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1、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 我國(guó)現(xiàn)如今的工業(yè)水平不斷地發(fā)展，H鋼運(yùn)用的領(lǐng)域越發(fā)廣泛，在提升和翻轉(zhuǎn)那些笨重、體積很大零件不能只靠人力去完成，為了提高生產(chǎn)效率需要設(shè)計(jì)出一種設(shè)備來(lái)解決此問(wèn)題。在設(shè)計(jì)的同時(shí)需要考慮到傳動(dòng)裝置變松以及潤(rùn)滑等問(wèn)題。 本文首先對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)提升類(lèi)型從其特點(diǎn)進(jìn)行分析到選擇，選擇出鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和液壓式提升裝置，對(duì)H鋼翻轉(zhuǎn)工作進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出符合要求的元器件如軸，齒輪，皮帶等，對(duì)部分件進(jìn)行校核，為了元件相互協(xié)調(diào)配合，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。最后設(shè)計(jì)出液壓與電氣系統(tǒng)組合，從而形成一套完整的工作體系從上升正反翻轉(zhuǎn)、制動(dòng)、下降。 提升機(jī)構(gòu)選擇形式為液壓式

2、，優(yōu)點(diǎn)是重量輕、容易實(shí)現(xiàn)調(diào)速、使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是油液對(duì)密封裝置要求比較嚴(yán)苛容易泄露。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)，優(yōu)點(diǎn)是摩擦性好、成本低。缺點(diǎn)不耐沖擊、質(zhì)量大。 關(guān)鍵詞 H鋼；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；提升機(jī)構(gòu) - IV - Design of Large Scale H Steel Lifting Mechanism Abstract China is now the level of industrial development, H steel used more and more widely in the field, lifting and turning of the hea

3、vy and large parts can not only rely on manpower to complete, in order to improve the production efficiency we need to design a device to solve this problem. At the same time the design should take into account the loose gear and lubrication problems. Based on the analysis of the types of hoisting

4、machine turn to choose from its features, choose a chain turnover mechanism and a hydraulic lifting device for H steel turning work analysis, designed to meet the requirements of the components such as shaft, gear, belt and so on, to check the part, as the components of coordination, equipment runni

5、ng smoothly. Finally, the hydraulic and electrical system is combined to form a complete system of work, from rising, reverse, braking and descending. The selection of lifting mechanism is hydraulic, with the advantages of light weight, easy realization of speed control and long service life. The d

6、isadvantage is that the oil on the sealing device requirements are more stringent, easy to leak. The turnover mechanism adopts chain type transmission, and has the advantages of good friction and low cost. Disadvantages, no impact, high quality. Keywords H steel, turnover mechanism, lifting mech

7、anism 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 課題研究的背景及意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容 4 第2章 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 5 2.1 翻轉(zhuǎn)和提升機(jī)構(gòu)采用形式的確定 5 2.1.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的確定 5 2.1.2 提升機(jī)構(gòu)的確定 7 2.2 H鋼翻轉(zhuǎn)的工作原理 9 2.3 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖 9 2.4 本章小結(jié) 10 第3章 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.1 鏈條及鏈輪的選擇設(shè)計(jì) 11 3.

8、1.1 鏈條的設(shè)計(jì)選擇 11 3.1.2 鏈輪的設(shè)計(jì)選擇 12 3.1.3 滑輪的設(shè)計(jì)選擇 13 3.1.4 潤(rùn)滑油的選擇 14 3.2 電機(jī)的選擇 14 3.3 帶傳動(dòng)及齒輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 15 3.3.1 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 15 3.3.2 V帶輪的設(shè)計(jì) 17 3.3.3 皮帶張緊裝置的選擇 19 3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 19 3.4.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 3.4.2 滾動(dòng)軸承的校核 21 3.4.3 鍵的校核 22 3.5 本章小結(jié) 22 第4章 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的液壓與電氣的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 4.1 機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 4.1.1 液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算

9、23 4.1.2 液壓系統(tǒng)的原理及元件選擇 27 4.2 機(jī)構(gòu)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 4.3 機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)工作過(guò)程 30 4.4 本章小結(jié) 31 第5章 三維模型的建立 32 5.1 建立零件 32 5.2 零件圖的裝配 32 5.3 三維模型 34 5.4 本章小結(jié) 34 結(jié)論 35 致謝 36 參考文獻(xiàn) 37 附錄A 38 附錄B 45 第1章 緒論 1.1 課題研究的背景及意義 現(xiàn)如今社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，國(guó)家不斷強(qiáng)調(diào)工業(yè)并大力投入工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展，建筑業(yè)與大型工業(yè)更是不斷發(fā)展，像大型H鋼這樣的鋼型會(huì)用到很多，所以有著大量的。注重鋼材的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)與節(jié)約

10、使用是實(shí)現(xiàn)鋼材向綠色環(huán)保發(fā)展的必經(jīng)之路。所以要大力推廣與應(yīng)用，放長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光來(lái)看H鋼的需求必然很大。 制造業(yè)是國(guó)家實(shí)現(xiàn)新工業(yè)文化的基礎(chǔ)保證。大型工件的制造體現(xiàn)了國(guó)家的工業(yè)文化水平[1]。在生產(chǎn)與制造大型構(gòu)件中，很多時(shí)候都需要大型翻轉(zhuǎn)機(jī)來(lái)改變工件的位置。 這些年來(lái)由于板材的價(jià)格上漲也帶來(lái)了很多利好，鋼材的價(jià)格也在持續(xù)上漲，同時(shí)H型鋼的市場(chǎng)也逐漸回暖，國(guó)內(nèi)與國(guó)外在H型鋼的價(jià)格差距逐漸變小，有利于國(guó)內(nèi)鋼材對(duì)外出口。 例如現(xiàn)有的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，有CL型、U型、和L型等翻轉(zhuǎn)機(jī)，但是他們都有的缺點(diǎn)就是；承載能力較低，并且翻轉(zhuǎn)的自由度單一，翻轉(zhuǎn)的角度也很單一，不能同時(shí)滿足生產(chǎn)環(huán)節(jié)中個(gè)工序的翻轉(zhuǎn)要求[2]。

11、被運(yùn)用到翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合，最常見(jiàn)的就是在焊接生產(chǎn)中，當(dāng)H鋼一面完成焊接后，這是需要將工件翻轉(zhuǎn)為了方便加工另一面。但是H鋼重量很大，只靠人力將其翻轉(zhuǎn)是很困難的，這時(shí)就需要專(zhuān)用的翻轉(zhuǎn)設(shè)備，在大量生產(chǎn)時(shí)，為了使生產(chǎn)效率提高，就需要這樣的機(jī)構(gòu)。 本次研究的課題大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)，就是為這種場(chǎng)合下產(chǎn)生的設(shè)備。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 自19世紀(jì)初期，盧森堡建立了成世界第一個(gè)熱軋H鋼生產(chǎn)線，此后H型鋼生產(chǎn)與設(shè)備都有了很大的發(fā)展，在50年代和80年代掀起兩次發(fā)展高潮。到了80年代末，世界H鋼產(chǎn)能量可以達(dá)到2000萬(wàn)噸，占世界鋼材總產(chǎn)量的3％~6％，現(xiàn)世界H型鋼軋機(jī)有將近100套

12、，存在20多個(gè)國(guó)家。下面以日本H型鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀為重點(diǎn)，初步探討國(guó)外H鋼發(fā)展的現(xiàn)狀。 日本是二次世界大戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的國(guó)家之一，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步的H型鋼的發(fā)展過(guò)程是值得我國(guó)研究與借鑒的。 到1973年日本鋼的總產(chǎn)量就達(dá)到1024.8萬(wàn)噸，其中H鋼產(chǎn)量為554.3萬(wàn)噸，H鋼占了一半還多，H型鋼結(jié)構(gòu)也因此得到了廣泛的發(fā)展與使用拿輕型H鋼舉例；在日本，輕型H鋼主要用于低層或多層廠房，公共建筑物等。這樣制造可以效率，但是對(duì)材料精度和設(shè)備自動(dòng)化也提出了新要求，輕型H鋼最適合建筑這樣的工業(yè)化住宅。 1992年日本鋼生產(chǎn)量為1040萬(wàn)噸，其中H鋼占57.8％，產(chǎn)量為600.8萬(wàn)，占型材結(jié)構(gòu)的一半以上，H型

13、鋼運(yùn)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣，甚至取代了工字鋼，使得工字鋼產(chǎn)量降為28.8萬(wàn)，僅占2.8％，這也使H鋼的質(zhì)量與技術(shù)水平得到快速發(fā)展。 1972~1992年日本累計(jì)生產(chǎn)H鋼9042.8萬(wàn)噸（出口2000萬(wàn)噸）按日本人口11000萬(wàn)計(jì)，累計(jì)人均消費(fèi)為640kg，人均年消耗32kg。 俄國(guó)與加拿大的礦產(chǎn)資源非常豐富，日本進(jìn)口來(lái)源多從這兩個(gè)國(guó)家。日本的企業(yè)用投資或者是買(mǎi)股份的形式這這兩個(gè)國(guó)家擁有很多資源，這樣也可以彌補(bǔ)一些國(guó)家本身的不足，從而的到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。 日本除了對(duì)這兩個(gè)國(guó)家進(jìn)行投資或者是買(mǎi)股權(quán)，還對(duì)很多國(guó)家分布全球，參股，戰(zhàn)略合作，合資等，這樣能更好的分散風(fēng)險(xiǎn)，降低成本，可以分享世界

14、經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)的果實(shí)，得到穩(wěn)定發(fā)展。 為了能更好的融入市場(chǎng)，日本也調(diào)整了進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，進(jìn)口一些低檔一般的原料，通過(guò)本國(guó)先進(jìn)工業(yè)加工水平進(jìn)行加工，相當(dāng)于從毛胚到成品的過(guò)程，出口世界各國(guó)，從而獲得非常豐厚的利潤(rùn)。就利用這樣的產(chǎn)業(yè)鏈日本已經(jīng)處在世界上游，加上前面所說(shuō)的對(duì)各國(guó)投資、戰(zhàn)略合作等，達(dá)到利潤(rùn)最大化同時(shí)也可以打擊對(duì)手的目的。 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)H型鋼的生產(chǎn)起步較晚，直到上世紀(jì)90年代馬鋼才能生產(chǎn)出0.2m以下的小型H型鋼，由于生產(chǎn)力不強(qiáng)無(wú)法完成量化生產(chǎn)，直到1998年才完成這個(gè)目標(biāo)?，F(xiàn)在通過(guò)國(guó)家統(tǒng)計(jì)句數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明04到14年這10年間鋼鐵的發(fā)展如圖1-1。 圖1-1 2004-

15、2014年中國(guó)型鋼產(chǎn)量走勢(shì)圖 在通過(guò)04年到14年這10年我國(guó)H型鋼細(xì)分品中產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)如表1-1。 表1-1 2004-2014年我國(guó)H型鋼主要細(xì)分品種統(tǒng)計(jì)（萬(wàn)噸） 年份 大型H型鋼 中小型H型鋼 鋼型合計(jì) 2004年 638.3 3778.0 4016.3 2005年 747.8 2664.6 3412.3 2006年 917.2 2386.1 3303.3 2007年 1014.7 2839.5 3854.2 2008年 894.1 2953.8 3847.9 2009年 947.0 4118.9 5065.9 2010年 94

16、6.5 4251.9 5198.4 2011年 1103.8 4573.2 5676.9 2012年 1132.7 4702.1 5834.9 2013年 1274.9 5745.4 7020.3 2014年 1349.5 5620.0 6969.5 從總體這10年來(lái)看，雖然在偶然存在今年產(chǎn)量不如往年的現(xiàn)象，但是總的產(chǎn)量還是在穩(wěn)步提升的，對(duì)于品種分析可看出，每個(gè)時(shí)期對(duì)于H型鋼種類(lèi)的需求也是不同的，都是在為市場(chǎng)做調(diào)整，總體來(lái)說(shuō)H型鋼的需求在不斷增加。 馬鋼是我國(guó)第一個(gè)生產(chǎn)H型鋼的企業(yè)，現(xiàn)加以介紹。 馬鋼公司H型鋼廠從國(guó)外公司引薦生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，一期工程年

17、生產(chǎn)能力60萬(wàn)噸以生產(chǎn)H鋼為主。在H型鋼的生產(chǎn)中都是由計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有三級(jí)、一級(jí)為基礎(chǔ)控制級(jí)、二級(jí)為過(guò)程控制級(jí)、三級(jí)為工廠管理控制級(jí)?？傮w來(lái)說(shuō)這是一條在我國(guó)也可以說(shuō)是世界上都十分先進(jìn)的剛型生產(chǎn)線。它的建成也增強(qiáng)了我國(guó)生產(chǎn)H鋼的技術(shù)水平。圖1-2為馬鋼生產(chǎn)的H型鋼鐵。 圖1-2 馬鋼生產(chǎn)的H型鋼材 就最近幾年來(lái)說(shuō)我國(guó)生產(chǎn)剛型的技術(shù)與水平離世界先進(jìn)水平很接近甚至可以說(shuō)是能達(dá)到。對(duì)以后來(lái)說(shuō)進(jìn)步技術(shù)，設(shè)備提升已經(jīng)不是主要目的，主要是為了滿足用戶需求才是目的，目前我國(guó)剛型型材標(biāo)準(zhǔn)只能滿足工業(yè)生產(chǎn)，國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)也無(wú)法滿足我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。同時(shí)尺寸公差，鋼鐵化學(xué)成分純凈度，表面質(zhì)量等各個(gè)方面

18、來(lái)說(shuō)，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是有一定的差距。 1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)，主要就是為了研究大型H鋼的翻轉(zhuǎn)與提升裝置兩部分。主要內(nèi)容有； 1. 查閱相關(guān)資料，了解大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、特點(diǎn)、差距基本確定研究方法及研究思路，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告； 2. 做出大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的總體方案； 3. 計(jì)算出大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)； 4. 完成大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣與液壓設(shè)計(jì)。 50 - - 第2章 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 2.1 翻轉(zhuǎn)和提升機(jī)構(gòu)采用形式的確定 2.1.1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的確定 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是將工件做沿著軸

19、做翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使工件變換有利位置更好地進(jìn)行加工[5]?，F(xiàn)在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有很多類(lèi)型可以參考，例有頭尾架式、框架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式、推舉式等，如表2-1所示翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的種類(lèi)。這些翻轉(zhuǎn)類(lèi)型都可以使用在實(shí)際不同的生產(chǎn)中，但是在我國(guó)還沒(méi)有對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)形式制定標(biāo)準(zhǔn)，只有頭尾架式有系列標(biāo)準(zhǔn)。 表2-1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)種類(lèi) 形 式 變位速度 驅(qū)動(dòng)方式 工作特點(diǎn) 頭尾架式 可調(diào) 機(jī)電 環(huán)形焊縫，運(yùn)用于軸類(lèi)和橢圓形焊件，旋轉(zhuǎn)變位 框架式 恒定 機(jī)電或液壓 用于較長(zhǎng)焊件，傾斜變位 鏈?zhǔn)? 恒定 機(jī)電 用于自身剛度強(qiáng)的工件翻轉(zhuǎn)變位 環(huán)式 恒定 機(jī)電 用于自身剛度強(qiáng)的工件翻轉(zhuǎn)變位，在大型構(gòu)件的組對(duì)與焊

20、接應(yīng)用中較多 推舉式 恒定 液壓 用于傾斜變位，裝配和焊接在同一工作臺(tái)上進(jìn)行 由工作特點(diǎn)分析，對(duì)翻轉(zhuǎn)種類(lèi)的最后三種進(jìn)行重點(diǎn)分析和選擇，作為大型H鋼的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在分析這三種形式，選擇出最合適的形式。 如下圖2-1為采用鏈?zhǔn)降姆D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所示。 1. 鏈輪 2.鏈條 3.H鋼 4.支架 5.張緊輪 圖2-1 鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圖看出，其結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，因?yàn)镠鋼用鏈條的支撐，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛且已加工，利用鏈傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)。缺點(diǎn)就是鏈條之間的焊接很麻煩費(fèi)時(shí)間，對(duì)焊接和夾具的都是有要求的。 環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式如下圖2-2所示。與鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)

21、相比環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)得缺點(diǎn)就是在翻轉(zhuǎn)同樣的H型鋼時(shí)，環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大。有點(diǎn)就是環(huán)式機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)大型鋼件的效率高。 1. 拖輪 2.支撐環(huán) 3.鈍齒輪 4.驅(qū)動(dòng)裝備 圖 2-2 環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如下圖2-3所示。推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)就是，機(jī)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)的自由度單一，每次翻轉(zhuǎn)都無(wú)法回到原來(lái)的位置，需要人工操作復(fù)位，所以翻轉(zhuǎn)效率比較低。 1. 翻轉(zhuǎn)工作臺(tái) 2.推拉式軸銷(xiāo) 3.舉升液壓缸 圖2-3 推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 綜合分析三種翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)，最后選擇用鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)。這樣提升機(jī)構(gòu)選擇的問(wèn)題就

22、解決了。 鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成主要由鏈條、鏈輪、電動(dòng)機(jī)、張緊輪等組成。 鏈條連接方式也是兩種，有片式關(guān)節(jié)鏈和環(huán)形焊接鏈。與焊接鏈做對(duì)比第一種片式的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且可靠。缺點(diǎn)是片式關(guān)節(jié)鏈條的價(jià)格比較高、并且容易生銹和近灰。鏈條本身優(yōu)點(diǎn)抗腐蝕性很強(qiáng)，摩擦性能好、且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸較小。缺點(diǎn)就是鏈條之間相連的剛度強(qiáng)度很低，在有一定的沖擊下容易損壞、不適用于高速提升。由于翻轉(zhuǎn)機(jī)本身在工作中有一定的沖擊，考慮到安全和穩(wěn)定的，最后選用片式關(guān)節(jié)鏈。 2.1.2 提升機(jī)構(gòu)的確定 提升機(jī)構(gòu)分兩種；一種為機(jī)械式，另一種為液壓式。 1. 機(jī)械式起升機(jī)構(gòu)包括： (1) 繩索卷繞式起升機(jī)構(gòu)； (2) 鏈條卷繞式起升機(jī)構(gòu)

23、。 2. 液壓式起升機(jī)構(gòu) (1) 壓缸起升機(jī)構(gòu)； (2) 壓馬達(dá)升機(jī)構(gòu)。 2.1.2.1 機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 目下圖2-4所示，新型地下垃圾桶就是典型的利用機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)作為主要提升方式作出的產(chǎn)物[6]。對(duì)于普通的垃圾桶來(lái)說(shuō)，垃圾箱的制作存在很多不足，一般垃圾都是在地邊上堆積很占空間，尤其是對(duì)于夏天蒼蠅很多更是有異味，對(duì)于城市面貌更是大大減分。它的出現(xiàn)恰恰就是解決這一問(wèn)題的它解決了，它的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省空間且清理方便、成本低、可以減輕工作人員的工作強(qiáng)度[7]。 該提升機(jī)構(gòu)有附件、省力與減速機(jī)構(gòu)。工作人員在清理垃圾時(shí)，搖動(dòng)手柄使鏈輪1轉(zhuǎn)動(dòng)。上升時(shí)利用棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，2摩擦片不發(fā)生作用；下降時(shí)

24、，2摩擦片嚙合，通過(guò)摩擦減小沖擊。鏈輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪2再帶動(dòng)滾筒5轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)將繩絞起來(lái)，拉底板5向上升起，垃圾桶放在底板上，底板上升就可以把垃圾桶提升上去。 （a）新型地下垃圾桶主視圖 （b）新型地下垃圾桶左視圖 1.2.鏈輪 3.滑輪組 4.滾筒 5.底板 圖2-4 地下垃圾桶提升機(jī)構(gòu)主視圖 2.1.2.2 液壓式提升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 平行四邊形機(jī)構(gòu)在各類(lèi)液壓升降設(shè)備被中廣泛使用，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)可以放大工作，但是頂升的工作方式。如圖2-5就是利用其結(jié)構(gòu)的特性來(lái)設(shè)計(jì)的液壓式提升機(jī)構(gòu)。 1. 提升機(jī)構(gòu) 2.航標(biāo)浮筒 3.清洗刷 1. 1號(hào)液

25、壓缸2. 2號(hào)液壓缸 3.提升滑塊 圖2-5 長(zhǎng)江航標(biāo)浮筒清洗裝置 圖2-6 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 工作臂上有很多刷子，通過(guò)刷子的工作臂在軌道上下運(yùn)動(dòng)和自身擺動(dòng)這樣就可以清洗浮筒。工作臂的上下運(yùn)動(dòng)由液壓缸的提升機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)。如圖2-6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可看出，工作臂連接在滑塊，平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)型為四邊形，可以穩(wěn)定工作。裝置由滑輪引導(dǎo)在軌道中上下升降，滑塊在垂直中心線上運(yùn)動(dòng)，這樣可以使兩液壓缸實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步。 平行四邊形提升機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)就是構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓提升機(jī)構(gòu)多用此機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降。 1. 兩種提升機(jī)構(gòu)的比較 機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件通常選擇鋼絲繩滑輪組，特點(diǎn)為提升范圍

26、比大適用于大型鋼件，缺點(diǎn)是提升結(jié)構(gòu)復(fù)雜。也有齒輪齒條組合，但這種組合只適用于提升小型鋼件。 液壓式提升機(jī)采用的動(dòng)力源是液壓，用液壓缸進(jìn)行提升。其運(yùn)行平穩(wěn)并且使用壽命很長(zhǎng)，但是由于是液壓式需要用到油液，油液容易隨溫度變化并且如果密封不好還容易出現(xiàn)泄露等等一些問(wèn)題。 機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)的提升方式為提拉式，而液壓式提升機(jī)構(gòu)的提升方式為推舉式。都有優(yōu)缺點(diǎn)當(dāng)然還需根據(jù)工作環(huán)境及要求選取。從本次研究的課題角度出發(fā)，考慮到液壓式提升機(jī)構(gòu)的裝置重量和體積相對(duì)于機(jī)械式來(lái)說(shuō)更輕也更小，并且更耐沖擊，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。前提是相同功率驅(qū)動(dòng)，還是選擇液壓式提升機(jī)構(gòu)。 2.2 H鋼翻轉(zhuǎn)的工作原理 工件在鏈條上最開(kāi)始的狀態(tài)如

27、圖2-7。重心在AB中間，當(dāng)鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候。鏈條順時(shí)針轉(zhuǎn)，重心慢慢偏離B點(diǎn)，靠近A點(diǎn)，因?yàn)榉D(zhuǎn)鋼件與鏈條的接觸點(diǎn)開(kāi)始發(fā)生變化，B點(diǎn)離開(kāi)鏈條，向左翻轉(zhuǎn)。 1. 鏈輪 2.鏈條 圖2-7 翻轉(zhuǎn)過(guò)程 如圖2-8（a）重心G偏在A的右側(cè)，如果翻轉(zhuǎn)H型鋼，就需要一個(gè)滾轉(zhuǎn)力使重心偏在A點(diǎn)的左側(cè)，來(lái)使H鋼繼續(xù)翻轉(zhuǎn)。 如圖2-8（b）此時(shí)重心G在A的左側(cè)，慣性使工件繼續(xù)翻轉(zhuǎn)，如果想要停止翻轉(zhuǎn)，需要一個(gè)阻止力需要大于慣性力，如果需繼續(xù)翻轉(zhuǎn)，需要H鋼的慣性力大于阻力矩，這樣使H鋼的重心G逐漸偏向在A點(diǎn)的左側(cè)，否則H鋼翻轉(zhuǎn)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 鏈條的摩擦力如果摩擦力足夠大，就不換產(chǎn)生大話現(xiàn)象，也不會(huì)影

28、響H鋼的翻轉(zhuǎn)。同時(shí)要求H鋼有足夠大的翻轉(zhuǎn)速度來(lái)克服打滑現(xiàn)象。但是H鋼與鏈條的摩擦離大小工作量很大而且很復(fù)雜，所以這里就不進(jìn)行計(jì)算了。 (a) H鋼重心在右側(cè) (b) H鋼重心在左側(cè) 圖2-8 H鋼翻轉(zhuǎn)過(guò)程簡(jiǎn)圖 2.3 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖 可以翻轉(zhuǎn)最大的H型鋼尺寸的為：18m6m12m，最大能承受的重量是10噸?，F(xiàn)設(shè)計(jì)大型H剛翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的布置見(jiàn)圖如下圖2-9。由于到H型鋼重量非常重也非常大，單個(gè)機(jī)構(gòu)是無(wú)法完成提升與翻轉(zhuǎn)，需要兩個(gè)或者兩個(gè)以上工作臺(tái)配合完成此過(guò)程。每一個(gè)工作臺(tái)的尺是不同的其中1與2之間的長(zhǎng)度為4m，2和3之

29、間的長(zhǎng)度為7m。個(gè)設(shè)備間都設(shè)計(jì)有輥道，每個(gè)設(shè)備都是相同的只是間隔不同，都配有制動(dòng)器來(lái)控制工作。 1.Ⅰ號(hào)翻轉(zhuǎn)架 2.Ⅱ號(hào)翻轉(zhuǎn)架 3.Ⅲ號(hào)翻轉(zhuǎn)架 4.輥道 圖2-9 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)的布置 2.4 本章小結(jié) 本章翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)就是為了解決翻轉(zhuǎn)的形式與提升形式的選擇。通過(guò)對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形式的類(lèi)型特點(diǎn)與應(yīng)用的分析最終選擇了鏈?zhǔn)教嵘问?。提升形式選擇為液壓式，最后對(duì)翻轉(zhuǎn)提升如何運(yùn)動(dòng)做以確定，做了一下機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，做到了主體確定。 第3章 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 鏈條及鏈輪的選擇設(shè)計(jì) 3.1.1 鏈條的設(shè)計(jì)選擇 1. 鏈條的選擇 如下圖3-1，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)

30、構(gòu)主要由鏈輪，鏈條，張緊裝置，通過(guò)鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)使H鋼翻轉(zhuǎn)。 圖3-1 翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 最開(kāi)始定鏈條的轉(zhuǎn)速為0.5m/s，每一個(gè)翻轉(zhuǎn)架所承受力是50kN，受力分析如圖3-2。 圖3-2 鏈條受力 計(jì)算拉力F見(jiàn)式(3-1)： (3-1) 鏈條拉力F為34355N。查手冊(cè)，選擇LH0866型板式起重鏈條?；緟?shù)如下表3-1： 表3-1 LH0866型板式起重鏈條參數(shù) 名稱 參數(shù) 相見(jiàn)節(jié)距P 12.7mm 板數(shù)的組合 66 最大拉伸載荷Q 66.7kN 2．鏈條的長(zhǎng)度 初步確定鏈條長(zhǎng)度； 考慮到鏈輪部分的

31、鏈條長(zhǎng)度沒(méi)有算入，所以取L為6200mm。 3．確定鏈條的節(jié)數(shù) 計(jì)算鏈條節(jié)數(shù)見(jiàn)式（3-2）： （3-2） 取Lp=490節(jié)。 式中：Lp 為鏈條的節(jié)數(shù)，L為鏈條的長(zhǎng)度，P 為鏈條的節(jié)距。 3.1.2 鏈輪的設(shè)計(jì)選擇 鏈輪采用整體式鋼制小鏈輪，結(jié)構(gòu)形式如圖3-3。 （a）鏈輪主視圖 （b）鏈輪左視圖 圖3-3 鏈輪結(jié)構(gòu) 參照下表3-2鏈輪基本參數(shù)。 表3-2 鏈輪基本參數(shù) 名稱 數(shù)值（mm） 計(jì)算公式 配用鏈條節(jié)距P

32、 12.7 查手冊(cè) 配用鏈條的滾子外徑d1 5.12 配用鏈條的排距Pt 6.24 Pt=3b0 分度圓直徑d 68 mm 齒數(shù)z 17 取z得17 內(nèi)徑dk 35 / 齒頂圓直徑da 77 齒根圓直徑df 63 分度圓旋齒高h(yuǎn)a 5 輪轂厚度h 11.5 輪轂長(zhǎng)度l 36 輪轂直徑dh 58 齒寬bf 3.7 表中：v為設(shè)計(jì)鏈速，n為鏈輪轉(zhuǎn)速，k-常數(shù)，50＜d＜100時(shí) k取4.8，b0為鏈板厚度查機(jī)械手冊(cè)取2.08mm。 3.1.3 滑輪的設(shè)計(jì)選擇 滑輪與軸相連接

33、配合，同時(shí)滑輪又與鏈輪配合使其轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)大型H鋼進(jìn)行翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以滑輪的設(shè)計(jì)選擇是很重要的。 因?yàn)殒湕l特殊的布置形式，要設(shè)計(jì)一個(gè)滑輪，這樣可以將鏈條拉緊，以防鏈條運(yùn)動(dòng)的時(shí)候發(fā)生接觸，這樣傳動(dòng)效率會(huì)提高很多?；喗Y(jié)構(gòu)形式如下圖3-4，滑輪設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表3-3。 圖3-4 滑輪的結(jié)構(gòu) 表3-3 滑輪設(shè)計(jì)參數(shù) 名稱 數(shù)值（mm） 計(jì)算公式 D 80 / 輪槽直徑D1 140 輪緣直徑D2 160 輪緣間寬b 30 滑輪寬B 50 / 表中：P為鏈條的節(jié)距，P取12.7mm，b為鏈條的銷(xiāo)軸長(zhǎng)，b=取27.99mm，h1為鏈條的

34、通道高度 h1取12.32mm，d2為鏈條銷(xiāo)軸直徑，d2取5.09mm。 3.1.4 潤(rùn)滑油的選擇 由于鏈條的布置形式比較特殊，選擇傳動(dòng)的形式為開(kāi)式，手工潤(rùn)滑比較困難。需將鏈條拆下，定期清洗，清洗的液體就是煤油，等鏈條的間隙都被煤油充滿后才能安裝使用。 使用潤(rùn)滑劑可以減少動(dòng)力傳到過(guò)程的動(dòng)能損失，從而提升傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑必須要有良好的滲透性，不光是潤(rùn)滑鏈條，還需要潤(rùn)滑軸與軸套，他們的間隙很小。還需要良好的粘附性，為了防止高速工作是潤(rùn)滑劑被甩出。 綜上所述選擇潤(rùn)滑油的牌號(hào)為昆侖的L-AN46，全損耗系統(tǒng)用油，因?yàn)樗拿芊庑砸埠芎?，也可作為封閉循環(huán)系統(tǒng)的潤(rùn)滑油。 3.2 電機(jī)的選擇 由

35、上一節(jié)受力分析得出鏈條的拉力為F為34295N，得選擇出電動(dòng)機(jī)型號(hào)見(jiàn)式（3-3）； (3-3) P電= 式中：η鏈為鏈條傳動(dòng)效率， 取η鏈=90%，η皮為皮帶傳動(dòng)效率， 取η皮=80%。 根據(jù)手冊(cè)，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZ160L-8作為翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)速為705r/min，額定功率為7.5kW。這種電動(dòng)機(jī)具有的有點(diǎn)就是啟動(dòng)電流小、可以頻繁啟動(dòng)、轉(zhuǎn)矩大。 3.3 帶傳動(dòng)及齒輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 3.3.1 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 由電動(dòng)機(jī)選擇得出電動(dòng)機(jī)功率P為2.3kW，窄V帶傳動(dòng)，按照每天工作10小時(shí)，重載啟動(dòng)且有載荷沖擊。 1．帶型的選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，705r

36、/min，查手冊(cè)，選擇V帶形式為窄V帶SPZ。 2. 確定計(jì)算功率 Pca 計(jì)算功率Pca見(jiàn)式（3-4）： Pca=KAP (3-4) 式中：Pca為計(jì)算功率，KA為工作情況系數(shù)。查手冊(cè)得KA=1.4，P為傳遞的額定功率。 3. 帶輪的基準(zhǔn)直徑 (1) 初選小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1 根據(jù)V帶選擇，參考手冊(cè)，選取小帶輪準(zhǔn)直徑dd1=63mm，則da1=67mm。 (2) 計(jì)算帶速 計(jì)算帶速見(jiàn)式(3-5）：

37、 (3-5) 式中：v1為主動(dòng)輪的圓周速度，n1為主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。 (3 )計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2 設(shè)計(jì)傳動(dòng)比i=1：5。 根據(jù)手冊(cè)第3卷，選取從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=315mm，da2=319mm。 4. 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 初定中心距a0，見(jiàn)式（3-6）： (3-6) 0.7(63+315)< a0<2(63+315) 264.6< a0<756 初選a0=550mm。 基準(zhǔn)長(zhǎng)度見(jiàn)式(3-7)：

38、 (3-7) = =1622.212mm 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1600mm見(jiàn)式（3-8）： (3-8) 這里還需要考慮補(bǔ)償預(yù)緊力所以： 5. 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 根據(jù)對(duì)包角的要求見(jiàn)式（3-9）； (3-9) 包角滿足要求。 6. 確定帶的根數(shù) 計(jì)算帶的根數(shù)見(jiàn)式（3-10）： (3-10) 式中：Kα為包角系數(shù)，KL 為長(zhǎng)度系數(shù)，P0 為單根

39、V帶的基本額定功率， 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，Kα取0.92，KL =1.16，P0=0.68。 取z=5根。 7. 確定帶的預(yù)緊力 計(jì)算帶的預(yù)緊力見(jiàn)式（3-11）： (3-11) 式中：m為V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量，v為帶速，z為帶的根數(shù)，Kα為包角系數(shù) Pca為計(jì)算功率，查手冊(cè)得m取0.07kg/m。 8. 計(jì)算傳動(dòng)作用在軸上的力 計(jì)算傳動(dòng)作用在軸上的力見(jiàn)式（3-12）： (3-12) 式中：z為帶的根數(shù)，F(xiàn)0為單根帶的預(yù)緊力，為主動(dòng)輪上的包角。 3.3.2 V

40、帶輪的設(shè)計(jì) 由上節(jié)V帶輪的轉(zhuǎn)速以及功率，可得出輪采用材料為；HT150鑄造。 先設(shè)計(jì)小V帶輪，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小V帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶將運(yùn)動(dòng)傳遞給大帶輪，帶動(dòng)大帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這里先設(shè)計(jì)小V帶輪，然后再設(shè)計(jì)大V帶輪。 1． 小帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算 因?yàn)閮?nèi)孔與外空的距離很小，查手冊(cè)，直徑且小于160mm，所以小帶輪采用的結(jié)構(gòu)形式為實(shí)心式，因?yàn)樾л喕鶞?zhǔn)直徑dd≤2.5d，結(jié)構(gòu)形式如圖3-5所示。 圖3-5 小帶輪結(jié)構(gòu) 小帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3-4。 表3-4 小帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值(mm) 計(jì)算公式 D 32 / d1 58 d1=(1.8～2)d Dd

41、 63 / Da 67 / B 64 B=2f+4e L 83 L=(1.5～2)d ψ 36 / 式中：f 為第一槽對(duì)稱面至端面距離，e 為槽間距。 2． 大帶輪設(shè)計(jì) 大帶輪采用的結(jié)構(gòu)形式是；孔板式。輪槽工作面不能有砂眼，氣孔。各輪槽間距的累積誤差不得超過(guò)0.8。結(jié)構(gòu)形式如圖3-5所示。 圖3-6 大帶輪結(jié)構(gòu) 大帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3-5。 表3-5 大帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值（mm） 計(jì)算公式 D 45 / d1 90 d1=(1.8～2)d Dd 315 / Da 3

42、19 / B 64 B=2f+4e L 64 B<1.5d時(shí)，L=B C 11 (1/7～1/4)B D1 259 / D0 174.5 D0=0.5(D1+d1) d0 50 d0=(0.2～0.3)(D1-d1) ψ 36 / 式中：f 為第一槽對(duì)稱面至端面距離，e 為槽間距。 3.3.3 皮帶張緊裝置的選擇 因?yàn)閂帶彈性很低且容易變形，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，在預(yù)緊力的作用下，就會(huì)產(chǎn)生塑性變形使V帶松弛，這樣預(yù)緊力降低，使傳動(dòng)效率降低。所以，需要一種裝置，使皮帶始終能處于一定的狀態(tài)，這樣的工作效率就會(huì)變得很高。這種裝置就是張緊裝置如圖3-7。

43、 圖3-7 擺架式張緊裝置 常見(jiàn)的張緊裝置有定式、自動(dòng)式或者是采用張緊輪的裝置。 在大型H鋼的翻轉(zhuǎn)提升設(shè)備采用擺架式張緊的裝置，如圖3-7。只要調(diào)整電動(dòng)機(jī)下方的螺母就能調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力。 3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 3.4.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 系統(tǒng)中有一根主動(dòng)軸，一根滑輪軸，一根空?qǐng)鲦溳嗇S，現(xiàn)在只對(duì)主動(dòng)軸進(jìn)行計(jì)算。 1． 線求軸的輸出功率P軸 軸的轉(zhuǎn)速n和軸的轉(zhuǎn)矩T。鏈條的傳動(dòng)效率η取0.98則； P軸=1.9992/0.98=2.04kW

44、 2．初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取A0=112，計(jì)算dmin 見(jiàn)式（3-13）： （3-13） 軸的最小直徑處為安裝鏈輪處，此處有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)放大6%，即 取。 3．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案如圖3-8。 (2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑與長(zhǎng)度 為了確保鏈輪的軸向定位，Ⅰ處設(shè)有螺紋，Ⅱ處設(shè)軸肩，Ⅰ與Ⅱ之間的長(zhǎng)度設(shè)定為70mm，Ⅱ與Ⅲ之間的長(zhǎng)度為50mm。 因?yàn)檩S承承受徑向力作用，

45、滾動(dòng)軸承選擇深溝球軸承。參照工作要求，由Ⅱ與Ⅲ的距離為 50mm，選擇軸承型號(hào)為6410，該型號(hào)尺寸為；5011031。由于Ⅱ與Ⅲ處有端蓋又因?yàn)楹穸鹊脑?，就取其長(zhǎng)度為51mm。 Ⅲ設(shè)軸肩，Ⅲ與Ⅳ的長(zhǎng)度為55mm，Ⅲ與Ⅳ的長(zhǎng)度為550mm。Ⅳ與Ⅴ之間的長(zhǎng)度為50mm，考慮這有安裝有端蓋、皮帶輪以及軸承，所以?、襞cⅤ之間的長(zhǎng)度為30mm，與Ⅵ的長(zhǎng)度100mm。Ⅴ處設(shè)螺紋 ，M42，Ⅵ與Ⅶ之間的長(zhǎng)度為50mm。軸的倒兩個(gè)角取45半徑為R2。 圖3-8 主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu) 帶輪、鏈輪的周向定位；選擇平鍵聯(lián)接。查手冊(cè)的，帶輪、鏈輪與軸的配合；H7/r6。軸的尺寸公差為m6。 4. 分析

46、軸的載荷分布與彎扭校核強(qiáng)度 (1) 由圖3-9可以分析載荷分布。 （a）a處的載荷 （b）b處的載荷 （c）c處的載荷 （d）d處的載荷 圖3-9 軸的載荷分布 由上圖看出B處在和最大，現(xiàn)在通過(guò)對(duì)B截面進(jìn)行載荷計(jì)算如表3-5。 表3-5 截

47、面B處的載荷計(jì)算 載荷 水平面H 垂直面V 支反力 FNH1=21608N FNH2=2409N FNV1=22435N FNV2=2565N 彎矩M MH=1385Nm MV=1475Nm 總彎矩 扭矩T T=138Nm (2) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 現(xiàn)只校核軸的危險(xiǎn)截面B處的強(qiáng)度見(jiàn)式（3-14）： (3-14) 式中：d為軸直徑，M為軸受的彎矩，T為軸受的扭矩，Ψ為校正系數(shù)，雙向旋轉(zhuǎn)Ψ取1，σ-1p 為軸許用的彎曲應(yīng)力。 查手冊(cè)，查表得σ-1p=207MPa 危險(xiǎn)截面B處軸的強(qiáng)度滿足要求。

48、3.4.2 滾動(dòng)軸承的校核 計(jì)算額定動(dòng)載荷與基本額定動(dòng)載荷的大小見(jiàn)式(3-15）： （3-15） 式中：C為基本額定動(dòng)載荷，P為當(dāng)量動(dòng)載荷，為壽命因數(shù)，為速度因數(shù)，fm為力矩載荷因數(shù)，fm=1.5～2 fd為沖擊載荷因數(shù)，ft為溫度因數(shù) Cr為軸承徑向基本額定動(dòng)載荷。 因?yàn)檩S承只承受徑向力作用，所以取P和Fr都是25KN。 查手冊(cè)得fh 取1.26，fn取0.62，fd 取1.2，ft取1.0。 查手冊(cè)，Cr取92.2KN。所以C＜Cr，選擇型號(hào)6410符合要求。 3.4.3 鍵的校核 軸上有兩個(gè)鍵，鏈輪處的鍵所

49、受力最大，故對(duì)此處進(jìn)行校核。 1. 擠壓強(qiáng)度校核 計(jì)算擠壓校核見(jiàn)式（3-16）： (3-16) 式中：T為傳遞的轉(zhuǎn)矩，k為與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h=0.58=4mm l為的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=L-b=28-10=18mm，d為軸直徑[p]鍵連接的許用擠壓應(yīng)力。 查手冊(cè)，在有沖擊載荷的情況下，p應(yīng)小于120MPa。 所以滿足要求。 2. 鍵的剪切強(qiáng)度校核 計(jì)算鍵的剪切強(qiáng)度校核見(jiàn)式（3-17）：

50、 (3-17) 式中：T為遞的轉(zhuǎn)矩，d為的直徑，b為的寬度，l為的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l是L和b相減為28-10=18mm。 查手冊(cè)和表，有沖擊載荷時(shí)p=90MPa。＜p 故滿足要求。 3.5 本章小結(jié) 本章主要對(duì)翻轉(zhuǎn)和提升機(jī)構(gòu)做出了具體設(shè)計(jì)。對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)、軸、鏈條進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算，并且也考慮到鏈條的潤(rùn)滑問(wèn)題。小帶輪采用實(shí)心形式，大帶輪采用孔板式。為了解決V帶變松的問(wèn)題選擇擺駕式張緊裝置。同時(shí)也對(duì)軸和鍵進(jìn)行了校核。 第4章 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的液壓與電氣的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1.1 液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：體積小、質(zhì)量輕

51、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化通用化等。廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域，當(dāng)前朝著與計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高集成化，低噪音的方向發(fā)展。 液壓傳動(dòng)通過(guò)液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或者是擺動(dòng)。 液壓缸的分類(lèi)有很多種下面將其進(jìn)行分類(lèi)如表4-1，這樣能更好的對(duì)其進(jìn)行分析選擇。 表4-1 液壓缸分類(lèi)及工作特點(diǎn) 液壓缸分類(lèi) 液壓缸的下級(jí)分類(lèi) 工作特點(diǎn) 單作用 單活塞桿式 單向液壓驅(qū)動(dòng)，返回行程是利用自重或負(fù)載將活塞推回 栓塞式 適于做長(zhǎng)行程液壓缸，只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重，必須有足夠

52、的剛度 伸縮式 以短缸獲得行程，用壓力油從小到大逐節(jié)排出，靠外力由大到小、逐節(jié)縮回 雙作用 單活塞桿式 單邊有活塞桿，雙向液壓驅(qū)動(dòng)，兩向推力和速度不等 雙活塞桿式 雙邊有活塞桿，雙向驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)等速往復(fù)運(yùn)動(dòng) 伸縮式 活塞伸出的順序式從大到小,空載縮回的順序相反 組合式 彈簧復(fù)位式 單向液壓驅(qū)動(dòng)，由彈簧里復(fù)位

53、 串聯(lián)式 用于缸的直徑受限制，而長(zhǎng)度不受限制處，可獲得大得推力 增壓式 大小油缸串聯(lián)組成，由低壓大缸驅(qū)動(dòng)，使小剛獲得高壓 齒條傳動(dòng)式 活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)齒條傳動(dòng)使與之嚙合的齒輪獲得雙向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 根基工作特點(diǎn)分析初步選擇雙作用單活塞桿液壓缸，液壓缸的結(jié)構(gòu)形式如圖4-1。接下來(lái)需要計(jì)算出缸筒的內(nèi)徑。 圖4-1 液壓缸結(jié)構(gòu)形式 原始數(shù)據(jù)；H 鋼重10t，翻轉(zhuǎn)架重2t，單個(gè)的液壓缸所承受的載荷為（10/2+2）/4=1.75 t，行程L=800mm提升速度0.08m/s。查手冊(cè)，擇液壓缸的工

54、作壓力為2.5Mpa。 1. 計(jì)算液壓缸的牽引力F 計(jì)算液壓缸的牽引力F見(jiàn)式（4-1）： F=F壓+F密+F慣+F背 （4-1） 一般取F密=（0.01～0.1）F壓，F(xiàn)密=0.117500=1750N。 F慣見(jiàn)式（4-2）： F慣= （4-2） 式中：G為總重力，g 為力加速度， △v為度變化量，t 為間變化量，t?。?.01～0.5）秒。 F慣==1429N F背=0

55、 F=17500+1750+1429+0=20679N 2. 計(jì)算液壓缸內(nèi)徑、活塞直徑 計(jì)算液壓缸內(nèi)徑見(jiàn)式（4-3）： D===0.105m=105mm （4-3） 查手冊(cè)，D為125mm。 3. 活塞桿直徑 在受壓時(shí) P≤5MP情況下：d?。?.5～0.55）D。 d=1250.5=62.5mm 查手冊(cè)，d=63mm。 4． 缸筒長(zhǎng)度L以及其它部位尺寸 缸筒長(zhǎng)度L以及其它部位尺寸如圖4-2。 圖4-2 液壓缸結(jié)構(gòu) 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： H≥+=+=102.5mm 取H=10

56、3mm。 活塞寬度B=（0.6～1.0）D 取B=0.8125=100mm。 導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A ，當(dāng)D＞80mm時(shí) A=（0.6～1.0）d。 取A=0.662.5=37.5mm。 隔套C=H－0.5（A+B）=103-0.5（100+37.5）=34.25 mm。 取C=35mm。 5．缸筒壁厚及其驗(yàn)算 (1) 查手冊(cè)選取缸筒外徑為；146mm。 δ=（146-125）=10.1mm (2) 壁厚校核 ==0.081mm =0.08 ～0.3 可用下列公式校核見(jiàn)式（4-4）： δ≥ （4-4） 式中：Pmax為最高工作壓力

57、，Pmax=1.52.5=3.75Mpa，δ為許用應(yīng)力，[δ]= δb/n，δb為拉強(qiáng)度，n安全系數(shù) 一般取3.5～5。 缸筒材料選為35號(hào)缸，δb=540MPa，n取4。 [δ]=540/4=135MPa ==0.0017m=1.7mm δ＞1.7mm 壁厚強(qiáng)度合格。 6． 缸底、缸蓋設(shè)計(jì)及計(jì)算 (1) 缸底采用焊接方式，如圖4-3。 圖4-3 缸底連接方式 δ1≥0.433D2 (4-5) 式中：D2為計(jì)算厚度處直徑，取D2=105mm。 δ1≥0.433105=6.2mm 焊縫應(yīng)力計(jì)算見(jiàn)式（4-6）：

58、 δ=MPa (4-6) 式中：F為缸內(nèi)最大推力，D1為缸筒外徑，d1為焊縫直徑，η為焊接效率，取η=0.7，δb為焊條材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，取n=4。 δ==13MPa MPa＞δ 焊接強(qiáng)度可靠。 （2） 缸蓋采用外螺紋連接，如圖4-4。 圖4-4 缸蓋連接方式 螺紋處拉應(yīng)力見(jiàn)式（4-7）： δ=N/mm2 (4-7) 螺紋處剪應(yīng)力見(jiàn)式（4-8）： τ= N/mm2

59、 (4-8) 式中：F為最大推力，D為內(nèi)徑，d0為紋外徑，d1為紋底徑，K為螺紋系數(shù)，一般取1.25～1.5，K1為紋摩擦因數(shù)一般取0.07～0.2,選擇K1=0.12。 螺紋使用M1404普通螺紋，查手冊(cè)d1=135.670mm。 δ=12.45N/mm2 τ=4.2 N/mm2 合成應(yīng)力δn=14.42 N/mm2 許用應(yīng)力見(jiàn)式（4-9）： δp= (4-9) 式中：δs為缸筒材料的屈服極限 35缸為320MPa，n0為安全系數(shù)，取n0=1.2～2.5。 δp=320/2=160MPa δp＞δn 螺紋強(qiáng)度滿足要求。

60、4.1.2 液壓系統(tǒng)的原理及元件選擇 1. 液壓系統(tǒng)的原理圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)共有15個(gè)液壓缸，有3個(gè)液壓缸作用是制動(dòng)，其他分三組翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，每次由兩組完成工作，由兩位兩通換向閥來(lái)完成翻轉(zhuǎn)提升液壓缸的選擇。液壓系統(tǒng)原理由圖4-5。 圖4-5 液壓系統(tǒng)原理 為了方便理解液壓系統(tǒng)各部分作用，用其以表格形式分析各部分作用，如表4-2。 表4-2液壓系統(tǒng)各部分作用 序號(hào) 名稱 作用 1 過(guò)濾器 過(guò)濾掉液體中的雜質(zhì)，降低油液污染，保證系統(tǒng)正常工作 2 液壓泵 向容積泵輸入壓力油，使泵轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩，成為液壓馬達(dá) 3, 溢流閥 控制系統(tǒng)壓力基本恒定，實(shí)現(xiàn)限壓，穩(wěn)

61、壓或調(diào)壓 4,7,8 換向閥 控制油路的通與斷，相當(dāng)于開(kāi)關(guān) 5 減速閥 降低與穩(wěn)定系統(tǒng)中磨一支路的油液壓力 6，9 單向閥 使油液只能延一個(gè)方向流動(dòng)，不許反向倒流 10 調(diào)速閥 使液壓缸流量恒定，油液與共有壓力保持不變，使變量泵與液壓缸流量匹配 11，12 液壓閥 執(zhí)行元件，使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 2.液壓元件的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的工作情況，將液壓元件列入下表4-3。 表4-3 翻轉(zhuǎn)提升機(jī)液壓系統(tǒng)的元件型號(hào) 序號(hào) 元件名稱 額定 壓力 MPa 額定流量 L/min 型號(hào)規(guī)格 說(shuō)明 1 過(guò)濾器 0.07 160 XU-A160X30FS 通徑

62、為40mm 2 齒輪泵 2.5 125 BB-B125 1500r/min 0.55KW 3 溢流閥 25 200 BG-06 通徑為16mm 4 電液換向閥 16 180 24DF3B-E16B 通徑為16mm 5 減壓閥 31.5 60 DR6DP3-50 通徑為15mm 6 9 單向閥 31.5 175 S20P 通徑為20mm 7 電磁換向閥 16 80 24DF3-E10B 通徑為10mm 8 電液換向閥 28 160 4WEH16G / 10 單向調(diào)速閥 32 100 QA-H20 通

63、徑為20mm 11 12 液壓缸 / / 自行設(shè)計(jì) / 表中所列的元件都是查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第四卷。 4.2 機(jī)構(gòu)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 控制要求 (1) 翻轉(zhuǎn)電機(jī)要求能夠正反轉(zhuǎn)； (2) 系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)； (3) 液壓泵由電機(jī)M4拖動(dòng)； (4) 翻轉(zhuǎn)過(guò)程由三臺(tái)翻轉(zhuǎn)電機(jī)的任兩臺(tái)完成，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)。 翻轉(zhuǎn)與液壓泵電機(jī)的選擇如表4-4 電機(jī)名稱 型號(hào) 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)數(shù) 翻轉(zhuǎn)電機(jī) M1、M2、 M3 YZ160L-8 380V 18A 705r/min 液壓泵電機(jī) M4 Y801-4 380V 1.5A 1390

64、r/min 2. 電氣控制線路設(shè)計(jì) (1) 主回路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)SB2，控制電路啟動(dòng)，KM1和KM2實(shí)現(xiàn)正反向翻轉(zhuǎn)，KM3控制液壓泵電動(dòng)機(jī)。 系統(tǒng)設(shè)有三組電機(jī)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)電機(jī)還有液壓泵電機(jī)并設(shè)有熔斷器保護(hù)電路FU2、FU3、FU4、FU5。 (2) 控制電路設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)SB1控制電氣的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)SB3控制提升，開(kāi)關(guān)SB4控制下降，開(kāi)關(guān)SB5控制制動(dòng)、SB6控制正轉(zhuǎn)、SB7控制反轉(zhuǎn)。 (3) 電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)回路設(shè)計(jì) 電機(jī)的啟動(dòng)有兩種方式，這里用直接啟動(dòng)的方法，另一種就是降壓?jiǎn)?dòng)，與其相比，它更好的適應(yīng)翻轉(zhuǎn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，電流小的特點(diǎn)，啟動(dòng)條件也沒(méi)有其他方式那

65、樣苛刻。在頻繁啟動(dòng)時(shí)要有獨(dú)立變壓器供電，如果沒(méi)有需要滿足下面條件； （4-10） ，可直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 (4) 繪制電氣原理圖 電器原理圖見(jiàn)附圖紙。 3. 電器元件的選擇 在電器控制中運(yùn)用到很多元器件，例如電動(dòng)機(jī)、組合開(kāi)關(guān)、接觸器、控制按鈕、熔斷器等……下面需要對(duì)其進(jìn)行型號(hào)及規(guī)格數(shù)量的選擇，如表4-4大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升電氣元件選擇。 表4-4 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)電器元件的選擇 符號(hào) 名稱 型號(hào) 規(guī)格 數(shù)量 M1、M2、M3 異步電動(dòng)機(jī) TZ160L-8 7.5KW 380V

66、705r/min 3 M4 液壓泵電動(dòng)機(jī) Y801-4 0.55KW 380V 1390r/min 1 Q 組合開(kāi)關(guān) HZ5-60/10 L02 三極 380V 60A 1 KM1 KM2 KM4 KM5、KM6 交流接觸器 CJ0-20A 額定電流20A 線圈電壓220V 5 KM3 交流接觸器 CJ0-10A 額定電流10A 線圈電壓220V 1 KR 熱繼電器 JR15-10/2 熱元件6號(hào) 整定電流1.5A 1 FU1 熔斷器 RL1-15 380V 熔斷體2A 1 FU2、FU3、FU4 熔斷器 RL1-60 380V 熔斷體40A 3 FU5 熔斷器 RL1-15 380V 熔斷體5A 1 TC 控制變壓器 BK-200 200VA 380V/220V 1 S 旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) LS2-3 10A 1 ST1、ST2 限位開(kāi)關(guān) LX4A 2 SB1、SB5、 控制按鈕 LA10 紅色 2 SB2、SB3、SB4