太阳能热水器内筒起筋机的设计.doc
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1、济南大学毕业设计毕业设计题 目 太阳能热水器内筒起筋机的设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自0707班 学 生 姜永超 学 号 20070403071 指导教师 樊宁 二一 一 年 五 月 二十八 日- 1 -济南大学毕业设计摘 要内筒是太阳能热水器的核心部分,其特性影响着产品的整体寿命,太阳能内筒起筋机是用来增强太阳能内筒的刚性,在太阳能行业得到广泛的应用。通过文献检索、企业流水生产线的参观,对太阳能内筒起筋机的结构、功能和工作原理进行归纳分析,并对国内外太阳能内筒起筋机的研究现状做了一番比较和总结,完成了起筋机的设计。传动系统和辊压系统是起筋机的核心部分,本文
2、对这两部分进行了详细的设计,其中将上下辊轮轴同时作为主动轴,通过一个齿轮传动达到二者的同步运动,较之电机只带动下辊轮轴旋转,再通过摩擦力带动上辊轮轴旋转,这样需求的动力大为减小,且减少了对被加工件的磨损。同时将下辊轮轴的直径加粗,并将其设计成空心轴,在保证其刚度的前提下即减轻了其重量,又方便了辊轮的安装固定。同时在下辊轮轴的悬臂端安装一个由汽缸带动的气动门,拖住下辊轮轴,避免了由于下辊轮轴刚性不足导致的起筋高度不够。本文对减速机、汽缸、万向联轴器和辊轮轴进行了详细的计算和校核,保证了设计的合理性,也简要介绍了对机架、轴承座等零部件的设计和选择过程。通过计算分析和校核,本设计实现了预期的设计要求
3、,达到了降低成本、寿命长、噪声小的目的。机器外形尺寸的设计方便工作人员操作,提高了加工效率。关键词:太阳能内筒起筋机;辊轮轴;传动系统;辊轮ABSTRACTSolar water heaters within the cylinder is the core part of their characteristics affect the overall life of the product, solar energy from the inner cylinder machine is used to enhance solar energy bars within the rigid t
4、ube, in the solar industry has been widely used. Through literature search, visit the companys assembly line, from the tendons of solar energy within the cylinder machine structure, function and working principle of inductive analysis, and the inner cylinder from the domestic and international solar
5、 energy research status bar machine did some comparison and summary of completed the tendon from the machine design. Drive system and roll bars from the machine system is the core of the two parts of this paper carried out a detailed design, in which both the upper and lower axle roll axis as throug
6、h a gear drive to achieve synchronization between the two movements, compared with the motor only driven roller shaft rotation, then driven by friction on the roller shaft rotation, so much less power demand, and reduce the wear and tear on the parts to be machined. While the diameter of the roller
7、axle bold, and designed into the hollow shaft, to ensure that the premise of its stiffness to reduce its weight, but also facilitates the installation of the fixed roller. At the same time the next roll to install a cantilever axle driven by a pneumatic cylinder door is holding the roller wheel to p
8、revent the roller shaft due to insufficient rigidity resulting from the bars high enough. In this paper, reducer, cylinder, roller shaft universal coupling and a detailed calculation and verification to ensure that the design is reasonable, but also a brief introduction on the rack bearing and other
9、 parts of the design and selection process. Through analysis and verification, the design to achieve the desired design requirements, to reduce cost, long life, low noise purposes. Overall dimensions of the design to facilitate staff to operate and improve the processing efficiency. 朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典
10、Key words:solar energy from the tendon within the cylinder machine;roller axle;transmission;roll目 录摘要.IABSTRACT.II1 前言 .11.1选题背景与意义.1 1.1.1 选题背景.1 1.1.2 选题的目的与意义.1 1.2 太阳能内筒起筋机简介.11.3 本次设计产品特点介绍.2 1.3.1 太阳能内筒起筋机传动系统组成.21.3.2太阳能内筒起筋机滚压系统组成.32 方案设计及论证.42.1 传动方案初步设计.42.2 传动方案的初步确定.53 传动系统设计计算.63.1 电机的选
11、择. 63.2传动系统总传动比及各级传动比分配.63.3 滚子链传动的整体设计. 73.3.1 滚子链传动的设计计算.73.3.2 滚子链链轮的主要尺寸.93.4 齿轮传动的设计计算. 123.4.1 选定吃齿轮类型、精度等级、材料及齿数.123.4.2 按齿根弯曲强度设计.123.5 轴的设计计算. 163.5.1 轴的作用.163.5.2 箱体内部下辊轮轴的设计计算.173.5.3 箱体内与上辊轮轴相连的轴的设计计算.174 其他零部件的设计计算.19 4.1 气缸的选择.19 4.2 联轴器的选择 .194.3 气动门的设计计算.20 4.4 上下辊轮轴的设计计算.214.4.1 上辊轮
12、轴的设计 .214.4.2 下辊轮轴的设计 .214.5 花键轴万向联轴器的选择.224.6 轴承的选择与校核.234.6.1 轴承的选择标准.234.6.2 轴承的选择 .234.6.3 轴承的校核 .235 结论.25参考文献.26致谢.27- 30 -1 前言1.1 选题背景与意义1.1.1 选题背景在太阳能热水器行业,起筋机可以经济合理的增强内筒的刚性,方便于后续加工。目前,国内有多家机械厂可以生产起筋机,如宁津县恒硕太阳能设备有限公司、南通海剪机床厂、北京立威盛达机床厂、华兴设备有限公司等。国内目前主流产品都具有筋间距可调,每个压筋辊轮都可以更换的特点,可以满足一般厂家的生产需求。但
13、目前国外先进技术可以完全符合美国LOCKFORMER质量标准,确保结构坚固耐用,成形快速精确,无需特别的维护而具有超长使用寿命。机器多采用重型底盘,电弧焊钢架,电机速度稳定,轴精度高,经淬火及磨圆加工的辊轮轴,专有技术制造的辊轮,免维护传动系统,机架表面经喷塑处理。且进料辊轮在整个厚度范围内可以自我补偿,操作简单,工作效率高。虽然目前国内有多家机床厂可以生产起筋机,但与国外先进技术相比仍有很大的差距。首先,国内产品多为手动进料,自动化程度较低;第二,辊轮的平行度不好,易产生螺旋筋;第三,国内产品多体积庞大,造成了材料的浪费和运输安装的不便。国内产品多停留在上世纪八九十年代的水平,产品更新换代速
14、度慢,且电机和辊轮的精度不高,不适合快速精确成形。虽然目前国内对起筋机进行了多方面的改进,但主体结构仍没有太大的变化。因此,在加工精度、操作性和运动学设计等方面,均落后于国际先进水平。1.1.2 选题的目的与意义伴随着世界能源的紧张,太阳能行业越来越受到人们的关注。内筒是太阳能热水器的核心部分,其特性影响着产品的整体寿命。由于不锈钢具有耐腐蚀的特性,大多数的制造商都选用不锈钢材料作为太阳能热水器的内筒。而内筒不锈钢板只有0.37mm左右,在其卷成圆筒状后,刚性十分差,非常容易变形,不易于后续加工。所以,要增加内筒的刚性,可以在内筒壁上做上加强筋,虽然这样可以非常好的加强筒的刚性,但这种方法操作
15、复杂,对设备和技术要求高。而太能热水器内筒只是作为一个储水装置,安置加强筋更是缩小了内筒的容量,所以这种方法不够经济且过于复杂。而通过起筋机在内筒壁上压上加强筋,不仅很好的增强了内筒的刚性,而且对内筒的储水量几乎没有影响。经比较,最经济合理的办法就是在内筒壁上压出一道道加强筋,由此,做出本设计内筒起筋机。1.2 太阳能内筒起筋机简介太阳能内筒起筋机如图1.1,主要用于太阳能热水器不锈钢内筒加强起筋,增加内筒刚性,方便后续加工。设备一般采用型钢焊接主架,震动时效处理,可满足市场现有各种规格热水器内桶皮的加强起筋。设备多采用人工上下工件,控制起筋圆弧角度,操作灵活简便,效率高。在工作过程中,根据产
16、品长度设置滚筋轮,定位准确,无螺旋筋现象出现,产品一次成型,加工精度高。在国外,一些先进公司一般采用伺服电机灵活控制起筋机的辊轮速度,这样起筋机的用途和使用范围就更加广泛了。但这样做却大大提高了起筋机的生产成本,且设计和生产更为复杂繁琐。而太阳能内筒对于起筋的要求并不是太严格,只是为了提高内筒的刚性,方便后续加工,所以国内起筋机生产厂家产品的起筋速度多为出厂速度,在低成本的前提下满足太阳能内筒的起筋要求。图1.1 太阳能内筒起筋机1.3 本次设计产品特点介绍太阳能热水器内筒起筋机主要用于太阳能内筒的加强起筋,本次设计遵循结构合理、节省材料、操作简单的原则,在传统起筋机的基础上做了相应的设计和改
17、善,下面就我设计的太阳能内筒起筋机特点及工作原理做一个简单的介绍。1.3.1 太阳能内筒起筋机传动系统组成本次设计动力系统是由江苏泰兴减速机销售中心提供的XW-22-1/87的1.5kw减速机,通过联轴器与联轴器相连。通过链传动与下辊轮轴相连,下辊轮轴又通过一个齿轮传动带动其上面的一根轴旋转。这根轴通过通过一个花键轴万向联轴器与上辊轮轴相连,这样便保证了两跟辊轮轴同时作为主传动轴旋转。同时,下辊轮轴与其上面轴二者之间的传动比与上下辊轮直径成固定比例,以保证上下辊轮轴旋转的同步,避免因摩擦而造成的动力损耗和对被加工件的磨损。1.3.2太阳能内筒起筋机滚压系统组成滚压系统主要是由上下两根辊轮轴组成
18、,辊轮轴上装有可以调隙的辊轮,可以满足不同厂家对起筋距离的不同要求。2 方案设计及论证太阳能内筒起筋机工作时,将被加工件置于下辊轮轴上,由汽缸带动上辊轮轴下压,减速机通过一个链传动带动下辊轮轴旋转,下辊轮轴又通过一个齿轮传动带动上辊轮轴旋转,上下辊轮分别安装在上下辊轮轴上,二者旋转线速度相同,完成起筋过程。主要性能参数:电机功率:1.5kw工作效率:4个/分最大加工长度:2200mm加工直径:300600mm辊轮线速度:0.150.20m/s电源:3相4线压缩空气:0.20.4KPa2.1 传动方案初步设计传动方案首先应满足机器自身的功能要求,如所传递的功率大小、转速和运动形式。此外,还要满足
19、结构简单、工作平稳、使用维护方便、传动效率较高、工艺性好等当今时代对优化设计的要求。常用传动方案有3种:(1)带传动:结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合;传动平稳无噪声,能缓冲、吸振;过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用;不能保证精确的传动比,带轮材料一般是铸铁等。(2) 链传动:和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力;能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作;和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小;传递效率较高,一般可达0.950.97;链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象。
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