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正文內(nèi)容

機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-高速線材集卷器的旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)(參考版)

2024-12-07 15:01本頁(yè)面
  

【正文】 最后,我還是得感謝劉老師在此次設(shè)計(jì)中給予我充分的 指導(dǎo),他的耐心 給與我們更多機(jī)會(huì)充分的探究自己所設(shè)計(jì)的課題 , 他 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?作風(fēng)讓 我們 學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)工作不得有半點(diǎn)馬虎 , 他用那淵博的知識(shí)為我們解決設(shè)計(jì)中遇到的各類疑難問(wèn)題;在這里我也感謝所有培養(yǎng)我們,給予我們知識(shí),在人生道路上給予我們指引方向的老師們,你們辛苦了,再次道一聲謝謝各位老師! 。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要感謝幾個(gè)對(duì)于我設(shè)計(jì)給予幫助的同學(xué),張浩東同學(xué)在我沒(méi)有數(shù)據(jù)的情況下,給我出主意,做運(yùn)動(dòng)分析;張仲起和我一起研究集卷器的運(yùn)動(dòng)情況;劉偉同學(xué)在我設(shè)計(jì)作圖和修改的過(guò)程中,給我講解不少 CAD 作圖的快捷方法;涂淑榮同學(xué)在我選擇擺動(dòng)油缸的時(shí)候,給予我指導(dǎo)。其中《機(jī)械設(shè)計(jì)》的知識(shí)在設(shè)計(jì)中占有很大一部分比例, 而液壓擺動(dòng)油缸是我在翻閱幾次《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》之后,最終確定下來(lái)的,再設(shè)計(jì)過(guò)程中《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五版也給予我很內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 38 大的幫助,通過(guò)這樣的設(shè)計(jì),我 發(fā)現(xiàn) 自學(xué) 和探究的樂(lè)趣,很大程度的提及了自己對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的熱愛(ài) 。期間涉及到的知識(shí)來(lái)源于我們先前所學(xué)的課本有:《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械制圖》等。由 這幾 次 的失誤我更加了解到機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性,它不容有半點(diǎn)粗心大意,這也為我以后工作作了一次重要性的提示。還有的彎矩計(jì)算時(shí),簡(jiǎn)化處理時(shí),處理的不得當(dāng),導(dǎo)致后面的計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤。在劉云峰老師的耐心的指導(dǎo)下,我、張仲起和張浩東同學(xué)按時(shí)完成了這次集卷 設(shè)備 的設(shè)計(jì)工作,其中集卷 設(shè)備 的升降部分張仲起設(shè)計(jì), 芯棒 旋轉(zhuǎn)部分 由我設(shè)計(jì),集卷小車由張浩 東設(shè)計(jì) 。 以上是此次設(shè)計(jì)的全部具體內(nèi)容,將設(shè)計(jì)結(jié)果分別歸類如下: ( 1)芯棒:非標(biāo)準(zhǔn)件,卷筒內(nèi)徑 1500mm,卷筒高度 3351mm ( 2)主軸(見(jiàn)零件圖):材料為 45 鋼 ( 3)主電機(jī):功率 15Kw ( 4)擺動(dòng)油缸: UBFZS160 型的法蘭式軸輸出雙齒條擺動(dòng)油缸 ( 5)鍵: C 型鍵 bhL=4022180, bhL=4525200。因此,在集圈站的設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工藝要求相應(yīng)地增設(shè)一些輔助設(shè)施。隨著高速線材軋機(jī)的發(fā)展,對(duì)集卷 設(shè)備 時(shí)要求也越 來(lái)越高。當(dāng) “芯棒內(nèi)芯軸下位 ”發(fā)出信號(hào)時(shí),快速下降被切除,提升機(jī)構(gòu)以慢速降速直至停止。 當(dāng)下降時(shí),提升機(jī)構(gòu)起動(dòng)以慢速下降,直到 “芯棒內(nèi)芯軸上位 ”的信號(hào)消除。然后,提升機(jī)構(gòu)會(huì)以慢速繼續(xù)完成提升行程。該閥既作為方向控制閥又作為比例流量控制閥。 當(dāng)內(nèi)心軸完全升起時(shí),內(nèi)心軸將鼻錐從支撐分離爪上托起。提升機(jī)構(gòu)是固定的 (不旋轉(zhuǎn) ),動(dòng)作時(shí)將位于集卷筒處垂直位置的芯棒臂的內(nèi)芯軸升起,提升行程為 325 mm。這樣的控制能夠使得雙芯棒以比較平穩(wěn)的速度旋轉(zhuǎn),避免造成雙芯棒運(yùn)行時(shí)的抖動(dòng),以及避免到達(dá)末端 時(shí)對(duì)機(jī)械擋塊的沖擊。 1176。,14176。由于雙芯棒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,在調(diào)試過(guò)程當(dāng)中,雙芯棒存在運(yùn)行抖動(dòng)和沖擊行程末端機(jī)械擋塊的問(wèn)題,所以在程序設(shè)計(jì)當(dāng)中,在雙芯棒旋轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中采用四個(gè)階段分別給出旋轉(zhuǎn)速度,并且每個(gè)階段的行程各不相同,分別為 3176。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由一電液比例換向閥來(lái)控制 。 芯棒臂的 180176。該信號(hào)用于在線 卷尾部進(jìn)集卷筒之前將線卷托板降到集卷筒以下。當(dāng)檢測(cè)線卷尾部的光電管給出 “風(fēng)冷線檢測(cè)到線卷尾部 ”信號(hào)時(shí),線卷托板將被降到底線位置。若分離爪此前已處于縮回位置,則起動(dòng)線卷托板升降傳動(dòng),使線卷托板以 3 Hz的慢速下降 6s,并在此后該光電管每發(fā)一次信號(hào),使托板以 3 Hz的慢速 下降 6s。高度控制是基于光電管對(duì)筒內(nèi)線卷頂部所到位置的檢測(cè)來(lái) 進(jìn)行的,集卷筒內(nèi)沿垂直位置從上到下共裝設(shè)了三個(gè)光電管以檢測(cè)線卷頂部所到達(dá)的不同高度,以實(shí)現(xiàn)集卷筒內(nèi)線卷收集的控制。 由于集卷的 PLC 控制系統(tǒng)較為復(fù) 雜,且不是此次設(shè)計(jì)的主要部分, 這里僅僅 介紹重點(diǎn)控制程序。 根據(jù)以上工藝要求,集卷 設(shè)備 的控制系統(tǒng)選用了西門子公司高性能的 S7400PLC 可編程控 制系統(tǒng),它是一種先進(jìn)的可編程邏輯控制器。 運(yùn)卷小車升 /降和高度控制 。 內(nèi)芯棒升 /降和 高度控制。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 32 集卷室門開(kāi) /閉控制。 空氣吹掃裝置控制。 從工藝流程可以看出,集卷站的控制主要是邏輯聯(lián)鎖和順序控制,主要包括 : 1)集卷筒 隔板裝置的打開(kāi) /閉合控制 。全線通過(guò)配備三級(jí)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò),相互通信、資源共享、并行運(yùn)算、形成集中管理分散控制的自動(dòng)化系統(tǒng)。監(jiān)控網(wǎng)采用通用以太網(wǎng),連接 PLC 與各 HMI 操作站系統(tǒng),用于傳輸人機(jī)接口 (HMI)的監(jiān)控操作信息,并可通過(guò)該網(wǎng)進(jìn)行 PLC 編程監(jiān)控。 PLC 機(jī)型采用 GE Fanuc 9070。這兩種驅(qū)動(dòng)的控制方式也大不相同。芯軸轉(zhuǎn)換、運(yùn)卷小 車行走、盤卷筐、壓板則由液壓比例閥控制。打開(kāi)擋板、壓板,盤卷筐降到低位,準(zhǔn)備下次循環(huán)。芯軸旋轉(zhuǎn)到位后,內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 31 若承卷平臺(tái)己升到最高位,則放下鼻錐,合攏承卷平臺(tái)。與此同時(shí),承卷平臺(tái)快速下降,鼻錐抬起。當(dāng)集卷簡(jiǎn)中的盤卷再次達(dá)到指定高度時(shí),承 卷平臺(tái)慢速下降一段距離后停止。集卷站的卞要作用是將斯太爾摩輥道運(yùn)輸來(lái)的散卷收集成盤卷,并使之掛在 PF 線的 C 型勾上。這 里 重點(diǎn)介紹高速線材廠單體最復(fù)雜的設(shè)備集卷站的控制。 高線設(shè)備存在機(jī)列多、輥道長(zhǎng),通過(guò)以上分析可以看出,集中潤(rùn)滑對(duì)其具有很好的實(shí)用性,對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長(zhǎng)設(shè)備壽命,減少工作強(qiáng)度都有一定益處。③ 集中潤(rùn)滑比手工加油節(jié)約油脂 60%70%;① 減少設(shè)備的磨損,軸承壽命可延長(zhǎng) 4 倍 10 倍 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 30 圖 1集卷筒潤(rùn)滑形式 雙線干油集中潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)是 :① 壓力高、流量大、油脂輸送距離遠(yuǎn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)供油 。雙線分配器用于雙線式集中潤(rùn)滑系統(tǒng)中,在兩條供油管交替的供油壓力作用下,并且直接由供油的壓力推動(dòng)活塞排油,完成向各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)定量分配油脂的功能。操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度也增大。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 29 從圖 圖 3 可知潤(rùn)滑點(diǎn)共有 18 點(diǎn),由于 集卷筒動(dòng)作周期短,動(dòng)作頻繁,且集卷溫度最高達(dá) 600℃ ,各動(dòng)作回轉(zhuǎn)點(diǎn)需要及時(shí)潤(rùn)滑,且集卷筒的機(jī)組布置中處 在地平面以下,實(shí)際連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中,操作人員根本沒(méi)法接近設(shè)備,更無(wú)法定期給各潤(rùn)滑點(diǎn)注油。為保證軸承的使用,圖 3 需要均勻引出留個(gè)潤(rùn)喝點(diǎn)。這樣可以大大改善了工作狀況,確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常及延長(zhǎng)預(yù)期的壽命。 具體到本次設(shè)計(jì)的集卷器,芯棒的托盤和支撐架之間要有相對(duì)摩擦,因此就要發(fā)生磨損,在中間加入潤(rùn)滑劑,可以避免金屬直接接觸,減少摩擦磨損,還可以減少熱量的產(chǎn)生和零件生銹,因此潤(rùn) 滑必不可少綜合各種因素,潤(rùn)滑方式采用噴油潤(rùn)滑。 FUTAN濾芯是國(guó)內(nèi)針對(duì)精軋機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)特殊工況研制出的專用濾芯 ,用現(xiàn)代高分子材料制作而成 ,能有效解決上述問(wèn)題。為保證軋機(jī)的可靠運(yùn)行,我們選用精軋機(jī)專用 FUTAN濾芯和新型過(guò)濾工藝技術(shù),以確保油液清潔度。精軋機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)油液黏度高,流量大,污染物多,又有冷卻水隨時(shí)可能浸入,導(dǎo)致潤(rùn)滑油污染度增加,這種工況在我國(guó)傳統(tǒng)冶金軋制領(lǐng)域中是不多見(jiàn)的。劣化的形式有使用劣化、自然劣化、偶然劣化三種。液壓潤(rùn)滑設(shè)備的劣化會(huì)使其技術(shù)性能下降,精度降低及壽命縮短。軋機(jī)各部位液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)做好開(kāi)機(jī)前的檢查工作和運(yùn)行期間的巡回檢查。 一、建立科學(xué)的潤(rùn)滑管理體系 高速線材軋鋼生產(chǎn)線潤(rùn)滑設(shè)備是技術(shù)含量很高的現(xiàn)代潤(rùn)滑 控制系統(tǒng),其正常運(yùn)行是軋鋼生產(chǎn)線正常運(yùn)行的重要保證。生產(chǎn)線由加熱爐、 初軋、中軋、預(yù)精軋、精軋、吐絲機(jī)、打包機(jī)等組成。 所以關(guān)于便于拆、裝的改進(jìn)有待研究。 5)傾翻裝置裝、拆困難,同時(shí)必須注意所有聯(lián)結(jié)螺栓的防 松問(wèn)題。 為了使傳動(dòng)軸與擺動(dòng)油缸好裝、拆,設(shè)計(jì)了帶矩形花鍵的傳動(dòng)軸,采用此軸,必須把與軸相配的擺動(dòng)油缸上直徑 140mm孔也改成同類矩形花鍵結(jié)構(gòu)。如將其分成軸和圓盤兩體分別鍛造和熱處理,局部加工之后熱裝成一體,再精加工,這樣其鍛造和加工都很方便。 3)傳動(dòng)軸是雙芯棒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的中樞元件,該軸所有的改進(jìn)都為了便于拆裝、維修和內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 27 使用方便,對(duì)這一重要傳動(dòng)元件 的合理改進(jìn),取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。把芯棒的 260mm 尺寸改成固定的310mn,使用證明效果很好。原來(lái)芯棒在垂直位置張開(kāi)是為接卷時(shí)把線卷?yè)伍_(kāi) 。但是由于轉(zhuǎn)架內(nèi)部空間位置太緊湊,布置這兩套機(jī)構(gòu)以及裝、拆都很困難,而目這 些機(jī)構(gòu)不好用,常出問(wèn)題影響生產(chǎn)。 原雙芯棒在旋轉(zhuǎn) 180176。選擇合理尺寸將其改成固定芯棒,既簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)減輕了重量又減小了擺動(dòng)油缸的工作負(fù)荷。 雙芯棒集卷 器 存在的主要問(wèn)題及改進(jìn) 1)在雙芯棒集卷 器 中,鼻錐晃動(dòng)是影響生產(chǎn)的常見(jiàn)問(wèn)題之一,其產(chǎn)生的原因須從結(jié)構(gòu)、制造、安裝、使用等多方 面分析并針對(duì)性的采取改進(jìn)措施,徹底解決問(wèn)題。因此,在集圈 器 的設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工藝要求相應(yīng)地增設(shè)一些輔助設(shè)施。隨著高速線材軋機(jī)的發(fā)展,對(duì)集卷 器 時(shí)要求也越來(lái)越高。它是緒論的具體化,深入和延伸,以下將對(duì)一些日常維護(hù)作一些 簡(jiǎn)明的敘述。與此同時(shí),也提高了線材生產(chǎn)的安全線水平。 至此,該 集卷站 最關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核均已進(jìn)行完畢,從 擺動(dòng)油箱、主軸 到芯棒 、聯(lián)軸器以及鍵等的強(qiáng)度均符合要求負(fù)載的工作特性,有些部件甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的安全系數(shù),這其實(shí)適用了現(xiàn)代化線材生產(chǎn)多樣化的要求。因此選用《機(jī)設(shè) 手冊(cè) 》 2 表 6231 的 JM I 16 型聯(lián)軸器, 其公稱轉(zhuǎn)矩 nT? 40000N 能準(zhǔn)確傳遞轉(zhuǎn)速,運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)轉(zhuǎn)差,可用于精密機(jī)械的傳動(dòng)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 25 適應(yīng)高溫( 80+300)和 惡劣環(huán)境中工作,并能在有沖擊、振動(dòng)條件下安全動(dòng)行。 具有明顯的減震作用,無(wú)噪聲,無(wú)磨損。m) l— 鍵的接觸尺度( mm)此處 l =Lb 鍵連接強(qiáng)度滿足要求。 下式中 pp 150MPa?? 。 選用 C型鍵,( GB/T 10962021) ,與下端聯(lián)軸器連接處的鍵的尺寸 bhL=4022180,與上端聯(lián)軸器連接處的鍵的尺寸為 bhL=4525200。普通平鍵用語(yǔ)靜連接,靠側(cè)面?zhèn)鬟f運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)距,倆側(cè)面是工作面,鍵的是行表面和輪轂底面留有間隙。鍵的尺寸(鍵寬b,鍵高 h)按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選 定;鍵的長(zhǎng)度 L 可根據(jù)輪轂長(zhǎng)度來(lái)確定,輪轂長(zhǎng)度一般?。?~2) d,鍵長(zhǎng)等于或略小于輪轂長(zhǎng)度,導(dǎo)鍵按輪轂長(zhǎng)度及其華東距離而定。 UBFZS160 法蘭式擺動(dòng)油缸其輸出軸直徑為 165mm,輸出軸露在外部的部分長(zhǎng)度為220mm,故選用普通 C 型平鍵,尺寸為 bhL=4022180, b=40 極限偏差為 ? , h=22 極限偏差為 ? 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器的尺寸能與 180 配合的,只有 160、 170、 180,故可以將聯(lián)軸器 160mm的孔加大到 165mm,或是將擺動(dòng)油箱的輸出軸的尺寸從 165mm加工到 160mm,考慮到方便起見(jiàn)將聯(lián)軸器取 160mm的加工為 165mm的孔較為方便,也節(jié)約了加工成本。在 p=16MPa 時(shí),其轉(zhuǎn)矩為 59496N~720176。旋轉(zhuǎn),故選用擺動(dòng)油缸可以實(shí)現(xiàn)這樣的運(yùn)動(dòng)。 校核危險(xiǎn)截面安全系數(shù) 截面 Ⅰ MⅠ =MⅣ =33219MPa 33PZ 52 2c m , Z 10 94 c m??(查表 6129 得) 彎曲疲勞極限 σ1=235MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限 τ1=135MPa、抗拉極限 σb=650MPa(查表611 得) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)(畢業(yè) 論文 ) 22 D d 200 180 4r5r5 d 180?????? , ???? (查表 6132 得 ) 鍵槽 , ???? 鍵槽處應(yīng)力集中系數(shù) , ?????(查表 6132 得 ) 粗糙度的表面質(zhì)量系數(shù) ?? (查表 6137 得) 絕對(duì)尺寸影響系數(shù) , ?????(查表 6135 得 ) 對(duì)稱循環(huán)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅 τa和平均應(yīng)力 τm(查表 6126 得) apmT 33 2
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