掘进机截齿三向力测试实验台设计
购买设计请充值后下载,资源目录下的文件所见即所得,都可以点开预览,资料完整,充值下载可得到资源目录里的所有文件。【注】:dwg后缀为CAD图纸,doc,docx为WORD文档,原稿无水印,可编辑。具体请见文件预览,有不明白之处,可咨询QQ:12401814
利用一种新的冲模磨损试验方法体系测试对基本材料磨损性能的影响关键字:U/AHSS,冲压,冲模磨损试验,冲模材料,涂层摘要:冲压超/高强度钢板时在接触面的压力不均匀,正因为这个原因会产生很高的磨损率和回弹,为了防止冲压模具对零件的磨损影响, 采取了各种各样的防护措施提出例如:改进涂料的选择,表面改进除了利用新模具材料包括铸造,冷冲压的工作工具,粉末冶金工具钢。一种新的、滑球类型的测试系统成熟的复制到了实际冲压生产的条件,包括接触压力状态,滑动速度的快慢和连续的以及新的接触(没有与模具接触的冲压表面)。垂直加工中心,具有垂直和正常的轴向力,传感器安装在其主轴,被用来产生接触压力和控制运动在冲压样品材料上的未接触表面的压力。一些模具材料使用有涂层或表面未刷漆的条件进行测试,对不同的AHSS和不锈钢板材在一定的负荷、滑动速度、润滑情况进行测试。本文简要介绍了试验系统及实验方法,并给出了耐磨损性能四个不同的基板材料即DC 53, SKD 11, DRM 3, DRM 51涂以同样的热扩散(TD)技术的涂层。在所有的模具标本中对一种先进的高强度冷级双向钢板进行测试承受的压力是600MPa。介绍板材在冲压过程中发生的磨损是不希望产生的和难以预测的。它直接影响到成形性的部分和表面质量,使成本增加和延迟造成生产损失,AISI D2模具材料成为一种被广泛采用的工具钢应用在冲压成形的产业。然而,它被发现是不适合先进的高强度钢冲压(展现出等级(DP,TRIP,等等)因为过度磨损,韧性的问题。好几次一直试图找到对模具耐磨性的解决方法,包括开发不同的模具材料,涂料和表面强化工艺。不同的磨损状态根据不同丰富的冲压磨损试验方法开发不同的应用软件。然而,他们要么不能反映实际冲压件条件或要求特殊的、粗笨的昂贵的准备工作,不适用小空间,像是实验室环境。例如,在pin-on-disk测试Rabinowicz1995年,Blau和Budinski 1999年、模具材料(一个非常小的形状)是在与同样的工件表面(金属板材)整个过程中,测试时间不真实地代表实际冲压零件运行情况,因为在每个冲压过程中模具材料会不停地接触新的板料表面(即,新接触的表面)。此外,相对于实际的冲压条件下,接触表面面积为在实验台上很小。SRV (Schwingung Reibung Verschlei: 往复式的摩擦磨损)测试仪是一种多种构造的小型的测试形式。同样的冲压表面,金属板材的磨损在接触的期间整个测试Wan et al. 1995; Hardell 2007.同样的,抗扭抗压实验(TCT) Lenard, Medley, 和 Schey 1996; Costello and Riff 2005 基于重复接触轨道在同一片材表面,它被发现适合比较测试变量(比如润滑剂)而不是获得绝对测量磨损Dalton 2002。同样,在负载扫描仪测试中, 一个定置试验圆柱体被使用作为一个工具样本,这是与另一个旋转的圆柱体有联系的金属板材的磨损。Podgornik, Hogmark, and Pezdirnik 2004 在这项测试中,同样的接触表面反复被扫描在每个周期;然而,在真正的冲压操作模具/冲压机在不断接触从未接触过的空白的表面。另一方面,其他磨损试验测试就像(a)拉拔工艺 Attaf et al. 2002; Boher et al. 2005(b)U型弯管/深冲压Sato 和 Besshi 1998; Schedin 1994; Nilsson, Gabrielson, 和 Stahl 2002(c)去表面Schedin 1994; Jonasson et al. 1997; Hortig 和 Schmoeckel 2001(d)拉深压边筋Sanchez1999(e)结合拉拔和挤压Dalton 2004(f)在一定的弯曲度的带状压力Schedin 1994; Eriksen 1997是更能代表实际的冲压条件。然而他们冗长(例如,15-70公里带状材料长度是必须的结合拉拔、剥去拉伸试验) 昂贵的,并且要求特别的安排就像特别的狭缝线圈、大型测试领域和额外的设备液压钳夹,印刷机,卷取机 / 完全卷取机等。随着越来越多新的需求轻质材料引入到汽车的身体组件、更新和替代冲压材料、涂料、表面处理、改进、润滑油成为必要确保模具寿命延长,减少成本的费用和提高产品的质量。准确、快速测试所有可能的组合冲压材料,涂覆及表面处理使用现有的耐磨试验方法并不是可行的从时间、成本和可靠性上来说。本研究的主要动机是建立一个测试系统,提供可靠的结果,在快速地模拟/控制参数高达可能真正的条件。测试系统提出了消除重复接触通过持续去除表面问题没有新的/通过表面金属板材工具/冲压样品对表面产生的影响。提出了一项研究的结果关于不同的基板材料的效果,最近推出了工具钢常规工具钢DC 53,进口SKD 11(等价的1.2379 AISI D2 / DIN),冷锻造工具刚DRM 3 DRM 51、对模具磨损冲压条件下DP 600造成了金属板材的抗磨损能力。测试系统,实验条件,模具材料、详细介绍了金属工具板材的性质。实验测量和计算结果描述,根据结论和建议讨论未来的发展方向。测试形式另一个冲压磨损试验方法体系在发展迅速的前提下可以准确的评估磨损性能来选择模具材料,发现新的冲压件材料。早期的设计和比较现有的冲压磨损试验方法方式进行了讨论,作者的研究Cora, Usta, 2007,简单介绍了最新的测试系统如下:这套冲压磨损试验方法体系是基于使用的精密和得到控制垂直运动的加工中心(Haa VF-3 CNC)x,y,z轴线上(没有主轴旋转)。一个称重传感器装在通过主轴固定器上测试冲压样品的磨损程度。AHSS未加工薄片用夹具固定在了X-Y轴的冲压台上。CNC是一个冲模精确冲压样品和单向的加工/清洁AHSS上未加工的金属板材的一种控制程序。正常的是发生在和摩擦力冲压,未加工表面记录时的测试。图二显示的是冲压样品尺寸和一个实际的图片和穿轨道未加工的金属板材。实验程序和测试材料在每个冲压测试样品在2.2公里跟踪下正常重量的平均距离滑动速度与220N 0.33m/s利用上述系统。DP 600(双向,600MPaUTS)未加工的金属板材330x330x1mm被用于测试。化学对模具和未加工金属板材测试涂层材料硬度的组合, 在冲压未加工金属板材的硬度的程度见表格1到表格4.DC 53冲压样品在1030C下进行淬火,然后回火1小时在550C温度下。应用;热处理后冲压样品经过机加工,最终尺寸通过热处理(TD)镀膜工艺。TD样品一个热处理后再镀膜工艺的改进性能。最后的程序是为零件的样品抛光。实验结果以及分析冲压样品的性能评估基于以下衡量(1)质量损失,(2)表面轮廓(粗糙度)(3)微观的评价。信息有关表面接触表面粗糙度、冲压样品(Ambios XP-1, Ambios Tech., CA), 一种表面抛光仪。所有的测量随着测试在正常的范围内变化。3至6个月的数据显示接触表面的显微组织试验材料之前和之后的测试结果。滑动方向在接触上是无法以确认的表面在 DRM 3 样本上除过几乎不能看得见轨道。具体的磨损率(k)用来评估耐磨损性能。它的定义是如下:k=v/s*FnV代表耐磨性,s代表滑动距离,Fn应用正常负荷,代表具体的磨损率(mm3 / N.m)。明确的磨损速率测试样品图7给出。较小的值代表更高的磨损阻力和可以推断出冲床关于执行DRM 3、和DRM 51是相类似的,这略高于DC 53,略小于SKD 11。对重复目的,三次重复进行的检验DC 53样品。从反馈中获得真实的结果在图7中加以描述,其他的方案没有重复进行。该涂料没有完全从基材上去掉在重复测试后,更说明了了测试结果的一致性。这个测试是我们所有测试中的一项测试。不同基质硬度的影响DC 53材料,效果不同的涂料类型对DC 53板上耐磨材料进行了试验研究 Cora 和 Ko. 2008a,b。总体上来说,增加质量损失在预想着着同样的材料随着接触正常的力量/应力得出了结合基体材料测试涂料类型前就表现的更好测试样品。表5和6显示平均平方表面粗糙度值,然后才能实验。同样,图8描绘表面平均的变化粗糙度值(Ra)用误差线。平均和以及平方根在变化趋向粗度数值是相同的,而且这在大部份的情形下是一种预期的情形。表面粗糙度值(Ra,Rq)为冲模样品接触面进行了改善当比较了表面粗糙度值和以前的测试结果之后。在测试审查中验证了改进的表面粗糙度的时候摩擦系数的变化。特别是,摩擦系数样品SKD 11冲压样品作为测量0.04(平均值)。人们注意到的摩擦系数随着负荷而增加。摩擦系数的稳定性可以被解释为板材上表面材料的移动的程度。SKD 11是日本的标准金属工具材料被人们知道作为与AISI D2(DIN 1.2379)等价的材料。它一直是最常用的工具在寒冷的冲压钢铁材料的成型、落料、修剪,和校准在过去的三四十年。当形成先进的高强度钢,使用D2作为一种工具/模具材料问题造成过多材料表面质量缺陷因为过度磨损的问题。其他经常遇到的问题如缩短刀具寿命,工具的意外损坏,生产损失的出现。这些问题为钢模材料和表面处理技术在工业中替代选择开始了探索。一些合金钢和制成粉状的生产工具钢的发展为增长的工具寿命,减少的磨耗问题。作为以前的研究报告的作者Cora和Koc 2008a D2是在冲压测试中没有涂层保护磨损最少的工具钢模具材料的选择。与不耐磨的性能相反,D2工具钢,扩展工具的磨损寿命涂保护层增加其寿命Miller 2008. 类似的改善性能用于SKD 11样品在测试之后。可接受的上限的具体磨损工程滑面速度为1x10-6 mm3 /m.N。所有的测试样品表现良好和给出的数值相比较van der Heide et al. 2006.总结及未来研究基本材料的影响对冲压模具耐磨程度通过四种不同的钢抵抗先进的高强度钢板DP 600。该测试系统能够快速、性价比高、可靠的磨损阻力评估,特别是对冲压使用的材料进行先进的高强度钢板材测试。实验结果表明,组合基体材料及涂层技术应用它能显著地改变的耐磨性,表面未刷漆的性能材料。最佳的硬度涂料基体材料技术应用是其它重要的因素绩效的提升。可以见表3、基质硬度值不同测试材料从57到62,然而,对测试的冲压样品进行分析,两个的优缺点是难以区分的。它也是一个值得采用涂料测试材料的性能明显提高前一个测试阶段的经验。应用TD涂料,两次独立的过程,热处理前和镀膜工艺。毕业设计(论文)任务书学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学生姓名王明欣学 号0601013126设计(论文)题目掘进机截齿三向力测试实验台设计内容及要求:掘进机属于多功能的煤矿井下重大设备,广泛应用于煤矿巷道、城市地下隧道和多种采掘工作面的掘进。截割头是掘进机直接参与截割的工作装置,是整机工作性能的综合体现,是直接决定整机工作的可靠性、经济效益和生产率。完成主要内容及要求:1、研究掘进机截割装置的基本结构和工作原理;2、根据设计任务,完成总体方案论证及设计;3、完成测试实验台的动力系统、传动系统和执行装置的设计;4、完成一篇相关内容英文文献的翻译;5、撰写毕业论文。进度安排: 第12周:收集相关资料,调研国内外研究现状,完成开题报告;第34周:完成总体方案论证;第512周:完成测试实验台的动力系统、传动系统和执行装置的相应图纸绘制;第1314周:撰写毕业论文,准备毕业答辩。指导教师(签字):年月日学院院长(签字):年月日开题报告题目名称掘进机截齿三向力测试实验台设计题目来源A题目类型2导师姓名学生姓名班级学号专 业机械设计制造及其自动化一、课题背景和意义掘进机分为两种:开膛式掘进机和护盾式掘进机。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进,工作机构中的切割头不断破碎岩石,并将碎石运走。截齿是一种加工的道具,主要用于煤矿开采和巷道、隧道、地面开沟等工程的掘进。是掘进机上易破损的主要部件,需要测量截齿在工作时所承受的力。本课题是掘进机截齿三向力测试实验台用来测试截齿在工作过程中所承受的力,对于改进截齿的形状和材质以及刚度、强度的要求以及收集整理数据都有一定的作用。二、国内外研究现状近年来,随着我国煤炭行业的快速发展,与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见中,在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中,都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节,国家的方针是:采掘并重,掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件,也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展,国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面,使年消耗回采巷道数量大幅度增加,从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线,也称为煤巷综合机械化掘进,在我国国有重点煤矿得到了广泛应用,主要掘进机械为悬臂式掘进机。我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于20 世纪60 年代,以3050kW 的小功率掘进机为主,研究开发和生产使用都处于试验阶段。80 年代初期,我国淮南煤机厂(现重组为凯盛重工)引进了奥地利奥钢联公司AM50 型掘进机、佳木斯煤机厂(现隶属于国际煤机)引进了日本三井三池制作所S-100 型掘进机,通过对国外先进技术的引进、消化、吸收,推动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于70 年代的水平,设备功率小、机重轻、破岩能力低及可靠性差,仅适合在条件较好的煤巷中使用,加之国产机制造缺陷,在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作,积极研制开发了适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近30 年的消化吸收和自主研发,目前,我国已形成年产1000 余台的掘进机加工制造能力,研制生产了20 多种型号的掘进机,其截割功率从30kW 到200kW ,初步形成系列化产品,尤其是近年来,我国相继开发了以EBJ-120TP 型掘进机为代表的替代机型,在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能够满足国内半煤岩掘进机市场的需求,半煤岩掘进机以中型和重型机为主,能截割岩石硬度为f68,截割功率在120kW 以上,机重在35t 以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进机以煤科总院太原研究院院生产的EBJ-120TP 型、EBZ160TY 型及佳木斯煤机厂生产的S150J 型三种机型为主,占半煤岩掘进机使用量的80以上。然而,国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主,重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段,但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展,煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展,新集能源股份公司、新汶矿业集团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、英国MK3 型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。虽然三一重装去年推出了国内第一台EBZ200H 型硬岩掘进机,但国产重型掘进机与国外先进设备的差距除总体性能参数偏低外,在基础研究方面也比较薄弱,适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立,没有完整的设计理论依据,计算机动态仿真等方面还处于空白;在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统等核心技术方面有较大差距。一、 三、课题主要内容用于刀形齿实验的实验台。它是有龙门刨床改制成的,有两个垂直刀架,截齿的水平进给、垂直进给动作以及工作台的往返运动,分别由液压缸驱动,而且速度可调。实验台的测试系统属于多向力动态测量,它由安装在刀体上的双八角环测力仪(该测力仪能将截割过程中载荷产生的应变按切向、法向和侧向分别转换成电量)和测试放大器以及记录分析仪器表组成。整个测试系统用模拟量法收集数据,记录采用纸笔记录和磁带记录仪两种方式。记录在磁带中的信号,可以通过重放,利用信号分析仪对波形进行统计分析和信号处理。四、日程安排第12周:收集相关资料,调研国内外研究现状;第34周:论证设计方案,进行总体设计;第514周:绘制总装配图、主要零件图,翻译相关英文资料;第1516周:撰写毕业论文,准备毕业答辩。五、参考文献1 龙门刨床自动控制系统 李恩林编著 科学出版社2 刨工必读 天津第一机械工业局主编 机械工业出版社3 刨工技术 国防工业出版社4 刨插工基础 湖南人民出版社5 刨工应知会 江苏科学基础出版社指导教师意见指导教师(签字): 年 月 日学院意见 学院院长(签字): 年 月 日 填表说明: 题目类型: 1、工程设计; 2、应用研究; 3、理论研究; 4、其它;(选1、2、3、4)。题目来源: A、自拟课题; B、民用科研课题;C、国防科研课题;(选A、B、C)。开题报告内容使用宋体小四字号。3摘 要 本论文为掘进机截齿三向力测试实验台,其主要目的是研究如何测试三个方向的力的机械测试方法。本次设计主要包括动力传动设计和如何检测三个方向的力。其工作原理主要是结构控制工作台的不同运动方向和工作头的旋转截割,把实际复杂的运动受力分解成三个方向的力,然后再进行信号收录、还原、分析,做进一步检测。 本次设计的主要目的在于如何设计出三个方向分析的机械检测设备,为大型大量的实际施工设备、操作,收集和积累实验数据和必要的参数。关键词 掘进机;截齿;三向力AbstractThis thesis for determing tooth three-axis testing machine, its main purpose is to study how to test the strength of the three directions mechanical testing method. This design includes power transmission design and how to detect the three directions. Its principle of work is mainly structure control of workbench movement direction and different job rotation of the head, the actual cutting force of sports complex in three directions of decomposing signal, and then collected, reduction, analysis, further testing.The main purpose of this design is how to design a three direction of mechanical testing equipment for large, large amounts of actual construction equipment and operation, collect and accumulating experimental data and the necessary parameters.Key Words roadheader;Cut teeth; three forces 1. 绪言掘进机分为两种:开膛式掘进机和护盾式掘进机。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进,工作机构中的切割头不断破碎岩石,并将碎石运走。截齿是一种加工的道具,主要用于煤矿开采和巷道、隧道、地面开沟等工程的掘进。是掘进机上易破损的主要部件,需要测量截齿在工作时所承受的力。本课题是掘进机截齿三向力测试实验台用来测试截齿在工作过程中所承受的力,对于改进截齿的形状和材质以及刚度、强度的要求以及收集整理数据都有一定的作用。近年来,随着我国煤炭行业的快速发展,与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见中,在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中,都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节,国家的方针是:采掘并重,掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件,也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展,国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面,使年消耗回采巷道数量大幅度增加,从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线,也称为煤巷综合机械化掘进,在我国国有重点煤矿得到了广泛应用,主要掘进机械为悬臂式掘进机。我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于20 世纪60 年代,以3050kW 的小功率掘进机为主,研究开发和生产使用都处于试验阶段。80 年代初期,我国淮南煤机厂(现重组为凯盛重工)引进了奥地利奥钢联公司AM50 型掘进机、佳木斯煤机厂(现隶属于国际煤机)引进了日本三井三池制作所S-100 型掘进机,通过对国外先进技术的引进、消化、吸收,推动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于70 年代的水平,设备功率小、机重轻、破岩能力低及可靠性差,仅适合在条件较好的煤巷中使用,加之国产机制造缺陷,在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作,积极研制开发了适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近30 年的消化吸收和自主研发,目前,我国已形成年产1000 余台的掘进机加工制造能力,研制生产了20 多种型号的掘进机,其截割功率从30kW 到200kW ,初步形成系列化产品,尤其是近年来,我国相继开发了以EBJ-120TP 型掘进机为代表的替代机型,在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能够满足国内半煤岩掘进机市场的需求,半煤岩掘进机以中型和重型机为主,能截割岩石硬度为f68,截割功率在120kW 以上,机重在35t 以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进机以煤科总院太原研究院院生产的EBJ-120TP 型、EBZ160TY 型及佳木斯煤机厂生产的S150J 型三种机型为主,占半煤岩掘进机使用量的80以上。然而,国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主,重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段,但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展,煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展,新集能源股份公司、新汶矿业集团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、英国MK3 型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。虽然三一重装去年推出了国内第一台EBZ200H 型硬岩掘进机,但国产重型掘进机与国外先进设备的差距除总体性能参数偏低外,在基础研究方面也比较薄弱,适合我国煤矿地质条件的截割、装运及行走部载荷谱没有建立,没有完整的设计理论依据,计算机动态仿真等方面还处于空白;在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统等核心技术方面有较大差距。 2.方案设计2.1设计任务掘进机属于多功能的煤矿井下重大设备,广泛用于煤矿巷道、城市地下隧道和多种采掘工作面的掘进。截割头是掘进机直接参与截割的工作装置,是整机工作性能的综合体现,是直接决定整机工作的可靠性、经济效益和生产率。本次设计主要完成研究掘进机截割装置的基本结构和工作原理。完成测试实验台。2.2任务分析 由任务书的设计任务可知,本设计为自主设计,只有大概的方向,没有具体的细节束缚。 截齿有刀型齿和镐型齿之分。本设计选择对镐型齿进行分析设计。选择的镐型齿型号为S150,实验台可以参照龙门刨床改制,因为本设计的实验台的结构和龙门刨床的结构十分类似。 截割实验用的煤样从露天矿采集后,用石蜡、石膏封闭,然后加工成外形尺寸为500400400的试块(尺寸大小不固定,相差不太大即可)。2.3 方案设计 方案如图2-1所示: 图2-1此方案为安龙门铣床修改后的工作方案,分为三个部分传动,分别用三个电动机带动三个方案的运动传动彼此之间互不干扰,各自为政。上部为工作头的工作传动,由电动机-传动系统-减速器-传动系统-工作头截齿。此为三向力之一的旋转方向运动。由四个支架固定在实验台移动板上,随着移动板一起移动。中间为升降运动,由电动机-传动系统-滚动丝杠-丝杠螺母-升降机构。此为三向力之一的上下方向运动。把升降机构安装在移动板上,随移动板一起运动。下部为移动板带动整体的水平方向移动,由电动机-传动系统-滚动丝杠-丝杠螺母-移动板。此运动为三向力之一的水平运动。 3.部件选择3.1电动机选择 在实际的掘进机工作过程中,截齿是通过截齿座安装在掘进机工作头上的,所以截齿工作时的截割工作力是通过掘进机工作头的旋转而形成的,所以本设计的实验台夹持截齿的中线和旋转中心存在着偏心。用来模拟实际的工作运动过程。根据实际的工作,所选的截齿S150实际的工作转速大致在1000r/min,所以工作头的动力选择Y160M-2电动机即可,次电动机的功率为15KW,足可以带动工作的运动,选择DBY型减速器,这样可以模拟掘进机工作过程中的实际运动受力情况。 升降部分和水平移动部分的电动机选择YH801-6型,功率为0.75KW,足可以实现实验台的升降和移动运动。3.2固定架选择 考虑到经济性的问题,本设计选择的固定架为平常生活中经常可以遇到的部件。支撑工作头的支架,选择用角钢,把角钢安设计的尺寸,用螺纹组装成角钢框,在上面安装上固定板。用螺纹把工作头安装到支架上,安情形需要,可以在直接外围用铁皮装裱上,显得美观。下面用螺纹安装到移动板上。升降台也用角钢用螺纹组装成框架式,中间用角钢加固,同是把法兰盘安在这段固定角钢上,这样可以把和丝杠螺母连接出的升降延伸部分安装到一起,以实现升降的运动。3.3刚板的选择 选择钢板用来做底座、移动板和上面放置夹持煤样座的平板,平板选择在25-50mm之间的钢板,在市场上很容易找到。3.4丝杠选择 为实现水平运动和上下的升降运动,选择滚动丝杠和丝杠螺母,加上滑块在固定导轨上来实现直线运动。3.5轴的选择设计设计的轴如图3-1所示: 图3-14轴的校核4.1 轴的校核由图3.2 作轴的受力简化图 图 4.1 轴简化图带轮轴的功率 P3 :小齿轮分度圆直径 49mm检验轴的最小直径设计中取主要轴径处为40mm; 所以该轴校核必然合格。4.2 轴的校核 由图3.3 作轴的受力简化图 图 4.2 轴简化图曲轴大齿轮直径 348 mm 受力分析 所以 45 44mm 尺寸合格 弯矩图与扭距图 如图4.3图 4.3 弯矩图和扭矩图三支撑可设中间支撑B为多余约束。求其约束反力(用变形法) 解得 由图可知:强度校核:由弯矩图知 截面A-A 我i危险截面安全系数校核计算弯曲应力幅对称循环弯曲应力 平均应力 由剪应力幅轴 A-A 截面的安全系数故 s s 该州A-A截面是安全的5 轴承的寿命验算5.1 轴轴承的寿命验算轴的轴承有 成对角接触球轴承 7006 AC;深沟球轴承 6007;调心滚子轴承 22207;对轴进行受力分析受力简化图如 图5.1已知:计算轴承支反力:水平方向反力:受力简化如图 5.2 垂直方向支反力:受力简化如图 5.3合成支反力: 查轴承手册22207的轴承各参数7006 C 轴承的各参数:所以:轴承的轴向载荷计算轴承的当量动载荷P由 查表9-6 由 所以: 查表 9-7 由受力情况 所以 轴承22207适用所以 轴承7006 C适用5.2 轴轴承的寿命验算轴上采用滑动轴承, 选取原则有两条 其一:轴承的载荷方向应该在轴中心线左、右35度的范围内。其二:轴承允许通过轴肩承受不大的轴向载荷,当轴肩直径不小于轴瓦肩不外经时,允许轴承的轴向载荷不大于最大径向载荷的30%。 有上述原则选取型号为 QJ 120/50的滑动轴承。滑动轴承的验算:压强的验算:由前面进行的轴的校核可知压强P: 查表 滑动轴承的材料性能 查得:所以 压强验算合格Pv值验算查表 滑动轴承的材料性能查得:所以 验算合格 圆周速度验算:查表 滑动轴承的材料性能查得:所以 验算合格所以滑动轴承选取合格。6 键的校核6.1 轴上键的校核由轴的精度为8级,由较高的对中性,故要求选用平键连接。又因为是静连接,选用平头键。由 d=20mm 查手册的键的剖面尺寸为bh=66,参考轮毂长度选键长为16mm。键的材料选用45号钢,A型 GB1096-79。键连接的强度计算连接的主要失效形式是键,轴和轮毂三个零件中材料较弱的一个的工作表面被压溃。由于,轮毂材料是铸铁,实效发生在轮毂上,故按轮毂进行挤压强度进行计算。查表的铸铁的许用挤压应力键的有效工作长度由式故所用的键连接强度足够6.2 轴上键的校核由轴的精度为8级,由较高的对中性,故要求选用平键连接。又因为是静连接,选用平头键。由 d=45mm 查手册的键的剖面尺寸为bh=149,参考轮毂长度选键长为36mm。键的材料选用45号钢,A型 GB1096-79。键连接的强度计算连接的主要失效形式是键,轴和轮毂三个零件中材料较弱的一个的工作表面被压溃。由于三个零件都是45号钢,故按45号钢进行挤压强度进行计算。查表的45号钢的许用挤压应力键的有效工作长度由式故所用的键连接强度足够 7.结论本次设计为掘进机截齿三向力测试实验台,通过把实际复杂的运动形式简单的分解成三个方向的受力,从而把复杂的运动化为简单的运动,通过实验仪器分析运动受力形式,以此解决实际生产生活中遇到的问题。本次设计的结构不是很复杂,用基本的结构实现设计的要求,所选择的设计材料经济适用,安装、批量生产也十分容易。 8. 设计体会本次设计是在纪玉杰老师的悉心指导和帮助下完成的,纪老师渊博的专业知识和严禁的治学态度使我如沐春风,受益匪浅。通过本次设计我学到了许多东西,对这大学四年学到的东西做了系统的复习与实践。对以前学到而遗忘的知识有了充分的回顾。在这次设计中感触很多,设计和研发一件产品是多么的不容易,需要多少知识的积累和沉淀。在我国,自主研发产品和美国、日本、欧洲国家相比都很弱。这就给我们带来了严峻的考验,同时也给我们带来了相对的发展空间的提升的高度。通过本次设计,明显感觉到自己有多么的不足,学的知识不足和不能够灵活的运用。以后还要在实践中锻炼自己。参考文献1 赵惠臣,李振父编. 冲压技术百问机械工业出版社,1996.62 机械工程师和电机工程师手册编辑委员会 编. 机械工程师手册(卷10)机械工业出版社,1983.103 王孝培主编. 实用冲压技术手册机械工业出版社,2001.64 上海交通大学锻压教研室编. 压力机改装机械工业出版社,1979.25 机械设计手册 机架、箱体及导轨 机械设计手册编委会 机械工业出版社 2008.76 日栗原,昭八著. 实用冲压自动化设计法机械工业出版社,1987.77 孙志礼,冷兴聚主编机械设计东北大学出版社,2000.18 李洪,曲中谦主编实用轴承手册辽宁科学技术出版社,2001.109 上海事技术革新展览会编实用冲压技术上海科学技术出版社,1982.1010 机械设计手册联合编写组编. 机械设计手册(中册. 第二版. 化学工业出版社,1982.1211 徐灏主编. 机械设计手册.(卷3)(卷5).机械工业出版社,1991.9
收藏