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1、连续卸船机的回转机构设计【摘要】本课题主要研究了连续卸船机的回转机构设计的整个过程。在设计过程中主要确定回转机构的技术参数，再涉及到具体的电动机和减速器的功率计算及型号选择。回转机构的总图设计包括减速机的齿轮设计、回转轴承的选择及角度检测装置的设计。根据设计的实际需要，对连续卸船机的回转机构开展研究，进行回转机构的设计以及优化设计。【关键词】 回转机构设计 电机计算 电机选择 角度检测 目 录1绪论31.1国内外连续卸船机的使用情况41.1.1进口连续卸船机的使用情况41.1.2国产连续卸船机的使用情况41.2 国外连续卸船机的发展情况51.3 国内连续卸船机发展方向61.3.1 引进机型国产
2、化61.3.2提高产品质量和使用可靠性61.3.3设备的大型化与高效率61.3.4 高质量的牵引承载构件61.3.5 机动性与实用化61.3.6 通用性与多用途61.3.7 促进港机更新换代61.3.8 特种货物装卸61.3.9 自动化运转技术71.3.10机型优化与技术进步72 连续卸船机的设计82.1 连续卸船机的工作原理82.1.1 连续卸船机结构82.1.2 BE回旋机构92.1.3 前大梁102.1.4回转机构102.2 连续卸船机主要参数设计112.3 连续卸船机其他设计参数112.4 连续卸船机驱动电机功率的计算及电机选择152.4.1 电机选择152.4.2. 所需系统驱动扭矩
3、172.4.3电机轴GD2的计算172.4.4. 加速时所需扭矩182.4.5 电机选型183 连续卸船机回转机构的设计213.1 回转齿轮设计与计算213.2 几何尺寸计算213.3 回转轴承选型224 回转角度检测装置的设计234.1角度传感器23 4.2传感器齿轮.245小结体会25致谢26参 考 文 献271绪论在港口装卸机械中,用于大宗散货装卸作业的专用机械由间隙作业的起重机械向专业化连续式装卸的卸船机发展,根据不同的货种(煤炭、矿石、谷物、麦、玉米等)使用不同的连续式装卸机械。目前在散粮装卸作业中,连续式卸船机有埋刮板卸船机、螺旋式卸船机、双带式卸船、波纹挡板式卸机和气吸式卸船等。
4、那么,我们为什么要选择连续式卸船机械呢?主要在于我们所装卸的散货通常含有不同程度的粉尘,为避免粉尘的飞扬对环境的污染,连续式卸船机取料一般都能实现密闭输送,机内的卸载点也能封闭或采取消尘措施,这样可减少作业中粉尘的污染。另外,由于是连续作业,因而具有震动和噪音小、效率高、能耗比较低和自动化程度高的特点。在装卸作业中对故障的诊断、安全性能等方面都有完善的装置,有利于港口的安全生产作业。连续式卸船机主要解决船舱内物料的自行取料和把物料提升出舱。根据此特点,散状物料的性质对卸船机性能的发挥有很大的影响,所以选择时必须慎重。首先必须考虑物料的粒度、自然堆积角、硬度等,以此来选择不同形式的卸船机。例如:
5、螺旋卸船机对物料粒度有限制,这是因为螺旋卸船机的机理是通过物料与螺旋面的摩擦来完成工作的。因此,粒度较大,磨损等不可预测的因素,就会造成机损事故。其次,选择的卸船机与输送系统相匹配。近几年来,不同形式的连续式卸船机在我国大宗散货装卸中应用很广,散粮连续式卸船机与其他卸船机的区别主要在于卸船机的垂直取料和水平输送两大部分,其它如俯仰、旋转、行走、电控等机构的性能基本相似或相近,在机型比较中,就侧重于垂直取料和水平输送与其有关联的性能进行比较。 散货卸船机是根据船型和各种散货卸船作业的特点而设计的多动作的专用机械。有抓斗卸船机、带斗门座起重机、链斗卸船机、螺旋卸船机、夹带卸船机等。散货卸船机的结构
6、往往是起重机械与输送机械的组合，或输送机械与不同输送机械的组合。见图1 图1 重机械与输送机械的组合1.1国内外连续卸船机的使用情况连续卸船机的作业效率高、自重轻，对环境污染少、货损少，可自动运行，在我国已有40余年的使用经验，尤其是80年代后，其技术得到了迅速的发展，我国引进和自行研制了各种类型的连续式卸船机械，目前已有数十台各种形式的连续卸船机在我国港口使用。随着我国对外贸易的不断发展及国家政策的支持，国内新建了一批大型的港口，吞吐量也逐渐增加，对于工作效率高和环保的大型连续卸船设备的需求也越来越大。而国内对连续卸船机的研究与设计还处于空白阶段，为了更好的为国家经济建设服务，有必要对连续卸
7、船机展开研究与设计。近来国外在连续卸船机的发展方面体现出两大趋势，在专业化大型散货码头上接卸矿石、煤炭等流动性较差的重散货，趋向于采用大型高效的连续卸船机，机型主要有链斗、斗轮和螺旋式。另一方面，对于接卸化肥、粮食、饲料甚至水泥等流动性较好的轻散货，国外一些厂商推荐采用小型、流动式、多用途的连续卸船机，某些公司强调，应把设备机动性作为设计的关键要素，设计人员考虑的关键问题是流动性、较高的能力、能量效率、无损耗作业、无泄漏系统、减少磨损、降低噪声等。1.1.1进口连续卸船机的使用情况我国从80年代中期开始由国外引进连续卸船机，至今已有30余台在各港使用，进行接卸煤炭、化肥、粮食、饲料等作业。较早
8、引进的典型机型和参数见表1。这些引进的连续卸船机大多数取得了较好的运行效果。PWH1200 t/h链斗卸船机在上海港实测最大作业效率可达1600 t/h，平均1200t/h，清舱量小于3%，生产作业效果达到了上海港要求的目标。目前华东地区已进口5台同型机，其中1台经改造后可以接卸铁矿石，华南地区也至少有2台同型机在运行。继秦皇岛港引进波状挡边带式卸船机后，大连、连云港等地也先后投产了我国港机厂与外商合作生产的生产率略小的波状挡边带式卸船机。布勒埋刮板卸船机继上海港民生码头之后，最近又在大连北良码头得到使用。广州新沙港也购置了压带式卸船机。西沃尔特螺旋卸船机在国内使用更多，仅广东地区就有10余台
9、在运行。表1 我国较早引进的典型连续卸船机用 户制 造 商机 型物 料生产率 th-1交 货 期上海港PWH链斗煤炭12001987沙角电厂住友链斗煤炭8001987福州电厂三菱链斗煤炭15001988大连港、天津港西蒙压带粮食7501985秦皇岛港三菱波状挡边带式粮食6001992上海港布勒埋刮板粮食101301995上海港西沃尔特螺旋化肥5001990沙角电厂科尼斗轮煤炭150019941.1.2国产连续卸船机的使用情况我国研制连续卸船机是从50年代末开始的，当时曾投产过一些小型气力式卸船机、小型压带式卸船机、小型链斗卸船机和小型埋刮板卸船机，由于受当时技术条件限制，这些机型先后淘汰。70
10、年代末80年代初，对连续卸船机技术的研究又重新开始，气力卸船机和链斗卸船机投产较早，之后是螺旋卸船机、斗轮卸船机和波状挡边带式卸船机。目前仍在运行的国产连续卸船机典型机型和参数见表2。表2 国产典型连续卸船机用 户研 制 单 位机 型物 料生产率t.h-1交货期湛江港WTI，SPMP气 力粮 食4001983武钢工业港武汉交通科技大学悬链斗铁矿石1 2001990上海港WTI，SPMP链斗煤炭1 2001989青岛港SPMP，YeTI斗轮铁矿石1 6001994防城粮食局SPMP，WTI波状挡边带式粮食8001999广州粮食局WTI气力粮食1001999表2注释：表中WTI是指交通部水运科学研
11、究所 SPMP是指上海港口机械制造厂80年代后投产的国产连续卸船机个别小型机目前也不再使用，但大多在当时港口的生产中发挥了重要作用(如表2所列各型机)。尽管受国内技术条件限制，国产连续卸船机在设计、制造等方面存在一些不足，但经过改造和完善，仍能使其取得较好的运行效果，如国产1200t/h链斗卸船机在上海港的使用和国产1600t/h斗轮卸船机在青岛港的使用。广州港和湛江港的400 t/h气力卸船机尽管已分别运行了20年和16年，但经技术改造后目前仍在使用。气力卸船机过去一直受噪声大、能耗大等缺点的制约，使用受到限制，如在上海港的250 t/h气力卸船机就被进口埋刮板卸船机所取代。近来，气力卸船机
12、的这些缺点被技术进步所克服，气力卸船机特别是小型流动式气力卸船机又受到港口的重视。近两年投产的国内大宗散货码头，不论是公用码头还是业主码头，凡接卸矿石、煤炭者一律选用了较大型的桥式抓斗卸船机，而粮食码头，主要是业主码头，连续卸船机的使用又占有较高的比例。表4是近期国内典型散货码头卸船机械的设备情况。表3 近期国内典型散货码头卸船设备用 户制 造 商机 型物 料生产率t.h-1交 货 期宝钢Kone桥式抓斗矿石煤1 8001998福州电厂Kone桥式抓斗煤炭1 2501998珠海港三菱桥式抓斗煤炭1 5001998扬州二电厂Caillard桥式抓斗煤炭1 4001998北仑电厂Krupp桥式抓斗
13、煤炭1 6501998太仓电厂上海港机厂桥式抓斗煤炭1 2501998青岛港振华公司桥式抓斗矿石2 5001998大连北良布勒埋刮板粮食1 0001999防城粮食局上海港机厂波状挡边带式粮食8001999广州粮食局水运所气力粮食1001999广州港水运所气力粮食40019991.2 国外连续卸船机的发展情况近来国外在连续卸船机的发展方面体现出两大趋势，在专业化大型散货码头上接卸矿石、煤炭等流动性较差的重散货，趋向于采用大型高效的连续卸船机，机型主要有链斗、斗轮和螺旋式，表3是某些国家和地区的著名连续卸船机制造商近期投产的大型连续卸船机典型产品情况。另一方面，对于接卸化肥、粮食、饲料甚至水泥等流
14、动性较好的轻散货，国外一些厂商推荐采用小型、流动式、多用途的连续卸船机，某些公司强调，应把设备机动性作为设计的关键要素，设计人员考虑的关键问题是流动性、较高的能力、能量效率、无损耗作业、无泄漏系统、减少磨损、降低噪声等。日本住友公司目前正在开发300th800t/h的压带式连续卸船机以适应中小船舶的卸船作业，以及用来替代今后数年内将要淘汰的用于卸船的旋转型抓斗起重机。1.3 国内连续卸船机发展方向1.3.1 引进机型国产化在我国港口除绳斗式连续卸船机之外，其它种类的连续卸船机都有应用，而国产连续卸船机仅限于链斗、斗轮和气力等少数几种机型。改革开放以后我国从国外引进的各型连续卸船机，今后将逐步进入主要部件乃至整机的更新换代时期，
