箱式电炉进出料机设计

III摘 要75kW 和 95kW 箱式电炉是热处理专业厂及一般中型机械厂目前最常使用的热处理加热设备。过去传统的装出炉方法都是操作，采用手工将工件送入炉膛热处理后再由炉内取出。由于箱式电炉炉膛深，且工件只能在水平方向进出炉门，小工件随手甩进，大工件抬至路口用撬棒等推入炉门，劳动强度很大。为此，我们在毕业设计前提出了有关该课题的设计，该机使用于批量生产的机械零件热处理加热时的进出料，特别适用于 RJX-75-9 和 RJX-95-9 型等炉膛较深的箱式电炉加热大件时的进出料，也可用于炉膛尺寸与上述箱式电炉相近的燃料炉。经系列化后也可用于其他型号的箱式炉。箱式电炉进出料机的整机外形为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统等部分组成，此外还配有配套件地面导轨、炉内导轨及燃料等。其中电器控制部件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离控制之用。关键词：箱式电炉；进出料机；推拉机构 IVABSTRACT75 and 95 dyadic kw box electric furnaces are that the heat treatment that the heat treatment special field factory and in general medium-sized machinery works use at present most often processes equipment. That tradition dress going over puts up stove method all is to adopt manual operation , the inner takes out again from the stove after sending workpiece in furnace chamber heat treatment. The electric furnace furnace chamber is deep since the box is dyadic , workpiece can only pass in and out of a furnace gate in level direction and , minor workpiece is flung handily moving forward, big workpiece raise till the crossing uses crowbar to wait to push entering a furnace gate, labor intensity is very big. For this purpose, we have brought forward design about that problem in graduation practice prelude , the turnover that machine uses when heat treatment heats in the machinery parts mass-producing has expected that , the turnover applying to electric furnaces of furnace chamber more dyadic than deep box such as RJX-75-9 and RJX-95-9 type specially when heating durable household appliances has expected that, also may be used for close to above-mentioned dyadic box electric furnace furnace chamber dimension fuel stove. In the day after tomorrow the type box is also Yong Yu other dyadic as a result of being seriated stove. Dyadic box electric furnace turnover expects that the machine complete machine external form seals off the type handcart for one, driving force system , push-and-pull drive system , push-and-pull organization , chassis , electromagnetism controlling system , going on foot from electrical equipment stop returning system waiting for part made up of, besides be qualified for have parts and auxiliary equipment floor slide way , stove inner slide way and fuel etc.All dress of electrical equipment function units among them experiences and observes an inner in the handcart , has the under the control of button box to control that in extracorporeal distant work distance using only.Keywords: Dyadic electric furnace of box; Machine passing in and out of material; Push-and-pull organizationV目 录摘 要 .IIIABSTRACT .IV目录.V1 绪论 .12 设计方案的确定 .32.1 主要结构 【1】 .32.2 工作过程 .32.3 主要性能指标 .33 传动机构的设计与计算 .53.1 锥齿轮的设计 1 2 3 4 5 7 9.53.2 锥齿轮轴的设计 .83.2.1 轴上零件的固定 1 2 3 8 12.83.2.2 花键的设计 1 2 3 12.93.2.3 轴承的选择 1 2 3 4 8 10 12 .93.2.4 轴的强度计算 2 3 .113.2.5 轴的刚度计算 2 3.133.3 传动轴的设计 .133.3.1 轴上零件的固定 11 14.133.3.2 花键的校核 4 .133.3.3 轴承的校核 4 .133.3.4 轴的强度计算 2 3.153.3.5 轴的刚度计算 2 3.173.4 减速箱箱体的设计 12 15 16.184 行走机构设计与计算 .194.1 对机构进行受力分析 2 3.194.2 轮轴和滚轮扭矩的计算 2 3.194.2.1 后轮轴的尺寸计算 2 3.194.2.2 后轮轴的强度计算 2 3.214.2.3 后轮轴座的选择及轴承寿命的校核 4 .244.2.4 前轮轴的尺寸计算 2 3.254.2.5 前轮轴的强度计算 2 3.264.2.6 前轮轴的选择及轴承寿命的校核 【4】 .304.3 减速机的输出扭矩和输出功率的计算 2 3 4.315 推拉机构的设计与计算 .325.1 链轮和链条的设计 .32VI5.1.1 链传动的特点 17 19.325.1.2 链传动的尺寸计算 2 3 4.325.2 中间长轴的设计 .345.2.1 轴上零件的固定 2 3 4 9 11.345.2.2 花键的校核 4 .345.2.3 轴承的选择 2 3 4.345.2.4 轴的强度计算 2 3.355.2.5 轴的刚度计算 2 3.376 其他部件的校核 .386.1 连接钢管的选择 1 7.386.2 钢管弯曲强度校核 2 3 4.386.3 螺栓校核 2 3 4 8 9 .397 结论与展望 .407.1 结论 .40致 谢 .41参考文献 .42RX95J 型箱式电炉进出料机设计11 绪论毕业论文是大学里面的最后一个环节，这是对我们大学四年学习的一个总结。通过这次毕业设计我们得以将大学四年所学的知识进行系统的梳理。本次毕业设计的题目是箱式电炉的自动进出料机械手，通过工厂的实地考察发现现在工厂由于箱式电炉炉膛深，且工件只能在水平方向进出炉门，小工件随手甩进，大工件抬至路口用撬棒等推入炉门，劳动强度很大。图 1.1 为工人用简单工装把小型工件送入箱式炉内、图 1.2 为工人的借助起重设备把大型工件送入箱式炉内操作情况。图1.1 把小型工件送入箱式炉内2图1.2 把大型工件送入箱式炉内为此，我们在毕业设计前提出了有关该课题的设计，该机使用于批量生产的机械零件热处理加热时的进出料，特别适用于 RJX-75-9 和 RJX-95-9 型等炉膛较深的箱式电炉加热大件时的进出料，也可用于炉膛尺寸与上述箱式电炉相近的燃料炉。经系列化后也可用于其他型号的箱式炉。箱式电炉进出料机的整机外形为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统等部分组成，此外还配有配套件地面导轨、炉内导轨及燃料等。其中电器控制部件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离控制之用。RX95J 型箱式电炉进出料机设计32 设计方案的确定2.1 主要结构 【1】箱式电炉进出料机械手的主要结构如图2.1所示。它整机外型为一密封型小车，由电器控制系统、行走动力系统、推拉传动系统、推拉机构、机架、电磁止退系统六部分组成。此外还配有配套的地面铁轨、炉内导轨及燃料等。其中，电器控制组件全部装在小车体内，仅有控制按钮盒在体外作远距离 控制之用。图 2.1 箱式电炉进出料机械手的主要结构2.2 工作过程将进出料机械手平稳地放在用混凝土浇筑的地面铁轨上，炉内导轨安放在炉底板上，通过行走传动系统传动，进出料机械手在铁轨上作前进和后退运动，即可驱使远离炉门；装料时，驶近炉门使机上导轨与炉内导轨接拢，同时，电磁止退系统动作，止退钩钩住炉体，防止向炉膛推送料板时机体的后移；通过推拉传动系统传动，推料头可预先装好工件的料板推进炉膛；出料时，则由拉料钩从炉膛拉出料板及已加工完成的工件，到位后拉料钩自动弹出，用其中设备掉走料板和工件，经两次推拉聊过程即可完成一个装料周期。2.3 主要性能指标工作方向：双向推拉；最大推拉料行程：2.2m；推拉料速度：145mm/s；最大行走距离：2m；行走速度：150mm/s；一次最大装料量：1200kg；4最高适合炉温：950 oC；消耗功率：1.3kW ，其中行走电机 0.55kW，推拉电机 0.75kW；外形尺寸：1816890880mm；整体重量：500kg。RX95J 型箱式电炉进出料机设计53 传动机构的设计与计算3.1 锥齿轮的设计 1 2 3 4 5 7 9根据出料机传动的工作要求，采用渐开线直齿圆锥齿轮机构以实现两相交轴之间的传动。直齿锥齿轮加工国威刨齿，不宜采用硬齿面。两齿轮均选用 45#钢，硬度为 217-255HB。计算步骤如下：表 3-1 锥齿轮的设计与校验计算项目 计算内容 计算结果齿面接触疲劳强度计算使用寿命 KA动载系数 KV齿间载荷分配系数KHa 齿间载荷分布系数 K载荷系数 K转矩 T 0弹性系数 ZE节点区域系数 H取 Z1=19, Z2=34估计 VA=4m/s,表 12-6由表 12-9由表 12-10，估计 259972N.mm所以花键强度符合要求。3.2.3 轴承的选择 1 2 3 4 8 10 12选用一对单列圆锥滚子轴承 30208，能同时承受径向和单向轴向载荷，承载能力大。表 3-3 轴承的选择与校验计算项目 计算内容 计算结果附加轴向力轴承轴向力12rsF2rs轴承 2 被压缩，246.759.a sF故=15692.5N 1s=15692.5N 1asF275.N1021asaF75.N续表 3-3计算项目 计算内容 计算结果X、Y 的值冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命计算额定静载许用转速计算载荷系数 f1载荷系数 f2e=0.54615692./01=.325446553 Nmm锥齿轮花键的校核，拟选用 6-555014。 T=kzhl1rmp,k=0.7-0.8(载荷不均匀系数)，h=(D-d)/2-2c=1.7mm, =(D+d)/2=52.5mmT=0.761.73052.545=506047.5 Nmm446553 Nmm3.3.3 轴承的校核 4选用一对单列圆锥滚子轴承 30210，能同时承受径向和轴向载荷，承载能力大。14表 3-5 轴承的交合计算项目 计算内容 计算结果寿命计算附加轴向力轴承轴向力X、Y 的值冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命静载荷计算12rsFrs1 10.534635.sa sF轴承 2 被压缩，故= 8672.5N1sFaa275.Ne=0.54618672.5/43=0.7 aFrX2=0.4,Y2=1.61.5df111()PrYFa222df因为 P1P 2，所以只计算轴承 1 的寿命67011hCrnPl144530h h05X0=0.5，Y 0=0.91101rFaFs1=8672.5NFs2=1200.535NFa1=8672.5N275.aNX1=1,Y1=0X2=0.4,Y2=1.61374.5PN2698.144530h10hl24283N10rP7294.5N20rRX95J 型箱式电炉进出料机设计15取最大值 24283N10rP10rP2022rXFYa取最大值 7294.5N0r2r2续表 3-5计算项目 计算内容 计算结果安全系数计算额定静载荷许用转速计算载荷系数 f1载荷系数 f2许用转速正常使用单列圆锥滚子轴承查表得 S0=2.5110rCsP=60707.5N因为 所以只计算轴承 1120rr50216/63000 1rf11=0.6532387/63000 2rPCf12=0.680.3125 1Farf21=0.960.53 f22=0.682rN1=f11f21N0 N1=2683.2r/minN2=f12f22N0 N2=1548r/min均大于工作转速 301.8r/minS0=2.5=60707.10rC5Nf11=0.65f12=0.68f21=0.96N1=2683.2r/minN2=1548r/min3.3.4 轴的强度计算 2 3表 3-6 轴的强度参数计算项目 计算内容 计算结果16计算齿轮受力 dm=(1-0.5 R) d=115.6mm圆周力 7725.8N2TFt径向力 1406Nancostr轴向力 2435Ni计算支撑反力 2T/d=22327.65NQF1=(24357-0638.5+27.64)/593.=2.Nr=(243527-1406632+22327.6552.5)/593.5=3361.5N12r， =7725.8632/593.5=8227N7.8/9.1.N1FrQF1R 12RFt画轴受力图 r52.5 593.5 38.5 a12RF1R水平面受力图 1Q 12RFr水平面弯矩图 a89460.95Nmm32955.75 Nmm52.5=117220Nmm, 27=65745Nmm QF Fa垂直面受力图12Rt297443.3Nmm1RF垂直面弯矩图 38.5=297443.3Nmm Ft合成弯矩图RX95J 型箱式电炉进出料机设计17297673 Nmm117220 Nmm 65745 Nmm画轴转矩图446553 Nmm-263466.3 Nmm许用应力许用应力值 用插值法由表 16-3 查得， =102.5mpa, 0b=60mpa1b应力校正系数 =60/102.5=0.5910ba画当量弯矩图当量转矩 T=0.59259972=263466.3 Nmm当量弯矩 M 1= =288366.12Nmm22634.170M2= =397522 Nmm963M3= =271545.4Nmm22.5当量转矩图397522Nmm263466.3 Nmm271545.4Nmm校正轴径13139076.40.Md1.6Mdb3.3.5 轴的刚度计算 2 34.504503542.568.ivld m 23223547.16.1883.tFrlyEI轴的许可挠度 (90.010.03)4=0.040.12mmy因为 y440247Nmm所以花键强度符合要求。5.2.3 轴承的选择 2 3 4选用一对深沟球轴承 6208，主要承受径向载荷。RX95J 型箱式电炉进出料机设计35表 5-3 轴承的选在与校验计算项目 计算内容 计算结果寿命计算 0/arFCe /arX、Y 的值冲击载荷系数当量动载荷轴承寿命静载荷计算安全系数计算额定静载荷许用转速计算载荷系数 f1载荷系数 f2许用转速 N=252/180000/arFC查表得 e=18.7=252/13480=0.0187e1/r=252/434=0.58e2aX1=1，Y 1=0，X 2=0.56，Y 2=2.3查表 11()dPfFra222因为 P1P2 所以只计算轴承 1的寿命 1670hCrnPlX0=0.6，Y 0=0.5111rFa20202rP正常使用深沟球轴承查表得 110rCs因为 所以只计算轴承 120r13480/24500=0.571r822.64/295002rPC252/13480=0.01871Fa252/434=0.582rN1=f11f21N0N2=f12f22N0均大于工作转速300r/min0.0141.5df13480PN26582.4h510hl00h13480N10rP386.4N2S0=1=13480N1rCf11=0.65f12=1.0f21=1.0f22=0.99N1=5200r/minN2=7920r/min365.2.4 轴的强度计算 2 3 表 5-4 轴的强度参数计算项目 计算内容 计算结果计算齿轮受力 =(1-0.5 ) d=64.6mmmdR圆周力 Ft =8048.67N2TFt径向力 Fr=2537Nancostr轴向力 1464.7Ni F计算支撑反力 2T/d 13546NQ Q=(135461610)/1560=-13480N， =(1345650)/1560=-434N 1Fr 12Fr=195.6805/1560=101N， =195.675.5/1560=94.7N1Q 1RF12R画轴受力图 50 15601RF 12RF水平面受力 1Q 12R水平面弯矩图 677300Nmm垂直面受力图G1RF12RF垂直面弯矩图 RX95J 型箱式电炉进出料机设计3716233.5Nmm合成弯矩图677300Nmm 许用应力许用应力值 用插值法由表 16-3 查得， =102.5mpa, =80mpa0b1b应力校正系数 =60/102.5=0.5910ba校正轴径13136745.8Mdb5.2.5 轴的刚度计算 2 302.56840109.ivld m 2335416.848.tFryEI轴的许可挠度 （0.010.03)4=0.04 0.12mmy因为 y ,所以轴的刚度合格.386 其他部件的校核6.1 连接钢管的选择 1 7 连接圆管采用无缝钢管，将出料机的行走轮、链轮、减速箱等部件通过圆管上的焊接板与出料机的整体支架连接起来。圆管采用 10 号钢外径 73mm，壁厚 3mm，每米重5.4kg，在钢管的两端焊接法兰，用于连接侧板和链轮箱体。钢管分为两段，一段用于连接链轮箱体，另一段用于连接侧板，两端钢管之间连接减速箱。在两段钢管的表面上均焊有 18015010 的钢板。钢板上钻 4 个 mm 的孔，18用 M16 的六角头螺栓与悬挂支架连接。对于钢管的设计，主要考虑其承受弯曲变形的强度，以及连接螺栓的强度。将钢管与减速箱的连接看作刚性连接，对钢管受力分析如下:G1 G2 F31090N 393 359 300N 388190NF1,1235981747GGFN239062.6.2 钢管弯曲强度校核 2 3 4G1 G2 F31090N 393 359 300N 388190NF1M3M2M113942870MGNmA21594FRX95J 型箱式电炉进出料机设计39抗弯截面系数 33.1471.52dWm危险截面处弯曲应力 （10 号钢的 =210MPa）89.s sMPas所以钢管的弯曲强度合格。6.3 螺栓校核 2 3 4 8 9 拟采用六角头螺栓 M1635（粗制）GB5-76，因为 F1F 2，所以只校核 F1 处的 4 个螺栓的强度。 每个螺栓受力 F= F1/4=433.5N，螺栓危险截面的面积 cA/64.3cdHm24.531cMPa假设螺栓采用 3.6 等级，则 =3100=300Mpa， =6 /10=180 MPaBsB查表得 =45 MPas因为 ，所以螺栓强度合格。407 结论与展望7.1 结论多看、多想、多问。从工作原理到传动部件、工作部件，基本就是一个由点到面再到点的过程。我用了大约一周的时间，从网上搜索了大量的出料机械，对比分析了他们的个性与共性，确定总体方案。加强经验积累意识。开始时我把减速箱设计成机械设计手册上的标准结构，后来感觉那种标准减速箱很笨重而且不实用，我就想能否改变减速箱的结构，于是查阅了很多工程图册又请教了很多工程师，证明我的想法可行，一下子就把减速箱的结构简化了很多。 本次设计的题目为箱式电炉进出料机。是目前最常用的热处理加热设备，但由于它只能在水平方向进出炉门，所以存在多工位的要求。一台完整的相识电炉进出料机器包括五大重要组成部分：1、机架，2、行走机构，3、推拉机构，4、电气控制系统，5、附件，我们进行的是 1、2、3、三个部分的设计。行走机构的设计，首先要确定电机、减速器，有功率和输出扭矩进行带轮，链轮的设计，继而进一步惊醒传动轴的设计与计算。在这一过程中，由行走速度，反推从而确定电机。减速度类型是一个精确计算的过程。在进行轴的设计计算时，满足强度的条件下，尽量节省原材料，还有轴承座，轴承的选择，强度计算也是重要的。机架的设计、外型、空间结构。强度校核都是必须完成的设计任务。总装备在考虑满足性能的同时，考虑结构的紧凑、位置布置合理等一系列问题。7.2 不足之处及未来展望对一些软件的运用不熟练，导致后期格式修改用了很多时间，要加强一些办公软件的练习。天道酬勤，我相信这次毕业设计对我今后的工作必将产生深远影响，再次感谢*老师对我的指导与帮助。RX95J 型箱式电炉进出料机设计41致 谢经过五个月的艰苦奋战，终于完成了毕业设计，我可以问心无愧的为自己的四年大学做一个圆满的结局。看着自己亲手画的厚厚图纸和论文中数不清的公式、数据，我有一股成就感，但是回顾过去的三个月，我觉得自己还很年轻，还有很多东西要学习、要加深。在*老师的精心指导下，我顺利完成了毕业设计。荐工学术渊博、学风严谨，在论文的编写过程中，给了我无微不至的关怀和帮助。他的一些观点和思路，使我受到了很大的启发，在课题研究过程中可以向更深层次发展。*老师严谨的工作作风、孜孜不倦的进取精神和高度的责任心，给我留下了深刻的印象。42参考文献1机械设计手册联合编写组. 机械设计手册M . 北京：化学工业出版社， 1983.2哈尔滨工业大学理论力学教研室. 理论力学M . 北京：高等教育出版社， 2002. 3刘鸿文. 材料力学M. 北京：高等教育出版社， 2004. 4东