【導(dǎo)讀】設(shè)計和受力分析，對傳動系統(tǒng)的選型及設(shè)計進(jìn)行設(shè)計計算。在該結(jié)構(gòu)中通過液壓馬達(dá)提供動力，銷齒輪進(jìn)行傳動，為加熱爐加熱鋼坯提供轉(zhuǎn)矩。該結(jié)構(gòu)具有對鋼坯加熱均勻、可以根據(jù)要求調(diào)節(jié)鋼坯的布。料方式、產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)。主傳動系統(tǒng)選用液壓馬達(dá)、三級減速器、末級銷齒輪帶動爐底。并精確校核銷齒輪、軸承確保設(shè)計的實(shí)用性。下半部分詳細(xì)細(xì)闡了爐底機(jī)械的傳動系統(tǒng)的設(shè)計。驅(qū)動系統(tǒng)選用A2F125W3S3液壓傳動，這樣可以保證傳動的穩(wěn)定性。

　　

【正文】 兩軸承受到的徑向載荷 Fr1和 Fr2： NFFF hVr 2221211 ????? (518) NFFF HVr 0 1 222 22 22 ????? （ 519） 對于圓錐滾子軸承，派生軸向力 YFF rd ? ， Y 機(jī)械設(shè)計手冊選取 。 因此計算軸向力 NYFF rd 11 ???? NYFF rd 3 0 1 92 22 ???? NFF ad 9 0 6 2 41 ???? ∵ 21 rad FFF ?? ∴軸承 1 被放松，軸承 2被壓緊。 , NFa ? NFa ? 當(dāng)量動載荷 ar YFXFP ?? ，式中 X為徑向當(dāng)量動載荷， Y為軸向當(dāng)量動載荷。 計算軸承當(dāng)量動載荷 P1和 P2： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 29 eFF ra ??? (520) eFF ra ??? 0 1 9 9 0 222 (521) 查表得 X1=1, Y1=0； X2=, Y2= 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，查表得 fp=。 則 (522) (523) 因?yàn)?P1P2,所以按軸承 2 的受力大小驗(yàn)算 39。4310626 1 5 106010 hh LhPCnL ?????????????????????? (524) 故所選軸承滿足壽命要求。 定心輥支座的設(shè)計 確定支座的材料和厚度 根據(jù)定心輥的定心力及外載受力分析 , 定心支座側(cè)壁板和主要受力面板采用厚為15mm 的 Q235B 鋼。加強(qiáng)筋選用厚為 10 mm 的 Q235B 鋼 . 支座的焊接工藝 Q235B, 其焊接性能良好。選用熔渣流動性好、脫渣容易、電弧穩(wěn)定、熔深適中、飛濺少、焊波整齊、價格低廉的 J422 焊條。 2 根據(jù)鋼 板厚度 , 采用直徑為 4 mm 的規(guī)格 , 直流正接 , 手工操作 , 平焊位置焊接 , 電流保持在 130 A～ 150A 之間。 3 在焊接過程中 , 為防止扭曲變形 , 采取了一些剛性固定措施 , 合理安排了組裝和焊接? ? ? ? NFYFXfP arp 2 7 ???????? ? ? ?N FYFXfP arp 7 62 9 0 ? ???????內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 30 順序 , 焊后進(jìn)行了退火處理及整形 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 31 第六章 液壓元件及其附件的設(shè)計 液壓馬達(dá)的選擇 液壓馬達(dá)的功率計算 爐底機(jī)械的驅(qū)動系統(tǒng)功率的計算是設(shè)計主驅(qū)動系統(tǒng)和選擇 馬達(dá) 的必備參數(shù)，所以對爐底機(jī)械的受力分析和驅(qū)動功率的計算對設(shè)計爐底機(jī)械至關(guān)重要 . 靜力 矩 的計算： 1M = RfKdD Q )..2.( ??? ?? () （ 61） 式中 ?Q 為支承輥或定心輥承受的總負(fù)荷； D為支承輥輥?zhàn)拥闹睆剑?mm） d 為支承輥定心輥滾動軸承內(nèi)徑軸徑（㎜）； ? 為滾動軸承摩擦系數(shù)； f為滾動摩擦系數(shù)；K 為輥?zhàn)硬恍D(zhuǎn)影響系數(shù)； R 為支承輥或定心輥軌道半徑； ? 為水封、碰爐墻等因素系數(shù)； 液壓馬達(dá)所需轉(zhuǎn)矩 為： 21 TTT MMM ?? （ 62） （ 1）支承輥的靜阻力矩的計算： 根據(jù)公式（ 61） 1M = RfKdD Q )..2.( ??? ?? () （ 63） 1?Q=, 查表得 ? ? ～ .25 取 ? =。 ? =。f=。 D=480mm。d=25mm。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 32 ???????? 100)( 31TM （ 2）定心輥的靜阻力距的計算： 2M = RfKdD Q )..2.( ??? ?? () （ 64） 式中 P定心輥對定心軌的壓力總和，按定心輥 液壓 安裝預(yù)定壓力計算， 2r 定心輥輥?zhàn)影霃剑?mm 2d 定心輥軸徑， mm mNM .9402 ? （ 65） mNMMM TTT .2 5 3 11 5 9 194021 ????? （ 66） 一般小型環(huán)形加熱爐用兩套驅(qū)動設(shè)備，中型加熱爐用三套驅(qū)動設(shè)備。而本次設(shè)的 ? 35米加熱爐屬于大型加熱爐，所以設(shè)計時設(shè)計四臺液壓馬達(dá)。四臺液壓馬達(dá)必須保證有一臺出事故后能夠保證爐底的正常轉(zhuǎn)動，所以設(shè)計時候驅(qū)動裝置按三臺液壓馬達(dá)進(jìn)行設(shè)計。 平均每臺液 壓馬達(dá)所需轉(zhuǎn)矩為 mNM .84332531 ?? （ 67） 液壓馬達(dá)的選擇 根據(jù)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計手冊得以下液壓馬達(dá)型號： 表 61 型號 工作轉(zhuǎn)速 r/min 額定扭矩 工作壓力 MPa 排量 r/l 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 33 A2F125W3S3 790 900 15 125 BMS125 600 798 16 75 NJMG46 700 840 18 48 根據(jù)以上對比認(rèn)為選 A2F125W3S3 型斜軸式軸向定量柱馬達(dá)。 A2F125W3S3 型 斜軸式軸向定量柱馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：采用大壓力角向心推力串聯(lián)軸承組，主軸與缸體間通過連桿柱塞副中的連桿傳遞運(yùn)動，采用雙金屬缸體，中心軸和球面配油盤使缸體自由定心，把銷帶動配油盤在后蓋弧形軌道上滑動改變缸體擺角實(shí)現(xiàn)變量。它與斜盤式軸向柱塞泵相比，具有柱塞側(cè)向力小、缸體擺角較大、配油盤分布圓直徑小、轉(zhuǎn)速高、自吸能力強(qiáng)，耐沖擊性能好、效率高、易于實(shí)現(xiàn)多種變量方式等優(yōu)點(diǎn)。 型號意義 ： A2F— 定量馬達(dá) 125— 排量 W旋轉(zhuǎn)方向?yàn)殡p 3— 結(jié)構(gòu)形式 S花鍵 對液壓馬達(dá)的控制方式 進(jìn)行選擇 為了實(shí)現(xiàn)其實(shí)用性、可靠性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。對液壓馬達(dá)的控制方式進(jìn)行選擇也是一個很重要的。 下面分析其典型的兩種方式。 1)液壓閉式回路控制的環(huán)形加熱爐就采用閉式比例泵控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動，來實(shí)現(xiàn)無級凋速，所有比例泵集中出油后控制幾個液壓馬達(dá)其他設(shè)備，如裝、出料機(jī)和裝、出料爐門等設(shè)備的液壓缸需要另一套油源。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：由于爐底機(jī)械剛性很大，幾個液壓馬達(dá)并聯(lián)控制，同步性好，不會相互抗衡。如果其中一臺比例泵或液 壓馬達(dá)損壞，可以在線維修，而環(huán)形加熱爐仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；其缺點(diǎn)是：液壓系統(tǒng)比較大，裝備比 較復(fù)雜，造價高，同時由于閉式回路的清潔度和散熱不易控制，還需要專門的補(bǔ)油回路，所以整個液壓設(shè)備維護(hù)量大。 2)液壓開式回路控制就采用一個比例閥單獨(dú)控制一個液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動 (如圖 1所示 )內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 34 來實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，這樣液壓系統(tǒng)可以采用恒壓變量泵來供油，同時其他設(shè)備，如裝、出料機(jī)和裝、出料爐門等設(shè)備的液壓缸也可以使用同一油源。因而其優(yōu)點(diǎn)是：液壓系統(tǒng)比較小，裝備簡單，造價低，維護(hù)量也小。與閉式回路一樣，如果其中一臺泵、比例閥或液壓馬達(dá)損壞，都可以在線維修，而環(huán)形加熱爐仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；缺點(diǎn)就是：由于比例閥與液壓馬達(dá)是一對一控制，即 使給每個比例閥使用相同信號，輸出的流量也有差異，因而每個液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速就 存在不匹配，從而出現(xiàn)相互抗衡。為了避免速度差，且一旦比例閥斷電，液壓馬達(dá)能被動運(yùn)轉(zhuǎn)，所以比例閥就必須使用 Y型中位機(jī)能，且不能加裝液壓鎖，確保液壓馬達(dá) A、B腔油液能互流。由于上述原因，液壓馬達(dá)制動就只能用液壓抱閘來實(shí)現(xiàn)，由于爐底機(jī)械慣性太大，實(shí)際使用過程中液壓抱閘經(jīng)常有損壞的現(xiàn)象。綜合對環(huán)形加熱爐爐底機(jī)械液壓馬達(dá)閉式回路和開式回路控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較，可以優(yōu)化出一種目前最佳的控制方案：采用開式回路，由恒壓變量泵來提供油源，選擇一個通徑較 大的比例閥來控制所有的液壓馬達(dá)，為了保證液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性和大慣量制動停位 的要求，在比例閥后采用回油壓力補(bǔ)償器是必須的，所以，在今后的環(huán)形加熱爐項(xiàng)目中采用這種控制方式。 減速器的選擇 傳動比的分配 總傳動比 ?? gnni 馬達(dá) 790 ? （ 68） 減速器是指原動機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動裝置，用于降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩．此外，在某些場合，也用作增速裝置，稱為增速器． 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 35 圖 61單個比例閥控制單個馬達(dá)回 路 減速器按用途分為通用減速器和專用減速器兩大類．依據(jù)齒輪軸線相對于機(jī)體的位置固定與否，又可分為定軸齒輪減速器和行星齒輪減速器．定軸齒輪減速器有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器，圓錐 — 圓柱齒輪減速器，蝸桿 — 齒輪減速器等．行星齒輪減速器包括漸線行星齒輪減速器，漸開線少齒差齒輪減速器，擺線針輪行星減速器，諧波齒輪減速器以及聯(lián)體式減速機(jī)等．減速器按傳動級數(shù)，可分為單級和多級 。按其軸在空間的相互配置可分為臥式和立式等．通用減速器的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。規(guī)格選擇要滿足強(qiáng)度、熱平衡、軸伸部位承受 徑向載荷的條件減速器選擇 。 考慮到本次設(shè)計的末級減速為銷齒傳動，減速器的輸出軸的速度不能太高。 所以選擇減速器： 減速器輸出軸轉(zhuǎn)速 : 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 36 min/ rn? （ 69） 減速器輸出軸所需轉(zhuǎn)矩 : mNM .6300? 傳動比 : `ni n? 則 : ?? 225 （ 610） 故選擇單級圓住齒輪減速器 : 6305?JH 緩沖裝置的選擇 機(jī)器在很大沖擊載荷的作用下，將受到損坯甚至可能造成人身事故，為了防止，減少機(jī)器產(chǎn)生過大的沖擊載荷的裝置稱為緩沖裝置． 緩沖器所依據(jù)的工作原理是 :當(dāng)物體受到具有一定動能的另一物體沖擊時，將對受力物體做功，則物體的動能 E應(yīng)等于受力物體所做的功．由此可得出下面的計算式 202x mWE v Fdxg??? （ 611） 式中 : W— 物體的重量， N。 g— 物體的重力加速度， g=9800 2/mms 。 v— 物體的最大位移， mm/s。 F— 物體的受力， N． 由上式可知，當(dāng)受力物體的位移量較大時，則物體所受的力較小，根據(jù)這一原理設(shè)計的緩沖器將大大減少機(jī)器的沖擊載荷 。同時，由于緩沖器利用彈性元件，流體和氣體等消耗的阻力功使具有蓄能和阻止能量傳遞的作用，從而達(dá)到緩沖的目的． 緩沖器的種類很多，有金屬彈簧，橡膠彈簧，液壓，空氣彈簧及摩擦緩沖器等． 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 37 本次設(shè)計中 : V=n=在 中已經(jīng)計算出 : W= JE 92 ????? （ 612） 0mxE Fdx?? F= 9??mXE = N7109. ? （ 613） 查機(jī)械設(shè)計手冊，本設(shè)計選用緩沖器 : HD400 型緩沖器 銷齒傳動裝置的選擇 銷齒傳動的工作原理 如圖 62 為外嚙合銷齒傳動的工作原理圖。設(shè) 2 兩 輪的節(jié)圓處切于節(jié)點(diǎn) P。在輪 2節(jié)圓圓周上取一點(diǎn) B，使其重合于節(jié)點(diǎn) P而設(shè)想兩輪各繞其中心 O O2 按圖中箭頭所示方向作相對純滾動，當(dāng)輪 1 轉(zhuǎn)過 ? 1 角而輪 2 相應(yīng)的轉(zhuǎn)過 ? 2 角時， B點(diǎn)則達(dá)到圖中 B’ 點(diǎn)的位置。下面討論 B點(diǎn)上的一點(diǎn)，就其絕對運(yùn)動軌跡來說，即為與該圓圓周重合的一圓??；而就其相對于輪 1的運(yùn)動軌跡來說，則為一外擺線 bb’ 。今把 B 點(diǎn)視為輪 2上直徑等于零的一個銷齒，而把外擺線 bb’ 視為輪 1上的一個齒廓，那么他們 就構(gòu)成了理論上的銷齒傳動。 銷齒的設(shè)計 銷齒傳動比 ??? iii n （ 614） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 38 （ 1）選定材料及其許用應(yīng)力 銷齒采用 45號鋼經(jīng)正火處理，硬度為 167217HB，按 10r/min 查機(jī)械設(shè)計手冊 1473 的 MPap 1058?? ，查表 1474，按對稱循環(huán)載荷計算 M P aSkPp ?????? ??? （ 615） 圖 62 齒輪材料采用 45號鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后 HB=207～ 255，按 10r/min 查表得 M P aM P a pFp 14 2。11 76 1 ?? ?? （ 3）選定