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1、O型转子式翻车机摘 要翻车机是一种大型的高效率机械化卸车设备，适用于冶金厂、火力发电厂、烧结厂、化工厂、洗煤厂、水泥厂、港口等大中型企业翻卸铁路敞车所装载的矿石、精矿、煤炭、粮食等散状物料。翻车机按翻卸方式可分为侧倾式和转子式两类。其中转子式翻车机又分为“O型转子式翻车机和“C型转子式翻车机两种;转子式翻车机主要由驱动机构、靠压机构、托辊及压紧机构等局部组成。工作原理是将载货敞车推入形似转筒的金属构架夹紧后，由驱动装置使端环旋转140170，车的散状物料在自重作用下卸入地下料仓。翻车机的工作状态是由左、右端环同时做旋转运动从而带动整个架体及车厢转动来实现物料的翻卸。其驱动装置是采用双电机驱动，
2、经二级圆柱直齿轮减速器减速，通过联轴器与小齿轮连接，由小齿轮与固定在端环上的大齿轮的啮合带动整体的旋转实现翻车。其靠压机构主要由靠板、液压缸、摇臂组成；而压紧机构主要由压板和液压缸组成。本次设计主要对翻车机的传动方案，左、右端环构造、前、后梁构造、平台、托辊等构造进展了设计；对翻车机的动力学分析及动力学参数进展了计算；对主传动的电机及各主要零部件进展设计并校核；对设备的经济性及环保等各方面也进展了分析。关键词：转子式翻车机；托辊；靠压机构；驱动装置O-Rotary DumperAbstractTipper is a highly efficient large-scale mechanizat
3、ion and Unloading equipment for metallurgical plants, coal-fired power plants, sintering plants, chemical plants, coal washing plant, a cement plant, port and other large and medium-sized enterprises over the railway unloading the gondola car loaded with ore, concentrate , coal, grain and other bulk
4、 materials. Tipper unloading by means turn and roll can be divided into two types of rotor. Rotary Car Dumper which is divided into O-type rotor-type roll-over and C-type rotor two tipper; rotor driven mainly by the tipper body, pressure on agencies, and compacting roller and some other group of ins
5、titutions into.Theworking principle is to open freight car laden drum into the shape of the metal framework after clamping, so that by the end of Central Drive Rotation 140 170 , the bulk material inside the vehicle under the self-dumping hopper into the ground. Tipper is the work of the state of th
6、e left and the right end of the ring rotation at the same time to do so bring the whole body and the inside rotation planes to achieve over the dumping of materials. The driver device is a dual-motor drive, the two speed gear reducer cylindrical straight through coupling with the small gear connecte
7、d with the small gear ring fi*ed in the side of the meshing gear drive to achieve the rotation of the overall roll-over. By the pressure of its body mainly by the on board, hydraulic cylinders, rocker components; and pressed mainly by the plate and hydraulic cylinder components. The design of the ma
8、in drive of the roll-over machine program, the left and the right end of the ring structure, the former, Later Liang structure, platforms, roller structure design, etc.; the dynamics of the tipper and kinetic parameters were calculated; on the main drive The main components of the motor and the desi
9、gn and verification; the economy of equipment and environmental protection are also analyzed. Key words: rotor-type roll-over machine; idler; pressure on institutions; drive目 录1绪论11.1 课题的选择11.2 翻车机的类型及原理11.2.1 转子式翻车机21.2.2 侧卸式翻车机41.3翻车机设计的容62 设计方案的选择及评定72.1 传动方案的设计72.2 设计方案的评定72.3 设计参数83传动装置的设计93.1
10、选择电动机93.1.1驱动功率计算9选择电机的型号133.2传动装置传动比的分配144 主要零件的设计和校核164.1齿轮的设计计算164.1.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数164.1.2 按齿面接触强度设计164.1.3 按齿根弯曲强度设计194.1.4 齿轮几何尺寸计算204.2液压缸的设计214.2.1 液压缸的选用214.2.2液压缸的校核224.3 轴的设计234.3.1 轴的构造设计234.3.2 轴的计算254.4轴承的选择和校核284.4.1 轴承的选择284.4.2轴承寿命的验算294.5键的强度校核305联轴器的选择316托辊与端环之间接触强度校核327润滑与密封3
11、48经济性分析358.1传动方案经济性分析358.2 构造经济性分析358.3 环保经济性分析36完毕语37致谢38参考文献391 绪论1.1 课题的选择翻车机是一种大型的高效率机械化卸车设备，适用于冶金厂、火力发电厂、烧结厂、化工厂、洗煤厂、水泥厂、港口等大中型企业翻卸铁路敞车所装载的矿石、精矿、煤炭、粮食等散状物料。它具有卸车能力高，设备简单，维修方便，工作可靠，节约能源，无损车辆和减轻劳动强度等优点，为实现卸车机械化和自动化提供了条件。目前，大量使用的是一次翻卸一辆或两辆敞车的单车和双车翻车机。三车翻车机的翻卸是采用拔车机从进车方向每次送进三节重车。翻车机为“O型端环构造。因此拨车机不能
12、通过翻车机。重载列车采用回转车钩，翻卸时可以不摘钩。翻卸不带回转车钩的重车时，可以每三节为一组进展摘钩。采用回转车钩的车辆必须固定编组，不能混编。由于铁路使用回转车钩的车辆数量很少，虽然三车翻车机卸车能力高，但普遍使用受到了限制。翻车机是钢铁类生产不可缺少的好伙伴，对翻车机进展设计。可以进一步了解翻车机的开展状况，及翻车机设计方法和解决常见的故障问题，以掌握独立设计单个机械设备能混编。由于铁路使用回转车钩的车辆数量很少，虽然三车翻车机卸车能力高，但普遍使，总体方案的选择、设计计算和设备经济评价方法，对翻车机进展设计。可以进一步了解翻车机的开展状况，及翻车机设计方法提高绘图技术和设计能力，充分将
13、理论知识应用到实际生产中去，为今后的理论学习及应用翻车机工作积累更多的知识，使自己各方面得到全面提高。1.2 翻车机的类型及原理翻车机按翻卸方式可分为侧倾式和转子式两类。转子式翻车机的回转中心与车辆中心根本重合，车辆同翻车机一起回转175，将物料卸于下面的料斗里。侧倾式翻车机的回转中心位于车辆的侧面，不与车辆中心重合，翻车时，物料翻卸到另一侧的料斗里。翻车机的分类如下：各种翻车机都由金属构架、驱动装置和夹车机构组成，用交流电机驱动。1.2.1 转子式翻车机转子式翻车机主要由转子、平台、压车机构、承载托辊及及传动装置等局部组成。工作原理是将载货敞车推入形似转筒的金属构架(图1.1)夹紧后，由驱动
14、装置使端环旋转140170，车的散状物料在自重作用下卸入地下料仓。如果车辆具有旋转车钩，不需将货车脱钩就能将整列货车逐节卸车，作业能力可达8000吨/时。转子式翻车机应用最广。常用的转子式翻车机有“O型和“C型两种。图1.1 双车翻车机“O型转子式翻车机: 三支座O型转子式翻车机由两段转子组成。每段转子用底梁、压车梁和管子联系梁将两个端环联系起来，端环外圆装有滚圈和齿圈，四个端环分别放置在托辊上。由于中间的两组托辊相距很近，可简化视为一个支座，故称为三支座。由于转子中间支座外侧易产生积料，影响托辊的正常工作，因此可取消中间支座，将转子由两段改为一段，称作两支座翻车机。在端环的外圆外表装有滚圈和
15、齿圈，通过传动轴上的小齿轮与齿圈啮合并借助于滚圈在托辊上滚动，使翻车机转动。压车装置采用连杆摇臂机构，连杆摇臂机构的一端铰接于管子联系梁上，另一端装有悬臂轴和导向辊子，导向辊子放入端环上的月形导槽，并能在其滚动，摇臂机构的上部用托车梁联接，使其可相对转子产生横向移动。在平台上安装有定位和推车装置。定位装置设在平台的出车端，由液压缓冲器和制动铁靴等组成，使溜入翻车机的车辆能自动减速并停顿。推车器设在进车端，当翻车机回复原位后，推车器自动将空车推出翻车机。图1.2 O型转子式翻车机构造简图“C型转子式翻车机C型翻车机的转子由两个C型端环、前梁、后梁和平台组成。前梁、后梁、平台与两端环用高强度螺栓联
16、接。端环外缘装有滚圈和齿圈，齿圈与小齿轮啮合，借助滚圈在托辊上滚动。两端环为C型构造，使拨车机的大臂能通过翻车机。端环及前梁均装有适当的配重，以平衡偏载，减少不平衡力矩，从而降低驱动功率。夹紧装置由夹紧架、液压系统等组成，由上向下夹紧车辆，在翻车机翻转过程中支承车辆并防止冲击。倾翻侧的夹紧装置与后梁铰接，非倾翻侧的夹紧装置与前梁铰接。每个夹紧装置由二个液压缸驱动，绕铰点作上下摆动，到达一定压力后自动停顿，保证车辆不受损坏。靠板由靠板体、液压缸、耐磨板、滚轮、撑杆等组成。在翻车机翻转前，靠板从侧面向车辆靠紧，在翻转过程中支承车辆并防止冲击。C型双车翻车机的构造与C型单车根本一样，只是每次翻卸二节
17、车辆，卸车能力约提高一倍。图1.3 C型转子式翻车机构造简图 侧卸式翻车机一液压压车的侧倾式翻车机：这类翻车机由回转盘、压车梁、活动平台、压车机构、传动装置等局部组成。回转盘由半圆盘和尾部组成。它们是由钢板焊成的箱形构造，其外侧镶有传动大齿圈，两回转盘通过托车梁、底梁连成一体。压车梁由主梁、端机械压车的侧倾式翻车机梁、压车小梁、外通梁等组成。主梁为箱形构造，与端梁用螺栓连接。端梁为对开式，其支点与回转盘心轴同轴，端梁的一端与主梁连接，另一端用销轴与液压缸的活塞杆铰接。压车小梁的外侧同时与车辆上边梁接触。活动平台是由两根互相间有焊件连接的焊接工字钢组成的构造件，下部有六对滚轮支承在底梁上，上面装
18、有推车及定位装置。活动平台承受车辆全部重力，定位装置使溜进平台上的重载车辆停顿在指定位置，推车装置将翻卸完的空车推出翻车机。两组压车机构分别装在两回转盘的外侧，由液压缸、储能器、开闭阀等组成，管路通过回转心轴的中心与液压缸连接。传动装置为独立的两组。每组均由电动机、减速器、制动器、小齿轮等组成。小齿轮带动回转盘上的大齿圈使翻车机转动。图1.4液压压车的侧倾式翻车机构造简图二机械压车的侧倾式翻车机这种翻车机具有质量小，构造简单，压车不需要另加动力等优点。其构造组成与液压式有一样之处。 在回转盘立板侧装有压车用的扇形棘轮，两回转盘用托车梁连接。托车梁上面有四个支承座，用以支承四根压车主梁。四根压车
19、主梁的下部用通长的箱形配重梁连接，两回转盘侧下部各装有两个棘爪。平台为焊接金属构造，两端头有斜长孔，用以与回转盘上的销轴相连。回转盘安装平台位置的外侧有不等高的支承座，外座高，座低。压车系统由压车主梁、小梁、扇形棘轮、棘爪、地面挡座组成。当翻车机翻转时，销轴由斜长孔的下部移向上部，使平台和车辆向托车梁倾斜，高座离开平台，低座接触。此时棘爪下部重块离开根底上的挡块。由于重力作用，棘爪向下摆动。托车梁上面的支承座带动压车主梁也转动，直至车辆上边梁与压车小梁接触，棘爪已经进入扇形棘轮并卡紧。这时车辆与压车梁一起约转至160。物料卸出后，返回到一定角度，棘爪下部重块与根底挡块相碰，使棘爪离开回转盘上的
20、扇形棘轮，压车小梁亦即离开车辆的上边梁。回转盘继续转动，回转盘上的销轴由平台上的斜长孔上部移向下部，促使平台回原位，车辆离开托车梁。图1.5机械压车的侧倾式翻车机构造简图1.3 翻车机设计的容“O型转子式翻车机设计容包括选择并评定合理的传动方案，并对传动方案所需的电动机功率和减速器传动比等进展选择；对主要零件进展设计和强度校核；撰写设计说明书，绘出总图、局部部件图和局部零件图，翻译与翻车机有关的外文资料等。2 设计方案的选择及评定2.1 传动方案的设计翻车机的工作状态是由左、右端环同时做旋转运动从而带动整个架体及车厢转动来实现物料的翻卸。其工作原理是采用双电机驱动，经二级圆柱直齿轮减速器减速，
21、通过联轴器与小齿轮连接，由小齿轮与固定在端环上的大齿轮的啮合带动整体的旋转实现翻车。传动方案：交流电动机调速机构减速器主动轮小齿轮工作机构固定有大齿轮的端环。为确保机构重心在通过托辊中心线时靠自重旋转可能对机构造成的破坏，需要安装制动器，另外各轴间连接需要联轴器。主传动系统示意图见图2.11.电机 2.联轴器 3.制动器 4.减速器 5.联轴器 6.联轴器 7.小齿轮 8.端环图2.1 O型转子式翻车机主传动示意图2.2 设计方案的评定翻车机由两个端环、前梁、后梁、平台、托辊装置、摇臂机构、压紧装置等组成，采用双电机驱动。翻车机的回转周期为1秒，回转角度165175，由此可见大齿轮的转速极低，
22、故而小齿轮转速也不高，因此电机和小齿轮之间需要使用减速机进展减速。由于翻车机翻车过程中本身质量加车厢质量较大，运转速度较慢，且做圆周运动，环境条件较差，因此不宜选用液压系统，故本次方案的主传动选用电动机作为动力系统。压车机构做直线运动，且在车厢翻转时承受整个车厢的重量，不宜采用电气传动，故本方案压车系统采用液压传动，但也存在精度要求高，技术含量高，故障识别及排除较难等缺点。机构端环采用分段铸造焊接组成，弥补了体积、重量大，构造复杂等缺点。但焊接点带来局部应力集中，强度较差等，设计中需采用螺栓等连接，以提高机构的综合性能。托辊机构为两套并列的两对滚轮组成，左侧滚轮设置凹槽，利于保持整个机构的平衡
23、，防止轴向窜动，并减小了机构旋转时的摩擦，但机构装配时必须保证滚轮转动灵活，无卡死现象。2.3 设计参数1. 适用车型 长 - - - - - mm宽 - - - - - mm高 - - - - - -mm2. 最大翻转重量 - - - - - - - - - - - t3. 回转周期- - - - - - - - - - - - 60s4. 回转角度- - - - - - - - - - - - 1753传动装置的设计3.1 选择电动机驱动功率的计算翻车机在翻转的过程中，要经历两个过程，即往程和返程，这两个过程中所受的转矩不同，所以需要的驱动功率也不一样，故分两局部进展讨论。第一阶段-往程阶
24、段,在此阶段车厢的最大重量为100t，初步估算设备总重量为150t，偏心矩为300mm，相对于车厢的重力由于偏心所产生的转矩，端环四周的焊接件重心偏差所引起的转矩差可以忽略不计，只需计算车厢的重力由于偏心所产生的转矩。最大回转角度为175，175/=0.972,初步估算大齿轮转速n=1.1r/min,根据翻转需要初取：kg kg kg kgR=3.8m g=其中： -端环下体重量-端环右体重量-端环上体重量-端环左体重量 R-端环体半径根据翻卸车型初步估算翻车机设备总重： =150t n=1.1r/min：翻车机最大翻转重量 大齿轮转速 n=1.1r/min则有端环的偏心转矩：T=GL其中：
25、-翻车机、车厢及物料的总重力-车辆中心线和端环中心线的偏心距，取L=300mm=0.3m G=mg=25010N=2.5N T=GL= 2.50.3 所以， T=9550功率： P=86.36KW电机功率： =由文献1，表4.2-9可查得：齿轮啮合效率 齿轮精度为8级 球轴承效率 联轴器效率 开式齿轮啮合效率 由图2.1可知：传动装置总效率 =0.833电机功率： KW返程时，在翻转过程中随着翻转角度的变化，端盘所受的转矩(阻力矩)大小也不一样。可分为两个阶段，第一个阶段是翻转角由变为，第二个阶段是翻转角由变为，在返程时两个阶段所受的阻力矩与端环各段所受转矩不同有关。返程第一阶段：行程图见图3
26、.1即角时。图3.1 返程第一阶段端环各局部位置图由于返程时端环向顺时针方向旋转，故在返程第一阶段阶段图3.1所示1、2、3、4为端环构造的原始位置，而、是端环构造返程时随变化而变化的，在此过程中、充当动力矩，、充当阻力矩。则整个端环在返程第一阶段受的阻力矩总和为：讨论：故当时，无论取何值，永远小于0，即动力矩大于阻力矩，不需要电机带动，端环可靠自身各局部重力矩的差值自由返程。当时，永远大于0，即阻力矩大于动力矩，需要电机带动才能完成翻转，翻转中最大阻力矩为：则返程时所需电机功率：返程第二阶段：行程图见图3.2即角时。图3.2 返程第二阶段端环各局部位置图在此过程中、充当动力矩，、充当阻力矩。
27、则端环在返程第二阶段受的阻力矩总和为：在此时无论取何值永远小于0，即动力矩永远大于阻力矩，故在此阶段不需电机牵引，机构可以凭借自身个局部重力矩实现自由翻转。综上所述，在往、返程中所需的电动机的功率最大值为103.67 KW。选择电机的型号工业生产中常采用三相交流电动机，翻车机用于灰尘较大，经常起、制动和正反转的场合，所以电动机需要较小的转动惯量，并需要具有较大的承载能力，根据以上条件，在本设计中选用Y系列封闭式交流电动机，电压380V根据文献2，P40-117附录选用Y315M2-10型电动机，根本性能如下：额定功率- - - - - - - - - 255KW 满载转速- - - - - - - - - 585r/min由电动机转速n=585r/min,大齿轮转速n= 1.1r/min, 根据2，2-3，25-76选用ZHL-850J型减速器，公称传动比为43.75。3.2传动装置传动比的分配图3.3 O型转子式翻车机传动装置简图传动系统参数计算：轴：即电动机轴：KWr/minNm轴：即减速器高速轴：KWr/minNm轴：即减速器低速轴：r/min Nm轴：即传动长轴： KWr/min Nm轴：即传动短轴： KW r/min Nm表3.1各轴运动及运动参数
