【正文】 摩擦所帶來(lái)的阻力，在車身的一旁，我們還設(shè)計(jì)了兩對(duì)導(dǎo) 向輪，兩對(duì)導(dǎo)向輪分別與導(dǎo)軌左右兩端接觸，將導(dǎo)軌夾在當(dāng)中，自然是為了限制小車左右的自由度，讓小車可以沿著軌道進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)搖晃和偏出軌道等事故，采用輪子而非滑塊自然也是考慮到了摩擦力問(wèn)題 。 由于升降氣缸要帶動(dòng)鉗桿做升降運(yùn)動(dòng)，所以升降氣缸裝配處的鋼板受力較環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 11 大，我們采用了異型筋板來(lái)加強(qiáng)裝配氣缸處的鋼板強(qiáng)度 。 由于鉗桿要在高溫條件下連續(xù)進(jìn)行工作，即使使用再好的耐熱材料也是會(huì)由于溫度太高達(dá)到極限值而發(fā)生鉗桿軟化變形等一系列的問(wèn)題，所以對(duì)鉗桿的冷卻在這里就非常重要了，我們?cè)谶@里采用的是水冷，就是利用冷水的流動(dòng)來(lái)對(duì)鉗桿進(jìn)行冷卻，由于鉗桿是空心的，我們?cè)阢Q桿的中心部安裝了水冷管，水冷管的設(shè)計(jì)是按照相類似產(chǎn)品的水冷管設(shè)計(jì) 來(lái)完成的，在鉗桿后雙軸承座左右，也就是與升降氣缸相連接部分的鉗桿左右分別鉆空，用來(lái)安裝進(jìn)出水管 ． 但是由于我的設(shè)計(jì)不包括這個(gè)部分，所以只是在這交代一下 。 在鉗桿與軸承座相配合的部分，鉗桿的外徑要小于鉗桿其它部分的外徑，這樣當(dāng)將軸承座裝配上去時(shí)，軸承座不僅只限制鉗桿前后，上下的自由度，并且連鉗桿的左右自由度也限制住了，如圖 所示 。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 帶動(dòng)鉗桿做抬起、降下運(yùn)動(dòng)的是裝配在鉗桿末端的升降氣缸，由氣缸控制的鉗桿位置我們可以將其看成是一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)鉗桿只有一個(gè)端 點(diǎn) 在運(yùn)動(dòng)時(shí)是不能帶動(dòng)另一個(gè)端點(diǎn)做抬起、降下運(yùn)動(dòng)的，所以我們?cè)阢Q桿 上為其設(shè)置一個(gè)支點(diǎn)，讓鉗桿可以圍繞這個(gè)支點(diǎn)做轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣當(dāng)鉗桿的一頭被抬起時(shí)，鉗桿的另一頭就會(huì)被降下，相反的如果一頭被降下，另一頭就會(huì)被抬起 ． 為了讓鉗桿要跟著小車前進(jìn)和后退，所以我們把升降氣缸和支點(diǎn)都裝配在小車上，因?yàn)橹c(diǎn)是裝配在小車上的，所以鉗桿是被支點(diǎn)在上面吊著的而不是在下面頂著的，然后將升降氣缸和支點(diǎn)的另一端與吊架連接，在連接過(guò)程中，由于鉗桿要圍繞支點(diǎn)做轉(zhuǎn)動(dòng)，而且當(dāng)氣缸去頂拉鉗桿時(shí)，鉗桿也會(huì)產(chǎn)生傾斜，所以我們這里與吊架連接采用的是軸連接，這 樣就不會(huì)對(duì)鉗桿的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生影響 。 夾鉗的最大開(kāi)口與最小開(kāi)口，如圖 所示 。 3坯料 圖 結(jié)構(gòu)圖 環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 9 圖 夾鉗 夾鉗要裝夾坯料就必須獲得一個(gè)夾緊力，由這個(gè)夾緊力來(lái)夾緊坯料，提供這個(gè)夾緊力的正是裝配在鉗桿上的夾緊氣缸，氣缸活塞桿的端頭部分與氣缸的另一端分別與左右擺臂用軸進(jìn)行連接，這樣可以保證當(dāng)活塞在進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，左右擺臂可以根據(jù)各自 的連接軸繞軸做轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，左右擺臂的另一端焊接在鉗桿上，當(dāng)擺臂在做繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺臂的另一端就會(huì)帶動(dòng)鉗桿轉(zhuǎn)動(dòng)，由于夾鉗是焊接在鉗桿上的，所以當(dāng)鉗桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，夾鉗也就跟著張開(kāi)和閉合，從而達(dá)到夾緊和松開(kāi)的目的 [3]。 雖然把角度再取大一點(diǎn)也是可以符合上述條件，但是為了避免做過(guò)多的無(wú)用功，從合理的利用和節(jié)約能源的角度來(lái)考慮，選取 4 度角是比較合理的 ． 由于坯料被夾住抬起時(shí)并不是與鉗桿平行的，所以為了使夾鉗能夠完全的夾住坯料，在 鑄造夾鉗的過(guò)程中，夾鉗的下沿也應(yīng)被設(shè)計(jì)成與水平面成 4 度的角度，如圖 所示，這樣在裝夾時(shí)，夾鉗的下沿就會(huì)與坯料平行，從而可以完整的將坯料夾住，使坯料被裝夾的位置各部分受力均勻，避免了一些由于受力不均勻而導(dǎo)致的坯料松動(dòng)和滑脫問(wèn)題，加大了夾鉗的夾緊能力 [10]。 以下是 3 張國(guó)內(nèi)的裝出料機(jī)的圖片，可以看出都是由人工來(lái)操作的，這與我在工廠看到的是一樣的 。 在實(shí)際的運(yùn)用中不斷改進(jìn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作的方式、方法，可以更好的推動(dòng)遠(yuǎn)程自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展 。 工作人員一般很難長(zhǎng)時(shí)間在那里進(jìn)行操作，特別是爐口的裝 取 料機(jī)的操作人員，一旦爐內(nèi)壓力沒(méi)有控制好的話很可能引起爐火外竄，而使?fàn)t口溫度急劇上升，可能還有燙傷操作人員的危險(xiǎn)，但是又因?yàn)楫?dāng)今國(guó)內(nèi)外的技術(shù)力的限制，很難去完全控制住加熱爐的爐壓，所以裝 取 料機(jī)的遠(yuǎn)程操控和自動(dòng)化控制便是當(dāng)今發(fā)展的一個(gè)主要方向 ． 我在實(shí)習(xí)的時(shí)候去工廠參觀，在我看到的企業(yè)中，無(wú)無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 論好壞的企業(yè)，均 沒(méi)有用電腦操作的 裝取料機(jī)，均是有人進(jìn)行裝取 料的 。 機(jī)械手隨鉗桿可以做前后收縮運(yùn)動(dòng)，加大機(jī)械手的活的范圍，使料件方便的送入加熱爐和方便的從加熱爐中取出；機(jī)械手的回轉(zhuǎn)可以方便的夾取各種姿態(tài)的料件；夾頭夾持，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中料 件形狀方便的更換不同鉗口形式 。 國(guó)產(chǎn)無(wú)軌裝取料機(jī)目前以叉車改造形式為主，即以標(biāo)準(zhǔn)叉車為基體，去除前部料叉，安裝裝取料 機(jī)專用機(jī)械手及執(zhí)行系統(tǒng)，使其能完成 以 下七個(gè)動(dòng)作：整體行走、轉(zhuǎn)彎、鉗頭夾緊、鉗頭旋轉(zhuǎn)、鉗頭擺動(dòng)、鉗頭平行升降、鉗頭俯仰升降 。 由此可見(jiàn)裝取 料機(jī)主要由以下三部分組成： (1) 整體機(jī)架：主要用于裝 取 料機(jī)的整體支撐和為機(jī)械手即鉗桿的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)提供必要的軌道 ； (2) 小車：主要用于帶動(dòng)機(jī)械 手 即鉗桿前進(jìn)和后退，其行程可以根據(jù)機(jī)械手裝夾坯料的規(guī)格的不同而進(jìn)行調(diào)整，還有依靠裝備在小車上的氣缸控制機(jī)械臂抬起和 下 降 ； (3) 鉗桿：主要用于裝夾坯料，通過(guò)裝配在鉗桿上的夾緊氣缸來(lái)控制夾鉗的夾緊與松開(kāi) ， 通過(guò)裝配在小車上的升降汽缸來(lái)控制鉗桿的上升與下降，一次把坯料抬起放下 。 本課題的裝取料機(jī)又稱裝取 料機(jī)械手，是由簡(jiǎn)單的機(jī)械手結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，是根據(jù)環(huán)形加熱爐封閉圓不能將坯料推進(jìn)推出的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，只能運(yùn)用的是將坯料拿進(jìn)去拿出來(lái)的理念而進(jìn)行設(shè)計(jì)的， 在冶金行業(yè)中，加熱的裝取是個(gè)難點(diǎn)，為了解決這個(gè)問(wèn)題 ，改變現(xiàn)有設(shè)備狀況 ，特設(shè)計(jì)了該機(jī)械手，它的作用就是將鋼料送入裝料 區(qū) ， 加熱到所需溫度 。 當(dāng)前鍛壓行業(yè)發(fā)展迅速，客戶對(duì)鍛件產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，而能源費(fèi)用一再漲價(jià) ，工人工作條件要求改善，勞動(dòng)生產(chǎn)力價(jià)格不斷升高 ． 在此種情況下，要贏得市場(chǎng)就需要對(duì)生 產(chǎn)過(guò) 程采取機(jī)械化、自動(dòng)化 。 同時(shí)，該機(jī)一人操作就能完成所有工藝要求，減少勞動(dòng)力 。 沒(méi)有裝取 料機(jī)的鍛造車間，對(duì)料件的裝出爐時(shí)，一般采用 4～ 5 人，通過(guò)行車輔助裝出料件，甚至采用撞鐵的方式裝料，對(duì)加熱爐門及爐膛、爐壁的損壞很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于沒(méi)有裝 取 料機(jī)，生產(chǎn)廠 家 對(duì)每臺(tái)加熱爐的年維修費(fèi)用在幾萬(wàn)元以上，同時(shí)，由于 對(duì)加熱爐的維修造成停產(chǎn)，累計(jì)起來(lái)，兩臺(tái)加熱爐每年的經(jīng)濟(jì)損失可以購(gòu)買一臺(tái)裝取料機(jī) 。 在工作時(shí)可以做各種輔助工作 。 優(yōu)點(diǎn)：具備以上的功能的裝取料機(jī)，無(wú)論是有軌道裝出料機(jī)還是無(wú)軌裝取 料機(jī)，可完全滿足目前鍛壓生產(chǎn)的需要，它能方便的將任意形狀的工件由地面或料架子上取下，迅速的放置在加熱爐內(nèi)任意位置，并能從加熱爐內(nèi)任意位置取出加熱好的坯料 。 以上幾點(diǎn)也是裝 取 料機(jī)生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)原則 。 它的結(jié)構(gòu)形式與鍛壓操作機(jī)相似，但是有 它 自己的工作特點(diǎn) ； 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 (2) 鉗頭可以有多種形式，甚至不必夾緊動(dòng)作，只一叉子就可以 ． 有鉗頭的時(shí)候，其鉗頭要小 ； (3) 鉗桿可以不必旋轉(zhuǎn)，基石有旋轉(zhuǎn)也不必達(dá)到 360 度，轉(zhuǎn)速也而可以慢一些 ； (4) 鉗桿要深入爐膛裝料 和 取料，因此，鉗桿一般都比較長(zhǎng)，為減少臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)慣性，有時(shí)候要做出可以伸縮的鉗桿 ； (5) 除了鉗桿的轉(zhuǎn)速外，其他的動(dòng)作均比鍛造操作機(jī)要大些，速度要快些 ； (6) 由于沒(méi)有鍛造時(shí)候的沖擊載荷，機(jī)件結(jié)構(gòu)可 以簡(jiǎn)單一些，輕巧一些 。 它具有操作簡(jiǎn)單、可靠 性高 的特點(diǎn)，人性化的設(shè)計(jì)為操作者創(chuàng)造了一個(gè)舒適的工作環(huán)境，使繁重的工作變得簡(jiǎn)單輕松，也為冶金行業(yè)的發(fā)展提供了物美價(jià)廉的配套設(shè)備 。 而且兩臺(tái)機(jī)同時(shí)工作，操作方便簡(jiǎn)單，不僅沒(méi)有造成資源設(shè)備不必要的浪費(fèi)，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)上考慮是一種提高整個(gè)廠區(qū)工作效率 和經(jīng)濟(jì)效益 的一種有效辦法 。 最重要的是 極大地影響了工作效率，在取料的同時(shí)不能進(jìn)行其他裝料等工作，與先進(jìn)高效的環(huán)形加熱爐工作效率不相匹配 。 根據(jù)圖 4 可計(jì)算：裝取料口距離 L=2*176。 176。 環(huán)形加熱爐基本尺寸：爐中徑 36000mm，爐腔寬度 6450mm，預(yù)熱段爐膛高度 1250mm，第一 、二、三加 熱段爐膛高度 2020mm，第四 加 熱段 、均熱段 爐膛高度 1600mm，裝取料夾角 176。 在這里我取最常見(jiàn)的一種加熱爐的規(guī)格，也是應(yīng)用最廣的一種型號(hào)的加熱爐 。 考慮到經(jīng)濟(jì)，環(huán)形加熱爐的設(shè)計(jì)與仿真 3 節(jié)能又能最大程度的提高爐子的有效利用率，各段角度分配見(jiàn)圖 。其中 五 個(gè)區(qū)段有供熱，各段的供熱可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，燒嘴安裝在內(nèi)外環(huán)側(cè)墻和爐頂上，加熱爐采用平焰燒嘴和側(cè)向可調(diào)焰燒嘴 [1]。 所以以致加熱爐的不斷更新?lián)Q代，取而代之的是新型的環(huán)形加熱爐 （如圖 ），環(huán)形加熱爐不僅能使加熱鋼料均勻受熱而且節(jié) 省能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 [2]。 目前大量的從事各種工業(yè)爐窯的節(jié)能環(huán)保、專用設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)的研究的企業(yè)都對(duì) 裝取 料設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，希望設(shè)計(jì)出高效 、 穩(wěn)定 、 安全的 裝取 料設(shè)備， 在這里 通過(guò)該設(shè)計(jì)可以培養(yǎng) 我們 獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究和綜合分析思考的能力 。 由于鋼管坯的加熱不同于其它鋼坯的加熱，對(duì)加熱的精度要求很高，要求鋼管坯的各部分受熱均勻，這樣才可以防止在打孔和拉直過(guò)程中出現(xiàn)斷裂、變形、鋼管粗細(xì)分布不均勻等情況，所以 不能使用傳統(tǒng)的推鋼式加熱爐對(duì)其進(jìn)行加熱，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的推鋼式加熱爐的加熱不是很均勻，如果是兩頭噴火式的話那就是兩頭受熱多，如果中間噴火式的話那就是中間受熱多，所以只能使用環(huán) 形加熱爐來(lái)對(duì)其坯料來(lái)進(jìn)行加熱，因?yàn)榄h(huán)形加熱爐可以對(duì)鋼管坯的兩頭和中間都進(jìn)行均勻的加熱，但是又因?yàn)榄h(huán)形加熱爐是一個(gè)圓的封閉結(jié)構(gòu)，不能用推鋼機(jī)將坯料從另一頭推出去，所以傳統(tǒng)的推鋼式進(jìn)出料機(jī)就不適合在環(huán)形加熱爐中使用，為了適應(yīng)環(huán)形加熱爐的進(jìn)出料特點(diǎn)，這里就設(shè)計(jì)了專門為環(huán)形加熱爐準(zhǔn)備的進(jìn) 出 料機(jī) —— 環(huán) 形 加熱爐裝 取 料機(jī) [11]。 在各行各業(yè)中，人們沒(méi)有間斷過(guò)對(duì)鋼管的使用，不管是建筑業(yè)中用于搭建外架的鋼管，還是各種汽車的框架結(jié)構(gòu)，或者是在機(jī)械廠中用于支撐的支撐架和體育器材里的安裝部件，都出現(xiàn)了鋼管的身影 。 鉗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ..................................................................................................... 15 鉗桿的整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) : ................................................................................................. 15 鉗桿的長(zhǎng)度 : ................................................................................................................. 15 鉗桿的直徑 : ................................................................................................................. 15 兩氣缸型號(hào)的確定 : ..................................................................................................... 15 鉗桿校核 ...................................................................................................................... 16 齒輪校核 : ..................................................................................................................... 18 小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ..................................................................................................... 22 小車的整體設(shè)計(jì) : ......................................................................................................... 22 車體的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................................................... 22 前 輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 : ......................................................................................................... 24 輪軸的設(shè)計(jì)及校核 : ..................................................................................................... 24 后輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 : ...........................................