【正文】 9 鏈輪設計及電機選型 .................................................................. 20 鏈輪設計 ............................................................................... 20 電機選型 ............................................................................... 21 第 4 章 加熱系統(tǒng)結構設計 燃氣加熱系統(tǒng)設計 ...................................................................... 22 管道直徑計算 ....................................................................... 22 燒嘴選型及布置 ................................................................... 22 風機選型計算 ....................................................................... 22 電熱輻射管加熱系統(tǒng) .................................................................. 22 第 5 章 對中和頂起系統(tǒng) 對中系統(tǒng)結構設計 ...................................................................... 23 定位系統(tǒng)設計 ....................................................................... 23 對中系統(tǒng)設計 ...................................................................... 23 頂起系統(tǒng)結構設計 ...................................................................... 23 第 6 章 爐門及附屬系統(tǒng)結構設計 爐門系統(tǒng)結構設計 ...................................................................... 25 附屬系統(tǒng)結構設計 ...................................................................... 26 結 論 .................................................................................................... 27 參考文獻 ................................................................................................ 29 致 謝 .................................................................................................... 31 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 緒 論 課題來源及研究的目的和意義 課題來源 20 世紀 70 年代末，在世界范圍內爆發(fā)的石油危機，對汽車工業(yè)產(chǎn)生了很大的影響。研究表明，汽車的燃油消耗和汽車本身總重量成成本的。因此想要實現(xiàn)油耗的降低，車身輕量化的方向就很明晰的出現(xiàn)在人們面前。 圖 11 車身輕量化研究方向 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 在車身輕量化的發(fā)展趨勢下，超高強鋼板開始被采用于車身上，眾所周知，超高強度鋼板在室溫下變形能力很差，一方面，超高強度鋼板強度高，在室溫下的塑性變形范圍很窄，所需沖壓力很大，而且容易開裂；另一反面，沖壓成形后的零件回彈增加，導致零件尺寸和形狀穩(wěn)定 性變差。 研究的目的和意義 高強度、超高強度鋼板熱沖壓成形技術的應用，一方面，有效地提高的車身抗沖擊能力，另一方面，也減輕了車身的質量，是汽車更加輕量化。 國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 此項技術，在 20 世紀 70 年代，最先被瑞典一家公司提出來，隨后德國和瑞典開始發(fā)展此項技術。歐美、日本已經(jīng)開始逐漸嘗試用熱成形沖壓技術來生產(chǎn)超強度鋼板構件，并且開始運用在車門防撞桿，保險杠加強梁上。 主要研究內容 整個設計任務 鋼板熱沖壓成 形生產(chǎn)線的構成是需要相關的一些關鍵裝備。其次，需要對鋼板進行奧氏體化的輥底式熱處理加熱爐，然后通過上下料裝置，用專門哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 的壓機進行沖壓成形。 通過閱讀畢業(yè)設計任務，明確了自己的具體設計任務是：本課題是設計硼鋼板熱處理（奧氏體化）輥底式加熱爐的機械系統(tǒng)，設計內容包括： 1）加熱系統(tǒng)：氣電混合加熱方式； 2）爐體結構：殼體鋼結構、保溫層設計； 3）傳動系統(tǒng)：入爐輥道、出爐輥道、 爐內輥道，采用快換結構； 4）料片定位系統(tǒng)：安裝于出爐輥道處的阻擋、對中和頂起裝置； 5）其它附屬設施：爐門操作、爐體檢修口等。 整體示意圖如圖 12 圖 12 高強度鋼板熱成型技術示意圖 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 研究方案及預期目標 總體設計方案制定 從設計任務上，已經(jīng)能清晰明確的給了自己一個設計的方向。因此，自己在對整個設計規(guī)劃的時候，其設計思路理念是：查找和分析類似或相同原理的工業(yè)設備，從中取長補短，對自己的設計有個相應的輔助的同時，也能更好的把一些優(yōu)秀的經(jīng)典設計引進吸收過來。至此，自己的總體設計思路是：糅合鋼鐵行業(yè)的鋼板輥底式熱處理爐與陶瓷行業(yè)輥底窯的優(yōu)點，根據(jù)自己的系統(tǒng)設計要求來進行設計。從任務書上，可以看到，整個輥底式熱處理爐分為了五大主要系統(tǒng)：爐體結構系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、 對中和頂起系統(tǒng)、爐門及其他附屬系統(tǒng)。相比陶瓷窯爐燒成溫度高達 1300176。對窯體材料的選擇，主要輕質粘土磚和陶瓷棉為主。哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 對于每段窯體結構設計，最外層采用方鋼搭建框架，鋼板包裹窯爐體，由外向內依次是陶瓷保溫棉氈，輕質粘土磚。在設計的時候，充分考慮到其他系統(tǒng)在窯爐體上大概需要的位置和 結構，充分留夠相應的位置，方便后期系統(tǒng)的集成。對此現(xiàn)象要堅決避免，同時根據(jù)要求整個熱處理爐，加熱段使用燃氣加熱，保溫段使用電阻絲加熱。 傳動系統(tǒng)：早期輥底式加熱爐大多數(shù)采用的是鏈條傳動，鏈條傳動有一個明顯的缺點就是在長期使用之后，鏈條容易松弛，目前的解決方案是采用張緊機構。并且自己通過在多家陶瓷企業(yè)的調查發(fā)現(xiàn)，目前這項改進已經(jīng)成熟的應用在了陶瓷輥道窯上面了。 對中和頂起系統(tǒng)：定位系統(tǒng)主要是對出爐料片可能產(chǎn)生的微小偏差進行修正，采用氣缸驅動機械手指 進行對中，然后輥道下部的頂起裝置在一個小型液壓站提供的驅動力下將料片頂起，等待下部工序的機械手進行抓取。爐門采用氣動爐門升降設計。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 第 2 章 爐體系統(tǒng)結構設計 爐體結構整體設計 單節(jié)爐體設計 爐長 L=29200mm，采用分模塊裝配的總體設計思路，由若干節(jié)聯(lián)接而成。輥子與輥子的中心間距為80mm，設計每節(jié)為 27 根輥棒，每節(jié)長度為 2160mm，節(jié)與節(jié)聯(lián) 接采用 M8 螺栓聯(lián)接，則節(jié)數(shù)為≈ ≈ 14 節(jié)，因而窯長度為L=2160x14=30240mm。窯頭工作臺不宜太長，滿足要求即可，根據(jù)要求，分別為 2800mm。由于整個窯爐采用燃氣和電加熱的混合加熱方式。 具體分段為： 加熱區(qū)： 14≈ 9 節(jié)，采用天然氣隔焰燒成制度，上下兩排自預熱輻射管交叉布置； 保溫區(qū)： 14≈ 5 節(jié)，采用電輻射加熱燒成制度，僅僅在爐體上方布置加熱管； 其中，又從傳動功能區(qū)域，整個爐體分為：傳送區(qū)，緩沖區(qū)，加速區(qū)。 因此，按傳動功能，又將電輻射管加熱區(qū)分為兩部分： 緩沖區(qū)： 2 節(jié)； 加速區(qū)： 3 節(jié)； 窯墻材料選擇及尺寸設計 左右側及底面窯墻 因為窯爐內最高溫度也才 957℃，因此采用輕質粘土磚即可。 計算陶瓷棉氈最小厚度： 以外壁最高溫度 t3=60℃，環(huán)境溫度 ta=20℃，先計算最大散熱熱流量，壁內溫度為 950℃ =1045℃。 窯頂結構 采用輕質吊頂磚結構，其將保溫棉中 120mm 厚度轉化為吊頂磚，則吊頂磚為 240mm加上 148mm陶瓷棉氈。中間用耐火泥粘接，膨脹縫用陶瓷棉氈填充。形狀如下圖所示： 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 圖 22 耐熱吊頂鋼板 爐體整體 左右側面及下底面最外層為 6mm 鋼板，向里面鋪上 268mm 厚度的陶瓷棉氈，下底面在此基礎上鋪上澆筑耐火泥，厚度為 120mm，預留膨脹縫，左右兩側由下往上依次砌筑輕質耐火粘土磚，燒嘴轉，粘土磚，孔磚，粘土磚，窯頂采用輕質磨耐石吊頂磚，外層鋪上 148mm陶瓷棉氈。 爐體鋼架結構 爐體外框架 由于方形鋼管造型美觀，抗彎強度較大等優(yōu)點，立柱，上、下側梁，下橫梁，底側梁等均采用 60mmx4mm 的方形鋼管焊接而成。 爐體腳支座 考慮到輥道傳動要求的輥子的平行度要好，而工廠底面的水平面可能在實際中不是特別理想，為了更好的適應工程實際需要，方哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 便在窯爐安裝中能更好的具有可調節(jié)性，才從可調節(jié)的支撐腳支座設計，這樣在實際安裝中能根據(jù)實際情況進行調節(jié)。 窯底支撐采用可調節(jié)的方式，用規(guī)格為 120mmx120mmx12mm的厚鋼板焊在窯底框架上，腳柱為 2 塊 8 號槽鋼對焊在一起構成，規(guī)格為 120mmx120mmx20mm 的厚鋼板，該厚鋼板中心開有 M30 的螺孔，它與調節(jié)螺栓配合可調節(jié)底支撐高度。剖面結構如下圖所示： 圖 23 腳支座結構圖 通過其他系統(tǒng)設計后，單節(jié)窯爐體的整體尺寸為，總高為2068mm，總長為 2160mm，總寬為 2988mm，采用鋼板、保溫棉、耐火磚作為窯爐體材料。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 第 3 章 傳動系統(tǒng)結構設計 整個傳動系統(tǒng)分為兩個部分，傳動端和從動端。 傳動端結構設計 傳動端整體由伺服電機經(jīng)過減速器減速，通過鏈輪傳動，再用單節(jié)主傳動軸上的齒輪傳遞給輥子端的齒輪，從而帶動輥子轉動。 根據(jù)輥道直徑及鋼板最大運行速度，可知輥子最大轉速 n1==637r/min， n2==因為最大鋼板重量為 ，最厚為 3mm。 齒輪設計計算 傳動比按 i=1： 2，載荷基本沒有沖擊，折合為三班制工作，使用壽命 10 年，設備可靠度要求較高。對于軟齒面?zhèn)鲃?，為了使大小齒輪壽命相近。大齒哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 輪材料為 45 鋼，調質處理，齒面硬度在 220— 240HBW之間，取平均硬度 HB2=240，兩齒輪齒面硬度差HB1HB2=（ 280240） HBW=40HBW，在 2550HBW范圍內 。但由于是交錯軸斜齒傳動，單個齒輪按斜齒輪傳動。初選小齒輪齒數(shù) Z1=14，右旋。 （ 5） 初選螺旋角：由于是垂直交錯軸傳動，因此初選 =45176。 ② 齒輪傳遞的轉矩： T= ③ 選取齒寬系數(shù)（查《傳動件設計實用數(shù)據(jù)速查》中第二章表 25），齒輪的寬度不能太 寬，太寬會增加齒向載荷分布的不均勻性，也不能太小，在滿足齒面接觸