钢卷上料小车制造设计项目说明指导书.doc

毕业设计阐明书

课题名称： 钢卷上料小车设计

学生姓名
学 号
所在院系 机械技术系
专 业 机械制造及其自动化
班 级
指引教师

起讫时间： 年3 月13 日～　 年　5 月　5 日

钢卷上料小车设计
摘 要
钢卷，也被称为卷钢，钢材通过热、冷压成型为卷状。为了以便储存和运送，各种钢材暂时解决办法（如加工成钢带等。）。
钢卷包装是钢卷储存和运送重要保护办法。老式钢卷包装为手工作业,包装质量差、生产效率低和工人劳动强度大是这一落后包装技术致命弱点。特别是,随着轧制速度提高,新建冷轧生产线能力都在百万吨级,低效率手工包装主线不能满足生产规定。工业发达国家钢铁公司都非常注重钢卷包装,将其提高到保证安全储运,提高产品档次高度,开发出完整钢卷包装工艺技术和装备,基本实现了钢卷包装自动化。
本文对钢卷上料系统进行设计，重要完毕机械构造某些设计。
核心词：钢卷；运送；包装；机械构造

目 录
摘 要 I
目 录 i
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 重要机械构造分析 2
1.3 钢卷自动上料小车研究内容和办法 3
第2章 构造设计 4
2.1 总体设计规定 4
2.2 钢卷上料小车总体构造 5
2.3 传动装置构造 6
2.4 钢卷上料小车车轮组安装构造 6
2.5 钢卷上料小车行走机构设计 6
2.6 选取车轮与轨道并验算其强度 7
2.6.1 轮压值校核及选取车轮和轨道 7
2.6.2 车轮疲劳计算 7
2.7 选取电动机 8
2.7.1 类型选取 8
2.7.2 功率拟定 8
2.7.3 工作机阻力 8
2.7.4 电动机转速拟定 9
2.8 计算传动装置运动参数和动力参数 9
2.8.1 计算总传动比i 9
2.8.2 各轴转速 9
2.8.3 各轴功率 10
2.8.4 各轴转距 10
2.8.5 链轮、链条选用校核 10
2.8.6 轴承选用校核 11
2.9 轴设计与校核 12
2.9.1 轴设计 12
2.9.2 轴强度校核 12
2.10 液压系统原理图 15
第3章 结论 16
参 考 文 献 17
致 谢 18

第1章 绪论
1.1 引言
随着中华人民共和国钢铁消费板带比近年来始终保持在40～42%，但钢带生产始终保持在36%左右，虽然带钢产量也有所增长，重要是大型国有公司挖潜和膨胀来实现，与公司新发展几乎没有贡献。高附加值，高技术含量片，由钢铁公司追求高质量，依照当前记录，国内只有，热轧钢生产能力已超00000吨，约八千万吨生产能力。在实际生产中，板普通是成卷供应，俗称带，具备尺寸精度高，表面质量好，加工以便，节约材料等。按材料分为普通钢、优质钢两大类；依照热解决办法，冷轧两。冷热钢板成形过程，对组织与钢板轧制性能影响很大，重要体当前热轧，冷轧只有小钢和板材生产。热轧是高于再结晶温度软化压轮材料压制成板或钢截面，材料变形，但在材料物理性质没有变化。热轧冷轧，除已车轮滚动压料作进一步材料有孔蚀除氧化过程中材料再结晶温度如下温度再结晶过程。通过大量冷再结晶退火-冷压（重复2到3次）过程，在分子水平上变化，金属材料（再结晶），合金形成物理特性变化。因而，表面质量好，光洁度高，产品尺寸精度，性能和组织产品可以满足某些特殊使用规定，如电磁特性，深冲性能。冷轧带钢可用于汽车制造，电子产品，汽车，航空航天，精密仪器，罐头食品。在这个过程中热轧、冷轧带钢，成品普通要通过地下卷取机成各种尺寸钢卷。当在多跨厂房纵向运动时可以使用驱动钢卷，横向移动车不能做，她们需要钢卷转移专用平车。——国内普通卷运送部引进国外先进设备——入口钢卷小车体和它轨道，相应改进是不存在设备。因而，研究设计是非常必要。
钢卷包装是钢卷储存和运送重要保护办法。老式钢卷包装为手工作业,包装质量差、生产效率低和工人劳动强度大是这一落后包装技术致命弱点。特别是,随着轧制速度提高,新建冷轧生产线能力都在百万吨级,低效率手工包装主线不能满足生产规定。工业发达国家钢铁公司都非常注重钢卷包装,将其提高到 保证安全储运,提高产品档次高度,开发出完整钢卷包装工艺技术和装备,基本实现了钢卷包装自动化。
在金属板带生产设备，自动上卷功能是对基本自动化重要功能。90年代中期，国内带钢生产设备自动卷取装置。自动上卷控制重要某些是带钢宽度和高度自动控制。高度自动化是指内孔和在高度方向自动对齐开卷机卷筒，上卷可以精确地设立在滚筒。自动宽度是指卷到卷，宽度设立在中心线中心。二是实现全过程自动滚动顺序控制高度，以不同方式和形式自动检测和控制宽度。一辆汽车是一种重要设备。该装置在整个系统中起着至关重要作用，它可以运营直接影响冷轧清洗线条件，产品产量和质量。自动过程控制汽车在整个加载过程中，如果失败，会对设备导致损坏，甚至危及人身安全。因而，汽车自动控制，必要精确，及时，安全可靠。在冷轧生产线，进口车先从体积和鞍座位置，然后钢卷直径测量和高度，是精确，使开卷宽度中心机芯棒钢轧辊中心线。在这种方式中，开卷机可以对的左带头，开卷。
1.2 重要机械构造分析
当前钢卷上料小车身构造重要涉及升降装置，导向装置，行走装置和其她装置。有一种不那么有趣某些是小车轨道。
当在多跨厂房纵向运动时可以使用纵向移动，横向移动车辆不能做，她们需要钢卷转移专用平车。在入口处体积运送某些，钢卷小车国内普通是引，进国外先进设备，但仍有诸多需要改进。一方面要解决运送钢钢卷运送过程中自动定位。可以自动在钢模台车钢卷运送量过程中作用，以及机械和前面有连锁关系。某些钢卷运送车可由计算机程序控制，自动生成实现过程。五机架冷连轧机自动进料端钢卷上料小车为例，钢卷小车工作流程是：钢辊体积运送车辆停在地面滚动位置，在步进梁式输送机移动梁钢卷运送，汽车到极限位置升降装置，和钢卷，在磁带上钢卷打捆机拆除；钢滚下来穿高度，然后走到磨损位置运送钢卷，卷钢辊升降装置旋转，测量钢卷检测头，钢滚动停止，穿带。然后，钢卷和减少对开卷机卷筒中心线标高，车走到开位置，卸料钢卷开卷机卷筒。当电梯到极限位置，汽车后端，升降装置地面辊位置。在整个工作过程中，必要由自动控制装置控制，并可依照计算机程序操作。
另一方面，另一种是对小车轨道设计重要问题。小车轨道承受荷载在汽车运营是非常大，所觉得了满足高负荷能力，有必要采用共轨压力板仪。小车轨道采用原则轨道，轨道与支持，为了增长受力面积，增长轨道承载能力。此外，如何消除啃轨现象小车轨道是一种亟待解决难题。
钢卷上料小车是一种热连轧生产线，将重要用于卷钢卷卷取机拆卸和运送打捆站，除了卷取钢卷功能。水平螺旋车行驶模式由驱动两种驱动电机驱动方式和液压托辊形式，由于不同需要和各种。依照项目规定，由于传播距离短，因此液压驱动方式选取；钢卷上料小车需要有辅助卷取功能，选取滚筒形成线圈汽车重要是由线圈车身和钢卷运送铁路支持一某些。运送轨道由两个轨道，水平安装，固定基本上。从下面卷筒轨道已经扩展到带站。提高线圈车涉及车体，支承辊轮，皮带轮架，水平驱动气缸，垂直升降油缸和滚筒式制动缸等。四个支撑轮固定在阀体上，升降架导向某些为方形构造，由车体定位，两辊固定在升降架上表面，两辊之间安装一种制动缸，制动块制动两辊，皮带辊升降架由垂直升降油缸驱动电梯，垂直升降油缸固定在升降架上，另一端固定在车体。上面某些形成一种整体，是由四个支承辊轴承位于两个水平轨道。水平与驱动缸端连接体，另一端与支架连接固定在基本汽车驱动线圈气缸驱动行走轨道上。三特性定位在水平轨道上线圈车，卷取机接受立场，站在带卷位置，在上述两个位置之间等待位置。每个特性位置是有限开关提供信号给控制系统，以控制卧式钢卷上料小车。在垂直液压缸位移内置传感器，高度检测辊升降，通过控制辊高度位置控制系统。在供油回路压力传感器检测压力，控制辊升降力。在非制动位制动缸，限位开关检测，控制制动缸制动状态控制系统。
卷取轴钢卷上料小车卸下从芯轴钢卷，并依照钢卷输送生产规定步进梁或检查芯轴。钢卷检查站检查后，钢卷上料小车运回来，步进梁，后称重，捆扎过程疏散，磨机基本。由于卷取轴，步进梁，检查水平位置芯轴和垂直高度各不相似，因而钢卷上料小车在三之间移动，钢卷上料小车有两个水平和垂直运动，水平运动采用电机驱动，由液压缸驱动垂直运动。
1.3 钢卷自动上料小车研究内容和办法
为搞好钢卷自动上料小车设计，按下列环节和办法进行
1、收集资料理解同类钢卷自动上料小车工作特点和生产中存在问题，查阅关于资料。
2、制定设计方案，对存在问题进行设计改进，同步对方案特点进行分析即方案评述。
3、选取传动系统进行电机容量选取。
4、对设计方案、重要零件进行设计计算，保证它们强度和刚度规定。
5、绘制总图、某些部件图和零件图。
6、阐明设计办法和规定、提出对控制系统设计规定。
7、进行设计经济分析与评价。

第2章 构造设计
2.1 总体设计规定

图2-1 钢卷上料小车工作原理图
对钢卷小车设计是集机械，电气，液压控制半自动设备，电力，变频无级调速，传感器监测安全预测，安全可靠。在作业区，钢板轧制后被运到终点线钢卷卷钢，所有运送链承担原运送钢卷，主轧线重要设备改造，生产能力大大提高，以及运送链如旧，设备老化，不能满足生产需要，因而需要增长侧链中并行传播链，钢卷某些共享和备用链。但由于现场条件限制，两个运送链高低差约5米，约14米平行距离，钢卷运送车设计可以满足本案这样需求
由钢卷主装配架设计，行走机构钢卷车，升降装置，电缆链，由液压装配和电气控制系统。小车，移动钢卷组件安装在钢板焊接钢框架组件，升降组件安装在钢卷平台底面，用螺栓与钢卷对的面向连接电缆坦克链，和钢卷小车。液压组件固定在钢卷架下部侧。在控制室操作手柄，通过电气信号操作钢卷上料小车行走。举升柱垂直和线性轴承衬套。小车运营由链轮链条机构驱动，使钢卷上料小车行走轨道水平，从而达到设计目。
该车工作原理：在钢卷上料小车设计，主运动是垂直运动液压缸和行走机构水平运动。交流电机驱动行走机构应用，应采用变频调速。液压缸上升和下降运动，可用于节流调速方式。
钢轧辊机在转弯前卷小车升降台表面，操作换向手柄，使垂直延伸气缸，升降钢量达到一定位置，将开关操作钢卷车，因此在赛道上水平移动到目地钢卷车，然后操作方向键，气缸缓慢下降，钢卷成“V”支撑位置，或下降到较低柱顶钢钢卷，钢卷上料小车车移动操作按钮，退出。
2.2 钢卷上料小车总体构造

图2-2 钢卷上料小车示意图
对于长×宽×高＝1643×906×1029毫米尺寸小车总体设计，由钢板制成，用于焊接升降构造，底部长×宽＝900×600毫米，20毫米钢板厚度，中间三肋钢板焊接而成，在提高一种基本单位气缸同步，钢卷上料小车平台框架焊接Q235钢板实心板周边，以保证台有可靠整体刚度和稳定性极限荷载。在罐顶基本，底部焊接小车体钢，四周分别焊接长×宽＝1643×700毫米厚板是20毫米。为了增长油缸座钢和稳定性，导向筒是由Q235尺寸外径×高＝Φ260×330毫米内径为Φ81mm缸筒焊接在小车体上。
2.3 传动装置构造
此车是链传动使用，该机构钢卷上料小车工作基本上。在电机驱动，通过安装轴承和传动轴，传动轴轮，车轮轴沿着移动钢轨，从而实现钢卷搬运。
变速器托架重要取决于焊接在一起，这重要是由于需要制造和安装，并且由于焊接构造有其独特优势，节约材料和工时，可以非常小，小，易于实现制造。因而，整体构造简朴、容易制造。因而，传动装置用螺栓与车架相连接安装在车轮下方。
2.4 钢卷上料小车车轮组安装构造
钢卷上料小车是一种长方形钢架，Q235钢，钢框边与上部焊接，以增长其稳定性和牢固性，车轮间距804毫米平行度规定在0.05毫米，两车轮轴间距1081毫米平行度规定在0.05毫米，安装车轮组可以保证在同一平面上四个车轮踏面。
2.5 钢卷上料小车行走机构设计
原始数据：
参数：举升钢卷最大重量Q=30T，
小车速度6m/min,材料宽度1000-mm。
分析拟定动方案
由其工作速度及承载钢卷能力规定，选取链轮传动，其传动比大，构造紧凑，布置在传动装置高速级，获得比较小构造尺寸，工字轨道使钢卷行走平稳，提高承载能力和传动效率。
其传动简图如下
图2-3 小车行走机构示意图
2.6 选取车轮与轨道并验算其强度
2.6.1 轮压值校核及选取车轮和轨道
选取车轮与轨道并验算其强度
车轮最大轮压：

式中 ——小车自重，估取为=5000Kg
由已知有Q=30000Kg(举升钢卷最大重量30T)
载荷率
由《起重机设计手册》选取车轮：当运营速度（V=6m/min）《》60m/min，＞1.6，工作类型为中级时，车轮直径为=250mm，轨道为P38，其许用轮压为31t，故可用.
2.6.2 车轮疲劳计算
疲劳计算时等效载荷：

式中 ——等效系数由表1-20查得
车轮计算轮压：

式中
—— 冲击系数，由表2-7查。当载荷为第一种时，运营速度V ＜1时，=1
—— 载荷变化系数，查表2-8，当＞1.6时，=0.8
依照点接触状况计算接触疲劳应力：

式中 —— 轨顶弧形半径，由表3-8-15查得。
对于车轮材料Q235,由表5-4查得=17000-19000。
比较得＜，故疲劳条件满足。
2.7 选取电动机
2.7.1 类型选取
依照电源种类，工作规定，工作环境，载荷大小，本设计中选取国内新设计国际市场上通用统一系列－Y型系列三相异步电动机。
2.7.2 功率拟定
计算工作机所需功率Pw
工作机所需功率Pw（kw）由工作机工作负载（阻力）和运动参数计算求得：

式中 Fw――――工作机阻力（N）
Vw————工作机线速度（m/s）
Tw————工作机转矩 （N.M）
————工作机效率
2.7.3 工作机阻力
已知V=6m/min=0.1（m/s）
又∵F=G1＋G2=30000＋5000=35000（N）
∴Fw=35000（N）
由手册表1-14查得车轮与钢轨滚动摩擦系数f＝0.05～0.07，
本设计中取 f＝0.15，∴Fw=f.F＝350000×0.15 ＝5250（N）
工作机效率 由手册表1-15查得链传动η＝0.97
工作机功率Pw

电机输出功率 P0
由工作机所需功率和传动装置总效率可求得电动机所需输出功率

式中η—为电动机至主传动装置总效率（涉及链轮传动，两对滚动球轴承一弹性联轴器弹性体联轴器）
η值计算
η＝η1η2
由手册表1-15查得 链轮传动η1＝0.97
滚动球轴承η2＝ 0.99
因而 η＝0.97×0.99 ＝0.96
因此
拟定电动机额定功率Pm:
按下式拟定电动机额定功率Pm＝（1～1.3）P0 功率大小可据负载状况来决定，由手册第一篇中关于Y系列电动机技术参数表中，取电动机额定功率为Pm＝3KW，符合设计规定。
2.7.4 电动机转速拟定
从动轴转速：
r/min
按手册表14-1推荐各种传动机构传动比范畴，取链轮传动传动比为i＝1，因此，电机可选取转速范畴为n′
电动机型号拟定:
选取BW系列减速电机BWY27-87-3KW
减速机：DCY200-2N i=40
2.8 计算传动装置运动参数和动力参数
2.8.1 计算总传动比i
传动装置总传动比 ＝1
式中 nm——电动机满载转速
Nw——轴转速
2.8.2 各轴转速
I 电动机转速 n1＝9r/min
Ⅱ轴 ＝9r/m
2.8.3 各轴功率
I 轴 P1＝Pm·η2＝3×0.995＝2.985（kw）II轴
P2＝P1·η1·η3＝2.985×0.97×0.99=2.87KW
2.8.4 各轴转距
电机轴 T0＝3640（N·M）
I 轴 T1＝T0＝3640（N·M）
II 轴 =3045N
2.8.5 链轮、链条选用校核
设轴径d＝50mm，链传动比i＝1
选取链轮齿数：初步拟定Z＝33
定链节距
取KA＝1.0，齿数系数KZ＝0.73，单排链，则计算功率为

1.选取链条型号和节距
依照Pcm＝8.03KW及n1＝9r/min查表9-11，可选32A 查表链条节距为P=50.8
2.计算链节数和中心距
初选中心距a0=(30~50)P=(30~50)x50.8mm=1524~2540mm
取a0=1550 相应链长节数为
取链长节数Lp=94节
链长L=LpP/1000=94*50.8/1000=4.8m
查表得中心距计算系数f1=0.24467,则链传动最大中心距为
2337.6mm
3.计算链速V,拟定润滑方式

由v=0.252m/s和链号32A,查图9-14可知应采用滴油润滑
4.计算压轴力Fp
有效圆周力为:
链轮水平布置时压轴Kfp=1.15，则压轴力为Fp=KfpFe=1.1513580.2=15617.2N
计算成果总汇:链条规格:32A单排链,94节,长4.8m
大小齿轮数都为33,中心距a=1550
压轴力为11904.8N，轴径d=76,轮径D=209mm
2.8.6 轴承选用校核
设计选用运送车工作速度为6m/min
则每个轴承所承受压力为F=525000/4=131250N
转速为
则
查表6-4，选取调心滚子轴承，代号为22214C
其基本参数为：d=70mm D=124mm B=31mm
=158KN =205KN
径向载荷 =131250N
轴向载荷=0N /=0h 故轴承寿命满足条件。则轴承选用适当。
2.9 轴设计与校核
2.9.1 轴设计

图2-4 小车后轮轴示意图
2.9.2 轴强度校核
进行轴强度校核计算时,应依照轴详细受载及应力状况,采用相应计算办法,并恰本地选用其许用应力。对于仅仅承受扭矩轴，应按扭矩强度条件计算；对于只承受弯矩轴，应按弯矩强度条件计算；对于即承受弯矩又承受扭矩轴，应按弯矩合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精准校核。
图2-4 传动轴受力构造简图

1.校核轴强度
已知轴弯矩和扭矩后，可针对某危险截面做弯矩合成强度校核计算。按第三方强度理论，计算应力：

普通由弯矩所产生弯曲应力是对称循环变应力，而由扭矩所产生扭转切应力则经常不是对称循环变应力。
轴扭转强度条件为：
由上式可得轴直径：
2.校核轴强度：
已知轴弯矩和扭矩后，可针对某危险截面做弯矩合成强度校核计算。按第三方强度理论，计算应力：

对于直径为d圆轴，弯曲应力为，扭转切应力为,将，代入公式得轴弯扭合成强度条件为：

式中：――――轴计算应力，MPa
M―――――轴所受弯矩，N.mm
T―――――轴所受扭矩，N.mm
W―――――轴抗弯截面系数，
――――对称循环变应力时轴许用弯曲应力
3. 按疲劳强度条件进行精准校核
求出计算安全系数并应使其稍不不大于或至少等于设计安全系数S,即:

4.轴刚度校核计算
轴弯曲刚度校核计算：
式中：―――――阶梯轴第i段长度，mm
―――――阶梯轴第i段直径，mm
―――――阶梯轴计算长度，mm
―――――阶梯轴计算长度内轴段数。
当载荷作用与两支承之间时，L＝l（l为支承跨距）；当载荷作用于悬臂端时，L=l+K（K为轴悬臂长度，mm）。
轴弯曲刚度条件为：
挠度
偏转角
式中：―――――轴容许挠度，mm
――――――轴容许偏转角，rad
轴扭转刚度校核计算
轴扭转变形用每米长扭转角来表达。圆轴扭转角计算公式为：
光轴
阶梯轴
式中：T―――――轴所受扭矩，N.mm
G―――――轴材料剪切弹性模量，MPa，对于钢材，

―――――轴截面极惯性矩，，对于圆轴，
L―――――阶梯轴受扭矩作用长度，mm
，，―――分别代表阶梯轴第i段上所受扭矩，长度和极惯性矩，单位同前
Z――――阶梯轴受扭矩作用轴段数。
轴扭转刚度条件为：
式中，为轴每米长容许扭转角，与轴使用场合关于。
2.10 液压系统原理图

图2-5 液压系统原理图
第3章 结论
本文是对钢卷小车车体及其轨道进行构造设计。以上是小车车体设计计算全过程。重要是对小车升降装置中液压缸和液压缸参数选取以及与液压缸有关零部件构造尺寸计算、车体构造中对车体钢板强度计算以及车体与车体框架和支座与车体框架螺栓联接计算、行走装置中对轴强度校核计算。在设计和计算过程中涉及、运用了许多基本及专业知识，如：《机械制图》、《机械原理》、《机械设计》、《机械制造工艺学》、《轧钢机械》、《液压传动》、《理论力学》、《材料力学》等等。这些专业课程学习为咱们展开本次设计奠定了一定专业理论基本。同步在设计过程中使用了SolidWorks、Auto CAD和Caxa等画图软件绘制了大量图纸，并且在编写设计阐明书时运用公式编辑器编使我对这些软件应用能力有了很大提高。然而由于本人专业水平以及专业知识有限，其中难免会有许多不合格地方，望指引教师可以指出，本人会不胜感激。对于本文结论和局限性，可以总结如下：
1. 小结：
（1） 本文对钢卷小车升降装置构造进行了比较充分计算，这表白了电动机合理选用至关重要。它也重要决定其经济性。
（2） 本文对钢卷小车定位进行了详细分析和预算，并且对小车液压系统也有较详细例子分析。
（3） 对于一种不太令人注意部位小车轨道，进行了对比分析，最后选定了一种比较适当轨道方案。
2． 问题和局限性：
专业水平以及专业知识有限，对于少数构造没有进行计算。

参 考 文 献
[1] 徐灏主编．机械设计手册．北京：机械工业出版社，1991．
[2] 张耀宸主编．机械加工工艺设计实用手册．北京：航空工业出版社，1993．
[3] 杨黎明主编．机械零件设计手册．北京：国防工业出版社，1993．
[4] 李益民主编．机械制造工艺设计简要手册．北京：机械工业出版社，1994．
[5] 李云主编．机械制造工艺及设备设计指引手册．北京：机械工业出版社，1996．
[6] 胡家秀主编．简要机械零件设计实用手册．北京：机械工业出版社，1999．
[7] 邹青．机械制造技术基本课程设计指引教程[M]．吉林：机械工业出版社，．
[8] 王光斗，王春福．机床夹具设计手册[M]．上海：上海科学技术出版社，1988.4．
[9] 薛源顺．机床夹具设计[M]．北京：机械工业出版社，.2．

致 谢
感谢 教师在我大学最后学习阶段——毕业设计阶段给我指引，从最初定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她给了我耐心指引和无私协助。在最后阶段， 教师耐心协助我检查图纸绘制过程中浮现错误，以及论文在书写过程中应注意某些问题，再次感谢教师协助。
同步，感谢所有任课教师和所有同窗在这四年来给自己指引和协助，是她们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于她们，我才干在各方面获得明显进步，在此向她们表达我由衷谢意，并祝所有教师培养出越来越多先进人才，桃李满天下！