40t精炼炉测温取样枪设计中期报告

需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）题目：40t精炼炉测温取样枪设计1.设计（论文）进展状况本次论文要求设计精炼炉测温取样枪装置。测温取样枪主要包括运行小车、传动机构、取样枪、张紧装置、动力设备、支架及底座等。而传动机构将作为本次毕业设计中的重点以及难点来作为设计和研究。1.1 链轮传动：链轮传动的设计特点是能够保证较高的传动效率和传动精度，且能够实现较大距离的传动要求，本文链轮传动电机选用10KW的大功率电机，同过电机的正反转动完成取样枪的取样工作；通过减速器将电机的输入力矩增大，传递到有链轮轴相连的额两个链轮上两个链轮同步转动，保证较大的输入扭矩，通过链轮的转动带动滚子链连续的转动，使得安装在运行小车上的齿条跟着直线行走，从而带动安装在运行小车上的取样枪完成上下运动，链轮传动设计如图1.1所示。图1.1 链轮传动机构1.2 液压传动：液压传动是取样枪内部完成取样枪的取样工作而设计，机构通过链轮的传动将取样枪深入精炼炉内需要取样的位置，到达指定位置后通过控制液压传动装置进行取样，取样的过程是液压缸推动取样枪头深入预热废钢，然后液压装置在拉动取样枪头退出，在退出的过程中带出样本，完成取样工作；液压缸底座安装于取样枪座，推杆与取样枪头相连，由于其稳定的传动特点使得所取样本能够稳定带出，具体结构如图1.2所示。图1.2 液压传动机构2 选型计算：2.1 滚子链选型相关参数表1.3.滚子链的基本参数链号节距mm排距mm滚子外径mm内链节内宽mm销轴直径mm链板高度mm极限拉伸载荷(单排)N每米质量(单排)qkg/m08A12.714.387.957.853.9612.07138000.610A15.87518.1110.169.45.0815.0921800112A19.0522.7811.9112.575.9518.08311001.516A25.429.2915.8815.757.9424.13556002.620A31.7535.7619.0518.99.5430.18867003.824A38.145.4422.2325.2211.136.21246005.628A44.4548.8725.425.2212.742.241690007.532A50.858.5528.5331.5514.2948.2622240010.140A63.571.5539.6837.8519.3460.3334700016.148A76.287.8347.6347.3523.372.3950040022.62.2 电机选型依据根据取样枪运动轴所计算的、要求电机的转速、负载额定力矩、加减速特性、额定功率、加速功率等参数选择电机型号。有关各类电机主要特点及性能、结构特点、用途和使用范围、使用的电机如表1.4所示。表1.4电机类型名称主要特点及性能结构特点用途及使用范围驱动器小惯量直流永磁伺服电机电机的惯量小，理论加速度大，快速反应性好，低速性好，调速比可达1:10e4范围，但低速输出力矩不大转子直径小，惯量小适用于对快速性要求严格而负载力矩不大的场合直流PWM伺服驱动器SCR变压驱动器有绕组永磁直流伺服电机转动惯量小，快速响应性能好，转子无铁损，效率高，换向性能好，寿命长，负载波动对转子影响小，输出力矩平稳无铁芯，具有轴向平面间隙可频繁启制动，正反转工作，响应迅速，适用于机器人、数控等直流PWM伺服驱动器，SCR变频驱动大惯量永磁直流伺服电机输出力矩大，转动波动小，机械性能硬度大，可以长时间工作在堵转环境力矩电机，转子较粗适用于驱动力较大的场合，因可不用齿轮传动，消除了齿轮间隙直流PWM伺服驱动器，SCR变频驱动反应步进电机将电脉冲信号直接转换成转角，转角与脉冲数成正比，输出力矩较大电机转子无转矩，有永磁体直接构成转子磁极用于数字控制系统中作为执行单元，如数控机床、机器人、开环控制直流PWM伺服驱动器，SCR变频驱动同步交流伺服电机转速和定子绕组所建立的旋转磁场严格同步，从低度到高度，定子绕组可通过大电流，故起止动转矩不降低，可频繁起止动转子由永磁体构成，定子有三相，转子比较细主要用于中小容量的伺服驱动系统中，如数控、机器人等交流PWM伺服驱动器异步交流伺服电机转速永远低于定子绕组所建立的旋转磁场，结构简单，容量大。，价格低定子有对称三相绕组组成用于数控机床等大容量场合交流PWM伺服驱动器2.3液压系统设计液压执行元件大体分为液压缸和液压马达，前者实现直线运动，后者实现回转运动。二者的特点及适用场合见表1.5：表1.5常用液压缸名 称特 点适 用 场 合双活塞杆液压缸双向对称双向工作的往复场合单活塞杆液压缸有效工作面积大、双向不对称往返不对称的直线运动，差动连接可实现快进柱塞缸结构简单单向工作，靠重力或其它外力返回摆动缸单叶片式小于360双叶片式小于180小于360的摆动小于180的摆动链轮马达结构简单、价格便宜高转速、低转矩的回转运动叶片马达体积小、转动惯量小高速低转矩、动作灵敏的回转运动摆线链轮马达体积小、输出转矩大低速、小功率大转矩的回转运动轴向柱塞马达运动平稳、转矩大、转速范围宽大转矩的回转运动径向柱塞马达转速低，结构复杂，输出转矩大低速大转矩回转运动本设计因为取样枪的形式为直线推动形式，具有2个自由度，一个转动转动，1个移动自由度。同时考虑取样枪的工作载荷和工作现场环境对取样枪布局以及定位精度的具体要求以及计算机的控制的因素，取样枪的移动用电机驱动实现，取样枪枪头的取样运动用液压驱动实现。因此，取样枪枪头采用单活塞杆液压缸，来实现往复运动。3.选型计算3.1 滚子链选型计算根据其功率以及工作时的转速情况，从表1.3选取并确定滚子链带型号为A型。其节宽=38.1mm，排距b=45.44mm,滚子外径h=22.23mm.内链宽bn=25.22mm。3.1.1带速v带速不宜过低或者过高，一般应使v=525m/s范围内最为适宜,最高则不超过30m/s.计算带速v=4.43m/s （3.1）故满足要求。3.1.2计算链轮直径根据文献3查表8-8选取主动轮直径=2200mm,则从动轮直径=1220=220mm。3.1.3确定链轮的基准长度及计算中心距a根据具体设计尺寸及三角形定理可得：=即=725mm= （3.2）代入数值计算得：=1876.91mm，查表8-2选取带长=1800mm。3.1.4验算链轮上的包角链轮包角= （3.3）带入计算得：=172.56120满足要求。3.1.5确定链带的根数zz= （3.4）式中：-当传动比不等于1时，单根滚子链额定功率的增量，； -当包角不等于180时的修正系数； -当带长不等于实验规定的特定带长时的修正系数； -工作情况系数。带入各个数值计算得：叶轮带轮=1.87，取=2；3.2 电机及减速器选型计算链轮转速v=2r (3.5)其中=470r/min=7.83r/s ，r=0.295m 带入计算得：v=14.52m/s根据生产能力的要求，生产能力：G =1t/h ，即G=0.278kg/s经过文献1参考可初步得到叶轮的功率=1200w根据文献6查询所得链轮的效率=0.96,轴承的效率是=0.98,机械传动中的杆传动效率是=0.80。=1285.86w (3.6)电机传动机构在工作时主要载荷有惯性力矩，摩擦力矩和重力不平衡力矩。机构速度设计为20mm/s，减速器传动比为100:1，行程为1130mm。工件时最大力矩M=100Nm，可得电机最大力矩为1Nm，由电机回转半径r为43mm，可知角速度为46.5r/s，角加速度为4.3r/s2,由此可以计算各载荷的力矩。3.2.1.惯性力矩：计算对电机轴的转动惯量，即对回转轴线的转动惯量：J=mr2 （3.7）其中J为转动惯量，m为电机带动回转质量，r为回转半径。计算的转动惯量为4.3Kg mm2惯性力矩为转动惯量与角加速度的公式为：MJ=J （3.8）其中MJ为惯性力矩；J为转动惯量；为角加速度。计算得惯性力矩MJ=1.85Nm。3.2.2.摩擦力矩电机传动机构的摩擦主要为轴承内部的摩擦，本文所设计的电机传动装置轴承选用深沟球轴承61910-ZE型轴承，其额定载荷Cr=14.5KN，Cor=11.7KN，直径D=62mm。由此可计算摩擦力矩为：MF=GD （3.9）其中MF为摩擦力矩；为动摩擦系数；G为轴承承载质量；D为轴承大径。计算得摩擦力矩MF=0.124Nm。3.2.3.重力不平衡力矩由于负载与电机回转轴不在同一轴线上，使得电机在工作时产生重力不平衡力矩，有公式可计算重力不平衡力矩：MG=GD （3.10）其中MG为重力不平衡力矩；G为不平衡重力；D为重心偏移轴的距离。计算得重力不平衡力矩MG=5.6Nm3.2.4.总负载力矩总负载力矩为M=MJ+MF+MG=7.574Nm1.若传动负载作回转运动负载额定功率： （3.11）负载加速功率： （3.12）负载力矩（折算到电机轴）： （3.13）负载GD（折算到电机轴）： （3.14）起动时间： （3.15）制动时间： （3.16）式中，-为额定功率，KW；-为加速功率，KW；-为负载轴回转速度，r/min；-为电机轴回转速度，r/min；-为负载的速度，m/min；-为减速机效率；-为摩擦系数；-为负载转矩（负载轴），；-为电机启动最大转矩，；-为负载转矩（折算到电机轴上），；-为负载的；-为负载（折算到电机轴上）；-为电机的；具体到本设计，因为步进电机是带动链轮轴的回转，传递运动形式属于第二种。下面进行具体的计算。因为链轮轴回转运动存在摩擦力矩，在回转圆周方向上不存在其他的转矩，则在回转轴上有； （3.17）式中，-为滚动轴承摩擦系数，取0.005；-为取样枪本身与负载的重量之和，取100；-为回转轴上传动大链轮分度圆半径，R=240；带入数据，计算得=0.12；同时，腰部回转速度定为=5r/min；传动比定为1/120；且， 带入数据得：=10.45667。将其带入上式，得： 启动时间 ； 制动时间 ；折算到电机轴上的负载转矩为：。3.3 液压传动计算液压泵的计算3.3.1.确定液压泵的实际工作压力 （3.18）式中，-计算工作压力，前以定为；-对于进油路采用调速阀的系统，可估为（0.51.5），这里取为1。因此，可以确定液压泵的实际工作压力为 （3.19）3.3.2.确定液压泵的流量 （3.20）式中，-为泄露因数，取1.1；-为取样枪工作时最大流量。 （3.21）经计算得 =3.140带入上式得 3.3.3.确定液压泵电机的功率 （3.22）式中，-为最大运动速度下所需的流量，同前，取为3.140；-液压泵实际工作压力，5；-为液压泵总效率，取为0.8；带入数据计算得： =。2.存在问题及解决措施存在的问题：在计算链轮转动与取样枪移动的转换计算，从而进一步确定取样枪时，通过查阅相关资料找到了一些计算方法及公式，但是要得出确切的整个计算过程还需要一些精力和时间，并且计算量大也较为复杂。我会认真的参考资料积极地和同学讨论，向各位老师请教。还有就是目前的装配图还不是很符合要求，还有待进一步完善，并且装配图的各部分的结构的尺寸还不能确定，只能体现他们的装配关系，要得出