机械毕业设计（论文）-8吨插板式闸门箕斗斗箱的设计【全套图纸】.doc

学 位 论 文 诚 信 声 明 书 本人郑重声明 所呈交的学位论文 设计说明书 是我个人在导师指导下进 行的研究 设计 工作及其取得的研究 设计 成果 尽我所知 除了文中加以 标注和致谢的地方外 论文 设计说明书 中不包含其他人或集体已经公开发表 或撰写过的研究 设计 成果 也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或 为其它用途使用过的成果 与我一同工作的同志对本研究 设计 所做的任何贡 献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢 申请学位论文与资料若有不实之处 本人愿承担一切相关责任 学位论文作者签名 日期 学 位 论 文 知 识 产 权 声 明 书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定 即 在校期间所做论文 设计 工作的知识产权单位属于西安科技大学 学校有权保留并向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和电子版 本人允许论文 设计说明书 被查阅和借阅 学校 可以公布本学位论文 设计说明书 的全部或部分内容并将有关内容编入有关数 据库进行检索 可以采用影印 缩印或其它复制手段保存和汇编本学位论文 保密论文待解密后适用本声明 学位论文作者签名 指导教师签名 年 月 日 2 题目 题目 8 8 吨插板式闸门箕斗的斗箱设计吨插板式闸门箕斗的斗箱设计 专业 机械设计制造及其自动化专业 机械设计制造及其自动化 学生 学生 签名 签名 指导教师 指导教师 签名 签名 摘摘 要要 斗箱全部用钢板焊接而成 是箕斗装载煤炭的主要部件 本设计将主要对箕斗斗 箱重心 应力分析讨论 并且对闸门进行一定的改造 即在保持箕斗的原有的提升能 力的前提下 在箕斗的闸门上安装尺寸形状大小合适的齿轮 在矿井井口安装尺寸形 状大小合适的齿条 利用物理学原理 当闸门箕斗提升到井口卸载点时 齿轮与齿条 连结 闸门打开 当闸门箕斗继续向上提升时 齿轮沿着齿条轨迹运行 闸门完全打 开 此时 箕斗内的煤卸载完毕 3 这样箕斗闸门可以自动打开并靠物料自身重力进行自动卸载以替代传统的外动力 卸载式 关键词关键词 箕斗 斗箱 应力分析 齿轮 闸门 自动 CoalCoal minemine special purposespecial purpose hoistinghoisting containercontainer designdesign TheThe studystudy aboutabout thethe fightsfights thethe boxbox ofof thethe oreore basketbasket ABSTRACTABSTRACT Box all steel plates welded together are the main part of skip loading coal This design will main on skip bucket box gravity stress analysis discussion and on gate for must of reconstruction is in keep skip of original of upgrade ability of premise Xia in skip of gate Shang installed size shape size suitable of gear in mine wellhead installed size shape size suitable of tooth section using physics principle dang gate skip upgrade to wellhead uninstall points Shi gear and tooth section links gate open dang gate skip continues to up upgrade Shi gear along tooth section trajectory run gate full open at this time skip within of coal uninstall finished So skip gates can automatically open and rely on material itself automatically uninstall gravity to replace the traditional external dynamic unloading KEY WORD Skip box stress analysis gear gate auto 4 目录目录 第一章第一章 前言前言 6 6 1 1 煤炭提升容器煤炭提升容器 箕斗的概况箕斗的概况 6 6 1 1 11 1 1 我国箕斗的技术发展历程我国箕斗的技术发展历程 6 1 1 21 1 2 目前我国煤矿存在的几种箕斗形式目前我国煤矿存在的几种箕斗形式 7 7 1 21 2 插板式闸门箕斗的概述插板式闸门箕斗的概述 8 8 1 2 11 2 1 箕斗的分类及其优缺点箕斗的分类及其优缺点 8 8 1 2 21 2 2 插板式闸门箕斗的类型及其基本参数插板式闸门箕斗的类型及其基本参数 9 9 1 2 31 2 3 插板式闸门箕斗的主要部件结构简介插板式闸门箕斗的主要部件结构简介 1111 1 2 3 11 2 3 1 插板式闸门箕斗的箕斗总体结构插板式闸门箕斗的箕斗总体结构 1111 1 2 3 21 2 3 2 插板式闸门箕斗斗箱结构简介插板式闸门箕斗斗箱结构简介 1212 1 2 3 31 2 3 3 插板式闸门箕斗顶部底部结构简介插板式闸门箕斗顶部底部结构简介 1212 1 2 3 41 2 3 4 插板式闸门箕斗闸门结构简介插板式闸门箕斗闸门结构简介 1414 5 1 2 3 51 2 3 5 齿轮的安装齿轮的安装 1414 1 2 41 2 4 箕斗的设计原则箕斗的设计原则 1717 第二章第二章 箕斗斗箱壁的应力分析箕斗斗箱壁的应力分析 1717 2 1 箕斗斗箱结构设计及计算箕斗斗箱结构设计及计算 1818 2 1 12 1 1 箕斗斗箱材料及厚度的选择箕斗斗箱材料及厚度的选择 1818 2 1 22 1 2 箕斗斗箱重要部件的尺寸设计及斜底架的结构尺寸箕斗斗箱重要部件的尺寸设计及斜底架的结构尺寸 1919 2 1 2 12 1 2 1 箕斗斗箱重量部件的尺寸设计箕斗斗箱重量部件的尺寸设计 1919 2 1 2 22 1 2 2 斜底架的结构尺寸斜底架的结构尺寸 2121 2 1 32 1 3 箕斗斗箱重量计算箕斗斗箱重量计算 2222 2 1 42 1 4 箕斗斗箱重心的计算箕斗斗箱重心的计算 2525 2 22 2 箕斗斗箱斜底架屈服强度的校核箕斗斗箱斜底架屈服强度的校核 2828 第三章第三章 焊接工艺分析焊接工艺分析 2929 3 13 1 焊接连接概述焊接连接概述 2929 3 23 2 焊接工艺设计步骤焊接工艺设计步骤 3030 3 2 13 2 1 连接成型材料的选择连接成型材料的选择 3030 3 2 23 2 2 连接成型方法的选择连接成型方法的选择 3030 3 2 33 2 3 连接成型件的接头形式连接成型件的接头形式 3131 3 2 43 2 4 箕斗焊接的主要搭接方式箕斗焊接的主要搭接方式 3333 3 2 4 13 2 4 1 角钢与后立柱角钢与后立柱 3434 6 3 2 4 23 2 4 2 角钢与角钢角钢与角钢 3434 3 2 4 33 2 4 3 角钢与槽钢角钢与槽钢 3535 3 2 4 43 2 4 4 钢板钢板 3535 3 2 53 2 5 主要工艺措施主要工艺措施 3535 3 2 63 2 6 连接成型件缺陷检验连接成型件缺陷检验 3535 第四章第四章 箕斗的检测 安装 试运转以及使用注意事项箕斗的检测 安装 试运转以及使用注意事项 3737 4 14 1 各部尺寸的检测各部尺寸的检测 3737 4 24 2 箕斗的安装箕斗的安装 3838 4 34 3 箕斗的试运转箕斗的试运转 3838 4 44 4 箕斗的使用注意事项箕斗的使用注意事项 3939 第五章第五章 结束语结束语 3939 5 15 1 总结总结 3939 5 25 2 展望展望 4040 致致 谢谢 4040 参考文献参考文献 4141 7 第一章第一章 前言前言 1 1 煤炭提升容器煤炭提升容器 箕斗的概况箕斗的概况 煤矿安全监察部门加大了煤矿资源的整合力度 对最低生产规模作了重新确定 淘汰了一些技术落后 生产规模小 污染严重及浪费资源的小煤矿 为增加经济效益 提高生产规模 各煤矿企业必须对提升设备加大投入 由于箕斗是矿井的主要提升容 器 所以箕斗的装载量 提升装置选择 装载和卸载方式 都会直接影响到矿井的出 煤量 研究箕斗的结构和工作方式 并作出合理的改进 是提高出煤量 提高生产效 率的科学方法 1 1 1 我国箕斗的技术发展历程 能源的需求量标志着一个国家经济发展的水平的快慢 煤矿作为一种常用的能源 对经济的发展起着重要的作用 而运输设备的好坏直接影响着煤矿的生产 箕斗作为煤矿提升的主要运输工具 受到业界人士的不断改革与创新 箕斗的技 术发展主要经历了几个重要历程 在二十世纪七十年代 我国煤矿企业主要使用曲轨翻转底卸式箕斗 其主要结构 8 特点是箕斗底部有一扇形闸门装置 闸门结构是曲轨连杆下开式平板闸门 通过闸门 的向下翻转进行卸载 缺点是在箕斗的运行中 闸门经常突然打开 通常遇到水时经 常被冲开 造成箕斗各部件变形 损坏 为了克服第一代箕斗的缺点 我国开发了外动力垂直平板闸门箕斗 其主要结构 特点是闸门是一个能在斗箱内侧导轨中运动的平板 其优点是质量小 结构简单 但 缺点是需要靠外动力操纵 休止时间长 为了克服前两代箕斗的缺点 我国又研制开发了曲轨自动开闭侧底扇形闸门上开 式箕斗 其优点是卸载过程全部实现自动化 为卸载缩短时间 提高了煤矿的产量 而后又研制了上开式扇形闸门箕斗 其结构特点是闸门安装在斗箱的下面 在井架上 安装固定的卸载曲轨 优点是其闸门无论开闭闸门都不伸出箕斗外廓 不需要外动力 自动卸载 休止时间短 大大提高了生产能力和经济效益 1 1 2 目前我国煤矿存在的几种箕斗形式 由于矿井规模及设计能力的不同 为适应矿井的实际情况 我国煤矿企业存在许 多不同形式的箕斗 箕斗根据用途及结构的不同分为以下几种 提煤箕斗 提煤箕斗即单纯具有提煤功能的箕斗 防坠箕斗 这种箕斗既可以提煤又可以载人 能够在箕斗后粗线断裂 松 绳事故时 实现拉削制动 保护工作人员 但其使用受井架的高度限制并且维修保养 有较高的要求 防坠罐笼 即将罐笼结构改造为箕斗形式 并装有防坠装置 这种箕斗的 使用范围较小 它是适应小型 煤矿的一种竖井提升容器 对井架相对不高的煤矿比 较实用 而且投入资金少 但是它的的缺点是维修工作量大 动作不可靠 防坠罐笼箕斗 其提升时采用曲轨自动卸载 这种提升容器结构合理 运 行可靠安全 但是由于高度的增加 所以对井架的高度也有一定的要求 9 1 2 插板式闸门箕斗的概述插板式闸门箕斗的概述 1 2 1 箕斗的分类及其优缺点 竖井箕斗是用于将地下开采下来的矿石 废石运至地面的一种提升或下放容器 按卸载方式分为翻转式和底卸式 翻转式分为斗箱不倾斜式和斗箱倾斜式 斗箱不倾 斜式分为固定曲轨式和气动无曲轨式 斗箱倾斜式分为固定曲轨式和活动直轨式 翻转式箕斗主要由框架 斗箱 卸载滚轮和悬挂装置等组成部分 底卸式箕斗主要由框架 斗箱 扇形闸门 活动斗底 导轮 托轮和悬挂装置等 部分组成 1 翻转式箕斗 优点 1 结构简单 坚固 耐受矿石冲击 2 工作可靠 3 自重小 缺点 1 卸载垂直距离长 要求井架高 2 在双箕斗单绳提升中 开始提升时有自重不平衡现象 3 在卸载时箕斗的一部分自重由卸载曲轨承受 因此使提升钢绳的负荷 减轻 如用于多绳提升 则必须满足提升的防滑条件 4 斗箱有结底现象 2 底卸式箕斗中的斗箱倾斜式和不倾斜式 优点 1 卸载时不需外加动力 2 井架高度小 3 失重现象很小 4 很少有结底现象 缺点 1 不易实现多点卸载 如将矿石卸到两矿仓内 需要设分料装置 2 斗箱不倾斜式箕斗 打开闸门所需要的力较大 这是由于要克服扇形 10 闸门的自重及矿石与闸门间摩擦阻力 因此不适合于较大的箕斗 3 斗箱倾斜式气动活动直轨卸载的箕斗 优点 1 卸载时箕斗自重完全由提升钢绳承受 因而适用于多绳提升 不但适用 于浅井 尤其适用于深井提升 2 卸载时冲击 震动都很小 提升机消耗功率笑且井架高度小 3 载重量大 4 和其他型式的底卸式箕斗一样 结底现象较少 5 可用于多点卸载 缺点 1 由于采用气动活动直轨卸载 增加了箕斗卸载操纵的复杂性 同时亦增 加了维护 检修工作量 2 卸载时间长 4 斗箱不倾斜气动无曲轨式箕斗 其本身带有气缸 靠外部接气装置通过气 缸打开扇形闸门 优点 1 本箕斗是一种自成系统的容器 在卸载过程中全部力量由箕斗本身承受 为内力 2 卸载过程中爬行距离短 并有利于用交流电动机传动 所以箕斗容量可 大些 缺点 1 箕斗结构复杂 需要在运行中将压气和电源接入箕斗 工作可靠性差 2 虽然卸载设备简单 但供气装置复杂 其他辅助设备较多 3 矿井内水大 矿尘多 电气开关容易失灵 接气嘴亦有粉尘堵塞的可能 4 过卷时接气架与过卷档梁相碰 容易使箕斗产生歪斜 撞坏接气架 1 2 2 插板式闸门箕斗的类型及其基本参数 竖井箕斗 序号 1234 型号 JS3JS4JS6JS8 11 名称 3 吨底卸式竖 井箕斗 4 吨底卸式竖 井箕斗 6 吨底卸式竖 井箕斗 8 吨底卸式竖 井箕斗 箕斗载 重量 吨 3468 斗箱容 积 立米 3 64 77 079 4 平面外 形尺寸 毫米 1350 17001590 1846 灌道间 距 毫 米 1420 1430 1434 1452 1680 1696 1702 1720 最大提 升高度 米 500 首部钢 丝绳护 绳环上 的最大 7690100001353216520 尾部钢 丝绳护 绳环上 的最大 1550200027503200 包括护 顶但不 包括首 位护绳 装置的 箕斗的 重量 2900370044224937 规 格 包括护 顶和首 位护绳 装置的 箕斗的 3020394046125137 12 表 1 1 箕斗类型及其基本参数 1 2 3 插板式闸门箕斗的主要部件结构简介 抽象的讲箕斗就是一个装煤的箱子 只是箱子的结构与它的功能和工作方式有关 一般矿用箕斗主要由立柱 顶部 底部 斗箱 闸门 卸载装置等组成 下面对各主 要部分进行具体介绍 1 2 3 1 插板式闸门箕斗的箕斗总体结构 箕斗是一种直接装载有用矿物 废石或矸石的容器 从图中可以看到箕斗的立柱 顶部 底部 斗箱 闸门 卸载装置等部分结构 重量 包括护 顶和首 尾护绳 装置的 箕斗的 重量 3140409047775307 13 图 1 1 箕斗总体图 1 2 3 2 插板式闸门箕斗斗箱结构简介 斗箱是箕斗的装煤容器 主要由钢板 角钢 槽钢 经过焊接组成 由于作为箕 斗的装煤容器 所以对它的刚度有要求 通过附加加强筋的做法提高它的刚度 使其 达到生产所需 加强筋主要为角钢和槽钢 通过焊接与斗箱相连接 14 图 1 2 箕斗斗箱结构图 1 2 3 3 插板式闸门箕斗顶部底部结构简介 随着箕斗结构的改进 新型箕斗还有顶部和底部结构 顶部底部主要由钢板 角 钢 等零件结合而成 通过铆接与焊接 形成一个整体 顶部底部又通过焊接与铆接 与其余部分结合在一起进而行成一个基本框架 顶部底部的好坏直接影响着箕斗整个 框架的强度与刚度 是箕斗不可缺少的部分 15 图 1 3 箕斗顶部结构图 16 图 1 4 箕斗底部结构图 1 2 3 4 插板式闸门箕斗闸门结构简介 箕斗闸门 卸煤的出口 用钢板焊接而成 图 1 5 箕斗闸门 1 2 3 5 齿轮的安装 本设计的亮点是在不需外动力情况下而靠设计结构的物理机构使箕斗在物料 的装载过程中能自动打开和关闭 为实现这个目标 需在斗箱左右两壁相应位置 使用悬臂梁各安装一大小强度适当的齿轮 使之能与导向装置上的齿条正常啮合 17 最后在井口的适当位置安装两与闸门导向装置上相同的齿条 使之能与斗箱上齿 轮啮合 从而实现箕斗卸载的自动化 图 1 6 齿轮结构尺寸 图 1 7 齿条结构尺寸 18 图 1 8 箕斗闸门侧视结构尺寸 由图可知 齿轮的半径为 90mm 齿条宽为 32mm 闸门壁离齿条的距离为 50mm 所以为了使斗箱上的齿轮能够与导向装置上的齿条正常啮合 必须使悬臂梁得中 心距离闸门侧壁的距离为 90 32 50 172mm 闸门高为 1200mm 所以在左右侧壁上 齿轮安装坐标为 172 1200 齿轮安装在悬臂梁上 为使悬臂梁在斗箱壁上固定 必须在斗箱左右壁上打一尺 寸合适的圆孔 再用螺钉固定 19 图 1 9 轴安装结构尺寸 由图 1 9 轴安装结构尺寸知 在斗箱壁上必须打孔直径为 135mm 1 2 4 箕斗的设计原则 1 结够尺寸应该满足运矿要求 通过卸载曲轨或者活动直轨时力求平稳 减 少震动 并且有较大的装载系数 2 箕斗结构要简单 对于单绳提升的箕斗力求自重笑 并保证可靠的强度 以承受装载下落矿石的巨大冲击 同时要求抗腐蚀 耐磨等 3 箕斗和装载设备的结构和相关尺寸应配合适当 以便装载时箕斗斗箱的容 20 积能够充分利用 并避免矿石撒到外面 第二章第二章 箕斗斗箱壁的应力分析箕斗斗箱壁的应力分析 2 1 箕斗斗箱结构设计及计算箕斗斗箱结构设计及计算 斗箱是箕斗装载煤炭的主要部件 它全部用钢板焊接而成 斗箱上部为装煤口 装煤口下设有可调溜煤板 通过溜煤板长度的调整来控制装煤后形成的尖顶的中心 位置以达到重载箕斗的重心位于箕斗的提升中心线上 斗箱下部为卸煤口 为了确 保卸载煤流畅通 卸煤口的宽度一般不得小于最大粒度的 2 5 倍 斗箱底板倾斜角 为 45 一般情况下能够保证煤炭自溜的需要 底板上装有可拆换的衬板 衬板与 底板之间还设置缓冲垫木 以缓冲煤块从高处下落的冲击力 壁板与斜底板的转角 处做成圆弧形以减少可能的粘底现象 斗箱壁板厚度根据磨损与腐蚀条件来决定 一般不进行强度计算 斗箱外部焊有加强角钢和扁钢并和立柱焊接以增强斗箱的强 度和刚性 对于斗箱还要注意提升过程中可能出现的问题 比如装载前后重心的变化 箕 斗重载偏心较大 运行中滚动罐耳与罐道间摩擦剧烈 罐耳寿命短 罐道磨损严重 等 安排合理的重心结构 可以减小提升过程中的晃动 2 1 1 箕斗斗箱材料及厚度的选择 斗箱用钢板制成 钢板的厚度是由 磨损与腐蚀条件来决定的 斗箱壁板的材料 一般采用 16Mn 低合金钢板 因 16Mn 钢板 又叫 Q345B 是低合金结构钢 它具 有良好的综合力学性能 焊接性能及低温冲击韧性 冷冲压及可切削性均好 和 其他钢相比如钢 A3 成分上仅多了一点锰 除具有同样好的塑性和焊接性外 而屈 服强度却提高 50 左右 耐大气腐蚀约提高 20 38 低温冲击韧性也比 A3 钢 优越 为了改善工人的劳动条件 便于检修 更换衬板 延长设备的使用寿命 21 而箕斗斗箱的衬板 如加强筋 底座 斜底架 挡板等加强装置 选用Q235 因 Q345 低合金管同碳素结构钢比 具有强度高 综合性能好 使用寿命长 应用范 围广 比较经济等优点 这正好符合斗箱设计的要求 有效吨重 68910 5121618202632 壁板 88888888810 钢板 厚度 毫米衬板12 151515152020202020 表格 2 1 斗箱壁板 衬板厚度参考表 注 8 吨箕斗装载口对面内壁衬板厚 15 毫米 其余部位板壁厚均为 8 毫米 为了改善工人的劳动条件 便于检修 更换衬板 延长设备的使用寿命 合理地 选用衬板的材料 确定衬板的固定方法 每块衬板大小的确定 在设计的时候都必须 认真考虑 根据以上表中数据 本次设计箕斗斗箱钢板均取为 8 毫米 2 1 2 箕斗斗箱重要部件的尺寸设计及斜底架的结构尺寸 2 1 2 1 箕斗斗箱重量部件的尺寸设计 本次设计的斗箱容量为 8 吨 根据载重量 本次设计选择斗箱主体由 8mm 厚的 16Mn 合金钢板组成 即前后侧面板和左右两侧面板 箱体四周用 50 50 的等边角钢做加强筋 来提 高箱体的刚性 使斗箱坚固耐用 斗箱上部入煤口的结构相对冲击来说比较单薄 必须在斗箱内侧焊接加固的加强筋 正面装 煤的一侧焊接槽钢 其他三面内侧焊接等边角钢 具体焊接位置见斗箱图 22 图 2 1 斗箱总图 名义载重 8 吨 容积 9 4 立方米 斗箱断面 1846 1590 斗箱卸煤口断面 1590 1200 两侧面外距 1846mm 内侧间距 1846 8 2 1830 1590 8 2 32 2 1510mm 两侧板各厚 8 加强筋 50 32 8 23 侧面分成直角梯形和矩形 闸门高 1200mm 则下部取高 2700mm 梯形下底 2700mm 闸门空隙 165mm 梯形高 1846 165 1681mm 上底 1000mm 梯形面积 1000 2700 1681 2 3109850 3109850 平方毫米 矩形宽 1520mm 矩形高 1846mm 挡板 500mm 斗箱总高 2700 1520 500 4720mm 斗箱图总高 4720 700 5420mm 斜底架长 1846 1 41 2602 86 2603mm 斗箱两挡板高度定为 500 毫米 底架高 700mm 闸门高 1200mm 宽 1742mm 前立柱为 2020mm 2 根 后立柱为 5420mm 2 根 其余数据详见斗箱图 24 2 1 2 2 斜底架的结构尺寸 斜底架是斗箱的底部 承受大部分来自载重的压力 所以它必须用一块较厚的 钢板做底板 而且在底板下面必须用角钢焊接成网格状的加强筋 保证其可以承受装 煤时煤块下落的冲击力 在实际应用中 还要在斜底架上铺设缓冲木或橡胶垫板 斜 底架与水平线成 45 倾角 是为了方便出煤 当闸门打开后 煤块由于自重的作用 顺着斜底架倾倒而出 斜底架两侧是大号的角钢 与斗箱两侧板通过螺钉铆接 因此 两侧壁上的螺孔要和斜底架上的螺孔保证精度 具体焊接位置和焊接方式见斗箱图 图 2 2 斜底架 2 1 3 箕斗斗箱重量计算 将组成斗箱的各零部件 组合件以及型钢 板材的重量计算出来 加起来就是斗箱自身的重量 16Mn 密度 7 5 克每立方厘米 25 尺寸 mm 型 钢 型 号 hBbdtr 理论重量 kg m L50 50 35032 332 L50 32 3503231 492 角 钢 L60 65 8 5 1060658 5107 469 L100 48 5 3 8 5100485 38 58 510 007槽 钢 L160 65 8 5 10160658 5101019 752 表格 2 2 型钢规格表 各部分计算如下 1 等边角钢加强筋 50 50 3 从中立柱区分 左边 加强筋前后 3 2 6 根 长 725 6 4350 毫米 右边 加强筋前后 4 2 8 根 长 800 8 6400 毫米 箕斗左右壁 左面 4 根 根长 1590 4 6360 毫米 和一根 1500 毫米的加强筋 右面 4 根 根长 1846 4 7384 毫米 所用加强筋总长为 25994 毫米 重量 25 994 2 332 60 618kg 入煤口三根 50 50 角钢 2063 2 1185 5311 重 5 311 2 332 12 385kg 总重 60 618 12 385 73 003kg 2 等边加强筋 50 50 15 前后壁 2 根 每根长 1846mm 1 846 2 11 66 43 049kg 26 3 槽钢 1 L100 48 5 3 8 5 中心立柱左侧前后 2 根 根长 725mm 中心立柱右侧前后 2 根 根长 800mm 左右壁 2 根 根长 1590mm 门两侧 2 根 长 2480 2 4960 毫米 所用槽钢总长为 11190 毫米 重量 11 19 10 007 111 978kg 2 L 160 65 8 5 10 进煤口加强筋 1 根 根长 1590mm 1 59 19 752 31 406kg 槽钢总重 111 978 31 406 143 384kg 4 前后立柱 L85 55 10 前立柱 1 492 0 4615 2 3 0138 2 6 0276kg 后立柱 5 420 1 492 2 16 1733kg 5 箱体 正面箱壁 1846 4920 2700 165 9082320 445500 8638820 平方毫米 后面箱壁同正面箱壁 8638820 平方毫米 右面箱壁 1590 4920 7822800 平方毫米 左面箱壁 等于右面箱壁减去闸门面积即 7822800 1200 1590 5914800 平方毫 米 箱体钢板体积 8638820 2 7822800 5194800 8 242361920 立方毫米 27 箱体重量 242361920 0 0075 0 001 1817 7144kg 6 斜底架 材料 A3 密度 8 克每立方厘米即 0 008 克每立方毫米 1 竖的 7 根 每根体积 444000 立方毫米 体积 444000 7 3108000 立方毫米 2 横的 18 根 每根体积 89100 立方毫米 体积 1603800 立方毫米 3 斜底架联结角钢 共 2 根 每根体积 780900 立方毫米 体积 1561800 立方毫米 4 底板 1510 2603 10 39305300 立方毫米 总体积 42781700 立方毫米 总重量 42781700 0 008 342 254kg 7 斗箱挡板 高 500mm 宽 1846mm 体积 500 1846 8 7384000 立方毫米 重量 7384000 0 00000185 2 26 5824kg 8 闸门重量 239 kg 9 斗箱总重量 2701 160kg 2 1 4 箕斗斗箱重心的计算 箕斗斗箱的设计需要考虑的一个重要因素 就是空载和满载之间发生的重心偏移 28 变化 提升钢丝绳和立柱相连 所以重心最好控制在立柱横截面中心线的两侧 才能 减小提升过程中斗箱的晃动 提高系统的稳定性 计算斗箱的力矩 设中心立柱为 y 轴 斗箱底部为 x 交点为 0 点 规定逆时针 为正 1 闸门力矩 重量 2390N 2390 0 73 1744 7N m 2 斜底架力矩 重量 3422 54N 1252 1351 2603 3422 54 1252 1351 2 1279 3354N m 3 左右箱壁力矩之和 右面箱壁重量 6322800 8 0 000008 10 4046 592N 左面箱壁重量 5914800 8 0 000008 10 3785 472N 右箱壁力矩 4046 592 0 958 3776 635N m 左箱壁力矩 3785 472 0 888 3361 4991N m 左右箱壁力矩之和 3361 4991 3876 635 515 136N m 4 左右箱壁加强筋的力矩之和 型号 L50 50 3 加强筋每根重 1 590 2 332 10 37 0788N 左箱壁加强筋力矩 37 0788 2 0 888 37 0788 2 0 73 119 9869N m 右箱壁加强筋力矩 37 0788 4 0 958 142 0859N m 左右箱壁加强筋的力矩之和 119 9869 142 0859 22 099 5 前箱壁以中心立柱为中心的加强筋的力矩之和 29 型号 L50 50 3 长度为 725 毫米的每根重量 0 725 2 332 10 16 907N 型号 L50 50 3 长度为 800 毫米的每根重量 0 8 2 332 10 18 656N 左面加强筋的力矩和 16 907 2 0 888 0 725 2 17 7693N m 右面加强筋的力矩和 18 656 4 0 958 0 8 2 41 6402N m 前箱壁以中心立柱为中心的加强筋的力矩之和 17 7693 41 6402 23 8709N m 6 后箱壁以中心立柱为中心的加强筋的力矩之和 后箱壁以中心立柱为中心的加强筋的力矩之和与前箱壁以中心立柱为中心的加强 筋的力矩之和相等即 23 8709N m 7 前后箱壁以中心立柱为中心的力矩之和 前后箱壁以中心立柱为中心的力矩之和即为闸门空隙的力矩且为正 重量 2700 165 8 0 00000185 10 65 934N 其力矩 65 934 0 888 0 165 2 53 1098N m 8 规格为 L50 32 3 的角钢加强筋的力矩之和 规格为 L50 32 3 的角钢加强筋的重量为 1 492 0 3 10 44 76kg 规格为 L50 32 3 的角钢加强筋的力矩之和 44 76 2 0 888 44 76 2 0 958 6 2664N m 各部分力矩相加得箱体总矩 27 3312N m 斗箱总重 2701 16kg 则产生的重力约为 27011 6N 斗箱偏心距为 30 27 3312 27011 6 0 00101m 1 01mm 计算斗箱满载时的力距 以立柱横截面中心线为基准 煤的容重取 900kg m 左侧装煤 上部 1 520 0 888 1 59 900 0 444 957 5889N m 下部 2 7 1 97 0 73 2 1 59 0 730 2 900 990 3120N m 右侧装煤 上部 0 958 1 52 1 59 900 0 958 2 960 1234N m 下部 1 97 1 0 958 2 1 59 900 0 958 2 975 1403N m 总力矩 957 5889 990 312 960 1234 975 1403 12 6372N m 理论满载煤重量为 8 吨 煤受重力为 800000N 满载偏心距为 12 6372 80000 0 0001579m 0 1579mm 由此可见空载和满载提升时斗箱的重心偏离提升中心线距离都不大 可以保证其 提升过程中的稳定性 2 2 箕斗斗箱斜底架屈服强度的校核箕斗斗箱斜底架屈服强度的校核 斜底架的面积 1510 2603 3930530 平方毫米 3 93 平方米 装满煤时的重量 8000kg 即 80000N 16Mn 力学性能 屈服强度为 320MPa 31 1 设当煤静止时 斗箱内装满 8 吨的煤 斗箱静止时 斜底架受力如图所示 图 2 7 斜底架受力图 煤对斜底架的正压力为 N mg sin45 80000 0 705 56400N 斜底架所受应力为 N S 56400 3 93 14351 145Pa 0 014MPa 而 16Mn 的钢板的屈服强度为 320MPa 远远大于斜底架所受应力 所以安全 2 假设 8 吨煤从斗箱进煤口全部进入 从斗箱高度那么高落下 按此条件来校 核 如果此应力依然在斜底架的承受范围 那么就绝对安全 设煤与斜底架接触时 斜底架产生微小变形 变形距离为 s 瞬间斜底架施加力 f 使煤的速度由 v 变成 0 这一过程经历的时间为 t 则可列出方程 设方向向下为正 32 Mg h s fs 1 ft mv 2 vt 2 s 3 联立 1 2 3 可得 f gmv2 v2 2gh 4 而 h 4920 700 730 3490mm 3 49m 5 V 2gh 8 35m s 6 联立 4 5 6 可得 f 719720000N 则所受应力为 f s 719720000 3 93 183000000Pa 183MPa 所受应力在安全范围之内 根据以上计算 均在安全范围之内 所以材料及设计合理 第三章第三章 焊接工艺分析焊接工艺分析 3 1 焊接连接概述焊接连接概述 焊接是将两个分离的金属工件 在接头处进行局部加热 加压或既加热又加压 使其连接成为一个整体的加工方法 焊接是一种不可拆卸的连接方法 在其被广泛使用以前 连接金属的方法主要是 铆接 而焊接与铆接相比 其优点是 生产效率高 节省金属 致密性好以及便于机 械化 自动化操作等 所以在工业生产中 焊接已经大量取代了铆接 成为了制造金 属机构和机器零件的一种基本工艺方法 例如 万吨级远洋轮 万吨水压机 高架吊 车及汽车车身等都戴昂使用焊接 有些大型机床如大型立式车床的机架等也常利用钢 件焊接 除此之外 焊接还可以用来修补锻件的缺陷和磨损的机器零件等 焊接时 受热 熔化随后冷却凝固的那部分金属 称为焊缝 被焊接材料 称为 母材 两个工件的连接处 称为焊接接头 它包括焊缝及焊缝附近的一段受热影响的 区域 33 3 2 焊接工艺设计步骤焊接工艺设计步骤 3 2 1 连接成型材料的选择 材料的选择必须满足结构构件的使用性能要求 如材料的力学性能 耐磨 耐腐 蚀性能等 在满足使用性能的前提下 尽量选择焊接性能优良的材料 以便更好地 采用常规的连接方法 使连接的工艺简单化 而在较低成本的前提下 生产出质量优 良的成型产品构件 但在某些情况下 一定要采用一些焊接差的金属及合金时 应该 考虑焊接差的材料只适用于中 小件 而不是厚大焊接件的制造 焊接构件时 应该 采用对金属加热少的规范和焊接方法 从而减少构件内应力和热变形 避免产生裂纹 等缺陷 如 采用真空扩散焊 电子束焊等方法 来减少加热对构件产生的影响 根 据结构的复杂程度 焊缝的布置情况及板料的厚度 采用不同的焊前温度和焊后缓冷 规范 焊后采用热处理消除氢对构件的影响 来消除构件内应力和性能的不均匀性 3 2 2 连接成型方法的选择 产品的质量 生产效率 劳动条件及劳动强度等与链接成型方法的选择息息相关 链接方法若选择不当 重者可导致焊接的失败 所选焊接结构材料的材质 焊接性 结构复杂程度 焊接位置 焊接形式 生产要求 设备条件等因素都决定了链接成型 的选择 例如 低碳结构钢壳采用各种方法来焊接 但是板材厚度在 40 毫米以上 采用电渣焊生产效率会更高 板材在 8 40 毫米时 采用埋弧焊更适合 但对于位置 方向各异的段焊缝 则应该采用二氧化碳粗丝焊或者手工电焊弧 厚度在 1 8 毫米 的低碳钢板结构可用二氧化碳细丝或者手工电弧焊进行焊接 厚度在 1 3 毫米的薄 板结构 为了提高生产效率及减少变形可以采用电阻点焊 缝焊 铝合金 铜等 焊接质量高的应该采用氩弧焊 如果数量少时也可以采用气焊 等离子焊主要用于质 连接方法 热影 响 变形 生产 率 可焊空间位 置 适用板 厚 mm 应用情况 气焊大小低全0 5 3 主要用于薄板非重要结构的 34 修补工作 手工电弧焊较小 较小 较低全1 20 一般结构 埋弧焊小小高 主要平焊位 置 8 60 梁 柱圆筒形容器 船体甲 板拼焊 氩弧焊小小较高全0 5 20 合金钢 不锈钢 非铁金属 稀有金属结构 粗丝小小较高 主要平焊位 置 5 30 车辆 船舶 桥梁等钢结构 焊件厚件 CO2 焊细 丝 小小较高全0 5 5 车辆 船舶 桥梁等钢结构 焊件薄件 电渣焊大大高立40 450 重型机械如水压机 水轮发 电机 轧钢机 等离子焊小小高全1 12 合金钢 不锈钢 非铁金属 稀 有金属结构 电子束焊极小 极小高全5 60 航空 航天 非铁金属 贵 重金属 激光焊极小 极小高全0 1 40 航空 航天 非铁金属 贵 重金属 点焊小小高全0 5 3 电器 汽车 建筑 轻工产 品 缝焊小小高平0 5 4 电器 汽车 建筑 轻工产 品 表格 3 1 常用连接方法的特点与应用情况 量要求高的大批量产品的焊接 而电子束焊及激光目前仅用于电子 航天 航空 等产品 本次设计的构件厚度在 8 10 毫米 要求热影响小 变形小 非成批生产 要求 全面的可焊空间 它们属于一般结构 综合以上特点 可知本次设计的构件应该选用 手工电弧焊焊接 手工电弧焊是利用焊条与焊件之间产生的电弧热量 将焊条和焊件熔化 从而获 得的紧固接头的一种手工操作的焊接方法 35 3 2 3 连接成型件的接头形式 在手工电弧焊中 由于焊件厚度 结构形状以及使用条件和质量要求不同 其接 头形式也不相同 焊接接头的形式很多 其基本形式可分为四种 对接接头 角接接 头 搭接接头和 T 型接头 1 对接接头 两焊件表面构成大于或等于 135 度 小于或等于 180 度夹角的接头称为对接接头 它是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式 对接接头的应力集中相对较小 能承 受较大载荷 如图 3 1 图 3 1 对接接头 2 T 形接头 一焊件的端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头称为 T 形接头 T 形 接头承载能力低 应力分布不均匀 但它能承受各种方向的力和力矩 在生产中应用 也很普遍 如图 3 2 图 3 2 T 型接头 3 角接接头 36 两焊件表面间构成大于 30 小于 135 夹角的接头 称为角接接头 这种接头 承载能力很差 一般用于不重要的焊接结构或箱型物体上 如图 3 3 图 3 3 角接接头 4 搭接接头 两焊件部分重叠放置构成的接头称为搭接接头 搭接接头应力分布不均匀 承载 能力较低 但是由于搭接接头焊前准备和装配工作简单 焊后横向收缩量也较小 因 此在焊接结构中仍得到应用 如图 3 4 图 3 4 搭接接头 3 2 4 箕斗焊接的主要搭接方式 此次设计的箕斗斗箱包含了几种不同的焊接方式 以下是各主要焊接部位的搭接 方式说明 37 3 2 4 1 角钢与后立柱 图 3 5 角钢与后立柱的连接 焊接方式为电弧焊 接头形式为 T 型接头 3 2 4 2 角钢与角钢 图 3 6 角钢与角钢直接的连接 焊接方式为电弧焊 接头形式为 T 型接头 38 3 2 4 3 角钢与槽钢 图 3 7 角钢与槽钢的连接 焊接方式为电弧焊 接头形式为 T 行接头 3 2 4 4 钢板 钢板之间的连接采用铆接和焊接相结合的方式 钢板与钢板之间的焊接方式为电弧焊 接头形式为角接接头或 t 型接头 3 2 5 主要工艺措施 1 为了减少焊接缺陷 构件钢板接缝附近必须严格清除铁锈 油污 2 为了去除焊接残余应力 改善焊接接头的组织和性能 焊后应该进行整体正 火处理或者 应该进行去应力退火 3 2 6 连接成型件缺陷检验 检验的最终目的是在任何时间 任何 位置 上若发现焊接结构和焊接生产中的 质量问题 特别是危害性缺陷 并消除 从而也为改进产品设计 焊接设备 焊接工 39 艺 焊接材料及焊接人员素质提供依据 从而保证不断改进产品质量 提高人员素质 焊接检验的组织形式一般可分为自检 粗检和专检三种 其中自检由施工人员在 生产过程中随时进行 粗检由专职检验人员在生产现场进行 专检则由具有相应资 格的专业人员根据技术或者标准对产品进行质量评定 1 焊缝中常见缺陷以及其对接头性能的影响 焊缝中常见缺陷有如下七种 a 气孔 b 夹渣和钨夹杂 c 未焊透和未熔合 d 裂纹 e 咬边 f 弧坑 g 焊瘤 2 焊接检验方法 焊接检验方法一般分为破坏性检验和非破坏性检验两大类 破坏性检验有力学性 能检验 化学分析及金相检验等 而非破坏性检验有 外观检查 磁粉探伤 着色探 伤 超声波探伤 X 射线和 射线探伤 密封性检验和水压检验 外观检查 用眼或者小于 20 倍放大镜检查焊缝区有无可见的表面气孔 咬边 裂纹 未熔 合等缺陷 并检查焊缝尺寸外形是否合格 外观检查后才可以进一步做其他方法的检 查 无损探伤 常用的无损探伤方法有 磁粉探伤 X 射线或者 射线探伤 高能射线探伤 超声波探伤和渗透探伤 a 磁粉探伤 40 方法是 将焊接接头磁化 然后在接头表面撒上氧化铁末或涂上氧化铁粉的油悬 浮液 轻轻敲打焊件 这样以便磁粉颗粒容易运动 试件上如果存在离表面 6 毫米以 内的缺陷时 铁粉就会显示出缺陷的界限来 b X 射线探伤 X 射线探伤是根据 X 射线可以透过金属 并且能够使装置在试件背面的软片感光 而进行探伤 当焊缝中有缺陷时 射线透过较多 衰变较少 从而使装在焊缝背面的 软片感光比较强 根据软片的出现的黑度较深部分的形貌就可判断缺陷位置 尺寸以 及所属类型 c 射线探伤 射线探伤方法与 X 射线探伤方法相类似 所不同的是射线源改放在铅罐中的 放射性同位素 常用的放射性同位素有钴 60 铥 170 铱 192 探伤设备轻盈便 捷 可在工地使用 而且探伤费用低 但是对厚度小于 50 毫米的金属板材探伤灵敏 度低 所以仅用于大厚度焊件探伤 d 超声波探伤 超声波探伤的方法是探头以某一角度向被检验金属发射超声波 超声波遇到缺陷 界面的时候就会反射回来 接受此反射波并且通过放大器放大 显示在荧光屏上 就 可知焊缝金属是否中有缺陷及缺陷位置 深度等情况 但是不能确定缺陷种类 e 渗透探伤 最常用的渗透探伤是着色探伤 这种方法主要用来发现焊接接头的表面缺陷 它 比磁粉探伤更显优势的是 着色探伤适用于非磁性材料 如耐热钢 奥氏体不锈钢 和非铁金属以及合金 着色探伤方法操作方便 设备简单 成本低 于此同时也不受 工件形状大小的限制 进行着色探伤时 首先要利用某些渗透性很强的彩色油液渗入到工件的表面缺陷 中 除去工件表面的油液 然后涂上吸油液的显像剂 在显像剂的层上显示出彩色的 缺陷形状的图像 由此图像就可以判别出缺陷的位置和大小及其严重程度 从而就可 以决定工件的表面质量 41 综合以上各种探伤方法 根据实际条件 决定对本次设计的箕斗斗箱进行外观检 查再进行着色探伤来判断其缺陷 看是否满足要求 第四章第四章 箕斗的检测 安装 试运转以及使用注意事项箕斗的检测 安装 试运转以及使用注意事项 4 1 各部尺寸的检测各部尺寸的检测 1 基本参数 额定载重量 t 有效容积 m3 箕斗断石 mm 主绳处最大 允许荷重 kg 箕斗设计重 量 t 其他说明 89 4 表格 4 1 基本参数 2 主要尺寸偏差检测 a 箕斗长宽尺寸偏差检测 是使用钢卷尺在斗箱上下两端分别测量长宽尺寸 A1 B1 A2 B2 则 A A A1 A2 B B B1 B2 取其 Amax Bmax 评定依据 b 两对角线尺寸偏差检测 用专用量具和钢卷尺分别测量箕斗矩形部分上下两截面和箕斗两立体对角线 共 四对八条 尺寸差 取其最大尺寸差为评定依据 c 重心偏移检查 用吊车或其他吊具将产品上端杆吊起 以上部罐儿为基准 并在该处挂一铅重 钢板尺检查产品下部罐儿对铅垂线前后左右的偏移距离 即为重心偏移量 d 箕斗重量偏差检测 用吊车 电子称或其他通用磅进行 箕斗重量偏差 重不超过设计重量的 10 轻不低于箕斗设计重量的 6 42 4 2 箕斗的安装箕斗的安装 1 气控系统各部件及管路安装前要彻底清理 不得有杂物和封尘进入 2 卸载系统的调试和安装最好在现场进行 有条件的话可以进行模拟安装实 验 严格按照说明书的要求进行 3 调整好气缸行程后 固定气缸的拉杆的工字缸应该牢固可靠的固定在横梁 上 4 在安装时要反复测定 保持箕斗的稳定平衡 5 整个机器的各部件安装后要彻底润滑 4 3 箕斗的试运转箕斗的试运转 1 空载试验 箕斗各部件在检测符合标准后 将其安装在井架内运行三次 以速度 0 3m s 试