铁水浇包倾转机构的设计正文.doc

目录摘 要2第1章铁水浇包倾转机构的总体设计 1.1 概述31.2 倾转机构的结构41.3 倾转机构的设计计算6第2章 倾转机构的具体设计 2.1 题目分析15 2.2 确定传动比16 2.3 齿轮传动的具体设计17 2.4 蜗杆传动的具体设计21总结 23致谢24参考文献 25摘 要：设计铁水浇包倾转机构，首先根据设计要求明确倾转机构重要部件的尺寸。倾转机构速度较低，无论是手动还是机动，通常采用两级减速，第一级传动可用螺旋传动或蜗杆传动，也可采用直齿轮传动。第二级则均采用蜗杆传动，从不同角度考虑几种方案，经过认真比较后，选择了其中的一种方案。即采用手动传动，第一级传动采用圆锥齿轮传动，第二级采用蜗杆传动。根据设计要求计算出倾转机构重要部件的尺寸，而后根据这些基本的尺寸在进行具体的设计，倾转机构实际是一种减速装置，而且能用较小的操作力获的较大的倾转力矩，性能良好的浇包倾转机构必须满足许多的要求。这与浇包倾转机构的设计合理与否有着极大的关系。第一级采用的圆锥齿轮传动，其锥齿轮锝 锥距和锥角是保证啮合的重要尺寸，其锥距应精确到0.01mm；分锥角应精确到秒，顶锥角和背锥角应精确到分，为控制锥顶的位置，还应注出基准面到锥顶的距离，这一尺寸在轮齿加工调整和装配时都要用到，它影响到啮合的精度。蜗杆、蜗轮的精度等级应根据传动用途，使用条件、传动功率、圆周速度以及其它技术条件要求决定。 关键字：圆锥直齿轮 蜗轮 蜗杆 第一章 铁水浇包倾转机构的总体设计1.1概述在诸如食品机械，化工机械和铸造机械中，常需应用倾转机构。例如铸就设备中的铁水浇包倾转机构，就是用以控制浇包的一种传动装置。浇包是车间必不可少的浇注工具，浇包工作是否可靠，安全和灵活，与浇包倾转机构的设计合理与否有着极大的关系。金属浇注的主要工具是浇包，浇包内盛有高温金属熔液，操作中有一定的危险性。要十分注意安全。浇包的转轴要有安全装置，以防意外倾斜。浇注时，铁水包盛满铁水后，重心要比转轴低100毫米以上，容量大于500公斤的浇包，必须装有转动机构并能自锁。浇包转动装置要设防护壳，以防飞溅金属进入而卡住。 要注意浇包的质量检查和试验。吊车式浇包至少每半年检查与试验一次；手抬式浇包每两个月检查与试验一次。吊车式浇包须作外观检查与静力试验，重点部位是加固圈、吊包轴、拉杆、大架、吊环及倾转机构等，特别重要的部位须用放大镜仔细检查。检查前，要清除污垢、锈斑、油污。如发现零件有裂纹、裂口、弯曲、焊缝与螺栓联接不良、铆钉联接不可靠等，均须拆换或修理。浇包的静力试验方法，是将浇包吊至最小高度，试验负荷为该浇包最大工作负荷125，持续15分钟；手提式浇包试验负荷等于其最大工作负荷的150。经过检查、试验的浇包，如未发现其它缺陷及永久变形，即为合格。浇包使用前要先烘干，盛铁水的液面高度不超过浇包高度的八分之七。使用手抬式铁水包时，每人负载不超过30公为保证浇注时安全，主要通道要有3米宽，浇包要走环形路；火钳、铁棒、火钩和添加剂（硅角、铝、球化剂等）须预热；浇注前，必须检查压铁是否压牢，螺栓卡子是否卡紧；人工抬浇包步调要齐，配合一致，抬时浇口朝外；用吊车进行浇注，司机和吊车指挥员要遵守吊车移动信号，动作要平稳，吊运铁水浇包起吊高度高地面不大于200毫米；浇注时，浇包尽量靠近口圈，防止铁水浇在压铁或地上；砂箱高度高于0.7米时，应挖地坑；浇注大砂型，必须注意底部通气，喷出的一氧化碳再引火烧掉；浇剩的金属液只准倒入锭模及砂型中；倒入前，锭模要预热到150200，砂坑要干燥。 性能良好的浇包倾转机构必须满足以下要求；结构安全可靠，有足够的强度和刚度； 1） 操作轻巧灵活，使用方便（易于控制倾倒速度以保证浇注质量）；2）设计成闭式传动装置。原因是铁水浇包的工作环境比较的恶劣（温度高，尘埃多，铁水废渣等杂质多），对倾转机构的正常工作影响较大之故。3）应符合通常操作习惯，必须使倾转机构的手轮转向与浇包倾转方向一致，以避免发生动作而造成生产或人生安全事故；4）为防止操作中途停顿时浇包体内余留金属的重力引起浇包的倾转逆转事故，倾转机构必须具有自锁或设置制动装置；5）倾转机构易于制造，便于安装，维修和保养。1.2倾转机构的结构为了保证浇注质量，必须控制速度，这就要求倾转机构的运行速度缓慢均匀。所以倾转机构实际上一种减速装置，而且能用较小的操作力获的较大的倾转机构。倾转机构可以是手动式，也可以是机动式。一般来说，容量在10吨以下的中小型铁水浇包其倾转机构大多采用手动式，而在10吨以上的浇包则多采用机动与手动结合的方式，但以机动为主，手动主要在检修或当系统发生故障时使用。 倾转机构的速度较低，无论手动或机动，通常采用两级减速传动，也有采用三级减速传动或行星减速传动。1.手动倾转机构如上所述，手动倾转机构多为两级减速装置。第一级传动可用螺旋圆柱齿轮传动或蜗杆传动见图(1A)，也可采用直齿圆锥齿轮传动（见图1B）。第二级均采用蜗杆传动。 A） 第一级采用螺旋圆柱 B）第一级采用圆锥齿轮齿轮或蜗杆传动 传动1蜗杆；2蜗轮；3手轮；4浇包；5圆锥齿轮；6螺旋齿轮 图 11 浇包传动倾转机构的一般型式第一级采用圆锥齿轮传动的优点是结构简单，齿面之间的摩擦小，传动效率高，安装调整比较方便，铁水浇包倾转机构中，手轮与主动小圆锥齿轮的轴固定在一起，蜗轮固装在浇包轴上，转动手轮时，通过圆锥齿轮和蜗杆传动使浇包回转，从而带动倾转（应与手轮方向一致）倒出铁水。为使结构简单和径向尺寸紧凑，蜗轮轴的两端支承采用滑动轴承，浇包轴籍浇包板与浇包焊在一起。0.5吨小型铁水浇包的倾转机构的机构图（附图）。其结构特点是蜗轮轴为空心即轴套，通过轴套而与浇包轴联接，构成轴装式结构。这样，圆锥齿轮蜗杆传动减速装置就可作为一个独立的部件进行装拆，给维修带来方便。为了不使生产停顿、检修时可迅速更换一个相同的减速装置而使设备继续工作，从而提高生产效率。 第一级采用螺旋圆柱齿轮传动，由于两轴交错，装手轮的小螺旋齿轮布置在大螺旋齿轮的下方，而使减速装置的尺寸比较的紧凑。但因螺旋尺寸传动的承载能力和效率均低，所以这种方案不如第一级采用圆锥齿轮传动的广泛。 2机动倾转机构 对于10吨以上的大型浇包，应当采用机动倾转机构，以控制浇注速度和减轻劳动强度。此外，还可实现远距离操作以策安全。图12为机动及手动两用的倾转机构的简图，手动时用圆锥齿轮蜗杆两级减速传动；机动时用三级减速传动，即蜗杆圆锥齿轮蜗杆三级传动。机动抑或手动操作通过爪型离合器来控制。机动时，将操纵杆前推，爪型离合器向前接合，使圆锥齿轮的轴与第一级传动的蜗轮，手动时，将操纵杆后拉，离合器向后接合，使圆锥齿轮的轴与手轮连接。 1浇包轴；2蜗杆；3蜗轮；4圆锥齿轮；5圆锥齿轮；6蜗杆；7蜗轮； 8手动制动器；9爪型离合器；10操纵杆；11手轮；12电动制动器； 13电动机 图12 机动倾转机构简图1.3倾转机构的设计计算1.倾转机构浇包的最大力矩就是减速装置输出轴所需的扭矩。它包括倾转浇包体所需扭矩、浇注过程中倾倒浇包内金属（或其它流体）所需的扭矩和浇包轴处的摩擦力矩。其均值随浇包倾转角度的改变而改变。在此设计中倾转力矩作为原始数据浇包容量0.5吨，其倾转力矩0.15KN.m。2.倾转机构减速装置的传动比 倾转机构传动比的大小直接影响操作者的劳动强度、浇注速度和浇注质量。因此，确定传动比时必须作如下考虑。1） 考虑操作力矩时的传动比iT0前面已指出，倾转机构既是一个减速机构，即操作者能用较小的操作力矩产生较大的倾转力矩。传动比越大，操作者就省力。如果浇包的最大倾转力矩为Tmax（N.m）,这时 T0iT0Tmax （11） T0 F.R （12） 式中：倾转机构的总效率（齿轮. 蜗杆. 轴承），当采用自锁蜗杆时， 0.30.4，当采用非自锁时0.70.9。 F操作者施加于手轮的最大圆周力，连续操作时可取（50100）,短时间歇操作可取200N。 R手轮半径，米，可按表11的推荐选用 将式（12）代入（11）中，得 iT0Tmax F.R考虑浇注速度和浇注质量时的传动比iq当手轮转一定时，传动比越大，浇注速度就越慢，过低的浇注速度，除影响生产外，还会在铸件壁厚较薄情况下影响铸件的质量，由此可见传动比不能过大。一般满足 iqG 2qR式中：G浇包内的金属容量，Kg q 平均浇注速度，Kg/S，可根据铸件的工艺要求照表12选取 11 浇包手轮半径推荐值 浇包容量G, Kg0.15103(0.751.0)103(1.53)103(48)103(1012)103手轮半径R,m 0.2 025 0.35 0.4 0.5 1-2 铸件的平均浇注速度q铸型中金属容量 Kg平均浇注速度q Kg/S铸型中金属容量 Kg平均浇注速度q Kg/S9010010025025050050010006881214202025100050005000100001000050002550508080140注：浇注速度的较小值适用于厚壁件、大件或复杂的合金铸件、较大值适用于薄壁件。铸型中最大容量即浇包容量。为兼顾上述要求，所选定的倾转机构的传动比id应满足下列条件式: iT0idiq 在生产实践中，可能会遇到iT0iq的情况，这时，为保证iq，可考虑有两人同时操作 减速装置传动比的分配对于手动倾转机构，一般采用两级减速 idi.i式中：i第一级齿轮传动的传动比，为使减速装置的结构紧凑，齿轮传动的传动比不宜过大，推荐i13 i第二级蜗杆传动的传动比，iii 应使i801.倾转机构中减速传动零件的设计和蜗杆的设计计算1）对于直齿圆锥齿轮和蜗杆传动考虑到倾转机构的运动速度较低，工作环境比较恶劣和润滑条件差（图通常用脂润滑）机其它一些原因,因此直齿圆锥齿轮和蜗杆传动的失效形式主要是齿面严重的磨损，导致齿厚变薄，最后造成齿轮折断，所以对这两种传动，主要应保证轮齿的弯曲强度。必须注意，设计时应取小圆锥齿轮的齿数Z120，以保证尺寸一定时获得足够的模数。此外，考虑到倾转机构的工作安全，通常采用自锁蜗杆传动。2） 对于螺旋圆柱齿轮传动（1）螺旋齿轮的几何计算 在倾转机构中，通常采用90度的螺旋齿轮传动，该传动从动轴的转向视主动轴的转向和轮齿的旋向，见图13(A)左旋； 13(B)右旋 图13(A)左旋 图 13(B)右旋齿轮的主要参数的计算公式见表13。单个螺旋齿轮的几何尺寸计算斜齿圆柱。 由于螺旋齿轮的传动比 i Z2/Z1d2 cos2d1 cos1，故在传动i不变的情况下，可用改变螺旋角来改变齿轮的分度圆直径，以达到配凑中心的目的，而齿轮无需进行变位。 对于轴交角90的螺旋角转动，根据表13得Z1 cos1+Z2 sin1 =2a mn 表 1-3 参数名称 代号 计算公式说明 传动比 ii Z2/Z1da1d1+2han*mn d2 cos2d1 cos1，Z1-小齿轮齿数Z2-大齿轮齿数分度圆直径 d d1= mnZ1cos1 d2= mnZ2cos2 mn-发面模数中心距 aa=1/2(d1+d2)=mn2( Z1 cos1+Z2 sin1 )齿宽 bb3mnsin1分度圆上的螺旋角 中心距最小时 1arctan3i 2=90-1两轮分度圆直径相等时1arctani 2=90-1中心距一定时Z1 cos1+Z2 sin1 =2a mn2=90-1大小齿轮的旋向相同齿顶圆直径 dada1d1+2han*mnda2d2+2han*mnhan*齿顶高系数，标准han*1 应当指出，当Z1，Z2，a和mn已知时，由式（1-7）求解1十分麻烦。因此，将式1-7进行改写如下： K=2amnZ1 (1-8)式中 k=1 cos1+1 si