輸油管牽引機(jī)主機(jī)部分設(shè)計(jì)

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黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 1 頁1 緒論機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是國民經(jīng)濟(jì)的裝備部，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著十分重要的作用。據(jù)相關(guān)資料介紹，機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，機(jī)械制造業(yè)提供的裝備水平對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有著相當(dāng)大的影響，其規(guī)模水平是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要尺度。因而，我國十分重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了更多的要求，使其能夠更好地為各行各業(yè)提供高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品。世界各國都把發(fā)展機(jī)械制造業(yè)作為振興和發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。我國十分重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。特別是改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)保持高速發(fā)展，各行各業(yè)都獲得了空前的大發(fā)展，產(chǎn)品的多樣化及對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)成為企業(yè)能否在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利位置的必備能力，這就對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。使其能夠更好地為各行各業(yè)提供高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品。如何更好地提高生產(chǎn)設(shè)備的柔性和效率，滿足產(chǎn)品的多樣化的需要，則是每個(gè)企業(yè)都要面臨著的一個(gè)重要問題。伴隨著中國加入 WTO 和經(jīng)濟(jì)全球化，中國正在成為世界制造業(yè)的中心。中國現(xiàn)在是在逐步地融入世界，成為世界經(jīng)濟(jì)大循環(huán)鏈條的一個(gè)重要組成部分。這對(duì)我國機(jī)械制造業(yè)來說，既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，現(xiàn)在，國家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這一問題，因此，發(fā)出了要建設(shè)創(chuàng)新型國家的號(hào)召。并采取了一系列的政策、措施鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)國家的技術(shù)進(jìn)步，在機(jī)械制造業(yè)方面更是如此。1.1 課題背景及目的在牽引機(jī)行業(yè)，牽引機(jī)械是一種應(yīng)用十分廣泛的產(chǎn)品。為了不斷增大其應(yīng)用范圍，常常需要將其基架系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙調(diào)整系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并改善其質(zhì)量及性能?？紤]到現(xiàn)代動(dòng)力機(jī)械行業(yè)的機(jī)械化程度的進(jìn)一步加深，這類機(jī)械的需求量還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，如果能設(shè)計(jì)出一種功能更加完善的新型機(jī)械，并且各功能互不干涉，不僅能節(jié)省材料消耗，降低生產(chǎn)成本，還能方便加工操作，提高工作效率，這不僅對(duì)許多中小企業(yè)單位有強(qiáng)大誘惑，而且對(duì)大型生產(chǎn)單位也黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 2 頁有一定的吸引力。如何才能高質(zhì)量地設(shè)計(jì)出來，占領(lǐng)這個(gè)制高點(diǎn)，就要求我們能很快地理解掌握同類的產(chǎn)品，消化吸收，再加以綜合優(yōu)化，才能完成。我們要把這次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)成我們?cè)诠S的一次考核，努力地去完成它，并且盡可能的高質(zhì)量地完成。1.2 整體概述及任務(wù)書本設(shè)計(jì)研究的是在油田工地的輸油管牽引機(jī)，就是作用于油田作業(yè)時(shí)對(duì)輸油管的牽引，可以連續(xù)傳送油管時(shí)提供牽引力，它由主機(jī)部分、齒輪基座、減速機(jī)等主要部分組成。本課題設(shè)計(jì)牽引機(jī)的主機(jī)部分。需要對(duì)輸油管牽引機(jī)進(jìn)行了特性分析、整體方案的擬定、動(dòng)力機(jī)的選擇確定等工作；并對(duì)輸油管牽引機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，要包括輸油管牽引機(jī)減速裝置中主要零部件，如傳動(dòng)軸、齒輪等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核，鍵、軸承等的選擇設(shè)計(jì)和校核；也對(duì)開卷牽引機(jī)的機(jī)體、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸以及牽引滾輪等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其中部分零部件強(qiáng)度校核。還要對(duì)部分零部件的選用和部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析說明。設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：1、管徑 2 英寸；2、傳輸速度 60m/min；3、牽引力 15KN；4、牽引機(jī)底座面到管中心高 960mm；5、采用多滾筒對(duì)滾方式傳動(dòng)；設(shè)計(jì)要求：根據(jù)基本參數(shù)完成輸油管牽引機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算；在設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)上完成主機(jī)部分的設(shè)計(jì)，包括總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)。做課題時(shí)，需要查閱機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料，綜合分析使用，進(jìn)行設(shè)計(jì)。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 3 頁2 輸油管牽引機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方案的確定機(jī)械傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間。一個(gè)合理的傳動(dòng)方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、成本低廉、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。滿足同一工作機(jī)功能要求，往往可采用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不同的組合和布局，從而可得出不同電傳動(dòng)方案 [1]。2.1.1 機(jī)械傳動(dòng)型式的選擇牽引機(jī)經(jīng)過長期的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)越來越多樣化，但其傳動(dòng)形式基本還是以下幾種：帶式傳動(dòng)，鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)，滾筒式傳動(dòng)。帶式傳動(dòng)由于帶具有良好的彈性，因此能緩和和沖擊、吸收震動(dòng)，沒有接頭，所以工作平穩(wěn)、噪音小。遇到過載時(shí)，帶在帶輪上打滑，可防止其它零件的損壞，起到安全保護(hù)的作用。但是帶傳動(dòng)兩帶輪中心距較大，使得外廓尺寸較大，并且?guī)У膲勖^低，故本設(shè)計(jì)比采用這種傳動(dòng)方式。鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)這種牽引方式具有牽引力大，防滑性能好，安全性高，適用性好等優(yōu)點(diǎn)，但其瞬時(shí)傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，不能用于精密分度機(jī)構(gòu)，特別是在沖擊震動(dòng)負(fù)荷下，其極易損壞。在使用過程容易出現(xiàn)相同的故障，造成故障率高，維修困難?？煽啃圆畹纫幌盗袉栴}。故此傳動(dòng)方式本設(shè)計(jì)也不予采用。則根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，這里采用滾筒式傳動(dòng)，由于本次設(shè)計(jì)要求牽引力為 15KN，單滾筒對(duì)滾方式所需正壓力過大，對(duì)輸油管損害比較嚴(yán)重，故采用多滾筒對(duì)滾方式，現(xiàn)在采用 3 滾筒對(duì)滾方式傳動(dòng)。2.1.2 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的擬定確定傳動(dòng)方案以后，就可以確定運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，現(xiàn)在先擬定運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖所示。由圖知傳動(dòng)過程由電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸器再帶動(dòng)減速器里的減速齒輪黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 4 頁轉(zhuǎn)動(dòng)，通過離合器帶動(dòng)主傳動(dòng)中心齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過過渡齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到使上下鏈輪傳動(dòng)的目的 [2]。2.2 電機(jī)容量的選擇和確定2.2.1 電機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇通用的電動(dòng)機(jī)為 Y(IP34)、Y(IP44)及 J 型等三相交流異步電動(dòng)機(jī)，各類電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的特點(diǎn)、性能、外型尺寸及技術(shù)性能可參看電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類（直流或交流） 、工作條件（環(huán)境、溫度等） 、工作時(shí)間的長短（連續(xù)或間歇）及連載的性質(zhì)、大小、起動(dòng)性能和過載情況等條件來選擇。則本設(shè)計(jì)采用三相交流電動(dòng)機(jī)。而且工業(yè)上一般采用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中 Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。小型異步電動(dòng)機(jī)主要有以下系列：Y(IP34)、Y(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)是全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的產(chǎn)品 [3]。Y(IP34)型系列為一般用途的自行通用、防滴式鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，能防止水滴或其他雜物在垂直方向落入電機(jī)內(nèi)部。防護(hù)式籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)容量范圍7.5～125kw；轉(zhuǎn)速范圍 580～2960r/min；電壓 380V，它適用于在起動(dòng)、調(diào)速等性能上無特殊要求的一般機(jī)械，如水泵、鼓風(fēng)機(jī)、金屬切削機(jī)床及運(yùn)輸機(jī)械等。Y(IP44)型系列為封閉自扇冷式鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電機(jī)內(nèi)部。容量范圍 0.6～100kw ；轉(zhuǎn)速范圍 580～2950r/min；電壓 380V。它具有與 Y(IP34)相同的用途外，更適用于灰塵多、水土飛濺的地方，如碾米機(jī)、磨破機(jī)及其他農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械等。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 5 頁JO3 型系列為一般用途封閉自扇冷式鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)能防止機(jī)座內(nèi)外空氣自由交換，但不完全密封?？捎糜谄饎?dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載比較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)，柱塞式水泵、傳送帶、磨床和錘擊機(jī)等。JQO2 型系列為高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、封閉自扇冷式雙鼠籠轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，容量范圍 4.5—100kw，轉(zhuǎn)速范圍 730—2960r/min，電壓 380V?？捎糜谄饎?dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載比較大的機(jī)械，并用于灰塵較多、水土飛濺的地方。JR 型系列為防滴式繞線子異步電動(dòng)機(jī)，容量范圍 1.7—100kw，轉(zhuǎn)速范圍 710—1450r/min，電壓 220/380v。它適用需要小范圍調(diào)速的傳動(dòng)裝置上，當(dāng)配電容量不足，起動(dòng)鼠籠電動(dòng)機(jī)會(huì)引起過大的壓降，以致不能順利起動(dòng)或影響其他用電設(shè)備時(shí)，可用本系列電機(jī)，其中有 JR2、JRO2 、JR3 等系列2.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定電動(dòng)機(jī)功率的確定與其發(fā)熱有關(guān)，而發(fā)熱又與工作情況有關(guān)，電動(dòng)機(jī)的工作情況一般可分為兩種 [5].1、對(duì)于長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷不變或很少變化的，且在常溫下工作的機(jī)器（如邊疆運(yùn)輸機(jī)，風(fēng)扇等）所用的電動(dòng)機(jī)，可按電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或等于或略大于所需功率可在手冊(cè)中選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)型號(hào)既可，不必再作發(fā)熱計(jì)算。1）作長期機(jī)構(gòu)所需要的功率 Po如果已知工作軸上的卷筒、鏈輪、齒輪或其它機(jī)器另件上園周力 F(N)及園周速度V(m/s),則在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)下的輸出功率 Po(kW)按下列公式確定Po= kW10FV如果已知卷筒、鏈輪、齒輪等直徑 d(mm)及轉(zhuǎn)速 n（r﹒p﹒m）,則圓周轉(zhuǎn)速按下列公式確定： V= m/s60?dn?如果已知工作軸上的扭矩 T（N﹒m）及轉(zhuǎn)速 n（r﹒p﹒m）則輸出功率按下列公式計(jì)算：Po= kW95?2）電動(dòng)機(jī)所需功率 PP=KPo 式中的 K—機(jī)器的過載系數(shù)，由所設(shè)計(jì)的機(jī)器可能的過載情況而定，若所設(shè)計(jì)的機(jī)器黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 6 頁沒有過載時(shí)，可取 K=1。3）按 Pm＞P 條件確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)，Pm 為電動(dòng)機(jī)的額定功率。2、對(duì)于重復(fù)短時(shí)工作或載荷不穩(wěn)定的情況，電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)等效功率的方法來計(jì)算，并作發(fā)熱等核算。 本次設(shè)計(jì)中的已知條件為：共用 3 對(duì)滾筒，每只 m=7kgx8=56kg（總和）,轉(zhuǎn)速為750（r ﹒p﹒m ） ，旋轉(zhuǎn)直徑為 580mm,啟動(dòng)時(shí)間 15 秒。P= 950n?T=J·a J=mR2 A= =t63P= = 9502nmR??tn???9502P—功率 kW T—扭矩 N·mJ—轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 a—角加速度m—質(zhì)量 單位 kg R—回轉(zhuǎn)半徑 單位米n—轉(zhuǎn)速 （r﹒p﹒m） t—啟動(dòng)時(shí)間 秒代入數(shù)據(jù)得：23.1480.97514603.()9PkW???如圖 2 示，為使機(jī)器不易卡死，安全值為計(jì)算值的 2 倍，即 k=2;則配套功率為3.6 2=7.2kW，選電機(jī)為 7.5kW，根據(jù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為 1450（r ﹒p﹒m） ，查附表 2，本次設(shè)計(jì)決定選用 y132M—4 型號(hào)電動(dòng)機(jī)。 2.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇同一功率的電動(dòng)機(jī)有 3000、1500、1000、750、500（r.﹒p﹒m ）五種同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速愈高，則電動(dòng)機(jī)的外形尺寸愈小、重量愈輕、價(jià)格愈便宜、能量指標(biāo)（功率及功率及功率因數(shù) cosφ）也愈高，從這一觀點(diǎn)出發(fā)，宜于選擇較高的轉(zhuǎn)速。但如工作軸轉(zhuǎn)速很低時(shí)，選擇轉(zhuǎn)速過高的電動(dòng)機(jī)，就會(huì)使總傳動(dòng)比過大，這樣增大了傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)級(jí)數(shù)和傳動(dòng)比，也增大了傳動(dòng)系統(tǒng)的外形尺寸、重量和制造成本，而且傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)的外形尺寸相差懸殊，安裝上也造成困難。因此，一般采用同步轉(zhuǎn)速 1500 或 1000黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 7 頁為宜，有時(shí)也采用 3000 或 750 的。本次設(shè)計(jì)采用了 1500（r﹒p﹒m）電機(jī)。3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電傳動(dòng)零件（如齒輪、蝸輪等） ，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功能是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難度。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容 [6]。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故這次設(shè)計(jì)中軸的材料采用最為常見的 45 鋼，最后采用調(diào)質(zhì)處理并且去毛刺和銳邊倒鈍。3.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 45 鋼，則其強(qiáng)度為 σB=600MPa (抗拉強(qiáng)度極限)，σS =300MPa(屈服強(qiáng)度極限)， σ-1=260MPa(彎曲強(qiáng)度極限)， =140MPa（扭轉(zhuǎn)疲勞極1??限） 。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度發(fā)進(jìn)行最小直徑估算，即:= = ≤[ ] （MPa）?WtT316950dnN???d= · =A (mm)3][???3n3PT—工作轉(zhuǎn)矩； N—傳遞功率； n—軸的轉(zhuǎn)速； Wt—扭矩截面模量；黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 8 頁—扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力； [ ]—許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力；??A—設(shè)計(jì)常數(shù)； P—電機(jī)功率；查附表 5 知 A 應(yīng)為 118～107（45#鋼） ，取 A=113；d=113 3/0.96PnP—輸油管的功率； 0.96—運(yùn)輸機(jī)滾筒傳遞效率；D=113 =50.09（mm）315/0.96考慮此處有鍵槽和其它應(yīng)力的影響，實(shí)際軸徑取危險(xiǎn)軸徑的 1.07 倍，其實(shí)際尺寸為 50.09 1.07=53.6（mm ）,圓整到 55mm。?則最小軸徑處為 60mm,為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸右端需制出一軸肩，故?、蚨屋S的直徑 =65mm,左端用軸端擋圈定位，考慮到擋圈的定位，取擋圈直徑2dD=62mm,Ⅲ段軸承安裝處，因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承30313，其尺寸為 d×D×T=65mm×140mm×36mm,故 = =65mm。3d8右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由手冊(cè)上查得定位軸肩高度 h=19mm。故=84mm。4dⅥ段滾筒安裝處的直徑 =80mm，滾筒右端與右軸承之間采用套筒定位。左端采6d用軸肩定位，軸肩高度 h0.07d，則軸環(huán)處的直徑 =95。5d處為過渡軸段，因考慮到軸承處的定位，取 =72mm， 處安裝底座，采用螺7d 78d帽安裝，可選用 M8 =60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑。軸承的計(jì)算：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 9 頁由于最大牽引力為 37KN,而由 3 對(duì)磙子牽引，則單輥牽引力 Fd=F/6=37/6=6.17KN；現(xiàn)在取摩擦系數(shù) f=0.2：則正壓力 Fr = Fd/f = 6.17/0.2 = 30.85:周成當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算：1. 左軸承為 1，右軸承為 2（按照雙列軸承計(jì)算）2. 軸向力由右軸承承受。Fa=Fr*47/67=21.64KN3. 軸承 1 當(dāng)量動(dòng)載荷：P1=Fr/2=15.425KN；4. 軸承 2 當(dāng)量動(dòng)載荷：因?yàn)?47×2/67=1.4E，所以 P2=Fr/2×0.57+Fa×0.93=8.792+20.13=28.83KN結(jié)論：P18 ‘～16 ‘。適用于剛性圈套的軸上，常用于小功率電機(jī)、減速機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的托輥、滑輪等。2、雙列向心球面軸承，類型代號(hào)：1000；其性能特點(diǎn)為：不能承受純軸向負(fù)荷，能自動(dòng)調(diào)心、內(nèi)外圈偏斜1.5 0～3 0。適用于多支點(diǎn)軸，剛性小的軸以及難以對(duì)中的軸。3、單列向心短圓柱滾子軸承，類型代號(hào) 50000；其性能特點(diǎn)為：內(nèi)外圈可以分離，滾子用內(nèi)圈允許少量的軸向移動(dòng)，內(nèi)外圈軸線偏斜2 ‘～4 ‘。適用于剛性很大，對(duì)中良好的軸，常用于大功率電機(jī)，機(jī)床主軸、車輛軸承箱、人字齒輪減速機(jī)等。4、雙列向心球面滾子軸承：類型代號(hào)：52000；其性能特點(diǎn)為：承載能力最大，不能承受純軸向負(fù)荷。能自動(dòng)調(diào)心，內(nèi)外圈軸線偏斜1 0～2.5 0。常用于其它種類軸承不能勝任的重載情況，如軋鋼機(jī)，大功率減速機(jī)、吊車走輪等。5、滾針軸承類型代號(hào)：類型代號(hào)：74000；其性能特點(diǎn)為：徑向尺寸最小，徑向承載能力很大，磨擦系數(shù)較大。旋轉(zhuǎn)精度低。適用于徑向負(fù)荷很大而徑向尺寸受限制的地方，如：萬向聯(lián)軸節(jié)，活塞銷、連桿銷等。6、螺旋滾子軸承：類型代號(hào)：5000；其性能特點(diǎn)為：窄鋼帶卷成的空心滾子有彈性，可承受徑向沖擊。內(nèi)外圈軸線偏斜敏感性低，徑向尺寸較小。適用于經(jīng)常受不大的徑向沖擊且轉(zhuǎn)達(dá)速不高的支承。如：運(yùn)輸輥道的輥?zhàn)?，長傳動(dòng)軸的支承。7、單列向心推力球軸承：其性能特點(diǎn)為：可承受純軸向負(fù)荷，36000 型用于 R＞A，其它兩種用于 A＞R，內(nèi)部游隙可調(diào)，支點(diǎn)距離不宜大；適用于剛性較大跨距不大的軸及須在工作中高速游隙時(shí)，常用于蝸桿減速機(jī)、離心機(jī)動(dòng)、電鉆、空孔機(jī)等。8、圓錐滾子軸承，類型代號(hào)：30000；其性能特點(diǎn)為：內(nèi)外圈可分離，游隙可調(diào)，7000 型不宜承受純徑向負(fù)荷。磨擦系數(shù)大，內(nèi)外圈軸線偏斜≯2 ‘。適用于剛性較大的軸，應(yīng)用很廣，如：減速機(jī)、車輪軸、軋鋼機(jī)、起重機(jī)、破碎機(jī)、機(jī)床主軸等。9、推力球軸承，類型代號(hào)：?jiǎn)蜗?8000、雙向 38000；其性能特點(diǎn)為：軸線必須與軸承底座底面垂直，不重點(diǎn)適用于高轉(zhuǎn)速。常用于起重機(jī)，吊鉤、蝸桿軸、錐齒輪軸、機(jī)床主軸等。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 14 頁軸承內(nèi)徑為 65 的圓錐滾子軸承（30313） ，一對(duì)反排列組合，不但能承受徑向力，還能承受軸向力，極限速度為 2600 轉(zhuǎn)，選一對(duì) 30313 圓錐滾子軸承最為安全。4.2 軸承的計(jì)算與校核 查表由圓錐滾子軸承得： 2150,.42,1.7,38reYC????第一次近似計(jì)算：先假定支點(diǎn)反力 的作用于軸承支座的中點(diǎn)，按力矩平衡的條件得：rF103rlFN???計(jì)算 值：cotAr?查表根據(jù)圓錐滾子軸承查得 Y=0.4cot?ct2.5.174.25Y???0o.033ArF?計(jì)算 1b由表查得 ，隔離環(huán)的寬度0.47?10Sm?23816aS??1b第二次近似計(jì)算的支點(diǎn)距離為： 1302.6879.32il m???第二次近似計(jì)算的支點(diǎn)反力為： 150279.3rlFN?重新計(jì)算 1cot4.368Ar??由圖查得 10.b黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 15 頁第二次近似計(jì)算的 140.18.4bm??故得第三次近似計(jì)算的支點(diǎn)距離為： .1308.2.96l??第三次近似計(jì)算的支點(diǎn)反力為： 1. 354.71.rlFN??再次計(jì)算： 0cot.2835467Ar??由圖查得 上次計(jì)算結(jié)果相同，1.b故已很精確。軸承壽命計(jì)算：查表圓錐滾子軸承 X 及 Y 值當(dāng) 10.30.425467rFe????取 X=1,Y= .cot.5.1??當(dāng)量動(dòng)載荷：()prnfXFY??nAF?根據(jù)中等沖擊，由表 5-1-19 查得 1.6pf＝1.6354.721082.7P??＝雙列軸承的額定動(dòng)載荷：圓錐滾子軸承1.75C?28037r??軸承壽命： 101063368()()2547724.kl hnP??故 軸承合格。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 16 頁5 聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。他們主要用來連接軸與軸（或連接軸與其他回轉(zhuǎn)零件） ，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩；有時(shí)也可用作安全裝置。由于機(jī)器的工況各異，因而對(duì)聯(lián)軸器提出來各種不同的要求，如傳遞轉(zhuǎn)矩的大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度變化情況、體積大小、緩沖吸振能力等，為了適應(yīng)這些不同的要求，聯(lián)軸器已出現(xiàn)了很多類型，同時(shí)新產(chǎn)品還在不斷涌現(xiàn)，由一個(gè)廣闊的開發(fā)領(lǐng)域。5.1 凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器（亦稱法蘭聯(lián)軸器）是利用螺栓聯(lián)接兩凸緣（法蘭）盤式半聯(lián)軸器，兩個(gè)半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)接，傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。凸緣聯(lián)軸器黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 17 頁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本較低，工作可靠，裝拆、維護(hù)均較簡(jiǎn)便，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，能保證兩軸具有較高的對(duì)中精度，一般常用于載荷平穩(wěn)，高速或傳動(dòng)精度要求較高的軸系傳動(dòng)。凸緣聯(lián)軸器不具備徑向、軸向和角向補(bǔ)償性能，使用時(shí)如果不能保證被聯(lián)接兩軸對(duì)中精度，將會(huì)降低聯(lián)軸器的使用壽命、傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率，并引起振動(dòng)和噪聲。 凸緣上各螺栓根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，可全部采用。本次設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用 YL6型凸緣聯(lián)軸器。下圖為該型號(hào)的示意圖，其主視圖與基本數(shù)據(jù)如下：公稱轉(zhuǎn)矩 Tn =100 N·m 許用轉(zhuǎn)速 n =8000r·min-1軸徑長度 L=62mm: 質(zhì)量 m=3.99Kg；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 I=0.017kg·m2 5.2 十字軸式萬向聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩周的相對(duì)位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。這類聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，廣泛應(yīng)用于汽車、多頭鉆床等機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)中。小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可按標(biāo)準(zhǔn)選用。根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用的是 SWP_B 型(有伸縮短型)部分軸承座十字軸萬向聯(lián)軸器。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 18 頁其基本數(shù)據(jù)如下（標(biāo)準(zhǔn)=摘自 JB/T 3241-1991）：型號(hào)=SWP160B回轉(zhuǎn)直徑 D=160mm, 額定轉(zhuǎn)矩 Tn=16 kN.m疲勞轉(zhuǎn)矩 Tt=8 kN.m軸線折角 β=≤10° 伸縮量 S=50尺寸\L=585，尺寸\D1(Js11)=140，尺寸\D2(H7)=95，尺寸\E=15，尺寸\E1=4，尺寸\b×h=20×12，尺寸\h1=6，尺寸\L1=85，尺寸\n-d=6-13轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.m^2)=0.14，重量(kg)=44。6 鍵的選擇和計(jì)算6.1 鍵的選擇鍵作為一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，由的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的向?qū)?。其中鍵連接主要分為：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵鏈接 [13]。平鍵工作時(shí)，靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中間較好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。但平鍵連接不能承受軸向力，因而不能對(duì)軸向零件起到固定作用。半圓鍵工作時(shí)，靠其側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩。這種鍵連接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，裝配方黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 19 頁便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的連接。缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般只用于輕載靜連接中。楔鍵工作時(shí)，靠鍵的楔緊做用來傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還可以承受單向的軸向載荷，對(duì)輪轂起到單向的軸向固定作用。楔鍵連接在傳遞有沖擊和振動(dòng)的較大轉(zhuǎn)矩時(shí)，仍能保證連接的可靠性。楔鍵連接的缺點(diǎn)是鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜。因此主要用于轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。由于設(shè)計(jì)的牽引機(jī)拉輥裝置無特別要求，綜合考慮，決定選擇 A 形普通平鍵。根據(jù)軸的尺寸要求選擇如下：拉輥部分：鍵 22×14×140 GB/T 1096-2003聯(lián)軸部分：鍵 C16×10×70 GB/T 1096-20036.2 鍵的強(qiáng)度校核由于上面鍵是處于同一根軸上的鍵，傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，所以只需校核短的鍵即可。平鍵的校核公式：2[]ppTdkl???bl?T—轉(zhuǎn)矩 d—軸的直徑 NmAm—鍵的工作長度 —鍵的寬度l b對(duì)于 A 型鍵 lL??由上面計(jì)算的軸的轉(zhuǎn)矩 ： T = 47915N 軸的直徑： d = 55mm鍵的工作長度： ＝70mml鍵的寬度： b = 16mm鍵與輪轂的接觸高度： k = 0.5h = 5mm黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 20 頁帶入公式： 24791503.[]ppMP????結(jié)論:鍵連接強(qiáng)度足夠。7 牽引機(jī)的潤滑與密封7.1 傳動(dòng)件及軸承的潤滑在各種機(jī)器和設(shè)備中所使用的潤滑劑主要有潤滑油、潤滑脂、和固體潤滑劑。潤滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護(hù)零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán)潤滑時(shí)還能起到散熱降溫的作用。膏狀的潤滑脂，既可以防止內(nèi)部的潤滑劑外泄，又可以阻止外部雜質(zhì)入侵避免加劇零件的磨損，起到密封作用。因此正確使用潤滑劑對(duì)從事機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械維護(hù)人員來講是十分重要的。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 21 頁選用潤滑劑時(shí)要考慮的幾點(diǎn)因素：1.運(yùn)動(dòng)速度 2.載荷大小 3.工作環(huán)境溫度 4.周圍環(huán)境 5.潤滑裝置從運(yùn)動(dòng)速度，載荷大小等因素考慮應(yīng)優(yōu)先考慮粘度較大和錐入度較小的潤滑脂潤滑。7.2 密封件的選擇由于輸油管牽引機(jī)是在常壓下工作的，對(duì)機(jī)器密封的要求主要是對(duì)軸承的密封，于是選擇氈圈密封就能達(dá)到所規(guī)定的要求。因此選擇氈圈密封即可。結(jié) 論本次設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)電傳動(dòng)技術(shù)、金屬工藝學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等學(xué)科知識(shí)，因此說輸油管牽引機(jī)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容較為廣泛。本文對(duì)牽引機(jī)主機(jī)部分的設(shè)計(jì)分三大塊：第一、拉輥裝置部分的設(shè)計(jì)，它包括輥筒的具體設(shè)計(jì)、輥筒的材料選擇及尺寸確定。第二、機(jī)架部分的設(shè)計(jì)，它包括支承件、機(jī)座及機(jī)架的具體設(shè)計(jì)。第三、潤滑冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它包括軸與滾動(dòng)軸承的潤滑以及密封方法的選取。另外，為保證對(duì)拉輥裝置系統(tǒng)各部分的質(zhì)量、性能及穩(wěn)定性等達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這里也對(duì)框架系統(tǒng)中的一些重要零件諸如、軸承、輥筒軸及平鍵等進(jìn)行了必要的強(qiáng)度校核和壽命計(jì)算。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 22 頁畢業(yè)設(shè)計(jì)過后，我有以下幾點(diǎn)體會(huì)：首先，培養(yǎng)了我較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我接觸了很多新知識(shí)，在這短短的兩個(gè)月里學(xué)習(xí)新知識(shí)應(yīng)用新知識(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用到了以前所學(xué)的所有基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)技術(shù)知識(shí)，現(xiàn)在都需要重新復(fù)習(xí)一遍。其次，獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。小組集體討論固然重要，但個(gè)人的獨(dú)立思考問題、解決問題的能力也必不可少。經(jīng)過數(shù)月來的磨練和奮斗，感覺自己進(jìn)步很大，也感覺過得很充實(shí)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了只要認(rèn)真投入做一件事自己一定會(huì)有收獲的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我完善和復(fù)習(xí)了以前所學(xué)知識(shí)，同時(shí)從老師和同組同學(xué)那里學(xué)到了在課本上學(xué)不到的知識(shí)。這些將對(duì)我以后的工作、學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?？傊?，畢業(yè)設(shè)計(jì)不只是檢驗(yàn)，更是一個(gè)學(xué)習(xí)、提高、成長的過程。它使我受益匪淺！致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了很多老師、同學(xué)和同事的幫助，其中我的導(dǎo)師薛東彬老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要，每次遇到難題，我最先做的就是向薛老師尋求幫助，而薛老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。另外，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課題，并在這個(gè)過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們?cè)诩磳㈦x校的最后一段時(shí)間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。再一次對(duì)我的母校表示感謝。感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過我?guī)椭S 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 23 頁的伙伴們，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們?cè)僖淮窝堇[了團(tuán)結(jié)合作的童話，把一個(gè)龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。最后，感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予過我?guī)椭娜?。?duì)上述朋友，再一次真誠地表示感謝！參 考 文 獻(xiàn)[1] 余載強(qiáng)，張國志 玻璃鋼型材料牽引機(jī)的研制[J].遼林：遼林工學(xué)院，1997.[2] 曹明忠 海底電纜牽引機(jī)[P].山東：勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司，2003.[3] 吳棕澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.[4] 余載強(qiáng)，李佳奇 新式大型牽引機(jī)設(shè)計(jì)[J].遼林：遼林工學(xué)院，1999.[5] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì) 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