机械毕业设计（论文）-推钢机设计【全套图纸】.pdf

内蒙古科技大学 本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目：推钢机设计 学生姓名： 学 号：200540401325 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机 2005-3 班 指导教师： 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） i 推钢机设计推钢机设计 摘摘 要要 针对包钢高速线材厂加热炉推钢机运行可靠性差，工作部件磨损严重，维修与调整 工作量大等问题，对原机械式传动推钢机进行了改造。重点介绍了液压推钢机的传动原 理及在设计过程中需要注意控制的关键问题，对各主要零部件进行计算较核，最后提出 了一套完整的操作规程和安装维修的方案。改造后的推钢机不仅满足了生产新产品的要 求，且同步精度高、噪音低、振动小，同时还降低了能耗，提高了系统工作的可靠性， 取得了很好的效果。 关键词：关键词：加热炉；推钢机；液压系统；可靠性；安全性 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） ii 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） iii the design of pusher abstract aiming at the poor running reliability, working parts heavy wear and large maintenance as well as so many adjustment etc. problems of ram of heating furnace in no.1 rolling plant of shiheng special steel plant.the mechanival driving ram has been revamped. driving mechanism of hydraulic ram and the crucial questions to be control in design are emphatically introduced, it can be used for reference in same industry beating furnace. carry out the directive rules calculating the operation being more entire than having examined, having brought forward the same stuff finally on every main component and part and assemble the scheme being maintained. the transtormed pusher can satisty the needs of products with its high synchro precision, low- noise and vibration, reduce energy consumption and increase reliability of the hydraulic system, and good result has been gotten. keywords: heating furnace ram; pusher; hydraulic system; reliability; secunity 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） iv 目目 录录 摘 要 i abstract iii 目 录 iv 第一章 绪论 1 1.1 线材生产的基本知识 1 1.2 高速线材轧制工艺流程 1 1.3 本次设计推钢机的类型特点 3 第二章 方案选择 5 2.1 推钢机的形式和特点 5 2.2 推钢机的主要技术参数 6 第三章 液压系统的设计 9 3.1 现有推钢机的工艺参数 9 3.2 液压系统的初步设计 9 3.3 确定液压系统参数 9 3.4 液压缸选型 11 3.5 拟定液压系统图 11 3.6 选择液压元件 12 3.6.1 选择液压泵和电机 12 3.6.2 元、辅件的选择 12 3.6.3 确定管道尺寸 13 3.6.4 油箱容积的确定 13 第四章 推杆的计算 14 4.1 推杆的稳定性计算 14 4.2 推动梁的选择 17 4.3 推头材质的选用及焊接 18 4.3.1 推头材料选择 18 4.3.2 推头的焊接 18 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） v 4.3.3 推头焊缝强度计算 19 4.3.4 推头的连接部分 19 4.3.5 推头安装调整 20 第五章 齿条齿轮传动设计计算 21 5.1 齿轮齿条传动的概述 21 5.2 原始数据的确定 21 5.3 主要几何参数的计算 22 5.4 齿轮齿条传动的强度计算 24 5.5 接触疲劳强度校核 25 5.6 齿条齿轮传动的弯曲疲劳强度校核 29 第六章 轮轴的设计 33 6.1 导向轮轴的计算 33 6.1.1 基本参数的确定 33 6.1.2 选择轴的材料 33 6.1.3 初步估算轴径 33 6.1.4 轴的结构设计 34 6.1.5 轴受力分析 34 6.1.6 轴的疲劳强度校核 38 6.1.7 轴的静强度校核 40 6.1.8 轴的刚度校核 40 6.1.9 绘制工作图 40 6.2 齿轮轴的校核 40 6.2.1 齿轮轴的外力分析 40 6.2.2 内力分析及危险断面的确定 42 6.2.3 齿轮轴的强度校核 43 第七章 推钢机的规程与维修 44 7.1 推钢机的规程 44 7.1.1 推钢机工作注意事项 44 7.1.2 退刚机常见事故与处理 44 7.1.3 推钢机的点检维护 44 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） vi 7.2 推钢机的维修 46 7.2.1 维修准备 46 7.2.2 推钢机拆卸 46 7.2.3 零部件清洗检查 47 7.2.4 安装调试 47 结 论 48 参考文献 49 致 谢 50 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 线材生产的基本知识线材生产的基本知识 我国现行有关标准规定， 直径为 59 毫米是盘圆卷状态的热轧圆钢称为线材， 它是 热轧型钢中断面尺寸最小的一种， 线材因以盘卷状交货， 故又称为盘条。 线材用途很广， 在国民经济各部门中线材占有重要的地位。有的线材轧制后可直接使用，主要做钢筋混 凝土的配筋和焊接结构件用，例如经过拉拔成各种钢丝，再经过冷锻及捻制成为弹簧等 等。线材应用范围不仅相当广泛，而且用量也大。据有关资料统计，各国线材产品产量 占全部热轧材总量的 5.3%15.3%。例如美国约占 5%，日本约占 8%，英国和饿国约占 9%，西德约占 11%，法国约占 14%，我国约占 10%左右。 高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物，是冶金技术、电控技术、机械 制造技术的综合产物。高速轧机的特点是：高速、单线、无扭、微张力、组合结构、碳 化钨环和自动化。产品特点是盘重大、精度高、质量好。通常高速线材轧机的工艺特点 可以概括为连续、高速、无扭和控冷，其中高速轧制是最重要工艺特点。实现高速首先 是设备，如推钢机、加热炉、精轧机、夹送辊、吐丝机要能适应高速运转。推钢机的可 靠性和工作能力直接影响了线材轧制速度。 1.2 高速线材轧制工艺流程高速线材轧制工艺流程 钢坯运入成批称重入库存放炉前上料钢坯质量检查单根称重加热 粗轧切头尾中轧预精轧切头尾精轧穿水冷却吐丝成圈散卷控冷集 卷切头尾压紧打捆卸卷入库 从工艺流程可以看出推钢机主要是在线材生产的加热环节起重要作用， 高速线材轧 机的主要特点为：高速、单线、无扭轧制、组合结构小、辊径宽度小、延伸大、轧件尺 寸波动小。 碳化钨有很高的耐磨性， 轧出的线材表面光滑。 线材是热轧生产中断面最小， 长度最大， 而且是盘成卷状的产品， 其断面主要是圆形， 也有六角、 方形和异形断面的。 圆形断面线材的规格是2 zz mmp a= 总 533mm ，经常生产的是59mm ，盘 卷内径为 700mm 以上，外径为10001400mm盘重为 100- - 300kg 不等。线材按用途 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 2 分热轧状态和经二次加工制订，导金属制品两种。后者要求断面形状和尺寸准确。目前 的技术已能将线材断面尺寸公差和圆度控制在0.1mm，长度公差在0.2mm以内。 1）一般工艺流程如下： 图 1.1 线材生产的工艺流程 2）摩根高速线材轧机的工艺流程如图 1.2 所示： 称重 装料 加热 轧制 冷却 卷取 运输道冷却 检查 打捆 称量 入库 控制冷却 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 3 图 1.2 摩根高速线材轧机的工艺流程 1.3 本次设计推钢机的类型特点本次设计推钢机的类型特点 推钢机位于钢坯和加热炉之间，是步进式加热炉的重要辅助设备，所以推钢机推头 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 4 必须承受高的温度和压力。由于科学的进步和生产力的提高，加热炉以及其它设备的不 断改进和完善大大提高了生产的效率， 同时过去老式的推钢机工作能力慢慢的不能满足 当前的生产要求。 液压推钢机是冶金轧钢生产线上将钢坯推进加热炉内进行加热的专用设备， 它充分 使用了液压油缸和液压系统的出力大，体积小操作方便的优点。使推料工序得到减化， 同时也降低了设备成本，与老式机械推钢机相比，占地面积缩小到原来的 1/21/3、设 备投资节约一半 、备件费用是机械推钢机的 1/61/10。液压推钢机使用操作方便、使 用性能长期稳定。 液压推钢机能很好解决在高温、高粉尘下工作油缸的密封、主机导向部位的密封及 磨损的问题，它结构简单,操作方便,刚性好,效率高,性能长期稳定,可单机使用,亦可双机 并用,多机并用,是新型钢铁企业解决占地面积小、厂家投资少的理想设备。 所以现急需设计一种推力大，而且运行可靠，体积小现代推钢机。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 5 第二章第二章 方案选择方案选择 2.1 推钢机的形式和特点推钢机的形式和特点 用来向连续加热炉中装出原料的机械设备称为推钢机。对于端出料的加热炉，推钢 机的作用是将原料由炉尾推进炉内，经加热后由炉前顶出；对于侧出料的加热炉，推钢 机将原料推至出料位置，再由出钢机将原料从侧出口处推出炉外。 推钢机的种类很多，有螺旋式的，齿条式的，液压式等。不同形式的推钢机有着不 同的优缺点，例如齿条式推钢机的特点是：传动效率高，使用可靠，维护量小。根据现 场多年使用推钢机的经验，当推力大于 200kn 时不用齿条式为宜。各种推钢机的类型 及结构特征如表 2.1 所示。 表 2.1 推钢机的类型及结构特征 序 号 型 式 结构及操作特征 适用对象 1 螺 旋 式 由螺杆螺母机构推动钢料，结构简单、重量轻、易于制 造。但传动效率低，零件易磨损，推力、推速和行程均 较小，应用受到限制。 适用于小型、 线材车间， 推力 在 20 吨以下。 2 齿 条 式 由齿条齿轮系统推动钢材，传动效率高，工作稳妥可靠， 不需经常维修，推力、推速及行程较大，但结构复杂， 自重大。 适用于推力在 20 吨以上大中 型型钢车间及钢板车间。 应用 较广。 3 杠 杆 式 采用曲柄连杆结构推动钢料，结构复杂。重量较大，行 程较小，但推速高、操作灵活。 适用于线材及小型车间推动 长坯料。 4 液 压 式 由液压缸推动钢料，结构简单，重量轻，工作平稳，调 速方便。需设置液压站，液压元件供应困难。 适用于各轧钢车间， 各种吨位 均推荐采用。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 6 由于要求推力比较大，所以推钢机设计首先选择齿条式的推钢机；但是齿条式推钢 机存在着一些问题： 1）由于齿条行程较长在运行过程中容易出现“前倾”或“后仰”现象；同一钢坯 推头的四个托轮在安装调整时较为困然，很难保证四个托轮上轮面在同一个标高上。以 上因素直接影响到开式齿轮与齿条的正常啮合， 致使齿面磨损加快并偶有断齿现象的发 生。 2）钢坯受冷热变形等各方面影响，平直度存在一定的误差，而齿条之间与钢坯推 头之间均为“硬”性联接，彼此间传动不能很好地互相补偿及自动调节，造成齿条施压 力不均。同时推钢机的工作环境较差，氧化铁皮、煤粉等固体颗粒较多致使齿面磨损严 重。 3）该设备的部件连接环节繁杂、结构不紧凑、安装及传动误差较大，设备的运行 稳定性差，剧烈的振动使轴承座经常联接松动、轴瓦磨损严重，大大增加了维修、调整 工作量 4）在实际生产过程中，一般要求推钢机的回程速度快，推进速度慢，而此传动形 式的推钢机不易实现调速，因此对生产节奏影响很大。 由于对推钢机的各项性能提出了更高的要求，同时安装空间也受到了限制。如果继 续使用机械式传动推钢机，不但无法克服以上其所固有的种种缺陷外，还将使设备投资 费用增加，设备的运行可靠性无法保证。最后针对齿条式推钢机的缺点及液压传动的特 点，决定设计一套液压式传动的推钢机来代替齿条式的推钢机。 近几年来推广采用液压式的推钢机， 这是因为推钢机的往复直线运动很容易由油缸 来实现，且油缸是一种简单，可靠，轻便的机构。液压式推钢机的优点：设备质量小， 机构灵巧，尺寸紧凑，占地面积小；易于实现无级调速；易于控制过载；能自行润滑， 调压方便。 2.2 推钢机的主要技术参数推钢机的主要技术参数 推钢机的主要技术参数有三个：推力、推速和行程。 （1）推力 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 7 推力可由下式计算： qrp8 . 9= （2.1） 式中， p推钢机推力，n； 摩擦系数， 一般取 0.60.7； r附加阻力系数，如新炉滑道表面较粗糙时，可取 1.3； q坯料质量，t。 （2）推速 推钢机推杆的运动速度称为推速，推钢机的速度取决于以下三个方面的因素： 1) 原料的断面形状和断面尺寸； 2) 加热炉生产率； 3) 轧制周期及出料方式。 在电动机正常负载的情况下推进通常采用 0.10.12m/s。对于小吨位推力的推钢机， 螺旋式推钢机的推速比齿条式推钢机的推速低些。一般来说，影响推钢机生产率的主要 因素是推钢机返回的空载时间。为了提高产量，中小型轧钢车间加热炉用的推钢机的返 回速度可取得比推速大一倍以上的速度，以缩短空载时间。采用液压式推钢机其速度的 改变较为简单、方便。推钢速度可参考下列范围选取： 断面高为 3090mm 的钢坯（锭） ，v=4060mm/s； 断面高为 100160mm 的钢坯（锭） ，v=60100mm/s； 端面高为 200300mm 的钢坯（锭） ，v=100120mm/s。 （3）推程 推程是指推杆运行的距离，推钢机的推程通常采用 1.55m，其大小取决于上料方 式： 1) 如采用吊车直接上料，其工作行程根据每次吊钢的数量及规格来确定，一般都 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 8 大于每次装料的总宽度； 2) 如采用辊道上料，最大行程比工作行程大 3001200mm（根据检修要求推头退 到外侧所需的长度来决定） ，行程应大于辊道的宽度，并加上钢料翻钢，排钢所需要的 操作距离及推钢机退回时原料的弹回量等距离之和来确定。参考表格如表 2.2： 表 2.2 推钢机基本参数系列（v=m/s） 推 力 吨 50 102 202 302 402 502 752 1002 1502 2002 2502 推 速 0.1 0.06 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 推 进 0.07 0.04 0.06 0.07 0.07 0.07 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 回 退 0.14 0.08 0.12 0.14 0.14 0.14 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 推程（m） ：1、1.5、2、2.5、3、4、5 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 9 第三章第三章 液压系统的设计液压系统的设计 3.1 现有推钢机的工艺参数现有推钢机的工艺参数 1) 总推力：2100kn； 2) 工作行程：1750mm; 3) 液压缸行程：2250mm; 4) 推进速度：65mm/s; 5) 回退速度：200mm/s; 3.2 液压系统的初步设计液压系统的初步设计 根据总推力 f=2100kn，初步设计推钢机由六个液压缸组成，要求六个液压缸做到 同步，选用机械联结的同步回路。该系统负载不稳定，速度需要调节，选用节流阀控制 系统的速度。一个油缸的工作负载 1 f = 6 f = 6 2100kn =350kn （3.1） 3.3 确定液压系统参数确定液压系统参数 1）初选液压系统的工作压力，设 1 p =16m a p 2）确定液压缸尺寸 根据油缸受力平衡方程，得出 1 a = )( 21 1 ppcm f （3.2） 式中， 1 p 液压系统的工作压力， a mp ； 2 p 回油背压（即液压缸有杆腔的油压） ， a mp ，设 2 p =2.5 a mp ； 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 10 cm油缸的机械效率，取 cm=0.8。 则 1 a = 6 3 10)5 . 216(8 . 0 10350 =324 2 cm （3.3） mmcm a d203 3 . 20 32444 1 = = （3.4） 根据机械零件设计手册 ，活塞直径取mmd220= mmdd1542207 . 07 . 0= 根据机械零件设计手册 ，活塞杆直径 d 取标准直径，取mmd160=，则 222 1 38022 44 cmda= 222 2 20116 44 cmda= 有杆腔的活塞面积 2 21 179cmaaa= 3）确定液压缸流量 smmsmavq 332 111 106 . 7038 . 0 2 . 0 =min456l= min1501047 . 2 038 . 0 065 . 0 332 122 lsmmsmavq= 一个液压缸的功率为 缸 p 2 1 1 21 )(q cma f pqpp+= 缸 （3.5） = 33 3 6 101047 . 2 ) 038 . 0 8 . 0 10350 105 . 2( + =35kw 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 11 六个液压缸所需功率 kwp210635= 。 （3.6） 3.4 液压缸选型液压缸选型 根据以上计算可知工作液压缸是重型液压缸，选差动缸，为了确保工作的可靠性， 最大工作压力为 25mpa，装配型式选用 jg 即脚架固定式，行程 s=2250mm.所以选择 液压缸型号为：c25jg220/1602250mih 上，其结构图如 3- 1 所示。 图 3- 1 液压缸结构图 3.5 拟定液压系统图拟定液压系统图 1）调节方式 由上述计算得知，该液压系统流量较大，压力也较大故选择节流阀调速，又因为出 油口节流有液流阻尼，它的动刚度比进油口节流调速回路好，因此选择回油口节流的节 流阀调速回路。 2）油路的循环形式 由于选用了节流回路，此系统必为开式循环。 3) 液压泵型式的选择 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 12 该系统一个工作循环过程中流量变化比较大，因此选用变量泵。 4）速度换接方式 因为该系统流量大故考虑用电液换向阀，电液换向阀换向灵敏度高，液压冲击小。 3.6 选择液压元件选择液压元件 3.6.1 选择液压泵和电机选择液压泵和电机 1）确定液压泵的工作压力 已知油缸最大工作压力为 16mpa，进油管路压力损失为 2mpa，故液压泵的工作压 力 18216 1 =+=+=ppppmpa （3.7） 2) 液压泵的流量 max qkq= 泵 （3.8） 取 k=1.1（油泵漏油损失的系数） min5004561 . 1lq= 泵 3）选择液压泵电机 由公式： p n qp p 3- 10 = 泵泵 （3.9） kwp188 608 . 0 10105001018 336 = = 3.6.2 元、辅件的选择元、辅件的选择 1）电液换向阀 2）溢流阀 3）单向节流阀 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 13 4）单向阀 5）二位二通换向阀 6）油缸 7）压力继电器 3.6.3 确定管道尺寸确定管道尺寸 根据 qq d= 3 1013 . 1 4 总压油路，设 v=3m/s 则 mmd 1 . 77 3 10 8 . 22 1013 . 1 3 3 = = （3.10） 选油泵出口的压油管路为380的无缝钢管。 分支压油管路，设 v=3m/s 则 mmd 3 . 50 3 106 . 7 1013 . 1 3 3 = = 分 选8 . 160的无缝钢管。 总回油选smv/2= 回 则 = = 2 22 . 010179 1013 . 1 4 3 回 d83mm 选 =1004 的无缝钢管，分回油管选5 . 250的无缝钢管。 3.6.4 油箱容积的确定油箱容积的确定 按经验公式：5001010=qv3=15000l。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 14 第四章第四章 推杆的计算推杆的计算 首先选择推杆必须保证其的强度和刚度。另外因为推钢机的工作行程长，推杆长将 近 7 米，这为加热处理带来了极大的困难（现在条件没有这么深的炉子） ，制作时可以 将推杆分成两段（推动梁和推杆）在热处理，粗车后将两段接头用螺栓联接。推钢机的 受力简化如图 4.1 所示。 图 4.1 推钢机的受力简图 4.1 推杆的稳定性计算推杆的稳定性计算 （1） 选择材料 初选材料 zg270500 为制作推杆，材料的机械性能： s =270mpa， b =500mpa， %=18， %=25， 2 350mkjak=，并且以圆钢来计算。 （2）推杆推动钢坯运动时主要是受到轴向的压力，当压力逐渐增加到某一极限值 时，推杆的直线平衡变为不稳定，由已知推钢机的总推力knf2100= 总 ，即一根推杆 所承受的推力为： 2 f 1 f 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 15 knkn f f3502100 6 1 6 1 = 总 （3）推杆的许用强度为 =mpa b 500=，则 pa n n f a 6 3 105006 102100 = 总 =7 2 cm =700 2 mm （4.1） mm a d30 70044 = = 式中，d推杆的最小许用直径。 很显然，此时的计算只考虑推杆的强度，并没有考虑推杆受静压力时稳定性问题。 （4）考虑推杆静压稳定时，按下式计算： 2 lf ei k = 稳 （4.2） 式中， 稳 k稳定安全系数，钢取 1.5 3； 稳定系数，=20.19； 1 f 推杆承受的实际推力，n； l推杆的全长，mm； i推杆最小截面处的抗弯截面惯性矩， 64 4 d i =。 因为压杆的中点， 增加一个中间支座 （齿轮， 导向轮） ， 相当于推杆长度变为 2 l l =， 推杆的临界压力变为 2 2 2 2 4 ) 2 ( l ei l ei fcr = （4.3） 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 16 所以 2 1 2 1 4 2 lf ei l f ei k = ）（ 稳 ，取 稳 k=2，即：2 64001035019.20 1024 23 5 = n impa i= pa n 65 23 101024 64001035019.202 =723.6 由公式： i= 64 4 d （4.4） 所以 d= = 44 7246464 i 11.0cm=110mm 与上述按强度计算的推杆直径相比较，取大值，即取 d=110cm 作为推杆的最小计 算直径。 （5）选择合理的截面形状 从欧拉公司 2 2 l ei fcr =，看出截面的惯性矩 i 越大，临界压力 cr f 越大。从经验公 司又可以看到柔度越小，临界压力越高。由于 i l =，所以提高惯性半径i的数值就 能减小的数值。可见，如不增加截面面积，尽可能地把材料放在离截面型心较远处， 以取得较大的 i 和 i，就等于提高了临界压力，则空心环行截面就比实心圆截面合理。 如图 4.2 所示。 图 4.2 推杆截面 d=110mm d=150mm, d =100mm 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 17 即 2 22 444 ddd = ，取 d=150mm； 则由以上公式 102 =dmm,圆整得= d100mm。 4.2 推动梁的选择推动梁的选择 （1）考虑到安装导向轨和齿条的固定，分别在梁的上下表面加工槽沟，下表面安 装齿条所以槽沟长度应与齿条长度相同，大小为 2750mm；上表面安装导向轮的导轨所 以加工导轨槽为 2260mm；为了减小推钢时梁的摩擦在梁的安装上导向滚轮，根据梁的 尺寸直接选用成品直径为 90mm 的滚轮， 在梁的两侧加工长度为 2906mm， 宽为 90mm 的滚动槽。梁的总长度直接取 3335mm，两端分别与液压缸活塞杆和推杆联接。所以梁 的截面图如图 4.3 所示。 图 4.3 推动梁的截面图 （2）滚轮轴承的选择 滚轮轴承直接根据滚轮直径选择成品型号为 kr90p。 （3）推动梁与液压缸活塞杆联接 首先将液压活塞杆与推动梁两段的接头处分别加工成内、外螺纹，将螺纹旋入后， 进行调整联接的平直度并在接头处打坡口，焊牢，焊缝要求按 yb/t036.10 标准的 级 规定探伤，焊后再进行精加工。注意接头位置应避开最大的弯矩和最大剪力点。 210mm 220mm 91mm 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 18 4.3 推头材质的选用及焊接推头材质的选用及焊接 4.3.1 推头材推头材料料选择选择 推头及推头连接板采用 2cr25ni20si2，属于奥氏体耐热钢。 4.3.2 推头的推头的焊接焊接 为了保证焊缝熔透， 将推头连接板坡口加工成如图 4.4 所示尺寸。 焊前用氧- 乙炔火 焰将工件预热到 150 o c，用点温度计检测预热温度；推头及推头连接板相焊，属于同 类组织的钢焊接，考虑该焊缝处处于高温区，要求焊缝具有较高的抗疲劳性能，同时 图 4.4 焊缝坡口形式及尺寸 也考虑到焊缝与母体材料成分相近， 选用 a507 焊条较为合适， 这种焊材含 mo 量最高， 具有较高的热强性，若无 a507 可用 a407 或 a402 代用。焊前焊条烘干到 250350 o c， 保温两小时，放入保温筒内，随用随取；为防止焊接变形，两边要交替焊接；打底焊电 流要大些，尽量压低电弧，不做摆动，保证根部焊透；清理层间渣皮、缺陷等，并注意 保持层间温度； 为防止焊缝产生热裂纹， 打底焊以后各层的焊接应采用小电流， 宽焊道， 薄焊层的操作方法。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 19 4.3.3 推头焊缝强度计算推头焊缝强度计算 计算焊缝强度时，假定焊缝处的应力分布是均匀的，且不计残余应力的影响。这是 因为焊缝附近的应力分布非常复杂，应力集中及应力很难确定，上述假定可使计算大为 简化，如图 4.5 推头的受力简图。 如图 4.5 推头的受力简图 （1）许用应力的确定 根据机械设计表 91 查得该类型焊缝静载荷的许用应力 =200amp，许 用剪切力为 =140mpa。 （2）参数的确定 静载荷 f=350kn，根据焊缝的长度 l=70mm，查新编机械设计手册图 46 得 k=20mm。 （3）强度计算 由公式 kl f 47 . 0 = 07 . 0 02 . 0 47 . 0 10350 3 （4.5） =89.3mpa= k取 5 . 2=。 （4）截面模数 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 39 由零件设计计算实例表 1512 查得 3 4 . 75 cmz =， 3 160cmzp=。 （5）应力副 z m = = 4 . 75 4 . 14836 =196.8mpa （6.6） 0= m p m z t 2 = 1602 2000 =6.25mpa （6.7） （6）弯曲应力安全系数 m s k s 1 1 + = （6.8） = 0 8 . 196 7 . 05 . 2 85 . 1 240 + =1.45 （7）扭转应力安全系数 m s k s 1 1 + = （6.9） = 25 . 6 180 140 25 . 6 7 . 05 . 2 64 . 1 140 + =13.1。 （8）弯扭合成安全系数 22 ss ss s + = 22 1 . 1345 . 1 1 . 1345 . 1 + =1.5 （6.10） 所以强度足够。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 40 6.1.7 轴的静强度校核轴的静强度校核 由零件设计计算实例表 159 取静强度安全系数 0 s =1.4 d s m z s = 0 = 14885 300 4 . 75 =1.5 （6.11） t z s sp = 0 = 2000 180160 =14.4 （6.12） 2 0 2 0 00 0 ss ss s + = 22 4 . 145 . 1 4 . 145 . 1 + =1.48 （6.13） 由于 0 s 0 s ，故静强度足够。 6.1.8 轴轴的的刚度校核刚度校核 轴的安全裕度较大，刚度较好，校核计算从略。 6.1.9 绘绘制工制工作作图图 根据工作要求确定各段轴径公差、表面粗糙度、过度圆角、中心孔型号、键槽尺寸 及公差，提出技术要求。 6.2 齿轮轴齿轮轴的的校核校核 根据齿轮的尺寸，初选轴径 180，带键槽，材料为 45 号钢，许用应力 =120mpa 6.2.1 齿轮轴齿轮轴的的外力分析外力分析 齿轮上的圆周力 t f 和径向力 r f 分别向 c 截面的形心简化可知，轴在水平和铅垂两 个平面发生弯曲变形，同时轴还有扭转变形，如图 6.3 所示。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 41 az r bz r a b t f c a b c z m a c b ay r by f r f c) d) e) a b c 200mm 200mmm y z x a b c r f t f a) b) 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 42 图 6.3 齿轮轴弯扭图分析 由计算得传递扭矩 t=1736mn 由公式 t 2 2 1 dft= 得圆周力 2 2 d t ft= 3 10360 17362 =9644n 径向力 r f =tgft= 0 209644tg=3510n 6.2.2 内力分析及危险断面内力分析及危险断面的确定的确定 （1）轴在水平面内弯曲的最大弯矩为 2 . 0 max = azz rm=2 . 0 2 t f