輪轂坯料自動(dòng)堆料機(jī)設(shè)計(jì)

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國(guó)內(nèi)堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)已有近四十年的歷史。當(dāng)時(shí)參與設(shè)計(jì)和研制的單位有：北京鋼鐵設(shè)計(jì)院、大連工礦車輛廠、北京起重機(jī)械研究所、鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)院、哈爾濱重機(jī)廠、華北電力設(shè)計(jì)院、東北電力設(shè)計(jì)院、西北電力設(shè)計(jì)院等單位。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)部分鋼廠、碼頭急需使用此類裝備。為滿足當(dāng)時(shí)的社會(huì)需要開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)早期的斗輪堆取料機(jī)。雖然當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品和現(xiàn)代產(chǎn)品在質(zhì)量上和控制水平上存在著很大的差異，但這些早期的產(chǎn)品對(duì)當(dāng)時(shí)的電力企業(yè)的發(fā)展氣到很重要的作用。 在國(guó)外，堆料機(jī)作為散裝物料裝卸機(jī)械的使用是從上世紀(jì)初期開(kāi)始的，它是由挖掘機(jī)演變來(lái)的。我國(guó)從20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始研發(fā)堆料機(jī)。經(jīng)過(guò)40余年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)堆料機(jī)的設(shè)計(jì)制造水平有了很大提高尤其是從20世紀(jì)80年代后期，計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)有限元的分析計(jì)算的使用使得設(shè)計(jì)手段得到了極大的改善。同時(shí)從20世紀(jì)80年代初期開(kāi)始到現(xiàn)在，已經(jīng)有幾十次的產(chǎn)品進(jìn)口、技術(shù)引進(jìn)、合作制造，幾乎囊括了日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、奧地利、意大利等世界上知名的散裝物料裝卸機(jī)械公司的產(chǎn)品，這些項(xiàng)目的是實(shí)施，對(duì)國(guó)內(nèi)制造商提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造水平起到了極大的促進(jìn)作用，使我國(guó)的堆料機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)生了巨大的變化。另外通過(guò)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，國(guó)內(nèi)的制造商也陸續(xù)設(shè)計(jì)制造出了性能優(yōu)良的堆料機(jī)產(chǎn)品，逐漸的滿足了國(guó)內(nèi)外用戶的需要。 國(guó)內(nèi)堆料機(jī)的發(fā)展在近五六十年里十分迅速，尤其是受國(guó)民經(jīng)濟(jì)固定資產(chǎn)投 資加速的影響，國(guó)內(nèi)的需求量增長(zhǎng)比較大，是近幾十年來(lái)少有的，主要表現(xiàn)在港 口、電廠、鋼鐵、企業(yè)的煤炭和鐵礦石的料場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，能源、原材料工業(yè)的發(fā)展也給堆料機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了十分良好的市場(chǎng)環(huán)境。市場(chǎng)需求的增加，激發(fā)了國(guó)內(nèi)制造企業(yè)對(duì)堆料機(jī)研發(fā)和創(chuàng)新的信心，特別是一些大型堆取料機(jī)的研發(fā)，提高了國(guó)內(nèi)企業(yè)自行設(shè)計(jì)制造大型設(shè)備的能力。 堆料機(jī)正向著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，設(shè)備選型更加多樣化和環(huán)?；?，產(chǎn)品配套的國(guó)際化，PLC控制和變頻器調(diào)速系統(tǒng)多元化，系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)化，并且隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的提高逐步走向世界。 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)方案的擬定 1．裁板機(jī)推料器動(dòng)力的選擇 考慮到現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境（輪轂坯料下料后有大量的銹渣，在沖擊條件下有下落）從而去除螺旋傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。因?yàn)樗鼈円笥邢鄬?duì)清潔的工作環(huán)境。帶傳動(dòng)平穩(wěn)性和精確性相對(duì)較差，去除。液壓設(shè)備功率大，輔助設(shè)備要求較高，考慮到此推料器推力不大，而氣缸具有設(shè)備簡(jiǎn)單，氣源方便的優(yōu)點(diǎn)。因此選用氣缸作為裁板機(jī)推料器的動(dòng)力 2. 料架內(nèi)堆料層數(shù)、數(shù)量、相對(duì)位置的確定 酸洗槽規(guī)格為：1.8×3(m)，輪轂坯料的垂直高度為260mm，估算輪轂坯料的重量，設(shè)計(jì)料架內(nèi)裝三層坯料，估算坯料重心，設(shè)計(jì)坯料與料架底面成11度垂直擺放，綜合空間性此角度較為合適。綜上所述，根據(jù)輪轂坯料空間幾何尺寸確定輪轂坯料數(shù)量為：第一層25個(gè)，第二層24個(gè)，第三層23個(gè)，共72個(gè)。 3. 升降機(jī)傳動(dòng)的選擇 由于要三層堆料，考慮傳動(dòng)的平穩(wěn)性，選擇螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)一般是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，或反過(guò)來(lái)將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)進(jìn)行能量和力的傳遞?；瑒?dòng)螺旋副常采用梯形螺紋，鋸齒形螺紋或矩形螺紋。矩形螺紋的特點(diǎn)：牙型為正方形，牙型角為0。傳動(dòng)效率高，但精度制造困難；螺紋強(qiáng)度比梯形螺紋，鋸齒螺紋低，對(duì)中精度低：螺紋副磨損后的間隙難于以補(bǔ)償佤修復(fù)。綜合考慮和對(duì)比各種傳動(dòng)副的特點(diǎn)及機(jī)器傳動(dòng)的要求選用矩形螺紋。 4. 升降機(jī)上推料器傳動(dòng)選擇 考慮到推料器要求傳動(dòng)速度快，平穩(wěn)的特點(diǎn)，選擇鏈傳動(dòng)作為此推料器的傳動(dòng)裝置。因?yàn)殒渹鲃?dòng)能保持準(zhǔn)確的平穩(wěn)傳動(dòng)。傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)較為緊湊。作用在軸上的壓力較小；能在高溫低速重載條件下工作。 鏈條按功用不同可分為傳動(dòng)鏈，輸送鏈，起重曳引鏈和專用特種鏈，考慮到本機(jī)器的特點(diǎn)，選用傳動(dòng)鏈。 5. 小車方案 （1）小車能在水平方向移動(dòng)并能定位到任何位置。 （2）料架能方便的安放到小車上，并且和小車相對(duì)位置要求精確。 （3）小車傳動(dòng)用螺旋傳動(dòng)，動(dòng)力為交流伺服控制電機(jī) 6. 料架輔助裝置 為了能使輪轂坯料準(zhǔn)確的擺放在料架上，設(shè)計(jì)輪轂坯料要求有導(dǎo)輥起導(dǎo)向作用。此裝置動(dòng)力由一氣缸提供。由于輔助裝置上升幅度較小，氣缸的行程要求不大，根據(jù)氣缸的特點(diǎn)，能滿足工作要求。 7．輸送時(shí)間分配 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的參數(shù)（節(jié)拍：30s/件）及各種傳動(dòng)的速度的合理性，分配時(shí)間簡(jiǎn)述如下： 第一層堆料：裁板機(jī)推料器接收到傳動(dòng)命令后用3秒時(shí)間把輪轂坯料推到升降機(jī)的待輸送狀態(tài)，停1秒鐘后用3秒返回待命位置。升降機(jī)推料器接收到傳動(dòng)信號(hào)后用5秒時(shí)間將輪轂坯料擺放到料架指定位置，停1秒后用5秒時(shí)間返回到原位置。料架輔助裝置和升降機(jī)推料器同時(shí)啟動(dòng)，用1秒時(shí)間托起，保持5秒后用1秒時(shí)間退回。小車在料架下落后啟動(dòng)，用1秒時(shí)間移動(dòng)1單元距離。到第25個(gè)輪轂坯料擺放好后小車用17秒時(shí)間快速退回到開(kāi)始位置。 第二層堆料：裁板機(jī)推料器和升降機(jī)推料器動(dòng)作和第一層堆料相同。料架輔助裝置停止工作。不同的是輪轂坯料到升降機(jī)待命位置后往上提升一單元距離，用3秒的時(shí)間提升，，然后再由升降機(jī)推料器把輪轂推到小車的指定位置。然后再用3秒的時(shí)間回退。到第49個(gè)輪轂坯料擺放好后，小車迅速回退到初始位置。 第三層推料：和第二層堆料基本相同，不同的是升降機(jī)要向上提升兩單元距離(一單元距離為輪轂壞料在升降機(jī)上擺放時(shí)的垂直高度）。到第72個(gè)輪轂壞料擺放好后，報(bào)警機(jī)報(bào)警，將料架由起重機(jī)吊起放進(jìn)酸洗槽中。 圖1.1　輸送第1-24個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖 圖1.2　 輸送第25個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖 圖1.3　輸送第26-49個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖 圖1.4　輸送第50個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖 圖1.5　輸送第51-75個(gè)輪轂的時(shí)間簡(jiǎn)單示意圖 上列圖圖表字母代號(hào)名稱： A：裁板機(jī)推料器 B：升降機(jī) C：料架輔助裝置 D：升降機(jī)推料器 8.堆料機(jī)運(yùn)作原理： （1）推料器把輪轂坯料推到升降機(jī)上； （2）由升降機(jī)上的推料器把輪轂坯料推進(jìn)小車內(nèi)。中間過(guò)程升降機(jī)要起降，由于傳動(dòng)的多環(huán)節(jié)性，控制系統(tǒng)要有自動(dòng)的測(cè)量控制信號(hào)，選用傳感器，其類似于人的感覺(jué)器官。它把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為易測(cè)信號(hào)。傳送給測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)，控制信號(hào)的處理要用到繼電器---接觸器控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)過(guò)程的邏輯性，要用到時(shí)可編程序控制器。輪轂坯料自動(dòng)輸送流程簡(jiǎn)圖如下： 　圖1.6 輪轂坯料自動(dòng)輸送流程簡(jiǎn)圖 9. 機(jī)電控制電路及程序 （1）三個(gè)電機(jī)主電路 M1為升降機(jī)上的推料器的控制電機(jī) M2為升降機(jī)上的控制電機(jī) M3為小車的控制電機(jī) KM1 KM3 KM5 為正轉(zhuǎn)繼電器 KM2 KM4 KM6 為反轉(zhuǎn)繼電器 （2）PLC外部接線圖 五、課題研究的時(shí)間分配 工作量： 1.機(jī)械圖A0圖四張 2.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份,40頁(yè) 3.文獻(xiàn)翻譯,不少于3000字 4.開(kāi)題報(bào)告一份 時(shí)間安排： 3月5日——3 月23日： 調(diào)研，查資料，完成文獻(xiàn)翻譯和開(kāi)題報(bào)告 3月24日——4月3日： 總體方案設(shè)計(jì) 4月4日 ——4月24日：機(jī)械部分設(shè)計(jì) 4月25日——5 月11日：部件及零件草圖 5月12日——5 月22日：計(jì)算機(jī)控制部分設(shè)計(jì) 5月23日——6月12日：上機(jī)繪圖 6月13日——6月19日：完成設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)，40～60頁(yè)，要求打印 6月20日——6月24日：評(píng)審、答辯 六、參考文獻(xiàn) [1]《設(shè)計(jì)大典》第四卷 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