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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：火焰切割机学生姓名：学 号：0604103423专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机械06-4班指导教师： 1内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）摘要：随着工业现代化的发展，设备自动化系统在工业工程中占有越来越重要的地位。在钢铁冶金中，火焰切割机是最传统的热切割方法，不论是钢坯加工还是钢板加工，都有广泛应用。本设计是基于对由德国GEGA公司生产，提供给包钢炼钢厂使用的大型小车式火焰切割机的研究、理解、和仿效而完成的。其中包括了总体分析、机架设计、小车设计、电机选取等部分的设计、计算及校核。关键字：火焰切割机、设计、校核、测量滚、同步
2、运行、Abstract:With the development of industrial modernization, equipment, automation systems in industrial engineering occupies an increasingly important position. In the iron and steel metallurgy, the flame cutting machine is the most traditional hot cutting methods, either slab or steel plate proce
3、ssing, have wide application. The design is based on the company by the German GEGA available to clad a large steel plant to use car-type flame cutting machine research, understand, and follow the completion. These include the overall analysis, frame design, car design, motor selection and other par
4、ts of the design, calculation and checking.Keywords: flame cutting machine, design, checking, measuring roll, synchronous operation,目录摘要：1Abstract:1第一章 绪论71.1 火焰切割71.1.1 工艺过程71.1.2 必要条件71.1.3 材质81.2 关于火焰切割机的术语级名词解释8第二章 火焰切割机具体说明92.1 火焰切割机总体描述92.1.1 火焰切割机作用92.1.2 火焰切割机同步运行92.1.3 火焰切割机设备说明92.2 火焰切割机技术
5、说明102.2.1 火焰切割机设备结构102.2.1.1 火焰切割机框架结构102.2.1.2 火焰切割机的包括运行驱动装置在内的箱体122.2.1.3 火焰切割机切割枪小车圆坯铸机142.2.1.4 火焰切割机切割枪小车方坯铸机152.2.1.5 火焰切割机的夹紧152.2.1.6 火焰切割机限位开关装置152.2.1.7 火焰切割机的机器位置编码器162.2.1.8 火焰切割机的粒化162.2.1.9 测量辊162.2.2 火焰切割机的气体工艺设备172.2.2.1 火焰切割机的气体控制盘（每台设备一个）172.2.2.2 火焰切割机通往机器的介质供给182.2.2.3 火焰切割机机器上的
6、介质供给192.2.2.4 火焰切割机装有SDS 36F 烧嘴的 SB 500F 重型切割枪20第三章 总体方案设计203.1 火焰切割设备的特点203.2 切割设备方案203.2.1 火焰切割设备203.2.1.1 切割机的结构方案213.2.1.2 切割枪方案223.2.1.3 切割枪传动方案233.2.1.4 同步机构方案243.2.1.5 端面检测器方案273.2.1.6 自动定尺装置方案28第四章 火焰切割主要参数的确定284.1 气体压力（切割操作台前）284.2 气体消耗量（按一个切割枪）294.3 最小切割长度304.4技术数据314.4.1火焰切割机的详细说明314.4.1.
7、1 尺寸314.4.1.2 速度314.4.1.3 铸坯尺寸314.5 火焰切割机小车夹紧力33第五章 立柱设计345.1机架设计准则：345.2机架设计的一般要求：345.3 立柱的设计355.3.1 立柱外形355.3.2 立柱截面形状365.3.3立柱热处理36第六章 电机的选择386.1 变速方式386.1.1无级变速386.1.2 有级变速386.2 步进电机启动有突跳启动和升速启动。396.2.1 突跳启动396.2.2 升速启动396.3 电机的选取406.3.1 确定小车返回过程中所需要的406.3.2 确定电动机额定功率406.3.3 确定点击转速41第七章 火焰切割机小车轴
8、的设计校核427.1 电机轴的相关参数计算：427.2 小车返回时驱动轴的校核：437.2.1 小车返回驱动轴上的相关参数的计算437.2.2 按照弯扭合成应力校核轴的强度：467.2.3 精确校核疲劳强度：477.3 小车返回时从动轴的校核：497.3.1 小车返回时从动轴上的相关参数计算497.3.2 按照弯扭合成应力校核轴的强度：527.4 联轴器的选取527.5 轴承选取53第九章 提高火焰切割能力的途径、安全、操作与故障539.1不断改进切割枪的切割嘴549.2 尽量缩短切割辅助时间559.3 安全569.3.1 总述569.3.2 保护装置579.4 校正和检查579.4.1 总述
9、579.4.2 预先检查579.5 火焰切割机的起动589.6 气体控制盘以及带点火枪的中性火焰切割枪的起动589.7 操作检查599.7.1 是操作中断或受影响的故障599.7.2 氧气富集609.7.3 故障分析62参考文献：64结束语65鸣谢66第一章 绪论1.1 火焰切割1.1.1 工艺过程火焰切割是用热量切割的工艺过程。材料被局部加热到点火温度并在切割氧气流下燃烧。来自于加热火焰和材料燃烧放出热量的合成热量，在气体喷射存在的情况下提供了连续燃烧的可能性。产生的渣子靠切割氧气吹出，最后形成切缝。1.1.2 必要条件达到点火温度的材料在切割氧气射流的作用下一定是可燃的。燃烧必须是放热的。
10、一旦燃烧开始，必须产生足够的热量，是在切割方向上的材料达到燃烧温度，切割自动进行。渣子必须具有良好的流动性，这样才能被切割氧气流吹出。1.1.3 材质纯铁、非合金钢和某些合金钢能满足上述1.1.2部分的要求。除锰之外的合金组成使切割过程更加困难。增加Al、Si、Cr、C、Cu和 Mo的含量，使这种切割过程变得更加困难。因此，在不采用特别方法的情况下，高合金的CrNi和Si钢不能被自动切割。为使那些材料做到火焰切割断的可能，已经开发了一些特殊的方法，如“粉末切割”（用带有铁屑的的氧流切割）。1.2 关于火焰切割机的术语级名词解释切头切割：铸坯头部切割，通常是指浇铸过程中的第一次切割。切断头：异种
11、钢连接。切割中断：火焰切割中断是由于材质不和规格造成的。切割结束：有意的在工作段内中断切割。切割火焰：加热火焰上加切割氧气流。切割长度：完成切割后切割的长度=材料的长度。切缝：由于氧流将熔渣吹奏在材料内部形成缝隙。切痕：切割边缘可见的痕迹。切割速度：切割烧嘴和材质之间的速度。切割厚度：切割的深度=材料的厚度。终了切割：切割完所有的工作件时结束火焰切割。加热火焰：由氧气和煤气混合产生的火焰需要达到材料的点火温度。初始切割：材料切割口预热后，切割时通常要减小切割速度。主信号：一达到预定长度，长度测量系统就给出一个降下和夹紧信号。烧嘴夹持：是切割枪的一部分，切割烧嘴拧在它上面。烧嘴座：烧嘴夹持的密封
12、表面。点火枪：分离或者组合的，点着加热或者切割火焰。预热：加热材料到点火温度。残余切割：从铸坯上切断残余段，通常指浇铸过程中的最后切割。残余段：铸坯异钢种时的结束段。同步运行：在火焰切割期间，火焰切割机和铸坯的运行速度是相等的。切缝宽度：根据材料温度，烧嘴形式、切割速度和切割厚度的不同而有差异。第二章 火焰切割机具体说明2.1 火焰切割机总体描述2.1.1 火焰切割机作用火焰切割机把铸坯切割成设定长度，并能把热坯和冷坯分离，期望的坯子长度可以通过长度测量测量装置得到显示。2.1.2 火焰切割机同步运行带一定角度的火焰切割的基本要求是在切割过程中火焰切割的移动和铸坯保持同步运行，这可以通过机器中
13、的侧面夹紧装置用两个夹紧臂夹在铸坯上来获得。夹紧过程中产生的摩擦阻力能够使火焰切割机由铸坯在无滑动方式下带动运行。2.1.3 火焰切割机设备说明火焰切割机在铸坯两侧的横梁下的轨道上运行。当夹紧臂夹紧铸坯是就可以获得铸坯同步动作。这个功能是通过测量长度装置的信号来触发的，该信号是与给定的方/圆坯长度是一致的。当夹紧动作完成后，切割枪运行到铸坯的边缘开始把铸坯按方/圆坯定尺进行切割。切割完成后，机器自动回到原始位置。短定尺铸坯切割除外。用户应提供一套除掉渣子和铁皮的装置。介质通过电缆拖链进行供给。2.2 火焰切割机技术说明2.2.1 火焰切割机设备结构2.2.1.1 火焰切割机框架结构图2-1 火
14、焰切割机框架结构对于每一台圆坯或方坯切割设备都有一个框架，每一个框架安装在火焰切割区域内的辊道顶部。它包括一些横梁，每个横梁都固定在辊道上的来年各个支承装置上。火焰切割机运行的轨道被安装在横梁下与浇注方向平行的支承结构上。每组轨道都包括焊有一根轨道的两根中空型材。运行轨道和横梁通过强制循环水冷却。有一个有棚栏形成的平台安装在所有铸流之间，并且紧挨着第一流和第四流。这组平台作用是维修设备，使用梯子和另一个安装在与铸流方向交叉的平台可以接近他们。限位开关的标靶在运行轨道和挡板上，它被焊接在两根轨道上，机械限制机器运行路线。近程开关安装在机器小车内。拖链固定到焊接在运行轨道支撑架上底板上。这组拖链从这些固定点连接到机器小车上。他们包括所有的软管和电缆，用于火焰切割机的介质传输。2.2.1.2 火焰切割机的包括运行驱动装置在内的箱体图2-2 火焰切割机箱体小车箱体内包含一块作为所有功能部件的承载的底盘，这些部件是机器的主要部分，比如切割枪小车的运行轨道，齿轮，车轮轴承，到有缸体的夹紧装置等等，底盘被设计成一种允许所有的部件都能跟他用螺栓连接的形式。通过留有足够大的间隔部件之间有足够的空间。箱体中包括的双壁、水冷构件安装在底盘的下面，用于保护功能部件免受烘烤。车轮轴承和用于机器位置编码器的轴承所需的垫座都被焊在地盘上。底盘也由双壁，中空水冷件，它们都用
