卸料器的设计及改进-毕业论文.doc

毕 业 论 文题 目 卸料器的设计及改进 院系名称： 机电工程学院 专业班级： 机械工程及自动化 03112 学生姓名： 朱 宁 学 号： 200311206 指导教师： 王一慧 2006 年 月 日1henan university of technalagy 2006届毕业设计论文河南工业大学毕 业 设 计（论 文）任 务 书系别：机电工程学院学生姓名朱宁专业班级机制专03112学院名称机电工程学院题 目螺纹抛光机设计课题来源自主选题课题性质工程设计指导教师王一慧同组姓名主要内容主要工作内容：1. 总体方案设计，2. 抛光电机及带动电机选择 3.夹具部分设计 4 . 支架设计6 . 电控系统设计。任务要求1. 大量收集有关卸料器方面有关资料，能懂卸料器的结构、特点、使用情况。2. 具有机械工程设计，机械制造技术方面的理论基础，熟练使用autocad设计软件 3. 设计绘制完成卸料器总装配图及夹具部件图和主要零件图，图纸总量不少于3张0号图纸。要求全部采用计算机绘图 4.要求撰写文件：毕业设计说明书， 毕业设计说明书不能少于8000字（不含计算公式和图表）。参考文献收集的资料，开始动手为设计做准备根据公司材料，完成卸料器的总体设计（a0）完成主要零件的设计相当于3张a0图纸的工作量完成设计说明书的编制3月1 日-3 月14日 调研、收集资料，完成开题报告。3月15日-4 月18日 完成卸料器的总体设计4月19日-5 月16日 完成主要零件的设计5月17日-6 月3日 完成设计计算说明书的编写6月3日-6 月6 日 准备答辩审查意见指导教师签字： 教研室主任签字： 2006 年 4 月 14 日 说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页目 录1. 设计任务书 -12. 摘要 -33. 前言 -44. -64.1 -64.2 -74.3 -74.4 -84.5 -84.6 -95. -105.1 -105.2 -115.3 -125.4 -146. -156.1 -146.1.1 -146.1.2 -146.2 -156.2.1 -156.2.2 -176.2.3 -196.2.4 -206.2.5.y - 216.毕业设计总结-227. 致谢 8.参考文献 -222. 摘 要 卸料器用于输送机中部任意点需卸料的地方，电液单侧犁式卸料器是安装在输送机上执行卸料及控制物料流向的机械配套产品。积增大，强度降低。卸料器可广泛应用于电力、冶金、煤炭、化工建材和码头等行业中，该产品具有结构合理，动作灵活、工作可靠、运行平稳、卸料干净、维修方便、能有效地克服输送带溢料等特点，可就地操作和远方程控。主要介绍它的工作原理、结构及特点。还有运动过程。卸料器的分类及其部件的设计计算和符号单位。在原有的基础上对电液单侧卸料器进行改进，使它克服 了老式卸料器犁料不尽、刮皮带以及电动推杆过载能力差，常烧毁电机，顶弯丝杠，机械易损坏等缺点。为目前国内最先进的一种卸料器。卸料器的材料主要是钢板、槽钢、角钢等板材。它们主要由焊接连接。主要由电弧焊进行焊接。关键词 卸料器、卸料、犁头、焊接3. 引 言焦作某电厂有限公司建成投产，整个运煤系统将近半年来运行基本正常，但是煤仓储满，火车来煤不能及时卸车，积压火车厢现象严重。由于当初设计考虑汽车来煤向煤场卸煤，煤场的煤由推煤机推向卸煤沟，火车来煤只向卸煤沟卸煤，不能向煤场卸煤，因此在煤仓储满的情况下，容易造成火车厢积压。在煤炭日益紧张的情况下，电厂能多渠道储煤，保证煤场存储足够的煤，以便在短期缺煤的情况下，电厂还能正常发电。他们公司经过研究决定由我公司对其运煤系统进行改造，以便火车来煤向煤场储煤，解决火车厢积压现象。犁式卸料器采用电液推杆和双犁头卸料，单侧锁气漏斗的漏斗壁加高200毫米，防止卸料时撒料。煤从#4ab带式输送机两侧的锁气漏斗落下，沿落煤管到三通汇集到一块，再沿落煤管经过物料调节器落到#6带式输送机上。由于犁式卸料器到#6带式输送机高度落差在12米以上，为防止煤对#6带式输送机皮带的冲击，设计了物料调节器，其有翻板在重锤块的作用下减缓煤的下落冲击力；在#6带式输送机的落煤点安装缓冲床也来减缓煤对皮带的冲击，保护皮带不被煤矸石、铁屑、木棍等扎坏撕裂。31.37米的带式输送机本可以考虑用螺旋拉紧装置，但考虑到螺旋拉紧装置的维护量大，工作可靠性没有车拉和垂拉高，选用了车式拉紧装置。我们公司所设计的带式输送机，我所设计的是卸料器。电液犁式卸料器是一种新卸料器，可配备于各种型式、带宽配带式输送机上可作为多点卸料装置，有双侧、右侧、左侧、偏心几种卸料方式广泛应用于电力、冶金、轧炭。但现该产品进一步克服了所有老式卸料器的不足点，改进了前后双犁头，锁紧装置、手电两用和机械式自锁的三种不同结构的安装方式，通过行走装置驱动可使卸料车移动到任意指定位置卸料，所以是目前国内最先进的卸料分煤机械。犁头部分的改进使卸料更干净。可调节犁刀的高低，以最佳面贴近皮带，工作时犁刀不会因煤的冲击力而抬起或抖动，避免了胶带被撕裂、磨损及漏煤现象。部分是目前国内最新专利产品手电两用机械式电动推杆。克服了电动推杆过载能力差、易烧电机、卡死顶弯丝杆等缺陷。普通电液推杆内外泄漏、不自锁、下滑、爬行等新的弊端。而手电两用机械式电液推杆，绝对自锁、无内外泄漏、过载能力极大、运行平稳等优点。电液犁式卸料器分为双侧犁式卸料器和单侧犁式卸料器，该设备是与胶带输送机配套使用的卸料设备。特别是组合型犁式卸料器，增加了副犁刀，使卸料更干净。该设备主要由电动推杆完成控制动作。4.卸料器4.1.dtii型固定式带式输送机dtii型固定式带式输送机是用于输送煤和码头货物的。它的部件是我所设计的卸料器。电液犁式卸料器是一种新卸料器，可配备于各种型式、带宽配带式输送机上可作为多点卸料装置，有双侧、右侧、左侧、偏心几种卸料方式广泛应用于电力、冶金、轧炭。我设计的这种主要用于dtii型固定式带式输送机。4.1.1dtii型固定式带式输送机的应用范围dtii型固定式带式输送机是通用型系列产品，可广泛用于冶金、矿山、煤炭、港口、电站、建材、化工、轻工、石油等各个行业。由单机或多机组合成运输系统来输送物料，可输送松散密度为5002500kg/m的各种散状物料及成件物品。dtii型固定式带式输送机适用的工作环境温度一般为-25+30。对于在特殊环境中工作的带式输送机，如要具有耐热、耐寒、防水、防腐、防爆、阻燃等条件，应另行采取相应的防护措施。dtii型固定式带式输送机均按部件系列进行设计。设计者可根据输送工艺要求，按不同的地形、工况、进行选型设计并组合成整台输送机。本系列部件可满足水平及倾斜的要求，也可采用带凸弧、凹弧段与直线段组合的输送形式。输送机允许输送的物料块度取决于带宽、带速、槽角和倾角，也取决于大块物料出现的频率。各种带宽适用的最大块度，本系列推荐按附表1选取。当输送硬岩时，当带宽超过1200mm后，一般应限制在各种的350mm，而不能随带宽的增长而加大，附表1 各种带宽适用的最大块度 产品规格及主要参数产品名称：dtii型固定式带式输送机产品规格：产品规格见附表2。附表2 产品规格dtii型系列图号：按带式输送机特点编号，既隶属于产品规格，又按不同部件进行分类，分类代码见附表3。附表3 部件分类代码物料特性：各种散状物料的松散密度及允许的最大输送倾角参考值见表4（因多种因素影响，变化较大）。输送带强度：纵向扯断强度按不同的抗拉体（芯层）材料而定。带速本系列带速范围为0.86.5m/s，其中常用值为0.85.0m/s，并有部件图。带速、带宽与输送能力的匹配关系。 部件名称：dtii型固定式带式输送机整体结构见附图2。主要部件如下：输送带，驱动装置（电机、减速器、液力偶合器、制动器、联轴器、逆止器）或电动滚筒，传动滚筒，改向滚筒，托辊，拉紧装置，清扫器，卸料器，机架，漏斗，导料槽，安全保护装置等。图2 带式输送机整体结构4.1.2托辊卸料所用的部件有托辊，托辊是用于支承输送带及输送带上所承载的物料，保证输送带稳定运行的装置。托辊种类如下：槽形托辊：用于承载分支输送散状物料。 平行托辊：平行于托辊，用于承载分支输送成件物品，平行于托辊用于回程分支支撑输送带。调心托辊：用于调整输送带跑偏，防止蛇行。保证输送带稳定运行。缓冲托辊：安装在输送机受料段的下方，减小输送带所受的冲击，延长输送带的使用寿命。回程托辊：用于下分支支撑输送带，有平行、v形、反v形几种，v形与v形辊能降低输送带跑偏的可能性。当v形和v形两种型式配套使用，形成菱形断面，能更有效地防止输送带跑偏。此外，还有梳形托辊和螺旋托辊，能清除输送带上的粘料，保持带面清洁。过度托辊：安装在滚筒与第一组托辊之间，可使输送带逐步成槽或由槽形展平，以降低输送带边缘因成槽延伸而产生的附加应力，同时也防止输送带的撒料现象。托辊间距托辊间距应满足两个条件：棍子轴承的承载能力及输送带的下垂度，托辊间距应配合考虑该处的输送带张力，使输送带获得合适是垂度。最大下垂度： hmax=g(qg+qb)a 8f0 8f0式中 hmax -两组托辊间输送带的最大下垂度，m；a托辊间距，m；qg 物料质量，kg/m；qb 输送带质量，kg/m；f0该处输送带张力，n；稳定工况下的下垂度应限制在1以内。本系列承载分支托辊间距见附表27。回程分支托辊间距的1/2，还应验算输送带合力的附加载荷是否超出所选托辊的承载能力。落料处缓冲托辊间距：根据物料的松散密度、块度及落料高度而定。一般按承载分支托辊间距的1/21/3。当松散密度较大，落差较高时可取1.21.5倍辊径。输送质量大于20kg的成件物品时，托辊间距不应大于物品长度的1/2（沿输送方向）。对于20kg以下的成件物品托辊间距可取1m。托辊辊子：根据承载能力分普通型及重型两种，每种辊径对应23种轴径。全部采用大游隙轴承，并保证所有辊子转数不超过600r/min，参见附表29 托辊辊子转数。4.2卸料装置及导料槽卸料装置用于输送机中部任意点卸料。本系列有双侧、左侧、右侧三种可变槽角卸料器。适用于带速小于或等于2.5m/s，物料块度在50mm以下，输送带采用硫化接头的输送机上。导料槽：可使从漏斗落下的物料在达到带速之前集中到输送带的中部。导料槽的底边宽为2/31/2带宽。导料槽由前、中、后三段组成，中段数量可根据需要任意增加。导料槽的长度应按照落料速度与输送带稳定运行速度之差来选取。导料槽的截面结构可分为矩形和喇叭形两种。机架机架是用于支承滚筒及承受输送带张力的装置。本系列机架采用了结构紧凑、刚性好、强度高的三角形机架。机架的种类：机架有四种结构，可满足带宽5001400mm，倾角0 18，围包角190 210多种型式的典型布置。并能与漏斗配套使用。01机架：用于0 18倾角的头部传动及头部卸料滚筒。选用时应标注角度。02机架：用于0 18倾角的尾部改向滚筒或中间卸料的传动滚筒。03机架：用于0 18倾角的头部探头滚筒或头部卸料传动滚筒，围包角小于或等于180。04机架：用于传动滚筒设在下分支的机架。可用于单滚筒传动，也可用于双滚筒传动（两组机架配套使用）。围包角大于或等于200。01， 02机架适用于带宽500 1400mm，03，04机架适用于800 1400mm。选用02机架，它用于中间卸料。4.3卸料器的设计电液犁式卸料器是散状物料皮带机输送系统中的卸料设备之一，该备一般安装在皮带机的中段以卸料。电液犁式卸料器是安装于td75、dtii型系列胶带输送机的中间架上，能 将胶带输送的物料均匀、连续卸入料斗或需要场所的皮带输料辅机。为了使犁式卸料器工作时能将卸料段皮带面上的物料全部卸干净，且防止损伤皮带，犁式卸料器的卸料床设计成平托辊和可变槽角的结构。并选用球墨铸铁犁板，具有耐磨更换方便、不产生锋口、不损伤皮带的特点。本卸料 器比老式卸料器增加了变槽角、副犁刀等，可克服 了老式卸料器犁料不尽、刮皮带以及电动推杆过载能力差，常烧毁电机，顶弯丝 杠，机械易损坏等缺点。增加了副犁刀，使卸料更干净电液犁式卸料器。被广泛用于电厂、港口、码头、冶金、矿山、建等企业中需要在皮带机中段卸料的场合。4.3.1结构和原理 ：结构：电液犁式卸料器由卸料犁头、活动托辊组、滑动框架、下部托架、机架、连杆传动机构和电动推杆等组成。 单侧电动犁式卸料器分为左、右装式。本图为左装式，右装式与此对称 。 产品结构： 本系列卸料器足以电动推杆为动力源，在预备状态时：犁头上抬，辊子与别的承载托辊呈同一水平，活动辊子呈槽角状态，电动推杆缩进。进入工作状态时，电动推杆伸出，一方面通过驱动架带动拉杆放下犁头，另一方面通过驱动架推动凸轮框架使活动托架上升到卸料高度，活动辊子槽角消失，这样便进入卸料状态。卸料完成后，再进入预备状态。 原理：当系统需要卸料器投入工作卸料时，电动推杆工作，导致连杆传动机构动作。随着连杆传动机构的工作，犁和卸料床将同时就位于工作状态，因此，输送胶带被夹在上部犁和下部的平托板及托辊之间，当输送带向前运动时，物料由输送机二侧被卸。特点：1、卸料状态：犁刀下落，中间机组平托辊上升，两段变槽形托辊为平行托辊。2、非卸料状态：犁刀抬起，中间机组平托辊下落，两段托辊变槽形，物料正常通过。 3. 犁头与胶带为柔性接触，其压力可自由调整，使胶带和犁头的使用寿命大大提高。4、本产品设计先进，结构紧凑，操作简便，通过电机正反转实现犁头起落，动作灵敏。5、采用电动推杆为动力源，克服电动推杆易烧坏电机、卡死等缺点，使卸料器更加完善可靠。电动推杆有限位保护，不易损坏，安装、更换安全方便。6. 采用主副组合犁头，犁头可上下调节，角度可由栏杆调节使用时可根据需要进行调节。7. 整机具有强度高、无抖动的现象。整体机构运行平稳，动作准确、可靠。8.适用带速：053m/s。4.3.2安装示意图单侧犁式卸料器安装尺寸胶带宽b槽形辊(35)daehgll1l2l3配用推杆型号500897903242203501900700350400td300300-406509404742353502200900350450td300300-40800114062424540027001200500500td50030-401082701000134082430045030001500500550td700500-4013332512001081590102433550031001160500600td1000500-4013336015939014001081800122435055037002220550650td1000500-40安装与维护安装：电液犁式卸料器应安装在皮带输送机中部的中间架直段上，安装时应根据所在皮带输送机的胶带速度，确定卸料器与卸料管的相对位置，防止在卸料过程中物料卸在管外。维护：运行过程中应注意观察，发现卸料器卸料不干净应及时调整犁板工作位置，使犁板与胶带面紧密接触。4.3.3型号表示方法说明：1.本图不包括行程控制机械，用户可根据现场条件参照附图自行确定。2、选用时卸料器输送带理论中心高保持一致；若不一致进卸料器前后各加一组与h值对的托辊。3、卸料器前后第一组托辊单间距a0为1.2。电液单侧犁式卸料器 电液单侧犁式卸料器说明 1、本图不包括行程控制机构，用户可根据现场 条件自行确定。2、选用时卸料器中输送带理论中心高h 值必须 与整机输送带中心高保持一致，若不一致， 卸料器前后各加一组与h值对应的托辊。 3、卸料器前、后第一组托辊间距a0为1.2m。 4、括号内图号 f13为左侧卸料器，括号外图号 f12为右侧卸料器。baa1ghh0hjkll1l0lmnq质量(kg)图号500660800250220555113032012060090010101020200900125325dtii01f11(13)6508809503002356251145335160650120010901020801000170380dtii02f12(13)800990115035027076012003701058001200136510202451200215505dtii03f12(13)1000104013504003008301180420808501200143510402201400250624dtii04f12(13)120013001600450335960158545510010001500170011003001500325840dtii05f12(13)1400130018105003501065160049010011001500189011002001700385958dtii06f12(13)4.3.4卸料器的部件部件1.下部托架 下部托架由托架横梁、活动杆座、活动杆、活动杆座、滚轮支座、滚轮轴、固定杆、开口销等。作用是支撑平行托辊。部件2.滑动框架滑动框架由滑板、钢板、角钢、轴等组成。与驱动连杆两端相连。作用是部件3.卸料犁头卸料犁头由卸料犁头、主犁、副犁、弹簧等组成。卸料犁头的材料1cr18ni9ti，即奥式体不锈钢。副犁中的胶带是用棉凡布胶带，要求3层，型号上胶4.5，下胶1.5裁割。胶带的作用是使输送机上的皮带减少摩擦。 部件4.活动托辊组活动托辊组由平行托辊组成，两组上托辊，两组下托辊，还有一个大托辊。这是为了胶带走平，可以把煤刮净。部件5.撑杆撑杆与电动推杆和卸料犁头相连，是它们的纽带。部件6.驱动连杆驱动连杆与电动推杆和滑动框架，是它们的纽带。部件7.连杆座连接电动推杆和滑动框架，部件8.机架机架由槽钢、角钢 、钢板连接而成，主要是焊接。与犁头和驱动连杆相连。有连续角焊、配钻、配焊等几种焊接。配钻是两件或两件板材先焊再钻。配焊是两件或两件以上先点焊，再实焊，然后钻孔。部件9.电动推杆电动推杆是动力部分，起推动作用。开口销：工作可靠，拆卸方便。用于锁定其紧固件，与槽形螺母合用。平行托辊：方便运输比较大。所有下料粗糙度用去除材料方法获得，ra最大允许值为100mm。4.3.5卸料器计算 卸料器的有关计算并不复杂，设计带式输送机的时候已经把电动机的型号选好。的电动推杆按照带式输送机设计手册选用。1.符号单位符号单位a输送机承载分支的托辊间距 ma输送机回程分支的托辊间距 m2.运用的相关资料输送机设备及配件 固定型带式输送机dtiib=500-1400固定型带式输送机dtii（a）b=500-1400胶带输送机综合保护装置bjb1胶带硫化机hj胶带硫化机rlddtii槽形托辊组35dtii0xc01dtii槽形托辊组45dtii0xc02dtii槽形前倾托辊组35dtii0xc03dtii缓冲托辊组35 dtii0xc07dtii缓冲托辊组45dtii0xc08dtii平行上托辊组 dtii0xc14dtii平行下托辊组 dtii0xc21dtii v形前倾托辊组 dtii0xc26dtii平行梳形托辊组dtii0xc23dtii 螺旋托辊组 dtii0xc31dtii 普通辊子dtiigpdtii 缓冲辊子dtiighdtii 梳形辊子dtiigsdtii 螺旋辊子dtiigldtii滑轮组dtiihdtii 头部清扫器dtii0xe1dtii 空段清扫器dtii0xe2h型合金橡胶清扫器dtxejhp型合金橡胶清扫器dtxejp 手动双侧犁式卸料器dtxf3s手动单侧犁式卸料器dtxf2s电动双侧犁式卸料器dtii0xf11电动单侧犁式卸料器dtii0xf12电动单侧犁式卸料器dtii0xf13卸料车dtxf6-ii卸料车dtxf6-iii重型卸料车dtxf7-ii重型卸料车dtxf7-iii一.技术规格规格范围：500-1400mm适用带速：v3.15m/s卸料方式：单侧左(dz)，单侧右(dy) 犁板提升角度：20，提升时间5-8秒二.主要技术规规范带宽：b=800mm带速：v=1.6m/s出刀：q=300t/h电动推杆：mt50040040最大推力：500kg最大行程：40cm运行速度：40mm/s电机功率：0.55kw电压：380v犁升降单程运行时间：5s5.焊接卸料器中的部件组件图主要由钢板、槽钢、角钢等组成,它们主要用焊接的方法固定。主要是由电弧焊把钢板和角钢及槽钢等焊接到一起。以下主要写的是电弧焊。我们谈一下焊接及电弧焊。电弧焊焊接接头由焊缝、热影响区、及母材三部分构成，其主要特点是接头组织和性能上的不均匀性。5.1.焊接概述焊接成形是一种重要的材料加工工艺，它已广泛应用于机械制造、建筑、桥梁、交通运输、航空航天、石油化工、电力电子等工业部门。据统计，全世界年产量45以上的钢和大量非铁合金都是通过焊接成形而使用的。人们通过的对焊接成形、焊接结构、焊接工艺及设备等方面的研究，已将焊接技术发展成为一门独立的学科。随着各种新材料的开发和计算机技术的广泛应用，焊接技术将会得到更大的发展。焊接的本质：焊接是指通过加热或加压或二者并用，并且用与不用填充材料，使同种或异种材质的两个分离的工件达到原子间的结合与扩散，从而形成永久性连接的工艺工程。焊接与其他连接方式不同，不仅在宏观上形成永久性的接头，而且在微观上建立了组织上的内在联系，依靠金属键使两件结合在一起。当两个被焊接的固体金属表面接近到原子晶格间距时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。焊接成形的特点焊接是不可拆卸的永久性连接。可实现密封连接，因而可用于制造各类容器。与锻造、铸造相结合，可制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。可实现不同材料的连接成形，从而充分发挥各种材料的性能优势。焊接结构件比铆接件、铸件和锻件重量轻。如采用焊接方法制造的船舶、车辆、飞机、飞船、火箭等运输工具，可以减轻自重，提高运载能力和行驶性能。焊接易产生残余应力，缩短使用寿命，甚至造成脆断。 (一)焊接方法及热源1.焊 方法的分类根据焊接过程的工艺特点，可将焊接分为三犬类：熔焊、压焊和钎焊。其中熔焊包括电弧焊(焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊)、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊；压焊包括电阻焊、摩擦焊、超声波焊、扩散焊、高频焊、爆炸焊等；钎焊包括火焰钎焊、炉中钎焊、浸渍钎焊、感应钎焊、电阻钎焊等。 2焊接热源的种类及特性 不同的焊接方法通常采用不同的焊接热源。 电弧热是利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源，它是焊接热骤中应用最为广泛的一种，如焊条电弧焊、埋弧焊、惰性气体保护焊、活性气体镶护焊等。 化学热是利用助燃和可燃气体(氧、乙炔等)或铝、镁热荆进行化学反应时所产生的热能作为焊接热源(如气焊和热剂焊)。 电阻热是利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源(如电阻焊和电渣焊)。采用这种热源所实现的焊接方法，机械化和自动化的程度较高，但需要有强大的电力。 高频感应加热是利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，是电阻加热的另一种形式。这种加热方式热量高度集中，故可实现很高的焊接速度，如高频焊管等。 摩擦热是利用机械摩擦而产生的热能作为焊接热源(如摩擦焊)。 等离子焰是屯弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量作为焊接热源(如等离子焊接、切割和喷涂)。 电子束是利用高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使电子的动能转化为热能作为焊接热源。由于是在真空中焊接，故焊接质量很高。同时因热能高度集中，使焊缝的深宽比可达40以上，所以焊接热影响区很窄。 激光束是利用聚焦、能量高度集中的激光束作为焊接热源，将光能转变成热能进行焊接。 (二)、焊接温度场 所谓焊接温度场是指在焊接集中热源的作用下，焊件上在某一瞬时的温度分布。 1. 焊接传热的基本形式 焊接时焊件内以传导、对流和辐射等形式进行传热。不同的焊接工艺方法，其主要的传热方式也不同。如电弧焊时，电弧所产生的热能，主要是以辐射和对流的形式传给焊件，母材和焊条在获得热能以后，主要是以热传导的形式在内部进行扩散。 温度场的变化主要是热传导作用，其次是辐射和对流的作用。 2焊接温度场的一般特征 恒定热功率的热源固定作用在焊件上时，开始一段内，温度是非稳定的。经过一段时间之后 便达到了饱和状态，形成了暂时稳定的温度场，对于正常焊接条件下的移动热源，经过一段时间之后，焊件上同样会形成准稳定温度场，这时焊件上各点温度虽然随时间而变化，但这个温度场是与热源以同样的速度移动的。 3.影响焊接温度场的因素热源的性质，焊接热源的性质不同，焊接时的温度场也不同。焊接工艺参数，同样的焊接热源，由于焊接工艺参数不同，焊接温度场也不同。 焊接的板厚及形状，焊接的板厚、几何形状和所处的状态（包括环境温度、预热及后热等）对传热过程有很大的影响，也影响温度场的分布。5.2电弧焊电弧焊是利用电弧作为焊接电源来进行焊接的。常用的电弧焊方法有：焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、co气体保护焊、等离子弧焊等。1 。焊条电弧焊 1. 焊条电弧焊的原理。特点和应用（1）焊条电弧焊的原理 焊条电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。她利用焊条与焊件之间产生的电弧将焊条和焊件局部加热和熔化，焊芯端部熔化后的熔滴和熔化后的母材融合在一起形成熔池。焊条药皮熔化后形成熔渣并产生气体，在气、渣的联合保护下，有效地排除了周围空气的有害影响，通过高温下熔渣与熔池液态金属间的冶金反应，得到优质焊缝。当焊条向前移动时，焊条和焊件在电弧热作用下继续熔化形成新的熔池，原先的熔池液态金属则逐步冷却结晶形成焊缝，覆盖在熔池表面的熔渣也随之凝固形成熔渣。（2） 焊条电弧焊的特点 焊条电弧焊因电弧能量易于控制，适合于焊件在所有位置上的焊接，尤其适合于结构形状复杂、小零件、短焊缝和不规则焊缝的焊接。焊条电弧焊设备一般较简单，所以设备投资少，且操作灵活，便于掌握和维护。它的主要缺点是生产效率低、劳动强度大、劳动强度差。（3）焊条电弧焊的应用 焊条电弧焊可焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢及某些镍合金钢、铜基合金、铸铁等多种材料。并可进行耐磨、耐热、耐蚀、耐热合金的堆焊。广泛用于船舶、车辆、桥梁、建筑、锅炉、压力容器、石油化工、起重机械、冶金设备、机械制造等行业的 制造中。（4）电焊条焊条的组成 焊条是指涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，由药皮和焊芯等部分组成。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。它的主要作用是导电、产生电弧，以形成焊接热源，并且作为焊缝的填充金属。焊芯的直径一般为25毫米。压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮。药皮中含有多种矿物质，起着造气、造渣、对熔池机械保护、合金化和改善焊接工艺性能的作用。焊条分类 焊条按用途划分为结构钢焊条（j）钼和硌钼耐热焊条（r）、低温钢焊条（w）不锈钢焊条（r或a）、堆焊焊条（d）、铸铁焊条（z）、镍及镍合金焊条(ni)、铜及铜合金焊条（t）铝及铝合金焊条（l）特殊用途焊条（e）、堆焊焊条（ed）、铸铁焊条（ez）、铜及铜合金焊条（t cu）、铝及铝合金焊条（ta1）七类。按药皮成分分为碱性焊条和酸性焊条俩大类。酸性焊条工艺性能好，而焊接质量较差；碱性焊条焊接质量高而工艺性能相对较差。焊条的选用原则 焊条的种类较多，合理的选用焊条对保证焊缝质量、提高生产率、降低生产成本都是十分重要的。选用焊条时，通常可以依下列原则来考虑： 1）焊接结构钢时，应满足焊缝和母材等强度的要求，一般选择与同强度的焊条。 2）焊接特殊性能的合金钢时，通常选择与母材具有相近化学成分的焊条。 3）当焊件中含c、s、p较高时，应选择抗裂性、抗气孔性较好的碱性焊条。 4）根据结构件的使用条件选用焊条。对在较差条件下（如受冲击、高温、交变应力等）工作的焊接结构件，应选择碱性焊条;而对在一般工作条件下工作的结构件，可选用碱性焊条。5）对几何形状复杂、厚度大、刚性大的焊接结构件，在焊接时易产生较大的应力和引起裂纹，应选用碱性焊条、 6）对焊前难清理且易产生气孔的焊件，可选用酸性焊条。2.焊条的选用结构件的使用条件选用焊条。对在较差条件下(如受冲击、高温、交变应力等)工作的焊接结构件，应选择碱性焊条；而对在一般条件下工作的结构件，可选用酸性焊条，焊条电弧焊设备如般较简单，所以设备投资少，且操作灵活，便于掌握和维护。它的主要缺点是生产效率低、劳动强度大、劳动条件差。焊条电弧焊的应用 焊条电弧焊可焊接碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢及某些镍基合金、铜基合金、铸铁等多种材料。并可进行耐磨、耐蚀、耐热合金的堆焊。广泛用于船舶、车辆、桥梁、建筑、锅炉、压力容器、石油化工、起重机械、冶炼设备、机械制造等行业的制造中。一般低碳钢和低合金结构钢主要是按等强度原则选用焊条的强度级别，一般结构选用酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。 通常根据焊条类型决定焊接电源的种类，除低氢钠型焊条必须用直流反接，低氢钾型可采用直流反接或交簿外；所有酸性焊条一般都采用交流电源焊接，但也可以用直流电源。直流正接时，因为正极的热量较高，适合中厚板的焊接；直流反接时适合薄板的焊接。 焊接电流是焊条电弧焊最重要的参数，焊接电流越大；熔深越大，焊条熔化快，生产效率高。但是，电流太大时，飞溅和烟雾大，药皮易发红和脱落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷；若电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳，熔池温度低，焊缝窄而高，熔合不好，容易产生夹渣、未焊透等缺陷。；+选择电流时，要考虑的因素很多，如焊条直径、药皮类型、焊件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层数等，但主要是焊条直径和焊缝位置。 电弧电压是由电弧长度决定的。电弧长，则电弧电压高，电弧短，则电弧电压低。电弧电压主要影响焊缝的宽度，电压越高，焊缝越宽。焊条电弧焊时，；焊缝宽度主要靠焊条的横向摆动幅度来决定，周此电弧电压的影响不明显。焊接时应力求保持电弧长度不变，电弧太长时，易造成电弧燃烧不稳，飞溅大，；容易产生咬边、气孔等缺陷；电弧太大时，容易粘焊条。般电弧长度等于焊条直径的12-1倍为好，相应的电弧电压为1625v。碱性焊条电弧长度取直径的一半，而酸性焊条的电弧长度应等于焊条直径。焊接速度就是焊条沿焊接方向移动的，速度。焊接速度由焊工根据操作的实际情况灵活掌握，但前提是要保证焊缝的质量，追求高的生产效率。 5.3铸铁焊接方法简介 下面介绍灰铸铁同质(铸铁型)焊缝的熔焊。 (一)电弧热焊电弧热焊主要适合于厚度大于lomm以上的工件补焊。将工件整体或有缺陷的局部位置预热到600-700c，然后进行焊补，焊后缓冷的工艺称为“热焊”。工件预热到600-700c时，不仅有效地减少了焊接接头的温差，而且使铸铁有一定的塑性，其伸长率可达2-3，再加以焊后缓冷，可使石墨化过程进行比较充分，有利于消除白口及防止淬硬组织的产生，从而有效地防止裂纹的产生。 我国目前采用电弧热焊焊条有两种：一种为6mm以上的铸铁芯加石墨药皮(z248)；另一种是5mm以下钢芯加石墨型药皮(铸208)。热焊时采用大直径铸铁芯焊条，配合大电流可加快补焊速度，缩短工人劳动时间，因而受到工人们的喜欢。但铸铁芯焊条制造工艺复杂，成本较高。国外目前发展了多根药芯焊丝的半自动焊工艺，其焊丝熔化量可达30kg/h，大大提高了电弧热焊的生产率。 (二)电弧冷焊 为了改善工人劳动条件，降低成本，提高补焊效率，研究工作者又提示了对铸件不预热的方法，即电弧冷焊。 1同质焊缝电弧冷焊 用同质焊缝焊首先要解决的是防止焊接接头白口组织及淬硬组织。解决此问题可从两方面看手：一是提高焊缝石墨化能力，即焊缝的wc控制在4.0-55、wsi为3.5-4.5时，可有效地防止白口组织。另外，可向焊缝中加入少量的铝、钡、钙，使石墨细化，这些元素含量少时还有一定的促进石墨化能力。二是提高焊接热输入量，如采用大直径焊条，大电流连续焊工艺，以减慢焊接接头冷速。 由于焊缝为灰铁组织，强度低、无塑性，加之采用大电流连续焊工艺；：因而焊缝应力状态较严重，故焊补大刚度缺陷时仍易出现焊缝裂纹。但对焊补刚度不大的中、大型缺陷时，可获得满意的结果。 2.异质焊缝电弧冷焊 异种焊缝是采用异质的焊接材料，用这些焊接材料时，即使焊缝中含碳量较高，由于改变了碳的存在形式；采用力的热输入量焊接，因此也不会出现淬硬组织，且焊缝还有较高塑性；电弧冷焊常用的焊接材料有:(1)镍基焊条(2)铜基焊条(3)高钒焊条(三)气焊气焊由于火焰温度较低,热量不集中,很适合于薄壁件的补焊.而且气焊时,由于温度低,加热时间长,加热面积大,冷速较慢,有利于石墨化过程的进行,焊缝易得到灰铸铁组织,而焊接热影响区也不易产生白口及淬硬组织.但由于气焊加热时间长,工件受热面积较大,焊接热应力较大,因而补焊刚度较大缺陷时比热焊更一产生冷裂纹,所以一般气焊主要适用于刚度小的薄壁件的缺陷补焊. 气焊时易采用中性焰或弱碳化焰.采用氧化焰焊接铸铁是不恰当的,因为这样会增大熔池中碳.硅的氧化烧埙,对焊接质量不利.四.焊缝及缺陷 焊缝有几种情况。未熔合和未焊透。在焊缝睑眉和母材或不伺焊道金属之间未完全熔合的部分称为未熔合未熔合常出现在坡口的侧壁、多层焊的层间及焊缝的根部。这种缺陷有时缝隙很大，与焙湾堆以区别。有耐虽然缝隙小但并未焊合，且往往易从未熔合区末端产生微裂纹教朱熔合的产生主要与焊接工艺有关，小的焊接电流快的焊接速度、坡口处有熔渣和氧化物等高熔点物质及电弧出现磁偏吹时易产生来熔合。焊接时母材金属之间未熔合的部分称为未焊透和未焊透一般出现在单面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边。未焊透会造成较大的应力集中，往往成为裂纹源，对焊接质量有很大的危害。其产生的原因与未熔合相近，主要是由于焊接熔池深度不够造成的。 形状缺陷 形状缺陷主要是指咬边、焊瘤、错边、角变形、烧穿和下塌及焊缝尺寸不符合要求等缺陷。 咬边是指由于焊接参数选择不当或操作工艺不正确，沿焊趾附近的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。在立焊及仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易产生咬边。当电流过大、焊速太慢、焊条角度和运条方法不当等，都易引起咬边。 焊瘤是指在焊扶过程中，熔化金属流淌到焊缝之外末熔化的母材上所形成的枣下面蕾澄睁葱着希潜分，隶潭透导驶艢。由于焊缝填充金属的堆积，使焊缝的几何形状发生变化而造成应力集中。焊瘤的产生主要与工艺因素有关，当焊接工艺规范不当、电压过低、焊条角度和运条不正确时，易产生焊瘤。 烧穿是指焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。烧穿容易发生在第1道焊道及薄板对接焊体或管子对接焊缝中。在烧穿的周围常有气孔、夹渣、焊瘤及未焊透等缺陷。下塌则是踯过单层焊缝根部，或在多层焊接接头中穿过前道熔敷金属塌落的过量焊缝金属。烧穿和下塌主要与结构和工艺因素有关，如坡口间隙过大，焊接薄板和管予时电流过大，焊速过快，垫板托力不足等，易产生烧穿或下塌缺陷。 错边是由于两个焊件没有对正而造成板的中心线平行偏差称为错边。角变形则是当两个焊件没有对正而造成它们的表面不平行或不成预定的角度。错边主要是由于装配不当造成的，有时也在拘束度较大的结构中出现，如薄板环焊缝焊接时，由于焊接变形，致使环焊缝的对接处产生了错边。角变形的产生与结构和工艺因素有关。如v形坡口的角度，x形坡口；中厚板的变形大于厚板和薄板、焊接顺序、焊接夹具不合适，焊接热输入过大，反变形控制不好等，都容易产生角变形。5.4焊接质量检验焊接质量检验 焊接检验是控制焊接质量的重要手段。目前的焊接检验方法繁多，每种方法都有其自身的特点和应用范围。 (1)射线探伤 主要用于检查焊缝内部的裂纹、未熔合等面积型缺陷和焊缝内部的气孔、夹渣、未焊透等体积型缺陷。 (2)超声波探伤，特别适合于检查焊缝内部的裂纹、未熔合等，对体积型缺陷的检出率也较高。 (3)磁粉探伤 主要用于检查焊缝表面裂纹、坡口表面夹层，以及多层焊时的中间检查。但不能用于非磁性材料。 (4)渗透探伤 主要用于检查焊接表面开口缺陷。 (5)涡流探伤 主要用于检查焊接表面及近表面缺陷，如裂纹、气孔、未熔合6.毕业设计总结机械工程及其自动化专业是集机械设计、机械制造、机电一体化、自动化技术于一体的一个综合性