畢業(yè)設(shè)計—連續(xù)卸船機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計

1、【摘要】本課題主要研究了連續(xù)卸船機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計的整個過程。在設(shè)計過程中主要確定回轉(zhuǎn)機構(gòu)的技術(shù)參數(shù)，再涉及到具體的電動機和減速器的功率計算及型號選擇。回轉(zhuǎn)機構(gòu)的總圖設(shè)計包括減速機的齒輪設(shè)計、回轉(zhuǎn)軸承的選擇及角度檢測裝置的設(shè)計。根據(jù)設(shè)計的實際需要，對連續(xù)卸船機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)開展研究，進行回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計以及優(yōu)化設(shè)計。【關(guān)鍵詞】回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計 電機計算 電機選擇 角度檢測目錄1緒論31.1國內(nèi)外連續(xù)卸船機的使用情況41.1.1進口連續(xù)卸船機的使用情況41.1.2國產(chǎn)連續(xù)卸船機的使用情況41.2 國外連續(xù)卸船機的發(fā)展情況51.3 國內(nèi)連續(xù)卸船機發(fā)展方向61.3.1 引進機型國產(chǎn)化6661.3.4 高質(zhì)量的牽

2、引承載構(gòu)件61.3.5 機動性與實用化61.3.6 通用性與多用途61.3.7 促進港機更新?lián)Q代61.3.8 特種貨物裝卸61.3.9 自動化運轉(zhuǎn)技術(shù)71.3.10機型優(yōu)化與技術(shù)進步72 連續(xù)卸船機的設(shè)計82.1 連續(xù)卸船機的工作原理82.1.1 連續(xù)卸船機結(jié)構(gòu)82.1.2 BE回旋機構(gòu)92.1.3 前大梁102.1.4回轉(zhuǎn)機構(gòu)102.2 連續(xù)卸船機主要參數(shù)設(shè)計112.3 連續(xù)卸船機其他設(shè)計參數(shù)112.4 連續(xù)卸船機驅(qū)動電機功率的計算及電機選擇152.4.1 電機選擇152.4.2. 所需系統(tǒng)驅(qū)動扭矩172.4.3電機軸GD2的計算172.4.4. 加速時所需扭矩182.4.5 電機選型183

3、 連續(xù)卸船機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計213.1 回轉(zhuǎn)齒輪設(shè)計與計算213.2 幾何尺寸計算213.3 回轉(zhuǎn)軸承選型224 回轉(zhuǎn)角度檢測裝置的設(shè)計234.1角度傳感器234.2傳感器齒輪.245小結(jié)體會25致謝26參 考 文 獻271緒論在港口裝卸機械中,用于大宗散貨裝卸作業(yè)的專用機械由間隙作業(yè)的起重機械向?qū)I(yè)化連續(xù)式裝卸的卸船機發(fā)展,根據(jù)不同的貨種(煤炭、礦石、谷物、麥、玉米等)使用不同的連續(xù)式裝卸機械。目前在散糧裝卸作業(yè)中,連續(xù)式卸船機有埋刮板卸船機、螺旋式卸船機、雙帶式卸船、波紋擋板式卸機和氣吸式卸船等。那么,我們?yōu)槭裁匆x擇連續(xù)式卸船機械呢?主要在于我們所裝卸的散貨通常含有不同程度的粉塵,為避免粉

4、塵的飛揚對環(huán)境的污染,連續(xù)式卸船機取料一般都能實現(xiàn)密閉輸送,機內(nèi)的卸載點也能封閉或采取消塵措施,這樣可減少作業(yè)中粉塵的污染。另外,由于是連續(xù)作業(yè),因而具有震動和噪音小、效率高、能耗比較低和自動化程度高的特點。在裝卸作業(yè)中對故障的診斷、安全性能等方面都有完善的裝置,有利于港口的安全生產(chǎn)作業(yè)。連續(xù)式卸船機主要解決船艙內(nèi)物料的自行取料和把物料提升出艙。根據(jù)此特點,散狀物料的性質(zhì)對卸船機性能的發(fā)揮有很大的影響,所以選擇時必須慎重。首先必須考慮物料的粒度、自然堆積角、硬度等,以此來選擇不同形式的卸船機。例如:螺旋卸船機對物料粒度有限制,這是因為螺旋卸船機的機理是通過物料與螺旋面的摩擦來完成工作的。因此,

5、粒度較大,磨損等不可預(yù)測的因素,就會造成機損事故。其次,選擇的卸船機與輸送系統(tǒng)相匹配。近幾年來,不同形式的連續(xù)式卸船機在我國大宗散貨裝卸中應(yīng)用很廣,散糧連續(xù)式卸船機與其他卸船機的區(qū)別主要在于卸船機的垂直取料和水平輸送兩大部分,其它如俯仰、旋轉(zhuǎn)、行走、電控等機構(gòu)的性能基本相似或相近,在機型比較中,就側(cè)重于垂直取料和水平輸送與其有關(guān)聯(lián)的性能進行比較。 散貨卸船機是根據(jù)船型和各種散貨卸船作業(yè)的特點而設(shè)計的多動作的專用機械。有抓斗卸船機、帶斗門座起重機、鏈斗卸船機、螺旋卸船機、夾帶卸船機等。散貨卸船機的結(jié)構(gòu)往往是起重機械與輸送機械的組合，或輸送機械與不同輸送機械的組合。見圖1 圖1重機械與輸送機械的組

6、合國內(nèi)外連續(xù)卸船機的使用情況連續(xù)卸船機的作業(yè)效率高、自重輕，對環(huán)境污染少、貨損少，可自動運行，在我國已有40余年的使用經(jīng)驗，尤其是80年代后，其技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，我國引進和自行研制了各種類型的連續(xù)式卸船機械，目前已有數(shù)十臺各種形式的連續(xù)卸船機在我國港口使用。隨著我國對外貿(mào)易的不斷發(fā)展及國家政策的支持，國內(nèi)新建了一批大型的港口，吞吐量也逐漸增加，對于工作效率高和環(huán)保的大型連續(xù)卸船設(shè)備的需求也越來越大。而國內(nèi)對連續(xù)卸船機的研究與設(shè)計還處于空白階段，為了更好的為國家經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，有必要對連續(xù)卸船機展開研究與設(shè)計。近來國外在連續(xù)卸船機的發(fā)展方面體現(xiàn)出兩大趨勢，在專業(yè)化大型散貨碼頭上接卸礦石、煤炭等

7、流動性較差的重散貨，趨向于采用大型高效的連續(xù)卸船機，機型主要有鏈斗、斗輪和螺旋式。另一方面，對于接卸化肥、糧食、飼料甚至水泥等流動性較好的輕散貨，國外一些廠商推薦采用小型、流動式、多用途的連續(xù)卸船機，某些公司強調(diào)，應(yīng)把設(shè)備機動性作為設(shè)計的關(guān)鍵要素，設(shè)計人員考慮的關(guān)鍵問題是流動性、較高的能力、能量效率、無損耗作業(yè)、無泄漏系統(tǒng)、減少磨損、降低噪聲等。1.1.1進口連續(xù)卸船機的使用情況我國從80年代中期開始由國外引進連續(xù)卸船機，至今已有30余臺在各港使用，進行接卸煤炭、化肥、糧食、飼料等作業(yè)。較早引進的典型機型和參數(shù)見表1。這些引進的連續(xù)卸船機大多數(shù)取得了較好的運行效果。PWH1200 t/h鏈斗卸

8、船機在上海港實測最大作業(yè)效率可達1600 t/h，平均1200t/h，清艙量小于3%，生產(chǎn)作業(yè)效果達到了上海港要求的目標。目前華東地區(qū)已進口5臺同型機，其中1臺經(jīng)改造后可以接卸鐵礦石，華南地區(qū)也至少有2臺同型機在運行。繼秦皇島港引進波狀擋邊帶式卸船機后，大連、連云港等地也先后投產(chǎn)了我國港機廠與外商合作生產(chǎn)的生產(chǎn)率略小的波狀擋邊帶式卸船機。布勒埋刮板卸船機繼上海港民生碼頭之后，最近又在大連北良碼頭得到使用。廣州新沙港也購置了壓帶式卸船機。西沃爾特螺旋卸船機在國內(nèi)使用更多，僅廣東地區(qū)就有10余臺在運行。表1 我國較早引進的典型連續(xù)卸船機用 戶制 造 商機 型物 料生產(chǎn)率 th-1交 貨 期上海港P

9、WH鏈斗煤炭12001987沙角電廠住友鏈斗煤炭8001987福州電廠三菱鏈斗煤炭15001988大連港、天津港西蒙壓帶糧食7501985秦皇島港三菱波狀擋邊帶式糧食6001992上海港布勒埋刮板糧食101301995上海港西沃爾特螺旋化肥5001990沙角電廠科尼斗輪煤炭15001994國產(chǎn)連續(xù)卸船機的使用情況我國研制連續(xù)卸船機是從50年代末開始的，當時曾投產(chǎn)過一些小型氣力式卸船機、小型壓帶式卸船機、小型鏈斗卸船機和小型埋刮板卸船機，由于受當時技術(shù)條件限制，這些機型先后淘汰。70年代末80年代初，對連續(xù)卸船機技術(shù)的研究又重新開始，氣力卸船機和鏈斗卸船機投產(chǎn)較早，之后是螺旋卸船機、斗輪卸船機和

10、波狀擋邊帶式卸船機。目前仍在運行的國產(chǎn)連續(xù)卸船機典型機型和參數(shù)見表2。表2 國產(chǎn)典型連續(xù)卸船機用 戶研 制 單 位機 型物 料-1交貨期湛江港WTI，SPMP氣 力糧 食4001983武鋼工業(yè)港武漢交通科技大學(xué)懸鏈斗鐵礦石1 2001990上海港WTI，SPMP鏈斗煤炭1 2001989青島港SPMP，YeTI斗輪鐵礦石1 6001994防城糧食局SPMP，WTI波狀擋邊帶式糧食8001999廣州糧食局WTI氣力糧食1001999表2注釋：表中WTI是指交通部水運科學(xué)研究所 SPMP是指上海港口機械制造廠80年代后投產(chǎn)的國產(chǎn)連續(xù)卸船機個別小型機目前也不再使用，但大多在當時港口的生產(chǎn)中發(fā)揮了重要

11、作用(如表2所列各型機)。盡管受國內(nèi)技術(shù)條件限制，國產(chǎn)連續(xù)卸船機在設(shè)計、制造等方面存在一些不足，但經(jīng)過改造和完善，仍能使其取得較好的運行效果，如國產(chǎn)1200t/h鏈斗卸船機在上海港的使用和國產(chǎn)1600t/h斗輪卸船機在青島港的使用。廣州港和湛江港的400 t/h氣力卸船機盡管已分別運行了20年和16年，但經(jīng)技術(shù)改造后目前仍在使用。氣力卸船機過去一直受噪聲大、能耗大等缺點的制約，使用受到限制，如在上海港的250 t/h氣力卸船機就被進口埋刮板卸船機所取代。近來，氣力卸船機的這些缺點被技術(shù)進步所克服，氣力卸船機特別是小型流動式氣力卸船機又受到港口的重視。近兩年投產(chǎn)的國內(nèi)大宗散貨碼頭，不論是公用碼頭

12、還是業(yè)主碼頭，凡接卸礦石、煤炭者一律選用了較大型的橋式抓斗卸船機，而糧食碼頭，主要是業(yè)主碼頭，連續(xù)卸船機的使用又占有較高的比例。表4是近期國內(nèi)典型散貨碼頭卸船機械的設(shè)備情況。表3 近期國內(nèi)典型散貨碼頭卸船設(shè)備用 戶制 造 商機 型物 料-1交 貨 期寶鋼Kone橋式抓斗礦石煤1 8001998福州電廠Kone橋式抓斗煤炭1 2501998珠海港三菱橋式抓斗煤炭1 5001998揚州二電廠Caillard橋式抓斗煤炭1 4001998北侖電廠Krupp橋式抓斗煤炭1 6501998太倉電廠上海港機廠橋式抓斗煤炭1 2501998青島港振華公司橋式抓斗礦石2 5001998大連北良布勒埋刮板糧食1

13、 0001999防城糧食局上海港機廠波狀擋邊帶式糧食8001999廣州糧食局水運所氣力糧食1001999廣州港水運所氣力糧食40019991.2 國外連續(xù)卸船機的發(fā)展情況近來國外在連續(xù)卸船機的發(fā)展方面體現(xiàn)出兩大趨勢，在專業(yè)化大型散貨碼頭上接卸礦石、煤炭等流動性較差的重散貨，趨向于采用大型高效的連續(xù)卸船機，機型主要有鏈斗、斗輪和螺旋式，表3是某些國家和地區(qū)的著名連續(xù)卸船機制造商近期投產(chǎn)的大型連續(xù)卸船機典型產(chǎn)品情況。另一方面，對于接卸化肥、糧食、飼料甚至水泥等流動性較好的輕散貨，國外一些廠商推薦采用小型、流動式、多用途的連續(xù)卸船機，某些公司強調(diào)，應(yīng)把設(shè)備機動性作為設(shè)計的關(guān)鍵要素，設(shè)計人員考慮的關(guān)鍵

14、問題是流動性、較高的能力、能量效率、無損耗作業(yè)、無泄漏系統(tǒng)、減少磨損、降低噪聲等。日本住友公司目前正在開發(fā)300th800t/h的壓帶式連續(xù)卸船機以適應(yīng)中小船舶的卸船作業(yè)，以及用來替代今后數(shù)年內(nèi)將要淘汰的用于卸船的旋轉(zhuǎn)型抓斗起重機。1.3 國內(nèi)連續(xù)卸船機發(fā)展方向 引進機型國產(chǎn)化在我國港口除繩斗式連續(xù)卸船機之外，其它種類的連續(xù)卸船機都有應(yīng)用，而國產(chǎn)連續(xù)卸船機僅限于鏈斗、斗輪和氣力等少數(shù)幾種機型。改革開放以后我國從國外引進的各型連續(xù)卸船機，今后將逐步進入主要部件乃至整機的更新?lián)Q代時期，這些機型都有必要實現(xiàn)國產(chǎn)化。擴充國產(chǎn)連續(xù)卸船機的機型和品種，實現(xiàn)引進機型的國產(chǎn)化，是今后我國繼續(xù)開發(fā)連續(xù)卸船機的重

15、要課題之一。提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用可靠性國產(chǎn)連續(xù)卸船機的制造歷史較短，受設(shè)計制造經(jīng)驗和國內(nèi)技術(shù)條件制約，難免會存在一些不足，給使用者帶來不便。我國近兩年在礦石、煤炭卸船碼頭上大量采用橋式抓斗卸船機，也正好說明連續(xù)卸船機在我國港口使用尚有不盡人意之處。一般來說，連續(xù)卸船機構(gòu)造比較復(fù)雜，使用維護技術(shù)水平相對要求較高，這使得連續(xù)卸船機必須具有更高的產(chǎn)品質(zhì)量和使用可靠性。繼續(xù)開發(fā)連續(xù)卸船機必須吸取已開發(fā)機型的經(jīng)驗教訓(xùn)，吸收國外產(chǎn)品的長處，特別注意現(xiàn)有機型在實際使用中暴露的問題，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用可靠性上下功夫。設(shè)備的大型化與高效率在運量穩(wěn)定的大型專業(yè)化散貨碼頭上使用大型高效的連續(xù)卸船機，可以充分發(fā)揮連續(xù)

16、卸船機效率高、能耗低、對環(huán)境污染小、貨損少、可自動運行的優(yōu)點，連續(xù)卸船機的生產(chǎn)率越高，這些優(yōu)點發(fā)揮得越充分。國外近來投產(chǎn)的大型鏈斗和斗輪卸船機生產(chǎn)率大多在2000t/h以上，最大已達7200t/h，且有進一步提高的趨勢。目前國產(chǎn)連續(xù)卸船機的最大生產(chǎn)率只有1600t/h，隨著港口建設(shè)的發(fā)展，以及連續(xù)卸船機自身質(zhì)量和使用可靠性的提高，更高效率的連續(xù)卸船機一定會有市場需求。 高質(zhì)量的牽引承載構(gòu)件牽引承載構(gòu)件是連續(xù)卸船機的核心，不論是牽引鏈條還是提升膠帶，或是旋轉(zhuǎn)螺旋，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響連續(xù)卸船機整機的正常運行。目前國內(nèi)運行的連續(xù)卸船機，不論是引進還是國產(chǎn)，其牽引承載構(gòu)件全部采用的是進口件。國內(nèi)連續(xù)卸

17、船機用戶已開始嘗試用國產(chǎn)牽引承載構(gòu)件來替代進口產(chǎn)品，也取得了一些成績，但客觀上講，國產(chǎn)牽引承載構(gòu)件與進口件還存在相當差距。引進機型國產(chǎn)化，或者開發(fā)更高效率的連續(xù)卸船機，研制牽引承載構(gòu)件是關(guān)鍵。希望國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展，能提供連續(xù)卸船機所需的高質(zhì)量牽引承載構(gòu)件，更重要的是連續(xù)卸船機開發(fā)者，聯(lián)合有關(guān)牽引承載構(gòu)件生產(chǎn)者，共同開發(fā)適合連續(xù)卸船機的高質(zhì)量牽引承載構(gòu)件。 機動性與實用化前文已經(jīng)提到，對用于輕散貨的連續(xù)卸船機，國外有些公司強調(diào)把設(shè)備的機動性作為設(shè)計考慮的關(guān)鍵要素。事實上，對于我國的廣大中小港口，生產(chǎn)效率適中、質(zhì)量優(yōu)良、機動靈活的機型可能會取得更好的效果。如果要滿足高效作業(yè)的需求，可以數(shù)機

18、平行作業(yè)。一地作業(yè)完成后，可以方便地通過公路轉(zhuǎn)移到他地作業(yè)，以充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率。 通用性與多用途一般來講，連續(xù)卸船機對貨種比較挑剔，用于某種散貨時發(fā)揮較高的效率，而用于另一種散貨時則不然。應(yīng)開發(fā)對貨種適應(yīng)性強的小型連續(xù)卸船機，以便于貨源不是十分穩(wěn)定的中小港口適應(yīng)市場變化，這就會增強產(chǎn)品競爭能力。如果在連續(xù)卸船機上附加裝船功能，甚至設(shè)置旋轉(zhuǎn)吊臂，將卸船、裝船和起重功能集合為一體，則非常適用于需要貨物雙向流動的港口。若小型流動式連續(xù)卸船機既有自備內(nèi)燃動力，又能連接外部電源，則可大大拓展其使用范圍。 促進港機更新?lián)Q代目前我國還存在大量的通用碼頭使用普通門座起重機裝卸散貨的現(xiàn)象，如果能開發(fā)一種通

19、用性較強的連續(xù)卸船機用來替代通用門座起重機裝卸散貨，將很好地改善此種局面。日本住友公司開發(fā)的300t/h800 t/h壓帶式連續(xù)卸船機用來替代旋轉(zhuǎn)型抓斗起重機，此事可供借鑒。1.3.8 特種貨物裝卸港口裝卸瀝青、硫磺和石灰等危險貨物時，作業(yè)環(huán)境十分惡劣，如果使用連續(xù)型裝卸設(shè)備，可方便地控制危險貨物外泄，使作業(yè)環(huán)境大大改善。目前我國在此方面的應(yīng)用不多，市場前景廣闊。 自動化運轉(zhuǎn)技術(shù)連續(xù)卸船機可以方便地使取料頭在船艙內(nèi)按設(shè)定路線取料，實現(xiàn)自動化運轉(zhuǎn)。我國目前使用的連續(xù)卸船機的自動化運轉(zhuǎn)技術(shù)，包括遙控作業(yè)技術(shù)大多從國外引進。今后我們一方面要使這些自動化運轉(zhuǎn)技術(shù)、遙控作業(yè)技術(shù)國產(chǎn)化；更重要的是要開發(fā)新

20、技術(shù)，使連續(xù)卸船機單機的自動化運轉(zhuǎn)與整個碼頭，乃至整個港口的工藝流程控制、物流管理、生產(chǎn)調(diào)度和企業(yè)管理甚至港航監(jiān)督結(jié)合在一起。機型優(yōu)化與技術(shù)進步隨著技術(shù)的進步，現(xiàn)代高新技術(shù)在連續(xù)卸船機上的使用將越來越多，相應(yīng)也提高連續(xù)卸船機的技術(shù)性能。此外，圍繞降低連續(xù)卸船機的能耗，減少貨損、機件磨損和環(huán)境污染等的研究也將進一步深入。2 連續(xù)卸船機的設(shè)計2.1 連續(xù)卸船機的工作原理工作原理是，物料由鏈斗提升機提取，卸到回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤附近的料槽內(nèi)，由臂架皮帶機送進大車中的中心料斗，再經(jīng)過下面的雙料斗直接卸到汽車或火車內(nèi)，或者流到皮帶機小車上，經(jīng)坑道皮帶機轉(zhuǎn)庫場存放。見圖2。圖2主體構(gòu)造圖 連續(xù)卸船機結(jié)構(gòu)連續(xù)卸船機結(jié)構(gòu)

21、見圖3。4312圖3連續(xù)卸船機結(jié)構(gòu)連續(xù)卸船機主要組成部分：1.BE回旋機構(gòu)。2.前大梁。3.前大梁回轉(zhuǎn)機構(gòu)。2. BE回旋機構(gòu)BE回旋機構(gòu)見圖4。圖4BE回旋機構(gòu)BE回旋機構(gòu)包含料斗，回旋機構(gòu)可作360回轉(zhuǎn)，挖掘部分可作035。2. 前大梁前大梁部份主要由中空的大梁、連接桿、配重等組成。通過液壓缸的驅(qū)動可作向上35，向下22擺動。見圖4。圖4 前大梁2.回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)見圖5。圖6 回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)由六臺帶減速機的驅(qū)動電動機、1個大齒輪6個小齒輪、回轉(zhuǎn)軸承等組成?？勺魅?70（右160，左110）旋轉(zhuǎn)運動。回轉(zhuǎn)機構(gòu)中間部分是空心的用于卸料。連續(xù)卸船機主要參數(shù)設(shè)計連續(xù)卸船機已經(jīng)像大型化、高效率、

22、低損耗的方向發(fā)展，按照上述發(fā)展趨勢，選擇的連續(xù)卸船機的主要參數(shù)為：整機： 卸礦石3500t/h；卸煤2000t；3； 煤密度0.8 t/m3；回轉(zhuǎn)角度：全360起伏角度：-1835起伏中心至旋轉(zhuǎn)中心間距離：L1=1m挖掘面高度H232m圖7連續(xù)卸船機結(jié)構(gòu)示意圖2.3 連續(xù)卸船機其他設(shè)計參數(shù)連續(xù)卸船機其他設(shè)計參數(shù)見表4。表-4 卸船機設(shè)計參數(shù)起伏角度:起伏中心至旋轉(zhuǎn)中心高距離:L1=1m大梁長度:L2=mBE中心至大梁旋轉(zhuǎn)副距離：L3=m大梁旋轉(zhuǎn)中心高度：H1=mBE高度:H2=m回轉(zhuǎn)機構(gòu)重心設(shè)計見表5。表-5重心參數(shù)工位條件作業(yè)時空載時靜止狀態(tài)BE回轉(zhuǎn)角0180180擺幅最大最大0起伏角: （

23、）下限水平上限靜止-150358重量： G (t)重心X0 (m)Y0 (m)轉(zhuǎn)矩Mx0=G|X0|My0=G|Y0|挖掘阻力見表6。表-6 挖掘阻力參數(shù)起伏角： （）下限水平-150挖掘阻力：前側(cè)阻力 F(t) 66挖掘阻力： Md=F|H2-L2sin-H1| (tm)挖掘彎矩: Td=F|L2cos-L1+L3| (tm)318風載荷見表7。表7-(1)風載荷參數(shù)風速（載荷計算） V0=55m/s作業(yè)時空載時靜止時大梁起伏角 （）下限水平上限靜止角度-150358橫風風負荷W1 (t)風壓中心X1 (m)Y1 (m)轉(zhuǎn)矩Tw=W1X1 (tm)縱風風負荷W2 (t)風壓中心Y2 (m)表

24、-7（2）BE部分風載荷參數(shù)BE部分風載荷重量除外（BE部分在船艙內(nèi)）作業(yè)時退避時作業(yè)時風速V1= 20m/s20m/s陣風時風速V2=35m/s風生成最大回轉(zhuǎn)扭矩時的起伏角m 8度風生成的最大回轉(zhuǎn)扭矩Twm=Max(Tw)=2769.078(tm)陣風時生成的最大回轉(zhuǎn)扭矩Twg=Twm(v2/v0)2=1121.362(tm)力矩計算見表8。表-8 力矩參數(shù)作業(yè)時空載時靜止狀態(tài)大梁起伏角-150358偏心力矩Mx0 (tm)挖掘阻力矩Md (tm)-慣性力矩Mi=0.05My0 (tm)風載荷轉(zhuǎn)矩橫風 (tm)Mw1=W1Y1(v1/v0)2縱風 (tm)Mw2=W2Y2(v1/v0)2轉(zhuǎn)矩

25、合計M1=Mx0+Md+Mi (tm)M2=(Mx0+Md)2+Mw121/2M3=Mx0+Md+Mw2回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩見表9。表-9轉(zhuǎn)矩參數(shù)1)回轉(zhuǎn)軸自身阻力:形式:外齒式傳動直徑: d=m摩擦系數(shù): =2) 所要扭矩大梁起伏角作業(yè)時空載時靜止狀態(tài)-150358克服自重用T0=Gd/2 (tm)摩擦轉(zhuǎn)矩Ts1=2.5M1 (tm)Ts2=2.5M2 (tm)Ts3=2.5M3 (tm)克服挖掘用Td (tm)318-克服慣性用Ti=0.05Mx0 (tm)克服風負荷Tww=tw(v1/v0)2 (tm)所需扭矩T1=T0+Ts1+Td+Ti (tm)總計T2=T0+Ts2+Td+Tww (tm)

26、T3=T0+Ts3+Td (tm)T4=T0+Ts2+Td+Tw12 (tm)Tw12=Tww(12/v1)2:12m/s時的克服風載荷的扭矩2.4 連續(xù)卸船機驅(qū)動電機功率的計算及電機選擇2.4.1 電機選擇1) 電機容量電機容量見表10。表-10 電機參數(shù)減速機減速比 i效率m回轉(zhuǎn)小齒輪/大齒輪小齒輪齒數(shù) Z117大齒輪齒數(shù) Z2217效率r電機軸所需輸出扭矩:電機額定范圍時電機過載時作業(yè)時空載時作業(yè)時空載時大梁回轉(zhuǎn)速度 N (rpm)合計所需扭矩 T (tm)Max(T3,T4)Max(T1,T2)電機轉(zhuǎn)速 n=NiZ2/Z1 (rpm)電機軸所需輸出扭矩: TM= 1000TZ1/(iZ

27、2mr) (kgm) 電機額定轉(zhuǎn)速 n0=950/2000rpm所需電機容量額定范圍內(nèi)時風速條件作業(yè)時 P1=Tmn0/974=kW:12m/sec空載時 P2=Tmn0/974=kW:12m/sec過載時作業(yè)時 P2=Tmn0/974/1.2=kW:20m/sec空載時 P3=Tmn0/974/1.2=kW:20m/sec2) 電動機電動機參數(shù)見表11。表-11 電動機參數(shù)額定輸出功率: Pr=22/15kw數(shù)量 K= 6臺總額定輸出功率: Pra=Prk=132/90kw額定扭矩: Tr=974Pr/n0=22.55579/7.305kgm2.4.2. 所需系統(tǒng)驅(qū)動扭矩所需系統(tǒng)驅(qū)動扭矩見表

28、12。表-12 驅(qū)動扭矩參數(shù)動力數(shù)量 k=6臺一般風速時大梁最大起伏角m=12陣風時風速 v3=35m/s陣風時扭矩 Twg=1121.362tm每個減速器所需的輸出扭矩 Ts15.06443kgm 額定轉(zhuǎn)矩 25kgmTs=1000(Twg-T0-Ts2)Z1/(IZ2k)2電機軸GD2的計算見表13。表-13 GD2參數(shù)電機 GD2M=40kgm26臺=240kgm2減速器GD21=0kgm26臺=0kgm2減速器本體部分1kgm2聯(lián)軸器0kgm2輸出軸重量(kg)軸徑(m)100.052/2/i26=0.0000000905kgm2小齒輪重量(kg)外徑(m)內(nèi)徑(m)GD22=G*(D

29、2+d2)/2/i2k200kgm2回轉(zhuǎn)部分Total GD2GD2=GD2M+GD21+Gd22+GD23=275.0548kgm22.4.4. 加速時所需扭矩 加速時所需扭矩見表14。表-14 扭矩參數(shù)電機制動方式電機最大扭矩限制 Tmax=1.4Tr=31.57811kgm加速時間設(shè)定 ta=加速時所需電機輸出扭矩加速所需扭矩Ta=GD2n0/375/ta/k=26.63967kgm狀態(tài)工作狀態(tài)空載時作業(yè)時大梁起伏角350無風時Ta0=1000(T1-Ti)Z1/(iZ2mr)/k+Ta風速12m/s時Ta1=1000T4Z1/(iZ2mr)/k+Ta風速20m/s時Ta2=Min(10

30、00T2Z1/(iZ2mr)/k+Ta,Tmax)過載最大扭矩輸出時加速時間 ta2 Secta2=GD2n0/375/(Tmaxk-1000T2Z1/(iZ2mr)2.4.5 電機選型圖8 電機示意圖減速器參數(shù):形式: 電動機直接結(jié)減速器電動機功率:22KW/15KW減速器型號: CPVFM-160A-911 減速比表4.1.2-1 減速器必要的輸出轉(zhuǎn)矩風速12m/s20m/s狀態(tài)作業(yè)時空載時作業(yè)時空載時啟動加速時陣風時大梁轉(zhuǎn)速(rpm)-大梁轉(zhuǎn)矩(t-m)1611減速器輸出軸轉(zhuǎn)速(rpm)-減速器輸出扭矩(kg-m)/臺81782601818426471121321035切應(yīng)力(t/臺)5

31、3541874140工作時間比80510530次/小時短期移動時間卸船機每年使用時間: 3000小時大梁回轉(zhuǎn)減速使用時間: 1500小時回轉(zhuǎn)軸承的選擇1) 回轉(zhuǎn)軸承使用條件:用途：斗輪式連續(xù)卸船機大梁回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作環(huán)境:室外,碼頭工作溫度：-1040工作狀態(tài):24小時連續(xù)作業(yè)大梁回轉(zhuǎn)情況: 30次/小時旋轉(zhuǎn)方向范圍：全270（右160，左110）移動時間：大梁回轉(zhuǎn)運動加載和持續(xù)停止5000小時/年大梁回轉(zhuǎn)運動2500小時/年使用壽命：以下計算方法的計算壽命為30年以上1）負載條件和負載率根據(jù)表格內(nèi)的負載條件（關(guān)于長期負載條件的按條件4的運轉(zhuǎn)時間比例進行壽命計算）2) 軸承數(shù)量1組3) 形式,尺寸

32、周轉(zhuǎn)輪傳動回轉(zhuǎn)軸承尺寸：Di= 5230D2=5820Dg=600模數(shù) 25齒數(shù)217變位系數(shù)4) 回轉(zhuǎn)驅(qū)動方式電機組數(shù)： 6組小齒輪齒數(shù)： 17 （正變位0.5）裝配示意圖-9 圖-9 裝配示意圖5) 載荷條件表-15載荷條件長期載荷條件短期載荷條件條件編號：1234567起伏角35-18-18-18-18+8-18載荷狀態(tài)無負荷有負荷有負荷有負荷地震時暴風時碰撞時風速無風無風1220-慣性力-移動時間比（%）570205-回轉(zhuǎn)速度（rpm)-推力重量 (t)小齒輪重量 (t)瞬時扭矩 (t-m)回轉(zhuǎn)扭矩 (t-m)齒面壓力 (t/1個)53 連續(xù)卸船機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計3.1 回轉(zhuǎn)齒輪設(shè)計與計

33、算2) 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1） 選用直齒圓柱齒輪傳動。2） 卸船機回轉(zhuǎn)機構(gòu)速度不高，故選用6級精度（GB10095-1988）。3） 材料選擇：小齒輪材料為42CrMo（調(diào)質(zhì)，齒面及齒根表面高頻淬火4856HRC），硬度為240270HBS；大齒輪材料為45#鋼（調(diào)質(zhì)，表面淬火4050HRC），硬度為197255HBS。4） 17 = 216.92，取Z2 = 217。3) 按齒面接觸強度設(shè)計（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1）選載荷系數(shù)Kt = 12）計算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩/25）查表得小齒輪齒面接觸疲勞強度極限，大齒輪齒面接觸疲勞強度極限6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7）取接觸疲勞壽命系數(shù)：K

34、HN1 = 0.98，KHN28）計算齒面接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)S = 13.2 幾何尺寸計算（1）計算分度圓直徑（2）計算中心距未變位時，變位后，（3）計算齒輪寬度（4）計算全齒高（5）跨齒數(shù)及公法線長度查表得跨齒數(shù)K = 3公法線長度3.2 回轉(zhuǎn)軸承選型前后軸承的精度對主軸旋轉(zhuǎn)精度的影響是不同的，當前軸承軸心有偏移量X1，后軸承偏移量為零的情況下，反映到主軸端部軸心的偏移為當后軸承有偏移X2，前軸承偏移為零的情況下，反映到主軸端部的偏移為這說明前軸承的精度對主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度影響較大。因此前軸承的精度應(yīng)選得高一些。此處前軸承選為滑動軸承，已具有了較高的精度。則后軸承選用滾動軸承。根據(jù)載

35、荷大小，由于滾子軸承中間主要元件是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也小。而球軸承中則主要點為接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，在載荷較小時，優(yōu)先選用。并且當軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時，或因軸受力而彎曲或傾斜時，會造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生傾斜。圓柱滾子軸承和滾針軸承對軸承的偏斜最為敏感，這類軸承在偏斜狀態(tài)下的承載能力可能低于球軸承?？紤]其要求能承受軸向載荷選用角接觸球軸承，由后支承處的支反力及后軸頸直徑，選用軸承代號7212AC的角接觸球軸承，P5等級。為能承受雙向軸向力，軸承采用一組背對背形式安裝。決定主軸軸承壽命的，有兩方面的因素：表層疲勞發(fā)生點蝕和因磨損而降低

36、精度。對于重載主軸和轉(zhuǎn)速接近或超過極限轉(zhuǎn)速的高速主軸，軸承失效可能是由于表層疲勞，但載荷相對來說不大，往往是以磨損后精度降低作為失效的依據(jù)。即決定主軸滾動軸承壽命的是精度，失效的原因是精度。為提高軸的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置的剛性，減小機器工作時軸的振動，常采用預(yù)緊的滾動軸承。此處采用在一對軸承中間裝入長度不等的套筒而預(yù)緊，預(yù)緊力有兩套筒的長度差控制。當軸受熱伸長時，預(yù)緊量將減少。4 回轉(zhuǎn)角度檢測裝置的設(shè)計角度檢測裝置是由傳感器,傳感齒輪和傳感器支架組成以配合檢測回轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度.4.1角度傳感器根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型.首先要考慮采用何種原理的傳感器.這需要分析多方面的因素之后

37、才能確定.因為,即使是測量同一物理量,但有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大小,被測位置對傳感器體積的要求,測量方式為接觸式還是非接觸式,信號的引出方法,有線或是非線的測量,傳感器的來源,國產(chǎn)還是進口,價格能否承受,還是自行研制,在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標.1） 靈敏度的選擇通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好,因為只有靈敏度高時,與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大,有利于信號的處理.但要注意的是,傳感器的靈敏度高與被測量無關(guān)的外界

38、噪聲也容易混入,也會被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度.因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號.傳感器的靈敏度是有方向性的.當被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器.如果被測量是多?向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好.2）頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件.實際上傳感器的響應(yīng)總有一定的延遲.希望延遲時間越短越好.傳感器的頻率響應(yīng)高,可測的信號頻率波頻寬,而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響,機械系統(tǒng)的慣性越大,因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低.在動態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點,穩(wěn)態(tài)

39、,動態(tài),隨機等響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過火的誤差.3）線性范圍傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍.從理論上講,在此范圍內(nèi),靈敏度保持定值,傳感器的線性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測量精度.在選擇傳感器時,當傳感器的種類確定以后,首先要看其量程是否滿足要求,則實際上,任何傳感器都不能保證絕對的線性,其線性度也是相對的.當所要求測量精度比較低時,在一定范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會給測量帶來極大的方便.4）穩(wěn)定性傳感器使用一段時間后,其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性.影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境.因此,要使傳感器具有良好

40、的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力.在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當?shù)拇胧?減小環(huán)境的影響.傳感器的穩(wěn)定性有定量指標,在超過使用期后,在使用前應(yīng)重新進行標定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化.在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格,要能夠經(jīng)受住長時間的考驗.5）精度精度是傳感器的一個重要的性能指標,它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量程度的一個重要環(huán)節(jié).傳感器的精度越高,其價格越昂貴.因此,傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以,不必選得過高.這樣就可以在滿足同一測量目的的更多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器.如果測量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用絕對量值精度高的.如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的傳感器,對某些特殊使用場合,無法選到合適的傳感器,則需自行設(shè)計制造傳感器,自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求.根據(jù)以上的原則,我們首先選用Fradm角度傳感器,Fradm公司從1918年起長期致力于高端機電產(chǎn)品的研發(fā)及生產(chǎn),是測機電產(chǎn)品的起源者,它生產(chǎn)的角度傳感器精度和可靠性極高,特別適合惡劣的工況環(huán)境.