【正文】 為 65mm,其左端與右端均用套筒定位，套筒由軸肩定位， 查 《機械設計》 P156 頁，帶輪寬度：為 80mm，為了使套筒端面可靠的壓緊帶輪，此軸段應略小于套筒間的軸段。同時選軸承和帶輪 因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，所以，選用單列圓錐滾子軸承，參照要求并根據(jù) d2=46mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用 0基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承 dDT=50mm90mm,故 d2=50mm。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度 [11]。因此疲勞強度一般不 是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。所以粗定小車尺寸，參考《鑄造設備》 圖 1233得：小車車身長 1600mm 寬 1000mm 板厚 80mm ,另小車四邊各有帶孔凸臺，臺高 120mm 寬 120mm 厚 80mm 詳圖如下： 圖 21 小車結(jié)構(gòu) 車輪設計 經(jīng)計算得車輪性能參數(shù)表 21 表 21 車輪性能參數(shù) 車輪 直徑 mm 輪 距 mm 軌 距 mm 電 源 V 200 800 580 220/380（Δ H接法） 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設計 9 總功率的確定和電機，減速器的選擇 經(jīng)計算得小車性能規(guī)格參數(shù)得表 22 表 22 小車性能規(guī)格參數(shù) 電動機 減速器 型號 功率 (KW) 轉(zhuǎn)速 n/min 型號 速比 J03801 1000 W880II 驅(qū)動軸的設計計算 初估最小軸經(jīng) 傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反復載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。 2 設計 過渡小車的設計計算 車身設計 車身材料選用鑄鐵。該機構(gòu)原來用于中溫爐 ,主要原因是支點處須用幾個軸承 ,受軸承使用溫度 的影響 ,限制了該機構(gòu)的使用。這種爐門壓緊結(jié)構(gòu)也是一種 結(jié)構(gòu)簡單又運行安全可靠的機構(gòu)。 5)爐門四連桿重力壓緊機構(gòu) 四連桿爐門壓緊機構(gòu)是從國外引進的一種新型爐門壓緊結(jié)構(gòu)。當爐門落到此處時 ,滾輪在 30176。爐門兩側(cè)的定位滾輪是沿著立柱上一條固定的軌道上下移動 ,在爐門到達最低點位置處 ,軌道有一段能使?jié)L輪向內(nèi)產(chǎn)生水平位移的 30176。斜軌道壓緊機構(gòu) 30176。彈簧壓緊爐門設計的關(guān)鍵是根據(jù)爐門的大小和重量確定爐門的壓緊力 ,合理確定彈簧的有關(guān)參數(shù) (最小工作負荷、最大工作負荷和工作行程 ) ,然后通過優(yōu)化 設計確定彈簧的直徑和長度。這時活動軌道退回到原位 ,即與爐門上端的固定軌道成一條直線 ,爐門提升到固定軌道上 ,完成爐門打開。氣缸通過連桿與活動導軌連接 ,爐門壓緊時 ,氣缸驅(qū)動軌道帶動爐門兩側(cè)的滾輪將爐門與爐門框壓緊 。當氣缸松開后爐門上升時 ,爐門兩側(cè)的滾輪沿著斜凹軌道運行 ,使爐門產(chǎn)生向外水平位移 ,爐門與爐門框分離。 1) 固定軌道形式 ,即爐門兩側(cè)的定位滾輪是沿著一條固定的軌道上下移動。爐門是通過其定位滾輪沿著軌道垂直升降。 (2)爐門氣缸壓緊機構(gòu) 爐門氣缸壓緊機構(gòu)是用氣缸驅(qū)動一套連桿機構(gòu)壓緊爐門。這是用于加熱爐的一種較為理想的熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設計 7 壓緊機構(gòu)。這時環(huán)行 鏈條還在向下移動 ,驅(qū)動連接板以爐門支承軸架的軸為軸心轉(zhuǎn)動 ,是與環(huán)行鏈條成鈍角方向轉(zhuǎn)動 (離開連接板限位塊 ) ,此前連接板與環(huán)行鏈條成直角姿態(tài)。爐門升起的高度由行程開關(guān)控制 ,并由減速機的制動電機制動鎖住。這時 ,爐門仍停留在立柱擋鐵裝置。 當爐門在環(huán)行鏈條驅(qū)動下 ,上移使爐門擋鐵離開爐前立柱擋鐵裝置時 ,爐門先后有兩個動作 :第一個動作 爐門向外平移環(huán)行鏈條向上運動時 ,開始爐門在其重量作用下停留在立柱擋鐵裝置 ,環(huán)行鏈條僅驅(qū)動爐門壓緊結(jié)構(gòu) 的連接板以爐門支承軸架的軸為軸心轉(zhuǎn)動 ,當連接板轉(zhuǎn)到與環(huán)行鏈條垂直時止住 (碰上連接板限位塊 ) ,此前連結(jié)板與環(huán)行鏈條成鈍角姿態(tài)。當減速機通過鏈輪、鏈條驅(qū)動環(huán)行鏈條時 ,爐門就隨著滾輪沿垂直的滾輪軌道作上下移動。爐門是用設在兩側(cè)支承軸架通過連結(jié)板與滾輪支承拉桿絞接 ,形成四連桿。幾種機構(gòu)簡介如下 : (1)鏈條動力式壓緊爐門 鏈條動力式爐門壓緊機構(gòu)是本院在消化吸收國外先進技術(shù)基礎上 ,研制開發(fā)的一種新型爐門壓緊結(jié)構(gòu)。下面有幾種壓緊機構(gòu) 爐門壓緊機構(gòu)有鏈條動力式、氣缸壓緊、彈簧壓緊、 30176。 爐門斜度為 5176。 爐門提升機構(gòu)由機械提升，液壓提升，氣壓提升。由于，翻料機構(gòu)要與小車一體，也就是說整個運動過程都參與，所以液壓缸驅(qū)動翻料不太合適。翻料過程也要求自動化，所以，可以采用熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設計 6 一系列機械構(gòu)建，或用液壓氣壓缸以完成翻料過程。 再因爐體在地面上，爐門較低，所以采用過渡小車將料運到爐口。但是，一方面小型爐爐膛直徑小不適宜用，即使勉強用上也是大材小用、得難償失；另一方面，料桶畢竟不能無限地擴大，對于大型爐，尤其是特大型爐，他們就顯得無能為力，因而，他們的適用范圍只能是既不太大又不太小的中型沖天爐 [8]。 自動加料機構(gòu)的優(yōu)點：小車行程不受限制，汽缸有效行程比較長 ，小車運行平穩(wěn)，安全，效率高，可以縮短爐門再加料時打開時間，也就是減少爐內(nèi)熱量散失。爐門松開時 ,氣缸驅(qū)動軌道帶動滾輪使爐門與爐門框脫離。氣缸壓緊機構(gòu)的軌道活動軌道即軌道分為固定和活動兩個部分 ,爐門上端的軌道為固定軌道 ,爐門下端的軌道為活動軌道。加熱爐的氣缸壓緊機構(gòu)一般將氣缸布置在爐子 前立柱的兩側(cè) ,盡量避免爐內(nèi)高溫氣體和臺車出爐時高溫爐料對氣缸的直接輻射。小車由電動機通過三角皮帶，蝸輪減速器和車輪驅(qū)動 [7]。為避免翻斗傾轉(zhuǎn)和復位十對汽缸蓋的沖擊，應使活塞在兩端達到行程終點時離缸蓋有 20毫米左右的空擋距離。 翻斗通過短軸和滑動軸承支撐在支架上。熔鋁爐相關(guān)設備的自動化有待完全實現(xiàn) 。這時活動軌道退回到原位 ,即與爐門上端的固定軌道成一條直線 ,爐門提升到固定軌道上 ,完成爐門打開。氣缸通過連桿與活動導軌連接 ,爐門壓緊時 ,氣缸驅(qū)動軌道帶動爐門兩側(cè)的滾輪將爐門與爐門框壓緊 。爐門是通過其定位滾輪沿著軌道垂直升降。 爐門氣缸壓緊機構(gòu)是用氣缸驅(qū)動一套連桿機構(gòu)壓緊爐門。 本篇論文主要是根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)鋁熔業(yè)的需求所寫的，其主要內(nèi)容是熔鋁爐自動加料機構(gòu)和爐門壓緊裝置的設計。他們具有先進的技術(shù)優(yōu)勢，有吸引和招攬國內(nèi)優(yōu)秀科技人才的優(yōu)勢，他們的爐子可以配上進口的高質(zhì)量部件，并且以較低的成本與我們競爭，屆時我國爐子的價格優(yōu)勢將會進一步減弱，產(chǎn)品質(zhì)量問題將變得更加 突出。對我們工業(yè)爐行業(yè)來說，既是機遇又是挑戰(zhàn)。 四 工業(yè)爐行業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn) 西部大開發(fā)戰(zhàn)略為我國工業(yè)爐工業(yè)的振興和發(fā)展帶來了前所未有的發(fā)展機遇。 我國西部地區(qū)的天然氣資源十分豐富，天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈的燃料。 80 年代我國工業(yè)爐窯的燃料基本上是以煤為主，爐窯熱能利用率低，加熱質(zhì)量差，工件氧化嚴重，環(huán)境污染加劇。 我國工業(yè)爐在進行節(jié)能改造的同時，進行污染治理，努力降低或消除有害廢氣和煙塵的排放。 工業(yè)爐 對環(huán)境的最大影響還是在燃料結(jié)構(gòu)上，作為以煤、油、氣三大常規(guī)能源為燃料的火焰爐，熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設計 3 向大氣排放 CO SO2 No2 及 ROx 等有害廢氣物，并向周圍環(huán)境排放廢水、廢渣及熱污染，對空氣和水的質(zhì)量造成嚴重污染，并破壞了生態(tài)環(huán)境。環(huán)保正日浙成為人類關(guān)注的焦點。因此，鍥而不舍地解決國家現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和能源政策的重要組成功部分。如果采用先進的隔熱保溫材料，那么必將節(jié)約大量能源。 英國工業(yè)與能源部對鋼鐵、有色金屬、建材、化工等工業(yè)部門所作的調(diào)查估計，采用高效隔熱保溫材 料，每年可降低能耗（ 9~15） 1012KJ。 目前我國還有不少企業(yè)由于各方面的原因，仍然在利用落后的工藝技術(shù)，使用著陳舊的設備進行生產(chǎn)，如大量的直燃式煤窯、老式的油窯及電窯等。尤其近 代國際、國內(nèi)競爭日趨激烈，能源問題日趨嚴重，降低產(chǎn)品單耗，節(jié)約能源受到人們的關(guān)注。雖然我國的節(jié)能工作取得很大的成績，然而由于工業(yè)技術(shù)水平比較落后，企業(yè)管理水平不高，我國單位國民生產(chǎn)總值的能耗甚至比印度還高出 1倍多 [3]。若與發(fā)達國家相比較，產(chǎn)品單耗很高，差距很大。 我國的能源資源豐富，地質(zhì)貯量居世界第 3 位，但能源的占有量卻只有世界平均水 平的確 1/2，美國的 1/10。降低工業(yè)爐的能源消耗與污染物排放，節(jié)能降耗與環(huán)境保護，對促進我國經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要 [2]。品種結(jié)構(gòu) 仍為箱式爐、井式爐、鹽浴爐約占 20%，勞動條件差，環(huán)境污染嚴重。 我國熱處理行業(yè)的整體水平還比較差，東部與西部、先進與落后地區(qū)的關(guān)距也很大。從我國金屬熱處理行業(yè)上看，國外發(fā)達國家 60 年代就開始鬮及應用少無氧化加熱，其中真空和可控氣氛熱處理已占 40%~50%，而我國空氣加熱爐約占熱處理爐的90%，真空和可控氣氛熱處理占不到 5%。特別是一些技術(shù)含量高、附加值大的大型現(xiàn)代化工業(yè)爐及特種工藝所要求的高精度、高控制水平的特種工業(yè)爐等，差距更大。 但是一般爐子居多，高檔次爐子較少，還遠不能滿足市場的需要。無論工業(yè)爐的品種、數(shù)量，還是質(zhì)量，可以說，我國工業(yè)爐行的面貌今非昔比，日新月異。通過采用進口先進的儀器、儀表和關(guān)鍵性的爐用元器件，使我國工業(yè)爐的生產(chǎn)制造水平有了明顯的提高。熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設計 1 緒 論 一 我國工業(yè)爐的現(xiàn)狀 ： 眾所周知，工業(yè)爐作為工業(yè)加熱過程中重要的工藝裝備，在我國的國民經(jīng)濟建設和發(fā)展中起著十分重要的作用。 近 20年來，我國從國外引進了不少先進的工業(yè)設備，其中包括真空爐 100 多臺，可控氣氛熱處理機 500 多臺套。我國自行研制的新型可控滲氮爐、高壓氣淬爐、預抽真空光亮退火爐、大型鋁材熱處理生產(chǎn)線、大型連續(xù)式氣體滲氮爐等，其主要技術(shù)性能都已接近國外同類產(chǎn)品水平，由于價格便宜，替代了進口，為 國家節(jié)省了外匯，同時還有部分上水平的電爐產(chǎn)品出口。從工業(yè)爐的產(chǎn)量和擁有量來看，在世界上，我國堪稱“工業(yè)爐大國” [1]。以工業(yè)爐的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量與國外先進水平相比，存在著不小差距。 當然，客觀地評價工業(yè)爐的技術(shù)水平，還應從爐型結(jié)構(gòu)、加熱元價、燃燒裝置與燃燒系統(tǒng) 、余熱回收與利用、筑爐材料與結(jié)構(gòu)、熱工測量與控制以及環(huán)境保護等方面進行分析比較。由于鋼件在空氣介質(zhì)中加熱，氧化脫碳嚴重，不僅嚴重影響零件的表面性能和產(chǎn)品質(zhì)量，而且使國家每年浪費上百萬噸的優(yōu)質(zhì)鋼材。設備陳舊，性能老化，熱損失大，熱能利用率低。顯而易見，熱處理設備的節(jié)能降耗存在很大的潛力空間，面臨著技術(shù)改造和更新?lián)Q代。 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設計 2 二 節(jié)約能源 : 自 20 世紀中、后期開始，世界經(jīng)濟進入了高速發(fā)展的新時期，導致能源的需求量和消耗，從而產(chǎn)生了諸如人類實現(xiàn)持久生存和發(fā)展的“可持續(xù)發(fā)展”的問題，這是人類社會發(fā)展觀念的一個根本性轉(zhuǎn)變。在我國的能源資源構(gòu)成中，煤與石油、天然氣的比例是10： 1，而世界上是 1： 4，相差多么懸殊。當今，日本、美國、德國的能源利用率分別高達 57%、 50%和 40%，而我國只有32%不到。 在市場經(jīng)濟社會里，能耗的高低直接反映在產(chǎn)品的成本和價格上，直接影響企業(yè)產(chǎn)品營銷的競爭力，甚至影響企業(yè)的生存和發(fā)展。對大多數(shù)工業(yè)爐企業(yè)來講，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為企業(yè)進步和技術(shù)創(chuàng)新的工作重點。這不僅造成企業(yè)本身的能源費用支出加大，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證，而且對整個社會也造成資源的浪費和環(huán)境的污染 [4]。目前我國有 10 多萬臺各種工業(yè)爐窯，它的能耗約占全國年總能耗的 25%。業(yè)已表明，節(jié)能降耗所取得的直接經(jīng)濟效益， 不亞于常規(guī)能源的開發(fā)和利用。 三 環(huán)保問題 : 環(huán)境保護經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護始終是一對全球性的矛盾，隨著社會的發(fā)展，這種矛盾將顯得尤為突出。 由于環(huán)染日趨嚴重，世界各國對環(huán)境保護都已經(jīng)從法律上進行規(guī)范化。 CO2 氣體的“溫室效應”造成地球氣溫升高，南、北極地冰雪開始融化、海平面升高、海線線后移，土地荒漠化的面積不斷擴大、全球性的大面積干旱和洪澇災害，酷熱、嚴寒等異常性氣候頻頻發(fā)生等，這些都正在嚴重地威脅著人類的生存和發(fā)展。保護環(huán)境，已成為工業(yè)爐面臨的一項緊迫而艱巨的任務，也是亟待解決的重要課題。 隨著經(jīng)濟發(fā)展，為滿足產(chǎn)品質(zhì)量對節(jié)能和環(huán)保的要求，應該以優(yōu)質(zhì)燃料替代低檔燃料，“以煤為主”的能源結(jié)構(gòu)應代之以多種然料共存共用的結(jié)構(gòu) [5]。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，西氣東輸上海的工程目前正在加緊建設，今后將有力地改變“西氣東輸”沿線及其周邊地區(qū)工業(yè)爐窯的 能源結(jié)構(gòu)，為開發(fā)“綠色工業(yè)爐”創(chuàng)造有利條件。我國加入 WTO，將與國際接軌，無疑將會有更多的國外產(chǎn)品、資金與企業(yè)涌向中國大市場。我們不但要面臨進口產(chǎn)品的競爭，還將面臨外商在我國設廠的挑戰(zhàn)。所以，我國工業(yè)爐行業(yè)應抓信機遇、迎接挑戰(zhàn) [6]。自動化加料機構(gòu)是一種運料，加料完全機械化的機構(gòu)，于爐溫很高，所以人工加料不方便，其機械過程是機械手將料放入料斗中然后電機驅(qū)動過渡小車將料斗載到爐體旁，裝在料斗后的擺動汽缸推動料斗傾斜，把料倒入爐內(nèi)，實現(xiàn)加料過程。加熱爐的氣缸壓緊機構(gòu)一熔鋁爐爐門開合及自動加料機構(gòu)設計 4 般將氣缸布置在爐子前立柱的兩側(cè) ,盡量避免爐內(nèi)高溫氣體和臺車出爐時高溫爐料 對氣缸的直接輻射。本設計的爐門氣缸壓緊機構(gòu)的軌道活動軌道即軌道分為固定和活動兩個部分 ,爐門上端的