机械毕业设计（论文）-煤矿专用提升容器设计--箕斗导向装置设计【全套图纸】.doc

1、1学 校 代 码 ： 学 号 ：0410301045本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）论 文 题 目 ： 煤 矿 专 用 提 升 容 器 设 计 箕 斗 导 向 装 置 设 计 学 科 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 作 者 姓 名 ： 导 师 姓 名 ： 完 成 时 间 ： 2008 年 05 月 20 日 2箕 斗 导 向 装 置 的 设 计中 文 摘 要JD 系 列 箕 斗 有 钢 丝 绳 与 矩 形 钢 两 种 罐 道 形 式 。 钢 丝 绳 采 用 滑 套 导 向 管 结 构 。 分 半 衬套 用 尼 龙 或 黄 铜 制 成 ， 活 动 上 盖 与 底 座

2、 交 接 ， 以 便 衬 套 磨 损 后 更 换 。 矩 形 钢 罐 道 采 用 滚轮 罐 耳 装 置 结 构 ,三 个 滚 轮 装 置 组 成 一 组 ， 安 装 时 焊 接 在 箕 斗 上 盖 及 底 架 的 两 端 。 在 支架 上 装 有 两 组 橡 胶 缓 冲 垫 ， 用 以 保 证 滚 轮 紧 贴 罐 道 运 行 ， 减 少 容 器 水 平 摆 动 产 生 的 冲 击 ，使 运 行 平 稳 而 无 噪 音 。 滚 轮 罐 耳 装 置 的 橡 胶 轮 直 径 有 250、 300 及 350 三 种 ，本 设 计 用 350 滚 轮 。不 管 是 钢 丝 绳 箕 斗 还 是 刚 性

3、罐 道 箕 斗 ， 在 两 侧 中 立 柱 上 、 下 部 位 均 设 有 四 个 钢 铸 罐耳 ， 以 便 箕 斗 在 装 卸 时 稳 罐 ， 以 及 提 升 过 卷 时 能 进 入 楔 形 罐 道 。 另 外 ， 采 用 滚 轮 罐 耳 装置 的 箕 斗 ， 还 必 需 增 设 辅 助 钢 罐 耳 作 为 安 全 保 护 之 用 ， 该 罐 耳 在 正 常 运 行 中 与 刚 性 罐 道是 不 接 触 的 。关 键 词 ： 箕 斗 ； 滚 轮 ； 罐 道 ； 罐 耳3Design of Oriented Device of the SkipABSTRACTA series of JD sk

4、ip have two can road forms-rectangular steel and wire rope. wire rope structure uses oriented device. And the half hub is made of nylon or brass , base and active superstructure are handover, it is convenient to replace the worn hub. Rectangular-steel can road uses wheel structure, the three wheels

5、compose of a group and weld on the two ends of the superstructure and chassis at the time of the installation. Two sets of rubber cushion equipped on the hold ensure that the wheels close run on the can road and reduce the impact caused by the level swing of the container, so that get a smooth opera

6、tion without the noise.The rubber wheels have three diameters 250, 300 and 350.The design utilizes 350 wheel.Whether the skip is wire rope or rigid tank road,the middle columns are installed four steel tank ears on the both sides of the upper and lower parts, in order to the skip work stably on load

7、ing and unloading, and on the out volume it can enter into the wedge-shaped can road. In addition, the use of the wheel devices, the skip is necessarily increased auxiliary steel ears as the safe protection, which do not contact with rigid road on the normal operation.KEY WORD: Skip;Wheel;Can Road;C

8、an Ear4目 录第 一 章 前 言 .51.1 我 国 箕 斗 的 技 术 发 展 历 程 51.1.1 第 一 代 箕 斗 51.1.2 第 二 代 箕 斗 51.1.3 第 三 代 箕 斗 51.2 箕 斗 概 述 61.2.1JD 系 列 立 井 多 绳 提 煤 箕 斗 的 品 种 .61.2.2JD 系 列 立 井 多 绳 提 煤 箕 斗 主 要 部 件 结 构 简 述 7第 二 章 设 计 计 算 .82.1 滚 轮 罐 耳 装 置 设 计 计 算 82.1.1 滚 轮 作 用 力 计 算 82.1.2 滚 轮 轴 强 度 计 算 .102.1.3 滚 轮 轴 承 寿 命 验 算

9、 .112.1.4 轴 架 连 接 销 轴 强 度 验 算 122.2 缓 冲 套 碟 形 弹 簧 设 计 计 算 13第 三 章 焊 接 工 艺 设 计 183.1 焊 接 连 接 概 述 .183.2 连 接 成 型 材 料 和 成 型 方 法 的 选 择 .183.2.1 连 接 成 型 材 料 的 选 择 .183.2.2 连 接 成 型 方 法 的 选 择 .183.3 连 接 成 型 件 的 形 状 与 接 头 形 式 以 及 焊 接 规 范 的 选 择 223.3.1 连 接 成 型 件 形 状 的 选 择 223.3.2 接 头 形 式 的 选 择 与 设 计 223.3.3

10、焊 接 规 范 253.4 连 接 成 型 件 焊 缝 的 布 置 原 则 .263.5 手 弧 焊 操 作 技 术 .293.5.1 引 弧 .293.5.2 运 条 .293.5.3 焊 缝 的 收 尾 293.5.4 焊 前 的 点 固 303.5.5 焊 后 清 理 3053.6 连 接 成 型 件 缺 陷 检 验 303.6.1 焊 缝 中 常 见 缺 陷 .303.6.2 焊 接 检 验 方 法 30第 四 章 总 结 .31参 考 文 献 32致 谢 33第 一 章 前 言1.1 我 国 箕 斗 的 技 术 发 展 历 程1.1.1 第 一 代 箕 斗我 国 20 世 纪 70

11、年 代 设 计 的 系 列 箕 斗 多 为 曲 轨 翻 转 底 卸 式 ， 目 前 这 种 箕 斗 使 用 仍 较为 普 遍 ， 其 主 要 结 构 特 点 是 箕 斗 底 部 设 有 一 扇 形 闸 门 装 置 ， 闸 门 结 构 为 曲 轨 连 杆 下 开 式平 板 闸 门 ， 卸 载 方 式 为 曲 轨 卸 载 。 箕 斗 在 卸 载 时 ,卸 载 曲 轨 首 先 打 开 连 杆 自 锁 机 构 ， 同时 平 板 闸 门 向 下 翻 转 进 行 卸 载 。 缺 点 是 箕 斗 在 运 行 中 ， 扇 形 门 经 常 在 井 筒 中 突 然 打 开 ，特 别 是 遇 到 水 煤 的 情 况

12、 下 ， 经 常 被 冲 开 ， 扇 形 门 打 开 后 超 出 箕 斗 外 形 过 长 ， 造 成 箕 斗 装煤 溜 嘴 及 井 筒 装 备 被 拉 坏 ， 扇 形 门 被 挤 变 形 损 坏 。 由 于 闸 门 由 曲 轨 连 杆 机 构 自 锁 ， 在 开闭 过 程 中 冲 击 较 大 ， 造 成 闸 门 转 动 轴 弯 曲 ， 而 且 在 闸 门 自 重 和 煤 压 作 用 下 ， 箕 斗 的 主 要结 构 可 能 会 出 现 意 外 地 自 动 打 开 ， 造 成 井 筒 装 备 及 箕 斗 损 坏 事 故 。1.1.2 第 二 代 箕 斗为 了 克 服 老 式 系 列 箕 斗 的

13、缺 点 ， 我 国 开 发 了 第 二 代 箕 斗 ， 即 外 动 力 开 闭 垂 直 平 板 闸门 箕 斗 。 外 动 力 底 扇 形 闸 门 箕 斗 (16 吨 以 下 )， 外 动 力 开 闭 垂 直 平 板 闸 门 箕 斗 的 主 要 结构 特 点 是 闸 门 为 一 个 能 在 斗 箱 侧 壁 导 轨 中 垂 直 运 动 的 平 板 ， 在 闸 门 关 闭 时 ， 闸 板 为 斗 箱的 一 部 分 ， 并 承 受 箱 内 煤 压 。 闸 门 的 开 启 和 关 闭 均 要 由 安 装 在 井 架 上 的 卸 载 装 置 来 实 现 ，其 卸 载 方 式 为 当 箕 斗 到 达 卸 载

14、 位 置 并 停 稳 后 ， 依 靠 外 动 力 (气 缸 )将 门 打 开 ， 其 优 点 是闸 门 结 构 简 单 ， 质 量 小 ， 不 伸 出 箕 斗 外 廓 ， 没 有 卸 载 滚 轮 ， 斗 箱 卸 载 口 不 收 缩 ， 提 高 了有 效 容 积 。 外 动 力 底 扇 形 闸 门 箕 斗 主 要 结 构 特 点 是 扇 形 门 安 装 在 斗 箱 底 部 ， 闸 门 的 开 启和 关 闭 均 要 由 安 装 在 井 架 上 的 卸 载 装 置 来 实 现 ， 其 卸 载 方 式 为 闸 门 开 闭 装 置 安 装 在 井 口的 卸 载 点 上 ， 等 箕 斗 停 稳 后 ， 依

15、 靠 外 动 力 打 开 门 卸 载 。 其 优 点 是 闸 门 不 会 因 自 重 和 荷 载6压 力 自 动 打 开 ， 开 后 闸 门 也 不 会 超 出 箕 斗 外 廓 ， 缺 点 是 卸 载 装 置 复 杂 ， 需 要 外 动 力 操 纵 ，休 止 时 间 长 。 第 二 代 箕 斗 克 服 了 第 一 代 箕 斗 闸 门 意 外 自 动 打 开 的 缺 点 ， 但 需 要 在 井 架 上增 加 一 套 外 动 力 卸 载 装 置 ， 结 构 复 杂 ,卸 载 休 止 时 间 长 ， 而 且 增 加 了 设 备 投 资 和 维 护 检修 工 作 量 。 由 于 是 气 动 操 作 ，

16、 经 常 出 现 气 压 不 稳 ， 造 成 汽 缸 动 作 滞 后 现 象 ， 严 重 时 打 不开 闸 门 。 在 正 常 情 况 下 ， 箕 斗 运 输 卸 载 位 置 停 稳 后 ， 捕 捉 器 须 走 完 一 段 空 行 程 后 ， 才 能将 闸 门 托 住 并 开 始 往 上 提 ， 这 样 就 增 加 了 箕 斗 停 止 时 间 (一 般 为 810)， 即 增 加 了 一 次提 升 循 环 时 间 ， 有 时 不 能 满 足 生 产 需 求 ,仍 须 进 行 改 进 。1.1.3 第 三 代 箕 斗为 克 服 一 二 代 箕 斗 的 缺 点 ， 我 国 又 研 制 开 发 了

17、第 三 代 产 品 ， 曲 轨 自 动 开 闭 侧 底 扇 形 闸 门上 开 式 箕 斗 。 第 三 代 箕 斗 卸 载 无 需 外 动 力 ， 整 个 卸 载 过 程 可 实 现 自 动 化 ， 箕 斗 进 入 曲 轨起 弯 点 时 ， 闸 门 即 开 始 打 开 ， 箕 斗 至 停 罐 位 置 时 ， 卸 载 时 间 已 进 行 了 20%30%， 缩 短了 箕 斗 的 休 止 时 间 ， 即 缩 短 了 箕 斗 一 次 提 升 循 环 时 间 ， 从 而 为 煤 矿 增 产 增 效 提 供 了 有 利的 条 件 。 上 开 式 扇 形 闸 门 箕 斗 的 主 要 结 构 特 点 是 扇

18、形 闸 门 安 装 在 斗 箱 下 部 ， 在 井 架 上 安装 有 固 定 卸 载 曲 轨 ， 闸 门 的 开 闭 是 利 用 提 升 绞 车 的 牵 引 力 通 过 卸 载 曲 轨 来 实 现 ， 其 卸 载方 式 为 箕 斗 到 达 卸 载 位 置 ， 卸 载 滚 动 轮 进 入 固 定 曲 轨 ， 利 用 绞 车 牵 引 力 自 动 将 闸 门 打 开 ，其 优 点 是 ， 上 开 式 扇 形 闸 门 无 论 是 打 开 还 是 关 闭 状 态 ， 闸 门 都 不 伸 出 箕 斗 外 廓 ， 从 根 本上 消 除 闸 门 自 重 和 煤 压 作 用 下 意 外 地 自 动 打 开 而

19、造 成 井 筒 装 备 及 箕 斗 损 坏 事 故 的 发 生 ，而 且 不 需 外 动 力 ， 能 够 自 动 卸 载 ， 这 种 箕 斗 的 休 止 时 间 短 ， 闸 门 打 开 时 ， 煤 流 开 始 加 速 ，形 成 了 往 煤 仓 去 的 抛 物 线 ， 故 撒 煤 量 很 小 。 这 种 箕 斗 在 井 下 采 用 液 动 或 气 动 装 载 ， 上 口采 用 自 动 卸 载 ， 下 口 作 业 时 间 大 于 上 口 休 止 时 间 ， 上 口 可 以 不 设 打 点 工 ， 直 接 由 装 载 工向 车 房 发 送 信 号 ， 并 根 据 井 下 发 出 的 信 号 开 车

20、。 上 开 式 扇 形 闸 门 箕 斗 是 国 内 比 较 先 进 的结 构 形 式 ， 目 前 许 多 矿 井 将 老 式 箕 斗 改 造 为 上 开 式 扇 形 闸 门 箕 斗 ， 从 而 提 高 了 生 产 能 力和 经 济 效 益 。1.2 箕 斗 概 述立 井 多 绳 箕 斗 是 在 煤 矿 立 井 中 用 来 配 合 摩 檫 轮 提 升 机 提 升 矿 物 的 一 种 提 升 容 器 。 目前 我 国 煤 矿 使 用 的 是 JD 系 列 立 井 多 绳 提 煤 箕 斗 ， 该 系 列 已 标 准 化 。 本 设 计 中 采 用 上 述第 三 代 箕 斗 。1.2.1JD 系 列

21、立 井 多 绳 提 煤 箕 斗 的 品 种JD 系 列 多 绳 提 煤 箕 斗 按 罐 道 分 ， 有 钢 丝 绳 罐 道 和 刚 性 罐 道 两 种 。 钢 丝 绳 罐 道 箕 斗 其罐 道 布 置 在 箕 斗 两 侧 面 的 四 角 ， 导 向 用 分 滑 套 。 刚 性 罐 道 箕 斗 采 用 矩 形 断 面 罐 道 、 胶 轮滚 动 罐 耳 ， 罐 道 布 置 在 箕 斗 两 端 。JD 系 列 多 绳 提 煤 箕 斗 按 装 载 方 向 又 可 分 为 同 侧 装 卸 式 和 异 侧 装 卸 式 两 种 。7结 合 罐 道 和 装 卸 载 方 向 的 不 同 ， JD 系 列 多 绳

22、 提 煤 箕 斗 共 有 四 种 型 式 、 即 ： 钢 丝 绳罐 道 、 同 侧 装 卸 式 多 绳 提 煤 箕 斗 ， 型 号 JDS;钢 丝 绳 过 道 、 异 侧 装 卸 式 多 绳 提 煤 箕 斗 ，型 号 JDSY； 刚 性 罐 道 、 同 侧 装 卸 式 多 绳 提 煤 箕 斗 ， 型 号 JDG； 刚 性 罐 道 、 异 侧 装 卸 式多 绳 提 煤 箕 斗 ， 型 号 JDGY。基 地 系 列 立 井 多 绳 提 煤 箕 斗 按 名 义 重 量 分 有 4、 6、 9、 12 和 16 五 种 吨 位 ； 按 斗 箱 断面 分 ， 有 2200x1100 毫 米 、 2500

23、x1300 毫 米 和 2400x4550 毫 米 三 种 尺 寸 ； 按 提 升 钢 丝绳 数 分 有 4 绳 和 6 绳 两 种 。 结 合 以 上 不 同 种 类 共 组 成 二 十 八 个 规 格 品 种 。1.2.2JD 系 列 立 井 多 绳 提 煤 箕 斗 主 要 部 件 结 构 简 述JD 系 列 立 井 多 绳 提 煤 箕 斗 由 提 升 钢 丝 绳 悬 挂 装 置 、 框 架 、 斗 箱 、 闸 门 装 置 、 尾 绳 悬挂 装 置 、 导 向 装 置 、 活 动 盖 板 和 安 全 蓬 等 部 件 组 成 。 井 底 煤 仓 的 煤 炭 通 过 装 载 设 备 计 量斗

24、装 入 箕 斗 斗 箱 。 箕 斗 提 升 到 地 面 后 ， 借 助 安 装 在 卸 载 位 置 的 固 定 曲 轨 打 开 底 部 闸 门 ，将 煤 卸 入 井 口 煤 仓 。 卸 载 后 ， 箕 斗 逐 渐 下 放 离 开 卸 在 位 置 时 ， 闸 门 凭 借 自 身 的 重 力 关 闭 ，于 是 空 载 箕 斗 可 下 放 至 井 底 重 新 进 行 装 载 工 作 。本 设 计 内 容 主 要 是 导 向 装 置 ， 下 面 主 要 对 该 部 分 进 行 介 绍 。 JD 系 列 箕 斗 有 钢 丝 绳与 矩 形 钢 两 种 罐 道 形 式 。 钢 丝 绳 采 用 滑 套 导 向

25、 管 结 构 。 分 半 衬 套 用 尼 龙 或 黄 铜 制 成 ， 活动 上 盖 与 底 座 交 接 ， 以 便 衬 套 磨 损 后 更 换 。 矩 形 钢 罐 道 采 用 滚 轮 罐 耳 装 置 结 构 （ 本 设 计中 就 使 用 它 ） ， 其 详 细 结 构 见 图 纸 。 三 个 滚 轮 装 置 组 成 一 组 ， 安 装 时 焊 接 在 箕 斗 上 盖 及底 架 的 两 端 。 在 支 架 上 装 有 两 组 橡 胶 缓 冲 垫 ， 用 以 保 证 滚 轮 紧 贴 罐 道 运 行 ， 减 少 容 器 水平 摆 动 产 生 的 冲 击 ， 使 运 行 平 稳 而 无 噪 音 。滚

26、轮 罐 耳 装 置 的 橡 胶 轮 直 径 有 250、 300 及 350 三 种 ， 本 设 计 用 350 滚轮 。不 管 是 钢 丝 绳 箕 斗 还 是 刚 性 罐 道 箕 斗 ， 在 两 侧 中 立 柱 上 、 下 部 位 均 设 有 四 个 钢 铸 罐耳 ， 以 便 箕 斗 在 装 卸 时 稳 罐 ， 以 及 提 升 过 卷 时 能 进 入 楔 形 罐 道 。 另 外 ， 采 用 滚 轮 罐 耳 装置 的 箕 斗 ， 还 必 需 增 设 辅 助 钢 罐 耳 作 为 安 全 保 护 之 用 ， 该 罐 耳 在 正 常 运 行 中 与 刚 性 罐 道是 不 接 触 的 。8第 二 章

27、设 计 计 算2.1 滚 轮 罐 耳 装 置 设 计 计 算JD 系 列 多 绳 箕 斗 刚 性 罐 道 导 向 装 置 采 用 橡 胶 滚 轮 罐 耳 装 置 。 按 照 滚 轮 直 径不 同 设 计 了 三 种 规 格 ， 即 ： 250 滚 轮 装 置 用 于 4、 6 吨 箕 斗 、 300 滚 轮 装 置 用于 9、 12 吨 箕 斗 和 350 滚 轮 装 置 用 于 16、 17 吨 箕 斗 。2.1.1 滚 轮 作 用 力 计 算滚 轮 罐 耳 装 置 在 工 作 中 承 受 罐 道 传 来 的 横 向 冲 击 载 荷 ， 根 据 有 关 资 料 介 绍 其值 约 为 终 端

28、载 荷 的 ， 即 ：102= ( + ) kNP1jQM式 中 ： 箕 斗 自 重 ， kNj 箕 斗 载 重 ， kNM缓 冲 套 和 连 接 销 的 作 用 反 力 、 和 （ 如 图 1） 可 由 下 列 平 衡 式 求 出 ：1P29图 1 滚 轮 受 力 简 图= + （ 1）PL12= （ 2）12+ = + （ 3）P12解 （ 1） 式 和 （ 2） 式 得 ：= kN12L= kN2P21L代 入 （ 3） 式 得 ：= + - = 1 kNP1212()LP对 于 17 吨 箕 斗 采 用 350 滚 轮 罐 耳 装 置 ， 查 前 面 表 可 知 ：（ 根 据 JDG

29、17/906 箕 斗 选 取 ）=169 kNjQ=170 kNM=( )(169+170)=33.9 28.3kNP2LP210设 计 计 算 取 34kN；P根 据 图 及 表 查 得=240mm, =155 mm, =85 mmL2L代 入 有 关 各 式 得 ：= 34=40kN1P258= 34=22.2kN2=40+22.2-34=28.2kNP2.1.2 滚 轮 轴 强 度 计 算图 2 滚 轮 轴 受 力滚 轮 轴 工 作 中 可 视 为 受 集 中 载 荷 P 作 用 的 悬 臂 梁 剪 力 图 和 弯 矩 图 如 图 3(a)剪 力 图 (b)弯 矩 图图 3弯 矩 =PL

30、=34 0.08=2.72kNmMpLdQXOXLP11弯 曲 应 力 = = = =99MPaWM32d3.714650式 中 抗 弯 截 面 系 数 ， 圆 柱 的 抗 弯 截 面 系 数 = ；W32d滚 轮 轴 材 料 45 号 钢 ， =600 MPa， 许 用 弯 曲 应 力 =190MPabj= = =116MPaWjK9.37式 中 按 类 载 荷 计 算 的 应 力 折 减 系 数=0.65 +0.35=0.651.11.51.2+0.35=1.63712 ， 故 强 度 足 够 。W2.1.3 滚 轮 轴 承 寿 命 验 算作 用 于 滚 轮 轴 承 的 径 向 载 荷 是

31、 横 向 冲 击 力 。 每 个 滚 轮 使 用 两 个 单 列 圆 锥 滚 子 轴 承 ，因 此 每 个 轴 承 的 径 向 载 荷 为 ， 由 于 不 存 在 轴 向 载 荷 ， 故 轴 承 的 当 量 动 载60123.45vDP荷 即 为 其 径 向 载 荷 。 轴 承 寿 命 计 算 表 达 式 为 ：2PC= ( )hFnTf2式 中 C 轴 承 的 额 定 动 载 荷 ， 由 轴 承 尺 寸 表 中 查 出 32213 号 单 列 圆 锥 滚 子 轴 承 的额 定 动 载 荷 为 115kN。 轴 承 寿 命 系 数 = ；hf hf50L 轴 承 载 荷 系 数 ， 由 于 载

32、 荷 已 按 冲 击 载 荷 考 虑 ， 故 可 取 较 小 植 =1.2；Ff Ff12 轴 承 速 度 系 数 ， =nf nf13 轴 承 温 度 系 数 ， 工 作 温 度 小 于 100 时 =1；Tf Tf 寿 命 指 数 ， 球 轴 承 =3,滚 子 轴 承 = ；3 额 定 寿 命 （ 按 小 时 计 算 h） ；hLn 工 作 转 数 ， r/m；当 量 动 载 荷 为 = =17kN；2P34轴 承 工 作 转 数 由 下 式 求 出 ：n= = =655 r/m；60vD3.14式 中 箕 斗 运 行 速 度 m/s； 滚 轮 直 径 ， 350 滚 轮 0.35m；D速

33、 度 系 数 = =101033(2.)65=0.41；nf代 入 寿 命 计 算 表 达 式 得 ：115= ( ).204hf3= =2.31hf.7轴 承 的 额 定 寿 命=500 = =8124hhL13()hf03.)从 计 算 结 果 看 ， 350 滚 轮 罐 耳 装 置 的 轴 承 寿 命 稍 短 ， 仅 8000 多 小 时 ， 但 考 虑 到计 算 中 的 工 作 载 荷 实 际 上 是 瞬 时 冲 击 载 荷 ， 在 正 常 运 行 中 载 荷 将 小 于 这 一 数 值 ， 故 所 选轴 承 是 可 用 的 。2.1.4 轴 架 连 接 销 轴 强 度 验 算13连

34、接 销 轴 连 接 轴 架 和 底 座 ， 其 工 作 载 荷 应 为 ， 现 按 均 布 载 荷 简 支 梁 验 算 ， 计P图 4 轴 架 连 接 销 简 图算 简 图 如 图 4对 于 350 滚 轮 装 置 ， =28.2kN, =40mm, L=88mm, =75mm；P1d1轴 架 连 接 的 剪 力 和 弯 矩 如 图 5 所 示(a) 剪 力 图 (b) 弯 矩 图图 5M= (L- )= (88- ) =356Nm；4P12.47210= = = =56.5MPa；W312d356.9式 中 抗 弯 截 面 系 数 ；销 轴 材 料 45 号 钢 ， =600MPa； 与 前

35、 述 滚 轮 轴 强 度 计 算 相 同 ， 可 取 许 用 弯 曲 应 力b为 =116MPa；W=56.5MPa ,故 强 度 满 足WXP-2Q142.2 缓 冲 套 碟 形 弹 簧 设 计 计 算具 有 截 圆 外 形 的 碟 形 弹 簧 如 图 6 所 示 ， 特 征 曲 线 如 图 7 所 示 ； 常 用 材 料 为60Si2MnA、 55CrVA 钢 等 。 经 回 火 淬 硬 后 ， 综 合 力 学 性 能 稳 定 ， 能 在 250 300 以下 工 作 。 当 它 受 到 沿 周 边 均 匀 分 布 的 轴 向 力 F 时 ,升 角 X（ X= ） 将 变 小 ， 相 应

36、使:6弹图 6 碟 形 弹 簧簧 产 生 轴 向 变 形 （ 压 缩 量 ） （ 图 6 碟 形 弹 簧 中 的 b） 。 根 据 理 论 分 析 ， 这 种 弹 簧 的 特征 线 很 复 杂 ， 比 值 对 弹 簧 工 作 性 能 影 响 很 大 。 愈 大 的 弹 簧 ， 在 开 始 压 缩 的 前 一 阶ht ht段 ， 刚 性 很 大 ， 等 到 压 到 一 定 程 度 后 ， 刚 度 又 会 迅 速 下 降 ， 如 图 7 中 的 =2， 甚 至 为ht负 刚 度 。 值 得 提 出 的 是 = 的 弹 簧 ， 在 某 一 区 间 内 ， 即 使 变 形 有 变 化 ， 而 载 荷

37、却 近 乎t2不 变 。 这 一 特 征 很 重 要 ， 它 提 供 了 在 一 定 范 围 内 保 持 载 荷 恒 定 的 方 法 。 在 设 计 中 经 常 利用 碟 形 弹 簧 的 这 一 特 征 。 本 设 计 为 了 计 算 方 便 取 1.5， 因 为 它 近 似 于 = ， 其ht ht2实 两 者 的 特 征 曲 线 非 常 相 似 。图 7 碟 形 弹 簧 特 的 征 曲 线 1.7 3；Ddht=1.52FbdDtx15此 处 取 2.4；Dd当 =42 时 ； ；=2.4 =2.4 42=17.5；=18 28；Dt此 处 取 =28；t则 = = =1.5；4根 据 碟

38、 形 弹 簧 的 特 征 曲 线 ， 取 1.5；ht则 =1.5 =1.5 1.5=2.25；ht 0.75h；max=(0.15 0.2)h；取 =0.2h=0.2 2.25=0.45； 安 装 预 压 缩 量 ；0此 处 取 =0.26 =0.26 2.25 0.585 0.6； h 轴 向 变 形 量 ；当 轴 向 变 形 为 时 碟 形 弹 簧 的 承 载 能 力F= 1C24EtD .05 1.344201.5960=3.23kN；式 中 E 弹 性 模 量16合 金 钢 E 196 216GPa； 此 处 取 E 200GPa；其 中 = ( - )( - )+11C2()tht

39、2t= ( - )( - )+120.6(8)5.0.65.0.65=1.05；式 中 泊 松 比合 金 钢 0.25 0.30； 此 处 取 0.28；=( - )2C1aln2()1a=( - ) 3.14.4l.2.()=1.34；式 中 = = =2.4；aDd75弹 簧 的 最 大 应 力 发 生 在 弹 簧 内 侧 的 外 表 面 上 ， 为 压 应 力 。 最 大 应 力 ：=c3C24Et=1.88201.54924EtD=1918MPa；其 中 （ -1） ( - )+ 3C2()tlna6lht23(1)lna= ( ) ( - )+ 21.406(8).5.4l3.ln.

40、4510.63(2.41)ln=1.88；当 循 环 次 数 N5 时 ， 许 用 应 力 =1900 MPa 2000 MPa；40c17=1918MPa ；cc故 上 面 设 计 的 碟 形 弹 簧 满 足 要 求 。已 知 缓 冲 套 最 大 受 力 =40.46kN；maxF= 12.5；maxF40.63碟 形 弹 簧 数 至 少 取 13 个 。图 8 组 合 碟 形 弹 簧 及 其 特 性 线碟 形 弹 簧 的 组 合 方 式 不 同 ， 可 以 有 不 同 的 弹 簧 特 性 ， 参 阅 图 8。 为 了 便 于 比 较 ，假 设 单 片 碟 形 弹 簧 具 有 如 (a)所

41、示 的 线 性 关 系 。 1)当 要 求 变 形 量 较 大 时 ， 可 以 采 用 对合 式 组 合 碟 形 弹 簧 (b)， 这 时 ， 总 变 形 量 与 碟 数 成 正 比 ， 而 载 荷 与 一 个 碟 形 弹 簧 相 同 ； 2)当要 求 承 受 较 大 载 荷 时 ， 可 以 采 用 堆 积 式 组 合 碟 形 弹 簧 (c)， 这 时 ， 允 许 总 载 荷 与 碟 数 成正 比 ， 而 变 形 量 则 与 一 个 碟 形 弹 簧 相 同 ； 3)此 外 ， 还 可 以 根 据 需 要 设 计 成 变 刚 度 的 组合 弹 簧 (d)。堆 积 式 组 合 碟 形 弹 簧 不

42、仅 刚 度 很 大 ， 承 载 能 力 很 高 而 且 可 借 变 形 时 各 碟 之 间 的 摩 擦作 用 ， 使 部 分 冲 击 能 量 转 变 为 热 能 ， 所 以 它 能 用 作 缓 冲 弹 簧 。 要 求 吸 收 更 多 能 量 时 ， 还可 以 在 各 碟 之 间 加 上 橡 皮 一 类 的 垫 片 ， 以 增 加 弹 簧 工 作 时 的 摩 擦 阻 力 。本 设 计 中 缓 冲 套 采 用 图 8 中 (d)类 变 刚 度 组 合 弹 簧 。 因 为 缓 冲 套 承 受 最 大 力40kN， 碟 形 弹 簧 必 须 满 足 其 刚 度 要 求 。 煤 矿 箕 斗 要 求 的 导

43、 向 精 度 不 是 非 常 高 ， 可 以 允 许有 误 差 ， (d)类 碟 形 弹 簧 恰 好 满 足 刚 度 和 变 形 要 求 。01h2h3h4h1F2Fcabd18第 三 章 焊 接 工 艺 设 计3.1 焊 接 连 接 概 述焊 接 是 将 两 个 分 离 的 金 属 工 件 ， 在 接 头 处 进 行 局 部 加 热 、 加 压 或 既 加 热 又 加 压 ， 使其 连 接 成 为 一 个 整 体 的 加 工 方 法 。作 为 不 可 拆 卸 的 连 接 方 法 ， 焊 接 与 铆 接 相 比 ， 具 有 节 省 金 属 、 生 产 率 高 、 致 密 性 好和 便 于 机

44、械 化 、 自 动 化 操 作 等 优 点 ， 故 在 工 业 生 产 中 ， 大 量 铆 接 件 已 被 焊 接 件 所 取 代 ，焊 接 已 成 为 制 造 金 属 结 构 和 机 器 零 件 的 一 种 基 本 工 艺 方 法 。 例 如 ， 万 吨 水 压 机 、 万 吨 级远 洋 轮 、 高 架 吊 车 、 汽 车 车 身 等 都 大 量 使 用 焊 接 ， 有 些 大 型 机 床 （ 如 大 型 立 式 车 床 的 机架 ） 也 常 利 用 钢 件 焊 接 。 此 外 ， 焊 接 还 可 以 用 来 修 补 铸 、 锻 件 的 缺 陷 及 磨 损 的 机 器 零 件 。焊 接 时

45、， 经 受 加 热 、 熔 化 随 后 冷 却 凝 固 的 那 分 金 属 ， 称 为 焊 缝 。 被 焊 接 的 工 件 材 料 ，称 为 母 材 。 两 个 工 件 的 连 接 处 ， 称 为 焊 接 接 头 ， 它 包 括 焊 缝 及 焊 缝 附 近 的 一 段 受 热 影 响的 区 域 。3.2 连 接 成 型 材 料 和 成 型 方 法 的 选 择3.2.1 连 接 成 型 材 料 的 选 择所 选 材 料 必 须 满 足 结 构 件 使 用 性 能 要 求 ， 如 材 料 的 力 学 性 能 ， 耐 磨 、 耐 腐 性 能 等 。在 满 足 使 用 性 能 的 前 提 下 ， 尽

46、量 选 择 焊 接 性 能 良 好 的 材 料 ， 如 低 碳 镇 静 钢 、 普 通 低 合 金钢 和 某 些 牌 号 的 非 铁 金 属 ， 以 便 采 用 常 规 的 连 接 方 法 ， 简 化 连 接 工 艺 ， 在 低 成 本 的 前 提下 ， 生 产 出 质 量 优 良 的 成 型 构 件 。 某 些 情 况 下 ， 必 须 采 用 一 些 焊 接 差 的 金 属 及 合 金 时 ，应 考 虑 ： 焊 接 差 的 材 料 只 应 用 于 中 、 小 件 ， 而 不 应 用 于 厚 大 焊 接 件 的 制 造 ； 焊 接 构 件 时 ，应 采 用 对 金 属 加 热 少 的 焊 接

47、方 法 和 焊 接 规 范 ， 以 减 少 构 件 内 应 力 及 热 变 形 ， 避 免 产 生 裂纹 等 缺 陷 。 例 如 ： 采 用 电 子 束 焊 ， 真 空 扩 散 焊 等 方 法 ， 减 少 加 热 对 构 件 产 生 的 影 响 ； 根19据 结 构 复 杂 程 度 、 板 料 厚 度 及 焊 缝 布 置 情 况 ， 采 用 不 同 的 焊 前 预 热 和 焊 后 缓 冷 规 范 ；焊 后 采 用 热 处 理 消 除 氢 的 影 响 ， 消 除 构 件 内 应 力 及 性 能 的 不 均 匀 性 。本 设 计 中 的 轴 架 选 用 Q235 钢 板 和 45 优 质 碳 素

48、钢 。 Q235 钢 板 焊 接 性 能 良 好 ,45 钢经 调 质 处 理 ， 综 合 机 械 性 能 良 好 ， 能 承 受 较 大 冲 击 载 荷 ， 属 于 中 碳 钢 ， 焊 接 性 能 也 好 。底 座 选 用 Q235 钢 板 和 45 钢 ,性 能 如 上 述 。3.2.2 连 接 成 型 方 法 的 选 择表 1 常 用 连 接 方 法 的 特 点 与 应 用 情 况连 接 方 法 热 影响 变 形 生 产率 可 焊 空 间 位置 适 用 板厚 (mm) 应 用 情 况气 焊 大 小 低 全 0.5 3 主 要 用 于 薄 板 非 重 要 结 构 的修 补 工 作手 工 电 弧 焊 较 小 较 小 较 低 全 1 20 一 般 结 构埋 弧 焊 小 小 高 主 要 平 焊 位置 8 60 梁 、 柱 圆 筒 形 容 器 ， 船 体 甲板 拼 焊氩 弧 焊 小 小 较 高 全 0.5 20合 金 钢 、 不 锈 钢 、 非 铁 金 属 、稀 有 金 属 结 构粗 丝 小 小 较 高 主 要 平 焊 位置 5 30 车 辆 、 船 舶 、 桥 梁 等 钢 结 构焊 件 厚 件CO2焊 细丝 小 小 较 高 全 0.5 5车 辆 、