鋅直線鑄錠機機械部分設計【含圖紙】

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目錄 一 引言 ..................................................................1 1 選題的目的和現(xiàn)實意義 ..................................................1 1.1 選題的目的 .........................................................1 1.2 選題的現(xiàn)實意義 .....................................................1 2 選題的國內外研究現(xiàn)狀 ..................................................2 3 選題的研究方法（技術路線） 、主要觀點、創(chuàng)新之處 .........................2 3.1 選題的研究方法 .....................................................2 3.2 選題的主要觀點與創(chuàng)新之處 ...........................................3 二 鋅直線鑄錠機的用途工作環(huán)境及參數 .................................4 1 用途及工作環(huán)境： ......................................................4 2 主要技術參數： ........................................................4 三 鋅直線鑄錠機整體設計 ...............................................5 1 鋅直線鑄錠機工作原理 ..................................................5 2 鋅直線鑄錠機主要部件 ..................................................5 3 運動學設計 ............................................................6 3.1 鑄錠機運行速度計算 .................................................6 3.2 各零部件重力 .......................................................6 3.3 滾輪與軌道的靜摩擦力 ...............................................7 3.4 額定輸入功率計算 ...................................................7 3.5 實際輸入功率計算 ...................................................7 4 電動機的選擇 ..........................................................7 四 鋅直線鑄錠機鏈條的設計 .............................................8 1 概述 ..................................................................8 1.1 鏈傳動的特點 .......................................................8 1.2 鏈條的種類與應用 ...................................................8 2 通用輸送機用鏈條 ......................................................8 2.1 鏈式輸送機的類型及構造 .............................................9 2.2 鏈式輸送機中鏈條選擇計算的一般方法 .................................9 2.3 米制長節(jié)距輸送鏈 ..................................................12 3 鏈傳動的布置、張緊、安裝、潤滑與維護 .................................14 3.1 鏈傳動的布置 ......................................................14 3.2 鏈傳動的張緊 ......................................................14 3.3 鏈傳動的安裝 ......................................................15 3.4 鏈傳動的潤滑 ......................................................16 3.5 鏈傳動的維護 ......................................................17 五 鋅直線鑄錠機機架的設計 ............................................18 1 機架結構概論 .........................................................18 1.1 機架設計計算的準則和要求 ..........................................18 1.2 機架結構的選擇 ....................................................19 2 機架設計的一般規(guī)定 ...................................................19 2.1 載荷 ..............................................................19 2.2 剛度要求 ..........................................................20 2.3 強度計算 ..........................................................21 2.4 桿系機架結構的簡化方法 ............................................21 3 梁的設計與計算 .......................................................23 3.1 梁的設計 ..........................................................23 3.2 梁的計算 ..........................................................24 4 桁架的設計與計算 .....................................................24 4.1 桁架的結構 ........................................................25 4.2 桁架的位移計算 ....................................................25 5 柱的設計與計算 .......................................................26 5.1 柱的形狀 ..........................................................26 5.2 柱和架的連接 ......................................................26 5.3 穩(wěn)定性計算 ........................................................26 六 鋅直線鑄錠機錠模組的的設計 .......................................28 1.鑄錠模的設計 .........................................................28 2.錠模軸的設計 .........................................................28 2.1 軸的用途及分類 ....................................................28 2.2 軸的材料 ..........................................................28 2.3 各軸段直徑和長度的確定 ............................................28 2.4 軸的校核計算 ......................................................28 3.錠模軸蓋的設計 .......................................................29 致 謝 ..................................................................30 參考文獻 ................................................................31 附錄 ....................................................................32 鋅直線鑄錠機機械部分設計 摘要：本鑄錠機用于鋅液的鑄錠，與熔鋅感應電爐配套使用。本鑄錠機是通過舀鋅機構將電爐內 鋅液舀入錠模中，主要通過自然冷卻方式（當速度較快時，可輔以風機強制冷卻）來使鋅液凝固成 鋅錠，并在頭輪位置脫模，沿卸錠輥道滑落到碼錠臺之上，除了碼錠及扒皮（將剛剛澆入錠模中的 鋅液表面的氧化皮清除，俗稱“扒皮” ）須人工操作外，其余過程全部為自動化操作。鑄錠機由尾 輪及張裝裝置、機架、錠模組、打印裝置、鏈條、傳動裝置、頭輪裝置、碰撞架、卸錠輥道、舀鋅 機構、風機、電控箱十二部分組成。本說明書主要是對鑄錠機的鏈條、錠模組和機架進行分析計算 與設計的基本說明。 關鍵詞：鑄錠機 鏈條 錠模組 機架 分析計算與設計 Zinc linear ingot casting machine Abstract：The machine is used for ingot casting of liquid zinc ,and supporting the use of molten zinc induction furnace . This ingot casting machine is through scoop the zinc organization the zinc fluid of the electric stove scoops up into the spindle module ,mainly through modules of natural cooling way (when fast, can be supplemented by fan forced cooling) to make liquid zinc solidified into zinc ingots, and in the first round, the place stripping down to discharge ingot roller ,along spindle unloading roller slide to the code spindle units above,in addition to code ingots and strips (to be just poured into the ingot mold in the liquid surface of zinc oxide removal, commonly known as strips) must be artificially operating outside, the rest of the process all for automation. Ingot casting machine is composed by the rear wheel and tensioning device , rack, spindle modules, print devices, chain, transmission device, the first round of the device, the collision planes, unloading roller spindles, scoop the zinc organization, fans, electric control box 12 parts. This instruction booklet is mainly to the ingot casting machine chain link, the spindle module and the rack to the analysis calculates and designs. Keywords：Ingot casting machine Chain Spindle module Rack Calculation and Design 1 一 引言 1 選題的目的和現(xiàn)實意義 1.1 選題的目的 有色金屬是國民經濟發(fā)展的基礎材料，航空、航天、汽車、機械制造、電力、通 訊、建筑、家電等絕大部分行業(yè)都以有色金屬材料為生產基礎。隨著現(xiàn)代化工、農業(yè) 和科學技術的突飛猛進，有色金屬在人類發(fā)展中的地位愈來愈重要。它不僅是世界上 重要的戰(zhàn)略物資，重要的生產資料，而且也是人類生活中不可缺少的消費資料的重要 材料。 鋅是僅次于鋁、銅的第三個最主要的有色金屬。鋅主要用于鍍鋅、電池和壓鑄鋅 合金以及傳統(tǒng)的黃銅和青銅的生產。在冶煉鋅以濕法煉鋅的前景下，所形成產品多為 陰極片，而陰極片作為最初產品，有形狀不規(guī)則，厚度不均，易氧化，不便于儲存運 輸等缺點且鋅市場交易有具體規(guī)格。因此在鋅冶煉中還有熔鑄環(huán)節(jié)，將鋅陰極片通過 融化澆鑄最終形成鋅錠。鋅陰極片的溶解過程由工頻感應電爐完成，再由鑄錠機完成 澆鑄。 直線鑄錠機主要用于鋅錠的鑄錠，與感應電爐配套使用，本鑄錠機是通過舀鋅機 構將電爐內鋅液舀入錠模中，主要通過自然冷卻方式來使鋅液固定成鋅錠，并在頭輪 位置脫模。這一過程，大大減少了人力物力，且大大加快了工作效率，使每天鋅錠的 產量直線上升。由此看出，鑄錠機對鋅的冶煉起到了至關重要的作用。 1.2 選題的現(xiàn)實意義 我國鋅冶煉廠的精鋅鑄錠，多年來一直處于人工操作的落后狀態(tài)，勞動強度極大。 如今，企業(yè)為了增強市場競爭力和快速響應市場的變化而采用多種新技術的環(huán)境下， 革新傳統(tǒng)的設計手段。 整條生產線組合形式靈活多變，能根據用戶的產能、場地大小等現(xiàn)場情況合理配 置直線鑄錠機長度，錠塊輸送形式及堆碼裝置的組合形式。 整條生產線為開放式配置，既便于直線鑄錠機的穩(wěn)定工作，又方便了生產線與熔 鋅爐等設備的配置，同時也便于日常德維修操作；一旦設備發(fā)生故障，能方便的事實 人工堆碼，從而有效減少設備停產影響。 隨著先進制造技術的發(fā)展和市場競爭的加劇，傳統(tǒng)的鑄錠方式已成為企業(yè)中產品 快速上市的瓶頸，企業(yè)迫切需要提高鑄錠的效率。鋅直線鑄錠機是鋅冶煉行業(yè)中的重 2 要設備，它大大提高了鋅鑄錠的效率，減少了工人的勞動強度和工作時間，同時也降 低了生產成本。因此，快速實現(xiàn)鑄錠機設計已成為企業(yè)的迫切要求。鑄錠機的設計在 鑄錠的理論和應用上都得到了迅速發(fā)展，大大提高了鑄錠的效率，對保證產品質量， 提高生產率，減輕勞動強度，縮短產品生產周期等都具有重要意義。 2 選題的國內外研究現(xiàn)狀 （1）國外研究現(xiàn)狀 國外鋅的消耗量很大，這使得鋅冶煉行業(yè)得以快速發(fā)展。隨著鋅冶煉的快速發(fā)展， 鋅鑄錠也要快速發(fā)展來適應其消耗。鑄錠機的生產自然而然就要加緊。國外鑄錠機的 現(xiàn)狀以處于穩(wěn)步發(fā)展階段，以普遍應用到冶煉領域。 （2）國內研究現(xiàn)狀 2008 年中國鋅行業(yè)發(fā)展迅速，產品產出持續(xù)擴張，國家產業(yè)政策鼓勵鋅產業(yè)向 高技術產品方向發(fā)展，國內企業(yè)新增投資項目投資逐漸增多。投資者對鋅行業(yè)的關注 越來越密切，這使得鋅行業(yè)的發(fā)展研究需求增大。隨著鋅的需求增大，鑄錠機就成為 企業(yè)快速發(fā)展必不可少的工具。我國鑄錠機還處在發(fā)展階段，相信在未來幾年時間里， 它將普遍應用到冶煉領域。 3 選題的研究方法（技術路線） 、主要觀點、創(chuàng)新之處 3.1 選題的研究方法 （1）文獻研究法：通過查閱與本課題相關的文獻資料，及時了解本課題的研究進 程，全面掌握相關信息，為課題研究提供科學的論證依據、研究導向。 （2）觀察法：為了了解事實真相，從而發(fā)現(xiàn)某種現(xiàn)象的本質和規(guī)律。通過現(xiàn)場的 觀察，以便能更好的進行設計與改進。 （3）行動研究法：對于本課題進行試驗研究，將采用行動研究方法，邊實驗，邊 總結，邊推廣。 （4）個案研究法：抓住典型實例，針對課題實施前后其計算、設計與校 （5）網上調查法：利用網絡的便利性，作相關查閱與調查，及時指導與調整下步 行動。 （6）經驗總結法：經驗總結法是根據實踐所提供的事實，分析概括現(xiàn)象，挖掘現(xiàn) 有的經驗材料，并使之上升到理論的高度，以便更好地指導新的實踐活動的一種研究 方法。關鍵是要能夠從透過現(xiàn)象看本質，找出實際經驗中的規(guī)律；從而更好地更加理 3 性地改進自己的設計。 3.2 選題的主要觀點與創(chuàng)新之處 （1）主要觀點 鑄錠機的設計對鋅的鑄錠具有奠基性，促進了企業(yè)的發(fā)展，全面提高了鑄錠的效 率。大大減少了人力物力，節(jié)約了成本。 鑄錠機的設計至少要滿足下列幾個條件：整體策劃；符合普遍使用的規(guī)律； 符合拆裝簡便的條件；所有資源在一個統(tǒng)一框架下建設，根據具體需求，要成為 一個整體。要滿足這些條件，絕對不是簡單購買各廠家的資源、或大量搜集資料就可 以的，不是量大就有效，需要大量的資源，但不是簡單量的積累。 我認為，鑄錠機應采取整體規(guī)劃、統(tǒng)一設計，購買資源要有機整合到系統(tǒng)中，組 織區(qū)域內共建共享。 （2）創(chuàng)新之處 本研究的創(chuàng)新之處在于突破了以往關于人工鋅鑄錠的認識，發(fā)掘并開發(fā)利用鑄錠 機的功能和價值。并將此與當前有色金屬的冶煉現(xiàn)實需要結合起來，力圖建構一種有 效的新模式。 4 二 鋅直線鑄錠機的用途工作環(huán)境及參數 1 用途及工作環(huán)境： 1.1 用途：本鑄錠機用于鋅液的鑄錠，與熔鋅感應電爐配套使用。 1.2 工作環(huán)境： 海拔不超過 2000m。 環(huán)境溫度-2540。 使用地區(qū)最濕月最大相對濕度的月均值不大于 90%。 周圍無爆炸性氣體及嚴重損壞金屬和絕緣的腐蝕性氣體。 沒明顯的振動和顛簸。 設備應安裝在通風較好的室內。 2 主要技術參數： 生產能力 6t/h 頭尾輪中心距 運行速度 1000mm/min 鋅錠重量 25kg/件 錠模中心距 250mm 錠模數 118 件 設備總重 9.1t 傳動裝置電機功率 1.5kW 舀鋅機構電機功率 0.55kW 風機電機功率 1.1kW 總功率 5.35kW 5 三 鋅直線鑄錠機整體設計 1 鋅直線鑄錠機工作原理 鑄錠機是通過舀鋅機構將電爐內鋅液舀入錠模中，主要通過自然冷卻方式（當速 度較快時，可輔以風機強制冷卻）來使鋅液凝固成鋅錠，并在頭輪位置脫模，沿卸錠 輥道滑落到碼錠臺之上，除了碼錠及扒皮（將剛剛澆入錠模中的鋅液表面的氧化皮清 除，俗稱“扒皮” ）須人工操作外，其余過程全部為自動化操作。 2 鋅直線鑄錠機主要部件 鑄錠機由尾輪及張裝裝置、機架、錠模組、傳動裝置、頭輪裝置、鏈條、碰撞架、 卸錠輥道、舀鋅機構、風機、機旁控制箱、打印裝置十二部分組成。 2-1 尾輪及張緊裝置：由尾輪、尾輪軸、滑塊座等組成。尾輪兩個，每個尾輪齒 數為 8。采用彈簧張緊結構，當鏈條因溫度變化或使用磨損后長度發(fā)生變化時，可自 動張緊鏈條，確保鑄錠機的平穩(wěn)運行。 2-2 機架：采用槽鋼和角鋼制成。分為兩段，在運輸過程中拆開，安裝時再連接 成整體。 2-3 錠模組：由錠模、定模軸、軸蓋等組成。錠模數量 118 件（106 塊正常錠模， 12 塊底座錠模） 。當鑄錠機運轉時，由鏈條拖動錠模移動。鑄錠機工作時，上鏈條為 緊邊，下鏈條為松邊。 2-4 傳動裝置 2-4-1 由減速機架、擺線針輪減速機（配有電磁調速電動機） 、大小齒輪組成。 電機輸出動力通過擺線針輪減速機和齒輪副兩次減速后傳遞到頭輪軸上，拖動鏈條及 錠模運行。 2-4-2 調速電機的調速范圍為 1251250r/min，無級調速?？筛鶕姞t生產工況， 調節(jié)鑄錠機的運行速度。調速電機功率 N=2.2kW。 2-4-3 擺線針輪減速機的型號為 XWED95-2537-2.2，i=2537，減速比 i=2537。 2-4-4 齒輪副齒數分別為 66（大齒輪）和 22（小齒輪） ，減速比為 i=3。 2-5 頭輪裝置：由頭輪、頭輪軸、對開式四螺柱斜滑動軸承座等組成。頭輪兩個， 每個頭輪齒數為 8。由傳動裝置電機供給的傳動力通過頭輪軸傳遞到頭輪上，頭輪帶 動鏈條及錠模運行。 6 2-6 鏈條：由滾子、卡板、鏈板、軸套等組成。 2-7 碰撞架：其作用是讓錠模在翻模時擊打在碰塊上，從而使鋅錠順利脫模。 2-8 卸錠輥道：由輥筒、機架及卸錠翻板組成。其作用是使脫模后的鋅錠沿輥筒 滑下并通過卸錠翻板翻落在碼錠臺上。翻落到碼錠臺上的鋅錠為正面（無商標的面） 朝上，以便于碼錠操作。 2-9 舀鋅機構：由電機、擺線針輪減速機、連桿、石墨勺夾持器、石墨勺等組 成。舀鋅機構的作用是從電爐爐膛內將鋅液舀出，澆入錠模之中。其動作是與鑄錠機 運行相協(xié)調的。 2-9-1 舀鋅機構的動作可分為舀鋅過程和澆鋅過程兩個部分，舀鋅過程的時間 （一個周圈）為 8 秒。澆鋅過程（石墨勺尾部停留在錠模上方）的時間取決于鑄錠機 運行的速度。鑄錠機運行的速度越快，則停留時間越短；鑄錠機運行的速度越慢，則 停留時間越長。整個動作的頻率不宜大于 4 次/min。舀鋅過程和澆鋅過程的切換通過 行程開關來控制。 2-10 風機：風機的作用是吹風至鋅錠表面，加速其冷卻。風機的型號為 T35- 11-4，風機電機功率 N=1.1kW,轉速 n=2900r/min，具體參數見風機使用說明。 2-11 機旁控制箱：機旁控制箱裝有交流接觸器、熱繼電器、調速器、斷路器、 指示燈、按鈕等電器元件，控制傳動裝置、舀鋅機構和風機的電機運轉。 2-12 打印裝置：由拔叉、鋼字盒支臂、槽鋼支架等組成。其作用是在鋅錠上標 明記號。 3 運動學設計 3.1 鑄錠機運行速度計算 錠模寬度（max） s=中心距2/錠模數=233mm 故鏈條節(jié)距取 P=250mm。 澆鑄時間 (max) t=鋅錠重量/每秒產量=15s 鑄錠機運行速度（max） V=s/t=0.016m/s 3.2 各零部件重力 錠模軸 1186.3710=7516.6N 鏈 條 7.623610=17936N 錠 模 1183610=42480N 鋅 錠 532510=13250N 7 軸 蓋 0.7523610=1770N 總重力：G=82952.6N 3.3 滾輪與軌道的靜摩擦力 由機械設計手冊查得鋼與鑄鐵的摩擦因數為 0.3，則靜摩擦力為： F= G=24885.78N 3.4 額定輸入功率計算 Pw=F*V=0.40kw 3.5 實際輸入功率計算 Pf=PwK=0.54kw（負載因素 K=1.35） 4 電動機的選擇 根據需要，選用擺線針輪二級傳動減速機，其效率是 0.85，頭輪所在處的1 滑動軸承傳動效率為 0.97，則輸入的功率為2 Pd=Pf/ =0.655kw總 又 n= =0.5r/mind106v 式中 v鑄錠機運行速度，單位 m/s； d齒輪分度圓直徑，單位 mm。 d= =653.25mmz180sinp 其中 p節(jié)距，單位 mm； Z齒數，且 z=8 根據 Pd=0.655kw 和 n=0.5r/min，選用型號為 XWED95-2537-2.2，i=2537 的擺線 針輪減速機，電機選用 P=2.2kw。 8 四 鋅直線鑄錠機鏈條的設計 1 概述 1.1 鏈傳動的特點 鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動，可作傳動用、輸送用、拽引提升用以 及許多結構巧妙的性能特異的專門用途。它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點。由于 它具有結構簡單、傳動大、效率高、傳動比準確、適應性強、緊湊、經濟、耐用和維 修保養(yǎng)容易等主要特點，使鏈傳動在國民經濟各部門獲得了廣泛的應用。 與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準確的 平均傳動比，傳動效率高；又因鏈條不需要像帶張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓 力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結 構較為緊湊；同時，鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠距離傳動 時，其結構比齒輪傳動輕便得多。 鏈傳動的主要缺點是：只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運轉時不能保持恒定 的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲；不宜用在載荷變化很大、高速和 急速反轉的傳動中。 鏈傳動主要用在要求工作可靠，兩軸相距較遠，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及 其他不宜采用齒輪傳動的場合。 1.2 鏈條的種類與應用 動力傳動、物料輸送和拽引提升是鏈條應用最廣泛的三個基本領域。通常就以此 把鏈條劃分四大類即傳動鏈、輸送鏈、拽引鏈和無所不包的特種專用鏈。但是以用途 來劃分鏈條類別時并沒有明確的界限，對有些鏈條，既可作傳動用，也可作輸送或拽 引用。 2 通用輸送機用鏈條 輸送鏈主要用來輸送工件、物品和材料，可以直接用于各種機械上，也可以組成 鏈式輸送機作為一個單元出現(xiàn)。由于其具有適應范圍廣低速和中速、耐熱、耐腐 蝕、耐沖擊；平均傳動比一定易于實現(xiàn)同步輸送；重量輕、體積小、可靠、易維 9 護保養(yǎng)等特點，因此，鏈式輸送機獲得了廣泛的應用，而輸送鏈則用途更廣。 2.1 鏈式輸送機的類型及構造 由于輸送鏈在鏈式輸送機上的作用主要是拽引和承重，拽引功能主要借助鏈條實 現(xiàn)推、刮、托、提等動作將物料輸送到一定距離之外，而承重功能則是指輸送對象的 重量主要由輸送鏈條本身來承擔，但承重的部位可以視需要而有所不同。有的直接放 置在鏈板上或滾子上；有的放置在附件上，如延長銷軸上、鏈板附件上或特殊結構鏈 條的平頂面上等。 一般情況下，輸送鏈的工作邊均在軌道上運行（即鏈板在軌道上滑行或鏈條的滾 子在軌道上滾動運行） ，而返回的一邊則有兩種情況，一種是非連續(xù)式的，即返回邊是 懸空的，這是一種常見的情況；另一種是連續(xù)式的，即返回邊也在軌道上運行。由于 本鑄錠機的鑄錠模要裝在鏈條上，隨同鏈條一起運動，固本鑄錠機鏈條采用連續(xù)式的。 2.2 鏈式輸送機中鏈條選擇計算的一般方法 輸送鏈的選擇應根據輸送物的種類、重量、尺寸以及要求的輸送類型、速度、距 離、環(huán)境等條件來決定，一般按下列順序來進行。 （1）確定輸送的條件； （2）初步選擇輸送機類型和鏈條品種； （3）計算作用在鏈條上的張力； （4）確定鏈條的品種、規(guī)格及尺寸。 2.2.1 確定輸送的條件 （1）輸送物的狀態(tài)與所采用的容器，以及輸送對象的重量和尺寸大小等。 （2）輸送的路線（水平、傾斜或垂直；直線或彎道） 、輸送的長度以及輸送的配 置等。 （3）輸送的條件。應明確輸送量、輸送速度和輸送間隔；有無潤滑以及輸送物有 無容器、工裝板等。 （4）輸送的環(huán)境。主要是指溫度情況，有無藥物、水、濕度等腐蝕條件，有無玻 璃碎片、金屬粉、涂料屑和砂等磨損物的存在等。 2.2.2 初步選擇輸送機的類型和鏈條的品種 根據上述的輸送條件來初選出適合于輸送對象的輸送機類型，同時可以初選出鏈 條的品種，即米制長節(jié)距輸送鏈。再按下列公式初算一下預算張力 F 預 ，然后對照相應 標準中該種鏈條的最小極限拉伸載荷，從而暫取定一種鏈條的規(guī)格和相應的鏈條尺寸， 10 然后按第 2.2.3 和 2.2.4 節(jié)進行驗算。 KWFTf.89預 =9.86501.660.31.0 =19114.88N 式中 F 預 預算張力（ N） ； WT除鏈條外輸送物料的總重量（） ； f摩擦系數； K速度系數。 表 4-1 速度系數 鏈條速度 （m/min ） 15 以下 15-30 30-50 50-70 70-90 90-110 110-120 速度系數 K 1.0 1.2 1.4 1.6 2.2 2.8 3.2 2.2.3 計算作用在鏈條上的張力 由于輸送的方式不同，所以計算公式也各不一樣，一般可按下列幾種輸送方式來 進行張力計算。 （1）推式輸送機及刮板式輸送機（水平輸送） F=9.8（Mf 2+2.1qf1）s （2）頂托式輸送機及提式輸送機（本鑄錠機為頂托式） F=9.8（M+2.1q）f 1s =9.8（Ms+2.1qs ）f1 =9.8（1325+2.1 6970.26）0.3 =46929.89N 每掛鏈條承受的張力為 =23464.94N2F 以上各式中： F鏈條的最大張力（ N） ； M被輸送物料在單位長度上的重量（/m） ； s鏈輪中心距離； q鏈條及其附件的單位長度的重量（/m） ； 11 f1鏈條與軌道間的摩擦系數； f2物料與地板及側板間的摩擦系數。 2.2.4 鏈條的選定 由第 2.2.2 節(jié)選用的鏈條是初步的，應按下列進一步驗算后才能予以確定。 FF 式中 F鏈條的許用張力，或稱許用拉伸載荷（ N） ，它等于 F= cnQ = ）（ 75130 =6300045000N 式中 Q鏈條的最小極限拉伸載荷（N） ； c載荷修正系數； n安全系數。 另外，當采用以鏈條作為直接承載件時，還應驗算鏈板的接觸壓力、銷軸的剪切 應力和彎曲應力。 表 4-2 安全系數 n 鏈條速度 （m/min ） 20 30 40 50 60 70 安全系數 n 5-7 6-9 7-10 8-13 9-15 10-17 由于 F/2=23464.94NF=6300045000N 故鏈條符合要求 2.2.5 計算所需功率 （1）水平輸送及傾斜輸送時 P= ）（ kw60v.F = 60189.421. =0.86kw 通過上面的計算，再根據具體的輸送要求，可以從下文的通過輸送鏈標準中所提 供的各式各樣的附件來選擇能滿足工作要求的式樣。此外，也可以根據具體的使用條 件對附件搞變型設計或專門設計，也可找有關的工礦企業(yè)代為設計。 12 2.2.6 其他注意事項 （1）為了保證輸送機能處于良好的使用狀態(tài)，應安裝張緊裝置，其最小調整長度 =（軸間距離 x0.02）+ 剩余長度。 （2）鏈條與鏈輪應有三個以上的齒相嚙合。 （3）多根鏈條并列使用時，應注意鏈輪齒的相位一致，并且鏈輪盡量安裝在同一 軸上。 （4）如果輸送距離較長，同時又并列使用兩根以上鏈條，并且對鏈條的節(jié)距精度 要求又較高時，為了盡可能減少鏈條間的長度相對誤差，應對鏈條進行選配。同時還 應采用成對切齒的鏈輪，以保證鏈輪齒的相位一致。 2.3 米制長節(jié)距輸送鏈 該鏈廣泛應用于冶金、礦山、制糖、制酒、陶瓷、造紙、林業(yè)和汽車等行業(yè)。該 產品的性能特點是同一鏈條的極限拉伸載荷對應有多種節(jié)距系列。滾子有普通滾子 （S） 、大滾子（ D）和帶輪緣大滾子（F ） ，銷軸分為實心銷軸和空心銷軸兩種。本鑄 錠機選用的鏈條為節(jié)距為 P=250 的帶輪緣大滾子（ F）型鏈條。 2.3.1 關于長節(jié)距米制輸送鏈標準 GB 8350-87 的說明 （1）該標準的鏈條節(jié)距值為米制整數（現(xiàn)行國內外眾多的鏈條標準絕大多數采用 英制） 。 （2）該標準的鏈條節(jié)距值為 p=40-1000mm。節(jié)距的分檔范圍較多，節(jié)距的數值也 較大，適用于較長距離的輸送機。 （3）該標準的每一個鏈號都包括有多種不同節(jié)距的鏈條可供選擇（其中： M20、 M28、 M40、M56、 M80、M315、M450、M630 、M900 均有七種節(jié)距， M112、 M160、M224 均有八種節(jié)距， MC28 有五種節(jié)距， MC56、MC112、MC224 均 有六種節(jié)距） ，而他們的承載能力是等同的，所以說，節(jié)距的大小并不完全反映鏈條的 強度大小。 （4）該標準的鏈條結構并不是完全是滾子鏈，還包括有套筒鏈，還有小滾子、大 滾子、帶邊滾子和空心銷軸等結構。 （5）該標準的鏈長精度要求為 0-+0.25%，比傳動用滾子鏈和套筒鏈的鏈長精度要 求 0-+0.15%為低。當并列使用兩根鏈條時，應選配鏈長偏差相近的。 （6）該標準的鏈輪齒形（齒廓形狀及軸向齒廓）的要求比傳動用滾子鏈或套筒鏈 的鏈輪要求為低。 （7）該標準選用的一般步驟為：a）根據輸送機的要求來選定鏈條的結構型式 （是滾子鏈還是套筒鏈以及滾子的結構型式等等） ；b）根據輸送機的動力來計算所需 13 要的強度，從而選擇鏈條的極限拉伸載荷；c)根據輸送條件來選定鏈條的節(jié)距值； d） 選擇必要的鏈條附件。 （8）當環(huán)境工作條件有特殊要求時，可與制造廠協(xié)商后選用特種材質、結構和工 藝等。 2.3.2 米制長節(jié)距輸送鏈基本參數和尺寸 極限拉伸載荷 Q=315KN 滾子外徑 d1（max）=100mm 銷軸直徑 d2（max）=30mm 套筒外徑 d3（max）=40mm 鏈板高度 h1（max）=75mm 內鏈節(jié)內寬 b1（max）=76mm 內鏈節(jié)外寬 b2（max）=96mm 外鏈節(jié)內寬 b3（max）=98mm F 型滾子邊緣直徑 d4（ max）=110mm F 型滾子邊緣寬度 b4（ max）=10mm 14 圖 4-1 米制長節(jié)距輸送鏈 3 鏈傳動的布置、張緊、安裝、潤滑與維護 3.1 鏈傳動的布置 鏈傳動一般應布置在鉛垂平面內，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內。如確有 需要按后一種布置設計，則應考慮加裝托板或張緊輪等裝置，并且盡量設計成較緊湊 的中心距。 鏈傳動的布置應考慮下列提出的一些布置原則。 （1）兩鏈輪中心連線最好成水平，或與水平面成 60一下的傾角。緊邊在上面較 好。 （2）兩輪軸線不在同一水平面上，此時松邊應布置在下面，否則松邊下垂量增大 后，鏈條易與小鏈輪鉤住。 （3）兩輪軸線在同一水平面上，松邊應布置在下面，否則松邊下垂量增大后，松 邊會與緊邊相碰。此外，需經常調整中心距。 15 （4）兩輪軸線在同一鉛垂面內，此時下垂量集中在下端，所以要盡量避免這種垂 直或接近垂直的布置，否則會減少下面鏈輪的有效嚙合齒數，降低傳動能力。應采用： a）中心距可測；b）張緊裝置；c）上下兩輪錯開，使其軸線不在同一鉛垂面內；d） 盡可能將小鏈輪布置在上方等措施。 （5）為使兩輪轉向相反，應加裝兩個導向輪，且其中至少有一個是可以調整張緊 的。緊邊應布置在兩輪之間。 3.2 鏈傳動的張緊 鏈傳動應給予適當張緊。其張緊程度可利用測量松邊垂度 f 的大小來表示。 合適的松邊垂度推薦為 f=（0.01-0.02）a （mm ） fminf f max 或 cos036.fvminK fmax=3fmin 式中 a傳動中心距（mm） ； fmin最小垂度（mm） ； fmax最大垂度（mm） ； 松邊對水平面的傾角； Kv速度系數，當 v=10m/s 時，K v=1.0；當 v 10m/s 時，K v=1.0v。 對于重載、經常起動、制動和反動的鏈傳動以及接近重直的鏈傳動，其松邊垂度 應適當減少。 鏈傳動的張緊可以采用下列方法： （1）用調整中心距方法張緊 對于鏈子鏈傳動，其中心距調整量可取為 2p；對于 齒形鏈傳動，可取為 1.5p，p 為鏈條節(jié)距。 （2）用縮短鏈長方法張緊 當傳動沒有張緊裝置而中心距又不可能調整時，可采 用縮短鏈長（即拆去鏈節(jié)）的方法對因磨損而伸長的鏈條重新張緊。 （3）用張緊裝置張緊 下列情況應增設張緊裝置。 兩軸中心距較大（a 50p 和脈動載荷下 a25p ） ； 兩軸中心距過小，松邊在上面； 兩軸布置使傾角 接近 90； 16 需要嚴格控制張緊力； 多鏈輪傳動或反向傳動； 要求減少沖擊振動，避免共振； 需要增大鏈輪嚙合包角； 采用調整中心距或縮短鏈長的方法有困難。 鏈式輸送機一般都有張緊裝置用來調節(jié)鏈條張力以保持良好工作狀態(tài)，補償因鉸 鏈磨損而引起的鏈條伸長，以及便于安裝維修時將鏈條松開。 3.3 鏈傳動的安裝 鏈條與鏈輪在安裝前應先進行一下盤嚙檢驗，檢查其嚙合是否太緊或太松，以及 時發(fā)現(xiàn)問題，進行更換。 鏈輪的安裝應保證盡可能小的共面誤差，這就要求 a）各軸保持相互平行；b）各 鏈輪保持在同一平面內，避免歪斜和跳動。一般應使兩輪輪寬的中心平面軸向位移誤 差 e ，兩鏈輪旋轉平面間的夾角誤差 。a102. rd106. 鏈條在鏈輪上安裝時，對于小節(jié)距鏈條可把它的兩個連接端都拉到鏈輪上，利用 鏈輪齒槽來定位是很容易把連接鏈條輕輕插入的。 當安裝大節(jié)距或多排鏈條時，可利用大型緊鏈器。 輸送鏈的安裝還應特別考慮下列各點，這是因為輸送鏈常是兩掛、三掛或多掛并 列應用的： （1）盡可能使安裝到同一主機上的兩掛或多掛輸送鏈的長度相等。建議把鏈段先 在地上展直，然后把各鏈段組（可按長度精度分 三組或四組）合理地搭配，并把它們 一段一段連接起來。 （2）鏈條帶有附件時（如刮板、橫桿等） ，各掛鏈條之間正確對位十分重要。若 各掛鏈條長度不等或鏈輪對位不好，則工作時會由于各掛鏈條之間受載不均勻，而使 其中一掛鏈條過度磨損。 （3）各掛鏈條之間的正確搭配工作最好在制造廠內進行，即測出各鏈段長度，將 長度按精度分組，將長度精度相同的那幾段配成一組，標上相同的標號并捆在一起， 然后發(fā)運給用戶。 （4）當運輸鏈的附件不對稱而又有幾掛鏈條并列工作時，就需要注意左邊和右邊 的正確配置。 （5）在使用幾掛鏈條并列工作的輸送裝置中，主動軸（頭軸）上各鏈輪間相互位 置的找正是極為重要的。這些鏈輪在軸上必須同相位裝配，軸上鍵槽應開在同一直線 上。而從動軸（尾軸）上的各鏈輪，只有一個鏈輪用鍵與軸聯(lián)結在一起，其余均活套 17 在軸上。這樣安裝可以自動適應因各掛鏈條磨損不等而產生的尾軸上各鏈輪相對轉動 的不同步現(xiàn)象。 安裝鏈條時還應注意有些止鎖零件的安裝方向與鏈條的運行方向相適應，以避免 沖擊、跳動，碰落時脫落。 3.4 鏈傳動的潤滑 鏈傳動潤滑方式如下： （1）用刷子或油杯人工周期潤滑：潤滑油周期地加在鏈條松邊的內外鏈板的間隙 處每班（8h）加油一次。 （2）滴油潤滑：采用簡單的外殼，用油杯滴油單排鏈每分鐘滴油 5-20 滴，速度 高時取大值。此鑄錠機鏈傳動的潤滑采用該方法。 （3）油浴潤滑：采用密封的油箱，鏈條及鏈輪一部分浸入油中浸油深度為 6- 12mm，過淺則潤滑不可靠，過深則油易發(fā)熱變質，且攪油損失大。 （4）飛濺潤滑：采用密封的油箱，轉動時，甩油盤將油飛濺起來，經箱體上的集 油裝置，將油導流到鏈條上。甩油盤得圓周速度應大于 3m/s 以上。當鏈寬大于 125mm 時，應在鏈輪兩側都裝甩油盤。鏈條不浸入油中，甩油盤浸油深度為 12-25mm。 （5）油泵壓力噴油潤滑：采用密封油箱，用油泵強制供油潤滑并起到循環(huán)冷卻作 用。噴油嘴應布置在鏈條與鏈輪的嚙入處。噴油嘴的數目應比鏈條排數多一個，正好 對準每列鏈板的間隙處。 鏈傳動用潤滑油潤滑時，一般可根據工作環(huán)境溫度和鏈條節(jié)距選用具體牌號潤滑 油。往鏈條上給油時應注意，必須把油給在內外鏈板的間隙中以及滾子兩端，以便能 使油滲入到各摩擦表面之間。 鏈傳動采用潤滑油有困難時，例如在機器中使用滴油或油池有問題時，或周圍環(huán) 境惡劣、溫度很高、泥漿塵土很多時，則可采用潤滑脂或固體潤滑劑。輸送鏈由于鏈 速較低，一般可采用潤滑脂潤滑。但當節(jié)距較小時，可采用粘度適當的潤滑油潤滑。 3.5 鏈傳動的維護 實際使用中如能遵守幾條相當簡單的保養(yǎng)與維護原則，就可以節(jié)約費用，延長使 用壽命，充分發(fā)揮鏈傳動的工作能力。 （1）傳動的各個鏈輪應當保持良好的共面性，鏈條通道應保持暢通； （2）鏈條松邊垂度應保持適當； （3）經常保持良好的潤滑，如無必要，就盡可能不采用粘度較大的油或潤滑脂， 因為它們使用一段時間后易與塵土一起堵塞通往鉸鏈摩擦表面的通路（間隙） ； 18 （4）應定期將鏈條清洗去污，并經常檢查潤滑效果； （5）在保養(yǎng)維修過程中，及時剔除已損壞的鏈節(jié)或換上新鏈節(jié)，對大規(guī)模的鏈條 來說可延長使用壽命，在經濟上也是和合算的。但如果換修次數過多，則表示整根鏈 條的使用壽命即將到頭，不如把整根鏈條換掉，免得主機停車時間過長，影響生產， 在總的經濟上不合算。 19 五 鋅直線鑄錠機機架的設計 1 機架結構概論 1.1 機架設計計算的準則和要求 1.1.1 機架設計的準則 （1）工況要求 任何機架的設計首先必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機架上安裝的零 部件能順利運轉，機架的外形或內部結構不致有阻礙運動件通過的突起；設置執(zhí)行某 一工況所必須的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。 （2）剛度要求 在必須保證特定外形條件下，對機架的主要要求是剛度。例如機床的零部件，床 身的剛度則決定了機床的生產率和加工產品的精度；在齒輪減速器中，箱殼的剛度決 定了齒輪的嚙合性及運轉性能。 （3）強度要求 對于一般設備的機架，剛度達到要求，同時也能滿足強度的要求。但對于重載設 備的強度要求必須引起足夠的重視。其準則是在機器運轉中可能發(fā)生最大載荷情況下， 機架上任何點的應力都不得大于允許應力。此外，還要滿足疲勞強度的要求。 對于某些機器的機架尚需滿足振動或抗振的要求。例如振動機械的機架；受沖擊 的機架；考慮地震影響的高架等。 （4）穩(wěn)定性要求 對于細長的或薄壁的受壓結構及受彎-壓結構存在失穩(wěn)問題，某些板殼結構也存在 失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結構會產生很大的破壞，設計是必須校核。 （5）美觀 目前對機器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。 （6）其他 如散熱的要求；防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對于精密機械、儀表等熱變形小的要 求等。 1.1.2 機架設計一般要求 在滿足機架設計準則的前提下，必須根據機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列 各項要求，并有所偏重。 （1）機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 20 （2）結構合理，便于制造。 （3）結構應使機架上的零部件安裝、調試、修理和更換都方便。 （4）結構設計合理，工藝性好，還應使機架本身的內應力小，由溫度變化引起的 變形應力小。 （5）抗振性能好。 （6）耐腐蝕，使機架結構在服務期限內盡量少修理。 （7）有導軌的機架要求導軌面受力合理，耐磨性良好。 1.2 機架結構的選擇 1.2.1 一般規(guī)則 根據前面的準則和要求，進行機架結構形式的選擇仍是一個較復雜的過程。對結 構形式、構件截面和結點構造等均需要結合具體的情況進行仔細的分析。對結構方案 進行技術經濟比較。由于各種設備有不同的規(guī)范和要求，制造統(tǒng)一的機架結構選擇方 法比較困難。但是，可以利用結構力學的知識提出下列一般的規(guī)則。這些規(guī)則是為了 節(jié)約材料在選擇結構形式時應遵守的一般規(guī)律。 （1）結構的內力分布情況要與材料的性能相適應，以便發(fā)揮材料的優(yōu)點。 （2）結構的作用在于把載荷由施力點傳到基礎。載荷傳遞的路程愈短，結構使用 的材料愈省。 （3）結構的連續(xù)性可以降低內力，節(jié)省材料。 2 機架設計的一般規(guī)定 2.1 載荷 2.1.1 載荷分類 作用在設備上設備上的載荷一般分為三類：基本載荷、附加載荷和特殊載荷。 （1）基本載荷 基本載荷指始終和經常作在機架結構上的載荷。包括自重力 PG及設備運行時產生 的動載荷 Pd。自重力包括機架的自重力及其上機械設備、電氣設備和附加裝置的重力。 一般計算中，計算載荷為基本載荷與動力系數 Kd的乘積。動力系數的值見下表。 Q=（P G+Pd）K d =（30820+82952.6）1.5 =170659.0N 21 式中動載荷忽略不計，即 Pd=0。 表 5-1 動力系數 Kd 較小沖擊、 一般振動 一般沖擊、 中等振動 較大沖擊、 單向強力振動 強烈沖擊、 雙向振動 1.11.25 1.251.5 1.52 23（4） （2）附加載荷 附加載荷指設備在正常運行時機架受到的非經常作用的載荷。例如作用在機架上 的最大工作風載荷、雪載荷，水采機在鹽池中工作的波浪力，溫度變化引起的熱應力 及制造工藝所產生的內力等。 （3）特殊載荷 特殊載荷指設備處于非工作狀態(tài)時機架可能受到的最大載荷或在工作狀態(tài)下機架 偶然受到的不利載荷。前者如機架受到的非工作狀態(tài)下的風載荷等；后者如起重機在 工作狀態(tài)下機架受到的碰撞載荷等。本鑄錠機可以不考慮此類載荷。 2.1.2 組合載荷 上面三類載荷按可能同時出現(xiàn)的情況進行組合，只考慮基本載荷組合者為組合 ；考慮基本載荷與附加載荷組合者為組合；考慮基本載荷與特殊載荷或三類載荷 都組合者為組合。每一類組合中列出若干種組合方式，計算時應根據具體的機種、 工況和計算目的選擇對所計算的機架最不利的組合方式。 對于移動的載荷，計算時必須使移動載荷處于對所計算結構或連接最不利的位置。 該鑄錠機采用組合，只考慮基本載荷。 2.2 剛度要求 對設計機架來說，剛度要求更為重要。絕大多數設備都有各自的剛度要求規(guī)范， 且各不相同。具體數值參見第 3、4、5 節(jié)。 下表為鋼結構設計規(guī)范 （GBJ17-1988）規(guī)定的受彎構件撓度的允許值。計算時 可不考慮螺釘或鉚釘引起的截面削弱。以計算載荷進行校核。本鑄錠機機架是有輕軌 軌道的工作平臺梁，且輕軌的型號為 15kg/m，故允許撓度 l/400=980/400=2.45mm 22 表 5-2 受彎構件的允許撓度 項次 構件類別 允許撓度 1 有輕軌（重量等于或小于 24kg/m）軌道的工作平臺梁 l/400 2 有重軌（重量等于或大于 38kg/m）軌道的工作平臺梁 l/600 3 墻架構件（支柱） l/400 4 樓蓋和工作平臺梁（主梁） l/400 注：l 為受彎構件的跨度 又最大撓度 ( 為常數)EIP 3maxly =2.38mm允許撓度 2.45mm 式中 P集中載荷，單位為 N； l梁的長度，單位為 mm； E彈性模量，單位為 MPa； I截面慣性矩，單位為 mm4。 故剛度滿足要求。 2.3 強度計算 一般機架通過撓度校核，則強度是不會有問題的。但為了設計選材方便，先都進 行強度計算。 2.3.1 許用應力 K/jp =160/1.2 =133.33MPa 式中 許用應力；p 基本許用應力；（查手冊得 =160MPa）j jp K 折減系數。