主动辊计算方案分解.docx
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主动辊计算方案分解
滚轮架主动辊计算方案
一、设计参数
1、管径范围：
①200-①500;
2、管件旋转线速度：
420-440mm/min;
3、最大承重：
（参考2X350MV机组）6000kg;
4、回转半径：
（1.5d）800mm
5、传动方案：
电动机转速越高，则极数越少，尺寸和重量越小，价格也越低，但机械传动装置的总传动比增大，传动级数要增多，传动尺寸和成本
都要增加。
通常多用同步转速为1500r/min和1000r/min两类电动机。
电机初步选定Y^PF系列变频调速三相异步电动机，额定电压380V,
额定频率为50Hz,可变频范围为30-60Hz,30-50Hz为恒转矩，50-60HZ为恒功率，环境温度不超过40C，海拔不超购1000米，工作方式为连续（S1）。
减速机拟采用X系列摆线减速机配VF系列蜗轮蜗杆减速机。
二|'_Jr
1-1、焊接滚轮架传动示意图
二、参数计算
1、焊接速度V=420~440mm/min=X10-3~7.3X10-3m/s
V=3r3=2nnn=V/2nr
当管径为①200时：
n=0.669-0.700r/min
当管径为①500时：
n=0.268-0.280r/min
2、摩擦轮材质及外形尺寸：
各种*攘轮材料的特性及选用焼開比
:
许用应力苟许用载新甸卄酗鬧应跡许痕她力旳八E许貌动醮*；许用谁压1^力x/rj*mnr忤用a向力几丿K
swatfM大，门由古
g钢粗合列审的
山十弹性模&小，亚瞪与灌国〕©失邮较大，但运R噪声低.沖击龍力arttK轮宽度处八T金居轮以免*HiNife,h.畫S于更换，搀1?
这种封弭绢合的传动尺寸茂大，但仍比tfV钢材斡副护廉得
I动董置申黔忧克乘用
错误！
未指定书签。
规定:
6.6滚轮工作面的材料建议按滚轮额定载重量选取。
6.6.1滚轮架额定载重量Xi<10t,采用橡胶轮面。
6.6.2滚轮架额定载重量Xi>10t而W60t,采用金属橡胶组合轮
6.6.3滚轮架额定载重量Xi>60t,采用金属轮面。
6.6.4长轴式滚轮架的滚轮工作面的材料由供需双方商定。
6.7滚轮直径、滚轮架的额定载重量及筒体类工件最大、最小直径应符合表7规定。
6.8焊接滚轮架每对滚轮的中心距必须能根据筒体类工件的直径作相应的调整，保证两滚轮对筒体的包角大于45。
，小于110。
6.10主动滚轮驱动电动机最小功率建议按表8选取。
表8中所列功率值为一台电动机驱动一对主动滚轮时的功率。
如果用两台电动机分别驱动两个主动滚轮时，电动机的功率值应为表
中所列数值的一半。
表7滚轮直径及额定载重量
滚轮直径
mm
额定
载重量Xi
t
筒体工件直径
mm
0.6
2
6
10
25
60
100
160
250
最小直径
最大直径
200
+
200
1000
250
+
+
+
250
1600
315
+
+
+
315
2500
400
+
+
400
3150
500
+
+
+
+
500
4000
630
+
+
+
+
630
5000
表8主滚轮电动机的最小功率
额定载重量X1t
0.6
2
6
10
25
60
100
160
250
电动机最小功率
kW
0.4
0.75
1
1.4
1.4
2.2
2.8
2.8
5.6
2-1、焊接滚轮架包角示意图
摩擦副材料选用橡胶摩擦轮/钢，无润滑，4个橡胶摩擦轮驱动和承载；
由表11-2-3橡胶摩擦轮的许用法向力Fnp二RbO，对A型轮从图11-2-3可得O=0.9N/mn2;
图J1-2-1椽胶摩援轮的许用应力（7叮
C*麻#僚轮血符合整国标准TX阳2Z0）
每个摩擦轮的法向力R=F/4cos30=60000/4cos30=17321N
Fnp二RbO三Fn既可满足承载强度，b>Fn/RiGP=17321/200/0.9=96.2mm,取b=200mm
3、电机功率的确定：
OO
功率P二F.V/1000=4.Fn.?
p.V/1000V=7X10-~7.3X10-m/s由表11-2-3查得干燥环境许用摩擦因数：
？
P=0.7;
P=4X17321X0.7X7.3X10-3/1000=0.354kw;
机械传动效率表：
序号
传动类别
传动型式
传动效率
1
减速器
单级行星摆线针轮减速器
0.90〜0.97
2
蜗杆传动
自锁蜗杆
0.4〜0.45
3
蜗杆传动
单头蜗杆
0.7〜0.75
4
蜗杆传动
双头蜗杆
0.75〜0.82
5
滚动轴承
球轴承（稀油润滑）
0.99
6
滚动轴承
滚子轴承（稀油润滑）
0.98
7
摩擦传动
平摩擦传动
0.85〜0.92
8
联轴器
弹性联轴器
0.99〜0.995
9
联轴器
万向联轴器（a<3°）
0.97〜0.98
10
联轴器
万向联轴器（a>3°）
0.95〜0.97
13
链传动
滚子链
0.96
14
带传动
V带传动
0.96
并联效率计算公式：
输入总功率：
Pd=Pl+P25+……+Pk
输出总功率：
P"R+P2+P3+……+Pk
nPri_P、+PA+……+P4k
送PdiR+P2++Pk
总效率n=0..995x0.985X0.4x0.852x（1+0.97）-2=0.24电动机所需输出的功率P。
二P/n=1.475kw
因载荷平稳，电动机连续运转，所以电动机的额定功率Pe应大
于所需功率Po。
查电动机产品样本，取Pe=1.5kW。
查样本选型取：
Y2PF90L-4额定转速no=1390r/min、额定转矩To=1O.3N.m。
4、总传动比及其分配
c
S（l-E）
F滑动率，査表11-2-3
表11-2-5
图11-2-2不同材料副的摩擦因数与滑动率曲线「
许用摩擦因数？
p=0.7时，滑动率£/%取7%
当工件为①500管件时：
n=0.268-0.280r/min
i摩擦轮=500/400（1-7%）=1.34，贝Jn摩擦轮=1.34n=0.360~0.376r/min
i减速器=n0/n摩擦轮=3697-3861
[=
HE
A
xw…丫
图2-2:
摆线针轮减速机简图
VFN..HS
图2-3:
蜗轮蜗杆减速机示意图
表1:
①500管件时传动比计算表
—•参数「类别
传动比
输出转速
型号
备注
电机
no=1390r/min
Y2PF90L-4
1.5kw
50Hz
摆线针轮减速机
i1=59
n1=23.56r/min
XW-Y1.5/4P-4-
59-W1
链轮传动
i2=2
n2=11.78r/min
VF蜗轮蜗杆减速机
i3=30
n3=0.39r/min
VF130N-30HS
摩擦轮
i摩=1.34
n摩=0.39r/min
管件
n=0.29r/min
当工件为①200管件时，n=0.669-0.700r/min
i摩擦轮=200/400（1-7%）=0.54，贝Jn摩擦轮=0.54n=0.361~0.378r/min;
表2:
①200管件时传动比计算表
^称^——
传动比
输出转速
型号
备注
电机
no=1338r/min
Y2PF90L-4
1.5kw
48.13Hz
摆线针轮减速机
ii=59
ni=22.68r/min
XW-Y1.5/4P-4-59-W1
链轮传动
i2=2
n2=11.34r/min
VF蜗轮蜗杆减速机
i3=30
n3=0.378r/min
VF130
N-30HS
摩擦轮
i摩=0.54
n摩=0.378r/min
管件
n=0.700r/min
表3:
不同管件对应电机频率表
管径①
200
管径①300
管径①
400
管径①
500
电机频率（Hz）
30
48.1
48.4
47.8
50
60
电机转速（r/min）
834
1338
1348
1328
1390
1668
XW减速机传动比
59
59
59
59
59
59
链轮传动比
2
2
2
2
2
2
VF减速机传动比
30
30
30
30
30
30
摩擦轮转速
（r/min）
0.24
0.378
0.38
0.375
0.38
0.47
摩擦轮传动比
0.54
0.81
1.07
1.34
管件转速（r/min）
0.7
0.47
0.35
0.28
需求转速（r/min）
0.669-0.
700
0.446-0.4
67
0.334-0.
350
0.268-0.
280
需求线速度
（mm/min）
420-440
420-440
420-440
420-440
5、链轮参数的计算：
已知条件：
电机功率P=1.5kw、传动比i=2、输入转速n=24r/min;根据功率与转速曲线及安装空间尺寸，选择双排12A滚子链，齿数Z1=19,Z2=38,节距P=19.05;
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L=1.14m;链条型号:
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计算链轮的各项尺寸如下图所示:
63
图2-4:
小链轮
3*7
22.73
SS
图2-5:
大链轮
6、轴承的选择：
由于管件的外圆不一定一致，管件在旋转过程中会发生移动。
为使移动的方向可控，在主动辊与被动辊的中心线上设置一个高度差，在较高的一侧增加一挡辊。
因此轴承会承受一部分轴向力，初定轴承为单列圆锥滚子轴承。
华列B*集手（GB/T297-1W）
径问当a动载荷：
宝FyF.if.P』F,
当F^F,>^,/\三0.4此+护・径向当
Pg=就加雑何力
量小徑向載荷f〜
减速机的空心轴直径为①45mm从轴的结构型考虑，初步确定轴承内孔为60mm选择轴承型号为33012。
计算轴承寿命如下：
■当量动载荷
P=fp（XFjYF）
式中：
F八凡一分别为轴承承受的径向载荷和轴向载荷；
X、丫一分别为轴承的径向与轴向动载荷系数｛*<13-5）几一载荷系数，（查表13—6）
考虑冲击、振动竽动我荷楓响，使轴承寿命降饥引入载荷系数邙一见下表-
载荷系数fp
表12-4
i-
吧倒
龙;屮右廈軸前冲洛
1U
中齐冲冲,h
1.?
-1.R
A圳，蛙力札魅.蛊4机.鮎机.ihitHMLilFlU-t馮恫，机塀'^
译丸冲応''I.M-.1.0
»呻机.礼«啊，HitVH,Jr
载荷与寿命的关系曲线方程为:
=常数（12-3）
3球轴承
乞寿命指数
103滚子轴承
轴承所受的轴向力远远小于径向力，故动载荷转速n=0.38r/min。
『10百C
u=—
=（96.8/8.661）1o/3X1O6/6O/O.38=1.25X1O9h
害轴机用痹饰推尊ti
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lano-3^000
故轴承33012满足使用要求。
7、轴的强度校核
按弯扭合成应力校核轴的强度
只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面（即危险截面C）的强度。
根据式（6-1-5）及C处得载荷数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉冲循环变应力，取a=0.6,轴的计算应力（7ca=34.2MPa。
已选定轴的材质为40Cr,调质处理，由表6-1-1查得[7-1]=70MPa因此7ca<[7-1],故安全。
轴截面C处的载荷数据
载荷
水平面H
垂直面V
支反力F
Fnh1=Fnh2=7500N
Fnv1=Fnv2=433ON
弯矩M
MH=982500N.mm
MV=567230N.mm
总弯矩
M=（MH2+MV2）1/2=1134485N.mm
转矩T
T=2220000N.mm
|A|
IBI
ICI
IDI
lEl
Fr
-
T
（
-
131
1
J
L
Fnhi
I
C
131
Ft
Mh
Nm
Fr
Fhvi
Mv
FhH3
Fnvj
Mv
图2-6:
主动辊装配图
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