入口钢卷小车车体及其轨道结构设计说明书Word文件下载.docx
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2.2
托架..........................................................................................................................................
17
车体结构................................................................................................................
19
3.1
车体钢板..................................................................................................................................
3.2
联接..........................................................................................................................................
21
3.2.1
车体框架与车体联接螺栓..............................................................................................
3.2.2
支座与车体框架联接螺栓..............................................................................................
23
行走装置................................................................................................................
27
4.1
轴的设计.....................................................................................................................................
4.2轴承的选择与寿命校核计算.............................................................................................
30
4.2.1
滚动轴承的选择依据.................................................................................................
4.2.2
滚动轴承设计................................................................................................................
31
4.3
轴承盖尺寸计算.........................................................................................................................
32
4.4
车轮与轨道.................................................................................................................................
4.4.1
车轮的设计.........................................................................................................................
4.4.2
小车轨道的设计..............................................................................................................
34
4.4.3
小车拖链的设计..............................................................................................................
37
钢卷小车的自动控制............................................................................................
39
5.1
钢卷的垂直定位........................................................................................................................
5.1.1
钢卷运输小车的高度对中..............................................................................................
40
5.2
钢卷的水平定位........................................................................................................................
参考文献......................................................................................................................42
结束语43
致谢44
1绪论
1.1选题背景及目的
钢铁工业作为国民经济基础产业，在我国全面建设小康社会的发展过程中，
如何更好地发挥作用、保持健康发展，是一个十分重要的课题。
保持钢铁工业适
度、稳步发展，重点搞好结构调整、提高产品竞争力，是今后我国钢铁工业发展
的主导方向。
钢卷，又称卷钢。
钢材热压、冷压成型为卷状。
为了方便储存和运输，
方便进行各种加工（例如加工成为钢板、钢带等）。
成型卷主要是热轧卷和冷轧卷。
热轧卷是在钢坯再结晶前的加工产品。
冷轧卷是热轧卷的后续加工。
钢卷一般重量是15－30T左右。
今年，我国
热轧生产产能不断扩充，已经有几十条热轧生产线，还有一些项目即将开
建或者投产。
钢卷成卷卖主要针对大客户，一般用户没有开卷设备或者用量有限。
因
此钢卷的后续加工将是很有前途的产业。
当然，目前比较大的钢厂都有自
己的开卷和平整项目。
我国的冷轧薄板、镀锌板、彩涂板、不锈钢板、冷轧硅钢片等关键钢材品种
生产能力严重不足，但受资金、技术等条件的限制以及追求短期效益的影响，近
年发展起来的钢铁企业生产的产品几乎都是线材、螺纹钢、窄带钢等普通钢材产
品，一方面加剧了钢铁工业布局不合理的矛盾，另一方面也达不到产品结构调整
和产业升级的目的。
如我国钢材消费的板带比近年一直维持在40—42%左右，但
生产的板带比一直维持在36%左右，虽然板带产量也有所增加，主要是大型国有企业挖潜和改扩建实现的，而新发展起来的企业对此几乎没有贡献。
板材以其高附加值、高科技含量、高质量而受到各大钢铁公司的追捧，据统计，目前我国仅热轧板卷生产能力已经达到两亿多吨，其中中厚板生产能力达八千多万吨。
在生产实际中，板材通常成卷供应，俗称带钢卷，具有具有尺寸精度
高、表面质量好、便于加工、节省材料等优点。
按所用材质分为普通带钢和优质带钢两类；
按加工方法分热、冷轧两种。
热轧和冷轧都是钢板成型的工序，它们对钢材的组织和性能有很大的影响，板材的轧制主要以热轧为主，冷轧只用于生产小号型钢和薄板。
热轧就是在高于
合金再结晶温度的温度中使其软化后用压轮把材料压成薄片或钢坯的横截面，使材料形变，但材料物理性质并无变化。
冷轧是对已经过热轧、除麻点除氧化工序的材料在低于合金再结晶温度的温度中用压轮进一步碾压材料以让材料有再结
晶的过程。
经过反覆的冷压－－再结晶－－退火－－冷压（反覆2～3次）过程，材料里的金属发生分子级别的改变（再结晶），形成的合金物理性质发生改变。
故其表面质量好、光洁度高、产品尺寸精度高，产品的性能和组织能满足一些特殊的使用要求，如电磁性能、深冲性能等。
冷轧板带可用在汽车制造、电气产品、机车车辆、航空、精密仪表、食品罐头等。
在热轧和冷轧带钢的工序过程中，成品一般都要经过地下卷取机卷取成各种尺寸的钢卷。
当钢卷在多跨车间内作纵向移动时可以用行车，作横向移动时行车无法办到，就需用此钢卷转移专用平车。
在国内对于卷取后的运输部分——入口钢卷小车车体及其轨道——国内一般是引进外国先进设备，对于现有的设备进行相应改进的不多。
因此，对其进行研究设计就很有必要。
此次设计，就是要实现将这些理论知识与生产实践相结合，理论服务与实践，以达到学以致用。
诚然，要对现有生产设备进行改造，就要掌握小车的相关设备技术知识和工艺流程。
同时，我们要尽可能多的了解相关专业知识，这样才可以设计出更好的设备。
在对现有设备有充分了解的基础上，结合我们所学的专业知识，在满足现场工艺条件下提出自己的改进方案，使设备能够更好地完成任务，
要提高产品质量和生产效率。
而且毕业设计是学生综合运用所学过的基本理论，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，其主要目的：
（1）培养学生综合分析的解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学过的知识
（2）培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。
（3）培养学生正确使用技术资料，国家标准，有关手册图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。
（4）培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，面向工作和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
1.2钢卷小车的国内外发展状况
小车车体的结构主要包括升降装置，导向装置，行走装置等装置。
还有一
个不太令人注意的部位是小车轨道。
当钢卷在多跨车间内作纵向移动时可以用行车，作横向移动时行车无法办
到，就需用此钢卷转移专用平车。
在国内对于卷取后的运输部分，入口钢卷小车国内一般是引进外国先进设备，但是仍然有很多需要改进。
首先应该解决的是钢卷运输车在运输钢卷过程中的自动定位。
钢卷小车在运输钢卷过程中的各个动作都能自动进行，并且与前后的机械都能有连锁关系。
有的钢卷运输车可以由计算机程序控制，以实现产生过程的自动化。
以五机架冷连轧机组进料端钢卷小车的自动控制为例，钢卷小车的工作过程是：
钢卷运输车的托辊停在接卷位置上，在步进梁运输机的活动梁把钢卷运来后，车的升降装置上升到极限位置，并接受钢卷，拆捆机拆除钢卷上的捆带；
钢卷下降到穿带高度，
这时把钢卷运输车行走到穿带位置，刚卷在升降装置的托辊上转动，探测辊测得
钢卷头部后，钢卷停转，进行穿带。
然后钢卷再下降到开卷机卷筒中心线标高，
车行走到开卷机位置，把钢卷卸到开卷机卷筒上。
当升降装置下降到极限位置时，
车开回到后终点，升降装置上升到接卷位置。
而在整个工作过程中，都必须由自
动控制装置进行控制，并且可以由电子计算机按照程序操作。
其次，另一个主要解决的问题是小车轨道的设计。
小车轨道在小车运行的过程中要承受非常大的载荷，所以为了适应大承载重量，有必要采用一种可以用压板装置的普通轨道。
小车轨道是用标准的铁轨，在铁轨下用支撑架支撑，以增加受力面积，提高轨道的负载能力。
另外，如何消除小车轨道的啃轨现象也是一个必须解决的难题。
1.3钢卷小车的工艺过程
钢卷小车用于将钢卷从卡伦赛卷取机芯轴上卸下，并根据生产要求将钢卷运
送到步进梁或检查台芯轴上。
经过检查台检查后的钢卷，再由钢卷小车运回到步进梁，最终经过称重、打捆等工序后送刭轧机后库。
由于卷取机芯轴、步进梁、
检查台芯轴的水平位置和垂直高度各不相同，因此钢卷小车在这三者之间运动时，钢卷小车有水平和垂直两个方向的动作，水平方向的动作由变频电机驱动，
垂直方向的动作由液压缸驱动。
钢卷小车的动作轨迹如图l.1所示。
图1.1钢卷小车的行走路线
在小车的动作轨迹中，水平和垂直各有五个需要定位的位置，水平方向是卷
取机位置、出卷取机位置、小车下降位置、步迸梁位置、检查台位置，垂直方向
是：
卷取机芯轴位、等待位、检查台芯轴位、行走位、最低位。
当钢卷小车不运
送钢卷时，停在卡伦赛卷取机芯轴下方的最低位。
当接到接卷指令时，小车首先
上升到等待位，等待接卷。
待卷取机芯轴完全停止后，继续上升接触到钢卷，随
后保持这一高度。
当卷取机芯轴完全收缩后，小车承托钢卷以保持的高度沿水平
方向运动到水平出卷取机位置（此位置不再影响到卷取机和套筒小车的动作）。
接
下来，有卷小车沿水平和垂直两个方向同时运动到小车下降位置。
如果该钢卷需
运送到步进梁，则小车沿水平方向运动到步进梁位卸卷，否则沿水平方向运动到
检查台芯轴下，再上升到检查台芯轴位卸卷。
最后空载小车分别从步进梁位置或
检查台位置下降到最低位，沿水平方向回到卷取机芯轴下方。
1.4钢卷小车研究的内容和方法步骤
1.4.1设计方案选择及评述
方案一：
单液压缸驱动、双导杆导向、槽型托板I型托卷装置钢卷小车；
简图如下：
图1.2方案一
1——车轮2——车体3——托架4——导杆5——滑套6——油缸
优点：
结构简单、紧凑，受力情况好，容易拆装和维修。
缺点：
导向构件如导向杆、导向套精度高，难于加工。
方案二：
单液压缸驱动、箱行框架外导轮导向、槽型托板I型托卷装置钢卷小车，简图如下：
图1.3方案二
1——车轮2——导轮3——油缸4——箱形框架
5——箱形框条6——托架7——车体
受力情况好，导向好，润滑条件好，易操作。
结构较复杂，不容易拆装和维修。
方案三：
双液压缸驱、箱行框架外导轮导向、槽型托板C型托卷装置钢卷小车，简图如下：
图1.4方案三
1——车轮2——车体3——油缸4——箱形框架
5——导轮6——箱形框条7——托架
双缸在框架两侧，易装拆、维修，缸径小。
外行较大，结构比较复杂，要求两缸同步，成本比较高。
综合分析上述三个方案，结合设计要求，最终选择方案二作为最优方案，即采用钢卷小车升降装置为单液牙缸驱动、滚动导轮导向；
行走装置为电机驱动、链传动。
1.4.2钢卷小车及其轨道的设计内容和方法
1、通过开学前几周到工厂实习，了解钢卷小车的主要结构形式，查阅相关资料对钢卷小车的发展用途等有一定的了解。
2、制定钢卷小车的整体设计方案，并合理的选择合适的方案，最后对该方案进行评述，确定该方案的主要优缺点。
3、进行大体的设计计算，合理的定出相关的尺寸，并保证机件的强度和刚度以及稳定性。
4、画出总图，部分部件图和零件图，利用计算机绘图。
5、确定如何进行钢卷小车的自动控制以及钢卷小车的液压系统。
6、对钢卷小车的轨道进行理论设计，找出合理的轨道设计方案。
7、小结，对设计的内容进行总结。
2升降装置
2.1液压缸
根据钢卷小车运送钢卷要求（与吊车联合运输），按表选择双作用单活塞杆
液压缸，根据小车结构要求（能承受较大的冲击负荷和恶劣的外界环境条件，用于重型机械、冶金机械），选择液压缸的安装方式为尾部法兰联接。
图2.1液压缸简图
2.1.1液压缸主要参数的选定
由[7]P17-262表17-6-5选择安装方式代号为ISO6022
国际标准
液压缸类型
工作压力/Mpa
ISO6022
单活塞杆
25
额定工作压力
液压系统额定工作压力Pn=25Mpa；
（1）缸筒内径
理论作用力：
由[7]表17-6-8
知F
tF0/
取g
10m/s2。
F0
3105N；
t
mv
d=0.95
0.98
0.91，
取
0.7
，F3
105
0.91/0.73.9
105N，
则缸筒内径为：
D
4F
10-3
43.9
m0.14097m，
Pn
3.14
按液压缸内径系列（GB/T23481993）选择液压缸内径为160mm。
其中
m——液压缸的机械效率，一般取0.9~0.95
v——液压缸的容积效率，活塞密封为弹性材料时取为1，为金属环时取为
0.98。
d——液压缸的作用力效率。
依经验取为0.98
t——液压缸的总效率
F——理论作用力（推力）N
Pn——供油压力MPa
——负载率，一般取0.5--0.7
F0——活塞杆的实际作用力N
（2）活塞杆直径：
根据[7]压力按表选取速比=2，所以活塞杆直径d可以根据[7]表17-6-16选取：
d=110mm；
（3）行程：
活塞的最大允许行程
Lk由[7]
表17-6-4
知
192.4d2
192.4
1152
Lk
160
3180.6mm；
DPn
根据运动要求，本着简化工艺和降低成本的理念，按液压缸气缸行程系列
（GB/T234980）选定液压缸行程为1000mm。
2.1.2液压缸主要零部件的设计
（1）缸筒结构：
考虑到额定工作压力和安装条件等因素，选择法兰螺钉联接；
（2）缸筒壁厚：
根据额定压力和缸筒内径由
[7]表17-6-9
选F型，得缸筒外径
D1194mm，故壁厚17mm。
（3）油口：
根据25MPa系列（ISO8137）选择油口螺纹直径M422，光孔直径25mm。
图2.2油口螺纹孔
（4）缸头法兰厚度计算：
螺钉法兰联接
3F（D0dcp）
h
dcp[]；
其中h----法兰厚度；
F-----法兰受力总和；
N
PT----试验压力；
Mpa
PTPn1.2531.25MPa
F
PTA
2-d2
31.25
331339.2N；
升级会员 