牵引机构设计优化

1.钝轮式牵引机构

图11-41所示为牵引力20kN钝轮式牵引机构布置图，通过传动机构中的钝轮与台车下面的销齿条啮合而带动台车行走。

图11-41 20kN钝轮式牵引机构

1—电动机 2—制动器 3—联轴器 4—长轴 5—轴承 6—大齿轮 7—钝轮 8—小齿轮

传动机构的钝轮部分布置在炉前轨道中间的地坑内，其他传动部分布置在炉前轨道侧面的地坑内，两者之间用长轴及联轴器联接。

为避免台车碰撞后墙以达到安全就位，通常在台车销齿条上设有如图11-42所示的斜槽式限位机构。设台车进入炉内达正确位置时，最末一根销齿距炉子前墙外边线为L₁，距钝轮中心位置为L₂，则钝轮中心距前墙外边线距离L（mm）为

式中 D_e——钝轮外径（mm）；

d——销齿直径（mm）；

D₀——钝轮节圆直径（mm）；

Δ——考虑台车承载下挠而故意将钝轮中心下降的距离（mm），Δ=2～4mm。

2.针轮（销轮）-钝轮式牵引机构

当采用大速比的摆线针轮减速器时，可省去开式齿轮使传动系统简化，如图11-43所示的针轮-钝轮式牵引机构。针轮装在减速器出轴上作为主传动轮，而钝轮则作为过渡轮驱动台车。设计该型机构时需注意以下几点：

图11-42 斜槽式限位机构

1）由于传动着力点距机架底面高度大，机架承受很大弯矩，故机架应有足够的刚度和强度，否则传动时将发生晃动。

2）基础及机架底面受倾覆力矩大，地脚螺栓要布置合理并有足够强度。

3）针轮所承受的转矩及拉力应小于或等于减速器出轴的许用值。

3.链条式牵引机构

如图11-44所示，牵引机构由一根封闭链条绕在前后两个链轮上，其中一个为主动链轮，电动机通过传动机件带动；另一个为从动链轮，装在张紧装置的支架上，通过调节张紧装置上的螺栓可保持链条有适当的张紧度。为使链条不过度下垂，常在链条通过的地沟内装置托辊或托轮。链条上支用销轴与台车头部下伸的拉板相连接，当传动装置正、反向运转时，链条即将台车拉入炉内或拉出炉外。

（1）牵引机构的布置方案

1）将主动链轮布置在炉前轨道中间的地坑内，用长轴与炉前侧面的传动机构连接；从动链轮布置在炉前远处有盖板的地坑内。

2）将主动链轮与传动机构设计在同一机架上而布置在炉前轨道中间的地坑内；从动链轮设置在炉前远处有盖板的地坑内。该方案布置紧凑，可避免工件掉落时砸坏机构，但维修欠方便。

3）将主动链轮与传动机构设计在同一机架上而布置在炉前远处有盖板的地坑内，张紧链轮布置在炉前轨道中间的地坑内。该方案占用车间面积大，但维修较方便。

（2）自动翻板机构　链条式牵引机构需在炉前设置长地沟，为便于通行和防止沟内积存脏物，故有在地沟上设置自动翻板装置的，其结构如图11-45所示。在台车头部拉板侧面设弧形顶杆1，台车行走时顶杆1自动将沟口的铰链盖板2掀起，让拉板5通过，拉板通过后铰链盖板2又自动落下盖住沟口。

（3）链轮张紧装置　链轮或滑轮的张紧装置多采用螺旋张紧式结构，有以下两种形式：

图11-43 针轮-钝轮式牵引机构

（牵引力25kN，牵引速度7.48m/min，功率4kW）

1）滑块式张紧装置（图11-46）。链轮装在心轴上，心轴两端固定在两个滑块上，滑块嵌装在两条支座导轨中，通过旋动螺栓可使滑块沿支座水平方向移动以调定链条的张紧度。

2）心轴式张紧装置（图11-47）。链轮1装在心轴2上，心轴两端加工成扁方形并制出螺孔，扁方轴嵌装在支座3两侧板的长孔内，螺杆4穿过支座两端肋板孔并以螺纹与心轴上的螺孔旋合。旋转螺杆时，心轴即沿导槽（长孔）5滑移而调定链条的张紧度。

图11-44 链条式牵引机构

1—台车 2—上支链条 3—托轮 4—主动链轮 5—拉板 6—从动链轮 7—张紧装置

图11-45 自动翻板机构示意图

1—弧形顶杆 2—铰链盖板 3—地沟 4—牵引链条 5—台车下伸拉板 6—铰链

4.钢绳牵引机构

（1）带槽卷筒钢绳牵引机构 由卷筒传动装置、张紧滑轮及牵引钢绳组成。将上支钢绳的一端用销轴与台车下伸的拉板连接，另一端绕入卷筒绳槽内并用螺栓及压板固定在绳槽起始处；下支钢绳的一端同样与台车下伸拉板相接，另一端则绕入卷筒另一侧的绳槽内并用压板与螺栓将其固定在绳槽起始处。当电动机带动卷筒正、反旋转时，钢绳即将台车拉入炉内或拉出炉外。卷筒卷绕钢绳时，钢绳对卷筒产生横向移动偏角，此偏角宜小于或等于6°。图11-48所示为摆线针轮减速器传动的15kN钢绳牵引机构，牵引速度7.15m/min，用3kW制动电动机传动，省去了制动器。

（2）卷筒结构设计 当减速器速比不能满足牵引速度要求时，常采用带大齿轮的卷筒与减速器出轴上小齿轮相啮合的结构（图11-49）。

当减速器速比能满足牵引速度要求时，卷筒一端可用齿轮连接盘与减速器出轴连接，另一端采用滚动支座（图11-50）；或卷筒一端与减速器出轴采用过盈配合，另一端采用滚动支座（图11-51）；或卷筒一端与减速器出轴采用过盈配合，另一端采用过盈配合的心轴式滚动支座（图11-52）。

图11-46 滑块式张紧装置

1—螺杆 2—螺母 3—链轮 4—心轴 5—支承滑块 6—支座 7—链条

图11-47 心轴式张紧装置

1—链轮 2—心轴 3—支座 4—螺杆 5—导槽

5.自行式牵引机构

将传动装置装在台车上直接驱动车轮使台车行走，这种机构不需配备外置的传动装置、机坑及盖板等，可过跨运行或跨车间运行。

图11-53所示为自行式台车简图，由车架、左牵引机构、右牵引机构、被动车轮、铸铁角形边框及供电电缆卷筒组成。车架需有足够的强度及刚度，设计计算见11.2节。

图11-48 15kN带槽卷筒钢绳牵引机构

1—制动电动机 2—摆线针轮减速器 3—带槽卷筒 4—钢绳下支 5—张紧滑轮 6—钢绳上支

图11-49 带大齿轮的卷筒结构

图11-50 带齿轮连接盘的卷筒组

图11-51 与减速器出轴采用过盈配合的卷筒组（一）

图11-52 与减速器出轴采用过盈配合的卷筒组（二）

图11-53 自行式台车简图

1—左牵引机构 2—车架 3—被动车轮 4—铸铁角形边框 5—右牵引机构 6—供电电缆卷筒

（1）自行式牵引机构类型　自行式牵引机构多设计成由单台电动机传动的单元体，根据台车尺寸及装载量情况分若干组对称装于台车两条纵梁的外侧。

1）摆线针轮减速器自行式牵引机构。驱动车轮装在纵梁的心轴上，减速器固定在纵梁外侧腹板上（图11-54）。通过减速器伸出轴段上的小齿轮与车轮上的大齿轮啮合，带动车轮滚转使台车行走。

图11-54 摆线针轮减速器自行式牵引机构

1—车架 2—大齿轮 3—轴套 4—轴 5—圆锥滚子轴承 6—毡圈 7—车轮 8—小齿轮 9—摆线针轮减速器（带制动电动机） 10—油环

减速器的驱动电动机采用制动电动机。台车一侧为双轮缘车轮，用于导向；另一侧为无缘车轮以减少附加的侧面阻力。

2）扭力杆型减速器自行式牵引机构。图11-55所示为3.5m×7.724m热处理炉用带自行式牵引机构的台车，由四台扭力杆型减速器（带制动电动机）自行式牵引机构驱动台车行走。传动车轮的伸出轴段插入减速器空心出轴孔内，靠扭力杆端部的销孔套住固定于车架纵梁上限位支座的销轴，不使减速器摆动。台车装载量50t，行走速度7.5m/min，电动机功率8.8kW。

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图11-55 扭力杆型减速器自行式牵引机构

1—扭力杆型减速器 2—扭力杆支座 3—车架 4—铸铁角形边框 5—轴承座 6—双列圆锥滚子轴承 7—轴 8—压盖 9—车轮 10—供电电缆卷筒

3）平衡梁型自行式牵引机构。对于车体较长的重载炉用台车，为了补偿制作安装误差和均衡各车轮负载，常采用平衡梁型自行式牵引机构以及平衡梁型被动车轮对。

图11-56所示为重载炉用台车纵梁总成，由足够刚度的车架纵梁和左、右平衡梁型自行式牵引机构组成。每个牵引机构承载量达140t，图11-57所示为其结构装配图，由主动轴轮系、被动轴轮系、平衡梁、平衡梁心轴、摆线针轮减速器（带制动电动机）和一对开式齿轮组成。小齿轮装在减速器出轴上，与驱动轮上的大齿轮啮合驱动台车行走。

4）直齿轮减速器自行式牵引机构。图11-58所示为该型机构的示意图。电动机及减速器装在台车头部的车架上，通过一对开式齿轮及链轮带动前轴上两个车轮使台车行走。为使该型牵引机构更为紧凑，可用带制动电动机的摆线针轮减速器代替原有直齿轮减速器进行传动。

图11-56 重载炉用台车纵梁总成

1—右平衡梁型自行式牵引机构 2—车架纵梁 3—左平衡梁型自行式牵引机构

（2）自行式牵引机构供电方式与电控要求

1）供电方式。为确保人身及生产安全，自行式牵引机构应采用低压供电传动。由于低压供电传动复杂，也可采用380V向传动电动机供电，但必须将台车及轨道可靠接地，以确保人身及生产安全。

2）自行式牵引机构驱动轮打滑验算。炉用台车中只有部分车轮是自行式牵引机构的驱动轮。为简化台车结构，驱动轮应越少越好，但驱动轮太少会使台车运行时产生打滑现象，从而使车轮磨损甚至难以起动。

电动机的驱动力是通过驱动轮踏面与轨道间粘着摩擦实现的。设粘着摩擦因数为μ₀，驱动轮的总轮压为F_N（等于驱动轮承载的总质量乘以重力加速度），则牵引力的最大值为μ₀F_N。牵引机构要使台车行走需克服台车运行的静阻力及加速惯性力之和，因此防止打滑的条件是：

图11-57 重载炉用平衡梁型自行式牵引机构装配图

1—车架纵梁 2—平衡梁 3—被动轴轮系 4—平衡梁心轴 5—主动轴轮系 6—大齿轮 7—小齿轮 8—减速器（带制动电动机）

图11-58 直齿轮减速器自行式牵引机构

1—主动车轮 2—传动链条 3—开式齿轮 4—减速器 5—联轴器及制动器 6—电动机

式中 m——台车运行的总质量（台车质量+承载质量）（kg）；

V——台车运行速度（m/s）；

t——起动时间（s）；

F_N——驱动轮的总轮压（N）；

f——台车的综合阻力系数；

μ₀——车轮与轨道间的粘着摩擦因数；

g——重力加速度（m/s²）。

3）自行式牵引机构电控要求。根据台车尺寸及装载量大小，台车需设一对或数对自行式牵引机构并对称地装于台车的两条纵梁上，采用两侧单边轮缘导向。也可一侧车轮设双边轮缘导向，另一侧车轮无轮缘以减少侧向摩擦附加阻力。

为使台车不歪斜行走，对电控的要求是：应保证各自行式牵引机构同步运行，还应采用双联行程开关确保台车行程准确限位。

6.往复小车牵引机构

（1）工作原理及适用范围 多用于砂型干燥炉和连续式加热炉，也有用于热处理炉料盘输送的，结构简图如图11-59所示。主动链轮9通过限位升关14、15控制其作正反运动时再由连接销5带动往复小车2在小车导轨6中往复行走。往复小车2悬臂端设有活动推头12、挡块斜槽10及定位块11，当活动推头12处于图示左侧斜槽内而往复小车2向右移动一个行程L₁=L+ΔL时，活动推头12顶住挡块13拉动台车向右移动一个行程L；当往复小车2触及限位开关14便自动反向向左运动，在接近行程末端触及台车下第二个挡块13时便自动翻转并从其下面让过，让过挡块13后又自动翻转到正常位置；当往复小车2碰及限位开关15而自动反向运动时，又自动将台车向右拉动一个行程L。如此往复行走多次即将台车拉出炉外。同样，将活动推头12放入右侧斜槽内使小车往复运动时，则将台车推入炉内。

图11-59 往复小车牵引机构

1—台车 2—往复小车 3—从动链轮 4—小车导轮 5—小车与链轮的连接销 6—小车导轨 7—导轨支架 8—链条 9—主动链轮 10—挡块斜槽

11—推头定位块12—活动推头13—挡块14、15—限位开关

（2）台车总行程的计算　台车总行程∑L与往复小车行程L₁及往复次数n的关系如下式：

∑L=n（L₁-ΔL）=nL （11-59）

式中 ∑L——台车总行程（m）；

n——小车往复次数；

L₁——小车往复行程（m）；

ΔL——推头复位距离（m）。

L——小车往复一次拉（推）动台车行走的有效距离（m）。

（3）工作特点　往复小车的往复运动可采用电动或气动。往复运动的换向是通过行程开关进行自动控制的，当台车总行程运动结束时，往复小车即自动停止工作。另外，当台车进入炉内后，小车脱开台车而退到炉外，可使炉门关到炉底平面以下，对炉子密封有利。其缺点是小车往复运动时有一半空行程，降低了工作效率和延长了运行时间。

（4）受力分析　设F为台车牵引力，Q为每对导轮处的压力，T为链条拉力，如图11-59所示，则

Qb=Fa+cT，T=2Qμ+F

求解得

式中 μ——导轮综合阻力系数，对于滚动轴承取_μ=0.02。

（5）导轨　导轨多采用Q235A槽钢制作，应能满足强度和刚度要求，挠度不大于支柱间距l₁的1/1000，所受弯曲应力不超过120MPa，翼板（槽钢底面宽）的局部稳定性按受力区翼板宽度的3倍验算，稳定性不足时需加焊覆板。

7.桥式起重机牵引机构

利用车间内桥式起重机，通过炉口远处的动臂外滑轮及炉口处的内滑轮用钢绳将台车拉出炉外或拉入炉内，如图11-60及图11-61所示。该机构结构简单，但操作麻烦且不够安全，仅用于台车进出炉次数很少或作为临时性设施。

图11-60 水平变向滑轮桥式起重机牵引机构

1—牵引滑轮 2—钢绳 3—台车 4—水平变向滑轮 5—滑轮地坑 6—钢绳防脱槽装置

对于图11-60所示的垂直轴内滑轮，应设置钢绳防脱槽装置以保证顺利操作。当用于干燥炉时，因滑轮暴露于燃烧气氛中，轮轴与轮孔之间应留有1～1.5mm的间隙。

表11-27～表11-29分别列出牵引滑轮、垂直变向滑轮、水平变向滑轮的尺寸。

图11-61 垂直变向滑轮桥式起重机牵引机构

a）台车入炉 b）台车出炉

1—垂直变向滑轮 2—牵引滑轮

表11-27 牵引滑轮尺寸 （单位：mm）

（续）

注：主要用于桥式起重机式牵引台车进出炉。

表11-28 垂直变向滑轮尺寸 （单位：mm）

注：主要用于配合牵引滑轮使钢绳改变方向。

表11-29 水平变向滑轮尺寸 （单位：mm）

注：主要用于台车牵引时使钢绳改变方向。