小型冷剪后雙輥道及移鋼裝置論文

1、題 目： 小型冷剪后雙輥道及移鋼裝置學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 機(jī)械04-3班指導(dǎo)教師： 摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是小型冷剪后雙輥道及移鋼裝置，鋼坯在剪后由輥道1加速使剪后鋼坯與未剪鋼坯迅速分離，然后通過移鋼裝置將鋼坯移送到輥道2上，由輥道2將鋼坯運(yùn)送到均整機(jī)處。設(shè)計(jì)中對(duì)雙輥道和移鋼機(jī)構(gòu)進(jìn)行了主要設(shè)計(jì)。為了快速分離剪后前后鋼坯，對(duì)輥道速度進(jìn)行了合理調(diào)整；在移鋼裝置中采用機(jī)械和液壓結(jié)合，利用液壓缸帶動(dòng)移鋼小車將鋼坯由輸送輥道移到對(duì)齊輥道上，同時(shí)將對(duì)齊輥道上的鋼坯輸送到移鋼鏈條上，循環(huán)往復(fù)完成鋼坯的運(yùn)送。這樣設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)就是利用液壓系統(tǒng)控制上的優(yōu)勢，可充分發(fā)揮設(shè)

2、備性能，而且能滿足動(dòng)力要求。 關(guān)鍵詞：雙輥道；液壓缸；移鋼裝置；軸AbstractThis graduation project topic is the double roll table after cut and the installment of moving steel, the billets cut is separated from the billet not to be cut rapidly by the roll table 1, then billets have to be transfered to the roll table 2 by the install

3、ment of moving steel and to the reeling machine by the roll table2 next. I carry on the main design to the double roll table and organization of moving steel in the design. Making reasonable adjustment to the roll tables speed is aimed at rapidly sepearating the billet cut. By combining the machiner

4、y and the hydraulic pressure in the installment of moving steel, billets are transported from Transport roll table to the alignment roll table by handcart which is leaded by hydraulic cylinder and transporting the billet on the alignment roll table to the chain of moving steel at the same time, can

5、complete billets shipping in cycle. Biggest merit of such design that making use of superiority of the hydraulic system control, not only displays the equipment performance fully, but also moreover can satisfy the powers request.Key words: double roll table，hydraulic cylinder， installment of moving

6、steel， axis目 錄摘 要IAbstract1第一章 引 言71.1 設(shè)計(jì)的研究對(duì)象和鋼坯的運(yùn)動(dòng)過程71.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容71.3 設(shè)計(jì)的意義7第二章 輥道設(shè)計(jì)82.1 輥道工況的簡介82.2 輥道的主要類型82.3 輥道類型的選擇82.4 輥道驅(qū)動(dòng)的選擇82.5 輥道的基本參數(shù)82.6 單獨(dú)驅(qū)動(dòng)輥道的優(yōu)缺點(diǎn)9第三章 升降橫移方案的選擇103.1 針對(duì)目前升降橫移機(jī)構(gòu)工作特性，發(fā)現(xiàn)有以下不足之處103.2 采取的方案措施如下10第四章 輥道電機(jī)的相關(guān)計(jì)算124.1 輥道（1）電機(jī)的選擇124.1.1 鋼坯總重量124.1.2 每個(gè)輥道承受的載荷重量124.1.3 鋼坯在輥道上穩(wěn)定運(yùn)行

7、時(shí)的摩擦力124.1.4 總傳動(dòng)效率的計(jì)算134.1.5 電機(jī)的輸出功率134.1.6 選擇電機(jī)的轉(zhuǎn)速144.1.7 減速器的選擇144.1.8 齒輪減速電機(jī)的選擇144.1.9 聯(lián)軸器的選擇144.2 輥道（2）電機(jī)的選擇154.2.1 電機(jī)型號(hào)選擇154.2.2 電機(jī)的輸出功率154.2.3 選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速164.2.4 減速器的選擇164.2.5 齒輪減速電機(jī)的選擇16第五章 第五章 輥道2同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)175.1.1 功率的計(jì)算175.1.2 計(jì)算齒數(shù)175.1.3 確定帶速185.1.4 初定中心距185.1.5 確定帶節(jié)線長及其齒數(shù)18第六章 升降橫移機(jī)構(gòu)液壓缸的設(shè)計(jì)196.1 升降

8、機(jī)構(gòu)液壓缸的設(shè)計(jì)196.1.1 升降機(jī)構(gòu)工作圖196.1.2 液壓缸和機(jī)構(gòu)連桿的受力分析196.1.3 液壓缸推力的計(jì)算206.1.4 液壓缸相關(guān)主要技術(shù)性能參數(shù)計(jì)算216.1.5 液壓缸主要零部件的設(shè)計(jì)226.1.6 液壓缸缸筒的相關(guān)計(jì)算236.1.7 活塞的設(shè)計(jì)246.1.8 活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算256.1.9 緩沖裝置266.1.10 排氣閥的選擇266.1.11 液壓系統(tǒng)閥的選擇276.2 橫移機(jī)構(gòu)液壓缸的設(shè)計(jì)276.2.1 橫移機(jī)構(gòu)簡圖276.2.2 橫移小車橫向移動(dòng)時(shí)的受力分析276.2.3 車輪與軌道的摩擦力286.2.4 橫移液壓缸的推力286.2.5 液壓缸相關(guān)主要技術(shù)性能參數(shù)計(jì)

9、算286.2.6 液壓缸主要零部件的設(shè)計(jì)306.2.7 液壓缸缸筒的相關(guān)計(jì)算306.2.8 活塞的設(shè)計(jì)326.2.9 活塞桿326.2.10 緩沖裝置336.2.11 排氣閥的選擇346.2.12 液壓系統(tǒng)閥的選擇34第七章 軸的設(shè)計(jì)357.1 軸1的設(shè)計(jì)357.1.1 軸1的受力圖和彎扭圖357.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)357.1.3 軸1的結(jié)構(gòu)圖367.1.4 軸1的校核377.2 軸2的設(shè)計(jì)407.2.1 軸2的最小直徑407.2.2 軸2的受力圖和彎扭圖417.2.3 軸2的校核417.3 軸3的設(shè)計(jì)437.3.1 軸3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)447.3.2 軸3的扭矩圖457.3.3 軸3的校核457

10、.4 軸4的設(shè)計(jì)467.5 鍵的靜強(qiáng)度校核467.6 移鋼裝置中幾個(gè)重要的連接487.7 注意事項(xiàng)507.7.1 維修準(zhǔn)備507.7.2 相關(guān)零部件的清洗和檢查507.7.3 設(shè)備安裝與使用51結(jié)論52參考文獻(xiàn)53致謝54引 言1.1 設(shè)計(jì)的研究對(duì)象和鋼坯的運(yùn)動(dòng)過程本設(shè)計(jì)題目為“小型冷剪后雙輥道及移鋼裝置”，不言而喻，研究的對(duì)象為處理剪后鋼坯的輥道和搬鋼的移鋼裝置。鋼坯在冷剪后，為了與未剪鋼坯快速分離，采用了可調(diào)速輥道1，待鋼坯分離且穩(wěn)定后，通過移鋼裝置將鋼坯移送到輥道2上，最后通過輥道2送往均整機(jī)處均整。目前，國內(nèi)移鋼機(jī)構(gòu)重要有機(jī)械式的曲柄連桿升降橫移機(jī)構(gòu)或者利用可逆電機(jī)實(shí)現(xiàn)升降過程等等。1

11、.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容針對(duì)全機(jī)械式的曲柄連桿升降機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)緩解沖擊載荷、 調(diào)速移鋼和整體協(xié)調(diào)性不夠的缺點(diǎn)，采用的液壓系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合措施，對(duì)移鋼機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。主要的改進(jìn)是在曲柄動(dòng)力端取消了電機(jī)，采用了液壓系統(tǒng)，通過液壓缸把動(dòng)力傳遞給曲柄，然后通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)橫移小車的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到可調(diào)速移鋼的目的。1.3 設(shè)計(jì)的意義利用液壓系統(tǒng)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)合，不僅使小車對(duì)對(duì)齊輥道的沖擊載荷顯著減少，而增加了整套裝置的協(xié)調(diào)性，并且能滿足動(dòng)力要求。第二章 輥道設(shè)計(jì)2.1 輥道工況的簡介在軋鋼車間中，輥道是用來縱向運(yùn)輸軋件的。熱軋時(shí)，一般都通過輥道將加熱好的坯料送往軋鋼機(jī)軋制或?qū)④堜摍C(jī)軋出的

12、軋件送往剪切機(jī)等。在一些精整作業(yè)線上，軋件的縱向運(yùn)輸也往往由輥道進(jìn)行。輥道是實(shí)現(xiàn)車間機(jī)械化的一種重要運(yùn)輸設(shè)備，廣泛地用與各種作業(yè)線上。輥道長度往往貫穿整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)線，設(shè)備重量大，占車間設(shè)備總量的20%30%，有的車間甚至達(dá)到40%60%。而且，軋鋼機(jī)前后的輥道運(yùn)轉(zhuǎn)情況還直接影響軋鋼機(jī)產(chǎn)量。因此，正確合理地設(shè)計(jì)和維護(hù)輥道，對(duì)于減輕車間設(shè)備重量和提高軋鋼機(jī)產(chǎn)量具有重要意義。2.2 輥道的主要類型根據(jù)工作性質(zhì)的不同，輥道主要分為兩大類。(1)運(yùn)輸輥道 運(yùn)輸輥道主要是作用是運(yùn)輸軋件。(2)工作輥道 工作輥道直接布置在軋鋼機(jī)的工作機(jī)座前后，除了輸送軋件外，還直接參加軋件的軋制工作。2.3 輥道類型的選擇

13、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目要求，顯然本設(shè)計(jì)的輥道類型屬于運(yùn)輸輥道。根據(jù)輥?zhàn)觽鲃?dòng)方式，運(yùn)輸輥道可分為集體驅(qū)動(dòng)、單獨(dú)驅(qū)動(dòng)以及沒有驅(qū)動(dòng)的空轉(zhuǎn)輥道三種。2.4 輥道驅(qū)動(dòng)的選擇由于需要運(yùn)送長軋件，而且每個(gè)輥?zhàn)映惺茌^小的載荷，采用單獨(dú)驅(qū)動(dòng)輥道可使輥道結(jié)構(gòu)簡單。2.5 輥道的基本參數(shù)輥道的基本參數(shù)是輥?zhàn)又睆?、輥身長度和輥?zhàn)铀俣取?1)輥?zhàn)又睆紻 為了減少輥?zhàn)又亓亢惋w輪力矩，輥?zhàn)又睆綉?yīng)盡可能選得小些。現(xiàn)取=188mm,=188mm.(2)輥身長度L 輥身長度一般根據(jù)輥道用途來確定?，F(xiàn)取=900mm，=900mm。(3)輥?zhàn)铀俣?輥?zhàn)铀俣纫话愀鶕?jù)輥道用途來確定。在滿足生產(chǎn)率的情況下，對(duì)于沖擊負(fù)荷較大的加熱爐爐前輥道，應(yīng)選

14、用較低的速度，一般取1.21.5m/s。對(duì)于加熱爐爐后輥道和軋機(jī)輸入輥道的速度應(yīng)取稍大些，一般取1.52.5m/s。由于本設(shè)計(jì)是小型冷剪后的雙輥道，為了使剪切后的軋件與未剪切軋件很快分開，故使1的速度大一些，=0.43.0m/s。通過升降移鋼裝置使軋件移送到輥道2上，此時(shí)，輥道2主要是軋件輸出，不需要多少的速度，取=0.6m/s。2.6 單獨(dú)驅(qū)動(dòng)輥道的優(yōu)缺點(diǎn)由于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)輥道取消了傳動(dòng)長軸，可以采用單獨(dú)底座代替笨重的整體支架，結(jié)構(gòu)簡單。當(dāng)輥道的輥距較大時(shí)，它的優(yōu)點(diǎn)更顯著。此外，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)輥道還有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)傳動(dòng)系統(tǒng)慣性小，操作靈活，易于調(diào)整輥道上軋件的位置；(2)少數(shù)輥?zhàn)佑泄收蠒r(shí)，不影響生產(chǎn)；

15、(3)維護(hù)方便；(4)易于標(biāo)準(zhǔn)化單獨(dú)驅(qū)動(dòng)輥道的缺點(diǎn)主要是電動(dòng)機(jī)數(shù)量較多，投資費(fèi)用較高，耗電量較大。第三章 升降橫移方案的選擇3.1 針對(duì)目前升降橫移機(jī)構(gòu)工作特性，發(fā)現(xiàn)有以下不足之處(1)不具備動(dòng)態(tài)移送鋼坯的能力。只能移送剪切后輸出輥道里靜止的鋼坯,輥道的終端需要一個(gè)對(duì)齊鋼坯的固定擋板,每次移鋼前必須對(duì)齊鋼坯后輥道停下來才能移送。當(dāng)進(jìn)行小規(guī)格切分軋制時(shí),經(jīng)常出現(xiàn)因移鋼速度慢使冷床滯留滿鋼,迫使軋機(jī)停下來等待精整處理鋼的現(xiàn)象,影響了軋制節(jié)奏,更不能適應(yīng)改造后350t 冷擺剪連續(xù)處理鋼坯的需要。(2)移鋼周期較長,不能滿足高產(chǎn)量、快節(jié)奏的需求。現(xiàn)有移鋼臺(tái)架為搖擺桿結(jié)構(gòu),托鋼架上升下降和前后移動(dòng)均由液

16、壓缸驅(qū)動(dòng),一個(gè)移送周期大概需要10s。托鋼架在托輥上自由放置,所以上升速度不宜過快。如果上升速度過快則托鋼架和鋼被拋起,托鋼架有可能脫離托輥使設(shè)備不能正常工作;下降速度過快,對(duì)軸承座沖擊過大造成設(shè)備損壞。橫移小車往復(fù)時(shí)在設(shè)備運(yùn)行軌跡到達(dá)“死點(diǎn)”后負(fù)載由正負(fù)載變?yōu)樨?fù)負(fù)載,如果速度過快對(duì)軸承座沖擊過大造成設(shè)備損壞。因此,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)縮短移鋼周期的空間不大。(3)配套液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在問題。橫移小車架上升下降的液壓缸采用普通開關(guān)式液壓換向閥和節(jié)流閥控制,速度調(diào)整好后保持不變,在托鋼架啟動(dòng)和停止時(shí)不能實(shí)現(xiàn)變速,對(duì)設(shè)備沖擊大;橫移小車載鋼橫移是的液壓缸采用單一比例換向閥控制,無法克服負(fù)載在“死點(diǎn)”前后變化的影

17、響,所以不能充分發(fā)揮比例閥對(duì)流量的精確控制,小車啟動(dòng)和停止時(shí)加減速效果不明顯,而且由于鋼材定尺長度變化,使設(shè)備運(yùn)行時(shí)大部分時(shí)間所受載荷不均勻。為了保證臺(tái)架同步運(yùn)行,臺(tái)架中間采用剛性聯(lián)軸器連接,強(qiáng)行使設(shè)備同步運(yùn)行,對(duì)聯(lián)軸器造成較大的沖擊。3.2 采取的方案措施如下針對(duì)移鋼裝置處理鋼坯速度慢,影響生產(chǎn)節(jié)奏,不適應(yīng)350t 冷擺剪薄層快切工藝要求的現(xiàn)狀,提出了兩種方案: (1)采用全機(jī)械結(jié)構(gòu),利用雙輥道、雙曲柄機(jī)構(gòu),在雙曲柄機(jī)構(gòu)完成圓軌跡運(yùn)動(dòng)的過程中,將鋼坯由冷擺剪的后輸送輥道移到對(duì)齊輥道上,同時(shí)將對(duì)齊輥道上的鋼坯輸送到移鋼鏈條上,循環(huán)往復(fù)完成鋼坯的運(yùn)送。(2)采用機(jī)械和液壓結(jié)合的雙輥道移鋼小車結(jié)構(gòu)

18、,利用液壓缸帶動(dòng)移鋼小車將鋼坯由輸送輥道移到對(duì)齊輥道上,同時(shí)將對(duì)齊輥道上的鋼坯輸送到移鋼鏈條上,循環(huán)往復(fù)完成鋼坯的運(yùn)送。兩種方案的效果是一樣的,都具備動(dòng)態(tài)處理鋼坯的能力,移鋼周期約6s ,滿足了高產(chǎn)量和冷擺剪薄層快切工藝要求。通過比較發(fā)現(xiàn),方案(1)維修量較大,兩個(gè)分體橫移小車實(shí)現(xiàn)精確同步困難,而且現(xiàn)有設(shè)備完全不能利用,方案(2)在工作原理上與現(xiàn)有移鋼小車存在許多共同之處,利用液壓系統(tǒng)控制上的優(yōu)勢,可充分發(fā)揮設(shè)備性能。而且現(xiàn)有液壓泵站適當(dāng)配置蓄能器系統(tǒng)即可滿足移鋼小車液壓系統(tǒng)的動(dòng)力要求。結(jié)合實(shí)際情況采用了方案(2) 。第四章 輥道電機(jī)的相關(guān)計(jì)算4.1 輥道（1）電機(jī)的選擇4.1.1 鋼坯總重量

19、取輥道上鋼坯的斷面尺寸為280280,因?yàn)檩伾黹L900mm，故最多可以承載3根鋼坯，且鋼坯長為11.7m。所以鋼坯總重量Q=3鋼坯的密度，取其值為=7.85kg/.因此，=37.85kg/(28028011.710)9.8N/kg =211.6344.1.2 每個(gè)輥道承受的載荷重量由于輥道采用的是單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，整個(gè)裝置中有10個(gè)輥道，則分配到每一輥道的重量為Q。則：Q=/10=21.13644.1.3 鋼坯在輥道上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的摩擦力則： (4.1)鋼坯在輥道上的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，=0.25.所以,=21.16340.25=5.294.1.4 總傳動(dòng)效率的計(jì)算=聯(lián)軸器的效率.齒輪減速器的效率.聯(lián)軸器的效

20、率.輥道轉(zhuǎn)動(dòng)的效率.取=0.95，=0.97，=0.96，=0.96故： =0.950.960.96 =0.834.1.5 電機(jī)的輸出功率 = (4.2)輥道承載鋼坯運(yùn)動(dòng)所需功率.總傳送效率.其中： = (4.3)輥道轉(zhuǎn)速，取=1m/s.輥道傳動(dòng)效率.故=5.5將帶入式(4.1)得：=6.64.1.6 選擇電機(jī)的轉(zhuǎn)速輥道的轉(zhuǎn)速n為 = (4.4)輥道的轉(zhuǎn)速,=1m/s.D輥?zhàn)拥闹睆?D=188mm.所以，=101.6r/min按照推薦的傳動(dòng)比合理范圍：二級(jí)圓柱齒輪減速器的=840,因此電機(jī)轉(zhuǎn)速=(840)101.6=812.84064r/min。由電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速，查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表27-7，

21、選取電機(jī)型號(hào)為YX132S2-2，電機(jī)的額定功率為7.5，轉(zhuǎn)速為1460r/min。4.1.7 減速器的選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為，則=14.3取=14，通過總傳動(dòng)比，查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表22-30，選取減速器的型號(hào)為ZLY400-14-ZJB19004。4.1.8 齒輪減速電機(jī)的選擇根據(jù)電機(jī)和減速器的型號(hào)，選擇減速電機(jī)型號(hào)為DSZYGCJQ132-1.8-188。4.1.9 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)電機(jī)型號(hào)有新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表21-9，選取聯(lián)軸器的型號(hào)為HL3主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽，=32mm，=82mm。從動(dòng)端：J型軸孔，A型鍵槽，=45mm，=84mm。4.2 輥道（2）電機(jī)的選擇因?yàn)檩伒?的

22、速度=0.6m/s，速度較慢而且需要穩(wěn)定運(yùn)行，所以選擇同步帶傳動(dòng)連接輥道2與齒輪減速電機(jī)。4.2.1 電機(jī)型號(hào)選擇根據(jù)工作要求，預(yù)選YX系列的三相籠型異步電機(jī)。4.2.2 電機(jī)的輸出功率 = (4.5)輥道承載鋼坯運(yùn)動(dòng)所需功率傳動(dòng)總效率其中 = （4.6）輥道2的傳動(dòng)效率，取其值為0.96故，=3.31KW傳動(dòng)總效率 = (4.7)同步帶傳動(dòng)效率，取其值為0.98齒輪減速電機(jī)的效率，取其值為0.97聯(lián)軸器的效率，取其值為0.95輥道傳動(dòng)效率，取其值為0.96故，=0.980.950.96=0.84所以，=4.044.2.3 選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速輥道的工作轉(zhuǎn)速n為：n=60.98r/min按推薦的傳動(dòng)比

23、合理范圍：同步帶傳動(dòng)比=0.110，二級(jí)減速器傳動(dòng)比=840，則總傳動(dòng)比=0.8400。所以=48.7824392r/min，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍和電機(jī)輸出功率選擇電機(jī)的型號(hào)為YX132M2-6,該電機(jī)的額定功率為5.5，轉(zhuǎn)速為970r/min。4.2.4 減速器的選擇總傳動(dòng)比=15.9取根據(jù)傳動(dòng)比查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表23-30，選取減速器的型號(hào)為：ZLY400-16-ZBJ19004。4.2.5 齒輪減速電機(jī)的選擇根據(jù)電機(jī)和減速器的型號(hào)，選擇減速電機(jī)為DSZYGCJQ132-08-66。第五章 輥道2同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)5.1.1 功率的計(jì)算=PP輥道2電機(jī)的額定功率通過查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表10-31

24、，選取=2.0故，=2.05.5=11根據(jù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速=970r/min，由新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖10-12選取H帶型和節(jié)距=12.7。5.1.2 計(jì)算齒數(shù)由新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表10-32，根據(jù)轉(zhuǎn)速和帶型可選取=16，由于，取=18。因此小帶輪的直徑， = (5.1)將帶入式(5.1)中得=72.77，取整為73。大帶輪齒數(shù)， =86.5 (5.2)取整為87。因此大帶輪節(jié)徑， =350 （5.3）5.1.3 確定帶速 (5.4)將式(5.1)和電機(jī)轉(zhuǎn)速帶入式(5.4)中得=3.7/。5.1.4 初定中心距 0.7()2() (5.5)將式(5.1)和式(5.3)帶入式(5.5)中得296.1846取

25、中心距=750。5.1.5 確定帶節(jié)線長及其齒數(shù)節(jié)線長， =2+()+ (5.6)將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式(5.6)中得。根據(jù)新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查表10-22取，這個(gè)帶的齒數(shù)，代號(hào)900。第六章 升降橫移機(jī)構(gòu)液壓缸的設(shè)計(jì)6.1 升降機(jī)構(gòu)液壓缸的設(shè)計(jì)6.1.1 升降機(jī)構(gòu)工作圖圖6.1 升降機(jī)構(gòu)6.1.2 液壓缸和機(jī)構(gòu)連桿的受力分析圖6.2 升降機(jī)構(gòu)受力圖通過受力分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)所有載荷反作用力全部轉(zhuǎn)換為扭矩時(shí)，液壓缸推力最大。設(shè)液壓缸的推力為F，支撐導(dǎo)軌給擺桿的重力為G，其中，。如圖6.2可知：=故因此故6.1.3 液壓缸推力的計(jì)算當(dāng)升降阻力全部轉(zhuǎn)換扭矩時(shí)有： (6.1)液壓缸給桿的扭矩升降阻力給桿的阻力矩其中

26、， = (6.2)F液壓缸推力 = （6.3）G擺桿支撐的全部載荷 G= (6.4)導(dǎo)軌的重力橫移小車的重力鋼坯的重力橫移小車有兩種，重量分別為242和375；導(dǎo)軌的重量為488?，F(xiàn)以升降機(jī)構(gòu)承受最大載荷，即輥道上承載3根280280，長11.7的鋼坯來計(jì)算液壓缸的推力。故鋼坯的總重量為，=3v 每根鋼坯的體積鋼的密度，/v=28028011.7=0.917將和v帶入中的得=21.596。因此，鋼坯的總重量=21.596g9.8/ =211.634。因?yàn)檎麄€(gè)裝置中有兩套升降橫移裝置，所以：=11995.2=9564.8將、帶入式（5.4）中得=116.60結(jié)合式(6.1)、(6.2)、和(6.

27、3)得： (6.5)將帶入式(6.5)中得：6.1.4 液壓缸相關(guān)主要技術(shù)性能參數(shù)計(jì)算(1)壓力 (6.6)作用在活塞上的負(fù)載力，活塞的有效工作面積，其中：，將數(shù)據(jù)帶入式(6.6)中得：。(2)流量單位時(shí)間內(nèi)油液通過缸筒有效截面積的體積，成為流量。 (6.7)其中，代入式(6.7)中得：。對(duì)于單桿活塞桿液壓缸：當(dāng)活塞桿伸出時(shí)， (6.8)當(dāng)活塞桿縮回時(shí)， (6.9)液壓缸內(nèi)徑，液壓缸活塞一次行程所需時(shí)間，活塞桿直徑，活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，液壓缸容積效率，取液壓缸活塞一次行程需要6，且行程，所以活塞桿運(yùn)動(dòng)速度。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(6.8)和式(6.9)中得：當(dāng)活塞桿伸出時(shí)，。當(dāng)活塞桿縮回時(shí)，。6.1.5

28、 液壓缸主要零部件的設(shè)計(jì)(1)缸筒的結(jié)構(gòu)選擇由于液壓缸與擺桿機(jī)構(gòu)連接，故選擇外半環(huán)連接。這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是重量比較輕。其缺點(diǎn)是缸體外徑需加工，半環(huán)槽削弱了缸體，因此要加厚缸體的壁厚。(2)缸筒的材料選擇對(duì)于液壓缸，一般都要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)于焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能，根據(jù)液壓缸的相關(guān)參數(shù)、用途和毛坯來源，選取材料為S45，且調(diào)質(zhì)處理。6.1.6 液壓缸缸筒的相關(guān)計(jì)算(1)缸筒的內(nèi)徑當(dāng)液壓缸的理論作用力(包括推力和拉力)及供油壓力為已知時(shí)，則有活塞桿的側(cè)的缸筒內(nèi)徑為： (6.10)對(duì)于無活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑為： (6.11) 其中，將數(shù)據(jù)代入式(6.10)和式(6.11)中得

29、有活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑。無活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取。通過兩者的比較取。(2)缸筒壁厚根據(jù)新編液壓工程手冊下冊，查表23.3-2得。(3)缸筒壁厚驗(yàn)算額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全。 ， (6.12)缸筒材料的屈服極限缸筒的外徑缸筒的內(nèi)徑根據(jù)新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三版第4卷，查表19-6-11得，。將數(shù)據(jù)代入式(6.12)中得：此外，尚需驗(yàn)算缸筒徑向變形應(yīng)在允許的范圍內(nèi)， (6.13)缸筒耐壓試驗(yàn)壓力，缸筒材料彈性模數(shù)，缸筒材料泊桑系數(shù)，對(duì)鋼材其中， (6.14)缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，查表19-6-11得，因此將、代入式(6.13)中得：綜上所敘，根據(jù)推力和液壓缸的行程，選取C25W

30、E型高壓重型液壓缸。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三版第4卷，查表19-6-65和表19-6-66得液壓缸的內(nèi)徑，活塞桿的直徑，活塞桿面積，推力，拉力，裝配方式為尾部耳環(huán)式，型號(hào)為C25WE80/56-655MI。6.1.7 活塞的設(shè)計(jì)(1)活塞的結(jié)構(gòu)型式的選擇根據(jù)工作要求選擇整體活塞(2)活塞與活塞桿的連接選擇。選擇連接型式為卡環(huán)型連接。(3)活塞的密封選擇為O型密封圈。(4)活塞的材料選擇由于活塞有導(dǎo)向環(huán)，故選擇45號(hào)鋼。(5)活塞尺寸及加工公差活塞的厚度一般為活塞桿外徑的0.61.0倍，但也要考慮密封件的型式、數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的尺寸，有時(shí)可以結(jié)合中隔圈的布置確定活塞的厚度。活塞外徑的配合采用，外徑對(duì)

31、內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02，端面與軸線的垂直度公差不大于0.04，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。6.1.8 活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)活塞桿的結(jié)構(gòu)選擇由于液壓缸推力比較大，故選取桿體為實(shí)心桿，桿內(nèi)端為卡環(huán)型，桿外端為圓叉頭。(2)活塞桿材料選擇和技術(shù)要求材料選擇：選取45號(hào)鋼并且進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對(duì)活塞桿進(jìn)行淬火，淬火深度為0.51。技術(shù)要求：活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，采用配合，其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半，安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01，以避免活塞與缸筒、活塞桿與導(dǎo)向套的卡滯現(xiàn)象?；钊麠U內(nèi)端的卡環(huán)槽，螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線同心。在活塞桿表面進(jìn)行鍍鉻處理，鍍層

32、厚為0.030.05，可以提高桿的耐磨性和防銹性。(3)活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力或拉力。因此， (6.15)活塞桿作推力，活塞桿直徑，將數(shù)據(jù)代入式(6.15)中得：。由于110，顯然，故強(qiáng)度符合要求。6.1.9 緩沖裝置液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很的動(dòng)量。在它們行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和底部時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪聲，故需采用緩沖裝置，這樣可以避免機(jī)械碰撞，可以減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊。(1)緩沖裝置的結(jié)構(gòu)選擇從經(jīng)濟(jì)性和滿足工作要求，選擇為緩沖腔型式。(2)一般技術(shù)要求緩沖裝置應(yīng)能

33、以較短的緩沖行程吸收最大的動(dòng)能。緩沖過程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力值，使壓力的變化為漸變過程。緩沖腔被峰值壓力應(yīng)為1.5。動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬邥r(shí)，油液的最高溫度不應(yīng)超過密封件允許的極限。6.1.10 排氣閥的選擇為了防止空氣進(jìn)入液壓缸系統(tǒng)，必須在液壓缸上設(shè)排氣閥。選定排氣閥的型式為整體排氣閥。6.1.11 液壓系統(tǒng)閥的選擇為了實(shí)現(xiàn)移鋼小車上升時(shí)的加速啟動(dòng)勻速上升減速停止和下降時(shí)的加速啟動(dòng)勻速下降減速停止的工藝要求，采用了比例方向閥和平衡閥聯(lián)合控制。平衡閥可以實(shí)現(xiàn)移鋼小車升到高位時(shí)對(duì)設(shè)備的自鎖要求，同時(shí)可以消除由于設(shè)備自重引起的移鋼小車下降時(shí)的超越負(fù)載。 6.2 橫移機(jī)構(gòu)液

34、壓缸的設(shè)計(jì)6.2.1 橫移機(jī)構(gòu)簡圖圖6.2 移送機(jī)構(gòu)6.2.2 橫移小車橫向移動(dòng)時(shí)的受力分析橫移小車橫移過程中，當(dāng)行程阻力全部轉(zhuǎn)換為阻力矩時(shí)，液壓缸的推力最大，此時(shí)受力分析如圖6.4圖6.3 橫移小車橫移時(shí)的受力圖6.2.3 車輪與軌道的摩擦力 (6.16)車輪與軌道的摩擦系數(shù)，將、代入式(6.16)中得：6.2.4 橫移液壓缸的推力有圖4可知： (6.17)故， (6.18) 其中，。將、和代入式(6.18)中得。6.2.5 液壓缸相關(guān)主要技術(shù)性能參數(shù)計(jì)算(1)壓力 (6.19)作用在活塞上的負(fù)載力，活塞的有效工作面積，其中：，將數(shù)據(jù)帶入式(6.19)中得：。(2)流量單位時(shí)間內(nèi)油液通過缸筒

35、有效截面積的體積，成為流量。 (6.20)其中，代入式(5.20)中得：。對(duì)于單桿活塞桿液壓缸：當(dāng)活塞桿伸出時(shí)， (6.21)當(dāng)活塞桿縮回時(shí)， (6.22)液壓缸內(nèi)徑，液壓缸活塞一次行程所需時(shí)間，活塞桿直徑，活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，液壓缸容積效率，取液壓缸活塞一次行程需要6，且行程，所以活塞桿運(yùn)動(dòng)速度。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(6.21)和式(6.22)中得：當(dāng)活塞桿伸出時(shí)，。當(dāng)活塞桿縮回時(shí)，。6.2.6 液壓缸主要零部件的設(shè)計(jì)(1)缸筒的結(jié)構(gòu)選擇由于液壓缸與擺桿機(jī)構(gòu)連接，故選擇外半環(huán)連接。這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是重量比較輕。其缺點(diǎn)是缸體外徑需加工，半環(huán)槽削弱了缸體，因此要加厚缸體的壁厚。(2)缸筒的材料選擇對(duì)

36、于液壓缸，一般都要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)于焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能，根據(jù)液壓缸的相關(guān)參數(shù)、用途和毛坯來源，選取材料為S45，且調(diào)質(zhì)處理。6.2.7 液壓缸缸筒的相關(guān)計(jì)算(1)缸筒的內(nèi)徑當(dāng)液壓缸的理論作用力(包括推力和拉力)及供油壓力為已知時(shí)，則有活塞桿的側(cè)的缸筒內(nèi)徑為： (6.23)對(duì)于無活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑為： (6.24) 其中，將數(shù)據(jù)代入式(6.23)和式(6.24)中得有活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑。無活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取。通過兩者的比較取。(2)缸筒壁厚根據(jù)新編液壓工程手冊下冊，查表23.3-2得。(3)缸筒壁厚驗(yàn)算額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全。 ， (

37、6.25)缸筒材料的屈服極限缸筒的外徑缸筒的內(nèi)徑根據(jù)新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三版第4卷，查表19-6-11得，。將數(shù)據(jù)代入式(6.25)中得：此外，尚需驗(yàn)算缸筒徑向變形應(yīng)在允許的范圍內(nèi) ， (6.26)缸筒耐壓試驗(yàn)壓力，缸筒材料彈性模數(shù)，缸筒材料泊桑系數(shù)，對(duì)鋼材其中， (6.27)缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，查表19-6-11得，因此將、代入式(6.27)中得： 綜上所敘合根據(jù)推力和活塞桿行程，選取液壓缸的型號(hào)為C25WE63/45-750MI的高壓重型液壓缸。液壓缸的相關(guān)參數(shù)：液壓缸的內(nèi)徑為，活塞桿直徑，活塞面積，活塞桿的面積，液壓缸的推力，拉力，裝配型式為尾部耳環(huán)式。6.2.8 活塞的設(shè)計(jì)(1)活塞的結(jié)

38、構(gòu)型式的選擇根據(jù)工作要求選擇整體活塞(2)活塞與活塞桿的連接選擇。選擇連接型式為卡環(huán)型連接。(3)活塞的密封選擇為O型密封圈。(4)活塞的材料選擇由于活塞有導(dǎo)向環(huán)，故選擇45號(hào)鋼。(5)活塞尺寸及加工公差活塞的厚度一般為活塞桿外徑的0.61.0倍，但也要考慮密封件的型式、數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的尺寸，有時(shí)可以結(jié)合中隔圈的布置確定活塞的厚度。活塞外徑的配合采用，外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02，端面與軸線的垂直度公差不大于0.04，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。6.2.9 活塞桿(1)活塞桿的結(jié)構(gòu)選擇由于液壓缸推力比較大，故選取桿體為實(shí)心桿，桿內(nèi)端為卡環(huán)型，桿外端為圓叉頭。(2)活塞桿材

39、料選擇和技術(shù)要求材料選擇：選取45號(hào)鋼并且進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對(duì)活塞桿進(jìn)行淬火，淬火深度為0.51。技術(shù)要求：活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，采用配合，其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半，安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01，以避免活塞與缸筒、活塞桿與導(dǎo)向套的卡滯現(xiàn)象?；钊麠U內(nèi)端的卡環(huán)槽，螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線同心。在活塞桿表面進(jìn)行鍍鉻處理，鍍層厚為0.030.05，可以提高桿的耐磨性和防銹性。(3)活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力或拉力。因此， (6.28)活塞桿作推力， 活塞桿直徑， 將數(shù)據(jù)代入式(6.28)中得：。由于110，顯然，故強(qiáng)度符合要求。6.2.10 緩沖裝

40、置液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很的動(dòng)量。在它們行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和底部時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪聲，故需采用緩沖裝置，這樣可以避免機(jī)械碰撞，可以減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊。(1)緩沖裝置的結(jié)構(gòu)選擇從經(jīng)濟(jì)性和滿足工作要求，選擇為緩沖腔型式。(2)一般技術(shù)要求緩沖裝置應(yīng)能以較短的緩沖行程吸收最大的動(dòng)能。緩沖過程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力值，使壓力的變化為漸變過程。緩沖腔被峰值壓力應(yīng)為1.5。動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬邥r(shí)，油液的最高溫度不應(yīng)超過密封件允許的極限。6.2.11 排氣閥的選擇為了防止

41、空氣進(jìn)入液壓缸系統(tǒng)，必須在液壓缸上設(shè)排氣閥。選定排氣閥的型式為整體排氣閥。6.2.12 液壓系統(tǒng)閥的選擇為了實(shí)現(xiàn)加速啟動(dòng)勻速前進(jìn)減速停止和后退時(shí)的加速啟動(dòng)勻速后退減速停止的工藝要求，選擇比例方向閥和壓力補(bǔ)償器閥件聯(lián)合控制。第七章 軸的設(shè)計(jì)7.1 軸1的設(shè)計(jì)7.1.1 軸1的受力圖和彎扭圖圖7.1 軸1彎矩和扭矩圖7.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸同時(shí)承受扭矩和彎矩，故按彎扭合成計(jì)算軸的最小直徑。(1)軸承受的當(dāng)量彎矩 (7.1)計(jì)算截面的彎矩，計(jì)算截面的扭矩，將轉(zhuǎn)矩折算為等效彎矩的系數(shù)，取根據(jù)彎扭圖可知：，代入式(7.1)中得：。故軸最小直徑， (7.2)軸計(jì)算截面的合成彎矩，軸計(jì)算截面的扭矩，校正系

42、數(shù)，取軸的許用應(yīng)力，取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)梁正強(qiáng)主編的機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例查表15-1得：。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7.2)中得：。由于軸端有兩個(gè)相隔的鍵槽，則軸最小直徑為， (7.3)軸增大系數(shù)，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例表15-4取。因此，軸的最小直徑。7.1.3 軸1的結(jié)構(gòu)圖根據(jù)工作要求確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖所示圖7.2 軸1的結(jié)構(gòu)圖段需要制出兩個(gè)相隔的鍵槽，以便連接擺桿機(jī)構(gòu)，傳遞扭矩。鍵的型號(hào)為B32， =113,；、兩段需要安裝軸承，故需制出一軸肩，取軸肩高6，則，軸承型號(hào)為23228CK,；段和這兩段需要制出鍵槽連接擺桿，使軸通過擺桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，鍵的型號(hào)為B32,；。所以該軸

43、的總長。7.1.4 軸1的校核軸在工作中主要承受彎曲和扭轉(zhuǎn)作用，因此只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核和扭轉(zhuǎn)變形校核。(1)軸的靜強(qiáng)度校核根據(jù)軸的彎矩圖和扭矩圖可知軸承受載荷最大處為-截面，該處彎扭矩最大且直徑最小，故該處為危險(xiǎn)截面。危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)校核式為： (7.4)只考慮彎曲時(shí)的安全系數(shù)只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù)其中， (7.5) (7.6)材料的拉伸屈服強(qiáng)度，材料的扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度，軸危險(xiǎn)截面上的最大彎矩，軸危險(xiǎn)截面上的最大扭矩，軸危險(xiǎn)截面的抗彎截面模數(shù)，軸危險(xiǎn)截面的抗扭截面模數(shù)，許用安全系數(shù)根據(jù)梁正強(qiáng)編著的機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例，查表15-1及其注2得：，取。根據(jù)彎扭圖可知： =14.204，=34.98

44、。根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例，查表15-2得：，查表15-9得：。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7.4)、(7.5)、(7.6)中得：因此，=2.13因?yàn)?，所以軸的靜力強(qiáng)度滿足要求。(2)軸1的扭轉(zhuǎn)變形校核軸的扭轉(zhuǎn)變形校核是按每迷軸長的扭轉(zhuǎn)角來度量，因?yàn)檩S為階梯軸，所以扭轉(zhuǎn)角為， (7.7)階梯軸第段所受的扭矩，階梯軸第段的長度，階梯軸第段的直徑，剪切彈性模量，對(duì)于鋼其中，；，；，；，；，；，。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7.7)中得： =1.0根據(jù)梁正強(qiáng)編著的機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例表15-6注1得。因?yàn)?，所以該軸的扭轉(zhuǎn)剛度滿足要求。7.2 軸2的設(shè)計(jì)7.2.1 軸2的最小直徑軸2通過一個(gè)有鍵槽的擺桿機(jī)構(gòu)，利用鍵B32

45、110與軸1相連接，軸1與軸2相距10，并且傳遞扭矩。故選取軸2的最小直徑與軸1相等，即：。7.2.2 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)工作要求制出軸的結(jié)構(gòu)如下圖圖7.3 軸2的結(jié)構(gòu)圖如上圖，、這兩段需要安裝軸承，故需設(shè)計(jì)一軸肩，取軸肩高6，所以，；段需要制出一鍵槽，利用鍵通過曲柄與升降液壓缸相連，此段為升降機(jī)構(gòu)動(dòng)力的來源，鍵的型號(hào)為B32220；段需制出一鍵槽，通過鍵與擺桿連接，實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，鍵的型號(hào)為B32，；段需要制出兩個(gè)相隔的鍵槽與擺桿機(jī)構(gòu)連接，把液壓缸給軸2的扭矩傳遞給軸1，鍵的型號(hào)為B32110，；。故該軸的總長。7.2.2 軸2的受力圖和彎扭圖圖7.4 軸2的彎矩和扭矩圖7.2.3 軸2的校核根據(jù)彎扭圖可知-截面承受的彎矩和扭矩最大。且直徑最小，故該截面為危險(xiǎn)截面，因此只需對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度，彎曲和扭轉(zhuǎn)校核即可。1)軸的靜強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)校核式為： (7.8)只考慮彎曲時(shí)的安全系數(shù)只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù)其中， (7.9) (7.10)材料的拉伸屈服