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畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
本設(shè)計(jì)主要介紹合成革濕法生產(chǎn)線PU漿料槽升降機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，主要包括對(duì)超細(xì)纖維生產(chǎn)流程的簡(jiǎn)述，銷軸和桿的設(shè)計(jì)和校核，液壓系統(tǒng)中油箱的設(shè)計(jì)，PU漿料槽的焊接。
在我國(guó)南方的許多合成皮革工廠和一部分印染企業(yè)，往往要將漿料槽提升到一定的高度。許多工廠采用的是固定式的漿料槽，然后人工進(jìn)行加料換料，這就浪費(fèi)巨大的人力，而且給工人增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了生產(chǎn)成本。另外還有少數(shù)工廠采用了四根油缸直接舉升，這種情況雖然節(jié)省了人力成本，但故障率較大，且對(duì)油缸承載要求高，降低了油缸的使用壽命。一旦有一根油缸漏油，則整個(gè)機(jī)構(gòu)癱瘓，導(dǎo)致停產(chǎn)。
我們?cè)O(shè)計(jì)的剪叉式升降機(jī)的設(shè)計(jì)突破了這個(gè)瓶頸，只要輕輕按下開關(guān)，便能夠?qū)崿F(xiàn)漿料箱抬高到一定的高度，碰到行程開關(guān)后，自動(dòng)停止。且便于加料換料，故障率大大降低。濕法生產(chǎn)線升降機(jī)是用途廣泛的作業(yè)裝備，使頂架升高后有一定的穩(wěn)定性，較高的承載能力。本裝置除了應(yīng)用于廠礦車間中外，還可應(yīng)用于碼頭，倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所。
本次設(shè)計(jì)是我們?cè)谔と肷鐣?huì)之前對(duì)所學(xué)各科的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中占有重要的地位。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過(guò)程，我們不僅鞏固了理論知識(shí)，而且懂得了團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性，我們組成員各自認(rèn)真完成了分工，互相討論，互相學(xué)習(xí)，對(duì)我們將來(lái)的工作生活都有很大的啟發(fā)。
我們以嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度對(duì)濕法生產(chǎn)線升降機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，但由于知識(shí)水平與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤、缺點(diǎn)和疏漏，誠(chéng)請(qǐng)各位評(píng)審老師能給予批評(píng)和指導(dǎo)。
1 濕法生產(chǎn)線概述
1.1超細(xì)纖維皮革生產(chǎn)流程的簡(jiǎn)述
濕法生產(chǎn)線在超細(xì)纖維皮革生產(chǎn)中是一種較為先進(jìn)的產(chǎn)線，在我國(guó)浙江、湖北、福建等地的很多工廠中受到廣泛的應(yīng)用。它主要由八個(gè)工藝流程組成：
（1）紡絲（共熔紡絲法）
將兩種組分尼龍（PA）和聚乙烯(PE)經(jīng)過(guò)共熔和高壓處理，形成絲長(zhǎng)為52mm的纖維。
（2）無(wú)紡布制作過(guò)程
圖1-1 皮革生產(chǎn)流程
如圖1-1所示，把混棉打散，在經(jīng)過(guò)混棉，將散棉加工成薄薄的一層，鋪在連帶上面，在經(jīng)過(guò)十九臺(tái)針刺裝備的共同作用下，能夠結(jié)合在一起，使其形成厚厚的基布。
（3）定型（熱壓）
基布在熱壓處理下，定型，如上圖所示，有兩個(gè)滾輪子，基布經(jīng)過(guò)兩個(gè)滾輪的熱壓，溫度控制在80-90 C，這樣，就能夠使基布由厚變薄從而定型。
（4）烘干
（5）含浸PU（聚氨酯）
圖1-2 基布含浸PU過(guò)程
將基布經(jīng)過(guò)如圖1-2所示的九輥軋車滾輪中，其中漿料槽中盛放著PU（聚氨酯）, 使基布軟化，我們?cè)O(shè)計(jì)的升降機(jī)應(yīng)用于此流程中，且要充分使基布浸泡入PU里面，這樣才能達(dá)到預(yù)定的效果。
（6）使用10%DMF凝固PU
把完全浸泡過(guò)的基布浸入含有10%的DMF的溶液中，使PU凝固，隨后把基布經(jīng)過(guò)同樣裝有DMF的槽子里面，其中DMF的濃度依次減少，直至最后是水溶液，使PU凝固完全，同事出去DMF。
（7）用甲苯抽出PE
用甲苯消除基布里面的PE（乙烯），在加熱融化的情況下，除去PE。在此過(guò)程中，絲狀物由1條變?yōu)?00條，達(dá)到超細(xì)的效果。
（8)整理皮革
經(jīng)過(guò)上述過(guò)程后，皮革再經(jīng)簡(jiǎn)單的處理，進(jìn)入市場(chǎng)后，就能夠大致應(yīng)用在：一是經(jīng)過(guò)剖層，再經(jīng)過(guò)染色，就能夠做衣服；二是把它進(jìn)行貼膜，就能夠形成制鞋廠所需的材料，或沙發(fā)上的皮革。
1.2皮革生產(chǎn)線升降機(jī)的作用
皮革生產(chǎn)線升降機(jī)作用在工藝流程5（含浸PU）中，許多工廠采用的是固定式的漿料槽，然后人工進(jìn)行加料換料，這就浪費(fèi)巨大的人力，而且給工人增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了生產(chǎn)成本。另外還有少數(shù)工廠采用了四根油缸直接舉升（如圖1—3所示），這種情況雖然節(jié)省了大量的人力成本，但故障率較大，且對(duì)油缸承載能力要求高，降低了油缸的使用
壽命。一旦有一根油缸漏油，則整個(gè)機(jī)構(gòu)癱瘓，導(dǎo)致停產(chǎn)。
圖1-3 四根油缸舉升方案
圖1-4 新型剪叉舉升方案
假設(shè)一根油缸每個(gè)月發(fā)生故障的概率為0.9，則圖1原方案一個(gè)月內(nèi)導(dǎo)致停產(chǎn)的概率為：
P=1-0.9=1-0.6561=0.3439
若采用圖2改進(jìn)型方案，則一個(gè)月內(nèi)發(fā)生停產(chǎn)的概率為：
P=1-0.9=1-0.81=0.19
可見，通過(guò)改進(jìn)，我們將故障大大降低發(fā)生的概率，提高了工廠的生產(chǎn)效率。
綜上所述，液動(dòng)雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺(tái)整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，節(jié)省投資；可獲得缸體二倍以上的升降行程；非常適合于空間尺寸小、升降行程大的場(chǎng)合，是一種值得推薦使用的升降機(jī)構(gòu)。
2 漿料槽和頂架的設(shè)計(jì)
2.1 漿料槽的設(shè)計(jì)
2.1.1 漿料槽的作用
圖2—1 含浸流程簡(jiǎn)圖
1—漿料槽 2—定型布 3—滾輪
如圖2—1所示，漿料槽應(yīng)用于含浸流程當(dāng)中，其中盛放聚氨酯PU，對(duì)經(jīng)過(guò)其中的定型布進(jìn)行含浸作業(yè)。
2.1.2 漿料槽的結(jié)構(gòu)組成
漿料槽的結(jié)構(gòu)組成主要包括：目字型槽鋼底架（Q235）、田字形方管側(cè)架（Q235）、內(nèi)襯不銹鋼板、加熱系統(tǒng)和其上的卸料口。
2.1.3漿料槽質(zhì)量的計(jì)算
（1）漿料槽底部槽鋼的質(zhì)量 (180X70槽鋼，理論重量為23 Kg/m)
M=（3.800x2+3.514x2）x23+3.430x23+2x3.154x23
= 336.4+78.6 +145
= 560 Kg
（2） 漿料槽側(cè)壁方管質(zhì)量 （兩種規(guī)格120X50X2.5和95X50X2.5,理論重量分別為6.349 Kg/m和5.368 Kg/m）
M= (0.867x4+0.767x4+0.879x8)x6.349+(1.121x4+3.267x2)x5.368
= 59.1+86.1
= 145.2 Kg
（3）漿料槽架體上方管及四角方管質(zhì)量(規(guī)格為50x50x2,理論重量為2.933 Kg/m)
M= (4.110x2+3.267x2)x2.933+0.879x4x2.933
= 43.2+10.5
= 53.7 Kg
（4）不銹鋼板質(zhì)量 (t=1mm)
M= {x 0.910 x 0.001 x 2 + 3.267x0.931x2x0.001}
x 7.8x10kg/m
= 101 kg
（5）漿料槽中液體質(zhì)量 (密度為0.98x10kg/m)
M=
= 7137 kg
2.2 頂架的設(shè)計(jì)
2.2.1 頂架的作用
頂架用于支撐漿料槽，使?jié)L輪含浸于PU內(nèi).
2.2.2 頂架的結(jié)構(gòu)組成
由槽鋼架體和水平鋼板組成.
2.2.3 頂架的質(zhì)量計(jì)算
(1) 槽鋼(Q235)架體的質(zhì)量
M = [2.550x2+（1.180—2x0.048）x4+（0.390—2x0.048）x2+0.0680+（0.4—2x0.048）x2]x10.007kg/m +(1.017+1.064)x6.634 kg/m
= 114.8kg
(2) 水平鋼板（Q235）的質(zhì)量
M= 2.550x1.180x0.004x7.8x10kg/m
= 93.90 kg
3 連桿和銷軸的設(shè)計(jì)及校核
3.1連桿組的設(shè)計(jì)原理
圖3—1 連桿組設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)圖
如圖3—1所示，升降機(jī)桿件部分的原理如下：液壓系統(tǒng)1給出動(dòng)力，傳遞到桿2處（桿2和桿3由銷軸鉸接），由桿2推動(dòng)桿3向左移動(dòng)，由于桿的長(zhǎng)度不變 ，左邊的兩根桿是繞定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的的。所以，在此機(jī)構(gòu)的作用下將漿料槽頂起。
計(jì)算自由度，作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：
圖3—2 連桿組運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3—2 看出，此機(jī)構(gòu)共有3個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，4個(gè)低副，即：
活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目 n=3
低副的數(shù)目 P =4
高副的數(shù)目 P =0
自由度的數(shù)目 F = 3n-（2P+P）= 3x3—2x4 = 1
可見此機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)相等，故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，能夠?qū){料
槽舉起來(lái)。
3.2 銷軸抗剪切強(qiáng)度與連桿抗彎曲強(qiáng)度的校核及其材料的選擇
3.2.1 對(duì)桿組進(jìn)行受力分析
（1）計(jì)算總載重在六根連桿上的分布
總載重M = M+ M+ M+ M+ M+M+M
=560+145.287+53.71+100.9+7137+114.8+93.88
=8203kg
如圖3-1，總載重在桿2上的分布重力為
T1 = g = 20500N
（2）如圖3—1對(duì)連桿組連桿整體進(jìn)行受力分析:
圖3—3 桿組受力分析圖
如簡(jiǎn)圖3—2 所示，T1=T2=20500N
機(jī)構(gòu)整體平衡，
X方向上合力為零 ： =0，
Y方向上合力為零 ： =0。
得： N1=N2=T1=20500N
P1=P2
其中，N1為地面對(duì)桿3的支撐力，
N2為地面對(duì)桿2的支撐力，
P1為側(cè)壁對(duì)桿3的支持力，
P2為油缸對(duì)桿2的推動(dòng)力。
（3）對(duì)桿2進(jìn)行受力分析，
圖3—4 桿2受力分析圖
由靜力平衡方程，將力T1,P,P2,N2對(duì)O點(diǎn)取矩，得：
= 0
即： T1 x L x cos —P x L/2 x sin =0
得： P=2Tcot
由上式可知，在最小時(shí)，即頂架位于最低點(diǎn)時(shí)，銷軸所受的剪切力P最大 。由
設(shè)計(jì)圖得：=13
得，P=179545N
3.2.2 銷軸材料的選擇及對(duì)其的剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核
（1）銷軸材料的選擇
銷軸所用材料為45鋼，為中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。冷熱加工性能良好，且價(jià)格低，來(lái)源廣。
45鋼淬火溫度在A3+50C，因?yàn)榇阃感缘?，故?yīng)采用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水后，應(yīng)該淬透，如果工件在鹽水中冷透，就有可能使工件開裂，這是因?yàn)楫?dāng)工件冷卻到180C左右時(shí)，奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過(guò)大的組織應(yīng)力所致。因此，當(dāng)淬火工件快冷到該溫度區(qū)域，就應(yīng)該采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握，須憑經(jīng)驗(yàn)操作，當(dāng)水中的工件抖動(dòng)停止，即可出水空冷。另外，工件入水不宜靜，應(yīng)作規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
45鋼參數(shù)：
[]=155 MPa， C含量：0.37%—0.45%，
Si含量：0.17%—0.37%， Mn含量：0.50%—0.80%，
淬火溫度：840 C水，獲得馬氏體鋼。
回火溫度：600 C水油，以獲得回火索氏體。
（2）銷軸剪切強(qiáng)度進(jìn)行校核
如下圖3—5所示，銷所受的剪切為雙剪切，
=[]=155 MPa
P為主動(dòng)桿1作用在銷軸上的力，
d為銷軸的直徑，
為銷軸所受實(shí)際剪切應(yīng)力
得：d35mm
所以，取d=50mm，能夠滿足剪切強(qiáng)度要求。
圖3—5 銷軸桿組鉸接圖
3.2.3 對(duì)桿2進(jìn)行材料的選擇及抗彎強(qiáng)度校核
（1）桿2材料的選擇
桿件材料選擇Q235鋼，等級(jí)A。
Q代表材料的屈服度，235為屈服值。
含C：0.12-0.20%
含Mn：0.30-0.70%
含Si：不大于0.30%
含S：不大于0.045%
含P：不大于0.045%
抗拉強(qiáng)度 ： =375—460 MPa
具有良好的塑韌性和焊接性能，冷沖壓性能，強(qiáng)度好，廣泛應(yīng)用于一般要求的零件的焊接結(jié)構(gòu)。
（2）對(duì)桿2進(jìn)行抗彎強(qiáng)度校核
將T P2 P N2在平行于桿的方向與垂直于桿的方向分解,如圖3-6所示，
圖3—6 桿2受力分解圖
F1 = Tcos13= 20000N
其中，T1為 頂架對(duì)桿2的壓力，
F1為 T1沿垂直于桿2方向的分力。
F2 = Pcos77= 40000N
其中，P為 銷軸桿2的擠壓力，
F2為 P沿垂直于桿2方向的分力。
F5= F3—F4 = P2 sin13—Nsin77=20000N
其中，P2為 油壓缸對(duì)桿2的推力，
N2為 地面對(duì)桿2的支撐力，
F3為 P2沿垂直于桿2方向的分力，
F3為 N2沿垂直于桿2方向的分力，
F5為 P2、N2沿垂直于桿2方向的合力。
圖3—7 桿2垂直于桿方向受力簡(jiǎn)圖
剪力彎矩方程為：
Fs=-F1 （0
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碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁、高鎳合金
雙U邢或X形
(2) 焊前清理
焊接時(shí)，氬氣只起機(jī)械保護(hù)的作用，對(duì)焊件與填充金屬表面的油、銹及其他污物非常敏感，如清理不當(dāng)，焊縫中很容易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。焊前必須認(rèn)真清理，徹底除去填充金屬、焊件坡口面、間隙及焊接區(qū)表面上的油脂、油漆、涂層，以及加工用的潤(rùn)滑劑、氧化膜及銹等。常用的焊前清理有化學(xué)清理和機(jī)械清理兩類。
6.2.4.2焊接參數(shù)的選擇：
鎢極氬弧焊的焊接參數(shù)主要有焊接電流、電弧電壓、焊接速度、鎢極直徑及端部形狀、噴嘴直徑和氣體流量、噴嘴至焊件表面的距離和焊槍傾角等。
(1) 焊接電流
焊接電流是決定焊縫熔深的最主要焊接參數(shù)。焊接電流根據(jù)所要求的焊道熔深和鎢極所能承受的電流來(lái)選擇。
根據(jù)使用要求，查手冊(cè)得正接電流為2—15A。
(2) 電弧電壓
電弧電壓是決定焊道寬度的主要參數(shù)。在鎢極氬弧焊中采用較低的電弧電壓，以獲得良好的熔池保護(hù)。電弧電壓與鎢極尖端的角度有關(guān)。鎢極端部越尖，電弧電壓越高，常用的電弧電壓范圍為10—20V。
(3) 鎢極直徑和端部形狀
鎢極直徑的選擇取決于擬采用的焊接電流種類、極性及大小。同時(shí)鎢極端部尖度對(duì)焊
縫的熔深和熔寬有一定的影響。
根據(jù)要求，查設(shè)計(jì)手冊(cè)得尖端直徑為0.125mm，尖端角度12
(4) 焊接速度
鎢極氬弧焊的焊接速度按焊件厚度和焊接電流而定。由于鎢極所能承受的電流較低，
焊接速度通常在20m/h以下。
(5) 焊接傾角
焊槍傾角、填充絲與焊件表面的夾角對(duì)于保證接頭質(zhì)量很重要。角接接頭的手工和自動(dòng)鎢極氣體保護(hù)焊時(shí)，焊槍、填充焊絲和焊件保持的相對(duì)位置如圖所示。
圖6-2 角接手工焊
7 剪叉式升降機(jī)的日常維護(hù)
(1) 每天開動(dòng)機(jī)器前檢查各機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，如出現(xiàn)較大振動(dòng)，需要立即停機(jī)，防止發(fā)生事故?？梢詸z查連桿組是否發(fā)生斷裂、彎曲變形，檢查滾輪是否偏離導(dǎo)軌，軸承是否失效。
(2)每天對(duì)機(jī)器進(jìn)行衛(wèi)生清掃，保證導(dǎo)軌干凈通暢。
(3)每周對(duì)軸承、銷軸進(jìn)行潤(rùn)滑，傳動(dòng)部分應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑油，確保工作要求。對(duì)易損件必須經(jīng)常檢查、維修或更換，特別是經(jīng)常震動(dòng)的零件，如回轉(zhuǎn)支承、升降臂連接螺栓應(yīng)進(jìn)行檢查是否松動(dòng)，如有松動(dòng)必須及時(shí)擰緊。
(4)每天檢查升降機(jī)齒輪泵的工作狀況，如果齒輪泵出現(xiàn)噪聲，首先考慮氣穴現(xiàn)象，可以將齒輪泵浸入液壓油中以利吸油，或?qū)⒂拖涓咧谩Ｆ浯?，考慮軸承振動(dòng)，須將齒輪泵拆卸更換軸承。
(5)嚴(yán)格執(zhí)行交接班制度 交班司機(jī)停放機(jī)械時(shí)，要保證接班司機(jī)檢查時(shí)的安全和檢查到準(zhǔn)確的油位。系統(tǒng)是否滲漏、連接是否松動(dòng)、活塞桿和液壓升降機(jī)膠管是否撞傷、液壓升降機(jī)泵的低壓進(jìn)油管連接是否可靠、油箱油位是否正確等，是接班司機(jī)對(duì)液壓升降機(jī)系統(tǒng)檢查的重點(diǎn)。
(6)經(jīng)常檢查所有的電線、電纜有無(wú)損傷。要及時(shí)的包扎和更換以損傷的部分。
(7)遇到電動(dòng)機(jī)有過(guò)熱現(xiàn)象要及時(shí)停車，排除故障后再繼續(xù)運(yùn)行，電機(jī)軸承潤(rùn)滑要良好。
(9)各控制箱、配電箱等經(jīng)常保持清潔，及時(shí)清掃電器設(shè)備上的灰塵。
(10)各安全裝置的行程開關(guān)的觸點(diǎn)開關(guān)閉必須可靠，觸點(diǎn)弧坑應(yīng)及時(shí)磨光。
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