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長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)紙
開(kāi)題報(bào)告
一、設(shè)計(jì)題目:
輪轂坯料自動(dòng)堆料機(jī)設(shè)計(jì)
二、課題研究的目的和意義
堆料機(jī)是一種專(zhuān)門(mén)用于堆存煤炭、礦石、沙石等松散物料的高效機(jī)械。按照用途劃分,堆料機(jī)可以分成混勻式堆料機(jī)和堆存式堆料機(jī);按卸料臂形式的不同可以分為固定臂式和旋轉(zhuǎn)臂式兩種。懸臂式混勻堆料機(jī)是一種連續(xù)、高效的顆粒狀物料裝卸傳輸機(jī)械,是現(xiàn)代化工業(yè)大宗散裝物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備,它主要應(yīng)用于鋼鐵冶金、港口、碼頭、建材水泥、礦山等行業(yè)的原料儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)混配原材料之用,實(shí)現(xiàn)煤炭、礦石粉等散裝物料的混勻、堆取等連續(xù)作業(yè)。智能化的堆料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)意義很大,不僅能夠避免一些工業(yè)事故,更能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。
三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
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(chē)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(lèi)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?chē)?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)?;a(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??;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(zhuān)用特種鏈,考慮到本機(jī)器的特點(diǎn),選用傳動(dòng)鏈。
5. 小車(chē)方案
(1)小車(chē)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(chē)上,并且和小車(chē)相對(duì)位置要求精確。
(3)小車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chēng):
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(chē)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(lèi)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(chē)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)
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[2]《機(jī)電傳動(dòng)控制》》(第三版) 鄧星鐘主編 華中科技大學(xué)出版社
[3]《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》 主編:廈門(mén)大學(xué) 黃長(zhǎng)藝 清華大學(xué) 嚴(yán)普強(qiáng) 機(jī)械工業(yè)出版社
[4]《機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)》 徐志毅主編 上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社
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[6]《現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 北京出版社
[7]《機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
[8]《機(jī)械工程圖學(xué)》 主編 侯洪生(吉林大學(xué)) 科學(xué)出版社
[9]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 寇尊權(quán)主編 吉林科學(xué)技術(shù)出版社
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