拉線機(jī)的設(shè)計(jì),拉線,設(shè)計(jì)
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
LHT-200/17 型拉線機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要
拉線機(jī)是電纜工業(yè)制造圓單線的重要設(shè)備。它對提高電線產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，提高生產(chǎn)率，改善勞動條件以及加強(qiáng)安全生產(chǎn)都有重要的意義。
本設(shè)計(jì)中的LHT 200/17型單頭拉線機(jī)用于拉制銅線材。它是針對以往拉線機(jī)效率低，精度差，能耗高等缺點(diǎn)，借鑒上海電工機(jī)械廠以及意大利馬可波羅公司等國外廠家的同類產(chǎn)品，結(jié)合目前電工機(jī)械的現(xiàn)狀終合而定的。采用滑動式塔輪結(jié)構(gòu)的鼓輪，其尺寸小，傳動系統(tǒng)簡單，拉線速度由20m/s提高到30m/s，減少了輔助時間，增加的收放線容量，線材質(zhì)量的提高，大大減輕了勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率，采用移動模座，延長了使用壽命。
本機(jī)可與其他裝置配合組成連續(xù)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。
關(guān)鍵詞 拉線機(jī),單頭拉線機(jī)，塔輪
LHT-200/17 Wire-drawing Machines
Abstract
Wire-drawing machines are important equipments which are used to make circle single wire in cable work. The machine can increase the quality of electro physics wire manufactured product, reduce the safety in production.
In this design plan, the LHT-200/17 type single wire-drawing machine is made for drawing copper core. In made this design plan in the light of the weakness before high consumed power, low ability and accuracy-drawing lessons from the homogonous structures of Shanghai electrician machinery factory, Mc Blain Company in Italy and others made in different countries, combining the present condition in electrician and machine and make to transfer machinery in our country. In order to reduce the dimension and make to transfer machines simple. The machines adopt sliding and core culler drum. Drawing speed of this machine has been improved from 20 meters per second to 30 meters per second. Secondary time is cut down. Volume in collecting and releasing is rising, strength of labor is lighter, the productivity is high and the quality of wire is higher and the quality of wire is heightened. I adopt moving pattern seats so that the life of the machine can be longer.
This kind of machine can be composing to continuous production line with others arrange-mends, realizing the section, generalization and standardization.
Keywords wire-drawing machines, single wire-drawing machine，core culler drum
目 錄
摘要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒論 1
1.1課題背景 1
1.2主要工作內(nèi)容 1
第2章 拉線機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2
2.1總體布局 2
2.1.1 總體方案應(yīng)滿足的基本要求 2
2.1.2運(yùn)動的分配以及傳動形式 2
2.1.3 拉線機(jī)的總聯(lián)系尺寸 2
2.1.4拉線機(jī)的主要部件構(gòu)造 2
2.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定 4
2.2.1拉線機(jī)主要參數(shù)的確定 4
2.2.2 電動機(jī)的確定 10
第3章 拉線機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11
3.1拉線機(jī)傳動路線 11
3.2 拉線機(jī)傳動計(jì)算 11
3.2.1 各拉線鼓輪轉(zhuǎn)速計(jì)算 11
3.2.2 拉線機(jī)出線速度 13
3.2.3 各道拉線鼓輪速比 13
3.3 拉線機(jī)傳動件設(shè)計(jì)及計(jì)算 13
3.3.1 V型帶的選用計(jì)算 13
3.3.2 傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 16
3.3.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 19
3.3.4 關(guān)于鼓輪 24
3.3.5 軸承的選擇 24
3.3.6 蝸輪蝸桿的選擇 24
3.3.7 鍵的選擇 24
第4章 拉線機(jī)的冷卻與潤滑及 26
4.1 拉伸時冷卻與潤滑的作用 26
4.1.1 滑動式拉線機(jī)冷卻潤滑裝置 26
4.1.2 拉線機(jī)冷卻潤滑液量的計(jì)算 27
4.2模架的潤滑與冷卻 27
4.3 齒輪的潤滑 27
4.4 軸系采用脂潤滑 27
第5章 安裝維護(hù)，保養(yǎng)和使用說明 28
5.1 安裝 28
5.2 維護(hù)保養(yǎng) 28
5.3 使用說明 28
結(jié)論 29
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
附 錄 32
45
第1章 緒論
1.1課題背景
拉線機(jī)是電纜工業(yè)制造圓單線的重要設(shè)備。它對提高電線電纜產(chǎn)品的質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、改善勞工條件以及加強(qiáng)安全生產(chǎn)都有重要的作用。
制線工業(yè)技術(shù)水平主要表現(xiàn)在拉線機(jī)的拉線速度、收線容量及減少輔助時間、提高生產(chǎn)率方面。通過近年來的革新改造，以及新技術(shù)的引進(jìn)吸收，使國內(nèi)制線工業(yè)有了新的發(fā)展。目前，我國大拉線機(jī)的拉線速度已達(dá)17m/s，中小拉線機(jī)速度為25m/s，細(xì)拉線機(jī)和微拉線機(jī)速度為30m/s。
近年來，國內(nèi)在銅鋁單線拉線設(shè)備方面仍在迅速發(fā)展，制造了許多新工藝。其方向是：提高拉線速度、減少輔助時間、增加收放線容量、采用滑動式拉制鋁及鋁合金線與其他工序組成連續(xù)生產(chǎn)線。以拉線設(shè)備來說，大都采用組合（積木）式設(shè)計(jì)、主機(jī)、輔機(jī)之間可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行選配，目前以實(shí)現(xiàn)了系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。
本設(shè)計(jì)方案就是本著這一思想，依據(jù)上海電工機(jī)械廠生產(chǎn)的LHT-200/17 型拉線機(jī)的結(jié)構(gòu)，參考意大利馬可波羅公司以及眾多國外廠家的產(chǎn)品，結(jié)合目前電工機(jī)械的現(xiàn)狀終合而定。在設(shè)計(jì)過程中，由于經(jīng)驗(yàn)有限，有許多不足之處，望各位老師給予批評指正。
1.2主要工作內(nèi)容
本計(jì)算說明書內(nèi)容包括：拉線機(jī)的設(shè)計(jì)方案的論證，主要參數(shù)的確定，傳動件的設(shè)計(jì)以及計(jì)算等。主要組成部分如圖 1-1所示。
圖1-1 LHT-200/17型拉線機(jī)
1-吊放線架 2-主機(jī) 3-收排線裝置
第2章 拉線機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
2.1總體布局
2.1.1 總體方案應(yīng)滿足的基本要求
1、 保證拉線鼓輪的相對位置和相對運(yùn)動，做到主機(jī)及收、排線裝置的相對布局合理。
2、 盡量使用設(shè)備簡單，加工方便，工藝個結(jié)構(gòu)合理，減少占地面積，投資少。
3、 便于操作，便于維修，并保證安全。
本設(shè)計(jì)正是在滿足以上三項(xiàng)基本要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體布局的。
2.1.2運(yùn)動的分配以及傳動形式
拉線機(jī)主電動機(jī)至拉線鼓輪的傳動是外聯(lián)系傳動，另外收線電動機(jī)到拉線鼓輪的傳動，以及收線電機(jī)至排線器的傳動都屬于外聯(lián)系傳動；通過機(jī)械傳動保證鼓輪之間的速比。通過機(jī)械和電氣傳動保證定速輪與收線盤之間運(yùn)動聯(lián)系屬內(nèi)聯(lián)系傳動鏈和電氣反饋系統(tǒng)的聯(lián)系。
2.1.3 拉線機(jī)的總聯(lián)系尺寸
拉線機(jī)的全機(jī)外形尺寸，主機(jī)和收排線裝置的外形尺寸及其相對位置尺寸見拉線機(jī)外形圖。
2.1.4拉線機(jī)的主要部件構(gòu)造
2.1.4.1 主機(jī)齒輪箱
齒輪箱分前后兩室，前室裝配塔輪塔形鼓輪及移動模座，采用塔形鼓輪結(jié)構(gòu)，可使主機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡化，移動模座在偏心機(jī)構(gòu)蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動下可沿塔輪軸線方向移動，在拉線過程中使線材在鼓輪表面移動，可提高拉線鼓輪的壽命。為防止冷卻液與齒輪箱潤滑液互混，在后室裝有傳動齒輪及潤滑用的液壓泵。
2.4.1.2 收排線裝置
收排線架主要由收線機(jī)構(gòu)及排線機(jī)構(gòu)組成，收線機(jī)構(gòu)主要由電磁轉(zhuǎn)差離合器及漲閘式收線軸等所組成。
收線主力有主機(jī)通過尼龍平帶穿入電磁轉(zhuǎn)差離合器再經(jīng)聯(lián)軸器傳至漲閘式收線軸。
電磁轉(zhuǎn)差離合器是一種轉(zhuǎn)矩傳送裝置，它通過電場而將轉(zhuǎn)矩由主動軸傳至從動軸，離合器的主動軸與帶輪相聯(lián)，而從動軸通過聯(lián)軸器與漲閘式收線軸相聯(lián)。
電磁轉(zhuǎn)差離合器主要有兩個旋轉(zhuǎn)部分(如圖2-1)，由電樞和繞有勵磁線圈的電磁極等組成，二者之間沒有機(jī)械聯(lián)接，而是被一個小的空氣隙隔開，它們分別與主動軸及從動軸相聯(lián)，當(dāng)主動軸旋轉(zhuǎn)時，勵磁線圈中沒有勵磁電流，從動軸不旋轉(zhuǎn)，接通勵磁線圈內(nèi)電流后，由于歷次部分有磁極，因而沿磁極部分發(fā)圓周上建立的空間交流磁場，電樞因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并感應(yīng)渦流，渦流同磁通相互作用，便產(chǎn)生磁力矩，在它的作用下，從動軸開始與主動軸同向旋轉(zhuǎn)。在收線中由于線的張力增加，而信號反饋傳入轉(zhuǎn)差離合器，使收線盤轉(zhuǎn)速下降，保持拉線中張力恒定。
圖 2-1 電磁轉(zhuǎn)差離合器
1、4-磁極 2-勵磁線圈 3-外電樞
排線機(jī)構(gòu)由帶排線機(jī)構(gòu)及行星輪減速箱等組成，圖2－2為排線機(jī)構(gòu)簡圖。排線動力由主機(jī)通過尼龍平帶經(jīng)過行星齒輪加速箱，又將運(yùn)動傳入排線的平帶，帶始終按一定方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)直流電磁鐵通電后，通過滑塊的作用，交替地夾緊再皮帶上側(cè)或下側(cè)，從而使直流電磁鐵的滑塊作用，交替地夾緊再皮帶上側(cè)或下側(cè)，從而使直流電磁鐵的滑塊作往復(fù)運(yùn)動，直流電磁鐵又與排線器導(dǎo)桿連接，這樣，排線器可作往復(fù)直線運(yùn)動。
圖 2-2 帶排線機(jī)構(gòu)
1、3-帶輪 2-行星齒輪箱 4-平帶 5-直流電磁鐵 6-導(dǎo)桿 7-排線器
2.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定
2.2.1拉線機(jī)主要參數(shù)的確定
據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，已知定速輪直徑?200mm，拉伸最多道數(shù) k=17，進(jìn)線頭數(shù)為單數(shù)。
2.2.1.1配模計(jì)算
(1) 確定拉伸道次：k=17
(2) 確定滑動系數(shù) in
根據(jù)資料[1]，取平均滑動系數(shù) I=1.05
選取 ik =i17 =1.015
滑動系數(shù)公比 q = ( i / ik )2/k-2 (2-94)……[1]
得 q = ( 1.05/1.015)2/17-2 = 1.005
由[1]中公式(2-93)
In = Ikq(k-n)
求各滑動系數(shù)如表2-1，拉線機(jī)滑動系數(shù)
i2
i3
i4
i5
i6
i7
i8
i9
i17q15
i17q14
inq13
inq12
inq11
inq10
inq9
inq8
1.094
1.088
1.083
1.078
1.072
1.067
1.062
1.056
i10
i11
i12
i13
i14
i15
i16
i17
i17q7
i17q6
i17q5
i17q4
i17q3
i17q2
i17q1
i17q0
1.051
1.046
1.041
1.035
1.03
1.025
1.02
1.015
類比同類型小拉線機(jī)，選取中間拉線鼓輪的速比為1、20
最后兩鼓輪速比r17=1.15。由公式
r∑= r2·r3·r4 ……rn……rk (2-83)……[1]
得總速比
r∑= r2·r3·r4 ……rn……r17=1.20×1.15=17.72
(3) 確定伸長系數(shù) μn
由公式 μn = inrn (1-14)……[1]
求伸長系數(shù)，如表 2-2。
(4) 確定拉伸模具?？字睆? dn
由公式 dn-1 = dnμn 1/2 (1-24)……[1]
求伸長系數(shù)，如表 2-3。
(5) 確定拉線鼓輪上線材速度 vn
由公式 vn = vk(Sk/ Sn) (1-26)……[1]
求伸長系數(shù)，如表 2-4。
其中Sn 拉伸前線材截面積，Sk 為拉伸后線材截面積。
表 2-2 伸長系數(shù)
μ2
μ3
μ4
μ5
μ6
μ7
μ8
μ9
i2r2
i3r3
i4r4
i5r5
i6r6
i7r7
i8r8
i9r9
1.313
1.306
1.30
1.294
1.286
1.280
1.274
1.267
μ10
μ11
μ12
μ13
μ14
μ15
μ16
μ17
i10r10
i11r11
i12r12
i13r13
i14r14
i15r15
i16r16
i17r17
1.261
1.255
1.249
1.242
1.236
1.230
1.224
1.167
(6) 確定拉線鼓輪圓周速度vn
由公式 vn = vk/( rn+1·rn+2……rk) (2-12)……[1]
求得 見表2-5
表2-3 模孔直徑
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d2μ21/2
d3μ31/2
d4μ41/2
d5μ51/2
d6μ61/2
d7μ71/2
2.555
2.230
1.951
1.711
1.564
1.326
0.768
0.670
0.586
0.514
0.452
0.399
d7
d8
d9
d10
d11
d12
d8μ81/2
d9μ91/2
d10μ101/2
d11μ111/2
d12μ121/2
d13μ131/2
1.172
1.038
0.922
0.821
0.733
0.656
0.353
0.313
0.278
0.248
0.221
0.198
d13
d14
d15
d16
d17
d14μ141/2
d15μ151/2
d16μ161/2
d17μ171/2
d17
0.589
0.530
0.478
0.432
0.400
0.178
0.160
0.144
0.130
0.120
注:第一行為d17 = 0.4mm時線材速度；
第二行為d17 = 0.12mm時線材速度。
(7) 線材的滑動率 Rn
由公式Rn= × 100%,(n=1,2,…,k-1) (2-84)……[1]
見表 2-6
(8) 排線節(jié)距
排線節(jié)距按公式：
=1× (6-11)……[10]
式中-排線節(jié)距(mm)
-行星齒輪減速箱的速比
-電磁滑差離合器速比，
-主動帶輪直徑(mm)，mm
-從動帶輪直徑(mm)，mm
-主動齒輪齒數(shù)，
表2-4 線材速度 單位 m/s
μ1
μ2
μ3
μ4
μ5
μ6
0.735
0.965
1.261
1.640
2.122
2.730
0.732
0.962
1.258
1.635
2.114
2.714
μ7
μ8
μ9
μ10
μ11
μ12
3.495
4.455
5.647
7.121
8.934
11.386
3.467
4.410
5.590
7.024
8.845
11.019
μ13
μ14
μ15
μ16
μ17
13.836
17.088
21.088
25.720
30
13.635
16.875
20.833
25.562
30
注：第一行為d17=0.4mm 時線材的速度、
第二行為d17=0.12mm 時線材的速度。
表 2-5 拉線鼓輪的圓周速度 單位m/s
v1
v2
v3
v4
v5
v6
1.693
2.032
2.438
2.926
3.511
4.213
v7
v8
v9
v10
v11
v12
5.056
6.067
7.280
8.736
10.484
12.581
v13
v14
v15
v16
v17
v17
15.09
18.116
21.173
30
30
-從動齒輪齒數(shù)，
-帶排線器帶輪直徑(mm)，mm。
則mm
2.2.1.2驗(yàn)算拉伸道數(shù)
本設(shè)計(jì)為不等伸長系數(shù)，用公式
(6-12)……[9]
因而本設(shè)計(jì)中選用的符合要求。
表 2-6 滑動率表
R1
R2
R3
R4
R5
R6
56.76%
52.66%
48.44%
44.12%
39.79%
35.58%
R7
R8
R9
R10
R11
R12
31.43%
27.31%
23.21%
19.60%
15.63%
12.42%
R13
R14
R15
R16
3.68%
6.85%
4.17%
2.01%
2.2.1.3定拉線機(jī)塔輪直徑及塔輪軸轉(zhuǎn)速范圍。
由任務(wù)書知，定速輪直徑mm。塔輪最大直徑與定速輪直徑相同，其余各鼓輪按速比1.20逐級遞減。
mm
mm
據(jù)以上確定的各拉線鼓輪的直徑，以及給頂?shù)某霈F(xiàn)速度范圍計(jì)算計(jì)算各塔輪軸的轉(zhuǎn)速范圍
出線速度范圍：15～25(30)
定速輪直徑：
由公式 (2-9)……[1]
得
定速輪轉(zhuǎn)速范圍：
第Ⅲ、Ⅳ鼓輪軸轉(zhuǎn)速相同：
表2-7 200/17 拉線機(jī)鼓輪軸轉(zhuǎn)速 單位
轉(zhuǎn)速
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
定軸轉(zhuǎn)速
579.65
579.65
2492.38
2492.38
2866.24
259.82
259.82
1246.19
1246.19
1433.12
本機(jī)無變速箱，只依靠電機(jī)的無級調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速要求。
2.2.2 電動機(jī)的確定
功率采用類比法 (2-12)……[9]
電磁調(diào)速電動機(jī)型號：
因此，出線速度可無級調(diào)節(jié)，調(diào)速范圍在 之間。
第3章 拉線機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1拉線機(jī)傳動路線
拉線機(jī)傳動系統(tǒng)圖，如圖3-1所示
圖 3-1 LHT-200/17拉線機(jī)傳動系統(tǒng)圖
1-V帶 2、3-平帶 4-電磁離合器 5-電磁鐵
主電動機(jī)采用電磁調(diào)速電動機(jī)，因此出線速度可以無級調(diào)節(jié)，調(diào)速
范圍在 15～30 m/s之間。
由主電動機(jī)，經(jīng)過帶傳動，轉(zhuǎn)動軸Ⅰ，在軸Ⅰ分兩條傳動路線。一條傳動路線是：當(dāng)齒輪副25/45嚙合時，轉(zhuǎn)動軸Ⅱ，同時第二鼓輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪副45/49及49/45嚙合時，轉(zhuǎn)動軸Ⅲ、Ⅳ、第一鼓輪旋轉(zhuǎn)；另一條傳動路線：當(dāng)齒輪副55/23嚙合時，轉(zhuǎn)動軸Ⅴ，同時第三鼓輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪副45/49及49/45嚙合時，轉(zhuǎn)動軸Ⅵ、Ⅶ，第四鼓輪旋轉(zhuǎn)。
收線裝置的收線盤的轉(zhuǎn)動，由主機(jī)通過尼龍平帶，轉(zhuǎn)動軸Ⅺ，將運(yùn)動傳入電磁滑差離合器，以面帶動收線盤旋轉(zhuǎn)。
排線的動力，由主機(jī)通過尼龍平帶，經(jīng)行星齒輪箱，傳動帶排線器，以達(dá)到均勻往復(fù)的排線。
傳動路線：
主傳動路線如圖 3-2，收線裝置傳動路線如圖 3-3。
3.2 拉線機(jī)傳動計(jì)算
3.2.1 各拉線鼓輪轉(zhuǎn)速計(jì)算
按[1]中公式 (2-10)
…
圖 3-2 主傳動路線圖
圖 3-3 收線裝置傳動路線
第一鼓輪
第二鼓輪
第三鼓輪
第四鼓輪
定速輪
滿足設(shè)計(jì)任務(wù)中鼓輪轉(zhuǎn)速范圍的要求。
3.2.2 拉線機(jī)出線速度
按[1]中公式(2-121) 計(jì)算
滿足設(shè)計(jì)任務(wù)中的最高出線速度 30
3.2.3 各道拉線鼓輪速比
按[1]中公式(2-121) 計(jì)算
第二至第八拉線鼓輪速比
第九拉線鼓輪速比
第十至第十六拉線鼓輪速比
…
第十七拉線鼓輪速比
3.3 拉線機(jī)傳動件設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.3.1 V型帶的選用計(jì)算
傳動要求：
傳動的名義功率為
電極軸轉(zhuǎn)速為 ，又有定速輪轉(zhuǎn)速要求及傳動聯(lián)系，求出Ⅰ軸轉(zhuǎn)速 。
計(jì)算功率
由[1]表 13-8 ，查得
因?yàn)?
選取普通V型帶型號
據(jù) ，，由圖13-15 確定選取c型帶
小帶輪基準(zhǔn)直徑及大帶輪基準(zhǔn)直徑，由表(13-9) 取 ，
由[1]中式(13-9)得
取
驗(yàn)算
則
驗(yàn)算帶速 v
在5～25 范圍內(nèi)，帶速合適。
v帶內(nèi)周長和中心距
初選
符合 由[1]式(13-2) 得帶長：
由[1]表 13-2 選取
再由[1]中式 (13-16) 計(jì)算實(shí)際中心距
小帶輪包角
滿足要求。
v帶根數(shù)z
由[9]式 (13-15) 得
查[9]表 13-4 得
查[9]表 13-5 得
查[9]表 13-6 得
因?yàn)?
查[9]表 得 ，查[9]表 得
采用棉簾布強(qiáng)力層普通V帶，取
因?yàn)? 根
作用在帶輪上的力Q
由[9]式 (13-17) 得單根V帶的預(yù)拉力
由[9]表 13-1 得 ，則
作用在軸上的拉力
帶輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
帶輪選用HT150的輔板式結(jié)構(gòu)，具體參數(shù)的確定參照[6]表 13-10
3.3.2 傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
為使齒輪在傳動中具有一定的承載能力，且傳動平穩(wěn)，采用斜齒輪。
根據(jù)各軸的轉(zhuǎn)動要求
初定：
25，，，，，，，，，，
以第V軸上小齒輪(23齒)為例設(shè)計(jì)確定法面模書和螺旋角
<1> 選擇材料及確定許用應(yīng)力
因要求結(jié)構(gòu)緊湊，故采用硬齒面結(jié)合：
大，小齒輪均采用，滲碳淬火，HRC56
由 (圖 11-10d)
( [4]表11-5 )則
由 (圖 11-7d)
([4]表11-5)，則
<2> 按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪按7級精度制造，取載荷系數(shù) (表11-3)，齒寬系數(shù)，小齒輪上的轉(zhuǎn)矩
初選螺旋角
齒數(shù)取，由[2]圖11-9得齒數(shù)系數(shù)
因，故得代入式(11-15)
計(jì)算：
取
中心距
確定螺旋角
齒寬
取整
<3> 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度
將各參數(shù)帶入[5]式 (11-12) 得： =2.4
所以安全。
<3> 驗(yàn)算圓周速度
選用7級精度合適
因斜齒輪的正確嚙合條件是：法面模數(shù)相等，螺旋角相等，壓力角相等，所以各齒輪的法面模數(shù)，螺旋角：
=4，=
各齒輪均采用12Cr滲碳淬火1+Rc=56
齒輪分度因直徑，見表3-1
表3-1 各齒數(shù)分度圓直徑
Z
23
25
39
45
49
55
62
d
97.308
105.769
165.0
190.385
207.308
232.692
262.308
各齒輪在各軸上的位置詳見傳動系統(tǒng)圖 3-1。
3.3.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
<1> 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)公式(14-2) 計(jì)算軸徑
式中-許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力見表14-2
-軸的傳遞功率
-軸的轉(zhuǎn)速
是常數(shù)，可查表14-2
在本設(shè)計(jì)中c=110
當(dāng)剖面上有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑，以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱。一般應(yīng)有一個鍵槽時，軸徑增大3%左右；有兩個鍵槽時，應(yīng)增大7%左右，然后圓整標(biāo)準(zhǔn)值。
Ⅰ 軸：
考慮到軸上有鍵槽及其他因素，選Ⅰ軸最小軸徑
Ⅱ 軸：
取
Ⅲ 軸：
取
經(jīng)過計(jì)算，為使加工安裝方便，也便于各零件間的轉(zhuǎn)換，將各鼓輪軸及Ⅳ軸軸徑定位，其余各傳動軸的軸徑為，詳見表3-2
表 3-2 傳動系統(tǒng)各軸初選直徑
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
Ⅴ軸
Ⅵ軸
Ⅶ軸
Ⅷ軸
Ⅸ軸
<2> 軸的材料
據(jù)表14-2選取軸的材料為，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，硬度為210230
<3> 軸的校核
外載荷及支反力的作用位置在軸上已經(jīng)確定，這是按彎曲扭合成強(qiáng)度校核，選取受載荷大的典型V軸校核。
V軸的受力分析見圖 3-4
已知
① 水平面的支反力 (圖 3-4 b)
② 垂直面內(nèi)的支反力 (見圖 3-4 c)
③ 繪水平面內(nèi)的彎矩圖 (圖 3-4 d)
圖 3-4 軸的受力分析
④ 繪垂直面的彎矩圖 (圖 3-4 e)
⑤ 合成彎矩圖 (圖 3-4 f)
⑥ 扭矩圖 (圖 3-4 g)
⑦ 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
由圖 3-4 可知，處為最危險(xiǎn)截面，其當(dāng)量彎矩為：
軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) 代入：
用當(dāng)量彎矩法校核危險(xiǎn)截面：
安全！
3.3.4 關(guān)于鼓輪
從目前國內(nèi)外單頭小型拉線機(jī)的使用情況看，單頭拉線一般都是滑動式的，其鼓輪形狀有串列式等徑輪的，也有塔輪形式的。等徑輪在前一階段出現(xiàn)的高速拉線機(jī)上起到了很大的作用。因?yàn)榈葟捷喤c線材直徑比值較大，所以線材在鼓輪的彎曲半徑較大，線材不會因?yàn)閺澢芽诙a(chǎn)生斷線，但是等徑輪有結(jié)構(gòu)尺寸較大、傳動系統(tǒng)復(fù)雜以及占地面積大等缺點(diǎn)。而塔輪形式則與其不同，由于塔輪是在同一傳動軸上串列各個不同直徑的鼓輪，所以結(jié)構(gòu)尺寸較小，傳動系統(tǒng)簡單。綜合上述情況，根據(jù)本機(jī)生產(chǎn)規(guī)范以及國內(nèi)外同類產(chǎn)品鼓輪結(jié)構(gòu)，選用整體式塔輪結(jié)構(gòu)。
塔輪材料為Cr12，因Cr12在滲碳淬火后有較高的硬度和耐磨性，耐腐蝕性，而且拋光后，光潔度相當(dāng)高。
塔輪鼓輪其形狀為塔輪形狀，拉線鼓輪為整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)鼓輪磨損而不能使用時，其鼓輪不能修復(fù)，只有更換新的拉線鼓輪。組合式塔形鼓輪，鼓輪勸套在鼓輪體上，并用兩側(cè)壓板隔緊。組合式鼓輪在因輪圈磨損而不能正常拉線時，可以更換鼓輪圈，減少停機(jī)時間，并使設(shè)備維護(hù)費(fèi)降低，有利于提高線材的表面質(zhì)量，其缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜。輪圈材料用0.8mm厚的T8、T10 冷扎簧鋼帶包在鼓輪體上，鼓輪體采用45號鋼。有些輪圈材料用Cr12，經(jīng)淬火后回火硬度HRc6065，表面鍍硬鉻拋光。這種結(jié)構(gòu)用在中型及大型拉線機(jī)上。
3.3.5 軸承的選擇
經(jīng)計(jì)算，本機(jī)所選用的軸承間表 3-3
3.3.6 蝸輪蝸桿的選擇
按設(shè)計(jì)需要計(jì)算，蝸桿以蝸桿的形式存在，蝸桿頭數(shù)Z=1，模數(shù)
ms = 2.5，蝸輪齒數(shù) Z=47， 模數(shù)m = 2。5
3.3.7 鍵的選擇
鍵選用普通平鍵A型，公稱尺寸由所在的軸徑?jīng)Q定見資料[2]中表 7-4
其他連接件從略。
表 3-3 軸承一覽表
序號
安裝裝置
數(shù)量
類型
型號
規(guī)格(d×D×B)
1
拉線機(jī)
17
單列向心推力球軸承
209
Φ45×Φ85×19
2
拉線機(jī)
1
″
208
Φ40×Φ80×18
3
拉線機(jī)
2
″
203
Φ17×Φ40×12
4
拉線機(jī)
2
″
100
Φ10×Φ26×8
5
拉線機(jī)
1
″
101
Φ12×Φ28×8
6
拉線機(jī)
2
單列向心短圓柱滾子軸承
12209
Φ45×Φ85×19
7
收排線架
2
含油軸承
Φ25×Φ32×50
8
收排線架
2
單列向心球軸承
17
Φ7×Φ19×6
9
收排線架
2
″
101
Φ12×Φ28×8
10
收排線架
2
″
117
Φ85×Φ130×22
11
收排線架
2
″
101
Φ12×Φ28×8
12
收排線架
2
″
205
Φ25×Φ52×15
13
行星齒輪箱
4
″
101
Φ12×Φ28×8
14
行星齒輪箱
1
″
102
Φ15×Φ28×8
15
行星齒輪箱
4
″
103
Φ17×Φ35×10
16
行星齒輪箱
3
″
107
Φ35×Φ62×14
17
行星齒輪箱
2
″
208
Φ40×Φ68×15
18
放線架
1
″
202
Φ15×Φ35×11
19
放線立柱
2
″
102
Φ15×Φ32×9
20
張力裝置
1
″
101
Φ12×Φ28×8
第4章 拉線機(jī)的冷卻與潤滑及
在金屬線材拉伸過程中，由于線材和拉線模壁發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的熱，使被拉伸金屬線材有可能與拉線模孔壁產(chǎn)生黏結(jié)現(xiàn)象，從而破壞拉伸過程，造成拉伸力急劇增加，嚴(yán)重時會使線材拉斷。為此，必須在被拉金屬線材與模孔間注入冷卻潤滑液。主要作用：延長模具及拉伸鼓輪壽命。
4.1 拉伸時冷卻與潤滑的作用
在被拉金屬線材與模孔之間，保持一層潤滑膜，避免模具與金屬線材直接接觸，減少摩擦，使金屬沿受力方向均變形，減少能量消耗與拉伸道數(shù)，延長模具及拉線鼓輪壽命。
使用適當(dāng)?shù)睦鋮s潤滑油，可以使變形產(chǎn)生的熱量迅速發(fā)散，降低金屬線材與?？椎臏囟龋乐咕€材溫度過高氧化變色，降低被拉金屬與模孔之間的摩擦系數(shù)，提高拉線速度和消除黏結(jié)現(xiàn)象。
在金屬拉伸過程中，不斷產(chǎn)生細(xì)微的金屬微塵，冷卻潤滑液不斷沖洗?？?，起消除金屬微塵的作用。
常用的潤滑劑有固態(tài)潤滑劑，半固態(tài)潤滑劑，液態(tài)礦物潤滑油，動植物油，乳化液潤滑劑等。
4.1.1 滑動式拉線機(jī)冷卻潤滑裝置
噴射式 用管子將帶有壓力(2-3)×105 Pa 的冷卻潤滑油，直接噴射到拉線機(jī)鼓輪的線材上和模座內(nèi)，大部分熱量在冷卻液排除時被帶走，所以目前在高速拉線機(jī)上都采用噴射式冷卻。
模架的潤滑：在噴射冷卻的拉線機(jī)上，冷卻潤滑液從模具架底槽流道輸入，在穿模時可以將噴射管關(guān)閉，這樣可以保證工作場地的清潔，改變了以往在穿模時由于冷卻液飛濺而影響操作環(huán)境整潔的情況。
浸入式(水箱式)冷卻，將拉線鼓輪與模座全部浸在冷卻液中，使線材和鼓輪充分冷卻，在停車穿線時，需將冷卻液快速放出。設(shè)計(jì)這種冷卻裝置時，必須設(shè)計(jì)夾層，以防冷卻潤滑液流入主機(jī)變速箱內(nèi)，使變速箱的潤滑油變質(zhì)。
這種方法的不足之處使：由于鼓輪液浸在冷卻液中，起表面容易被腐蝕，同時整個鼓輪也在冷卻中旋轉(zhuǎn)，發(fā)生摩擦而損失功率。另外，摩擦加速了冷卻潤滑液的發(fā)熱，從而降低了它的冷卻潤滑作用。此外冷卻液存在機(jī)器內(nèi)，熱量不易很快發(fā)散，雖然有回水管，但整個設(shè)備還是溫度較高。
4.1.2 拉線機(jī)冷卻潤滑液量的計(jì)算
滑動式拉線機(jī)的冷卻潤滑液的計(jì)算
通常拉線潤滑液的溫度在40-50度之間較為合適，要合理的設(shè)計(jì)冷卻設(shè)備，需首先確定拉線機(jī)所需的最大冷卻潤滑液量。這是冷卻管設(shè)計(jì)的依據(jù)。
冷卻液量隨不同的設(shè)備而定，它與拉線機(jī)的功率有一定的比例。拉線機(jī)冷卻潤滑液量為每千瓦輸出功率，在每分鐘6L比較合適。冷卻液箱的容積在設(shè)計(jì)時應(yīng)取量大的冷卻用量的8-10倍。所以冷卻用量及冷卻潤滑油箱的容積應(yīng)該按下計(jì)算：
…Vm=PWp (6-34)……[8]
式中 Vm –拉線機(jī)每分鐘冷卻潤滑液用量(L)；
P -拉線機(jī)實(shí)際功率(KW)；
Wp –拉線機(jī)每千瓦功率所需要的冷卻液用量，取Wp = 6L/KW
冷卻液潤滑箱的容積：
v = (8-10) Vm
4.2模架的潤滑與冷卻
在噴射冷卻的拉線機(jī)上，其模具架冷卻潤滑液從模具底模流道輸入，在穿模時可將噴射管關(guān)閉，這樣可保證工作場地清潔。
4.3 齒輪的潤滑
本機(jī)為閉式齒輪傳動，由于 而采用噴油潤滑，潤滑液為20號機(jī)油，用油泵將潤滑液直接噴到嚙合區(qū)。
4.4 軸系采用脂潤滑
第5章 安裝維護(hù)，保養(yǎng)和使用說明
5.1 安裝
根據(jù)機(jī)器外形圖和裝配圖進(jìn)行安裝，校正水平，灌注混凝土清理，機(jī)器各部按潤滑規(guī)定加注新油，即可空運(yùn)轉(zhuǎn)試車。
5.2 維護(hù)保養(yǎng)
設(shè)備使用前后者用過兩個月后(每天兩班)，所有運(yùn)動部件都采用煤油清洗，然后注入新油；齒輪箱內(nèi)油面指示器應(yīng)保持清潔，并注意油箱內(nèi)油液面的正常位置。軸系溫度超過60度或產(chǎn)生噪音時，應(yīng)及時檢查進(jìn)行修理或更換。
5.3 使用說明
使用前，根據(jù)配模表選用拉線模系列。設(shè)備使用時，先將成盤金屬線置于放線位置，并將放線架置于其上，在拉出線頭拔尖后，
依次穿入拉線模內(nèi)，根據(jù)傳動系統(tǒng)圖放入模架。在每個拉線鼓輪上纏繞一周半左右，線從最后一道拉線模拉出后，經(jīng)定速輪，分線導(dǎo)輪，擺桿張力輪，排線輪，最后饒到收線盤上，檢查無誤即可拉線。
拉線速度可通過調(diào)整電位器由低速向高速方向調(diào)整，達(dá)到某一給定速度，第二次開車時，不必再次調(diào)整。腳踏開關(guān)可做點(diǎn)動穿模操作，就緒后則按啟動按扭即拉線，此時腳踏開關(guān)已自動轉(zhuǎn)換成緊急停車開關(guān)。設(shè)由斷線自動停機(jī)裝置。
滿盤停車后，手動送開漲閘式收線軸，使線盤在軸行松開，然后取下線盤即可。
結(jié)論
歷時三個多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲了，在設(shè)計(jì)的過程中，通過對整個過程的研究設(shè)計(jì)分析，確定LHT-200/17型拉線機(jī)的CAD設(shè)計(jì)。通過本次設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用科學(xué)知識的能力，利用所學(xué)知識解決時間問題的能力，明白了怎樣查閱文獻(xiàn)資料和使用工具手冊，通過計(jì)算機(jī)繪圖，提高了計(jì)算機(jī)繪圖的能力和速度。此次設(shè)計(jì)是我真正工作前的一次真實(shí)演練，為今后更好的學(xué)習(xí)、工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
我們的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是分小組進(jìn)行的，這讓我們懂的了如何與合作伙伴們分配設(shè)計(jì)任務(wù)，如何協(xié)調(diào)各自的任務(wù)，培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神，為我們的以后的工作積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這些知識是必須親生經(jīng)歷后才能體會到的，所以這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是使我們的專業(yè)知識得到豐富和提煉，也鍛煉了我們的其他方面的能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然是我們在大學(xué)學(xué)習(xí)的最后一站，但它卻決不是可有可無的，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不管是對以后的工作還是繼續(xù)的學(xué)習(xí)都是非常重要的。
由于設(shè)計(jì)者水平及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所限，錯誤和不足之處再所難免，敬請老師和同學(xué)們批評指正。
致謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對自己四年多來所學(xué)知識的一次綜合性的檢查，通過設(shè)計(jì)，鍛煉了多動腦、多動手、多方面考慮問題的能力，收益很多，對以后的實(shí)際工作有很大幫助作用。
在設(shè)計(jì)過程中，由于資料的缺乏，自己水平和經(jīng)驗(yàn)有限，遇到了許多困難。我要特別感謝我的指導(dǎo)老師孫全穎老師，在孫老師嚴(yán)格要求和指導(dǎo)幫助下，我才能順利的完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)，并學(xué)到許多知識。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是具有實(shí)際意義的訓(xùn)練，感謝學(xué)校，機(jī)械動力工程學(xué)院給我們的鍛煉機(jī)會，感謝機(jī)械學(xué)院以及其他老師四年來給予我的教導(dǎo)幫助。
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11 Great Britain. Bearings, Gears, Gearing & Driving Elements. The Stationary Office Books (Agencies),2001:237～244
12 Ivan Law.Gears and Gear Cutting. Argus Books,1998:45～47
附 錄
GEARS
Gears transmit power and motion between moving pasts. Positive transmission of power is accomplished by projections or teeth on the circumference of the gear . There is no slippage as with friction and belt drives , a feature most machinery requires ,because exact speed ratios are essential .Friction drives are used in industry ,where high speeds and light loads are required and where loads subject to impact are transmitted.
When the teeth are built up on the circumference of two rolling disks in contact, recesses must be Provided between the teeth are developed is known as the pitch circle .It is an imaginary circle with the same diameter as a disk that would cause the same relative motion as the gear. All gear design calculations are based on the diameter of the pitch circle. A portion of a gear is shown in Figure 22.13.
Gear Nomenclature
The system of gearing used in the United States is known as the involutes system, because the profile of a gear tooth is principally an involutes curve. An involutes is a curve generated on the circle, the normal of which are all tangent to this circle. The method of generating involutes is shown in Figure 22.14. Assume that a string having a pencil on its end is wrapped around a cylinder. The curve described by pencil as the string is unwound is an involutes, and the cylinder on which it is wound is known as the base circle. The portion of the gear tooth from the base at point a in the figure to the outside diameter at point c is an involutes curve and is the portion that contacts other teeth.. From point b to
point the profile of the base circle on which the involutes is described is inside the pitch circle and is dependent on the angle of thrust of the dear teeth. The relationship existing between the diameter of the pitch circle, D, is Db = Dcosθ where Db = diameter of base circle θ=Angle of thrust between gear tooth.The two common systems have their thrust angles or lines of action at 141/ and .
Figure 22.13 Nomencla ture for Involute spur gear
Other angles are possible, but with larger angles the radial force component tending to force the gears apart becomes greater. If a common tangent is drawn to the pitch circles of two meshing gears. The base circle on which the involutes are drawn are tangent to the line of action.
Most gears transmitting power use the 200, full-deep, involutes tooth form. These gears have the same tooth proportion as the 141/20 full–depth involutes but are stronger at their base because of greater thickness. The 200, fine –pitch involutes gears are-similar to the regular 200 involutes and are made in sizes ranging from 20 to 200 diametral pitch. These gears are used primarily for transmitting motion rather the power. The 200 stub tooth gear has smaller tooth depth than the 200. Full –depth gear and is consequently stronger. Involutes gears fulfill all laws of gearing and have the advantage over some other curves in that the contact action is affected by slight variation of gear center distance.
Figure 22.14 Mothod of genera an Involute tooth surface
The nomenclature of a gear tooth is illustrated in Figure 22.13. the principal definitions and tooth parts for standard 141/20 and 200 involutes gears are discussed here.
The addendum of a tooth is the radial distance from the pitch circle to the outside diameter of addendum circle. Numerically, it is equal to 1 divided by the diametral pitch P.
The addendum is the radial distance from the pitch circle to the root or addendum circle. It is equal to the addendum plus the tooth clearance.
Tooth thickness is the thickness of the tooth measure on the pitch circle. For cut gears the tooth thickness and tooth space are equal. Cast gears are provided with some backlash, the difference between the tooth thickness and tooth space measured on the pitch circle.
The face of a gear tooth is that surface lying between the pitch circle and the addendum circle.
The flank of a gear tooth is that surface lying between the pitch circle and the root circle.
Clearance is a small distance provided so that the top of a meshing tooth will not touch the bottom land of the other gear as it passes the line of centers.
Table 22.2g