【正文】 軌精確到達(dá)工藝生產(chǎn)線的各個(gè)工位，確保焊軌生產(chǎn)連續(xù)性，是焊軌基地建設(shè)的重要組成部分。輥道輸送線結(jié)構(gòu)布局、輥距、輥道速度、驅(qū)動(dòng)力矩等基本參數(shù)的合理匹配否，決定著輥道輸送鋼軌效率的高低，直接影響著焊軌廠的生產(chǎn)任務(wù)。隨著鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速的不斷提高，對(duì)軌道的平順性、安全性要求亦越來(lái)越高，對(duì)鋼軌焊接質(zhì)量提出了更高要求。軌道平順是實(shí)現(xiàn) 高速運(yùn)行的基礎(chǔ)，軌道應(yīng)具有可靠的穩(wěn) 定性和高平順性，以確保行車(chē)安全并有良好的旅客乘坐舒適度。 必須具有高平順性軌道作業(yè)技術(shù)。 鋼軌淬火線立式輸送機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀 鐵路運(yùn)輸業(yè)是資產(chǎn)階級(jí)產(chǎn)業(yè)革命的產(chǎn)物。隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，鐵路運(yùn)輸逐漸成為現(xiàn)代運(yùn)輸方式中的骨干 , 成為社會(huì)化大生產(chǎn)必不可少的物質(zhì)條件。 19 世紀(jì) 30 一 50 年代 , 鐵路事業(yè)席卷了歐洲，北美各國(guó)。鐵路運(yùn)輸從它誕生時(shí)起 , 就顯示出其優(yōu)越性并且發(fā)展十分迅速。到 (20 世紀(jì) )20 年代 , 全世界已建成 127 萬(wàn)公里鐵路。目前 , 世界鐵路總長(zhǎng)超過(guò) 130 萬(wàn)公里。 許多發(fā)展中國(guó)家 , 為了振興經(jīng)濟(jì) , 發(fā)展工業(yè) , 都在積極地進(jìn)行鐵路建設(shè)。 而鋼軌的焊接又是其中最重要的步驟，鋼軌的輸送裝置是其必要的設(shè)備。 國(guó)內(nèi)同行企業(yè)鋼軌輸送裝置現(xiàn)況：國(guó)內(nèi)既有長(zhǎng)鋼軌焊接流水線均采用上世紀(jì) 70、80 年代的鋼軌輸送方式，這種方式的特點(diǎn)是采用多臺(tái)減速機(jī)安裝在焊接生產(chǎn)傳輸線內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 2 上，驅(qū)動(dòng)輥輪與鋼軌軌底產(chǎn)生摩擦驅(qū)動(dòng)，將焊接后的鋼軌以一定的速度，輸送到加工工位，加工出來(lái)的長(zhǎng)鋼軌成品送到長(zhǎng)軌條成品臺(tái)等待裝車(chē)，國(guó)外鋼軌焊接企業(yè)鋼軌輸送裝置現(xiàn)況： 近年來(lái)，國(guó)外采用的方法是在焊接生產(chǎn)傳輸 線上被輸送的鋼軌下部安有主動(dòng)輪，鋼軌上部裝有可移動(dòng)的從動(dòng)輪，通過(guò)氣壓或液壓使從動(dòng)輪壓在鋼軌頂部，增加輸送機(jī)輥輪與鋼軌的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接鋼軌的輸送。當(dāng)焊接后的鋼軌需要調(diào)離輥道線時(shí)，鋼軌上部的從動(dòng)輪必須移開(kāi) ，讓出起吊空間，鋼軌才能從輸送機(jī)上吊走。 鋼軌淬火線立式輸送機(jī)存在的問(wèn)題 現(xiàn)有鋼軌淬火線立式輸送機(jī)還存在一定的問(wèn)題，輸送工程中損耗大，消耗大，不精確等需解決的問(wèn)題，還有輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積大增加了 超長(zhǎng)鋼軌存放鋼軌的面積，有一定的缺陷，很難適應(yīng)集中控制吊裝作業(yè)?，F(xiàn)代的鐵路發(fā)展需要超長(zhǎng)鋼軌的使用，且是無(wú)縫 焊接，尤其是高鐵發(fā)展，鋼軌淬火線立式輸送機(jī)存在的問(wèn)題，將是我們?cè)谖磥?lái)需要解決的問(wèn)題，也是我們現(xiàn)在所面臨的問(wèn)題。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 3 第二章 總體設(shè)計(jì)計(jì)算 鋼軌淬火線立式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)原理 鋼軌淬火線立式輸送機(jī) ，包括電動(dòng)機(jī)，減速器，聯(lián)軸器，二次減速裝置，輥輪（分為下驅(qū)動(dòng)輥輪，上從動(dòng)輥輪），定位輥輪 ,龍門(mén)支架 。其特征是 ： 鋼軌通過(guò)定位輥輪進(jìn)入鋼軌淬火線立式輸送機(jī)，上從動(dòng)輥輪通過(guò)液壓裝置向下運(yùn)動(dòng)，接觸軌頭產(chǎn)生一定的壓力，軌底與下驅(qū)動(dòng)輥輪 產(chǎn) 生一定的摩擦， 鋼軌在摩擦力的作用下進(jìn)給。下驅(qū)動(dòng)輥輪在電動(dòng)機(jī)的的驅(qū)動(dòng)下 按 一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，所以鋼軌也就按著一定的速度前進(jìn)。 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速過(guò)高，所以必須通過(guò)減速器進(jìn)行降速，但是現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)與減速器是一體的，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)所需的轉(zhuǎn)速，所以依舊需要設(shè)計(jì)二級(jí)減速裝備。二級(jí)減速裝置，主要由軸和齒輪，上下箱體 組成 ，通過(guò)它可以達(dá)到一定的減速效果 。下驅(qū)動(dòng)輥輪通過(guò)與二級(jí)減速裝置的軸連接，為防止受力過(guò)大，避免輥輪懸掛，在軸的一端設(shè)計(jì)支架，通過(guò)滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng) ，上從動(dòng)輥輪在龍門(mén)支架的固定下，在液壓裝置的作用下上下運(yùn)動(dòng) 。定位輥輪的作用主要是保持鋼軌的直線運(yùn)動(dòng) 。 機(jī)床的尺寸不宜過(guò)大，也不宜過(guò)小。 所有的零件布局 要合理，保證鋼軌的正常進(jìn)給 。 鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)的總體設(shè)計(jì) 鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮，它包括：電動(dòng)機(jī)與減速器，二次減速設(shè)備 （軸，齒輪，上下箱體），龍門(mén)支架，上下輥輪，定位輥輪，軸承，螺栓與螺母等幾個(gè)方面的內(nèi)容。上述幾個(gè)部分結(jié)構(gòu)是鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)的主要組成部分，其結(jié)構(gòu)性能決定鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)能否達(dá)到良好性能所必須考慮的，是主體設(shè)計(jì)內(nèi)容。鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)在工作的過(guò)程中部分結(jié)構(gòu)要承受負(fù)載，所以必須要對(duì)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析，考慮其結(jié)構(gòu)的承載能力，材料的變 形能力等各方面的因素。下面是鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)外形如圖 21 所示 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 4 圖 21 鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)外形圖 鋼軌淬火線的立式輸送機(jī)的參數(shù)計(jì)算 輥輪驅(qū)動(dòng)部分分析與計(jì)算 工況要求鋼軌的傳送速度為 100m/min，而設(shè)計(jì)的 下驅(qū)動(dòng) 輥輪的尺寸為 D=400mm，由此可得出輸送輥輪的轉(zhuǎn)速 nmax=80r/min。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)只起到帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速也不高，根據(jù)這些要求可以計(jì)算出 輥輪 電機(jī)的 功率要求 。 鋼軌的傳動(dòng)速度為Vmax=。 根據(jù)所給的負(fù)載性質(zhì) ，生產(chǎn)機(jī)械工作狀態(tài)的工作條件， 小功率采用籠型。 由參考文獻(xiàn) [1]，表 1716，選用電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 籠型異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定。在確定電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，必須 考慮機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，兩者互相配合，經(jīng)過(guò)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)全面比較才能確定。通常電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 5 低于 500r/min,因?yàn)楣β室欢〞r(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，則尺寸越大，價(jià)格越貴，而且效率也較低，如果選用高速的電動(dòng)機(jī)，勢(shì)必加大機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，致使機(jī)械傳動(dòng)部分復(fù)雜起來(lái)。 電 動(dòng)機(jī)的選擇： 初選電動(dòng)機(jī)功率，對(duì)于一般的直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，功率的計(jì)算公式為： P=FV/1000η w （ 21） 式中 Pw— 為所需電動(dòng)機(jī)的功率， Kw F— 為驅(qū)動(dòng)輥輪 所受的摩擦力， N V— 為運(yùn)輸機(jī)送軌的速度 ， m/s Ｄ — 輥輪的外直徑的尺寸 η w— 為傳動(dòng)效率 驅(qū)動(dòng)輥輪所受的摩擦力 公式為： F=G*u1=36759*= 式中 G為鋼軌的重力 G=75KG/m*50m* u= [2]表 41 則所需電動(dòng)機(jī)的功率 Pw= 輥輪的轉(zhuǎn)矩 Td=F*D/2=*=*m 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [1]表 17128，可知 Y 系列（ IP44）封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)， 主要的性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：效率高，耗電小，性能好，噪聲小，振動(dòng)小，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便等特點(diǎn)，符合本次設(shè)計(jì)的要求。 表 傳動(dòng)比方案 、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，可知方案 1 比較合適（在滿足傳動(dòng)比范圍的條件下，有利于提高齒輪轉(zhuǎn)速，便于箱體潤(rùn)動(dòng)比方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率（ KW） 轉(zhuǎn)速（ r/min） 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比 1 Y160M4 11 1500 1440 2 Y160L6 11 1000 960 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 6 滑設(shè)計(jì)）。 因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160M4，額定功率為 Pd =11KW，滿載轉(zhuǎn)速 n 電動(dòng)=1440r/min。 如表 表 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y1160M4 11KW 1440r/min 減速器的選擇 送給系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)型號(hào)選好以后，需要對(duì)此處的傳動(dòng)方式加以選擇，最好的方式當(dāng)然是電動(dòng)機(jī)與主軸直接連接，這樣效率最離。但是，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給系統(tǒng)車(chē)輪轉(zhuǎn)速之間的差異，同時(shí)考慮到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所以，需要設(shè)置減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將電機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞給作為工作執(zhí)行部分的輥輪。 現(xiàn)在市場(chǎng)上，最為常用，效率也較高的減速器是擺線針輪減速器，擺線針輪減速 器 是 一種采用 擺線鐘齒 嚙合行 星傳動(dòng) 原 理的傳動(dòng) 機(jī) 型，是一 種 理想傳動(dòng)裝置， 具有很 多優(yōu)點(diǎn)， 用 途廣泛，并 可 正反運(yùn)轉(zhuǎn)。 擺線針輪 減速器 的特點(diǎn)如下； (行星傳動(dòng)原理介紹 ) 1．減速比大、效率高 單機(jī)減速時(shí)速比最高能達(dá)到 1： 87，若采用多級(jí)減速，減速比則更大，效率在90％以上。 2。運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低 擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重迭系數(shù)大以及及具有機(jī)械平衡的原理，使振動(dòng)和噪聲限制在最小程度。 3．使用可靠， 壽 命長(zhǎng) 因主要零件是離碳銘鋼經(jīng)淬火處理 (HRC58～ 62)，且運(yùn)轉(zhuǎn)接觸采用滾動(dòng)摩擦，基本上 無(wú)磨損 ， 所以經(jīng)久耐用 。 、體積小 由于采用了行璧傳動(dòng)，輸入軸與輸出軸在同一軸心上，使其機(jī)型獲得盡 可能小的尺寸。設(shè)計(jì)合理、維修方便，容易分解安裝，零件個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)少并且潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，使擺線針輪減速機(jī)成為了 目前 應(yīng)用最廣泛的減速裝置。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 7 一般情況下，為節(jié)約成本，選用 減 速器的減速比應(yīng) 盡可能 是該系列中最 小的，這樣在主軸的傳動(dòng)過(guò)程中，就需要進(jìn)一步減速，才能使得電動(dòng)機(jī)的輸出 轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn) 高轉(zhuǎn)速 到低轉(zhuǎn)速最大范圍的調(diào)節(jié)，再加上交頻電機(jī)的變頻調(diào) 速功熊，即可實(shí)現(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的無(wú)級(jí)調(diào)速功 能。故選擇下一級(jí)的減 速 機(jī)構(gòu)，供選擇的傳動(dòng)方式有如下幾種，各種方式的特點(diǎn)如表 所示。 表 常見(jiàn)傳動(dòng)方式特點(diǎn)比較 從以上比較中綜合考慮，可以選擇用齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。但考慮到由與 鏈傳動(dòng)只能用于平行軸間的傳動(dòng)，而殿瞬時(shí)速度不均勻，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不平穩(wěn)，不適宜在載荷變化很大和急促反向的傳動(dòng)中應(yīng)用，另外，鏈傳動(dòng)工作時(shí)噪音較大，而且淬火機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)的車(chē)軸很大，用鏈傳動(dòng)難以有效傳遞電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)加上工件的重量較大，慣性較大，鏈 傳動(dòng)難以 實(shí) 現(xiàn)。所以，決定選用齒輪傳動(dòng)。 在選擇好齒輪傳動(dòng)方式后 ，我們就得對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速作驗(yàn)算，以確定齒輪的傳動(dòng)比，這樣就可以確定齒輪的參數(shù)。由于進(jìn)給系統(tǒng)車(chē)輪的特殊要求，必須從88r/min 到 80r/min，同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 1440r/min,考慮到齒輪的減速內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 8 比取得較大則會(huì)加大齒輪的尺寸，這樣機(jī)構(gòu)的空間可能會(huì)增大，所以齒輪不能選的太大，減速的作用就主要取決于減速器。 選取減速器的型號(hào) 查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）第 4 卷 ，根據(jù)以上要求選取減速器的型號(hào)。機(jī)型號(hào) 8 標(biāo)記方法： X W D Y11816017 圖 減速器外形尺寸 一級(jí)直連型（ XWD,XW）減速器承載能力（配 1500r/min 的電動(dòng)機(jī)） 如下表 ——參考文獻(xiàn) [1]表 162138 傳動(dòng)比 輸出轉(zhuǎn)速r/min 電動(dòng)機(jī)功率/kw 輸出轉(zhuǎn)矩/ 使用系數(shù) K 機(jī)型號(hào) 17 88 11 1098 8160 8165 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器主要用來(lái)連接軸與軸（或連接軸與其他回轉(zhuǎn)零件），以傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩。由于機(jī)器的工作情況各異，因而對(duì)聯(lián)軸器提出了各種不同的要求，如傳遞轉(zhuǎn)矩大的，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 說(shuō)明書(shū) 9 轉(zhuǎn)速高低，扭轉(zhuǎn)剛度變化