【正文】 /mm d/mm 80 10 70 11 9 45 其結(jié)構(gòu)如下所示： 圖 為了提高連接強(qiáng)度，采用添加加強(qiáng)肋（φ 20 mm 的圓鋼）的辦法（參見(jiàn) 表[7]48? 圓鋼直徑），這樣結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，也可以達(dá)到提高強(qiáng)度要求，保證了相 對(duì)等邊角鋼的距離為一定值，從而很好保證兩足輥之間的距離，可以很好地提高精度，保證方坯質(zhì)量，而等邊角鋼也添加加強(qiáng)肋（厚度為 10mm 的鋼板，即 60 60 10mm），采用此結(jié)構(gòu)形式，（參見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，第三版，第 1 卷，成大先主編，化學(xué)工業(yè)出版社，表 1448，筋板倒角型式及尺寸）用于不重要的焊接件，筋板寬度 100mm 以下，位置緊湊，筋板可以不進(jìn)行倒角焊接，采用筋板連接從而提高強(qiáng)度，要不可能由于焊接變形及其他原因造成的變形，影響足輥正常工作。 冶金工業(yè)出版社。 等邊角鋼，參見(jiàn) 171。機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 187。在設(shè)計(jì)上，在保證構(gòu)件承載能力的條件下，應(yīng)盡量采用較小的焊縫尺寸，并盡可能減少焊縫數(shù)量，合理安排焊縫位置，盡可能使焊縫對(duì)稱于構(gòu)件截面的中性軸；在工藝上，在裝配焊縫時(shí)，造成反方向的變形，使之與焊縫所引起的變形相抵消，采用合理的裝配焊接次序，不但能減少焊接變形，而且能 減少焊接內(nèi)應(yīng)力。焊接過(guò)程中要考慮到焊接殘余變形和殘余應(yīng)力的影響，當(dāng)外加載荷所引起的應(yīng)力與構(gòu)件中 某一區(qū)域中的內(nèi)應(yīng)力疊加，達(dá)到和超過(guò)材料屈服極限時(shí)，構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，構(gòu)件中的焊接拉伸應(yīng)力越大，引起應(yīng)力腐蝕裂縫的時(shí)間越短，如果構(gòu)件在應(yīng)力集中處存在著拉伸應(yīng)力，就會(huì)使構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度降低。 冶金 工 業(yè)出版社， 不銹耐酸鋼（ GB122075） ,耐熱鋼（摘自 GB122175） 選擇材料：耐熱鋼 1Cr23Ni18 表 鋼號(hào) 熱處理 基本性質(zhì) 用途 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 1Cr23Ni18 類型 加熱溫度 冷卻介質(zhì) 抗氧化最高溫度為1100℃ 板材，高溫測(cè)溫管，退火爐罩 淬火 11001150℃ 油，水，空氣 管接頭要與噴嘴裝在一起，同時(shí)，噴 嘴選用的是 spraying systems 公司生產(chǎn)的 D40197BRSS2,為了能與其相裝配，其尺寸按噴嘴確定。 參見(jiàn) 171。 通氣管道的設(shè)計(jì)可以類比通水管道設(shè)計(jì)，其基本原理相同，取通氣管道的直徑 d=12 mm。 s Δ p—— 壓差 4128dqv PL???? 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 4 342d 5 6 5 6 0 0= ( 1 . 5 5 1 0 )1 2 8 1 0 . 1 1 0 0 . 2 0 5 vd? ??? ? ? (1) 又因?yàn)? q=A s，參見(jiàn)《工程流體力學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出 版社，高殿榮，吳曉明編著，表 21 ，查?。?181。+2565600* vd 根據(jù) 4128dqv PL???? qv—— 流量 181。Kg/ m179。/s。 沿程能量損失的計(jì)算 參見(jiàn)《工程流體力學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社，高殿榮，吳曉明編著， 沿程壓強(qiáng)損失：Δ p=P1P2= 22Lvd?? ρ —— 流體的密度 d—— 管徑 v—— 管中的平均速度 Δ p—— 流經(jīng)局部阻礙前后的壓強(qiáng)差， P1， P2—— 管長(zhǎng) L兩端的壓強(qiáng) L—— 管道的長(zhǎng)度 λ —— 沿程阻力系數(shù)，它與流動(dòng)狀態(tài)，管壁的粗糙度等因素有關(guān)，參見(jiàn)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)層流區(qū)：λ = 64Re Re= vd? Re—— 雷諾數(shù) υ —— 流體的運(yùn)動(dòng)粘度， m178。 = 10179。 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 v—— 管中的平均速度 Δ p—— 流經(jīng)局部阻礙前后的壓強(qiáng)差， ρ —— 密度 參見(jiàn)《工程流體力學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社，高殿榮，吳曉明編著，表 73 常見(jiàn)局部 阻礙的局部阻力系數(shù)，查?。害?1=，ξ 2= 22121 vvp ????? ? ? = 22V 10179。 流體在管路中流動(dòng)時(shí)，由于要克服流體質(zhì)點(diǎn)間阻礙運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力等，必然要消耗一部分機(jī)械能，包括沿程能量損失和局部能量損失，而總的能量損失應(yīng)該是各種能量損失的迭加，即等于所有沿程能量損失和所有局部能量損失的總和。采用如下結(jié)構(gòu)形式，見(jiàn)下圖，采用焊接的方法將管接頭與客運(yùn)汽車用冷彎矩形空心型鋼連接起來(lái)，然后再用螺栓連接，把兩個(gè)管接頭連接起來(lái)。 法蘭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過(guò)以上計(jì)算可以知道，客運(yùn)汽車用冷彎矩形空心型鋼的截面為 50 30 10? 。結(jié)構(gòu)圖如下（圖 ）： 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 BYXAYXt 圖 連接兩客運(yùn)汽車用冷彎矩形空心型鋼所采用的管接頭為專用零件，僅為 連接而設(shè)計(jì)。 V可以知道： maxqA v? V—— 流速（當(dāng)壓力低時(shí)取 較小值， V≤ 3 m/s，取 V=2 m/s V的取值根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社，同時(shí)考慮到結(jié)構(gòu)盡量 簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，彎曲強(qiáng)度高，提高可靠性，參見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，第三版 第大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 1卷，成大先主編，化學(xué)工業(yè)出版社，表 3171 表 代號(hào) 尺寸及允許偏差 理論重量 截面面積 慣性矩 回轉(zhuǎn)半徑 截面模數(shù) 扭轉(zhuǎn)常數(shù) A B t Ix Iy rx ry wx Wy It Wt KQJ50 30 50 30 1.5 1.767 2.252 3.415 7.535 1 1.829 2.276 3.014 7.587 33 KQJ55 25 55 25 1.5 1.767 2.252 2.460 8.453 5 1.937 1.968 3.074 6.273 58 綜合對(duì)比以上兩組方案，可以知道選擇 KQJ50 30 較好，該組客運(yùn)汽車用冷彎矩形空心型鋼的體積小，重量輕，根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)可以知道，tTW?? ，MW?? 。當(dāng)采用一個(gè)管接頭連接時(shí)，客運(yùn)汽車用冷彎矩形空心型鋼的彎曲的曲率半徑太大，彎曲應(yīng)力大，且局部損失較大，而且不便于裝配，連接螺栓的強(qiáng)度也較大，其直徑將變大，增加成本 和重量，連接板的厚度也將增加，而且給裝配維修帶來(lái)麻煩，也需要輔助設(shè)備，彎曲成本也會(huì)高了，故不采用單管接頭連接形式，綜上所述，采用 方案二中的用 兩管接頭連接形式的方案，這就可以綜合以上的優(yōu)點(diǎn)。 方案二： 還可以用管接頭的形式，①可以把一根客運(yùn)汽車用冷彎矩形空心型鋼連接起來(lái)，②也可以采用對(duì)接式，即把兩根運(yùn)汽車用冷彎 矩形空心型鋼利用焊接的方法連接起來(lái)，③也可以用兩個(gè)管接頭把兩根客運(yùn)汽車用冷彎矩形空心型鋼連接起來(lái)。 （ 結(jié)構(gòu)圖如下圖 ） ： 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 圖 夾持器 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 第五章 噴淋環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選擇噴淋環(huán)的流道 根據(jù)《工程流體力學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社，高殿榮，吳曉明 編著。 夾持器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由前面的螺栓設(shè)計(jì)可以知道，取 M16 的螺栓，而且該處采用普通螺栓連接，為了安裝螺栓，故需要鉆出光孔，一般取光孔直徑為 d，即 16= mm，為了方便加工，測(cè)量取 18 mm；為了提高強(qiáng)度，連接的可靠性，穩(wěn)定性，采用雙螺栓連接，兩螺栓間的距離要考慮前面足輥軸的設(shè)計(jì)，因足輥軸的兩端各制成三個(gè)平面，一平面用于連接微調(diào)機(jī)構(gòu)，另兩個(gè)平面用于固定足輥軸，且兩平面間的距離為 30 mm，同時(shí)為了便于安裝，裝配，采用間隙配合，間隙取 mm，故夾持器夾持足輥軸的部分為 mm。 連接螺栓的設(shè)計(jì)計(jì) 算 參見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，彭文生，李志明 主編，高等教育出版社 為了將夾持器固定在足輥架上，便需要利用螺栓連接，該螺栓主要受到剪切力作用 —— 受橫向工作載荷，該處采用松連接，而且用雙螺栓連接，提高連接的可靠性和連接的穩(wěn)定性，這也是工作安全的需要，故該處的連接螺栓需要滿足剪切強(qiáng)度要求，根據(jù)剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。 固定夾持器的螺栓設(shè)計(jì) 螺栓材料的選擇 根據(jù)夾持器的工作環(huán)境和其工作要求等，選擇 Y1Cr17， 該材料 具有抵抗硫酸、磷酸、蟻酸、醋酸能力；具有良好得耐晶間腐蝕性，也有較好切削性能。 s[ ]= n220=5=44 Mpa?? 4[]4 224 44 2Fdmm??????? 考慮到此螺栓為空心螺栓，螺栓直徑應(yīng)加大，以免影響正常工作。參見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，彭文生，李志明，黃華梁主編，高等教育出版社。 根據(jù)所設(shè)計(jì)的螺桿，選擇與其相適應(yīng)的螺母，故需要在足輥軸上制出相應(yīng)的螺紋，將螺桿與足輥軸相連接。m = mm 螺桿：根據(jù)校核公式：剪切強(qiáng)度1 pFd bn?????，τ p—— 材料的許用切應(yīng)力，表368，τ p= p= Mpa， d1—— 螺桿內(nèi)徑， n—— 旋合圈數(shù) 3322 46 .9 112 3. 14 8. 37 6 10 0. 18 75 10 1218 .9 85 Mp a 55 .9 5M papFdbn? ?????? ? ? ? ? ? ?? ? ? 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 螺母：根據(jù)校核公式：剪切強(qiáng)度pFdbn?????， d—— 螺桿外徑， τ p—— 材料的許用切應(yīng)力，表 368，τ p= p= Mpa， b—— 螺紋牙根部的寬度。m b= p = 10179。 m，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，高等教育出版社，可以知道： 21dT =F t a n ( +P )29 .0 2 6=2 2 4 6 .9 1 1 t a n ( 3 .0 3 +9 .8 2 6 )2=2 3 1 4 .2 4 7 N m m=2 .3 1 4 N m ???? ? ? ? 122d2311223 3 374= ( ) 3 ( )0 .24 2 2 4 6 .9 1 1 2 .3 1 4[ ] 3 [ ]3 .1 4 ( 8 .3 7 6 1 0 ) 0 .2 ( 8 .3 7 6 1 0 )5 .3 2 7 1 05 3 .2 7aaFTddPMP????????? ? ? ???? 根據(jù)以上驗(yàn)算 55d a p aM P M P??? ? ?，可以知道滿足螺桿強(qiáng)度的要求。 30ˊ，根據(jù)以上驗(yàn)算，可以知道滿足自鎖性的要求。 N = = 所以根據(jù)螺桿的受力平衡可知，螺桿所受到的力就等于 F（摩擦力） 考慮到該處工作的螺旋傳動(dòng)，要求并不高，只要能滿足螺桿強(qiáng)度、自鎖、耐磨性、大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 螺紋牙強(qiáng)度，滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的主要失效形式為螺紋磨損，因此應(yīng)根據(jù)螺桿螺母的耐磨性來(lái)決定，其中徑設(shè)計(jì)過(guò)程如下： 參見(jiàn)《 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 》， 冶金 工業(yè)出版社，表 363 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)計(jì)算： 螺旋傳動(dòng)的材料選擇 螺桿材料采用 Y1Cr17，螺母材料采用 Y1Cr17，參見(jiàn)《 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 》，冶金 工業(yè)出版社，不銹鋼的力學(xué)性能與用途 （ GB122084） 驗(yàn)算自鎖性 fP =arctg acos 2? 2Sarc tg Pd? ?? ? ? P′ —— 當(dāng)量摩擦角， f—— 摩擦系數(shù) ，取 f= s—— 導(dǎo)程， m a—— 螺紋牙型角，該處為普通螺紋，故 a=60176。（ N1+N2） = (8743+10000) = F =181。表 1110 常用材 料的摩擦系數(shù) , 取 181。 N F—— 摩擦力 181。 根據(jù) F=181。 （見(jiàn)附圖） 為了實(shí)現(xiàn)足輥距離可以調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)采用了微調(diào)機(jī)構(gòu)，調(diào)整零件間的相互位置，利用螺紋傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)足輥距離可以調(diào)節(jié)。 大學(xué)機(jī)械學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 第四章 夾持器的設(shè)計(jì) 夾持器在結(jié)晶器的足輥這部分是非常重要的，它既要作到夾持可靠，緊固足輥軸，同時(shí)又要滿足足輥距離可以調(diào)節(jié)，這部分對(duì)足輥間的距離要求是比較嚴(yán)格的，因?yàn)檫@一尺寸的變化直接影響到方坯的尺寸和其表面質(zhì)量。表 5122 基本尺寸及公差 選擇 R1/8 表 尺寸代號(hào) 牙高/mm 大徑/mm