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畢業(yè)設(shè)計 前 言 本設(shè)計主要介紹合成革濕法生產(chǎn)線PU漿料槽升降機的設(shè)計過程，主要包括對超細纖維生產(chǎn)流程的簡述，銷軸和桿的設(shè)計和校核，液壓系統(tǒng)中油箱的設(shè)計，PU漿料槽的焊接。 在我國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，然后人工進行加料換料，這就浪費巨大的人力，而且給工人增加了勞動強度，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，則整個機構(gòu)癱瘓，導(dǎo)致停產(chǎn)。 我們設(shè)計的剪叉式升降機的設(shè)計突破了這個瓶頸，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，倉庫等場所。 本次設(shè)計是我們在踏入社會之前對所學(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。通過這次畢業(yè)設(shè)計的制作過程，我們不僅鞏固了理論知識，而且懂得了團結(jié)協(xié)作的重要性，我們組成員各自認真完成了分工，互相討論，互相學(xué)習(xí)，對我們將來的工作生活都有很大的啟發(fā)。 我們以嚴謹務(wù)實的態(tài)度對濕法生產(chǎn)線升降機進行了詳細的設(shè)計，但由于知識水平與實際經(jīng)驗有限，在設(shè)計過程中難免會出現(xiàn)一些錯誤、缺點和疏漏，誠請各位評審老師能給予批評和指導(dǎo)。 1 濕法生產(chǎn)線概述 1.1超細纖維皮革生產(chǎn)流程的簡述 濕法生產(chǎn)線在超細纖維皮革生產(chǎn)中是一種較為先進的產(chǎn)線，在我國浙江、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)過共熔和高壓處理，形成絲長為52mm的纖維。 （2）無紡布制作過程 圖1-1 皮革生產(chǎn)流程 如圖1-1所示，把混棉打散，在經(jīng)過混棉，將散棉加工成薄薄的一層，鋪在連帶上面，在經(jīng)過十九臺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，有兩個滾輪子，基布經(jīng)過兩個滾輪的熱壓，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過程 將基布經(jīng)過如圖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，我們設(shè)計的升降機應(yīng)用于此流程中，且要充分使基布浸泡入PU里面，這樣才能達到預(yù)定的效果。 （6）使用10%DMF凝固PU 把完全浸泡過的基布浸入含有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。在此過程中，絲狀物由1條變?yōu)?00條，達到超細的效果。 （8)整理皮革 經(jīng)過上述過程后，皮革再經(jīng)簡單的處理，進入市場后，就能夠大致應(yīng)用在：一是經(jīng)過剖層，再經(jīng)過染色，就能夠做衣服；二是把它進行貼膜，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)線升降機的作用 皮革生產(chǎn)線升降機作用在工藝流程5（含浸PU）中，許多工廠采用的是固定式的漿料槽，然后人工進行加料換料，這就浪費巨大的人力，而且給工人增加了勞動強度，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，則整個機構(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)一根油缸每個月發(fā)生故障的概率為0.9，則圖1原方案一個月內(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改進型方案，則一個月內(nèi)發(fā)生停產(chǎn)的概率為： P=1-0.9=1-0.81=0.19 可見，通過改進，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，液動雙鉸接剪叉式結(jié)構(gòu)液壓升降平臺整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡單、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、升降行程大的場合，是一種值得推薦使用的升降機構(gòu)。 2 漿料槽和頂架的設(shè)計 2.1 漿料槽的設(shè)計 2.1.1 漿料槽的作用 圖2—1 含浸流程簡圖 1—漿料槽 2—定型布 3—滾輪 如圖2—1所示，漿料槽應(yīng)用于含浸流程當中，其中盛放聚氨酯PU，對經(jīng)過其中的定型布進行含浸作業(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 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)計及校核 3.1連桿組的設(shè)計原理 圖3—1 連桿組設(shè)計原理簡圖 如圖3—1所示，升降機桿件部分的原理如下：液壓系統(tǒng)1給出動力，傳遞到桿2處（桿2和桿3由銷軸鉸接），由桿2推動桿3向左移動，由于桿的長度不變 ，左邊的兩根桿是繞定點旋轉(zhuǎn)的的。所以，在此機構(gòu)的作用下將漿料槽頂起。 計算自由度，作出機構(gòu)運動簡圖如下： 圖3—2 連桿組運動簡圖 由機構(gòu)運動簡圖3—2 看出，此機構(gòu)共有3個活動構(gòu)件，4個低副，即： 活動構(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 可見此機構(gòu)的自由度數(shù)與原動件數(shù)相等，故該機構(gòu)具有確定的運動，能夠?qū){料 槽舉起來。 3.2 銷軸抗剪切強度與連桿抗彎曲強度的校核及其材料的選擇 3.2.1 對桿組進行受力分析 （1）計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對連桿組連桿整體進行受力分析: 圖3—3 桿組受力分析圖 如簡圖3—2 所示，T1=T2=20500N 機構(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為地面對桿3的支撐力， N2為地面對桿2的支撐力， P1為側(cè)壁對桿3的支持力， P2為油缸對桿2的推動力。 （3）對桿2進行受力分析， 圖3—4 桿2受力分析圖 由靜力平衡方程，將力T1,P,P2,N2對O點取矩，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，即頂架位于最低點時，銷軸所受的剪切力P最大 。由 設(shè)計圖得：=13 得，P=179545N 3.2.2 銷軸材料的選擇及對其的剪切強度進行校核 （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，且價格低，來源廣。 45鋼淬火溫度在A3+50C，因為淬透性低，故應(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，這是因為當工件冷卻到180C左右時，奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過大的組織應(yīng)力所致。因此，當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)驗操作，當水中的工件抖動停止，即可出水空冷。另外，工件入水不宜靜，應(yīng)作規(guī)則運動。 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）銷軸剪切強度進行校核 如下圖3—5所示，銷所受的剪切為雙剪切， =[]=155 MPa P為主動桿1作用在銷軸上的力， d為銷軸的直徑， 為銷軸所受實際剪切應(yīng)力 得：d35mm 所以，取d=50mm，能夠滿足剪切強度要求。 圖3—5 銷軸桿組鉸接圖 3.2.3 對桿2進行材料的選擇及抗彎強度校核 （1）桿2材料的選擇 桿件材料選擇Q235鋼，等級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% 抗拉強度 ： =375—460 MPa 具有良好的塑韌性和焊接性能，冷沖壓性能，強度好，廣泛應(yīng)用于一般要求的零件的焊接結(jié)構(gòu)。 （2）對桿2進行抗彎強度校核 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 油壓缸對桿2的推力， N2為 地面對桿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圖 剪力彎矩方程為： Fs=-F1 （012 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，氬氣只起機械保護的作用，對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，焊縫中很容易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。焊前必須認真清理，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，以及加工用的潤滑劑、氧化膜及銹等。常用的焊前清理有化學(xué)清理和機械清理兩類。 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選擇。 根據(jù)使用要求，查手冊得正接電流為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。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。同時鎢極端部尖度對焊 縫的熔深和熔寬有一定的影響。 根據(jù)要求，查設(shè)計手冊得尖端直徑為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于保證接頭質(zhì)量很重要。角接接頭的手工和自動鎢極氣體保護焊時，焊槍、填充焊絲和焊件保持的相對位置如圖所示。 圖6-2 角接手工焊 7 剪叉式升降機的日常維護 (1) 每天開動機器前檢查各機構(gòu)運轉(zhuǎn)是否正常，如出現(xiàn)較大振動，需要立即停機，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)每天對機器進行衛(wèi)生清掃，保證導(dǎo)軌干凈通暢。 (3)每周對軸承、銷軸進行潤滑，傳動部分應(yīng)有足夠的潤滑油，確保工作要求。對易損件必須經(jīng)常檢查、維修或更換，特別是經(jīng)常震動的零件，如回轉(zhuǎn)支承、升降臂連接螺栓應(yīng)進行檢查是否松動，如有松動必須及時擰緊。 (4)每天檢查升降機齒輪泵的工作狀況，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?。其次，考慮軸承振動，須將齒輪泵拆卸更換軸承。 (5)嚴格執(zhí)行交接班制度 交班司機停放機械時，要保證接班司機檢查時的安全和檢查到準確的油位。系統(tǒng)是否滲漏、連接是否松動、活塞桿和液壓升降機膠管是否撞傷、液壓升降機泵的低壓進油管連接是否可靠、油箱油位是否正確等，是接班司機對液壓升降機系統(tǒng)檢查的重點。 　　(6)經(jīng)常檢查所有的電線、電纜有無損傷。要及時的包扎和更換以損傷的部分。 　　(7)遇到電動機有過熱現(xiàn)象要及時停車，排除故障后再繼續(xù)運行，電機軸承潤滑要良好。 　　(9)各控制箱、配電箱等經(jīng)常保持清潔，及時清掃電器設(shè)備上的灰塵。 　　(10)各安全裝置的行程開關(guān)的觸點開關(guān)閉必須可靠，觸點弧坑應(yīng)及時磨光。 33