【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 態(tài)，低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)矩，因此在設(shè)計(jì)卷取機(jī)減速器時(shí)設(shè)計(jì)了雙檔減速比的減速器。以減小電機(jī)的調(diào)速范圍，使電機(jī)的選擇更具有經(jīng)濟(jì)性。由于卷取過(guò)程中由于卷徑變化電機(jī)恒功率段調(diào)速范圍不變，使用雙檔減速比只能降低恒扭矩段調(diào)速范圍?？汕蟮秒姍C(jī)調(diào)速范圍如下式： （）式中：——卷徑變化需要的調(diào)速范圍； ——機(jī)組線速度變化需要的調(diào)速范圍； ——機(jī)組卷取最高線速度； ——機(jī)組卷取最低線速度； ——雙檔減速比中較高檔減速比； ——雙檔減速比中較低檔減速比； R——鋼卷最大半徑； r——卷筒半徑。：當(dāng)機(jī)組最高線速度為1300m/min，最低線速度為400m/min，鋼卷最大半徑為1000mm，卷筒半徑為305mm；單檔減速比減速器所需調(diào)速范圍為：；，時(shí)，：。卷取機(jī)在工作過(guò)程中，由于機(jī)組速度的改變、帶卷外徑的變化，要求卷筒的轉(zhuǎn)速能自動(dòng)調(diào)整。應(yīng)考慮利用電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速區(qū)來(lái)帶動(dòng)恒功率負(fù)載，達(dá)到調(diào)速效果。電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)節(jié)范圍要求： （）式中：——電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分； ——電動(dòng)機(jī)而定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分； ——帶卷最大外徑，厘米； ——卷筒直徑，厘米。由于電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)卷筒的卷取機(jī)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿足卷取機(jī)所要求的速度變化范圍。通過(guò)減速器減速的卷取機(jī)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)能滿足卷取機(jī)所要求的速度變化范圍。通過(guò)減速器減速的卷取機(jī)，傳動(dòng)速比的選擇應(yīng)考慮兩個(gè)因素，第一，為了保證恒張力卷取，卷取的線速度應(yīng)該保持恒定；第二，滿足機(jī)組運(yùn)行速度的變化范圍。目前，大多采用調(diào)整電動(dòng)機(jī)電壓的方式來(lái)調(diào)整機(jī)組運(yùn)行速度，用調(diào)整電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁的方式來(lái)調(diào)整卷筒的轉(zhuǎn)速，減速器的速比為：；其中為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；為卷取速度最大、卷徑最大時(shí)卷筒的轉(zhuǎn)速；，轉(zhuǎn)/分；為帶卷最大外徑，米/秒；為帶卷最大外徑，米；如果卷取的調(diào)速范圍較大，即卷筒最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比大于10時(shí)，則應(yīng)考慮在傳動(dòng)裝置中設(shè)置換檔變速，以增加調(diào)速范圍，提高電動(dòng)機(jī)的使用效率，傳動(dòng)速比確定以后，應(yīng)該根據(jù)校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的最大傳動(dòng)扭矩，即：，其中，為電動(dòng)機(jī)額定功率，KW；為帶卷最大外半徑，米；為帶材最大張力，公斤；為傳動(dòng)速比；為傳動(dòng)效率。調(diào)整電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁應(yīng)該同時(shí)滿足條件： （）式中：——電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速；聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中一種常用軸系部件，它的基本功用是聯(lián)接兩軸（有時(shí)也聯(lián)接軸和其他回轉(zhuǎn)零件），并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，有時(shí)聯(lián)軸器也作安全保險(xiǎn)裝置。此次電機(jī)聯(lián)軸器選擇的是由安全聯(lián)軸器與鼓形齒聯(lián)軸器配套而成。① 鼓形齒聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器由兩個(gè)具有外齒的半聯(lián)軸器和兩個(gè)帶內(nèi)齒及凸緣的外殼組成，兩外殼用螺栓相連，殼內(nèi)儲(chǔ)有潤(rùn)滑油，以便聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)時(shí)將油甩向四周以潤(rùn)滑嚙合齒輪，從而減小嚙合齒輪間的摩擦和相對(duì)位移阻力以及降低作用在軸和軸承上的附加載荷。齒式聯(lián)軸器工作時(shí)依靠?jī)?nèi)外齒輪嚙合來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。由于半聯(lián)軸器的外齒齒頂加工成球面，且使嚙合齒間具有較大的齒側(cè)間隙，從而使它具有良好的補(bǔ)償兩軸綜合位移的能力。外齒輪修形成鼓形可使鼓形齒聯(lián)軸器綜合位移補(bǔ)償能力進(jìn)一步增強(qiáng)。② 聯(lián)軸器尺寸的確定對(duì)于已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的聯(lián)軸器，可按轉(zhuǎn)矩、軸直徑和轉(zhuǎn)速等確定聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： （）式中： Tc——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； T——理論轉(zhuǎn)矩，； Pw——驅(qū)動(dòng)功率，kW； n——工作轉(zhuǎn)速，r/min； K——工況系數(shù)； Tn——公稱轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)數(shù)修正： （） 轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)（轉(zhuǎn)矩修正系數(shù)圖《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)第三卷》P175）圖中Kn見(jiàn)下式 （） —轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)； —工作轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。 —許用轉(zhuǎn)數(shù)，r/min.型號(hào)選擇見(jiàn)表《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)第三卷》P128131 減速器及齒輪座關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)① 計(jì)算各軸傳動(dòng)比雙卷筒卷取機(jī)的總傳動(dòng)比i為： （） ——電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速； ——卷筒的最高轉(zhuǎn)速。設(shè)卷筒軸直徑為，考慮到雙卷筒卷取機(jī)尺寸要求，卷筒軸齒輪直徑推薦為。設(shè)兩卷筒中心距為,則所以： （）又因?yàn)椋? （）所以： （）一般?。? （）② 齒輪設(shè)計(jì)校核1）齒輪傳遞的功率P主動(dòng)齒輪的速度從動(dòng)齒輪的速度為 （）傳遞的轉(zhuǎn)矩TP、T、n三者之間存在的關(guān)系式為： （）式中 P——傳遞功率 ；T——傳遞扭矩； n——齒輪速度。2）確定齒輪材料以及許用安全系數(shù)選擇原則：若傳遞功率大，且要求尺寸緊湊，應(yīng)選用合金鋼，熱處理方式采用表面淬火，滲碳淬火，碳氮共滲等方式。對(duì)齒輪的尺寸沒(méi)有特別要求，可以采用普通碳鋼或者鑄鐵，熱處理方式采用正火或者調(diào)質(zhì)等熱處理方式。設(shè)計(jì)中，齒輪采用硬齒面（硬度大于350HBS）。小齒輪，大齒輪的熱處理方式可以采用表面淬火；或者氮化滲碳淬火。保證齒面硬度大致相同。為提高抗膠合能力，小齒輪和大齒輪采用不同牌號(hào)的鋼制造。在一個(gè)減速器中，盡可能使大齒輪（小齒輪），采用同一種材料。確定齒輪材料，材料的熱處理方式，以及材料的硬度。進(jìn)一步確定小齒輪的齒面接觸疲勞極限，以及齒根彎曲疲勞極限；大齒輪的齒面接觸疲勞極限，以及齒根彎曲疲勞極限。確定安全系數(shù)SH和SF，見(jiàn)表31。3）確定齒輪基本參數(shù)齒輪基本參數(shù)包括：齒形角，齒頂高系數(shù)，徑向間隙系數(shù)，小齒輪變位系數(shù)，大齒輪變位系數(shù)。表31 安全系數(shù)安全系數(shù)軟齒面硬齒面重要的傳動(dòng)、滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪SHSF~~~~~4）齒寬系數(shù)和齒寬系數(shù)表示齒輪傳動(dòng)的寬度尺寸和徑向尺寸的比例，,齒寬系數(shù)增大，齒輪的徑向尺寸減小，但齒寬相對(duì)增大。齒寬越大，載荷沿齒寬分布不均勻越嚴(yán)重，故應(yīng)合理選擇齒寬系數(shù)。一般=~=~；大小齒輪都是硬齒面時(shí)， 取表中偏下限的數(shù)值。表32 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)裝置狀況兩支撐相對(duì)小齒輪做對(duì)稱布置兩支撐相對(duì)小齒輪做不對(duì)稱布置小齒輪做懸臂布置~（~）~（~）~5）確定載荷系數(shù)K根據(jù)減速器的工作情況，確定載荷系數(shù)K。表33 載荷系數(shù)原動(dòng)機(jī)工作機(jī)械載荷特性均勻中等沖擊大的沖擊電動(dòng)機(jī)1～～～多缸內(nèi)然機(jī)～～～單缸內(nèi)然機(jī)～～～6）初選齒輪齒數(shù)對(duì)于主電機(jī)，通常取齒數(shù)30；齒輪座的齒數(shù)，一般取Z=23~35。7）初選螺旋角對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)一般選。8）確定大齒輪齒數(shù)根據(jù)計(jì)算公式確定大齒輪齒數(shù)，計(jì)算公式如下為； 對(duì)計(jì)算后的齒數(shù)圓整，建議相嚙合的大小齒輪齒數(shù)滿足互為質(zhì)數(shù)。驗(yàn)算實(shí)際傳動(dòng)比：驗(yàn)算實(shí)際傳動(dòng)比與理想傳動(dòng)比的誤差范圍 誤差范圍在5%以內(nèi)，可以接受初選的結(jié)果。如果大于5%，重新選擇設(shè)計(jì)。9）確定齒形系數(shù)，齒根應(yīng)力修正系數(shù)根據(jù)確定的嚙合齒輪齒數(shù)，計(jì)算出當(dāng)量齒數(shù)。計(jì)算公式如下： （） 按照當(dāng)量齒數(shù)，根據(jù)齒形系數(shù)曲線以及齒根應(yīng)力修正系數(shù)曲線，確定齒形系數(shù)，齒根應(yīng)力修正系數(shù)。10）確定齒輪模數(shù)設(shè)計(jì)以滿足齒根彎曲強(qiáng)度為基礎(chǔ)，確定齒輪的最小模數(shù)，計(jì)算公式如下： （）計(jì)算中、按較大的選取式中：——齒寬系數(shù)；——載荷系數(shù)；——許用彎曲應(yīng)力；——齒形系數(shù)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得；——齒根應(yīng)力修正系數(shù)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得；——螺旋角系數(shù)，螺旋角系數(shù)取決于縱向重合度和螺旋角β，可以由下式求出： （）如果?。蝗?,取=1,如,取=。初選時(shí)取螺旋角系數(shù)最大，即取=1。——彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)； （） （）變位后嚙合角；，其中 （），其中 （）計(jì)算出最小模數(shù)后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表確定模數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表見(jiàn)表34。表34圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第一系列1，2，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40，50第二系列,(),(),(),7,9,(11),14,18,22,28,(30),36,45優(yōu)先采用第一系列，其次是第二系列，括號(hào)內(nèi)的數(shù)值盡可能采用。并且優(yōu)先考慮卷取的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)選擇模數(shù)。此處選擇m=16。.11）計(jì)算中心距，修正螺旋角計(jì)算公式如下： （）對(duì)計(jì)算后的中心距圓整，根據(jù)公式對(duì)螺旋角進(jìn)行修正： （）12)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算校核由于斜齒輪齒面接觸線傾斜，重合度較大，有利于提高齒面接觸強(qiáng)度，故引入重合度系數(shù)及螺旋角系數(shù)考慮其影響，并計(jì)入載荷系數(shù)K，因此斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)在預(yù)期壽命內(nèi)保證齒面不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕的強(qiáng)度條件為 （）式中：——輪齒的工作寬度；——載荷系數(shù)；——齒輪分度圓直徑； ——許用接觸應(yīng)力。 ——彈性系數(shù)， 其中,，，為齒輪材料的彈性模量和泊松比； ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)； ()式中：——基圓螺旋角：；——端面壓力角:；——螺旋角系數(shù)；；——重合度系數(shù)。對(duì)于縱向（軸向）重合度1的斜齒輪傳動(dòng)： （）對(duì)于的斜齒輪傳動(dòng)： （）其中為端面重合度： （）為縱向重合度 （） （） （）13)齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算校核 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的理論依據(jù)為材料力學(xué)中的懸臂梁理論。由于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)接觸線是傾斜的。故輪齒失效通常為強(qiáng)度計(jì)算，既復(fù)雜也不精確。因此，通常按其當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。為考慮其接觸線傾斜對(duì)輪齒彎曲強(qiáng)度的影響，引入螺旋角系數(shù)，這樣，斜齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為： （） 公式參數(shù)說(shuō)明： ——輪齒的工作寬度； ——許用彎曲應(yīng)力； ——載荷系數(shù)；——齒形系數(shù)；應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得；——齒根應(yīng)力修正系數(shù)；應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)由表查得：——螺旋角系數(shù)；螺旋角系數(shù)取決于縱向重合度和螺旋角β(螺旋 角為修正后螺旋角)，計(jì)算時(shí)如果修正后螺旋角β30176。，取β=30176?？v向重合度 （）如1，取 =1。 （）如，取=?！獜澢鷱?qiáng)度計(jì)算時(shí)的重合度系數(shù)； （）其中 ——基圓螺旋角，； ——端面壓力角，； ——端面重合度。 雙列圓錐滾子軸承選型2030軋機(jī)配套減速器及齒輪座采用雙列圓錐滾子軸承，因此我們?cè)谳S承選型的時(shí)候選擇以雙列圓錐滾子軸承作為選擇對(duì)象。在一般情況下工作的軸承，只要類型選擇合適，安裝、維護(hù)的好，絕大多數(shù)均因疲勞點(diǎn)蝕而報(bào)廢。因此，滾動(dòng)軸承的尺寸（型號(hào)）主要取決于疲勞壽命。所以一般按當(dāng)量動(dòng)載荷對(duì)軸承進(jìn)行選擇、校核。① 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)軸承工作過(guò)程中，負(fù)荷和轉(zhuǎn)速有變化時(shí)，應(yīng)按照平均當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷和平均轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算選型校核。假定軸承順次在當(dāng)量動(dòng)