惠斯頓移鋼機(jī)設(shè)計(jì)

惠斯頓移鋼機(jī)設(shè)計(jì),惠斯頓移鋼機(jī),設(shè)計(jì) 目錄 一． 引言 1.選題的依據(jù)及意義……………………………………………………(1) 2. 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢………………………………………(1) 二． 總體設(shè)計(jì)方案和安裝使用說明 2.1設(shè)計(jì)目的…………………………………………………………………(2) 2.2方案的選擇和主要參數(shù)…………………………………………………(2) 2.3 惠斯頓移鋼機(jī)設(shè)計(jì)…………………………………………………………(3) 2.3．1 惠斯頓移鋼機(jī)重心位置的確定………………………………………(3) 2.3．2 主要尺寸參數(shù)的確定………………………………………………(4) 2.4 惠斯頓移鋼機(jī)的裝夾結(jié)構(gòu)…………………………… ………… …… (6) 2.5 惠斯頓移鋼機(jī)的安裝精度………………………………………………(6) 三． 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 自鎖電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速……………………… …………………………(7) 3.2 各軸轉(zhuǎn)速和功率………………………………………………………(7) 3.3 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………(9) 3.3.1選擇齒輪材料及許用接觸應(yīng)力計(jì)算…………………………………(9) 3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)……………………………………………(9) 3.3.3按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核…………………………………………(10) 3.3.4計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩a……………………………………………(11) 3.4 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………(11) 3.5 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………… ………………(13) 3.5.1 輸入軸的選材及軸徑設(shè)計(jì)………………………… ………………(13) 3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………… ………………(14) 3.5.3 對(duì)輸入軸進(jìn)行校核………………………………… ………………(14) 3.6 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………(16) 3.6.1輸出軸的選材及軸徑設(shè)計(jì)……………………………………………(16) 3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………(16) 3.6.3輸出軸的校核………………………………………………………(17) 3.6.4 軸承的選擇…………………………………………………………(19) 3.6.5 鍵的選擇……………………………………………………………(20) 3.6.6 減速器箱體尺寸確定………………………… …………………(21) 參考文獻(xiàn)………………………………………………………… ……………(34) 致謝………………………………………………………………………………(35)  1、 引言 1.選題的依據(jù)及意義： 隨著時(shí)代的進(jìn)步，中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國無縫鋼管行業(yè)近幾年出現(xiàn)了有史以來最快的發(fā)展，連續(xù)六年產(chǎn)銷兩旺，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整成效顯著，自給率逐年提高。2004年中國鋼管產(chǎn)量達(dá)到2123萬噸，占全球鋼管產(chǎn)量的25%以上，無縫管和焊接管均實(shí)現(xiàn)凈出口的良好態(tài)勢，市場價(jià)格一直高位運(yùn)行。技術(shù)改造和投資創(chuàng)歷史新高，技術(shù)裝備大為改善，出現(xiàn)了兩個(gè)百萬噸級(jí)的無縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)，跨人全球大鋼管集團(tuán)的行列。 如同中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展一樣，盡管近幾年鋼管行業(yè)取得了令人矚目的成就，從產(chǎn)量上已占全球1/4以上，但從技術(shù)裝備、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品檔次、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面看，與國際先進(jìn)水平比仍有一定的差距。 2.國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢： 1．生產(chǎn)發(fā)展與表現(xiàn)消費(fèi)現(xiàn)狀 　　2004年，我國無縫鋼管和焊接鋼管產(chǎn)量均為世界第一。2000年以來，我國鋼管行業(yè)高速發(fā)展，鋼管產(chǎn)量增長與全成品鋼材增長幾乎同步，即成品鋼材平均每年以21．64%高速增長，其中鋼管以20．8%的高速增長，管材比保持在7．0%左右。產(chǎn)量居世界第一位，成為名副其實(shí)的鋼管大國。 　　1981年-2004年，我國無縫鋼管產(chǎn)量及表觀消費(fèi)量總的變化趨勢是穩(wěn)定、同步增長，1999年以前消費(fèi)量一直高于生產(chǎn)量，并有一定波動(dòng)(80萬噸左右)。2002年前表觀消費(fèi)量略大于國內(nèi)生產(chǎn)量，2003年基本持平，2004年生產(chǎn)量略大于表觀消費(fèi)量，預(yù)計(jì)2005年生產(chǎn)量將開始明顯超過表觀消費(fèi)量。 　　2．產(chǎn)能建設(shè)現(xiàn)狀 　　目前我國有無縫管廠家130家左右，近200臺(tái)套機(jī)組。其中能生產(chǎn)熱軋成品管且工藝技術(shù)裝備較完整的有近30家，生產(chǎn)總量超過600萬噸，占無縫鋼管總量的60%以上。這類生產(chǎn)廠絕大多數(shù)為國有企業(yè)，技術(shù)裝備先進(jìn)，單線生產(chǎn)能力高(天管Ф250機(jī)組、寶鋼Ф140機(jī)組均超過80萬噸)，產(chǎn)品質(zhì)量好，是無縫鋼管生產(chǎn)的主導(dǎo)企業(yè)。其余企業(yè)主要是為冷軋冷拔提供毛管或荒管坯料的中小企業(yè)，設(shè)備比較簡單，單線生產(chǎn)能力較低，產(chǎn)品以結(jié)構(gòu)管、低中壓鍋爐管和一些多規(guī)格小批量的冷軋冷拔產(chǎn)品為主。在這類企業(yè)中也有一批裝備水平適中，產(chǎn)品質(zhì)量較好的企業(yè)，它們占據(jù)了市場相當(dāng)?shù)姆蓊~。但是這類企業(yè)大部分為購坯生產(chǎn)企業(yè)，其管坯的采購和質(zhì)量沒有保證，尤其是近年礦石價(jià)格大幅度上漲，使管坯價(jià)格也在上漲，鋼管的利潤空間越來越小。另外，隨著供坯企業(yè)后續(xù)加工線的建成，管坯資源也會(huì)減少，未來生產(chǎn)將會(huì)面臨困境。 改革開放以前，無縫鋼管生產(chǎn)主要是以自動(dòng)軋管機(jī)組為主和少量的其他形式軋機(jī)(如三輥軋管機(jī)、生產(chǎn)大口徑的周期式軋管機(jī)等)。80年代中期，寶鋼從德國引進(jìn)了第一條先進(jìn)的連軋管機(jī)組生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)油井管和鍋爐管，其全自動(dòng)化的生產(chǎn)方式和高效的生產(chǎn)能力以及良好的產(chǎn)品質(zhì)量，讓無縫鋼管同行開闊了眼界，增長了見識(shí)。 　　這之后，天津鋼管、衡陽鋼管、包鋼無縫、鞍鋼無縫也都相繼引進(jìn)了連軋管機(jī)組生產(chǎn)線。另外，煙臺(tái)鋼管、成都無縫、大冶特鋼也相繼引進(jìn)了ACCU-ROOL軋管機(jī)和ASSEL軋管機(jī)組。這些機(jī)組不僅引進(jìn)了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，而且還引進(jìn)了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和在線質(zhì)量檢測系統(tǒng)。如測溫、測長、測徑、測厚、測速(軋制速度、輥道速度)、測力(軋制力、扭距)和各種無損檢測設(shè)備以及生產(chǎn)工藝軟件等。這些機(jī)組的引進(jìn)使我國無縫鋼管的生產(chǎn)得到了飛速發(fā)展，也使其裝備達(dá)到世界領(lǐng)先水平。 　　3．品種與質(zhì)量現(xiàn)狀 　　除少數(shù)高端、高難度產(chǎn)品尚需進(jìn)口外，目前中國無縫鋼管絕大部分產(chǎn)品可滿足市場需要。 　　(1)油井管 　　2004年我國油井管總產(chǎn)量超過180萬噸，占無縫鋼管總產(chǎn)量的17．62%。國內(nèi)市場占有率超過80%，全年油井管出口34．4萬噸，進(jìn)口32．2萬噸，出口超過進(jìn)口，已連續(xù)2年成為凈出口產(chǎn)品。品種上國內(nèi)不少企業(yè)勇于創(chuàng)新，不僅生產(chǎn)出了按AP1標(biāo)準(zhǔn)要求的K、N、C、P鋼級(jí)套管，還根據(jù)用戶需求開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列套管，如天津鋼管公司開發(fā)出了TP系列的抗擠毀套管、抗腐蝕套管、抗高溫?zé)岵删锰坠堋⒊罹锰坠芤约疤厥饪蹥饷苄蕴坠?，其中TP130TY高抗擠毀套管其抗擠毀強(qiáng)度達(dá)到167MPa以上；TP110TSS高抗擠毀抗腐蝕套管在氯化鈉5%、醋酸0．5%的氧化性腐蝕溶液中，720小時(shí)不斷裂；TPl40V套管下井深度達(dá)到6936米(近期這一紀(jì)錄還將被打破)；NC-3Cr抗二氧化碳腐蝕套管已經(jīng)批量發(fā)往塔里木油田下井使用。另外寶鋼、成都無縫也都開發(fā)出了自己的系列產(chǎn)品。 　　雖然中國無縫鋼管行業(yè)在油井管方面取得了舉世矚目的成績，但在一些高端產(chǎn)品開發(fā)方面尚沒有過關(guān)，如13Cr、超級(jí)13Cr鋼的夾雜物及S、P含量的控制(S<10ppm，P<15ppm)，熱處理的性能控制以及絲扣加工中的質(zhì)量控制等還存在一系列問題，柔性油管、膨脹套管的開發(fā)尚屬空白。 　　(2)高壓鍋爐管 　　電力事業(yè)的快速發(fā)展極大地帶動(dòng)了高壓鍋爐管的開發(fā)和生產(chǎn)，2004年高壓鍋爐管產(chǎn)量超過60萬噸，占無縫鋼管總產(chǎn)量的6．61%，進(jìn)口量29．8萬噸，國內(nèi)市場占有率達(dá)67%。目前Ф219以下的規(guī)格國內(nèi)基本可滿足；Ф219以上的規(guī)格國內(nèi)僅能供少部分，尤其是大口徑厚壁的規(guī)格(325-1200x40-120)90%都需要進(jìn)口。盡管這幾年國內(nèi)鋼管制造企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)方面取得了突破，如T91/P91、T92、T22/P22的開發(fā)，但與電站和鍋爐行業(yè)對(duì)中國無縫鋼管行業(yè)的需求還有較大的差距，主要表現(xiàn)在品種不全，規(guī)格不齊，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，如管體表面缺陷較多(劃道、外折、麻面等)，鋼質(zhì)純凈度不夠(夾雜物)等。目前核電用管幾乎99%依賴進(jìn)口，這主要是采購批量較小(幾噸、十幾噸)，大企業(yè)不愿意生產(chǎn)；準(zhǔn)入門檻較高，中小企業(yè)的裝備現(xiàn)狀和質(zhì)量保證體系難以通過認(rèn)證，這兩個(gè)條件的制約使核電用管的研究相對(duì)滯后，實(shí)際上核電用管中相當(dāng)一些產(chǎn)品國內(nèi)是可以滿足的，如TV48C、TVE250、AISl316、AISl304等。 　　(3)管線管 　　隨著管線鋼板技術(shù)的發(fā)展及焊管成型、焊接技術(shù)的進(jìn)步，管線用焊管的應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大，特別是在大口徑組距范圍內(nèi)焊管的優(yōu)勢更加明顯，加上成本因素，焊管已在管線管領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位，限制了無縫管線管的發(fā)展。2004年無縫管線管產(chǎn)量約40萬噸，鋼級(jí)包括X42-70，品種有陸上管線管和海底管線管。高鋼級(jí)管線管的生產(chǎn)目前采用微合金化加熱處理工藝，無縫管的生產(chǎn)成本明顯高于焊管，而且隨著鋼級(jí)的提高，如X80以上鋼級(jí)管線管對(duì)碳當(dāng)量的限制，無縫鋼管的常規(guī)工藝很難滿足用戶要求；目前各無縫鋼管生產(chǎn)廠都在為提高其管線管的抗腐蝕性能，低溫、高溫環(huán)境中的使用性能穩(wěn)定而開展科研工作。在這方面，攀鋼集團(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司已著手工藝改造，從2005年4季度開始陸上管線管和海底管線管將逐步形成規(guī)?；a(chǎn)能力。 　　(4)氣瓶管、蓄能器管 　　氣瓶管、蓄能器管的開發(fā)成功，突破了傳統(tǒng)氣瓶、蓄能器頂擠生產(chǎn)工藝，使氣瓶、蓄能器的生產(chǎn)效率大大提高，且產(chǎn)品表面質(zhì)量及壁厚精度得到改善。2004年氣瓶管、蓄能器管產(chǎn)量超過10萬噸，占無縫鋼管產(chǎn)量的1%；氣瓶管的發(fā)展走過了艱難的路程，成材率從80年代初期的不足50%，提高到目前的80%以上。隨著城市燃?xì)獬鲎廛嚨呐d起，對(duì)氣瓶管的需求量還會(huì)不斷增加。另外，CNG站用、拖車用儲(chǔ)氣瓶管和蓄能器管(大口徑、中等壁厚)將有明顯發(fā)展。目前國內(nèi)還無法生產(chǎn)這類儲(chǔ)氣瓶用管，但是隨著國內(nèi)幾條大口徑機(jī)組的建設(shè)，這類產(chǎn)品的供應(yīng)將得到改善。 　　(5)不銹鋼無縫管 　　2004年產(chǎn)量近20萬噸，用于石油、化工、能源占28%以上；水電占13%；飲食、衛(wèi)生占16%；機(jī)械加工占11%；交通、運(yùn)輸占7%；其他為建筑、醫(yī)療、環(huán)保等。 　　目前我國不銹鋼管生產(chǎn)多采用穿孔+冷軋、冷拔(包括酸洗和退火)或穿孔+熱軋管+冷軋、冷拔(包括酸洗和退火)，這一工藝應(yīng)該說是我國獨(dú)有的(包括臺(tái)灣)，與傳統(tǒng)的擠壓+冷軋、冷拔工藝相比，生產(chǎn)成本低、壁厚精度高，但中間工序修磨量較大，這是由于前道工序采用穿孔機(jī)，致使管坯的表面缺陷量擴(kuò)展，造成穿孔后的鋼管需大量修磨，由于中國人工費(fèi)較低，這一加工方式在中國比較普遍，不僅民營企業(yè)，國有企業(yè)(包括大型企業(yè))也多采用這種加工方式。對(duì)于冷軋、冷拔機(jī)，80年代開始引進(jìn)先進(jìn)、快速、高效、大直徑冷軋管機(jī)，如KPW25VMR、SK75VMRCK、XnT-450等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有的冷軋管機(jī)近干臺(tái)，其中國產(chǎn)二輥300余臺(tái)，多輥600余臺(tái)，引進(jìn)40余臺(tái)；冷拔管機(jī)估計(jì)有千余條鏈以上，可以說種類、規(guī)格齊全。 　　(1)國際市場 　　第一，國際鋼管市場現(xiàn)狀。 　　世界無縫鋼管生產(chǎn)最多的有四個(gè)國家，即德國、美國、日本和原蘇聯(lián)。原西德1973年達(dá)到203萬噸，1981年達(dá)到最高產(chǎn)量236萬噸，1985回落到222萬噸，在此13年問，年產(chǎn)大于等于200萬噸的有9年，其后在120-180萬噸間波動(dòng)；美國1973年達(dá)到357萬噸，1981年達(dá)到最高產(chǎn)量434萬噸，9年間年產(chǎn)大于350萬噸的有6年，其后在100-200萬噸間波動(dòng)，即開工率僅有30%-50%；日本1979年產(chǎn)量達(dá)到347萬噸，1981年達(dá)到最高產(chǎn)量432萬噸，1979-1988年10年間，年產(chǎn)大于350萬噸的有6年，其后在200-3007/噸間波動(dòng)，開工率約為50%-70%；原蘇聯(lián)1978年達(dá)到705萬噸，1988年達(dá)到最高產(chǎn)量808萬噸，1978-1991年連續(xù)13年年產(chǎn)大于700萬噸，1992年原蘇聯(lián)解體，其開工率也僅有30%-50%。而德國和日本開工率相對(duì)較高，主要是向我國出口。 　　據(jù)估計(jì)，目前世界鋼管生產(chǎn)能力約為5800萬~8000萬噸，其中焊管約3900萬~4000萬噸?？傮w來看，世界鋼管市場供需基本平衡，產(chǎn)能略有富余。 　　美國市場：美國是最大的無縫鋼管進(jìn)口國，根據(jù)美國咨詢機(jī)構(gòu)提出的報(bào)告分析，每年進(jìn)口量增長較大，例如2002年進(jìn)口73．3萬噸，2004年增加到109．2萬噸，年均增幅達(dá)24．5%。目前美國對(duì)日本鋼管實(shí)施反傾銷政策，已導(dǎo)致2005年日本鋼管無法進(jìn)入美國市場，這將給我國無縫鋼管進(jìn)入美國市場帶來新的機(jī)遇。 　　我國周邊國家、地區(qū)市場：我國周邊國家和地區(qū)有日本、韓國、東南亞、臺(tái)灣、原蘇聯(lián)各國等，除日本、原蘇聯(lián)和印度外，其他國家的無縫鋼管基本靠進(jìn)口。根據(jù)了解，這些國家每年無縫鋼管的消費(fèi)量約為100萬噸左右，其中直徑≥140mm的大、中口徑管約為60-65萬噸，占65%左右。目前日本約占據(jù)了近40%的市場份額，我國只占有約13%的市場份額。 　　中東市場：中東是世界主要產(chǎn)油區(qū)，除對(duì)油井管大量需求外，對(duì)管線管、結(jié)構(gòu)管等需求量也較大，每年約進(jìn)口30多萬噸，其中外徑為Ф219mm以上的無縫鋼管約15萬噸。目前主要從日本、歐洲等國家進(jìn)口。中國剛開始進(jìn)入這個(gè)市場。 　　第二，國際無縫鋼管市場發(fā)展趨勢。 　　世界無縫鋼管市場消費(fèi)規(guī)模，在一段時(shí)期內(nèi)可能繼續(xù)在1000-3000萬噸左右徘徊。目前，世界上主要十大無縫鋼管生產(chǎn)國為中國、日本、美國、俄羅斯、烏克蘭、德國、意大利、英國、法國、阿根廷。其中：中國、美國、俄羅斯的產(chǎn)品以國內(nèi)消費(fèi)為主；英國、法國進(jìn)出口大體相當(dāng)；其它國家大都是無縫鋼管輸出國，出口量約占各自總產(chǎn)量的30%-70%。而這些國家已組成的三大集團(tuán)公司，即TENARIS、V&M和日本鋼管聯(lián)盟(共有730多萬噸生產(chǎn)能力)。正與俄羅斯最近組成的大型鋼管集團(tuán)(由本國和羅馬尼亞鋼管廠組成，生產(chǎn)能力約300萬噸)在國際市場激烈競爭，搶占市場份額。 　　上述情況說明，國際市場雖然空間不大，但有發(fā)展?jié)摿?，我們必須積極開發(fā)國際市場，努力提高競爭能力，爭取較高的國際市場份額。 　　第三，近年我國無縫鋼管出口特點(diǎn)。 　　一是出口大于進(jìn)口，鋼管已成為我國凈出口產(chǎn)品。二是企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略有了新轉(zhuǎn)變，把參與國際市場競爭作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展長遠(yuǎn)戰(zhàn)略措施。目前，我國先進(jìn)的無縫鋼管連軋機(jī)組無論是機(jī)型和數(shù)量均已成為世界之最，其實(shí)際產(chǎn)能已突破300萬噸，占總產(chǎn)能的50%左右，是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)及鋼管出口的主力軍。 　　由于技術(shù)裝備發(fā)生了質(zhì)的變化，具有先進(jìn)技術(shù)水平的短流程生產(chǎn)工藝：煉鋼(精煉)-連鑄管坯-連軋管在無縫管企業(yè)大量涌現(xiàn)，其產(chǎn)品質(zhì)量普遍接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，產(chǎn)品覆蓋了石油、化工、鍋爐、煤炭、汽車、船舶、電站以及軍工、航空、航天、核能、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)和領(lǐng)域，同時(shí)還部分出口；還有一批具有高附加值、高技術(shù)含量的產(chǎn)品，如特殊扣套管、高鋼級(jí)鍋爐管、鉆桿等產(chǎn)品正在開發(fā)或在批量試生產(chǎn)中，不久將替代進(jìn)口產(chǎn)品。 　　(2)國內(nèi)市場 　　第一，無縫鋼管市場發(fā)展迅速，主要品種供不應(yīng)求。 　　七五以來，我國引進(jìn)了幾套先進(jìn)的無縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組，帶動(dòng)了我國無縫鋼管行業(yè)整體水平的提高。在產(chǎn)品質(zhì)量、品種、數(shù)量等方面縮短了與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距。 　　近10年來，我國國民經(jīng)濟(jì)快速、穩(wěn)定發(fā)展，鋼材總消費(fèi)量和無縫鋼管消費(fèi)量都隨之快速增長。1991—2001年10年間，無縫鋼管消費(fèi)量由350萬噸增加到509萬噸，年均增長僅4．1%。而2001-2004年4年間，無縫鋼管消費(fèi)量由509萬噸增加到902萬噸，年均增長率達(dá)19．3%。所以，無縫鋼管消費(fèi)量較2001年前，年增長率提高了4．7倍；同期，無縫鋼管產(chǎn)量分別由230萬噸增長到500萬噸和908萬噸；年均增長率分別為10．7%與20．4%，無縫鋼管產(chǎn)量較2001年前，年均增長率提高了1.9倍。 　　2001年同2000年相比，我國無縫鋼管的生產(chǎn)量與表觀消費(fèi)量同時(shí)各增加近85萬噸，增幅為20．4%；進(jìn)、出口量基本相當(dāng)，分別為45．4萬噸和41．1萬噸，增幅為26%。2004年與2001年相比，生產(chǎn)量增加408萬噸，增幅達(dá)81．6%；表觀消費(fèi)量增長393萬噸，增幅為77．2%。進(jìn)、出口量均有所增長，分別為69．2萬噸和75．5萬噸，增幅為52．4%和83．7%。 　　第二，國內(nèi)無縫鋼管市場發(fā)展趨勢。 　　消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步升級(jí)，擴(kuò)大了國內(nèi)無縫鋼管市場空間，尤其對(duì)高檔專用管需求量大幅度提高，根據(jù)預(yù)測，2005年我國無縫鋼管消費(fèi)量約將達(dá)到1100萬噸以上，其中專用管將占60%以上。因此，立足國內(nèi)市場是我國無縫鋼管持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的可靠支柱。 　　3．我國無縫鋼管行業(yè)存在的問題 　　全行業(yè)發(fā)展不平衡。一直以來外供鋼坯企業(yè)，在鋼管產(chǎn)量猛增的形勢下，國內(nèi)坯料來源大有緩解，但價(jià)格仍在高位運(yùn)行，造成成本增加，給企業(yè)效益增長帶來了難度。小規(guī)格無縫管因其投資少、見效快，一大批民營企業(yè)像雨后春筍般建設(shè)起來，他們靠成本低廉、政策靈活之優(yōu)勢與老國企爭奪國內(nèi)無縫管市場，競爭十分激烈。 　　主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)尚需進(jìn)一步改善，以提高在國內(nèi)外市場的競爭力。目前，我國熱軋成品鋼材(坯—材)成材率為94．9%，其中，熱軋無縫鋼管(坯—材)成材率，視其技術(shù)裝備水平不同波動(dòng)較大，技術(shù)先進(jìn)軋機(jī)一般為90%-92%，技術(shù)落后軋機(jī)僅為80%左右；熱軋無縫管噸管電耗先進(jìn)軋機(jī)為100-150kWh/t，落后軋機(jī)為300kWh/t以上；軋機(jī)作業(yè)率先進(jìn)軋機(jī)為75%以上，落后軋機(jī)為70%以下。 　　國民經(jīng)濟(jì)中需求的特殊用途、高附加值、高技術(shù)含量鋼管，短期內(nèi)還無法完全滿足需求，尚需依賴進(jìn)口。如特殊扣套管，還有高鋼級(jí)高壓鍋爐管、油井鉆桿等仍需部分進(jìn)口。 　　無縫鋼管同焊管在市場上存在著越來越激烈的競爭。過去人們普遍認(rèn)為焊接鋼管在質(zhì)量上、安全性上不如無縫鋼管，加上其材質(zhì)一般為普鋼Q235，生產(chǎn)工藝又較簡單，因此成本遠(yuǎn)低于無縫鋼管。因其用途僅限于一般民用建筑和低壓流體輸送管道，所以盡管其價(jià)格遠(yuǎn)低于無縫鋼管，也無法同無縫鋼管爭奪市場。但進(jìn)入21世紀(jì)后，先進(jìn)的焊管金屬裝備在我國陸續(xù)出現(xiàn)，由于焊接工藝技術(shù)的提高，焊縫質(zhì)量發(fā)生了質(zhì)的改善，一些中小規(guī)格焊管，因其質(zhì)量接近或達(dá)到無縫管水平，正向原屬無縫鋼管應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)軍，例如低中壓鍋爐用管、J55級(jí)石油套管以及X70級(jí)以下的油、氣管線管等。  二、總體設(shè)計(jì)方案和安裝使用說明 2.1設(shè)計(jì)目的 機(jī)械加工過程中都會(huì)使用到夾具來固定工件使之占有正確的位置，以便加工和檢測。但是當(dāng)工件太大而不方便調(diào)節(jié)位置，不能保證精度，而又有進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加工時(shí)，夾具不能滿足加工要求。以前，惠斯頓移鋼機(jī)在加工過程中需要使用行車進(jìn)行多次翻轉(zhuǎn)和定位，才能完成惠斯頓移鋼機(jī)的上各基礎(chǔ)孔的鉆孔、鏜削。效率低，精度低。所以進(jìn)行惠斯頓移鋼機(jī)加工惠斯頓移鋼機(jī)的設(shè)計(jì)，惠斯頓移鋼機(jī)的必須達(dá)到以下的要求： 1) 惠斯頓移鋼機(jī)可繞縱向軸線作正反360。慢轉(zhuǎn)，任何角度均可停止并自鎖，使各部面的鉆孔都可以轉(zhuǎn)成水平位置作平施工。 2) 惠斯頓移鋼機(jī)上各基礎(chǔ)孔的堆焊、鏜削均能方便進(jìn)行，不受惠斯頓移鋼機(jī)的擋礙。 3) 位置定心滾動(dòng)。 2.2方案的選擇和主要參數(shù)： 根據(jù)惠斯頓移鋼機(jī)形狀和研制要求，曾提出兩種方案。它們都由首端和尾端兩部分組成。首基本相同，都是用來驅(qū)使惠斯頓移鋼機(jī)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。由自鎖電機(jī)、聯(lián)軸器、鏈輪、渦輪蝸桿減速器帶動(dòng)主軸低速旋轉(zhuǎn)，固定在主軸一端的轉(zhuǎn)臂與惠斯頓移鋼機(jī)保險(xiǎn)杠聯(lián)接，帶其轉(zhuǎn)動(dòng)。為使不同車型的重心都能調(diào)到旋轉(zhuǎn)線上，轉(zhuǎn)臂上設(shè)有可調(diào)偏心的夾緊裝置。兩個(gè)方案的區(qū)別在于尾端結(jié)構(gòu)不同：方案一，惠斯頓移鋼機(jī)的尾端是由一件直徑2．8m 的滾圈和四件滾輪組成，滾圈在滾輪上可作原位置定心滾動(dòng)。不同型號(hào)惠斯頓移鋼機(jī)的尾部都可插入這個(gè)滾圈中．夾緊后隨圈一齊滾動(dòng)。用兩個(gè)平臺(tái)將首尾端升高，讓過旋轉(zhuǎn)的惠斯頓移鋼機(jī)。方案二．惠斯頓移鋼機(jī)尾端是由一根尾軸和支撐架組成。尾軸是惠斯頓移鋼機(jī)在尾部的旋轉(zhuǎn)中心，它和不同型號(hào)惠斯頓移鋼機(jī)的聯(lián)接．分別有專用鋼架完成。比較上述兩個(gè)方案，從不同車型裝夾的適應(yīng)性、惠斯頓移鋼機(jī)裝夾時(shí)穩(wěn)定性和修理時(shí)人員的安全程度看，前一個(gè)方案較好。雖造價(jià)偏高，制造難度偏大，考慮到日后長時(shí)間修理工作的方便可靠．我們決定采用第一個(gè)方案。 傳動(dòng)原理圖 2.3 惠斯頓移鋼機(jī)設(shè)計(jì) 2.3．1 惠斯頓移鋼機(jī)重心位置的確定 從惠斯頓移鋼機(jī)的形狀可以看出，惠斯頓移鋼機(jī)形狀以縱向軸線左右對(duì)稱．重心必然在軸對(duì)稱平面上，重心位置不能直觀定出．可由三種方法確定；計(jì)算法、作圖法和實(shí)測法。采用前二種方法必須先知道惠斯頓移鋼機(jī)各部位鋼板的厚度和輪廓曲線的方程或準(zhǔn)確位置．這比較難做到。特別是進(jìn)口車的惠斯頓移鋼機(jī)．由于形狀不規(guī)則，其計(jì)算或作圖過程復(fù)雜，而且最后結(jié)果也是個(gè)近似值。利用實(shí)測法能比較快地解決這個(gè)問題．而且不會(huì)出錯(cuò)。（如圖1)取a b c三個(gè)點(diǎn)著力將惠斯頓移鋼機(jī)吊起．其中b c兩點(diǎn)用5噸手拉葫蘆代替鋼繩，調(diào)整手拉葫蘆的長短，使惠斯頓移鋼機(jī)的對(duì)稱軸平面d處于水平狀態(tài)。在主鉤轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的下方掛一重錘e，重錘尖端所指的點(diǎn)8即為移鋼機(jī)的重心位置。 2.3．2 主要尺寸參數(shù)的確定： 1　 偏心的調(diào)整范圍：(見圖1)根據(jù)每種惠斯頓移鋼機(jī)的長度和惠斯頓移鋼機(jī)中方便夾緊的部位，初步確定首端轉(zhuǎn)臂到尾端滾圈之間的距離為8m這可使不同車型都可靠夾緊又方便修理。在惠斯頓移鋼機(jī)軸平面d內(nèi)，從惠斯頓移鋼機(jī)8m處的截面形心f過惠斯頓移鋼機(jī)重心g引一直線，并向保險(xiǎn)杠一端延長，此線即為惠斯頓移鋼機(jī)在惠斯頓移鋼機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸線。保險(xiǎn)杠到旋轉(zhuǎn)軸線的垂直距離h就是該車型所要求調(diào)正的偏心大小。取不同車型中的最大距離1m，定為惠斯頓移鋼機(jī)的可調(diào)偏心范圍。 ’ 2　 惠斯頓移鋼機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心高：惠斯頓移鋼機(jī)外形離旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)的點(diǎn)到軸線的垂直距離為該車型旋轉(zhuǎn)時(shí)的中心高．取不同車型的最大距離加放200rmm，即2．8m定為惠斯頓移鋼機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心高 3　 滾圈內(nèi)徑；惠斯頓移鋼機(jī)上離保險(xiǎn)杠一端8m處．截面形狀的最大尺寸，加放吊裝時(shí)所需活動(dòng)的范圍就是滾圈的內(nèi)徑大小。取三種車型中的最大滾圈內(nèi)徑即2．5m，定為惠斯頓移鋼機(jī)的滾圈內(nèi)徑(見圖2) 圖2 4　 首尾端間距離；根據(jù)惠斯頓移鋼機(jī)長度和方便夾緊的部位，在確定偏心范圍時(shí)已初定出首尾端的間距為8m。但每種惠斯頓移鋼機(jī)長度均長10m左右，將惠斯頓移鋼機(jī)吊裝入圈時(shí)，為不碰撞首端渦輪和轉(zhuǎn)臂，必須在垂直面內(nèi)，縱向傾斜一個(gè)角度。首尾端間距越小，傾斜越多，要求滾圈的內(nèi)徑也越大。在初定的8m間距下，滾圈內(nèi)徑2．5m是否行，必須驗(yàn)證。我仍通過吊裝模擬試驗(yàn)來驗(yàn)證(見圖3)。接比例將首端轉(zhuǎn)臂1o和尾端滾圈23的大小、位置作圖，用同樣比例將8m處截面尺寸最大的惠斯頓移鋼機(jī)制成硬紙板模型。模擬吊裝，傾斜移動(dòng)，觀察惠斯頓移鋼機(jī)與滾圈，惠斯頓移鋼機(jī)與轉(zhuǎn)臂之間不碰撞的活動(dòng)間距是否夠大。結(jié)果是，在2．3m 內(nèi)徑的滾圈中可以順利吊裝出入。由于惠斯頓移鋼機(jī)尾部圓弧跨接段部位i處(見圖1)，經(jīng)常出現(xiàn)裂紋，必須補(bǔ)焊。這個(gè)部位正好靠近8m處的滾圈夾緊部位，為讓開補(bǔ)焊空間，我仍將首尾端間距從8m 增大到8．4m。 圖3 2.4 惠斯頓移鋼機(jī)的裝夾結(jié)構(gòu) 1　 弧形滑板平臺(tái)：惠斯頓移鋼機(jī)尾部安放在滾圈內(nèi)的小平臺(tái)上。在8．4m處和這小平臺(tái)接觸的惠斯頓移鋼機(jī)，三種車型的傾角都不同。為保證是面接觸而非線接觸，我們將小平臺(tái)設(shè)計(jì)成上下兩部分，它們之間是圓弧面連接。上半部可以隨惠斯頓移鋼機(jī)安放時(shí)的角度在下半部上作一定角度的滑動(dòng)，直到惠斯頓移鋼機(jī)和小平臺(tái)的接觸面吻合為止。 2　 螺旋千斤頂夾緊：惠斯頓移鋼機(jī)在滾圈平面內(nèi)兩個(gè)方向的自由度，我們采用四只螺旋千斤頂夾緊的方法來限制。水平方向一邊一只相對(duì)頂緊惠斯頓移鋼機(jī)，垂直方向兩只，將惠斯頓移鋼機(jī)同一截面的兩個(gè)部分壓緊在兩個(gè)弧形滑板平臺(tái)上。為裝夾快捷可靠，千斤頂采用燕尾槽滑嵌在滾圈內(nèi)側(cè)，并使滑動(dòng)方向與滾圈旋轉(zhuǎn)平面垂直，防止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)松脫。 2.5 惠斯頓移鋼機(jī)的安裝精度 如果安裝精度不夠，在旋轉(zhuǎn)過程中，惠斯頓移鋼機(jī)定位就會(huì)被破壞(見圖3)，隨滾圈轉(zhuǎn)動(dòng)，直線jK、jL長度會(huì)發(fā)生變化，由長變短然后又變長，促使夾緊松馳、惠斯頓移鋼機(jī)脫落造成事故，這是十分危險(xiǎn)的。我們的安裝精度是： (1) 滾圈滾動(dòng)平面的垂直度≤0．3mm／m。 (2) 滾圈的旋轉(zhuǎn)中心與首端主軸軸線的位置度≤lmm。 (3) 滾圈的滾動(dòng)平面與首端主軸軸線在水平面內(nèi)的垂直度≤lmm／全長。 我們采用的測量方法如下： (1)滾圈在車加工前，裝一根可拆卸的空心方梁跨過直徑。加工時(shí)保證滾圈外圓的圓柱度，外圓與方梁上孔}3的同軸度，外圓與滾圈基準(zhǔn)端面的垂直度。 (2)用框式水平儀測量，使?jié)L圈安裝時(shí)基準(zhǔn)端面的垂直度≤o．3mm／m，主軸軸線的水平度 ≤O．04mm／m。 (3)預(yù)先安首端主軸承座上前后兩只主軸孔配二塊厚6mm 的校正圓板，圓板中央各有一只 同軸小孔。校正前，吊下主軸，將兩塊圓板裝在主軸承座孔中。 (4)用}o．3鋼絲穿過三只 3孔，粗校主軸軸線與滾圈中心的位置度。 (5)在惠斯頓移鋼機(jī)首尾端間中點(diǎn)放一水準(zhǔn)儀，測量三只 3孔，使?jié)L圈中心與主軸軸線的位置度≤lmm。 (6)用 0．3mm鋼絲測量主軸承孔前面一塊校正圓板的 3孔中心到滾圈端面上水平直徑兩端點(diǎn)的距離差，調(diào)正滾圈平面取向，使之≤ lmm。 (7)因調(diào)整中的相互影響，需重復(fù)校正上述精度。 三、傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 自鎖電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速： 聯(lián)軸器的工作效率：1 =0.99 齒輪傳動(dòng)的效率(包括軸承效率)：2=0.97 開式滾子鏈傳動(dòng)的效率：3=0.92 渦輪蝸桿減速器的工作效率(包括軸承效率):4=0.4 齒輪的傳動(dòng)比為i′1=3—4，開式滾子鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i′2=1—8，渦輪蝸桿的傳動(dòng)比i′3=5—80，則電機(jī)轉(zhuǎn)速可選擇的范圍為：nˊd=nwi′1i′2i′3=7.5—1280.可見同步轉(zhuǎn)速750、1000的電機(jī)符合，因?yàn)榍罢弑群笳叩膫鲃?dòng)比小，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此可選用同步轉(zhuǎn)速750滿載720的電機(jī)，選定的電機(jī)型號(hào)為Y160L-8。 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i= =1440，取齒輪減速器的傳動(dòng)比為i1=4， 開式滾子鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i2=5，則渦輪蝸桿的傳動(dòng)比為i3= =72。 3.2 各軸轉(zhuǎn)速和功率： 電動(dòng)機(jī)軸為0軸，齒輪減速器的高速軸為1軸，低速軸為2軸,蝸桿的軸為3軸,渦輪的軸為4軸。 n0=n1=730r/min n2= =180r/min n3= =36r/min n4==0.5r/min 按電機(jī)額定功率Ped計(jì)算各軸輸入功率， P0=Ped=7.5KW P1=P0==7.425KW P2=P12=7.425=7.2KW P3=P2=7.2=6.63KW P4=P3=6.630.4=2.65KW 各軸轉(zhuǎn)矩： =99.48 因?yàn)門4，＜58800Nm 所以電機(jī)選用額定功率為11KW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速為730r/min,型號(hào)為Y180L-8. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i= =1440，取齒輪減速器的傳動(dòng)比為i1=4， 開式滾子鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i2=5，則渦輪蝸桿的傳動(dòng)比為i3= =73。 電動(dòng)機(jī)軸為0軸，齒輪減速器的高速軸為1軸，低速軸為2軸,蝸桿的軸為3軸,渦輪的軸為4軸。 n0=n1=730r/min n2= =182.5r/min n3= =36.5r/min n4= =0.5r/min 按電機(jī)額定功率Ped計(jì)算各軸輸入功率， P0=Ped=11KW P1=P0==10.89KW P2=P12=10.89=10.56KW P3=P2=10.56=9.72KW P4=P3=9.720.4=3.89KW 各軸轉(zhuǎn)矩： =143.9 3.3 圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 3.3.1選擇齒輪材料及許用接觸應(yīng)力計(jì)算 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40MnB調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241~286HBS，=730Mpa，=600 Mpa。大齒輪選用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)，齒面硬度241~269HBS，=620Mpa，=510Mpa。選用7級(jí)精度。SH =1.1，SF =1.25，材料的彈性影響系數(shù). 許用接觸應(yīng)力計(jì)算如下： 3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由于載荷平穩(wěn)故取載荷系數(shù)K=1 齒寬系數(shù) 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 T1=142.47N·m 由d1≥ = =62.8mm 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=4 取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)： Z2=iZ1=4×20=80 實(shí)際傳動(dòng)比I0=80/20=6 傳動(dòng)比誤差：i-i0/I=4-4/4=0%<2.5% 可用 齒數(shù)比：u=i0=4 模數(shù)：m=d1/Z1=62.8/20=3.14mm 根據(jù)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=4mm 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度圓直徑：d1=mZ1=4×20mm=80mm d2=mZ2=4×80mm=320mm 齒寬：b=φdd1=1×62.8mm=62.8mm 取b2=65mm b1=70mm 3.3.3按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=80由手冊(cè)得: YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.22 YSa2=1.73 =59.5Mpa< =52.7< 故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 3.3.4計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩a a=m/2(Z1+Z2)=4/2(20+80)=200mm (5)計(jì)算齒輪的圓周速度V V=πd1n1/(60×1000)=3.14×80×730/（60×1000）=3.06m/s 3.4 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1） 取小鏈輪齒數(shù) ， 取，此鏈傳動(dòng)采用單排鏈查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Km=1 根據(jù)鏈傳動(dòng)的計(jì)算功率PC和小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1， 選取鏈號(hào)為10A ，其節(jié)距P=15.875㎜ 10A 滾之鏈在額定功率曲線高峰值對(duì)應(yīng)的小鏈輪的轉(zhuǎn)速大約是=1600r/min ∵>n1=182.5r/min,說明全面按照鏈板疲勞強(qiáng)度計(jì)算來確定小鏈輪的齒數(shù)是合理的. 初選中心距a0=(30~50)p 鏈節(jié)數(shù)Lp 鏈節(jié)數(shù)應(yīng) 圓整數(shù)，并最好取偶數(shù)。 實(shí)際中心距： 松邊垂度 f=(0.01~0.02)a 鏈節(jié)距p=15.875㎜ 選擇用彈簧卡固定的鏈 中心距不宜過小，過小鏈在小鏈輪的包角也小減小鏈輪齒數(shù)的嚙合這樣傳動(dòng)效率也會(huì)減小 若中心距過大則結(jié)構(gòu)不緊湊，鏈條易發(fā)生抖動(dòng)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性 則選取Lp=140㎜ 鏈長L=2223㎜ a=629㎜ f=6.29～12.58㎜ 驗(yàn)算鏈速v : 采用滴油潤滑。 （2） 計(jì)算鏈的有效拉力F： 計(jì)算作用軸上的壓力FQ FQ=1.2F=1.2×11478.3 =13773.96N 根據(jù)鏈速為低速，傳動(dòng)平穩(wěn)，可選取45鋼，50鋼和ZG310-570滾之鏈的牌號(hào)為： 10A—1—140 GB1243—1997 小鏈輪的主要幾何尺寸： 大鏈輪的主要幾何尺寸： 3.5 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.5.1 輸入軸的選材及軸徑設(shè)計(jì) 選用45#鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS，按扭矩初算直徑d，公式如下： ，式中A僅決定于材料許用剪應(yīng)力的系數(shù)，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取A=110，n為輸入軸的轉(zhuǎn)速，P為輸入軸的功率。 代入數(shù)據(jù)可得計(jì)算如下： 其上應(yīng)開有鍵槽，應(yīng)適當(dāng)增大直徑，增大5%，則，取值30mm,與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表選用HL3彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩630000，半聯(lián)軸器的孔徑 3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定。 確定軸各段直徑和長度 軸結(jié)構(gòu)草圖如下： 從左到又依次為1.2.3.4.5段 d1=30mm，長度L1取L1=58mm d2=40mm，長度L2取L2=55mm 初選用7309c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為45mm寬度為25mm，外徑為100mm。 故d3=45mm，考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁有一定的距離，再考慮留有一定的長度的套筒長，故取L3=25mm+15.5mm=40.5mm 由于小齒輪的齒根圓直徑和軸的直徑相差很小，故將小齒輪和軸做出一體，即做成齒輪軸。小齒輪的齒根圓直徑為70mm，寬度為70mm，故可選取第四段的直徑為d4=60mm，長度為L4=100mm，齒輪中心位于第四段軸的中心。第五段選取和第三段一樣的尺寸。 軸的總長度Lin=58+50+40.5+100+40.5=289mm 3.5.3 對(duì)輸入軸進(jìn)行校核： 齒輪分度圓直徑：d1=80mm 扭矩：T1=142.47N·m 求圓周力：Ft， 求徑向力：Fr， 繪制該軸的受力簡圖，直面彎矩圖，水平面彎矩圖，扭矩圖如下： L=140mm 判定危險(xiǎn)截面為第四段軸的中心面 該軸單向旋轉(zhuǎn)，軸為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)有，查得。則折算系數(shù)為： 驗(yàn)算危險(xiǎn)截面強(qiáng)度 比較計(jì)算結(jié)果和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)C截面直徑，滿足強(qiáng)度要求。 3.6 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.6.1輸出軸的選材及軸徑設(shè)計(jì) 輸出軸選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度217~255HBS 。 由公式求出軸的最小直徑: 考慮其上開有鍵槽，直徑應(yīng)適當(dāng)增加，增加5%，則直徑為 ，最后取最小直徑為30mm。 3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大齒輪置于箱體中間，兩軸承對(duì)稱分布。齒輪右側(cè)用軸肩固定，左側(cè)用套筒固定。軸承采用角接觸軸承，型號(hào)為7309c，基本參數(shù)如下：內(nèi)徑d=45mm，外徑D=100mm，B=25mm。 圖為大軸的草圖，可分為七段，從左到右標(biāo)號(hào)依次為1，2，3，4，5，6，7。各段直徑分別為：30，36，45，50，56，50，40，單位mm。長度分別為：32，50，，43，61，10，56，23，單位mm。 因?yàn)榇簖X輪的分度圓的直徑為320 mm，故將大齒輪做成輔板式結(jié)構(gòu)，其草圖如下，具體的參數(shù)已經(jīng)在齒輪設(shè)計(jì)部分給出。 輸出軸的長度為Lout=32+50+45+61+10+25+56=279mm 3.6.3輸出軸的校核 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算 軸的受力簡圖如下： ， 彎矩扭矩圖如下： 各數(shù)據(jù)如下： 根據(jù)受力圖和彎矩扭矩圖，判斷O處為危險(xiǎn)截面，下面進(jìn)行驗(yàn)算： 該軸單向旋轉(zhuǎn)，軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)得，查得，則折算系數(shù)為： 驗(yàn)算危險(xiǎn)截面強(qiáng)度： 比較計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)O截面直徑，滿足強(qiáng)度要求。 3.6.4 軸承的選擇： （1） 輸入軸軸承選擇 對(duì)于輸入軸的軸承選擇，首先考慮角接觸軸承。選用7309c型角接觸軸承，其基本尺寸如下： 內(nèi)徑：45mm；外徑：100mm；寬度：25mm。 （2） 輸出軸軸承選擇 對(duì)于輸出軸的軸承選擇，考慮角接觸軸承，選用7309c型角接觸軸承，其基本尺寸如下： 內(nèi)徑：45mm；外徑：100mm；寬度：25mm。 （3） 求作用在齒輪上的力 齒輪分度圓的直徑為 圓周力 徑向力 軸向力 求兩軸承的計(jì)算軸向力 查手冊(cè)得 軸承派生軸向力，e為判斷系數(shù)，其值由的大小來決定，但現(xiàn)軸承軸向力未知，取e=0.42. ，軸承2放松，軸承1壓緊 X1=0.4 Y1=1.4 X2=1 Y2=0 因?yàn)橹械葲_擊，所以 P1>P2 轉(zhuǎn)換成年數(shù)，可用5年，故5年檢修更換。 3.6.5 鍵的選擇： （1） 鍵聯(lián)接選擇平鍵聯(lián)接， 輸出軸齒輪所在段的鍵的選擇，其所在軸段的直徑為50mm，選用鍵1445GB/T1096-2003。輸出軸與小鏈輪相連的軸段采用鍵828 GB/T1096-2003。 鍵的類型和尺寸 （2） 校核鍵的強(qiáng)度 查表得 取平均值 輸出軸齒輪所在段的鍵 鍵的工作長度 L=l-b/2=38mm 鍵與輪轂的接觸長度 k=0.5h=4.5mm 輸出軸與小鏈輪相連的軸段 鍵的工作長度 L=l-b/2=24mm 鍵與輪轂的接觸長度 k=0.5h=3.5mm 可見鍵的強(qiáng)度合格。 3.6.6 減速器箱體尺寸確定 箱座壁厚 根據(jù)公式0.04a+18mm，a=200mm，故取整11mm。 箱蓋壁厚 根據(jù)蝸桿在下0.85，取為10mm。 箱座凸緣厚度b 。 箱蓋凸緣厚度 。 箱座底凸緣厚度 地腳螺栓直徑 ，選用20mm。 地腳螺栓數(shù)目n=8 軸承旁連接螺栓直徑 取整為15mm，派生16mm。 箱蓋與箱座連接螺栓直徑 軸承端蓋螺釘直徑 ，取為8mm。 視孔蓋螺釘直徑 ，取為8mm。 定位銷直徑d ，取為8mm。 軸承旁凸臺(tái)半徑 。 外箱壁至軸承座端蓋面距離 ，取為37mm。 蝸輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離，取為11mm。 渦輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離，取為11mm。 箱蓋、箱座肋厚 ，取為8.5mm，取為9.35mm。 凸緣式端蓋 ，取為140mm。 嵌入式端蓋 ，取為135mm。 參考文獻(xiàn) 1.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)編委會(huì)編. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009 2.吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009 3.李紅波. 箱體焊接萬向惠斯頓移鋼機(jī)研制[J]. 礦山機(jī)械，2008（10）：36-38 4.唐美健，占金林. 154噸自卸車惠斯頓移鋼機(jī)惠斯頓移鋼機(jī)的研制[J]. 礦用汽車，1996（4）：10-13 5.Mechanical design and systems handbook. New York:?McGraw-Hill Book Co., 1985 6.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，2001 7.鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制. 第3版.華中科技大學(xué)出版社，2001 8.林崗.機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2001 9.陸玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 第3版.機(jī)械工業(yè)出版社，2000 10.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社.2007年2月 11.陳立德.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.高等教育出版社.2007年8月 12.盧耀祖.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).同濟(jì)大學(xué)出版社，2004 13.胡家秀主編：《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年1月第一版 14.程志紅、唐大放編著：《機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)》，東南大學(xué)出版社，2006 15.《機(jī)械原理》（第六版）孫桓、陳作模主編，高等教育出版 2001年6月  致 謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。老師平日里工作繁多，但在我做課程設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，程序調(diào)試等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是老師仍然細(xì)心地糾正程序中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。同時(shí)也要感謝和我一組的同學(xué)們，在論文的寫作過程中，正是有了他們的幫助和指導(dǎo)，才使得我的畢業(yè)論文能夠快速順利的完成。 然后還要感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。 最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！