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1、摘要中间包小车是用来支承、调整、运输、更换中间包的设备。本设计课题大方坯连铸机中间包小车，驱动型式采用交流电动机驱动，转速可调，结构型式为门型。其主要参数：中间包车的开进工作速度2-20m/min；起升结构用丝杠螺母结构，电动机驱动，起升高度为470mm，行走行程为16400mm，对中行程为150mm，最大承载能力为50t。本文包括绪论、设计计算、结论三部分。绪论部分概述了中间包小车的各主要部分的特性。设计计算部分主要爱是对设计参数选择及强度校核。结论部分主要是对设计过程进行小结。关键词：交流电机驱动；电动提升；门形；设计计算。AbstractTundish Car are used to s
2、upport the tundish, adjustment, transportation, replace tundish equipmentThis design project “Tundish Car”,adopting alternating current motor driving ， motor lifting and door type. Its main parameters: for 16400mm, walking trip to 470mm movements itinerary schedule for 150mm, and maximum carrying ca
3、pacity for 50tThis includes introduction, design calculation, introduction to three parts. Introduction section outlines the major tundish car parts. Love is the design and calculation of main design parameters and intensity. The conclusion is mainly to the design process of summary.Key words: adopt
4、ing alternating current motor driving ; electric ascension ; door type; design calculation目录摘要I第一章引言11.1概要11.1.1中间包小车设计的技术要求11.1.2中间包小车的形式21.2中间包小车的结构及特性21.3中间包小车的问题与改进措施6第二章 行走传动装置的设计计算82.1轮压计算82.1.1车轮的计算及其校核92.2运行阻力计算102.2.1运行时的摩擦阻力计算112.2.2轨道梁弯曲变形引起的附加阻力112.2.3电缆拖链的阻力122.2.4启动惯性力阻力122.2.5运行阻力122.
5、3行走机构传动功率计算132.3.1运行静功率的计算132.3.2启动功率132.4电机的确定142.5传动机构速比确定152.6减速器，联轴器的选择15第三章升降装置计算163.1电动机功率的确定选择163.1.1提升机构负荷的计算163.1.2电机功率的确定173.1.3丝杠轴向力的计算183.2杠的选择与计算183.2.1滚珠丝杠的选择183.2.2滚珠丝杠的主要几何尺寸的计算193.2.3丝杠滚珠螺母的主要尺寸计算213.2.4丝杠力矩计算及校核223.3升降装置电机选择243.3.1每台电机功率计算243.3.2电机的选择253.4蜗轮蜗杆的设计计算253.4.1蜗轮蜗杆的尺寸计算2
6、53.4.2蜗轮蜗杆的强度校核283.4.3同步轴的校核313.5联轴器的选择32第四章技术经济分析33第五章 总结36第六章 参考文献37第七章 附录38第一章绪论1.1概要中间包小车是用来支承、调整、运输、更换中间包的设备其工艺要求是小车结构有利于浇注、捞渣和烧氧操作；能够在浇注过程中前后调节水口中心线位置并能自动升降，便于中间包的装卸。主要运用在连铸机浇铸平台上，将准备好的中间包从准备的位置运送到浇铸位置，利用纵、横向微调及升价机构，使中间包水口对中并插入结晶器进行浇铸。在浇铸前，小车载着烘烤好的中间包开至结晶器上方，使中间包水口对准结晶器中心或结晶器宽度方向的对称位置。浇铸完毕或发生事
7、故不能继续浇铸时，它载着中间包迅速离开浇铸位置，进行换包或事故处理。1.1.1中间包小车设计的技术要求中间包小车不同于一般的小车，生产工艺对中间包小车的主要要求是：运行迅速，停位准确，易于调整水口与结晶器的相对位置。用一般水口时，它的作用既要尽量减小二者距离，又要便于观察结晶器内的钢水液面。所以对中间包小车的技术要求如下：1） 能在准备和浇铸位置之间运载和支承中间包。车架结构必须具有足够的强度和刚度，充分考虑热辐射及钢花喷溅的影响，保证在热负荷下，各机构工作性能良好，特别是当车体装有液压装置时，液压元件和管线应配有可靠的防护措施。2） 便于中间包的装卸，便于对中间包的观察及操作。中间包小车的结
8、构设计要便于操作及人员靠近结晶器，以便观察结晶器的液位及保护渣，水口烧氧及塞棒开闭等必要的操作。此外还应保证中间包的吊装和就位方便简单。3） 中间包的水口与结晶器上口对准方便。要求中间包水口与结晶器的对中方便灵活，故除了设置慢速行使机构实现纵向对中外，还应设置横向微调机构实现横向对中。4） 当采用保护浇铸和自动控制时，应有升降和称量中间包的装置。5） 能快速更换中间包。要求中间报销车运行迅速，停位准确，安全可靠，以实现中间包的快速更换和中间包水口与结晶器的对中。因此中间包小车一般均设有快慢两种运行速度和两套驱动设置，当一台出事故，另一台仍能维持工作。1.1.2中间包小车的形式按中间包升降装置分
9、类，有升降式和普通式；按车传动方案分类，有集中和分散传动两种，后者每个主动轮设有一套传动装置；按中间包水口相对中间包小车主梁的位置及中间包小车运行轨道的分布方式分为门形，半门形和悬臂形三种形式，其中主要以悬臂和门形为主。1） 门形中间包小车门式中间包小车的主要特点是，浇铸时中间包水口位于小车主梁之内。即结晶器位于小车运行轨道之间。因而重心稳定，易于实现中间包升降，但对结晶器内钢液面的观察和有些操作不便。2）半门形中间包小车为了便于操作人员靠近结晶器，出现了半门形中间包小车，门形中间包小车与半门形中间包小车的区别在于靠结晶器内弧侧的轨道不是布置再浇铸平台面上，而是布置在浇铸平台上方的轨道梁上，从
10、而空出了浇铸平台的面积，改善了操作条件，在半门形的基础上有的还把中间包小车的两条轨道均架设在浇铸平台操作区上方的钢结构梁上，呈架空布置，使浇铸平台面得到充分的利用，但这种布置须增设专用的轨道梁，增加了造价，现在很少用。2） 悬臂形中间包小车悬臂式中间包小车的主要特征是，中间包的水口位于小车主梁之外。中间包悬置于车体之外，小车的两条轨道均布置在结晶器外侧。它结构简单，但小车承受偏心载荷，稳定性差。一般需增加配重或在外侧车轮上部增设护轨以平衡小车的倾翻力矩。采用这种形式的中间包小车，车体必须位于结晶器的外弧侧，中间包水口探出车外，便于操作人员接近结晶器方便操作。采用这种型式的小车浇铸时，小车位于结
11、晶器的一侧，便于观察结晶器内的钢液面和浇铸操作。1.2中间包小车的结构及特性典型的中间包小车通常由车架、行走机构、横向微调装置，摆动流槽、电缆卷筒、提升机构、称量等装置组成。1）车架 图1.2.1车架车架体是用于支撑中间罐、传动装置、提升装置、横移装置、溢流槽等设备的主要部件。车架体主动轮布置在浇注高架平台上,从动轮布置在浇注平台上,高差2300 mm,以至于主梁和横梁在结构设计上既要保证在高温条件下梁的刚性,也要保证梁受力时的弯曲应力足够;为了便于操作，车架采用门形结构，其开口侧在浇铸工人的操作面。为了加强刚性，车架梁采用箱型结构，横梁与主梁连接角部增设了加强版，车架的侧视图为门形，形成了车
12、架的异型结构与复杂受力状况。车架全部为焊接结构。中间包小车的车架用以支承中间包，安装和固定各传动装置，固定溢流槽。有的还要考虑在车架上安装塞棒开闭机构或滑动水口液压站及长水口安装机构等。车架均采用钢板和型钢焊接而成，门形中间包车的车架结构必须考虑便于操作人员接近结晶器，因此门形中间包小车的车架顶视图设计成门形，以便于中间包小车车架能跨过并不高出结晶器上口。为了加强门形车架的强度和刚度，车架主梁和两侧的横梁都采用箱型结构，在主梁和横梁的连接处用钢板或型钢加强联结。此外，在车架上还要设置供操作人员观察及操作平台及防止工人受热辐射和钢水喷溅用的防护设施，同时在结构设计和还要充分重视和控制电缆的穿线及
13、固定，既要穿线方便，又要保证电缆能得到充分保护。2）行走机构根据车架的结构，为使行走机构传动平稳，将主动轮和传动装置布置在主梁一侧，主动轮为双轮辕，起向导作用，从动轮安装在悬臂梁端，不带轮辕，只起支撑作用。对于驱动装置的设计，考虑了多流小断面铸坯的浇铸特点，设置两种运行速度，即正常的运行速度（一般快速为1520/min，慢速为11.5m/min） 。后者是为中间包小车到浇铸位置，使中间包水口对准结晶器的上口而设置的；为此德马克公司采用双交流电动机组串联一台速比为300的悬挂式减速器，减速器末级大齿轮轴为套筒式，可套在主动轮轴上，通过平键传递扭矩。双交流电动机组为通过减速装置串联起来的两台带制动
14、器的交流电动机承担快速传动的电动机靠近减速器，承担慢速传动的电动机通过制动器与快速电动机串联，因而快速运转时快速电动机的制动器打开，与慢速电动机脱开联系，但在慢速电动机运转时，经减速装置，并通过快速电动机的制动器及电枢，再传动悬挂减速器，从而使驱动车轮运行，这样就增加可低速运转的复杂性。双输入轴行星减速器采用两台交流电机驱动行星的减速器。行星减速器的两个主动轴分别与两台带制动器的交流电机相连。当快速电机接电时，其制动器打开（慢速电机不接电，其制动器闭合），快速电机转动，使行星轮绕固定轮旋转实现快速驱动。当慢速电机接电时，其制动器打开（快速电机不接电，其制动器闭合），慢速电机转动，通过两级原著齿
15、轮使行星轮绕与快速电机相连的太阳轮旋转，实现慢速驱动。这种传动方式可简化电控设计，快速和慢速电机互不影响，维护简单。变频调速方式采用一台交流电机通过变频的方法传动普通减速器，达到快慢两种速度，可简化传动机构。对于大型板坯连铸机的中间包小车采用点动对结晶器时，其快慢速仅是为了快速和慢速的启动和制动，当快速和慢速相差不大时，爷采用变极电机或一般绕线型电机串联电阻变速。中间包小车行走机构驱动方式有单独和集中驱动。门形中间包小车的行走机构多采用单独驱动，即每套传动机构驱动一个主动轮，可省去横轴以便让出车架底部的空间，使车架可以跨过结晶器运行。一般行走机构布置在外弧侧，因为外弧侧的车架刚度较强并且属于非
16、操作区干扰。一般中间包小车只配四个车轮，大型中间包小车爷采用八个车轮的结构形式为了保护行走机构，防止溢钢或喷溅钢水烧坏传动装置，传动装置均应设保护罩，且保护罩顶部需要砌耐火砖。3）横向微调装置横向微调装置是用人工驱动的蜗轮减速器。蜗轮轴孔装有梯形螺母和丝杠，当摇动蜗杆上的手柄时，蜗轮带动丝杠做直线运动，移动安装在滑板上的元宝形耳轴座，便带动中间包两端耳轴横向移动。 图1.2.2中间罐车横向微调装置4）摆动溜槽中间包采用定径水口浇铸，所以在中间包小车上设置摆动流槽，所以控制钢流，流槽外壳是钢板，里面衬有耐火材料，槽末端装有滚轮，供在平台上拖动时使用，摆动流槽可以绕垂直轴以一定倾角在水平方向摆动，
17、不允许进入结晶器的浇钢液，可以通过摆动流槽流入溢流罐。5）电缆卷筒 图1.2.3电缆卷筒中间包小车的输电电缆是通过电缆卷筒传送的。卷筒内装有发条弹簧，其一端固定在卷筒轴上，另一端固定在卷筒上，卷筒与轴之间没有键固定们可以相对转动；当电缆从卷筒上拖出时，卷筒旋转使发条储能，返回时发条释放能量是卷筒反转，电缆被自动卷起，卷筒端带有滑环和电刷，使电流从转动的卷筒上的电缆送往卷筒轴孔内的固定电缆，从而输送到控制箱，电动机等。6）提升机构当采用进入式水口保护浇铸时，为了让进入式水口能插入结晶器，必须设中间包提升装置。中间包提升行程一般在500750mm，提升速度约为1.22.4m/min，提升方式有两种
18、，即电动和液压。电动提升基本上均采用蜗杆蜗轮丝杠的传动方式，驱动支承中间包的提升框架。丝杠可采用滑动的普通梯形螺纹丝杠，也可采用滚珠丝杠或行星丝杠。门形中间包车的提升机构配备有四根丝杠，四根丝杠单独驱动，也可采用两套传动机构分别驱动同侧的两根丝杠传动。对于悬臂式中间包小车，由于结构和受力原因，均设计成两根丝杠传动的方案，每侧各有一套传动机构，并通过同步轴保证同步。由于悬臂式中间包小车的中间包提伸出体外，因而使升降架受倾翻力矩作用，为了克服倾翻力矩，必须在车架上设置导轨来承受倾翻力的作用，引导提升框架垂直升降，防止丝杠受横向力作用。当提升机构采用采用液压传动时，门形中间包小车一般采用四个液压缸传
19、动，而悬臂式中间罐车则采用两个液压缸传动。不管两个或者是四个液压缸传动，液压系统的设计必须保证缸的同步性。7）称量装置为了控制中间包的页面，车上设有中间包称量装置，每台中间包配备四个测力传感器，利用压力变化时引起磁性材料导磁率变化输出的电信号与压力（重量）成正比，以显示中间包内钢水的重量。选用测力传感器的容量取决与中间包满罐的总重。为了防止放罐及车子移动时传感器受横向剪切力的作用，在称量装置上设有防剪装置，以吸收横向力，从而保证测力传感器的测量精度，防剪装置可采用超高强度橡胶衬套或采用刚性球面顶缸结构。1.3中间包小车的问题与改进措施1） 每台连铸机安装两台中间包小车，在行车方向上应对称布置。
20、引进设计两台车的结构完全一样，只是电缆卷筒对称安装的，电控箱位置不变，因此有一台车电缆卷筒与电控箱分别在车的两端造成车子的接线不便，其中有一端的电缆管也虚设，做修改为电控箱与电缆卷筒同时改变，并安装同一侧。2） 引进设备中，中间包与浇铸之间有一个防护板，但遮挡面积和隔热效果均很差，试车中发现干板升温很快，到300400度就可把铆条安全帽烧焦，并且也挡不住钢液的飞溅，现在以修改为可折叠的夹石棉的护板，既增大了防护的面积，又提高了防护效果。3） 当钢包关不住时，回转台往往将漏着钢液的钢包转开，这样不可避免钢液要漏在作业线上，处在作业线上的部件有车架，传动装置护罩，横向微调装置的手摇蜗轮箱，因蜗轮箱
21、不好防护，现场经常把横向微调装置转180度，使蜗轮箱离开弧线区。4） 国外引进的车架主梁与中间包车侧壁间的间隙太小，以致中间包吊具的吊钩放不下去，当吊中间包时，首先摇动很想微调装置，使中间包移开一段距离，才能调出中间包。第二章 行走传动装置的设计计算门形中间包小车的行走机构采用单独驱动，即每套传动驱动一个主动轮，这样可以省去横轴以便让出车架底部的空间，使车架可以跨过结晶器运行。 图2.1传动装置示意图2.1轮压计算主要参数：最大承载能力：Q=50t工作制度：中级JC=25小车运行速度：V小车=220m/min车轮数：四个（其中两个驱动）根据小车架的平衡方程式，可知小车满载时的轮压为最大。满载时
22、的轮压：P主=()/2LP主满罐时主动轮压G中间包小车计算重量，G=GY（其中Y=1.1）D中心至从动轮距离Q满罐时的计算重量，Q=Q（其中=1.4）B罐体中心至从动轮的距离L轨距其中：G=13.5tQ=50tL=400cmD=199.2cmB=194.7cmP满主=(1.113.5199.2101.45010194.5)/2400 =207.34KN满罐时从动轮的最大轮压：P从=（GCQA）/2LP主满罐时主动轮轮压G中间包小车计算重量，G=GY（其中Y=1.1）C车体中心至从动轮距离Q满罐计算重量，Q=Q（其中=1.4）A罐体中心至主动轮的距离L轨距其中：A=205.3cmC=200.8c
23、m其他同上所以P从=（1.113510200.81.450010205.3）/2400 =216.91KN2.1.1车轮的计算及其校核根据轮压，小车的运行速度，工作类型及载荷谱系数Q/G=50/15=3.3初选：车轮：踏面直径D=500mm，材料ZG340640.HB300 d3=150mm轨道：选自 起重机设计手册车轮直径可根据最大轮压及车体结果设计的需要预先确定，然后验算与轨道的接触挤压应力。中间包小车均采用钢质圆柱面车轮和平头轨道，因此接触应力按先接触进行计算。车轮的接触应力：=600车轮接触应力K1工作类型系数，K1=11.5，取K1=1.1Pmax最大轮压b车轮直径其中：D=500m
24、mb=72mmPmax=216.91KN=600 =690.8Mpa在线性接触的条件下，车轮踏面硬度不能低于HB300车轮踏面经淬火，淬火硬度为HB350380，淬火层深为45mm，为车轮踏面的许用接触用力。车轮踏面的许用接触应力与硬度关系如下：=(25)HB =(25) (350380) =700950Pa2.2运行阻力计算中间包小车运行时，除需要克服摩擦阻力，启动时的惯性阻力外，还需要克服轨道梁弯曲变形引起的附加阻力及电缆拖链引起的附加阻力。2.2.1运行时的摩擦阻力计算因车轮内径D内=150mm，选其对应的轴承。由表7-2-682的调心滚子轴承，其外径d外=150mm，内径d内=70mm
25、运行时的摩擦阻力： W1=2（Q+G）(d/2+f)/D式中：W1运行的摩擦阻力f车轮在轨道上的股东摩擦系数，f=0.050.08，取f=0.05轴承摩擦系数，取=0.02d轴承直径，当采用滚动轴承时，其值为轴承内径和外径之和的一半，即d=（70+150）/2 =110mm考虑轮缘与轨道摩擦的附加阻力系数，=1.25其他同上W1=2（500+1.1135）（0.0211/2+0.065）1.25/50 =5.67KN2.2.2轨道梁弯曲变形引起的附加阻力中间包小车是在钢结构平台上运行，轨道铺设在平台梁上，一般结构平台不可避免会产生一定的挠度。W2=（Q+g）其中：轨道梁的弯曲变形引起的附加阻力
26、系数，取=0.001其他同上W2=（500+1.1135）0.001 =0.65KN2.2.3电缆拖链的阻力 粗略计算每米电缆拖链的阻力可取0.20.4KN，拖链宽度取偏大值。电缆拖链阻力W3=（0.20.4）L其中：L电缆拖链长度 L=17.4m因为小车行程为16.4m，外取1m的余量。W3=（0.20.4）17.4 =3.486.96KN取W3=6.96KN2.2.4启动惯性力阻力 中间包小车启动时加速引起的惯性阻力W4=mV/60000t其中：m中间包小车满罐时 的质量 V中间包小车运行速度T启动时间，可取t=25s因为载荷率为Q/G=50/13.5=3.71.6由1附表17查的小车速度
27、为V=11.8m/minM=63500KgT=5sW4=6350011.8/600005 =2.50KN2.2.5运行阻力 由前面的计算，我们可得到中间包小车正常运行的静阻力和启动加速的总阻力。W静=W1+W2+W3 =5.67+0.65+6.96 =13.28KNW总= W静+ W4=13.28+2.50=15.78KN有时为了简化计算，静阻力可仅计算W1，但考虑到轨道弯曲变形及电缆拖链的影响，在计算W1时附加阻力系数值应加大，可取=1.352.5。此外中间包小车运行的静阻力也可按德马克公司推荐的经验公式进行计算：W静=（500+1351.1）15/1000 =9.73KN2.3行走机构传动
28、功率计算2.3.1运行静功率的计算运行静功率的计算运行静功率：N静= W静V/60其中：W静中间包小车正常运行时的静阻力，KN V中间包小车的运行速度，m/min H传动功率总效率，可取=0.750.80N静=13.2811.8/600.78 =3.35KN2.3.2启动功率行走装置启动的总功率：N总= W总V/60= 17.44 11.8/600.78=4.4KW2.4电机的确定 电机选择按照计算所需的静功率来初选电机的额定功率，且N额N静。然后用电机的平均启动功率N启来验算启动加速时的总功率，只要在N启N总时所选的电机才能满足要求。N启=平N额N总平=(0.70.8) 其中：平电机平均过载
29、系数 电机过载系数其他同上由N=KdN静初选电机Kd电动机功率增大系数由表23-1-112查的Kd =1.1 N=1.13.35=3.685KW由表23-1-853选择电动机，其型号为YZR132MB电动机额定功率：Ne=4.0KW定子电流I定=9.7A，电动机额定转速ne=900r/min，转子电流I转=14.2A，e=0.65，功率因数cos=0.77，最大力矩Mmax=2.6KNm，电动机输出轴d=38mm.由表23-1-132查得过载系数=3平=(0.70.8) =0.70.83 =2.12.4取平=2.3电机平均启动功率为：N启=2.34.9=9.2KWN总=4.4KW所选电机合适。
30、2.5传动机构速比确定行走传动机构的速比：i=n电/n轮=Dn电/100V其中：n电电机额定转速，单位r/minn轮车轮转速，单位r/minD车轮直径，单位cmV中间包小车的运行速度，单位m/min i=3.1450900/11.8100 =119.72.6减速器，联轴器的选择行走驱动，传动装置电机输出端减速器的选择。由表16-1-363,选择ZSY180-90-I减速器。公称传动比i=90，输出公称转速n1=1000r/min,输出公称转速n2=11.1r/min,公称输入功率N=8KW。实际运行速度：Vc=Vi/i其中：V车轮标准运行速度，m/min其他同上Vc=11.8119.7/90=
31、10.99m/min速度的相对误差：= (V- Vc)/ V100 =（11.8-10.99）/11.8100= 6.86 由表16-1-331查得，减速器高速轴为d1=38mm，低速轴d2=130mm其装配型式分别为m6，n6。电机与减速器高速轴连接的联轴器选用ZLD4联轴器YB3882/YB3882， GB501582许用转矩630Nm .减速器低速轴与车轮轴承连接的联轴器选：ZLD8联轴器YB130252/YB85172，GB5015-82，许用转矩Tn=10000 Nm .第三章升降装置计算升降装置有不同的传动方式，以采用四根普通丝杠配有两套驱动装置的传动方式为例进行计算。如图所示：
32、图3.1升降装置3.1电动机功率的确定选择3.1.1提升机构负荷的计算升降装置所受负荷按其承受最大负荷时进行计算：W=Q+G式中：W升降装置总负荷，单位KN Q满罐重，单位KN G提升框架重，单位KN 提升框架自重系数Q=500KNG=20.76KN取=1.1所以W=500+1.120.76=522.84KN3.1.2电机功率的确定按效率计算电机总功率：N=WV/60总式中：N电机总功率，KW W提升机构总负荷，KNV提升速度 ,m/min总提升机构总效率丝丝杠效率，对于普通梯形丝杠一般取0.30.35支丝杠支承处轴承的效率，一般取0.90.95传传动机械，包括减速器、制动器、联轴器等的效率，
33、对采用干油润滑的的蜗杆蜗轮减速时取0.450.65，对采用稀油润滑的蜗杆蜗轮减速时取0.60.7，速度低取下限。丝杠的传递效率取丝=0.32，丝杠支承处的轴承效率取：支=0.92机构的传动效率：传=0.5。所以总=0.320.920.5 =0.1472电动机总功率为：N=WV/60总=522.841.2/600.1422=31.04KN3.1.3丝杠轴向力的计算考虑到中间包小车升降装置的丝杠受载后产生变形，并且装置存在制造加工误差及传动误差，最坏的情况是每侧均只有一根丝杠受力，在这种不利的情况下，每根丝杠承受的轴向力为：P=（Q+g）/2式中：P每根丝杠所受的轴向力，KN Q满罐的重量，KN
34、提升框架自重系数，=11.1 G提升框架重，KN Q=500KNG=2.76KN所以P=（500+1.120.76）/2=261.42KN3.2杠的选择与计算3.2.1滚珠丝杠的选择因为丝杠要承受较大的轴向载荷和扭矩，要求有较好的强度，选55钢作为滚珠丝杠的材料。热处理方式为正火加回火，表面硬度为HRC5860。滚珠丝杠的型号为：CDM12520-5-P4，即滚珠丝杠为外循环插管式，双螺母垫片顶紧，导珠管理埋入式的滚珠丝杠副，公称直径为125mm，基本导程为20mm，负荷钢球圈数为5圈，定纹滚珠丝杠副，精度等级为5级。螺纹旋向为右旋，丝杠的螺纹型式为梯形。其力学性能参数分别为：b=630W/m
35、m2 , s=315N/mm2 ,s=11,=28,Aku=19。其主要尺寸，公称直径 d0=125mm， 基本导程L0=20mm 接触角取=450.3.2.2滚珠丝杠的主要几何尺寸的计算滚珠丝杠的螺纹升角为:=artan(L0/d0)式中：螺纹升角 L0基本倒程，mm d0滚珠丝杠的公称直径，mm所以=artan(L0/d0) =artan（20/3.14125） =20551滚珠直径：db=（0.600.66）L0 =（0.600.66）20 =1213.2mm取db=13mm滚珠半径：R=（0.5400.555）db =（0.5400.555）13 =7.0207.0215mm取R=7.
36、2mm圆弧偏心距：e=（R-db/2）sin丝杠大径：d= d0-（0.20.25）db式中：d0滚珠丝杠的公称直径，mm db丝杠滚珠直径，mm所以d=125-（0.20.25）13 =125-（2.63.25） =121.75122.4mm取d=122mm丝杠小径：d1=d0+2e-2R式中：d0滚珠丝杠的公称直径，mm e圆弧偏心距，mm R滚道半径，mm 所以d1=d0+2e-2R =125+20.49-27.2 =111.58mm丝杠接触点直径：d2=d0- dbcos式中：db滚珠直径，mm 接触角，度所以d2=125-13cos45 =115.8mm因为升降行程为420mm，导程
37、L0=20mm，滚珠圈数为5所以丝杠的螺纹长度L=470+L05+（200300）mm又螺母高度=螺纹基本导程滚珠圈数所以H= L05 =205 =100mm所以L=420+205+（200300） =770870mm取L=800mm因为丝杠是由蜗轮的转动带动丝杠的转动。蜗轮装在丝杠的一端，所以丝杠的一端是加工成光轴的所以丝杠的长度为： L=L+（250350）mm =800+(250350) =10501150mm取L=1100mm所以丝杠的平均直径为：d=（d1+d2）/2式中：d丝杠的平均直径为，mm d1丝杠的大径，mm d2丝杠接触点直径，mm3.2.3丝杠滚珠螺母的主要尺寸计算螺母
38、螺纹大径为：D=d0-2e-2R式中：D螺母螺纹大径，mm d0滚珠丝杠的公称直径，mme圆弧偏心距，mmR滚道半径，mm所以D=125-20.49+27.2 =138.42mm螺母小径为：D1= d0+（0.20.25）db 式中：D1螺母小径，mmd0滚珠丝杠的公称直径，mmd0滚珠直径，mm所以D1=125+（0.20.25）13 =127.6128.5mm取D1=128mm滚珠丝杠副结构简图如下： 图3.2滚珠丝杠副简图D0公称直径，用于设计特征尺寸值接触角，钢球与滚道表面在接触点处的公法线与螺纹轴线的垂线间的夹角，理想接触角为45度Ph导程，在同一条螺旋线上，相邻两牙对应点剪的轴向距
39、离d1滚珠丝杠螺母外径L1螺纹全长螺旋角H螺母长度Ph0公称导程，导程特征尺寸（无公差）3.2.4丝杠力矩计算及校核 因丝杠的螺纹型式选择的梯形螺纹，对梯形螺纹的工作高度：h=0.5L0式中： L0丝杠的基本导程，mm所以 h=0.520 =10mm因为丝杠的拉压应力为：P=s/(35)所以P=315/35 =633105Mpa在丝杠最坏的情况下，每根丝杠传递的力矩为：M丝=pdtan(+)+dnpf式中：M丝丝杠传递的力矩，KNmP根丝杠所受的轴向力，KNd丝杠的平均直径，m螺纹的相当摩擦角，=6080dnp丝杠支承处止推轴承的平均直径，mf止推轴承的摩擦系数，视轴承型式而定丝杠螺纹升角，度
40、S螺距，m又P=261.42KW, d=116.79mm,取=70，dnp=110mm，f=0.0015，=20551M丝=1.74 KNm丝杠螺纹工作面上的耐磨性条件为：P=Q/A =Qs/d2hH式中：A螺纹的承压面积，mm2P螺纹的计算抗压应力，MpaQ作用于丝杠的轴向力，N S螺距，mm h螺纹的工作高度，mm H螺母高度，mm d2丝杠接触点直径，mm P=261.42100020/3.14115.810010 =14.4Mpa丝杠螺纹的强度计算：因为载荷通过螺母与丝杠的螺纹传动作用于丝杠，所以应对丝杠的螺纹强度进行校核。 ca=式中：ca丝杠的计算应力，Mpa Q作用于丝杠的轴向力
41、，KN T丝杠传递的扭矩，KNm Wt抗扭截面系数，mm3 A螺纹的承压面积，mm2ca=28.86Mpa丝杠的直径如下图所示 图3.3丝杠直径因为75截面为危险截面，则该截面的拉压应力为：b=Q/A =261.421000/(0.075/2)2 =46.47Mpap=63105 Mpa3.3升降装置电机选择3.3.1每台电机功率计算由前面的分析，计算已取传动机构的效率传=0.60因为提升速度V=1.2m/min螺距：S=Ph=L0=20mm所以丝杠的转速：n丝=1.2/0.02=60r/min所以，每台电机功率为：N=M丝n丝/9.75传式中：N每台电机功率，KW M丝丝杠传递的力矩，KNm
42、传传动机构包括减速器、制动器、联轴器等的效率n丝丝杠转速，r/min, n丝=V/SV提升速度，m/minS螺距，m所以N=1.7460/9.750.60 =17.85KW3.3.2电机的选择 因每台电机功率N=17.85KW。由表23-1-853选取升降装置电机型号：YEJ-180M-4电机额定功率：We=18.5KW 定子电流 80A电机转速为：1450r/min 转子电流 103A电机重量：80Kg由表6-2-153选弹性柱销式联轴器HL4YB50112/J1D5084GB5014-853.4蜗轮蜗杆的设计计算3.4.1蜗轮蜗杆的尺寸计算（1）蜗轮蜗杆的模数及直径系数 因为蜗杆轴不仅承受弯矩，还传递扭矩和运动，所以蜗杆轴不仅要有良好的刚度，还要有较好的强度。由表2-1-143,选材料40CrNiMo为蜗杆材料。b=980Mpa，s=835Mpa抗冲击强度Aku=78 热处理：淬火加回火退火后硬度为：HB169因为n丝=60r/min，输入功率N=18.5KW蜗杆转速即为电机转速：1450r/min所以蜗杆轴的传动比为：I=n/n丝=1450/60=24.2从经济效益及成本考虑，蜗轮齿圈
