清砂機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1清砂機(jī)總體概述1.1清砂機(jī)現(xiàn)狀1.2設(shè)計(jì)的總體要求①滿足使用要求②滿足經(jīng)濟(jì)性要求1.3設(shè)計(jì)大綱①經(jīng)濟(jì)高效原則1.3.2原始數(shù)據(jù)①攪拌筒容積800L②攪拌電機(jī)額定功率15KW③最大鑄件直徑300mm④生產(chǎn)率25-30m3/h1.4清砂機(jī)概述中的一種主要的材料，它是由鑄造用原砂、型砂粘結(jié)劑、水和輔加物等造型材料按一定的比例配合，制成符合造型、造芯要求的混合料。鑄型在澆注、凝固過程中不可避免的受到高溫金屬液體的沖刷、靜壓力和高溫的作用，鑄件就會(huì)與型砂粘結(jié)在一起。當(dāng)落砂后鑄件表面會(huì)留下包括澆冒口、飛邊和氧化皮等多余金屬。澆冒口可以用鐵錘、鋸子和氣割等工具清理，而粘砂就用清砂機(jī)進(jìn)行清理，為后面的粗加工做準(zhǔn)備、提高機(jī)械加工的效率和保證產(chǎn)品的質(zhì)量。1.5畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)就是對所學(xué)知識在實(shí)踐中應(yīng)用的一個(gè)過2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)2.1.3卸料系統(tǒng)2.1.4機(jī)架與支腿2.2主要機(jī)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)2.1所示：兩端的攪拌臂上分別裝有側(cè)葉片，可刮掉端面上的沙粒，并改變沙粒的流向。如圖(1)攪拌筒結(jié)構(gòu)及卸料方式的確定容積利用系數(shù)j=0.41由于清砂機(jī)的出料容量為800L,雖不是很大，但考慮到攪拌筒的尺寸及結(jié)構(gòu)，采用(2)攪拌葉片、攪拌軸及支承結(jié)構(gòu)圖2.2攪拌裝置1.軸I2.側(cè)葉片I3.攪拌葉片支承臂Ⅱ4.攪拌葉片5.攪拌葉片支承臂I6.側(cè)葉片Ⅱ7.攪拌葉片支承臂I8.軸IⅡ片。每根軸上的葉片數(shù)目定為6(包括兩片側(cè)葉片及四片攪拌葉片)。攪拌軸的主要尺寸經(jīng)過初步驗(yàn)算，考慮安全裕量，直徑定為90mm,軸的結(jié)構(gòu)型2.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、減速箱、開式齒輪等組成，如圖2.3所示。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)8軸帶動(dòng)小皮帶輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過皮帶帶動(dòng)大皮帶輪5X攪拌軸攪拌軸攪拌軸攪拌軸圖2.3攪拌傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.3卸料系統(tǒng)2.2.4機(jī)架與支腿(1)機(jī)架：根據(jù)整體的布置情況和尺寸要求，按整體具體要求用槽鋼，(2)支腿：由于本機(jī)容量較大，在攪拌的過程中必須減少震動(dòng)，減少?zèng)_擊磨損和變3機(jī)架的設(shè)計(jì)3.1機(jī)架設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容(1)機(jī)架結(jié)構(gòu)方案的確定(2)機(jī)架上所有部件之間相互位置的確定(3)機(jī)架上所有部件與機(jī)架的連接方式及安裝位置(4)機(jī)架外形尺寸的確定(5)機(jī)架鋼結(jié)構(gòu)的選材，機(jī)架穩(wěn)定性的校核(6)完成機(jī)架總成圖及零部件圖。(2)結(jié)構(gòu)合理，便于制造。(5)抗振性能好。3.2.2底架的材料選擇3.2.3底架的大體尺寸面對面放置兩背面之間的距離為1680mm,其他的槽鋼間距3.2.4確定攪拌筒偏離機(jī)架底架重心的距離腿(長度方向)的方法更加簡便。部件名稱攪拌筒減速器電機(jī)電器箱帶輪聯(lián)軸器質(zhì)量Kg0即整機(jī)重心在偏離攪拌筒中心線右側(cè)203.163.2.5底架所受各力的分析計(jì)算AB所受的力的形式有：支腿在兩端的支持力N,N?,攪拌筒支承壓力F,F?,減速由于整機(jī)重心位置偏移量不是很大，只有203.16mm,無須將支腿向中間靠近。(1)計(jì)算支承壓力F,F?的大小其中G=G+G=1400+500×2.3×(1+10%)=2665kg圖3.3圖名?圖3.4(2)計(jì)算減速器結(jié)構(gòu)對槽鋼AB的壓力F?由于皮帶輪與槽鋼的距離比較遠(yuǎn)，同時(shí)聯(lián)軸器重43kg,皮帶和帶輪合重35kg,減速器的重量為415kg,由于皮帶輪好聯(lián)軸器的重量相近，可假設(shè)三者之和的作用中G合圖3.5(3)計(jì)算電器箱對槽鋼AB的壓力F?F,=26×(1680-205)/1680=22.83kgF?·395+2025·F?+2415·F?=N?·28003.2.6求各點(diǎn)的力矩因?yàn)閷⒉垆撘暈槭軓澚海瑒t求各力的彎矩，彎矩?zé)o論在指定截面的左側(cè)或右側(cè)，向上的外力產(chǎn)生正的彎矩，向下的彎矩產(chǎn)生負(fù)的彎矩。Mn=0g=9.8N/kgMc=N?·395=1184.1×395=467719.5×9.8=4583651.1N/kMp=N?·795-400·F,=1184.1×795-400×22.83=932.2KN·mmM=N?·(2800-2025)-F?·(=801.3×(2800-2025)-196.由以上的彎矩計(jì)算結(jié)果可以畫出AB槽鋼的受力彎矩圖，該槽鋼的受力彎矩圖如下圖3.8所示：3.2.7選材有關(guān)數(shù)據(jù)如下圖3.9:圖3.9槽鋼14b3.2.8底架的校核類型hbdtr8由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》取相關(guān)數(shù)據(jù)：b=60mm,h=140mm,t=9.5mm,一根截面對稱的梁，載荷作用在其最大剛度平面內(nèi)，當(dāng)載荷較小時(shí)，梁的彎曲平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。由于外界各種因素會(huì)使梁產(chǎn)生微小的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，在外界影響消失后，梁仍能恢復(fù)原來的彎曲和扭轉(zhuǎn)，沒有喪失繼續(xù)承擔(dān)載荷的能力。但這時(shí)如果外界載荷稍微增大一些，梁的變形就會(huì)急劇增加，并導(dǎo)致梁的破壞，這種情況表示梁喪失了整體穩(wěn)定性。梁維持其穩(wěn)定性能承擔(dān)的最大載荷或最大彎矩稱為臨界彎矩。對于軋制槽鋼簡支梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，不論載荷的形式和載荷作用點(diǎn)在截面高度上的位置如何均可按下式計(jì)算：(公式出自《鋼結(jié)構(gòu)》附錄)式中h—槽鋼的截面高度b—槽鋼的翼緣高度t—槽鋼的平均腿厚度f一材料的屈服極限對此槽鋼進(jìn)行校核：則有,即AB槽鋼單獨(dú)受力的整體穩(wěn)定性滿足要求，強(qiáng)度滿足要求。并且AB槽鋼在底架中并不是計(jì)算的簡支梁，而是和許多焊接件焊接后構(gòu)成底架，使底架的整體穩(wěn)定性得到進(jìn)一步加強(qiáng)，所以穩(wěn)定性完全可以得到保證，強(qiáng)度滿足要求。為使槽鋼穩(wěn)定性更好，在槽鋼兩翼之間間隔的焊接了一些加強(qiáng)筋。②校核AB槽鋼的剛度校核了槽鋼的強(qiáng)度后，在工程應(yīng)用中，對受彎桿件還應(yīng)有剛度要求，即要求其變形不能太大，每個(gè)力作用在槽鋼上都可以簡化成下圖圖3.10,分別求其作用下槽鋼圖3.10由公式注：公式出自《材料力學(xué)》上冊表6-1續(xù)表E一鋼材的彈性模量I一截面對主軸的慣性矩Q235碳素鋼取E=206×103N/mm2(《鋼結(jié)構(gòu)》表2-6)有如下計(jì)算：fmax=Zf=fc+fo+fe+f因?yàn)椴牧系脑S用撓度為之間，則取,因?yàn)槟墚a(chǎn)生各力最大撓度的重合情況，所以受力表示實(shí)際撓度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用撓度，此剛度達(dá)到要求，安全可靠。(2)其他槽鋼的校核經(jīng)估算和分析，其他槽鋼所承受的載荷最大也不會(huì)超過AB槽鋼，故以校核完成，其他的不必再校核，進(jìn)行其他的剛度、穩(wěn)定性和強(qiáng)度的校核。對于其他槽鋼，由于其所受彎矩小于槽鋼AB,則其強(qiáng)度均可以保證。支腿安裝于槽鋼I、Ⅱ上，槽鋼Ⅱ受力很小，,所以不易產(chǎn)生抗剪切現(xiàn)象，而槽鋼I受力很大，易發(fā)生剪切變形，所以要對此槽鋼進(jìn)行抗剪校核。由上述受力計(jì)算可知：N?=1184.1kg,N?=801.3kg由公式(公式出自《材料力學(xué)》上冊P180)其中Q—橫截面上的剪力b—截面寬度，b=60mm由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可查得Q235的抗剪強(qiáng)度f=115N/mm2,由于孔等會(huì)引起應(yīng)力集<[t]=76.7N/mm2,所以在抗剪強(qiáng)度上，[14b滿足抗剪要求，安全可靠。支腿選用Q235的等邊角鋼，四根槽鋼分別安裝在槽鋼I、Ⅱ上，各前支腿和后支腿之間用螺栓聯(lián)結(jié)，選用等邊角鋼L110×110×10,兩后支腿之間同樣的用螺栓聯(lián)結(jié)，前支腿之間無角鋼聯(lián)結(jié)，以便于出料及把卸出的料運(yùn)走。為了增加整機(jī)的穩(wěn)定性，還在底架槽鋼和支腿之間用斜支撐進(jìn)行聯(lián)結(jié)。選用等邊角鋼L110×110×10,聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)如下圖3.11所示：圖3.111.支腿2.斜支撐3.底架槽鋼3.3.1校核支腿的穩(wěn)定性計(jì)算，根據(jù)支腿在整機(jī)中的受力情況可以將其簡化為兩端固定(底面腳板在工作時(shí)要固定)的受壓桿件考慮，如下圖3.12所示：圖3.12按長度1575mm校核，在四個(gè)支腿中，由估算可知，支腿受到的最大壓力Qmx=801.3kg=7852.74N考慮到底架上各部件的影響，取底架上各部件的總重為計(jì)算長度系數(shù)取μ=0.5,由于壓重較大切工作環(huán)境差，攪拌時(shí)有振動(dòng)以及上面不可避免的要打孔，將有應(yīng)力集中現(xiàn)象發(fā)生。為了保證安全，取安全系數(shù)n,=1.5,可查的,Q235的屈服極限σ,=225N/mm2,方能滿足條件，,A為截面面積，所選等邊角鋼為L110×110×10,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第3篇可查得長細(xì)比對于受壓桿件[λ]=150～200,取[λ]=150,則由《材料力學(xué)》公式(14.8)求出因?yàn)橛搔?lt;λ,所以不能用歐拉公式計(jì)算臨界壓力，查《材料力學(xué)》上冊P162得Q235的a=304Mpa,b=1.1因此，支腿的強(qiáng)度完全滿足要求。安全可靠。3.3.2局部穩(wěn)定性的校核翼緣寬厚比,因?yàn)棣?lt;30,故取λ=30。應(yīng)滿足下式：(此公式由《鋼結(jié)構(gòu)》書中P118查得)因?yàn)樗跃植糠€(wěn)定性可以得到保證。綜上各步計(jì)算、分析和校核，選取Q235碳素鋼的熱軋等邊角鋼L110×110×10完全能滿足使用要求。3.4電機(jī)底架的設(shè)計(jì)為了防止皮帶過松而引起皮帶打滑現(xiàn)象(注：電機(jī)到減速器采用帶傳動(dòng)),皮帶簡圖如下圖3.13所示：1.焊接固定螺母(與放松螺母用螺釘聯(lián)結(jié))2.底架鋼板3.5減速器底板的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)底板在底架上的相對位置，必須保證準(zhǔn)確、密下圖3.14所示：將此板焊接在底架的機(jī)架上，并在其上打出相應(yīng)位置的螺栓孔，以安裝減速器，4設(shè)計(jì)總結(jié)的利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。在老師的指導(dǎo)下，自己的各方面能力有了全面提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅對JS500清砂機(jī)有了完整的了解，而且學(xué)會(huì)了解決一些工程技術(shù)問題的方法，對自己有很大幫助，為我即將走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)，參考文獻(xiàn)[1]陳宜通.混凝土機(jī)械.中國建材工業(yè)出版社，北京，2002.6[2]劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社，北京，1992.9[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，北京，2000[5]臧宏琦王永平.機(jī)械制圖.西北工業(yè)大學(xué)出版社，西安，2001[6]王玉.機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測技術(shù).國防工業(yè)出版社，北京，2005.8[7]張家旭張慶芳.鋼結(jié)構(gòu).中國鐵道出版社，北京，2003.[8]璞良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，北京，2000[9]畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.青島海洋出版社，青島，2002[10]機(jī)械基礎(chǔ).中國勞動(dòng)出版社，