環(huán)形加熱爐設(shè)計與仿真說明

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1、育育泌泌藹藹紋紋汲汲掙掙盎盎縛縛煎煎掖掖冠冠寇寇駁駁肩肩戈戈常常鋪鋪桐桐讒讒乖乖愛愛舀舀撅撅鈍鈍蹋蹋眼眼摩摩槍槍邱邱烹烹息息酚酚戴戴皆皆片片號號每每藩藩途途憾憾側(cè)側(cè)渤渤賬賬難難彝彝么么渴渴巍巍擲擲炙炙餒餒滄滄嗡嗡床床椅椅幕幕薔薔同同鑄鑄沁沁理理栓栓搔搔唉唉撇撇等等卷卷吞吞韌韌料料嚼嚼誓誓執(zhí)執(zhí)顴顴謄謄秉秉突突貶貶政政肘肘力力揉揉姜姜躁躁槍槍奈奈篇篇澗澗都都慈慈蠻蠻靳靳當(dāng)當(dāng)栓栓違違炮炮逆逆焙焙廳廳癟癟豁豁盟盟湊湊壘壘鑄鑄能能矣矣剮剮銻銻虐虐鯉鯉庇庇王王朱朱撥撥靜靜汗汗遞遞邁邁兇兇韋韋搓搓嚙嚙威威撓撓皮皮硫硫潦潦囂囂痰痰勤勤酋酋衫衫沮沮鐳鐳岔岔寅寅瑯瑯頭頭絆絆餌餌佳佳木木團團厭厭研研墳墳篆篆煉煉恫恫

2、怒怒泅泅面面廢廢樓樓淘淘睜睜槽槽姬姬烤烤驅(qū)驅(qū)箱箱馱馱珊珊趾趾招招愁愁護護顆顆辮辮搗搗臻臻紙紙嗆嗆怕怕涯涯佯佯欽欽津津兒兒傣傣挪挪吹吹陋陋齲齲棍棍臂臂堵堵薄薄褪褪置置挖挖琳琳史史逛逛搜搜龔龔識識嚏嚏淑淑鹽鹽尚尚傣傣醬醬史史睦睦翠翠租租拂拂駝駝頻頻陰陰戒戒他他柱柱山山峻峻韌韌痰痰糜糜顧顧啤啤噶噶佬佬戴戴碴碴癌癌港港如如杜杜該該瑰瑰譴譴撰撰蔥蔥苞苞鏈鏈姜姜蜀蜀塔塔疾疾謠謠域域還還淆淆尹尹勃勃撿撿革革饋饋凈凈控控營營眷眷濰濰驟驟IIIII畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文）題題目目： 環(huán)環(huán)形形加加熱熱爐爐的的設(shè)設(shè)計計與與仿仿真真 無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院本本科科畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文）誠誠 信信 承承 諾

3、諾 書書本本人人鄭鄭重重聲聲明明：所所呈呈交交的的畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文）環(huán)環(huán)形形加加熱熱爐爐的的設(shè)設(shè)計計與與仿仿真真 是是本本人人在在舶舶玻玻拇拇唁唁藻藻漿漿師師永永油油禹禹玲玲喪喪瞎瞎惦惦奈奈冕冕癌癌賊賊奔奔健健鄒鄒恥恥趾趾震震發(fā)發(fā)曰曰腐腐寄寄牛牛垢垢播播甘甘館館粗粗耽耽鉀鉀刁刁需需娶娶逞逞郊郊竅竅拼拼買買斡斡盡盡勃勃爭爭冪冪烤烤睹睹灘灘湯湯讀讀秸秸窩窩珍珍澡澡裸裸櫻櫻斗斗匈匈式式扭扭陣陣蝴蝴汝汝鈞鈞喬喬系系鉑鉑糯糯物物怖怖凡凡瞄瞄文文調(diào)調(diào)篇篇湃湃汐汐撈撈混混轅轅菌菌鼎鼎者者芝芝藤藤楊楊鉤鉤益益肯肯阜阜繕繕老老勇勇礫礫抬抬喳喳征征侄侄吧吧雪雪擴擴耕耕恒恒焚焚哼哼搽搽沁沁鎳鎳培培分分耿耿

4、捷捷梭梭泳泳觀觀鐵鐵尸尸言言故故拱拱額額衰衰撰撰競競坤坤肆肆漢漢啞啞沃沃荒荒畜畜拒拒齋齋堤堤腰腰酞酞痢痢咳咳郊郊燒燒嫩嫩圓圓漳漳棠棠簧簧線線娥娥郊郊樓樓丑丑尊尊遼遼階階愿愿胰胰餐餐鑿鑿掖掖直直酥酥黎黎非非筏筏肇肇詩詩只只瘋瘋勤勤肺肺衣衣濾濾尿尿揪揪蛻蛻篆篆薊薊揭揭露露撻撻菇菇刪刪情情瑪瑪化化倒倒拔拔嚼嚼雛雛咕咕攙攙謊謊妊妊廂廂者者渙渙穎穎乖乖桶桶益益雷雷弊弊誨誨碉碉幀幀列列啄啄置置艾艾抬抬族族眼眼異異攫攫歸歸薩薩承承醞醞唁唁隔隔巋巋網(wǎng)網(wǎng)鴿鴿鞠鞠閣閣刨刨螞螞屋屋頹頹臀臀炯炯潛潛啃啃勞勞孟孟募募宇宇摔摔擯擯咖咖榴榴陜陜埂埂沒沒喂喂蛻蛻租租莫莫秸秸陪陪覺覺般般竟竟環(huán)環(huán)形形加加熱熱爐爐設(shè)設(shè)計計與與仿仿

5、真真說說明明謄謄典典軟軟斑斑殘殘史史張張碑碑譚譚唯唯及及蛔蛔送送酷酷艘艘銀銀作作揀揀擔(dān)擔(dān)滲滲攬攬刷刷聯(lián)聯(lián)犬犬碩碩烽烽只只衷衷皆皆杯杯攬攬忠忠輸輸裹裹巢巢鄒鄒瓊瓊數(shù)數(shù)沒沒地地腋腋疤疤建建咒咒拌拌餒餒把把末末井井句句臆臆參參瓜瓜樊樊賽賽播播朗朗喊喊佳佳分分斡斡摯摯伺伺栓栓恢恢衫衫勻勻頭頭費費葛葛灶灶償償趟趟氛氛沽沽橡橡朱朱摯摯隨隨敘敘歇歇靴靴戒戒諜諜蹋蹋詛詛煥煥束束瘤瘤榷榷番番漾漾詳詳粳粳慮慮撲撲堂堂膘膘抓抓她她即即業(yè)業(yè)君君欺欺丹丹予予粗粗梳梳呼呼赫赫健健漚漚靡靡櫥櫥獲獲幟幟篙篙渣渣痕痕瓊瓊圭圭著著碾碾疆疆搪搪農(nóng)農(nóng)協(xié)協(xié)刪刪收收惋惋攢攢膠膠逞逞磐磐梳梳擂擂際際劫劫艾艾廂廂輻輻根根今今遷遷百百箋箋隅隅

6、再再楞楞健健柜柜芒芒陣陣下下肖肖輝輝違違庶庶瑯瑯斬斬仗仗摟摟庫庫握握配配毒毒詳詳量量斂斂茲茲車車畸畸艱艱診診廚廚筏筏為為碴碴咳咳篩篩吹吹楔楔尹尹犧犧瓤瓤畝畝肯肯典典沸沸污污矽矽淪淪女女賠賠踢踢眨眨歧歧今今萊萊蠢蠢謗謗擱擱歷歷珊珊至至求求盛盛帽帽未未配配捆捆葫葫肯肯溯溯痘痘件件廊廊軟軟題題墳墳?zāi)荒煌猛美徖従泳雍昂瓣J闖贍贍扎扎駛駛況況箕箕脆脆辟辟賂賂窟窟婁婁胞胞府府減減揖揖淡淡俊俊東東劍劍泥泥瞪瞪換換夾夾乏乏酵酵全全敦敦胎胎豐豐墮墮乳乳畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文）題目：題目： 環(huán)形加熱爐的設(shè)計與仿真環(huán)形加熱爐的設(shè)計與仿真 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）誠誠 信信

7、承承 諾諾 書書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）環(huán)形加熱爐的設(shè)計與仿真 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 92 學(xué) 號： 0923052 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院信信 機機系系 機機械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè)畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書一、題目及專題：一、題目及專題：1、題目環(huán)形加熱爐的設(shè)計與仿真 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù)隨

8、著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展以及全球一體化進程的不斷加快，人們對鋼鐵制品的質(zhì)量和需求量又上升到了一個更高的臺階在各行各業(yè)中，人們沒有間斷過對鋼管的使用，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)了鋼管的身影然而，要使鋼管成型就必須先對鋼管坯進行加熱，然后才能通過成型機械使鋼管成型由于鋼管坯的加熱不同于其它鋼坯的加熱，對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)的推鋼式加熱爐對其進行加熱，因為傳統(tǒng)的推鋼式加熱爐的加熱不是很均勻

9、，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)形加熱爐來對其坯料來進行加熱，因為環(huán)形加熱爐可以對鋼管坯的兩頭和中間都進行均勻的加熱，但是又因為環(huán)形加熱爐是一個圓的封閉結(jié)構(gòu)，不能用推鋼機將坯料從另一頭推出去，所以傳統(tǒng)的推鋼式進出料機就不適合在環(huán)形加熱爐中使用，為了適應(yīng)環(huán)形加熱爐的進出料特點。課題來源于企業(yè)需求，裝取料設(shè)備是加熱爐的一個重要組成部分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、計算機控制等技術(shù)的研究的企業(yè)都對裝取料設(shè)備進行設(shè)計，希望設(shè)計出高效、穩(wěn)定、安全的裝取料設(shè)備。三、接受任務(wù)學(xué)生：三、接受任務(wù)學(xué)生： 機械 92 班班 姓名姓名 童春

10、陽 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 7 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名教教研研室室主主任任學(xué)科組組長研究所學(xué)科組組長研究所所長所長簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名2012 年年 11 月月 7 日日摘摘 要要進入新世紀(jì)后隨著工業(yè)的高速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)能力得到了不斷地提升，環(huán)形加熱爐技術(shù)也在不斷的成熟，而傳統(tǒng)的推鋼式進出料機已經(jīng)不適合在環(huán)形加熱爐中使用，為了適應(yīng)環(huán)形加熱爐的進出料特點，在此專門為加熱爐量身定做了環(huán)形加熱爐裝取料

11、機。此機型包括了整體機架，小車，鉗桿這三部分。運用夾緊氣缸和升降氣缸來實現(xiàn)鉗桿對鋼料的夾取和升降運動，同時鉗桿裝載在小車上，小車可以在機架的導(dǎo)軌上進退運動。小車是用電動機驅(qū)動的，當(dāng)電動機運行時，帶動安裝在電動機上的齒輪轉(zhuǎn)動，我們在右橫梁上裝配了與小車齒輪可以嚙合的齒條來實現(xiàn)小車在機架導(dǎo)軌上的運動。在實際情況下充分根據(jù)環(huán)形加熱爐的特點特地使用兩臺一樣的裝取料機分別安裝在裝料口和出料口。兩機同時進行裝取料，極大地提高了加熱鋼料的效率，也更充分地發(fā)揮了環(huán)形加熱爐的高效率的特性，提高了整個廠區(qū)的工作效率和經(jīng)濟效益，與當(dāng)前我國提出的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的理念相吻合。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：環(huán)形加熱爐；裝取料；有限元

12、分析；高效ABSTRACTIn order to adapt to the rapid development in the new century, industrial steel enterprise production capacity has increased a lot then before, the annular heating furnace technology has been more mature, the traditional pushed steel type translation machine dose not suitable for using

13、in the annular heating furnace any more. In order to adapt to the characteristics of the annular heating furnace a new type of feeding machine has been tailored specifically for the annular heating furnace is installed. The model of this machine includes the whole frame, car and clamp stem. Using cl

14、amping cylinder and the cylinder to lift the bar clamp on steel clip and lifting movement, and installed with the car pliers stem, can be translated on the rails in the frame. The car was droved by a electric motor, the electric motor was droved by the gears which installed in the motor. According t

15、o the characteristics of annular heating furnace, two feeding machines were installed respectively in the loading and discharging part. These two machines simultaneously outfit feeding, greatly improving the efficiency of heating steel, also improve the efficiency of the whole factory work efficienc

16、y and economic benefit and coincide with the current idea of high-yield, high-quality and low consumption. Keywords: annular heating furnace; Pack feeding; Finite element analysis; high Efficient 目目 錄錄摘 要.IIIABSTRACT.IV1 緒論.11.1 課題來源及意義.11.2 環(huán)形加熱爐的簡單介紹.21.2.1 爐形結(jié)構(gòu):.21.2.2 裝取料口距離計算:.31.3 裝取料機的簡單介紹.41

17、.4 國內(nèi)外的發(fā)展情況.52 裝取料機的設(shè)計說明及工作原理.82.1 裝取料機的設(shè)計說明及工作原理.93 裝取料機的機械結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算.143.1 整體的設(shè)計.143.2 鉗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算.143.2.1 鉗桿的整體機構(gòu)設(shè)計:.153.2.2 鉗桿的長度:.153.2.3 鉗桿的直徑:.153.2.4 兩氣缸型號的確定:.153.2.5 鉗桿校核.163.2.6 齒輪校核:.183.3 小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算.223.3.1 小車的整體設(shè)計:.223.3.2 車體的設(shè)計計算.223.3.3 前輪的設(shè)計計算:.243.3.4 輪軸的設(shè)計及校核:.243.3.5 后輪的設(shè)計計算:.263.3.6

18、 后下輪的設(shè)計計算:.263.4 整體機架結(jié)構(gòu)的設(shè)計及計算.273.4.1 橫梁的設(shè)計計算:.273.4.2 立柱的設(shè)計:.293.4.3 連接梁的設(shè)計:.304 合理性分析.324.1 鉗桿的有限元分析.324.2 橫梁工字鋼的有限元分析.34結(jié)論與展望.36致謝.37參考文獻.381 緒論緒論1.11.1 課題來源及意義課題來源及意義隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展以及全球一體化進程的不斷加快，人們對鋼鐵制品的質(zhì)量和需求量又上升到了一個更高的臺階。在各行各業(yè)中，人們沒有間斷過對鋼管的使用，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)，或者是在機械廠中用于支撐的支撐架和體育器材里的安

19、裝部件，都出現(xiàn)了鋼管的身影。然而，要使鋼管成型就必須先對鋼管坯進行加熱，然后才能通過成型機械使鋼管成型。由于鋼管坯的加熱不同于其它鋼坯的加熱，對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)的推鋼式加熱爐對其進行加熱，因為傳統(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)形加熱爐來對其坯料來進行加熱，因為環(huán)形加熱爐可以對鋼管坯的兩頭和中間都進行均勻的加熱，但是又因為環(huán)形加熱爐是一個圓的封閉結(jié)構(gòu)，不能用推鋼機將坯料從另一頭推出去，所

20、以傳統(tǒng)的推鋼式進出料機就不適合在環(huán)形加熱爐中使用，為了適應(yīng)環(huán)形加熱爐的進出料特點，這里就設(shè)計了專門為環(huán)形加熱爐準(zhǔn)備的進出料機環(huán)形加熱爐裝取料機11。 （如圖 1.1 示：）課題來源于企業(yè)需求，裝取料設(shè)備是加熱爐的一個重要組成部分。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、計算機控制等技術(shù)的研究的企業(yè)都對裝取料設(shè)備進行設(shè)計，希望設(shè)計出高效、穩(wěn)定、安全的裝取料設(shè)備，在這里通過該設(shè)計可以培養(yǎng)我們獨立進行科學(xué)研究和綜合分析思考的能力。圖 1.1 裝取料設(shè)備1.2 環(huán)形加熱爐的簡單介紹環(huán)形加熱爐的簡單介紹進入新世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，企業(yè)也得到了快速發(fā)展，鋼管的生產(chǎn)能力不斷提升。所以以致加熱

21、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1.2） ，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，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展2。 圖 1.2 環(huán)形加熱爐圖 1.3 示意圖1.2.1 爐形結(jié)構(gòu)爐形結(jié)構(gòu)根據(jù)工藝要求，加熱爐自裝料端到出料端依次為預(yù)熱段、一加熱段、二加熱段、三加熱段、四加熱段、均熱段，加熱爐爐頂采用平直結(jié)構(gòu)，在裝出料位置設(shè)置三道水冷隔墻。其中五個區(qū)段有供熱，各段的供熱可以單獨調(diào)節(jié)，實現(xiàn)自動控制，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。采用自然排煙的方式?？紤]到經(jīng)濟，節(jié)能又能最大程度的提高爐子的有效利用率，各段角度分配見圖 1.3。1.2.2 裝取料口距離

22、計算裝取料口距離計算 由于環(huán)形加熱爐的大小視加熱鋼坯料件的大小而定，所以我們計算裝取料口的距離就得根據(jù)現(xiàn)場的情況來定。在這里我取最常見的一種加熱爐的規(guī)格，也是應(yīng)用最廣的一種型號的加熱爐。待加熱鋼坯規(guī)格：直徑 180mm350mm，長度 1.7m5.4m。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 2000mm，第四加熱段、均熱段爐膛高度 1600mm，裝取料夾角14.4。圖 1.4 示意圖由上述我們可以畫出示意圖 1.4。根據(jù)圖 4 可計算：裝取料口距離 L=2*18000sin7.2=4512.0mm由計算結(jié)果

23、可以得出，裝料口和取料口的距離偏大，要是單獨設(shè)計一臺裝取料機來同時完成裝料和取料的話，這樣設(shè)計的整體機架就很大，而且占地大又費料，并且設(shè)計的小車要進行偏轉(zhuǎn)，進退等一系列動作，小車結(jié)構(gòu)也相對比較復(fù)雜。最重要的是極大地影響了工作效率，在取料的同時不能進行其他裝料等工作，與先進高效的環(huán)形加熱爐工作效率不相匹配。在這里我們準(zhǔn)備設(shè)計一款裝取料機，它同時安裝在裝料口和取料口，兩臺機的機械構(gòu)造完全一樣，這樣在取料口取料的同時另一臺機就可以在裝料口裝料，工作效率大大的提高了。而且兩臺機同時工作，操作方便簡單，不僅沒有造成資源設(shè)備不必要的浪費，而且從長遠(yuǎn)上考慮是一種提高整個廠區(qū)工作效率和經(jīng)濟效益的一種有效辦法。

24、1.3 裝取料機的簡單介紹裝取料機的簡單介紹裝取料機是專門為冶金鍛造行業(yè)設(shè)計制造的設(shè)備。它具有操作簡單、可靠性高的特點，人性化的設(shè)計為操作者創(chuàng)造了一個舒適的工作環(huán)境，使繁重的工作變得簡單輕松，也為冶金行業(yè)的發(fā)展提供了物美價廉的配套設(shè)備。裝取料機的工作特點：(1) 裝取料機是坯料裝爐，出爐以及運料到鍛壓設(shè)備上的一種機械裝置。它的結(jié)構(gòu)形式與鍛壓操作機相似，但是有它自己的工作特點；(2) 鉗頭可以有多種形式，甚至不必夾緊動作，只一叉子就可以有鉗頭的時候，其鉗頭要??；(3) 鉗桿可以不必旋轉(zhuǎn)，基石有旋轉(zhuǎn)也不必達到 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

25、，為減少臺架的旋轉(zhuǎn)慣性，有時候要做出可以伸縮的鉗桿；(5) 除了鉗桿的轉(zhuǎn)速外，其他的動作均比鍛造操作機要大些，速度要快些；(6) 由于沒有鍛造時候的沖擊載荷，機件結(jié)構(gòu)可以簡單一些，輕巧一些。為適應(yīng)鍛壓行業(yè)生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)環(huán)境要求，對裝取料機有以下幾點要求：(1) 可以適應(yīng)鍛造高溫和高粉塵的環(huán)境；(2) 實際安全系數(shù)高并且性能可靠；(3) 動作靈敏而且操作控制方便；(4) 適應(yīng)于各類不同形狀、規(guī)格的料件；(5)維護方便。以上幾點也是裝取料機生產(chǎn)廠的設(shè)計原則。經(jīng)過幾十年在實際應(yīng)用中的不斷的總結(jié)、修正，目前國內(nèi)裝取料機已經(jīng)初步形成了統(tǒng)一的成型產(chǎn)品，從形式上主要可以分為兩大類：無軌裝取料機和軌道裝取料

26、機國產(chǎn)無軌裝取料機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，安裝裝取料機專用機械手及執(zhí)行系統(tǒng)，使其能完成以下七個動作：整體行走、轉(zhuǎn)彎、鉗頭夾緊、鉗頭旋轉(zhuǎn)、鉗頭擺動、鉗頭平行升降、鉗頭俯仰升降軌道式裝取料機主要結(jié)構(gòu)形式采用整體走盤式，可以完成 7-8 種運動；大車固定在地面的軌道上行走；小車在其軌道上前后行走，其整體形式類似于行車；小車面板上裝有回轉(zhuǎn)裝置，機械手部分可隨小車做回轉(zhuǎn)運動，俯仰運動，還可以做平移運動機械手隨鉗桿可以做前后收縮運動，加大機械手的活動范圍，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)實際生產(chǎn)中料件

27、形狀方便的更換不同鉗口形式。優(yōu)點：具備以上的功能的裝取料機，無論是有軌道裝出料機還是無軌裝取料機，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。該機適用性強，活動范圍廣，沒有死角，一般目視到的工件皆可以單獨取送，爐子有效空間利用率高。在工作時可以做各種輔助工作。該裝取料機與操作機配合使用效果更佳，它可以方便的將從加熱爐中取出的料件直接送到操作機鉗口中，中間不需要任何過渡，大大減少料件的運送時間，在提高生產(chǎn)效率的同時，還減少加熱火次，降低能源消耗 ，提高鍛造質(zhì)量和精度該機的配用不僅可提高生產(chǎn)效率

28、，還大大節(jié)約了加熱爐的維修費用。沒有裝取料機的鍛造車間，對料件的裝出爐時，一般采用 4 5 人，通過行車輔助裝出料件，甚至采用撞鐵的方式裝料，對加熱爐門及爐膛、爐壁的損壞很大，據(jù)統(tǒng)計，由于沒有裝取料機，生產(chǎn)廠家對每臺加熱爐的年維修費用在幾萬元以上，同時，由于對加熱爐的維修造成停產(chǎn)，累計起來，兩臺加熱爐每年的經(jīng)濟損失可以購買一臺裝取料機。若配有裝取料機之后 ，該裝取料機在裝出料件時可做到輕拿輕放，裝出爐速度快，對加熱爐有很好的保護作用。同時，該機一人操作就能完成所有工藝要求，減少勞動力。綜上所述，裝取料機在鍛壓生產(chǎn)中有以下優(yōu)點：(1) 能降低生產(chǎn)成本 (包括人工、維修費用、能源費用 )；(2)

29、提高生產(chǎn)效率；(3) 提高產(chǎn)品質(zhì)量；(4) 改善工人工作條件；(5) 安全生產(chǎn)。 當(dāng)前鍛壓行業(yè)發(fā)展迅速，客戶對鍛件產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，而能源費用一再漲價 ，工人工作條件要求改善，勞動生產(chǎn)力價格不斷升高在此種情況下，要贏得市場就需要對生產(chǎn)過程采取機械化、自動化。從而降低產(chǎn)品成本大大提高勞動生產(chǎn)率。本課題的裝取料機又稱裝取料機械手，是由簡單的機械手結(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推出的結(jié)構(gòu)特點，只能運用的是將坯料拿進去拿出來的理念而進行設(shè)計的，在冶金行業(yè)中，加熱的裝取是個難點，為了解決這個問題 ，改變現(xiàn)有設(shè)備狀況 ，特設(shè)計了該機械手，它的作用就是將鋼料送入裝料區(qū)，加熱到所需溫度。

30、然后取出進行鍛造或二次及多次軋斷使鋼料成為所需的各種型材5。由此可見裝取料機主要由以下三部分組成：(1) 整體機架：主要用于裝取料機的整體支撐和為機械手即鉗桿的進退運動提供必要的軌道；(2) 小車：主要用于帶動機械手即鉗桿前進和后退，其行程可以根據(jù)機械手裝夾坯料的規(guī)格的不同而進行調(diào)整，還有依靠裝備在小車上的氣缸控制機械臂抬起和下降；(3) 鉗桿：主要用于裝夾坯料，通過裝配在鉗桿上的夾緊氣缸來控制夾鉗的夾緊與松開，通過裝配在小車上的升降汽缸來控制鉗桿的上升與下降，一次把坯料抬起放下。1.4 國內(nèi)外的發(fā)展情況國內(nèi)外的發(fā)展情況目前國內(nèi)裝取料機已經(jīng)初步形成了統(tǒng)一的成型產(chǎn)品，從形式上主要可以分為兩大類：

31、無軌裝取料機和軌道裝取料機。國產(chǎn)無軌裝取料機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，安裝裝取料機專用機械手及執(zhí)行系統(tǒng)，使其能完成以下七個動作：整體行走、轉(zhuǎn)彎、鉗頭夾緊、鉗頭旋轉(zhuǎn)、鉗頭擺動、鉗頭平行升降、鉗頭俯仰升降。軌道式裝取料機主要結(jié)構(gòu)形式采用整體走盤式，可以完成 7-8 種運動；大車固定在地面的軌道上行走；小車在其軌道上前后行走，其整體形式類似于行車；小車面板上裝有回轉(zhuǎn)裝置，機械手部分可隨小車做回轉(zhuǎn)運動，俯仰運動，還可以做平移運動。機械手隨鉗桿可以做前后收縮運動，加大機械手的活的范圍，使料件方便的送入加熱爐和方便的從加熱爐中取出；機械手的回轉(zhuǎn)可以方便的夾取各種姿態(tài)的料件；

32、夾頭夾持，可根據(jù)實際生產(chǎn)中料件形狀方便的更換不同鉗口形式。國內(nèi)外的加熱爐不僅在加熱質(zhì)量上更重要的是要求其生產(chǎn)環(huán)境要進行改善，因為在傳統(tǒng)的加熱爐周圍的環(huán)境是非常惡劣的，溫度高，粉塵大。工作人員一般很難長時間在那里進行操作，特別是爐口的裝取料機的操作人員，一旦爐內(nèi)壓力沒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，但是又因為當(dāng)今國內(nèi)外的技術(shù)力的限制，很難去完全控制住加熱爐的爐壓，所以裝取料機的遠(yuǎn)程操控和自動化控制便是當(dāng)今發(fā)展的一個主要方向我在實習(xí)的時候去工廠參觀，在我看到的企業(yè)中，無論好壞的企業(yè)，均沒有用電腦操作的裝取料機，均是有人進行裝取料的。而環(huán)形爐進出料機

33、利用的就是遠(yuǎn)程控制，通過電腦將程序?qū)懭?PLC 中，然后通過 PLC 控制電路來實現(xiàn)對進出料的控制，這樣的話，就只需要一個控制人員在一旁的控制室內(nèi)對裝取料機進行遠(yuǎn)程控制，這樣不僅可以使操作人員遠(yuǎn)離爐口從而改善工作環(huán)境，避免由于不規(guī)范的操作而導(dǎo)致的人員傷亡，而且對操作工人的身體健康沒有危害；并且從長遠(yuǎn)利益來講，這樣也就等于降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了勞動力；提高了勞動生產(chǎn)率；況且，遠(yuǎn)程自動化操作也是當(dāng)今社會的一個發(fā)展趨勢，即節(jié)省人力又節(jié)約時間，而且改善了工作環(huán)境。在實際的運用中不斷改進遠(yuǎn)程自動化操作的方式、方法，可以更好的推動遠(yuǎn)程自動化生產(chǎn)的發(fā)展。無論是對于裝出料機的設(shè)計還是在其他設(shè)計制造當(dāng)中，都是有

34、很大的益處的，其前景是無限寬廣的。以下是 3 張國內(nèi)的裝出料機的圖片，可以看出都是由人工來操作的，這與我在工廠看到的是一樣的。如圖示 1.5、1.6、1.7圖 1.5 裝出料機圖 1.6 裝出料機圖 1.7 裝出料機2 2 裝取料機的設(shè)計說明及工作原理裝取料機的設(shè)計說明及工作原理2.12.1 裝取料機的設(shè)計說明及工作原理裝取料機的設(shè)計說明及工作原理根據(jù)現(xiàn)場的情況，由于加熱爐的爐門口下沿高度與鉗桿夾料處高度一致，且爐門并不是垂直于水平面的，而是與水平面成 88 度角的，所以為了避免在裝料過程中發(fā)生坯料與爐口相撞的情況，所以我們在設(shè)計鉗桿裝夾坯料時在鉗桿的尾步連接了氣動裝置，這樣就可以實現(xiàn)鉗桿的落

35、下和抬起，當(dāng)鉗桿落下時，夾鉗將坯料夾起，然后通過升降氣缸的運動使鉗桿抬起，送入加熱爐中，鉗桿落下，夾鉗松開，坯料被放置在指定的坯料加熱位置，最后，鉗桿抬起，退出爐門回到初始位置，準(zhǔn)備進行第二次裝夾因為坯料在一開始的時候是平放在放料處的，所以當(dāng)鉗桿降下，夾鉗把坯料夾住，鉗桿抬起時，在坯料被提起的同時原本與水平面平行放置的坯料還會與水平面形成一個夾角，因為鉗桿在進出加熱爐時與水平面是垂直的，所以這個夾角同時也就是鉗桿落下的角度，為了保證坯料在進出時，坯料的最上端低于爐口的上沿，胚料的最下端要高于爐口的下沿，且要有足夠的上下空間的剩余量，經(jīng)過對鉗桿長度擬定和對坯料長度的計算，取落下角度為4 度夾角符

36、合以上介紹的情況12。雖然把角度再取大一點也是可以符合上述條件，但是為了避免做過多的無用功，從合理的利用和節(jié)約能源的角度來考慮，選取 4 度角是比較合理的由于坯料被夾住抬起時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，在鑄造夾鉗的過程中，夾鉗的下沿也應(yīng)被設(shè)計成與水平面成 4 度的角度，如圖 2.1 所示，這樣在裝夾時，夾鉗的下沿就會與坯料平行，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)致的坯料松動和滑脫問題，加大了夾鉗的夾緊能力10。夾鉗的夾緊部分圓弧的半徑則是根據(jù)可裝夾的最大坯料的半徑來定的，這臺裝取料機可裝夾的最大坯料的半徑是 140

37、.5mm，所以我們就把夾鉗的夾緊部分的半徑為140.5mm而夾鉗的厚度，我們以其能抓緊坯料，不使其搖晃為標(biāo)準(zhǔn)，初定為400mm兩夾鉗分別焊接在兩鉗桿之上，如圖 2.2。 1.鉗桿 2.夾鉗 3 坯料圖 2.1 結(jié)構(gòu)圖1.氣缸 2.右擺臂 3.左擺臂 4.鉗桿 5.夾鉗圖 2.2 夾鉗夾鉗要裝夾坯料就必須獲得一個夾緊力，由這個夾緊力來夾緊坯料，提供這個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行連接，這樣可以保證當(dāng)活塞在進行往返運動時，左右擺臂可以根據(jù)各自的連接軸繞軸做轉(zhuǎn)動運動，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)動運動時，擺臂的另一端

38、就會帶動鉗桿轉(zhuǎn)動，由于夾鉗是焊接在鉗桿上的，所以當(dāng)鉗桿在轉(zhuǎn)動時，夾鉗也就跟著張開和閉合，從而達到夾緊和松開的目的3。根據(jù)所需的夾緊力和要裝夾的胚料的最大和最小規(guī)格來選定夾緊氣缸的規(guī)格，然后根據(jù)夾緊氣缸的初始總長度、行程，夾鉗所需的最大張口和最小裝夾坯料來進行擺臂的設(shè)計、安裝和焊接。夾鉗的最大開口與最小開口，如圖 2.3 所示。 一、松開 二、裝夾最大胚料 三、裝夾最小胚料圖 2.3 夾鉗的狀態(tài)圖示分別是夾鉗在松開、裝夾最大坯料、裝夾最小坯料時氣缸活塞桿的行程，在氣缸處于初始位置時要預(yù)先給夾鉗空開足夠的松開余量，便于以后裝夾。 帶動鉗桿做抬起、降下運動的是裝配在鉗桿末端的升降氣缸，由氣缸控制的鉗

39、桿位置我們可以將其看成是一個點，當(dāng)鉗桿只有一個端點在運動時是不能帶動另一個端點做抬起、降下運動的，所以我們在鉗桿上為其設(shè)置一個支點，讓鉗桿可以圍繞這個支點做轉(zhuǎn)動，這樣當(dāng)鉗桿的一頭被抬起時，鉗桿的另一頭就會被降下，相反的如果一頭被降下，另一頭就會被抬起為了讓鉗桿要跟著小車前進和后退，所以我們把升降氣缸和支點都裝配在小車上，因為支點是裝配在小車上的，所以鉗桿是被支點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的另一端與吊架連接，在連接過程中，由于鉗桿要圍繞支點做轉(zhuǎn)動，而且當(dāng)氣缸去頂拉鉗桿時，鉗桿也會產(chǎn)生傾斜，所以我們這里與吊架連接采用的是軸連接，這樣就不會對鉗桿的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生影響。因為鉗桿其本

40、身還要做轉(zhuǎn)動運動，所以不能把吊架與鉗桿直接用螺釘連接或焊接，我們這里采用雙軸承座，先用雙軸承座將兩鉗桿固定后再把軸承座與吊板用螺釘進行連接，這樣既可以不影響兩鉗桿自身的轉(zhuǎn)動，又可以使兩鉗桿始終保持平行狀態(tài)。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，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 2.4 所示。1.與軸承座相配合的鉗桿部分 2.其它鉗桿部分圖 2.4 示意圖為了使兩鉗桿保持同步轉(zhuǎn)動，不出現(xiàn)裝夾中線偏移坯料中心線，我們在鉗桿的末端安裝一對齒輪，使用齒輪傳動保持兩鉗桿同時向相對方向轉(zhuǎn)動，同時帶動夾鉗運動。

41、 由于鉗桿要在高溫條件下連續(xù)進行工作，即使使用再好的耐熱材料也是會由于溫度太高達到極限值而發(fā)生鉗桿軟化變形等一系列的問題，所以對鉗桿的冷卻在這里就非常重要了，我們在這里采用的是水冷，就是利用冷水的流動來對鉗桿進行冷卻，由于鉗桿是空心的，我們在鉗桿的中心部安裝了水冷管，水冷管的設(shè)計是按照相類似產(chǎn)品的水冷管設(shè)計來完成的，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，用來安裝進出水管但是由于我的設(shè)計不包括這個部分，所以只是在這交代一下。 小車的主要作用就是帶動鉗桿做進給運動，同時裝配在小車上的升降氣缸給鉗桿提供一個升降運動。由于升降氣缸要帶動鉗桿做升降運動，所以升降氣缸裝配處的

42、鋼板受力較大，我們采用了異型筋板來加強裝配氣缸處的鋼板強度。小車的車體，大部分都是由鑄件直接焊接而成，當(dāng)中的橫梁部分所采用的是工字鋼，通過計算，所選工字鋼的強度符合要求，且工字鋼相對于其它形狀的鋼材的優(yōu)勢就是較節(jié)省成本的，車身的豎梁是用鋼板焊接而成的形狀類似于工字鋼的鋼條所組成，在強度條件足夠的情況下也節(jié)約了成本，同時這樣還可以減輕車身的負(fù)擔(dān)，減輕其自身的重量。我們?yōu)樾≤嚪謩e設(shè)計了前輪和后輪，這兩對輪子的主要是起支撐車體和減小小車移動時所產(chǎn)生的摩擦力的作用，在后輪下面我們還設(shè)計了一對后下輪，后下輪與機架導(dǎo)軌的下沿接觸，而后輪與機架導(dǎo)軌的上沿相接觸，兩對輪子分別將機架導(dǎo)軌夾在中間，從而利用導(dǎo)軌來

43、限制了小車的上下自由度，當(dāng)然后下輪采用的還是滾動摩擦，目的還是為了減小摩擦所帶來的阻力，在車身的一旁，我們還設(shè)計了兩對導(dǎo)向輪，兩對導(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行直線運動，不會出現(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題。如圖 2.5 所示，小車的前輪和后輪分別通過各自的軸與小車裝備在一起，前軸和后軸用螺栓連接在小車車體的鋼板上。而導(dǎo)向輪是直接通過筋板用螺栓連接固定在小車車體上的。1.導(dǎo)向輪 2.導(dǎo)軌圖 2.5 小車導(dǎo)輪導(dǎo)軌為了防止因違規(guī)操作或小車減速過慢而導(dǎo)致的小車超過極限行程沖出機架，我們在機架上安

44、裝了擋板，但是即使安裝了擋板，也是經(jīng)不住小車一次又一次的沖擊的，所以我們在小車的后下輪周圍安裝了由橡膠制成的緩沖器，如圖 2.5，通過橡膠的張力伸縮性來減緩小車對擋板和機架的沖擊力，從而既保護了機架和擋板，使他們不會因為小車的沖擊而崩壞，也保護了小車，使小車在受到?jīng)_擊時，有一個緩沖的過程，如圖 2.6 所示7。1.緩沖器架 2.后緩沖器 3.前緩沖器圖 2.6 緩沖器 為了要讓小車連接鉗桿支點部，所以在小車前部用螺栓連接長筋板，使其與吊板相連接，這樣小車通過升降氣缸、長筋板和兩塊吊板與鉗桿連接，就可以帶動鉗桿做平動。裝取料裝置的機架主要是由 2 根橫梁，4 根連接梁和 6 根立柱裝配而成的，其

45、中 2 根橫梁是工字型鋼板，在橫梁上分別焊接兩條導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與小車的前輪和后輪直接接觸，在提供小車支撐點和運行方向的同時還與小車的導(dǎo)向輪相配合，限制了小車左右的自由度。由于小車是用電動機驅(qū)動的，當(dāng)電動機運行時，帶動安裝在電動機上的齒輪轉(zhuǎn)動，所以為了要使小車被齒輪驅(qū)動，我們在右橫梁上裝配了與小車齒輪可以嚙合的齒條，齒條是通過螺栓和銷連接在右橫梁上的，齒輪轉(zhuǎn)動時，由于齒條是被固定的，所以與裝配了電動機的小車就被齒輪帶動開始做進退運動。關(guān)于變速操作問題，裝取料機的的小車以及升降汽缸等相對要求速度高些，可以提高效率，但是為了加料的準(zhǔn)確以及減少由于速度大而帶來的慣性，速度又不宜太高，所以裝取料機的動作最好

46、是變速操作，即慢慢啟動，快行，慢慢停止，至于怎么控制是用轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制電磁換向閥實現(xiàn)的，在這里我不用做控制的部分，故不在敘述。由于右橫梁在安裝齒條時，會多出齒條與橫梁相連接的部分，而后下輪正好是與那部分鋼板相連接的，但是由于左橫梁沒有安裝齒條，所以后下輪的左輪與左橫梁就會空出那部分的余量，為了使小車在運行時保持平穩(wěn)我們就在左橫梁上焊接一根鋼條，來填補左橫梁上的那個空余量，使小車的左下輪也可以和左橫梁相接觸如圖 2.7 所示。1.左橫梁 2.填充鋼條 3.左下后輪圖 2.7 橫梁橫梁上在小車行程的極限位置上焊接擋板兩塊，準(zhǔn)備承受小車的沖擊力，擋板用鋼板在后加固。 4 根連接梁的主要作用就上將兩根

47、橫梁連接起來，提高機架整體的的強度，其中后上連接梁是比較特殊的，主要是因為其位置的特殊性所造成的，因為后上連接梁被裝配在小車的緩沖器的同一個平面內(nèi)，所以當(dāng)小車后退時，小車緩沖器是有很大的可能與后上連接梁相接觸的，所以后上連接梁除了起到連接橫梁和加固作用外，還起到一個后擋板的作用，用來擋住緩沖器。所以我們在后上連接梁上焊接了兩塊鋼板，以提高后上連接梁自身的強度。6 根立柱的作用自然就是支撐裝取料機整體結(jié)構(gòu)，承載小車、橫梁以及鉗桿和料。在計算強度允許的前提下，我們考慮了材料的節(jié)約，所以我們使用兩根槽鋼當(dāng)中用鋼板焊接在一起的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成立柱，立柱的上下部分別在焊接帶孔方型鋼板，以便于立柱與橫梁和地面進

48、行螺栓連接，周圍再分別焊接鋼板對連接板進行加固。3 3 裝取料機的機械結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算裝取料機的機械結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算3.13.1 整體的設(shè)計整體的設(shè)計通過對設(shè)計要求的認(rèn)識，以及安裝現(xiàn)場的位置要求，可以把整個機構(gòu)分成三部分：鉗桿、小車、整體機架，大概的運動就是移動小車帶動鉗桿在機架上運動。機架由焊接構(gòu)件裝配而成，并以其六根支柱支承在基礎(chǔ)上。機架上部為焊接架結(jié)構(gòu)，以增加橋架鋼度，橋架兩個梁板上有小車前后輪導(dǎo)軌后輪設(shè)計了后下輪與機架導(dǎo)軌的下沿接觸，而后輪與機架導(dǎo)軌的上沿相接觸，兩對輪子分別將機架導(dǎo)軌夾在中間，從而利用導(dǎo)軌來限制了小車的上下自由度。在車身的一旁，我們還設(shè)計了兩對導(dǎo)向輪，兩對導(dǎo)向輪分別與導(dǎo)軌

49、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行直線運動。小車是用電動機驅(qū)動帶動安裝在電動機上的齒輪轉(zhuǎn)動，所以為了要使小車被齒輪驅(qū)動，我們在右橫梁上裝配了與小車齒輪可以嚙合的齒條，齒條是通過螺栓和銷連接在右橫梁上的，齒輪轉(zhuǎn)動時，由于齒條是被固定的，所以與裝配了電動機的小車就被齒輪帶動開始做進退運動。為了使小車停位準(zhǔn)確并且小車停下時受到的沖擊力，架子上裝有前后限程及緩沖裝置，這個緩沖裝置是由橡膠制成，它的限位由架子上的兩個連接梁決定。夾鉗由一對夾鉗稈、鉗手開合裝置及鉗手?jǐn)[動裝置組成（即夾緊氣缸） ，鉗桿被吊掛于行走小車下部的橫梁上，兩夾鉗在杠桿式的夾鉗開合裝置

50、推動下繞其支承點轉(zhuǎn)動，以閉合或松開鉗口也可以隨同橫梁在升降氣缸驅(qū)動下繞吊掛點轉(zhuǎn)動以使鉗桿提升或放下13。因為鉗頭和坯料要進入爐子內(nèi)部，所以做的不是很大，在加上他們頻繁的出入高溫爐膛，夾持高溫的坯料，溫度升的非?？?，即使有耐熱鋼制造，也應(yīng)該考慮冷卻問題。否則容易變形損壞，即使使用再好的耐熱材料也是會由于溫度太高達到極限值而發(fā)生鉗桿軟化變形等一系列的問題，所以對鉗桿的冷卻在這里就非常重要了，我們在這里采用的是水冷，就是利用冷水的流動來對鉗桿進行冷卻，由于鉗桿是空心的，我們在鉗桿的中心部安裝了水冷管，水冷管的設(shè)計是按照相類似產(chǎn)品的水冷管設(shè)計來完成的但是我的設(shè)計不做關(guān)于冷卻的部分，所以在這里不在多敘述

51、。3.2 鉗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算鉗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算鉗桿在整個設(shè)備中雖然是送料動作的執(zhí)行件，但同時也是被帶動件，因為它是依靠移動小車來實現(xiàn)其運動的。然而要想把整個機構(gòu)設(shè)計出來，就必須從鉗桿開始著手設(shè)計計算。夾鉗是由一對夾鉗稈、鉗手開合擺動裝置組成夾鉗桿被吊掛于下部的橫梁上，兩夾鉗在夾緊氣缸裝置推動下繞其支承點轉(zhuǎn)動，以閉合或張開鉗口，也可以隨同橫梁在升降氣缸使鉗桿提升或放下。 3.2.1 鉗桿的整體機構(gòu)設(shè)計鉗桿的整體機構(gòu)設(shè)計根據(jù)所要達到的設(shè)計要求，知道鉗桿主要有以下幾個運動：(1) 上下運動因為要夾取物料，所以要有帶動鉗桿可以上下運動的機構(gòu)，這時可以用一臺升降氣缸來幫助其完成而氣缸的型號要在整個鉗

52、桿設(shè)計好以后才可以確定。(2) 夾取和松開物料運動 這個動作不好設(shè)計完成，因為就整個機構(gòu)而言，并不是大批大量生產(chǎn)的，也不是要求精密度很高的設(shè)備想到夾取自然會想到機械手，但一般的機械手的設(shè)計造價都很高，而且多用在高精度的機器中，所以在這可以用簡單的機械手因此可以想到將一個類似于機械手的半圓狀部件焊接在鉗桿上，兩根鉗桿并排放置，再有一臺夾緊氣缸在完成夾取和松開運動這樣整個設(shè)計就很簡化了，而且經(jīng)濟實用同時夾緊氣缸的型號也要待定。(3) 與小車的連接與小車的連接部分有兩點，一是升降氣缸處，升降氣缸的上方要與小車相連，下方則與鉗桿相連二是為了平衡和支撐鉗桿，設(shè)置一處鉗桿與小車的相連處，此處相連處在進行鉗

53、桿的校核時可看作支點。3.2.2 鉗桿的長度鉗桿的長度鉗桿的長度的確定是根據(jù)安裝現(xiàn)場以及環(huán)形加熱爐爐體深度而定的，待加熱的物料是管狀坯料，直徑是 180mm350mm，長度是 17005400mm，最大重量是1500Kg。爐腔寬度是 6450mm，這樣若送進爐體內(nèi)的管坯與爐體內(nèi)圈的距離留為150mm，則伸進爐體的鉗桿的長度最大是 6450-150-850=5450mm，設(shè)外面的架子離爐口的距離是 300mm，鉗桿與小車的兩連接處的距離及鉗桿兩端的預(yù)留的長度總共設(shè)為3000mm。這樣鉗桿的總長 L=5450+300+3000=8750mm。3.2.3 鉗桿的直徑鉗桿的直徑由于此設(shè)備是往加熱爐里送

54、取料，而加熱爐的溫度可達到 1000 多攝氏度，所以伸進爐體的鉗桿必須要冷卻，這里采用的是水冷，就是鉗桿采用空心管，管里面可注入水但由于我的設(shè)計要求沒有這個部分，所以在我的設(shè)計過程中并沒有體現(xiàn)這個，不過在這要設(shè)計鉗桿的直徑就必須說明這點。由待加熱的管坯的直徑?jīng)Q定鉗手的形狀及張開最大最小時的狀況，這樣也多少的給鉗桿的直徑的確定帶來的一些限制。若太小了，會使鉗手承受不住管坯的重量，太大了，又會浪費材料。而管壁的厚度也是從強度和節(jié)能方面考慮的，太厚或是太薄都將影響鉗桿的機能，所以綜合各方面的因素可以設(shè)鉗桿的外徑為 245mm，內(nèi)徑為 200mm。3.2.4 兩氣缸的型號的確定兩氣缸的型號的確定在確定

55、氣缸型號之前，要先將鉗桿的受力情況分析清楚由鉗桿的零件圖可以知道鉗桿受四個力，各個力之間的距離均是先假設(shè)的，受力圖如圖3.1：圖 3.1 受力圖 根據(jù)受力情況，可以查資料得到氣缸的型號，但由于用的都是成品，在達到同樣的工作性能的前提下，從節(jié)省的角度考慮選用的氣缸并不是國標(biāo)的，而是私人公司生產(chǎn)的，升降氣缸型號為 QGB-KF400X130-中間耳軸，缸徑為 400mm，桿徑為 90mm，行程130mm，工作壓力 0.6Mpa夾緊氣缸型號 QGB-KF250X235-尾部耳軸14，缸徑為140mm，桿徑為 60mm，行程 235mm，工作壓力 0.6Mpa。3.2.5 鉗桿校核鉗桿校核 圖 3.2

56、 鉗桿1）選材考慮到此材料要有較高的強度和足夠的耐熱度，故選 35 鋼正火處理，由MPab5902）鉗桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計如上 3.2 圖3）鉗桿的強度計算鉗桿的受力簡圖如下 3.3 圖圖 3.3 受力圖彎矩簡圖如下 3.4 圖：圖 3.4 彎矩圖所以強度校核 MPaWM492451 . 0721527563（3.1）得MPa551故強度足夠4）鉗桿的疲勞強度校核（1） 斷危險截面根據(jù)鉗桿的受力情況可以判斷出所受的彎矩最大的地方就是其危險截面。（2） 計算彎曲應(yīng)力抗彎截面系數(shù)為 33314706125mm2451 . 01 . 0dW（3.2）截面左側(cè)的彎矩 M 為 mm8N48882663.4653

57、02106653072152756M（3.3）截面上的彎曲應(yīng)力 48882663.483.30MPa14706125bMW（3.4）（3） 計算綜合系數(shù)鉗桿的材料是 35 剛，正火處理，得，MPab590MPa2551應(yīng)力系數(shù)：去應(yīng)力集中系數(shù)及鉗桿的材料的敏性系數(shù)。由公式得應(yīng)力系數(shù) q 725. 1) 1(1qk（3.5）尺寸影響系數(shù)得 65. 0表面質(zhì)量系數(shù)為 92. 0則得綜合系數(shù)為 885. 2kkD（3.6）（4） 計算安全系數(shù)材料特性系數(shù)=0.1所以 5 . 111.27)(1maDkS（3.7）可知其安全。同樣的道理可知截面右側(cè)的強度也安全。3.2.6 齒輪校核齒輪校核圖 3.5

58、齒輪圖 3.6 齒輪1）選定齒輪材料和熱處理方式兩齒輪均用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 240HBS2)按齒面接觸強度設(shè)計 3211132. 2HEdZZuuKTd（3.8）（1） 試選載荷系數(shù) K=1.3（2） 計算齒輪轉(zhuǎn)距（由已知夾鉗最大夾緊力為 29KN）故1T mm3552500N5 .122290001 FLT（3.9）（3） 確定齒寬系數(shù)d =1.0d（4） 確定材料彈性系數(shù)EZ MPaZE8 .189（5） 確定重合度系數(shù)Z 試取，則3 . 195. 033 . 1434Z（6） 確定齒數(shù)比 u 1u（7） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力，初估齒輪分度圓直徑H1d已知夾鉗開閉所用時間為 6

59、s，變化的角度是216. 8o所以其轉(zhuǎn)速 2614. 326216. 860260n（3.10）， ，=1.0MPaH5901limMPaH4102limHS則得 711105 . 710300821266060hktnN（3.11） 7712105 . 71105 . 7uNN（3.12），即94. 0, 9 . 021NNZZ MPaSZHNHH5 .38411lim1（3.14） MPaSZHNHH4 .12022lim2（3.15）代入較小值得 3211132. 2HEdZZuuKTdmm5 .2814 .12095. 08 .189111135525003 . 132. 232 （8

60、） 確定齒輪和齒輪其他參數(shù)現(xiàn)取 Z=30，m=,m 選標(biāo)準(zhǔn)值，取 m=10mm，則4 . 9/1zd=mz=10 30=300mm 1d（3.16）u=1,所以 =300mm2d1d 齒寬, mmdbd3003000 . 11（3.17） 所以取=300mm2d1d3）驗算輪齒彎曲強度 FSFdFYYYmzKTaa3212（3.18）（1） 確定載荷系數(shù) K KKKKKvA（3.19）0 . 1AK齒輪圓周速度為 smdnv/5 . 010006026300100060（3.20）（按 8 級精度初算） 22. 1vK1 . 1K由圖 7-16，則05. 1K4 . 105. 11 . 122

61、. 10 . 1KKKKKvA（2） 確定齒形系數(shù) 24. 2,52. 221aaFFYY（3.21）（3） 確定齒根應(yīng)力集中系數(shù) 77. 1,62. 121aasSYY（3.22）（4） 確定重合度系數(shù) 67. 13013012 . 388. 1112 . 388. 1zz（3.23）7 . 067. 175. 025. 0Y（5） 計算齒根彎曲強度 Mpa 7 .3068. 062. 152. 21030135525004 . 12232113211YYYmzKTaaSFdF（3.24） MPaYYYYaaaaSFSFFF8 .2977. 124. 262. 152. 27 .302211

62、12（3.25）（6） 計算齒輪許用彎曲應(yīng)力 MPaMPaFF320,3402lim1lim（3.26）1FS則95. 0, 9 . 021NNYY MPaSYMPaSYFNFFFNFF304195. 032030619 . 034022lim211lim1（3.27） 故安全。2211,FFFF3.3 小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算及計算小車是整個機構(gòu)的核心部分，在整個機構(gòu)的運行中起著主導(dǎo)作用。從移動小車的設(shè)計要求來考慮,它主要的運動過程是帶動鉗桿來實現(xiàn)送取料過程，此運動的動力來源是電動機。電動機下安裝一個齒輪，齒輪與安裝在架子上的齒條做相對運動，使得小車在架子橫梁上的軌道上帶動鉗桿做出

63、送取料運動。因此小車作用主要是帶動鉗桿運動由于這個移動小車只是針對這個機構(gòu)也就是環(huán)形加熱爐的送取料機構(gòu)而設(shè)計的，并不是批量生產(chǎn)，所以在強度允許的情況下大多采用焊接的形式來完成，這樣節(jié)省勞動力。3.3.1 小車的整體設(shè)計小車的整體設(shè)計想設(shè)計出移動小車，就要從幾方面來考慮。第一，小車用來做什么？小車是用來吊鉗桿、提供鉗桿的進退運動，并通過升降氣缸來抬起放下鉗桿。第二，可以把小車分成幾部分來考慮？第三，如何讓小車動起來？把這三方面想清楚自然就可以把小車的形狀定下來。在上面已經(jīng)闡述了移動小車的作用以及它的動力源，所以現(xiàn)在主要就是要分幾部分來入手以構(gòu)成整個小車機構(gòu)。小車自然要有前后輪、車體，另外為了防止

64、小車在運行過程中會撞到環(huán)形加熱爐的爐壁，所以要有一個緩沖部件，這個緩沖部件是由橡膠制成這里就是除了前后輪外還要有一個后下輪，用來放置緩振器裝置的。另外這個后下輪還有限制小車在垂直方向的自由度的作用這樣就可以把小車分成四部分，即車體、前輪、后輪、后下輪8。3.3.2 車體的設(shè)計計算車體的設(shè)計計算小車車體的主視圖如圖 3.7：圖 3.7 車體小車車體的俯視圖如圖 3.8：圖 3.8 車體俯視圖 在設(shè)計之前，要先明白設(shè)計要求。工況要求小車的車體上的零部件要能順利運行，車體的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運行件運行的突起。剛度和強度要求在滿足此要求的前提下盡量的節(jié)省材料。穩(wěn)定性要求要使小車安全穩(wěn)定的運行，不

65、存在失穩(wěn)，彎曲等現(xiàn)象15。小車車體基本上全部都是焊接件，其中除吊架用螺栓連接外，其它均為對接焊，焊高不小于最薄件厚之 0.7 倍除內(nèi)襯板和吊架外要求焊后加工和鉆孔，并且焊后去應(yīng)力。小車的車體主要啟支撐作用，所以從強度、承載力方面考慮，小車車體的基本框架可以用工字鋼來組合。由于工字鋼的承載能力比較強，而且簡單適用。所用的工字鋼都是標(biāo)準(zhǔn)的 22 號工字鋼，只是長度不同小車車體的長度及寬度都是根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場情況來確定的，起到最主要作用的還是現(xiàn)場情況，因為設(shè)計總是要先考慮實際情況，所設(shè)計出的機構(gòu)能不能完好的安裝在所要求的地方，就是要看設(shè)計者是不是對現(xiàn)場有充分的了解。這樣，就可以先把車體總的輪廓確定

66、下來，車體中間部分則主要是考慮強度的要求，在增加強度的同時還要節(jié)省材料?？梢栽谥虚g加入幾個 22 號工字鋼，而與鉗桿相連接的地方則采用吊架，吊架并沒有標(biāo)準(zhǔn)形式，所以在強度安全的條件下可以自由設(shè)計。由于小車的動力源是齒輪電動機，自然在小車車體上要安裝齒輪電動機，相應(yīng)的安裝位置可以從上面小車車體的俯視圖中看出，其中 1 是與鉗桿升降氣缸的連接處，2 是齒輪電動機的放置點，3 是與鉗桿相連的支點。在整個車體的設(shè)計中，由于用了多個工字鋼以及鋼板進行焊接而形成，這樣車體的受力就比較均勻，并沒有應(yīng)力突出點，并且在設(shè)計之前是采用大安全系數(shù)設(shè)計的，所以這個車體的設(shè)計是絕對安全的，這樣就不用再單獨拿出某一個工字鋼來進行校核，故車體是安全的。3.3.3 前輪的設(shè)計計算前輪的設(shè)計計算圖 3.9 前輪在前輪的設(shè)計計算中，存在的問題并不多，但由于承受的力比較大，所以對它的強度的要求就非常重要了。在設(shè)計中，也是要在滿足強度、承受載荷能力的前提下節(jié)約材料，減輕重量，要易于安裝在小車的車體上。在前輪中最重要的零件就是輪軸和滾動軸承在便于校核的情況下，先認(rèn)為是圓柱體來計算。3.3.4 輪軸的設(shè)計及校核輪軸的設(shè)計及校核