【正文】 、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班 姓名 童春陽 五、開始及完成日期： 自 2020 年 11 月 7 日 至 2020 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教研室主任 〔 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 〕 簽名 系主任 簽名 2020 年 11 月 7 日 III 摘 要 進(jìn)入新世紀(jì)后隨著工業(yè)的高速發(fā)展 ，鋼鐵企業(yè) 的 生產(chǎn)能力 得到了 不斷地提升，環(huán)形加熱爐技術(shù) 也在 不斷 的 成熟， 而 傳統(tǒng)的推鋼式進(jìn)出料機(jī)已經(jīng)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)，在此專門為加熱爐量身定做了環(huán)形加熱爐裝取料機(jī) 。 high Efficient V 目 錄 摘 要 ............................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 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 。 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(zhǎng)，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(jiǎn)單一些，輕巧一些 。 由此可見裝取 料機(jī)主要由以下三部分組成： (1) 整體機(jī)架：主要用于裝 取 料機(jī)的整體支撐和為機(jī)械手即鉗桿的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)提供必要的軌道 ； (2) 小車：主要用于帶動(dòng)機(jī)械 手 即鉗桿前進(jìn)和后退，其行程可以根據(jù)機(jī)械手裝夾坯料的規(guī)格的不同而進(jìn)行調(diào)整，還有依靠裝備在小車上的氣缸控制機(jī)械臂抬起和 下 降 ； (3) 鉗桿：主要用于裝夾坯料，通過裝配在鉗桿上的夾緊氣缸來控制夾鉗的夾緊與松開 ， 通過裝配在小車上的升降汽缸來控制鉗桿的上升與下降，一次把坯料抬起放下 。 夾鉗的最大開口與最小開口，如圖 所示 。由于小車是用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，帶動(dòng)安裝在電動(dòng)機(jī)上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所以為了要使小車被齒輪驅(qū)動(dòng)，我們?cè)谟覚M梁上裝配了與小車齒輪可以嚙合的齒條，齒條是通過螺栓和銷連接在右橫梁上的，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于齒條是被固定的，所以與裝配了電動(dòng)機(jī)的小車就被齒輪帶動(dòng)開始做進(jìn)退運(yùn)動(dòng) 。 否則容易變形損壞，即使使用再好的耐熱材料也是會(huì)由于溫度太高達(dá)到極限值而發(fā)生鉗桿軟化變 形等一系列的問題，所以對(duì)鉗桿的冷卻在這里就非常重要了，我們?cè)谶@里采用的是水冷，就是利用冷水的流動(dòng)來對(duì)鉗桿進(jìn)行冷卻，由于鉗桿是空心的，我們?cè)阢Q桿的中心部安裝了水冷管，水冷管的設(shè)計(jì)是按照相類似產(chǎn)品的水冷管設(shè)計(jì)來完成的 ． 但是我的設(shè)計(jì)不做關(guān)于冷卻的部分，所以在這里不在多敘述 。 （ 2） 計(jì)算 彎曲應(yīng)力 抗彎截面系數(shù)為 333 1 4 70 6 1 2 ???? dW （ ） 截面左側(cè)的彎矩 M 為 mm8N4 8 8 8 2 6 6 3 . 46530 210665307 2 1 5 2 7 5 6 ?????M （ ） 截面上的彎曲應(yīng)力 48882663. 48 3 . 3 0 M P a14706125b MW? ? ? ? （ ） （ 3） 計(jì)算綜合系數(shù) 鉗桿的材料是 35 剛，正火處理， 得 MPab 590?? ， MPa2551 ??? 應(yīng)力系數(shù)： 去應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及鉗桿的材料的敏性系數(shù) ?q 。 剛度和強(qiáng)度要求在滿足此要求的前提下盡量的節(jié)省材料 。 （ 1）選材 選 45 鋼正火處理， MPab 590?? （ 2）輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 25 如圖示 （ 3）軸的強(qiáng)度計(jì)算 受力簡(jiǎn)圖如下圖 ： 圖 受力圖 彎矩圖如下圖 ： 圖 彎矩圖 所以強(qiáng)度校核 MPaWM 431 5 4 7 7 8 4 9 53 ????? （ ） 得 MPa551 ??? 故強(qiáng)度足夠 （ 4）輪軸的疲勞強(qiáng)度校核 A,判斷危險(xiǎn)截面 根據(jù)輪軸的受力情況可以判斷出所受彎矩最大的地方就是其危險(xiǎn)截面 B,計(jì)算彎曲應(yīng)力 抗彎截面系數(shù)為 333 33 75 00 ???? dW 截面左側(cè)的彎矩 3 8 9 2 4 71694 84716941 4 7 7 8 4 9 5 ?????M 截面上的彎曲應(yīng)力 2 1 . 9 M P a337500 ??? WMb? C,計(jì)算綜合系數(shù) 輪軸的材料是 45 鋼，正火處理， 得 MPab 590?? ， MPa2551 ??? 應(yīng)力系數(shù)：去應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及鉗桿的材料的敏性系數(shù) ?q 由公式得應(yīng)力系數(shù) 7 2 )1(1 ???? ??? ?qk （ ） 尺寸影響系數(shù)為 ??? ． 表面質(zhì)量系數(shù)為 ??? ． 則得綜合系數(shù)為 ? ? 8 8 ?????? ??kk D （ ） 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 D,計(jì)算安全系數(shù) 材料特性系數(shù) ?? = 所以 )( 1 ???? ? maDkS ???? ??? （ ） 可知其安全 。 1）橫梁的 校核 由于橫梁承受力最大時(shí)是在移動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)候所承受的載荷 。 橫梁的強(qiáng)度計(jì)算主要就是考慮受彎時(shí)的正應(yīng)力： 即PyIM ?? ?? 其中 I—— 橫截面對(duì)中性軸的慣性矩； y—— 橫截面上距中性軸最遠(yuǎn)的點(diǎn) 。 后輪 的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 后輪 后輪與前輪的設(shè)計(jì)基本相似，無論是它們的設(shè)計(jì)思路，還是校核計(jì)算都是一樣的，所以在這里就不再重復(fù) 。 小車車 體基本上全部都是焊接件，其中除吊架用螺栓連接外，其它 均為對(duì)接焊，焊高不小于最薄件厚之 倍 ． 除內(nèi)襯板和吊架外要求焊后加工和鉆孔，并且焊后去應(yīng)力 。 同樣的道理可知截面右側(cè)的強(qiáng)度也安全 。 然而要想 把 整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出來，就必須從鉗桿開始著手設(shè)計(jì)計(jì)算 。 由于右橫梁在安裝齒條時(shí)，會(huì)多出齒條與橫梁相連接的部分，而后下輪正好是與那部分鋼板相連接的，但是由于左橫梁沒有 安裝齒條，所以后下輪的左輪與左橫梁就會(huì)空出那部分的余量，為了使小車在運(yùn)行時(shí)保持平穩(wěn)我們就在左橫梁上焊接一根鋼條，來填補(bǔ)左橫梁上的那個(gè)空余量，使小車的左下輪也可以和左橫梁相接觸如圖 所示 。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 帶動(dòng)鉗桿做抬起、降下運(yùn)動(dòng)的是裝配在鉗桿末端的升降氣缸，由氣缸控制的鉗桿位置我們可以將其看成是一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)鉗桿只有一個(gè)端 點(diǎn) 在運(yùn)動(dòng)時(shí)是不能帶動(dòng)另一個(gè)端點(diǎn)做抬起、降下運(yùn)動(dòng)的，所以我們?cè)阢Q桿 上為其設(shè)置一個(gè)支點(diǎn)，讓鉗桿可以圍繞這個(gè)支點(diǎn)做轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣當(dāng)鉗桿的一頭被抬起時(shí)，鉗桿的另一頭就會(huì)被降下，相反的如果一頭被降下，另一頭就會(huì)被抬起 ． 為了讓鉗桿要跟著小車前進(jìn)和后退，所以我們把升降氣缸和支點(diǎn)都裝配在小車上，因?yàn)橹c(diǎn)是裝配在小車上的，所以鉗桿是被支點(diǎn)在上面吊著的而不是在下面頂著的，然后將升降氣缸和支點(diǎn)的另一端與吊架連接，在連接過程中，由于鉗桿要圍繞支點(diǎn)做轉(zhuǎn)動(dòng)，而且當(dāng)氣缸去頂拉鉗桿時(shí)，鉗桿也會(huì)產(chǎn)生傾斜，所以我們這里與吊架連接采用的是軸連接，這 樣就不會(huì)對(duì)鉗桿的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生影響 。 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 。 以上幾點(diǎn)也是裝 取 料機(jī)生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)原則 。 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(hào)的加熱爐 。 1 緒論 ............................................................................................................................................. 1 課題來源及意義 ................................................................................................................... 1 環(huán)形加熱爐的簡(jiǎn)單介紹 ....................................................................................................... 2 爐形結(jié)構(gòu) : ....................................................................................................................... 2 裝取料口距離計(jì)算 : ....................................................................................................... 3 裝取料機(jī)的簡(jiǎn)單介紹 ........................................................................................................... 4 國內(nèi)外的發(fā)展情況 ............................................................................................................... 5 2 裝取料機(jī)的設(shè)計(jì)說明及工作原理 ............................................................................................. 8 裝取料機(jī)的設(shè)計(jì)說明及工作原理 ....................................................................................... 9 3 裝取料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 班 級(jí)： 機(jī)械 92 學(xué) 號(hào)： 0923052 作者姓名： 2020 年 5 月 25 日 I 無錫 太湖學(xué)院 信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 題目 環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 專 題 二、課題來源及選題依據(jù) 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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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