25t有轨装出料机小车的设计研究

张向龙 许浩 陈彦蓉

摘要：有轨装出料机广泛运用于金属材料锻压行业，是锻压机械的辅助设备，主要是将高温坯料从加热炉内取出后转运至锻造操作机夹持范围内，再通过锻造操作机和锻造压机完成坯料的锻打作业，而小车是装出料机的移动旋转部件。本文通过对25t装出料机小车的设计研究，最终得出更加合理的电机、减速机以及部分零部件的设计选型，使得装出料机在生产作业中更加安全可靠。

关键词：锻压机械;装出料机;小车;设计研究

1、有轨装出料机及小车简介

锻压机械广泛运用于国民生产的多个领域，包括机械、钢铁、有色金属、铁路机车、船舶、发电、军工、航天航空等。上世纪七十年代末，我国锻压机械发展迅速，为我国的制造业快速发展奠定了技术基础。而随着设备自动化程度以及市场需求越来越高，有轨装出料机也应运而生，它的出现大大提高了锻造效率，降低了工人劳动强度。如今，进过多年的运用和改进，装出料车已经成为了重型锻造行业至关重要的辅助设备。

图1所示为装出料机的基本机构图。各部件之间通过机械，液压传动，电气控住，完成坯料的抓取，夹持，转运等动作。图1中吊挂系统完成钳杆升降、倾斜等动作，钳杆完成夹取坯料等动作，小车完成钳杆及吊挂系统的前后移动、旋转动作;大车完成装出料机整体在轨道上移动动作。图2为小车的结构图。电机减速箱为小车的动力单元，完成小车在大车内前后行走动作;链条及行走轮为传动单元，为小车传递行走扭矩。以下对小车的设计研究做详细分析。

2、25吨装出料机小车关键部件设计选型

2.1 小车动力单元的设计选型

2.1.1小车启动力矩M的确定

在行走机械中，首先确定整机的启动力矩M，才能确定电机和减速箱的具体参数。装出料机启动力矩M用来克服车轮滚动时的摩擦力矩M摩和大车起动时的惯性力矩M惯。

M=1.33（ M摩+ M惯）1.1/η

M摩=（K+μr）Gβ

M惯= M惯1+ M惯2 =F惯R ，M惯1可忽略。

F惯= ma（kg）;

β车轮轮缘与轨道侧面的摩擦所引起的附加阻力矩系数，

β=2.25;

μ车轮轴承处的摩擦系数，μ=0.002;

η为行走机构效率，η=0.94;

r为车轮轴半径，r=10.5cm;

m为小车上部重量，m=80000kg;

a为起动加速度，a=v/t（m/s2），

v为大车行走速度v =500（mm/s），

t为启动时间是，t= 5（s）;

R---车轮半径，R=0.165（m）;

M=9742N.m

2.1.2 电机和减速箱的设计选型

小车行走采用电机、减速箱驱动链轮，由链条带动车轮转动。

小车启动力矩M=9742N.m;

小車行走车轮转速n=60v/2πR=29rpm;

电机功率P=M×n/9550=29.5kw。

由上述数据可选冶金及起重三相交流异步电动机，首选六级电机，电机型号YZ250M，电机额定功率P额=30kw，

额定转速n电=980rpm，额定转矩T=360.6N.m。

减速箱型号根据不同减速比得出合理的选型，选择减速比i=39.1，

减速箱输出扭矩T减 =Ti=360.6×39.1=14099N.m，再将链轮的减速比考虑在内，此型号满足小车工况要求。

2.2 小车传动单元的设计选型

小车的传动单元是由减速箱输出轴的链轮与固定在行走轮轴上的链轮，再由两者之间的链条来传动扭矩的。在确定传动单元的零部件过程中，要根据传动的功率，扭矩，空间来反复多次确定链轮，链条的型号，才能得到最优结果。

由于小车空间距离的原因，滚子链间的两链轮选择尽量小的传动比，主动轮齿数z1=17，从动轮齿数z2=19。

修正功率Pc=P·f1·f2=29.5×1.3×1.53=58.7kw;

根据修正功率和链轮转速选择节距p=44.45，链条型号28A。

中心距的确定也是根据减速箱和传动轴之间的距离以及链条速度等因素决定，a0=a-Δa=25p-0.002a=1108.9mm，链条节数Lp=68。

依据机械设计手册确定链条以及链轮的其余参数，此处不再累述。

3、结语

装出料机小车动力单元的设计中需要根据传递功率，小车速度，安装空间等因素综合确定电机和减速箱的参数，在锻造机械行业，一般设备的作业冲击大，环境恶劣，所以在选择电机和减速箱时，需要留有足够的安全系数。传动单元的设计中，需要注意链轮与轴的固定方式，一般情况下，链轮与轴采用平键传动扭矩，链轮在轴上采用挡圈定位，此种方式易于安装，但要求有宽松的空间尺寸。在两链轮传动的空间距离有限的情况下，推荐采用链轮和传动轴做成一体的结构形式，不但减少了链轮的圆周尺寸，还简化了链轮和轴的安装。通过以上的设计计算分析，大体得出了装出料机小车的设计理论依据，以及在设计中所要注意的问题。

参考文献

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[2]刘畅，带装出料功能的5t多功能有轨液压锻造操作机[J].重型机械，2010，（s2）：211-215.

[3]闻邦春. 机械设计手册 第2卷 [M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]万胜狄. 锻造机械化与自动化[M].北京：机械工业出版社，1983.

作者简介：张向龙（1983-），男;甘肃靖远人，工程师，本科工学学士，研究方向：石油钻机总体设计;锻压机械设计。