鋁電解槽用打殼機的設計過程畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-26 00:35 本頁面
【文章內容簡介】 擊器的最低位置應低于電解槽底。機械臂在機器工作時，帶動機頭部分回轉，應確保沖擊器能夠沖擊到電解槽邊緣部分的殘渣。（3）在設計中應注意的問題車體在回轉過程中，機械臂處于最高位置。應確保機頭沖擊器的最低位置高于鋁電解槽的槽面，以避免機頭與槽面發(fā)生碰撞。機械臂處于最低位置時，不能與回轉平臺發(fā)生碰撞（）。 機械臂尺寸的確定在經過系統(tǒng)的計算和比較后，選擇機械臂的長度尺寸如圖32： 、γ=133176。、 1機械臂的最高位置，2機械臂的最低位置，3回轉平臺，4行走底座圖32在xz平面的機械臂動作根據圖32中提到的設計依據。驗證該尺寸是否合理。（1）為保證機頭沖擊器能夠清理到電解槽底部的殘渣，應滿足： （31）其中：為機頭沖擊器的長度，mm；為導軌的長度，mm。將以上各數據代入上式，得：滿足上面提到的條件，所以該機械臂尺寸可以使機頭沖擊器沖擊槽底殘渣。（2）在打殼機回轉的過程中，為使機頭沖擊器能夠清理到鋁電解槽邊緣的殘渣，應滿足如下的條件： mm所以該長度尺寸可以保證在回轉過程中，機頭沖擊器能夠清理電解槽邊緣的殘渣。圖33在xy平面的機械臂尺寸（3）經過計算及繪制草圖，可以知道該機械臂的長度尺寸，可以確保機械臂在工作時，機械臂與平臺間不會發(fā)生碰撞。至此，機械臂的長度尺寸以全部確定。 機械臂的受力分析機械臂的質量：機械臂采用雙側板焊接箱形結構，側板使用厚度為10mm的鋼板制成，用厚度為10mm的鋼板焊接成箱形。材料選用45號鋼。據此，機械臂的質量經計算得出：kg；機頭部分的質量為：kg。以下將分別對機械臂處于最高及最低位置時的情況進行受力分析。（1）機械臂處于最高位置時的受力分析，如圖34：圖34處于最高位置的機械臂經過計算，圖34中，當時即可滿足工作需要，以此為基礎進行受力分析。另外，為機頭變幅缸所受的重力，；為機頭部分的整體質量，；為機械臂的質量。其位置在以O為原點，水平方向為X軸，豎直方向為Y軸的坐標系中。其位置坐標P(x,y)經計算為： （32）其中：為L1段機械臂的質量，kg；為L2段機械臂的質量， kg；為L1與L2重心位置，、。將以上各數據代入上式，得：根據水平方向受力平衡以及各力對O點的彎力矩平衡，列出如下方程組：解此方程組，得： (2)當機械臂處于最低位置時，其受力分析如圖35：圖35處于最低位置的機械臂與（1）中的計算方法相似，首先計算出P′(x,y)的坐標位置：x=116y=102。根據水平方向的受力平衡以及各力對O點的力矩相平衡，列出方程組：由此方程組解，得：、方向如圖35所示。 機械臂的強度校核由機械臂的受力分析可以看出。機械臂與回轉平臺鉸接位置，即圖31中B點在機械臂處于最低位置時所受力最大，故校核該點的強度。根據材料力學中對擠壓應力的計算方法，有如下力學公式：[5] （33）其中：為擠壓應力；為外載荷；為接觸面積。對該點這類情況，以該點的鉸接孔的平面面積代替公式中 ,所得的應力于實際應力相近故該公式可以寫成： （34）其中：t為側板厚度，t=10mm；D為鉸接孔的直徑，d=50mm。將以上各數據代入上式，得：因為，所以需要改進該點結構。改進方法：在圖32中3點裝加厚圓盤，厚度均為55mm。算得，滿足其強度的要求。在及段中，段應進行校核。作段的彎矩圖如圖36：圖36機械臂外力及彎矩圖在圖36中為點所的受力，通過對機頭變幅缸受力分析，可以得出。另外、在段內：在段內：由彎矩圖36可以看出，A點彎矩最大，為危險截面，故應校核A點的強度。彎曲的強度條件為： （35）其中：為最大彎矩，；為抗彎截面系數；對此種箱形結構，其計算方法如圖37：圖37機械臂的箱形結構機械臂材料選用45鋼，其許用應力為：～將以上各數據代入上式，得：，故滿足強度要求。 剛度校核將段機械臂作為一個懸臂梁來計驗算其剛度，簡圖如圖38：圖38外力分析將G和N合成到A點，如圖39：圖39 A點的受力分析其中：，查閱文獻可以得到機械臂在此種載荷作用下的變形。[5]作用下的端截面的轉角：在與的合力P的作用下：則A點的轉角為：點的撓度 （36） 液壓系統(tǒng)設計在本次設計的打殼機中，液壓系統(tǒng)的主要功能是調整機械臂及機頭導軌和沖擊器部分的位置，以滿足工作要求。液壓系統(tǒng)的作用主要表現在以下方面：（1）舉升缸：用來控制機械臂在垂直方向的升降，以帶動機頭沖擊器完成清理電解槽底部殘渣的工作。（2）機頭變幅缸：用來調整機頭與機械臂間的夾角，一方面保障機頭沖擊器正常完成清理殘渣的工作，另一方面在回轉過程中保證機頭沖擊器不會與電解槽槽面發(fā)生碰撞。（3）機頭壓力缸：為機頭沖擊器提供壓緊力F，其大小為10～15KN，以確保在工作過程中沖擊器對槽底殘渣有足夠的沖擊力。初步確定液壓系統(tǒng)壓力為，以下將詳細進行液壓系統(tǒng)的設計工作。 液壓缸部分（1）機頭壓力缸部分1）計算公式：[6] （37）其中：為液壓缸工作腔，；為回油腔的壓力，當回油路上無閥類阻力直接進入油箱時，～ ?。粸橐簤焊變葟?；為活塞桿直徑，當活塞桿受壓時，應取d/D=～，所以取d/D=；為最大外負載，；為液壓缸機械故障，～。取。將以上各數據代入上式中，得：選取，的液壓缸。1) 機頭壓力缸行程的確定：在課題提供的資料中，電解槽槽底殘渣厚度為300～450mm，故壓力缸的行程S應取，以保證在沖擊器部分工作的過程中始終能為其提供壓緊力。2) 機頭壓力缸壁厚的確定液壓缸缸筒的計算與驗算方法有以下的公式：[7]當即時 （38）其中：為最高允許壓力，；為缸筒材料的許用應力，選安全系數計算出。將以上各數據代入上式，得：缸筒材料使用45鋼，其。根據以上計算，選取液壓缸臂厚。3) 缸筒壁厚的驗算：液壓缸的額定壓力值應低于一定的極限值，保證工作安全。 （3
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