大型H钢翻转提升机机械部分设计.docx
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大型H钢翻转提升机机械部分设计
摘要
本文阐述了大型H钢翻转提升机构的设计,设计只讲解了机械结构设计。
机械结构部分采用了链式翻转、液压提升的结构组合。
包括传动系统设计、翻转机构的具体设计、液压缸的设计等。
关键词:
H钢翻转机构提升机构
Abstract
ThistextelaboratedthelargeHsteelinsideoutpromotethedesignofthemrvhsnidm,thedesignincludedthemachinestructuredesignandthesystemdesigntwofractionsofcontrol.Themachinestructurefractionadoptedthetypeofchaininsideout,thestructureassemblethatliquidpressestopromote.Theconcretedesign,liquidthatdesignsthecontentstoincludethedrivesystemdesign,insideoutmrvhsnidmpressesdesignetc.oftheurn.Controlthesystemadoptstheliquidtopressandthemodeofthemachineelectricaltwinning,makeuseoftheliquidtopresstocontrolthesystemtopromote,insideoutoperationofthemachineelectriccontrolsystem.Forthesakeofthestep-down costofthesystem,controlwhatsystemadoptionisarelaycontrolbutisnotnowthanpopularofcontrolofPLC.
Keyword:
Hsteel Insideoutmrvhsnidm Promotethemrvhsnidm
第一章 绪论…………………………………………………………………1
第一节 课题来源及研究的目的和意义………………………………………………1
第二节 同类设备目前的发展状况……………………………………………………1
第二章 系统总体设计………………………………………………………2
第一节初始参数的拟订…………………………………………………………………2
第二节机构的选择及各部分采用形式的确定…………………………………………2
第三节H钢翻转过程分析………………………………………………………………5
第四节大型H钢翻转提升机的布置……………………………………………………6
第三章 传动系统零件的选择及设计………………………………………8
第一节电动机的选择……………………………………………………………………8
第二节带传动设计及计算………………………………………………………………9
第四章 翻转和提升装置零件设计………………………………………15
第一节链条的选择及链轮的设计计算………………………………………………15
第二节 轴的结构设计…………………………………………………………………19
第三节 液压缸的设计及计算…………………………………………………………23
结 论……………………………………………………………………31
致谢…………………………………………………………………………32
参考文献……………………………………………………………………33
第一章 绪论
第一节 课题来源及研究的目的和意义
随着经济的不断发展,大型工业与民用建筑不断的出现,以至使得像大型H钢这样的钢材有着大量的市场需求。
H钢虽然可以用热轧的方法制造,但只能在端面高度为400~600mm范围内取得最佳经济效果,小于或大于这个范围,用其它焊接方法制造更为有利。
同时,在焊接生产加工中,当H钢完成组对并进行一面的焊接后,需要将其翻转,以便焊接另一面。
但由于H钢体积大、重量重,人工很难翻转,所以需要专用的设备,尤其是在大批量生产中,就更需要一种翻转提升机构来完成这一操作,以提高生产效率。
大型H钢翻转提升机就是应用在这种场合下的设备。
第二节 同类设备目前的发展状况
对于翻转机构,现在已有很多的形式。
如有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等。
并已在实际生产中用于各种工件的翻转。
目前国内还未对各种形式的翻转机制订出系列标准,但国内已有厂家生产头尾架式的翻转机,并成系列。
另外,配合焊接机器人使用的框架式、头尾架式翻转机,国内外均有生产。
它们都是点位控制,控制点数以使用要求而定,但多为2点(每隔180°)、4点(每隔90°)、8点(每隔45°)控制,翻转速度以恒速的为多,但也有变速的。
翻转机与机器人联机按程序动作,载重量多在20~3000Kg之间。
提升机构主要有机械式和液压式两种,且各种提升设备已形成标准系列。
在这里就不在做详细的阐述。
第二章 系统总体设计
第一节初始参数的拟订
翻转的H钢最大尺寸为:
高1200mm、宽600mm、长18000mm,可承受的最大载荷为10吨。
每个翻转机构设置1台翻转电机,要求机构能实现正反方向任意角度的翻转。
提升机构的最大提升高度为800mm。
整个系统由3个翻转提升架组成,分别编号为Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号。
Ⅰ号与Ⅱ号之间相距4m,Ⅱ号与Ⅲ号之间相距7m。
各翻转提升架之间放置输送辊道。
第二节机构的选择及各部分采用形式的确定
根据对题目“大型H钢翻转提升机构设计”可知,该机构主要有两部分组成,即翻转机构和提升机构,现分别对这两种机构进行讨论。
一、翻转机构
翻转机构是将工件沿水平轴转动或倾斜,使之处于有利于加工位置的变位设置机构。
最为常见的有框架式、头尾架式、链式、环式、推举式等翻转机构。
它们的使用场合见下表。
表2-1翻转变位机构
形式
变位速度
驱动方式
使用场合
框架式
恒定
机电或液压
板结构、桁架结构等较长焊件的倾斜变位
头尾架式
可调
机电
轴类和椭圆形焊件的环形焊缝,表面堆焊时的旋转变位
链式
恒定
机电
装配定位焊后,自身刚度很强的梁住型的翻转变位
环式
恒定
机电
装配定位焊后,自身刚度很强的梁住型的翻转变位。
在大型构件的组对与焊接应用中较多
推举式
恒定
液压
各类构件的倾斜变位。
装配和焊接在同一工作台上进行
根据各种机构的使用场合可知,对于大型H钢的翻转可以采用链式、环式和推举式翻转机构。
现对这三种机构加以比较,以确定最终采用的机构形式。
(一)链式翻转机构
链式翻转机构结构形式如下图
图2-1链式翻转机构
由图可知,链式翻转机构结构比较简单,因为采用链条支撑,对箱形断面的角接焊缝也同样适用,其缺点是焊缝对中较费时,焊接是在自由状态下焊接,不便于用夹具控制焊接变形。
(二)环式翻转机构
环式翻转机构结构形式如下图
图2-2环式翻转机构
在翻转同等体积的H钢时环式翻转机构整体尺寸较大,机构上配有加紧装置,因此,相对与链式而言,结构复杂。
但特别适合与超大型工件的翻转。
(三)推举式翻转机构
推举式翻转机构结构如下图
图2-3推举式翻转机构
推举式翻转机构结构也比较简单,且能翻转的工件类型也较多,但这种结构一次最多只能翻转90°,翻转后工作台需要复位。
对于大角度的翻转效率低下。
根据以上三种机构的特点,考虑结构的复杂程度和工作效率,选用链式翻转机构做为大型H钢的翻转装置。
链式翻转机构主要由电机、链条、链轮、张紧轮及架体等组成。
在起重机械中应用的链条主要有环形焊接链和片式关节链。
使用环形焊接链条具有挠性好、可用较小直径的链轮和卷筒,且传动机构外形尺寸小,链条本身耐腐蚀。
缺点是可靠性差、有突然断裂的可能、不耐冲击、质量大、不易用于高速提升设备中,链条本身运动中常产生滑移和摩擦。
片式关节链的挠性比焊接链更好,比较可靠、运动平稳。
缺点是有方向性、横向无挠性、成本高、对灰尘和锈蚀较为敏感。
由于设备在运动中有冲击,出于安全和运动稳定性的考虑,选用片式关节链作为翻转用链条。
电机通过窄V带将功率传递给翻转装置,因为翻转提升架的翻转过程不需要准确的速比,且翻转过程中对系统有冲击,所以优先选用带传动的形式。
二、提升机构
提升机构分为机械式和液压式两种,现对这两种机构进行比较,以确定最终采用的机构形式。
机械式提升机构通常是以省力的钢丝绳滑轮组作为执行构件的,所以可以有较大的提升范围,滑轮组一般使用定滑轮、定滑轮和动滑轮、双联滑轮组(四分支)、双联滑轮组(八分支)等几种形式。
另外在机械式提升机构中,也有采用齿轮和齿条进行提升,但采用这种机构的设备一般只适用于小型货物、轻载情况下的提升作业。
液压式提升机构也是常用提升机构中的一种。
它采用液压作为动力源。
包括有使用液压马达,其执行提升的机构同机械式。
还有采用液压缸进行提升。
由于液压缸的行程有限,对于较大行程的提升都设计有增加行程的装置,如X形的支架。
因此,液压式提升机构多用于升降台、汽车翻斗等不需要很大行程,但却有较大载重的设备中。
考虑液压传动具有在同样的驱动功率下,液压装置的重量更轻、体积更小及耐冲击的特点。
选用液压式提升机构作为H钢的提升装置。
由于系统不需要较大的提升行程,所以使用液压缸直接推动翻转架进行提升即可,这样做,虽然要使用较多的液压缸,但可以简化提升机构,所有翻转架的液压缸都由一个泵源提供动力,即可保证液压缸的同步动作,也可以减少空间的使用。
第三节H钢翻转过程分析
在H钢被提升起后,在链条上处于图2-4所示状态,当链条顺时针旋转时,H钢将会以B点为中心逆时针方向翻转。
图2-4翻转过程
当A点达到最低点后,如图2-5。
若H钢要继续翻转,就要以A点为中心,此时如果重心在支点A的左侧如图2-5(a),则它产生的力矩将会使H钢继续翻转。
如果重心在支点A的右侧如图2-5(b),它产生的力矩将会阻止H的翻转,此时要求H钢的惯性足以克服重力产生的力矩使H钢继续翻转到重心移动到A点的左侧,否则H钢翻转到此位置时将停止翻转且在链条上打滑。
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