隔水管横焊缝自动对中装置的设计

0 毕业设计说明书设计题目：隔水管横焊缝自动对中装置的设计（机械电气部分）专业：数控技术及其应用班级：数控一班目录目录………………………………………………………………………………….1.1 第一章隔水管横焊缝自动对中装置述的概…………………………..………………….3. 第二章总体方案的设计………………………………..………………………….3. 2­1 设计任务…………………………………………………………….3. 2­2 基本工作原理……………………………………………………….4. 第三章机械部分的设计…………………………………………………………...6 3­1 V型块的模型设计………………………………………………….6. 3­2 导轨的设计………………………………………………………….7. 3­3 驱动轮装置的设计………………………………………………….93-3-1计算驱动轮所需的扭矩…………………………………….93-3-2链传动的设计……………………………………………….123-3-3减速器的设计……………………………………………….143-3-4电动机的选用……………………………………………….183-3-5联轴器的选用……………………………………………….193-3-6轴的设计…………………………………………………….203-3-7轴承的选用………………………………………………….233-3-8滚动轮的设计……………………………………………….273-3-9滚轮支承上盖的设计……………………………………….27第一章隔水管横焊缝自动对中装置的概述快速接头隔水管系列产品，是湛江市南油集团合众公司特有的为海洋石油配套的专用产品，多年来经过不断的开发和改进，已形成了完整配套的技术图纸、成熟的生产技术、工艺流程和加工制造装备，与之相应的业务熟练的工程技术队伍和技术工人队伍。新型快速接头系列产品有：＊SR­30、 SR­24、 SR­20、＊SR­16、2 SR­13 3/8系列产品。本毕业设计的目的是将合众公司原来的生产设备改为自动化的设备，并降低工人的劳动强度。本设计的主要要求：设计出一种针对＊SR­30、SR­24、SR­20、＊SR­16、SR­13 3/8 系列产品制造中，对卷制成管状板材的内横、外横能进行自动对中的装置。要求能实现管的自动对中、自动找正、定位夹紧、纵向自动行走，行走速度在0.1－3m/min之间，可以自动调节，动力为普通三相交流电动机，控制方式为随车控制形式，要求结构实用、重量轻、调节操作方便、技术优先价格合理。本设计的主要内容： 1、内外自动对中装置总体方案的确定。 2、内外自动对中装置机架结构的设计。 3、内外自动对中装置机械系统的设计。第二章总体方案的设计 2­1 设计任务设计一个装置，使两根长各 5.5m 的隔水管自动对中，并且使两管的对中精度达到：两管的轴线同轴偏差£3mm。对中点后隔水管要实现转动。 2­2 方案的选定使两根隔水管自动对中的方法有很多，经过了对具体方案的工作原理及可行性的分析，本人决定采用V型装置，其大概形状如（图2.2）所示。图2.2 1、滚轮 2、V型块 3、导轨 2­3 基本工作原理3 2-3-1总体工作原理如图2­3­1所示，该装置由Ⅰ、Ⅱ两组 V型块组成。Ⅰ组可以沿V型块下边的导轨直线移动，Ⅱ组固定，V型块下边有导轨，但是V型块与导轨相对固定不动。I组Ⅱ组图2­3­1 1、滚动轮 2、电动机 3、减速器 4、驱动轮Ⅰ、Ⅱ两组 V 型块均有 8 个滚轮和中间的一个驱动轮支承，Ⅰ组V型块下边的导轨可以实现隔水管的对接。2-3-2驱动轮装置的简要说明如图2-3-2所示，运动的传递顺序是：电动机－减速器－链轮－滚轮－隔水管4 图2-3-该图是驱动轮的安装图，大轴（上边）装滚轮与链轮，小轴装链轮，两装有圆锥滚子滚动轴承，运动由减速器接入小轴，再经过链传动传到滚轮。第三章机械部分的设计 3­1V型块的模型设计参照V型底座的零件图。1、V型块的加工方法：铸造成型 2、V型块的材料：铸钢 3、V型块的加工要求，对装滚轮部分和下底面进行精加工，加工方法由厂家自己决定，使这两部分的平面度达到IT7级，粗糙度也达到IT7级。在加工装滚轮凹槽时要使4个凹槽的位置度达到IT7级，所有螺纹孔及销孔的位置度也要达到IT7级3-2导轨的设计一、导轨的选用由工作要求承载能力较大而且能够自动补偿磨损的要求，决定选用平面三角复合型滑动导轨，参照《机械设计手册》第三卷，表28-112。其形状见图3-2-1。5 1000 图3­2­1 尺寸见表28.3-5，取A＝1000mm，B＝200mm，α＝120°。二、进行导轨的力学计算导轨的材料：选用钒钛耐磨铸铁耐磨铸铁为导轨的材料。表面热处理：在其粗加工后进行一次时效淬火处理，采用电接触加热的表面淬火，最后导轨还要进行磨削，使其表面的粗糙度达到预定的要求，取其值为0.8。硬度匹配：为了保证导轨的寿命，加工结果应该保证导轨接合面的硬度不同，此取为100HBS，三、导轨的校核查表可得铸铁的许用压强为1MPa，已知导轨的外形如上图所示，取导轨滑座共承重8t， N G 80000 10 8000=´=则滑座每侧的承重为 N G 20000 4=6 对三角形导轨设垂直斜向力为F，如图3-2-2所示，图3-2-2则有2Fcos30°=20000 3 20000 30 cos 10000=°= F ≈11500N则左侧导轨承受的压强为 MPa P 2 . 0 5 . 0 2 . 0 2 10 4 1=´´=＜1MPa依图3-2-1易知导轨右边承受的压强明显小于左边。故此导轨符合要求。3-3驱动轮装置的设计3-3-1计算驱动轮所需的扭矩如图3-3-1，所示。7 图3-3-1一、每组V型装置共有8个支承滚轮（若加上驱动轮则为9个），每个轮上的支承反力应为（√2/2G）/4（按照8个支承点算），即 8 2G F=每根管的质量约为：M=2.5t=2500kg即 N G 24500 8 . 9 2500=´=则 N F 4331 24500 8 2»´=考虑到管的外圆柱面的制造误差，有可能8个支承点存在某些支承点与管子不接触，故F应该乘以一个安全系数S，取S＝1.5，则 N FS 6496 5 . 1 4331=´=二、计算使管子转动所需的扭矩1、机械传动部分的总传动比 50= i 2、所用电动机的转速为 min 750r n=3、滚轮的运动参数8 50 750 1=w min r ＝15 min r 90 1= R mm4、管子的运动参数（按最大管计算） 381 2= R mm 54 . 3 381 90 15 2 1 1 2»´== R Rww min r 5、管子的线速度 5 . 22 60 90 15 1 1 2 2 2=´=== R R Vww s mm 此速度即就是管子自动的速度。 6、计算滚轮使管子转动所需的扭矩T 计算在1s内使管子的转动的线速度达到 10 3 2 5 . 22-´= V s m 由本设计可知，t=1s kg m 2500= 0 0= V 要求出滚轮使管子转动所需的扭矩T，可以采用动量矩定理： ) ( ) ( 0 0 T dt mv d M M=由动量矩定理可得： R V R V m m t T 2 0 2 2-=´ R V m t T 2 2=´9 1 381 5 . 22 2500 10 10 3 3 2 2--´´´´== t m T R V ＝21.5 m N·即滚轮使管子转动所需的扭矩 T＝21.5 m N·。三、对T进行校核查“机械设计手册软件版 R2.0”，可知钢­钢的摩擦系数为 15 . 0=m则最大静摩擦力 N F f 2599 8 . 9 2500 2 2 15 . 0 max»´´´=相应最大摩擦力矩 990 381 2599 10 3 2»´´=´=- R F T f f m N·而 T＝21.5 m N·＜＜ T f 故滚轮与管子不会产生相对滑动的现象。所以T符合设计的要求。 3­3­2 链传动的设计用机械设计手册软件版 R2.0 可以轻松完成链传动的设计，下面是设计的过程。 1、初始条件传递功率 0.02 kw 小链轮的转速 15 r/min 平均传动比 1可大或小0.5% 大链轮的转速 15 r/min 传动种类水平传动传动速度低速传动V＜3m/s 润滑条件由设计结果决定10 中心距条件可调载荷性质平稳载荷原动机种类电动机润滑方式人工定期润滑 2、设计结果 1 选择链轮齿数 Z 1 ,Z 2 假定链速 v＜3m/s,由表 9­8 选取小链轮齿数 Z 1 =17;从动链齿数 Z 2 =iZ 1 =1´17=17 2 计算功率 Pca 由表 9­9查得工作情况系数K A =1.3,故 Pca= K A P=1.3´0.02= 0.006kW 3 确定链条节数 Lp 初定中心距a 0 =40p,则链节数为 Lp= p a 0 + 2 2 1 Z Z+ + 0 a p (p 2 1 2 Z Z- ) 2 = p p 40 2´ + 2 17 17+ + p p 40 (p 2 17 * 17 ) 2 =97 节,取 L p =97 节 4 确定链条的节距 p 由图 9­13 按小链轮转速估计,链工作在功率曲率顶点左侧时,可能出现链板疲劳破坏。由表 9­10 查得小链轮齿数系数 Kz =( 19 1 z ) 08 . 1 =( 19 17 ) 08 . 1 =0.88;K L =( 100 p L ) 26 . 0 =( 100 97 ) 26 . 0 =0.99;选取单排链，由表 9­11查得多排链系数K p =1.0,故得所需传递的功率为 P 0 = Kp K K PcaL Z = 1 99 . 0 88 . 0 006 . 0´´ kW=0.007kW 根据小链轮转速 n 1 =15r/min 及功率 P 0 =0.007kW，由图 9­13选链号 08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由表 9­1 查得链节距 p=12.70mm。 5 确定链长 L及中心距 a L= 1000 p L p = 1000 70 . 12 97´ m=1.23m a= 4 p [(L p ­ 2 2 1 Z Z+ + 2 1 2 2 2 1 ) 2 ( 8 ) 2 (p Z Z Z Z L p--+-11 =260mm 中心距减少量Da=（0.002~0.004）a=（0.002~0.004）260mm =0.52~1.04mm 实际中心距 a ' =a­Da=260mm­（0.52~1.04）mm=259.48~258.96mm 取 a ' =255mm 6验算链速 v= 1000 60 1 1´ p z n = 1000 60 7 . 12 17 15´´´ m/s=0.053m/s 与原假设相符。 7验算链轮毂孔d k 由表9­4查的小链轮毂孔许用最大直径d max k =34mm，大于电动机轴径D=30mm, 故合适。 8作用在轴上的轴力 F p =K FP F e 有效圆周力 F e =1000 v p =1000 053 . 0 02 . 0´ N=377.36N»377N 按水平布置取压轴力系数 K FP =1.15,故 F p =1.15´377N=434N 3、链传动的尺寸参数如图3­3­2所示，名称符号小链轮数值大链轮数值单位排距 pt 14.38 14.38 mm 分度圆直径 d         69.12        69.12        mm 齿顶圆最大直径 dama 77.04 77.04 mm 齿顶圆最小直径 dami       72.67        72.67       mm 分度圆最大弦齿高 hama      4.56         4.56        mm 分度圆最小弦齿高 hami      2.37         2.37