機械畢業(yè)設計（論文）90T熱軋鋼板運輸車設計[電動平車]【全套圖紙】

安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計(論文)任務書課題名稱90T熱軋鋼板運輸車設計學 院 機械工程學院專業(yè)班級過程裝備與控制工程 081班姓 名學 號畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容:1. 文獻檢索與綜述。起重運輸機械、電動平車或冶金車輛。2. 熱軋鋼板運輸車總體方案設計。3. 熱軋鋼板運輸車主要工藝參數(shù)確定和力能參數(shù)計算。4. 傳動系統(tǒng)設計，主要零部件設計及強度校核。5. 說明書不少于40頁、5000字英文文獻翻譯、300字中英文摘要。設計圖不少于3張A0（CAD總圖、部件圖、零件圖，手繪1張A1）。指導教師簽字： 摘 要本文介紹了三相低壓軌道供電電動平車的設計。低壓軌道供電電動平車，一種電動有軌廠內(nèi)運輸車輛，主要解決相鄰車間內(nèi)無法移送設備以及安全的問題。本設計中的電動平車利用低壓軌道供電實現(xiàn)車間之間的鋼板運輸，彌補了以前高壓供電平車的高壓危險，又省去了拖纜運輸車的繁瑣，容易實現(xiàn)遙控和自動化，給廠區(qū)布置帶來很大方便。此種電動平車結構簡單、使用方便、容易維護、承載能力大、污染少，安全可靠，實用性強，而且節(jié)約能源，廣泛用于機器制造和冶金工廠，作為車間內(nèi)部配合吊車運輸重物過跨之用。關鍵詞：低壓軌道供電；鋼板運輸車；電動平車全套圖紙，加153893706AbstractThis paper introduces the three-phase low pressure track power electric lockstitches design. Low pressure track power electric lockstitches, a kind of transport vehicles in factory, mainly to solve the adjacent workshops cant transportation and safety issue. The design of low pressure track power electric lockstitches realizes the steel plate transportation between workshops and solves the high pressure dangerous, which becomes simple and easy to realize the remote control and automation and brings great convenience to the factory. This electric lockstitch has simple structure and is convenient operation, easy maintenance, carrying capacity, less pollution, safe and reliable, practical strong, which is to save energy and widely used in machine manufacture and metallurgy factories for workshop internal heavy loads transportation.Keywords: Low voltage track power; Steel plate truck; Electric lockstitches目 錄1.總 論1前言11.1所涉及課題的國內(nèi)外技術概況和發(fā)展概況11.1.1電動平車國內(nèi)外技術概況11.1.2電動平車的歷史與發(fā)展概況21.2車間生產(chǎn)工藝及設備配置21.2.1車間生產(chǎn)工藝21.2.1.1電動平車制造執(zhí)行標準21.2.1.2車間生產(chǎn)工藝流程31.2.1.3主要制造工藝31.2.2平車種類及配置41.2.2.1平車種類41.2.2.2軌道平車車輛配置61.3原有設備或工藝薄弱環(huán)節(jié)及改進措施61.3.1原有設備或工藝薄弱環(huán)節(jié)61.3.2設備或工藝改進措施71.4企業(yè)環(huán)保狀況及評價電動平車將是節(jié)能減排投資亮點72.90T電動平車方案設計82.1性能要求82.1.1背景技術82.1.2技術要求82.1.3操作規(guī)程82.1.4電動平車巡回檢查內(nèi)容92.2總體方案設計92.3機械裝置112.3.1傳動系統(tǒng)112.3.1.1主動輪的布置方案112.3.1.2主動輪驅動型式112.3.2車架工藝132.3.3熱鋼板支承工藝142.3.4車輪與軌道142.3.4.1車輪142.3.4.2軌道162.4供電裝置173.力能參數(shù)計算183.1車輪與軌道的選擇183.2車輪強度校核193.2.1車輪的計算輪壓193.2.2車輪踏面疲勞接觸應力計算203.2.3強度校核計算203.3運行機構的計算213.3.1運行阻力矩的計算213.3.1.1平穩(wěn)運行階段213.3.1.2啟動階段233.3.2電動機和減速器的選擇243.3.2.1電動機的選擇243.3.2.2減速器的選擇253.3.2.3驗算起動時間263.3.2.4驗算平均加速度263.3.2.5電動機發(fā)熱驗算263.3.3打滑驗算273.3.3.1起動時的不打滑條件283.3.3.2制動時的不打滑條件293.3.4聯(lián)軸器的選擇293.4軸與軸承的設計及校核303.4.1軸的設計及校核303.4.1.1主動車輪組軸的設計及校核303.4.1.2從動車輪組軸的設計及校核353.4.2軸承的選擇及校核353.4.3鍵的選擇及校核36結論37致謝38參考文獻39附錄 英文翻譯40裝訂線1. 總 論前言 電動平車，又稱電動平板車、電平車、臺車、過跨車、地爬車等，是一種廠內(nèi)有軌電動運輸車輛，首先它是一種軌道型運輸車輛，需要在地面上鋪設軌道，軌道一般為工字型面接觸道軌；其次它是電驅動車輛，在電機減速機驅動下自動運行，再次它是一種平板車，臺面平整無廂蓋，特殊情況下也可以是非平面但無廂蓋，車體無方向盤只有前進后退方向(即使轉彎也城靠軌道轉彎)。此種車輛具有結構簡單、使用方便、承載能力大、不怕臟不怕砸、維護容易、使用壽命長等特點，因其方便、壯實、經(jīng)濟、實用、易清理等諸多優(yōu)點，成為企業(yè)廠房內(nèi)部及廠房與廠房之間短距離定點頻繁運載重物的首選運輸工具。電動平車主要分類：l 軌道電動平車l 拖纜電動平車l 蓄電池系列電動平車l 轉盤換軌電動平車l 鋼渣系列電動平車小車l 推拉電動平車卷l 筒供電電動平車1.1 所涉及課題的國內(nèi)外技術概況和發(fā)展概況1.1.1 電動平車國內(nèi)外技術概況電動平車主動輪的驅動形式主要有集中驅動和分別驅動兩種。集中驅動是以一臺電動機通過傳動軸來帶動兩邊主動輪的驅動形式，其特點是只用一臺電動機與一臺減速器，傳動系統(tǒng)復雜笨重；分別驅動是指電動機分別驅動主動輪，其優(yōu)點是布置、安裝、維修方便，自重也較輕，但要求兩邊同步。國內(nèi)外技術的主要不同在于傳動系統(tǒng)的不同。國外多用“三合一”驅動形式，即電動機、減速器、制動器結合成一整體。電動機采用帶制動器的電動機，減速器用行星減速器(擺線針輪減速器)或采用回歸式二級減速器。兩端用法蘭盤分別于電動機及車輪角型軸承箱聯(lián)接。這種“三合一”驅動形式的優(yōu)點是：體積小、重量輕、結構緊湊；便于組織專業(yè)制造廠生產(chǎn)配套，有利于提高產(chǎn)品質量。提高生產(chǎn)率和降低成本，很有發(fā)展前途。而國內(nèi)的傳動系統(tǒng)多種多樣、五花八門，但是國內(nèi)生產(chǎn)的電動平車價格便宜，國產(chǎn)自立品牌強勢突圍，自己生產(chǎn)替代進口，也為國內(nèi)的工業(yè)的發(fā)展帶來嶄新的生機。目前，中國電動平車行業(yè)已進入從科研化邁向產(chǎn)業(yè)化的關鍵時期。發(fā)展低速電動平車是當前最有效、最經(jīng)濟、最環(huán)保的節(jié)能減排方式。希望國家相關部門制定低速電動平車市場準入機制，加大科技研發(fā)的投入，引領我國電動平車的發(fā)展，發(fā)揮市場和資源的優(yōu)勢，形成有較強競爭力的電動汽車及關鍵零部件工業(yè)的體系，滿足電動平車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求。1.1.2 電動平車的歷史與發(fā)展概況N系列的平車1950年就開始生產(chǎn)，如N1型，1952年生產(chǎn)了一批載重40t的N4型平車。N6型載重為60t、底架長度為12.5m。以后N6型經(jīng)過改進，定型為N60型，1955年生產(chǎn)。1956年開始生產(chǎn)N12型平車，載重60t。自1966年起開始大批量生產(chǎn)N16型平車。該型車的特點是，底架上鋪設70mm厚的木地板，車兩端具有全鋼焊接的活動端壁板，克服了木質端板強度不足的弱點，放倒后可作渡板，供所運機動車輛自行裝卸。1970年，設計試制集重能力較大、能裝運較重預應力鋼筋混凝土橋梁的N17型平車。該車型的活動側壁板數(shù)量較多，全車共有12塊，可以使開閉輕便。側壁板采用鎖鐵式鎖閉機構，使其處于垂直位置能緊密關閉，放下時不會產(chǎn)生晃動。1998年制造的NX17A型平車集裝箱兩用平車(也稱XN17A型)既保留原N17A型平車的基本結構型式，又能適應市場需求，提高車輛適應性和利用率。目前該車可按平車用，均布裝載60噸；又可按集裝箱平車用，裝運1個箱重30.48噸或2個箱重24噸或5個箱重10噸集裝箱。今后將繼續(xù)開發(fā)平車-集裝箱兩用車，逐步淘汰單一用途平車，優(yōu)化既有平車-集裝箱兩用車結構，增大車輛地板面積，降低車輛自重系數(shù)，使載重量達到65t。研究運行速度提高后，側向力對集裝箱及車輛運行安全的影響。研究自動鎖定鎖頭、竹木復合地板在平車上的應用。隨著現(xiàn)在是新月異的變化平車的概念已演變?yōu)殡妱悠杰?電動平車，是一種電動有軌廠內(nèi)運輸車輛。又稱臺車、過跨車。它具有結構簡單、使用方便、容易維護、承載能力大、污染少等優(yōu)點。廣泛用于機器制造和冶金工廠，作為車間內(nèi)部配合吊車運輸重物過跨之用。1.2 車間生產(chǎn)工藝及設備配置1.2.1 車間生產(chǎn)工藝1.2.1.1 電動平車制造執(zhí)行標準l JB/T 6127-92 電動平車技術條件l Q/W 320209203 冶金特種車輛技術條件l JB/ZQ 4000.3-86 焊接件通用技術條件l JB/ZQ 4000.2-86 切削加工通用技術條件l JB/ZQ 4000.9-86 裝配通用技術條件l JB/ZQ 4000.5-86 鑄件通用技術條件l GB5056-93 設備電力裝置設計規(guī)范l JB/ZQ 4000.10-86 涂裝通用技術條件l JB/ZQ 4000.1-86 產(chǎn)品檢查通用技術條件1.2.1.2 車間生產(chǎn)工藝流程下料 焊接車架成形 主動輪對及從動輪對安裝 與車駕固定 安裝減速機 安裝變壓器 布線 安裝導電裝置 翻身油漆圖1-11.2.1.3 主要制造工藝l 主梁制造工藝 優(yōu)質定尺鋼板放樣 拼接 專用自動割下料 噴丸處理 檢驗 涂防銹漆 專用平臺拼裝 半自動CO2氣體保護焊機焊接 檢驗 校正 總檢 車體組裝 檢驗 噴涂 總檢 包裝發(fā)運l 主梁焊接工藝a) 嚴格執(zhí)行焊接工藝指導書，采用CO2氣體保護焊和合理的焊接次序，如同步收縮法以及專用焊接翻轉工裝等，以保證焊接強度并有效控制焊接變形。b) 焊縫坡口應符合GB985和GB986的規(guī)定。c) 焊縫外部檢查不得有目測可見的明顯缺陷，這些缺陷按GB6417的分類為：裂紋、孔穴、固體夾雜、未溶合和未焊透、形狀缺陷及上述以外的其它缺陷。d) H鋼槽鋼的翼緣板、腹板的對接焊縫應進行無損探傷，射線探傷時應不低于GB3323中規(guī)定的級；超聲波探傷時應不低于JB1152中規(guī)定的級。l 防腐涂層工藝鋼材采取防銹預處理后，用抗腐蝕性能好的環(huán)氧富鋅底漆，氯化橡膠面漆，噴二度底漆、二度面漆，以確保使用壽命。 面漆做到均勻、細致、光亮、完整與色澤一致。面漆顏色符合協(xié)議。漆膜附著力符合GB9286中的有關質量的要求，漆膜厚度120m。1.2.2 平車種類及配置1.2.2.1 平車種類l KPC系列電纜卷筒軌道平車KPC系列電纜卷筒軌道平車、電動平車,是以交380V供電，由電纜線經(jīng)磁滯耦合式電纜卷筒給平車上YZ起重冶金用電機提供電力，電機拖動平車運行。磁滯耦合式電纜卷筒將確保電纜受力均勻不易拉壞，根據(jù)平車運行方向自動將電纜卷起或放出。適用運行距離為小于100米，平車結構簡單可靠，價格經(jīng)濟，軌道施工方便?？稍趦绍壍乐虚g開設護線槽。圖1-2l KPD系列低壓交流軌道平車KPD系列低壓交流軌道平車是由地面降壓變壓器(控制柜)將三相交流380V降壓至三相交流36V, 經(jīng)行車軌道，滑觸器，饋送給平車上車載升壓變壓器，升壓至交流380V，供交流電動機使用拖動平車運行。由于行走軌道兼作平車的導電軌，所以軌道施工要求較高，須保證軌道絕緣，運行距離較長時須增加降壓變壓器個數(shù)。圖1-3l KPXQ系列帶轉盤蓄電池軌道平車KPXQ系列帶轉盤蓄電池軌道平車、電動平車，是以蓄電池為動力源，一路控制系統(tǒng)給直流牽引電機提供電力，拖動平車運行，同時另一路控制系統(tǒng)可單獨控制臺面自轉，平車具有對軌道無絕緣要求，主要用于噴砂房，噴洗房。圖1-4l KPS轉彎電動平車我公司KPS系列轉彎電動平車，是在KPXD蓄電池軌道平車或在KPD(Z)低壓軌道平車的基礎上增加了以套回轉支承轉向機構，從而使電動平車轉向靈活，適應彎軌上行駛，減少車輪同鋼軌的碰軌，軋軌現(xiàn)象，能有效的延長車輪及鋼軌的使用壽命。圖1-5l KPXD系列噴砂房用軌道平車KPXD系列噴砂房用軌道平車，是以蓄電池為動力源，給直流牽引電機提供電力，拖動平車運行，平車具有對軌道無絕緣要求，運行距離不受限制，能在彎道，道岔上行駛，機動靈活(可在多條軌道之間交換使用)安全性能高適用面廣等特點。圖1-61.2.2.2 軌道平車車輛配置l 軌道電動平車電控系統(tǒng)：配置先進的電控器、加速器，最大限度延長蓄電池的供電時間和使用壽命。 l 軌道平車動力系統(tǒng)：采用國內(nèi)前位的高負載、性能強的直流電機，確保優(yōu)良的抗過載能力及良好的動力輸出。 l 軌道平車電源系統(tǒng)：采用優(yōu)質鉛酸蓄電池，相對普通鉛酸蓄電池壽命提高近兩倍。大容量蓄電池增長產(chǎn)品連續(xù)續(xù)航時間。 l 軌道平車制動方式：采用電磁式軸剎或機械式輪剎，制動力強勁。 l 軌道電動平車車身涂裝：軌道電動平車車體顏色用戶可任意選擇。 l 軌道電動平車控制方式：產(chǎn)品設計有遙控及線控兩種控制方式。1.3 原有設備或工藝薄弱環(huán)節(jié)及改進措施1.3.1 原有設備或工藝薄弱環(huán)節(jié)目前電動平車生產(chǎn)技術越來越成熟，但是不乏一些需要改進的環(huán)節(jié)。在這里著重介紹一下電動平車安裝焊接夾渣焊接缺陷。電動平車夾渣是指殘留在電動平車焊縫金屬中的溶渣,即由于焊接冶金過程中熔池中的一些非金屬夾雜物在結晶過程中來不及浮出而殘存在焊縫內(nèi)部。藥芯焊絲和埋弧焊容易產(chǎn)生夾渣。夾渣的產(chǎn)生與焊接方法、焊材(焊絲、焊劑)及被焊母材的成份純度有關。夾渣主要分為根部夾渣、焊層及晶界夾渣、縫焊內(nèi)夾渣。不僅降低力學性能，而且增加了產(chǎn)生熱裂紋的傾向，誘發(fā)厚板的層狀撕裂。產(chǎn)生原因：l 焊接電流太小，液態(tài)金屬和熔渣分不開；l 焊接速度過快，熔渣來不及浮出來；l 多層焊對工件邊緣和焊縫清理不干凈；l 運條角度不正確。1.3.2 設備或工藝改進措施這里就上述的電動平車安裝焊接夾渣焊接缺陷闡述一下改進的方案和措施。應正確選擇焊接材料(焊絲純度、焊劑)，控制母材硫磷的含量，工藝上應選擇適當?shù)暮附訁?shù)，使熔池存在時間不要太短。多層焊時，注意清除前道焊渣，正確運條，以利于熔渣浮出。1.4 企業(yè)環(huán)保狀況及評價電動平車將是節(jié)能減排投資亮點資料表明，目前全社會能耗的70%集中在冶金、化工、建材等領域。因此，工業(yè)被看成是節(jié)能投資潛力最大的部門。其中工業(yè)電動機用電量占全國總用電量的2/3，且一半用于風機、泵、壓縮機的驅動，約2/3的風機、泵類機械在運行中需要調節(jié)流量。同時，在全國約1000多萬臺工業(yè)電動機中，若能采用高參數(shù)、大容量發(fā)電機組及高效輔機，工業(yè)部門供電煤耗可降低10%左右。另外，電動平車現(xiàn)有50萬臺工業(yè)鍋爐及10多萬臺工業(yè)窯爐，他們的熱效率約為60%至70%，與國外相比差10至15個百分點。如果對其節(jié)能改造，如使用動力配煤、型煤就可以取得顯著的節(jié)能效果。節(jié)能環(huán)保行業(yè)景氣度長期向好。從宏觀方向來看，今年我國經(jīng)濟發(fā)展的重點將從“保增長”轉變?yōu)椤罢{結構”,節(jié)能減排等相關產(chǎn)業(yè)有望得到國家政策的充分支持。我們預測未來5年節(jié)能行業(yè)的年均增長率將達到30%,部分子行業(yè)增速將超過50%。核電的成長性最為確定，進入壁壘又較高，為最為看好的新能源子行業(yè)。風電在連續(xù)高增長后將面臨增速的回落。光伏2010年下半年受德國政策影響下半年不如上半年。因此我比較看好核電和新能源電機。 建議國家行業(yè)主管部門牽頭，在新能源平車領域中，制定相應的政策標準，發(fā)展低速電動平車，以其安全性、適用性、經(jīng)濟性及對交通、能源和社會的良好示范作用，加快推進電動平車的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進程，提升我國電動平車產(chǎn)業(yè)的綜合競爭力。裝訂線432. 90T電動平車方案設計2.1 性能要求2.1.1 背景技術目前車間運送移動設備一般都采用行車，但由于行車采用的是置于車間頂部的軌道來帶動，因此在兩個相鄰的車間內(nèi)就無法移送設備，存在一定的局限性，又因為行車位置較高，車間內(nèi)噪音大，工人們不容易注意到行車的運動，容易發(fā)生危險。2.1.2 技術要求l 鋼板運輸車總體方案設計合理正確；l 力能參數(shù)設計計算程序原理正確，結果無誤；l 傳動系統(tǒng)方案良好，安全可靠；l 裝配圖結構設計合理，能滿足熱鋼板運等工藝的要求；l 零件圖符合使用和制造工藝要求。2.1.3 操作規(guī)程l 操作者必須熟悉本設備結構性能，經(jīng)考試合格取得操作證后方可獨立操作。l 操作者要認真做到“三好”(管好、用好、修好)“四會”(會使用、會保養(yǎng)、會檢查、會排除故障)。l 操作者必須遵守使用設備的“五項紀律”和維護設備的“四項要求”的規(guī)定。l 操作者要隨時按照“巡回檢查內(nèi)容”的要求對設備進行檢查。l 嚴格按照設備潤滑圖表規(guī)定進行加油，做到“五定”(定時、定點、定量、定質、定人)，注油后應將油杯(池)的蓋子蓋好。l 嚴禁超規(guī)范、超負荷使用設備。 l 裝運重物時必須平穩(wěn)輕放，保證重量分布均勻，嚴禁偏重。l 開動設備前必須首先發(fā)出信號，查看運動方向無人、無障礙物方可開動，起、停平穩(wěn)不準碰撞終點擋鐵。l 啟動開關不能行走時應立即檢查，防止燒壞電機或導致其它事故。l 變換運動方向時，必須待運動完全停止后再反向開動。l 經(jīng)常檢查各部運轉情況，如發(fā)現(xiàn)電機、軸承溫度升高或異常聲音時，應立即停車檢查。l 不得開動電平車去頂、撞、拖、拉鐵道上的車輛。l 前進、后退方向標志明顯，與開關逆、順一致。嚴禁操作者離開或托人代管開動著的設備。l 對蓄電池供電電平車，電量不足時應及時將蓄電池抽出按要求進行充電，并換上備用蓄電池進行工作。l 蓄電池的更換及充電工作應由專人負責。l 下班前必須卸掉負荷切斷電源，按照制度進行清掃。2.1.4 電動平車巡回檢查內(nèi)容一、行走機構：1、電機、聯(lián)軸節(jié)、減速機(減速齒輪)不松動，運轉正常；2、減速機(減速齒輪)油量充足，油質符合要求，無灰塵雜物。3、制動器靈敏好用，制動輪接觸正確無嚴重磨損；4、車輪接觸正確，轉動良好。二、車體部分：1、車體不變形；2、車臺平整無砸坑；3、全車整潔。三、電氣部分：1、滑線與滑塊(電纜)接觸良好，移動靈活，線架牢固完好(或蓄電池的電量充足)；2、電器開關靈敏好用；3、電鈴聲音宏亮；4、各部電器絕緣良好。四、其它部分：1、保養(yǎng)資料齊全、清潔；2、設備機件完整。2.2 總體方案設計低壓軌道供電電動平車，一種電動有軌廠內(nèi)運輸車輛，主要解決相鄰車間內(nèi)無法移送設備以及安全的問題。包括車架、車輪、導軌、電氣控制箱、地面降壓變壓器和電機減速器，其特征是，車輪兩兩相對通過車軸連接，車輪通過扁擔軸承座安裝在車架橫梁下，形成主動輪對和被動輪對；電機減速器固定在主動輪對的車軸上；電氣控制箱固定在車架底部靠外的部位；導軌分別位于兩側車輪的下方和車架中軸線的下方，導軌上分別設有導電裝置；地面降壓變壓器與導軌電連接。此電動平車安全可靠、不妨礙交叉運輸，易實現(xiàn)遙控和自動化，結構簡單、使用方便、容易維護、承載能力大、污染少，可配合吊車運輸重物過跨之用。低壓軌道供電電動平車，包括車架、車輪、導軌、電氣控制箱、地面降壓變壓器和電機減速器，其特征是，車輪兩兩相對通過車軸連接，車輪通過扁擔軸承座安裝在車架橫梁下，形成主動輪對和被動輪對；電機減速器固定在主動輪對的車軸上；電氣控制箱固定在車架底部靠外的部位；導軌分別位于兩側車輪的下方和車架中軸線的下方，導軌上分別設有導電裝置；地面降壓變壓器與導軌電連接；車架是用四根縱梁和若干橫梁及鋪板焊接而成的框架；電氣控制箱包括車載升壓變壓器和電氣控制系統(tǒng)；導電裝置包括摩電塊、滑塊和導框，導框固定在車架上，導框內(nèi)設有滑塊，滑塊一端與車架間設有彈簧，另一端連接摩電塊；主動輪對和被動輪對之間分別設有兩個導電裝置；車架前后各設一個連接掛鉤；車架兩側設置起吊孔；車架底部設有警示燈，警示燈與電氣控制箱內(nèi)的電氣控制系統(tǒng)電連接；車架底部設有光電開關，光電開關與電氣控制箱內(nèi)的電氣控制系統(tǒng)電連接；車輪和車軸間設有絕緣套和絕緣墊，絕緣套上設有內(nèi)外鍵，分別與車輪和車軸相配合。如圖2-1所示，低壓軌道供電電動平車，包括車架1、車輪2、導軌3、電氣控制箱4、地面降壓變壓器5和電機減速器6，車輪2兩兩相對通過車軸7連接，形成主動輪對和被動輪對，車輪2通過扁擔軸承座安裝在車架1橫梁下，這種結構有效降低了臺面高度，側向穩(wěn)定性、軸承承載能力提高，車架1受力有利；電機減速器6固定在主動輪對的車軸7上；電氣控制箱4固定在車架1底部靠外的部位；導軌3分別位于兩側車輪2的下方和車架1中軸線的下方，導軌3上分別設有導電裝置9；地面降壓變壓器5與導軌3電連接。圖2-1 1車架2車輪3導軌4電氣控制箱5地面降壓變壓器6電機減速器7車軸9導電裝置此種低壓軌道供電電動平車優(yōu)點是：不用電纜，故安全可靠、不怕燙，不怕砸，不妨礙交叉運輸，易實現(xiàn)遙控和自動化，結構簡單、使用方便、容易維護、承載能力大、污染少，可配合吊車運輸重物過跨之用。2.3 機械裝置2.3.1 傳動系統(tǒng)2.3.1.1 主動輪的布置方案電動平車的運行機構的驅動依靠主動輪與軌道間的摩擦力(通常稱為附著力或粘著力)。為了保證足夠的驅動力，起重機應當有足夠數(shù)目的驅動輪(主動輪)，通常約為總輪數(shù)的一半。速度小的平車也可采用總輪數(shù)的四分之一作驅動輪；速度大的需要全部車輪驅動。在部分驅動的車輪系統(tǒng)中，主動輪的布置應能保證主動輪在任何情況下具有足夠的輪壓，以保證足夠的驅動附著力。如果布置不當，會使主動輪輪壓不足，產(chǎn)生打滑，加速車輪磨損。主動車輪的布置方案主要有單邊布置(圖2-2a)、對面布置(圖2-2b)、對角布置(圖2-2c)和四角布置(圖2-2d)，此種電動平車采用的是對面布置(圖2-2b)，這種布置能夠保證主動輪壓之和不隨平車的位置而改變。圖2-2主動輪的布置方案2.3.1.2 主動輪驅動型式主動輪的驅動型式有集中驅動與分別驅動兩種。l 集中驅動 它是以一臺電動機通過傳動軸來帶動兩邊主動輪的驅動型式。這種型式只用一臺電動機與一臺減速器，但傳動軸系統(tǒng)(包括軸、軸承與聯(lián)軸器)復雜笨重，故目前只用于小車運行機構(圖2-3)。l 分別驅動 其特點是電動機分別驅動主動輪，其優(yōu)點是布置、安裝、維修方便，自重也較輕，但要求兩邊同步。但是在廠房有很多堆料，有時會有碰撞。圖2-3 集中驅動的小車運行機構1-電動機 2-減速器 3-制動器 4-浮動軸 5-車輪 6-聯(lián)軸器綜合考慮廠區(qū)的環(huán)境情況以及現(xiàn)在采用“三合一”減速器(圖2-4)，此電動平車采用“三合一”減速器集中驅動型式。這種驅動型式的優(yōu)點是：體積小、重量輕、結構緊湊；便于組織專業(yè)制造廠生產(chǎn)配套，有利于提高產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)率和降低成本，很有發(fā)展前途?！叭弦弧睖p速器圖(GKA127)圖2-42.3.2 車架工藝車架1是用四根縱梁和若干橫梁及鋪板焊接而成的框架，通常采用大型槽鋼作為車架的縱、橫梁，采取八點承載，車架1受力均勻。如圖2-5所示。圖2-5 車架2.3.3 熱鋼板支承工藝本車用于運輸溫度為850的鋼板坯，為了保護車體臺面不會因長期受熱而變形以及電氣裝置安全可靠動作，因此在臺面上設計四周圍欄高120mm，厚16mm，間距1100mm，型號為P38的鋼軌9根(見圖2-6)，并在鋼軌之間砌耐火磚，在鋼軌與耐火磚的空間內(nèi)加灌隔熱砂，達到隔熱支承熱鋼板的作用。圖2-6 熱鋼板支承工藝2.3.4 車輪與軌道2.3.4.1 車輪車輪是用來支承整個電動平車重量并使其行使的裝置。車輪按輪緣形式可以分為雙輪緣、單輪緣和無輪緣三種(見圖2-7).輪緣的作用是導向和防止脫軌。在通常情況下，大車車輪采用雙輪緣，小車車輪多采用單輪緣，安裝時，把輪緣安置軌道外側。如果采用無輪緣車輪，則應另裝水平輪來導向和防止脫軌，應用水平輪既可以起導向作用，又能避免輪緣摩擦阻力。為了彌補軌道鋪設和車輪安裝時產(chǎn)生誤差，雙輪緣車輪工作表面寬度比軌頂稍寬，軌頂兩側間隙之和，對于大車輪取33-40mm，對于小車車輪取10-2-mm；對于單輪緣車輪，單側間隙取5-10mm。圖2-7 車輪型式a)雙輪緣 b)單輪緣 c)無輪緣平車的車輪組大體分為以下兩種型式：（1） 車輪裝在固定的心軸上(見圖2-8)，用定軸件把車輪軸固定在車架上，車輪在軸上可以自由轉動。輪轂與軸之間可以裝入滑動軸承或滾動軸承。在選擇軸承時，除徑向載荷外，還必須考慮到小車運行時可能產(chǎn)生的軸向載荷。如主動輪采用這種車輪組時，它的驅動力矩系通過齒輪傳給車輪。這時如齒輪直徑不大，可直接安裝在車輪輪轂上，也可與車輪作為議題；如齒輪直徑較大，則制成齒冠，用螺釘與輪輻聯(lián)接。聯(lián)接螺栓如用光制，則按剪切計算；如用粗制，則須配裝抗剪套，抗剪套是精車的，這時螺栓按拉伸計算。如齒輪和車輪分別加工時，一定要有裝配面。這種帶齒冠的主動輪，去掉齒冠，就可以當做從動輪用。圖2-8 安裝在定心軸上的車輪組（2） 車輪裝在轉軸或轉心軸上(見圖2-9)，裝在轉軸上成為主動輪，裝在轉心軸上則成為從動輪。為了便于裝拆及維護，廣泛采用將軸承裝在特制的角形軸承箱1中，然后再把軸承箱聯(lián)接到車架上的方式。車輪軸承2通常采用滾動軸承，在可能條件下推薦采用向心球面滾動軸承。這種車輪組安裝拆卸極為方便，便于裝配和維修。因此，廣泛應用在現(xiàn)在平車和起重機中。圖2-9 安裝在轉軸和轉心軸上的車輪組a) 從動車輪 b) 主動車輪通常車輪緣與軌道側面之間設計有一定的間隙，在正常運行情況下，它們不會接觸。但有時車輪不在軌道中心部位運行，從而發(fā)生車輪輪緣與軌道側面相接觸(摩擦)的啃軌現(xiàn)象。大小車輪的垂直偏斜值a，即測量長度L的下端點到鉛垂線的距離，其值不應超過L / 350。兩側車輪的垂直偏斜方向應呈“V”狀，即車輪上部應向外，當平車受載后車輪就會趨近垂直。為了校正車輪的垂直偏斜值a，應在角形箱與水平定位鍵或水平定位健與端梁彎板間加墊來解決。在車輪的哪邊軸承箱處加墊要根據(jù)車輪的偏斜方向而定，如果車輪向右偏，在左邊加墊；反之，則在右邊加墊。車輪材料應根據(jù)驅動方式、運行速度和平車工作類型等因素來確定。對機械驅動而速度大于30m/min，中級或中級以上工作類型，建議采用不低于ZG55的鑄鋼，并進行表面淬火(火焰淬火或高頻淬火)，硬度不低于HB320-350，淬火深度不小于5mm。對人力驅動或機械驅動輕級工作類型，速度小于30m/min時，可采用鑄鐵車輪，表面硬度為HB180-240。2.3.4.2 軌道軌道用來承受平車車輪傳來的集中壓力，并引導小車運行。所以平車用的軌道都采用標準的或特殊的軋制型鋼或鋼軌。它們應符合車輪的要求，同時也應考慮如何固定。通常中小型平車，小車軌道采用P型鐵路鋼軌，也可采用方鋼；大型的平車軌道采用P型或QU型專用鋼軌。這些軌道用壓板和螺釘固定。2.4 供電裝置圖2-1所示的電氣控制箱4包括車載升壓變壓器和電氣控制系統(tǒng)，提供的電能經(jīng)電氣系統(tǒng)控制平車前進或后退運行；導電裝置9(如圖2-10)包括摩電塊 91、滑塊92和導框93，導框93固定在車架1上，導框93內(nèi)設有滑塊92，滑塊92一端與車架1間設有彈簧10，另一端連接摩電塊91，借助于在軌道上滑動的摩電塊91導電，滑塊92可在導框93內(nèi)上下滑動，主動輪對和被動輪對之間分別設有兩個導電裝置9，以保證摩電塊91始終與鋼軌可靠接觸，導電裝置9將軌道饋送的36V交流電引接到平車上并通過電纜送至電氣控制箱4，摩電塊91磨損較大時，可轉過90度再用，導電裝置9和車架1是絕緣的；車架1前后各設一個連接掛鉤11，必要時可以牽引其他平車或被牽引；車架1兩側設置起吊孔12便于吊運；車架1底部設有警示燈13，警示燈13與電氣控制箱4內(nèi)的電氣控制系統(tǒng)電連接，在車體運動時，可以起到警示作用；車架1底部設有光電開關14，光電開關14與電氣控制箱4內(nèi)的電氣控制系統(tǒng)電連接，光電開關14用來檢測車體前方是否有障礙物，當與障礙物之間的距離達到設定的最小距離時，車體自動停止，提高安全性；車輪2和車軸7間設有絕緣套15和絕緣墊，絕緣套15上設有內(nèi)外鍵，分別與車輪2和車軸7相配合，絕緣套15采用高機械性能的絕緣材料尼龍制成，通過絕緣套15的帶動可以使車輪2和軸7同步轉動，同時還可以防止車身帶電。圖2-10 供電裝置 91摩電塊92滑塊93導框3. 力能參數(shù)計算3.1 車輪與軌道的選擇表3-1 電動平車的原始參數(shù)要求載重量(t)估計自重(t)軌 距鋼軌規(guī)格kg/m工作類型車面高度車面大小走行速度(m/min)鋼坯溫度運轉持續(xù)率%90211435P50中級90011m2.6m2085025%根據(jù)表3-1，小車運行速度, ,工作類型為中級，查表3-3，初選車輪直徑為 (車輪踏面直徑)。結合表3-2，初選軌道型號為P50。常用車輪直徑規(guī)格和相應的軌道型式見表3-2。 表3-2 車輪直徑規(guī)格和相應的軌道型號小車車輪大車車輪車輪直徑mm250350400500500600700800900軌道型號P11P18P24P38P43P38QU70P38P43QU70P43P50QU70QU70QU80 表3-3 車輪組最大許用輪壓3.2 車輪強度校核3.2.1 車輪的計算輪壓根據(jù)經(jīng)驗，車輪在使用中，多為疲勞損壞。因此，對車輪應按第類載荷情況進行疲勞計算，再按第類載荷進行強度校核。查起重運輸機械，車輪的等效輪壓 (3-1)其中最大輪壓Pmax = (Q +G)/4 = (900 + 210)/4 kN =277.5 kN；最小輪壓Pmin =G/4 = 210/4 kN =52.5 kN。帶入公式(3-1)，得等效輪壓查起重運輸機械，車輪的計算輪壓Pj由下式求出，即 (3-2)式中: kc 沖擊系數(shù)，與運行速度有關，其值見表3-4； 載荷變化系數(shù)，其值根據(jù)等效載荷Qd與小車的自重G的比值從表3-5中選取 (等效載荷，為等效系數(shù)，對于中級取0.6) 。帶入公式(3-2)，得表3-4 沖擊系數(shù)載荷情況運行速度m/s111.51.633第類載荷kc1.01.051.11.15第類載荷kc1.01.11.21.3表3-5 載荷變化系數(shù)Qd/G0.050.100.150.20.30.40.50.60.70.91.11.51.60.980.960.940.920.900.880.860.850.840.830.820.810.8強度校核時的最大計算輪壓 (3-3)帶入公式(3-3)，得3.2.2 車輪踏面疲勞接觸應力計算車輪與軌道為線接觸情況，這時軌頂?shù)那拾霃綖椋囕啺霃絩= Dc /2=700/2 mm,根據(jù)赫茲公式可導出線接觸時的局部擠壓應力為 (3-4)式中 b車輪與軌道的有效接觸寬度(取b =80 mm=8 cm)； Dc車輪踏面直徑(cm)；線接觸時的許用接觸應力見表3-6。帶入公式(3-4)，得 所以滿足要求表3-6 許用接觸應力代號車輪材料許用接觸應力(MPa)最大許用接觸應力(MPa)ZG55650750800900ZG55SiMn700800850950ZG50MnMo80085095010503.2.3 強度校核計算車輪與軌道為線接觸情況： (3-5) 帶入公式(3-5)，得 所以滿足要求3.3 運行機構的計算3.3.1 運行阻力矩的計算3.3.1.1 平穩(wěn)運行階段在小車運行時，電動機須克服摩擦阻力、道路坡度阻力和風阻力；其中摩擦阻力是最主要的阻力，我們在這里就不考慮道路坡度阻力和風阻力。 圖3-1小車運行時，其主要摩擦阻力矩有：車輪踏面在軌道上的滾動摩擦阻力矩；車輪軸承的摩擦阻力矩；附加摩擦阻力矩(包括車輪輪緣與軌道的摩擦阻力矩和軌道的彎曲及不平坦處的阻力矩等)?？紤]、兩項摩擦阻力矩時考慮、/兩項摩擦阻力矩時 (3-7)式中 G、Q分別為小車重量和起重量； k滾動摩擦系數(shù)，它與車輪和軌道的機械性質、幾何尺寸及接觸表面情況有關，從表3-7查得k=0.0006； 車輪軸承摩擦系數(shù)，從表3-8查得=0.015； d軸承內(nèi)徑,我們選取的軸承32230內(nèi)徑d=0.15m； 車輪輪緣與軌道的摩擦、軌道的彎曲與不平行性、軌道不直以及運轉時車輪的擺動等因素有關，從表3-9查得=1.5。表3-7 滾動摩擦系數(shù)表3-8 車輪軸承摩擦系數(shù)表3-9 附加摩擦阻力系數(shù)帶入公式(3-7)，得 相應的運行摩擦阻力 (3-8)其中Dc車輪直徑帶入公式(3-8)，得 由于我們設計的小車不考慮道路坡度阻力和風阻力，所以在平穩(wěn)運行階段，電動機軸上須克服的靜阻力靜阻力矩為 (3-9)其中為運行機構的效率，取=0.95；i為減速器的傳動比，我們選取的GKA127三合一減速器的傳動比i =109.66帶入公式(3-9)，得 3.3.1.2 啟動階段在啟動加速階段，電動機除克服上述平穩(wěn)運行的靜阻力外，還必須克服運行機構轉動質量和移動質量的慣性力。l 使運行機構轉動零件加速時(換算到第軸上)的動力矩。查起重運輸機械，得 (3-10)式中 m運行機構驅動的電動機臺數(shù)， m = 1； C校正系數(shù)，通常取C = 1.101.20； (GD2)1 第一根軸上零件的飛輪矩，是聯(lián)軸器的飛輪矩與電動機的飛輪矩之和， (GD2)1 = 50+1.5 Nm2 = 51.5 Nm2； 電動機的轉速，我們選取的電動機= 940 r/min； tq 電動機的啟動時間，通常取tq =5s (表3-10)。帶入公式(3-10)，得 Nm Nml 使帶載荷的小車質量水平移動加速時(換算到第軸上)的動力矩。查起重運輸機械，得 (3-11)式中 Vc小車運行速度(m/min)； Dc 車輪直徑(m) 。帶入公式(3-11)，得 在起動時，電動機要克服的總阻力矩，即一臺電動機應發(fā)出的平均起動力矩 (3-12)帶入公式(3-12)，得3.3.2 電動機和減速器的選擇3.3.2.1 電動機的選擇滿載運行時電動機的靜功率 (3-13)帶入公式(3-13)，得 電動機的實際功率 (3-14)式中電動機功率的增大系數(shù)。因為運行機構所驅動的運行部分質量較大，而運行速度較高，其起動、制動時加速度也較大，因而附加的慣性力矩對機構的影響也較大，故將靜功率乘以增大系數(shù)選擇電動機。表3-10 運行機構電動機的增大系數(shù)推薦值運行速度(m/min)306090120150180起動時間(sec)566.57.589滾動軸承1.21.62.02.22.42.6滑動軸承1.01.151.31.51.82.2取= 1.2，帶入公式(3-14)，得N 因此初選電動機的型號為YZR160M2-6，根據(jù)表3-1運轉持續(xù)率為25%，查得其額定功率Pe=7.5 kW，同步轉速n1=940 r/min，飛輪矩為1.5。3.3.2.2 減速器的選擇運行機構工作時經(jīng)常處在起動和制動過程中。由于小車的慣性大，其計算載荷Pd按起動時的工況來確定。 (3-15)式中 小車平穩(wěn)運行時的阻力； 小車起動時移動部分質量的慣性力，帶入數(shù)據(jù)得 = 7400 N 小車運行速度。帶入公式(3-15)，得 減速器的實際輸入功率為： (3-16)其中m為同級傳動減速器的個數(shù)帶入公式(3-16)，得 由電機轉速與車輪轉速確定減速器的傳動比為 (3-17)其中 帶入公式(3-17)，得 我們選擇GKA127-YZR160M2-6型號的減速器，其參數(shù)為 減速器需要的電機功率N=7.5 kW，輸出轉速n =8.8r/min，輸出轉矩T=7773Nm，傳動比i0=109.66，許用徑向載荷P=77330N，使用系數(shù)=1.60，電極數(shù)P=6，質量m=470kg。 驗證傳動比： 實際傳動比 實際運行速度 在15%范圍內(nèi)，所以選擇的減速器滿足要求。3.3.2.3 驗算起動時間查起重運輸機械可得出計算起動時間的公式如下 (3-18)帶入公式(3-18)，得 滿足要求3.3.2.4 驗算平均加速度為避免起動時有過大沖擊，有時須求出起動時的平均加速度a使其不大于表3-9所列的數(shù)值。 (3-19)帶入公式(3-19)，得 滿足要求表3-9 運行機構的平均加速度a值3.3.2.5 電動機發(fā)熱驗算一般情況下，作機構的負荷圖是比較困難的，因此多采用系數(shù)法進行電動機的發(fā)熱驗算。要求 (3-20)式中 相當于運轉持續(xù)率為25%時電動機的額定功率； 機構運行滿載時電動機的靜功率； 換算系數(shù)，運轉持續(xù)率為25%，工作類型為中級時，取k=0.75； 考慮起動及工作時間對發(fā)熱影響的系數(shù)，可根據(jù)起動時間對平均起動時間的比值(從表3-10中查)從圖3-2中查出。 圖3-2 表3-10 起動時間對平均起動時間的比值帶入公式(3-20)，得 滿足要求3.3.3 打滑驗算3.3.3.1 1、起動時的不打滑條件小車的運行是由于電動機所發(fā)出的驅動力矩傳給主動輪軸后，使車輪轉動。如此時車輪圓周切向力不大于車輪與軌道的最大粘著力，則車輪能滾動前進；否則將出現(xiàn)車輪在軌道上大話的現(xiàn)象(既有滾動，又有滑動)。因為起動時主動車輪圓周切向力最大，容易發(fā)生打滑，所以在起動時需要進行驗算，如圖3-3所示，起動時電動機傳給主動車輪軸上的驅動力矩Mq，應等于它克服的運行阻力矩(它包括小車移動質量的慣性力矩、從動輪的摩擦阻力矩和主動輪的滾動摩擦阻力矩)，考慮最可能打滑的情況應按機構五載工作及主動車輪輪緣不擦軌道邊緣時的情況進行計算：圖3-3在主動車輪上的圓周力為： (3-21)其中主動輪輪壓 從動輪輪壓 帶入公式(3-21)，得 主動車輪與軌道接觸處所能產(chǎn)生的最大粘著力為 (3-22)帶入公式(3-22)，得 為了保證不打滑，因此設計時常使粘著力與圓周切向力之比不小于規(guī)定的安全系數(shù)，即 (3-23)帶入公式 (3-23)，得 滿足要求以上各式中 nz 防止打滑的安全系數(shù)。常取1.051.2；P1主動車輪的輪壓；P2從動輪壓； f 粘著系數(shù)，即滑動靜摩擦系數(shù)，對室內(nèi)工作的小車取 f =0.2；附加阻力系數(shù)，對從動輪取1.5； tq空載啟動時間。3.3.3.2 制動時的不打滑條件制動時不打滑的條件與起動時基本相同，但因摩擦阻力矩是幫助制動的，故將公式(3-21)改成 (3-24)帶入公式(3-24)，得 帶入公式 (3-23)，得 滿足要求3.3.4 聯(lián)軸器的選擇查機械設計得聯(lián)軸器的計算轉矩 (3-25)查機械設計表14-1，考慮到轉矩變化很小，故取，由于減速器的輸出轉矩，則帶入公式(3-25)，得 按照計算轉矩應小于兩周器公稱轉矩的條件，查機械設計手冊，選用GICLZ8鼓形齒式聯(lián)軸器，其公稱轉矩為。3.4 軸與軸承的設計及校核3.4.1 軸的設計及校核3.4.1.1 主動車輪組軸的設計及校核l 輸出軸的功率P、轉速n和轉矩T減速器的輸出功率 減速器的輸出轉速 減速器的輸出轉矩 l