25t有軌裝出料機小車的設計研究

張向龍 許浩 陳彥蓉

摘要：有軌裝出料機廣泛運用于金屬材料鍛壓行業(yè)，是鍛壓機械的輔助設備，主要是將高溫坯料從加熱爐內(nèi)取出后轉(zhuǎn)運至鍛造操作機夾持范圍內(nèi)，再通過鍛造操作機和鍛造壓機完成坯料的鍛打作業(yè)，而小車是裝出料機的移動旋轉(zhuǎn)部件。本文通過對25t裝出料機小車的設計研究，最終得出更加合理的電機、減速機以及部分零部件的設計選型，使得裝出料機在生產(chǎn)作業(yè)中更加安全可靠。

關(guān)鍵詞：鍛壓機械;裝出料機;小車;設計研究

1、有軌裝出料機及小車簡介

鍛壓機械廣泛運用于國民生產(chǎn)的多個領(lǐng)域，包括機械、鋼鐵、有色金屬、鐵路機車、船舶、發(fā)電、軍工、航天航空等。上世紀七十年代末，我國鍛壓機械發(fā)展迅速，為我國的制造業(yè)快速發(fā)展奠定了技術(shù)基礎。而隨著設備自動化程度以及市場需求越來越高，有軌裝出料機也應運而生，它的出現(xiàn)大大提高了鍛造效率，降低了工人勞動強度。如今，進過多年的運用和改進，裝出料車已經(jīng)成為了重型鍛造行業(yè)至關(guān)重要的輔助設備。

圖1所示為裝出料機的基本機構(gòu)圖。各部件之間通過機械，液壓傳動，電氣控住，完成坯料的抓取，夾持，轉(zhuǎn)運等動作。圖1中吊掛系統(tǒng)完成鉗桿升降、傾斜等動作，鉗桿完成夾取坯料等動作，小車完成鉗桿及吊掛系統(tǒng)的前后移動、旋轉(zhuǎn)動作;大車完成裝出料機整體在軌道上移動動作。圖2為小車的結(jié)構(gòu)圖。電機減速箱為小車的動力單元，完成小車在大車內(nèi)前后行走動作;鏈條及行走輪為傳動單元，為小車傳遞行走扭矩。以下對小車的設計研究做詳細分析。

2、25噸裝出料機小車關(guān)鍵部件設計選型

2.1 小車動力單元的設計選型

2.1.1小車啟動力矩M的確定

在行走機械中，首先確定整機的啟動力矩M，才能確定電機和減速箱的具體參數(shù)。裝出料機啟動力矩M用來克服車輪滾動時的摩擦力矩M摩和大車起動時的慣性力矩M慣。

M=1.33（ M摩+ M慣）1.1/η

M摩=（K+μr）Gβ

M慣= M慣1+ M慣2 =F慣R ，M慣1可忽略。

F慣= ma（kg）;

β車輪輪緣與軌道側(cè)面的摩擦所引起的附加阻力矩系數(shù)，

β=2.25;

μ車輪軸承處的摩擦系數(shù)，μ=0.002;

η為行走機構(gòu)效率，η=0.94;

r為車輪軸半徑，r=10.5cm;

m為小車上部重量，m=80000kg;

a為起動加速度，a=v/t（m/s2），

v為大車行走速度v =500（mm/s），

t為啟動時間是，t= 5（s）;

R---車輪半徑，R=0.165（m）;

M=9742N.m

2.1.2 電機和減速箱的設計選型

小車行走采用電機、減速箱驅(qū)動鏈輪，由鏈條帶動車輪轉(zhuǎn)動。

小車啟動力矩M=9742N.m;

小車行走車輪轉(zhuǎn)速n=60v/2πR=29rpm;

電機功率P=M×n/9550=29.5kw。

由上述數(shù)據(jù)可選冶金及起重三相交流異步電動機，首選六級電機，電機型號YZ250M，電機額定功率P額=30kw，

額定轉(zhuǎn)速n電=980rpm，額定轉(zhuǎn)矩T=360.6N.m。

減速箱型號根據(jù)不同減速比得出合理的選型，選擇減速比i=39.1，

減速箱輸出扭矩T減 =Ti=360.6×39.1=14099N.m，再將鏈輪的減速比考慮在內(nèi)，此型號滿足小車工況要求。

2.2 小車傳動單元的設計選型

小車的傳動單元是由減速箱輸出軸的鏈輪與固定在行走輪軸上的鏈輪，再由兩者之間的鏈條來傳動扭矩的。在確定傳動單元的零部件過程中，要根據(jù)傳動的功率，扭矩，空間來反復多次確定鏈輪，鏈條的型號，才能得到最優(yōu)結(jié)果。

由于小車空間距離的原因，滾子鏈間的兩鏈輪選擇盡量小的傳動比，主動輪齒數(shù)z1=17，從動輪齒數(shù)z2=19。

修正功率Pc=P·f1·f2=29.5×1.3×1.53=58.7kw;

根據(jù)修正功率和鏈輪轉(zhuǎn)速選擇節(jié)距p=44.45，鏈條型號28A。

中心距的確定也是根據(jù)減速箱和傳動軸之間的距離以及鏈條速度等因素決定，a0=a-Δa=25p-0.002a=1108.9mm，鏈條節(jié)數(shù)Lp=68。

依據(jù)機械設計手冊確定鏈條以及鏈輪的其余參數(shù)，此處不再累述。

3、結(jié)語

裝出料機小車動力單元的設計中需要根據(jù)傳遞功率，小車速度，安裝空間等因素綜合確定電機和減速箱的參數(shù)，在鍛造機械行業(yè)，一般設備的作業(yè)沖擊大，環(huán)境惡劣，所以在選擇電機和減速箱時，需要留有足夠的安全系數(shù)。傳動單元的設計中，需要注意鏈輪與軸的固定方式，一般情況下，鏈輪與軸采用平鍵傳動扭矩，鏈輪在軸上采用擋圈定位，此種方式易于安裝，但要求有寬松的空間尺寸。在兩鏈輪傳動的空間距離有限的情況下，推薦采用鏈輪和傳動軸做成一體的結(jié)構(gòu)形式，不但減少了鏈輪的圓周尺寸，還簡化了鏈輪和軸的安裝。通過以上的設計計算分析，大體得出了裝出料機小車的設計理論依據(jù)，以及在設計中所要注意的問題。

參考文獻

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[4]萬勝狄. 鍛造機械化與自動化[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983.

作者簡介：張向龍（1983-），男;甘肅靖遠人，工程師，本科工學學士，研究方向：石油鉆機總體設計;鍛壓機械設計。