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正文內(nèi)容

鋼材打捆機(jī)研發(fā)畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)

2024-11-12 08:10 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)組成的滑道,做好打捆前的準(zhǔn)備工作; 的范圍 ,并由抱緊器將其抱緊; ,通過行走機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)調(diào)整好機(jī)體位置; ,完成捆線在整個機(jī)構(gòu)中的運(yùn)行,最終捆線由扭結(jié)鉗頭的出線口做出。在扭結(jié)鉗頭的出線口,捆線的端部觸動安裝在壓緊機(jī)構(gòu)上 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 的傳感器; ,在壓緊機(jī)構(gòu)壓緊捆線端部后送線馬達(dá)反向運(yùn)轉(zhuǎn),實現(xiàn)抽絲動作; ,剪切機(jī)構(gòu)工作,剪斷捆線,同時壓緊機(jī)構(gòu)松開; ,完成打結(jié)動作; ,將直立的捆結(jié)推到; 本課題所設(shè)計的打捆機(jī)實現(xiàn)了對中型型鋼 的自動化打捆包裝,扎捆效果良好,不易出現(xiàn)送捆、散捆的現(xiàn)象。打捆后的捆結(jié)位于整個鋼材捆的斜角上,便于鋼材堆放。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 第二章 打捆方案的選擇與擬定 打捆機(jī)方案的選擇 本打捆機(jī)主要應(yīng)用于中型鋼材生產(chǎn)機(jī)主后部,對生產(chǎn)出的中型型鋼進(jìn)行自動打捆,所以在捆結(jié)形狀上采用矩形。打捆材料選用 ? 材質(zhì)為 Q235 的碳鋼絲。本打捆機(jī)主要應(yīng)用于北方地區(qū),而氣動對氣候的適應(yīng)較差,所以在氣動與液壓傳動之間優(yōu)先采用液壓傳動。 液壓傳動的優(yōu)點: 1. 在同等體 積下,液壓裝置比電動裝置提供的動力大,因為應(yīng)用系統(tǒng)中的壓力可比電磁驅(qū)動力打 3040倍。 2. 液壓裝置工作比較平穩(wěn),容易實現(xiàn)無極變速,易實現(xiàn)自動化,而且還可以再運(yùn)行過程中調(diào)節(jié),易于實現(xiàn)過載保護(hù)。 3. 由于液壓元件已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。此外,液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。 4. 用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)直線運(yùn)動比機(jī)械系統(tǒng)簡單。 液壓系統(tǒng)的缺點: 1. 液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比。 2. 液壓傳動在工作過程中有較大的能量損失,尤其長距離傳動,液壓系統(tǒng)的效率較低。 3. 為了減少泄露現(xiàn)象,液壓元件的制造精度很高,而且需要單獨的能源。 4. 液 壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不易招出原因。 打捆機(jī)方案的擬定 擰絲機(jī)構(gòu)方案的比較 ( 1)圓盤擰絲機(jī)構(gòu)方案 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 優(yōu)點:圓盤擰頭能有效地阻止熱的輻射與傳遞,擰頭結(jié)構(gòu)簡單,捆扎質(zhì)量一般。 缺點:圓盤尺寸大,質(zhì)量大,轉(zhuǎn)動慣量大,可靠性差,安全隱患多。 ( 2)圓柱擰絲機(jī)構(gòu)方案 優(yōu)點:捆扎速度快,包裝質(zhì)量好,性能穩(wěn)定,動作可靠,擰緊受高溫粉塵影響較小。 缺點: 該擰頭雖簡單,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零部件較多。 ( 3) 圓錐擰絲機(jī)構(gòu)方案 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 三方案比較: 圓盤擰絲機(jī)構(gòu) 圓柱擰絲機(jī)構(gòu) 圓錐擰絲機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 尺寸 大 小 中 擰絲速度 慢 快 快 擰頭定位 難 較難 無 機(jī)構(gòu)性能 不好 穩(wěn)定可靠 穩(wěn)定可靠 耐溫耐塵 優(yōu) 較好 較好 包裝質(zhì)量 合格 優(yōu) 良好 經(jīng)比較后,圓錐擰絲機(jī)構(gòu)比較好,但是考慮經(jīng)濟(jì)和當(dāng)前國內(nèi)很多廠家,宜選用圓盤擰絲機(jī)構(gòu)。 打捆機(jī)方案擬定 打捆機(jī)的打捆過程包括八個基本動作:送線、矯直、夾緊、抽線、剪切、擰結(jié)、彎導(dǎo)和行走。這八個動作分別由七個機(jī)構(gòu)完成:送線機(jī)構(gòu)、矯直機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、擰結(jié)機(jī)構(gòu)、彎導(dǎo)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。其中送線和抽線都由送線機(jī)構(gòu)完成。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須 協(xié)調(diào)的配合,每個動作的執(zhí)行時機(jī)由相應(yīng)的反饋信號控制,反饋信號來自于安裝在打捆機(jī)和周邊設(shè)備上的傳感器。 打捆機(jī)的總體設(shè)計主要取決于其功能要求和適用范圍。被捆材料的規(guī)格、形狀、捆線的直徑和性能、鋼捆運(yùn)輸軌道的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、捆結(jié)的擰緊圈數(shù)、每 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 個捆結(jié)的捆線卷繞圈數(shù)等都對打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的影響。 由于捆線在導(dǎo)線槽內(nèi)高速運(yùn)動,導(dǎo)槽截面應(yīng)為矩形,在槽底安裝軸承,以減小穿線阻力,導(dǎo)槽分為上下兩個部分,上面的由液壓缸驅(qū)動,可繞支點轉(zhuǎn)動的部分叫上顎。下面固定的部分叫下顎。上下顎合攏后構(gòu)成一個圓形的送線導(dǎo)槽。最小直徑取決 于捆料的直徑。 下圖為打捆動作與控制流程圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 機(jī)體位置調(diào)整 送線盤送線 各導(dǎo)向鉗張開 抽絲、機(jī)體前移、下降 開始 送線停止、各導(dǎo)向鉗閉合 夾鉗口閉合 剪斷捆線、夾緊機(jī)構(gòu)復(fù)位 夾鉗轉(zhuǎn)動、擰緊捆結(jié)、機(jī)體下移、下降 機(jī)體復(fù)位 鉗口張開、剪切機(jī)構(gòu)復(fù)位 結(jié)束 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 設(shè)計參數(shù) 擰緊裝置轉(zhuǎn)速: n=90r/min。 行走速度: v=60mm/s。 捆線送進(jìn)速度: v=1000mm/s; 夾緊動作: t=1s。 捆線道數(shù): 45; 輥道速度: 2m/s; 捆線材料: Q235; 捆線直徑: ; 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 第三章 擰緊機(jī)構(gòu)設(shè)計 夾頭設(shè)計及計算 夾緊力與扭矩計算 已知捆線材料為 Q235,查 【 5,表 37】得: [? ]=216235MPa,取 [? ]=230MPa,則許用剪應(yīng)力為: [? ]= MPas ][ ???。由擰緊形式可知,捆線在打結(jié)的過程中可以簡化成 (如下圖所示 )彎矩和扭矩的合成,捆線半 徑為 ,視為懸臂梁。因此,所需最大彎矩和扭矩分別為: mNM d .][32 6933 ??????? ???? mNT d .][16 6933 ??????? ???? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 由于捆線打結(jié)時旋轉(zhuǎn) ?720 ,鑒于安全 O 點受總彎矩取為 8M,總扭矩為 4T,擰緊時兩線頭需要固定,由力矩平衡對 O 點取距列方程: 042)( 121 ????? MTLNRff 又因為捆料尺寸: mm 2350350 ? ,則 mmL 17 5235 0 ?? 臨界狀態(tài)時 0,0 22 ?? fN 則 MTLNRf 4211 ??? 又 ? 11 Nf ?? 查 [6,表 124] ~?? 取 ?? 則 NLR MTN 331 ????? ??????? ??? 取夾緊力為 。 mNMTM . a x ??????? 取 mNM .80max ? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 夾頭的設(shè)計 夾緊力: KN? 1 65 160RR? ? ? 1 KN? 鑒于安全和克服鉗口處彈簧作用力:取 1 8R KN? ; 確定柱塞的材料和基本參數(shù): 由 [ ]確定柱塞材料為 HT300,缸體材料為 45 鋼; 計算柱塞直徑: 已知提供的壓力為 12MPa,則: 164 4 8 0 0 0 2 9 . 1 41 2 1 0 3 . 1 4Rd m mP ? ?? ? ??? 由 [ ]取標(biāo)準(zhǔn)柱塞直徑為 32mm; 計算缸體壁厚: 由 [ ]得 1 . 5 1 . 5 1 2 3 2 2 . 8 82 [ ] 2 1 0 0PD mm? ? ??? ? ?? 材料的許用應(yīng)力: [ ] 1 0 0 ~ 1 1 0M Pa? ? 取 [ ] 100MPa? ? ; 外徑: 0 2 3 2 2 2 . 8 8 3 7 . 7 6d d m m?? ? ? ? ? ? 取 0 40d mm? ; 彈簧的選擇: 為使夾頭能夠自動開啟,在上下夾頭之間安裝一壓縮彈簧,由 [ ]得: 材料: 45 彈簧絲直徑: mm? 中徑: D=22mm 節(jié)距: 工作極限載荷: 657N 單位彈簧剛度: 236Nmm 安裝 尺寸: 最小套筒直徑: 29mm 最大心軸直徑: 15mm 銷軸設(shè)計: 上下夾頭采用銷軸聯(lián)接,材料為 45 鋼,直徑 D=15mm,采用螺釘固定。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 液壓馬達(dá)的選擇 查 [ ] 選擇液壓缸 BYM80 排量: rml80 轉(zhuǎn)速: min400~10 r 最大工作壓力: 12MPa 最大轉(zhuǎn)矩 : 重量: 60Kg 外形尺寸: 31 0 21 3 01 8 2 mmhWL ????? 傳動齒輪設(shè)計 由于擰緊裝置速度為 min90rn? 在液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)( min400~10 r )故取傳動比 2?i 。工作時不存在軸向 力,選擇采用直齒輪傳動。 參數(shù)查詢 1) 選用直齒圓柱齒輪傳動; 2) 由于轉(zhuǎn)速不高,故選用 7 級精度( GB1009588); 3) 選擇材料。查 [ 101]選擇小齒輪材料為 40Cr(調(diào)質(zhì) ),硬度為 280HBS;大齒輪材料為 45 鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為 240HBS。二者材料硬度差為 40HBS。 4) 初選小齒輪的齒數(shù)為 4822412 ???? iZZ 。 ① 由 [ ]得: mNVPTm . ??????? ?輸出 式中: a12a MPPMPP ???? )差(入口壓力和出口壓力之 ; V排量( rml ) V=80 rml ; ?m? 為機(jī)械效率, ?m? ,取 ?m? 。 則: NTT ???? 聯(lián)軸輸出 ? mNTT . ????? 齒輪聯(lián)軸輸出 ?? ② 試選擇載荷系數(shù) ?tK ; ③ 查 [ 107]選取齒形系數(shù) 為 1?d? ; 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 ④ 查 [ 106]得材料的彈性影響系數(shù) 2/ MPaZ E ? ; ⑤ 由 [ 1021d]按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPaH 6001lim ?? ,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 5502lim ?? 。 ⑥ 按工作壽命 15 年(每年工作 300 天 ),兩班制,計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 911 )1530082(11806060 ?????????? hjLnN 9912 ????? iNN ⑦ 由 [ 1019]取接觸疲勞壽命系數(shù)為 , 21 ?? HNHN KK 。 ⑧ 計算接觸疲勞許用應(yīng)力: 取失效概率為 1%,安全系數(shù) s= M P asK HNH 5401 ][ 1lim11 ????? ?? M P asK HNH 5061 ][ 2lim22 ????? ?? 數(shù)據(jù)計算 1) 試算小齒輪分度圓直徑 td1 ,代入 ][H? 中的最小值。 mmZiiTKdHEdtt )506 (231 )][( 3 233 211 ???????? ?? 2) 計算圓周速度 v。 smndv t 0 0060 0 0060 11
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