钢丝绳保养系统——清洗设备设计

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1、- -11 前言1.1 选题背景及意义1.1.1 国内外研究现状钢丝绳保养系统作为野外工程的后勤维护设备，特别是电力系统在野外做架空或高压电路。早期，大多数采用人工清洗的方法，清洗过程劳动强度大，效率低，危险性强；后来，人们为了克服上述问题采用机械涮洗、压力冲洗、振动等代替人工的方法，对钢丝绳进行定期的清洗、上油保养工作，保养效率提高，清洗彻底，浸油效果好。目前，国内外做的比较成熟的是超声波清洗设备，超声波的应用的原理：超声波是以每秒 4 万 6 千次的振动在液体中传导，由于超声波是一种压缩纵波，在推动介质的使用下会使液体中压力变化而产生无数微小真空气泡，造成空穴效应，当气泡受压爆破时，会产生

2、强大的冲击力，同时超声波还有乳化中和作用能更有效防止被清洗掉的油污重新附在被清洗物体上。超声波清洗的运用极大地提高了工作效率和清洗效果，以往，清洗死角、盲孔和难以触及的藏污纳垢一直使人们备感茫然，超声波清洗的开发和运用使这一工作变得轻而易举。相比其它多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性。已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波，但价格比较高。1.1.2 选题的目的及意义一些野外工程，例如，电力系统在野外做架空高压或超高压电路。由于野外作业的自然条件较差，因此，

3、所述编织型防卷绕钢丝绳经使用一、二次之后，该编织型防卷绕钢丝绳上沾满土、砂和小石子，并且，不可避免地产生锈蚀和断丝。又因为工作时此钢丝绳承受极大负荷，一旦在工作时断裂，将会造成极严重的后果。例如，钢丝绳断裂会导致重大生产、安全事故，在造成重大经济损失的同时，也造成重大人员伤亡；钢丝绳如击打在操作工人身上则会造成伤亡事故。经过清洗保养后，就会延长钢丝绳的使用寿命，保证钢丝绳使用安全、可靠。降低劳动强度和人力资源消耗。1.2 方案设计及论证清洗流程：钢丝绳先经过一分钟的高温水浸泡，然后进入另外一个水箱中利用旋转钢丝绳刷双向清洗，最后经过振打器，去除多余的水分。实现钢丝绳的基本物理清洗。设计参数：-

4、 -21.浸泡时间 1 分钟；2.钢丝绳速度 15002000 米/小时；3.要求浸泡的同时采用钢丝绳刷进行钢丝绳清洗；4.清洗头可变范围：直径 15mm90mm。- -32 系统的总体设计2.1 总体方案设计根据设计要求，确定清洗结构如图 2.1 所示。1放线卷 2滑轮 3绕线轮 4保温盖 5清洗滚筒 6振打器 7收线卷 8管状电热元件 9箱体 10排污口图 2.1 总体方案示意图2.2 设计主要内容根据设计要求和流程，得出设计内容。主要包括：高温水浸泡、水中钢丝绳刷清洗和振打去除多余水分。1.高温水浸泡水池内有电阻加热器；采用温度传感器反馈调节稳定水温；水池下部采用斜面，利于排污，底部设置

5、排污口。2.钢丝绳刷清洗清洗机构采用滚筒清洗，钢丝绳从滚筒内部经过，滚筒转动实现清洗；驱动采用电动机通过链传动带动滚筒转动3.振打去除多余水分敲击法，采用电机带动旋转体连续敲打钢丝绳，通过振动去除钢丝绳内部的泥- -4沙，并去除多余水。3 结构设计3.1 滑轮3.1.1 滑轮的绕线方式为了顺利实现绕进和绕出，并满足钢丝绳的缠绕圈数，缠绕方式如下图 3.1 所示。图 3.1 绕线方式3.1.2 滑轮槽已知要求滑轮槽底部最小直径为 600mm。又知道清洗钢丝绳的直径最大 28mm，连接器的直径定为 90mm。做到满足强度的同时，尽量做到使滑轮的结构简单、质量较小。滑轮槽的主要尺寸见图 3.2。-

6、-5图 3.2 滑轮槽的主要尺寸3.1.3 滑轮的安装尺寸由于滑轮已知浸泡在高温水中，又尽量减小其质量，所以选用聚四氟乙烯工程塑料；它对任何酸、碱、王水和有机溶剂都有卓越的耐腐蚀性，并具有耐热、耐寒的特点，可在-200到 250的温度范围内使用，具有较高机械强度和高耐磨性 1。根据后面选用的轴承的外径尺寸和宽度，分别为 =120mm, =23。将滑轮的整体尺DB寸确定为如下图 3.3 所示。图 3.3 滑轮的整体尺寸3.1.4 滑轮组的整体尺寸- -6（1）由滑轮的宽度，再根据要求浸泡时间 1 分钟和清洗速度 2000m/h。得出钢丝绳在水中的路程为 33.4 米。由后面可知两滑轮的中心距为

7、1736mm。缠绕相对的两个滑轮的路程为：=3.1600 + 21736 = 5356 (mm)l所以，得出所需缠绕圈数：= =6.24 (圈)n3405.6故每侧需要 7 个滑轮。且每个滑轮间保留 5mm 的间隙。共占用 695mm 的箱体内壁宽度。3.2 浸泡箱体3.2.1 箱体的整体结构及尺寸根据箱体长度大概为 3 米。采用保温措施，箱体为两层钢板及其夹在中间的保温棉组成，参考类似设计参数，里外均采用 6mm 厚的钢板焊接而成。为方便添加保温棉，外钢板做成活动设计，用螺丝固定，在四周及底部夹层放入 80cm 保温棉 2。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。箱体壁结构如下图 3.4 所示。图

8、 3.4 箱壁结构- -7箱体的总长度为 3000mm，壁厚和 184mm。所以，浸泡箱体内部距离为：3000-184=2816（mm）由上面可知，7 个滑轮已占用 695mm 箱体内壁宽度。最外面的滑轮距内壁距离为 145mm.所以内壁宽为：695+1452=985（mm）再加上两个箱体壁厚和 184mm。故箱体宽度为：985+184=1169（mm）3.2.2 箱体的其他附属件（1）为了更好的引导钢丝绳及其连接器顺利的通过，在钢丝绳绕入和绕出的下面对应的箱体壁上焊接上一个引导轮。引导轮及安装的示意如图 3.5 所示。图 3.5 引导轮及安装（2）套在滑轮上的轴安装在箱体内壁上焊接的轴座上。

9、由于滑轮与轴之间有轴承，另外，由于钢丝绳在滑轮上的运动是靠后面的收线轮提供的。所以这个轴不传递转矩，只承受弯矩。由此，将此轴设计为心轴。两端设计成如下图 3.6 所示的结构。钢板厚均为 10mm。槽深 65mm，槽宽 55mm，槽长 55mm。- -8图 3.6 轴座的结构（3）为了方便产生的泥沙等的顺利排出，特意将箱体内层钢板底部设计成斜面，最低面设有排污口，并焊接有钢管，安装有阀门进行排污。如下图 3.7 所示。图 3.7 排污结构3.3 清洗滚筒3.3.1 滚筒的基本结构滚筒采用组合式，有几乎完全相同的二部分壳体组成。其中一部分壳体上安装2 块钢丝绳刷板，装在外壳上圆弧内支座上，底部有复

10、位弹簧；钢丝刷的可以绕支座转动；外壳上有长条形空隙，以污物的排除和水循环；钢丝刷与支座采用螺栓连接。壳体主要结构见图 3.8。- -9图 3.8 清洗滚筒3.3.2 滚筒的基本尺寸及选材壳体最大外圆直径 260mm ;筒体外径 200mm;筒体内径 180mm;筒体总长 600mm;筒体与滚筒座接触部分外圆直径 260mm，宽 40mm;两壳体间的螺栓孔直径为 13.5mm,均匀布置在凸起上；连接部分的板长 30.5mm;一块壳体内壁有安装钢丝绳刷板和扭簧的支座，支座的上两孔的直径均为 10mm;滚筒的一侧端面有安装链轮的钢板，大径260mm，小径 180mm，钢板上均匀布置着 6 个连接孔，

11、直径均为 13.5mm；外壳上的长条状开口圆心角度为 30 度。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。3.4 清洗滚筒座滚筒座的作用是将清洗滚筒卡在里面、提供支撑和旋转基础。3.4.1 滚筒座的基本结构（1）滚筒座有两部分组成，下半部分是座底，上半部分是盖。座底的主要作用是固定在箱体内壁上和承载滚筒，上半部分的作用是遮挡泥沙等的进入。主要结构有座体、螺纹孔、光杆心轴、滚子、通孔等。结构如图 3.9 所示。- -10图 3.9 滚筒座的结构3.4.2 滚筒座的基本尺寸结合清洗滚筒的尺寸，对座的尺寸进行确定。座底的高度为 200mm；配合清洗滚筒的部分为直径 200mm；钢板厚为 10mm；光杆心轴的

12、长度为 100m，大端直径为40mm，厚度为 10mm，杆体直径为 20mm，光杆前段有安装开口销的孔，直径为 5mm;滚子外径为 60mm，内径为 22mm，长度为 56mm；座底有两个连接箱底固定用的带孔的板，板长 40mm，板宽 120mm,每块板上有两个用于安装螺栓的直径为 13.5mm 通孔。盖的结构主要有槽型圆弧钢板和凸缘组成。槽型圆弧钢板大径 300mm，小径 200mm,钢板厚为 10mm，钢板外宽为 70mm；凸缘厚 15mm,上面用用于安装直径 12mm 螺栓的通孔，直径为 13.5mm。其他尺寸参考图纸。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。3.5 钢丝刷板的结构和尺寸钢丝刷

13、板的主要结构如下图 3.10 所示。- -11图 3.10 钢丝刷板由于滚筒内钢丝绳刷清洗钢丝绳直径最大为 28mm，要实现连接器的顺利通过，必须在连接器进入钢丝绳刷前附加一个引导件。原理为引导件和钢丝绳刷板相连，连接器通过时，通过引导件将钢丝绳刷板打开。在图的最右端所示的结构是一个竖直的钢板、筋和斜钢板，即起到引导作用。竖直钢板长 82mm、宽为 10mm、高55mm；可以看到底面均布有三个半圆柱的突起，作用是防止钢丝刷板上面的钢丝与钢丝绳的接触力太大而影响清洗效果，在地面上油钢丝绳刷丝。最前端的凸耳结构的作用是将钢丝刷板连接在滚筒的内壁的支座上，结构和部分尺寸如图 3.11 所示。厚度为

14、10mm。直径为 11mm 的圆孔的作用是将钢丝刷板与滚筒内壁支座通过细长杆穿在一起；直径为 5mm 的虚线圆为上图中的细杆，用来挂圆柱扭簧的挂耳，从而实现两个钢丝刷板的预紧力。由于长时间浸泡在水中材料选不锈钢。- -12图 3.11 凸耳3.6 振打器的结构和尺寸振打器的工作原理是通过不间断的敲打钢丝绳，通过惯性使钢丝绳上面的水去掉。主要结构如图 3.12 所示。图 3.12 振打器如结构图所示，轮的直径为 200mm 厚度为 40mm；中心有一个边长为 35mm 方形轴孔，用来和轴配合；两个伸出的细长状为厚度 3mm、宽度为 30mm 的弹性钢板，最顶点轮中心的距离为 225mm，前段做成

15、圆弧，主要作用是振打钢丝绳，卡在轮槽内的部分口字型用来将钢板固定，口字型内有一个焊接的圆柱，用来固定弹性钢板；外面一边为圆弧的类似长方形为端面钢板，厚度为 5mm,用来阻挡弹性钢板，和轮的链接采用直径为 12mm 的六角螺栓；焊接圆柱的钢板厚为 5mm。- -134 传动的选择与计算4.1 链传动的选用及计算链传动是一种挠性传动。它由链条和链轮（大链轮和小链轮）组成。通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递动力和运动。链传动在机械制造中应用广泛。与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因此能保持准确的传动比，传动效率高，又因链条不需像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；链条采

16、用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑，同时，链传动能在高温和潮湿的环境中工作。4.1.1 滚子链的设计及计算（1）链条的分类与选择：链条按用途不同可以分为传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中。在一般机械中，常用的是传动链。传动链又可以分为短节距精密滚子链（简称滚子链） 、齿形链等类型。其中滚子链常用于传动系统的低速级，一般传递的功率在 100KW 以下，链速不超过 15m/s，推荐使用的最大传动比为 8。齿形链使用较少。由于其需要传输的功率不大，因此采用单排链就能满足工作要求，并且多排链的承载能力与排数成正比，但由于精度的影响，各排链

17、承受的载荷不易分布均匀，故排数不宜过多，因此选用单排链就合理。（2）滚子链链轮的结构链轮由轮齿、轮缘和轮毂组成。链轮设计主要是确定其结构和尺寸，选择材料和热处理的方法。小直径的链轮可制成整体式。中等尺寸的链轮可制成孔板式；大直径的链轮，常可以将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上。链轮的材料。轮轮齿要有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多，所受的冲击也较大、转速较高，故小链轮应用较好的材料，选用普通灰铸铁，经过淬火、回火热处理，硬度为 260-280HBS。由于大链轮浸在水中，故选用 35CrMo 不锈钢材料，经过淬火、回火热处理，硬度可达 40-50HBS。 3（3）选择链轮齿数小

18、链轮齿数 取 =19，传动比 =4。大链轮齿数 = =419 = 761Zi2Zi1（4）确定计算功率 caP链轮传递功率为 =1.5kw- -14= caPAZKP（4.1）查文献2表 9-6，工况系数 =1.0，查图 9-13 =1.3.AKZK所以 =1.311.5= 1.95 (kw)caP（5）选择链轮型号和链条节距 P由计算功率 Pca=1.95kW 和链轮转速 1n=940r/min，根据文献 3，查图 9-11 得选取 08A 型，即 p=12.7mm。（6）计算链节数和中心距初选中心距 =(30-50)0ap=30P=381 (mm)0max=50P =635 (mm)取 a

19、0=600mm相应的链长节数:= + + 0pL2a21Z210Zpa（4.2） = =143.7 2619769.72.取 =144 节PL查文献 2表 9-7 得中心距计算系数 =0.245，则最大传动的中心距为：lf= a112pfLZ（4.3） =0.24512.7214476+19 =600.5 (mm)（7）链条长度 L= =14412.7=1828.8 (mm) L10Pp（4.4） - -154.1.2 链轮的设计计算（1）链轮齿数传动机构中链轮齿数 =19， =76。1Z2（2）链轮的主要尺寸 3用到的数据：滚子直径 maxid=7.92 取 id=7mm。内链板高度 2ma

20、xh=12.07mm，取2h=12mm.分度圆直径 = （4.5） d180sinpZ得 = = 77(mm) 11i= = 307(mm)2d280sinpZ 齿顶圆直径 aminad1.6ipdZ（4.6） max1.25i（4.7） 得： = =81(mm)1minad1.6ipdZ= =86(mm)1ax.25i= =313(mm)2minad26ipdZ= =316(mm)2ax1.5i齿根圆直径 fid（4.8） 得： =70(mm)1fid- -16=300(mm)2fid齿高 ahmin0.5aihpd（4.9）ax0.8.62.iZ得： =2.85(mm)min05ihpd=

21、5(mm)1ax10.8.62.ip=4.5(mm)2max2.0.5.ihpdZ确定的最大轴凸缘直径 gd= cot 1.04 0.76 p180Z2h（4.10）得： = cot 1.04 0.76=63(mm)1gd180Z2h= cot 1.04 0.76=294(mm)2gp22（3）链轮的轴向齿廓尺寸用到的数据：内链节内宽 =7.85(mm), =8（mm） 。1minb1b由于 12.7(mm)。p 齿宽 =7.5(mm) 110.93fb（4.11）齿侧倒角 公称 =0.13 =1.65(mm) ap（4.12） 齿侧半径 公称 = =12.7(mm) xr（4.13） 4.1

22、.3 链传动的布置、张紧和防护- -17（1）链传动的布置链传动布置时，链轮必须位于铅垂面内，两链轮共面。中心线可以水平，也可以倾斜，但尽量不要处于铅垂位置。一般边在上，松边在下，以免在上的松边下垂量过大而阻碍链轮的顺利运转。（2）链轮的张紧链传动的张紧的目的，主要是为了避免在链条的松边垂直度过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也为了增加链条与链轮的啮合包角。当中心线与水平线的夹角大于 60时，通常设有张紧装置。张紧的方法很多。当中心距可调时，可通过调节中心距来控制张紧程度；当中心距不可调时，可设置张紧轮，或在链条磨损变长后从中去掉一至二个链节以恢复原来的张紧程度。张紧轮可以是链轮，也可以

23、是滚轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。张紧轮有自动张紧和定期张紧，前者多用于弹簧、吊重等自动张紧装置，后者可用螺旋、偏心等调节装置，另外还可用压板和托板张紧。 34.2 轴的设计及计算此轴属于浸泡部分，用于支承滑轮的回转，但轴本身并不转动，属于心轴。由所学知识可知：对于仅仅（主要）承受弯矩的轴（心轴）应按弯曲强度条件计算，无需校核。轴的材料为 45 号钢，调质热处理，许用弯曲应力为 60Mpa。 24.2.1 轴的受力分析当钢丝绳被牵引通过放线滑轮时，欲保持进线侧拉力不变，出线侧牵引力必须有一个增加值P（见图 4.1） ，以克服放线滑轮的阻力；两侧拉力的比值，就是放线滑车摩阻系数 。即k

24、k1P（4.14）- -18图 4.1 滑轮受力图值的大小，由钢丝绳进出滑轮是的弯曲、拉伸造成能量损失的大小和滑轮轴承k的摩擦损失等决定 4。根据滑轮槽底部直径 D 查得 K=1.03。又有要求第一个滑轮的进线侧的拉力为500N.计算可得：P 15N。取P=15N。由此可依次递推出各个滑轮的受力，且两力同向。由于滑轮的材料为工程塑料，故本身重力忽略不计。钢丝绳首先绕进轴-轴上滑轮的受力如表 4.1 所示。表 4.1 轴上各个滑轮的受力轮的名称 进线侧拉力(N) 出线侧拉力(N)滑轮 1 500 515滑轮 2 530 545滑轮 3 560 575滑轮 4 590 605滑轮 5 620 63

25、5滑轮 6 650 665滑轮 7 680 695另外一根轴轴上各个滑轮的受力如表 4.2 所示。表 4.2 轴上各个滑轮的受力轮的名称 进线侧拉力(N) 出线侧拉力(N)滑轮 1 515 530- -19滑轮 2 545 560滑轮 3 575 590滑轮 4 605 620滑轮 5 635 650滑轮 6 665 680滑轮 7 695 710由以上数据可以得出轴上的受力较大，所以按轴上的受力进行轴的设计。轴上的的载荷及其分布如下图 4.2 所示。图中力的大小由表 中数据计算得出， =1045N ， =1105N， =1165N， =1225N， =1285N ， =1345N 1F2F3

26、F4F56F， =1405N。力的作用点为滑轮中心面与轴线的交点。7图 4.2 轴上的载荷及其分布4.2.2 计算轴上最大弯矩参考文献 5进行计算。（1）求支座反力 FA、FB以 A 点为原点进行平面平行力系受力分析，得 =4119.5N , =4455.5N，AFB（2）根据载荷分布，计算各个受力点的弯矩的大小。利用力学的基本知识，计算得= 0.2=823.9 (Nm)1MAF= 0.3F10.1=1131.4 (N m)2= 0.4F20.1F10.2=1328.3( N m)3A= 0.5F70.3F60.2F30.1=1408.8 (Nm) 4BF- -20= 0.4F70.2F60.

27、1 = 1366.7 (Nm)5MBF= 0.3F70.1=1196.2( Nm)6= 0.2=891.1(Nm)7B由以上计算得出轴上的最大弯矩约为 1408.8 (Nm)。4.2.3 确定最小轴径参考文献 5进行计算。根据弯曲强度公式： 60Mpa。 max（4.15） 弯曲应力计算公式： axaxzMW（4.16）实心圆抗弯截面模量： 32zd（4.17）联合以上公式可解得： max33 621408.Md（4.18） =0.06208 (m)=62.8 (mm)取最小轴径 d=65mm。4.2.4 轴的结构和尺寸结合轴上的零部件的布局和轴端的固定，对轴进行结构设计，如下图 4.3 所示

28、。图 4.3 轴滑轮组的轴向长度为 695mm，与滑轮组相配合的轴径为 65mm；左侧固定依靠轴左侧的轴肩，轴肩宽度为 10mm，所在直径为 77mm；右侧固定依靠螺钉锁紧挡圈，- -21轴肩右侧面距螺钉孔中性线距离为 705mm。轴上其余轴径均为 65mm，但在轴端的部分被被铣出两个对称平行的平台，两平台的距离为 55mm，长度为 55mm。轴总长为 940mm。5 其他零部件的设计及选择5.1 钢丝绳连接器的设计由于钢丝绳长度一定，要实现连续不间断的清洗，必须实现两条钢丝绳的链接。又有清洗钢丝绳的直径最大为 28mm。根据设计经验以及方便使用，将钢丝绳连接器- -22设计为两端为圆柱形接头

29、，两接头中间采用钢丝绳连接，连接钢丝绳挤压在接头里。具体如下图 5.1 所示。图 5.1 钢丝绳连接器主要结构和尺寸。圆柱直径为 90mm，长度为 140mm。两端均有边长为 10mm 的倒角，方便连接器通过清洗装备。虚线部分为沉孔，用于安装沉头螺栓，下面有公称直径为 24mm 的螺栓孔，螺栓的作用是穿过需要连接钢丝绳端得的回头。再向右部分主要用于和连接器钢丝绳形成一体。5.2 振打引导件的设计根据振打的设计，只对钢丝绳进行振打，不对钢丝绳连接器进行振打。设计出简易的引导件。如图 5.2 所示。- -23图 5.2 振打引导件主要结构如上图所示，最两端为带有五个直径为 26mm 通孔的底部钢板

30、，厚为10mm，长为 200mm，宽为 100mm，圆角半径 20mm，孔中心距长的为 155mm，短的为50mm，孔到边得距离为 25mm。主视图中的长斜坡作用是当钢丝绳连接器到来时就会沿着此坡向上运动，从而避开振打器，圆弧槽直径为 90mm，槽深 27mm，两侧留有10mm 的边缘，右侧圆弧大径 360mm，小径 270mm。正常振打的钢丝绳在底部钢板向上高度为 75mm 的圆弧的开槽里通过。振打器安装在圆弧的竖直中心线上。5.3 振打轴的结构和尺寸振打器所在轴上承受弯矩比较小，传递功率较小，根据设计经验，在结合电动机的输出轴的轴径为 24mm，长度为 50mm。通过联轴器后的轴径结合联轴

31、器，确定轴径为 24mm，长度为 50mm。之后的轴段需要安装轴承座，结合轴承座，确定轴径为30mm，长度为 90mm。由于轴承座内的安装轴承，轴径要发生变化，再结合轴承座，轴径变为 35mm,长度为 100mm。为了轴向固定振打器的，向后设置了一个轴肩，直径定为 55mm，长度为 10mm。再向后要安装振打器，振打器的周向固定采用方轴配合，结合振打器的尺寸，轴段方轴边长 35mm，长度为 38mm。振打器另一侧面的轴向固定采用螺钉锁紧挡圈，并加工有螺纹孔。为了保持轴的对称性，后面的轴径为 35mm，长度为 112mm。最后安装轴承座，轴径为 30mm，长度为 44mm。具体结构见图 5.3。

32、- -24图 5.3 振打轴5.4 滚动轴承的选择选择滚动轴承主要依据几下几个原则（1）轴承载荷轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择滚动轴承类型的主要依据。（2）轴承的转速一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。（3）轴承的调心性能当轴承的中心线与轴承座中心线补充和而有角度误差是，或因轴受力而弯曲或倾斜时，会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。这时，应采用具有一定调心性能的调心轴承或带座外球面球轴承。（4）轴承的安装和拆卸便于拆卸，也是在选择轴承类型时应考虑的一个因素。在轴承座没有刨分面而必须严轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离轴承

33、3。使用机械设计手册通过以上原则以及轴的内径，浸泡滑轮组与轴配合处选择深沟球轴承。轴承型号为 62132RS,个数为 28 个,详细信息为：内径 65mm，外径120mm，宽度 23mm。振打器所在轴两端轴承选用深沟球轴承。轴承型号为 6206 个数为 2 个，详细信息：内径 30mm，外径 62mm，宽度 16mm。5.5 电动机的选择本系统中共有三部电机，两部电机安装在清洗部分，为滚筒提供动力；另一部电机安装在振打部分，为振打轮的旋转提供动力。根据清洗部分转速及水的阻力，再加上各部分传动效率，初步估算该部分的功率为 1kw；根据振打的形式和主要功率损耗，初步估算该部分的功率为 0.3kw。

34、5.5.1 确定电动机的功率（1）标准电动机的容量以额定功率表示，所选用电动机的额定功率应不小于所需工作机要求的功率 。工作机要求的电动机功率 为dPdP- -25/dwP（5.1）式中 工作机要求的电动机输出功率，单位为 kW；dP工作机所需输入功率，单位为 kW；w电动机至工作机之间传动装置的总效率 6。所以确定出清洗部分选用电机的功率为 1.5kw,振打部分电动机的功率为0.75kw。5.5.2 电动机转速的选择按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围,可以推算电动机转速的可选范围：各种常用传动机构的合理传动比查手册得：其中链传动一般传递的功率在 100kw 以下，链速不超过 15m

35、/s，推荐使用的最大传动比为 =8。maxi对于 Y 系列的电动机，通常多选用同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的电机，如无特殊需要，不选低于 750r/min 的电动机。由于对电机而没有特别的要求，因此通过查机械设计手册表选用同步转速为 940r/min、额定功率为 1.5kw 的型号为Y100L-6 的电动机和同步转速为 940r/min、额定功率为 0.75kw 的型号为 Y90S-6 的电动机。型号 Y90S-6,伸出轴直径为 24mm，长度为 50mm。型号 Y100L-6，伸出轴直径为28mm，长度为 60mm。 6 5.6 加热元件的选择加热时，水吸热根据公

36、式吸 = Q21mCT（5.2）进行计算，加热管的放热按公式放 =0.24 2IRt（5.3）进行计算，其中 为水的比热， 为浸泡中水的质量， 、 ，为加热到一定温度和未加Cm2T1- -26热前的温度， 为加热时间。t利用炉丝本身的电阻效应实现炉丝加热，从而带动管状加热器加热，达到设定油温的日的。根据计算和经验，保证加热器使用寿命和升温时间约两小时 1。Q吸 = 21mCT=4.14J/(g)， =90， =2021T所以 吸 = 2100010004.1470=5.8108(J)又由加热时间为 120 分钟，即 =7200(s)。t所以加热元件的总功率为 总 吸 / =80(kw)PQ由工

37、作环境和生产需要，查文献 7，选用 SRS1 型管状电热元件， 用于敞开式、封闭式的水槽中和循环系统内加热水用。浸泡槽选取 SRS1-380/7 型号的加热管每根功率 7 kw、电压 380V，共 12 根，总功率为 84kW。同理，清洗箱体内选取 SRS1-380/5 型号的加热管每根功率 5 kw、电压 380V，共 12 根，总功率为 60kW。5.7 圆柱扭簧的选择根据工作情况，选用 N型圆柱螺旋扭转弹簧。最大工作扭矩 Tmax=11Nm，最小工作扭矩 Tmin=8Nm，工作扭转角 maxin60，载荷循环次数 N为 610。参考文献 3进行设计。1.选择材料并确定其许用应力根据弹簧的

38、工作情况，属于类弹簧。现选用 60Si2Mn。由表 16-2 差得b 1000Mpa。估取弹簧钢丝直径为 5mm。2.选择旋绕比 C 并计算曲度系数 1K选取 C=6，则= = 1.15 14C（5.4）3.根据强度条件试算弹簧钢丝直径由式（16-16）得/1max30.bKTd- -27（5.5）= =4.86 (mm)31.50原值 d =5mm 可用，不需重算。4.计算弹簧的几何参数 D=Cd=65=30(mm) （5.6） 2= + =30+5=35(mm) （5.7） 1D= -d=30-5=25(mm) （5.8） 取间距 0=05 mm，则p = d + 0= 5 + 0.5 =

39、 5.5 (mm) （5.9）= arctanpD= arctan 5.30= 2 （5.10）5.按刚度条件计算弹簧的工作圈数由表 16-2 知， E =200000Mpa； I=46d=45=30.68 4m。故式（16-22）得n=180TD=203.68(1)0=22.7（圈） （5.11）取 n=23 圈。6.计算弹簧的扭转刚度由式（16-20）得- -28Tk=180EIDn= 230.68/()Nm=49.4 /()Nm（5.12）7.计算 max及 in因为 maxT=kax （5.13）所以 max= Tk=1049.=2.67in= - =222.67 - 60 =1.5.

40、8 其他元件的选择5.8.1 滚动轴承座的选择根据上面轴的尺寸和滚动轴承的代号，查文献 6，可选定滚动轴承座的型号为SN206。5.8.2 联轴器的选择根据电动机伸出轴的尺寸，查文献 6，选用弹性套柱销联轴器，型号为 LT4 联轴器。主动端：Y 型轴孔、A 型键槽、d=24mm、L=52mm；从动端：J1 型轴孔、A 型键槽、d=24mm、L=52mm。5.8.3 键的选择（1）振打轴上与电动机的连接通过联轴器，它们将的动力传递需要键连接。根据轴径 24mm，长度为 50mm，查文献 6，选择键宽为 8mm、键高为 7mm 的 A 型平键，键长为 40mm。（2）清洗用电机与小链轮间的连接的键

41、连接，电动机伸出轴的键宽为 8mm、键高为 7mm，选择键长为 55mm。- -295 结 论本次设计所使用的传动系统之一为电动机-链传动清洗滚筒，用于清洗。个人认为存在的问题如下：（1）链传动在这个地方的应用较为勉强，在线速度较高情况下，不能进行很好的润滑。对链条和链轮的寿命有很大的影响，且在接近沸腾的水中，环境更是很恶劣。传动的方式有待寻找替换。（2）在这个传动中没有联轴器缓冲环节，造成冲击会比较大，对动力源电动机和传动环节会有不可忽略的影响，包括寿命和传动稳定性方面。应该将这个传动链进行扩展和再调整。本系统中的另外一个传动链，电动机联轴器传动轴，用于振打。个人认为存在的问题如下：传动链比

42、较短，转动速度比较高，带动的零部件转速较高，会造成很大冲击，容易造成安全隐患。本次设计的钢丝绳保养系统属于根据实际需要去研制和改进的一种项目，在实际的使用中根据钢丝绳的保养需求还需要不断的设计改进。- -30毕业设计中，在导师的悉心帮助和指导下，解决了一系列的关键问题，提高了我的分析问题和解决问题的能力，扩宽和深化了学过的知识，掌握了设计的一般程序规范和方法。设计中难免存在不足之处，敬请各位老师指正。参 考 文 献1 梁治齐. 使用清洗技术手册M. 北京: 化学工业出版社, 1999.10:15-242王卫华, 路海生,刘继军. 自动温控电加热麻芯浸油装置 J. 金属制品, 2003,29(6

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44、阿舟,姚起航. 振动控制工程M. 北京: 航空工业出版社, 1989.5:246-25110 毛宝霞,赵金明,张豪. 电磁振动式自动清洗车机的设计及应用 J. 中州煤矿, 2010,1(4):10-1111 刘元绘,韩成银,陈斌. 钢丝绳自动清洗机的研制及应用 J. .江苏水利, 2004,1(5):23-2412 付兵,韩成银,陈斌. 水闸钢丝绳自动清洗机及其应用 J. 大坝与安全,2006,1(1):61-6213 霍中元,陈星辰,韩伯成,陈斌. 闸门钢丝绳自动清洗的设计与应用J. 农业装备与车辆工程, 2007,1(7):43-4514 赵存友，徐文娟. 矿用钢丝绳除油垢装置的设计研究

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