型钢堆垛机设计毕业设计

1、摘要本文详细介绍了型钢堆垛机的整体设计理论和整个堆垛过程，其中重点介绍了翻转机构的设计。主要包括了翻转机构的轴、齿轮、液压缸的整体设计，其中还有轴承的选取，联轴器的选取和校核。本次设计的型钢自动堆垛机性能良好、动作灵活、操作方便、故障率低、维护简单方便，满足了生产的需要关键字：型钢堆垛机；机械；液压；齿轮AbstractThis article introduced Steel bar stacker Overall design theory and entire piles up the process in detail, and introduced the design of Turnover mechanism emphasis. In this paper, there has mainly included the entire design of the axis, the gear, hydraulic cylinder of turnover mechanism, and in that there were also including bearings sel

2、ection and shaft couplings selection and examination. This profiled bar automate profiled bar stow machine has good capability, movement is agility, operating is simple; the frequency of trouble is small, maintenance is simple, and could meet the need of teaching and learningKey words：Steel bar stacker；Machinery；Hydraulic pressure；Gear- II -目录摘要IAbstractII第1章 概述1第2章 型钢堆垛机总体设计32.1 型钢堆垛机的设计参数32.2 堆垛机的工艺流程42.3 堆垛机平面示意图42.4 堆垛机的结构设计42.5 堆垛机总体尺寸52.6 传动系统的选择52.7 翻转机构的基本设计62.8 升降机构的基本设计7第3章 翻转机构83.1翻转机

3、构液压缸的设计83.1.1液压缸的类型83.1.2基本参数设计83.1.3液压缸的结构设计与校核123.1.4液压缸的稳定性和活塞杆的强度验算153.2齿轮的设计163.2.1 选择齿轮精度等级，材料，热处理方式及齿数163.2.2齿轮的基本参数173.2.3小齿轮的基本尺寸计算183.2.4 轮齿所受的圆周力，径向力，法向载荷的计算183.2.5 齿根弯曲疲劳强度校核193.3 扇形齿轮的设计203.3.1扇形齿轮的形状设计203.3.2 扇形齿轮的基本数据203.3.3 扇形齿轮的模数213.3.4扇形齿轮的基本尺寸计算213.3.5 齿根弯曲疲劳强度校核223.3.6 齿轮接触强度校核223.4（）轴的设计233.4.1（）轴的结构工艺性233.4.2（）轴的材料243.4.3小齿轮轴上的受力243.4.4 计算轴的最小直径253.4.5 确定轴的各段尺寸和长度263.4.6联轴器的选择263.4.7轴上零件的轴向定位263.4.8确定轴上的圆角和倒角的尺寸273.4.9确定轴上的载荷273.5（）轴的设计303.5.1 轴的结构工艺性303.5.2轴的材料303.5.3计算轴的

4、转矩303.5.4大扇形齿轮轴上的受力303.5.5计算轴的最小直径303.5.6确定轴的各段尺寸和长度313.5.7轴上零件的轴向定位323.5.8确定轴上的圆角和倒角的尺寸323.5.9确定轴上的载荷323.5.10平键的校核35第4章 经济性分析37第5章 结论38参考文献39致谢4041- -第1章 概述本文针对国内传统的型钢生产线一般都没有专门的自动堆垛设备。随着市场经济对型钢产品要求的提高，传统型钢生产的型钢堆垛已成为当前迫切需要进行的技术改造之一。不管是采用人工堆垛、半机械化堆垛还是全自动堆垛，首先要进行型钢的垛型设计。本此设计的型钢堆垛机是一种用于对成型钢材自动打捆的设备。机械部分由单传辊道、拨钢机构、移钢机构、分组机构、定位机构、平移机构、翻转机构和垛台升降及压紧机构等8个子机构，和PLC控制部分组成的成型钢材自动打捆生产线。它的主要优点在于实现了整个生产线的自动控制，从而提高堆垛机的堆垛效率，这也是现今钢材堆垛打捆和以后发展的趋势。它不仅仅克服了过去人工堆垛的生产效率低、打捆质量差、成本高、工作环境危险等缺点，更重要的是型钢的堆垛打捆成为了整个轧钢生产线发展的阻碍，

5、在很大程度上阻碍了钢材生产线的效率的提高，对整个生产效率的提高有很大的影响。本此设计的型钢堆垛机在一定程度上实现了自动化，很好的消除了这个障碍，对型钢生产线技术的进一步发展做了铺垫。型钢堆垛机能够实现自动堆垛打捆，对改善工人的劳动状况尤其是减轻工人的劳动强度、提高型钢的包装质量、提高轧钢生产线的生产效率、增强钢材市场的竞争能力、提高经济效益和社会效益创造了良好的条件。型钢堆垛机的制造成本较低，这对任何企业来说都是一个很重要的参考依据。目前，世界上堆垛机的发展已经很成熟了。已发展形成了各种类型的小型车间用的标准堆垛机主要有两大类，磁性和非磁性堆垛机。一类是磁性堆垛机。轧件由装有可调磁性的翻转臂和输送小车进行一车堆垛，并且层与层之间是面对面或背对背交替放置的。该系统主要运用于中型型钢堆垛。全部由计算机自动操作。钢材堆垛后，由平立辊道输送到打捆区，平立辊道的宽度是可调的，以避免料垛散落。另一类是非磁性堆垛机。轧制由两套液压一机械机构控制的机械手进层层堆垛其动作类似于人手。可夹持并移送钢材，将钢材层面对面或背对背的进行堆放，主要适用于中小断面型钢，可避免料层中钢材在堆垛臂失磁时散落。形成不正确

6、的料捆成形状非磁性堆垛机即纯机械堆垛机的显著特点就是无故障的处理双层型钢的能力，故其机械效率可提高一倍。本次设计的堆垛机属于第一类磁性堆垛机，通过在移钢机构和翻转机构上安装堆垛电磁铁来实现槽钢的交替堆放。堆垛方式是槽钢：6根/层，4层（如图1-1），每层分为正反两排。角钢是每层5根，6层，每层也分为正反两排一排槽口向下3根，另一排槽口向上3根（如图12）。由于槽钢和角钢的结构不同要在不改变堆垛机结构条件下实现不同钢的堆垛就需要在PLC程序上加以变化。这也是PLC自动控制的优点，这里主要根据槽钢进行设计和编程。型钢规格为20槽钢，定尺长度范围810米。图11 槽钢堆垛方式图1-2角钢堆垛方式第2章 型钢堆垛机总体设计型钢堆垛机的总体设计是设计人员在根据工厂所需要的成型钢材堆垛机，对堆垛机作出的初步的、总体的设计。堆垛机总体设计主要包括：确定型钢堆垛机的工艺流程、型钢堆垛机平面示意图的初步确定、主要机构的简单结构设计、总体尺寸的确定、堆垛机驱动装置的确定和控制系统的设计。2.1 型钢堆垛机的设计参数堆垛机堆垛的型钢为：20槽钢，根据（GB 70788）结构参数图2-1：图2-1槽钢参数线密

7、度为；型钢长度为810m。堆垛速度约为4分钟捆；班垛能力为450470吨/班；堆垛成捆的型钢作到一头齐，符合国家堆垛包括标准GB210189；本型钢堆垛机堆垛方式是槽钢是6根/层，每层分为上下正反两排如图2-2，堆垛的型钢型号为20槽钢,定尺长度范围810米。 图2-2槽钢堆垛方式2)工艺参数 1)G=25.7777*10*3=773.31Kg 2）电磁铁306*4=1224 Kg 3）电磁铁边距轴心L=1065 4）其它重为200Kg 4）传递的扭距 T=532.5*10*（773.31+1224+200）=11700.675N/m2.2 堆垛机的工艺流程轧制好的钢材经单传辊道输送到型钢堆垛机上，再由拨钢机构将钢材拨到移钢机构的链条上，然后由移钢机构将钢材输送到定位机构，中途有分组机构将钢材分为3根一组，分好组的钢材到定位机构后被精确的定位后，再由平移机构送至垛台上，下一组分好组的钢材被定位机构定位后，经由翻转机构旋转送至垛台上，垛台上的钢材排成了形如图2-2所示的排放形式。然后垛台下降相应的高度，使下一轮堆垛的钢材和这一次的高度相等。经过4次循环后，垛台上的钢材就排成了6根/层，共

8、4层的形状。然后由压紧机构把钢材压紧，到此堆垛过程结束，再由垛台输送辊道将堆垛号的钢材输送出去。型钢堆垛机按这个顺序再进行下一轮的堆垛。2.3 堆垛机平面示意图根据现场要求、堆垛机的工艺流程和其他同类设备初步确定型钢堆垛机的结构分布如图23所示。该型钢堆垛机相当于简单的流水生产线，槽钢进入单传辊道依次通过拨钢机构、移钢机构、分组机构、定位机构、平移机构（或翻转机构）最后到垛台升降机构及压紧机构最后结束堆垛任务。图2-3 堆垛机结构分布图2.4 堆垛机的结构设计根据上述工艺过程和图23可得，该设备由以下主要机构组成：单传辊道、拨钢机构、移钢机构、分组机构（槽钢分组机构）、定位机构、平移机构、翻转机构和垛台升降机构及压紧机构。2.5 堆垛机总体尺寸由现场的技术要求和同类设备可以初步确定堆垛机的总体尺寸约为： 长宽高。2.6 传动系统的选择传动机构通常分为机械传动、电器传动和流体传动。机械传动是最初的传动方式也是最重要的传动方式之一，它是在电动机等动力源的驱动下通过一定的机械式传动机构（齿轮机构、带传动和链传动等）得到期望的运动参数。流体传动是以流体为工作介质进行能量替换、传递和控制的传动。

9、它包括液体传动和气体传动，液体传动是以液体为工作介质的流体传动，它包括液力传动和液压传动。 其中机电传动和液压传动是最常用的两类传动。电动机分为交流电动机和直流电动机两大类，交流电动机又分为交流电动机和直流电动机两类。在强电系统中三相交流异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。电机拖动的根本任务，在于通过电机将电能转换成生产机械所需要的机械能，使电能成为工业企业中的主要能源。这主要是由于电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制都比较方便经济。它适宜于大量生产、集中管理、远距离传输和实现自动控制。因此，电机拖动已成为现代工业企业中广泛采用的拖动方式。它具有许多其它拖动方式无法比拟的优点，主要有：1.电机拖动比其它形式的拖动（蒸汽、水力等）效率高，而且电动机与被拖动的生产机械联接简便；2.电动机的种类和型号多，具有各种各样的运行特性，可以满足不同类型生产机械的要求；3.电机拖动具有良好的调速性能，其起动、制动、反向和调速等控制简便，快速性好，易于实现完善的保护；4.电机拖动装置参数的检测，信号的变换与传送都比较方便，易于组成完善的反馈控制系统，易于实现最优控制；5.可以实行远距离测量和控制，便于集中管理，便于实现局部生产白动化乃至整个生产过程自动化。 因此，电机拖动，特别是自动化的电机拖动，成了现代工业生产电气化与自动化的基础

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