鋁電解槽用打殼機(jī)的設(shè)計(jì)過程畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-26 00:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 擊器的最低位置應(yīng)低于電解槽底。機(jī)械臂在機(jī)器工作時(shí)，帶動(dòng)機(jī)頭部分回轉(zhuǎn)，應(yīng)確保沖擊器能夠沖擊到電解槽邊緣部分的殘?jiān)?。?）在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題車體在回轉(zhuǎn)過程中，機(jī)械臂處于最高位置。應(yīng)確保機(jī)頭沖擊器的最低位置高于鋁電解槽的槽面，以避免機(jī)頭與槽面發(fā)生碰撞。機(jī)械臂處于最低位置時(shí)，不能與回轉(zhuǎn)平臺(tái)發(fā)生碰撞（）。 機(jī)械臂尺寸的確定在經(jīng)過系統(tǒng)的計(jì)算和比較后，選擇機(jī)械臂的長(zhǎng)度尺寸如圖32： 、γ=133176。、 1機(jī)械臂的最高位置，2機(jī)械臂的最低位置，3回轉(zhuǎn)平臺(tái)，4行走底座圖32在xz平面的機(jī)械臂動(dòng)作根據(jù)圖32中提到的設(shè)計(jì)依據(jù)。驗(yàn)證該尺寸是否合理。（1）為保證機(jī)頭沖擊器能夠清理到電解槽底部的殘?jiān)瑧?yīng)滿足： （31）其中：為機(jī)頭沖擊器的長(zhǎng)度，mm；為導(dǎo)軌的長(zhǎng)度，mm。將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得：滿足上面提到的條件，所以該機(jī)械臂尺寸可以使機(jī)頭沖擊器沖擊槽底殘?jiān)?。?）在打殼機(jī)回轉(zhuǎn)的過程中，為使機(jī)頭沖擊器能夠清理到鋁電解槽邊緣的殘?jiān)瑧?yīng)滿足如下的條件： mm所以該長(zhǎng)度尺寸可以保證在回轉(zhuǎn)過程中，機(jī)頭沖擊器能夠清理電解槽邊緣的殘?jiān)?。圖33在xy平面的機(jī)械臂尺寸（3）經(jīng)過計(jì)算及繪制草圖，可以知道該機(jī)械臂的長(zhǎng)度尺寸，可以確保機(jī)械臂在工作時(shí)，機(jī)械臂與平臺(tái)間不會(huì)發(fā)生碰撞。至此，機(jī)械臂的長(zhǎng)度尺寸以全部確定。 機(jī)械臂的受力分析機(jī)械臂的質(zhì)量：機(jī)械臂采用雙側(cè)板焊接箱形結(jié)構(gòu)，側(cè)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(hào)鋼。據(jù)此，機(jī)械臂的質(zhì)量經(jīng)計(jì)算得出：kg；機(jī)頭部分的質(zhì)量為：kg。以下將分別對(duì)機(jī)械臂處于最高及最低位置時(shí)的情況進(jìn)行受力分析。（1）機(jī)械臂處于最高位置時(shí)的受力分析，如圖34：圖34處于最高位置的機(jī)械臂經(jīng)過計(jì)算，圖34中，當(dāng)時(shí)即可滿足工作需要，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行受力分析。另外，為機(jī)頭變幅缸所受的重力，；為機(jī)頭部分的整體質(zhì)量，；為機(jī)械臂的質(zhì)量。其位置在以O(shè)為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閄軸，豎直方向?yàn)閅軸的坐標(biāo)系中。其位置坐標(biāo)P(x,y)經(jīng)計(jì)算為： （32）其中：為L(zhǎng)1段機(jī)械臂的質(zhì)量，kg；為L(zhǎng)2段機(jī)械臂的質(zhì)量， kg；為L(zhǎng)1與L2重心位置，、。將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得：根據(jù)水平方向受力平衡以及各力對(duì)O點(diǎn)的彎力矩平衡，列出如下方程組：解此方程組，得： (2)當(dāng)機(jī)械臂處于最低位置時(shí)，其受力分析如圖35：圖35處于最低位置的機(jī)械臂與（1）中的計(jì)算方法相似，首先計(jì)算出P′(x,y)的坐標(biāo)位置：x=116y=102。根據(jù)水平方向的受力平衡以及各力對(duì)O點(diǎn)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(jī)械臂的強(qiáng)度校核由機(jī)械臂的受力分析可以看出。機(jī)械臂與回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接位置，即圖31中B點(diǎn)在機(jī)械臂處于最低位置時(shí)所受力最大，故校核該點(diǎn)的強(qiáng)度。根據(jù)材料力學(xué)中對(duì)擠壓應(yīng)力的計(jì)算方法，有如下力學(xué)公式：[5] （33）其中：為擠壓應(yīng)力；為外載荷；為接觸面積。對(duì)該點(diǎn)這類情況，以該點(diǎn)的鉸接孔的平面面積代替公式中 ,所得的應(yīng)力于實(shí)際應(yīng)力相近故該公式可以寫成： （34）其中：t為側(cè)板厚度，t=10mm；D為鉸接孔的直徑，d=50mm。將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得：因?yàn)?，所以需要改進(jìn)該點(diǎn)結(jié)構(gòu)。改進(jìn)方法：在圖32中3點(diǎn)裝加厚圓盤，厚度均為55mm。算得，滿足其強(qiáng)度的要求。在及段中，段應(yīng)進(jìn)行校核。作段的彎矩圖如圖36：圖36機(jī)械臂外力及彎矩圖在圖36中為點(diǎn)所的受力，通過對(duì)機(jī)頭變幅缸受力分析，可以得出。另外、在段內(nèi)：在段內(nèi)：由彎矩圖36可以看出，A點(diǎn)彎矩最大，為危險(xiǎn)截面，故應(yīng)校核A點(diǎn)的強(qiáng)度。彎曲的強(qiáng)度條件為： （35）其中：為最大彎矩，；為抗彎截面系數(shù)；對(duì)此種箱形結(jié)構(gòu)，其計(jì)算方法如圖37：圖37機(jī)械臂的箱形結(jié)構(gòu)機(jī)械臂材料選用45鋼，其許用應(yīng)力為：～將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得：，故滿足強(qiáng)度要求。 剛度校核將段機(jī)械臂作為一個(gè)懸臂梁來(lái)計(jì)驗(yàn)算其剛度，簡(jiǎn)圖如圖38：圖38外力分析將G和N合成到A點(diǎn)，如圖39：圖39 A點(diǎn)的受力分析其中：，查閱文獻(xiàn)可以得到機(jī)械臂在此種載荷作用下的變形。[5]作用下的端截面的轉(zhuǎn)角：在與的合力P的作用下：則A點(diǎn)的轉(zhuǎn)角為：點(diǎn)的撓度 （36） 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)的打殼機(jī)中，液壓系統(tǒng)的主要功能是調(diào)整機(jī)械臂及機(jī)頭導(dǎo)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(xiàn)在以下方面：（1）舉升缸：用來(lái)控制機(jī)械臂在垂直方向的升降，以帶動(dòng)機(jī)頭沖擊器完成清理電解槽底部殘?jiān)墓ぷ鳌＃?）機(jī)頭變幅缸：用來(lái)調(diào)整機(jī)頭與機(jī)械臂間的夾角，一方面保障機(jī)頭沖擊器正常完成清理殘?jiān)墓ぷ?，另一方面在回轉(zhuǎn)過程中保證機(jī)頭沖擊器不會(huì)與電解槽槽面發(fā)生碰撞。（3）機(jī)頭壓力缸：為機(jī)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(duì)槽底殘?jiān)凶銐虻臎_擊力。初步確定液壓系統(tǒng)壓力為，以下將詳細(xì)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。 液壓缸部分（1）機(jī)頭壓力缸部分1）計(jì)算公式：[6] （37）其中：為液壓缸工作腔，；為回油腔的壓力，當(dāng)回油路上無(wú)閥類阻力直接進(jìn)入油箱時(shí)，～ ??；為液壓缸內(nèi)徑；為活塞桿直徑，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，應(yīng)取d/D=～，所以取d/D=；為最大外負(fù)載，；為液壓缸機(jī)械故障，～。取。將以上各數(shù)據(jù)代入上式中，得：選取，的液壓缸。1) 機(jī)頭壓力缸行程的確定：在課題提供的資料中，電解槽槽底殘?jiān)穸葹?00～450mm，故壓力缸的行程S應(yīng)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(jī)頭壓力缸壁厚的確定液壓缸缸筒的計(jì)算與驗(yàn)算方法有以下的公式：[7]當(dāng)即時(shí) （38）其中：為最高允許壓力，；為缸筒材料的許用應(yīng)力，選安全系數(shù)計(jì)算出。將以上各數(shù)據(jù)代入上式，得：缸筒材料使用45鋼，其。根據(jù)以上計(jì)算，選取液壓缸臂厚。3) 缸筒壁厚的驗(yàn)算：液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全。 （3
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