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正文內(nèi)容

2t裝、出料機的研制——總體設計畢業(yè)設計論文(編輯修改稿)

2024-10-02 18:44 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 套筒上的兩個支點來完成。后支點由液壓缸的伸縮運動來驅(qū)動套筒的俯仰從而實現(xiàn)機械臂的俯仰。此方案參考車載起重機的形式而來。鉗爪旋轉(zhuǎn)依靠機械臂臂筒中的空心軸來傳遞給前端扭矩完成的。其截面如圖示。 在鉗爪旋轉(zhuǎn)的討論中提出以下兩個方案。方案一:在機械臂前端安放 齒輪,通過齒輪的傳動來完成旋轉(zhuǎn);方案二:將機械臂設計為空心,由中 間穿入的軸來傳遞轉(zhuǎn)矩。首先,從受力來討論,將動力源安放于前端無疑增加了機械臂的承載能力,而將動力源安放于后端還可以起到平衡的作用;其次,由于鉗爪要進出加熱爐,其環(huán)境條件要求較為苛刻,不利于機構的正常工作。 最終決定采用方案二。 方案決定后,機構的安排成為一時的難點,鉗爪的拉桿如何安放。 經(jīng)過再一次的調(diào)研與研究決定將用來傳遞轉(zhuǎn)矩的軸設計為空心,將拉桿從軸中穿過。由圖 所示為機械臂截面圖。 圖 機械臂截面 對于機械臂在臂筒中的伸縮提出以下兩個方案。方案一:由安裝于機械臂筒后端的液壓缸的伸縮運動來帶 動來機械臂伸縮;方案二:由齒輪齒條帶動機械臂運動,將齒條裝于機械臂一側(cè),在機械臂筒所處的相應位置開設方孔,可供安裝于機械臂筒外部的齒輪齒齒條嚙合。由于方案一中液壓缸需要的行程比較長,安裝與連接存在較大的技術難題;相比之下,方案二中所涉及到的齒條安裝在機械臂的一側(cè),易于安放。同時聯(lián)系到鉗爪要進行抓緊和旋轉(zhuǎn)等動作的機構設計條件,最終決定采用方案二。 圖 機械臂方案 1機械臂 2機械臂套筒 與此同時對機械臂套筒的支腳進行了論證。 方案一:運動中心位于臂筒支腳的頂端 ,圖 上所示;方案二:運動中心 位于臂筒支腳的末端,圖 下所示。方案一中,機械臂完全俯下后機械臂前端所能覆蓋到的區(qū)域減小 L;而方案二中,機械臂完全俯下后機械臂前端所能覆蓋到的 區(qū)域并沒有減小。臂筒的支腳設計也有兩種。 結(jié)合方案一支腳如圖 左所示,方案二支腳如圖 右所示。在兩個方案中支腳的跨距 1L 與 2L 相比,方案二中的支腳可以有更多的增加空間,而方案一中的支腳跨距如進一步的增加則會增大運動中心軸的載荷。如圖 所示,支腳的安裝 點跨距 L 越大,支腳就越靠近臺架中心,這樣就會減小支腳對工作平臺的載荷。在方案二中支腳的斜向受力還可以保證臺架在旋轉(zhuǎn)的過程中機械臂的穩(wěn)定。 通過上述研究,決定采用方案二。 關于機械臂的俯仰的原動力,經(jīng)過調(diào)研考察并結(jié)合起重機等設備決定采用在臂筒后端安放液壓缸來實現(xiàn)。 圖 機械臂俯仰運動機構圖 圖 支腳 圖 支腳安放圖 在總體設計方案二中,機械臂的運動則相對簡單實用,首先考慮到鍛錘平臺高 800mm,爐口高度 1200mm,那么機械臂的運動最低限位為800mm,最高限位為 1600mm 即可完成工作。同時料場和成品堆放區(qū)要墊高到 800mm 以滿足機械臂的最低限位。 工作臺上安放立柱,立柱為半圓空心體,在開口一側(cè)安放軌道與機械臂上的軌道配合,機械臂的升降則由立柱中的絲杠來帶動。在后端放置配重鐵,可根據(jù)工件的重量適量安放。 機械臂 16秒內(nèi)行程 800mm,由 GB78465選擇絲杠,公稱直徑 100mm,螺距 20mm。計算出絲杠轉(zhuǎn)速為 150r/min。 液壓控制方案論證 在方案一中有三個液壓馬達和兩個液壓缸 。這樣在液壓系統(tǒng)中就有五個液壓回路,由一個多路控制閥來控制。關于多路換向閥的選用提出了三個方案。方案一:并聯(lián)式多路換向閥;方案二:串聯(lián)式多路換向閥;方案三:串并聯(lián)式多路換向閥。 方案一:并聯(lián)式多路換向閥的特點是從進油口來的壓力油可以直接進入各聯(lián)換向閥的進油口,各聯(lián)的回油口直接匯集到多路換向閥的總回 油口,液壓泵同時向多個換向閥所控制的執(zhí)行元件供油,每聯(lián)換向閥獨立操縱,也可以幾個換向閥同時操縱,但這時總是負載小的執(zhí)行元件先動。見圖 (a)所示。 (a) 并聯(lián)式 (b) 串聯(lián)式 (c) 串并聯(lián)式 圖 多路換向閥 方案二:串聯(lián)式多路換向閥的工作特點是最后一聯(lián)換向閥的進油口和前一聯(lián)換向閥的回油口相連,可實現(xiàn)兩個以上執(zhí)行元件同時動作,并且各個工作機構的工作壓力是疊加的,即液壓泵的出口壓力是各個工作機構工作壓力的總和。見圖 (b)所示。 方案三:串并聯(lián)式多路換向閥的工作特點是各聯(lián)換向閥的進油口都與前一聯(lián)換向閥的中位通道相連,而各聯(lián)換向閥的回油口則直接與總回油口相連,操縱前一聯(lián)換向閥,后一聯(lián)換向閥不能 工作,它保證前一聯(lián)換向閥優(yōu)先動作。見圖 (c)所示。 經(jīng)過研究決定采用串并聯(lián)式多路換向閥。因為多路一起工作需要系統(tǒng)的壓力還有流量滿足壓力與流量的總合,但設備的油箱處于臺架上, 不能設計的太大,所以選用單動多路換向閥。也就是串并聯(lián)式多路換向閥。這樣泵的功率也會很小。 油箱在系統(tǒng)中的功能主要是儲油和散熱,也起著分離油液中的氣體及沉淀污物的作用。油箱必須有足夠大的容量,以保證系統(tǒng)工作時能夠保持一定的液位高度;為滿足散熱要求,對于管路比較長的系統(tǒng),還應考慮停車維修時能容納油液自由流回油箱時的容量;油箱的體積也很 小,因為油箱是在臺架上移動的,不易設計太大。 通過多路換向閥的選擇論證以及對液壓控制系統(tǒng)的調(diào)研,液壓系統(tǒng)由圖 所示。 圖 液壓原理圖 1壓力表 2壓力表開關 3液壓泵 4電動機 5液位計 6濾油器 7油箱 8空氣濾清器 9液壓馬達 10液壓缸 11液壓馬達 12液壓馬達 13液壓缸 14壓力表開關 15壓力表 16蓄能器 17液控單向閥 18多路換向閥 第 2 章 裝、出料機參數(shù)確定 機械臂參數(shù)確定 方案一中由于大車端距加熱爐尚有一段距離則機械臂 的伸出后應伸進爐內(nèi),才能完成工作,結(jié)合大車距爐的距離以及機械臂支腳的位置,機械臂伸出支腳長 4m。支腳高 800mm,總長 5800mm,其中包含鉗爪,蝸輪殼,液壓缸。寬和高為 300mm,機械臂伸縮速度 40 /minm 。如圖 : 圖 機械臂參數(shù) 機械臂受力計算 考慮到該裝出料機的設計載荷為 2 噸,則機械臂最前端受力為:1 kN= 校核機械臂的強度時還應該考慮機械臂的自身重量即載荷,由于機械臂上除了臂筒之外還有鉗爪、蝸輪、中間還有一根空心軸和一個實心軸等部件,計算煩瑣,現(xiàn)為計算方便把臂筒假設為一個實心的方鋼,長寬高為 5800mm 300mm 300mm 其體積為: 335 . 8 0 . 3 0 . 3 5 2 2 0 0 0 0 0 0 0 . 5 2 2v h b l m m m m m m? ? ? ? ? ? ? ? (21) 鐵的密度為 337 .8 5 1 0 /kg m? ?? ,則 37. 85 10 0. 52 2 47 97 .7m v k g k g?? ? ? ? ? (22) 1 6 .9 3 /5 .8F m gq K N ml ?? ? ? (23) 如下圖 所示的簡支梁簡圖,根據(jù)靜力平衡方程,求出支反力: 0BM ?? , 221 1 3 13 . 3 3 . 3 0 . 5 1 . 6 2 . 5 0 . 5 0F q F q? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (24) kNF ? 0CM ?? , 221 1 2 14 . 9 4 . 9 0 . 5 1 . 6 0 . 9 0 . 5 0F q F q? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (25) kNF ? 考慮分析機械臂在呈水平狀時最大承載的力 kNF ? ( 1)剪力和彎距計算 在梁的 AB, BC, CD 等三段內(nèi),剪 力和彎距都不能由同一個方程式來表示,所以應分三段考慮。列出剪力方程和彎距方程,方程中 x 以 m 為單位, ()SFx以 kN為單位, ()Mx以 mkN? 為單位。 在 AB 段內(nèi), ? ? 11 1 9 . 6 6 . 9 3SF x F q x x? ? ? ? ? ? ? ? ?0 ?? (26) ? ? 22111 1 9 . 6 3 . 4 6 52M x F x q x x x? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 ?? (27) 在 BC 段內(nèi), ? ? 1 2 1 9 0 . 6 6 7 5 6 . 9 3SF x F F q x x? ? ? ? ? ? ?= x? ? ? ?? (28) ? ? ? ? 21 2 113 . 3 2M x F x F x q x? ? ? ? ? ? ? (29) = 21 9 . 6 1 1 0 . 2 6 7 5 ( 3 . 3 ) 3 . 4 6 5x x x? ? ? ?? ? ?? 在 CD 段內(nèi), ? ? 1 2 3 1SF x F F F q x? ? ? ? ? ?= ? ? ? ?? (210) ? ? ? ? ? ? 21 2 3 113 . 3 4 . 9 2M x F x F x F x q x? ? ? ? ? ? ? ? ? (211) = 21 9 . 6 1 1 0 . 2 6 7 5 ( 3 . 3 ) 5 0 . 4 7 3 5 ( 4 . 9 ) 3 . 4 6 5x x x x? ? ? ? ? ? ? ? ?? 圖 受力圖 圖 剪力圖 圖 彎距圖 機械臂用 30調(diào)質(zhì)鋼,材料的屈服極限 s? 為 215MPa ,一般塑性材料的安全因數(shù) sn 為 — ,脆性材料為 — 。 故取 sn =,所以 215[ ] 1 0 7 . 52 . 0
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