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1、码坯机升降机构设计1 绪论1.1 砖瓦工业的现状砖瓦作为房屋建筑最基本、最古老的材料在我国房屋建筑中有着非常重要的历史。众所周知,我国是世界上砖瓦生产第一大国,进入 21 世纪以来,每年砖瓦产量 8100亿块,其中粘土实心砖 4800 亿块以上,空心砖和多孔砖 1700 亿块以上,煤矸石、粉煤灰等多种废渣砖 1600 亿块以上。砖瓦生产的第一大国,必然在砖瓦生产能耗上也是第一大国。当前我国正处在全面建设小康社会的重要时期,城市化步伐不断加快,建筑业和房地产业成为拉动国民经济增长的主要源动力之一。建筑业的持续增长,特别是新农村建设促使广大农村建筑需求的增长,将继续为砖瓦工业的发展提供广阔的市场空
2、间。在农村住房消费方面, “十一五”规划提出了新农村建设的重大战略任务和目标。由于这里不能上传完整的毕业设计(完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等),此文档也稍微删除了一部分内容(目录及某些关键内容)如需要其他资料的朋友,请加叩扣:二二壹五八玖一壹五一毫无疑问,随着新农村建设不断发展,农村房屋建设无论是数量,还是结构、功能、质量,都将出现新的变化,对砖瓦和其他墙体屋面材料需求的拉动力将非常巨大。 因此,完全可以相信,在未来相当长一个时期,随着城乡建筑业的发展,砖瓦工业仍然有着巨大的市场发展空间。1.2 码坯机在国内的发展现状随着我国墙体改革政策,国家对墙材有
3、了一些新的革新要求,国内许多砖材生产厂家,吸收引进了国内外最先进的生产技术,研发生产出国内外一流水平的成套制砖设备,为旧砖厂改造成为先进的自动化砖厂提供了可靠的技术保障。从上世纪八十年代我国引进国外技术开始,我国制砖行业的技术装备得到了快速的发展,例如热工设备中断面、大断面平顶隧道窑的出现改善了过去轮窑、小窑的操作环境和操作水平;成型设备使产品质量产量都得到了极大的提高,取代了非真空挤出机,在烧结砖厂得到了普遍的推广和应用,而码坯设备自动码坯机也是运行可靠、技术先进的设备,目前在很多新建砖厂中应用,但还没有达到普遍使用。随着我国经济的快速发展,企业对改善劳动环境,提高科技含量的观念也在逐渐增强
4、,而人们生活水平提高后,对自己所从事工作的环境要求也越来越高,逐渐的由体力劳动向非体力劳动或轻体力劳动转变。这就对砖厂的码坯和卸坯工段用人多且劳动繁重提出了一个课题,用自动码坯机替代人工码坯势在必行,是将来发展的必然趋势。1.3 码坯机的概述码坯机码坯机主要由切条机、切坯机、分坯机、夹盘机构、行走机构、升降机构、旋转机构和电气系统等组成。码坯机的工作流程:切条机将坯切条,切坯机把切好的砖坯推到分坯机上后分坯,分坯完成后的砖坯送至码坯机夹盘机构正下方。当夹盘到达预定夹坯位置后,夹盘夹具工作,夹起砖坯,接着由升降机构上升至预定高度,行走机构驱动机体行走至窑车正上方,旋转装置完成转向 90,然后升降
5、机构下降至预定放坯高度进行码坯,码坯机码放一层,旋转一层,形成十字交叉,经过上述动作循环,即可完成窑车的全部码坯过程。2 机构工作原理与方案的确定2.1 机构的工作原理升降采用滚子链,使其运动准确,避免打滑现象,同时利用四个导向柱,增加设备的稳定性。滚子链由大小链轮带动,共四组,布于四周,通过摆线针轮减速机通过齿轮箱带动两根轴实现同步上升。最后在车架两端加上配重,通过钢丝绳与夹盘机构连接,这样可以减轻滚子链受力,减小功率。行走机构通过另一摆线针轮减速机带动行走轴实现行走。2.2 机构方案的确定设计方案见图 1 图 13 运动与动力参数的计算3.1 机构传动简图图 21.行走轮 2.行走轴 3.
6、行走摆线针轮减速机 4.行走从动齿轮5.行走主动齿轮 6.小链轮轴 7.小链轮 8.大链轮 9.升降轴10.升降从动齿轮 11.升降摆线针轮减速机 12.升降主动齿轮3.2 减速器及电机的选择本设计选用 B 系列摆线针轮减速机,因为摆线针轮减速机具有高速比和高效率。单级传动,就能达到 1:87 的减速比,效率在 90以上,结构紧凑体积小。运转平稳噪声低,使用可靠、经久耐用寿命长,设计合理,维修方便。B 系列摆线针轮减速机减速机适用于 24 小时连续作制,并允许正反向运转。型号的表示方法:图 3B 系列摆线针轮减速机选型表见图 4图 4 根据本地地质状况和土质资源进行研制,适合于国家标准砖体 2
7、4011553mm,一次性码坯数量为 27X9 块,加上夹盘机构框架总重量约 1.5t 总重约 2.4t。配重设计为两个,每个 600Kg,因此本设计选用升降摆线针轮减速机:BWDC15-30-35 输出转速 43r/min 输出转矩 2343N.m 电压 380v行走摆线针轮减速机:BWDC5.5-22-23 输出转速 65r/min输出转矩 6460N.m 电压 380v减速机外形见图 5图 53.3 传动比分配升降齿轮传动比 i1=1.742340行走齿轮传动比 i2=1链轮传动比 i3=2.161352923.4 各轴的转速计算升降轴 n1=43x=24.7r/min4023行走轴 n
8、2=65x1=65r/min3.5 各轴输入扭矩计算齿轮传动效率查表取 1=0.9齿轮轴 T1=T1=2343N.mx0.9=2108.7N.m行走轴 T2=T1=6460N.mx0.9=5814N.m 4 齿轮传动的设计计算4.1 升降机构齿轮设计计算使用要求:预期使用寿命 10 年,每年 360 个工作日,每日 24 小时。传动尺寸无严格限制,无严重过载。传动比 i=1.74。因传动尺寸无严格限制,故小齿轮用 45Cr,采用锻件加工,锻打后正火 HB170-210,粗加工后调质处理 HB210-230,平均取 220HB。大齿轮用 40Cr,调质处理,硬度 241HB286HB,平均取为
9、260HB。主要失效形式是弯曲疲劳折断和磨粒磨损,磨损尚无完善的计算方法,故只进行弯曲疲劳强度计算。计算步骤(参照机械设计课本)如下:齿面接触疲劳强度计算:(1)初步计算:转矩:N.m23421055. 9161nPT齿宽系数: 表12.13,取 1db d 81d接触疲劳极限:由图取,;C17.12MP7101limHMPa5802limH初步计算的许用接触应力:;MPa6399 . 01lim1HH;MPa522902lim2HH.值 由表12.16 取 ; dA 885dA初步计算的小齿轮直径:其中, 321d11 uuTAd Hd 874. 1u取;147.81dmmd1230初步齿宽
10、: mm901ddb(2)校核计算:圆周速度v: sm100060ndv11/3 . 4精度等级:由表12.6,取为7级精度。 8齿数z和模数m:初取 231z取;,402374. 12z402z;1011/zdm由表12.3,取 810m则23/z11md4074. 12312izz使用系数: 由表12.9 取;00. 1Ak动载系数: 由图12.9 取; 815. 1Vk齿间载荷分配系数:由表12.10,先求:HK 8N75.4314211dTFt100N/mm89.89N/mm4875.431401. bFktA72. 1cos112 . 388. 121 zz87. 0372. 1-4
11、 3-4 Z由此得32. 187. 01122ZKH齿向载荷分布系数:由表12.11,HK 8bCdbBAKH32110)(28. 1801061. 036. 016. 017. 13载荷系数:HHVAKKKKK 94. 128. 132. 115. 10 . 1弹性系数: 由表12.12 EZ 8MPa8189.ZE节点区域系数: 由图12.16 HZ 852.ZH接触最小安全系数:由 表12.14 80 . 1minHS总工作时间: h480020830010.th应力循环次数 由表12.15,估计,则指数m=8.78LN971010LN787. 81max1 max1111018. 36
12、0n60 hhiniiminihiiVLtt TTtnTTtNN7 121027. 1/iNNLL接触寿命系数 由图12.18 NZ 818. 11NZ22. 12NZ许用接触应力 H837.8MPa11.18710HminN1Hlim1 H1SZ 707.6MPa11.22580HminN2Hlim2H2SZ验算 uu bdKTZZZHEH122115 . 2 15 . 2 8017259094. 1287. 05 . 28 .1893 H2MPa8 .579计算结果表明,接触疲劳强度足够。(3)确定传动主要尺寸实际分度圆直径d 因模数取标准值时,齿数已重新确定,但并未圆整,故分度圆直径不会
13、 改变,经确定: 13小齿轮 z1=23 m=10 d1=mz1=230mm 齿宽 b1=90mm大齿轮 z2=40 m=10 d2=mz2=400mm 齿宽 b2=90mm中心距 a mm3152)4023(10 2)(21zzma齿宽b mm901dbd齿根弯曲疲劳强度计算:重合度系数68. 073. 175. 025. 0Y齿间载荷分配系数 由表12.10,FK47. 168. 0/1/1YKF齿向载荷分布系数 FK53. 85 . 225290)./(h/b由图12.14 832. 1FK载荷系数K 23. 232. 147. 115. 10 . 1FFVAKKKKK齿形系数 由图12
14、.21 =2.53 2.23FaY 8 1FaY2FaY应力修正系数 由图12.22 =1.62 =1.74SaY 8 1SaY2SaY弯曲疲劳极限 由图12.23c =600MPa limF 8 1limF=450MPa2limF弯曲最小安全系数 由表12.14 =1.25limFS 8 limFS应力循环次数 由表12.15,估计, LN 810610103LN则指数m=49.91791.491maxh1111017. 360 hhinii VLtt TTtnNN7 121027. 1/iNNLL弯曲寿命系数 由图12.24 =0.95 =0.96NY 8 1NY2NY尺寸系数 由图12.25 =1.0XY 8 XY许用弯曲应力 FMPa456251195060011 1. SYYminFXNlimF F验算 MPa6345251196045022 2. SYYminFXNlimF FMPa456MPa5 .2232111 11 1FSaFaFYYYmbdKTMPa6 .345MPa6 .2