畢業(yè)論文71920

1、遼寧科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計(論文)遼寧科技大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計(論文) 題 目： 保溫罩床設計 學院、系： 遼寧科技大學繼續(xù)教育學院 專業(yè)班級： 函機升本12 學生姓名： 李興博 指導教師： 陳東 2014年 04 月 26 日第 46 頁 共 46 頁保溫罩床的設計摘 要本設計方案是為國內(nèi)各大鋼鐵公司熱軋連鑄工程設計的。保溫罩床的保溫板采用硅酸鋁纖維作為保溫材料，經(jīng)過相關內(nèi)容的計算，得出這種保溫材料具有保溫性能好、質量輕、價格便宜、便于安裝等優(yōu)點。在整套保溫罩床的傳動機構中，采用萬能組合式齒輪減速電機作為變速機構，它具有占地面積小、造價低、重量輕等特點。設計中，首先通過負載確定電機

2、的額定功率，再由已知的傳動鏈的線速度來確定減速器的輸出轉速，然后結合工作條件選擇電動機。我們在設計中應用了滾珠萬向聯(lián)軸器，滾珠萬向聯(lián)軸器可以實現(xiàn)自由伸縮，具有剛性好、拆裝方便、無須潤滑等優(yōu)點，通過計算軸所受的扭矩便可對聯(lián)軸器進行選擇?？傊卣执驳膽脤τ跓彳堖B鑄工程的節(jié)能以及提高產(chǎn)品質量意義重大。關鍵詞：保溫罩床；硅酸鋁纖維；滾珠萬向聯(lián)軸器；萬能組合式齒輪減速電機Insulation covers the design of bedAbstract This program is designed for the major domestic hot-rolled steel compan

3、ys continuous casting project design.The insulating bed cover used Aluminosilicate fiber as insulating materials, after some related content,this shermal insulation material has many adbantages like good performance,light weight,easy to install,cheaper price and so on.In the package of equipment dri

4、ve,universal modular gear motor-driven institutions.It has a small footprint,low cost,light weight.In the design,First identify the clectrical load of rated power.Known by the chain of transmission lines to determine the speed reducer to the output of a few.This will determine the deceleration motor

5、 models.We are use universal coupling ball in the program,Ball universal coupling can be achieved freedom stretching,have good rigid, no lubrication,and easily reassembled advantages.Suffered by calculating the axial torque coupling can be right to choose.Anyway, Insulation cover for the hot bed of

6、continuous casting project of energy conservation and improving the quality of products of great significance.Key Words:Insulation bed cover; Aluminosilicate fiber; Ball universal coupling;Universal modular gear motor slowdown目錄摘 要IAbstract41 緒 論11.1 保溫罩床設計的背景和目的11.2 保溫罩床的作用11.3 保溫罩床國內(nèi)外的發(fā)展狀況21.4 保溫罩

7、床設計研究內(nèi)容與方法31.4.1 生產(chǎn)工藝流程31.4.2保溫罩床示意圖31.4.3 保溫罩床研究內(nèi)容42 方案選擇與評述53 保溫材料的相關計算83.1 保溫材料厚度的確定83.2 保溫層表面散熱損失計算93. 3 保溫層外表面溫度計算94 熱力學計算104.1 熱流密度值104.2 導熱熱流量105 電機容量選擇115.1 計算電機靜功率115.1.1 關于摩擦阻力的計算115.1.2 坡度阻力125.1.3 風阻力125.2 初選電動機136 鏈傳動設計計算146.1 鏈型號的選擇146.2 鏈的相關計算157 梁的強度、剛度計算177.1 確定均布載荷q177.1.1 計算選取梁上各部

8、分質量177.1.2 計算均布載荷q177.2 梁的校核188 軸的計算208.1 求鏈輪軸上的功率、轉速、和轉矩208.2 軸的受力分析及相關計算208.2.1軸的受力分析208.2.2 軸端直徑確定及聯(lián)軸器選擇218.2.3 軸的結構設計218.2.4 求支承反力和228.2.5 彎矩計算228.2.6 扭轉計算228.3 軸的校核計算238.3.1 軸的強度校核計算238.3.2 軸的剛度校核計算289 軸承的校核319.1 軸承壽命的驗算3110 潤滑與密封3211 設備的可靠性計算與經(jīng)濟評價3311.1 可靠度計算3311.2 平均壽命計算3311.3 經(jīng)濟評價3312 設備的節(jié)能與

9、環(huán)保3512.1 設備的節(jié)能3512.2 設備的環(huán)保3513 設備的試車36結束語37致謝38參考文獻391.緒 論1.1 保溫罩床設計的背景和目的近年來，我國工業(yè)重點是發(fā)展鋼鐵行業(yè)。而發(fā)展鋼鐵行業(yè)的重點則是提高經(jīng)濟效益，將成本降低。如何降低成本而又能保證產(chǎn)品的質量不受影響，節(jié)約能源將是重中之重。連續(xù)鑄鋼與傳統(tǒng)的從鋼水至鋼坯的生產(chǎn)工藝相比，以其在此過程中減少金屬消耗和能源消耗所產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟效益，于20世紀60年代在鋼鐵工業(yè)得到推廣和應用。中間輥道加保溫罩利用帶坯的自身熱量使熱連軋大幅度節(jié)能降耗，是高產(chǎn)優(yōu)質的新工藝和新技術。帶坯在中間輥道輸送過程中，由于自身輻射散熱、與大氣間的對流散熱以及與輸

10、送輥道的接觸導熱冷卻等原因，導致溫度迅速下降。為了減少輸送過程中的熱量損失、減小中間輥道的輸送長度、提高帶坯的輸送速度以及在中間輥道上加裝保溫裝置等，都是減少帶坯熱量散失、帶坯頭尾溫差的有效措施。保溫罩床便應運而生，所以其設計和制造將有重要的意義。1.2 保溫罩床的作用 保溫罩床是安裝在中間輥道上的一種防止輻射散熱的保溫裝置。熱軋帶鋼具有表面積與體積比值大的特點，其散熱方式主要是輻射，中間坯在輥道上輸送過程中，輻射熱損失達90，對流損失達9，與輥道接觸的傳導損失不到1。而在中間輥道上使用保溫罩可以有效地減少帶坯的溫降，在相同的工藝條件下可以降低粗軋出日溫度或者提高精軋入日溫度，以達到降低能耗的

11、目的。保溫罩床主要作用是以中間坯的輻射熱作為熱源，采用反射率大于吸收率的材料做反射板，將熱量反射給中間坯，減少中間坯的熱損失和頭尾溫差。此外，增設保溫罩床還可以有降低生產(chǎn)成本、提高加熱爐的生產(chǎn)能力、提高軋機作業(yè)率、簡化煉鋼到軋鋼的生產(chǎn)工序、減少中間環(huán)節(jié)、節(jié)省更多的剩余勞動生產(chǎn)力等等作用。在保溫罩床的眾多作用中，節(jié)約能源是非常重要的。在當代社會，人人都在創(chuàng)建和諧社會，節(jié)約能源已經(jīng)成為每個工廠關注的話題，因此從這方面來說，保溫罩床在這方面的實際作用更加的重大。1.3 保溫罩床國內(nèi)外的發(fā)展狀況近些年，國外鋼鐵工業(yè)已經(jīng)完成結構調(diào)整、專業(yè)分工、技術升級，正處于企業(yè)并購、資源整合階段，規(guī)模擴張已經(jīng)從發(fā)達國

12、家轉向以亞洲為主的發(fā)展中國家。日本、韓國及歐洲國家的大型鋼鐵企業(yè)通過加大科技投入、開發(fā)核心技術、實施知識產(chǎn)權戰(zhàn)略等方式，鞏固自身在國際競爭中的地位，并借助規(guī)模、資金、專有技術、服務網(wǎng)絡等優(yōu)勢，通過出口裝備向發(fā)展中國家輸出技術，獲得高額利潤。而現(xiàn)階段國外轉爐練鋼技術進步目標是：提高轉爐連鑄的生產(chǎn)效率、提高鋼質量，滿足社會對鋼材質量、性能的需求；降低鋼的生產(chǎn)成本；降低煉鋼能源消耗及回收利用煉鋼過程產(chǎn)生的能源；減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；使得鋼鐵材料在與其他材料的競爭中獲得更多的市場。而如何真正的實現(xiàn)這些目標，保溫罩床作為這方面突出的代表，自然必不可少。由于保溫罩床具有降低生產(chǎn)成本、提高加熱爐的

13、生產(chǎn)能力、提高軋機作業(yè)率、降低煉鋼能源消耗等等作用。已經(jīng)有很多國外的企業(yè)包括像：德國蒂森克虜伯、美國LTV鋼鐵公司等大型鋼鐵公司在內(nèi)的數(shù)百家企業(yè)增設了保溫罩床。反觀國內(nèi)，作為能源消耗大戶，降低能耗一直也是國內(nèi)冶金行業(yè)的“重頭戲”。國內(nèi)各大鋼鐵公司接觸鋼坯熱送熱裝工藝，發(fā)端于多年前學國外鋼鐵公司降成本的熱潮?，F(xiàn)如今這一工藝經(jīng)過大規(guī)模的工業(yè)試驗已在國內(nèi)大部分鋼鐵公司推廣，并取得了可觀的經(jīng)濟效益。武漢鋼鐵(集團)公司熱連軋機組的裝備水平比較高，為了降低能、提高成材率和減小帶鋼的頭尾溫差，該軋機采取了中間輥道保溫罩、較厚的粗軋出日中間坯料和先進的粗軋道次負荷分配方式等措施。作為一項需要多方配合的連續(xù)性

14、強的系統(tǒng)工程，鋼坯熱送熱裝也在考驗著公司冶金流程各工序的銜接和生產(chǎn)管理水平。隨著各大公司更大規(guī)模產(chǎn)出鋼的形成，鋼坯熱送熱裝工藝將具備更加充分的條件，也必將在降低能源消耗、提高生產(chǎn)效率上大有作為。由于保溫罩床對于鋼坯熱送熱裝工藝起著重大的作用，所以國內(nèi)許多大型鋼鐵公司均增建保溫罩床，例如：寶鋼三期工程、武鋼二煉鋼、鞍鋼2150生產(chǎn)線等等。但是，仍然有很大一部分的鋼鐵企業(yè)還未增設保溫罩床。這樣進行熱送熱裝必然會引起許多不必要的損失。因此，如何在全國各大鋼鐵企業(yè)持續(xù)推廣保溫罩床。這將是國內(nèi)所有鋼鐵企業(yè)面臨的新問題。1.4 保溫罩床設計研究內(nèi)容與方法1.4.1 生產(chǎn)工藝流程對于熱軋工藝中，保溫罩床有著

15、重要的作用，熱軋工藝直接熱裝軋制，當連鑄和熱軋的生產(chǎn)計劃相匹配時，合格的高溫連鑄板坯通過加熱爐上料輥道運到稱量輥道，經(jīng)稱重、核對，進入加熱爐的裝爐輥道，板坯在指定的加熱爐前測長、定位后，由裝鋼機裝入加熱爐進行加熱。其中一部分通過卸料輥道運輸?shù)闹苯訜嵫b板坯需通過吊車吊運一次放到上料輥道后直接送至加熱爐區(qū)。如果煉鋼廠可以實現(xiàn)直接熱裝板坯由上料輥道運送，則可減少部分吊車吊運作業(yè)。板坯經(jīng)加熱爐的上料輥道送到加熱爐后由托入機裝到加熱爐內(nèi)，加熱到設定溫度后，按軋制節(jié)奏要求由出鋼機托出，放在加熱爐出爐輥道上。加熱好的板坯出爐后通過輸送輥道輸送，經(jīng)過高壓水除鱗裝置除鱗后，將板坯送入定寬壓力機根據(jù)需要進行側壓定

16、寬。定寬壓力機一次最大減寬量為350 mm。 然后由輥道運送進入第一架二輥可逆粗軋機軋制及第二架四輥可逆粗軋機進軋制，根據(jù)工藝要求將板坯軋制成厚度約為30-60mm的中間坯。在各粗軋機前的立輥軋機可對中間坯的寬度進行控制，中間坯由帶保溫罩的中間輥道輸送到切頭飛剪處切頭、切尾，保溫罩有利于減少中間坯的熱量損失和帶坯頭尾溫差。可減少中間坯邊部與中間部位的溫度差，提高帶鋼性能的均勻性，提高軋件板型質量。1.4.2保溫罩床示意圖 圖1.1 保溫罩床1.4.3 保溫罩床研究內(nèi)容本設計主要進行了以下幾個內(nèi)容的研究：首先，選擇合適的電機，這里著重可以參考起重機的電機的選擇，首先，利用熱力學知識進行設備穩(wěn)態(tài)導

17、熱分析，確定熱流密度值和導熱熱流量；第二，需要計算電機的靜功率，然后初選電機，最后綜合現(xiàn)場諸多因素確定電機的額定功率；第三，對鏈傳動進行設計，主要對其進行型號的選擇和相關的計算；第四，進行了結構梁強度和剛度的校核，通過計算，確定該梁是否滿足要求；第五，進行了軸和軸承的校核，其中對軸主要進行強度、剛度計算，對于軸承主要進行壽命驗算，最終結果需要確定軸和軸承滿足要求；第六，保溫材料的相關計算，主要內(nèi)容為保溫材料的厚度確定和表面散熱損失計算；最后，需要對設備的潤滑與密封、設備的可靠性和經(jīng)濟可行性、設備的節(jié)能與環(huán)保、設備的試車進行了簡要分析與研究。在保溫材料的選擇方面，選擇保溫材料的原則是：在保溫材料

18、的物理化學性能滿足工藝要求的前提下，應當優(yōu)先選用導熱系數(shù)低、密度小、價格低、施工方便、便于維護的保溫材料。而在電機選擇方面，我們應當首要選擇傳動效率高、噪音低、設計壽命長、使用安裝方便、占地面積小的合適電機，只有選擇好正確的電機，才能為方案設計的可行性以及提高設備的生產(chǎn)率奠定良好的基礎。2 方案選擇與評述保溫罩床是目前板材生產(chǎn)線中的重要設備。當今，節(jié)能、高產(chǎn)和高質已成為新老廠改建的目標。保溫罩床的廣泛應用，不僅實現(xiàn)了降低能耗，而且還改善了鋼坯的加熱質量，提高了軋線作業(yè)率與板坯的成材率。因此，保溫罩床的設計意義重大。1. 保溫材料的選擇在保溫材料的物理化學性能滿足工藝要求的前提下，應優(yōu)先選用導熱

19、系數(shù)低、密度小、價格低、施工方便、便于維護的保溫材料。本設計方案選用硅酸鋁作為保溫材料。該纖維質輕、耐高溫（使用溫度10001400）、熱容量小、理化性能穩(wěn)定等優(yōu)點，這些優(yōu)點將徹底避免如圖2.1所示的保溫罩床因高溫導致局部損壞現(xiàn)象。圖2.1 寶鋼三期工程中的保溫罩床2. 電動機的選擇與評述在本設計方案中，驅動機構采用了由寧波東力傳動設備股份有限公司提供的萬能組合式齒輪減速電機。該產(chǎn)品具有如下特點：（1）萬能安裝自成一體的主箱體、端蓋、法蘭、輸出軸等零部件通過不同方式的組合，可形成法蘭安裝、懸掛式安裝、吊裝式安裝等各樣式的安裝形式，使減速機能夠以不變應萬變。（2）使用方便減速電機的輸出軸、連接法

20、蘭符合ISO標準，特殊的減速箱和聯(lián)接結構使得現(xiàn)場裝拆、維護極為方便、可靠。（3）小形體高堅固性采用三維CAD圖形設計和CAD優(yōu)化設計加上球墨鑄鐵的箱體，優(yōu)質合金鋼的齒、軸使整機結構具有更小的體積和更高的堅固性。（4）高強度、高效率、低噪音齒輪均采用優(yōu)質低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火磨齒工藝制造而成，齒面的高硬度（HRC5662）保證了齒輪的高承載能力和耐磨損能力，齒輪芯部的高韌性能吸收沖擊能量，從而避免了過載、沖擊造成的斷齒。齒面的高精度極大地降低了傳動噪音。精密的齒輪傳動效率高達96，令其他傳動機械望塵莫及。（5）高可靠性電機設計的使用壽命10年，讓企業(yè)絕無后顧之憂。本設計中，經(jīng)過電機靜功率計算、初選

21、、電機校核等三個步驟，最終選用的減速電機型號為：DSZFH97BY2112M4。通過校核計算得出結論，選用該型號電機能達到預期的效果，可以有效避免以往應用電機時出現(xiàn)的問題，為整體方案設計的可行性及設備生產(chǎn)率的提高奠定基礎。3. 滾珠萬向聯(lián)軸器的選用在設計過程中，新產(chǎn)品的選用為設計提供很多方便，解決許多難題，滾珠萬向聯(lián)軸器的選用就是很好的例子。滾珠萬向聯(lián)軸器的工作原理：主動件和從動件用于傳動的相對表面呈凹凸交錯，其間留有間隙；在主、從動件凸出部的側面加工圓柱孔時，相對側面上形成了圓柱形凹槽，滾珠的直徑大于主、從動件的間隙；將滾珠裝入圓柱孔后，主動件通過擠壓滾珠將運動和力（力矩）傳遞給被動件。該聯(lián)

22、軸器具有以下優(yōu)點：（1）承載能力大傳力元件為包容接觸狀態(tài)，接觸應力??；接觸表面為球面和圓柱面，形狀簡單，表面易于硬化，許用接觸應力高；接觸面積大。（2）潤滑狀態(tài)好主從動件的相對位移是通過滾珠的滾動實現(xiàn)的，摩擦小、發(fā)熱少，潤滑油脂不會因為金屬擠壓摩擦產(chǎn)生的熱量而變質。 （3）抗沖擊性強易實現(xiàn)高精度加工，滾珠與滾道摩擦很小，滾珠與滾道受到的同步性能高沖擊載荷小，同步性能好。（4）傳動效率高無聯(lián)接附加力；滾珠做短距離純滾動，摩擦損耗少。（5）平穩(wěn)無噪音各部接觸穩(wěn)定，無沖擊，無滑擦。（6）可靠性好，使用壽命長單體尺寸大；元件數(shù)量少；接觸表面硬度高，接觸狀態(tài)始終穩(wěn)定可靠；潤滑狀態(tài)好。滾珠萬向聯(lián)軸器的選用

23、解決了由于設備整體結構大、聯(lián)軸器軸長易產(chǎn)生下?lián)隙鹊碾y題。該聯(lián)軸器除具備普通聯(lián)軸器的功能以外，還有其質量輕的特點。由于質量輕，以至于產(chǎn)生的彎曲應力小，從而降低了聯(lián)軸器軸的下?lián)隙?。另外，該?lián)軸器的可伸縮性也是普通聯(lián)軸器所沒有的。4. 整體結構設計保溫罩床主體結構為H型架，由H型鋼通過一定的布置構成。如此布局有很多優(yōu)點，例如，結構簡單、便于安裝、利于受力分析和校核等。另外，在設計中，大量應用標準件，節(jié)省了大量時間和資金。總之，整套設計方案本著嚴格按照標準要求，充分考慮現(xiàn)場諸多因素，總結以往經(jīng)驗和不足進行設計的，各部件經(jīng)校核后全部滿足要求。因此，整套設計方案合理。經(jīng)過上面對整個方案的評述，該方案符合設

24、計要求。我相信在今后的生產(chǎn)中，該保溫罩床一定能發(fā)揮預期的作用，實現(xiàn)節(jié)能、高產(chǎn)和高質的目標。3 保溫材料的相關計算 保溫罩床設計中，保溫材料的選取至關重要，我選用硅酸鋁纖維作為保溫材料，因為硅酸鋁纖維是以焦寶石為主要原料，經(jīng)2100的高溫熔化制成的無機纖維。它具有質輕、耐高溫（工作溫度為10001400）、熱容量小、耐酸堿、耐腐蝕、理化性能穩(wěn)定等優(yōu)點。在此設計中，我將對保溫材料厚度的確定和保溫層散熱損失進行計算。3.1 保溫材料厚度的確定在計算保溫材料厚度時，按經(jīng)濟厚度確定，由文獻1知公式： (3.1)式中：保溫材料厚度，單位是m; 常數(shù)。按照國家法定計算單位=； 熱價（元/kJ），=86.99

25、7元/kJ； 保溫材料導熱系數(shù)，對于軟質材料應按安裝密度下的導熱系數(shù)（W/mk）。由文獻7查表3-3-80，取=0.153 W/mk； 年運行時間，單位是h。故取=2000h； 設備外表面溫度，單位是K。取=353K（現(xiàn)場要求）； 環(huán)境溫度，單位是K。取=293K（現(xiàn)場室溫）； 保溫結構單位造價，單位是元/；取=1600元/； 保溫工程投資貸款年分攤率； (3.2) 式中：年利率，（610%），取=8%； 計算年數(shù)，（510年），取=8年。 將，代入公式（3.2）中，得= 保溫層外表面大氣的放熱系數(shù)，單位是 W/； 一般取=11.63 W/將上述數(shù)據(jù)代入公式 (3.1) 得： =0.128 m

26、取0.13m。該保溫材料的規(guī)格為。3.2保溫層表面散熱損失計算 關于保溫層散熱損失的計算，由文獻1知公式： (3.3)式中：單位表面層散熱損失，單位是； 保溫層熱阻，單位是 K/W； 保溫層表面熱阻，單位是 K/W； 其余的符號同公式（3.1）中所示。 在此利用公式 式中：已知=353K，=293K，=0.15m，=0.153W/mk，=11.63 W/ 代入公式（3.3）中，得 由文獻1表2-3查值得出353K(80)允許的最大值為79，所以滿足要求。 3.3 保溫層外表面溫度計算 關于保溫層外表面溫度的計算，通過文獻1可知公式： (3.4)式中：保溫層外表面溫度，單位是K其余符號同公式(3

27、.1)中所示； 將數(shù)據(jù)代入公式(3.4)得： =785.4/11.63+293=360.5K4 熱力學計算穩(wěn)態(tài)導熱是指物體溫度不隨時間變化的導熱過程。在工況不變的條件下，大多數(shù)熱力設備中斷發(fā)生的導熱是穩(wěn)態(tài)導熱。因而，對保溫罩床進行穩(wěn)態(tài)導熱分析具有重要意義。4.1 熱流密度值由文獻2可知公式： (4.1) 式中：熱流密度值； 導熱系數(shù)。由文獻7查表3-3-80，取=0.153W/； ，平壁兩側維持穩(wěn)定的溫度。已知=1123K，=353K； 保溫材料厚度。已知=0.13m。 將，的數(shù)值代入公式(4.1)中，得 906.24.2 導熱熱流量 利用文獻2可知公式： (4.2) 式中：導熱熱流量值，單位

28、為W； 平面面積，。在本設計方案中，僅考慮保溫罩高低蓋的面積： 保溫罩高蓋的尺寸(長寬)：1710.52； 保溫罩低蓋的尺寸(長寬)：16.58.128； =1710.52+16.58.128=312.952 熱流密度值。由公式(4.1)得 =906.2。 將,的值代入公式(4.2)中，得 =312.952906.2=283.6KW。5 電機容量選擇 在本次設計中，系統(tǒng)電機的選擇主要參考塔式起重機設計中關于電機的選擇方法。即由負載力確定靜功率，然后進行初選、校核。5.1 計算電機靜功率 由文獻3可知電機靜功率公式： (5.1)在式中：靜阻力，N； 靜阻力公式： (5.2) 其中：摩擦阻力，N；

29、坡度阻力，N；風阻力，N。 初始速度，已知=0.2m/s； 機構傳動效率。 機構傳動效率公式： (5.3) 由文獻11查表4.2-9可知： =0.97； =0.99；=0.96；=0.97 代入公式(5.3)中，得 ；5.1.1 關于摩擦阻力的計算 由文獻3可知公式： (5.4)在式中：起升載荷，N，已知= 0； 起重機械或運輸小車的自重載荷，N； (5.5) 在公式中：保溫罩高蓋總重量，； =1934.68+5368.36+3213+11955.25+6378.24+0.173 =28849.70kg ； 重力加速度，；取。 代入公式(5.5)中，得； 流動摩擦系數(shù)，由文獻3查表2-3-2，

30、取=0.3； 車輪摩擦系數(shù)，由文獻3查表2-3-3，取=0.015； 與軸承配合處車輪軸的直徑，mm；已知= 80 mm； 車輪踏面直徑，mm；已知= 300 mm； 附加摩擦阻力系數(shù)，由文獻3查表2-3-4，取=1.5。 將上述數(shù)據(jù)代入公式(5.4)中，得： 5.1.2 坡度阻力 由文獻3可知公式： (5.6)在式中：起升載荷，N，已知= 0； 起重機械或運輸小車的自重載荷，N；=283015.56 N； 與起重機類型有關，由文獻3取= 0.001 。 將上述數(shù)據(jù)代入公式(5.6)中，得： 5.1.3 風阻力 由于保溫罩床設備在室內(nèi)工作，所以=0。根據(jù)上述計算 我們可以計算出靜阻力，進而求出

31、電機靜功率；將，代入公式(5.2)中，得： 將，代入公式(5.1)中，得kW5.2 初選電動機利用文獻3知公式： (5.7)在式中：電機額定功率，kW； 由于必須考慮到在電動機啟動時受慣性影響的功率系數(shù)，由文獻3對于室內(nèi)工作的起重機械小車運行機構可取=1.22.6，這里取=2.6； 電機靜功率，由前面的計算可知=0.65kW。將，代入公式(5.7)中，得 kW由于我們必須要考慮到現(xiàn)場工作的諸多因素，例如車輪軌道間易落入灰塵、沙礫等會增加電機啟動時的阻力；該設備屬于間歇性工作，如果長期不使用會造成設備的潤滑不暢，使其阻力增大。另外，由于現(xiàn)場工作環(huán)境復雜，有許多其他因素都會增加電機啟動時的阻力，故

32、選用的電機實際功率應當遠大于計算功率，所以，取電機的額定功率為kW。6 鏈傳動設計計算 在本設計中，由于保溫罩床整體結構較大，需要實現(xiàn)遠距離傳動，故選用鏈傳動。對于鏈傳動自身有很多優(yōu)點，例如：工作可靠、傳動效率高、無打滑現(xiàn)象。計算中，已知，電機的額定功率kW，實際中心距，鏈速。利用這些數(shù)據(jù)進行鏈傳動設計計算。6.1鏈型號的選擇對于的低鏈速傳動，其主要失效形式是鏈條靜力拉斷，故低速鏈應按靜強度條件進行計算。設計時，可依據(jù)已知鏈型號進行校核計算，滿足靜強度條件即可選取。由文獻4可知靜強度條件應滿足公式 (6.1)在式中：靜強度安全系數(shù)； 鏈條的最低破壞載荷，N； 載荷系數(shù)； 有效圓周力，N。 這里

33、利用公式 (6.1) 式反求鏈條的最低破壞載荷，從而選取鏈條型號。具體見下列步驟：1 載荷系數(shù)由文獻4查表3-2-3，這里取=1.0。2 計算有效圓周力利用文獻10公式： (6.2)式中：電機額定功率，已知=4 kW； 鏈速，已知=0.2 m/s。代入公式(6.2)中，得 3 許用安全系數(shù)公式 (6.1) 中的48為許用安全系數(shù)，這里取許用安全系數(shù)為5。由公式 (6.1) 得出 (6.3)將上述參數(shù)結果代入公式 (6.3) 中，得 則每一側的鏈條最低破壞載荷為。由于要考慮到現(xiàn)場諸多因素，例如：鏈子潤滑不良、鏈子出現(xiàn)啃邊等均會增加鏈條的最低破壞載荷。根據(jù)現(xiàn)場工人的設計經(jīng)驗，鏈條的實際最低破壞載荷

34、須在原基礎上增加一倍。對照文獻4表3-2-1得出鏈型號為24A的單排滾子鏈極限拉伸載荷為124600N接近要求，故選用型號為24A的單排滾子鏈，其鏈節(jié)距為 mm。6.2 鏈的相關計算1確定鏈輪齒數(shù)，選取=21。傳動比，故。2求鏈節(jié)數(shù)由文獻4查表3-2-1可知，當時， (6.4)從而，代入數(shù)值得，節(jié)，考慮到鏈條的物理下垂量，而實際上的鏈條數(shù)： 節(jié)數(shù)應以取偶數(shù)為宜，取1074節(jié)。 3小鏈輪轉速 小鏈輪轉速的公式由文獻10： (6.5)可以得出 ，代入數(shù)值得本設計中，采用組合式減速電機，故鏈輪的轉速既為減速器的輸出轉速。已經(jīng)通過截面的計算得出電機額定功率，從而選用由寧波東力傳動設備股份有限公司提供的

35、型號為DSZFH97B-15Y2111M-4E11M5+M6的減速電機。7 梁的強度、剛度計算保溫罩床的高蓋、低蓋為機架結構，對于機架的選擇有輕型架和H型架。這里選用由H型鋼做成的H型架。之所以選用H型架是因為其結構簡單、便于安裝、利于進行強度和剛度的校核。計算中將H型鋼視為梁，利用材料力學知識進行強度和剛度的校核。7.1 確定均布載荷q7.1.1 計算選取梁上各部分質量 單架梁（長度線密度）：線密度由文獻7查表3-1-55得56.7kg/m 質量=； 角鋼（長度線密度根數(shù)）：線密度由文獻7查表3-1-52得5.005kg/m 質量=2.155.00519=204.454kg/m； 鋼板（長寬

36、線密度）：線密度由文獻7查表3-1-40得39.25kg/ 質量=10.1682.1539.25=858.052kg； 保溫塊（體積密度）：密度由廠家提供為200kg/ 質量=9.6672.150.15200=623.522kg； 總質量=596.484+204.454+858.052+623.522=2282.51kg7.1.2 計算均布載荷q 于梁的尺寸較長，梁上受到的作用力及作用力間的距離大小相等。因此將梁視為受的均布載荷作用。計算步驟如下：1. 總重力G=mg=2282.519.81=22391.42N2. 均布載荷公式： g=G/l (7.1)式中：l-支撐點間的距離，已知l=10.

37、168m； 于是可求得：q=22391.42/10.168=2202.15N/m，圖7.1為梁的受力簡圖。 圖7.1 梁的受力簡圖7.2 梁的校核1. 梁的強度校核公式 由文獻9知： (7.2)式中：梁所承受的最大彎曲正應力，MPa； 梁所承受的最大彎矩，N/m； =q/8 (7.3) 式中：q，l如前所得，梁的受力見圖7.1。 =2202.15/8=2.85N/m W抗彎截面系數(shù)，。由文獻7表3-1-55查得W=0.001010 許用彎曲應力，MPa； 式中：屈服極限，MPa；=235MPa 安全系數(shù)，由文獻5表18-2-11選取=2 代入其中，得=235/2=117.5MPa。將以上參數(shù)代

38、入公式（7.2）中，得 滿足，故梁滿足強度要求。圖7.2為梁的彎矩圖： 圖7.2 梁的彎矩圖2.梁的剛度校核 利用文獻9公式： (7.4) 式中：最大撓度值，mm； q,l同前； E彈性模量，E=210GPa； I已知I=210GPa； 許用撓度值，由文獻9一般取 將參數(shù)代入公式（7.4）中，得 滿足公式，故梁滿足剛度要求。8 軸的計算 軸是組成機器的主要零件之一。在本設計中，鏈輪處的軸選取的材料為45鋼（調(diào)質處理）。下面將對此軸進行設計和校核。8.1 求鏈輪軸上的功率、轉速、和轉矩由文獻11查得減速器的傳動效率，聯(lián)軸器的傳動效率為，則 (8.1)式中：P電動機功率，已知； 代入 中，得 減速

39、器的輸出轉速即為鏈輪的轉速：即 轉矩： (8.2) 將，代入公式（8.2）中，得mm8.2 軸的受力分析及相關計算8.2.1軸的受力分析 本設計方案中，鏈輪部分僅受圓周力。 (8.3)式中：鏈輪自身所受圓周力，N； 由鏈子懸垂力產(chǎn)生的圓周力，N； 即，為和較大者。文獻6公式：， (8.4)式中： 垂度系數(shù)； 取下垂度，中心距， 兩鏈輪中心連線與水平面的夾角； 由文獻6表8-1查得。將參數(shù)和代入公式 (8.4) 中，得 從而，。8.2.2 軸端直徑確定及聯(lián)軸器選擇由文獻6表15-3取 (因轉數(shù)低故取小值)由文獻6軸端的直徑考慮有鍵槽，軸徑需增大45%，因此初取。對于聯(lián)軸器的選擇，考慮到設備的整體

40、結構較大，所需聯(lián)軸器的尺寸較大，易產(chǎn)生撓度，而聯(lián)軸器的撓度是由其自身重力產(chǎn)生，滾珠式萬向聯(lián)軸器除滿足一般聯(lián)軸器的功能外，它因其質量輕，可減小撓度的產(chǎn)生，另外其可伸縮性也是選擇的主要原因。聯(lián)軸器的計算轉矩： (8.5)式中為工況系數(shù)，又文獻6表14-1選取。代入（8.5）中，得故選用的滾珠萬向聯(lián)軸器的型號為QJ-1225DH-4890。8.2.3 軸的結構設計取軸徑處的直徑為80mm，與標準軸承6216（GB/T276-1994）的孔徑相同，其余各軸徑均按標準設計，具體結構見圖8.1。圖8.1 軸的結構圖8.2.4 求支承反力和列平衡方程：從而則由于，故，8.2.5 彎矩計算8.2.6 扭轉計算

41、公式：式中： 軸所受的扭轉，； 輸出軸的功率，； 輸出軸的轉速，；已知 代入式中，得 圖8.2 軸的載荷分析圖8.3 軸的校核計算8.3.1 軸的強度校核計算1.按彎扭合成應力校核的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B）的強度。軸的計算應力公式由文獻6知： (8.6)式中：軸的計算應力，； 軸所受的扭矩，。已知； 折合系數(shù)，由文獻6??； 軸的抗彎截面系數(shù)，； ，其中； 對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力，由文獻6表15-1查。將上述參數(shù)的值代入公式（8.6）中，得 滿足，故危險截面安全。2.按疲勞強度條件進行精準校核（1）確定危險截面（參見圖8.1）截面，E，D，只受扭矩作用，雖然軸肩等過度配合所引起的應力集中將削弱軸的疲勞強度，但由于軸徑設計時是寬裕的，故無須校核。截面，A，不受彎矩和扭矩作用無須校核；截面雖受應力集中的影響，但不受扭矩作用，同時該段軸徑也較大，也無須強度校核；截面B上雖然應力較大，但應力集中不大（過盈配合及鏈槽引起的應力集中均在兩端），而且這里軸的直徑很大，所以B不必校核。故該軸只需要對截面的左右兩側校核即可。（2）截面的左側截面左側安全系數(shù)由文獻6知： (8.7)式中： ， (8.8)式中：截面上的彎曲應力，； 式中：截面左側的彎矩； 抗彎截面系數(shù)； 截面上的扭轉切應力，； 式中：截面