机械毕业设计1507锌直线铸锭机机械部分设计文档格式.docx
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锌直线铸锭机是锌冶炼行业中的重要设备,它大大提高了锌铸锭的效率,减少了工人的劳动强度和工作时间,同时也降低了生产成本。
因此,快速实现铸锭机设计已成为企业的迫切要求。
铸锭机的设计在铸锭的理论和应用上都得到了迅速发展,大大提高了铸锭的效率,对保证产品质量,提高生产率,减轻劳动强度,缩短产品生产周期等都具有重要意义。
2选题的国内外研究现状
(1)国外研究现状
国外锌的消耗量很大,这使得锌冶炼行业得以快速发展。
随着锌冶炼的快速发展,锌铸锭也要快速发展来适应其消耗。
铸锭机的生产自然而然就要加紧。
国外铸锭机的现状以处于稳步发展阶段,以普遍应用到冶炼领域。
(2)国内研究现状
2008年中国锌行业发展迅速,产品产出持续扩张,国家产业政策鼓励锌产业向高技术产品方向发展,国内企业新增投资项目投资逐渐增多。
投资者对锌行业的关注越来越密切,这使得锌行业的发展研究需求增大。
随着锌的需求增大,铸锭机就成为企业快速发展必不可少的工具。
我国铸锭机还处在发展阶段,相信在未来几年时间里,它将普遍应用到冶炼领域。
3选题的研究方法(技术路线)、主要观点、创新之处
3.1选题的研究方法
(1)文献研究法:
通过查阅与本课题相关的文献资料,及时了解本课题的研究进程,全面掌握相关信息,为课题研究提供科学的论证依据、研究导向。
(2)观察法:
为了了解事实真相,从而发现某种现象的本质和规律。
通过现场的观察,以便能更好的进行设计与改进。
(3)行动研究法:
对于本课题进行试验研究,将采用行动研究方法,边实验,边总结,边推广。
(4)个案研究法:
抓住典型实例,针对课题实施前后其计算、设计与校
(5)网上调查法:
利用网络的便利性,作相关查阅与调查,及时指导与调整下步行动。
(6)经验总结法:
经验总结法是根据实践所提供的事实,分析概括现象,挖掘现有的经验材料,并使之上升到理论的高度,以便更好地指导新的实践活动的一种研究方法。
关键是要能够从透过现象看本质,找出实际经验中的规律;
从而更好地更加理性地改进自己的设计。
3.2选题的主要观点与创新之处
(1)主要观点
铸锭机的设计对锌的铸锭具有奠基性,促进了企业的发展,全面提高了铸锭的效率。
大大减少了人力物力,节约了成本。
铸锭机的设计至少要满足下列几个条件:
①整体策划;
②符合普遍使用的规律;
③符合拆装简便的条件;
④所有资源在一个统一框架下建设,根据具体需求,要成为一个整体。
要满足这些条件,绝对不是简单购买各厂家的资源、或大量搜集资料就可以的,不是量大就有效,需要大量的资源,但不是简单量的积累。
我认为,铸锭机应采取整体规划、统一设计,购买资源要有机整合到系统中,组织区域内共建共享。
(2)创新之处
本研究的创新之处在于突破了以往关于人工锌铸锭的认识,发掘并开发利用铸锭机的功能和价值。
并将此与当前有色金属的冶炼现实需要结合起来,力图建构一种有效的新模式。
二锌直线铸锭机的用途工作环境及参数
1用途及工作环境:
1.1用途:
1.2工作环境:
①海拔不超过2000m。
②环境温度-25~40℃。
③使用地区最湿月最大相对湿度的月均值不大于90%。
④周围无爆炸性气体及严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体。
⑤没明显的振动和颠簸。
⑥设备应安装在通风较好的室内。
2主要技术参数:
①生产能力6t/h
②头尾轮中心距
③运行速度≤1000mm/min
④锌锭重量25kg/件
⑤锭模中心距250mm
⑥锭模数118件
⑦设备总重~9.1t
⑧传动装置电机功率1.5kW
⑨舀锌机构电机功率0.55kW
⑩风机电机功率1.1kW
总功率5.35kW
三锌直线铸锭机整体设计
1锌直线铸锭机工作原理
铸锭机是通过舀锌机构将电炉内锌液舀入锭模中,主要通过自然冷却方式(当速度较快时,可辅以风机强制冷却)来使锌液凝固成锌锭,并在头轮位置脱模,沿卸锭辊道滑落到码锭台之上,除了码锭及扒皮(将刚刚浇入锭模中的锌液表面的氧化皮清除,俗称“扒皮”)须人工操作外,其余过程全部为自动化操作。
2锌直线铸锭机主要部件
铸锭机由尾轮及张装装置、机架、锭模组、传动装置、头轮装置、链条、碰撞架、卸锭辊道、舀锌机构、风机、机旁控制箱、打印装置十二部分组成。
2-1尾轮及张紧装置:
由尾轮、尾轮轴、滑块座等组成。
尾轮两个,每个尾轮齿数为8。
采用弹簧张紧结构,当链条因温度变化或使用磨损后长度发生变化时,可自动张紧链条,确保铸锭机的平稳运行。
2-2机架:
采用槽钢和角钢制成。
分为两段,在运输过程中拆开,安装时再连接成整体。
2-3锭模组:
由锭模、定模轴、轴盖等组成。
锭模数量118件(106块正常锭模,12块底座锭模)。
当铸锭机运转时,由链条拖动锭模移动。
铸锭机工作时,上链条为紧边,下链条为松边。
2-4传动装置
2-4-1由减速机架、摆线针轮减速机(配有电磁调速电动机)、大小齿轮组成。
电机输出动力通过摆线针轮减速机和齿轮副两次减速后传递到头轮轴上,拖动链条及锭模运行。
2-4-2调速电机的调速范围为125~1250r/min,无级调速。
可根据电炉生产工况,调节铸锭机的运行速度。
调速电机功率N=2.2kW。
2-4-3摆线针轮减速机的型号为XWED95-2537-2.2,i=2537,减速比i=2537。
2-4-4齿轮副齿数分别为66(大齿轮)和22(小齿轮),减速比为i=3。
2-5头轮装置:
由头轮、头轮轴、对开式四螺柱斜滑动轴承座等组成。
头轮两个,每个头轮齿数为8。
由传动装置电机供给的传动力通过头轮轴传递到头轮上,头轮带动链条及锭模运行。
2-6链条:
由滚子、卡板、链板、轴套等组成。
2-7碰撞架:
其作用是让锭模在翻模时击打在碰块上,从而使锌锭顺利脱模。
2-8卸锭辊道:
由辊筒、机架及卸锭翻板组成。
其作用是使脱模后的锌锭沿辊筒滑下并通过卸锭翻板翻落在码锭台上。
翻落到码锭台上的锌锭为正面(无商标的面)朝上,以便于码锭操作。
2-9舀锌机构:
由电机、摆线针轮减速机、连杆、石墨勺夹持器、石墨勺等组成。
舀锌机构的作用是从电炉炉膛内将锌液舀出,浇入锭模之中。
其动作是与铸锭机运行相协调的。
2-9-1舀锌机构的动作可分为舀锌过程和浇锌过程两个部分,舀锌过程的时间(一个周圈)为8秒。
浇锌过程(石墨勺尾部停留在锭模上方)的时间取决于铸锭机运行的速度。
铸锭机运行的速度越快,则停留时间越短;
铸锭机运行的速度越慢,则停留时间越长。
整个动作的频率不宜大于4次/min。
舀锌过程和浇锌过程的切换通过行程开关来控制。
2-10风机:
风机的作用是吹风至锌锭表面,加速其冷却。
风机的型号为T35-11-4,风机电机功率N=1.1kW,转速n=2900r/min,具体参数见风机使用说明。
2-11机旁控制箱:
机旁控制箱装有交流接触器、热继电器、调速器、断路器、指示灯、按钮等电器元件,控制传动装置、舀锌机构和风机的电机运转。
2-12打印装置:
由拔叉、钢字盒支臂、槽钢支架等组成。
其作用是在锌锭上标明记号。
3运动学设计
3.1铸锭机运行速度计算
①锭模宽度(max)s=中心距×
2/锭模数=233mm
故链条节距取P=250mm。
②浇铸时间(max)t=锌锭重量/每秒产量=15s
③铸锭机运行速度(max)V=s/t=0.016m/s
3.2各零部件重力
①锭模轴118×
6.37×
10=7516.6N
②链条7.6×
236×
10=17936N
③锭模118×
36×
10=42480N
④锌锭53×
25×
10=13250N
⑤轴盖0.75×
10=1770N
总重力:
G=82952.6N
3.3滚轮与轨道的静摩擦力
由机械设计手册查得钢与铸铁的摩擦因数为
0.3,则静摩擦力为:
F=
×
G=24885.78N
3.4额定输入功率计算
Pw=F*×
V=0.40kw
3.5实际输入功率计算
Pf=Pw×
K=0.54kw(负载因素K=1.35)
4电动机的选择
根据需要,选用摆线针轮二级传动减速机,其效率是
0.85,头轮所在处的滑动轴承传动效率为
0.97,则输入的功率为
Pd=Pf/
=0.655kw
又n=
=0.5r/min
式中v——铸锭机运行速度,单位m/s;
d——齿轮分度圆直径,单位mm。
d=
=653.25mm
其中p——节距,单位mm;
Z——齿数,且z=8
根据Pd=0.655kw和n=0.5r/min,选用型号为XWED95-2537-2.2,i=2537的摆线针轮减速机,电机选用P=2.2kw。
四锌直线铸锭机链条的设计
1概述
1.1链传动的特点
链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动,可作传动用、输送用、拽引提升用以及许多结构巧妙的性能特异的专门用途。
它兼有齿轮传动和带传动的一些特点。
由于它具有结构简单、传动大、效率高、传动比准确、适应性强、紧凑、经济、耐用和维修保养容易等主要特点,使链传动在国民经济各部门获得了广泛的应用。
与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性滑动和整体打滑现象,因而能保持准确的平均传动比,传动效率高;
又因链条不需要像带张得很紧,所以作用于轴上的径向压力较小;
链条采用金属材料制造,在同样的使用条件下,链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑;
同时,链传动能在高温和潮湿的环境中工作。
与齿轮传动相比,链传动的制造与安装精度要求较低,成本也低。
在远距离传动时,其结构比齿轮传动轻便得多。
链传动的主要缺点是:
只能实现平行轴间链轮的同向传动;
运转时不能保持恒定的瞬时传动比;
磨损后易发生跳齿;
工作时有噪声;
不宜用在载荷变化很大、高速和急速反转的传动中。
链传动主要用在要求工作可靠,两轴相距较远,低速重载,工作环境恶劣,以及其他不宜采用齿轮传动的场合。
1.2链条的种类与应用
动力传动、物料输送和拽引提升是链条应用最广泛的三个基本领域。
通常就以此把链条划分四大类即传动链、输送链、拽引链和无所不包的特种专用链。
但是以用途来划分链条类别时并没有明确的界限,对有些链条,既可作传动用,也可作输送或拽引用。
2通用输送机用链条
输送链主要用来输送工件、物品和材料,可以直接用于各种机械上,也可以组成链式输送机作为一个单元出现。
由于其具有适应范围广——低速和中速、耐热、耐腐蚀、耐冲击;
平均传动比一定——易于实现同步输送;
重量轻、体积小、可靠、易维护保养等特点,因此,链式输送机获得了广泛的应用,而输送链则用途更广。
2.1链式输送机的类型及构造
由于输送链在链式输送机上的作用主要是拽引和承重,拽引功能主要借助链条实现推、刮、托、提等动作将物料输送到一定距离之外,而承重功能则是指输送对象的重量主要由输送链条本身来承担,但承重的部位可以视需要而有所不同。
有的直接放置在链板上或滚子上;
有的放置在附件上,如延长销轴上、链板附件上或特殊结构链条的平顶面上等。
一般情况下,输送链的工作边均在轨道上运行(即链板在轨道上滑行或链条的滚子在轨道上滚动运行),而返回的一边则有两种情况,一种是非连续式的,即返回边是悬空的,这是一种常见的情况;
另一种是连续式的,即返回边也在轨道上运行。
由于本铸锭机的铸锭模要装在链条上,随同链条一起运动,固本铸锭机链条采用连续式的。
2.2链式输送机中链条选择计算的一般方法
输送链的选择应根据输送物的种类、重量、尺寸以及要求的输送类型、速度、距离、环境等条件来决定,一般按下列顺序来进行。
(1)确定输送的条件;
(2)初步选择输送机类型和链条品种;
(3)计算作用在链条上的张力;
(4)确定链条的品种、规格及尺寸。
2.2.1确定输送的条件
(1)输送物的状态与所采用的容器,以及输送对象的重量和尺寸大小等。
(2)输送的路线(水平、倾斜或垂直;
直线或弯道)、输送的长度以及输送的配置等。
(3)输送的条件。
应明确输送量、输送速度和输送间隔;
有无润滑以及输送物有无容器、工装板等。
(4)输送的环境。
主要是指温度情况,有无药物、水、湿度等腐蚀条件,有无玻璃碎片、金属粉、涂料屑和砂等磨损物的存在等。
2.2.2初步选择输送机的类型和链条的品种
根据上述的输送条件来初选出适合于输送对象的输送机类型,同时可以初选出链条的品种,即米制长节距输送链。
再按下列公式初算一下预算张力F预,然后对照相应标准中该种链条的最小极限拉伸载荷,从而暂取定一种链条的规格和相应的链条尺寸,然后按第2.2.3和2.2.4节进行验算。
=9.8×
6501.66×
0.3×
1.0
=19114.88N
式中F预——预算张力(N);
WT——除链条外输送物料的总重量(㎏);
f——摩擦系数;
K——速度系数。
表4-1速度系数
链条速度(m/min)
15以下
15-30
30-50
50-70
70-90
90-110
110-120
速度系数K
1.2
1.4
1.6
2.2
2.8
3.2
2.2.3计算作用在链条上的张力
由于输送的方式不同,所以计算公式也各不一样,一般可按下列几种输送方式来进行张力计算。
(1)推式输送机及刮板式输送机(水平输送)
F=9.8(Mf2+2.1qf1)s
(2)顶托式输送机及提式输送机(本铸锭机为顶托式)
F=9.8(M+2.1q)f1s
=9.8(Ms+2.1qs)f1
=9.8(1325+2.1×
6970.26)×
0.3
=46929.89N
每挂链条承受的张力为
=23464.94N
以上各式中:
F——链条的最大张力(N);
M——被输送物料在单位长度上的重量(㎏/m);
s——链轮中心距离;
q——链条及其附件的单位长度的重量(㎏/m);
f1——链条与轨道间的摩擦系数;
f2——物料与地板及侧板间的摩擦系数。
2.2.4链条的选定
由第2.2.2节选用的链条是初步的,应按下列进一步验算后才能予以确定。
F≦[F]
式中[F]——链条的许用张力,或称许用拉伸载荷(N),它等于
[F]=
=
=63000~45000N
式中Q——链条的最小极限拉伸载荷(N);
c——载荷修正系数;
n——安全系数。
另外,当采用以链条作为直接承载件时,还应验算链板的接触压力、销轴的剪切应力和弯曲应力。
表4-2安全系数n
链条速度
(m/min)
<20
<30
<40
<50
<60
<70
安全系数n
5-7
6-9
7-10
8-13
9-15
10-17
由于F/2=23464.94N<[F]=63000~45000N
故链条符合要求
2.2.5计算所需功率
(1)水平输送及倾斜输送时
P=
=0.86kw
通过上面的计算,再根据具体的输送要求,可以从下文的通过输送链标准中所提供的各式各样的附件来选择能满足工作要求的式样。
此外,也可以根据具体的使用条件对附件搞变型设计或专门设计,也可找有关的工矿企业代为设计。
2.2.6其他注意事项
(1)为了保证输送机能处于良好的使用状态,应安装张紧装置,其最小调整长度=(轴间距离x0.02)+剩余长度。
(2)链条与链轮应有三个以上的齿相啮合。
(3)多根链条并列使用时,应注意链轮齿的相位一致,并且链轮尽量安装在同一轴上。
(4)如果输送距离较长,同时又并列使用两根以上链条,并且对链条的节距精度要求又较高时,为了尽可能减少链条间的长度相对误差,应对链条进行选配。
同时还应采用成对切齿的链轮,以保证链轮齿的相位一致。
2.3米制长节距输送链
该链广泛应用于冶金、矿山、制糖、制酒、陶瓷、造纸、林业和汽车等行业。
该产品的性能特点是同一链条的极限拉伸载荷对应有多种节距系列。
滚子有普通滚子(S)、大滚子(D)和带轮缘大滚子(F),销轴分为实心销轴和空心销轴两种。
本铸锭机选用的链条为节距为P=250的带轮缘大滚子(F)型链条。
2.3.1关于长节距米制输送链标准GB8350-87的说明
(1)该标准的链条节距值为米制整数(现行国内外众多的链条标准绝大多数采用英制)。
(2)该标准的链条节距值为p=40-1000mm。
节距的分档范围较多,节距的数值也较大,适用于较长距离的输送机。
(3)该标准的每一个链号都包括有多种不同节距的链条可供选择(其中:
M20、M28、M40、M56、M80、M315、M450、M630、M900均有七种节距,M112、M160、M224均有八种节距,MC28有五种节距,MC56、MC112、MC224均有六种节距),而他们的承载能力是等同的,所以说,节距的大小并不完全反映链条的强度大小。
(4)该标准的链条结构并不是完全是滚子链,还包括有套筒链,还有小滚子、大滚子、带边滚子和空心销轴等结构。
(5)该标准的链长精度要求为0-+0.25%,比传动用滚子链和套筒链的链长精度要求0-+0.15%为低。
当并列使用两根链条时,应选配链长偏差相近的。
(6)该标准的链轮齿形(齿廓形状及轴向齿廓)的要求比传动用滚子链或套筒链的链轮要求为低。
(7)该标准选用的一般步骤为:
a)根据输送机的要求来选定链条的结构型式(是滚子链还是套筒链以及滚子的结构型式等等);
b)根据输送机的动力来计算所需要的强度,从而选择链条的极限拉伸载荷;
c)根据输送条件来选定链条的节距值;
d)选择必要的链条附件。
(8)当环境工作条件有特殊要求时,可与制造厂协商后选用特种材质、结构和工艺等。
2.3.2米制长节距输送链基本参数和尺寸
①极限拉伸载荷Q=315KN
②滚子外径d1(max)=100mm
③销轴直径d2(max)=30
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