8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计-机械毕业论文【答辩优秀】

天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 1 目 录 第一章 前言 . . . .(1) 第二章 总体设计 . . . .(5) 第一节 工艺方案设计 . . .(5) 第二节 工艺流程 . . .(5) 第三节 工艺设备 . .(15) 第三章 镀锌机横移机设计 . . . . .(19) 第一节 镀锌机横移机的结构图和及工作原理 . . . .(19) 第二节 轴的设计及校核 . . . .(23) 第三节 联 轴联器的设计及校核 . .(28) 第四章 其他相关部件机构介绍 . . . (30) 第一节 镀锌机引出机设计 . . . . .(30) 第二节 镀锌机引上机设计 . . .(30) 第五章 有关金属热镀锌工业发展的环境保护问题 . .(31) 第六章 镀锌的发展前景 . . .(32) 参考文献 . . . (34) 致谢 . . . (35) 附录 . . . (36) 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 2 摘 要 本次设计的题目是 8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计。它是根据热镀锌工艺的要求而设计的。包括工件运输、工件检验、酸洗、清水洗、涂溶剂、烘干、热浸镀、引出外吹、内吹、冷却、钝化、打印、包装等工序。其中热浸镀、钝化是特殊工序；酸洗、涂溶剂是关键工序。本次设计中，我具体负责镀锌机横移机的设计。在说明书中，我详细介绍了钢管热浸镀锌自动生产线设备设计，以及横移机的相关计算，如轴的校核，螺纹联接的强度计算等，来满足保证设计要求。同时在说明书中也附有大量的图示以展示重要机构，说明其具体结构和它们之间的装配关系。说明书中 还介绍了关于这台设备所要注意的环境保护等方面的问题。 关键词： 钢管； 热镀锌； 自动生产线； 横移机 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 3 ABSTRACT The paper is written on the topic of design for steel pipe of hot zinc plating automatic product equipment. It is base on the hot zinc plating technics including workpiece , transportation ,work inspection, pickling, washing ,making inpregnent, drying, hot plating, draw out, postartum mastitis ,passivation, cooling, printing, packaging. The hot zinc plating and passivation, are the special working procedure, pickling and making inpregnent are pretty crucial work procedure. I take charge of the traverse motion machine designing. Steel pipe of hot zinc plating automatic product equipment is introduced in detail in the paper. The important framework are exemplified to show their interaction and we also concentrate on the environment protecting. Keywords: Steel pipe； Hot galvanizing； Automatic product equipment； Traverse motion machine 第一章 绪论 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 4 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 5 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 6 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 7 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 8 一、热镀锌的简介 热镀锌（ Hot Zinc Plating Technics ） ，它是由热镀锡工艺发展而来，至今已跨入第四个世纪。至 今为止，热镀锌仍是钢材防蚀方法中应用最普遍、最有效的工艺措施。在热镀锌发展的三个世纪中，每个世纪的代表人物为：法国化学家马罗英博士、法国巴黎市政工程师索里尔及波兰杰出发明家和工程师森吉米尔。他们对钢铁的热镀锌进行了开创性的实验并发明了和建成了工业性热镀锌生产线，开创了连续、高速、高质量热镀锌的新纪元。 我国学者在总结前人的经验基础上，认识到热镀锌对国民经济发展的重要作用。因此，在工业生产中，研究金属腐蚀问题具有十分重要的意义和作用。我们选择锌为金属材料防腐蚀所具备的条件是：第一，我国含铅量丰富，便于取材。第 二，锌具有良好的防腐性能。第三，锌产生的腐蚀产物体积膨胀，可以将镀锌层因腐蚀出现的间隙愈合，从而在一定程度上能减缓电化学腐蚀的进一步发展。第四，镀锌层经过铬酸盐钝化后形成多种色彩钝化膜，不仅外观漂亮，而且还能还能提高耐水蒸气腐蚀的性能。因此，锌作为钢铁基体的保护层，不但可以提供天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 9 阴极保护，而且一旦发生腐蚀，其腐蚀速度还较慢。经过钝化处理的镀锌层的耐腐蚀性能还可以大大提高。这就是为何用锌作为钢铁保护层的原因。 热镀锌工艺与其他金属防腐蚀方法相比，在镀层电化学保护性、镀层致密性、镀层耐久性、镀层免维护性、镀层与基 体结合力、镀层经济性以及热镀工艺对钢件形状、尺寸的适应性、生产的高效性方面具有其他工艺无法比拟、得天独厚的优势。拒日本镀锌协会长达 10年的大气暴露实验表明：镀层厚度为 86 微米的热镀锌层在重工业海洋郊外和城市地带的耐用年限分别为 13、 50、 104、 30 年。一般而言，上锌量为 600 克每平方米的镀锌层，其免维护的使用寿命为 20-50 年，对于建筑用基板不镀锌的彩板，其使用命为 3-5 年，而基板镀锌的彩板其使用寿命可达 20-30 年。据调查，热镀锌的成本远低于油漆。因此，热镀锌有很大的现实意义，这就是我国大兴镀锌业的原因 。 二、国内热镀锌种类及其技术进展 (一 ) 国内钢板热镀锌现状及其发展 镀锌钢板广泛地用于轻工、家电、汽车和建筑行业。长期以来我国镀锌板一直属于短线产品，多年来我国镀锌板的自给率约为 50%，每年需要大量进口。近年来，带钢镀锌技术的发展和动态主要集中在汽车用板，热轧带钢热镀锌和高耐蚀性热镀锌板三个方面。高表面质量是汽车面板所必须具备的基本条件，镀层表面质量与薄板表面粗糙度、清洁度、带钢化学成分及其冲压成型性有直接的关系，同时热镀工艺、锌液成分、热镀设备也是影响锌层表面质量的重要因素。 锌液中的锌渣是影响镀锌表 面质量的最重要因素，在现代化生产线中，已用陶瓷内衬锅取代铁锌锅，可以有效地减少锌渣镀锌板表面质量的影响。此外，美丽的锌花是传统热镀锌板典型的特征，由此获得用户的青睐，具有一定的商业价值。但是研究表明锌花表面的不平整性，镀层中的铅含量会影响镀层板在后续加工中的加工性能、涂装性和使用中的耐蚀性。锌花尺寸随铅含量的减少而减小，开裂率和腐蚀率也分别大大降低。目前，新建镀锌生产线均采用无铅镀锌工艺，无铅镀锌已成为当前热镀锌发展的趋势。 (二 ) 热轧带钢热镀锌 近年来，由于薄板坯连铸连轧技术的不断进步，钢材冶金性能得以 改进，热轧带钢的质量不断提高，热轧板厚度不断减薄，因此热轧镀锌板可以部分取代冷轧镀锌板，用于对表面质量和冲压性能不太高的地方，就镀层结构和镀层重量而言，热轧镀锌板可与冷轧镀锌板相比；另一方面，热轧镀锌板仍可用于厚钢板的产品，例如：车辆用梁、加强板、支座等。 热轧带钢镀锌与冷轧带钢相比不需进行高温退火和镀前冷却，对中等宽度带钢可采用适应性好的感应加热。因此可节约大量能源和降低生产成本。 90年代中期，奥钢联开发出两种热轧带钢镀锌工艺： 1.宽带钢酸洗镀锌联合生产线。 2.窄带钢天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 10 与中等宽度带钢生产线。由于热轧镀锌板的 低成本，其市场前景非常广阔。 (三 ) 结构钢热镀锌 镀锌结构钢的确切含义应为镀锌型钢及其构造物。镀锌结构钢广泛地用于国民经济基础产业。以前我国大陆热镀锌结构钢一直以电力铁塔类生产为主，现在镀件品种扩展到各类铁塔、道路灯杆、标示牌、电缆桥架、冷却塔、建筑用轻钢龙骨、法兰等。目前我国有结构钢镀锌厂 150-200 家，估计 2006 年镀锌产量会大幅度提高。 热镀锌锌锅大型化和新型高效钝化剂的应用是近年结构钢热镀锌最活跃的应用课题。随着我国钢铁行业连铸比的逐年提高，硅镇静钢在结构钢镀锌中的比例越来越高。此外，合理地使用 锌铝、锌镍合金和其他有关合金，同时对热镀工艺进行适当调整，可以获得较好的效果。其工艺要点是：采用低温镀锌，减少浸锌时间，控制起吊速度，加快镀后冷却速度。锌锅大型化已成为结构钢镀锌的一种趋势，为了满足大型镀件的需要，为了在工艺上实现低温镀锌，为了提高镀件表面质量必须使用大容量的锌锅，锌锅的深度一般为 2.5-3.2 米。传统的镀锌钝化剂是采用铬酸或铬酸盐，钝化后需水洗，在水洗时大量的铬离子进入冷却液，既影响钝化质量又污染水质，目前正将板管用涂敷型铬酸盐钝化剂用于结构件镀锌中，其特点是高效、免水洗、无排放。 三、镀 锌钢管的前景 关于镀锌焊管的市场前景一直是热镀行业内最有争议的热点问题。镀锌钢管产量受到以下两方面因素的影响：一方面，多年来我国镀锌钢管品种单一，一直以水煤气输送管为主，而镀锌水煤气管的产量逐年下降；另一方面，近年来镀锌焊管在许多领域内取代了无缝管。事实上，符合标准的热镀锌钢管的正常使用寿命长达数十年，镀锌钢管对人体是安全的，用于热水的镀锌钢管的水垢对人体也是无害的。因此镀锌钢管在各类硬、软水中有足够的耐蚀性、稳定性、安全性，目前在大部分地区镀锌钢管仍是供水的主导产品。 镀锌焊管具有价格便宜耐蚀性好的优点。 近年来已广泛用于石油套管、脚手架管、电缆套、农用喷灌管、消防管、建筑用空间网架结构管、液体输送管、城市灯塔用管、机械管、家俱管等，此外国民经济基础建设的飞速发展加大了对镀锌钢管的需求，近年我国镀锌钢管出口量增加也是原因之一，总之镀锌钢管的发展前景十分广阔。 四、本课题来源于呼英俊副教授科研项目八寸以下钢管热浸镀锌自动生产线设备设计 (一 )主要设计内容：八寸以下钢管热浸镀锌自动生产线设备设计。完成镀锌机横移机设计装配图，零件的计算，强度和刚度校核，绘图等工作。 (二 )技术要求： 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 11 钢管的公称通径： 1/2 8 钢管的长度： 5.8 6.2 米（或用户订货要求） 钢管壁厚： 1.5 5 毫米（内含非标规格） 五、选题依据及研究意义 金属材料在工农业上用的最多的是钢铁材料。但钢铁材料耐腐蚀性能比较差。 热镀锌是防止钢铁生锈的一种方法 ， 是公认的高性价比钢铁制品防护方法。 热镀锌发明于 18 世纪中叶，它是由热镀锡工艺发展而来，至今已跨入第四个世纪。至今为止，热镀锌仍是钢材防蚀方法中应用最普遍、最有效的工艺措施。 热镀锌工艺与其他金属防腐蚀方法相比，在镀层电化学保护性、镀层致密性、镀层耐久性、镀层免维护性、 镀层与基体结合力、镀层经济性以及热镀工艺对钢件形状、尺寸的适应性、生产的高效性方面具有其他工艺无法比拟、得天独厚的优势。 焊接钢管的热镀锌技术国外在六、七十年代已经得到比较广泛的应用。由于锌层能够保护钢基体不受腐蚀，镀锌管比未镀锌的黑管寿命可延长十几倍，因而，已广泛用于钢铁的保护。 如用于建筑、石油、化工、造船和电力等领域。 可见，研究与解决金属腐蚀问题在发展经济、节约能源、防止污染、保证人与自然协调共存等方面都有十分重要的意义和作用。因此，本课程设计符合 市场及技术经济的需求，对我国工业的发展有着重要的意义。 钢管热镀锌生产线的设计作为毕业设计课题，其覆盖面较广，涉及到机、电、气、制冷等一体化技术以及专业课程等知识，在这个过程中，我们不但能提高自己的绘图能力，也可以提高我们的分析能力和解决实际问题的能力。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 12 第二章 总体设计 第一节 工艺方案设计 一、整体设计题目：八寸以下钢管热浸镀锌自动生产线设备设计 二、设计内容及要求： （一）设计内容 1.完成镀锌机烘干室横移机装配图一张 A0 纸。 2.完成镀锌机烘干室横移机主要零件图两张 A0图纸以上。 3.完成镀 锌机自动生产线及引出及设计说明书 20000 万字以上。 4.完成相关资料翻译 40000 汉字以上。 5.完成毕业实习报告 2500 汉字以上。 6.完成钢管热浸镀锌自动生产线工艺路线图。 （二） 设计要求 要求能够综合运用所学知识，独立完成任务书所要求的设计问题；能独立进天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 13 行设计分析、计算及技术报告的完成；图纸必须符合制图规范。应用计算机绘制设计图纸，备份一份电子文档，交图时同时交电子文档；学习有关技术方针政策，树立正确的设计思想和求实的作风及工程技术的全局观点、生产观点、经济观点；掌握工程技术和科学研究的基本方法， 学会调查研究、查阅技术文献、资料、手册、工具书等。 第二节 工艺流程 八寸以下钢管热浸镀锌自动生产线设备设计包括：工件运输、检验、酸洗、清水洗、涂溶剂、烘干、热浸锌、引出外吹、内吹、冷却、钝化、检验、打印、包装、入库。其中几个重要工序为酸洗，涂溶剂，热浸锌。 工艺流程图如图 2-1： 图 2-1 工艺流程图 其中： 关键工序 特殊工序 一、钢管的尺寸及技术条件 (一 )钢管的公称通径： 1/2” 6” (二 )钢管的长度： 5.8 6.3 米（或拥护定货要求） (三 )钢管壁厚： 1.5 5毫米（内含非标规格） (四 )钢管钢材的化学成分应符合 GB700 88 标准规定的 1、 2 号和 3 号乙类钢制造或符合 JISG3132 中规定的第一种 SPHT2 钢的要求。 (五 )焊接钢管标准应 GB3092 93，低压流体输送用焊接钢管规定的标准，工件运输 检验 酸洗 清水洗 涂溶剂 烘干 热浸锌 引出外吹 内吹 冷却 检验 钝化 打印 包装 入库 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 14 或符合 BS1387 85， ASTM、 A53 标准的有关规定。 (六 )钢管内外表面不得涂有漆类、油类；不得沾有泥土、杂物、标志等有碍酸洗、清洗及镀锌的物质。 (七 )钢管在镀锌前必须经过矫直机矫直，充分释放钢管在 成形及焊接过程中产生的内应力。否则在镀锌过程中产生永久的弯曲变形，影响质量和设备的正常运转生产。 (八 )每捆钢管需附有标单，其上应著名规格重量支数，如有特殊要求，应还注明熔炼号和详细说明。 二、钢管的运输 (一 )钢管运输装车时，没捆管之间要有间隔，以便于吊装卸车，且每车不能装载过多（特别是薄壁钢管）一面压扁钢材。 (二 )吊装时要防止吊弯、撞弯钢管，吊具要使用吊带吊装， (三 )对方要整齐，拜访平稳，特别是薄壁钢管，防止相互隔扁。 (四 )不要在酸洗车间存放过多的钢管或长时间不镀的钢管，以免酸雾或沾有酸液的吊具侵 蚀钢管表面。 (五 )运料的出入库单要交接及时，内容要与实物一致。 (六 )检查质量及核实数据是否与实物一致。 三、钢管的脱脂 (一 )焊接钢管由于更换轧辊规格、维修或吊装等原因，使刚光表面沾有油脂或润滑油，此时必须要进行脱脂处理。 (二 )碱溶液法脱脂 溶液成分为 氢氧化钠（ NAOH） 150 200 克 /升 水玻璃 40 50克 /升 溶液温度 70 80 脱脂时间 视程度 钢管在溶液内要勤翻动，并不断用蒸汽加热溶液增加脱脂速度和使油脂稀释脱离钢管。 (三 )用市售的脱脂清洗脱脂处理（使用方法根据产品说明） (四 )要对漂浮在溶液表面的污物进行打捞处理，以免钢管在离开液体表面时再次被污染。 (五 )经过溶液脱脂处理的钢管，控干溶液后，要进行热水漂洗（这个工序很重要，如果刚光表面沾的是润滑油而不是油脂，这样情况下可以用热水漂洗处理就能解决），漂洗水的温度在 80以上，脱脂槽内设有蒸汽排放管和压缩空气排放管，放气冲刷，目的是使残留的碱液和污物清洗掉 ，并使稀释后的油脂脱离钢天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 15 管表面，并减少酸洗处理时的酸、碱中和产生的酸耗。 四、钢管酸洗 (一 )采用盐酸（ HCL）酸洗 配置含量为 15 18%浓度的酸洗液（或浓度 100 170 克的稀盐酸）。首先将清水放入酸洗槽中，然后加入足量的盐酸；往水中放入盐酸时，一定要把放酸的胶管插入水中，防止盐酸气体挥发，污染空气。 (二 )当酸液中的盐酸的含量低于 100 克 /升时，可加入新盐酸进行调配，以保证酸洗速度。 (三 )酸洗液的温度一般保持在常温下即可，冬季可以适当的加温，温度保持在 25 35范围内，盐酸酸液不宜加高温度， 而宜增加其浓度为宜；酸液温度应使用究竟温度计在酸洗槽中进行测量。 (四 )酸洗时间可根据钢管的锈蚀程度、酸液浓度、温度等情况决定；一般酸洗时间应在 15-30 分钟内，但钢管最长在酸洗液中浸泡时间不得超过 1。 5 小时（使用废酸液预酸洗除外）。 (五 )酸液中氯化铁（铁盐）含量最多不得超过 200 克 /升，当铁盐含量接近200 克 /升时，应停止往酸液槽中加入新酸，要对酸液进行澄清处理后，加入新的盐酸继续使用。 (六 )当铁盐超过 200 克 /升时，就用考虑抛弃酸洗槽中的酸页或放入备用槽中，清洗回镀管，及预酸洗钢管，排放时盐酸的浓度 应低于 20 克 /升。 (七 )雨季或空气湿度大时，可能会产生酸雾，恶化空气环境，要考虑加入酸雾抑制剂（泡沫剂十二烷基硫酸钠）抑制酸雾或使用茶硫酸甲醛缩合物封闭酸液面。 (八 )为防止钢管局部欠酸洗，增加酸洗速度，要在酸洗期间勤翻动钢管，使之产生摩擦，多接触酸液，酸洗后的钢管表面应呈银亮色。 (九 )酸洗后的钢管，在吊离酸洗槽前一定要把残留的酸液控干净后，才可吊离酸洗槽，以免浪费盐酸。 (十 )酸洗工要与化验员密切配合，掌握各酸洗槽酸液的浓度、铁盐含量，及时按要求调整配比，每槽酸液最少每天要化验一次。 (十一 )化验员要 认真做好化验工作，对每槽酸液的浓度、比重、铁盐含量等做好化验，记录，及时报给酸洗工。 (十二 )应设置一个废酸液酸洗槽，用来对锈蚀严重，锈蚀不均的钢管进行预酸洗和洗回镀管。 (十三 )对于那些不是因为没有酸洗干净的刚光和在锌液面被是烧坏溶剂的刚光而产生的回镀管，一般来说不用再次酸洗，而浸在溶剂中，再行回镀。 (十四 )当酸液中的铁盐含量达到或超过 200 克 /升时，就要排放旧酸液，旧酸天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 16 液排放干净后，要用清水清洗槽的侧壁及地步的沉淀物，清洗干净后，再配置新的酸液。 五、清水漂洗 (一 )清水洗的目的是洗掉沾在钢管上的铁盐 和没有控净的酸液，并有在清水槽中储存酸洗过的钢管的作用。 (二 )要不间断的往清水洗槽中放水，以达到漂洗的目的，钢管在清水槽中不能露出水面接触空气，以防止铁基体被氧化。 (三 )清水槽中可以短时间储存酸洗后需涂溶剂的钢管，但储存时间过长可能再次氧化生锈。 (四 )清水洗后的钢管尽可能不裸露在空气中，防止氧化，但在进入溶剂槽前应控净水份防止冲淡溶剂浓度。 六、涂溶剂 (一 )涂溶剂的目的： A：防止在烘干过程中铁基体接触空气而再次氧化生锈。 B：清除掉钢管表面上残留的盐酸及其他污物。 C：使钢管表面的铁基体与锌液更快的形成合金。 (二 )溶剂的成分和配比： 氯化锌 （ ZNCL2） 500 800 克升 氯化铵 （ NH4CL） 80 120 克 /升 比 重 D=1。 3 1。 6 温 度 T=50 60 铁盐含量 25 克 /升 浸 泡 5 10 分钟 (三 )溶剂在使用过程中 铁盐含量和杂志会越来越多，为保证镀锌质量和减少产生锌渣每班必须要对溶剂槽中的溶剂进行过滤，下班前要用清水一次过滤袋（或根据过滤器的产品说明进行操作）。 (四 )清水洗后的钢管要把水尽可能的控干净后再放入溶剂槽，以免残留的水冲淡溶剂，造成漏镀。 (五 )成捆的钢管涂溶剂，要使钢管全部浸入溶剂内，并至少要有 2-3 次翻动，保证钢管的内、外表面全部沾上溶剂。 (六 )当溶剂的浓度比重小于 D 1.3 时，就要往溶剂槽内按比例拖放氯化锌和氯化铵；一般在施放氯化锌和氯化铵时候尽可能时间选在捞渣和设备维修时间，因为我们施放的氯化锌 和氯化铵是固体颗粒。在没有完全溶解时候，被钢管带入锌液内，这些小颗粒会造成钢管表面出现小黑斑漏镀。 (七 )为提高溶剂的活化能力和更好的清洁钢管表面，溶剂要加温 50 60，天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 17 另外加温也可使钢管带进溶剂内的水蒸发掉，加温要使用紫铜管制成蛇形状间接加热，千万不要用蒸汽管喷吹溶剂加热，冷凝水会冲淡溶剂。 (八 )每隔一段时间要往溶剂槽内加一点从滚道上钢管滴下的锌片，以中和溶剂槽内由于没有控净而带进的酸液，但千万不要往溶剂槽内释放锌灰，锌粉等小颗粒物质，以免颗粒黏附而造成漏镀。 (九 )由于溶剂的清洗作用和钢管的黏附而带 进溶剂槽内的铁盐，在生产过程中溶剂槽内的铁盐会越来越多，这样会恶化溶剂的作用。产生过多的锌渣和造成刚光漏钢，这样必须要除去铁盐。简单的去除铁盐的方法是往溶剂槽内加入强氧化剂，使铁盐氧化成氧化铁沉淀排掉，强氧化剂可使用：高锰酸钾，双氧水等，每一到两个月可往槽内释放 5 10公斤，高锰酸钾或双氧水。 (十 )在每隔两到三个月的捞渣或大修设备时，把溶剂经过氧化剂处理沉淀 5 6 小时后，把槽内上部溶剂排入一个空槽内，底部的沉淀物及吸附在侧壁的铁盐和污物用清水洗净排放掉，再把溶剂抽回槽内使用，这样就可以使溶剂再生利用。 (十一 )涂过溶剂的钢管在吊离溶剂槽前一定要把钢管内，外的余液控净，减少浪费，降低成本。 七、涂溶剂后的钢管控干和烘干 (一 )把涂过溶剂后的钢管水平放置在烘干前台架上，排放整齐，挑出局部没有酸洗净带锈的钢管，挑出开缝管，接头等不合格的钢管。 (二 )要把明显弯曲的钢管挑出进行回修后再放回平台烘干。 (三 )烘干链条每挡 1/2” 11/4” 钢管放两条，其余规格放一条，用调节板调好尺寸。 (四 )对在台架上钢管控出的溶剂要收集起来，经过滤后放回溶剂池。 (五 )烘干室前台架不宜过多存放涂过溶剂的钢管，因为过多的存放钢管会因溶剂稀潮而产生漏钢。 (六 )烘干炉内温度保持在 100 140范围内，以各规格钢管进入锌液时不产生崩爆而又不过烧为准，在溶剂不过烧的情况下，温度应尽量取上限，这样可节省锌液的热量，当烘干室温度低时，可开动循环热风风机增温。 (七 )设备停止生产时，烘干室内尽可能不要存放钢管，长时间存放可能会烧坏溶剂层。 八、钢管镀锌 (一 )烘干后的钢管经过机器运转，进入锌液，钢管在锌液中排放管内的气体，经过一定的浸渍时间，形成牢固的锌铁合金层，再经过提升，引出就完成了钢管镀锌。 (二 )在正常情况下，锌液温度应保持在 450（ +5或 -5） 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 18 最高锌液温度 465 最低锌液温度 443 (三 )为改善锌层韧性及锌液流动性和光亮度，锌液中的含铝量应保持 0。 20。 3%之间。锌液中加铝要以锌铝合金的形式加入（ ZN90%， AL10%或 ZN80%， AL20%）。 (四 )钢管的引出速度： 0。 65 1。 2米 /秒 (五 )外吹使用压力： 1。 5 3 kg/cm2 动力使用压力： 4 6 kg/cm2 (六 )内吹使用压力： 5 8 kg/cm2 内吹使用温度： 170 200 (七 )内吹时间参考下表： 规格 内吹时间（秒） 1/2” -1” 0.3-1.5 11/4” -11/2” 1-3 2” -21/2 1-1.4 3” 2-6 4” -6” 3-8 最终目的使钢管内壁吹净余锌，而又不浪费蒸汽。 (八 )冷却水温度： 规格 温度 1/2” -11/2” 70-80 2” -3” 50-60 4” -6” 40-50 (九 )往锌液中加锌块时要分多次添加，不要一次集中添加，以保证锌液的温度和设备的正常运转，同时保证正常锌液面高（正常锌液面为距锌锅沿下 120150mm 范围）。 (十 )对于往锌液中投放锌铝合金，一般是每下一吨就要投相配量的锌铝合金，以保证锌液的含铝量在 0。 2 0。 3%之间，但根据实际生产需要，客户要求，锌铝合金的含量随 时进行调整，以保证满意的锌层质量。 (十一 )镀锌生产过程中，在锌液面产生的锌灰，不要产生很多时才清除。捞灰时候要尽量把块状的锌灰打碎，并把碎灰多次倒腾，以把锌灰中所含的锌颗粒用液锌熔化掉，捞起的锌灰要尽可能把金属锌液控净，减少锌耗。 (十二 )镀锌应每周化验一次（有条件的）：测量铝，铁的含量，铝的含量保持在 0。 20。 3%之间，铁含量应低于 0。 08%，超过时可利用降温制度（凝结）和捞渣调整。 (十三 )漏钢的几种现象及解决方法： 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 19 A镀锌管表面有大片的铁锈物，为欠酸洗或钢管锈蚀不均匀不能正常酸洗。 解决办法，继续酸洗净后在镀锌。 B镀锌管表面有点状黑斑或有放射的点状黑影，为溶剂颗粒，铁盐颗粒等在锌液内烧焦的残留物，可以经过溶剂浸泡后在镀锌。 C镀锌管表面有大片的黑色物质，为溶剂在锌液表面被烧焦的残留物。解决办法：继续酸洗干净后在镀锌。 D镀锌管表面漏钢处呈灰白色，没有纯锌层。 一般情况是： （ 1） 锌液温度低 （ 2） 溶剂温度低 （ 3） 溶剂后存放时间长溶剂细潮 （ 4） 没有烘干等 以上情况根据现场实际采取相对应办法解决。 (十四 )对于回镀的钢管应使锌液温度稍高一点。浸锌时间稍长一点 为益。 (十五 )锌锅里锌渣太多时，容易把锌锅烧坏并且是钢管表面变得很粗糙，在正常生产中每生产 1000T 左右的镀锌钢管就应该捞渣一次。 (十六 )当用捞渣机捞渣时，要从锌锅的一端一次次的往另一端捞，捞过一便后，应该停止 12 小时，待悬浮的锌渣沉淀后，再捞一遍。 (十七 )当捞渣机的捞渣斗离开锌液面时候，要在锌液面停留 23 分钟，以使渣内残留的锌液留出来。 (十八 )锌渣到出后，要把锌渣切成若干小块，以便运输储存等。 (十九 )控制室操作员在开机前要认真检查设备各个信号的发生情况，确认没有故障后开机，开机最少按 2次铃， 每次间隔 30 秒。 (二十 )设备运转后要密切观察设备的运转以及钢管的运动情况，发生故障即使停机处理。 (二十一 )不生产或者停机时候，应该把紧急停机按纽按下，以确保万无一失。 (二十二 )操作员在没有特殊情况下，绝对不能开机后离开控制室。 (二十三 )在生产中因故停机时候，且不能在 20分钟以内再次开机，应该立即通知司炉工减小加热，以免锌锅过热。 (二十四 )在开始生产前 15 分钟，司炉工应适当提高火焰温度，以减少温度惯性。 (二十五 )炉前工要认真观察钢管在各个位的运转情况，发生事故及时处理。 (二十六 )炉前工在生产过程 中，要随时观察钢管的镀锌质量，发现质量有变化要及时解决，减少回镀管，注意锌液的温度变化和外吹风压，要随时调整。 (二十七 )镀锌产品的副产品 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 20 1.锌灰：锌液表面形成的氧化锌，氯化物及其一些氯化物的混合物称为锌灰，颜色为棕黄色，一般在锌灰中含锌 60%左右，生成量越为 20kg/t 管。 2.锌粉：钢管内壁多余的锌液经高压过热蒸汽喷吹以后形成锌粉，生成量越为 10kg/t 管。 3.锌渣：沉在锅底的锌铁合金，锌渣中含铁 4%，含锌约为 95%左右，生成量约为 10kg/t 管。 4.为减少锌耗，降低成本，对以上副产品要认真管理。 A：对捞出的锌灰除在打捞时注意控净锌液外，要及时检出内含的小锌片，锌粒或用筛子进行筛选，并注意防潮防氧化。 B：锌粉特别容易吸潮而氧化，燃烧，要有专人及时对除尘器进行清理，锌粉要装袋或者装在铁桶内，不要大批量堆放在一起，防止氧化反应热散发不出来而自燃，对比较潮湿的锌粉要放在干燥处晾晒一下再装袋。 C：锌渣内含有很多金属锌，锌渣在没有完全凝固时候要留出一些纯锌，要把这些纯锌收集起来，放回锌锅熔化。 九、镀锌钢管的钝化 (一 )镀锌钢管钝化的目的 A改善镀锌层表面的耐蚀能力 B产生镀锌层表面钝化膜的光泽 C防止产生白锈 (二 )钝化液的配比 重铬酸钠（ NA2CR272H2O） 3 - 4克 /升水 硫酸 （ H2SO4） 0.5 - 0.6 克 /升水 硫酸亚铁（ FESO4） 0.2 0.5 克 /升水 温度 70 钝化时间 10 - 30 秒 (三 )钝化以后要进行清水漂洗，洗出多余的钝化液，漂洗的温度保持在5060范围内。 (四 )钝化液和漂洗水要经过处理才能排放掉。 十、镀锌管的检验 (一 )成品镀锌管必须按定单所指定的标准及要求逐根检验。 (二 )检查镀锌管外表面内表面有无漏镀，划痕，锌瘤及外吹的光洁度，内吹光洁度等质量问题，如连续发现几条钢管都有上述问题，就应分析原因，及时解决。 (三 )检验出的成品回镀，废品要严格区分开，特别是回镀管一定要在下班前回镀完，镀回镀管时，锌液温度要比 正常温度稍高一些，速度慢一些，外吹风压天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 21 大一些。 (四 )车间检验员要配合化验员，对镀锌管的锌层进行物理和化学检验，检验结果要认真填写报告单，以便分析参考。 (五 )对热镀锌管成品可参考下列标准进行检验。 A GB/T3091-93低压流体输送用镀锌焊接钢管 B BS1387-85钢管和管件规范 (六 )镀锌钢管须打印标记时，打印出的字迹要清楚，打印机要干净，输送速度不要太快，打印机汽缸拉力不要过大，只要自己全而清楚就可以了。 (七 )打印环状色带时，印出的色带要均匀，边界要非常整 齐，不要把油墨污染到钢管上。 (八 )吊运已镀锌的钢管，吊带一定要干净，不能与吊黑管吊具混用。 十一、镀锌陆司炉工操作规程 (一 )冷状态的镀锌炉加温，在按要求装满锌块后，根据设备要求的加温曲线进行加温升温，不许使温度忽高忽低，更不许把锌炉温度提高到很高时再灭火降温。 (二 )在任何情况下，锌炉温度在远离烧咀的热电偶测量值都不许超过 150，温度超多可引起热风机损坏。 (三 )在任何情况下，锌液温度决不能超过 465，合理的镀锌温度应保持在450范围内，一般情况下镀锌管的锌层达到标准且外观又符合要求时，锌液温度尽 可能取下限。 (四 )司炉工要经常观察喷油咀的火焰燃烧情况，应使火眼保持最佳燃烧状态，燃油烧咀为比例低压烧咀，在正常燃烧情况下，助燃风应尽可能加大，促使燃料油全燃烧。 (五 )司炉工要经常通过窥火孔观察炉内墙壁的结构情况，发现异常要及时采取措施处理。 (六 )燃料重油喷咀前的油温为 100130，油压为 23.5fg/cm2，当燃烧情况不好时，首先要看油压，游温和风压是否有问题，调整好以后再点火。 (七 )当喷油咀火眼熄灭时，要立即关闭油阀，否则易引起炉内油蒸汽爆炸，发生事故。 (八 )在正常镀锌时，司炉工调整温度 要考虑温度升降的惯性，要提前加温或降温，以保证锌液的恒温。 (九 )炉下操作室内要保持卫生清洁，严禁地面上存有油污及棉纱等杂物，以免发生火灾。 (十 )每个司炉工都要学会使用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器，懂得灭火常识，灭火器具任何人不可擅自使用。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 22 十二、储油罐操作规程 (一 )对于新购进的油，先要卸入卸油槽内，每次卸车时都必须检查油品质量，有无异味，杂志多少，含水量多少等，询问供油商是否来油与罐内的油质相同，对不同的油品不能混合在一起，必须经检验认为各种指标与罐内油品相同后才能混合使用，防止发生化学反映，严禁煤焦油 混入油罐。 (二 )卸入卸油槽内的油经初步过滤后，泵入存油罐内，脱水精华，泵油前先对过滤器加温，泵前后进行扫线家蚊，彻底扫通后，方可启动油泵。 (三 )泵完油后，要对过滤器及管线进行彻底扫线后关紧节门，以备下次使用。 (四 )储存的重油温度用保持在 6070范围内。 (五 )储油罐储油不能装的太满，防止加热后膨胀而冒罐，一般装满系数控制在 85%左右或距离罐顶 11.2 米。 (六 )对于新购进的油在泵入油罐后要每隔 2 小时放一次水，直至水放净为止，排水时管理员不得离开排水阀，以免发生跑油事故，对排水时带出的油流进溢水池 后提要及时捞出放入卸油槽滤网内。 (七 )定时检查油泵房设备，油罐及油管路，节门等的完好程度，不合格的要立即更换。 (八 )给油罐加温时，要观察油罐油温变化及液面的高低，防止温度过高而发生冒罐事故。 (九 )冬季要注意节门的保温，经常巡视，避免节门冻裂。发生跑油事故。 (十 )储油罐区配备足够的灭火器具，对灭火器具要定时检查，保证绝对的完好程度，并要求管理人员会正确使用灭火器具，懂得灭火常识。 (十一 )车间供油 1.供生产用油的压力为 34 kg/cm2，油温应在 100130左右。 2.开泵前要把减压阀全部打开 ，开动油泵再慢慢调整系统所需压力。 3.开泵前应先打开油口节门，然后启动油泵再打开进油口节门（注意这段时间不要超过 3分钟，以免油泵卡死）。 4.开启套管节门给供油管加温时，气阀要慢慢打开，经过一段时间再全部打开。 5.要经常注意油管路系统的压力变化，压力变化要调节到正常使用压力，不要使供油泵过载或空转。 6.当供油管路没有蒸汽压力时，不能开动油泵，以免管路不能正常输送油而造成压力升高，损坏油泵及输油管路。 7.从有关到供油泵之间的油管要做好保温，一般来说不用加温，因为储油罐内的油温已达 6070，但要设置 伴热管，防止冬季温度过低管路内的油凝固。 8.要保证备用油泵的完好，有鼓掌及时修理备用。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 23 9.要保持油泵站的清洁卫生。 第三节 工艺设备 一 、 镀前处理工艺装备 镀前处理工艺装备 酸洗除锈 、水洗 、浸助剂与传统生产线 差不 多也是用行车成捆吊运钢管至各槽作业，只是槽 子较大。 钢管在烘干炕内传送也使用链条，但为步进 式，其节拍与热浸镀机械手相配合，保持同步。烘 干炕采用底部铸铁散热片加热，上加盖罩，两侧由 烟道引热风向钢管两端徽吹，以弥补烘干炕两侧温 度稍低之不足，使钢管全长受热均匀。烘干炕较 长，钢管在炕 内一根紧挨一根地排列着 这样可以延长烘烤时间(8 10min)，适当降低烘干温度 (150 200oC J，避免烤焦助剂，从而保证了烘干质量 二 、 热镀锌工艺装备 新型热浸镀工艺装备的特别之处，是采用了液 压机械手，两根钢管同时热浸镀 f 简称 “两两一 镀” )按节拍连续进行 钢管热浸镀锌机械手动 作原理如图 1 1-出料辊 2-外哳喷嘴 3-纵摆卫 手 4- 钢管 5-锌液 6-滑道 7- 袖缸叉手 8-横 同齿轮转耙 9-横向液压摆叉手 lO-导向板 11-镀锌锅 烘干了的钢管从烘 干 炉经滑道 ，一次两根滑 人镀 锌锅 内。此时 ，镀锌锅进料侧 的 3 个油缸叉 手立即将滑人的钢管垂直叉人锌液内 接着，镀 锌锅出料侧的 3 个横向液压摆叉手摆向进料侧 ， 准备接钢管 。与此 同时 ，镀锌锅 中间的横向齿 轮 转耙转过一步，将缦镀的钢管耙到准备接料的横 向液压摆叉手上 ，摆叉手 托着钢管立即回摆到 出 料侧 ，此时钢 管已经镀 锌完毕 出料端液压纵摆 叉手钩住钢管头部向上提起 ，并接触到倒置的永 磁出料辊。永磁辊吸住钢管爬升，将钢管送出镀 锌锅 在钢管被吸住向斜上方爬升的过程中，又被导向板叉开， 完成定位 、导向。在永磁辊之间装 设的外吹喷嘴，以小风量对镀锌管表面进行吹抹， 将钢管表面的余锌、锌灰及其他污物吹净，使钢天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 24 管 表面光亮而镀层均匀。余锌被环形风束吹推约 50mm，滴人镀锌锅内，且不会发生飞溅，也无刺 耳噪声。 三 、 镀后精整工艺装备 上爬空冷辊道传送带与地面的坡度稍大，传送速 度稍慢，钢管内余锌可以充分流净，且动作稳定。 内吹段镀锌管的传送，是由两组旋转机械手来 完成 ，如图 2 所示。 图 2 内吹段镀锌管的传送示意 1 蒸汽入口 2-内吹喷嘴 3-带有发讯器的挡板 4-夹钳 5-旋转 机 6-滑道 当空冷辊道上的镀锌 管上爬到顶端 而触动发 讯器后 第 1 组 机械手便接过镀锌管 ，旋转 180。，将镀锌管送到旁边的内吹架上，夹钳立即夹 住镀锌管头部 ，内吹喷嘴移向管 口，进行内吹抹 锌。内吹后，第 2组旋转机械手按节拍将镀锌管 送 至滑道顶端 ，紧接着在 机械手完成下一次旋转 时镀锌管迅速沿滑道滑人冷却槽进行水冷 然 后 ，经翻管机 构将镀锌管 翻至钝化槽钝 化 ，再翻 至 漂洗池漂洗 ，而后翻到滑道上排列整 齐 、沿滑 道平缓滑下至 出口。出 口处有专人负责逐根锉掉 管尾端的锌 刺锌瘤 。 镀锌炉烧油 ，两端各装 1个长焰烧 嘴在吊角 侧进行加热。炉体埋于地下，出地面起台半米。 锌锅用钢板焊接而成，与传统锅相比稍窄稍深 四 、 新生产线的优点 （一 )结构简单，性能稳定可靠省去了庞大复 杂的机械减速与传动机构。 (二 )产品质量 (尤其是表面质量 )优 良镀层均 匀光亮银 白，端头干净 ，无漏镀 一般无锌瘤镀层表面擦伤与流锌污染均显著减少： (三 )锌灰量显著减少 (锌灰呈油棕色 )，每吨镀 件的锌渣为 5 8kg；锌温不高 (460 470。 c)，锌 液内添加有 3 的锌铝稀土合 金每吨镀件的锌耗为 5060kg，生产成本较低 (每吨镀件的成本比国 内同行低 100 200 元 ) （四 )生产现场干净卫生，噪音较小生产环境 显著改善。 (五 )生产操作人员减少 (不计镀件进出处，整条 线只需 6 人 )，工人劳动强度降低。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 25 五 、 对新生产线的改进设想 当然，该生产线也有不足之处，即镀前处理仍 采用的是老一套。如果镀前处理采用通池地面液压 步进推杆送料机构 (这种机构 1993 年在河南省豫东 热镀锌厂成功地用于高速公路护栏板热镀锌 自动生 产线上，该机构结构简单 、投资少、效果好 )，则 需作 下改动： （一 )在镀锌管爬坡 出池的轨道上 ，增设不可逆 止挡爪 (二 )使整条传送带不在一个平面上，始终是一 边高一边低 ， 便于钢管浸渍，管内气体易于排 出、残液锈渣易于冲洗流净。 （三 )水洗段应用带冲力的循环流动水，从钢管上端冲进 ,下端流出，将管内锈渣冲洗干净 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 26 第三章 镀锌机横移机设计 第一节 镀锌机横移机的结构图及工作原理 一、镀锌机横移机的图示如下： a) 主视图 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 27 b) 俯视图 c) 侧视图 1. 连 杆 2. 压盖 1 3. 齿轮 4. 传动轴 5. 压盖 2 6. 齿轮箱体 7. 主轴 8. 主轴 9. 联轴器 10. 主轴 11. 传动轴 12. 传动轴 13. 电机 14. 连杆轴 15. 轴套 16. 轴套 17. 平垫 18. 动梁 19. 动梁筋板 图 3-1 镀锌机横移机设计图 二、镀锌机横移机的工作原理： 横移机主要包括以下几个主要部件：电机、主轴、传动轴、联轴器、轴套、天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 28 连杆、连杆轴、齿轮、齿轮箱体、压盖、平垫、动梁、动梁侧板等。 在整个热镀锌工艺流 程中，其特殊、 关键工序为热浸锌、钝化、酸洗和涂溶剂。横移是热镀锌工艺流程中比较重要的一个工序，具有举足轻重的承前启后之作用。是由镀锌机横移机来完成实现的。它是把经过在锌液中镀锌完成后的钢管横移到它后面的引出机构中。简言之就是负责把锌锅中镀好的锌管转移到下一道工序中。 下面主要介绍这些组件的工作原理。 9 联轴器 10 主轴 1 11 传动轴 I 12 传动轴 13 电机 图 3-2 主动轴转动过程 钢管的横移过程如下（见图 3-2）：原动件为电机，在电机的带动下，主轴转动，通过齿轮的啮 合作用，从而带动传动轴的转动，传动轴的转动就使得和它连接在一起的连杆产生了回转运动（见图 3-3）。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 29 1 连杆 2 压盖 1 3 齿轮 4 传动轴 II 5 压盖 2 6 齿轮箱体 7 主轴 II 8 主轴 III 图 3-3 连杆转动过程 在该过程中，齿轮相当于原动件，它带动传动轴 II 运动，从而也使得连杆转动起来。连杆带动动梁，使动梁绕主轴做椭圆运动轨迹（见图 3-1C）。最终，就实现了钢管的橫移，以便于进行下一步的工序。 其中，压盖对轴承起到定位作用，轴承对 齿轮也起到定位作用，防止其移动。 图 3 中，连杆轴通过轴套、平垫来固定，起到定位的作用。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 30 14 连杆轴 15 轴套 16 轴套 17 平垫 图 3-4 连杆轴机构 第二节 轴的设计及校核 一、概述：轴是组成机器的重要零件之一。用于支撑作回转运动或摆动的零件来实现其回转或摆动，使其有确定的工作位置。 二、分类： 按照轴线形状分类，轴可分为直轴、曲轴和软轴。 按照所受载荷性质分类，轴可分为心轴、转轴和传动轴。 轴的结构设计的任务，就是在满足强度、刚度和振动稳定性的基础上，根据轴上零 件的定位要求及轴的加工、装配工艺性要求，合理地定出轴的结构形状和全部尺寸。 三、轴的材料选择： 首先应有足够的强度，对应力集中敏感性低；还应满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性及良好的加工性。常用的材料主要有碳钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 31 选择轴的材料时，应考虑所受载荷的大小和性质、转速高低、周围环境、轴的形状和尺寸、生产批量、重要程度、材料机械性能及经济性等因素。碳钢有足够高的强度，对英里集中敏感性较低，便于进行各种热处理及机械加工，价格低、供应足充足，故应用最广泛。一般机器中的轴，可用 30、 40、 45、 50 等 牌号的优质中碳钢制造，尤以 45 号钢经调质处理最为常用。 四、轴的结构设计： (一 )拟定轴上零件的装配方案 拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的主要前提，它决定轴的基本形式。所谓装配方案，预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。 (二 )轴上零件的定位 为了防止周上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。常用的轴向定位方法有：轴肩（或轴环）、套筒、轴承端盖、挡圈、圆锥形轴头等。周向定位有：常用的周向定位零件有键、花键 、销、紧定螺钉以及过盈配合等，周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动 (三 )轴的强度校核计算 轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定。 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况采用相应的计算方法，并恰当的选取其许用应力。 图 3-5 镀锌机横移机传动轴 1、求轴上的功率、轴的转速和转矩。 功率： P1 =5.5 kw 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 32 转速： n1 =1350r/min 转矩： 5 51119 5 . 5 1 0 P 9 5 . 5 1 0 5 . 5T 3 8 9 0 7 . 4n 1 3 5 0 N m 2、确定轴的最小直径： （ 1）选取轴的材料为应用广泛的 45 钢，调质处理。根据机械设计手册表38.3-2，取 A0 =115，所以有： 1 33m i n 01P 5 . 5d A 1 1 5 1 8 . 3 7n 1 3 5 0 mm （ 2）确定各段直径和长度 根据转轴以及滚动轴承的标准内经确定 d2 =40mm， 要安放滚动轴承，选择左、右端轴径选择一个合适的标准直径 d1 =35mm， （ 3）选择滚动轴承 因为轴承主要承受径向载荷，而且需要承受小的轴向载荷， 并且需要与轴承座的凹球 面相配能够自动调心，所以选择外球面球轴承。 根据安装轴承的轴段的直径和长度选择轴承如下： 轴承：型号 Z90508(UCP208) d D B = 40 80 49.2 （ 4）轴上各零件的轴向定位和周向定位 轴向定位：轴承由轴用挡圈或轴承端盖进行定位。 （ 5）各轴段加工要求 根据装配要求，安装轴承的轴段和平键粗糙度为 3.6， 轴承和轴的配合为基孔制，过盈配合，轴的公差带选为 k6。 （ 6）轴上各倒角和圆角的确定 参考 4表 15-2，确定各倒角和圆角值。 3、轴上的扭转强度 1T 3TP9550000T nW 0 . 2 d =3.04MPA 因为轴的材料选用 45 钢，调质处理，根据 4表 15-3，查得 T应为 2545范围内；0A应为 126103 范围之内。 由上式可得m i n1 3301P 5 . 5d 4 0 m m d A 1 1 5 1 8 . 3 7n 1 3 5 0 mm 因为TT 所以符合要求 4、求轴上的载荷 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 33 eNH1e N H 1 N H 2N H 2e N H 2H N H 1Vp22HV51F 5 0 0 0 NF 2 5 0 0 NF F FF 2 5 0 0 NF 1 1 5 F 2 3 0M F 1 1 5 2 8 7 5 0 N m mM F 3 7 2 1 2 7 5 N m mM M M 3 5 7 6 5 . 7 N m mT 1 . 1 5 1 0 N m m 5、按弯扭合成校核 22 252ca 33 5 7 6 5 . 7 0 . 6 1 . 1 5 1 0MT 1 0 . 8 6 M P aW 0 . 1 5 0 为折合系数，按脉动循环应力算，取 =0.6 根据 4表 15-1，查得 1 6 0 M P a ，故ca 1，故符合强度要求。 五、轴上附件的设计与校核 1、轴承寿命计算 根据 4公式 13-5计算轴承寿命： 6h1 0 CL6 0 n P 因为镀锌机属于利用率较高的机器，所以预期计算寿命 hL /h=2000030000 式中： n 轴的转速 C 轴承的基本额定动载荷，具体数值由 3表 6-1 查取 P 轴承的载荷。 指数，对于球轴承，取 =3，滚子轴承 =10/3 型号 Z 9 0 5 0 8 U C P 2 0 8的轴承： 2 2 2 2N H 1 N V 1P F F 2 5 0 0 2 5 0 0 3 5 3 5 . 5 3 N 由 3查得 C=22.8KN 36 6 3h1 0 C 1 0 2 2 . 8 1 0L 3 2 3 4 9 h6 0 n P 6 0 2 0 0 3 5 3 5 . 5 3 hL 故该轴承符合寿命要求。 2、轴承装置的设计 要想保证轴承顺利工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还应正确设计轴承装置。轴承装置的设计主要是正确解决轴承的安装、配置、紧固、调节、润滑、密封等问题 。 （ 1）支承部分的刚性和同轴度 （ 2）轴承的配置 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 34 双支点各单向固定；一支点双向固定，另一端支点游动；两端游动支承 （ 1）滚动轴承的轴向紧固 （ 2）轴承游隙及轴上零件位置的调整 （ 3）滚动轴承的配合 （ 4）滚动轴承的预紧 滚动轴承的润滑： 本次设计的外球面球轴承为脂润滑。 滚动轴承的密封装置： 本次设计的外球面球轴承为接触式密封。 轴承座组件的选取： 依据机械设计手册中的 GB 3882-87 标准，选定其类型为： Z90508 型轴承座组件。 3、平键校核 用于连接齿轮和轴的平键选用普通平键 A型，根据 机械设计手册表 4-1，选择平键的尺寸为 b h l 1 6 1 0 7 0 ， b h l 1 6 1 0 4 0 ，b h l 1 0 8 6 8 ，材料为 45 钢。 根据 4公式 6-1校核：pp2T k l d 式中： k 键与轮毂键槽的接触高度， k=0.5h， h为键的高度 l 键的工作长度 d 轴的直径 所以：p 2 T 2 1 1 4 3 6 1 . 5 6 3 6 . 2 7 M P ak l d 4 7 0 3 5 根据 4表 6-2，选择p为 120MPa 所以pp，故平键联接安全。 六、轴结构的工艺性 所谓轴的结构的工艺性，是指轴的结构应尽量简单，有良好的加工和装配工艺，以减少劳动量，提高劳动生产率及减少应力集中，提高轴的疲劳强度。改进轴的结构，减少应力集中。 （ 1）上相邻轴段的直径不应相差过大，在直径变化处，尽量用圆角过渡，圆角半径尽可能大 。当圆角半径增大受到结构限制时，可将圆弧延伸到轴肩中，成为内切圆角。也可以加装过渡肩环使零件轴向定位。 （ 2）轴上与零件毂孔配合的轴段，会产生应力集中。配合越紧，零件材料越硬，应力集中越大。其原因是，零件轮毂的刚度比轴大，在横向力作用下，两者变形不协调，相互挤压，导致应力集中。尤其在配合边缘，应力集中更为严重。改善措施有：在轴、轮毂上开卸载槽。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 35 第三节 联轴器的设计及校核 一、选择联轴器的类型 根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被连接两不见的安装精度等，参考各类联轴器特性，选择一种合用的连轴器类型。具 体选择考虑一下几点： 1.所需产地的转矩大小和性质以及对缓冲减振的要求。 2.联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。 3.两轴相对位移的大小和方向 / 4.联轴器的可靠性和工作环境。 5.联轴器的制造、安装、维护和成本。 二、计算联轴器的计算转矩 图 3-6 联轴器 1.于机器启动时的动载荷和转动中可能出现的过载现象，所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩 caT 。计算转矩按下式计算： TKT Aca 式中 T 为公称转矩，单位为 N m ； AK 为工作情况系数，因为工作机的转矩变化和冲击载荷中等，所以经查表可选 9.1AK 2.定联轴器的型号 根据计算转矩 caT 及所选的联轴器类型： TKT Aca 215.16185.849.1 N m 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 36 按照： caT T 的条件有联轴器标准中选定该联轴器型号。经查找相关资料可确定所选联轴器型号为 GB 5843 86，该型号联轴器的 T 400N m ，符合选择条件。 第四章 其他相关部件机构介绍 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 37 第一节 镀锌机引出机设计 引出机构在整个热镀锌工艺中的作用是将浸入锌锅中的钢管引导出来，并将其输送到引上机构上使其可以继续后面的流程。 在引出机构由骨架、提升装置、拖棍机构、修正铜头组件、从动部件等几个重要部分组成。其中骨架是该机构中的固定部分，主要起固定及连接其他各部分零件的作用。骨架分为两部分，中间由 骨架铰链与骨架连接板相连，左半部分上面连接有 提升装置，工作时提升装置将骨架提升起来使 其角度为 45 度，此角度与引上机构的角度一致，以便于输送钢管。由于输送钢管速度很慢，所以从动部件采用的是链传动，因为链传动没有打滑和弹性变形，可使传动平稳。 第二节 镀锌机引上机设计 在引上机构中，使用型材搭建引上机构的机架，在机架上方固定引上滚道梁。引上滚道梁就是在引上机构中将浸锌之后的钢管运输进行内吹工序的一个重要的梁架。引上滚道梁与地面夹角为 45 度，放在引上骨架上。在引上滚道梁上一共设计有引上输送滚被动轴，引上输送滚轴，带座外球面球轴承，引上滚道挡料轴等两件。一共设计有一个输送滚被动轴和十三个输送滚 轴，两个带外座球面球轴承和一个挡料轴。在引上机构传动中选用 Y112M-4 型号的电机，该电机额定功率为 4 千瓦，满载转速为 1440r/min，该电机为 Y 系列的三项异步电机，具有防止灰尘进、铁屑等其它杂尘进入的特点。滚动轴与电机相连，在电机的驱动下，滚动轴转动，滚动轴带动输送滚轴转动，之间采用链传动的方式连接。链条选用滚子链条，因为链传动无弹性和打滑现象，因此传动比较准确和平稳，能够保持准确的平均的传动比，传动效率较高。因为在钢管在向上输送的过程中滚轴材料为磁铁，因此在传动过程中速度不宜过快，而链传动正可以在低速 下运行。在传动轴转动的带动下，传动轴带动下带动钢管向上运动，使得钢管上移后进入内吹工序。 第五章 有关金属热镀锌工业发展的环境保护问题 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 38 一、热镀锌工业所产生的污染 金属热镀锌在工农业上应用广泛，在发展国民经济，节约能源，防止污染，保证人与自然协调共存等方面都有着十分重要的意义和作用。但是在生产的过程中，也会产生出许多的污染。它包括：酸洗槽酸雾挥发，含酸废水，锌锅内的残渣，进行烘干过程产生的烘干排气，钝化工序废钝化液，废液压油，废切头、切尾，废包装材料等。当然，镀锌产品的另一个主要危害是锌离子通 过雨水对水产生污染，应努力减少镀锌产品中锌离子产生的危害。 热镀锌的三废处理已引起人们的关注，在我国一部分溶剂法热镀锌企业的烟气、水污染治理技术、设备的落后是我国大陆镀锌企业与发达国家同类镀锌企业的最大差距。热镀锌对环境的负面影响来自于以下几个方面： 1.有铅热镀； 2.溶剂法镀锌中的溶剂烟、酸雾以及废酸、废碱和废水的排放； 3.铬酸盐钝化。 由于传统的铬酸盐钝化在镀后需要水洗，因此必须对废水进行处理。目前应加大无铬钝化的研究力度，同时积极采用免水洗、无排放的磷酸铬钝化技术，彻底淘汰传统的铬酸、铬酸盐钝化工艺。 二、解决热镀锌工业污染的方法 任何新工艺都应该符合环保要求。应努力减少 CO2 和其它污染物的排放，提高能源利用率，因为节省能源的同时，也可以减少污染物的排放。 加强对处理下来的烟尘和废渣的管理，及时清理，遮盖运输，妥善处置，堆放在统一指定的地点，避免乱堆乱放，防止二次扬尘造成污染。 进一步转变思想观念，决不能以牺牲环境为代价，图一时的经济繁荣，把发展经济与环境治理统一起来，进一步提升环境意识，增强危机感和责任感。 政府给予必要的支持坚持“谁污染、谁治理”的原则，增强治污达标的自觉性，加大监督检查力度，企业在增 强自我约束力的同时，政府环境保护部门应加强日常的监督检查，定期进行环境监测，严格执行国家排放标准。 三、 我国在热镀锌方面的注意事项 综上所述，当前我国热镀锌行业正蒸蒸日上，加强学会和企业的联系、热镀行业和其他相关行业、学会和国外热镀锌学会的合作和联系是十分必要的，必须向有关管理部门反映并沟通钢材的腐蚀与防护问题、热镀锌三废治理问题、热镀锌钢管生产问题，此外规范和协调企业行为；防止行业不正当竞争；保持热镀锌行业的健康和可持续发展已引起业内人士的高度重视。因此，我相信会有好多技术提高镀锌产品质量；改善环境、降低 锌耗和能耗；使我国的钢管热镀锌进入快速、可持续性发展的阶段。 第六章 热镀锌的发展前景 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 39 一、国内热镀锌现状及技术进展 热镀锌钢材广泛用于国民经济基础产业，“八五” 以来中国大力发展电力、交通、通讯、能源和城市基础建设。 1999年中央提出实施西部大开发战略，随着“西电东送”、 “全国联网”、“西气东输”、“三峡工程”、“南水北调”、“二网改造”、“五纵七横”、“铁路提速”等项目的开展，随着建筑钢结构市场的启动，随着家电、汽车工业的复苏，中国镀锌行业面临前所未见的机遇和巨大的市场。镀锌是钢材生产的后序工艺， 镀锌行业的发展依赖于钢铁和锌的生产，镀锌行业的发展基本与钢铁和锌工业的发展同步。一方面，自 1996年起，中国钢产量已连续 7年超亿吨，跃居世界首位 (见图 2)；另一方面自 1994年起，中国锌产量超百万吨，已成为世界第一产锌大国 (见表 1)，在锌消耗结构中，镀锌耗锌一直占据首位，国外发达国家镀锌用锌消费量占锌消耗总量的 40 70，据有关部门统计，中国锌消费结构中镀锌用锌约为 34，一般而言，热镀锌消费锌量占各类镀锌 (热镀、电镀、机械镀、热喷镀、热渗镀等 )总和的 95以上，因此，近年中国热镀锌用锌消费量大约为 50-55万吨。热镀锌工艺广泛用于钢板、钢带、钢丝、钢管、结构件、零部件等产品。中国镀锌企业大致可分为两大类：一类是镀锌专业加工厂，其外购钢材或带料加工，只从事热镀锌工序；另一类为非专业厂，热镀锌仅仅为整个生产过程中的一道工序。钢丝、钢管镀锌企业大部分为非专业厂，结构钢、零部件镀锌大部分为专业厂，其余为二者兼之。 图 5-1 1995-2002 年中国粗钢和钢材产量 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 40 表 5-1 中国锌产量及表观消费量（万吨） 二、镀锌钢管的前景 关于镀锌焊管的市场前景一直是热镀行业内最有争议的热点问题。镀锌钢管产量受 到以下两方面因素的影响：一方面，多年来我国镀锌钢管品种单一，一直以水煤气输送管为主，而镀锌水煤气管的产量逐年下降；另一方面，近年来镀锌焊管在许多领域内取代了无缝管。事实上，符合标准的热镀锌钢管的正常使用寿命长达数十年，镀锌钢管对人体是安全的，用于热水的镀锌钢管的水垢对人体也是无害的。因此镀锌钢管在各类硬、软水中有足够的耐蚀性、稳定性、安全性，目前在大部分地区镀锌钢管仍是供水的主导产品。 镀锌焊管具有价格便宜耐蚀性好的优点。近年来已广泛用于石油套管、脚手架管、电缆套、农用喷灌管、消防管、建筑用空间网架结构管、 液体输送管、城市灯塔用管、机械管、家俱管等，此外国民经济基础建设的飞速发展加大了对镀锌钢管的需求，近年我国镀锌钢管出口量增加也是原因之一，总之镀锌钢管的发展前景十分广阔。 热镀锌是钢铁最经济、最基本、应用最普遍的防腐方法之一，广泛应用于经济建设中的各个领域，如丝、管、板、带，钢结构件等。近年来，随着基础建设的加速，镀锌钢板、高速公路镀锌护栏和镀锌邮电铁塔的发展势头强劲。这些行业的发展大大推动了热镀锌行业的发展。但是，目前我国的热镀锌工艺水平较低，锌耗高、产品质量差、环境污染严重。 可见，研究与解决金属腐蚀问题 在发展经济、节约能源、防止污染、保证人与自然协调共存等方面都有十分重要的意义和作用。因此，本课程设计符合市场及技术经济的需求，对我国工业的发展有着重要的意义。 镀锌钢板广泛地用于轻工、家电、汽车和建筑行业。在汽车工业中，用于汽车车体、外壳、内板、底板等；在家电和轻工方面，用于各类家用电器的外壳和底板；在建筑业中，用于各类工业及民用建筑的轻钢龙骨、建筑层面板、瓦楞板、卷帘门等。长期以来中国镀锌板一直属于短线产品， 1988-2002年，中国镀锌板生产及表观消费量，多年来中国镀锌板的自给率约为 50，每年需要大量 进口。 天津科技大学 2007 届 本科生毕业设计 41 参考文献 1 张福润、徐鸿本、刘廷林主编 .机械制造技术基础 M.武汉：华中科技大学出版社，2000 年 . 2 徐灏主编 .机械设计手册 S.机械工业出版