【正文】 .............................................................................................. 18 小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ..................................................................................................... 22 小車的整體設(shè)計(jì) : ......................................................................................................... 22 車體的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................................................... 22 前 輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 : ......................................................................................................... 24 輪軸的設(shè)計(jì)及校核 : ..................................................................................................... 24 后輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 : ......................................................................................................... 26 后下輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 : ..................................................................................................... 26 整體機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 ............................................................................................. 27 橫梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 : ......................................................................................................... 27 立柱的設(shè)計(jì) : ................................................................................................................. 29 連接梁的設(shè)計(jì) : ............................................................................................................. 20 4 合理性分析 ............................................................................................................................... 32 鉗桿的有限元分析 ............................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 橫梁工字鋼的有限元分析 ................................................................................................. 34 結(jié)論與展望 ................................................................................................................................... 36 致謝 ............................................................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 38 VI 環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 1 1 緒論 隨著科學(xué)技術(shù) 和 經(jīng)濟(jì) 的快速發(fā)展 以及 全球一體化進(jìn)程 的 不斷加快，人們對鋼鐵制品的質(zhì)量和需求量又上升到了一個(gè)更高的臺(tái)階 。 在各行各業(yè)中，人們沒有間斷過對鋼管的使用，不管是建筑業(yè)中用于搭建外架的鋼管，還是各種汽車的框架結(jié)構(gòu)，或者是在機(jī)械廠中用于支撐的支撐架和體育器材里的安裝部件，都出現(xiàn)了鋼管的身影 。 然而，要使鋼管成型就必須先對鋼管坯進(jìn)行加熱，然后才能通過成型機(jī)械使鋼管成型 。 由于鋼管坯的加熱不同于其它鋼坯的加熱，對加熱的精度要求很高，要求鋼管坯的各部分受熱均勻，這樣才可以防止在打孔和拉直過程中出現(xiàn)斷裂、變形、鋼管粗細(xì)分布不均勻等情況，所以 不能使用傳統(tǒng)的推鋼式加熱爐對其進(jìn)行加熱，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的推鋼式加熱爐的加熱不是很均勻，如果是兩頭噴火式的話那就是兩頭受熱多，如果中間噴火式的話那就是中間受熱多，所以只能使用環(huán) 形加熱爐來對其坯料來進(jìn)行加熱，因?yàn)榄h(huán)形加熱爐可以對鋼管坯的兩頭和中間都進(jìn)行均勻的加熱，但是又因?yàn)榄h(huán)形加熱爐是一個(gè)圓的封閉結(jié)構(gòu)，不能用推鋼機(jī)將坯料從另一頭推出去，所以傳統(tǒng)的推鋼式進(jìn)出料機(jī)就不適合在環(huán)形加熱爐中使用，為了適應(yīng)環(huán)形加熱爐的進(jìn)出料特點(diǎn)，這里就設(shè)計(jì)了專門為環(huán)形加熱爐準(zhǔn)備的進(jìn) 出 料機(jī) —— 環(huán) 形 加熱爐裝 取 料機(jī) [11]。 （ 如圖 示： ） 課題來 源于企業(yè)需求， 裝取 料設(shè)備是加熱爐的一個(gè)重要組成部分 。 目前大量的從事各種工業(yè)爐窯的節(jié)能環(huán)保、專用設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)的研究的企業(yè)都對 裝取 料設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，希望設(shè)計(jì)出高效 、 穩(wěn)定 、 安全的 裝取 料設(shè)備， 在這里 通過該設(shè)計(jì)可以培養(yǎng) 我們 獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究和綜合分析思考的能力 。 圖 裝取料設(shè)備 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 環(huán)形加熱爐的簡單介紹 進(jìn)入新世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，企業(yè)也得到了快速發(fā)展，鋼管的生產(chǎn)能力不斷提升 。 所以以致加熱爐的不斷更新?lián)Q代，取而代之的是新型的環(huán)形加熱爐 （如圖 ），環(huán)形加熱爐不僅能使加熱鋼料均勻受熱而且節(jié) 省能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 [2]。 圖 環(huán)形加熱爐 圖 示意圖 爐形結(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求，加熱爐自裝料端到出料端依次為預(yù)熱段 、一加熱段、二加熱段、三加熱段、四加熱段、 均熱段，加熱爐爐頂采用平直結(jié)構(gòu)，在裝出料位置設(shè)置 三 道水冷隔墻 。其中 五 個(gè)區(qū)段有供熱，各段的供熱可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，燒嘴安裝在內(nèi)外環(huán)側(cè)墻和爐頂上，加熱爐采用平焰燒嘴和側(cè)向可調(diào)焰燒嘴 [1]。 采用自然排煙的方式 。 考慮到經(jīng)濟(jì)，環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 3 節(jié)能又能最大程度的提高爐子的有效利用率，各段角度分配見圖 。 裝取料口距離計(jì)算 由于環(huán)形加熱爐的大小視 加熱 鋼坯料件的大小而定，所以我們計(jì)算 裝取料口的距離就得根據(jù)現(xiàn)場的情況來定 。 在這里我取最常見的一種加熱爐的規(guī)格，也是應(yīng)用最廣的一種型號的加熱爐 。 待加熱鋼坯規(guī)格：直徑 Ф180mm～ Ф350mm， 長度 ～ 。 環(huán)形加熱爐基本尺寸：爐中徑 36000mm，爐腔寬度 6450mm，預(yù)熱段爐膛高度 1250mm，第一 、二、三加 熱段爐膛高度 2020mm，第四 加 熱段 、均熱段 爐膛高度 1600mm，裝取料夾角 176。 。 176。 圖 示意圖 由上述我們可以畫出示意圖 。 根據(jù)圖 4 可計(jì)算：裝取料口距離 L=2*176。= 由計(jì)算結(jié)果可以得出，裝料口和取料口的距離偏大，要是單獨(dú)設(shè)計(jì)一臺(tái)裝取料機(jī)來同時(shí)完成裝料和取料的話，這樣設(shè)計(jì)的整體機(jī)架就很大，而且占地大又費(fèi)料，并且設(shè)計(jì)的小車要進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，進(jìn)退等一系列動(dòng)作，小車結(jié)構(gòu)也相對比較復(fù)雜 。 最重要的是 極大地影響了工作效率，在取料的同時(shí)不能進(jìn)行其他裝料等工作，與先進(jìn)高效的環(huán)形加熱爐工作效率不相匹配 。 在這里我們準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一款裝取料機(jī)，它同 時(shí)安裝在裝料口和取料口，兩臺(tái)機(jī) 的機(jī)械構(gòu)造完全一樣，這樣在取料口取料的同時(shí)另一臺(tái)機(jī)就可以在裝料口裝料，工作效率大大的提高了 。 而且兩臺(tái)機(jī)同時(shí)工作，操作方便簡單，不僅沒有造成資源設(shè)備不必要的浪費(fèi)，而且從長遠(yuǎn)上考慮是一種提高整個(gè)廠區(qū)工作效率 和經(jīng)濟(jì)效益 的一種有效辦法 。 裝取 料機(jī)的簡單介紹 裝 取 料機(jī)是 專門 為冶金鍛造行業(yè)設(shè)計(jì)制造的設(shè)備 。 它具有操作簡單、可靠 性高 的特點(diǎn)，人性化的設(shè)計(jì)為操作者創(chuàng)造了一個(gè)舒適的工作環(huán)境，使繁重的工作變得簡單輕松，也為冶金行業(yè)的發(fā)展提供了物美價(jià)廉的配套設(shè)備 。 裝 取 料機(jī)的工作特點(diǎn)： (1) 裝 取 料機(jī)是坯料裝爐，出爐以及運(yùn)料到鍛壓設(shè)備上的一種機(jī)械裝置 。 它的結(jié)構(gòu)形式與鍛壓操作機(jī)相似，但是有 它 自己的工作特點(diǎn) ； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 (2) 鉗頭可以有多種形式，甚至不必夾緊動(dòng)作，只一叉子就可以 ． 有鉗頭的時(shí)候，其鉗頭要小 ； (3) 鉗桿可以不必旋轉(zhuǎn)，基石有旋轉(zhuǎn)也不必達(dá)到 360 度，轉(zhuǎn)速也而可以慢一些 ； (4) 鉗桿要深入爐膛裝料 和 取料，因此，鉗桿一般都比較長，為減少臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)慣性，有時(shí)候要做出可以伸縮的鉗桿 ； (5) 除了鉗桿的轉(zhuǎn)速外，其他的動(dòng)作均比鍛造操作機(jī)要大些，速度要快些 ； (6) 由于沒有鍛造時(shí)候的沖擊載荷，機(jī)件結(jié)構(gòu)可 以簡單一些，輕巧一些 。 為適應(yīng)鍛壓行業(yè)生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)環(huán)境要求，對裝 取料機(jī) 有 以 下幾點(diǎn)要求： (1) 可以適應(yīng)鍛造高溫和高粉塵的環(huán)境 ； (2) 實(shí)際 安全系數(shù)高并且性能可靠 ； (3) 動(dòng)作靈敏而且操作控制方便 ； (4) 適應(yīng)于各類不同形狀、規(guī)格的料件 ； (5)維護(hù)方便 。 以上幾點(diǎn)也是裝 取 料機(jī)生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)原則 。 經(jīng)過幾十年在實(shí)際應(yīng)用中的不斷 的 總結(jié)、修正，目前國內(nèi)裝 取 料機(jī)已 經(jīng)初步形成了統(tǒng)一的成型產(chǎn)品，從形式上主要可以分為兩大類：無軌裝取料機(jī)和軌道裝取料機(jī) ． 國產(chǎn)無軌裝取 料機(jī)目前 以叉車改造形式為主，即以標(biāo)準(zhǔn)叉車為基體， 去除前部料叉，安裝裝取料機(jī)專用機(jī)械手及執(zhí)行系統(tǒng)，使其能完成 以 下七個(gè) 動(dòng)作：整體行走、轉(zhuǎn)彎、鉗頭 夾緊、鉗頭旋轉(zhuǎn)、鉗頭擺動(dòng)、鉗頭平行升降、鉗頭俯仰升降 ． 軌道式裝取 料機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式采用整體走盤式，可以完成 78 種運(yùn)動(dòng)；大車固定在地面的軌道上行走；小車在其軌道上前后行走，其整體形式類似于行車；小車面板上裝有回轉(zhuǎn)裝置，機(jī)械手部分可隨小車做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，俯仰運(yùn)動(dòng)，還可以做平移運(yùn)動(dòng) ． 機(jī)械手隨鉗桿可以做前后收縮運(yùn)動(dòng)，加大機(jī)械手的活 動(dòng) 范圍，使料件方便的送入加熱爐和方便的從加熱爐中取出 ；機(jī)械手的回轉(zhuǎn)可以方便的夾取各種姿態(tài)的料件；夾頭 夾持，可根據(jù)實(shí)際 生產(chǎn)中料件形狀方便的更換不同鉗口形式 。 優(yōu)點(diǎn)：具備以上的功能的裝取料機(jī)，無論是有軌道裝出料機(jī)還是無軌裝取 料機(jī)，可完全滿足目前鍛壓生產(chǎn)的需要，它能方便的將任意形狀的工件由地面或料架子上取下，迅速的放置在加熱爐內(nèi)任意位置，并能從加熱爐內(nèi)任意位置取出加熱好的坯料 。 該 機(jī)適用性強(qiáng)，活動(dòng)范圍廣，沒有死角，一般目視到的工件皆可以單獨(dú)取送，爐子有效空間利用率高 。 在工作時(shí)可以做各種輔助工作 。 該裝取 料機(jī)與操作機(jī)配合使用效果更佳，它可以方便的將從加熱爐中取出 的料件直接 送到操作機(jī)鉗口中，中間不需要任何過渡，大大減少 料件的運(yùn)送時(shí)間，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還減少加熱火次，降低能源消耗 ，提高鍛造質(zhì)量和精度 ． 該機(jī) 的配用不僅可提高生產(chǎn)效率，還大大節(jié)約了加熱爐的維修費(fèi)用 。 沒有裝取 料機(jī)的鍛造車間，對料件的裝出爐時(shí)，一般采用 4～ 5 人，通過行車輔助裝出料件，甚至采用撞鐵的方式裝料，對加熱爐門及爐膛、爐壁的損壞很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于沒有裝 取 料機(jī)，生產(chǎn)廠 家 對每臺(tái)加熱爐的年維修費(fèi)用在幾萬元以上，同時(shí)，由于 對加熱爐的維修造成停產(chǎn)，累計(jì)起來，兩臺(tái)加熱爐每年的經(jīng)濟(jì)損失可以購買一臺(tái)裝取料機(jī) 。 若配有裝取 料機(jī)之后 ，該裝取 料機(jī)在裝出料件時(shí)可做到輕拿 輕 放，裝出爐速度快， 對加熱爐有很好的保護(hù)作用 。 同時(shí)，該機(jī)一人操作就能完成所有工藝要求，減少勞動(dòng)力 。 綜上所述，裝 取 料機(jī)在鍛壓生產(chǎn)中有以下環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 5 優(yōu)點(diǎn)： (1) 能降低生產(chǎn)成本 (包括人工、維修費(fèi)用、能源費(fèi)用 )； (2) 提高生產(chǎn)效率 ； (3) 提高產(chǎn)品質(zhì)量 ； (4) 改善工人工作條件 ； (5) 安全生產(chǎn) 。 當(dāng)前鍛壓行業(yè)發(fā)展迅速，客戶對鍛件產(chǎn)