【JX541】箱式电炉进出料机设计【KT+RW+FY】[4A0]
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【JX541】箱式电炉进出料机设计【KT+RW+FY】[4A0],jx541,箱式,电炉,进出,设计,kt,rw,fy,a0
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 箱式电炉进出料机设计 信机 系 机械工程及自动化 专业 学 号 0923257 学生姓名 苏 炜 指导教师 刘新佳 （ 职称 ：副教授） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 箱式电炉进出料机设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 96 学 号： 0923257 作者姓名 ： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 箱式电炉进出料机设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 75 9T 和 95 9 型箱式 电炉是热处理行业常用的加热设备，但由于炉膛深、装料困难，目前多采用简易辅助设备装料或直接把工件扔入炉膛，工人劳动条件差、工件极易碰撞炉衬，炉衬使用寿命大多不足一年；此外，因装料时间长，电能损耗很大。为此，某企业拟开发适用的箱式电炉进出料机，因此选定箱式电炉进出料机设计这一工厂实际课题为本次毕业设计课题。 设计原始 参数 为： 工作方向：推拉双向工作； 最大推料行程： 推拉料速度： 140mm/s； 最大行走距离： 2m； 行走速度： 150mm/s； 最高适用炉温： 950 一次最大装料量： 1200 电源： 380 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 出料机总体设计和主要零部件设计 （折合零号图 3 张以上） 、编制 设计说明书一份。 文翻译资料一份。 四、接受任务学生： 机械 96 班 姓名 苏 炜 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 75 95式电炉是热处理专业厂及一般中型机械厂目前最常使用的热处理加热设备。过去传统的装出炉方法都是操作，采用手工将工件送入炉膛热处理后再由炉内取出。由于箱式电炉炉膛深，且工件只能在水平方向进出炉门，小工件随手甩进，大工件抬至路口用撬棒等推入炉门，劳动强度很大。为此，我们在毕业设计前提出了有关该课题的设计，该机使用于批量生产的机械零件热处理加热时的进出料，特别适用于 等炉膛较深的 箱式电炉加热大件时的进出料，也可用于炉膛尺寸与上述箱式电炉相近的燃料炉。经系列化后也可用于其他型号的箱式炉。箱式电炉进出料机的整机外形为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统等部分组成，此外还配有配套件地面导轨、炉内导轨及燃料等。其中电器控制部件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离控制之用。 关键词： 箱式电炉；进出料机；推拉机构 5 5 kw in at up is to in is is in of a in is to to a is we in in to of be to In is u as a of on up be of an in of to in of in of V 目 录 摘 要 . . 录 . 绪论 . 1 2 设计方案的确定 . 3 要结构 【 1】 . 3 作过程 . 3 要性能指标 . 3 3 传动机构的设计与计算 . 5 齿轮的设计 1 2 3 4 5 7 9 . 5 齿轮轴的设计 . 8 上零件的固定 1 2 3 8 12 . 8 键的设计 1 2 3 12 . 9 承的选择 1 2 3 4 8 10 12 . 9 的强度计算 2 3 . 11 的刚度计算 2 3 . 13 动轴的设计 . 13 上零件的固定 11 14 . 13 键的校核 4 . 13 承的校核 4 . 13 的强度计算 2 3 . 15 的刚度计算 2 3 . 18 速箱箱体的设计 12 15 16 . 18 4 行走机构设计与计算 . 19 机构进行受力分析 2 3 . 19 轴和滚轮扭矩的计算 2 3 . 19 轮轴的尺寸计算 2 3 . 19 轮轴的强度计算 2 3 . 21 轮轴座的选择及轴承寿命的校核 4 . 24 轮轴的尺寸计算 2 3 . 25 轮轴的强度计算 2 3 . 26 轮轴的选择及轴承寿命的校核 【 4】 . 30 速机的输出扭矩和输出功率的计算 2 3 4 . 31 5 推拉机构的设计与计算 . 32 轮和链条的设计 . 32 链传动的特点 17 19 . 32 传动的尺寸计算 2 3 4 . 32 间长轴的设计 . 34 上零件的固定 2 3 4 9 11 . 34 键的校核 4. 34 承的选择 2 3 4 . 34 的强度计算 2 3 . 35 的刚度计算 2 3 . 37 6 其他部件的校核 . 38 接钢管的选择 1 7 . 38 管弯曲强度校核 2 3 4 . 38 栓校核 2 3 4 8 9 . 39 7 结论与展望 . 40 论 . 40 致 谢 . 41 参考文献 . 42 箱式电炉进出料机设计 1 1 绪论 毕业论文是大学里面的最后一个环节，这是对我们大学四年学习的一个总结。通过这次毕业设计我们得以将大学四年所学的知识进行系统的梳理。 本次毕业设计的题目是箱式电炉的自动进 出料机械手，通过工厂的实地考察发现现在工厂由于箱式电炉炉膛深，且工件只能在水平方向进出炉门，小工件随手甩进，大工件抬至路口用撬棒等推入炉门，劳动强度很大。图 工人用简单工装把小型工件送入箱式炉内、图 工人的借助起重设备把大型工件送入箱式炉内操作情况。 图 小型工件送入箱式炉内 2 图 大型工件送入箱式炉内 为此，我们在毕业设计前提出了有关该课题的设计，该机使用于批量生产的机械零件热处理加热时的进出料，特别适用于 等炉膛较深的箱式电炉加 热大件时的进出料，也可用于炉膛尺寸与上述箱式电炉相近的燃料炉。经系列化后也可用于其他型号的箱式炉。箱式电炉进出料机的整机外形为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统等部分组成，此外还配有配套件地面导轨、炉内导轨及燃料等。其中电器控制部件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离控制之用。 箱式电炉进出料机设计 3 2 设计方案的确定 要结构 【 1】 箱式电炉进出料机械手的主要结构如图 整机外型为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动 系统、推拉机构、机架、电磁止退系统六部分组成。此外还配有配套的地面铁轨、炉内导轨及燃料等。其中，电器控制组件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离 控制之用。 图 式电炉进出料机械手的主要结构 作过程 将进出料机械手平稳地放在用混凝土浇筑的地面铁轨上，炉内导轨安放在炉底板上，通过行走传动系统传动，进出料机械手在铁轨上作前进和后退运动，即可驱使远离炉门；装料时，驶近炉门使机上导轨与炉内导轨接拢，同时，电磁止退系统动作，止退钩钩住炉体，防止向炉膛推送料板时机体的后移；通过推拉传动 系统传动，推料头可预先装好工件的料板推进炉膛；出料时，则由拉料钩从炉膛拉出料板及已加工完成的工件，到位后拉料钩自动弹出，用其中设备掉走料板和工件，经两次推拉聊过程即可完成一个装料周期。 要性能指标 工作方向：双向推拉； 最大推拉料行程： 推拉料速度： 145mm/s； 最大行走距离： 2m； 行走速度： 150mm/s； 一次最大装料量： 1200 4 最高适合炉温： 950 消耗功率： 中行走电机 拉电机 外形尺寸： 1816 890 880 整体重量： 500 箱式电炉进出料机设计 5 3 传动机构的设计与计算 齿轮的设计 1 2 3 4 5 7 9 根据出料机传动的工作要求，采用渐开线直齿圆锥齿轮机构以实现两相交轴之间的传动。直齿锥齿轮加工国威刨齿，不宜采用硬齿面。两齿轮均选用 45#钢，硬度为217算步骤如下： 表 3齿轮的设计与校验 计算项目 计算内容 计算结果 齿面接触疲劳强度计算 使用寿命 载系数 间载荷分配系数 齿间载荷分布系数 K 载荷系数 K 转矩 性系数 节点区域系数 取 9, 4 估计 m/s,表 12表 12表 12计以花键强度符合要求。 承的选择 1 2 3 4 8 10 12 选用一对单列圆锥滚子轴承 30208，能同时承受径向和单向轴向载荷，承载能力大。 表 3承的选择与校验 计算项目 计算内容 计算结果 附加轴向力 轴承轴向力 11 2F r 22 2F r121 4 6 4 . 7 1 5 6 9 2 . 5s a F 轴 承 2 被压缩，故11= 2 1 1a s F 2 1 7 1 5 7 11=2 1 7 1 5 7 d1 d2 d3 d4 l1 l2 l3 10 续表 3算项目 计算内容 计算结果 X、 冲击载荷系数 当量动载荷 轴承寿命 计算额定静载 许用转速 计算 载荷系数 荷系数 f2 e=1 1 5 6 9 2 . 5 / 5 0 2 1 6 = 0 . 3 1 2 5 446553 N齿轮花键的校核，拟选用 6014。 T=p, k=荷不均匀系数 )， h=(2(D+d)/2=05=446553 N 轴承的校 核 4 选用一对单列圆锥滚子轴承 30210，能同时承受径向和轴向载荷，承载能力大。 14 表 3承的交合 计算项目 计算内容 计算结果 寿命计算 附加轴向力 轴承轴向力 X、 Y 的值 冲击载荷系数 当量动载荷 轴承寿命 静载荷计算 11 2F r 22 2F r 111 2 0 0 . 5 3 5 2 4 3 5 3 6 3 5 . 5 3 5s a F 轴承 2 被压缩，故 11= 1 1a s F 2 1 7 1 5 7 e=1 8 6 7 2 . 5 / 2 4 2 8 3 = 0 . 3 5 7 e 2=1.6 11 1 1()dP f X F r Y F a 222 2 2dP f X F r Y F a 因为 以只计算轴承 1 的寿命 1667010 1h l 10 144530h 510 h 0 0 1 0 1 F r Y F a 取最大值 10 24283N 10 1 1 7 1 5 7 , 2= 3 7 1 7 4 2 1 6 9 8 6 10 144530h 10 24283N 20 箱式电炉进出料机设计 15 20 0 2 0 2 F r Y F a 取最大值 20 0 2续表 3算项目 计算内容 计算结果 安全系数 计算额定静载荷 许用转速计算 载荷系数 荷系数 用转速 正常使用单列圆锥滚子轴承 查表得 100rC s 10为 1200所以只计算轴承 1 11r 50216/63000 2 32387/63000 1 21=f 21N 0 2=f 22N 0 548r/大于工作转速 0=01=2=1548r/ 轴的强度计算 2 3 表 3的强度参数 计算项目 计算内容 计算结果 16 计算齿轮受力 ) d=周力 2向力 t a n c o r F a 1406N 轴向力 ta n s a F a 2435N 计算支撑反力 2T/d=1 = ( 2 4 3 5 2 7 - 1 4 0 6 3 8 . 5 + 2 2 3 2 7 . 6 5 6 4 6 ) / 5 9 3 . 5 = 2 4 32 2 . 3 12(24352732+11 = 7 7 2 5 . 8 3 8 . 5 / 5 9 3 . 5 = 5 0 1 . 2 ， 11232/227N 1 112画轴受力图 12 111 水平面受力 图 1 12 水平面弯矩图 F 17220N 27=65745N 垂直面受力图 112 111 直面弯矩图 合成弯矩图 箱式电炉进出料机设计 17 297673 N17220 N 65745 N轴转矩图 446553 N用应力 许用应力值 用插值法由表 16得， 0b = 1b =60力校正系数 10 =60/当量弯矩图 当量转矩 T=59972=量弯矩 222 6 3 4 6 6 . 3 1 1 7 2 2 0=2= 222 6 3 4 6 6 . 3 2 9 7 6 7 3 2 =397522 N3= 222 6 3 4 6 6 . 3 6 5 7 4 5 =量转矩图 397522N正轴径 1 31 3 9 0 7 6 3 3 . 3 400 . 1 1 0 . 1 6 0Md b 2 32 3 432910 400 . 1 1 0 . 1 6 0Md b 18 的刚度计算 2 3 4 0 3 2 . 5 4 5 1 0 5 0 3 0 4 5 5 5 4 5 0 3 3 5 4 2 5 4 5 . 5 56 8 4 . 5m 2 2 3 2 2 3547 7 2 5 . 8 1 4 0 6 6 8 4 . 5 6 4 0 . 1 1 8 3 04 8 4 8 2 . 1 1 0 3 . 1 4 4 5 . 5 5 r ly m 轴的许可挠度 y (4=为 以花键强度符合要求。 承的选择 2 3 4 选用一对深沟球轴承 6208，主要承受径向载荷。 箱式电炉进出料机设计 35 表 5承的选在与校验 计算项目 计算内容 计算结果 寿命计算 0/e /、 Y 的值 冲击载荷系数 当量动载荷 轴承寿命 静载荷计算 安全系数 计算额定静载荷 许用转速计算 载荷系数 荷系数 用转速 N 0/52/18000 查表得 e=1/52/13480=e 22/52/434=e ， ， 表 111 1 1()dP f X F r Y F a 222 2 2dP f X F r Y F a 因为 以只计算轴承 1的寿命 1667010 1h l 0 0 1 0 1 F r Y F a 10 120 0 2 0 2 F r Y F a 20 2正常使用深沟球轴承查表得 1 100rC s 因为 1200所以只计算轴承 1 11r 13480/24500=9500 11252/13480=2252/434=1=f 21N 0 N2=f 22N 0 均大于工作转速300r/ 13480 2 82264 10 00h 10 13480N 20 0=1 1013480N .0 .0 1=5200r/2=7920r/ 轴的强度计算 2 3 36 表 5的强度参数 计算项目 计算内容 计算结果 计算齿轮受力 ( ) d=周力 2t =向力 t a n c o r F a 537N 轴向力 ta n s a F a F 算支撑反力 2T/d 13546N 11(135461610)/1560=12(1345650)/1560=11105/1560=101N， 112560=F 1 112 画轴受力图 50 1560 111 12水平面受力 1 12 水平面弯矩图 677300N直面受力图 G 111 112 垂直面弯矩 图 箱式电炉进出料机设计 37 合成弯矩图 677300N 许用应力 许用应力值 用插值法由表 16得， 0b = 1b =80力校正系数 10=60/正轴径 1 31 3 677300 450 . 1 1 0 . 1 8 0Md b 的刚度计算 2 3 3 0 3 2 . 5 3 6 8 4 0 1 8 4 5 1 5 4 0 4 0 9 4 4 . 51610m 2 2 3 3541 3 4 8 0 1 6 1 0 6 4 0 . 0 1 84 8 4 8 2 . 1 1 0 3 . 1 4 4 4 . 5 r ly m 轴
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