电铅铸锭扒皮机设计说明

1、电动铅锭剥皮机的设计学生毕业设计（论文）的原创性声明本人郑重声明：提交的毕业设计（论文）是设计（研究）作品和导师指导下取得的成果，设计（论文）中引用了他（她）人的文献、数据和图纸。 ，且材料已标注清楚，论文中的结论和结果由本人完成，不包括他人取得的成果以及使用其材料获得科学技术研究所或其他教育机构的学位或证书.与我一起工作的同志对这个设计（研究）的任何贡献都已在论文中明确说明和表达。毕业设计（论文）作者（署名）：年月日概括在电铅冶炼行业，铅锭质量应符合GBT469铅锭标准。在铸造过程中，在铸模中的铅液表面漂浮着一层氧化皮。如果铅液表面的浮渣在冷却凝固前不清除，将严重影响铅锭的外观和质量，达不到

2、铅锭标准。要求。国电铅冶炼企业通常采用人工的方法将其一一清除。由于铅是一种重金属，在铸造现场有铅蒸气从高温铸模逸出。如果人工去除，对人体健康是非常有害的。本文针对除渣作业的自动化，系统地研究了全自动铅锭除渣机的研制。首先，制定了去皮机的总体设计方案，提出了用扁钢网过滤和舀铅渣的方法。通过单缸驱动，铲网边缘水平扫过液面，铲面倾斜进出。由于去皮机要求稳定性好，出渣质量轻，采用气动系统和联动机构的动力学模型。综上所述，需要完成整台电铅锭剥皮机的三维设计，并通过计算选择相应的机械标准件。然后进行捞渣机气动系统示意图的设计，并进行气动元件的计算和选型。关键词：电解铅剥皮机连杆系统气动系统摘 要电铅冶炼行

3、业的铅锭质量铅锭。应符合GBT469标准。在铸造过程中，铸造铅液在表面浮起一层氧化皮，如在铅冷却凝固前，其表面浮渣去除，将严重影响外观和质量铅锭的铅锭，不符合标准要求。国内的电铅冶炼企业通常采用人工捕捞方式除铅。由于铅属于重金属，现场浇注时会从高温模具中铅蒸气逸出。如果手工提取物，对人体健康危害极大。以排渣自动化作业为目标，对自动扒渣机的开发进行了较为系统的研究。首先研制剥皮机总体方案，提出了扁钢网过滤捞铅渣的方式，通过单缸驱动实现网边水平扫表面铲面倾斜以平出铅渣的方式。由于剥皮机稳定且出渣重量轻，所以采用气动系统动力学和动力学模型的联动机构。这些要求来完成电动铅锭剥皮机设计，并通过相应机械标

4、准件的计算和选型。然后设计扒渣机气动系统图，并对气动元件进行计算和选型。关键词：电解铅剥皮机联动系统气动系统目录摘要 摘要 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc3603 1 简介 PAGEREF _Toc3603 1 HYPERLINK l _Toc5937 1.1 电铅铸造生产工艺分析 PAGEREF _Toc5937 1 HYPERLINK l _Toc24921 1.2 我国电铅行业剥皮现状及研究意义 PAGEREF _Toc24921 2 HYPERLINK l _Toc3081 1.3 国外现状分析 PAGEREF _Toc3081 3 HYPERLINK l

5、 _Toc880 1.3.1 铁水刮渣机 PAGEREF _Toc880 3 HYPERLINK l _Toc15876 1.3.2 铝铸机刮渣机 PAGEREF _Toc15876 3 HYPERLINK l _Toc22111 1.4 气动传动技术概述 PAGEREF _Toc22111 5 HYPERLINK l _Toc30133 1.4.1 气动技术的优缺点 PAGEREF _Toc30133 5 HYPERLINK l _Toc23664 1.4.2 PAGEREF _Toc23664 气动系统设计步骤6 HYPERLINK l _Toc8251 2 电动铸铅剥皮机机械机构设计 P

6、AGEREF _Toc8251 7 HYPERLINK l _Toc23125 2.1 铅锭剥皮机主要机构设计 PAGEREF _Toc23125 7 HYPERLINK l _Toc4937 2.1.1 除渣动作执行方式的制定 PAGEREF _Toc4937 7 HYPERLINK l _Toc2966 2.1.3 排渣机构设计 PAGEREF _Toc2966 9 HYPERLINK l _Toc28253 2.2 驱动方式的选择 PAGEREF _Toc28253 10 HYPERLINK l _Toc881 2.3 部件的设计计算和选型 PAGEREF _Toc881 11 HYPE

7、RLINK l _Toc27308 2.3.1 导槽设计 PAGEREF _Toc27308 11 HYPERLINK l _Toc25987 2.3.2 轴承选项 PAGEREF _Toc25987 12 HYPERLINK l _Toc14234 2.3.3 直线导轨的选择 PAGEREF _Toc14234 13 HYPERLINK l _Toc15606 3 气动系统电路设计 PAGEREF _Toc15606 16 HYPERLINK l _Toc12205 3.1 系统动作顺序，工作流程图 PAGEREF _Toc12205 16 HYPERLINK l _Toc11798 3.2

8、 位移 - 步骤图 PAGEREF _Toc11798 17 HYPERLINK l _Toc21086 3.3 绘制气动系统示意图 PAGEREF _Toc21086 18 HYPERLINK l _Toc23917 3.3.1 气动电路图介绍 PAGEREF _Toc23917 18 HYPERLINK l _Toc4410 3.3.2 气动回路图 PAGEREF _Toc4410 18 HYPERLINK l _Toc215 3.4 确定圆柱计算选项的主要参数 PAGEREF _Toc215 18 HYPERLINK l _Toc13094 3.4.1 气动喷嘴气缸的计算和选型 PAGE

9、REF _Toc13094 19 HYPERLINK l _Toc29234 3.4.2 上升机构油缸的计算与选型 PAGEREF _Toc29234 23 HYPERLINK l _Toc26322 3.5 换向阀的选择 PAGEREF _Toc26322 24 HYPERLINK l _Toc6294 3.5.1 电磁阀简介 PAGEREF _Toc6294 24 HYPERLINK l _Toc9619 3.5.2 电磁阀计算与选型 PAGEREF _Toc9619 24 HYPERLINK l _Toc25651 3.6 单向节流阀的计算与选型 PAGEREF _Toc25651 25

10、 HYPERLINK l _Toc21052 3.6.1 单向节流阀介绍 PAGEREF _Toc21052 25 HYPERLINK l _Toc14927 3.6.2 单向节流阀的功能及选型依据 PAGEREF _Toc14927 25 HYPERLINK l _Toc7100 3.7 三件套选择 PAGEREF _Toc7100 26 HYPERLINK l _Toc23029 3.8 系统配管确定 PAGEREF _Toc23029 26 HYPERLINK l _Toc10618 3.9 管道计算与选择 PAGEREF _Toc10618 27 HYPERLINK l _Toc182

11、57 3.10 确定气源装置和空压机的选型 PAGEREF _Toc18257 27 HYPERLINK l _Toc1993 3.10.1 气源装置 PAGEREF _Toc1993 27 HYPERLINK l _Toc31448 3.10.2 空压机的选择 PAGEREF _Toc31448 27 HYPERLINK l _Toc15609 结语 PAGEREF _Toc15609 29 HYPERLINK l _Toc15007 参考文献 PAGEREF _Toc15007 30 HYPERLINK l _Toc29630 至 PAGEREF _Toc29630 311 简介除渣是电铅

12、铸模生产中的重要工序，也是工况最恶劣的工序之一。多年来，国外一直致力于实现除渣机械化，并进行了大量的研究工作和尝试。下面将介绍相关背景。对现状进行了详细的介绍和分析。1.1 电铅铸造生产工艺分析电铅生产的主要工序有：烧结焙烧高炉冶炼烟气炉吹炼粗铅火法精炼电解精炼电铅铸造。电解精炼后的铅液通过铸造生产线铸造成铅锭。下面以国内某冶炼厂的电铸铅机为例，介绍目前的电铸铅设备。该生产线是1970年代从日本引进的，也是国电铅铸机同类设备中自动化程度较高的设备之一。其结构和布局如图 1-1 所示。铸铅机机体为链传动结构。铸模安装在链带4的链板上，随链带运行。图 1.1 电动铅铸机示意图1 电机 2 二级减速

13、机 3 链轮 4 链条 5 导模6码堆垛台7输送机8熔铅罐9铅泵10保温箱11收锭台12人工拔渣位铸造生产过程：铅泵将熔化的铅和铅液从熔炉中抽入培养箱中，为铸造做准备，多余的铅液从培养箱的溢流口流回熔池。驱动电机驱动初级减速机-二级减速机-链轮-链条。导模按图 1-1 中的箭头方向匀速移动。当导模处于正确位置时，拉起浇注缸活塞杆开始浇注。铸模液面以上的铅渣由工人手动清除。生产线其他工序均实现自动化，除渣工作仍需人工操作。铸好的铅锭被送到接料台，电磁锤使铸模内的铅锭振动，落到接料台下。同层填满5片后，堆垛台上升，接住铅锭，推动堆锭装置取出铅。锭被推到传送带上，从而完成一束电引线的生产。电动铸铅机

14、主要技术参数如下：车身线速度 (m/min)铸造周期（秒）施法时间（秒/2 块）生产能力（吨/小时）1.58915.87到922.3表1-1 浇注机技术参数1.2 我国电铅行业剥皮现状及研究意义在电铅冶炼行业，铅锭质量应符合GBT469铅锭标准。其中，Pb99.994级的规定对表面质量有以下要求：1）铅锭表面不得有渣粒状氧化物、夹杂物和外来污染。2）铅锭不得有保冷，不得有大于10mm的毛刺（允许修边）。铸造过程中，铸模铅液表面浮起一层氧化渣。如果铅液表面的浮渣在冷却凝固前不清除，将严重影响铅锭的外观和质量，达不到铅锭标准。要求。为了保证钢锭的表面质量，国电铅冶炼企业通常采用人工的方法，将其一一

15、剔除。随着电铅冶炼生产线的引进，电铅生产过程中最劳动密集型的操作，如铸锭、堆垛、排板、生产等，早已被先进设备所取代，部分配套设备早已被先进的设备所取代。除渣、沉铅处理等装备水平仍有待提高。人工除渣的缺点：首先是铅蒸气的危害。由于铅是重金属，熔点低（熔点327.5，沸点1740），在浇铸现场高温铸模内有铅蒸气逸出。清渣工人长期接近铅液，铅蒸气通过呼吸道和皮肤进入人体，是铅中毒职业病的罪魁祸首之一。冶炼工人每年都需要定期放假养伤，并使用药物解毒。此外，该工艺的工作条件非常恶劣，表现为：（1）环境温度高，铸模上部高达500，烟尘重； (2)铅液遇水蒸气易发生爆炸、飞溅，可能对造渣工造成灼伤。危险的;

16、 (3)动态强度高。如果是人工清渣，操作人员会弯腰在铸模旁边工作，一块一块地清渣，动作频繁。因为在铸造生产线中，铅模是以工艺要求的速度输送的。为保证除渣效率，工人需要每8秒完成一次除渣、除渣、铲清、返回的循环。迄今为止，国外尚未开发出技术成熟、效果理想的自动除渣设备。在我国的电铅生产行业，工人还在不良的生产现场进行人工除渣，严重损害了工人的身体健康。因此，实施机械化、自动除渣是电铅生产行业亟待解决的技术问题。1.3 国外现状分析刮渣机是冶金工业中常用的去除熔融金属表面浮渣的专用设备。目前，在各种冶炼厂中，刮渣机广泛应用于钢铁冶炼行业，主要用于熔炉或钢包的刮渣。在有色冶金行业，铝、铅、锌等金属量

17、大的产品，通常采用连铸机铸锭，需要在线除渣。苛刻的要求。目前技术难以满足生产要求，各企业仍采用人工除渣。许多除渣机在开发和试用工作中取得了一些进展，但尚未得到推广应用。下面对国外相关的刮渣机进行一一介绍，供铅锭刮渣机的设计参考。1.3.1 铁水刮渣机现在我国钢铁冶炼行业，刮渣机已得到广泛应用。因为对于冶炼低硫钢种铁水并实现低渣冶炼作业的钢厂，需要在铁水预处理后增加除渣工序，以除去铁水表面的渣。其中，典型的铁水扒渣机有以下几种，全气动小车行走扒渣机、液压小车行走扒渣机、液压伸缩臂扒渣机。1）全气动小车行走扒渣机全气动小车行走扒渣机是国内最早使用的铁水槽除渣设备。它以压缩空气为动力源，在刮渣上装有

18、刮渣臂上下摆动装置、刮渣板位置微调装置、刮渣臂夹紧装置和刮渣臂旋转装置手推车。刮渣机的行走、旋转、刮渣等动作均由气缸完成。特点是工作速度快，但面积大，除渣力小，结构较薄。2）液压小车行走扒渣机液压小车行走刮渣机与气动小车行走刮渣机的形式相似，但由液压驱动。该设备包括：液压站、小车行走装置、刮渣臂上下摆动装置、刮渣器左右摆动装置、刮渣器初始位置微调装置、电气控制系统等部分。其特点是结构比气动刮渣机坚固，工作稳定可靠，刮渣力大，但占地面积也较大，对液压设备要求高。3）液压伸缩臂式扒渣机液压伸缩臂式刮渣机通过刮渣臂的运动、刮渣臂的转动和刮渣臂的升降协调完成刮渣任务。由液压站、操作站、刮渣臂伸缩驱动装

19、置、机身整体回转装置、刮渣臂整体升降装置、刮渣臂上下摆动装置、机座、液压管路、电气控制等组成。系统和其他部分。其特点是占地面积小于液压小车行走刮渣机，工作平稳可靠，刮渣力大，但伸缩臂结构复杂，对液压设备要求高。总之。铁水刮渣机主要适用于钢包的刮渣，其工作方式与钢锭生产线上的在线刮渣有较大区别。1.3.2 铝铸机刮渣器铝锭连铸的生产过程与电铅铸造类似，所以该行业使用的刮渣机对这个课题有很多借鉴意义。电解铝熔体从电解槽中抽出进行铸造。由于保温炉巾中的除渣量少和流槽内形成的氧化物，当通过分配器倒入模具时，铝液表面会形成一层浮渣。为保证铝锭的表面质量要求，在高温铝液在模具中冷却凝结之前，必须将铝锭表面

20、的熔渣清除。1）国内某国同本进口铝液刮渣机采用气动传动，可完成小车与浇注机同步行走、刮渣臂升降、扒渣铲伸缩伸缩，以及冲渣。该设备的同步机构采用铸机传动链从动轮带动刮渣小车的方式，实现两者的同步运动，使刮渣与铸模对齐。其工作过程如下：首先，在同步机构的带动下，刮渣小车与浇铸机同步驱动，然后刮渣臂在提升油缸的作用下下降，渣铲伸出液面以下，再由刮渣缸推动刮渣铲平移移动，将刮渣清除。排渣完成后，提升油缸推动排渣臂上升，冲渣油缸移动将锚渣从铲上冲出，完成一个工作循环。在实际应用中，该方案的除渣效果并不理想。由于采用单铲取渣，铲面向下倾斜，导致渣不干净，铝渣易掉落。另外，同步机构采用多级变速机构，形式复杂

21、，同步定位精度低。2） 1999年，中南大学机电工程学院研制出与电解铝行业相同的自动刮渣机。铝渣刮板机根据铝渣易附着、重量轻的特点，采用动铲和定铲的方式刮渣，再通过气缸驱动的冲渣机构进行清渣。它由底座、调整台、小车、同步机构、刮渣机构、冲渣机构、刮渣臂、铲提升机构和排渣机构组成。工作过程如下：在初始位置，刮渣臂抬起，动铲收回，小车返回左端；第一步，小车在同步摆杆限速下与铸模同步移动，同时铲渣与铸模对正。第二步是放下铲子。在小型等边四杆升降机构的带动下，刮渣臂使动铲和定铲同时落入铸模两端；将模具浮渣从一端刮到另一端，并用固定铲将其封闭。同时，渣斗完成倒渣和复位动作，将最后一个循环的渣斗留下的铝渣

22、清空。第四步，起铲除渣。铲斗和定铲将收集到的铝渣取出并提升到渣斗顶部；第五步，冲渣。冲渣缸通过齿轮齿条机构带动冲头往复运动，将冲渣冲入渣斗；第六步，复位，小车和铲车返回，等待下一个循环。该机采用独特的动铲和定铲除渣方式，推力同步摆杆机构，不等量四连杆铲除渣机构，油缸后置冲渣机构，实现可靠的铲模对位和同步运动。 ，除渣干净、除渣快、铲干净、使用维修方便等工业生产要求。可自动完成在线逐模除渣作业，除渣死区小，除渣质量符合国家重熔铝锭外观质量标准要求。由于铅渣和铝渣的性质不同，铝渣密度低，易粘，而铅渣不易粘。因此，如果在铅渣刮刀上采用这种双铲机构，很容易清除铅渣。落下。3）日本千岛冶炼厂铅渣刮板刮渣

23、机作为电铅冶炼生产线的辅助设备，尚未投入使用，技术成熟。国外冶炼企业大多根据自身生产情况制定了相关设计方案。刮渣机设置在电动铅锭浇注机的定量浇注机上，刮渣机的部件安装在台车上，集渣斗和渣斗设置在电动铅锭铸造机的旁边。刮渣台车与连铸机锭模同步运行。两个刮渣机械手在气缸的作用下打开，同时下降到铅液中。当模具返回时，刮渣机械手在气缸的作用下横向移动到集渣斗顶部，铅渣落入集渣斗。该设备采用关闭两个刮渣机的方式清渣，生产应用及工作情况暂无报告。该方案难以实现刮渣机械手的合闸运动，且由于机构复杂，使得扒渣机械手的合闸精度和工作可靠性难以得到保证。1.4 气动传动技术概述气动技术，全称气动传动与控制技术，是

24、生产过程自动化、机械化最有效的手段之一。具有速度快、效率高、清洁、安全、成本低、维修方便等优点。包装和生产过程也发挥着越来越重要的作用。1.4.1 气动技术的优缺点气动技术的优势：1）气动装置结构简单，重量轻，安装维护简单。压力水平低，因此使用安全。2）工作介质为取之不尽的空气，空气本身不花钱。废气处理简单，不污染环境，成本低。2）输出力很容易随工作速度调整。油缸的动作速度一般为50500mm/s，比液压和电动方式的动作速度要快。4）可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为100万次，而SMC的一般电磁阀的寿命在3000万次以上，小型阀门的寿命在2亿次以上。5）利用空气的可压缩性，可以

25、储存能量，实现集中供气。能量在短时间内释放，以实现间歇运动中的高速响应。缓冲是可能的。对冲击载荷和过载的适应性强。在一定条件下，气动装置可以具有自保持能力。6）全气动控制，具有防火、防爆、防潮的能力。与液压方法相比，气动方法可用于高温应用。7）由于气流损失小，压缩空气可集中供气，远距离输送。气动技术的缺点：1）由于空气的可压缩性，气缸的运行速度很容易因负载的变化而改变。采用气液联动可以克服这一缺陷。2）油缸低速运动时，由于推力中的摩擦力比重较大，油缸的低速稳定性不如液压缸。3）虽然油缸的输出力可以满足很多应用场合的工作要求，但它的输出力却比液压缸小。1.4.2 气动系统设计步骤1）气动系统工况

26、分析2）绘制气动系统示意图3）气动系统的计算和气动元件的选型4）检查气动系统5)绘制正式工作图并准备技术文件设计的最后一步是整理所有图纸和技术文件。2 电动铅铸剥皮机的机械机构设计根据设计要求，主要是剥皮机与电动铅锭铸造机配套的整体设计流程。首先根据去皮机的工艺条件和要求，提出去皮机的设计目标和技术要求，完成去皮机的去皮机构设计。2.1 铅锭剥皮机主要机构设计2.1.1 排渣动作执行方式的制定根据实际生产，铅液表面的氧化膜密度大，不团结，流动性高，漂浮在铅液表面。从图2.1可以看出，在实际使用中，是用比较密的铁丝网铲来捞出的，但是这种方法是用人工提取的。由于人工提取的危险性，设计主要是设计一套

27、人工Motion轨迹剥离器。模拟渔网伸入液面约10-15mm，渔网边缘水平扫过液面，运动范围覆盖铸模整个宽度。铅渣清除方案最终确定了扁钢网过滤铅渣的方案，并将铲网的行程设计为与铸模长度相等。图 2.1 实际生产中的人工剥皮方法2.1.2 传动机构设计剥皮作用方式和排渣铲形式确定后，传动机构设计必须满足以下运动学性能要求：剥皮为平面运动，铲面运动方式为：渣渔网边缘沿水平直线运动，铲面同时旋转。旋转运动为：网面与水平面的夹角由60度转为0度。根据以上要求，可以设计铲网配合支架的导轨运动，在驱动下完成捞渣网边缘的直线运动和网平面的旋转运动。导轨。导槽的槽型是根据渣网支点到网店的距离确定的，这样当渣网

28、移动到任意位置时，网面与液面的相对位置保持不变不变。渣网和支架导向的简单示意图如图2.2所示：图2.2 剥皮机简单3D示意图2.1.3 排渣机构设计由于铅的附着以及铲网不能自动清除铅渣，整个系统不得不设计一种装置将铅渣铲在网上，因为铲面完成后铲面是倾斜的。在这种情况下很难清除铅渣，因此考虑将支架改为活动支架。剥离过程完成后，支架垂直移动，将铲网提升到水平位置。最后在主支架上安装气动吸嘴，这样就可以清除铲网上的铅渣。气动吸嘴的安装位置如图 2.3 所示。图 2.3 气动喷嘴安装示意图2.2 驱动方式的选择在选择驱动方式时，主要考虑的是系统的稳定性、可靠性和经济性。还要考虑本机的特点：所需驱动力小

29、，转速小。并且必须满足结构简单、维修方便的原则。因此，以下是液压和气压的特性来比较选择合适的驱动方式。1）液压驱动方式液压驱动方式的特点是：传动功率大、转速低、稳定性好；过载保护能力；灵活的传输安排。但剥皮机的传动功率要求小，如果采用液压驱动方式，会浪费成本，而且液压传动系统庞大，安装维修非常困难。因此，液压驱动方式不适合剥皮。2）气动驱动方式气动传动技术是一种以压缩空气为介质，气源为动力，不污染环境的能量传动技术。而且，气动驱动的工作环境具有很好的适应性。由于剥皮机在高温下工作，气动驱动方式完全满足使用环境的需要，气动技术工作可靠性高，使用寿命长。气动技术还具有结构简单、成本低、维护和使用简

30、单等特点。综上所述，气动驱动完全满足剥皮机的使用，所以驱动方式为气动驱动。2.3 设计计算和元件选型2.3.1 导槽设计导槽的参数决定了渣网的运行轨迹。我们要求的是渣网的水平位置相对于液位保持不变，所以我们要设计导槽的形状。图2.4 导轨设计示意图为了满足渣网的运动条件，在设计导槽轨迹时，我们找了几个点来设计导槽。满足点的条件是保持渣网边缘的垂直位置不变。如图所示，我们首先需要确定的就是初始位置，然后在中间位置取几个点的平均值。所有的点都确定然后用一条平滑的曲线连接起来，这条曲线就是铁轨的形状。然后要考虑导轨的宽度，导轨的宽度由渣网确定。必须保证渣网能平稳移动，不能太大使移动不稳定。导槽的形状

31、确定后，就选择了用于它的材料。考虑到要提升导向槽，应选用较轻的材料。因为是在高温下工作，所以还要考虑材料的耐热性。综上所述，导向槽的材料应重量轻、硬度高、耐热性好。分析选用的材料是铝合金。铝合金密度低，但强度较高，接近或超过优质钢，形状好，可加工成各种 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/738159.htm 型材，具有优良的 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1496619.htm 导电性、 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.

32、baidu%20%20%20%20/view/914929.htm 导热性和耐腐蚀性， HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/10102.htm 在工业上应用广泛，用量为仅次于钢铁。2.3.2 轴承选项因为轴承的使用涉及到机械设计部分，轴承依靠其主要部件之间的滚动接触来支撑转动或摆动的部件，而相对运动表面之间的摩擦为滚动摩擦。由于滚动轴承多为标准化外购件，在机械设计中，在设计滚动轴承部件时，只需： 1）正确选用能满足约束条件的滚动轴承，包括：合理选用轴承，检查选用的轴承是否能满足满足力量、速度、经济等方面的约束； 2 ）滚动轴

33、承部件的组合设计滚动轴承的选择包括：轴承类型、尺寸系列、直径、等级、特殊结构等公差的合理选择。测出实际铅模尺寸为115mm，铲网设计宽度也为115mm。铲网的设计，杆的直径为50mm，考虑到剥皮机的速度不快，但工作环境是高温环境，轴承型号根据尺寸为UCP201。 UCP201结构如图所示。UCP201轴承尺寸参数：类型：公制插入式球形枕座直径：12mm外径：30.2mm高度：127mm重量：0.69公斤图 2.4 ucp201 示例图轴承基本额定寿命计算1基本概念：1)轴承寿命：轴承中的任何元件在出现疲劳剥落扩展迹象之前的总转数或以一定速度运行的小时数。对于大批量生产的部件，由于材料的不均匀性

34、，轴承的寿命有很大的离散性，最长寿命和最短寿命可达几十倍，必须采用统计方法处理。2)基本额定寿命：指90%的可靠性、常用材料和加工质量，以及在正常工作条件下的寿命，用符号L10(r)或L10h(h)表示。3）基本额定动载荷（C）：基本额定寿命为一百万转（106）时轴承所能承受的恒定载荷。即在基本额定动载荷的作用下，轴承可工作106转而无点蚀失效，其可靠性为90%。基本额定动载荷大，抗疲劳能力相应强。4）基本额定静载荷（径向C0r、轴向C0a）：指在轴承最大载荷滚动体与滚道的接触中心产生以下接触应力时的等效假径向载荷或中心轴向静载荷。滚动轴承设计中常用的三个基本参数：满足一定疲劳寿命要求的基本额

35、定动载荷Cr（径向）或Ca（轴向），满足一定静强度要求（径向）的基本额定静强度C0r（径向）或C0a（轴向）和限制速度 N0 以控制轴承磨损。各种轴承性能指标值C、C0、N0等可参见相关手册。2 滚动轴承的比较与检查剥皮机最高工作速度v=0.5m/s，导槽长度可测得l=615mm和0.615m。那么完成一次剥皮动作的时间：t=l/vt=0.615/0.5=1.23s剥皮是一种平面运动。铲面的运动方式为：铲边沿水平直线运动，同时铲面旋转。旋转运动为：铲面与水平面的夹角由60度转为0度。从铲面的运动规律可以看出，当一个剥离动作完成时，滚动轴承转动1/6圈。由此可以计算出滚动轴承的转速约为n=9r/

36、min。由于UCP201是标准件，可以查出极限转速为2800r/min，所以剥皮机的转速远小于UCP201的最大公差。发现UCP201的额定动载荷Cr为19.75（KN），额定静载荷Cor=15.30（KN）。所设计的剥皮机载荷仅为5KG，因此滚动轴承的载荷要求远大于剥皮机。综上所述，UCP201的使用寿命和强度完全满足使用要求。2.3.3 直线导轨的选择直线导轨可分为滚柱直线导轨和滚珠直线导轨两种。前者速度快，精度略低，而后者速度较慢，精度更高。根据剥皮机的要求，选用速度慢、精度高的滚珠直线导轨。滚珠直线导轨的优点：1）定位精度高直线滚动导轨可以将摩擦系数降低到滑动导轨的1/50。由于动摩擦

37、系数与静摩擦系数相差小，运动灵活，驱动力矩可降低90%。因此，机床的定位精度可以设置到超微米级。2）降低机床成本，大大节约用电采用直线滚动导轨的机床，由于其摩擦阻力小，特别适用于反复启停往复运动，可以使所需动力源和动力传动机构小型化，减轻重量，使机床所需功率降低90 %。具有很大的节能效果。3）可以提高机床的运动速度由于直线滚动导轨摩擦阻力小，发热小，可实现机床的高速运动，提高机床工作效率20-30%。4）机床的高精度可长期保持对于滑轨表面的流体润滑，由于油膜的浮动，运动精度的误差在所难免。在绝大多数情况下，流体润滑仅限于边界区域，由于金属接触而产生的直接摩擦是不可避免的，其中大量的能量作为摩

38、擦损失而浪费掉。相反，滚动接触由于摩擦而消耗更少的能量。滚动面的摩擦损失也相应减少，因此直线滚动导轨系统可以长期保持在高精度状态。同时，由于使用的润滑油非常少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得机床的润滑系统的设计和维护非常容易。选型主要考虑导轨的寿命和所承受的载荷。由此可以得到滚珠直线导轨副的额定行程寿命L：式中： L额定寿命；C额定动载荷；P计算负荷；ft =1.00 温度小于 100fc =1.00 只有一张幻灯片fa =0.9 精度 4, 5fw =1.2 速度小于15m/min当行程长度固定时，滚珠直线导轨副的额定时间寿命Lh为：其中：l为工作单次行程长度（m）； n 是每分钟的

39、往复次数； L 为额定行程寿命（Km） 。式中：Pc为导轨副的计算载荷；Wo 是外部负载；Co 为额定静载荷；M 为外负载转矩；Mt 为额定扭矩。根据计算和行程选择：SVR24-280。3 气动系统电路设计气动传动是一种以压缩气体为工作介质，通过气体的压力传递动力或信息的流体传动装置。动力传动系统是将压缩气体通过管道和控制阀输送给气动执行器，并将压缩气体的压力能转化为机械能做功；信息传输系统采用气动逻辑元件或喷射元件实现逻辑运算等功能。 ，又称气动控制系统。气动系统的优点：1）以空气为工作介质，取之不尽，用之不竭，操作方便。使用后直接排入大气，不会污染环境，可少设或不设回油管路。2）空气的粘度

40、很小，仅为液压油的千分之一，流动阻力小，便于集中供气和中长途运输。3）气动控制，动作快，反应快；维护简单，工作介质清洁，无介质变质和更换等问题。4）对工作环境的适应性好。无论是在易燃、易爆、粉尘、辐射、强磁、振动、冲击等恶劣环境下，气动传动系统都能安全可靠地工作。4）气动元件结构简单，制造容易，使用寿命长，可靠性高。气压系统的缺点：由于空气的可压缩性大，气动传动系统的速度稳定性较差，对系统的速度和位置控制精度影响很大。2）气动传动系统噪音大，特别是排气时，需要加消音器。3.1 系统动作顺序、工作流程图工作流程图是通过适当的符号记录所有工作项来描述工作过程。一个工作流程图由一个起点、一个终点和几

41、个中间环节组成。中间环节的每个分支也有明确的分支判断条件。因此，绘制系统的工作流程图对于整个系统回路的设计具有重要意义。图 3.1 工作流程图3.2 位移-阶梯图3.3 绘制气动系统示意图3.3.1 气动电路图介绍气动系统应按控制流程图画出回路图。环路图中的信号流是从下到上的。在控制系统中，电源很重要，应该包含在回路图中。供气系统所需元件应绘制在电路图下方，所有元件均使用简化符号或绘图符号。可以在不考虑系统每个元件的实际位置的情况下布置电路图。建议图中所有油缸和换向阀水平放置，油缸运动方向为从左到右。3.3.2 气动回路图图 3.3 气动回路图气缸的计算选项气缸是气动传动中的主要执行机构之一，

42、是引导活塞进行直线往复运动的圆柱形金属零件。工作流体在发动机气缸内过度膨胀，将热能转化为机械能；气体被压缩机气缸中的活塞压缩以增加压力。涡轮机、旋转活塞发动机等的外壳也通常称为“气缸”。气缸有往复直线运动和往复摆动两种。往复直线运动气缸可分为单作用、双作用、膜片式和冲击式四种。本次设计的气缸为单作用作往复直线运动的气缸，其形式如下：双作用气缸是可以在活塞的两侧施加力以控制其主动运动并可以双向作用的气缸。它被称为双作用气缸。结构如图 2.2 所示。现代内燃机的气缸是单作用的，因为只有活塞顶部有进气和排气系统。当活塞向上时，它不能输出到外界。双作用似乎更节省空间和结构材料，但事实并非如此。因为它必

43、须保持活塞杆和气缸平行，这导致了异常庞大和复杂的结构。所以在蒸汽机时代之后，这种机制就不再用于发电厂了。对于执行器，双向作用可以在两个方向上施加力，推动和拉动，这具有真正的好处。例如，现代液压机上的主缸通常是双向的。同时，由于回程活塞的横截面被活塞杆占据，输出力小于活塞顶部，这也带来了一定的好处：回程速度大大加快。图 3.4 单杆双作用气缸机构图气缸的设计流程图如图3.5所示：图 3.5 气缸设计流程图3.4.1 气动喷嘴气缸的计算和选型由设计任务可知，要驱动的负载大小为5Kg 。考虑油缸空载时的实际输出力，受油缸活塞与缸筒的摩擦力，活塞杆与前缸的摩擦力的影响。影响，考虑到铲网的质量。在研究气

44、缸性能和确定缸径时，经常使用负载率：摘自液气传动技术11-1：表 3-1 气缸运动载荷及载荷比阻性负载（静负载）惯性负载移动速度v100mm/s100500mm/s500mm/s0.650.50.3已知移动速度v= 0.5m/s，取=0.6 ，所以实际液压缸载荷为： F=F 0 / = 83 .3N1）确定圆柱的直径：因为气缸是双作用气缸，气缸的作用力是拉力。因此，可以得到圆柱直径的计算公式：F气缸的输出张力N；P气缸的工作压力Pa。 (P=0.55Pa)所以根据公式可以得到：D=15.87mm。按GB/T2348-1993标准四舍五入，取D=20 mm2）活塞杆直径的确定：从 d=0.3D

45、d=6 mm 估计活塞杆的直径表 3-2 活塞杆直径系列（mm）456810121416182022252832364045505653708090100110125140160180200220250280320360400气缸长度的确定：筒长S=L+B+30L为活塞行程；B是活塞的厚度。活塞厚度B=(0.6 QUOTE 1.0)D= 0.7 QUOTE 20 = 14 mm由于气缸行程L = 150mm ，所以S=L+B+30= 194mm导套滑动面长度A：一般导套滑动面长度A ，当D80mm时，可以取A=(0.6 QUOTE 1.0)d ，所以A= 16mm 。最小导轨长度H ：根据经验

46、，当气缸最大行程为L ，气缸直径为D时，最小导轨长度为：将H QUOTE 代入数据，即最小导轨长度H=L /20+D/2=16活塞杆长度l =L+B+A+ H = 196mm 。4）确定气缸壁厚：液压气动技术手册中，气缸壁厚 QUOTE 可按细管计算公式计算： QUOTE 在哪里： QUOTE 缸筒壁厚（ m ）；D缸径（ m ）；P缸径的最大工作压力（ MPa ）； QUOTE 筒体材料的许用应力（ MPa ）；气缸实际壁厚值：通用气缸计算值的7倍左右；重型气缸计算值的约20倍，然后四舍五入到标准管道尺寸。气缸壁厚强度计算验证见液气传动 QUOTE ,我们的缸体材料是45钢, QUOTE =

47、600 MPa , QUOTE = QUOTE =120 MPan为安全系数，一般取n=5 ； QUOTE 筒体材料的抗拉强度（Pa）P气缸所能承受的最大工作压力（MPa）。工作压力p16MPa时， P = 1.5p ；当工作压力p 16 MPa时， P=1.25p由此可见， 0.6 MPa的工作压力小于16 MPa ， P=1.5p=1.5 0.6=0.9 MPa=0.3mm气缸筒壁厚取整参考下表： QUOTE =7mm 。表3-3 缸筒壁厚（mm）材料圆柱直径5080100125160200250320室壁厚度钢 HT15-1378101012141616铜 A3.455788991112

48、铝合金ZL3812121414175）气缸耗气量计算：最大空气消耗率：当气缸活塞以最大速度运动时，单位时间消耗的空气量（标准大气压过低）气缸最大耗气量：Q=活塞面积x活塞速度x绝对压力常用的公式是：Q=0.046Dv(p+0.1)Q标准状态下气缸最大耗气量（L/min）D气缸内径（cm）v气缸最大速度（mm/s）p使用压力（MPa）Q= 0.046v(p+0.1)=6.44L/min根据计算参数选择气缸：由以上计算可知，如果气缸速度为0.5mm/s，则要驱动的负载为5KG。可以计算出气缸直径D为20mm，活塞杆直径为6mm。由于去皮机所需的行程比较大，所以气缸活塞杆的计算长度为196mm。通过

49、标准工况下的计算，得出气缸壁厚为7mm，耗气量为6.44L/min。由于气缸是标准件，气缸的选择是通过计算数据进行的。因为在SMC的标准件中，气缸直径为20mm时，气缸的行程为150mm、200mm、250mm、300mm。因此，在选择模型时，我们首先考虑最大的情况。由于行程为150mm，因此在选择气缸时，要求气缸的最大行程至少为200mm。因此，选型时请参考SMC的选件手册（如图3.6所示）选择所需的标准气缸。图 3.6 SMC 气缸选件手册通过查看SMC气缸选件手册，可以确定气缸型号为：CM2B-20-200K-Y7BW-2。气缸类型为：CM2标准气缸；缸径20mm；行程为200mm；圆筒

50、是耐热的（因为剥皮机在高温下工作）。3.4.2 向上机构油缸的计算与选型预选缸径考虑到上部机构要举起整个支架，它所承受的载荷约为20kg。已知运动速度v= 0.5m/s，取=0.6 ，则液压缸的实际载荷为： F=F 0 / = 333.3N。因为是举升过程，所以油缸的拉力公式为：式中：D为气缸活塞的直径；D 为气缸活塞杆的直径；P是气缸的工作压力。 (P=0.55Pa)由于气缸为双作用气缸，查阅手册现代实用气动技术，取d/D=0.30.4，本设计取d=0.3D。根据上式计算出D=21.6mm，圆柱直径圆整，所以D=25mm。2) 预选气缸行程预选行程为 120mm，因为油缸必须将导向槽抬高 1

51、15mm。根据油缸直径和行程，参考SMC油缸选型手册，油缸可以选择为：CM2B-25-125K-Y7BW-2气缸类型为：CM2标准气缸；缸径25mm；行程125mm；圆筒是耐热的（因为剥皮机在高温下工作）。3.5 换向阀的选择3.5.1 电磁阀简介气动换向阀与液压换向阀类似，分类方法大致相同。根据气动换向阀芯结构的不同，可分为：滑阀式、截止式、平面式、旋塞式和隔膜式。其中，截止式换向阀和滑阀式换向阀应用广泛；根据其控制方式的不同，可分为：电磁换向阀、气动换向阀、电动换向阀和手动换向阀，其中后三种换向阀的工作原理与相应的换向阀基本相同。液压换向阀中的阀门；按功能特点可分为：单向调节阀和换向调节阀

52、。3.5.2 电磁阀计算与选型换向阀选型步骤1）方向控制阀系列的选择应根据不同的执行机构选用不同功能系列的阀门。2）方向控制阀规格的选择选择阀的通流量应满足系统的工作要求，即阀门的通径应根据气动系统对元件瞬时最大流量的要求来计算。3）控制方式的选择应根据工作要求和气缸的动作方式选择合适的换向阀控制方式。使用电压的选择因为去皮机的气缸涉及到中停，所以我们根据电磁阀的作用来选择三位五通换向阀，然后计算耗气量。由于去皮机涉及中止，故选用三位五通中封电磁阀。耗气量计算式中：L气缸行程（m）；n每分钟往返次数；P压缩空气压力（表压），Pa；P0大气压力，Pa。然后根据公式：Qv=9.50L/min。查阅

53、机械设计手册（P22-584） ，选择：SY3320-D-M5电磁阀工作压力：0.20.7有效截面积：3.6重量：65g3.6 单向节流阀的计算和选型3.6.1 单向节流阀介绍在气动传动系统中，通过调节压缩空气的流量来实现对执行器运动速度和延迟元件延迟时间的控制方法，称为流量控制。实现流量控制的装置有很多，大致可以分为两类：一类是不可调流量控制，一类是可调流量控制。在气动系统中，流量控制一直是通过流量控制阀来实现的。气动流量控制阀主要有两种：一种是设置在回路中，控制通过回路的空气流量。此类阀包括节流阀、单向节流阀、柔性节流阀和行程节流阀。 ;另一个连接换向阀的排气口，控制换向阀的排气量。这种阀

54、门称为排气节流阀。节流阀、单向节流阀、行程节流阀的工作原理与同类型阀门中的液压阀相似。单向节流阀是一种由单向阀和节流阀组成的流量控制阀，是最常用的节流阀之一。由于常用于气缸调速，故又称调速阀。3.6.2 单向节流阀的作用及选型依据作用： 1）调整气缸活塞的运动速度；2）延时换向阀，信号屏蔽长度可调；3）气体信号传输速度的调整；4）油量的调整（如注油器）。依据：1）根据气动系统或执行器的进排气口选择；2）根据调节流圈选择；3）根据使用条件选择（如普通气动控制系统或逻辑控制系统）。查阅机械设计手册（P22-389），选择单向节流阀型号：XQ150400。直径2mm，流量范围：0115L/min。3

55、.7 三重零件的选择在气动技术中，将空气过滤器、减压阀和润滑器三个气源处理元件组装在一起，称为气动三联体，用于对进入气动仪表的气源进行净化、过滤和减压，使其达到额定供应量。乐器。气源压力，相当于电路中电源变压器的作用。空气滤清器减压阀设计轻巧，安装方便。因此与气动变送器、气动调节器等产品配套使用。如果把空气滤清器的减压阀设计成一个整体，就变成了两件式。气源处理三联体包括气压减压阀、过滤器和润滑器三部分。减压阀可以稳定气源，使气源保持恒定状态，可以降低因气源压力突然变化而对阀门造成的压力。或损坏执行器等硬件。过滤器用于清洁气源，可过滤压缩空气中的水分，防止水分随气体进入设备。该注油器可润滑机体的

56、运动部位，对不便加润滑油的部位进行润滑，大大延长机体的使用寿命。查阅机械设计手册（P22-408），选择三联型号：QLPY1-06-01-6适用于减压阀。阀门直径为：6mm；接口螺纹：G1/8；压力调节范围：0.050.63（适合减压）3.8 系统管道确定管道类型的选择1）空压机排气口至冷却器、油水分离器、储气罐、空气干燥器的压缩空气管路构成空压站管路；压缩空气由空压机输出，连接厂区车间。这部分管道构成厂区压缩空气输送管道；从车间到气动设备的压缩空气输送管道，这三种管道的输送管道应选用管道中的无缝钢管。2）硬管适用于高温、高压及固定场合。在车间围护结构内，也可以使用质量可靠的镀锌焊管，但必须通

57、过耐压试验；铜管价格昂贵，抗振能力弱，但易于弯曲和安装。 .3）软管用于工作压力不太高，温度低于70的场合。胶管拆装方便，密封性能好，但易老化，寿命短。适用于气动系统部件之间的快速接头连接。气动工具的操作位置变化很大，可以使用PU软螺旋管。4）钢管在使用前可以发黑或镀锌。焊接法兰连接用于直径超过 80 的管道。根据高温使用环境，选用硬质管材。3.9 管道计算与选择当工厂的每台气动设备对压缩空气的工作压力有各种要求时，气源系统的管路必须保证最高的压力要求。为了避免在管道中流动的压缩空气损失过多，必须限制管道的流量。管道速度或最大流量决定了管道直径的大小。管径d：（男）（5-11）式中 Q 为管道中压缩空气的体积流量， ；V管道内压缩空气的流量，一般厂区管道内压缩空气的流量为810 ，气体车间的流量可达1015 。为避免压力损失过大，将压缩空气管的流量限制在25以下。根据要求，本系统中v=10 。则根据公式（5-11）：d=8.45mm，对比选择d=9mm检查“机械设计手册”并选择PA