中频电炉倾倒机械系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 分 类 号 密 级 宁 毕业设计 (论文 ) 中频电炉倾倒机械系统设计 所在学院 机械与电气工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 11 机自 x 班 姓 名 学 号 指导老师 2015 年 3 月 31 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 盛钢水的容器 ,用钢制成 ,内砌耐火砖 ,钢水由底部的口流出 ,进行浇铸。也叫 “ 钢水包 ” 用途 钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。结构特点结构形式有 塞杆式及滑动水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣 ， 钢水包用于炼钢厂、铸造厂在 平炉 、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业结构形式有塞杆式及 滑动水口 式， 龙门架 配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的 升降机构 中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心 与水口中心的一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转 减速箱 ，方便倒渣。 电 炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成 真空 ；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过 程较易实现机械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品 质量 好；且更加环保对与日趋严重的环境问题是一个很好的产品等。冶金工业上电炉主要用于 钢铁 、 铁合金 、有色金属等的 熔炼 、加热和热处理。19 世纪末出现了工业规模的电炉， 20 世纪 50 年代以来，由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降，电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。电炉可分为 电阻炉 、 感应炉 、 电弧炉 、 等离子炉 、电子束炉等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 键词： 中频电炉倾倒机械中频电炉倾倒机械 ； 中频电炉倾倒机械 ； 改进设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of be to of is of is is of at of of to in is of at of of to in is of at of of to in is of at of of to in is of at of of to in is of at of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V of to in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪论 . 1 第 2 章 总体方案确定 . 2 中频电炉倾倒机械 工作原理 . 2 频电炉倾倒机械 总体设计 . 2 频电炉倾倒机械 的整机结构及选择 . 3 频电炉倾倒机械中频电炉倾倒机械 的工作流程 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 中频电炉倾倒机械 结构 设计 . 5 电炉倾倒机械 电机设计计算 . 5 减速机 设计选型 . 5 第 4 章 零部件力学分析 . 9 有限元简介 . 7 支架受力分析 . 9 前处理 . 10 工况设定 . 11 分析 . 12 分析结论 . 14 第 5 章 销 轴的设计与计算 . 18 销 轴的材料选择 . 18 销 轴的最小直径确定 . 18 销 轴的结构设计 . 18 销 轴的校核 . 19 第 6 章 电 控部分设计 . 22 度控制原理 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 控制电路设计 . 错误 !未定义书签。 结论 . 24 参考文献 . 25 致 谢 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 盛钢水的容器 ,用钢制成 ,内砌耐火砖 ,钢水由底部的口流出 ,进行浇铸。也叫 “ 钢水包 ” 用途 钢水包用于炼钢厂、铸造厂在平炉、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业。结构特点结构形式有塞杆式及滑动 水口式，龙门架配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的升降机构中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转减速箱，方便倒渣 ， 钢水包用于炼钢厂、铸造厂在 平炉 、电炉或转炉前承接钢水、进行浇注作业结构形式有塞杆式及 滑动水口 式， 龙门架 配有脱勾式及轴承式两种，其中塞杆式钢包的 升降机构 中置有滑杆间隙消除机构，以保证多次使用后，塞杆中心与水口中心的 一致性。 10 吨以下的钢水包可带有回转 减速箱 ，方便倒渣。 电 炉是把炉内的电能转化为热量对工件加热的加热炉，同燃料炉比较，电炉的优点有：炉内气氛容易控制，甚至可抽成 真空 ；物料加热快，加热温度高，温度容易控制；生产过程较易实现机 械化和自动化；劳动卫生条件好；热效率高；产品 质量 好；且更加环保对与日趋严重的环境问题是一个很好的产品等。冶金工业上电炉主要用于 钢铁 、 铁合金 、有色金属等的 熔炼 、加热和热处理。19 世纪末出现了工业规模的电炉， 20 世纪 50 年代以来，由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降，电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。电炉可分为 电阻炉 、 感应炉 、 电弧炉 、 等离子炉 、电子束炉等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第 2 章 总体方案确定 中频电炉倾倒机械 工作原理 以电流通过导体所产生的焦 耳热为热源的电炉。按电热产生方式，电阻炉分为直接加热和间接加热两种。在直接加热电阻炉中，电流直接通过物料，因电热功率集中在物料本身，所以物料加热很快，适用于要求快速加热的工艺，例如锻造坯料的加热。这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度，例如碳素材料石墨化电炉，能把物料加热到超过2500。直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉，在粉末冶金中，常用于烧结钨、钽、铌等制品。采用这种炉子加热时应注意： 为使物料加热均匀，要求物料各部位的导电截面和电导率一致； 工业电阻炉 由于物料自身电阻相当小 ，为达到所需的电热功率，工作电流相当大，因此送电电极和物料接触要好，以免起电弧烧损物料，而且送电母线的电阻要小，以减少电路损失；大部分电阻炉是间接加热电阻炉，其中装有专门用来实现电 为电热体，由它把热能传给炉中物料（图 1 间接加热电阻炉）。这种电炉炉壳用钢板制成，炉膛砌衬耐火材料如陶瓷纤维，内放物料。最常用的电热体是铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒，硅碳棒、二硼化锆陶瓷复合发热体。根据需要，炉内气氛可以是普通气氛、保护气氛或真空。一般电源电压 220伏或 380伏，必要时配置可调 节电压的中间变压器。小型炉（ 50 工作压力 p/强度足够。 是电机专递动力的主要零部件，它要承受拉力、压力、弯力和震动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。 1、直径的计算 根据受力状况来确定，一般为受拉 力作用时， d= 受压力作用时： P 5d=5P 7d=7d=为 P=D= d=据下表可知直径 d=40 3 2348 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 （ 1）按强度条件校核 由公式 4 式中 ， n 为安全系数，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 一般取 4.1n 。 由 45号钢的许用应力 b 3 7 0 ， 000 得 ，而 0 ，故强度符合要求。 （ 2） 按弯曲稳定性校核 当全部伸出后，外端到电机支撑点之间的距离 0 时，应进行稳定性校核。 按材料力学理论，当一根受压直杆的轴向载荷 F 超过临界受压载荷 可能失去原有直线状态的平衡，称为失稳，其稳定条件为 中 F 般取 42 电机临界受压载荷 度、刚度以及两端支撑状况有关。 由公式 2 式中 l n 端固定，故 4n ； 材的 1 ； 心杆的644 。 而 464 ， ， 故 k ， 而 （当 时）， 故弯曲稳定性符合要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 减速机设计选型 为了选到最合适的减速电机，有必要了解该减速电机所驱动机器的详尽技术特性，就必须确定一个使用系数 使用系数 减速电机的选用首先应确定以下技术参数： 每天工作小时数；每小时起停次数；每小时运转周期；可靠度要求；工作机转矩 T；工作机输出转速 荷类型；环境温度；现场散 第 4 章 零部件力学分析 有限元简介 1 间的数据转换 使用 行有限元分析时，技术人员在进行三维模型的建立过程中耗费了大量的时间与精力。由于 带的建模功能非常有限，只能建立一些结构简单的模型。随着 应用日益广泛，在很多时候需要对非常复杂的模型进行有限元模型的建立，其需要处理的模型也越来越复杂，带的建模功能显出很多的不足之处。 为一款三维 件，其拥有强大的参数化建模能力，可以建立非常复杂的实体模型。因此，如果充分利用 速准确建模的特长，把在 立好的模型导入到 进行分析就可以很好地解决 模能力的不足。现在，大多数的技术人员都是利用三维件建模，通过 三维 件之间的图形接口将建立好的模型导入到 解 间的导入接口，能有效提高模型质量，简化分析工作，对 析人员有着非常重要的意义。将模型导入 件，如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 进入 面，在 块中，点击 进 面，然后在 点击 块，将其拖到刚刚创建的 块上。 支架受力分析 进入分析模块界面，如下图所示 首先对模型进行材质定义，点击 出界面，如下，在 构钢，点击确认，对材料成功赋予材质。如下图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 前处理 使用 行有限元分析时，技术人员在进行三维模型的建立过程中耗费了大量的时间与精力。由于 带的建模功能非常有限，只能建立一些结构简单的模型。随着 应用日益广泛，在很多时候需要对非常复杂的模型进行有限元模型的建立，其需要处理的模型也越来越复杂，带的建模功能显出很多的不足之处。 为一款三维 件，其拥有强大的参数化建模能力，可以建立非常复杂的实体模型。因此，如果充分利用 速准确建模的特长，把在 立好的模型导入到 进行分析就可以很好地解决 模能力的不足。现在，大多数的技术人员都是利用三维件建模，通过 三维 件之间的图形接口 将建立好的模型导入到 解 间的导入接口，能有效提高模型质量，简化分析工作，对 析人员有着非常重要的意义。众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。在 ，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 性、划分网格。在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。 自由网格划分 自由网格划分是自动化 程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。通常情况下，可利用 智能尺寸控制技术（ 令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（ 系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（ 令 ）。 点 击 工 程 对 话 框 的 项 ，并设置 项值为 100，这样可以得到较高的网格区域，右击，点击 件自动进行网格划分。互粉成功后如下图 所示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 工况设定 对模型进行工况设置，包括固定部分和受力部分。点击 的 义固定载荷，本模型中，设定地面为固定。如下图 设置受力载荷，由于西摩托车保险杠在工作过程中，受到与钻头相反方向的力，为向上和向后的力。可以在摩托车保险杠支架上定义两个分力，分别为向上和向后。如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 分析 对于某些结构，从概念的角度看，可以认为它是几何不变的稳定体系。但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊，在数值计算中就可能导致数值计算的较大误差，严重的 可能会导致结构的几何可变性 忽略小刚度构件的刚度贡献。 如出现上述的结构，要分析它，就得降低刚度很大的构件单元的刚度，可以加细网格划分，或着改用高阶单元（ 构件的连接形式（刚接或铰接）等也可能影响到结构的刚度。 充分利用 网和 网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度。 工况条件设置完毕可以进行解析，点击 钮，软件进入解析状态。如下图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 解析最终结果包括应力，应变，位移。 如下图 红 色部分代表最大的值。由彩虹图可以看出每一部分的值，也可以通过软件设定，看任何部位的分析结果 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 应力张量 如果作用在某一截面上的全应力和这一截面垂直，即该截面上只有正应力，切应力为零，则这一截面称为主平面，其法线方向称为应力主方向或应力主轴，其上的应力称为主应力。如果三个坐标轴方向都是主方向，则称这一坐标系为主坐标系。 应力张量不变量 在求解主应力的过程中会得到以主应力为未知数的三次方程，叫做状态方程 2 。 状态方程的三个系数唯一由主应力确定，而一点的主应力是唯一的，这样就得到了不随坐标变化的三个量，叫作应 力张量不变量 用一般应力表示为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 红色部分代表最大的值。由彩虹图可以看出每一部分的值，也可以通过软件设定，看任何部位的分析结果 红色部分代表最大的值。由彩虹图可以看出每一部分的值，也可以通过软件设定，看任何部位的分析结果 分析结论 支架最大主营里为 远小于材料许用用力，满足使用要求。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 第 5 章 轴的设计与计算 轴的材料选择 中频电炉倾倒机械 在工作时， 中频电炉倾倒机械 轴的转速很高，而且传递的扭矩很大，综合考虑，轴的材料选择 45钢调质处理，硬度为 195其接触疲劳强度极限 M 20 ，弯曲疲劳极限取 M 80 。 轴的最小直径确定 由公式 / (17) 其中 P 该轴传递的功率， n 该轴的转速， r ； C 指轴的材料和承载情况确定常数。 已知 P = 50 ，查机械设计手册 21可得 C=128，代入上式可得 选 0 。 轴的结构设计 为了便于轴上零件的拆卸，经常把轴做成阶梯形。轴的直径从轴端逐渐向中间增大，可依次将齿轮和带轮等从轴的上端装拆，为了使轴上的零件便于安装，轴端及各轴的端部应有倒角。轴上磨削的轴段应有砂轮越程槽，车制螺纹轴段应有退刀槽。 各段轴的直径，如有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径，安装轴承、齿轮等标准件的轴径，应符合各标准件的内径系列规定。采用的套筒、螺母、轴端挡圈作轴向固定时，应把装 零件的轴段长度做的比零件轮毂短 ，以确保螺母等紧靠零件端面。中频电炉倾倒机械 轴结构初定如图 7所示： 图 7 轴的结构图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 轴的校核 轴上载荷的计算 求轴承上的支反力 垂直面内： 171 142 水平面内： 5181 632 画受力简图与弯矩图，如图 8所示： 据第四强度理论且忽略键槽影响 M P 0/ 1 )32/322 ， 69 0W 表 4 受力分析 载荷 水平面 H 垂直面 V 5181 171 支反力 F 632 142 弯矩 M 1 8 8 8 5 07511 1 8 8 8 5 07511H 51m a m a H 52m a m a 138633 M P 1 M P 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 轴安全。 图 8 受力简图和弯矩图 按弯扭合成应力校核轴强度 进行校核时，只校核轴承上承受弯矩和扭矩最大的截面强度，取 =轴的计算应力为： )(1 3232322 前已选定轴材料为 45 号钢 ,调质处理 ,由机械设计 23表 15得 1 =60此S=安全 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 第 6 章 电控部分设计 度控制原理 电控机柜给电缸电信号，从而控制电机转速，电缸伸缩速度得到控制。 制电路设计 电弧炉利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的电炉（图 3电弧炉类型）。按加热方式分为三种类型：间接加热电弧炉。电弧在两电极之间产生，不接触物料，靠热辐射加热物料。这种炉子噪声大，效率低，渐被淘汰。直接加热电弧炉。电弧在电极与物料之间产生，直接加热物料；炼钢三相电弧炉是最常用的直接加热电弧炉（见电弧炉炼钢）。埋弧电炉，亦称还原电炉或矿 热电炉。电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉） 真空电弧炉是在抽真空的炉体中用电弧直接加热熔炼金属的电炉。炉内气体稀薄，主要靠被熔金属的蒸气发生电弧，为使电弧稳定，一般供直流电。按照熔炼特点，分为金属重熔炉和浇铸炉。按照熔炼过程中电极是否消耗（熔化），分为自耗炉和非自耗炉，工业上应用的大多数是自耗炉。真空电弧炉用于熔炼特殊钢、活泼的和难熔的金属如钛、钼、铌（见真空冶金）。电弧电热可以认为是弧阻电热。电弧（弧阻）稳定是炉子正常生产的必要条件。交流电 弧炉通常采用工频电，为使电弧稳定，炉子供电电路中要有适当的感抗，但是存在感抗会降低功率因数和电效率。降低电流频率是发展交流电弧炉的途径。弧阻阻值相当小，为获得必要的热量，炉子需要相当大的工作电流，因此炉子短网的电阻要尽量小，以免电路损耗过大。对于三相电弧炉，要使三相的阻抗接近一致，以免三相负荷不平衡。 等离子炉利用工作气体被电离时产生的等离子体来进行加热或熔炼的电炉。产生等离子体的装置，通常叫作等离子枪，有电弧等离子枪和高频感应等离子枪两类。把工作气体通入等离子枪中，枪中有产生电弧或高频（ 5 20兆赫）电场 的装置，工作气体受作用后电离，生成由电子、正离子以及气体原子和分子混合组成的等离子体。等离 子体从等离子枪喷口喷出后，形成高速高温的等离子弧焰，温度比一般电弧高得多。最常用的工作气体是氩，它是单原子气体，容易电离，而且是惰性气体，可以保护物料。工作温度可高达 20000；用于熔炼特殊钢、钛和钛合金、超导材料等。炉型有配置水买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 冷铜结晶器炉、 中空阴极式炉、 配置感应加热的等离子炉、有耐火材料炉衬的等离子炉等（见等离子冶金）。 电子束炉用高速电子轰击物料使之加热熔化的电炉（图 4电子束炉示意）。在真空炉壳内，用通低 压电的灯丝加热阴极，使之发射电子，电子束受加速阳极的高压电场的作用而加速运动，轰击位于阳极的金属物料，使电能转变成热能。因为电子束可经电磁聚焦装置高度密集，所以可在物料受轰击的部位产生很高的温度。电子束炉用于熔炼特殊钢、难熔和活泼金属。工业上用的电炉分类为两类：周期式作业炉和连续式作业炉 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 结 论 一、 总结 第一部分，文献资料的搜集与整理。通过专利网、文献库和老师给的资料，了解了当前主流的几种机车转向架助推器类型。然后根据文献资料，综合分析每种助推器的优劣，综合比较借鉴，初步确定采用撬棍杠杆式助推方式。 第二 部分，确定局部和整体方案。进一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的机构，将助推器分为执行系统、系统和驱动系统三部分。然后先对执行机构进行理论受力分析，分析其位移量。借此计算出部分齿轮减速的比和需要的电机的转矩，从而确定电机选型，至此部分和驱动部分也同时确定下来。 第四部分，各部件具体机构设计和校核。根据前面三章的内容，确定执行系统、系统各部件的具体结构尺寸，确定轴上零件的定位和装配方式，最后选择合适的轴承并对各