)組都有2至3種孔型，其生產(chǎn)的管徑在1

38、14至273mm之內(nèi)，其中大部分中型規(guī)格的鋼管都被用于油井管（打油井時所需的鋼管）。</p><p>　　表2  世界上前十套芯棒連軋管機(jī)組</p><p>　　MINI-MPM的應(yīng)用史</p><p>　　MINI-MPM與MPM的不同點(diǎn)是少機(jī)架數(shù)量，是上世紀(jì)在南非拖薩廠的cps（這是一種無縫鋼管生產(chǎn)方法，其沒有軋管工序且只有斜軋錐形輥穿孔和張力減徑兩個

39、變形的方法，在產(chǎn)出壁厚8mm以下鋼管會出現(xiàn)螺旋印記而改進(jìn)的一種機(jī)器）的改進(jìn)，在錐形輥穿孔機(jī)、張減機(jī)中間添加了芯棒連軋管機(jī)而成為新的機(jī)型。較大的變形能力使得設(shè)計者可以將MPM承擔(dān)的變形部分前移到穿孔機(jī)。可以減少連軋的工序，軋管機(jī)的數(shù)量也會降低，可由7至8架縮減到4至5架。該機(jī)型與MPM的不同點(diǎn)在于，實現(xiàn)了短芯棒軋制長鋼管的技術(shù)，在MPM的基礎(chǔ)上芯棒長度減少數(shù)米。</p><p>　　芯棒連軋管機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展<

40、/p><p>　　根據(jù)連續(xù)軋管機(jī)組的運(yùn)動方式的不同大致分為三種：限動、半浮動、全浮動芯棒;按機(jī)架數(shù)量則可分為少機(jī)架式(即MINI-MPM)、常規(guī)式(即MPM)。。其中我市包鋼無縫廠的φ245機(jī)組屬于前者。下面介紹少架式機(jī)組工藝和設(shè)備的組成, 來著重分析少架式機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展【4】。</p><p>　　包鋼MINI-MPM的主要工序：連鑄圓管坯---管坯加熱---穿孔一一軋管---脫管

41、---冷卻－一鋸切一一無損探傷一一檢查</p><p>　　包鋼MINI-MPM其主要的特點(diǎn)：</p><p>　?、倭⑹骄酱┛讬C(jī)。錐形軋輥同軋制線交叉組成15度的輾軋角, 軋輥線的速度與金屬流動速度匹配, 可實現(xiàn)最小的扭轉(zhuǎn), 從而改善毛管壁厚精度、內(nèi)外表面的質(zhì)量。</p><p>　?、?5機(jī)架的連軋管機(jī)。該軋機(jī)機(jī)架間距小、布置緊湊，使芯棒的總長度縮短為17.5

42、m,同時芯棒兩端均有限動頭, 可以兩頭使用, 可以延長芯棒的壽命。軋機(jī)的調(diào)整方式上, 使用液壓壓頭來替換傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng), 可在線調(diào)整軋輥值,也可依據(jù)預(yù)設(shè)定值來調(diào)整軋輥, 軋出D/S<35的鋼管端部的錐形。這是目前為止MPM較為先進(jìn)的壁厚控制技術(shù)。</p><p>　　③ 4架張力減徑機(jī)與12架定徑機(jī)。定徑機(jī)和張力減徑機(jī)以串聯(lián)方式布置在軋制線, 可以擴(kuò)大規(guī)格范圍, 也就是增加了生產(chǎn)加工的靈活性。張力減徑機(jī)的傳

43、動應(yīng)用了意大利的專利技術(shù)---混合傳動專利, 其中的1?！?2＃機(jī)架是集體傳動的方式, 功率小且剛性大, 鋼管頭、尾的壁厚得到有效控制，13?！?4＃機(jī)架的精軋方式是單獨(dú)傳動, 轉(zhuǎn)速控制較為精確。該設(shè)備采用了封閉孔、嚴(yán)密型的設(shè)計方式, 這樣鋼管的壁厚和外徑的精度有所提高, 可以更加有效控制內(nèi)孔的多邊形效應(yīng)。定徑機(jī)結(jié)構(gòu)同張力減徑機(jī)中的1?！?2＃機(jī)架基本類似,可以提供設(shè)備的互換性并大大的減少備件量。</p><p>

44、;　　④自動化水平、控制水平、工藝檢測。其采用的一級自動化、二級自動化, 可實現(xiàn)在軋制線上的軋機(jī)預(yù)定值的計算、修正、診斷、物料的全線跟蹤, 除天津φ２５０mm軋制線在線檢測系統(tǒng)之外, 同時在張力減徑機(jī)后方增加了γ射線測厚機(jī), 壁厚控制的更加精準(zhǔn)。</p><p>　　引進(jìn)上述機(jī)組, 對于提高我國的無縫鋼管產(chǎn)能、改善鋼管品質(zhì)、提高專用管的自給率、提高重大裝備的技術(shù)水平起到了至關(guān)重要的作用。尤其是這兩套機(jī)組均采用了連

45、鑄圓管坯軋管技術(shù), 對于降低成本、提高質(zhì)量、改善我國鋼管生產(chǎn)供坯的工藝有重要指示意義。</p><p>　　芯棒的簡介與生產(chǎn)情況</p><p>　　穿孔后的管柸在芯棒與軋輥的作用下加工成所需尺寸規(guī)格的鋼管。按照軋制方式分為：1.浮動芯棒2.限動芯棒3.半限動芯棒（生產(chǎn)比例最多）。連軋機(jī)的變形量一般較大，芯棒與鋼管間的相對速度大，所以材料延伸系數(shù)一般選用為4～6之間, 芯棒沒有浮動芯棒的使

46、用壽命長。在正常工況下，芯棒的壽命為軋制3000-3500鋼管，在軋制薄壁管時芯棒的使用次數(shù)要更少。無縫鋼管需求的增加同時帶動了芯棒需求的大幅增長。</p><p>　　由于限動芯棒的技術(shù)性強(qiáng)、難度大制造特性，目前國際上只有少許國家（法國、意大利、德國）的企業(yè)能夠生產(chǎn)制造。多年以來，對于我國生產(chǎn)的大口徑無縫鋼管企業(yè)大部分，均從國外進(jìn)口芯棒。2007一年我國進(jìn)口芯棒約為9000噸。在我國芯棒供需不平衡，其中大部分為

47、進(jìn)口芯棒，較高的價格伴隨著較長供貨周期。中原特鋼股份有限公司是我國唯一擁有限動芯棒的加工制造技術(shù)，不論從鋼鐵的冶煉、鍛造、還是熱處理、機(jī)械加工到成品，都擁有了完整工序并工藝可控的較大規(guī)模性生產(chǎn)商。公司擁有了限動芯棒的自主知識產(chǎn)權(quán)、專利，填補(bǔ)了我國在該產(chǎn)品生產(chǎn)的短板，同時漸漸取代了進(jìn)口產(chǎn)品，MPM芯棒的年生產(chǎn)量達(dá)到了5000噸，占國內(nèi)MPM芯棒市場份額的45%，在國際市場占有率大約為15%。隨著國內(nèi)對限動芯棒需求的增大，目前國內(nèi)的大型特鋼

48、企業(yè)也在對限動芯棒得研制進(jìn)行大力投入。2007年3月份，寶鋼集團(tuán)下屬的包鋼特殊鋼分公司已試制出限動芯棒坯，并計劃投入生產(chǎn)【5】。</p><p><b>　　芯棒的工做概述</b></p><p>　　芯棒在鋼管的生產(chǎn)中起著決定性作用，其中連軋機(jī)采用了芯棒的預(yù)插入、線外預(yù)穿等技術(shù)，而提高了軋機(jī)生產(chǎn)效率。芯棒的工藝流程大致為：芯棒預(yù)熱--芯棒潤滑一芯棒預(yù)穿--限動軋制一

49、芯棒冷卻--芯棒潤滑。</p><p>　　在軋制過程中，芯棒與軋件表面有較大相對運(yùn)動與浮動，使得芯棒的工作環(huán)境較差，芯棒很容易劃傷、磨損，由于芯棒的精度決定著鋼管的內(nèi)徑精度，芯棒在胚管內(nèi)工作時，工作溫度會增高，在使用過程中芯棒存在這冷卻時間過短、表面溫度較高、溫度不均勻,導(dǎo)致潤滑劑很難附著在表面上。芯棒磨損變快、使用壽命也短、硬度大大降低、變形影響顯著，對鋼管的生產(chǎn)品質(zhì)極為重要，因此，提高芯棒質(zhì)量、減少毛管的內(nèi)

50、表面同芯棒間隙，使軋制更加穩(wěn)定，可以提高軋輥的平均使用壽命，確保生產(chǎn)的鋼管壁厚與精度、軋制的效率、內(nèi)外表面質(zhì)量【6】。</p><p>　　無縫鋼管生產(chǎn)時，把芯棒的溫度保持理想的范圍內(nèi)、生產(chǎn)時加以潤滑，可以有效地提高產(chǎn)品的品質(zhì)，從而提高鋼管的內(nèi)壁質(zhì)量、大大延長芯棒使用周期。在芯棒處于間歇的運(yùn)動生產(chǎn)過程中，芯棒的速度可達(dá)每秒數(shù)米，其外徑以般在50～150mm。芯棒采用水基作為潤滑劑，同時芯棒離開冷卻水槽時的溫度應(yīng)控

51、制在70～90℃內(nèi)。溫度大于100℃時，芯棒容易產(chǎn)生氣泡,潤滑劑難以附著在芯棒表面;若溫度偏低，潤滑劑干燥的時間較長，對芯棒的潤滑作用大大降低。通過循環(huán)水冷卻后的芯棒溫度在140～150℃，水槽中1～2min冷卻后，溫度可控制在70～90℃(用溫控系統(tǒng))【7】。</p><p>　　為了保證芯棒的質(zhì)量，擁有一套穩(wěn)定的芯棒冷卻系統(tǒng)至關(guān)重要。芯棒降溫均勻且效果好，對延長芯棒的使用壽命、改善產(chǎn)品的內(nèi)表面質(zhì)量、降低芯棒消

52、耗率有著極大改觀。</p><p><b>　　方案分析與確定</b></p><p>　　設(shè)計一個好的裝備機(jī)械，應(yīng)該要有先進(jìn)的技術(shù)、合理的操作、方便維修、最有性價比、工作運(yùn)轉(zhuǎn)正常可靠的，這幾個要求一般都需考慮。設(shè)計時除了需要豐富的技術(shù)經(jīng)驗，還應(yīng)有足夠的理論知識、正確的設(shè)計流程。能滿足上述的各種條件，則是一個漫長努力、學(xué)習(xí)、實踐的過程。設(shè)計生產(chǎn)一個可靠且高效的機(jī)械設(shè)備

53、，往往不會一次就全部完成，而是需要不斷地計算、調(diào)整、實驗以及檢驗，不斷的優(yōu)化創(chuàng)新而來的，這個過程漫長而艱辛。</p><p>　　冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，要考慮滿足生產(chǎn)條件的各項指標(biāo)，在完成基本的設(shè)計任務(wù)前提下，要保證芯棒冷卻降溫的均勻、機(jī)械設(shè)備合理兼容性，讓整個生產(chǎn)與加工過程當(dāng)中不會出現(xiàn)不合理設(shè)計，從而減少其它不必要的輔助裝備，減少設(shè)備占地面積，是設(shè)備精簡、實用、高效。更為重要的是，要保證生產(chǎn)安全、質(zhì)量可靠、實用性強(qiáng)。

54、在零部件出現(xiàn)問題時，可以快速更換、維修、保養(yǎng)，從而產(chǎn)生更佳的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　設(shè)備的基本參數(shù)：</b></p><p>　?。?） 芯棒規(guī)格：直徑為:φ150.5mm，芯棒的總長度:17.5 M，芯棒的材料:合金鋼 </p><p>　?。?） 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的芯棒數(shù)量： 1根</p><p>　　（

55、3） 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)周期： 12.5 s</p><p>　　2.1方案一的結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　如圖1所示，該方案的冷卻方式是圓盤旋轉(zhuǎn)冷卻。冷卻的工作部件是圓盤，芯棒由摩擦力的作用隨圓盤旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　2.1.1工作原理</b></p><p>　　芯棒從連軋管中脫出,并被輸送到脫

56、棒后輥道。脫棒機(jī)后兩組輥道中間有一活動擋板,在正常生產(chǎn)時活動擋板處于升位,當(dāng)芯棒接近活動擋板時,脫棒機(jī)后輥道通過變頻調(diào)速使輥道減速,以減少芯棒對擋板的沖擊,芯棒到位后,它會沿著冷卻裝置的輸入輥道運(yùn)行到相應(yīng)的位置，此位置有一個可以調(diào)節(jié)的限位系統(tǒng)控制。</p><p><b>　　圖1方案一的原理圖</b></p><p>　　芯棒的運(yùn)輸由運(yùn)輸輥道來完成，此輥為單驅(qū)動輥道

57、，這個輥道的優(yōu)點(diǎn)是取消了長軸的傳動可以采用單獨(dú)底座來代替笨重的整體支架，結(jié)構(gòu)簡單，傳動慣性小，操作靈活。當(dāng)芯棒到達(dá)預(yù)定位置時，翻轉(zhuǎn)上料機(jī)構(gòu)啟動，此機(jī)構(gòu)沒由一個電機(jī)驅(qū)動，通過聯(lián)軸器與驅(qū)動軸連接，在軸上裝有6個轉(zhuǎn)臂裝置，旋轉(zhuǎn)臂的一端裝有托盤，通過旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動，將芯棒放到旋轉(zhuǎn)冷卻裝置上。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)冷卻裝置也有專門的電機(jī)驅(qū)動，通過減速器減速，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在軸上裝有圓盤，與另一組圓盤成并列分布，這組圓盤無

58、驅(qū)動，主要起支撐作用。芯棒在兩組圓盤上，靠摩擦力旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)10秒鐘時，在由單向移鋼機(jī)將芯棒移到另一組旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上旋轉(zhuǎn)冷卻10秒后，由旋轉(zhuǎn)臂裝置將鋼送到輸出輥道，準(zhǔn)備再次工作。 </p><p>　　2.1.2旋轉(zhuǎn)冷卻裝置的設(shè)計</p><p>　　如圖2所示,中間軸為主傳動軸，驅(qū)動圓盤旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)的圓盤為支撐圓盤，起支撐作用，它受芯棒轉(zhuǎn)動時的摩擦力作用隨芯棒一起轉(zhuǎn)動。</p>

59、<p><b>　　圖2 旋轉(zhuǎn)裝置</b></p><p>　　被冷卻的芯棒放置在兩圓盤中間，受圓盤摩擦力的作用勻速旋轉(zhuǎn)，這樣就能使芯棒在周向均勻的冷卻。　 </p><p>　　2.2方案二的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　如圖3所示，該圖為第二個方案的結(jié)構(gòu)原理圖，此方案的工作部分是用兩

60、個交叉的托架共同控制芯棒的升降。</p><p>　　方案二與一的不同之處是冷卻的動力部分如圖3的視圖A，它是由一臺電動機(jī)驅(qū)動，通過減速器減速，再由一對齒輪將轉(zhuǎn)矩和速度平均分配到兩根轉(zhuǎn)動軸上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)上料裝置將待冷卻的芯棒放到拖架上后，工作電機(jī)啟動，拖架繞各自的軸旋轉(zhuǎn)，使芯棒浸入到下方的冷卻水池冷卻幾秒后，電動機(jī)反轉(zhuǎn)把芯棒移出水面，隨后芯棒卸料裝置把芯棒移動出冷卻槽。其中兩個交叉的托架有限位器，防止過大角度旋轉(zhuǎn)使芯

61、棒跌落從而造成生產(chǎn)事故。</p><p>　　圖3 方案二的原理圖</p><p>　　2.3方案的比較與選擇</p><p>　　方法一的優(yōu)點(diǎn)：芯棒冷卻的同時還不停的旋轉(zhuǎn)，水溫沿芯棒表面均勻分布,從而使芯棒沿縱向和周向冷卻更加均勻，提高了冷卻的質(zhì)量，縮短了冷卻的時間。缺點(diǎn)是芯棒在冷卻的時候回有磨損產(chǎn)生，冷卻的設(shè)備比較龐雜，機(jī)器工作面積比較大投資金額較多。<

62、/p><p>　　方案二的優(yōu)點(diǎn)：與一相比，冷卻速度快而且充分，系統(tǒng)當(dāng)中減少的移鋼機(jī)；</p><p>　　缺點(diǎn)：需要建一個大的冷卻水池，用水比較多，水的循環(huán)和冷卻還需要投資一些設(shè)備，增加了投資的成本，水溫不易控制控制。在芯棒移動期間需要電機(jī)大量做功，耗能非常大、經(jīng)濟(jì)效益差。在升降時芯棒所受的磨損比方案一還要大。</p><p>　　綜合兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)和實際的工作環(huán)境和

63、場地，第一種方案比較好。首先保證了芯棒的冷卻技術(shù)條件。其次切合節(jié)能減排的提倡，還可以節(jié)約了大量的資金投入和工廠占地，從而提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計的思路、方案內(nèi)容均圍繞方案一產(chǎn)生。</p><p><b>　　電動機(jī)的選擇與確定</b></p><p>　　3.1設(shè)計任務(wù)書的參數(shù)</p><p>　　芯棒規(guī)格 直徑φ150.5mm,芯棒總長

64、 17.5mm；芯棒材料 合金鋼</p><p>　　回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要移送芯棒根數(shù) 1根</p><p>　　回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動作周期 12.5s</p><p>　　方案一的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)：</p><p>　?、賵A盤的直徑 φ1000mm。</p><p>　?、趶膭訄A盤直徑 φ800 mm。</p>

65、<p>　　③兩圓盤的水平中心距離 l=563.5 mm。</p><p>　　④兩圓盤的水平中心距離h=100mm。</p><p><b>　　設(shè)計的重點(diǎn)和難點(diǎn)：</b></p><p>　　重點(diǎn)：主傳動系統(tǒng)設(shè)計；</p><p>　　難點(diǎn)：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.

66、2選擇電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　電機(jī)大致可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，其中交流電機(jī)分為同步、異步電動機(jī)。1、直流電機(jī)</p><p>　　直流電機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是改變點(diǎn)壓即可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速同時提供較大的扭矩。一般用于經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)器（礦井的提升機(jī)、鋼廠的軋機(jī)）。目前交流電機(jī)隨著變頻技術(shù)的發(fā)展也可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。但變頻的交流電機(jī)通常價格昂貴，與之相比較，直流電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。2、異

67、步電機(jī)</p><p>　　異步電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于其構(gòu)造簡單、方便維護(hù)、性價比較高。同時工作時性能穩(wěn)定讓異步電動機(jī)在工業(yè)的作業(yè)中成為了電機(jī)類型。 根據(jù)轉(zhuǎn)子的不同，異步電動機(jī)分為鼠籠型、繞線型電機(jī)。其中鼠籠型的轉(zhuǎn)子由銅或者鋁制成（我國鋁礦資源十分豐富），如果該類型電機(jī)完美的解決斷排的缺點(diǎn)后其可靠性將優(yōu)于繞組型轉(zhuǎn)子的電機(jī)。缺點(diǎn)是動力矩較大的負(fù)載不適用，而繞線型電機(jī)則有更加強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩。異步電動機(jī)往往會給電網(wǎng)帶來不

68、曉得沖擊，供電局會對其使用有限制。在用電大戶建廠時，為了不影響生產(chǎn)，往往會自建電廠以減少供電部門對異步電機(jī)的使用限制。</p><p><b>　　同步電動機(jī)</b></p><p>　　同步電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：較為精確限制轉(zhuǎn)速，運(yùn)行時穩(wěn)定性好，過載能力強(qiáng)，運(yùn)行效率比較高。不過同步電動機(jī)不能直接啟動，要通過變頻或者異步才可以啟動。</p><p>

69、　　通過上面對電動機(jī)的簡單介紹，在選擇電動機(jī)需要考慮設(shè)計所需求的性能，優(yōu)先采取可靠、性能優(yōu)秀、經(jīng)濟(jì)性好、故障率小、容易維護(hù)的電機(jī)類型。通過比較發(fā)現(xiàn)，選擇符合的電機(jī)為：交流電動機(jī)>直流電動機(jī)，且交流異步電動機(jī)>交流同步電動機(jī)，籠型異步電動機(jī)>繞線型異步電動機(jī)。這個設(shè)計方案的負(fù)載較穩(wěn)，沒有特殊啟制動要求，所以優(yōu)選普通鼠籠型異步電動機(jī)。</p><p>　　本設(shè)計的的工作條件：長期變荷運(yùn)行、電動機(jī)轉(zhuǎn)動

70、慣量小、過載能力大，所以選用重及冶金用異步電動機(jī)YZ型（籠型）或YAR型（繞線型）。</p><p>　　3.3工作機(jī)功率的計算</p><p>　　3.3.1工件的重力計算</p><p><b>　　根據(jù)重力公式：</b></p><p><b>　　（3－1）</b></p>&

71、lt;p>　　其中： g=9.8N/㎏</p><p><b>　　芯棒的質(zhì)量：</b></p><p><b>　　（3－2）</b></p><p>　　其中： V－ 芯棒的體積 (m3)</p><p>　　ρ－芯棒的密度 (g/ m3)</p>&

72、lt;p>　　D －芯棒的直徑 (m)</p><p>　?。景舻拈L度 (m)</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計手冊》上冊，　表１－１０可知【9】:</p><p><b>　　合金鋼的密度為:</b></p><p><b>　　ρ=7.9g/ </b></p>

73、<p><b>　　所以芯棒的質(zhì)量為：</b></p><p>　　kg （3－3）</p><p>　　由此可知芯棒的重力：</p><p>　　G=24581 N （3－4）</p><p>　　3.3.2工作的受力分析</p><p>　　圓盤與

74、芯棒之間的所產(chǎn)生的摩擦力使芯棒在圓盤上轉(zhuǎn)動，在分析中我們認(rèn)為芯棒的重力全部作用至圓盤表面。</p><p>　　使芯棒旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)圓盤上應(yīng)有的圓周力為:</p><p><b>　?。?－5）</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　- 芯棒與圓盤的摩擦系數(shù)</p

75、><p>　　查表１－１2可知【9】： </p><p><b>　?。?.3 </b></p><p><b>　　所以圓周力為：</b></p><p><b>　?。?－6）</b></p><p>　　3.3.3圓周速度的確定</p>

76、;<p>　　工作機(jī)按工作要求，可由公式（3－7）計算圓周速度【10】 </p><p><b>　　（3－7）</b></p><p>　　其中: —芯棒的角速度 （單位：rad/s）</p><p><b>　　r— 芯棒的半徑</b></p><p>　　由公式(

77、4-13)可以確定芯棒的旋轉(zhuǎn)角速度：</p><p><b>　?。?－8）</b></p><p>　　所以可知芯棒的圓周速度：</p><p><b>　?。?－9）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　T —

78、芯棒的旋轉(zhuǎn)周期 (單位：s)</p><p>　　— 芯棒的半徑 （單位m ）</p><p><b>　　由設(shè)計任務(wù)書可知：</b></p><p><b>　　T =0.4 s</b></p><p>　　r=0.07525 m</p><p><b>　

79、　所以</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　3.4電動機(jī)容量的計算與確定</p><p>　　3.4.1電動機(jī)容量計算</p><p>　?。?）根據(jù)設(shè)計的工況和條件，異步電動機(jī),采取典型的封閉式結(jié)構(gòu)，Y系列，工作電壓380V。</p><p>

80、;　　（２）選擇電動機(jī)的容量</p><p>　　電動機(jī)的功率按式（3－1）計算</p><p><b>　　(3－11)</b></p><p>　　工作機(jī)的功率按式（1）計算</p><p><b>　?。?－12）</b></p><p>　　因此根據(jù)公式（3－13），

81、計算電動機(jī)的需要功率為：</p><p><b>　?。?－13）</b></p><p>　　算出電動機(jī)到圓盤的總傳動效率：</p><p><b>　　（3－14）</b></p><p>　　式中： — 傳動的總效率</p><p><b&g

82、t;　　— 聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　— 軸承</b></p><p><b>　　減速器的效率</b></p><p>　　在本次設(shè)計的方案：聯(lián)軸器共用13個，?。?.99；使用軸承6對,?。?.99；使用減速器1個，＝0.95。</p><p><b>

83、　　由此得知　　</b></p><p><b>　?。?－15）</b></p><p>　　因為芯棒與圓盤的圓周速度相同，因此電動機(jī)帶動工作機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的最大功率：</p><p><b>　?。?－16）</b></p><p>　　3.4.2電動機(jī)的選擇</p>&l

84、t;p>　　查表22-7 選擇電動機(jī)是Y 系列 160 M 1-2。如圖7所示【11】。</p><p><b>　　圖7 電動機(jī)</b></p><p>　　電動機(jī)參數(shù)如表2所示。</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　電動機(jī)的安裝尺寸如表3所示</p>

85、<p><b>　　表3</b></p><p><b>　　減速器的選擇</b></p><p><b>　　4.1減速器的選擇</b></p><p>　　在20世紀(jì)80年代，與新技術(shù)的結(jié)合使得減速器有了較大的發(fā)展。減速器是比較精密的一種機(jī)器。根據(jù)具體的工作環(huán)境、條件選擇最合適的減速器

86、，考慮的因素包括：電機(jī)的性能、運(yùn)行的效率、經(jīng)濟(jì)性的考量、尺寸大小、傳動效率高低等。根據(jù)用途通常分為：通用減速機(jī)和專用減速機(jī)，不同特性的減速機(jī)有著不同的設(shè)計與應(yīng)用。</p><p>　　其主要類型有：減速器、、行星減速機(jī)。其中單級圓柱齒輪減速器的傳動比在1≤i≤8～10，兩級圓柱齒輪減速器的傳動比范圍是8≤i≤60。</p><p>　　減速機(jī)運(yùn)行正常下有幾方面可能影響其性能：減速器所采用的

87、材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計、運(yùn)行的速度、開機(jī)時間等，良好的使用環(huán)境，定期的維護(hù)保養(yǎng)都是影響減速器表現(xiàn)的重要因素。 </p><p>　　4.2 減速器的選擇與計算</p><p>　　4.2.1 減速器傳動比的初步確定</p><p>　　由式（4－1）計算減速器的傳動比</p><p><b>　?。?－1）</b></

88、p><p>　　其中： －為減速器的理論傳動比</p><p>　?。瓰殡姍C(jī)的額定轉(zhuǎn)速 (r/min)</p><p>　　－為減速器的輸出轉(zhuǎn)速 (r/min)</p><p>　　由式下可計算為減速器的輸出轉(zhuǎn)速</p><p><b>　?。?－2）</b>&

89、lt;/p><p><b>　?。?－3）</b></p><p>　　其中： —工作機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)周期（s）</p><p>　　—芯棒的直徑 （mm）</p><p>　　—主動圓盤的直徑 （mm）</p><p><b>　　由此可知：

90、 </b></p><p>　　s （4－4）</p><p><b>　?。?－5）</b></p><p>　　根據(jù)理論傳動比和實際的工作條件選取兩級圓柱齒輪減速器。</p><p>　　4.2.2 減速器承載能力的計算</p><p>　　【11】

91、 （4－6）</p><p>　　其中： － 減速器的計算功率 （kw）</p><p>　?。?傳動功率 (kw)</p><p>　　－ 工況系數(shù) 查表13－9 ＝1.5</p><p><b>　　所以</b></p>

92、<p><b>　?。?－7）</b></p><p>　　4.2.3 減速器的選擇</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計簡明手冊》 表13－9 可選【11】ZSY-180-45-Ⅰ－ZBJ199004-88</p><p>　　其公稱傳動比為 ＝45，公稱轉(zhuǎn)速＝1000 r/min ，=22r/min,許用輸出功率</p>

93、<p>　　ZSY 型的減速器尺寸以及裝配型式如圖8, </p><p>　　圖8 減速器結(jié)果簡圖</p><p>　　查13－3可知減速器的基本參數(shù)如表4。</p><p>　　表4 減速器的尺寸參數(shù)</p><p><b>　　軸的設(shè)計計算與校核</b></p><p>　　在

94、設(shè)計軸時要考慮安裝、配合、定位以，同時也要合理設(shè)計好軸的形狀和尺寸大小。一個合理的設(shè)計往往決定了軸的可靠度，直接影響到軸工作時表現(xiàn)及該系統(tǒng)核心部件的穩(wěn)定性，關(guān)系到設(shè)備的購買成本及軸上部件安裝的合理性。所以，軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計在此章設(shè)計中有著非常重要的作用。</p><p>　　軸的性能體現(xiàn)在軸在強(qiáng)度、剛度、磨損、壽命等方面的可靠度。軸的工作壽命、可靠度一般取決于它的材料強(qiáng)度，所以在預(yù)防軸的裂紋、變形非常重要，在計算的后

95、期，需要對強(qiáng)度效核，確保軸的可用性。另一種情況，細(xì)長類型的軸通常需要較大剛度，一般還要剛度、振動穩(wěn)定性的效核，以預(yù)防共振效應(yīng)。</p><p>　　在此章的中，我們考慮到軸的材料、受力特性，在設(shè)計中要注意一下方面：既要有充足的強(qiáng)度和合適的壽命也要有科學(xué)的結(jié)構(gòu)和一定的剛度及其它力學(xué)性能。以保證在工作中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　在符合本傳動方案的條件下，合理的設(shè)計軸上零件分布及裝配方式

96、</p><p>　?。?）確定其使用的材料型號</p><p>　?。?）初步擬定其直徑大小</p><p>　?。?）進(jìn)行合理的設(shè)計，效核鍵和軸的強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)</p><p>　?。?）在特殊情況下，校準(zhǔn)軸的轉(zhuǎn)速和剛度是否達(dá)標(biāo) </p><p>　?。?）根據(jù)結(jié)果進(jìn)行合理的優(yōu)化</p><p&g

97、t;<b>　?。?）制作軸的圖形</b></p><p>　　5.1 軸段長度和直徑的確定</p><p>　　5.1.1 軸的最小直徑的確定 </p><p>　　在設(shè)計的初期，軸的基本長度沒有擬定，其所產(chǎn)生的支座反力和彎矩沒有計算依據(jù)。有多個支撐點(diǎn)的、或者受力較少的軸，一般用簡單的方法先估算出其基本外形數(shù)據(jù)并以此為根據(jù)設(shè)計其他的軸。主要

98、的軸在設(shè)計完畢后，再進(jìn)行效核保證其使用可靠性。</p><p>　　此次初步選定軸的材，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，,，</p><p><b>　　許用應(yīng)力。</b></p><p>　　由此可得軸的最小直徑【13】</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　其

99、中： — 軸的最小軸徑尺寸</p><p>　　P — 工作機(jī)的</p><p><b>　　— 材料系數(shù)</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計》第八版 表15-3可知【13】：=120</p><p>　　電動機(jī)輸出的工作功率為：</p><

100、;p>　?。?1.16 kw （5-2）</p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　mm （5-3）</p><p>　　在之后的設(shè)計還要加

101、裝聯(lián)軸器，所以應(yīng)將軸徑適當(dāng)?shù)脑龃?，故選取第一根軸左端的直徑為98mm。</p><p>　　5.1.2 軸的直徑和長度的確定</p><p>　　根據(jù)設(shè)計的要求，繪制軸的零件圖，如圖11所示。</p><p><b>　　圖11 軸的零件圖</b></p><p>　　每段軸的尺寸參數(shù)如下：</p><

102、;p>　　1、軸1-2端安裝聯(lián)軸器</p><p>　　=210mm, =100mm,</p><p>　　軸2－3段為安裝軸承及其軸承端蓋和密封裝置</p><p><b>　　，　　　</b></p><p>　　3、軸3－4段為密封和軸肩箱體內(nèi)壁的距離</p><p>　　4、軸4－5

103、段為軸肩</p><p>　　5、軸5－6段為安裝圓盤段</p><p>　　6、軸6-7為過渡段</p><p>　　7、軸7-8段為安裝軸承段</p><p>　　8、軸8－9段處為聯(lián)軸器相接段</p><p>　　5.2 軸的校核　　</p><p>　　5.2.1 軸的力學(xué)模型的建立&l

104、t;/p><p>　　首先要確定圓周上作用的位置點(diǎn)和支點(diǎn)的跨度，其中圓盤對軸的力作用點(diǎn)按簡化原則處理，在確定軸上的圓盤作用點(diǎn)所在的具體位置。軸承選取為6192軸承，此軸承的負(fù)荷中心也是軸承的中心處，所以可以計算出中心作用點(diǎn)相互位置尺寸。支點(diǎn)跨度為，圓盤的中點(diǎn)到距離，圓盤中點(diǎn)到右軸承的為。</p><p>　　5.2.2 繪制力學(xué)模型</p><p>　　通常軸上裝有的傳

105、動件，軸和軸上零件的重量件上的作用寬度相當(dāng)于軸的長度荷通常簡化為作用在寬度中點(diǎn)載荷。轉(zhuǎn)矩也是從輪轂寬度的簡化成鉸支座。</p><p>　　計算軸上的作用力并畫彎矩圖如圖12所示。</p><p><b>　　垂直面上：</b></p><p><b>　?。?－4）</b></p><p><

106、;b>　　水平面上：</b></p><p><b>　?。?－5）</b></p><p>　　水平面與垂直面的合成彎矩為：</p><p><b>　?。?－6）</b></p><p>　　電機(jī)的額定功率經(jīng)過承的損失后，傳遞到第一個圓盤左端的功率為10.34K圓盤軸上左端傳遞

107、的扭矩為</p><p><b>　?。?－8）</b></p><p>　　由于第一個圓盤消耗一盤的功率會減小。因此右半端為</p><p><b>　?。?－9）</b></p><p>　　由于功率的逐級傳遞軸上所受的扭矩最大，在校核軸的強(qiáng)度時，只對第一根圓盤軸為軸都會滿足要求。所以我們只需校

108、否滿足強(qiáng)度要求。</p><p>　　5.2.3 按彎扭合力校核軸的強(qiáng)度</p><p><b>　?。?－10）</b></p><p>　　其中： — 軸的應(yīng)力</p><p><b>　　M — 和成彎矩</b></p><p>　　T —

109、 最大扭矩</p><p>　　W— 軸6－7段上的抗扭截面系數(shù) </p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計》表15－4可知 【14】</p><p><b>　　由此可算得</b></p><p><b>　?。?1.96 Mp</b></p><p>　　因為<= 6

110、0Mp 所以軸的強(qiáng)度合理。</p><p>　　圖12 彎扭合成圖</p><p><b>　　聯(lián)軸器的選擇與校核</b></p><p>　　6.1聯(lián)軸器的選擇類型</p><p>　　聯(lián)軸器是用來連接旋轉(zhuǎn)軸和它們之間的吸收錯位的機(jī)械裝置。一個耦合是用于兩個軸在其端部連接在一起，用于發(fā)送功率的目的的裝置。聯(lián)軸器通

111、常不允許軸的斷開操作期間，但有扭矩限制聯(lián)軸器可滑動或超過一些轉(zhuǎn)矩1限制時斷開。聯(lián)軸器的主要目的是，同時允許一定程度的未對準(zhǔn)或結(jié)束運(yùn)動或兩者的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的兩件。</p><p>　　通過仔細(xì)選擇，安裝和聯(lián)軸器的保養(yǎng)，節(jié)省大量可以降低維護(hù)成本和停機(jī)時間進(jìn)行。聯(lián)軸器用于動力和扭矩傳輸?shù)膬蓚€旋轉(zhuǎn)軸之間，如在馬達(dá)和泵，壓縮機(jī)，和發(fā)電機(jī)。 </p><p>　　聯(lián)軸器在機(jī)械中有多種用途。其中最

112、常見的為以下幾種：</p><p>　　1.以單位軸被分開制造，諸如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的連接，為修理或改裝而斷開。</p><p>　　2.為了給軸錯位或提高機(jī)械的靈活性，從一個軸降低到另一個沖擊載荷的傳輸。</p><p>　　3.引進(jìn)的過載保護(hù)，連接驅(qū)動和被驅(qū)動部</p><p>　　4.以改變旋轉(zhuǎn)單元的振動特性。</p><

113、;p>　　5.電源一端轉(zhuǎn)移到另一端（例如：電機(jī)的功率傳輸?shù)酵ㄟ^耦合泵）</p><p>　　耦合維護(hù)通常是較為簡單，需要每個耦合的定期檢查。它包括：</p><p>　　執(zhí)行目視檢查，檢查是否有磨損或疲勞的跡象，并定期清洗接頭。</p><p>　　檢查，并且如果聯(lián)接潤滑定期更換的潤滑劑。在苛刻的工作條件大多數(shù)聯(lián)軸器需要更頻繁地更換維護(hù)。</p>

114、<p>　　3.記錄在每個耦合執(zhí)行的維護(hù)與日期。</p><p>　　4.即使有適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)，但是聯(lián)軸器也可能會失敗。深層失敗原因，并非維護(hù)問題，而是包括：安裝不當(dāng)，不當(dāng)?shù)鸟詈线x擇，操作超出了設(shè)計能力。</p><p>　　改善耦合的辦法就是要了解原因，是什么導(dǎo)致了失敗，改正安裝一個新的耦合。一些外部跡象也會表明潛在的耦合故障，主要包括：</p><p>

115、　　1.異常響聲，如尖叫。</p><p>　　2.過度的振動或擺動。</p><p>　　3.由失敗密封潤導(dǎo)致的滑劑泄漏或污染。</p><p>　　6.2 連軸器的選擇計算</p><p>　　6.2.1電動機(jī)和減速器之間的聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　由表22－2 查得 K=1.5, 則計算轉(zhuǎn)矩【11】

116、 （6－1）</p><p>　　根據(jù)工作要求選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)依據(jù)=38mm、 =32mm和，選擇聯(lián)軸器型號為HL3的聯(lián)軸器如圖9所示【11】。 </p><p>　　聯(lián)軸器的尺寸參數(shù)如表5所示</p><p><b>　　主動端： 表5</b></p><p><b>　　

117、從動端</b></p><p>　　6.2.2減速器與傳動軸之間的聯(lián)軸器選擇</p><p>　　由表22－2 查得 K=1.5, 則計算轉(zhuǎn)矩 </p><p><b>　?。?－2）</b></p><p>　　根據(jù)工作要求選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，依據(jù)d=97mm和，選擇聯(lián)軸器型號為HL7

118、的聯(lián)軸器【11】。</p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　聯(lián)軸器的尺寸參數(shù)如表6所示。</p><p>　　主動端： 表6</p><p><b>　　從動端</b></p><p>　　6.2.3 其他聯(lián)軸器

119、的選擇</p><p>　　圓盤兩端的聯(lián)軸器及其兩段軸的聯(lián)軸器選擇根據(jù)零件的互換性，可選擇同種型號的聯(lián)軸器。同理可選擇HL7彈性柱銷聯(lián)軸器。</p><p><b>　　參數(shù)如表7所示。</b></p><p>　　主動端 j型 表7</p><p><b>　　從動端

120、Y型</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器的校核</b></p><p>　　聯(lián)軸器是根據(jù)連接軸兩端的直徑加以選用，然后按下列公式進(jìn)行聯(lián)軸器強(qiáng)度的檢驗：</p><p><b>　?。?－3）</b></p><p><b>　　式中：</b></p&g