【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 提升方式的確定 通常爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)有如下三種提升方式 : ①環(huán)形超重鏈加鏈輪提升方式 。 ②鋼絲繩加滑輪方式 。 ③鋼絲繩提升輪方式。經(jīng)綜合分析選用第三種方案 , 即整個(gè)爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)軸、支承架、電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升輪、支承座及牽引鋼絲繩和爐門(mén)等組成 , 雙室節(jié)能熔鋁爐爐門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 爐門(mén)與提升輪及卷?yè)P(yáng)機(jī)分別用鋼絲繩鏈接 , 實(shí)際上是一個(gè) 簡(jiǎn)化了二卷筒結(jié)構(gòu) [13]。提升動(dòng)力采用交流電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)并由傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)遞如圖 41所示 。 上述結(jié)構(gòu)形式其使用性、通用性和經(jīng)濟(jì)性較好 , 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 ,被人們認(rèn)可， 因而被廣泛使用。 重錘的懸掛方式 平衡重錘常在爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)中被采用 , 以減少提升電動(dòng)功率 , 節(jié)約能耗和增加 門(mén)提升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性 [18]。重錘的懸掛方式通常有雙邊重錘方式和單邊重錘方式 。為了減輕設(shè)備的復(fù)雜性 ,使設(shè)備簡(jiǎn)單化和使用方便 , 本文采用單邊重錘懸掛方式如圖 41所 示。 圖 41 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu) 1— 電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī) 。 5— 爐門(mén) 。 6— 重錘 8— 提升輪 。 13— 支承座 。 14— 傳動(dòng)軸 。 17— 支承梁 。 18— 鋼絲繩 。 爐體 橫梁 設(shè)計(jì) 橫梁 位于爐 體 正上方 , 起固定傳動(dòng)軸和提升爐門(mén)等的作用。支承架橫梁跨度和承重較大 ,其長(zhǎng)度由爐體寬度決定 , 其結(jié)構(gòu)形式本文采用兩支承點(diǎn)和三支承點(diǎn)方式 , 當(dāng)爐體寬于 1. 5m 時(shí)采用三支承形式 , 一般采用兩支承點(diǎn)形式。采用承重能力強(qiáng)的 16雙室節(jié)能熔鋁爐爐門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 槽鋼 作橫梁 , 支柱用 10槽鋼 , 其結(jié)構(gòu)形式和受力狀況見(jiàn)圖 42所示。由圖中可知 , 左右兩支承點(diǎn)一般落在鋼支柱上 , 因而無(wú)需對(duì)兩支承點(diǎn)橫梁作過(guò)多計(jì)算 , 僅需對(duì)三支點(diǎn)橫梁需作強(qiáng)度校核設(shè)計(jì) 即可 , 且最大彎矩在橫梁中心 。 橫梁選取由計(jì)算最大彎矩決定 , 其最大彎矩 M m ax 可由 (1)式計(jì)算 : R A = R B = G/6 M max = lR A/2 = lG/12 (1) 式中 : R A , R B — A ,B 點(diǎn)的支承力 (Kg) 。 l— 橫梁長(zhǎng) (mm ) 。 G — 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)重量 (Kg) 考慮實(shí)際爐體尺寸 =4300mm 3170 mm 爐口 =1190mm 700mm 離地高 =1820mm,爐門(mén)橫梁離地高度 =3200爐門(mén)軌道 與爐門(mén)口傾斜角度相同為 176。，所以前腿長(zhǎng)L1=1377mm// 176。 =1620mm 同理， L2=2021mm/cos30176。 =2309，中間連桿長(zhǎng)為 L3=+=1329mm 架截面尺寸為 L b=150mm 150mm. 圖 42 支架梁受力分析 雙室節(jié)能熔鋁爐爐門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 功率計(jì)算及電機(jī)的選擇 電機(jī)功率 N = FV/6120η η 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率為 N=2630 = 根據(jù)電機(jī)功率選電機(jī)型號(hào) Y132S12 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸是爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)的最重要?jiǎng)恿鬟f部件 , 其尺寸小承重大 , 承受著很大的彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的破壞 , 是機(jī)構(gòu)損壞的危險(xiǎn)點(diǎn) 。 因而是本 設(shè)計(jì) 的核心。具體設(shè)計(jì)方法是先對(duì)軸作受力分析 , 由計(jì)算最大彎曲應(yīng)力和最大剪切應(yīng)力來(lái)確定最小軸徑 , 然后對(duì)軸進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)剛度及疲勞強(qiáng)度等強(qiáng)度校核 , 以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和準(zhǔn)確性 , 最后確定最小軸徑。根據(jù)工業(yè)爐常規(guī)爐門(mén)形式 , 采用軸聯(lián)通的形式。 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞 破壞。 該 傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高， 允許有較小變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不 是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度 [20]。 初估最小軸經(jīng) 傳動(dòng)軸直徑的估算 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： ? ?31 d n??? ? ? ? ? (41) 由上式可得軸的最小軸徑 ? ?39550000 333 9550000 /0 . 2 ndyd A p n x???? ?? ? ? ?? (42) n=1000r/min P=0。 417KW 查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 1413 得取 A= 120 所以初估最小軸經(jīng)得： d= 圓整后得 d=60mm 雙室節(jié)能熔鋁爐爐門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 初估其他軸段直徑 和長(zhǎng)度 為了滿(mǎn)足滑輪的軸向定位要求，最小軸徑段制出一軸肩故取第二軸段直徑為75mm。同時(shí)選軸承和帶輪，因 中間 軸承受有徑向力的作用，所以，選用 深溝球軸承 ，參照要求并根據(jù) 中間最大軸徑 =100mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用 2基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的 深溝球軸承 6220 .其尺寸為 d D B=100mm 180mm 34mm。兩邊的支撐軸承同樣選取深溝球軸承，參照要求并根據(jù)第三軸段直徑 =80mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用 0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承 6016 .其尺寸為 d D B=80mm125mm 22mm。 其結(jié)構(gòu)如圖 43。 圖 43 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu) 安裝 繩 輪處的軸段直徑分別 d1 =60mm,d4=85m；右端滾動(dòng)軸承用 套筒和彈簧卡環(huán)定位，由手冊(cè)上查的 601 型軸承的定位軸肩高度 h=3mm 因此， d4 =85mm。 安裝帶輪處的軸段直徑為 70、 90mm,其左端與右端均用套筒定位，套筒由軸肩定位 ， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P156 頁(yè)。由于軸的總長(zhǎng)大約在 4000mm左右。 軸各段長(zhǎng)度初估 與電機(jī)有傳動(dòng)關(guān)系的軸段長(zhǎng) 60mm,中間裝支撐座的軸段取 105mm， 兩邊裝支撐座的軸段取 50mm， 中間的 繩 輪軸段 1675mm,剩下兩段軸長(zhǎng)相等為 450mm. 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)主要輔助零件的設(shè)計(jì) 主要輔助零件包括四個(gè)提升輪和兩至三個(gè)支承座等 , 其設(shè)計(jì)公式見(jiàn) 下 表 。 表 41 爐門(mén)提升機(jī)構(gòu)主要輔助零件 項(xiàng)目名稱(chēng) 設(shè)計(jì)公式 注釋 備注 雙室節(jié)能熔鋁爐爐門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 提升輪 D 輪 = H /4 L 0= 2. 5D 鋼繩 S = (0. 6 1)D 鋼繩 L 0— 輪槽寬 。 S , D— 輪根和槽邊厚 。 D 鋼繩 — 鋼絲繩直徑 。 H — 支承座有效高度 選用鑄造件輪 支承座 H = D 輪 + 2D 鋼繩 + 10 S 1= 1. 5S D 輪 ,D 鋼繩分別為提升輪和鋼絲繩的直徑 。 S 1— 筋根寬 。 H — 支撐座高度 用作固定軸于橫梁 上 , 內(nèi)嵌軸承 , 選用 鑄鐵件 套用上表公式得： D輪 =245mm, S=20+8+8=36mm, 輪中心通孔大小分別是 70mm， 90mm。 支撐座結(jié)構(gòu) S1=20mm H=236mm 該軸上 軸上零件的周向定位： 兩端滑 輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，按直徑由手冊(cè)查得平鍵截面 l h=22mm 9mm (GB/T 10951979) 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng) 25mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB/T10961979） ,同時(shí)為了確保帶輪與軸有良好的對(duì)中性，故選用帶輪輪轂與軸的配合為 H7/n6,同樣， 中間兩個(gè) 繩 輪與軸 的聯(lián)接也選用鍵 b h l=25mm 9mm 32mm 二者 之間的配合用 H7/n6,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)盈配合來(lái)保證的，此處選 軸的直徑尺寸公差為 m6。 傳動(dòng)方式選擇 爐門(mén) 提升 機(jī)構(gòu)功率傳遞 采用鏈 傳動(dòng) 。 （ 1） 選擇鏈輪的齒數(shù) z 因?yàn)閭鲃?dòng)比為 1 所以 21 ??? =19 雙室節(jié)能熔鋁爐爐門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 （ 2） 計(jì)算功率 ca? 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 1?AK 故 ca? = KwK A 331 ????? (43) （ 3） 有鏈所需傳遞的功率公式：pLzca KKK ???0 以及查機(jī)械設(shè)計(jì)表 910知鏈輪齒數(shù)系數(shù) zK = ??????z = 1， LK = 100500100 ??????????????? pL= ,查表 911得多排鏈系數(shù) 1?pK .0 故 pLzca KKK ???0 = 3 ?? = Kw 根據(jù)鏈輪 轉(zhuǎn)速 71r/min 以及功率 0? = Kw，由圖 913 選鏈號(hào)為 16A 的雙排鏈。有機(jī)械設(shè)計(jì)表 91 查得鏈節(jié)距 p= mm . （ 4） 確定鏈節(jié)數(shù) pL ，鏈長(zhǎng) L 及中心距 a 把初定中心距 a0 =3300 mm 代入得： ? ?2 330022222120210 ??????????? ????? ? zzapzzpaL p (44) 由于鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)，故取 pL = 280（節(jié)） ??? 1000pLL p 1000 ? = (45) ???????? ?????? ???????? ????????? ??? 21222121 28224 ? zzzzLzzLpapP = mm3 3 8 0219192 8 0219192 8 04 2 ????????? ?????? ????????? ?? 中心距減小量Δ a=()a = mm 實(shí)際中心距 a’ = aΔ a = 338013 = 取 a’ = 3367 mm （ 5） 驗(yàn)算鏈速 雙室節(jié)能熔鋁爐爐門(mén)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 V= smpzn /100060 11 ?? (46) （ 6） 驗(yàn)算鏈輪的輪轂孔 kd 由機(jī)械手冊(cè)可查得鏈輪轂的許用最大直徑 maxkd = 84 mm 50 mm 故合適 （ 7） 作用在軸上的壓軸力 eFpp FKF ? (47) 有效圓周力 NNvPF e 310001000 ???? 按水平布置取壓軸力系數(shù) ?FpK 故 NF p 0 55