鍛造用有軌裝出料機

1、本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目:鍛造用有軌裝出料機院 （系）：機電工程學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：070214 學(xué) 生：梁盛林 學(xué) 號：070214309 指導(dǎo)教師：張超 2011年6月鍛造用有軌裝出料機摘要 本畢業(yè)設(shè)計是有關(guān)于鍛造用有軌裝出料機的設(shè)計。首先，對裝出料機作了簡要的概述，分析各部分的組成和主要功能；然后，根據(jù)已知條件和設(shè)計準則的要求對各組成部分進行設(shè)計和計算；接著對所選擇的裝出料機的各主要零部件進行校核。裝出料機由四個主要部件組成：鉗架、升降架、小車、大車。目前，裝出料機正朝著高速、高精度、高靈活性等的方向發(fā)展。在裝出料機的設(shè)計、制造以及應(yīng)用方面，目前我國與國外先進水平

2、相比仍然有較大差距，國內(nèi)在設(shè)計制造裝出料機過程中存在著很多不足，需要我們加大這方面的投入，使我國在鍛造行業(yè)處于國際領(lǐng)先地位。本裝出料機設(shè)計代表了設(shè)計的一般過程，對今后的選型設(shè)計工作有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：裝出料機、鍛造、主要部件 AbstractThe design is a graduction project about forging using trams pretend feeder.At first,it is introduction about the charging and discharging machines and analysis of each part an

3、d the main function; Next, according to the known condition and design criteria for each component of the requirements of design and calculation;Then, it is cheching computions about main component parts of charging and discharging machines. The charging and discharging machines is compose of four m

4、ajor parts:caliper arm 、lifter、trolley、cart. Now, the charging and discharging machines is high speed and high precision high flexibility towards the direction of development. At present, the charging and discharging machines to design and manufacture and application aspects, our country and foreign

5、 advanced level still have a large gap, our country in designing and manufacturing of the charging and discharging machines exit in many deficiencies in the process,we need to increase funding in the sector and mahe our country in forging industry in a leading position.This charging and discharging

6、machine design represents the general design process,the design work for future selection has certain reference value.Keyword: charging and discharging machine、forging、main parts1 緒論1.1鍛造用有軌裝出料機概述鍛造用有軌裝出料機適用于鍛造和鍛壓行業(yè)，與各種自由鍛錘及壓機配合，能完成坯料成型的各種工序，是實現(xiàn)鍛造車間自動化的重要裝備。裝出料機有著機械化程度高、操作簡便、效率高、安全性能好、節(jié)能效果顯著等諸多優(yōu)點，對改

7、善工人的工作環(huán)境，減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率有很大幫助，受到了廣大鍛造工人的歡迎。裝出料機60年代前就已問世，進二、三十年發(fā)展起來。最早在美國、原蘇聯(lián)，而后在日本、英國、奧地利等國家發(fā)展起來，并成為系列化產(chǎn)品進入工業(yè)性生產(chǎn)。最初的裝出料機多為全機械傳動，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，到60、70年代出現(xiàn)了混合傳動和全液壓傳動、結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活的裝出料機。它與各種設(shè)備配合，大大提高了工人們的生產(chǎn)效率，提高了鍛件的質(zhì)量。到了80年代，各國對裝出料機的設(shè)計、制造、技術(shù)改造方面有了更高的要求，不斷改進結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝，促進了鍛造技術(shù)的發(fā)展，對裝出料機的需求量不增加，引起了國內(nèi)大、中型工廠重視裝出料機對生產(chǎn)的

8、作用。我國鍛造用有軌裝出料機起步于60年代，開始只能有某些工廠自己制造有軌裝出料機，這些裝出料機結(jié)構(gòu)簡單，鉗頭的張合夾緊靠吊鉗分離開的電動方頭搬手來完成，因而夾緊鍛件不方便，用于簡單的夾持是可以的。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，70年代開始研制出全機械傳動和一些液壓傳動有軌裝出料機，載重可達10噸，夾緊力矩15kN.m。隨后，小型液壓傳動有軌裝出料機得到發(fā)展，并出現(xiàn)了液壓傳動無軌操作機。1974年我國首次制訂了自己的裝出料機系列標準，開始大力推廣液壓傳動裝出料機。到了80年代全液壓有軌裝出料機在全國相繼出現(xiàn)，并得到廣泛的應(yīng)用。90年代初期我國自行設(shè)計制造的裝出料機其主要技術(shù)性能已達到世界80年代的水平，

9、能替代國內(nèi)進口同類型產(chǎn)品。它的成功研制，對提高勞動生產(chǎn)效率，減輕公認的繁重體力勞動，提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面都起到了顯著的作用。目前，國外在這方面還領(lǐng)先于我們很多，雖然我們起步較晚，但我們要抓緊時機，加大科研方面的投入力度，使國產(chǎn)裝出料機無論是在載重還是能耗與效率方面都達到世界先進水平。在加大科研投入的同時，我們也應(yīng)向國外一些同行學(xué)習(xí)，引進他們的先進技術(shù)，加以消化和吸收，變成自己的技術(shù)，在此基礎(chǔ)上再加以創(chuàng)新，是我們的技術(shù)達到世界先進水平。1.2裝出料機的組成和分類1.2.1裝出料機的組成裝出料機主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)組成。a.執(zhí)行機構(gòu)鉗架是非常重要的一部分，其主要用來完成夾鉗伸縮、夾鉗夾緊以及夾鉗

10、的旋轉(zhuǎn)等動作。升降架部分用于完成伸縮架部分的升降，以助于夾持和放置坯料。小車部分用來完成車體縱向行，實現(xiàn)鉗頭更好的定位。大車部分完成裝出料過程橫向行走，實現(xiàn)的運動范圍較大。各部分相互協(xié)調(diào)，共同實現(xiàn)裝出料機的各種功能。b.驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)是鍛造用有軌裝出料機的重要組成部分。根據(jù)動力源的不同，裝出料機的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、機械及液壓與機械混合驅(qū)動等。本設(shè)計采用液壓與機械混合驅(qū)動的方式，集合了兩部分的共同優(yōu)點。本次設(shè)計的鍛造用有軌裝出料機主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱載重 0.6噸夾料尺寸范圍 0400mm裝出料行程 3200mm鉗桿升降行程 1900mm鉗頭旋轉(zhuǎn)速度 5r/min小車速度 40m/mi

11、n大車行走速度 40m/min1.2.2裝出料機的分類 裝出料機的種類較多，按其運行方式的不同，可分為有軌裝出料機、無軌裝出料機及懸掛式裝出料機。軌道式裝出料機是一種在固定的軌道上行走，完成裝出爐的動作的鍛造裝出料設(shè)備，其優(yōu)點是裝機功率小、承載能力大、操作簡易、成本低，是比較成熟的裝出爐工藝、適用于一般的鍛造裝出料需求；無軌式裝出料機動作靈活、操作簡便，但其價格成本較高；懸掛式裝出料機優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活方便，不受廠房地面條件及加熱爐布置方式限制，但其比較適合小型鍛造。因此本設(shè)計選擇軌道式裝出料機進行設(shè)計。按其傳動方式的不同，分為液壓傳動、機械傳動及液壓與機械混合傳動（或稱半液壓傳動）等類

12、型。液壓傳動優(yōu)點是響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍大、輸出功率高、易實現(xiàn)過載保護，但其存在泄露問題，需要高質(zhì)量的密封裝置。機械式傳動雖然動力源較多，效率較低，但其不存在泄露問題，其在某些較簡單的傳動動作方面能夠更加實用化。半液壓傳動匯集了機械與液壓傳動的諸多優(yōu)點，有助于更好的提高效率、節(jié)約成本，因此在傳動方式方面選擇半液壓式傳動。1.3本章小結(jié)本章簡要的介紹了裝出料機的基本概念。在裝出料機的組成上，從執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)作了說明。比較細致的介紹了裝出料機的發(fā)展趨勢，簡要的敘述了本文研究的內(nèi)容。2 裝出料機的總體設(shè)計方案本課題是裝出料機的設(shè)計。本設(shè)計主要任務(wù)是完成裝出料機的結(jié)構(gòu)以及傳動方面的設(shè)計。2.1裝出料

13、機的主要部件及運動本裝出料機主要由四大部分組成：鉗架、升降架、大車部分、小車部分。其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。鉗架通過電機與液壓缸驅(qū)動，來完成坯料的夾持與旋轉(zhuǎn)；升降架由液壓缸來實現(xiàn)升降動作；小車與大車部分通過變頻電機實現(xiàn)驅(qū)動。圖1 裝出料機結(jié)構(gòu)示意圖1提升油缸；2鉗頭；3拉桿；4升降架；5變頻電機；6支撐件； 7夾緊油缸；8小車部分；9小車輪；10鋼軌；11大車部分；12變頻電機；13大車輪；14車輪軸；15鋼軌2.2驅(qū)動機構(gòu)的選擇驅(qū)動機構(gòu)是裝出料機的重要組成部分，裝出料機的性能價格比很大程度上取決于驅(qū)動方案及其裝置。根據(jù)動力源的不同，裝出料機的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、機械及液壓與機械混合驅(qū)動等。采

14、用液壓與機械機構(gòu)驅(qū)動裝出料機，集合了液壓與機械驅(qū)動的共同優(yōu)點，有助于更好的提高效率、節(jié)約成本。在鉗頭夾緊時，由于實現(xiàn)動作較簡單，只需要簡單的往復(fù)運動，因此選用液壓油缸作為驅(qū)動裝置。而鉗頭的旋轉(zhuǎn)，需要驅(qū)動裝置能夠?qū)崿F(xiàn)圓周運動，所以選擇變頻電機作為動力的輸出裝置。同樣在升降架的前升后降與大、小車輪的運動方面，驅(qū)動裝置也是根據(jù)各自動作的方式進行選擇，升降架的升降選用液壓缸，而大、小車的運動選用變頻電機。因此，裝出料機的驅(qū)動方案選用液壓與機械混合驅(qū)動的方式。2.3工作原理本鍛造操作機是有軌、半液壓式設(shè)計，其大車機構(gòu)通過變頻電機驅(qū)動，實現(xiàn)整個裝出料機在軌道上行走，完成快速定位；小車機構(gòu)在大車軌道上行走，

15、實現(xiàn)較精確的定位；升降架通過液壓油缸的作用，實現(xiàn)鉗頭的自由升降，通過變頻電機與液壓油缸控制鉗頭的動作，實現(xiàn)坯料在爐子的裝入、裝出動作。2.4本章小結(jié)本章對裝出料機的整體部分進行了總體設(shè)計，選擇了準過出料機的基本形式以及主要部件，確定了采用液壓與機械混合的驅(qū)動方式。下面的設(shè)計計算將以次進行。3 裝出料機的設(shè)計裝出料機作為鍛造生產(chǎn)中用于裝出爐的專用設(shè)備，它應(yīng)具有裝出爐過程中所需的基本動作，否則將不能完全適應(yīng)鍛造生產(chǎn)對裝出爐的要求。這些動作即為小車縱向行走和大車橫向行走，坯料的夾持及旋轉(zhuǎn)，夾鉗伸縮、升降、傾斜等。于此同時，適于為在室內(nèi)加熱爐的裝出料機，其結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，體積力求小而輕，動作要靈活，運行快

16、。3.1鉗架部分的設(shè)計鉗架部分主要用來完成夾鉗伸縮、夾鉗夾緊以及夾鉗旋轉(zhuǎn)的動作。相對于以上各部分功能，鉗架部分由夾緊機構(gòu)（包括鉗頭、拉桿、夾緊油缸）、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)（包括空心軸、電機等）、伸縮機構(gòu)（包括伸縮油缸、伸縮桿等）三部分組成，如圖2所示。鉗架部分由于涉及到的動作太多，而鍛造車間活動范圍有限，因此要盡量做到結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，使鉗架動作快速、簡捷。圖2 伸縮架1 鉗頭；2空心軸；3拉桿；4變頻電機;5齒輪； 6伸縮油缸；7彈簧；8夾緊油缸3.1.1夾緊機構(gòu)夾鉗的夾緊機構(gòu)是用以完成夾持坯料或輔助的工具的，它主要包括有鉗頭、夾緊油缸和拉桿等。當(dāng)夾緊油缸拉動拉桿時，裝出料機的鉗頭實現(xiàn)夾持動作，當(dāng)夾緊油缸

17、推動拉桿時，鉗頭實現(xiàn)松開動作。a.鉗頭裝出料機的鉗頭是鉗夾的重要組成部分，其直接夾持工件實現(xiàn)裝出料過程。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。一般情況對裝出料機的鉗頭有較高的要求：鉗頭的鉗口開閉及行程，以滿足夾持料物的功能要求及工作范圍；鉗頭直接承受拉緊力和裝出料過程的沖擊力，受力條件惡劣復(fù)雜，因此零件應(yīng)有足夠的強度，且運動部分的動作應(yīng)靈活可靠。因為裝出料機在裝出爐過程中需要將鉗頭伸進爐膛深處，在爐膛內(nèi)還能自由翻轉(zhuǎn)、左右前后移動，因此裝出料機的鉗頭在設(shè)計時就應(yīng)盡量做得小一些，同時還要保證能夠有足夠的強度要求，做到簡捷、快速，不會與爐膛發(fā)生碰撞現(xiàn)象。圖3 鉗頭根據(jù)圖3知，鉗桿與鉗頭通過螺釘相連，鉗頭的活動部分通過凸

18、臺圓柱軸銷來實現(xiàn)。已知鉗頭夾持工件的公稱載重0.6噸，夾料尺寸范圍0400mm。b.拉桿拉桿是連接夾緊油缸與鉗頭的中間環(huán)節(jié)，通過夾緊油缸的拉動與推動實現(xiàn)夾鉗的夾緊與張開動作。拉桿具有較高的要求，其采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，也是非常重要的部分。根據(jù)已知條件，拉桿的總長度初步定為L=2000mm，公稱載重m1=0.6t=600kg，則G1=600×10=6×103N鉗頭自重估算為m2=100kg，則G2=100×10=103NF=G1+G2=7×103N初定鉗頭與最大載重重心到拉桿最危險截面的距離為L1=500mm對拉桿強度進行校核，確定拉桿的直徑D。 FA A

19、 B F FB 3.5×103N.m 根據(jù)公式確定： FA=F×2000/1500=9.3×103N FB=FA×500/2000=2.33×103N MA=F×500×10-3=3.5×103N.m 查閱機械設(shè)計P362表15-1的45鋼調(diào)質(zhì)許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa則ca=M/W=3.5×103×103/0.1×D3<60MPa 求出D>83.55mm 為保證拉桿的強度需求，初步選取D=100mm。c.夾緊油缸 夾緊油缸是裝出料機產(chǎn)生夾緊力的機構(gòu)，在它的拉力或推力的作

20、用下，鉗頭的鉗口完成對鋼錠、坯料或鍛件的夾緊和張開動作。其結(jié)構(gòu)如下圖4所示。圖4 夾緊油缸鉗口夾緊力和夾緊缸能力的確定鉗口夾緊機構(gòu)所需拉緊力的計算,一般是鉗口夾住最重而且最長的鍛件時（此時載重及載重力矩最大）根據(jù)力和力的平衡關(guān)系來考慮的。由于裝出料機在操作過程中鉗桿需要經(jīng)常旋轉(zhuǎn)，鉗口位置在不斷變化。鉗口處于不同位置時整個鉗頭的受力情況也就不同。所以對鉗口在不同位置時的拉緊力應(yīng)分別加以計算, 取其中最大值作為設(shè)計拉緊裝置的依據(jù)。根據(jù)分析表明，當(dāng)鉗口處于垂直位置時夾緊力是最大的。如圖5所示。液壓油缸一般由缸體、杠桿（活塞桿）及密封件組成，缸體內(nèi)部由活塞分成兩個部分，分別通一個油孔。由于液體的壓縮比

21、較小，所以當(dāng)其中一個油孔進油時，活塞將被推動使另一個油孔出油，活塞帶動活塞桿做伸出（縮回）運動，反之依然。液壓缸的工作原理是，液壓油經(jīng)過一個單向閥進入油缸，這時進入油缸的液壓油因為單向閥的原因不能再退回來，逼迫缸桿向上，然后在做工繼續(xù)使液壓油不斷進入液壓缸，就這樣不斷上升，要降的時候就打開液壓閥，使液壓油回到油箱。夾緊力計算公式如下：（垂直位置）清華大學(xué)使用教材和上海交大鍛造操作機教材所列鉗口夾緊力的公式： R1=2L-I+y2y+0.6dQR2=2L-I+0.3d2y+0.6dQ則得出R1+R2=2L-I+0.3dy+0.3d上式根據(jù)M0=0，Mx=0，My=0,且令µ=0.3按圖

22、6推導(dǎo)求得。圖 5 鉗口受力狀態(tài)圖6 鉗口垂直位置受力狀態(tài)式中，Q夾料重心位置處的重量（t）；d夾料夾持處的直徑（m）；L夾料重心到鉗口墊末端距離（m）；I鉗口寬度（m）；鉗口夾角；N1, N2鉗口法向反力；y（13-23）I；R1、R2鉗口在垂直位置時的夾緊力。則得出R1+R2=2×0.5-0.4+0.3×0.40.35×0.4+0.3×0.4×0.6=1.67t折算到夾緊缸的拉力P，由下式確定：P=(R1+R2)Ki式中，K夾緊力的裕度系數(shù),K=1.17; i鉗臂的杠桿比, 即主動桿繞原點的垂直長度與從動桿繞原點的垂直長度之比。當(dāng)i1時叫短

23、杠桿, 當(dāng)i>1時叫長杠桿; 夾緊機構(gòu)的效率,一般取0.85。求出P=1.67×1.170.85=2.3tF=2.3×103×10=2.3×104Np=FA= F/4(D2-d2)根據(jù)選定的拉桿的直徑粗選活塞桿外徑d=80mm,由液壓傳動設(shè)計手冊P448取油缸的內(nèi)徑D=160mm。p= 2.3×10440.162-0.082=1.53×106Pa=1.53MPa缸筒長度L1的確定： 缸筒長度L1由最大工作行程加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即L1=l+B+A+M+C 式中 l活塞的最大工作行程； B活塞寬度，一般為（0.61）D； A活

24、塞桿導(dǎo)向長度，取（0.61.5）D； M活塞桿密封長度，由密封方式定； C其他長度。 一般缸筒的長度不超過缸筒內(nèi)徑的20倍。 初步確定l=200mm，B=100mm，A=100mm，M=20mm，C=20m。 L1=l+B+A+M+C=200+100+100+20+30=440m 最小導(dǎo)向長度H的確定： 對于一般的液壓油缸，其最小導(dǎo)向長度滿足下式Hl/20+D/2H440/20+160/20=102mm因此取H=120m所以，夾緊油缸的壓力p=1.53MPa，活塞桿的外徑d=80mm，油缸內(nèi)徑D=160mm。 因為在接下來的設(shè)計中，涉及到鉗頭的旋轉(zhuǎn)設(shè)計，鉗頭旋轉(zhuǎn)時如果液壓油缸在升降架上固定，就

25、會引起干涉現(xiàn)象，為防止這種事情發(fā)生，設(shè)計時在液壓油缸的底部加上一個軸承，用一塊擋板通過螺釘來固定在升降架上，當(dāng)鉗頭通過變頻電機進行旋轉(zhuǎn)時，因為軸承的作用，液壓缸也會隨著一起旋轉(zhuǎn)，從而減少這種干涉現(xiàn)象的發(fā)生。 3.1.2旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主要是為使鉗頭帶動被夾持坯料作旋轉(zhuǎn)運動，以滿足裝出料過程中對坯料進行不同方向的安放。本裝出料機設(shè)計的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)采用機械傳動方式，如圖2所示。變頻電機4固定在升降架上，其輸出端通過聯(lián)軸器與主動齒輪相聯(lián)，大齒輪以鍵和軸向擋圈固定在空心軸上。當(dāng)變頻電機轉(zhuǎn)動時，主動齒輪帶動大齒輪和空心軸旋轉(zhuǎn)。鉗頭是通過螺栓固定在空心軸上的，因而隨之一起轉(zhuǎn)動，形成夾鉗的旋轉(zhuǎn)運動。為了實現(xiàn)空心

26、軸在旋轉(zhuǎn)時減少摩擦，更高的提高效率，在空心軸兩端加上軸承，軸承固定在升降架上，用擋板擋住。已知鉗頭旋轉(zhuǎn)速度n=5r/min。初步確定空心軸直徑D=200mm。變頻電機的選擇：本設(shè)計選用的變頻電機，其具有許多優(yōu)點，用來節(jié)約空間，提高效率。變頻電機采用“專用變頻感應(yīng)電動機+變頻器”的交流調(diào)速方式，使機械自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高，設(shè)備正向著小型化、舒適性方面發(fā)展，目前正取代傳統(tǒng)的機械調(diào)速和直流調(diào)速方案。變頻電機采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及采用特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組采用絕緣耐壓及機械強度有很大提高，足以勝任馬達之高速運轉(zhuǎn)以抵抗變頻器高頻電流沖擊以及電壓對絕緣之破壞。變頻調(diào)速目前

27、已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無級變速傳動。隨著變頻電器在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用，變頻電機的使用也日益廣泛起來，變頻電機在變頻控制方面較普通電機有著非常多的優(yōu)越性。確定電機的功率：P=FV1000其中，F(xiàn)=7×103N, 查有關(guān)手冊取為0.85V=Dn1000×60=3.14×200×51000×60=0.0523m/s求得P=7×103×0.05231000×0.85=0.43kw變頻電機一般均選擇4級電機，基頻工作點設(shè)計在50HZ，頻率050HZ，查有關(guān)手冊得適用的電機功率0.55kW,轉(zhuǎn)速

28、01480r/min的變頻電機。3.1.3伸縮機構(gòu)夾鉗的伸縮在裝出料機的運動過程中是非常重要的一部分。夾鉗的自由伸縮可以增大裝出料機的控制范圍，它可以把坯料從地面夾起送到鍛造臺，也可以把鍛造好的料從鍛造臺上拿下，其動作操作靈活，可以大大縮短裝出料的時間，節(jié)約成本，提高效率。此外，當(dāng)小車行走時，夾鉗的縮短可以保證車體的穩(wěn)定性。本裝出料機伸縮機構(gòu)的夾鉗伸縮采用如圖2所示的形式。伸縮機構(gòu)中伸縮油缸6固定在升降架上，在高壓油的驅(qū)動下，伸縮油缸的活塞桿作往復(fù)運動，從而帶動伸縮架做伸縮運動。其動作完成簡單，所需力不大。伸縮油缸的確定：初步確定伸縮長度L=600mm，伸縮時加速度的長度S1=400mm,伸縮

29、結(jié)構(gòu)的重量m=1000kg。根據(jù)加速度公式S1=at2/2=400mm=0.4m令t=1s,則求出a=0.8m/s2確定液壓缸的負載F=ma=800N由于伸縮油缸在驅(qū)動伸縮架時所需的力不大，因而伸縮油缸的缸體內(nèi)徑可以選擇的較小一些，其活塞桿與活塞也可以做成一體，便于加工。確定缸體內(nèi)徑D=80mm，根據(jù)液壓傳動與控制P87表41確定活塞直徑d=40mm。油缸壓力P=FA= F/4(D2-d2)=0.136MPa，塞桿的外徑d=40mm,缸筒長度L1 缸筒長度L1由最大工作行程加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即L1=l+B+A+M+C 式中 l活塞的最大工作行程； B活塞寬度，一般為（0.61）D； A活

30、塞桿導(dǎo)向長度，取（0.61.5）D； M活塞桿密封長度，由密封方式定； C其他長度。一般缸筒的長度不超過缸筒內(nèi)徑的20倍。初步確定l=L=600mm,B=50mm,A=50mm,M=20MM,C=20mm。L1=l+B+A+M+C=600+50+50+20+20=740mm最小導(dǎo)向長度的確定 一般的液壓油缸，其最小導(dǎo)向長度滿足下式 Hl/20+D/2H600/20+80/2=70mm因此取H=70mm所以，伸縮油缸的壓力p=0.136MPa, 活塞桿的外徑d=40mm，油缸內(nèi)徑D=80mm。3.2 升降架部分的設(shè)計升降架部分用于完成鉗架部分的提升、下降等動作，以滿足裝出料過程的工藝需求，有助于

31、夾持和放置坯料的方便。升降架部分主要由升降架、前提升機構(gòu)、后提升機構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。圖7 升降架部分結(jié)構(gòu)示意圖1 前提升油缸；2鉗頭；3升降架；4支撐機構(gòu)；5后提升油缸3.2.1升降架升降架的構(gòu)成見圖8。升降架采用整體框架式結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，架體中間連有支撐機構(gòu)，便于升降架帶動鉗頭完成升降。升降架的前端與前提升油缸相連，后端與后提升油缸相連。當(dāng)后提升油缸不動而升降架前端受到來自前提升油缸的推力時，架體前半部以支撐機構(gòu)為支點上升，架體尾部下降；當(dāng)前提升油缸不動而升降架尾部受到來自后提升油缸的推力時，架體以支撐機構(gòu)為支點，架體前端下降后端上升；當(dāng)升降架同時受到來自前、后提升油缸的推力時

32、，升降架就平穩(wěn)的上升。升降架尺寸的確定：根據(jù)已知條件，和已經(jīng)確定的鉗桿的有關(guān)尺寸，初步選定升降架長2300mm，寬500mm,高400mm。圖8 升降架3.2.2前提升機構(gòu) a.前提升機構(gòu)的分析前提升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖參看圖7。前提升油缸1固定在小車架上，起到支撐作用，油缸的活塞桿通過萬向接頭用螺栓固定在升降架的前端，萬向接頭在油缸伸縮時起到更好的連接作用。萬向接頭的結(jié)構(gòu)示意圖如圖9所示?？v軸2裝在板1和板5的軸孔里，活塞桿4用銷軸3銷聯(lián)在縱軸上，活塞桿可繞銷軸擺動，同時又可繞縱軸擺動。縱軸的結(jié)構(gòu)可參看圖10。萬向接頭和縱軸配合可以使提升油缸更好的實現(xiàn)其動作過程，大大提高液壓缸的工作效率。圖9

33、萬向接頭1、5板；2縱軸；3銷軸；4活塞桿圖10 縱軸.1 軸頭；2方孔；3銷孔b.前提升油缸的油缸的確定： 根據(jù)已知條件，鉗桿的升降行程l=1900mm，初步確定提升機構(gòu)推動部分的重量M=5噸，則前提升油缸需要負載F=M2.g=5000/2×10=2.5×104N液壓缸按作用方式的不同，分為單作用式和雙作用式兩大類。單作用液壓缸是指其中一個方向的運動用油壓實現(xiàn)，返回時靠自重或彈簧等外力，這種油缸的兩個腔只有一端有油，另一端則與空氣接觸。雙作用液壓缸就是兩個腔都有油，兩個方向的動作都要靠油壓來實現(xiàn)。提升油缸在返回時可以通過機器本身的重力來實現(xiàn)，因此設(shè)計中采用單作用式液壓缸。

34、其結(jié)構(gòu)如圖11所示。這樣可以更好的節(jié)約成本，提高材料的利用率。圖11 單作用式液壓油缸初步選定前提升油缸的活塞直徑d=80mm，根據(jù)液壓傳動與控制P87表41確定油缸內(nèi)徑D=160mm。油缸壓力P=FA= F/4(D2-d2)=2.5×104/4（0.162-0.082）=1.66×106=1.66MPa缸筒長度L缸筒長度L1由最大工作行程加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即L1=l+B+A+M+C 式中 l活塞的最大工作行程； B活塞寬度，一般為（0.61）D； A活塞桿導(dǎo)向長度，?。?.61.5）D； M活塞桿密封長度，由密封方式定； C其他長度。一般缸筒的長度不超過缸筒內(nèi)徑的2

35、0倍。已知l=1900mm，初步確定B=100mm，A=100mm，M=20mm,C=80mm則確定L=2140mm最小導(dǎo)向長度的確定 一般的液壓油缸，其最小導(dǎo)向長度滿足下式 Hl/20+D/2H1900/20+160/2=175mm因此取H=180mm所以，提升油缸的壓力p=1.66MPa, 活塞桿的外徑d=80mm，油缸內(nèi)徑D=160mm。3.2.3后提升機構(gòu)后提升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖參看圖7。其主要結(jié)構(gòu)、運動方式和油缸的設(shè)計計算參考前提升機構(gòu)的設(shè)計。3.3小車部分的設(shè)計小車部分的作用是為了完成車體的縱向行走，實現(xiàn)裝出料過程的更好的定位，它主要由車體和行走機構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)見圖12。3.3.1車

36、體小車車體承擔(dān)著鍛造用有軌裝出料機自身的大部分重量和被夾持物料的重量。車體采用焊接式結(jié)構(gòu)，車形為平板車式。當(dāng)行走機構(gòu)的變頻電機驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動時，車體便實現(xiàn)其進、退的動作。車體的穩(wěn)定性對于安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率以及延長裝出料機適用壽命等都有好處。因此在設(shè)計時應(yīng)多考慮車體穩(wěn)定性方面的因素。3.3.2行走機構(gòu)行走機構(gòu)是驅(qū)動小車在大車體的軌道上前后運行的機構(gòu)。小車行走結(jié)構(gòu)示意圖如圖13所示。小車行走機構(gòu)是驅(qū)動裝出料機在大車軌道上縱向運行的機構(gòu)。在小車行走機構(gòu)中有一個聯(lián)軸器3，將變頻電機4、主動車輪2連接在一起，如圖13所示。兩從動車輪位于車體前端底面兩側(cè)，從動車輪的軸承座用螺栓固定在車體上。兩主動車輪位

37、于車體后端底面兩側(cè)，主動車輪的軸承座用螺栓固定在車體上。變頻電機固定于車體的后端，其輸出通過聯(lián)軸器帶動主動車輪運行，從而實現(xiàn)整個車體的運行。行走機構(gòu)要承受較大的重力和慣性要求，在設(shè)計時要保證整體性能的穩(wěn)定，要做到結(jié)構(gòu)簡單，拆裝、維修時方便快速。在車輪設(shè)計時，要保證軸承能夠承受較大的承載能力，較大的使用壽命。行走機構(gòu)中，車體的設(shè)置、變頻電機的選擇、車輪的計算以及聯(lián)軸器的計算雨選擇都是非常重要的一部分。在設(shè)計與選用時，應(yīng)加強這方面的注意，選擇最合理的設(shè)計。圖12 小車行走機構(gòu)1 從動車輪；2車體；3主動車輪；4中間軸;5聯(lián)軸器;6變頻電機圖13 小車行走機構(gòu)示意圖1、2主動車輪；3聯(lián)軸器；4變頻電

38、機；5、6從動車輪a.變頻電機的確定:運行組力矩的計算Mm=(G1+G2)(k+µd2)式中 G1、G2分別為小車重量和夾持的物料重量； K滾動摩擦系數(shù)；µ車輪軸承摩擦系數(shù)；d軸承內(nèi)徑。初步確定G1+G2=8×104N，d=50mm=0.05m查起重運輸機P94表7-1確定K取0.008，表7-2確定µ取0.2求出Mm=G1+G2k+µd2=1040Nm相應(yīng)的運行摩擦阻力為：Pm=MmD/2其中D車輪直徑（m），D=0.2m所以Pm=10400N電機的功率：Ni=PmV1000式中 已知V=40m/min=0.67m/s，取0.9 確定Ni=8

39、kw電機轉(zhuǎn)速的確定：根據(jù)公式V=Dn求出n=65r/min變頻電機一般均選擇4級電機，基頻工作點設(shè)計在50HZ，頻率050HZ，查有關(guān)手冊得適用的電機功率8kW,轉(zhuǎn)速01480r/min的變頻電機。b.車輪車輪的最大作用是使人可以搬運大大超過自身重量的物體。車輪使用促成的技術(shù)進步與相應(yīng)的影響深遠的制度變革相伴而行。因此，車輪的使用可以大大的提高生產(chǎn)效率，解放人類的生產(chǎn)力。 鋼軌車輪的型式如圖14所示。圖14 車輪型式a)雙輪緣；b)單輪緣；c)無輪緣 本車輪是用來支承車體重量并使其行駛的裝置。車輪按輪緣形式可以分為雙輪緣、單輪緣和無輪緣三種。如圖14車輪型式所示。輪緣的作用是導(dǎo)向和防止脫軌。安

40、裝時，把輪緣安置在軌道外側(cè)。為了彌補軌道鋪設(shè)和車輪安裝時的誤差，雙輪緣車輪工作表面寬度應(yīng)比軌頂稍寬。小車行走機構(gòu)中的主動車輪與從動車輪的結(jié)構(gòu)基本相同，車輪裝在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)心軸上，如圖15所示，裝在轉(zhuǎn)軸上的為主動輪，裝在轉(zhuǎn)心軸上的為從動輪。車輪與車軸用鍵連接，且通過車軸又支承在軸承內(nèi)。而軸承隨同軸承座一起用螺栓分別固定在車體的底座前后。軸承座上的凹槽與底座上的定位塊起到了定位作用，用以保證車輪輪距間距離與軌距相同，而使同側(cè)的前后車輪又都在同一條中心線上。當(dāng)變頻電動機轉(zhuǎn)動時，電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動兩個主動車輪，帶動整個小車車體進退。a） b）圖15 安裝在轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)心軸上的車輪組a） 從動車輪；b）主動車輪

41、c.聯(lián)軸器的選擇 本聯(lián)軸器用來把變頻電機和軸以及軸和軸連接在一起，變頻電機運轉(zhuǎn)時，使兩軸隨著電機一起運轉(zhuǎn)而不能分離；只有變頻電機停止并將連接拆開后，電機與軸以及軸與軸才能分開。聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無補償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個類別。本次設(shè)計采用的聯(lián)軸器如圖16所示。圖16 聯(lián)軸器3.4大車部分的設(shè)計3.4.1大車部分的介紹大車部分的主要功能是為完成鍛造用有軌裝出料機在裝出料過程中的橫向行走，在軌道上完成鍛造時的進退動作。其結(jié)構(gòu)主要包括有車體部分和行走機構(gòu)部分。如圖17所示。車體采用整體焊接

42、式結(jié)構(gòu)，其車形為元寶車式。圖17 大車部分1 從動車輪；2車體；3主動車輪;4中間軸；5聯(lián)軸器；6變頻電機從動車輪1、主動車輪3、變頻電機6以及聯(lián)軸器5等構(gòu)成了大車的行走機構(gòu)。兩個從動車輪位于大車體一端兩側(cè)的底面，從動車輪的軸承座用螺栓固定在大車體上。兩個主動車輪位于大車體另一端兩側(cè)的底面，主動車輪的軸承座也是用螺栓固定在大車體上。變頻電機通過聯(lián)軸器連接在主動車輪一側(cè)，其也是固定在大車體上，中間軸連接兩個主動輪。當(dāng)變頻電機驅(qū)動時，電機通過聯(lián)軸器與主動車輪相連，將動力傳至兩個主動車輪上面，驅(qū)動整個車體完成前進或后退，以完成大車在軌道上的縱向行走。大車部分所用的主動車輪、從動車輪，其結(jié)構(gòu)與作用和小

43、車部分所用之相應(yīng)件相同。3.4.2軌道的說明軌道是用來承受裝出料機車輪傳來的集中壓力，并引導(dǎo)車輪運行。本軌道在設(shè)計師采用標準的或特殊的軋制型鋼或鋼軌。在設(shè)計時應(yīng)考慮車輪的要求，同時也要注意如何固定。軌道是一個整體性的工程結(jié)構(gòu)，它由鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備和道岔等主要部件組成。軌道通常有兩條平行的鋼軌組成。鋼軌固定在軌枕上，軌枕之下為道床。聯(lián)結(jié)零件在鋼軌和鋼軌之間以及鋼軌和軌枕之間起著一個聯(lián)結(jié)的作用。鋼軌其斷面為工字形，用以承受裝出料機的車輪載荷，并將承受的載荷傳給軌枕；同時為車輪的滾動提供連續(xù)、平順的表面和引導(dǎo)車輪運行。工字形鋼軌主要由上部的“軌頭”和下部的“軌底”，以及連接軌頭和

44、軌底的“軌腰”組成。鋼軌斷面的設(shè)計，除考慮它的抗彎能力、軌頭的抗壓能力和耐磨能力、軌底的支承面積以及抗傾倒能力等強度和穩(wěn)定性因素外，還須考慮經(jīng)濟合理性和軋制技術(shù)可行性等因素。鋼軌必須具有足夠的強度、韌性和耐磨性等。如果鋼軌發(fā)生斷裂和破損，將危機工人安全，影響工作效率。鋼軌的斷裂和破損多數(shù)發(fā)生于有缺陷的軌頭、軌頭與軌腰連接處以及螺栓孔周圍等處。鋼軌斷裂處一般有疲勞源，斷裂呈脆性狀態(tài)。鋼軌生產(chǎn)時如果有未切凈的殘余縮孔和有害偏析，使用時也有可能造成軌腰劈裂。因此，在選擇軌道時，要特別加強這方面的注意。軌枕鋪設(shè)在道床和鋼軌之間，用以承受鋼軌傳來的力和振動，并傳給道床，時用以保持鋼軌軌距和方向。在選擇軌

45、枕的木材時，要選堅韌和有彈性的的木材用來制作。聯(lián)結(jié)零件分為中間聯(lián)結(jié)零件和接頭聯(lián)結(jié)零件兩種。中間聯(lián)結(jié)零件是鋼軌與軌枕的扣件，包括普通道釘、螺紋道釘、剛性或彈性扣鐵、墊板、墊層、防爬器及軌距桿等。中間聯(lián)結(jié)零件具有足夠的強度和耐久性，并具有一定的彈性，其本身應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，便于裝配、卸除和調(diào)整軌道的軌距以及水平等。接頭聯(lián)結(jié)機構(gòu)用于聯(lián)結(jié)兩根鋼軌的零件，主要有夾板、螺栓和彈簧墊圈。道床用碎石、卵石或沙石等道喳材料組成的軌道基礎(chǔ)，用以將軌枕的載荷均勻地傳布到路基上，以防止軌枕的縱向和橫向移動；同時，為軌道提供良好的排水、通風(fēng)條件，以保持軌道干燥，是軌道具有足夠的彈性。道岔連接兩股相鄰軌道的專用設(shè)備，主要由轉(zhuǎn)撤

46、器、撤叉和連接軌道組成。道岔的作用是機車車輛由一股軌道轉(zhuǎn)入另一股軌道提供通道。本鍛造用有軌裝出料機的鋼軌部分不考慮道岔的設(shè)計。車輪與軌道的接觸如圖18所示。圖18 車輪與軌道的接觸3.4.3變頻電機的確定電機運行組力矩的計算Mm=(G1+G2)(k+µd2)式中 G1、G2分別為整車重量和夾持的物料重量； K滾動摩擦系數(shù)；µ車輪軸承摩擦系數(shù)；d軸承內(nèi)徑。初步確定G1+G2=1.1×105N，d=50mm=0.05m查起重運輸機P94表7-1確定K取0.008，表7-2確定µ取0.2求出Mm=G1+G2k+µd2=1430Nm相應(yīng)的運行摩擦阻力為：Pm=MmD/2其中D車輪直徑（m），D=0.25