40t精煉爐測溫取樣槍設(shè)計(jì)中期報(bào)告

需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）題目：40t精煉爐測溫取樣槍設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r本次論文要求設(shè)計(jì)精煉爐測溫取樣槍裝置。測溫取樣槍主要包括運(yùn)行小車、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、取樣槍、張緊裝置、動(dòng)力設(shè)備、支架及底座等。而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)以及難點(diǎn)來作為設(shè)計(jì)和研究。1.1 鏈輪傳動(dòng)：鏈輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是能夠保證較高的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度，且能夠?qū)崿F(xiàn)較大距離的傳動(dòng)要求，本文鏈輪傳動(dòng)電機(jī)選用10KW的大功率電機(jī)，同過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)完成取樣槍的取樣工作；通過減速器將電機(jī)的輸入力矩增大，傳遞到有鏈輪軸相連的額兩個(gè)鏈輪上兩個(gè)鏈輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，保證較大的輸入扭矩，通過鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾子鏈連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得安裝在運(yùn)行小車上的齒條跟著直線行走，從而帶動(dòng)安裝在運(yùn)行小車上的取樣槍完成上下運(yùn)動(dòng)，鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)如圖1.1所示。圖1.1 鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1.2 液壓傳動(dòng)：液壓傳動(dòng)是取樣槍內(nèi)部完成取樣槍的取樣工作而設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)通過鏈輪的傳動(dòng)將取樣槍深入精煉爐內(nèi)需要取樣的位置，到達(dá)指定位置后通過控制液壓傳動(dòng)裝置進(jìn)行取樣，取樣的過程是液壓缸推動(dòng)取樣槍頭深入預(yù)熱廢鋼，然后液壓裝置在拉動(dòng)取樣槍頭退出，在退出的過程中帶出樣本，完成取樣工作；液壓缸底座安裝于取樣槍座，推桿與取樣槍頭相連，由于其穩(wěn)定的傳動(dòng)特點(diǎn)使得所取樣本能夠穩(wěn)定帶出，具體結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。圖1.2 液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2 選型計(jì)算：2.1 滾子鏈選型相關(guān)參數(shù)表1.3.滾子鏈的基本參數(shù)鏈號節(jié)距mm排距mm滾子外徑mm內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬mm銷軸直徑mm鏈板高度mm極限拉伸載荷(單排)N每米質(zhì)量(單排)qkg/m08A12.714.387.957.853.9612.07138000.610A15.87518.1110.169.45.0815.0921800112A19.0522.7811.9112.575.9518.08311001.516A25.429.2915.8815.757.9424.13556002.620A31.7535.7619.0518.99.5430.18867003.824A38.145.4422.2325.2211.136.21246005.628A44.4548.8725.425.2212.742.241690007.532A50.858.5528.5331.5514.2948.2622240010.140A63.571.5539.6837.8519.3460.3334700016.148A76.287.8347.6347.3523.372.3950040022.62.2 電機(jī)選型依據(jù)根據(jù)取樣槍運(yùn)動(dòng)軸所計(jì)算的、要求電機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)載額定力矩、加減速特性、額定功率、加速功率等參數(shù)選擇電機(jī)型號。有關(guān)各類電機(jī)主要特點(diǎn)及性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用途和使用范圍、使用的電機(jī)如表1.4所示。表1.4電機(jī)類型名稱主要特點(diǎn)及性能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途及使用范圍驅(qū)動(dòng)器小慣量直流永磁伺服電機(jī)電機(jī)的慣量小，理論加速度大，快速反應(yīng)性好，低速性好，調(diào)速比可達(dá)1:10e4范圍，但低速輸出力矩不大轉(zhuǎn)子直徑小，慣量小適用于對快速性要求嚴(yán)格而負(fù)載力矩不大的場合直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器SCR變壓驅(qū)動(dòng)器有繞組永磁直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，快速響應(yīng)性能好，轉(zhuǎn)子無鐵損，效率高，換向性能好，壽命長，負(fù)載波動(dòng)對轉(zhuǎn)子影響小，輸出力矩平穩(wěn)無鐵芯，具有軸向平面間隙可頻繁啟制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)工作，響應(yīng)迅速，適用于機(jī)器人、數(shù)控等直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器，SCR變頻驅(qū)動(dòng)大慣量永磁直流伺服電機(jī)輸出力矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)波動(dòng)小，機(jī)械性能硬度大，可以長時(shí)間工作在堵轉(zhuǎn)環(huán)境力矩電機(jī)，轉(zhuǎn)子較粗適用于驅(qū)動(dòng)力較大的場合，因可不用齒輪傳動(dòng)，消除了齒輪間隙直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器，SCR變頻驅(qū)動(dòng)反應(yīng)步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號直接轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角與脈沖數(shù)成正比，輸出力矩較大電機(jī)轉(zhuǎn)子無轉(zhuǎn)矩，有永磁體直接構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁極用于數(shù)字控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行單元，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、開環(huán)控制直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器，SCR變頻驅(qū)動(dòng)同步交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和定子繞組所建立的旋轉(zhuǎn)磁場嚴(yán)格同步，從低度到高度，定子繞組可通過大電流，故起止動(dòng)轉(zhuǎn)矩不降低，可頻繁起止動(dòng)轉(zhuǎn)子由永磁體構(gòu)成，定子有三相，轉(zhuǎn)子比較細(xì)主要用于中小容量的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，如數(shù)控、機(jī)器人等交流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器異步交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)低于定子繞組所建立的旋轉(zhuǎn)磁場，結(jié)構(gòu)簡單，容量大。，價(jià)格低定子有對稱三相繞組組成用于數(shù)控機(jī)床等大容量場合交流PWM伺服驅(qū)動(dòng)器2.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸和液壓馬達(dá)，前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。二者的特點(diǎn)及適用場合見表1.5：表1.5常用液壓缸名 稱特 點(diǎn)適 用 場 合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙向工作的往復(fù)場合單活塞桿液壓缸有效工作面積大、雙向不對稱往返不對稱的直線運(yùn)動(dòng)，差動(dòng)連接可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單單向工作，靠重力或其它外力返回?cái)[動(dòng)缸單葉片式小于360雙葉片式小于180小于360的擺動(dòng)小于180的擺動(dòng)鏈輪馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片馬達(dá)體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高速低轉(zhuǎn)矩、動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺線鏈輪馬達(dá)體積小、輸出轉(zhuǎn)矩大低速、小功率大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞馬達(dá)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞馬達(dá)轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出轉(zhuǎn)矩大低速大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)本設(shè)計(jì)因?yàn)槿訕尩男问綖橹本€推動(dòng)形式，具有2個(gè)自由度，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，1個(gè)移動(dòng)自由度。同時(shí)考慮取樣槍的工作載荷和工作現(xiàn)場環(huán)境對取樣槍布局以及定位精度的具體要求以及計(jì)算機(jī)的控制的因素，取樣槍的移動(dòng)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，取樣槍槍頭的取樣運(yùn)動(dòng)用液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。因此，取樣槍槍頭采用單活塞桿液壓缸，來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3.選型計(jì)算3.1 滾子鏈選型計(jì)算根據(jù)其功率以及工作時(shí)的轉(zhuǎn)速情況，從表1.3選取并確定滾子鏈帶型號為A型。其節(jié)寬=38.1mm，排距b=45.44mm,滾子外徑h=22.23mm.內(nèi)鏈寬bn=25.22mm。3.1.1帶速v帶速不宜過低或者過高，一般應(yīng)使v=525m/s范圍內(nèi)最為適宜,最高則不超過30m/s.計(jì)算帶速v=4.43m/s （3.1）故滿足要求。3.1.2計(jì)算鏈輪直徑根據(jù)文獻(xiàn)3查表8-8選取主動(dòng)輪直徑=2200mm,則從動(dòng)輪直徑=1220=220mm。3.1.3確定鏈輪的基準(zhǔn)長度及計(jì)算中心距a根據(jù)具體設(shè)計(jì)尺寸及三角形定理可得：=即=725mm= （3.2）代入數(shù)值計(jì)算得：=1876.91mm，查表8-2選取帶長=1800mm。3.1.4驗(yàn)算鏈輪上的包角鏈輪包角= （3.3）帶入計(jì)算得：=172.56120滿足要求。3.1.5確定鏈帶的根數(shù)zz= （3.4）式中：-當(dāng)傳動(dòng)比不等于1時(shí)，單根滾子鏈額定功率的增量，； -當(dāng)包角不等于180時(shí)的修正系數(shù)； -當(dāng)帶長不等于實(shí)驗(yàn)規(guī)定的特定帶長時(shí)的修正系數(shù)； -工作情況系數(shù)。帶入各個(gè)數(shù)值計(jì)算得：葉輪帶輪=1.87，取=2；3.2 電機(jī)及減速器選型計(jì)算鏈輪轉(zhuǎn)速v=2r (3.5)其中=470r/min=7.83r/s ，r=0.295m 帶入計(jì)算得：v=14.52m/s根據(jù)生產(chǎn)能力的要求，生產(chǎn)能力：G =1t/h ，即G=0.278kg/s經(jīng)過文獻(xiàn)1參考可初步得到葉輪的功率=1200w根據(jù)文獻(xiàn)6查詢所得鏈輪的效率=0.96,軸承的效率是=0.98,機(jī)械傳動(dòng)中的桿傳動(dòng)效率是=0.80。=1285.86w (3.6)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)主要載荷有慣性力矩，摩擦力矩和重力不平衡力矩。機(jī)構(gòu)速度設(shè)計(jì)為20mm/s，減速器傳動(dòng)比為100:1，行程為1130mm。工件時(shí)最大力矩M=100Nm，可得電機(jī)最大力矩為1Nm，由電機(jī)回轉(zhuǎn)半徑r為43mm，可知角速度為46.5r/s，角加速度為4.3r/s2,由此可以計(jì)算各載荷的力矩。3.2.1.慣性力矩：計(jì)算對電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=mr2 （3.7）其中J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，m為電機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量，r為回轉(zhuǎn)半徑。計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為4.3Kg mm2慣性力矩為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的公式為：MJ=J （3.8）其中MJ為慣性力矩；J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為角加速度。計(jì)算得慣性力矩MJ=1.85Nm。3.2.2.摩擦力矩電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦主要為軸承內(nèi)部的摩擦，本文所設(shè)計(jì)的電機(jī)傳動(dòng)裝置軸承選用深溝球軸承61910-ZE型軸承，其額定載荷Cr=14.5KN，Cor=11.7KN，直徑D=62mm。由此可計(jì)算摩擦力矩為：MF=GD （3.9）其中MF為摩擦力矩；為動(dòng)摩擦系數(shù)；G為軸承承載質(zhì)量；D為軸承大徑。計(jì)算得摩擦力矩MF=0.124Nm。3.2.3.重力不平衡力矩由于負(fù)載與電機(jī)回轉(zhuǎn)軸不在同一軸線上，使得電機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生重力不平衡力矩，有公式可計(jì)算重力不平衡力矩：MG=GD （3.10）其中MG為重力不平衡力矩；G為不平衡重力；D為重心偏移軸的距離。計(jì)算得重力不平衡力矩MG=5.6Nm3.2.4.總負(fù)載力矩總負(fù)載力矩為M=MJ+MF+MG=7.574Nm1.若傳動(dòng)負(fù)載作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載額定功率： （3.11）負(fù)載加速功率： （3.12）負(fù)載力矩（折算到電機(jī)軸）： （3.13）負(fù)載GD（折算到電機(jī)軸）： （3.14）起動(dòng)時(shí)間： （3.15）制動(dòng)時(shí)間： （3.16）式中，-為額定功率，KW；-為加速功率，KW；-為負(fù)載軸回轉(zhuǎn)速度，r/min；-為電機(jī)軸回轉(zhuǎn)速度，r/min；-為負(fù)載的速度，m/min；-為減速機(jī)效率；-為摩擦系數(shù)；-為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（負(fù)載軸），；-為電機(jī)啟動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩，；-為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（折算到電機(jī)軸上），；-為負(fù)載的；-為負(fù)載（折算到電機(jī)軸上）；-為電機(jī)的；具體到本設(shè)計(jì)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是帶動(dòng)鏈輪軸的回轉(zhuǎn)，傳遞運(yùn)動(dòng)形式屬于第二種。下面進(jìn)行具體的計(jì)算。因?yàn)殒溳嗇S回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)存在摩擦力矩，在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他的轉(zhuǎn)矩，則在回轉(zhuǎn)軸上有； （3.17）式中，-為滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)，取0.005；-為取樣槍本身與負(fù)載的重量之和，取100；-為回轉(zhuǎn)軸上傳動(dòng)大鏈輪分度圓半徑，R=240；帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得=0.12；同時(shí)，腰部回轉(zhuǎn)速度定為=5r/min；傳動(dòng)比定為1/120；且， 帶入數(shù)據(jù)得：=10.45667。將其帶入上式，得： 啟動(dòng)時(shí)間 ； 制動(dòng)時(shí)間 ；折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：。3.3 液壓傳動(dòng)計(jì)算液壓泵的計(jì)算3.3.1.確定液壓泵的實(shí)際工作壓力 （3.18）式中，-計(jì)算工作壓力，前以定為；-對于進(jìn)油路采用調(diào)速閥的系統(tǒng)，可估為（0.51.5），這里取為1。因此，可以確定液壓泵的實(shí)際工作壓力為 （3.19）3.3.2.確定液壓泵的流量 （3.20）式中，-為泄露因數(shù)，取1.1；-為取樣槍工作時(shí)最大流量。 （3.21）經(jīng)計(jì)算得 =3.140帶入上式得 3.3.3.確定液壓泵電機(jī)的功率 （3.22）式中，-為最大運(yùn)動(dòng)速度下所需的流量，同前，取為3.140；-液壓泵實(shí)際工作壓力，5；-為液壓泵總效率，取為0.8；帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： =。2.存在問題及解決措施存在的問題：在計(jì)算鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)與取樣槍移動(dòng)的轉(zhuǎn)換計(jì)算，從而進(jìn)一步確定取樣槍時(shí)，通過查閱相關(guān)資料找到了一些計(jì)算方法及公式，但是要得出確切的整個(gè)計(jì)算過程還需要一些精力和時(shí)間，并且計(jì)算量大也較為復(fù)雜。我會(huì)認(rèn)真的參考資料積極地和同學(xué)討論，向各位老師請教。還有就是目前的裝配圖還不是很符合要求，還有待進(jìn)一步完善，并且裝配圖的各部分的結(jié)構(gòu)的尺寸還不能確定，只能體現(xiàn)他們的裝配關(guān)系，要得出