箱式电炉进出料机说明书最终.doc

编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： 箱式电炉进出料机设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号 0923257 学生姓名 苏 炜 指导教师 刘新佳 （职称：副教授）2013年5月25日i无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 箱式电炉进出料机设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械96 学 号： 0923257 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日i无锡太湖学院信 机系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 箱式电炉进出料机设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 rjx759t和rx959型箱式电炉是热处理行业常用的加热设备，但由于炉膛深、装料困难，目前多采用简易辅助设备装料或直接把工件扔入炉膛，工人劳动条件差、工件极易碰撞炉衬，炉衬使用寿命大多不足一年；此外，因装料时间长，电能损耗很大。为此，某企业拟开发适用的箱式电炉进出料机，因此选定箱式电炉进出料机设计这一工厂实际课题为本次毕业设计课题。 设计原始参数为： 工作方向：推拉双向工作； 最大推料行程：2.2m； 推拉料速度：140mm/s； 最大行走距离：2m； 行走速度：150mm/s； 最高适用炉温：950 ii一次最大装料量：1200kg； 电源：380v50hz。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1.完成满足生产需要的进出料机总体设计和主要零部件设计（折合零号图3张以上）、编制设计说明书一份。 2.完成英文翻译资料一份。 四、接受任务学生： 机械96 班 姓名 苏 炜 五、开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年11月12日摘 要 75kw和95kw箱式电炉是热处理专业厂及一般中型机械厂目前最常使用的热处理加热设备。过去传统的装出炉方法都是操作，采用手工将工件送入炉膛热处理后再由炉内取出。由于箱式电炉炉膛深，且工件只能在水平方向进出炉门，小工件随手甩进，大工件抬至路口用撬棒等推入炉门，劳动强度很大。为此，我们在毕业设计前提出了有关该课题的设计，该机使用于批量生产的机械零件热处理加热时的进出料，特别适用于rjx-75-9和rjx-95-9型等炉膛较深的箱式电炉加热大件时的进出料，也可用于炉膛尺寸与上述箱式电炉相近的燃料炉。经系列化后也可用于其他型号的箱式炉。箱式电炉进出料机的整机外形为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统等部分组成，此外还配有配套件地面导轨、炉内导轨及燃料等。其中电器控制部件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离控制之用。 关键词：箱式电炉；进出料机；推拉机构 iiabstract75 and 95 dyadic kw box electric furnaces are that the heat treatment that the heat treatment special field factory and in general medium-sized machinery works use at present most often processes equipment. that tradition dress going over puts up stove method all is to adopt manual operation , the inner takes out again from the stove after sending workpiece in furnace chamber heat treatment. the electric furnace furnace chamber is deep since the box is dyadic , workpiece can only pass in and out of a furnace gate in level direction and , minor workpiece is flung handily moving forward, big workpiece raise till the crossing uses crowbar to wait to push entering a furnace gate, labor intensity is very big. for this purpose, we have brought forward design about that problem in graduation practice prelude , the turnover that machine uses when heat treatment heats in the machinery parts mass-producing has expected that , the turnover applying to electric furnaces of furnace chamber more dyadic than deep box such as rjx-75-9 and rjx-95-9 type specially when heating durable household appliances has expected that, also may be used for close to above-mentioned dyadic box electric furnace furnace chamber dimension fuel stove. in the day after tomorrow the type box is also yong yu other dyadic as a result of being seriated stove. dyadic box electric furnace turnover expects that the machine complete machine external form seals off the type handcart for one, driving force system , push-and-pull drive system , push-and-pull organization , chassis , electromagnetism controlling system , going on foot from electrical equipment stop returning system waiting for part made up of, besides be qualified for have parts and auxiliary equipment floor slide way , stove inner slide way and fuel etc.all dress of electrical equipment function units among them experiences and observes an inner in the handcart , has the under the control of button box to control that in extracorporeal distant work distance using only.keywords: dyadic electric furnace of box; machine passing in and out of material; push-and-pull organizationii目 录摘 要iiiabstractiv目录.v1 绪论12 设计方案的确定32.1 主要结构【1】32.2 工作过程32.3 主要性能指标33 传动机构的设计与计算53.1 锥齿轮的设计1 2 3 4 5 7 953.2 锥齿轮轴的设计83.2.1 轴上零件的固定1 2 3 8 1283.2.2 花键的设计1 2 3 1293.2.3 轴承的选择1 2 3 4 8 10 1293.2.4 轴的强度计算 2 3113.2.5 轴的刚度计算2 3133.3 传动轴的设计133.3.1 轴上零件的固定11 14133.3.2 花键的校核4133.3.3 轴承的校核4133.3.4 轴的强度计算2 3153.3.5 轴的刚度计算2 3173.4 减速箱箱体的设计12 15 16184 行走机构设计与计算194.1 对机构进行受力分析2 3194.2 轮轴和滚轮扭矩的计算2 3194.2.1 后轮轴的尺寸计算2 3194.2.2 后轮轴的强度计算2 3214.2.3 后轮轴座的选择及轴承寿命的校核4244.2.4 前轮轴的尺寸计算2 3254.2.5 前轮轴的强度计算2 3264.2.6 前轮轴的选择及轴承寿命的校核【4】304.3 减速机的输出扭矩和输出功率的计算2 3 4315 推拉机构的设计与计算325.1 链轮和链条的设计325.1.1 链传动的特点17 19325.1.2 链传动的尺寸计算2 3 4325.2 中间长轴的设计345.2.1 轴上零件的固定2 3 4 9 11345.2.2 花键的校核4345.2.3 轴承的选择2 3 4345.2.4 轴的强度计算2 3355.2.5 轴的刚度计算2 3376 其他部件的校核386.1 连接钢管的选择1 7386.2 钢管弯曲强度校核2 3 4386.3 螺栓校核2 3 4 8 9397 结论与展望407.1 结论40致 谢41参考文献42iiirx95j型箱式电炉进出料机设计1 绪论 毕业论文是大学里面的最后一个环节，这是对我们大学四年学习的一个总结。通过这次毕业设计我们得以将大学四年所学的知识进行系统的梳理。 本次毕业设计的题目是箱式电炉的自动进出料机械手，通过工厂的实地考察发现现在工厂由于箱式电炉炉膛深，且工件只能在水平方向进出炉门，小工件随手甩进，大工件抬至路口用撬棒等推入炉门，劳动强度很大。图1.1为工人用简单工装把小型工件送入箱式炉内、图1.2为工人的借助起重设备把大型工件送入箱式炉内操作情况。图1.1 把小型工件送入箱式炉内图1.2 把大型工件送入箱式炉内 为此，我们在毕业设计前提出了有关该课题的设计，该机使用于批量生产的机械零件热处理加热时的进出料，特别适用于rjx-75-9和rjx-95-9型等炉膛较深的箱式电炉加热大件时的进出料，也可用于炉膛尺寸与上述箱式电炉相近的燃料炉。经系列化后也可用于其他型号的箱式炉。箱式电炉进出料机的整机外形为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统等部分组成，此外还配有配套件地面导轨、炉内导轨及燃料等。其中电器控制部件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离控制之用。412 设计方案的确定2.1 主要结构【1】箱式电炉进出料机械手的主要结构如图2.1所示。它整机外型为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统六部分组成。此外还配有配套的地面铁轨、炉内导轨及燃料等。其中，电器控制组件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离 控制之用。图2.1 箱式电炉进出料机械手的主要结构2.2 工作过程将进出料机械手平稳地放在用混凝土浇筑的地面铁轨上，炉内导轨安放在炉底板上，通过行走传动系统传动，进出料机械手在铁轨上作前进和后退运动，即可驱使远离炉门；装料时，驶近炉门使机上导轨与炉内导轨接拢，同时，电磁止退系统动作，止退钩钩住炉体，防止向炉膛推送料板时机体的后移；通过推拉传动系统传动，推料头可预先装好工件的料板推进炉膛；出料时，则由拉料钩从炉膛拉出料板及已加工完成的工件，到位后拉料钩自动弹出，用其中设备掉走料板和工件，经两次推拉聊过程即可完成一个装料周期。2.3 主要性能指标工作方向：双向推拉；最大推拉料行程：2.2m；推拉料速度：145mm/s；最大行走距离：2m；行走速度：150mm/s；一次最大装料量：1200kg；最高适合炉温：950oc；消耗功率：1.3kw，其中行走电机0.55kw，推拉电机0.75kw；外形尺寸：1816890880mm；整体重量：500kg。3 传动机构的设计与计算3.1 锥齿轮的设计1 2 3 4 5 7 9 根据出料机传动的工作要求，采用渐开线直齿圆锥齿轮机构以实现两相交轴之间的传动。直齿锥齿轮加工国威刨齿，不宜采用硬齿面。两齿轮均选用45#钢，硬度为217-255hb。计算步骤如下：表3-1 锥齿轮的设计与校验 计算项目计算内容计算结果齿面接触疲劳强度计算使用寿命ka动载系数kv齿间载荷分配系数kha 齿间载荷分布系数载荷系数k转矩 t0弹性系数节点区域系数取z1=19, z2=34估计va=4m/s,表12-6由表12-9由表12-10，估计259972n.mm所以花键强度符合要求。 3.2.3 轴承的选择1 2 3 4 8 10 12 选用一对单列圆锥滚子轴承30208，能同时承受径向和单向轴向载荷，承载能力大。表3-3 轴承的选择与校验计算项目计算内容计算结果附加轴向力轴承轴向力 轴承2被压缩，故=15692.5n =15692.5n 续表3-3计算项目计算内容计算结果x、y的值冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命计算额定静载许用转速计算载荷系数f1载荷系数f2许用转速n e=0.546 x1=1,y1=0 x2=1,y2=0考虑中等冲击，查表 1.0 因为p1p2，所以只计算轴承1的寿命 x0=0.5，y0=0.9 取最大值50216n p0r1=pr1 p0r2=x0fr2+y0f2 取最大值32387n 正常使用单列圆锥滚子轴承查表得s0=2.5 =125540n 因为，所以只计算轴承 0.53f22=0.8 n1=f11f21n0 n1=1152r/minn2=f12f22n0 n2=984r/min 均大于工作转速540r/minx1=1,y1=0x2=1,y2=0144530h105h50216n32387nf11=0.24f12=0.24f21=0.96n1=1152r/minn2=984r/min 3.2.4 轴的强度计算 2 3 表3-4 轴的强度计算参数公式数值计算齿轮受力dm=（1-0.5r）d=64.6mm圆周力8048.67n径向力2537n轴向力 1464.7n计算支撑反力 2t/d=15292.4nfr1=(253749-15292.4781.5-1464.722.5)/23=-50216n fr2=(253772-15292.4758.5-1464.722.5)/23=-32387n 与假设方向相反，故fr1=50216n，fr2= 32387n ，=8048.6772/23=25197n画轴受力图： 58.52349画轴弯矩图 水平面受力图 水平面弯矩图89460.95nmm 91368.3nmm32955.75nmm 58.5=894609.5nmm, 81.5+23=91368.3nmm 22.5=32955.75nmm 49-22.5=91357.25nmm垂直面受力图 394381nmm垂直面弯矩图 ft72-23=-3.76nmm ft49=394381nmm合成弯矩图894609.5nmm 404826.55 nmm 32955.75 nmm画轴转矩图259972 nmm 153383.5 nmm -许用应力许用应力值 用插值法由表163查得，=102.5mpa, =60mpa应力校正系数 =60/102.5=0.59画当量弯矩图当量转矩 t=0.59259972=153383.5 nmm当量弯矩 m1= =907663.3 n.mm m2= =432910 n.mm m3= =156884 n.mm当量转矩图 907663.3 nmm 432910 nmm 156884 nmm校正轴径 3.2.5 轴的刚度计算2 3 轴的许可挠度 (90.010.03)4=0.040.12mm因为y446553 nmm锥齿轮花键的校核，拟选用6-555014。 t=kzhl1rmp,k=0.7-0.8(载荷不均匀系数)，h=(d-d)/2-2c=1.7mm, =(d+d)/2=52.5mmt=0.761.73052.545=506047.5 nmm446553 nmm 3.3.3 轴承的校核4选用一对单列圆锥滚子轴承30210，能同时承受径向和轴向载荷，承载能力大。表3-5 轴承的交合计算项目计算内容计算结果寿命计算附加轴向力轴承轴向力x、y的值冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命静载荷计算 轴承2被压缩，故= 8672.5n e=0.546 x1=1,y1=0x2=0.4,y2=1.6 1.5 因为p1p2，所以只计算轴承1的寿命 144530hhx0=0.5，y0=0.9 取最大值24283n 取最大值7294.5nfs1=8672.5nfs2=1200.535nfa1=8672.5nx1=1,y1=0x2=0.4,y2=1.6144530h24283n7294.5n续表3-5计算项目计算内容计算结果安全系数计算额定静载荷许用转速计算载荷系数f1载荷系数f2许用转速正常使用单列圆锥滚子轴承查表得 s0=2.5 =60707.5n因为所以只计算轴承150216/63000 f11=0.6532387/63000 f12=0.680.3125 f21=0.960.53f22=0.68n1=f11f21n0 n1=2683.2r/minn2=f12f22n0 n2=1548r/min均大于工作转速301.8r/mins0=2.5=60707.5nf11=0.65f12=0.68f21=0.96n1=2683.2r/minn2=1548r/min 3.3.4 轴的强度计算2 3表3-6 轴的强度参数计算项目 计算内容 计算结果计算齿轮受力 dm=(1-0.5 r) d=115.6mm圆周力 7725.8n径向力 1406n轴向力 2435n计算支撑反力 2t/d=22327.65n =(243527-1406632+22327.6552.5)/593.5=3361.5n ，=7725.8632/593.5=8227n 画轴受力图 52.5593.538.5 水平面受力图 水平面弯矩图 89460.95nmm 32955.75nmm 52.5=117220nmm, 27=65745nmm 垂直面受力图 297443.3nmm垂直面弯矩图 38.5=297443.3nmm 合成弯矩图 297673 nmm 117220 nmm 65745 nmm画轴转矩图446553 nmm -263466.3 nmm 许用应力许用应力值 用插值法由表16-3查得，=102.5mpa, =60mpa应力校正系数 =60/102.5=0.59画当量弯矩图当量转矩 t=0.59259972=263466.3 nmm当量弯矩 m1= =288366.12nmm m2= =397522 nmm m3= =271545.4nmm当量转矩图 397522nmm 263466.3 nmm 271545.4nmm校正轴径 3.3.5 轴的刚度计算2 3 轴的许可挠度 (90.010.03)4=0.040.12mm因为y ,所以轴的刚度合格.3.4 减速箱箱体的设计12 15 16箱体材料选用灰铸铁，主体结构长方体。由于此减速箱内只有一对锥齿轮作为传动部件，加之减速箱的工作场景，所以减速箱的结构设计简单、实用。锥齿轮传动的轴交角为90度，所以在箱体的相邻两侧面开孔，另外两侧面封闭。另外考虑到两轴的轴线在同一水平面上，所以箱盖设在立方体的顶部。箱体的相关数据如下：箱体长宽高=230190200(mm),壁厚10mm,螺塞轴线距箱体内底面18mm,箱盖厚度8mm，箱盖上部通过螺栓加视孔窗（规格 长宽高=100608(mm),4 行走机构设计与计算4.1 对机构进行受力分析2 3图4.1 受力分析图4n=g=(1200+500)9.8n=4165n4.2 轮轴和滚轮扭矩的计算2 3图4.2 轮轴和滚轮t=fnf-有量纲的滚动摩擦系数，取0.04cmt=0.04416510-2 =1.66nm 4.2.1 后轮轴的尺寸计算2 3当轴的长度及跨度未定，支点反力及弯矩无法求得时，可按扭转强度确定轴端直径；当对轴的扭转变形限制教严时，也可按扭转刚度确定轴端直径。轴的其余各段直径，应按结构设计确定根据静负荷能力来选择轴承尺寸时，要用到一个给定的安全系数 s0 ，这个安全系数代表基本额定静负荷 c0 和轴承等效静负荷 p0 之间的关系。必要的基本额定静负荷 c0 可按公式求出c0 = s0 p0其中c0 = 基本额定静负荷，knp0 = 等效轴承静负荷，kns0 = 静安全系数在需要流畅运行的各种操作中，有关球轴承和滚动轴承的静安全系数s0对承受动负荷的轴承来说，如果等效轴承静负荷 p0 已知，那么最好用s0 = c0/p0来检查轴承的静负荷能力是否足够。如果求得的 s0 值小于所推荐的指导值，那么要选一个基本静负荷定额更高的轴承。滚动轴承内的摩擦是轴承内热量产生的决定因素，其结果也对操作温度产生决定性影响。摩擦大小取决于负荷和其它一些因素, 其中最重要的是轴承的种类和大小、操作速度、润滑剂性能和用量。组成轴承运转总阻力的是：有关接触面上的滚动和滑动摩擦、润滑剂内的摩擦、以及(如果有的话)接触密封件的滑动摩擦。而产生滚动和滑动摩擦的地方则有：滚动接触面、滚动部件和保持架之间的接触面、以及引导滚动部件或保持架的支承面。在某些条件下: 轴承负荷p 0,1 c，润滑良好以及操作环境正常从以下方程取一个恒定摩擦系数,用这个系数就可以将摩擦力矩计算得足够精确了m = 0,5 f d其中m = 摩擦力矩，nmm = 轴承的恒定摩擦系数(表1)f = 等效轴承动负荷d = 轴承内圈直径，mm计算滚动轴承摩擦力矩，有一种方法是把摩擦力矩区分为一个所谓无关负荷的力矩 m0，以及一个由负荷决定的力矩m1，然后把两个力矩相加：m = m0 + m1这个方法一直用到现在。但是，如果按摩擦来源的种类、而不是按同负荷的关系来区分，那可以还有更精确的计算方法。实际上，m0 代表额外的外部摩擦来源，再加上滚动摩擦中的“流体动力”成份，而这一成份中也有一部分与负荷相关。要精确计算滚动轴承内的摩擦，必须把四个不同来源都算入：m = mrr + ms1 + m 密封件 + mdragm = 总摩擦力矩，nmmmrr = 滚动摩擦力矩，nmmms1 = 滑动摩擦力矩，nmmm 密封件= 密封件摩擦力矩，nmmmdrag = 阻力损失、搅动、泼溅等的摩擦力矩，nmm这个新算法把轴承内所有接触中存在的摩擦来源都辨认出来，再把它们结合在一起；需要的话，还可以加上密封件的影响和额外的外部来源，来预测总的摩擦力矩。实心轴d=17.2=a 文献3 p763 为按扭转强度计算 表8-347 d轴端直径； t轴所传递的扭矩（kgm）； t=974； p轴所传递的功率（kw）； n轴的工作转读（r/min）； -许用扭转剪应力（kg/