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目錄 一 引言 .1 1 選題的目的和現(xiàn)實(shí)意義 .1 1.1 選題的目的 .1 1.2 選題的現(xiàn)實(shí)意義 .1 2 選題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .2 3 選題的研究方法（技術(shù)路線） 、主要觀點(diǎn)、創(chuàng)新之處 .2 3.1 選題的研究方法 .2 3.2 選題的主要觀點(diǎn)與創(chuàng)新之處 .3 二 鋅直線鑄錠機(jī)的用途工作環(huán)境及參數(shù) .4 1 用途及工作環(huán)境： .4 2 主要技術(shù)參數(shù)： .4 三 鋅直線鑄錠機(jī)整體設(shè)計(jì) .5 1 鋅直線鑄錠機(jī)工作原理 .5 2 鋅直線鑄錠機(jī)主要部件 .5 3 運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì) .6 3.1 鑄錠機(jī)運(yùn)行速度計(jì)算 .6 3.2 各零部件重力 .6 3.3 滾輪與軌道的靜摩擦力 .7 3.4 額定輸入功率計(jì)算 .7 3.5 實(shí)際輸入功率計(jì)算 .7 4 電動機(jī)的選擇 .7 四 鋅直線鑄錠機(jī)鏈條的設(shè)計(jì) .8 1 概述 .8 1.1 鏈傳動的特點(diǎn) .8 1.2 鏈條的種類與應(yīng)用 .8 2 通用輸送機(jī)用鏈條 .8 2.1 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的類型及構(gòu)造 .9 2.2 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中鏈條選擇計(jì)算的一般方法 .9 2.3 米制長節(jié)距輸送鏈 .12 3 鏈傳動的布置、張緊、安裝、潤滑與維護(hù) .14 3.1 鏈傳動的布置 .14 3.2 鏈傳動的張緊 .14 3.3 鏈傳動的安裝 .15 3.4 鏈傳動的潤滑 .16 3.5 鏈傳動的維護(hù) .17 五 鋅直線鑄錠機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) .18 1 機(jī)架結(jié)構(gòu)概論 .18 1.1 機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)則和要求 .18 1.2 機(jī)架結(jié)構(gòu)的選擇 .19 2 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 .19 2.1 載荷 .19 2.2 剛度要求 .20 2.3 強(qiáng)度計(jì)算 .21 2.4 桿系機(jī)架結(jié)構(gòu)的簡化方法 .21 3 梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .23 3.1 梁的設(shè)計(jì) .23 3.2 梁的計(jì)算 .24 4 桁架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .24 4.1 桁架的結(jié)構(gòu) .25 4.2 桁架的位移計(jì)算 .25 5 柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .26 5.1 柱的形狀 .26 5.2 柱和架的連接 .26 5.3 穩(wěn)定性計(jì)算 .26 六 鋅直線鑄錠機(jī)錠模組的的設(shè)計(jì) .28 1.鑄錠模的設(shè)計(jì) .28 2.錠模軸的設(shè)計(jì) .28 2.1 軸的用途及分類 .28 2.2 軸的材料 .28 2.3 各軸段直徑和長度的確定 .28 2.4 軸的校核計(jì)算 .28 3.錠模軸蓋的設(shè)計(jì) .29 致 謝 .30 參考文獻(xiàn) .31 附錄 .32 鋅直線鑄錠機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 摘要：本鑄錠機(jī)用于鋅液的鑄錠，與熔鋅感應(yīng)電爐配套使用。本鑄錠機(jī)是通過舀鋅機(jī)構(gòu)將電爐內(nèi) 鋅液舀入錠模中，主要通過自然冷卻方式（當(dāng)速度較快時(shí)，可輔以風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻）來使鋅液凝固成 鋅錠，并在頭輪位置脫模，沿卸錠輥道滑落到碼錠臺之上，除了碼錠及扒皮（將剛剛澆入錠模中的 鋅液表面的氧化皮清除，俗稱“扒皮” ）須人工操作外，其余過程全部為自動化操作。鑄錠機(jī)由尾 輪及張裝裝置、機(jī)架、錠模組、打印裝置、鏈條、傳動裝置、頭輪裝置、碰撞架、卸錠輥道、舀鋅 機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)、電控箱十二部分組成。本說明書主要是對鑄錠機(jī)的鏈條、錠模組和機(jī)架進(jìn)行分析計(jì)算 與設(shè)計(jì)的基本說明。 關(guān)鍵詞：鑄錠機(jī) 鏈條 錠模組 機(jī)架 分析計(jì)算與設(shè)計(jì) Zinc linear ingot casting machine Abstract：The machine is used for ingot casting of liquid zinc ,and supporting the use of molten zinc induction furnace . This ingot casting machine is through scoop the zinc organization the zinc fluid of the electric stove scoops up into the spindle module ,mainly through modules of natural cooling way (when fast, can be supplemented by fan forced cooling) to make liquid zinc solidified into zinc ingots, and in the first round, the place stripping down to discharge ingot roller ,along spindle unloading roller slide to the code spindle units above,in addition to code ingots and strips (to be just poured into the ingot mold in the liquid surface of zinc oxide removal, commonly known as strips) must be artificially operating outside, the rest of the process all for automation. Ingot casting machine is composed by the rear wheel and tensioning device , rack, spindle modules, print devices, chain, transmission device, the first round of the device, the collision planes, unloading roller spindles, scoop the zinc organization, fans, electric control box 12 parts. This instruction booklet is mainly to the ingot casting machine chain link, the spindle module and the rack to the analysis calculates and designs. Keywords：Ingot casting machine Chain Spindle module Rack Calculation and Design 1 一 引言 1 選題的目的和現(xiàn)實(shí)意義 1.1 選題的目的 有色金屬是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)材料，航空、航天、汽車、機(jī)械制造、電力、通 訊、建筑、家電等絕大部分行業(yè)都以有色金屬材料為生產(chǎn)基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代化工、農(nóng)業(yè) 和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，有色金屬在人類發(fā)展中的地位愈來愈重要。它不僅是世界上 重要的戰(zhàn)略物資，重要的生產(chǎn)資料，而且也是人類生活中不可缺少的消費(fèi)資料的重要 材料。 鋅是僅次于鋁、銅的第三個(gè)最主要的有色金屬。鋅主要用于鍍鋅、電池和壓鑄鋅 合金以及傳統(tǒng)的黃銅和青銅的生產(chǎn)。在冶煉鋅以濕法煉鋅的前景下，所形成產(chǎn)品多為 陰極片，而陰極片作為最初產(chǎn)品，有形狀不規(guī)則，厚度不均，易氧化，不便于儲存運(yùn) 輸?shù)热秉c(diǎn)且鋅市場交易有具體規(guī)格。因此在鋅冶煉中還有熔鑄環(huán)節(jié)，將鋅陰極片通過 融化澆鑄最終形成鋅錠。鋅陰極片的溶解過程由工頻感應(yīng)電爐完成，再由鑄錠機(jī)完成 澆鑄。 直線鑄錠機(jī)主要用于鋅錠的鑄錠，與感應(yīng)電爐配套使用，本鑄錠機(jī)是通過舀鋅機(jī) 構(gòu)將電爐內(nèi)鋅液舀入錠模中，主要通過自然冷卻方式來使鋅液固定成鋅錠，并在頭輪 位置脫模。這一過程，大大減少了人力物力，且大大加快了工作效率，使每天鋅錠的 產(chǎn)量直線上升。由此看出，鑄錠機(jī)對鋅的冶煉起到了至關(guān)重要的作用。 1.2 選題的現(xiàn)實(shí)意義 我國鋅冶煉廠的精鋅鑄錠，多年來一直處于人工操作的落后狀態(tài)，勞動強(qiáng)度極大。 如今，企業(yè)為了增強(qiáng)市場競爭力和快速響應(yīng)市場的變化而采用多種新技術(shù)的環(huán)境下， 革新傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段。 整條生產(chǎn)線組合形式靈活多變，能根據(jù)用戶的產(chǎn)能、場地大小等現(xiàn)場情況合理配 置直線鑄錠機(jī)長度，錠塊輸送形式及堆碼裝置的組合形式。 整條生產(chǎn)線為開放式配置，既便于直線鑄錠機(jī)的穩(wěn)定工作，又方便了生產(chǎn)線與熔 鋅爐等設(shè)備的配置，同時(shí)也便于日常德維修操作；一旦設(shè)備發(fā)生故障，能方便的事實(shí) 人工堆碼，從而有效減少設(shè)備停產(chǎn)影響。 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和市場競爭的加劇，傳統(tǒng)的鑄錠方式已成為企業(yè)中產(chǎn)品 快速上市的瓶頸，企業(yè)迫切需要提高鑄錠的效率。鋅直線鑄錠機(jī)是鋅冶煉行業(yè)中的重 2 要設(shè)備，它大大提高了鋅鑄錠的效率，減少了工人的勞動強(qiáng)度和工作時(shí)間，同時(shí)也降 低了生產(chǎn)成本。因此，快速實(shí)現(xiàn)鑄錠機(jī)設(shè)計(jì)已成為企業(yè)的迫切要求。鑄錠機(jī)的設(shè)計(jì)在 鑄錠的理論和應(yīng)用上都得到了迅速發(fā)展，大大提高了鑄錠的效率，對保證產(chǎn)品質(zhì)量， 提高生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期等都具有重要意義。 2 選題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 （1）國外研究現(xiàn)狀 國外鋅的消耗量很大，這使得鋅冶煉行業(yè)得以快速發(fā)展。隨著鋅冶煉的快速發(fā)展， 鋅鑄錠也要快速發(fā)展來適應(yīng)其消耗。鑄錠機(jī)的生產(chǎn)自然而然就要加緊。國外鑄錠機(jī)的 現(xiàn)狀以處于穩(wěn)步發(fā)展階段，以普遍應(yīng)用到冶煉領(lǐng)域。 （2）國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2008 年中國鋅行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張，國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)鋅產(chǎn)業(yè)向 高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)新增投資項(xiàng)目投資逐漸增多。投資者對鋅行業(yè)的關(guān)注 越來越密切，這使得鋅行業(yè)的發(fā)展研究需求增大。隨著鋅的需求增大，鑄錠機(jī)就成為 企業(yè)快速發(fā)展必不可少的工具。我國鑄錠機(jī)還處在發(fā)展階段，相信在未來幾年時(shí)間里， 它將普遍應(yīng)用到冶煉領(lǐng)域。 3 選題的研究方法（技術(shù)路線） 、主要觀點(diǎn)、創(chuàng)新之處 3.1 選題的研究方法 （1）文獻(xiàn)研究法：通過查閱與本課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料，及時(shí)了解本課題的研究進(jìn) 程，全面掌握相關(guān)信息，為課題研究提供科學(xué)的論證依據(jù)、研究導(dǎo)向。 （2）觀察法：為了了解事實(shí)真相，從而發(fā)現(xiàn)某種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。通過現(xiàn)場的 觀察，以便能更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)。 （3）行動研究法：對于本課題進(jìn)行試驗(yàn)研究，將采用行動研究方法，邊實(shí)驗(yàn)，邊 總結(jié)，邊推廣。 （4）個(gè)案研究法：抓住典型實(shí)例，針對課題實(shí)施前后其計(jì)算、設(shè)計(jì)與校 （5）網(wǎng)上調(diào)查法：利用網(wǎng)絡(luò)的便利性，作相關(guān)查閱與調(diào)查，及時(shí)指導(dǎo)與調(diào)整下步 行動。 （6）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法：經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法是根據(jù)實(shí)踐所提供的事實(shí)，分析概括現(xiàn)象，挖掘現(xiàn) 有的經(jīng)驗(yàn)材料，并使之上升到理論的高度，以便更好地指導(dǎo)新的實(shí)踐活動的一種研究 方法。關(guān)鍵是要能夠從透過現(xiàn)象看本質(zhì)，找出實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中的規(guī)律；從而更好地更加理 3 性地改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)。 3.2 選題的主要觀點(diǎn)與創(chuàng)新之處 （1）主要觀點(diǎn) 鑄錠機(jī)的設(shè)計(jì)對鋅的鑄錠具有奠基性，促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展，全面提高了鑄錠的效 率。大大減少了人力物力，節(jié)約了成本。 鑄錠機(jī)的設(shè)計(jì)至少要滿足下列幾個(gè)條件：整體策劃；符合普遍使用的規(guī)律； 符合拆裝簡便的條件；所有資源在一個(gè)統(tǒng)一框架下建設(shè)，根據(jù)具體需求，要成為 一個(gè)整體。要滿足這些條件，絕對不是簡單購買各廠家的資源、或大量搜集資料就可 以的，不是量大就有效，需要大量的資源，但不是簡單量的積累。 我認(rèn)為，鑄錠機(jī)應(yīng)采取整體規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)，購買資源要有機(jī)整合到系統(tǒng)中，組 織區(qū)域內(nèi)共建共享。 （2）創(chuàng)新之處 本研究的創(chuàng)新之處在于突破了以往關(guān)于人工鋅鑄錠的認(rèn)識，發(fā)掘并開發(fā)利用鑄錠 機(jī)的功能和價(jià)值。并將此與當(dāng)前有色金屬的冶煉現(xiàn)實(shí)需要結(jié)合起來，力圖建構(gòu)一種有 效的新模式。 4 二 鋅直線鑄錠機(jī)的用途工作環(huán)境及參數(shù) 1 用途及工作環(huán)境： 1.1 用途：本鑄錠機(jī)用于鋅液的鑄錠，與熔鋅感應(yīng)電爐配套使用。 1.2 工作環(huán)境： 海拔不超過 2000m。 環(huán)境溫度-2540。 使用地區(qū)最濕月最大相對濕度的月均值不大于 90%。 周圍無爆炸性氣體及嚴(yán)重?fù)p壞金屬和絕緣的腐蝕性氣體。 沒明顯的振動和顛簸。 設(shè)備應(yīng)安裝在通風(fēng)較好的室內(nèi)。 2 主要技術(shù)參數(shù)： 生產(chǎn)能力 6t/h 頭尾輪中心距 運(yùn)行速度 1000mm/min 鋅錠重量 25kg/件 錠模中心距 250mm 錠模數(shù) 118 件 設(shè)備總重 9.1t 傳動裝置電機(jī)功率 1.5kW 舀鋅機(jī)構(gòu)電機(jī)功率 0.55kW 風(fēng)機(jī)電機(jī)功率 1.1kW 總功率 5.35kW 5 三 鋅直線鑄錠機(jī)整體設(shè)計(jì) 1 鋅直線鑄錠機(jī)工作原理 鑄錠機(jī)是通過舀鋅機(jī)構(gòu)將電爐內(nèi)鋅液舀入錠模中，主要通過自然冷卻方式（當(dāng)速 度較快時(shí)，可輔以風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻）來使鋅液凝固成鋅錠，并在頭輪位置脫模，沿卸錠 輥道滑落到碼錠臺之上，除了碼錠及扒皮（將剛剛澆入錠模中的鋅液表面的氧化皮清 除，俗稱“扒皮” ）須人工操作外，其余過程全部為自動化操作。 2 鋅直線鑄錠機(jī)主要部件 鑄錠機(jī)由尾輪及張裝裝置、機(jī)架、錠模組、傳動裝置、頭輪裝置、鏈條、碰撞架、 卸錠輥道、舀鋅機(jī)構(gòu)、風(fēng)機(jī)、機(jī)旁控制箱、打印裝置十二部分組成。 2-1 尾輪及張緊裝置：由尾輪、尾輪軸、滑塊座等組成。尾輪兩個(gè)，每個(gè)尾輪齒 數(shù)為 8。采用彈簧張緊結(jié)構(gòu)，當(dāng)鏈條因溫度變化或使用磨損后長度發(fā)生變化時(shí)，可自 動張緊鏈條，確保鑄錠機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。 2-2 機(jī)架：采用槽鋼和角鋼制成。分為兩段，在運(yùn)輸過程中拆開，安裝時(shí)再連接 成整體。 2-3 錠模組：由錠模、定模軸、軸蓋等組成。錠模數(shù)量 118 件（106 塊正常錠模， 12 塊底座錠模） 。當(dāng)鑄錠機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由鏈條拖動錠模移動。鑄錠機(jī)工作時(shí)，上鏈條為 緊邊，下鏈條為松邊。 2-4 傳動裝置 2-4-1 由減速機(jī)架、擺線針輪減速機(jī)（配有電磁調(diào)速電動機(jī)） 、大小齒輪組成。 電機(jī)輸出動力通過擺線針輪減速機(jī)和齒輪副兩次減速后傳遞到頭輪軸上，拖動鏈條及 錠模運(yùn)行。 2-4-2 調(diào)速電機(jī)的調(diào)速范圍為 1251250r/min，無級調(diào)速。可根據(jù)電爐生產(chǎn)工況， 調(diào)節(jié)鑄錠機(jī)的運(yùn)行速度。調(diào)速電機(jī)功率 N=2.2kW。 2-4-3 擺線針輪減速機(jī)的型號為 XWED95-2537-2.2，i=2537，減速比 i=2537。 2-4-4 齒輪副齒數(shù)分別為 66（大齒輪）和 22（小齒輪） ，減速比為 i=3。 2-5 頭輪裝置：由頭輪、頭輪軸、對開式四螺柱斜滑動軸承座等組成。頭輪兩個(gè)， 每個(gè)頭輪齒數(shù)為 8。由傳動裝置電機(jī)供給的傳動力通過頭輪軸傳遞到頭輪上，頭輪帶 動鏈條及錠模運(yùn)行。 6 2-6 鏈條：由滾子、卡板、鏈板、軸套等組成。 2-7 碰撞架：其作用是讓錠模在翻模時(shí)擊打在碰塊上，從而使鋅錠順利脫模。 2-8 卸錠輥道：由輥筒、機(jī)架及卸錠翻板組成。其作用是使脫模后的鋅錠沿輥筒 滑下并通過卸錠翻板翻落在碼錠臺上。翻落到碼錠臺上的鋅錠為正面（無商標(biāo)的面） 朝上，以便于碼錠操作。 2-9 舀鋅機(jī)構(gòu)：由電機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、連桿、石墨勺夾持器、石墨勺等組 成。舀鋅機(jī)構(gòu)的作用是從電爐爐膛內(nèi)將鋅液舀出，澆入錠模之中。其動作是與鑄錠機(jī) 運(yùn)行相協(xié)調(diào)的。 2-9-1 舀鋅機(jī)構(gòu)的動作可分為舀鋅過程和澆鋅過程兩個(gè)部分，舀鋅過程的時(shí)間 （一個(gè)周圈）為 8 秒。澆鋅過程（石墨勺尾部停留在錠模上方）的時(shí)間取決于鑄錠機(jī) 運(yùn)行的速度。鑄錠機(jī)運(yùn)行的速度越快，則停留時(shí)間越短；鑄錠機(jī)運(yùn)行的速度越慢，則 停留時(shí)間越長。整個(gè)動作的頻率不宜大于 4 次/min。舀鋅過程和澆鋅過程的切換通過 行程開關(guān)來控制。 2-10 風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)的作用是吹風(fēng)至鋅錠表面，加速其冷卻。風(fēng)機(jī)的型號為 T35- 11-4，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率 N=1.1kW,轉(zhuǎn)速 n=2900r/min，具體參數(shù)見風(fēng)機(jī)使用說明。 2-11 機(jī)旁控制箱：機(jī)旁控制箱裝有交流接觸器、熱繼電器、調(diào)速器、斷路器、 指示燈、按鈕等電器元件，控制傳動裝置、舀鋅機(jī)構(gòu)和風(fēng)機(jī)的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 2-12 打印裝置：由拔叉、鋼字盒支臂、槽鋼支架等組成。其作用是在鋅錠上標(biāo) 明記號。 3 運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì) 3.1 鑄錠機(jī)運(yùn)行速度計(jì)算 錠模寬度（max） s=中心距2/錠模數(shù)=233mm 故鏈條節(jié)距取 P=250mm。 澆鑄時(shí)間 (max) t=鋅錠重量/每秒產(chǎn)量=15s 鑄錠機(jī)運(yùn)行速度（max） V=s/t=0.016m/s 3.2 各零部件重力 錠模軸 1186.3710=7516.6N 鏈 條 7.623610=17936N 錠 模 1183610=42480N 鋅 錠 532510=13250N 7 軸 蓋 0.7523610=1770N 總重力：G=82952.6N 3.3 滾輪與軌道的靜摩擦力 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得鋼與鑄鐵的摩擦因數(shù)為 0.3，則靜摩擦力為： F= G=24885.78N 3.4 額定輸入功率計(jì)算 Pw=F*V=0.40kw 3.5 實(shí)際輸入功率計(jì)算 Pf=PwK=0.54kw（負(fù)載因素 K=1.35） 4 電動機(jī)的選擇 根據(jù)需要，選用擺線針輪二級傳動減速機(jī)，其效率是 0.85，頭輪所在處的1 滑動軸承傳動效率為 0.97，則輸入的功率為2 Pd=Pf/ =0.655kw總 又 n= =0.5r/mind106v 式中 v鑄錠機(jī)運(yùn)行速度，單位 m/s； d齒輪分度圓直徑，單位 mm。 d= =653.25mmz180sinp 其中 p節(jié)距，單位 mm； Z齒數(shù)，且 z=8 根據(jù) Pd=0.655kw 和 n=0.5r/min，選用型號為 XWED95-2537-2.2，i=2537 的擺線 針輪減速機(jī)，電機(jī)選用 P=2.2kw。 8 四 鋅直線鑄錠機(jī)鏈條的設(shè)計(jì) 1 概述 1.1 鏈傳動的特點(diǎn) 鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動，可作傳動用、輸送用、拽引提升用以 及許多結(jié)構(gòu)巧妙的性能特異的專門用途。它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點(diǎn)。由于 它具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動大、效率高、傳動比準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)、緊湊、經(jīng)濟(jì)、耐用和維 修保養(yǎng)容易等主要特點(diǎn)，使鏈傳動在國民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。 與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的 平均傳動比，傳動效率高；又因鏈條不需要像帶張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓 力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結(jié) 構(gòu)較為緊湊；同時(shí)，鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠(yuǎn)距離傳動 時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便得多。 鏈傳動的主要缺點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定 的瞬時(shí)傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜用在載荷變化很大、高速和 急速反轉(zhuǎn)的傳動中。 鏈傳動主要用在要求工作可靠，兩軸相距較遠(yuǎn)，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及 其他不宜采用齒輪傳動的場合。 1.2 鏈條的種類與應(yīng)用 動力傳動、物料輸送和拽引提升是鏈條應(yīng)用最廣泛的三個(gè)基本領(lǐng)域。通常就以此 把鏈條劃分四大類即傳動鏈、輸送鏈、拽引鏈和無所不包的特種專用鏈。但是以用途 來劃分鏈條類別時(shí)并沒有明確的界限，對有些鏈條，既可作傳動用，也可作輸送或拽 引用。 2 通用輸送機(jī)用鏈條 輸送鏈主要用來輸送工件、物品和材料，可以直接用于各種機(jī)械上，也可以組成 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)作為一個(gè)單元出現(xiàn)。由于其具有適應(yīng)范圍廣低速和中速、耐熱、耐腐 蝕、耐沖擊；平均傳動比一定易于實(shí)現(xiàn)同步輸送；重量輕、體積小、可靠、易維 9 護(hù)保養(yǎng)等特點(diǎn)，因此，鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)獲得了廣泛的應(yīng)用，而輸送鏈則用途更廣。 2.1 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的類型及構(gòu)造 由于輸送鏈在鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)上的作用主要是拽引和承重，拽引功能主要借助鏈條實(shí) 現(xiàn)推、刮、托、提等動作將物料輸送到一定距離之外，而承重功能則是指輸送對象的 重量主要由輸送鏈條本身來承擔(dān)，但承重的部位可以視需要而有所不同。有的直接放 置在鏈板上或滾子上；有的放置在附件上，如延長銷軸上、鏈板附件上或特殊結(jié)構(gòu)鏈 條的平頂面上等。 一般情況下，輸送鏈的工作邊均在軌道上運(yùn)行（即鏈板在軌道上滑行或鏈條的滾 子在軌道上滾動運(yùn)行） ，而返回的一邊則有兩種情況，一種是非連續(xù)式的，即返回邊是 懸空的，這是一種常見的情況；另一種是連續(xù)式的，即返回邊也在軌道上運(yùn)行。由于 本鑄錠機(jī)的鑄錠模要裝在鏈條上，隨同鏈條一起運(yùn)動，固本鑄錠機(jī)鏈條采用連續(xù)式的。 2.2 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中鏈條選擇計(jì)算的一般方法 輸送鏈的選擇應(yīng)根據(jù)輸送物的種類、重量、尺寸以及要求的輸送類型、速度、距 離、環(huán)境等條件來決定，一般按下列順序來進(jìn)行。 （1）確定輸送的條件； （2）初步選擇輸送機(jī)類型和鏈條品種； （3）計(jì)算作用在鏈條上的張力； （4）確定鏈條的品種、規(guī)格及尺寸。 2.2.1 確定輸送的條件 （1）輸送物的狀態(tài)與所采用的容器，以及輸送對象的重量和尺寸大小等。 （2）輸送的路線（水平、傾斜或垂直；直線或彎道） 、輸送的長度以及輸送的配 置等。 （3）輸送的條件。應(yīng)明確輸送量、輸送速度和輸送間隔；有無潤滑以及輸送物有 無容器、工裝板等。 （4）輸送的環(huán)境。主要是指溫度情況，有無藥物、水、濕度等腐蝕條件，有無玻 璃碎片、金屬粉、涂料屑和砂等磨損物的存在等。 2.2.2 初步選擇輸送機(jī)的類型和鏈條的品種 根據(jù)上述的輸送條件來初選出適合于輸送對象的輸送機(jī)類型，同時(shí)可以初選出鏈 條的品種，即米制長節(jié)距輸送鏈。再按下列公式初算一下預(yù)算張力 F 預(yù) ，然后對照相應(yīng) 標(biāo)準(zhǔn)中該種鏈條的最小極限拉伸載荷，從而暫取定一種鏈條的規(guī)格和相應(yīng)的鏈條尺寸， 10 然后按第 2.2.3 和 2.2.4 節(jié)進(jìn)行驗(yàn)算。 KWFTf.89預(yù) =9.86501.660.31.0 =19114.88N 式中 F 預(yù) 預(yù)算張力（ N） ； WT除鏈條外輸送物料的總重量（） ； f摩擦系數(shù)； K速度系數(shù)。 表 4-1 速度系數(shù) 鏈條速度 （m/min ） 15 以下 15-30 30-50 50-70 70-90 90-110 110-120 速度系數(shù) K 1.0 1.2 1.4 1.6 2.2 2.8 3.2 2.2.3 計(jì)算作用在鏈條上的張力 由于輸送的方式不同，所以計(jì)算公式也各不一樣，一般可按下列幾種輸送方式來 進(jìn)行張力計(jì)算。 （1）推式輸送機(jī)及刮板式輸送機(jī)（水平輸送） F=9.8（Mf 2+2.1qf1）s （2）頂托式輸送機(jī)及提式輸送機(jī)（本鑄錠機(jī)為頂托式） F=9.8（M+2.1q）f 1s =9.8（Ms+2.1qs ）f1 =9.8（1325+2.1 6970.26）0.3 =46929.89N 每掛鏈條承受的張力為 =23464.94N2F 以上各式中： F鏈條的最大張力（ N） ； M被輸送物料在單位長度上的重量（/m） ； s鏈輪中心距離； q鏈條及其附件的單位長度的重量（/m） ； 11 f1鏈條與軌道間的摩擦系數(shù)； f2物料與地板及側(cè)板間的摩擦系數(shù)。 2.2.4 鏈條的選定 由第 2.2.2 節(jié)選用的鏈條是初步的，應(yīng)按下列進(jìn)一步驗(yàn)算后才能予以確定。 FF 式中 F鏈條的許用張力，或稱許用拉伸載荷（ N） ，它等于 F= cnQ = ）（ 75130 =6300045000N 式中 Q鏈條的最小極限拉伸載荷（N） ； c載荷修正系數(shù)； n安全系數(shù)。 另外，當(dāng)采用以鏈條作為直接承載件時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算鏈板的接觸壓力、銷軸的剪切 應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。 表 4-2 安全系數(shù) n 鏈條速度 （m/min ） 20 30 40 50 60 70 安全系數(shù) n 5-7 6-9 7-10 8-13 9-15 10-17 由于 F/2=23464.94NF=6300045000N 故鏈條符合要求 2.2.5 計(jì)算所需功率 （1）水平輸送及傾斜輸送時(shí) P= ）（ kw60v.F = 60189.421. =0.86kw 通過上面的計(jì)算，再根據(jù)具體的輸送要求，可以從下文的通過輸送鏈標(biāo)準(zhǔn)中所提 供的各式各樣的附件來選擇能滿足工作要求的式樣。此外，也可以根據(jù)具體的使用條 件對附件搞變型設(shè)計(jì)或?qū)ｉT設(shè)計(jì)，也可找有關(guān)的工礦企業(yè)代為設(shè)計(jì)。 12 2.2.6 其他注意事項(xiàng) （1）為了保證輸送機(jī)能處于良好的使用狀態(tài)，應(yīng)安裝張緊裝置，其最小調(diào)整長度 =（軸間距離 x0.02）+ 剩余長度。 （2）鏈條與鏈輪應(yīng)有三個(gè)以上的齒相嚙合。 （3）多根鏈條并列使用時(shí)，應(yīng)注意鏈輪齒的相位一致，并且鏈輪盡量安裝在同一 軸上。 （4）如果輸送距離較長，同時(shí)又并列使用兩根以上鏈條，并且對鏈條的節(jié)距精度 要求又較高時(shí)，為了盡可能減少鏈條間的長度相對誤差，應(yīng)對鏈條進(jìn)行選配。同時(shí)還 應(yīng)采用成對切齒的鏈輪，以保證鏈輪齒的相位一致。 2.3 米制長節(jié)距輸送鏈 該鏈廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、制糖、制酒、陶瓷、造紙、林業(yè)和汽車等行業(yè)。該 產(chǎn)品的性能特點(diǎn)是同一鏈條的極限拉伸載荷對應(yīng)有多種節(jié)距系列。滾子有普通滾子 （S） 、大滾子（ D）和帶輪緣大滾子（F ） ，銷軸分為實(shí)心銷軸和空心銷軸兩種。本鑄 錠機(jī)選用的鏈條為節(jié)距為 P=250 的帶輪緣大滾子（ F）型鏈條。 2.3.1 關(guān)于長節(jié)距米制輸送鏈標(biāo)準(zhǔn) GB 8350-87 的說明 （1）該標(biāo)準(zhǔn)的鏈條節(jié)距值為米制整數(shù)（現(xiàn)行國內(nèi)外眾多的鏈條標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)采用 英制） 。 （2）該標(biāo)準(zhǔn)的鏈條節(jié)距值為 p=40-1000mm。節(jié)距的分檔范圍較多，節(jié)距的數(shù)值也 較大，適用于較長距離的輸送機(jī)。 （3）該標(biāo)準(zhǔn)的每一個(gè)鏈號都包括有多種不同節(jié)距的鏈條可供選擇（其中： M20、 M28、 M40、M56、 M80、M315、M450、M630 、M900 均有七種節(jié)距， M112、 M160、M224 均有八種節(jié)距， MC28 有五種節(jié)距， MC56、MC112、MC224 均 有六種節(jié)距） ，而他們的承載能力是等同的，所以說，節(jié)距的大小并不完全反映鏈條的 強(qiáng)度大小。 （4）該標(biāo)準(zhǔn)的鏈條結(jié)構(gòu)并不是完全是滾子鏈，還包括有套筒鏈，還有小滾子、大 滾子、帶邊滾子和空心銷軸等結(jié)構(gòu)。 （5）該標(biāo)準(zhǔn)的鏈長精度要求為 0-+0.25%，比傳動用滾子鏈和套筒鏈的鏈長精度要 求 0-+0.15%為低。當(dāng)并列使用兩根鏈條時(shí)，應(yīng)選配鏈長偏差相近的。 （6）該標(biāo)準(zhǔn)的鏈輪齒形（齒廓形狀及軸向齒廓）的要求比傳動用滾子鏈或套筒鏈 的鏈輪要求為低。 （7）該標(biāo)準(zhǔn)選用的一般步驟為：a）根據(jù)輸送機(jī)的要求來選定鏈條的結(jié)構(gòu)型式 （是滾子鏈還是套筒鏈以及滾子的結(jié)構(gòu)型式等等） ；b）根據(jù)輸送機(jī)的動力來計(jì)算所需 13 要的強(qiáng)度，從而選擇鏈條的極限拉伸載荷；c)根據(jù)輸送條件來選定鏈條的節(jié)距值； d） 選擇必要的鏈條附件。 （8）當(dāng)環(huán)境工作條件有特殊要求時(shí)，可與制造廠協(xié)商后選用特種材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和工 藝等。 2.3.2 米制長節(jié)距輸送鏈基本參數(shù)和尺寸 極限拉伸載荷 Q=315KN 滾子外徑 d1（max）=100mm 銷軸直徑 d2（max）=30mm 套筒外徑 d3（max）=40mm 鏈板高度 h1（max）=75mm 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 b1（max）=76mm 內(nèi)鏈節(jié)外寬 b2（max）=96mm 外鏈節(jié)內(nèi)寬 b3（max）=98mm F 型滾子邊緣直徑 d4（ max）=110mm F 型滾子邊緣寬度 b4（ max）=10mm 14 圖 4-1 米制長節(jié)距輸送鏈 3 鏈傳動的布置、張緊、安裝、潤滑與維護(hù) 3.1 鏈傳動的布置 鏈傳動一般應(yīng)布置在鉛垂平面內(nèi)，盡可能避免布置在水平或傾斜平面內(nèi)。如確有 需要按后一種布置設(shè)計(jì)，則應(yīng)考慮加裝托板或張緊輪等裝置，并且盡量設(shè)計(jì)成較緊湊 的中心距。 鏈傳動的布置應(yīng)考慮下列提出的一些布置原則。 （1）兩鏈輪中心連線最好成水平，或與水平面成 60一下的傾角。緊邊在上面較 好。 （2）兩輪軸線不在同一水平面上，此時(shí)松邊應(yīng)布置在下面，否則松邊下垂量增大 后，鏈條易與小鏈輪鉤住。 （3）兩輪軸線在同一水平面上，松邊應(yīng)布置在下面，否則松邊下垂量增大后，松 邊會與緊邊相碰。此外，需經(jīng)常調(diào)整中心距。 15 （4）兩輪軸線在同一鉛垂面內(nèi)，此時(shí)下垂量集中在下端，所以要盡量避免這種垂 直或接近垂直的布置，否則會減少下面鏈輪的有效嚙合齒數(shù)，降低傳動能力。應(yīng)采用： a）中心距可測；b）張緊裝置；c）上下兩輪錯(cuò)開，使其軸線不在同一鉛垂面內(nèi)；d） 盡可能將小鏈輪布置在上方等措施。 （5）為使兩輪轉(zhuǎn)向相反，應(yīng)加裝兩個(gè)導(dǎo)向輪，且其中至少有一個(gè)是可以調(diào)整張緊 的。緊邊應(yīng)布置在兩輪之間。 3.2 鏈傳動的張緊 鏈傳動應(yīng)給予適當(dāng)張緊。其張緊程度可利用測量松邊垂度 f 的大小來表示。 合適的松邊垂度推薦為 f=（0.01-0.02）a （mm ） fminf f max 或 cos036.fvminK fmax=3fmin 式中 a傳動中心距（mm） ； fmin最小垂度（mm） ； fmax最大垂度（mm） ； 松邊對水平面的傾角； Kv速度系數(shù)，當(dāng) v=10m/s 時(shí)，K v=1.0；當(dāng) v 10m/s 時(shí)，K v=1.0v。 對于重載、經(jīng)常起動、制動和反動的鏈傳動以及接近重直的鏈傳動，其松邊垂度 應(yīng)適當(dāng)減少。 鏈傳動的張緊可以采用下列方法： （1）用調(diào)整中心距方法張緊 對于鏈子鏈傳動，其中心距調(diào)整量可取為 2p；對于 齒形鏈傳動，可取為 1.5p，p 為鏈條節(jié)距。 （2）用縮短鏈長方法張緊 當(dāng)傳動沒有張緊裝置而中心距又不可能調(diào)整時(shí)，可采 用縮短鏈長（即拆去鏈節(jié)）的方法對因磨損而伸長的鏈條重新張緊。 （3）用張緊裝置張緊 下列情況應(yīng)增設(shè)張緊裝置。 兩軸中心距較大（a 50p 和脈動載荷下 a25p ） ； 兩軸中心距過小，松邊在上面； 兩軸布置使傾角 接近 90； 16 需要嚴(yán)格控制張緊力； 多鏈輪傳動或反向傳動； 要求減少沖擊振動，避免共振； 需要增大鏈輪嚙合包角； 采用調(diào)整中心距或縮短鏈長的方法有困難。 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)一般都有張緊裝置用來調(diào)節(jié)鏈條張力以保持良好工作狀態(tài)，補(bǔ)償因鉸 鏈磨損而引起的鏈條伸長，以及便于安裝維修時(shí)將鏈條松開。 3.3 鏈傳動的安裝 鏈條與鏈輪在安裝前應(yīng)先進(jìn)行一下盤嚙檢驗(yàn)，檢查其嚙合是否太緊或太松，以及 時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行更換。 鏈輪的安裝應(yīng)保證盡可能小的共面誤差，這就要求 a）各軸保持相互平行；b）各 鏈輪保持在同一平面內(nèi)，避免歪斜和跳動。一般應(yīng)使兩輪輪寬的中心平面軸向位移誤 差 e ，兩鏈輪旋轉(zhuǎn)平面間的夾角誤差 。a102. rd106. 鏈條在鏈輪上安裝時(shí)，對于小節(jié)距鏈條可把它的兩個(gè)連接端都拉到鏈輪上，利用 鏈輪齒槽來定位是很容易把連接鏈條輕輕插入的。 當(dāng)安裝大節(jié)距或多排鏈條時(shí)，可利用大型緊鏈器。 輸送鏈的安裝還應(yīng)特別考慮下列各點(diǎn)，這是因?yàn)檩斔玩湷Ｊ莾蓲?、三掛或多掛?列應(yīng)用的： （1）盡可能使安裝到同一主機(jī)上的兩掛或多掛輸送鏈的長度相等。建議把鏈段先 在地上展直，然后把各鏈段組（可按長度精度分 三組或四組）合理地搭配，并把它們 一段一段連接起來。 （2）鏈條帶有附件時(shí)（如刮板、橫桿等） ，各掛鏈條之間正確對位十分重要。若 各掛鏈條長度不等或鏈輪對位不好，則工作時(shí)會由于各掛鏈條之間受載不均勻，而使 其中一掛鏈條過度磨損。 （3）各掛鏈條之間的正確搭配工作最好在制造廠內(nèi)進(jìn)行，即測出各鏈段長度，將 長度按精度分組，將長度精度相同的那幾段配成一組，標(biāo)上相同的標(biāo)號并捆在一起， 然后發(fā)運(yùn)給用戶。 （4）當(dāng)運(yùn)輸鏈的附件不對稱而又有幾掛鏈條并列工作時(shí)，就需要注意左邊和右邊 的正確配置。 （5）在使用幾掛鏈條并列工作的輸送裝置中，主動軸（頭軸）上各鏈輪間相互位 置的找正是極為重要的。這些鏈輪在軸上必須同相位裝配，軸上鍵槽應(yīng)開在同一直線 上。而從動軸（尾軸）上的各鏈輪，只有一個(gè)鏈輪用鍵與軸聯(lián)結(jié)在一起，其余均活套 17 在軸上。這樣安裝可以自動適應(yīng)因各掛鏈條磨損不等而產(chǎn)生的尾軸上各鏈輪相對轉(zhuǎn)動 的不同步現(xiàn)象。 安裝鏈條時(shí)還應(yīng)注意有些止鎖零件的安裝方向與鏈條的運(yùn)行方向相適應(yīng)，以避免 沖擊、跳動，碰落時(shí)脫落。 3.4 鏈傳動的潤滑 鏈傳動潤滑方式如下： （1）用刷子或油杯人工周期潤滑：潤滑油周期地加在鏈條松邊的內(nèi)外鏈板的間隙 處每班（8h）加油一次。 （2）滴油潤滑：采用簡單的外殼，用油杯滴油單排鏈每分鐘滴油 5-20 滴，速度 高時(shí)取大值。此鑄錠機(jī)鏈傳動的潤滑采用該方法。 （3）油浴潤滑：采用密封的油箱，鏈條及鏈輪一部分浸入油中浸油深度為 6- 12mm，過淺則潤滑不可靠，過深則油易發(fā)熱變質(zhì)，且攪油損失大。 （4）飛濺潤滑：采用密封的油箱，轉(zhuǎn)動時(shí)，甩油盤將油飛濺起來，經(jīng)箱體上的集 油裝置，將油導(dǎo)流到鏈條上。甩油盤得圓周速度應(yīng)大于 3m/s 以上。當(dāng)鏈寬大于 125mm 時(shí)，應(yīng)在鏈輪兩側(cè)都裝甩油盤。鏈條不浸入油中，甩油盤浸油深度為 12-25mm。 （5）油泵壓力噴油潤滑：采用密封油箱，用油泵強(qiáng)制供油潤滑并起到循環(huán)冷卻作 用。噴油嘴應(yīng)布置在鏈條與鏈輪的嚙入處。噴油嘴的數(shù)目應(yīng)比鏈條排數(shù)多一個(gè)，正好 對準(zhǔn)每列鏈板的間隙處。 鏈傳動用潤滑油潤滑時(shí)，一般可根據(jù)工作環(huán)境溫度和鏈條節(jié)距選用具體牌號潤滑 油。往鏈條上給油時(shí)應(yīng)注意，必須把油給在內(nèi)外鏈板的間隙中以及滾子兩端，以便能 使油滲入到各摩擦表面之間。 鏈傳動采用潤滑油有困難時(shí)，例如在機(jī)器中使用滴油或油池有問題時(shí)，或周圍環(huán) 境惡劣、溫度很高、泥漿塵土很多時(shí)，則可采用潤滑脂或固體潤滑劑。輸送鏈由于鏈 速較低，一般可采用潤滑脂潤滑。但當(dāng)節(jié)距較小時(shí)，可采用粘度適當(dāng)?shù)臐櫥蜐櫥?3.5 鏈傳動的維護(hù) 實(shí)際使用中如能遵守幾條相當(dāng)簡單的保養(yǎng)與維護(hù)原則，就可以節(jié)約費(fèi)用，延長使 用壽命，充分發(fā)揮鏈傳動的工作能力。 （1）傳動的各個(gè)鏈輪應(yīng)當(dāng)保持良好的共面性，鏈條通道應(yīng)保持暢通； （2）鏈條松邊垂度應(yīng)保持適當(dāng)； （3）經(jīng)常保持良好的潤滑，如無必要，就盡可能不采用粘度較大的油或潤滑脂， 因?yàn)樗鼈兪褂靡欢螘r(shí)間后易與塵土一起堵塞通往鉸鏈摩擦表面的通路（間隙） ； 18 （4）應(yīng)定期將鏈條清洗去污，并經(jīng)常檢查潤滑效果； （5）在保養(yǎng)維修過程中，及時(shí)剔除已損壞的鏈節(jié)或換上新鏈節(jié)，對大規(guī)模的鏈條 來說可延長使用壽命，在經(jīng)濟(jì)上也是和合算的。但如果換修次數(shù)過多，則表示整根鏈 條的使用壽命即將到頭，不如把整根鏈條換掉，免得主機(jī)停車時(shí)間過長，影響生產(chǎn)， 在總的經(jīng)濟(jì)上不合算。 19 五 鋅直線鑄錠機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) 1 機(jī)架結(jié)構(gòu)概論 1.1 機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)則和要求 1.1.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則 （1）工況要求 任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零 部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動件通過的突起；設(shè)置執(zhí)行某 一工況所必須的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。 （2）剛度要求 在必須保證特定外形條件下，對機(jī)架的主要要求是剛度。例如機(jī)床的零部件，床 身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱殼的剛度決 定了齒輪的嚙合性及運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 （3）強(qiáng)度要求 對于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時(shí)也能滿足強(qiáng)度的要求。但對于重載設(shè) 備的強(qiáng)度要求必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生最大載荷情況下， 機(jī)架上任何點(diǎn)的應(yīng)力都不得大于允許應(yīng)力。此外，還要滿足疲勞強(qiáng)度的要求。 對于某些機(jī)器的機(jī)架尚需滿足振動或抗振的要求。例如振動機(jī)械的機(jī)架；受沖擊 的機(jī)架；考慮地震影響的高架等。 （4）穩(wěn)定性要求 對于細(xì)長的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在 失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)是必須校核。 （5）美觀 目前對機(jī)器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。 （6）其他 如散熱的要求；防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對于精密機(jī)械、儀表等熱變形小的要 求等。 1.1.2 機(jī)架設(shè)計(jì)一般要求 在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列 各項(xiàng)要求，并有所偏重。 （1）機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 20 （2）結(jié)構(gòu)合理，便于制造。 （3）結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)試、修理和更換都方便。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的 變形應(yīng)力小。 （5）抗振性能好。 （6）耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。 （7）有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。 1.2 機(jī)架結(jié)構(gòu)的選擇 1.2.1 一般規(guī)則 根據(jù)前面的準(zhǔn)則和要求，進(jìn)行機(jī)架結(jié)構(gòu)形式的選擇仍是一個(gè)較復(fù)雜的過程。對結(jié) 構(gòu)形式、構(gòu)件截面和結(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行仔細(xì)的分析。對結(jié)構(gòu)方案 進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。由于各種設(shè)備有不同的規(guī)范和要求，制造統(tǒng)一的機(jī)架結(jié)構(gòu)選擇方 法比較困難。但是，可以利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識提出下列一般的規(guī)則。這些規(guī)則是為了 節(jié)約材料在選擇結(jié)構(gòu)形式時(shí)應(yīng)遵守的一般規(guī)律。 （1）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況要與材料的性能相適應(yīng)，以便發(fā)揮材料的優(yōu)點(diǎn)。 （2）結(jié)構(gòu)的作用在于把載荷由施力點(diǎn)傳到基礎(chǔ)。載荷傳遞的路程愈短，結(jié)構(gòu)使用 的材料愈省。 （3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性可以降低內(nèi)力，節(jié)省材料。 2 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 2.1 載荷 2.1.1 載荷分類 作用在設(shè)備上設(shè)備上的載荷一般分為三類：基本載荷、附加載荷和特殊載荷。 （1）基本載荷 基本載荷指始終和經(jīng)常作在機(jī)架結(jié)構(gòu)上的載荷。包括自重力 PG及設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生 的動載荷 Pd。自重力包括機(jī)架的自重力及其上機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備和附加裝置的重力。 一般計(jì)算中，計(jì)算載荷為基本載荷與動力系數(shù) Kd的乘積。動力系數(shù)的值見下表。 Q=（P G+Pd）K d =（30820+82952.6）1.5 =170659.0N 21 式中動載荷忽略不計(jì)，即 Pd=0。 表 5-1 動力系數(shù) Kd 較小沖擊、 一般振動 一般沖擊、 中等振動 較大沖擊、 單向強(qiáng)力振動 強(qiáng)烈沖擊、 雙向振動 1.11.25 1.251.5 1.52 23（4） （2）附加載荷 附加載荷指設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)機(jī)架受到的非經(jīng)常作用的載荷。例如作用在機(jī)架上 的最大工作風(fēng)載荷、雪載荷，水采機(jī)在鹽池中工作的波浪力，溫度變化引起的熱應(yīng)力 及制造工藝所產(chǎn)生的內(nèi)力等。 （3）特殊載荷 特殊載荷指設(shè)備處于非工作狀態(tài)時(shí)機(jī)架可能受到的最大載荷或在工作狀態(tài)下機(jī)架 偶然受到的不利載荷。前者如機(jī)架受到的非工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷等；后者如起重機(jī)在 工作狀態(tài)下機(jī)架受到的碰撞載荷等。本鑄錠機(jī)可以不考慮此類載荷。 2.1.2 組合載荷 上面三類載荷按可能同時(shí)出現(xiàn)的情況進(jìn)行組合，只考慮基本載荷組合者為組合 ；考慮基本載荷與附加載荷組合者為組合；考慮基本載荷與特殊載荷或三類載荷 都組合者為組合。每一類組合中列出若干種組合方式，計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)種、 工況和計(jì)算目的選擇對所計(jì)算的機(jī)架最不利的組合方式。 對于移動的載荷，計(jì)算時(shí)必須使移動載荷處于對所計(jì)算結(jié)構(gòu)或連接最不利的位置。 該鑄錠機(jī)采用組合，只考慮基本載荷。 2.2 剛度要求 對設(shè)計(jì)機(jī)架來說，剛度要求更為重要。絕大多數(shù)設(shè)備都有各自的剛度要求規(guī)范， 且各不相同。具體數(shù)值參見第 3、4、5 節(jié)。 下表為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GBJ17-1988）規(guī)定的受彎構(gòu)件撓度的允許值。計(jì)算時(shí) 可不考慮螺釘或鉚釘引起的截面削弱。以計(jì)算載荷進(jìn)行校核。本鑄錠機(jī)機(jī)架是有輕軌 軌道的工作平臺梁，且輕軌的型號為 15kg/m，故允許撓度 l/400=980/400=2.45mm 22 表 5-2 受彎構(gòu)件的允許撓度 項(xiàng)次 構(gòu)件類別 允許撓度 1 有輕軌（重量等于或小于 24kg/m）軌道的工作平臺梁 l/400 2 有重軌（重量等于或大于 38kg/m）軌道的工作平臺梁 l/600 3 墻架構(gòu)件（支柱） l/400 4 樓蓋和工作平臺梁（主梁） l/400 注：l 為受彎構(gòu)件的跨度 又最大撓度 ( 為常數(shù))EIP 3maxly =2.38mm允許撓度 2.45mm 式中 P集中載荷，單位為 N； l梁的長度，單位為 mm； E彈性模量，單位為 MPa； I截面慣性矩，單位為 mm4。 故剛度滿足要求。 2.3 強(qiáng)度計(jì)算 一般機(jī)架通過撓度校核，則強(qiáng)度是不會有問題的。但為了設(shè)計(jì)選材方便，先都進(jìn) 行強(qiáng)度計(jì)算。 2.3.1 許用應(yīng)力 K/jp =160/1.2 =133.33MPa 式中 許用應(yīng)力；p 基本許用應(yīng)力；（查手冊得 =160MPa）j jp K 折減系數(shù)。 （取 K=1.11.2） 23 2.4 桿系機(jī)架結(jié)構(gòu)的簡化方法 機(jī)架結(jié)構(gòu)計(jì)算的內(nèi)容涉及到三個(gè)方面：把實(shí)際機(jī)架抽象為力學(xué)模型；對力學(xué)模型 進(jìn)行力學(xué)分析和計(jì)算；把力學(xué)分析和計(jì)算結(jié)果用于機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.4.1 選取力學(xué)模型的原則 選定機(jī)架結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型時(shí)，一方面要反應(yīng)結(jié)構(gòu)的工作情況，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際 情況足夠接近；同時(shí)也要略去次要的細(xì)節(jié)，使計(jì)算工作得以簡化。 實(shí)際機(jī)架結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，各部分之間存在著多種多樣的聯(lián)系。如何對各種聯(lián) 系進(jìn)行合理的簡化，是確定結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的一個(gè)主要問題。為此需要分析聯(lián)系的性質(zhì)， 并找出決定聯(lián)系性質(zhì)的主要因素。決定聯(lián)系性質(zhì)的主要因素是結(jié)構(gòu)各部分剛度的比值， 即結(jié)構(gòu)各部分的相對剛度。 力學(xué)模型的選擇，受到多種因素的影響。雖有一般規(guī)律可以遵循，但運(yùn)用時(shí)要注 意靈活性。影響力學(xué)模型的主要因素如下： 結(jié)構(gòu)的重要性 對重要的結(jié)構(gòu)應(yīng)采用比較精確的力學(xué)模型。 設(shè)計(jì)階段 在初步設(shè)計(jì)階段可使用粗糙的力學(xué)模型，在技術(shù)設(shè)計(jì)階段再使用比 較精確的力學(xué)模型。 計(jì)算問題的性質(zhì) 一般來說，對結(jié)構(gòu)作靜力計(jì)算時(shí)，可使用比較復(fù)雜的力學(xué)模 型；對結(jié)構(gòu)作動力計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，由于問題比較復(fù)雜，要使用比較簡單的力學(xué)模 型。 計(jì)算工具 使用的計(jì)算工具愈先進(jìn)，采用的力學(xué)模型就可以愈精確。計(jì)算機(jī)的 應(yīng)用使許多復(fù)雜的力學(xué)模型得以采用。 此外，還應(yīng)注意到，從實(shí)際結(jié)構(gòu)得出合理的力學(xué)模型，這只是一個(gè)方面。另一方 面，在選定力學(xué)模型之后，還應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施，使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出力學(xué)模 型的要求。 2.4.2 支座的簡化 計(jì)算中選用選用的支座簡圖必須與支座的實(shí)際構(gòu)造和變形特點(diǎn)相符合。支座通常 可簡化為活動鉸支座、固定鉸支座、固定端鉸支座三種。有時(shí)也簡化為彈性支座。彈 性支座所提供的反力與結(jié)構(gòu)支承座相應(yīng)的位移成正比。 2.4.3 結(jié)點(diǎn)的簡化 計(jì)算中選用的結(jié)點(diǎn)簡圖要考慮結(jié)點(diǎn)的實(shí)際構(gòu)造，通常將結(jié)點(diǎn)簡化為鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié) 點(diǎn)兩種。 對實(shí)際結(jié)點(diǎn)進(jìn)行簡化時(shí)，一般都把用鉚接連結(jié)鋼構(gòu)件的結(jié)點(diǎn)和連接木構(gòu)件的結(jié)點(diǎn) 簡化為鉸結(jié)點(diǎn)。至于焊接結(jié)點(diǎn)和螺栓連接的結(jié)點(diǎn)，就需按連結(jié)的具體方式進(jìn)行簡化， 一般，把無加勁肋的焊接結(jié)點(diǎn)簡化為鉸結(jié)點(diǎn)，把有加勁肋的焊接結(jié)點(diǎn)簡化為剛結(jié)點(diǎn)； 24 把沿構(gòu)件截面局部位置用螺栓連結(jié)的結(jié)點(diǎn)簡化為鉸結(jié)點(diǎn)，此時(shí)螺栓主要起定位作用； 把沿構(gòu)件整體截面用螺栓連結(jié)的結(jié)點(diǎn)簡化為剛結(jié)點(diǎn)，此時(shí)螺栓起剛性固結(jié)作用，但計(jì) 算中為方便起見，也?；啚殂q結(jié)點(diǎn)，這樣，梁的內(nèi)力加大了。 總之，結(jié)點(diǎn)簡圖是根據(jù)結(jié)點(diǎn)的受力狀態(tài)而確定的。影響結(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)的因素主要 有兩個(gè)：一個(gè)是結(jié)點(diǎn)的構(gòu)造情況；另一個(gè)是結(jié)構(gòu)的幾何組成情況。凡是由于結(jié)點(diǎn)構(gòu)造 上的原因，或者由于幾何組成上的原因，在結(jié)點(diǎn)處各桿的桿端彎矩較小而可以忽略時(shí)， 都可以簡化成鉸結(jié)點(diǎn)。 2.4.4 構(gòu)件的簡化 桿件的截面尺寸（寬度、厚度）通常比桿件長度小的多，截面上的應(yīng)力可根據(jù)截 面的內(nèi)力（彎矩、軸力、剪切力）來確定。因此，在計(jì)算簡圖中，桿件用軸線表示， 桿件之間的連接區(qū)用結(jié)點(diǎn)表示，桿件用結(jié)點(diǎn)間的距離表示，而載荷的作用點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到 軸線上。以上是構(gòu)件簡化的一般原則。下面再說明幾個(gè)具體問題。 （1）以直桿代替微彎或微折的桿件 （2）以實(shí)體桿件代替格構(gòu)式桿件 在比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，常以實(shí)體的桿件代替格構(gòu)式桿件，使計(jì)算簡化。此使，桿 件橫截面的面積和慣性矩，應(yīng)以相應(yīng)長度上的當(dāng)量值來代替。 （3）桿件剛度的簡化 結(jié)構(gòu)中某一構(gòu)件與其他構(gòu)件相比，如果它的剛度大很多，則可把它的剛度設(shè)為無 限大；反之，如果它的剛度小很多，則可把它的剛度設(shè)為零。采用這種假設(shè)，可使計(jì) 算得到簡化。 3 梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 機(jī)架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件是梁。 3.1 梁的設(shè)計(jì) 3.1.1 縱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 縱梁形狀一般中部斷面較大，兩端較小，與所受的彎矩達(dá)體適應(yīng)。不用大型壓制 設(shè)備時(shí)，也可采用等斷面縱梁。對于大斷面的梁，可用鋼板焊接、鉚接或螺釘連接。 本鑄錠機(jī)得縱梁如圖所示。該縱梁采用型號為（140608）槽鋼，槽鋼長度為 L1=980mm。由于要考慮其承重，故需要數(shù)量 N1=10。 3.1.2 端梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)機(jī)架有兩個(gè)縱梁時(shí)，需要用橫梁或端梁將兩個(gè)縱梁連在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的 框架，以限制其變形，降低其應(yīng)力或?yàn)榭偝商峁抑命c(diǎn)。由于與現(xiàn)有的技術(shù)相比，槽 25 鋼橫梁的優(yōu)點(diǎn)在于：（）設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長。 （）易 于加工制造，加工成本較低。故本鑄錠機(jī)采用槽鋼作端梁。其采用型號為 （140608）槽鋼，槽鋼長度為 L2=12900mm，數(shù)量 N2=2。 縱橫梁連接（節(jié)點(diǎn)）處，一般應(yīng)力較高，應(yīng)注意橫梁連接方式的選擇。當(dāng)橫梁同 縱梁翼緣連接時(shí)，可以提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度。 橫梁與縱梁連接時(shí)多用鉚接。螺栓連接裝配不便，且較易松動。采用電弧焊接或 點(diǎn)焊，可以減少縱橫梁的孔數(shù)。采用塞焊，則較易實(shí)現(xiàn)裝配自動化。 3.1.3 梁的局部穩(wěn)定性 按強(qiáng)度計(jì)算，梁的腹板可取得很薄，以節(jié)約金屬和減輕結(jié)構(gòu)重量。但梁易失穩(wěn)， 常用筋板提高其局部穩(wěn)定性。組合工字梁的翼緣受壓時(shí)也可能失穩(wěn)，因而規(guī)定其翼緣 的伸出長度。 3.2 梁的計(jì)算 梁的計(jì)算以滿足剛度要求為主。梁還須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 3.2.1 梁的強(qiáng)度計(jì)算 梁的強(qiáng)度計(jì)算主要是考慮受彎時(shí)的正應(yīng)力： 單向受彎時(shí) pyIM = 38.225096.8 =76.8MPa 式中 M所計(jì)算截面的彎矩； I橫截面對中性軸的慣性矩； 橫截面上的最大拉伸或壓縮正應(yīng)力； y橫截面上距中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn)，y 表示與 x 的垂直方向； p許用應(yīng)力。 如果梁上還作用有縱向拉、壓力 F，則還應(yīng)增加一項(xiàng)應(yīng)力： A 式中 A橫截面積。 理論上說來，該拉應(yīng)力的作用使梁受彎矩作用的變形減少，不能分別計(jì)算相加， 在特殊情況下才這樣考慮。 在需要計(jì)算剪切，扭轉(zhuǎn)或合成應(yīng)力的特殊情況?？筛鶕?jù)通常的力學(xué)公式進(jìn)行。對 于薄壁桿件，特別是開口斷面餓梁，如載荷不作用在彎曲中心時(shí)，還應(yīng)計(jì)算其扭轉(zhuǎn)變 26 形。 4 桁架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 結(jié)點(diǎn)視為鉸接、不傳遞扭矩的機(jī)架即為桁架。桁架可以是靜定的或超靜定的。在 工程中許多機(jī)架的計(jì)算往往可簡化為桁架的計(jì)算，使內(nèi)力分析和撓度的計(jì)算很簡便。 在各種桿件的連接中，各種結(jié)點(diǎn)都具有一定的剛性，在桿端或多或少存在力矩，嚴(yán)格 說不算是鉸。由各種原因產(chǎn)生的桿端力矩所引起的內(nèi)力為次應(yīng)力。但從實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié) 果得知，當(dāng)較長桿件的截面寬度不大于節(jié)間長度的 1/10 時(shí)，桁架的次應(yīng)力是較小的， 所以只討論桁架的基本內(nèi)力。該鑄錠機(jī)的機(jī)架采用倒 V 形平弦桁架。且采用角鋼作為 桁架的材料。由于機(jī)架是采用兩段式拼接的，故角鋼具體長度參見設(shè)計(jì)圖。 4.1 桁架的結(jié)構(gòu) 4.1.1 桁架結(jié)點(diǎn) 由于桁架結(jié)點(diǎn)在理論上都假設(shè)為鉸接，不傳遞力矩，在設(shè)計(jì)桁架的結(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使 所有被連接構(gòu)件的集合軸線都匯交于一點(diǎn)，防止偏心承載。為了便于制造和管理，通 常各桿件和結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)盡量做到系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，不同規(guī)格數(shù)列尺寸應(yīng)最少；連接角 焊縫的焊腳高度盡量統(tǒng)一；結(jié)點(diǎn)板得形狀應(yīng)有利于力流的傳遞、減少應(yīng)力集中和便于 制造。特別是承受動載荷的結(jié)點(diǎn)，宜用嵌入式的對接結(jié)點(diǎn)板。拐角處應(yīng)圓滑過渡，使 對接焊縫移到過渡圓弧以外。桿件與結(jié)點(diǎn)板得搭接，不許只用端面角焊縫，承受動載 荷的桁架結(jié)點(diǎn)，應(yīng)三面圍焊。結(jié)點(diǎn)板邊界與桿件軸線的夾角不得小于 20，桿件的相 互距離不小于 10-20mm，避免焊縫重疊。 4.2 桁架的位移計(jì)算 要計(jì)算桁架的剛度，必須先算得其受力后的位移量 4.2.1 桁架的位移計(jì)算公式 桁架的位移，按下式計(jì)算： KP= lEANPK 式中 單位虛載荷 SK=1 所產(chǎn)生的桁架各桿件的內(nèi)力，拉力為正，壓力為負(fù)（S KKN 應(yīng)作用于桁架位移所求點(diǎn)，其方向應(yīng)與所求的桁架位移的方向相同） ； NP外載荷 SP所產(chǎn)生的桁架各桿件的內(nèi)力，拉力為正，壓力為負(fù)； 27 E桁架桿件材料的彈性模量； A桁架各桿件的截面積； l桁架各桿件的軸線長度； KP桁架的位移。 5 柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1 柱的形狀 焊接柱按外形分為實(shí)腹柱和格構(gòu)柱。本機(jī)架采用實(shí)腹柱。 實(shí)腹柱又可分為型鋼實(shí)腹柱和鋼板實(shí)腹柱兩種。前者焊縫少，應(yīng)優(yōu)先選用。后者 適應(yīng)性強(qiáng)，可按使用要求設(shè)計(jì)成各種大小尺寸。當(dāng)腹板的計(jì)算高度 h0與腹板厚度 之 比大于 80 時(shí)，應(yīng)有橫向隔板加強(qiáng)，間距不得大于 3h0；柱肢外伸自由寬度 b0不宜超過 15t，箱形柱的兩腹板間寬度 b 也不宜超過 40t（t 為板厚） 。本鑄錠機(jī)機(jī)架采用型鋼實(shí) 腹柱，且采用型號為（140608）槽鋼，槽鋼長度為 L3=1027mm。數(shù)量 N3=20。 5.2 柱和架的連接 5.2.1 柱腳的設(shè)計(jì)和連接 柱腳分為有鉸的或無鉸的。 本鑄錠機(jī)機(jī)架的柱腳為無鉸的，且采用焊接技術(shù)將柱腳與基體直接焊成一體。 5