機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1內(nèi)側(cè)壁計(jì)算根據(jù)要求繪制三維圖形，如圖3.1所示。根據(jù)實(shí)際情況的需求，選擇內(nèi)側(cè)壁的材料為耐熱鋼板Q345B通過(guò)Solidworks質(zhì)量屬性計(jì)算出內(nèi)側(cè)壁的相關(guān)參數(shù)如下：密度ρ=7700.00千克/立方米體積V=0.82立方米表面積S=82.52平方米質(zhì)量M壁=6277.04千克=6.28噸圖3.1內(nèi)側(cè)壁3.1.1應(yīng)力分析內(nèi)側(cè)壁通過(guò)Solidworks應(yīng)力分析可得：最小安全系數(shù)是：126.94（一般情況下大于1.5就可以認(rèn)為設(shè)計(jì)合理）所以?xún)?nèi)側(cè)壁能夠滿(mǎn)足預(yù)期載荷，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合要求。（詳見(jiàn)附件內(nèi)側(cè)壁11-SimulationXpressStudy-1）3.2外側(cè)壁計(jì)算根據(jù)要求繪制三維圖形，如圖3.2所示。根據(jù)實(shí)際情況的需求，選擇外側(cè)壁的材料為耐熱鋼板Q345B通過(guò)Solidworks質(zhì)量屬性計(jì)算出外側(cè)壁的相關(guān)參數(shù)如下：密度ρ=7700.00千克/立方米體積V=0.36立方米表面積S=66.25平方米質(zhì)量M壁=2806.57千克圖3.2外側(cè)壁3.3頂板計(jì)算根據(jù)要求繪制三維圖形，如圖3.3所示。根據(jù)實(shí)際情況的需求，選擇頂板的材料為耐熱鋼板Q345B通過(guò)Solidworks質(zhì)量屬性計(jì)算出頂板的相關(guān)參數(shù)如下：密度ρ=7700.00千克/立方米體積V=0.41立方米表面積S=68.44平方米質(zhì)量M壁=3199.63千克圖3.3頂板3.4電機(jī)固定架計(jì)算根據(jù)要求繪制三維圖形，如圖3.4所示。根據(jù)實(shí)際情況的需求，選擇電機(jī)固定架的材料為耐熱鋼板Q345B通過(guò)Solidworks質(zhì)量屬性計(jì)算出電機(jī)固定架的相關(guān)參數(shù)如下：密度ρ=7700.00千克/立方米體積V=0.22立方米表面積S=25.85平方米質(zhì)量M壁=1710.73千克圖3.4電機(jī)固定架4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1礦石預(yù)算已知礦石的密度ρ=2300千克/立方米經(jīng)過(guò)Solidworks測(cè)量屬性礦石區(qū)域的表面積S=16m2高度h=0.173m所以M石=ρv=ρsh=6.37t4.2計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)總質(zhì)量摩擦輪所承受的總質(zhì)量M4.3減速機(jī)的選型已知ηw=0.9；η=0.99×0.99×0.98因?yàn)閳?zhí)行功率Pw=(T×n)/9550ηw；f=μFN；T=f×R每個(gè)減速器所承受的力為f=（1/3）×（0.5×126500）=21083.3N已知內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)速n=0.2r/min所以T單=21083.3N×(5.684/2)=59918.7N所以Pw=（59918.7×0.2）/（9550×0.9）=1.39KW所以Pd=Pw/η=1.39/(0.99×0.99×0.98)=1.45KW查詢(xún)減速機(jī)的型號(hào)選擇TRF138TR78減速機(jī)詳細(xì)參數(shù)如下表4.1：表4.1減速器的參數(shù)功率輸出轉(zhuǎn)速輸出扭矩傳動(dòng)比服務(wù)系數(shù)機(jī)型號(hào)極數(shù)PowerKWOutputspeedr/minOutputtorqueNmRatioiServicefactorfbTypeTypePolep1.53.734443742.2TRF138TR7844.4計(jì)算軸的最小直徑減速機(jī)上的功率傳送到軸上時(shí)的功率為：Pw=Pd×η=1.45×(0.99×0.99×已知轉(zhuǎn)速nw=3.7r/min通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算軸的最小直徑：首先軸的材料選擇45鋼調(diào)質(zhì)處理。詳細(xì)參數(shù)如圖4.1圖4.1轉(zhuǎn)軸材料參數(shù)圖通過(guò)公式計(jì)算軸的最小直徑，詳細(xì)參數(shù)如圖4.2圖4.2軸的最小直徑確定參數(shù)圖因?yàn)檩S上有兩個(gè)鍵槽，所以取值應(yīng)增大10%~15%，取值增大15%進(jìn)行計(jì)算。所以d=79.37×(1+0.15)=91.2755mm查表選取標(biāo)準(zhǔn)值：取值d所以軸的最小直徑為100mm4.5軸承的選擇根據(jù)工作條件所選擇的軸承應(yīng)該滿(mǎn)足以下要求：(1)承載能力大；(2)承受徑向載荷大，軸向也能夠受載荷；(3)極限轉(zhuǎn)速低；(4)調(diào)心性好；查詢(xún)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)根據(jù)需求選擇：圓柱孔調(diào)心滾子軸承（改進(jìn)型）此軸承的特點(diǎn)：(1)承載能力大，額定動(dòng)載荷比2.3~5.2；(2)主要承受徑向載荷，也能承受任一方向的軸向載荷，適用于重載和振動(dòng)載荷下工作，不能承受純軸向載荷；(3)軸和外殼的軸向位移限制在軸向游隙范圍內(nèi)；(4)調(diào)心性好，能補(bǔ)償同軸度誤差；(5)極限轉(zhuǎn)速低；(6)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式，棍子和滾道間的摩擦減小，承載能力高，應(yīng)該優(yōu)先選用；軸承代號(hào)：20000C(CC、CACM、TN1)/W33型內(nèi)徑：110mm外徑：170mm厚度：45mm4.6聯(lián)軸器的選擇因?yàn)檩S段需與聯(lián)軸器連接，為使該段直徑與連軸器的孔徑相適應(yīng)，所以需同時(shí)選用聯(lián)軸器，又由于本減速器屬于大型減速器，其輸出軸與工作機(jī)軸的軸線(xiàn)偏移不大。其次為了能夠使傳送平穩(wěn)，所以必須使傳送裝置具有緩沖，吸振的特性。查詢(xún)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用LX8型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。LX8型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器主要參數(shù)為：公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩Tn＝16000N·mm軸孔長(zhǎng)度L=167mm孔徑d1=100mm4.7鍵的選擇根據(jù)軸的最小直徑100mm，查詢(xún)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇圓頭普通平鍵（A型）其主要參數(shù)為：鍵的寬度b=28mm鍵的高度h=16mm鍵的長(zhǎng)度L=100mm圓角半徑r=0.5mm4.8軸的設(shè)計(jì)和校核根據(jù)軸的特點(diǎn)，兩端鏈接需要有鍵槽，中間再有兩個(gè)軸承固定即可。所以軸的外形應(yīng)該如圖4.3所示：圖4.3軸外觀圖根據(jù)聯(lián)軸器的孔徑和孔深取值：L1=167mm；d1=100mm根據(jù)軸承的孔徑和厚度取值：L2=90mm；d2=110mm根據(jù)外殼的尺寸取值：L3=80mm；d3=120mm相應(yīng)的取值：L4=90mm；d4=110mmL5=167mm；d5=100mm用Solidworks繪制三維圖如圖4.4材料為45鋼（淬火調(diào)質(zhì)處理）用Solidworks進(jìn)行應(yīng)力分析分析結(jié)果可得最小安全系數(shù)為：15.4162（一般情況下大于1.5就可以認(rèn)為設(shè)計(jì)合理）詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)附件《摩擦輪軸-SimulationXpressStudy-1》圖4.4軸的實(shí)體圖用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行分析根據(jù)受力進(jìn)行結(jié)構(gòu)造型如圖4.5圖4.5軸段設(shè)計(jì)參數(shù)圖系統(tǒng)進(jìn)行零件圖的繪制如圖4.6圖4.6軸的外形圖根據(jù)公式進(jìn)行支反力的計(jì)算。根據(jù)公式進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的計(jì)算。畫(huà)出內(nèi)應(yīng)力圖并標(biāo)注危險(xiǎn)截面如圖4.7圖4.7軸的危險(xiǎn)截面圖進(jìn)行彎曲應(yīng)力校核如圖4.8圖4.8軸的應(yīng)力校核參數(shù)圖安全系數(shù)校核如圖4.9圖4.9軸的安全系數(shù)校核參數(shù)圖扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行校核如圖4.10圖4.10軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核圖彎曲剛度進(jìn)行校核如圖4.11彎曲剛度進(jìn)行校核如圖15圖4.11軸的彎曲剛度校核參數(shù)圖計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速如圖4.12圖4.12軸的臨界轉(zhuǎn)速參數(shù)圖所有校核都能通過(guò)說(shuō)明軸的設(shè)計(jì)合理，整體過(guò)程如圖4.13所示：圖4.13軸的設(shè)計(jì)整體參數(shù)圖5擋料板氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1氣缸輸出力的大小5.1.1實(shí)際輸出力氣缸未加載時(shí)實(shí)際所能輸出的力，受到氣缸活塞和活塞本身的摩擦力影響，如活塞和缸筒之間的摩擦?；钊麠U和前缸蓋之間的摩擦，用氣缸效率表示，如圖5.1氣缸效率η曲線(xiàn)所示，氣缸的效率η與氣缸的缸徑D和工作壓力p有關(guān)，缸徑增大，工怍壓力提高，則氣缸效率口增加。在氣缸缸徑增大時(shí)，在同樣的加工條件、氣缸結(jié)構(gòu)條件下，摩擦力在氣缸的理論輸出力中所占的比例明顯地減小了，即效率提高了。一般氣缸的效率在0.7-0.95之間。圖5.1效率曲線(xiàn)普通雙作用氣缸的實(shí)際輸出推力Fe為Fe=π4DFe=π普通單作用氣缸的實(shí)際輸出推力Fe為Fe=π5.2負(fù)載率β從對(duì)氣缸特性研究知道，要精確確定氣缸的實(shí)際輸出力是困難的，于是，在研究氣缸的性能和選擇確定氣缸缸徑時(shí)，常用到負(fù)載β的概念。氣缸負(fù)載率尾β氣缸的實(shí)際負(fù)載是由工況所決定的，若確定了氣缸負(fù)載率β，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力F0，從而可以計(jì)算氣缸的缸徑。氣缸負(fù)載率表5.1氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和負(fù)載率慣性負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度v/mm/s阻性負(fù)載(靜負(fù)載）<100100-500>550≤0.8≤0.65≤0．5≤0.35對(duì)于阻性負(fù)載，如氣缸用作氣動(dòng)夾具，負(fù)載不產(chǎn)生慣性力的靜負(fù)載。一般負(fù)載率β對(duì)于慣性負(fù)載，如氣缸用來(lái)推送工件，負(fù)載將產(chǎn)生慣性力的，負(fù)載率ββ≤0.65氣缸作低速運(yùn)動(dòng)．β≤0.5氣缸作中速運(yùn)動(dòng)，V<100β≤0.35氣缸作高速運(yùn)動(dòng)。V>500根據(jù)工作需求，此處選擇β根據(jù)：可求出F已知：M石=6.37t所以單個(gè)擋板所受力F渭為礦石與鋼板的動(dòng)摩擦因數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得μ所以F5.3缸徑計(jì)算由氣缸帶動(dòng)的負(fù)載、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及工作壓力。就可以進(jìn)行氣缸缸徑的計(jì)算和選用。缸徑計(jì)算步驟如下：根據(jù)氣缸帶動(dòng)的負(fù)載，計(jì)算氣缸的軸向負(fù)載力F，常見(jiàn)負(fù)載實(shí)例，見(jiàn)圖5.2圖19氣缸軸向負(fù)載力a)斜面b）水平導(dǎo)軌c)滾動(dòng)d)夾具夾緊e)提升f）氣吊圖5.2常見(jiàn)負(fù)載實(shí)例2)由氣缸的平均速度來(lái)選定氣缸的負(fù)載率β3)若系統(tǒng)工作壓力為0.6MPa時(shí)，氣缸的工作壓力計(jì)算時(shí)一般選為0.4MPa。當(dāng)然，系統(tǒng)工作壓力低于0.6MPa．計(jì)算時(shí)工作壓力也應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。4)由氣缸的理論輸出力計(jì)算公式、負(fù)載率β及工作壓力氣缸的理論輸出力F0F0=npsF0氣缸的理論輸出力P系統(tǒng)壓力（此處取0.5MPa）S活塞面積n安全系數(shù)（氣缸水平n=0.7，氣缸垂直n=0.5）已知F0=1990.5N；P=0.5MPa;所以可求得D根據(jù)工作需求氣缸的工作行程為420mm通常缸徑計(jì)算到此結(jié)束，但若氣缸的緩沖性能校核不符合要求，應(yīng)重新選擇缸徑或采取外部緩沖措施，如氣壓緩沖缸、緩沖回路等，保證氣缸緩沖。5.4活塞桿的彎曲強(qiáng)度和撓度5.4.1彎曲強(qiáng)度氣缸的活塞行程越越長(zhǎng)，則活塞伸出的距離也越長(zhǎng)，對(duì)于長(zhǎng)行程的氣缸。活塞桿的長(zhǎng)度將受到限制。若在活塞桿上承受的軸向推力達(dá)到極限力之后，活塞桿就會(huì)出現(xiàn)壓桿不穩(wěn)定現(xiàn)象，發(fā)生彎曲變形。因此，必須進(jìn)行活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算，其穩(wěn)定條件為

F≤Fknk 式中F-—活塞桿承受的最大軸向壓力(N)；Fk-—縱向彎曲極限力(N)，nk—穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取2-6。極限力Fk不僅與活塞桿材料、直徑、安裝長(zhǎng)度有關(guān)，還與氣缸的安裝支承條件決定的末端系素m有關(guān)。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比L/k≥85m時(shí)（歐拉公式）

Fk=mπ2EJL2式中m—末端系數(shù)；E—材料彈性模量；J—活塞桿橫截面慣性矩(m4空心圓桿

J=π(d4-d0實(shí)心圓桿

J=πd464d—活塞桿直徑(m）；d0—空心活塞桿內(nèi)徑(m)；L—?dú)飧椎陌惭b長(zhǎng)度(m）。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比L/K<85mFk=fA1+am(Lk)2A—活塞桿橫截面積（m2空心圓軒A=π4(d實(shí)心圓桿A=π4da—實(shí)驗(yàn)常數(shù)，鋼材a=15k—活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑（m）空心圓桿k=d2-d0實(shí)心圓桿k=d4對(duì)于制造廠來(lái)說(shuō)，按照上式可計(jì)算出氣缸系列（缸徑、活塞桿直徑已確定)在最差的安裝條件下，最大理論輸出力時(shí)的最大安全行程(不是安裝長(zhǎng)度）。用戶(hù)可按實(shí)際使用條件驗(yàn)算氣缸活塞桿的穩(wěn)定性。若計(jì)算出的極限力Fk不能滿(mǎn)足穩(wěn)定性條件要求，則需更改氣缸參數(shù)重新選型，或者與制造廠協(xié)商解決。也就是說(shuō)，選用長(zhǎng)行程氣缸需考慮活塞桿的彎曲穩(wěn)定性，活塞桿所帶負(fù)載應(yīng)小于彎曲失穩(wěn)時(shí)的臨界壓縮力（取決于活塞桿直徑和行程）?；钊麠U計(jì)算圖是按式得出的，其安裝形式是耳環(huán)安裝(m=1)。氣缸的支承長(zhǎng)度L為兩倍行程，安全系數(shù)nk取5。5.4.2撓度活塞桿水平伸出時(shí)為懸臂梁。其頭部因自重下垂產(chǎn)生的撓度由下式計(jì)算：δ=qs48EJ式中δ—擾度（cm）；s—活塞桿伸出長(zhǎng)度（cm）；E—材料橫向彈性模量（Pa）；J一活塞桿橫截面慣性矩（cm4）空心圓桿J=π(d4-d實(shí)心圓桿J=πd464q一活塞桿lcm長(zhǎng)的當(dāng)量質(zhì)量(kg)。5.5緩沖性能氣缸活塞運(yùn)動(dòng)到行程終端位置時(shí)，為避免活塞與缸蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞而造成機(jī)件變形、損壞及噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。通常缸徑小于16mm的氣缸采用彈性緩沖墊缸徑大于16mmm的氣缸采用氣緩沖結(jié)構(gòu)。在此只討論氣緩沖。氣缸的緩沖裝置由緩沖柱塞節(jié)流閥和緩沖腔室等構(gòu)成，氣缸緩沖裝置實(shí)現(xiàn)緩沖的工作原理圖在活塞高速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞右腔的空氣經(jīng)缸蓋柱塞孔和進(jìn)排氣口排向大氣。在氣缸活塞軒行程進(jìn)人終端前，緩沖柱塞依靠緩沖密封圈將缸蓋柱塞孔堵住，于是，封閉在活塞和缸蓋之間環(huán)形腔室內(nèi)的空氣只能通過(guò)節(jié)流閥排人大氣。由于節(jié)流閥流通面積很小，環(huán)形腔室內(nèi)的空氣背壓升高形成氣墊作用，迫使活塞迅速減速，最后停下來(lái)。改變節(jié)流閥的開(kāi)度，就可以調(diào)節(jié)緩沖速度。從緩沖柱塞封閉柱塞孔起，到活塞停下來(lái)為止，活塞所走的行程稱(chēng)為緩沖行程。緩沖裝置就是利用形成的氣墊（即產(chǎn)生背壓阻力）和節(jié)流阻尼來(lái)吸收活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量，達(dá)到緩沖的目的。為了達(dá)到緩沖作用，緩沖腔室內(nèi)空氣絕熱壓縮所能吸收的壓縮能Ep必須大于活塞等運(yùn)動(dòng)部件所具有的動(dòng)能Ed即Ep≥Ed。表5.2國(guó)產(chǎn)氣缸常用柱塞直徑和長(zhǎng)度(mm)缸徑柱塞直徑緩沖長(zhǎng)度缸徑柱塞直徑緩沖長(zhǎng)度321610~151253825~30402015160,2005525~305063242520250,3206330~3580100303220~25最后要特別指出，對(duì)于氣缸，之所以要討論緩沖性能及其計(jì)算，是因?yàn)橐乐箽飧走\(yùn)動(dòng)到行程末端時(shí)撞擊缸蓋。若活塞在末端處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，無(wú)論加了再大的氣壓（能）都毋須關(guān)心其會(huì)撞擊缸蓋(除強(qiáng)度問(wèn)題外）。同樣，氣缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程所有出現(xiàn)的摩擦力（能)、重力（能）等的影響，都已反映在活塞運(yùn)動(dòng)的速度上，也就是說(shuō)，氣缸運(yùn)動(dòng)的速度取決于作用在活塞兩側(cè)的壓力差△p產(chǎn)生的氣壓作用力，以及需要克服的摩擦力（總阻力）和負(fù)載的大小。因此，氣缸緩沖計(jì)算時(shí)。只要考慮氣缸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，而毋須計(jì)算活塞上作用的氣壓能重力能及摩擦能。5.6耗氣量耗氣量是指氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的壓縮空氣量，其大小與氣缸的性能無(wú)關(guān)，但它是選擇空壓機(jī)排量的重要依據(jù)。(1)最大耗氣量qmax指氣缸活塞完成一次行程所需的耗氣量，其計(jì)算式為：

qmax=0.047D式中qmax—最大耗氣量(L/min)D—缸徑(cm)；S—?dú)飧仔谐?cm)；t—?dú)飧滓淮瓮鶑?fù)行程所需的時(shí)間(s)；p—工作壓力(MPa)。(2)平均耗氣量由氣缸內(nèi)部容積和氣缸每分鐘的往復(fù)次數(shù)算出的耗氣量平均值，其計(jì)算公式為:

q=0.00157ND2p+0.10.1表示了耗氣量與工作壓力和缸徑之間的關(guān)系。耗氣量用單位行程(cm)的當(dāng)量耗氣量表示。5.7氣缸選擇要點(diǎn)氣缸種類(lèi)繁多，各種型號(hào)的氣缸性能和使用條件不盡相同，且各生產(chǎn)廠家規(guī)定的技術(shù)條件也各不相同。在能滿(mǎn)足實(shí)際工作要求的前提下，應(yīng)盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)氣缸，以縮短設(shè)計(jì)周期，降低成本，方便維護(hù)等。氣缸的選擇流程參見(jiàn)圖5.3，特殊設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5.4。現(xiàn)對(duì)該流程如下說(shuō)明：5.3氣缸的選擇流程a)S1增強(qiáng)型活塞桿；b）S2雙端活塞桿；c）S3防酸活塞桿；d）S4無(wú)銅結(jié)構(gòu)；e）S5缸筒內(nèi)表面鍍鎳；f）S6耐熱密封(溫度可達(dá)1500C）；g）S7缸筒材料為黃銅；h)S8氣缸外表面噴塑；i）S9不銹鋼結(jié)構(gòu)；j）S12增強(qiáng)型雙端話(huà)塞桿；圖5.4特殊設(shè)計(jì)首先根據(jù)實(shí)際工作任務(wù)對(duì)運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)的要求，確定氣缸類(lèi)型和安裝方式，再根據(jù)負(fù)載大小，確定氣源壓力或系統(tǒng)工怍壓力，由此確定氣缸缸徑（或活塞桿直徑）。即氣缸輸出力（推力或拉力）應(yīng)根據(jù)外負(fù)載的大小再乘以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)n（n=1.5-2，高速時(shí)取大值，低速時(shí)取小值），從而確定氣缸缸徑。為避免氣缸容積過(guò)大，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸尺寸，氣缸行程與應(yīng)用場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)行程有關(guān)，應(yīng)選擇專(zhuān)業(yè)氣動(dòng)元件生產(chǎn)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)行程，以避免因制造公差或安裝公差，實(shí)際行程大于氣缸行程的現(xiàn)象發(fā)生。在加緊裝置上，氣缸行程還需要按實(shí)際行程多加上10-20mm的行程余量來(lái)確定?；钊\(yùn)動(dòng)速度主要取決于進(jìn)氣管內(nèi)徑。若要求活塞高速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)選擇大內(nèi)徑氣管；對(duì)于行程中選載荷有變動(dòng)的情況，為得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用氣-液阻尼缸。當(dāng)要求行程終點(diǎn)無(wú)沖擊時(shí)，則應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。為調(diào)節(jié)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)速度，當(dāng)水平安裝時(shí)，建議采用排氣節(jié)流方式；垂直安裝時(shí)，建議采用進(jìn)氣節(jié)流方式。氣缸安裝方式應(yīng)按安裝位置和使用目的等因素決定。在一般情況下，大多數(shù)采用固定安裝方式。對(duì)于腳架式或法蘭式安裝，應(yīng)盡量避免安裝螺栓本身直接受推力或拉力負(fù)荷；同時(shí)，要使安裝底座有足夠的剛性，以避免對(duì)活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不良影響。對(duì)于既要求活塞桿作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，又要求其作較大的圓弧擺動(dòng)的，應(yīng)選用軸銷(xiāo)式氣缸。需除無(wú)油潤(rùn)滑氣缸外，應(yīng)采用油霧潤(rùn)滑氣缸，即在氣動(dòng)系統(tǒng)中安裝油霧器，并合理選用推薦的潤(rùn)滑油，以避免氣缸密封膨脹、收縮以及乳化。1)安裝前，氣缸應(yīng)經(jīng)空載試運(yùn)轉(zhuǎn)并在1.5倍工作壓力下試壓，不應(yīng)產(chǎn)生漏氣。2)將氣缸安裝在氣動(dòng)系統(tǒng)之前，應(yīng)清除管道內(nèi)臟物，防止雜物進(jìn)人氣缸內(nèi)。3)若氣缸帶緩沖裝置，在開(kāi)始運(yùn)行前，應(yīng)將緩沖節(jié)流閥調(diào)至緩沖阻尼較大的位置，然后再逐漸減小，直至調(diào)到滿(mǎn)意的緩沖效果。4)不使用滿(mǎn)行程，特別是當(dāng)活塞桿伸出時(shí)，不要使活塞與缸蓋相碰，以免發(fā)生誤動(dòng)作。5)在氣缸行程中，若載荷有變化，則應(yīng)使用輸出力充裕的氣缸。并帶緩沖裝置。6)正確安裝。氣缸安裝時(shí)要防止其工作過(guò)程中承受橫向載荷，從而保證氣缸的正常工作和使用壽命。采用腳架式和法蘭式安裝時(shí)，應(yīng)避免安裝螺栓本身直接受推力拉力負(fù)載；采用尾部懸掛中間擺動(dòng)式安裝時(shí)，活塞桿頂端的連接銷(xiāo)位置在3600或1800之內(nèi)作往復(fù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，可選用相應(yīng)的擺動(dòng)缸。有特殊要時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)功能的特殊氣缸。5.8氣缸使用注意事項(xiàng)(1)氣缸正常工作條件：工作壓力O.2-0.8MPa，普通氣缸運(yùn)動(dòng)速度范圍50-500mm/s，環(huán)境溫度為5-60℃。氣缸在5℃以下場(chǎng)臺(tái)使用，有時(shí)會(huì)因壓縮空氣中所含的水分凝結(jié)結(jié)氣缸動(dòng)作帶來(lái)不利影響，因此，在低溫情況下，需采取防凍措施，防止氣動(dòng)系統(tǒng)中的水分凝結(jié)。在高溫環(huán)境下使用氣缸時(shí)，可選用耐熱氣缸，同時(shí)應(yīng)注意，高溫空氣對(duì)行程開(kāi)關(guān)、管件及控制閥的影響。(2)安裝件軸的位置應(yīng)處于同一方向；采用中間軸銷(xiāo)擺動(dòng)式安裝時(shí)，除注意活塞桿頂端連接銷(xiāo)的位置外，還應(yīng)注意氣缸軸心線(xiàn)與軸托架的垂直度，同時(shí)，在不產(chǎn)生卡死的范圍內(nèi)，將擺軸架盡量接近擺軸的根部。5.9氣缸維護(hù)保養(yǎng)即使氣缸本身制造質(zhì)量符臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，但由于安裝和使用不當(dāng)，都會(huì)引起氣缸使用一定時(shí)間后產(chǎn)生故障。l)使用中應(yīng)定期檢查各部位有無(wú)異?，F(xiàn)象，各連接部位有無(wú)松動(dòng)等，軸銷(xiāo)、耳環(huán)式安裝的氣缸活動(dòng)部位應(yīng)定期加潤(rùn)滑油。2)氣缸檢修重新裝配時(shí)，零件必須清洗干凈，特別需防止密封圈剪切、損壞，注意唇形密封圈的安裝方向。3)氣缸拆下長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)．所有加工表面應(yīng)涂防銹油，進(jìn)排氣口加防塵堵塞。5.10最終選型結(jié)果產(chǎn)品信息代號(hào)：36391DNG-100-400-PPV-A產(chǎn)品號(hào)（TNR）：36391行程mm:400活塞直徑：100活塞桿螺紋：M20X1.5緩沖：PPV:兩端帶彈性緩沖環(huán)/板裝配位置：任何符合標(biāo)準(zhǔn)：ISO15552活塞桿末端：陽(yáng)螺紋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：活塞活塞桿位置檢測(cè)：用于接近式傳感器Variants：?jiǎn)味嘶钊麠U工作壓力：0.6—10bar工作模式：雙作用工作介質(zhì)：干燥壓縮空氣，經(jīng)潤(rùn)滑或未經(jīng)潤(rùn)滑耐腐蝕等級(jí)CRC：2環(huán)境溫度：-20—-800C授權(quán)：GermanischerLloyd6bar時(shí)的理論作用力，回復(fù)行程：4418N6bar時(shí)的理論作用力，進(jìn)程：4712N每10mm行程所增加的重量：100g0mm行程時(shí)的基本重量：4100g安裝類(lèi)型：帶附件氣動(dòng)鏈接：G1/2蓋子的材料信息：鋁密封件的材料信息：NBRTPE—U（PU）外殼的材料信息：鍛造鋁合金光滑處理活塞桿的材料信息：高合金鋼氣缸缸筒的材料信息：鍛造鋁合金產(chǎn)品說(shuō)明：符合ISO15552標(biāo)準(zhǔn)，NFE49003.1和UNI10290標(biāo)準(zhǔn)，用于接近式感測(cè)，帶有兩端采用可調(diào)緩沖DNG，DNGL，DNGZK和DNGZS系列標(biāo)準(zhǔn)氣缸都符合一下這些標(biāo)準(zhǔn)：ISO15552UNI10290（意大利）所有的派生型也都基于這些標(biāo)準(zhǔn)雙作用—活塞直徑從32到320mm—行程—活塞直徑從32到150mm標(biāo)準(zhǔn)25到500mm或10到2.000mm活塞直徑160和200mm：或10到2.000mm活塞直徑250和320mm：或10到1.100mm—兩端采用可調(diào)式位置終點(diǎn)緩沖—非接觸式位置感測(cè)—活塞敢?guī)饴菁y—DNGL/DNGLZ：采用方形活塞桿可有效地防止扭轉(zhuǎn)通過(guò)接近式傳感器進(jìn)行位置感測(cè)：電子式SM…-1(接觸式或非接觸式)氣動(dòng)式SMPO特點(diǎn)—標(biāo)準(zhǔn)氣缸，用拉桿進(jìn)行如圖—安裝附件品種豐富，因此氣缸幾乎可以被安裝在任何位置—所有用于元件安裝的六角螺絲都具有內(nèi)螺紋源生型：-S2：雙端活塞桿—S3：防腐蝕耐酸活塞桿—S6：耐熱密封，溫度可達(dá)120度—S8：高度耐腐蝕保護(hù)—CRDNG，CRDNGS：耐腐蝕及防酸設(shè)計(jì)已損部件可進(jìn)行更換和修理6連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料器的加工工藝及成本的合理性分析6.1加工工藝的合理性連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料器的工藝合理性主要考慮的是內(nèi)側(cè)壁的耐磨性、耐熱性和氣壓系統(tǒng)的配合。連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料器的料斗里需要考慮加耐熱鋼板，因?yàn)槠胀ǖ匿摪鍘滋炀蜁?huì)變形了，使用的耐熱鋼板應(yīng)為耐熱鑄鐵，來(lái)提高布料器的耐熱性。耐熱鑄鐵是指可以在高溫下使用，其抗氧化或抗生長(zhǎng)性能符合使用要求的鑄鐵?！吧L(zhǎng)”是指由于氧化性氣體沿石墨片邊界和裂紋滲入鑄鐵內(nèi)部造成的氧化，以及因Fe3C分解而發(fā)生的石墨化引起鑄件體積膨脹。向鑄鐵中加入鋁、硅、鉻等元素，使鑄件表面形成一層致密的SiO2、Al2O3、CrO3等氧化膜，能明顯提高高溫下的抗氧化能力，同時(shí)能夠使鑄鐵的基體變?yōu)閱蜗噼F素體。此外，硅、鋁可提高相變點(diǎn)，使其在工作溫度下不發(fā)生固態(tài)相變，可減少由此而產(chǎn)生的體積變化和顯微裂紋。鉻可形成穩(wěn)定的碳化物，提高鑄鐵的熱穩(wěn)定性。·常用的耐熱鑄鐵有中硅鑄鐵、高鉻鑄鐵、鎳鉻硅鑄鐵等，主要用于制造加熱爐附件，如爐底板、送鏈構(gòu)件、換熱器等。表6.1耐熱鑄鐵件的牌號(hào)和化學(xué)成分類(lèi)別牌號(hào)化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(％)CSiMnPSCrAl≤耐熱鑄鐵RTCr3.0～3.81.5～2.51.00.20O．120.50～1.00RTCr23.0～3.82.0～3.01．O0.200.12>1.00～2.00RTCr161.6～2.41.5～2.21．OO．100.0515.00～18.00RTSi52.4～3.24.5～5.50.80.20O．120.50～1.00耐熱球墨鑄鐵RTQSi42.4～3.23.5～4.50.7O．100.03RTQSi4Mo2.7～3.53.5～4.50.50.100.03Mo0.3～0.7RTQSi52.4～3.2>4.～5.50.70.100.03RTQAl4Si42.5～3.03.5～4.50.5O．100.024.0～5.0RTQAl5si52.3～2.8>4.～5.20.5O．100.02>5.0～5.8RTQAl221．6～2.21．O～2.00.70.100.0320.0～24．O注：牌號(hào)的符號(hào)中，“RT”表示耐熱鑄鐵，“Q”表示球墨鑄鐵，其余字母為合金元素符號(hào)，數(shù)字表示合金元素的平均含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。取整數(shù)值。(2)力學(xué)性能見(jiàn)表。表6.2耐熱鑄鐵件的室溫力學(xué)性能牌

號(hào)抗拉強(qiáng)度σb／MPa≥硬度HBS牌

號(hào)抗拉強(qiáng)度σb/MPa≥硬度HBSRTCr200189～288RTQSi4Mo540197～280RTCr2150207～288RTQSi5370228～302RTCrl6340400～450RTQAl4Si4250285～341RTSi5140160～270RTQAL5Si5200302～63RTQSi4480187～209RTQAl22300241～364表6.3耐熱鑄鐵件的高溫短時(shí)抗拉強(qiáng)度牌

號(hào)下列溫度(℃)時(shí)的抗拉強(qiáng)度σb／MPa牌

號(hào)下列溫度(℃)時(shí)的抗拉強(qiáng)度σb／MPa500600700800900500600700800900RTCr225144RTQSi4Mo10146RTCr2243166RTQSi56730RTCrl614488RTQAl4Si48232RTSi54l27RTQAl5Si516775RTQSi47535RTQAl2213077(3)用途見(jiàn)表。表6.4耐熱鑄鐵件的使用條件和應(yīng)用牌號(hào)使用條件應(yīng)用舉例RTCr在空氣爐氣中，耐熱溫度達(dá)550oC爐條、高爐支梁式水箱、金屬型玻璃模RTCr2在空氣爐氣中，耐熱溫度達(dá)600°C煤氣爐內(nèi)灰盒、礦山燒結(jié)車(chē)擋板RTCrl6在空氣爐氣中耐熱溫度到900°C，在室溫及高溫下有抗磨性，耐硝酸白{；腐蝕退火罐、煤粉燒嘴、爐柵、水泥焙燒爐零件、化工機(jī)械零件RTSi5在空氣爐氣中，耐熱溫度到700°C爐條、煤粉燒嘴、鍋爐用梳形定位板、換熱器針狀管、二硫化碳反應(yīng)甑RQTSi4在空氣爐氣中耐熱溫度到650℃，其含si上限時(shí)到750°C，力學(xué)性能、抗裂性較RQTSi5好玻璃窯煙道閘門(mén)、玻璃引上機(jī)墻板、加熱爐兩端管架RQTSi4Mo在空氣爐氣中耐熱溫度到680％，其含硅上限時(shí)到780°C，高溫力學(xué)性能較好罩式退火爐導(dǎo)向器、燒結(jié)機(jī)中后熱篩板、加熱爐吊梁等RQTSi5在空氣爐氣中耐熱溫度到800°C硅上限時(shí)到900°C煤粉燒嘴、爐條、輻射管、煙道閘門(mén)、加熱爐中間管架RQTA14Si4在空氣爐氣中耐熱溫度到900°C燒結(jié)機(jī)篦條、爐用件RQTA15Si5在空氣爐氣中耐熱溫度到1050℃焙燒機(jī)篦條、爐用件RQTA122在空氣爐氣中耐熱溫度到1100℃，抗高溫硫蝕性好鍋爐用側(cè)密封塊、鏈?zhǔn)郊訜釥t爐爪、黃鐵礦焙燒爐零件根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格知耐熱鑄鐵為：11000元/噸。通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)了解到一般機(jī)械的疲勞壽命，礦石下料斗的使用壽命一般為一年左右。6.2成本的合理性中厚板：本周陜西中厚板價(jià)格累計(jì)下跌30元/噸，市場(chǎng)成交小幅減少。價(jià)格方面：截止本周五，陜西市場(chǎng)20mm普中板均價(jià)為3920元/噸。唐山等華北主流中板價(jià)格接連下跌，下游終端用戶(hù)觀望心態(tài)逐漸增加，致使本地市場(chǎng)成交量始終未有較大的起色。此外，受太原等臨近市場(chǎng)價(jià)格頻頻走低，商戶(hù)為避免資源倒流，只能隨行就市。同時(shí)，受上海等主流中板市場(chǎng)價(jià)格的走低，下游終端用戶(hù)采購(gòu)逐漸放緩，致使成交量小幅萎縮，商戶(hù)接貨意愿也大幅減弱。資源方面：目前酒鋼薄規(guī)格低合金資源缺規(guī)斷檔的現(xiàn)象較為普遍，以10mm低合金資源為例，市場(chǎng)有此資源的商戶(hù)不足5%，因而其組距加價(jià)也較平常高出50元/噸。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，本周陜西中板庫(kù)存基本維持在2.2萬(wàn)噸左右。預(yù)計(jì)，受市場(chǎng)成交乏力的影響，短期內(nèi)陜西中板市場(chǎng)仍以弱勢(shì)下行為主。表6.5陜西市場(chǎng)鋼材價(jià)格變化表鋼材日期高線(xiàn)Φ6.5mmHPB235螺紋鋼Φ20mmHRB335中厚板20mmQ235B熱軋板卷4.75mmQ235B槽鋼16#Q235西安2014.4.12360036303890399037002014.4.1935803600386039303700產(chǎn)地龍鋼龍鋼酒鋼酒鋼信發(fā)漲幅-20-30-30-600寶雞2014.4.12375036604010407038902014.4.1937503660398040303890產(chǎn)地龍鋼龍鋼酒鋼酒鋼江天漲幅00-30-400備注：?jiǎn)挝粸樵?噸7結(jié)論本課題主要針對(duì)爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)述了爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外礦熱爐爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用情況。對(duì)爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)性的概述，針對(duì)爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，簡(jiǎn)述了我國(guó)當(dāng)前設(shè)計(jì)中的問(wèn)題與不足。對(duì)布料系統(tǒng)的分類(lèi)和布料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其可行性進(jìn)行了詳細(xì)介紹。對(duì)于爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)電機(jī)功率和成本分析中給出了具體的計(jì)算公式。參考文獻(xiàn)[1]郝素菊，張玉柱，蔣武鋒.高爐煉鐵設(shè)計(jì)與設(shè)備[M].普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材.冶金工業(yè)出版社.2011.80-89.[2]許智慧，蔣孝德，喻樂(lè)康.布料機(jī)技術(shù)參數(shù)[M].長(zhǎng)沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司[3]青雪梅，戚波，周強(qiáng).大型高爐并罐式無(wú)鐘爐頂?shù)膽?yīng)用現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)理念[J].中冶南方工程技術(shù)有限公司.武漢.2012.616-619.[4]李暉實(shí)，陳明，趙艷敏等.高爐布料系統(tǒng)的精確控制[J].山東省萊蕪市萊蕪鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部.2013，(2):68-72.[5]李云濤，井元偉.高爐爐頂裝料系統(tǒng)的控制與研究[D].東北大學(xué).2008.[6]鄭宗平.高爐無(wú)料鐘爐頂裝料裝置國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況和改進(jìn)意見(jiàn)[J].冶金機(jī)械教研室.1979.81-89.[7]白洪光，曲思民，賈法強(qiáng)等.環(huán)形套筒窯旋轉(zhuǎn)布料器液壓系統(tǒng)和控制程序的改進(jìn)[J].1山東省冶金科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250014；2濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司，山東濟(jì)南25010.2006，28(3):31-31.[8]關(guān)景林，陳雪波，于政軍.基于PLC高爐布料專(zhuān)家自學(xué)習(xí)得設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].遼寧科技大學(xué).2011.[9]羅志輝，黃摯雄.基于PLC模糊控制的回轉(zhuǎn)布料機(jī)[D].中南大學(xué).2009.[10]謝子洪，湯順祥，段文成等.礦熱爐爐頂布料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].云南文山斗南錳業(yè)有限責(zé)任公司鐵合金廠.文山.中國(guó).663101.2006，(6):43-47.[11]謝振遠(yuǎn)，陳西，李迎新（河南省冶金研究所）.陶林（河南冶金工業(yè)學(xué)校）爐料堆尖的形成及爐頂設(shè)備的布料能力[J].1997，16(4):28-31.[12]汪延來(lái)，馬鋼4000m3高爐供料和上料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].中冶華天工程技術(shù)有限公司.2013，(3):42-45.[13]霍秀梅，李建國(guó).談BT型無(wú)料鐘爐頂特點(diǎn)及存在的問(wèn)題[J].中冶東方工程技術(shù)有限公司.內(nèi)蒙古包頭.2008，27(3):202-205.[14]于要偉，白晨光.無(wú)料鐘高爐布料模型的研究[D].冶金工程.2008.[15]李大斯，無(wú)鐘高爐均勻布料控制系統(tǒng)[J].寶鋼集團(tuán)八一鋼鐵有限公司.檢修中心.新疆.烏魯木齊830022.2010.49-51.[16]吳海龍，夏建芳.震動(dòng)布料機(jī)固有特性及最佳布料工作參數(shù)匹[D].中南大學(xué).2012.[17]XIANGZhong-yong，CHENYing-ming，ZOUZhong-ping.ANewDesignSystemofBlastFurnace(CISDIEngineeringCoLtd，Chongqing，China).2010.1020-1026.[18]ZHANGHui，LIHuiQuan，TANGQing&BAOWeiJun.ConceptualdesignandsimulationanalysisofthermalbehaviorsofTGRblastfurnaceandoxygenblastfurna