【正文】 緩沖器所依據(jù)的工作原理是：當物體受到具有一定動能的另一物體沖擊時，將對受 力 物體做功，則物體的動能 E 應等于受力物體所做的功，由此可得出下面的計算式 E= ??? mx02 Fdxg2W (5— 5) 式中： W— 物體的重量， N； G— 物體的重力加速器， g=9800mm/s2； v— 物體的最大位移 mm/s； F— 物體的受力， N。 本次設計選用液壓馬達型號 為 A2F200W2P2 注： A— 馬達型號 2— 無連桿 F— 壓力級 200— 工程排量 W — 控制設計變量 2— 主體設計序號 P— 平鍵連接 2 — 裝配形式 主要參數(shù)： 排量： 200ml/r 最大工作壓力 ： 10MPa 最高轉速： 1700r/min 液壓缸選擇 夾鉗啟閉 用 液壓缸的選擇 在 節(jié)中已經(jīng)計算出液壓 缸 最大 負載工作壓力： F 旋 =。將同步擺桿機構約束除去，用外力 代替施力物體，對曲柄一、二和連桿進行受力分析，如 下圖所示 。 在 圖 （ a） 左半部分為夾鉗的初始位置，右半部分為剛好夾住坯料的位置，根據(jù)圖中的幾何尺寸，可得： ?? 2 ????? 在圖 （ b） 中： G=2F )2/sin(? (4— 1) Φ 180mm 坯料的重量： G=mg=900 =8820N 將 G 及θ的值代入式 (4— 1)得： F= 故 夾取 Φ 180mm 坯料時，鉗口 所受壓力 為 ， 鉗口擺角為 ? 。冷卻過程的 控制是通過溫度傳感器實現(xiàn)的，當夾料桿鉗口達 到 某一溫度 時 ，溫度傳感器獲得信號 并將信號傳至給控制器 ， 從而開啟進水管進行冷卻 。 行走小車是承載夾料桿在水平方向前進的主要裝置。對于完成一些控制精度不高，生產(chǎn)效 率一般的生產(chǎn)廠區(qū)比較實效。 設計專題部分 本次設計是針對包鋼集團無縫鋼管廠 φ 35m加熱爐出料進行的專項設計。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 10 (6)由于幾乎沒有什么水冷件，熱耗比較低。 均熱段：在這段里最大限度地消除管坯表面和中心的溫度差，提高管坯的加熱質量。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 8 第二章 環(huán)型加熱爐及 出料機械手 環(huán)型加熱爐 隨著鋼鐵工業(yè)技術的發(fā)展，為適應高速、高精度連續(xù)軋機及快鍛、精鍛設備的要求， 環(huán)型 加熱爐得到了較快發(fā)展。與前面平面機構力分析相似，機械手的動力分析可將慣性力視為一 般外力加于產(chǎn)生慣性力的構件上，而仍將機械手視為處于靜力平衡狀態(tài)，然后即可用前述機械手靜力分析的方法進行力的分析。自由度越多，就更能接近人手的動作機能，通用性更好，但結構也更復雜。只適用于程序較簡單 的 點位控制，但作為一般單機服務的 搬 運作業(yè)已足夠。目前常用的是氣動和液動驅動方式。 機械手的組成及分類 機械手的組成 工業(yè)機械手的結構有簡單的 也 有復雜的。 parameters design and calculated of the steel ,the choice of hydraulic ponents and buffer ponents ,as well as the strength check of the main mechanical ponents. Keywords: Ringtype furnace。 3. 臂部 手臂是支承被抓物體、手部、 腕部的重要部件。 2)小型的 —— 搬運重量在 10kg 以下。這種機械手工作對象不變，動作固定，結構簡單，使用可靠，適用于成批、大量生產(chǎn)的生產(chǎn)自動線或專機作為自動上、下料用。 在機械手中，任取兩桿 i 與 i+1，設作用在桿 i+1 上的力 Fi+1和力矩 Mi+1在坐標系i+1 中表示為 Fi+1(i+1)和 Mi+1(i+1)；桿 i 上的重力 Gi在機座坐標系 x0y0z0中表示為 Gi(0)。 這種具有感知能力并能對感知 的信息作 出 反應的工業(yè)機械手稱為智能機械手 ，它是有發(fā)展前途的 。沿爐子圓周方向可分為幾個段，如預熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段、清渣段等。另外，裝料和卸料 由電機或馬達等驅動的小車完成。 出料 機械手 出料 機械手是生產(chǎn)制造中的一個重要部分，針對加熱爐有一個出料門和一個上料門。 方案二 方案二與方案 一驅動小車的動力源有所不同 ， 小車 水平驅動是靠一個液壓馬達驅動減速器 ， 經(jīng)減速器調速后減速，輸出到行走小車主動輪， 驅動 小車在水平軌道上前進后退 ，此處選擇液壓馬達驅動可使整個機構的動力源一致 。 We=Hi/H (3— 2) 表 設計方案的經(jīng)濟評價 評價目標 方案一 方案二 方案三 生產(chǎn)成本 理想成本 a 經(jīng)濟價 We=Hi/H We1= We1= We1= 注：一般取 We≤ 意味著實際成本高于允許生產(chǎn)成本，在經(jīng)濟 上不合格。即輸入壓力和流量，輸出轉矩和轉速。為使 其減速反應快速 、 敏捷 ， 還在行走小車上裝有緩沖裝置 — 緩沖器 ， 用以防止車速過高沖出軌道，造成設備損傷，甚至傷及在場工作人員等事故的發(fā)生。 夾料桿升降驅動液壓缸負載壓力計算 夾料桿 下 降時 ，同步擺桿機構所承受的載荷 必須考慮 到 夾料桿 重量 、 吊掛擺動裝置 重量 和 夾料桿內部水 的重量 ： ?G1=?G 夾 +?G 吊 +?G 水 (4— 2) 因下降時 剛 開始進行水冷 ， 夾料桿內部水的重量 可以忽略，故： ?G1≈ ?G 夾 +?G 吊 (4— 3) 將 ?m 夾 =4845kg， ?m 吊 =127kg 代入上式， 得： ?G1=（ 4845+127） = 因為夾料桿 在爐內下降時同步擺桿機構所承受的載荷要小于夾料桿夾取管坯上升時同步擺桿機構所承受的載荷，所以我們可以根據(jù)上升時同步擺桿機構所承受的載荷計算出升降液壓缸負載壓力。 FN （ 4— 7） 圖 4. 12 滾動摩阻系數(shù)用實驗測定，它與滾子和支承面的材料的硬度和溫度有關，與滾子內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 30 的半徑無關。 減速器按用途分為通用減速器和專用減速器兩大類，依據(jù)齒輪軸線相對于機體的位 置固定與否，又可分為定軸齒輪減速器和行星齒輪減速器。 m 功率： P=Tω (6— 2) P=7098 = 根據(jù)設計要求，選用 軟齒面齒輪 ，其失效形式主要是疲勞點蝕，先按齒面疲勞強度設計： 選擇齒輪材料，確定 許 用應力： 兩齒輪均選用 45 鋼，調質處理；查機械設計教材表得：其硬度為 229，查 機械設計教材圖 5— 32 得： δ Flim1=δ Flim2=220Mpa δ Hlim1=δ Hlim2=600Mpa 兩齒輪許用彎曲應力： δ FP1=δ FP2，按下式計算： δ FP=δ FlimYSTSFlimYN (6— 3) 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 38 其中： δ Flim— 實驗確定齒根的彎曲疲勞強度，由機械設計教材圖 5— 32 可 得 ； YST— 實驗確定的應力修正系數(shù)；本次設計采用國家標準給定的計算時，取 YST=2； SFlim— 彎曲強度的最小安全系數(shù)，一般傳動比取 SFlim=～ ，重要傳動取SFlim=～ ； YN— 彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)，一般取 YN=1，當考慮齒輪工作有限壽命 時，彎曲疲勞許用應力可以提高的系數(shù)，查機械設計教材圖 5— 34 可以得到 ； 注：對于開式齒輪傳動，用降低 20%的許用彎曲應力來考慮磨損影響 。 吊掛擺動液壓缸的選擇 同理：選擇吊掛擺動裝置中所用液壓缸， 并作其強度校核，強度合格。若力 F 再增大一點，輪子就會滾動。 圖 同步擺桿機構尺寸計算圖 如圖 所示，在圖 （ a） 中 ， 由條件 AB=406mm， BC=580mm， DE=BF=175mm 知 ： 580AE175AEBF ????? 故： AD=AEDE== 圖（ b ）為夾料桿在爐內下降 350mm 時，曲柄一的 位置圖，其中 ： FB?? =BF+350=525mm， BA?? =406mm， CB?? =580mm，由圖中幾何關系知： 580EA525EA FB ??????????? ?? 圖（ a）a 圖（ b） 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 25 故： 6 7FBEADA ????????? 綜上可知： AA ?、 兩點在垂直方向上的高度差為 mm245ADDA ???? 。 出料機械手的循環(huán)動作 當 管坯 加熱到合適溫度，加熱爐門打開，出料機械手開始動作。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 19 行走小車的動力源是液壓馬達。 注： Wt 表示方案在技術上合適，必須改進。 夾料桿的旋轉運動是由一個液壓缸配合夾料桿上中間部位的兩個特殊凸耳來 實現(xiàn) 的 ， 通過液壓缸的伸縮來使兩個夾料桿實現(xiàn)正反轉 （ 如圖 所示 ） 。在爐底旋轉一周后，坯料剛好經(jīng)過預熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段完成對坯料的均勻加熱最后被送出加熱爐。燒嘴均安裝在內外環(huán)墻上。 環(huán)型加熱爐由轉動爐底和固定爐墻、爐頂組成。 3)能 自動避開障礙物。 機械手的靜力和動力分析 對機器的操作進行靜力分析和動力分析是機械手操作機設計，以及其驅動裝置和控制系統(tǒng)設計的 基礎。 4． 智能工業(yè)機械手 (機器人 ) 由電子計算機通過各種傳感元件等進行控制，具有視覺、熱覺、 觸 覺、行走機構等 。一般可按機械手的規(guī)格、功能或用途等來分類。如有特殊要求 (將軸類零件放在頂尖上，將筒類、盤類零件卡在卡盤上等 )，手腕還可以有一個小距離的橫移。 設計中包括以下內容：介 紹機械手分類及主要技術指標，確定本設計任務中出料機械手采用的方案；對出料機械手的參數(shù)進行設計計算；計算選擇液壓元件及緩沖元件，以及對主要機械部件的強度校核。 控制系統(tǒng) 驅動系統(tǒng) 位置檢測裝置 執(zhí)行機構 工件 圖 機械手組成 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 2 一、執(zhí)行機構 執(zhí)行機構由抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走機構等運動部件組成。 三、控制系統(tǒng) 有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。 2．記憶再現(xiàn)型工業(yè)機械手 這種工業(yè)機械手由人工通過示教裝置領動一 遍 ，由記憶 元件 (如磁盤、磁帶或存儲器 )把程序記錄下來，以后機械手就自動按 記憶 的程序重復 進行循環(huán)動作。 工作空間 即機械手的工作范圍，通常以手腕中心點在機械手運動的所占有的體積來表示。目前，世界各 國正積極研制帶有“視角”和“觸角”的工業(yè)機械手，使它能對所抓取助工件進行分辨，選取所需要的工件，并正確地夾持工件，進而精確地在機器中 定位、定向。根據(jù)加熱管坯尺寸的不同，環(huán)型加熱爐的直徑也有所不同，但基本結構均無很大的差異。 各段的長度并不固定，例如爐子在低負荷下工作時，就可以關閉一部分加熱段的燒嘴，預熱段就相對延長。 (2)管坯 之間有間隙 ， 爐底面積利用率低，爐底強度只及推送式爐的一半左右 。 本次設計主要是根據(jù)設計給定的參數(shù)，利用我們所學專業(yè)知識以及制圖知識，設計出合理的夾料出料裝置，完成主要部件框架的組合設計以及部分零件的強度校核，最后對部分零件進行壽命預算，最后畫出裝配圖及零件圖 。升降驅動用方案一的鏈式同步液壓缸回路實現(xiàn)，旋轉運動也按方案一的方法控制。 為控制 行走小車在前進方向的 啟動速度和停止時間，還專門設置了緩沖裝置 — 緩沖器 HX— 400。為使兩夾料桿不會因徑向竄動而引起徑向距離變化 ， 在夾料桿上設有弧形塊，從 而 避免了夾鉗啟閉用液壓缸行程偏小而無法夾取坯料， 或 行程偏大，在 夾取坯料時 ， 坯料在徑向受擠壓而產(chǎn) 生變形。 當夾取 Φ 270mm坯料時 ， 同理由幾何關系可得擺角： ?? ????? Φ 270mm規(guī)格的坯料的最大重量： G=mg=2030 =19894N 將 G 及θ的值代入式 (4— 1)得： F= 即夾取 Φ 270mm坯料口 所受壓力 為 ，鉗口擺角 取 α =17? 。 圖 4. 11 設在水平面上有一滾子， 半徑為 R，重為 P， 在 其中心 O 加一水平力 F（如圖 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 29 所示）。 因夾鉗相對液壓缸旋轉角度為 θ =? ，也就是說，夾鉗啟閉液壓缸的行程為： L=2 ?? (5— 1) 內蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書 32 =2 661 = 查 參考文獻 [7]表 2— 53，從液壓缸行程優(yōu)先系列中選擇其行程，?。? L=85mm 故所選液壓缸型號為 C25WEΦ 80/Φ 56 85 注： C— 差動缸 25— 最大工作壓力 WE— 尾部耳環(huán)式 Φ 80— 缸筒內徑 Φ 56— 活塞桿直徑 工作壓力 — （取 10Mpa） 主要參數(shù)： 面積比 — 2 活塞面積 — 活塞桿面積 — 環(huán)型面積 — cm2 緩沖長度 — 30 cm 介質為液壓油，油口在上方，兩端緩沖，國產(chǎn)密封件，外表果綠色，活塞桿材質為 45 鋼。 緩