【正文】 因此這個(gè)熱處理輥底式加熱爐作為整個(gè)生產(chǎn)線中核心的一部分，也將得到不斷的發(fā)展。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 總的來說， 面對日益緊缺的能源，高效和節(jié)能必定是汽車工業(yè)的發(fā)展的方向之一，同時(shí)也要提升車輛的安全 性。并且此傳動(dòng)設(shè)計(jì)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于新建陶瓷行業(yè)的輥底爐，在舊的輥底爐改造中也被廣泛的使用。為以后的爐體功能延伸中 提供可以安裝外部集成系統(tǒng)的安裝，提供了可操作性，因此也使?fàn)t體更加的具有拓展性。這樣的設(shè)計(jì)為以后產(chǎn)品的升級換代加長提供了很好的空間，同時(shí)這樣設(shè)計(jì)，也可以讓每段的功能分區(qū)更加的明確和方便控制。從這兩個(gè)行業(yè)的設(shè)備中，吸收優(yōu)點(diǎn)。其次，作為熱處理功能的輥底爐在汽車行業(yè)還不是多見。 此次設(shè)計(jì)首先在整體設(shè)計(jì)思路上，選擇了分系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)。在未來的汽而作為此項(xiàng)技術(shù)中的關(guān)鍵設(shè)備之一就是熱處理輥底式加熱爐。但是傳統(tǒng)的冷沖壓加工工藝無法對特殊的高強(qiáng)度鋼板加工到要求的工藝。同時(shí)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，了解了汽車產(chǎn)業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 結(jié) 論 經(jīng)過兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，自己終于完成了《硼鋼板熱處理輥底式加熱爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》的論文。充氮系統(tǒng)直接采用專業(yè)公司所產(chǎn)型號的充氮系統(tǒng)，其安裝位置也已經(jīng)在爐體上留下了。 氣缸提升力： F=，分別為輪 1 和輪 2 的綜合阻 力系數(shù)， F1= 氣缸下降力： F2==N 又 F1=， F2=（ D2d2） Pyy 所以 D= F F2—— 氣缸的推力、拉力（ N） D—— 氣缸內(nèi)徑（ mm） D—— 活塞桿直徑（ mm） Py—— 進(jìn)氣缸壓縮空氣壓力（ MPa）取值為 —— 氣缸效率， 所以 D= 氣缸選用 Festo 的 CDGI25_1000_0_0_0 型號氣缸即可。在爐體基面上過上一層鋼板作為導(dǎo)板，則整個(gè)爐門質(zhì)量m==，加上保溫棉氈的質(zhì)量 m 總=40Kg 故采用氣動(dòng)爐門升降設(shè)計(jì)，其爐門設(shè)計(jì)原理圖，如圖所示。 兩個(gè)系統(tǒng)最后三維建模如下圖所示： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 51 對中和頂起系統(tǒng)三維局部圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第 6 章 爐門及附屬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 爐門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在爐門兩端的單節(jié)爐體，其上下側(cè)采用馬弗板和耐火保溫層結(jié)構(gòu)，已經(jīng)將其進(jìn)料口空間進(jìn)留下了一個(gè)上口為 100mm的縫隙，因此爐門高度為 200mm，寬度為 2400mm，厚度采用 5mm。頂起鋼板緊挨對中手指，因此鋼板采用焊接方式做成 Z 字形方便更加緊密的和 對中手指相鄰。機(jī)架上有六塊平行結(jié)構(gòu)的頂起鋼板，頂起鋼板通過螺栓與頂起機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)接。擋片長度為 3000mm，采用焊接方式裝配在出爐輥道最末端。因此采用最簡單，但是卻最穩(wěn)定的方式，對料片進(jìn)行停止。首先進(jìn)行燃?xì)飧粞孑椛浼訜岬脑O(shè)計(jì)。查得表 438， dR=d1，偏差為 ④ 量柱測量距： MR 電機(jī)選型 電機(jī)選用松下 A5 型 MSME 低慣量、大容量， 3Kw 伺服電機(jī)，針對每一節(jié)進(jìn)行獨(dú)立的動(dòng)力提供，電機(jī)放在支板上，下端由預(yù)拉伸彈簧作為支撐從而起到張緊作用。 ① 齒頂圓直徑 :da=根據(jù)表 432 注，齒頂圓舍小數(shù)，取整數(shù)，取為 62mm。最終結(jié)構(gòu)如下圖三維模型所示： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 36 從動(dòng)端局部三維圖 鏈輪設(shè)計(jì)及電機(jī)選型 鏈輪設(shè)計(jì) 原始參數(shù)確定，整個(gè)窯爐的最大轉(zhuǎn)速為 n1=637r/min，按照傳動(dòng)比，其大齒輪的轉(zhuǎn)速相應(yīng)的為 n2=，中心距 a=1000mm，v=200— 20xxmm/s，功率為 3Kw。最終所有結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)如下面三維模型所示： 圖 35 傳動(dòng)系統(tǒng)局部三維圖 從動(dòng)端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從動(dòng)端的主要功能是為輥?zhàn)犹峁┲巫饔谩Ｓ?M8 的螺釘來固定小齒輪軸承座。 W/mm3===6400—— 抗彎剖面模量 WT/mm3===12800—— 抗扭剖面模量 =—— 彎曲應(yīng)力 == 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 =—— 抗剪應(yīng)力 強(qiáng)度滿足要求。 = （ 2）選擇軸的材料： 考慮結(jié)構(gòu)尺寸可能出現(xiàn)的特殊要求（小齒輪d1=，其材料為 40Cr 表面淬火則有可能需要使用齒輪軸）傳遞力矩及一定轉(zhuǎn)速，選用 40Cr 材料表面淬火，以獲得良好的綜合機(jī)械性能 初算軸徑： 按彎扭強(qiáng)度計(jì)算 : dmin=C 考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，dmin==， 式中： C—— 由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)表 94 中查得 C 值，40Cr 為 10697，考慮扭矩大于彎矩，取小值 C=97； P—— 軸傳遞的功率（單位 Kw） n—— 軸的轉(zhuǎn)速 軸系部件的結(jié)構(gòu)形式，考慮到輥?zhàn)觾?nèi)徑為 40mm，軸的長度變化不宜過大，結(jié)合小齒輪齒根圓直徑為 ，取軸最小直徑為 20mm。 小齒輪和輥?zhàn)又g的傳動(dòng)設(shè)計(jì)： 圖 31 小齒輪系統(tǒng)局部結(jié)構(gòu)圖 小齒輪軸有軸承座進(jìn)行支撐，通過輥?zhàn)雍妄X輪的動(dòng)力傳遞用軸哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 完成。查表 26 得最小安全系數(shù) =，由 =計(jì)算可知， a， a 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 當(dāng)量齒數(shù)、： = = 當(dāng)量齒輪的端面重合度 = 重合度系數(shù)： = 螺旋角系數(shù)： 當(dāng) 齒形系數(shù)、：根據(jù)齒形的不同，查《傳動(dòng)件設(shè)計(jì)實(shí)用數(shù)據(jù)速查》中第二章圖 28，本設(shè)計(jì)選用如圖 28a 所示的齒形，按當(dāng)量齒數(shù)、查該圖得、 應(yīng)力修正系數(shù)、：根據(jù)齒形的不同，查《傳動(dòng)件設(shè)計(jì)實(shí)用數(shù)據(jù)速查》中第二章圖 29，本設(shè)計(jì)選用如圖 29a 所示的齒形，按當(dāng)量齒數(shù)、查該圖，得、 校核計(jì)算 （ 6） 靜強(qiáng)度校核 傳動(dòng)平穩(wěn)，無嚴(yán)重過載，故不需要靜強(qiáng)度校核 故 齒輪 法向模數(shù) 分度圓直徑 齒寬 齒數(shù) 螺旋角 中心距a 小 2 12 14 45176。變位系數(shù)為 0，查《傳動(dòng)件設(shè)計(jì)實(shí)用數(shù)據(jù)速查》中第二章圖 215，得 ZH= 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ⑥ 計(jì)算許用接觸應(yīng)力： =661MPa ⑦ 計(jì)算端面重合度 ： = = ⑧ 計(jì)算縱向重合度： = ⑨ 計(jì)算重合度系數(shù) :因 1，取 =1，故 === ⑩ 螺旋角系數(shù)： （ 2）設(shè)計(jì)計(jì)算： ①試算齒輪分度圓直徑 d1t： 因此分度圓直徑大于 24mm即可，但齒輪過于小成本高，且加工不太容易，因此取 =40mm，與輥?zhàn)哟笮∠嗥ヅ洹? 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： (1) 確定設(shè)計(jì)公式中各參數(shù) ① 初選載荷系數(shù)：載荷系數(shù) K=,因此在設(shè)計(jì)之前，不能確定具體的 K 值，先假定一個(gè)載荷系數(shù) =，也可以假定為別的值，本設(shè)計(jì)的 =。大齒輪齒數(shù) Z2=uz1=2x14=28。所以齒數(shù)可以進(jìn)一步變小。 （ 4） 初選齒數(shù)：對于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，傳動(dòng)尺寸主要取決于齒面接觸疲勞強(qiáng)度，而齒根彎曲疲勞強(qiáng)度往往比較服務(wù)，這時(shí)，傳動(dòng)尺寸不變并不滿足彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，應(yīng)選擇小模數(shù)，多齒數(shù)，這樣有利于增大重合度，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，而且會(huì)減小滑動(dòng)系數(shù)，提高傳動(dòng)效率，模數(shù)小，齒槽小，全齒高小，切削用量小，延長刀具使用壽命，減少加工工時(shí)等，所以小齒輪齒數(shù)一般在 2040范圍內(nèi)選取。采用小齒輪材料選為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查附表下齒面硬度在260290HBW 之間，取平均硬度 HB=280HBW。 選定齒輪類型、公差等級、材料及齒數(shù)： （ 1） 類型選擇：斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，重合度大，本設(shè)計(jì)應(yīng)該選用斜齒輪傳動(dòng) ； （ 2） 精度選擇：輥?zhàn)觽鲃?dòng)，速度不高，但傳動(dòng)精度較高，因此選用 7 級精度 ； （ 3） 材料選擇：首先工作環(huán)境相對清潔，可以算作閉式傳動(dòng)，又沒有尺寸限制（硬齒面齒輪承載能力大，相同條件下，外廓尺寸小于軟齒面齒輪傳動(dòng)），再考慮到軟齒面齒輪加工費(fèi)用低，因此選用軟齒面?zhèn)鲃?dòng)。可判斷該鋼板的單位長度最大重量在長和寬相等的條件下，可以得到 L=W===1680mm 式中為鋼鐵的密度 因?yàn)橛?27 根輥?zhàn)臃謸?dān)，這樣可以得到每根輥道承擔(dān)的重量 == 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 繼而便可以得到每根輥道承受的鋼板重量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JL=2=2= 然后計(jì)算輥道本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， JR=mR= 有了每根輥道承受的鋼板質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和輥道本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，就可以知道總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 = 則齒輪傳遞的轉(zhuǎn) 矩為 Tmax=J = = = = 打滑力矩 T 打 = 滿足要求。 傳動(dòng)參數(shù)收集與計(jì)算 硼鋼板厚度 3mm，密度為 ，按最長 20xxmmx2160mm計(jì)算，其鋼板總質(zhì)量為 輥道參數(shù)：直徑 d=60mm，長度 l=3500mm 鋼板參數(shù)：速度 V1=20xxmm/s， V2=200mm/s 加速度 ： a1=4000mm/s2， a2=400mm/s2 最大板重： m= 最大板厚： h=3mm。每節(jié)窯爐由一個(gè)提供驅(qū)動(dòng)力，采用齒輪傳動(dòng)，是傳動(dòng)變得更加精確。方鋼搭建外部支撐和聯(lián)接結(jié)構(gòu)。腳支撐放在水平地面上。從而滿足 要求。在一節(jié)窯體鋼架中，每側(cè)共有 2 根，兩端的立柱上開有供 M8 螺栓節(jié)間聯(lián)接的小孔，下橫梁每節(jié) 2 根，焊在底側(cè)梁上。 每節(jié)兩邊，下側(cè)磚筑 240mmx120mmx60mm 粘土磚，高度為距下輥道中心距為 130mm，上面采用馬弗板。最 后有吊鉤吊住耐熱鋼板，吊鉤一側(cè)掛在吊頂橫梁上。 窯頂結(jié)構(gòu)：由于有效內(nèi)寬為 2200mm，單節(jié)長度為 2160mm，考慮預(yù)留膨脹縫則為輕質(zhì)磨耐石縱向?yàn)槲鍌€(gè)，橫向?yàn)槲鍌€(gè)，相鄰兩個(gè)之間有 10mm 膨脹縫，則磚的規(guī)格為 422mmx215mmx240mm，在此長方體吊頂磚上開有長度為 422mm，寬度為 5mm，高度為 3mm 的鏈接縫，形狀如下圖所示： 圖 21 吊頂磚結(jié)構(gòu)圖 吊頂磚之間的聯(lián)接采用耐熱鋼板，耐熱鋼板厚度為 2mm，整體為梯形結(jié)構(gòu)，上邊長為 60mm，下邊長為 100mm，在下邊長上的左右邊等間距有厚度為 2mm的縫隙連接齒。 根據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計(jì)算公式有： a=（ t3ta） +=(w/m2c) 最大熱流量為： q=ax（ t3ta） =（ 6020） =（ w/m2） 根據(jù)導(dǎo)熱公式有： q= 已知：即為要求的，取為 ； ， 但 t2 未知，須采用試差法計(jì)算：先假定 t2=800℃ =（ w/m2c） t2= t1q962℃ 重設(shè) t2=962℃， =（ w/m2c） t2= t1q963℃ （ 963962） %5% 第二次假設(shè)合理 將所得的數(shù)據(jù)代入公式中 = 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 所以 因此，以窯體結(jié)構(gòu)為左右側(cè)板及下底面采用 6mm 厚鋼板作為最外層，鋪上 268mm 厚的陶瓷棉氈，左右側(cè)采用粘土磚砌成，下面采用耐火泥澆注成厚度為 120mm的底板，中間預(yù)留膨脹縫。粘土磚的規(guī)格為 240mmx120mmx60mm，外加一層陶瓷棉氈和最外層6mm鋼板作為窯墻。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 其中，傳送區(qū)全部采用天然氣加熱方式，緩沖區(qū)和加速區(qū)采用電輻射加熱管加熱方式。 爐體功能分區(qū) 從加熱方式的功能上進(jìn)行分區(qū)，分為天燃?xì)饧訜岬募訜釁^(qū)和電輻射加熱管加熱的保溫區(qū)。