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清淤船的设计【10张图/16100字】【优秀机械毕业设计论文】

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清淤 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,38页,16100字左右.
开题报告一份.
翻译一份.

图纸共10张:
A0-清淤机总装图.dwg
A1-船壳.dwg
A1-绞吸头部件.dwg
A2-绞吸管焊合.dwg
A2-绞吸头.dwg
A3-绞笼轴.dwg
A3-绞叶.dwg
A3-马达座.dwg
A3-万向节.dwg
A4-绞吸管.dwg

中文摘要与关键词

摘 要:本文是在充分调查掌握清淤机工作原理的基础上,结合当前国内外清淤机的发展和常德地区地理条件及工作环境,提出适用于农村地区的绞吸式清淤机。阐述了绞吸式清淤机总体设计的内容,其主要内容包括整体结构设计、绞吸式的工作原理、船壳的设计、传动系统的设计、泥浆泵的选型、动力选择、绞吸头的设计及绞笼轴的设计与校核。对其整台机器的生产成本及推广效应做了经济分析和可行性分析。设计中注重实际,在动力机的选择上采用其设计结构合理,刚性大,油耗低,同时还有结构紧凑,造价低,便于安装等优点。研制出来的绞吸式清淤机操作方便,设计结构合理,不仅带来很大的社会效益,同时带来了很大的经济效益。

关键词:绞吸式清淤机;绞吸头;绞笼轴;泥浆泵;ZH1110柴油机

Abstract and keywords

Abstract: This article is grasps the clear silt machine principle of work in the full investigation in the foundation, the union current domestic and foreign clear silt machine development with the Chang de area geography condition and the working conditions, proposed is suitable twists to the countryside area attracts the type clear silt machine. Elaborated twists attracts the type clear silt machine system design the content, its main content including the overall construction design, twists the attracting -like principle of work, the hull design, the transmission system design,The sludge pump shaping, the power choice, twists attracts the head the design and twists the cage axis the design and the examination. Have made the economic analysis and the feasibility analysis to its entire machine production cost and the promoted effect. In the design the attention reality, uses its design structure in the engine choice reasonably, rigidity big, oil consumption low, meanwhile has the structure compact, the construction cost is low, is advantageous for merit and so on installment.
Develops twists attracts the type clear silt machine ease of operation, the design structure is reasonable, not only brings the very big social efficiency, simultaneously has brought the very big economic efficiency.

Key words: Twists attracts the type clear silt machine; Twists attracts the head; Twists the cage axis; Sludge pump; ZH1110 diesel engine

目 录
中文摘要与关键词 1
Abstract and keywords 2
第一章 前言 3
1.1 明确清淤船的组成以及其性能 3
1.2 检查产品的工艺性 3
1.3 国内外研究现状 4
1.3.1 遥控水下清淤车 4
1.3.2 两栖式清淤机(大型铲刮式) 5
1.3.3 自吸水下清淤机 8
1.4 目的意义及课题来源 11
1.4.1 需达到的主要技术指标 12
1.4.2 设计的主要内容以及采用的技术路线 13
第二章 绞吸式清淤机的技术经济分析 14
2.1经济分析 14
2.1.1企业经济效益分析 14
2.1.2 企业预算效益 15
2.2结论 16
第三章 全液压绞吸式清淤机技术设计说明 17
3.1总体方案的确定 17
3.2 工作原理和结构特点 18
3.2.1 工作原理 18
3.2.2 结构特点 19
3.3 各主要工作部件设计说明 20
3.3.1 动力选择 20
3.3.2 整体布局与传动系统设计 20
3.3.3 泥浆泵的选型说明 23
3.3.4 船体设计 24
3.3.5 绞吸头的设计 25
3.4 轴的设计计算 27
3.4.1 材料选择 27
3.4.2 初步估算轴的最小直径 27
3.4.3 拟定轴上零件的装配方案及轴径 28
3.4 轴的校核计算 29
3.4.1 求轴上的载荷 30
3.5 键连接的选择及校核计算 31
3.6联轴器的选择 31
3.6.1 联轴器选用要求 31
3.6.2绞笼轴联轴器的选用设计计算 32
3.7 转移、运输及行走方面的设计 33
第四章 设计总结 34
参考文献 35
致 谢 37

论文(设计)题目 清淤船的设计
课题目的、意义及相关研究动态:

目前,清淤船在越来越多的农村地方得到了广泛的应用。在社会主义发展新农村的今天,在促进新农村现代化的今天,清淤船发挥了它的重要作用。在现实生活中,池塘,大坝,湖泊的淤泥清理工作是一项非常重要的工作,在清淤船未发明以前,都是等水干涸以后,用人工的方式来挖淤泥,这种方法比较落后,效率也低,同时也不利于水利建设。抽干水的同时,大坝,湖泊养的鱼苗也就糟蹋了,很不利于大坝、湖泊的经济价值。采用传统的泥浆船存在调遣困难、运行效率底、成本消耗大、操作人员劳动强度大等缺陷,与现代清淤工程施工的飞速发展不相适应,同时,由于泥浆船在运行中经常出现故障需要维修,无法保障工期,造成成本与利润比例不协调。清淤船具有吸沙效率高、出沙量稳定、组合运行、运行管理简单、调遣方便等优点,市场竞争力强,前景广阔,在工作效率、设备调遣和施工管理上均优于传统泥浆船。因此,清淤船代替传统泥浆船具有必要性和可行性。通过设备结构和工作原理对比可以看出:传统泥浆船附属设施简陋,在工作运行中工作人员劳动强度大,安全系数小,机器易出现故障,影响工作进度;而清淤船电气控制系统齐全,工作人员劳动强度低,安全有保证。
淤泥清理的重要性,也即清淤船设计的重要意义,对于当前我国河流、湖泊的水土淤积状况严重,给行洪、防涝形成威胁,清理淤泥有利于水库的储水量,有利于农田的灌溉,有利于防洪抗旱。有利于保护水库、大坝经济利益。
鉴于以上情况,清淤船施工条件、工作效率和施工成本均优于传统泥浆船,具有很强的市场竞争力,前景十分广阔,随着“建设新农村”工作的开展,在今后的清淤工程施工中,清淤船将发挥更加广大的作用。
2.研究动向:
随着国内农业机械的研究开发,为了适应农村池塘、水库、河道等等对清淤工作的要求,选用最廉价,最高效的清淤船是我们研发设计的主要目的。目前在己研发的清淤机械中,已生产出了如:传统泥浆船、挖泥船、 绞吸式挖泥船及铰刀、 吸扬式挖泥船及吸头、 耙吸式挖泥船及耙头、 抓斗式挖泥船等机械设备,大部分产品实现了清淤目标,但是在很大的程度都达不到理想的效果,都存在我们作改进的必要。 。
最近,一种轮式潜水清淤船出现在市场上,具有潜水清淤船体,其特征是在潜水清淤船体前端,左、右两侧设置有轮式清淤器,轮式清淤器具有清淤轮,清淤轮装配在轮轴上,清淤轮轴与安装在潜水清淤船体内的传动装置相连,在潜水清淤船体后部装有加长舵片。清淤轮具有轮辐,轮辐通过支撑与轴套相连接,轮辐上设置有清淤片。此类清淤船方案较新,有很多值得借鉴的地方。  
课题的主要内容(观点)、创新之处:
1.课题的主要内容(观点):
本课题的主要任务是设计出一种新型的清淤船的泵结构以及浮船的整体布置和操纵的控制装置,它要综合实现高性能,高效率,集其它清淤船优点于一身的机械产品。 
在设计中,在充分考虑在现有的生产条件和清淤船的工作条件,重点研究如下问题:整体结构设计、传动方案设计、清淤泵方案设计以及控制方案的具体实施、船身的具体设计方案、材料选择及热处理,同时论证分析其可行性、实用性以及它的经济性。
2.创新之处:
1、吸淤泵是一个集搅切、螺旋、离心于一体的混合泵,当泵在工作中直接潜于水底进入淤层时,通过叶轮前的同步搅刀将沉积的淤泥和杂质搅松切碎,立即被叶轮中部螺旋段的高负压吸入,然后推送至叶轮后部离心段高速甩出。
2、浮船主要起支撑、连接和水上行驶的作用。
3、操纵部分配有液压装置、船体行驶牵引和方向机构,液压升降可根据泥、水深度的变化任意调节。
该机之所以能在养鱼池塘内带水带鱼清淤,就是因为它在工作时不浑水、不伤鱼,搅刀却能自动吃泥,而带动整个船体自动前驱,船上只需一名机手操纵缠有绞绳的方向轮,清淤机便可在指定的工作区域内呈弧线左右摆动吸泥,淤泥可通过浮在水面的管道向高岸处输送。

研究方法、设计方案或论文撰写提纲:
1.分析市场出现的传统泥浆船的工作原理和各自的优缺点,设计合理泵结构和船的布置,并分析论证设计的可行性;
2.研究清淤船设计的步骤及各部件的选择以及清淤船的布置要求和清淤船使用的条件;
3.研究清淤船的泵结构(吸泥泵采用了集搅切、螺旋、离心于一体的组合式叶轮)以及控制机构;
4.计算出各零件在施工过程中的受力以及整个清淤船平衡问题,以及操作过程中的安全问题;
5.设计船体,并进行具体结构设计;
完成期限和预期进度:
1.2007.03.05 ------ 2006.03.25 实地见习、查看相关资料和编写开题报告。
2.2006.03.27 ------ 2006.04.20 完成整体方案、传动方案、动力控制方案设计及整个清淤船的装配草图。
3.2006.04.21 ------ 2006.05.15 完成整体装配尺寸计算及所有图纸,并对清淤船局部结构进行优化。
4.2006.05.16 ------ 2006.05.30 完成说明书的编写和收尾工作。
主要参考资料:
1.孙恒,陈作模主编 《机械原理》北京: 高等教育出版社,2001
2.王伯惠,上官兴著 《中国钻孔灌注桩新发展》 北京: 人民交通出版社 1999
3.濮良贵,纪名刚主编 《机械设计》 北京: 高等教育出版社, 1996
4.吴宗泽,罗圣国主编 《机械设计课程设计》 北京: 高等教育出版, 1999
5.邹慧君主编 《机械原理课程设计手册》 北京: 高等教育出版社, 1998
6.刘鸿文主编 《材料力学》 北京: 高等教育出版社, 1992.9
7.史美堂主编 《金属材料及热处理知识》北京: 机械工业出版社, 2005.3
8.哈尔滨工业大学理论力学教研室编.6版 《理论力学》 北京: 高等教育出版社,2002.8
10.谢家瀛主编 《机械制造技术概论》 北京: 机械工业出版社,2001.7
11.朱学敏 编著 《桩工、水工机械》 北京:机械工业出版社,2003,8
12.孟宪源,姜琪编著 《机构构型与应用》 北京: 机械工业出版社,2004.1
13.陈汉超,盛永才 《气压传动与控制》 北京: 北京工业学院出版社,1987 
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15.成大仙 《机械设计手册》(第1、2、3卷)[M].北京:化学工业出版社,2002
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21.王塘,孙芃. 防腐蚀施工技术问答. 腐蚀与防护-2005年9期
22.王塘,孙芃. 防腐蚀施工技术问答. 腐蚀与防护-2005年11期
23.罗俊. 拨叉淬火工艺改进. 机械工程师-2005年第9期
24.李伟阳. 非圆截面长套筒内孔锻造.锻压装备与制造技术-2005年5期
25.解丽静,刘志兵等. 硬质合金刀具铣削高强度钢的磨损机理研究. 兵工学报(北京)-2005年4期
25.贾道河,李长军等. 一种增加锁紧螺母锁紧力的结构. 机械工程师-2005年7期
27.孙君立,刘俭. 滚筒的受力分析计算. 机械工程师-2005年9期
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30.戴素江,金波等. 渐开线圆柱齿轮的制造偏差对其工作性能的影响.农机化研究-2006年1期


清淤机的设计

















内容简介:
本科生毕业设计 题 目: 绞吸式清淤机的研制 学生姓名: 李 盼 指导教师: 曾经梁 专业班级: 机自 30101 班 完成时间: 2007 本科生毕业设计附件 题 目: 绞吸式清淤机的研制 学生姓名: 李 盼 指导教师: 曾经 梁 专业班级: 机自 30101 班 完成时间: 2007 论文(设计)题目 清淤船 的设计 课题目的、意义及相关研究动态: 目前,清淤船在越来越多的农村地方得到了广泛的应用。在社会主义发展新农村的今天,在促进新农村现代化的今天,清淤船发挥了它的重要作用。在现实生活中,池塘,大坝,湖泊的淤泥清理工作是一项非常重要的工作,在清淤船未发明以前,都是等水干涸以后,用人工的方式来挖淤泥,这种方法比较落后,效率也低,同时也不利于水利建设。抽干水的同时,大坝,湖泊养的鱼苗也就糟蹋了,很不利于大坝、湖泊的经济价值。采用 传统的泥浆船存在调遣困难、运行效率底、成本消耗大、操作人员 劳动强度大等缺陷,与现代清淤工程施工的飞速发展不相适应,同时,由于泥浆船在运行中经常出现故障需要维修,无法保障工期,造成成本与利润比例不协调 。 清淤船具有吸沙效率高、出沙量稳定、组合运行、运行管理简单、调遣方便等优点,市场竞争力强,前景广阔,在工作效率、设备调遣和施工管理上均优于传统泥浆船。因此,清淤船代替传统泥浆船具有必要性和可行性。通过设备结构和工作原理对比可以看出:传统泥浆船附属设施简陋,在工作运行中工作人员劳动强度大,安全系数小,机器易出现故障,影响工作进度;而清淤船电气控制系统齐全,工作人员劳动强度 低,安全有保证。 淤泥清理的重要性,也即清淤船设计的重要意义, 对于当前我国河流、湖泊的水土淤积状况严重,给行洪、防涝形成威胁 ,清理淤泥有利于水库的储水量,有利于农田的灌溉,有利于防洪抗旱。有利于保护水库、大坝经济利益。 鉴于以上情况,清淤船施工条件、工作效率和施工成本均优于传统泥浆船,具有很强的市场竞争力,前景十分广阔,随着“建设新农村”工作的开展,在今后的清淤工程施工中,清淤船将发挥更加广大的作用。 2研究动向: 随着国内农业机械的研究开发,为了适应农村池塘、水库、河道等等对清淤工作的要求,选用最廉价, 最高效的清淤船是我们研发设计的主要目的。目前在己研发的清淤机械中,已生产出了如: 传统泥浆船、 挖泥船、 绞吸式挖泥船及铰刀、 吸扬式挖泥船及吸头、 耙吸式挖泥船及耙头、 抓斗式挖泥船 等机械 设备,大部分产品实现了清淤目标,但是在很大的程度都达不到理想的效果,都存在我们作改进的必要。 。 最近, 一种轮式潜水清淤船 出现在市场上 ,具有潜水清淤船体,其特征是在潜水清淤船体前端,左、右两侧设置有轮式清淤器,轮式清淤器具有清淤轮,清淤轮装配在轮轴上,清淤轮轴与安装在潜水清淤船体内的传动装置相连,在潜水清淤船体后部装有加长舵 片 。 清淤轮具有轮辐,轮辐通过支撑与轴套相连接,轮辐上设置有清淤片。 此类清淤船方案较新,有很多值得借鉴的地方。 课题的主要内容(观点)、创新之处: 1课题的主要内容(观点): 本课题的主要任务是设计出一种新型的清淤船的泵结构以及浮船的整体布置和操纵的控制装置,它要综合实现高性能,高效率,集其它清淤船优点于一身的机械产品。 在设计中,在充分考虑在现有的生产条件和清淤船的工作条件,重点研究如下问题:整体结构设计、传动方案设计、清淤泵方案设计以及控制方案的具体实施、船身的具体设计方案、材料选择及热处理,同 时论证分析其可行性、实用性以及它的经济性。 2创新之处: 1、 吸淤泵是一个集搅切、螺旋、离心于一体的混合泵,当泵在工作中直接潜于水底进入淤层时,通过叶轮前的同步搅刀将沉积的淤泥和杂质搅松切碎,立即被叶轮中部螺旋段的高负压吸入,然后推送至叶轮后部离心段高速甩出。 2、 浮船主要起支撑、连接和水上行驶的作用。 3、 操纵部分配有液压装置、船体行驶牵引和方向机构,液压升降可根据泥、水深度的变化任意调节。 该机之所以能在养鱼池塘内带水带鱼清淤,就是因为它在工作时不浑水、不伤鱼,搅刀却能自动吃泥,而带动整个船体自动前驱 ,船上只需一名机手操纵缠有绞绳的方向轮,清淤机便可在指定的工作区域内呈弧线左右摆动吸泥,淤泥可通过浮在水面的管道向高岸处输送。 研究方法、设计方案或论文撰写提纲: 1分析市场出现的传统泥浆船的工作原理和各自的优缺点,设计合理泵结构和船的布置,并分析论证设计的可行性; 2 研究 清淤 船 设计的步骤及各部件的选择 以及 清淤 船 的布置要求 和 清淤 船使用的条件 ; 3研究清淤船的泵结构( 吸泥泵采用了集搅切、螺旋、离心于一体的组合式叶轮 )以及控制机构; 4计算出各零件在施工过程中的受力以及整个清淤船平衡问题,以及操作过程中的安全问题; 5设计船体,并进行具体结构设计; 完成期限和预期进度: 实地见习、查看相关资料和编写开题报告。 完成整体方案、传动方案、动力控制方案设计及整个清淤船的装配草图。 完成整体装配尺寸计算及所有图纸,并对清淤船局部结构进行优化。 完成说明书的编写和收尾工作。 主要参考资料: 作模主编 机械原理北京 : 高等教育出版社, 2001 上官兴著 中国钻孔灌注桩新发展 北京 : 人民交通出版社 1999 名刚主编 机械设计 北京 : 高等教育出版社 , 1996 圣国主编 机械设计课程设计 北京 : 高等教育出版 , 1999 机械原理课程设计手册 北京 : 高等教育出版社 , 1998 主编 材料力学 北京 : 高等教育出版社 , 金属材料及热处理知识北京 : 机械工业出版社 , 6 版 理论力学 北京 : 高等教育出版社, 机械制造技术概论 北京 : 机械工业出版社, 编著 桩工、水工机械 北京:机械工业出版社, 2003, 8 琪编著 机构构型与应用 北京 : 机械工业出版社, 盛永才 气压传动与控制 北京 : 北京工业学院出版社 ,1987 机床夹具设计手册 ,第二版 M. 上海科技出版社 ,1998 机械设计手册(第 1、 2、 3 卷) M学工业出版社 ,2002 液压与气动传动 北京:机械工业出版社 ,7. 8. i et J . & ):114. 孔达 等 . 滚子加工工艺分析及改进 . 轴承 期 王龙 等 . 时效工艺对新型铝基滑动轴承合金组织与性能的影响 . 金属热处理 2期 孙芃 . 防腐蚀施工技术问答 . 腐蚀与防护 9 期 孙芃 . 防腐蚀施工技术问答 . 腐蚀与防护 11 期 拨叉淬火工艺改进 . 机械工程师 第 9 期 非圆截面长套筒内孔锻造 2005 年 5 期 刘志兵 等 . 硬质合金刀具铣削高强度钢的磨损机理研究 . 兵工学报(北京) 期 李长军 等 . 一 种增加锁紧螺母锁紧力的结构 . 机械工程师 期 刘俭 . 滚筒的受力分析计算 . 机械工程师 期 赵熙萍 . 齿轮副法向侧隙的计算与控制 . 机械工程师 11 期 45 钢热处理工艺和化学 成分与性能的关系 2005 年 6 期 金波 等 . 渐开线圆柱齿轮的制造偏差对其工作性能的影响 2006 年 1 期 指导教师意见: 签名: 年 月 日 绞吸式清淤机的研制 1 中文摘要与关键词 摘 要: 本文是在充分调查掌握清淤机工作原理的基础上,结合当前国内外清淤机的发展和常德地区地理条件及工作环境,提出适用于农村地区的绞吸式清淤机。阐述了绞吸式清淤机总体设计的内容,其主要内容包括 整体结构设计、绞吸式的工作原理、船壳的设计、传动系统的设计、泥浆泵的选型、动力选择 、绞吸头的设计及绞笼轴的设计与校核。对其整台机器的生产成本及推广效应做了经济分析和可行性分析。设计中注重实际,在动力机的选择上采用其设计结构合理,刚性大,油耗低,同时还有结构紧凑,造价低,便于安装等优点。研制出来的绞吸式清淤机操作方便,设计结构合理,不仅带来很大的社会效益,同时带来了很大的经济效益。 关键词 : 绞吸式清淤机;绞吸头;绞笼轴;泥浆泵; 油机 绞吸式清淤机的研制 2 is of in in de is to of to In in is is so on of is 绞吸式清淤机的研制 1 目 录 中文摘要与关键词 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第一章 前言 . 错误 !未定义书签。 确清淤船的组成以及其性能 . 错误 !未定义书签。 查产品的工艺性 . 错误 !未定义书签。 内外研究现状 . 错误 !未定义书签。 控水下清淤车 . 错误 !未定义书签。 栖式清淤机(大型铲刮式) . 错误 !未定义书签。 吸水下清淤机 . 错误 !未定义书签。 目的意义及课题来源 . 错误 !未定义书签。 需达到的主要技术指标 . 错误 !未定义书签。 设计的主要内容以及采用的技术路线 . 错误 !未定义书签。 第二章 绞吸式清淤机的技术经济分析 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 业经济效益分析 . 错误 !未定义书签。 企业预算效益 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第三章 全液压绞吸式清淤机技术设计说明 . 错误 !未定义书签。 定 . 错误 !未定义书签。 工作原理和结构特点 . 错误 !未定义书签。 工作原理 . 错误 !未定义书签。 结构特点 . 错误 !未定义书签。 主要工作部件设计说明 . 错误 !未定义书签。 动力选择 . 错误 !未定义书签。 整体布局与传动系统设计 . 错误 !未定义书签。 浆泵的选型说明 . 错误 !未定义书签。 船体设计 . 错误 !未定义书签。 绞吸头的设计 . 错误 !未定义书签。 轴的设计计算 . 错误 !未定义书签。 料选择 . 错误 !未定义书签。 初步估算轴的最小直径 . 错误 !未定义书签。 拟定轴上零件的装配方案及轴径 . 错误 !未定义书签。 的校核计算 . 错误 !未定义书签。 轴上的载荷 . 错误 !未定义书签。 连接的选择及校核计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 轴器选用要求 . 错误 !未定义书签。 笼轴联轴器的选用设计计算 . 错误 !未定义书签。 移、运输及行走方面的设计 . 错误 !未定义书签。 第四章 设计 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 绞吸式清淤机的研制 2 立式动态平衡机械的振动结构的设计与分析 摘要 新设计出的 一种新型的立式动态平衡机械的振动结构(即振幅结构)。它是建立在对传统的 复平面 立式动态平衡机械的振幅结构的分析的基础之上的。 静 不平衡和 联合 不平衡 能够 通过应用 的 这种 带有 新的 振幅结构的新式 动态平衡机械有效地分离 开来 。通过建立这种动态模型,这种新结构的优点被详尽地讨论过。可以通过应用 析这种样式和调波回应。通过比较这种有限 元模型分析和实验模型分析,发现了这种自然频率和振动波形 。在这种新的立式动态平衡机械的振动结构中有许多弹力板。它们的 刚度不一致并且能够彼此相配 。而且,在测量点上有三个传感器。因此,新的动态平衡机械可以直接测量 出静不平衡和联合不平衡 , 它们之间的相互作用是非常微弱的。这种结果显示出这种新的立式动态平衡机械可以适用飞行物体的惯性测量,并且可以克服传统的立式动态平衡机械的振动结构 分离效果相对较差 的缺点 。 立式动态平衡机械的振动结构 将来 可以得到广泛应用。这种新的振动结构的模型和分析可以为设计新型的立式动态平衡机械的振动结构提供理论基础和实践经验。 关键词 立式动态平衡机 振动结构 静不平衡 结合失 衡 模型分析 调波反应分析 一 、 引言 一些运转物体(称为工件)的形状和轴的形状相类似。这些工件通常尺寸比较大, 它们的有效分离会影响运行控制和精度达到更高目标。这些分离 效应就是当 工件 离开他们预先 的轨道时发生的数据上的偏差。大量分配 装置的不平均性是导致分离 效应的主要原因 ,而对工件的双平面立式动态平衡技术很适应 测量它们的主要特性。 通过动态平衡测试,惯性主轴的等量关系将会在 三坐标 尺寸上 计算出。惯性主轴和 外形中心的几何轴之间的角度也会被包含。通过找出 这些 工件的主要 特性, 制造和装配的进程将会被提高到一 个更高的 控制 精度 。 这个理论和动态平衡实验方法已经被许多探索者发展过。许多种类的动态平衡机械也已经被生产。但是现有的动态平衡机械并不能完全满足实际需要。因为振动结构的局限性, 两个自由度支持模式的传统 立式动态平衡机械并不能有效分离静不平衡和 联合不平衡。 实际情况是 工 件 的 不平衡并没有被包括由于分离面较差的效果 。通过实验去研究一种新型的立式动态平衡机械而获得 工件 的 主要特性 是很 有 必要的。这个方法,如计算机辅助分析与设计,动态模拟和动态实验习惯于用来 设计新的立式动态平衡机械的振动结构。 模型参数是机械结构的自然振动特性。通过 结合实验模型分析和有限元模型分析,在实验参数的基础上,有限元模型可以被修正。这样,有限元 模型可以真实地反映结构的振动特性。对于振动结构来说是一个有效的设计方法。 为了显示出新 结构的优点 ,动态模型也被详尽地讨论了。 二、传统的双平面的立式动态平衡机械的局限性 动态平衡机械的振动结构(即马达 的支持系统)被称为振幅结构,在传统的双平面的立式动态平衡机械的主轴 顶上有一个法兰,工件被一个夹具垂直地固定在 法兰 上, 这样可以同时测量修正平面的顶部和底部的不平衡值。为了使不同重量的 工件的尺寸相匹配,一个动态平衡机械的振动中心在其主轴上。例如:系统的振动中心(包括工件)是在上弹力板的下面。它的振动模式已在 图 2 中反映出来。主轴围绕 z 轴旋转,它的 角 频率是 w。 可以假定 在工件的顶部有一个不平衡值 动可以被看作是 和 的结合。忽 略 系 统 的 阻 尼 , 振 动 的 不 同 公 式 为:1 1 1 21 1 1 1 2 2 2 12 ( ) 2 ( )2 ( ) 2 ( ) 4 ( )CM y k y L k y L FJ k y L L k y L L k H L q q q+ + + - =+ + - - + = +&(1) 在等式 1 中, F= 离心力由 不平衡值 起的。 每个强力把变位刚度和每个强力把扭转刚性。 图 1 传统立式动态平衡机的旋架系统 图 2 旋架系统的振动模式 由拉普拉斯对公式 1 的转换可得: 221 1 1 2222 1 1 2 1( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( )( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ( ) j k L L j F jJ j k L L Y j H L F sw w w q w ww w q w - =- + - = +(2) 1/ 211(4 / )n 和 2 2 1 / 22 1 2 1 2 ( ) 2 4 / n L L k k J + +分别假定为系统的平移自然频率和旋转自然频率,则稳态反应的方程如下: 1 1 1 22 1 1 2 1( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( )( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ( ) j k L L j F jJ j k L L Y j H L F sw w w q w ww w q w - =- + - = +(3) 如果系统假定有一快速支持框架,则 比 w 大,等式()可写成如下: 21 1 1 2 0 02 2 21 1 2 2 1 1 2 1 0 04 2 ( ) c o s ( ) 2 ( ) 4 2 ( ) ( ) c o s ( )k y k L L m r L k k L L y H L m r tq w wq w w+ - =+ + + - = +(4) 通过传感 器在图 4 中测得的,他们可写成如下: 1 1 12 1 22 ( ) )N k y LN k y =-( 5由假定刚度比值为 212 /( ) ,有: 2 1 24 ( )k N ( 6) 从等式到 6 中,我们可得:121 1 2 2 1( ) ( ) ( )N N L N H L + - + = +( 7) 通过计算等式 7,我们可得:12( ) / ( 2 )( ) / ( 2 )H L F F + + += - - +( 8) 上式中: L=2, 定分别为上下校正平面的不平衡值。根据等式 8,我们可得: ()1 A B LB - + =? + - + + +桫 ( 9) 从等式 9 中,当 A,B,L 和刚度比既定,双修正平面的失配值可以被推导出。 这个等 式 是系统的平面分离的演算等式 。盛 行 的 固定 支持 动态平衡 机械 ,马达 的 惯性力 被忽略 ,有 的能被 简化 带有一个自由度的马达系统。 他们 通 常 被称为 受载测量 型动态平衡机 。 联系在 不平衡 值和 弹力柱 之间支持的 受 载只与 马达 的几何 尺寸 大小 有关 。 这意味着的效果已经被忽略。 静态的方式 简化 问题的复杂性。但是,计算结果有一较大 的误差,大约计算如下: 12()H L =-(10) 对应等式 10,我们可得: 1221()1 A B - + =? + + +桫(11) 根据等式 10, 着 H 发生着很大的 变化,这意味着平面分离的效果 是很好的。同时, 生的误差 在 10 50的范围内。这就是传统的双 平面立式动态平衡机械不能有效利用的原因。例如:用传统的动态平衡机械测量 5工件,旋转速度是 600 400H 生的误差分 别是 50。 三、一种新型的振动结构系统的设计 我们已经发明出一种新型的立式动态平衡机械的振动结构系统,可以测量工件(在重量0 20度 0 100径 0 200范围内),静不 平衡和 联合不平衡可以很 明显地被分离。失 衡值的转化和扭转信号一直平稳,并且它们之间没有任何结合失调。不同的传感器测量转化和扭转的失衡值 。所以静不平衡和结合不平衡的特性可以被应用。这种新型的振动结构讨论 如下所述。 振动结构系统是一个平衡机械的最 重要的部分。一个平衡机械的组合包括底部、盖板和其他部分。 示了这种振动结构系统,其中 1 是指左边弹力板,由弹性钢做成的,厚度为 2的顶边和 底座 焊接在一起,它 的下边与 14 指的前边板 连接在一起。后边板 9和下边弹力板 10 和附属的板块 2,前边弹力板 15,后边弹力板 5 和 上方弹力板 3 都与附属板 2 连接在一起。 4 是发动系统, 6 是主轴体系。 5 和 15 是两个变化区域横木。在右边的横木上各自有两个悬臂角。 7 和 13 是各自固定在角上的横着的传感器,为了测量转化变形信号(静不平衡)。 8 是 右边弹力板 ,它是垂直 安装的并且是一个中空的梯形。它的左边用螺丝钉与两个传感器连接起来。它的上方在后边和前面尾部与 底座焊接在一起,弹力板 中间的上边 8 是一根平手把 11,它的断面是个矩形。平手把 11 与弹力板 3 在中间焊接起来。 12是一个垂直的传感器,它可以测量扭转失衡信号(结合失衡),它 被一个螺丝钉 16 固定在弹力板 3 和下边弹力板 10 之间,弹力板 10 呈 U 形。 如 示,上方弹力板 3 的弹性钢的厚度是 8安装发动设备后,在左边中心处有一个矩形的狭缝。主轴系统 6 固定在右边中心。 4 和 6 被一根皮带连接着,在主轴顶部有一个法兰来 固定工件 。主轴的底部有皮带轮 和刻度器。 如果工件有静不平衡,上方弹力板 3 会由于主轴系统 6 而发生转化变形,弹力板 1 是弯曲的,附属板 2 开始和平手把 5 和 15 转化变形。 7 和 13 可以接收失衡值,击杆 11 在平面内弯曲因为它是和 底座 连接在一起的。 图 4 新旋架系统的振动模式 图 5 新旋 架系统的结构图 如果工件有结合失衡,上弹力板 3 和下边弹力板 10 开始弯曲由主轴引起的,在弹力板3 和 10 上有狭缝,所以立式传感器 12 可以接收扭转变形信号。弹力板 1 弯曲,击杆 11 在垂直平面上弯曲。 这个新的振动结构是独特的并且优于传统的,通过使用这种结构,静不平衡 和结合失衡可以被分离,这其中考虑了很多因素: 首先,转换 的 信号(静不平衡)是传感器 7 和 13 接收到的信号的 总和。 如果击杆 5 和15 同时弯曲,传感器接收信号的方向是相同的,并且传感器一起接收转换信号。相反地,如果弹力板 3 在平面中扭曲(由结合失衡引 起),传感器 7 和 13 接收到的信号的方向是相反的而且总 和 是零。确保传感器 7 和 13 仅仅测量静不平衡。 第二,上下平面 都是弹力板,动力和主轴在同一个平面 ,在带的带动下,动力和主轴结合,所以带疲劳可以被看作是平衡机的内力。 它能消除动态平衡时带疲劳的影响,该结构有疲劳补偿的效应。 第三 ,左边弹力板 1 和击杆 11 发挥了支持功能,击杆 5 和 15 的宽度是变化的纵长的。在弹力板 3 和 10 上有狭缝,这些代表这个刚度变化的结构设计并且可以实现刚度匹配去完成静失衡和结合失衡的分离,它们的尺码根据结构的振动特性使其尽可能完善。 四、新型的振动结构系统的机械学分析 新型的振动结构系统的机械模型 对于一个传统 的平衡机械,振动可以被看作是在 主轴 C 中心沿着 y 轴的转化和在 主轴C 周围的扭转的结合。对于这个新的平衡机械,转化是一个在上弹力板平面上的往复运动。转化的弹力参数是由这些组成的。两个悬臂的弯曲刚度,在传感器中的压电的元素的刚度和平面内击杆 11 的弯曲刚度。旋转是围绕着弯曲连接点(可变的枢纽)在左边弹力板 1 和上边弹力板 10 之间。扭转的弹性参数是由这些组成的。螺丝钉 16 拉力的压缩刚度,在垂直 传感器中压电元 的刚度和垂直平面中的击杆 11 的弯曲刚度。整个系统的运作(包括振动结构、主轴、发动机和工件)是一个合成的运作,对流运动(可变的枢纽点是 O)是转化和相对运动是围绕一个固定轴(点 O)的旋转。 假定固定轴是 y 轴 ,相互运动的水平方向是 x 轴以及弹性元件是弹簧。新型振动框架的振动模型如图六所示。 螺钉 16 的压紧拉力刚度、 垂直传感器中压电元的刚度和垂直平面中的击杆 11 的弯曲刚度 的总和, 螺钉 16 的弯曲刚度(当下弹簧板在水平面内沿 x 轴平移 ,螺钉的弯曲)和水平面内击杆的弯曲刚度 。 器上中压电元的刚度水平面内击杆的弯曲刚度的总和。 两个内击杆 5 和 15 的弯曲刚度; 当系统在水平面上平移时,左边弹簧板 1 的弯曲刚度;当系统围绕 y 轴旋转时,左边弹簧板 1 的扭转刚度。 M 是振动系统的总计,包括 振动框架、动力、主轴和工件,J 是当系统围绕 y 轴旋转时的惯性瞬间。 假定取代振动系统中心的是 取代振动系统中心的角位移是 ,工件的不平衡值是 m,忽略系统的阻尼,不同的振动等式为: 假定取代振动系统中心的是 x,取代振动系统中心的角位移是,工件的不平衡值是 m,忽略系统的阻尼,不同的振动等式为: 图 6 新旋架系统的振动模式 21 2 321 2 4( 2 ) c o s( )( 2 ) c o s( )M x k K k x m r C k l k m r A q w w+ + + =+ + + =&(12) 这里 r 是校正率, w 是角频率,等式 12 可以写成如下: 1 2 3 221 2 32001 c o s ( )020k K kM x x m r k l k 禳 禳+镲 镲 镲镲 镲 镲犏犏 +=睚 睚 睚犏犏 镲 镲 镲+ + 镲臌 铪 铪 铪臌&( 13) 如果是稳态的反应,假定 c o s ( ) tq q w=。 则等式 13 可写成如下 : 221 2 321 2 312002 k M k l k Jw 禳+ + - 镲镲犏 =睚睚犏 镲镲+ + - 铪铪臌( 14) 解得等式 14 如下: 221 2 3221 2 422 k k l k + -=+ + -( 15) 振动系统的自然频率如右 : 2 1 2 312 1 2 4222 k l =+=( 16) 由于机器为硬轴承平衡机。 W就是说 221 2 3 1 2 42 , 2M k K k J K C k l + + + +,等式 15 可以被写成如下: 21 2 321 2 4( 2 )( 2 ) km r k l +=+( 17) 根据实际计算 , 1 3 2 , 2 4 1,2k k K k l k K C+ + ,等式 17 可以写成如 下 :22212( 18) 由上式,可知振动值与离心力 比例,这是硬轴承平衡机的原理。水平传感器和竖直传感器的输入值分别为 212K X 型振动系统的平面分离 带有新摇摆框架的新式动态平衡机能有效的分离静不平衡和联合不平衡。在上下校正平面之间无相互作用,如图 7 所示: 上下两平面的不平衡离心力分别为 平和竖直轴承压力分别为 1(通过两水平传感器测得)和 2(通过两竖直传感器测得)。从实际计算中, 图 7 动平衡时主轴的受力 我们可以看到 k1,k2, 2 等以及一些被忽略的要小得多 。 以硬轴承平衡机原理为基础,忽略惯性的影响,当 w,由于弹性力和不平衡离心力相互平衡,可推导如下方程 : F=+ ( 19) 2( ) 0 .() A B F A= + +( 20) 根据等式 19 和等式 20,可以推导出等式 21: 2121 += - +( 21) 从上 19 式,我们可知 上下校正平面的不平衡离心力和其不平衡值的总和;两个水平传感器被称为静传感器;从上面 20 式,可知 上下校正平面分别对 y 轴以及其不平衡力偶值的力矩;因此,竖直传感器又被称为动态传感器,又由 互独立,故主轴位置灵活;从上述 19 式, 立于 A 和 C,从上述 20 式,当 A,B,C 被确定时,主轴的位置不影响 轴可远离前后中心,根据 18 式 2 2 1 2/ ( 2 ) , 2X m r K U K ,将意味着 x 成比例。 X 随着 2变化,所以,如果两悬臂拐角的弯曲刚度被减小,那么静不平衡的灵敏性测量被提高了 。由 2 1/( ) K 关 于 Y 轴的角位移而变化,如果竖直螺钉 16 的刚度加大,则动态传感器的变形值将变大,也即意味着 灵敏性测量变大,如果主轴的高度增加,则结合失衡的灵敏性测量也被加大了。 5 新型旋架系统 新型立式动态平衡机的旋架系统采用了六面体结构,不同的部分用焊接连接起来。根据受载和变形,使用不同厚度和宽度的弹簧板,材料为 65组成部分材料为 45 钢。在有限元分析里,选择固定的 186 元素,该元素有 20 个中心点,每个中心点在坐标方向ox,oy,有 3 个自由度,根据它们的形状,发动机和主轴被简化成一些部件。在研究上,发动机的质量为 5个模型被 分为 38758 个元素, 72554 个中心点。由于焊接是牢固的,模型可以被看作是一连续的结构。弹簧板 1 的顶边被焊接在底座上,弹簧板 8 的顶边也被焊接在底座的前后边,它们被视为固定约束。通过 析较低的 10 级自然频率和振动代码,由于在直线信号、旋转信号和实际测量的方向上,第一和第九级振动代码清楚的影响着传感器。如图 8 和图 9 所示:图 8 第一级旋架系统的振动模式 图 9 第九级旋架系统的振动模式 第一级振动代码是在 面内,两水平内击杆的弯曲代码, 在动态平衡中,主轴通过附加板 2 和顶部弹簧板 3 传递不平衡的直线信号给两水平内击杆,两内击杆压传感器 7和 13 来测量直线信号,振动代码能测出直线不平衡值 ,但不能测出结合失衡值,代码的自然频率值为 九级振动代码被看作是上部弹簧板 3围绕 0弯曲代码。与些同时,竖直传感器接受到扭转不平衡信号,故第九级振动代码可以测量到结合失衡值。第一级振动代码仅能测量静不平衡信号,而第九级振动代码仅能测量结合失衡信号,它们的频率分别是 意味着平移刚度 和扭转刚度和相同等级的,它们不同于传统的双平面立式动态平衡机。从图 1,我们可以看到传统双平面立式动态平衡机的旋架 的平移刚度比扭转刚度低。如果平移刚度和扭转刚度不是相同等级,它不可能综合测量静不平衡和结合失衡。相反的,新旋架系统的两个代码频率相互接近,如果安装了传感器,当测量动不平衡时,静不平衡和结合失衡通过新旋架系统能有效的分离。 在实际模型分析中,振动由于锤子的冲击而加大了,分析频率为 1000数据处理过程中,增加了短暂的视窗功能。在 识别模型参数,较低的 6 级自然频率和振动代码从 1000获取。 对照实际模型分析和有限元分析;可得到有限元模型分析的可靠的频率范围。结果如表 1 所示:有限元模型分析接近于实际模型分析。 表一 有限元模型分析的频率范围 六 新旋架系统的水平反应分析 从上所述,模型分析结果展示旋架结构的 合理性。在今后的学习中,我们可以完成新旋架的水平反应分析。水平反应分析有两个目的: 第一个目的是证实测量结果,工件应该被固定在工作台上,以及它有不平衡值。通过分析旋架系统(包括工件)的水平反应,相应中心点的最大位移被计算出来,结合传感器的参数,轴承反作用力被计算出来, 再对照它的实际测量值。在研究上,工件质量范围为 5平衡转速范围为 500移不平衡值(静不平衡)应为 衡转速为 700就是说,外部受载频率为 据这些假设,分析水平反应,结果接近实际测量值,误差为1,当外部受载为结合失衡时,这些推断也类似。 图 10 立式动平衡机的振动中心 第二个目的是证实在新型立式动态平衡机工件主轴系统的振动中心。传统的双平面立式动态平衡机的振动中心是在它们的轴向上,但它远离工 件,如图 10 所示, 1 是由工件的静不平衡时引起主轴大幅度远离。 2 是由工件的结合失衡引起主轴的偏斜, 工件主轴振动系统的中心,因为 离工件。 直线 2 比较陡峭,斜率较大。因此,工件的不平衡值围绕校正平面上下波动。传感器的输出值而没有改变。也就是说,传统的双平面立式动态平衡机的平面分离效率是较差的。如果振动中心移向 会更有利于平面的分离(如直线 3所示)。通过在 进行水平反应 分析,我们发现中心点的位移是最小的。它们的位置就是振动中心。对新型立式动态平衡机,振动中心是在上弹簧板 3 和下弹簧板 10 之间,且是在它们的主轴上。 七 测试、 应用和计算 测试工件是质量为 10标准平衡的圆柱体,长度为 800径为 150衡角速度为 700量系统是 子盒。 塑料块被用来增加或减少重量。测试是建立在图 7 基础上, C 428 80 图 11 中的方向相同,在图 12 中的方向相反。根据测试结果,当 A、 B 确定时,传感器的输入值与不平衡值是成比例的。当 合时, 近于 0,同时,竖直传感器的输出值为 果 B 唯一被选择, 直不变,但是 非常明显的变 化。 结果显示静态结合分离和平面分离效率是相当好的。由于夹具的长度, A 不可能等于 0,且结合失衡值 是一直存在的。 图 11 测试结果 1 图 12 测试结果 2 新型立式动态平衡机不仅能测量普通工件,而且能够测量其更多的特性。如图 13 的工件 M,当其以稳定的角速度绕 z 轴旋转时,则可以忽略其平衡速度。根据参考 1,我们能够得出复杂的不平衡力和不平衡瞬间值如下: , yz e V I i I j= = - +g。 e 工件相对于 z 轴,众多中心的矢量偏移(即 ei e j=+) 工件相对于 的惯性产物 ; 工件相对于 的惯性产物 ; U 工件相对于原点 o 复杂的不平衡力(即静不平衡) ; V 工件相对于原点 o 复杂的不平衡瞬时值(即动不平衡和静不平衡); 其 U、 V 为工件的自然特性; U 可使工件远离中心(不考虑原点 O), V 将产生惯性产物 及使其偏向惯性主轴 和旋转轴 Z。 图 13 工件旋转时,主轴的惯性倾斜 U、 V 需要通过去测量工件,新型立式动态平衡机能够直接地测量它们,然而普通的动态平衡机不能有 效地测量它们。 新型的旋架适应许多结合的弹性板,它们的刚性是非常适合。在测量处有三个传感器,这些结构有疲劳补偿的效果;新的振动结构由于拥有其特点;比传统的振动结构,更独特和优越。当平衡转速达到 700,硬轴承动态平衡测量精度为 4型立式动态平衡机能克服传统的双平面动态平衡机的缺点。 带有新振动结构的立式动态平衡机将找到更加广泛的应用。 1 ; 992. 2 ; 13 of a 003,5014 ;986 5 .of 001,3616 .he of 937 of of 983,908 ;995. 9 ;of of a 002,35110 .A u,985. 11 ,1986 12 984 13 ;R , 14 f R,15 et he of 8,000,3816 002. 绞吸式清淤机的研制 1 中文摘要与关键词 摘 要: 本文是在充分调查 掌握 清淤机工作原理的基础上, 结合当前 国内外清淤机的 发展 和 常德地区地理条件及工作环境 ,提出适用于农村地区的绞吸式清淤机。 阐述了绞吸式清淤机总体设计的内容,其主要内容包括 整体结构设计、绞吸式的工作原理、 船壳的设计 、 传动系统的设计 、 泥浆泵的选型 、 动力选择 、 绞吸头的设计及绞笼轴的设计与校核 。对其整台机器的生产成本及推广效应做了经济分析 和可行性分析 。设计中注重实际, 在动力机的选择上采用其设计结构合理,刚性大, 油耗低 , 同时还有结构紧凑,造价低,便于安装等优点。 研制出来 的绞吸式清淤机操作方便,设计结构合理,不仅带来很大的社会效益,同时带来了很大的经济效益。 关键词 : 绞吸式清淤机;绞吸头;绞笼轴;泥浆泵; 绞吸式清淤机的研制 2 is of in in de is to of to In in is is so on of is 吸式清淤机的研制 3 第一章 前言 目前由于 农村现有养鱼和蓄水的池塘、水库、过水沟渠和游玩场所因多年的漩积使蓄水减少,功能下降 。针对这一问题 而研究推出了一种十分经济且又适宜大小池塘使用的 绞吸式 清淤 船 是相当有必要的 。 本设计的 该 船 配有浮船,能在深水池塘或水库内自行游动作业,也可在无水的情况下固定作业,还可 作清水泵和游动吸砂泵使用。 其研究方向确定如下: 确清淤船的组成以及其性能 清淤机由吸淤泵总成、浮船、操纵等三大部分组成,配 1020淤泵是一个集搅切、螺旋、离心于一体的混合泵,当泵在工作中直接潜于水底进入淤层时,通过叶轮前的同步搅刀将沉积的淤泥和杂质搅松切碎,立即被叶轮中部螺旋段的高负压吸入,然后推送至叶轮后部离心段高速甩出。浮船主要起支撑、连接和水上行驶的作用。操纵部分配有液压装置、船体行驶牵引和方向机构,液压升降可根据泥、水深度的变化任意调节。 查产品的 工艺性 对产品进行工艺性的检查,以确认产品的各个细小部分是否符合工艺性条件。设计过程中,要对每一工序做合理的分析,做到低价值,高效率。 对 产 品设计进行工艺性分析和审查, 指的是从工艺角度检查 产 品结构的合理性、可加工性,以便使所设计的 产 品符合本企业的制造条件,并力求达到最好的经济效益。 产 品设计工艺性分析审查的主要内容是: 1、技术要求的经济合理性,例如,机械加工的精度、表面粗糙度是否适当; 2、结构关系是否合理,即零部件的继承 性如何,结构的规格化与标准化程度如何,应尽量提高已有零部件在新 产 品中的比例; 3、材料选择是否经济合理,加工性能是否良好; 4、在本厂 现有设备上能否加工制造,有没有条件采用高效率的先进工艺和先进生 产 组织方式; 绞吸式清淤机的研制 4 5、工艺装备系数是否合理,能否充分利用现有的工艺装备和标准工具。 内外研究现状 纵观我国先阶段清淤机发展,清淤机类型多样,下面列出了几种典型的清淤机样式及其各自的特点。根据各地的具体特点而采取相适应的机型是最有效的节能措施。 控水下清淤车 图 1控水下清淤车 遥控水下清淤车 (见图 1是一种用于中小型河道或其他水系清淤泥的机械 设备。由底盘和安装于底盘上动力机构、工作机构、行走机构和控制机构组成。 表 1控水下清淤车 技术参数 电压 380/220V 功率 30车重量 3T 全车体积 长 2m 排量 40小时 (各种规格 ) 遥控距离 400m 车速 10m/分钟 接地比压 平方厘米 绞吸式清淤机的研制 5 自建国以来全国有很多中小型河道多年来未曾清淤,遇有大雨泻洪便会受阻,因此均需清淤。另外近几年来饮用水的短缺,养殖业发展迅速,很多水库鱼、虾池塘也需清淤以增大蓄水 量。因此这种高效、灵活的摇控水下清淤车不受河水深浅了限制,直接可在水下作业。为美化城市建设、改善为类生存环境提供了理想的机械设备。 本专利获得第八届中国专利技术博览会金奖。经世界发明家国际协会专家评审团评定,荣获国际发明金奖。 遥控水下清淤车 技术参数 (见表 1 栖式清淤机(大型铲刮式) 图 1栖式清淤机 近年来 ,江苏省水利机械制造总厂为全国水利单位生产优质、高效两栖式清淤机近 2000 台套。是前,该厂在保留以往清淤机优点的基础上研制出 机增大 了挖深和挖掘半径,作业水深可达 ,排距达 120绞吸式清淤机的研制 6 米,同时大提高了挖掘硬土的能力。技术参数见表 1图 1111作性能等。 表 1栖式清淤机技术参数 项目 单位 技术参数 铲斗容量 立方米 作效率 立方米 /小时 54 最大挖掘深度 米 大挖掘半径 米 9 最大卸载高度 米 大爬坡度 度 15 爬行速度 千米 /小时 业水深 米 0小航行水深 米 1 过桥净空 米 2 以上 航速 千米 /小时 57 机重 千克 13500 发动机型号 定功率 0 额定转速 转 /分 80 外形尺寸 (运输 ) 米 长 形尺寸 (航行 ) 米 长 吸式清淤机的研制 7 图 1两栖式清淤船 图 1 多功能清淤船 表 1 多功能清淤船主要技术参数 型号 总长 型宽 型深 吃水 排距 排高 最大挖深 30 米 7 米 500 米 4 米 图 1 绞吸式挖泥船 绞吸式清淤机的研制 8 图 1 绞吸式挖泥船 表 1绞吸式挖泥船技术参数 挖泥船型号 总长 型宽 型深 吃水 排距 排高 最大挖深 80 立方米 /时 00m 3m 6m 120 立方米 /时 28m 7m 500m 4m 8m 200 立方米 /时 500m 4m 10m 350 立方米 /时 650m 4m 自吸水下清淤机 沿海养参业大量的参池,由于日积月累,参池淤积越来越严重,有的参池泥绞吸式清淤机的研制 9 沙淤积太厚,导致池内石块掩埋,参池变浅;有的淤泥太多,导致海藻类大量繁殖,造成参池底部缺氧,环境恶化,淤泥变质,细菌生长;加之大量生长的海藻类妨碍了海参的活动和摄食,使海参生长缓慢、瘦小,严重时,可引起海参死亡减产。海参对药物比较敏感,很难找到合适的药物清除海草,只有彻底清池,改善水质,给海参一个适合生长的环境。 根据养殖户反映的上述情况及养殖户的强烈要求,我们实地进行了广泛的调研,研制出了专利产品参池专用 水下清淤机。该产品适 用于参池底部淤泥、淤沙、污泥、藻类杂草小石块等条件下的清淤。经 过 养殖户的使用,该产品现场使用效果受到了广泛的好评,经清淤后的参池,参的生长活动增加,生长良好。 该产品采用特殊设计的内部结构,合理简约,使用方便,易于维修,是参池清淤的理想设备。 自吸水下清淤机分三种类型 1. 自吸离心清淤机 适用于参池淤积污泥、淤沙,池内有少量小石块,少量海藻类的环境条件。 2. 自吸旋流清淤机 适用于参池淤泥中石块较多,海藻类较多的环境条件,该机的特殊结构解决了机体间磨损较快的问 题。 3. 水下摄像监视自吸清淤机 为了解决养殖户需用人员潜入水中清淤的烦恼,根据用户的需要,可配备水下摄像监视系统,是理想的水下清淤机。 上述清淤机根据参池的现场条件,设备动力部分,可配置电动机,也可配置柴油机。 、主要用途 本机为自吸式无堵塞水下清淤机械,适用于河道、鱼塘、港口及水库的清淤挖深。 、技术要点 该机组有 种型号,由自吸泵和吸头组成。工作时,利用装设在吸头内 的高压水或液压旋转装置将水下沉积的淤泥搅成浆,经吸头顶部的吸泥吞口通过工作船上的自吸泵,将泥浆吸送到河岸选定地点。该装置整机绞吸式清淤机的研制 10 接地比压为 并可利用充排水的方法进行调节,以保持吸泥吞口在泥浆中的有效高度,保证泥浆浓度达到预定指标。 主要技术参数为: (1)吸泥深度:水面下 5m; (2)输出泥浆流量: 90m3/h; (3)输出泥浆浓度: 45%; (4)可通过最大颗粒直径: 70 (5)泥浆输送距离: 20m; (6)扬程: 12m; (7)吸头行进速度: s; (8)吸头牵引力: 600N(60 1800N .(180kg f); (9)吸头外型尺寸: m; (10)配用功率: 150 马力 ), 126 马力 ); (11)整机重量: 800 1200 (12)配套工作船: 3 5t 农用船。 、 适用范围 适用于各种河道、 鱼塘、港口及水库的清淤 加 深。清淤工作在水下进行,不需要打坝抽水。工作水深 5m;水面宽度 2 400m,输送距离大时可加装接力泵;工作时只需两人操作;机电两用,特别适合于电源缺乏地区的清淤作业。泥浆输送采用无堵塞泵,解决了水草、杂物缠绕堵塞的影响。 、 预期效益 采用水下清淤机施工,每个台班可吸排含泥量 45%以上泥浆水 700虑到泥浆浓度及开停机及转移场地等诸多因素的影响,最少可折算为 150烂淤土。 该机组每个台班需耗柴、机油费 30 元,机具折 旧费 60 元, 2 人操作人工费用 60 元,合计费用 150 元 /台班。清淤成本单位为 1 元 /淤 1 万 67个台班,共需成本费 1 万元,是人工清淤费用的 1/14。 我国第一台旋耕吸盘式水下清淤机面世 绞吸式清淤机的研制 11 一种采用水力冲刷和和旋切相结合的破土方式 旋耕吸盘式水下清淤机前不久在南京通过省级技术鉴定。它的研制成功,填补了我国该机型产品生产的空白。据有关专家介绍,这种清淤机广泛适用于河道中沙土、粘土及硬质粘土、河底碎石、杂草、树枝等复杂河床的清淤,对内河航道、湖泊、码头、盐场、水库、水电厂的清淤、疏浚和农田复垦、积肥都可做 到在不断航的情况下施工作业,具有结构合理、使用方便、易于维修等特 点。经江苏省技术监督部门检测,产品各项指标均达到或超过设计指标 , 施工效率高出同类产品 1 5 倍,清淤成本仅为 “绞吸式 ”或 “抓斗机 ”等老 式疏浚机械的 1 4。 由湖南长沙中联重工科技发展股份有限公司自行研制开发的高浓度环保清淤机日前进入最后的安装调试阶段,预计 2002 年 1 月中旬可到长沙市烈士公园进行 施工 示范。 这台总长 ,高 的清淤机是在公司高浓多相混合料泵送设备设计、制造的优势和丰富经验的基础上,结合水下清淤的具体实际,自主开发的高浓度淤泥泵送装置。其最大挖深可达米,排泥浓度高达。另外,由于配置有浓度传感器和 液压 微动系统,可精确控制水平螺旋绞刀的浓度位置,实现清除薄层淤泥的环保清淤要求,适用于淤 泥、软黏土、砂质土及中等以下硬度的黏土土质。 目的意义及课题来源 池塘、沟港及大型电排渠道的清淤一直是困扰我们洞庭湖区的一个难题。据调查,大部分渔池自六、七十年代投入使用以来,从未清理过淤泥,淤泥深度都在 致水质恶化,鱼病增加,造成产量下降、成本增加,给水产养殖造成了较大的 影响。沟港、渠道、河道的淤积给农业及水利事业造成了巨大的危害和不可估量的经济损失。 1996年和 1998年的洪涝灾害就充分说明了这一点(如下图所示) 。因此设计一清淤船是很有必要的,根据从农机所得到的调研资料,开始了对 绞吸式清淤船的初步设计,以便能得到更大的改进,达到更好的效果。 绞吸式清淤机的研制 12 图 1绞吸式清淤船的工作环境 图 1绞吸式清淤船排污口 需达到的主要技术指标 20马力) m) m) 100300 162 217 570 285 245 135 调质 200 217 255 640 355 275 155 60 故其主要失效形式为因疲劳强度不足而产疲劳断裂,有时还将产生塑性变形,脆性断裂、磨损和振动等失效形式,因此,考虑多方面要求以及韧性,耐磨性和加工工艺性等要求,选择 45# ,调质处理。 初步估算轴的最小直径 用扭转强度法,对于既受转矩又受变矩的转轴而言,若转轴 的结构没有确定,轴上零件的位置和支撑跨距无法确定,而本设计的绞笼轴,两端都处于运动中,承受变应力,变载荷;由己知得 P n 800r/扭转强度法来估算轴的最小轴径;查轴常用材料的 及 如下: 表 3轴常用材料的 及 C 值 轴的材料 20 35 45 4035 /5 25 20 35 25 45 35 55 C 149 126 135 112 126 103 112 97 由于选用功率为 其输出到轴上的功率为 速为绞吸式清淤机的研制 28 800r/ 按 6式 15 2 根据 6表 1512 故: d 30 0d =要注意的是,利用上式计算得到的直径为轴的最小直径,若该段轴上有键槽,应适当放大轴的直径,以考虑键槽对轴强度的削弱影响,然后再将其圆整为标准直径 。 由于考虑到 定可靠; 量减小应力集中,并有利于提高轴的强度和刚度。 拟定轴上零件的装配方案 及轴径 因为绞笼轴一端与万向节相连,另一端与绞吸头相连,考虑能使绞吸头固定在轴上,能与轴一起运动,故在轴上开键槽,为了保证绞头不随键方向滑落,在轴端安装两个螺母,起到拧紧固定作用。其它轴端部分起到传动作用;考虑到加工问题,将轴分为台阶轴,从左到右分别为 图 3绞笼轴 绞吸式清淤机的研制 29 i. 螺母,用来固定绞吸头。 轴 装绞吸头, 轴段长为 60 肩 用来挡住绞吸头,起到固定绞吸头的作用。 动转矩,起到传递作用。 v. 到连接作用。 安装 铰链,与万向节相连,起到连接,传递转矩的作用。 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1. 8径为 24 2. 度为 60径为 30 3. 长度为 48径为 35 4. 10直径为 40 5. 径为 35 6. 度为 径为 25(开槽) 。 的校核 计算 轴的计算通常都是在初步完成结构设计之后进行校核计算,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性。 轴的强度校核计算时,应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。对于仅仅(或主要)承受扭矩的轴(传动轴),应按扭转强度条件计算;对于只承受弯矩的轴(心轴), 应按弯曲强度条件计算;对于既承受弯矩又承受扭矩的轴(转轴),应按弯扭合成强度条件进行计算,需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形。 绞吸式清淤机的研制 30 轴上的载荷 由于绞笼轴只考虑自重,所受的弯矩较小,可以忽略,主要承受扭矩,则用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。 抽的扭转强度条件为: 5 0 0 00 式中: T 扭转切应力,单位 为 T 轴所受的扭矩,单位为 轴的抗扭截面系数,单位为 3 N 轴的转速,单位为 r/ P 轴传递的功率,单位为 D 计算截面处轴的直径,单位为 T 许用扭转切应力,单位为 表 3 表 35 钢轴的 T 及0轴的材料 45 T /545 003 因此可得: 5 0 0 0 5 0 0 0 033故根据扭转强度校核安全。 绞吸式清淤机的研制 31 连接的选择及校核计算 表 3 代号 直径 ( 工作长度 ( 工作高度 ( 转矩 ( N m) 极限应力 ( 绞笼 轴 12 8 60( 双 头) 70 50 6 1600 于键采用静联接,冲击轻微, 而配合的键槽、键均的强度都是 45#以上, 所以许用挤压应力为 1 1 0p M ,所以上述键皆安全。 轴器的选择 轴器选用要求 在选择 标准联轴器时应根据使用要求和工作条件,如承载能力、转速、两轴相对位移、缓冲吸振以及装拆、维修更换易损元件等综合分析来确定。具体选择时可考虑以下因素: i原动机和工作机的机械特性 原动机的类型不同,其输出功率和转速,有的是平稳恒 定的,有的是波动不均匀的,而各种工作机的载荷性质差异更大,有的甚至 是强烈冲击或振动,这将直接影响联轴器类型的选择,是选型的主要依据之一。对于载荷为平稳的,可选用刚性联轴器,否则宜选用挠性联轴器。 轴器连接的轴系及其运转情况 对于连接轴系的质量大、转动惯量大,而又经常启动、变速或反转的,应考虑选用能承受较大瞬时 过载,并能缓冲吸振的联轴器。 作机的转速高低 对于需高速运转的两轴连接,应考虑选择联轴器的结构具有高平衡精度特性,以 削除离心力产生的振动和噪声,避免相关元件因磨损和发热而降低传动质量和使用寿命。 轴器的对中和对保持程度 保持良好的对中是正常运转的前提,可防止产生过大附加载荷及其他不良工况。选择的联轴器不但要补偿安装时难免存在的一定相对偏差,还应预计到能补偿两轴在运转中出现的相对位移。 绞吸式清淤机的研制 32 v联轴器的结构及工作特性 联轴器的外形尺寸,安装、拆卸所需的空间大小和难易程度以及对维护的要求等 都应与连接装置的具体配置和要求相适应。 轴器的可靠性、使用寿命和工作环境 对于要求运转可靠,不允许运转工作临时中断的传动,最好选用不需润滑、无非金属弹性元件的联轴器。高温和含有腐蚀性介质的场所应避免使用橡胶弹性元件的联轴器。有灰尘、潮湿的环境应使用有罩壳的联轴器。 轴器的制造、安装和维护的成本。 由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它。 笼 轴联轴器的 选用 设计计算 联轴器 的品种、型式、规格很多,每一种都有各自的特点和适用范围,其中常用的已经标准化,一般情况下,设计人员无需自行 设计,只需要根据工作条件和工作要求 选择合适的类型,然后按照轴的直径 d、转速 n 和计算转矩 T 从标准中选择所需要的型号和尺寸,必要时对少数关键零件作校核计算。在选择和计算联轴器时,传递的最大转矩应考虑启动时的惯性力矩以及过载等因素,一般以联轴器所需传递的计算转矩 T 小于所选联轴器的许用转矩 T为原则。 由于传动轴系载荷变化性质不同以及联轴器本身的结构特点和性能不同,联轴器实际传递的转矩与传动轴系理论上所需传递的转矩不同,但确定机器的这些载荷往往需要繁琐的计算。因此,当最大转矩 不易准确计算时,通常可把名义工作转矩乘 以一些影响系数来考虑这些因素的影响。考虑了影响系数之后计算转矩T 为 : 由于装置为一般减速器 ,原动机为 柴油 机, 考虑到转矩变化较大, 所以工作情况系数为 。 计算转矩为 1401700 所以考虑选用弹性柱销联轴器 但由于联轴器一端与 柴油机相连,其孔径受 柴油 机外 联接 轴径限制,所以选用 其主要参数如下: 绞吸式清淤机的研制 33 材料 称转矩 孔直径1 30d 装配尺寸 60A 半联轴器厚 38b ( 17 移、运输及行走方面的设计 此种带水作业的水上清淤机存在的主要问题之一就是池塘间转移及运输上、下车时的困难,由于整个船结构质量在 800右,要 15 20 人才能搬动,在池塘中搬起来更是难上加难,使清淤机在农村的使用和推广受到一定的限制。 为了解决这一问题,同时又不要增加很多成 本,因此,我们设计了能快装折陆地行走机构,也就是在船底部插装 6 个铁芯轮,中间一对,轮子轴线布置在船体质心附近,同时设计了一幅专门的滑道,可折叠,上、下车时可将滑道搭在车箱后,船体沿滑道推进车箱,下车时沿滑道滑下。放入池塘的过程也基本上如此,这样就使大的部件也无需拆 卸,极大的方便了工作地点的转移和运输。 绞吸式清淤机的研制 34 第四 章 设计 总结 本次设计 , 是大学的全部基础课、技术基础课程以及全部专业课程和生产实习的综合。这是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的锻炼。它 在我们四年的大学生活学习中占有很重要的地位。在此次毕业设计中我对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练 ,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力 ,为今后参加祖国的现代化建设打下了一个良好的基础。 本次设计查阅了有关手册、教材,并在互联网上进行文献检索,采用了计算机辅助设计,对各个重要步骤进行了详细计算和说明 ,必要处都有校核。装配图和零件图按照国家机械制图标准和模具设计的习惯画法绘制 ,通过这次设计,我进一步熟悉了有关标准、规范、技术文件和设计说明书的编写,分析问题
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本文标题:清淤船的设计【10张图/16100字】【优秀机械毕业设计论文】
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