無(wú)縫鋼管探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文簡(jiǎn)略說(shuō)明了無(wú)縫鋼管無(wú)損檢測(cè)的方法，主要記錄了此次設(shè)計(jì)無(wú)縫鋼管探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)今后設(shè)計(jì)類似驅(qū)動(dòng)裝置有一定的參考作用。</p><p>　　本文清楚地說(shuō)明了無(wú)縫鋼管探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力系統(tǒng)及流程，主要研究了從機(jī)架到軸承的設(shè)計(jì)選擇過(guò)程。而且清楚地說(shuō)明了各個(gè)零部件的選用原則和方法，對(duì)其中需要計(jì)

2、算的部分有詳細(xì)的公式給出。而且每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是嚴(yán)格參照相關(guān)手冊(cè)選擇，有較高的參考價(jià)值。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于選擇托起無(wú)縫鋼管的方案。本文創(chuàng)新選擇只使用一個(gè)液壓缸，利用杠桿機(jī)構(gòu)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)無(wú)縫鋼管和已檢測(cè)無(wú)縫鋼管的升起降落。理論上，該套設(shè)備能夠滿足無(wú)縫鋼管從進(jìn)料到檢測(cè)到出料整個(gè)過(guò)程的各個(gè)要求，各個(gè)參數(shù)都能與無(wú)縫鋼管探傷機(jī)其他裝置相匹配。</p><p>　　關(guān)鍵詞：無(wú)縫鋼管

3、；探傷機(jī)；驅(qū)動(dòng)裝置；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This article briefly describes methods of the nondestructive detecting of seamless steel pipes; it primarily records the design process o

4、f the driving machine of detecting equipment of seamless steel pipes. This article could be referred by those who need to design equipments which are similar to this one.</p><p>　　This article clearly illust

5、rates the driving system and process of the nondestructive detecting of seamless steel pipes; it has a major study of the process of design and selection from the frame of the equipment to bearings. What's more, this

6、 paper clearly shows principles and methods of selecting components of the driving machine, in which, some parts which need to be calculated have been given detailed formulas. Each related standards had strictly selected

7、 from related manuals selection. In b</p><p>　　The focus of the design lies in the selection of holding up seamless program. This article chooses to use a hydraulic cylinder instead of two, and it uses a lin

8、kage mechanism to make it possible of rising a detected seamless steel pipe be while landing a seamless steel pipe which is waiting for detection. In theory, this equipment can satisfy the various requirements throughout

9、 the process of feeding and detecting and unloading seamless steel pipes, each parameter can be matched with other machi</p><p>　　Key words: seamless steel pipe; driving machine; detecting equipment</p>

10、;<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　無(wú)縫鋼管是一種具有中空斷面且長(zhǎng)度與周長(zhǎng)之比較大的鋼材。在當(dāng)今工業(yè)技術(shù)中，無(wú)縫鋼管在許多實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用。它們主要用于輸送液體,能夠依照各種用途由各種各樣的材料制成，而且尺寸也可以隨意而定。無(wú)縫鋼管作為基本結(jié)構(gòu)元素在建筑、橋梁、汽車和航空工業(yè)中被廣泛使用。由于有著很高的經(jīng)濟(jì)性和適用性，無(wú)縫鋼管還廣泛用于制造結(jié)構(gòu)

11、類機(jī)械零件，如石油鉆桿、汽車傳動(dòng)軸、自行車架以及建筑施工中用的鋼腳手架等。無(wú)縫鋼管具有良好的周向均勻性，因此它還有很高的耐壓和抗扭的性質(zhì)。</p><p>　　當(dāng)今，無(wú)縫鋼管的種類繁多，有用于一般結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管，有用于輸送水、油、氣等流體的一般流體輸送無(wú)縫鋼管，有各種鍋爐設(shè)備用的優(yōu)質(zhì)無(wú)縫鋼管，有用于金剛石巖芯鉆探的鉆桿、巖心桿、套管和石油鉆探兩端內(nèi)加厚或外加厚的無(wú)縫鋼管。而且隨著科技的日益進(jìn)步和用

12、戶的需求各異，在過(guò)去的幾十年里，新材料不斷產(chǎn)生、尺寸和形狀不斷改進(jìn)、生產(chǎn)流程優(yōu)化和質(zhì)量控制也日益精確。這就為生產(chǎn)符合各種要求的無(wú)縫鋼管提供了材料和技術(shù)支持。</p><p>　　生產(chǎn)工業(yè)無(wú)縫鋼管的工藝流程如下:</p><p>　　管坯——檢驗(yàn)——?jiǎng)兤ぁ獧z驗(yàn)——加熱——穿孔——酸洗——修磨——潤(rùn)滑風(fēng)干——焊頭——冷拔——固溶處理——酸洗——酸洗鈍化——檢驗(yàn)</p><

13、p>　　與此次設(shè)計(jì)題目相關(guān)的是上述流程的最后一道檢驗(yàn)過(guò)程。</p><p>　　無(wú)縫鋼管由于在管坯的選用以及后續(xù)的各個(gè)加工制造過(guò)程（如上工藝流程）中受到各種復(fù)雜應(yīng)力的作用,極易在鋼管的表面及內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋等缺陷。這些缺陷一旦未被發(fā)現(xiàn) ,鋼管的制造過(guò)程就無(wú)法優(yōu)化，制造的鋼管質(zhì)量就無(wú)法保證，會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，而且在重要的應(yīng)用中，如果不能保證無(wú)縫鋼管的質(zhì)量，有可能造成極大的損失。</p>

14、;<p>　　為確保無(wú)縫鋼管產(chǎn)品的安全性，所有的出產(chǎn)產(chǎn)品都要進(jìn)行探傷和生產(chǎn)檢測(cè),即無(wú)損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)是指：在不損害被檢對(duì)象的前提下，探測(cè)工件內(nèi)部或外表面的缺陷(傷痕)的現(xiàn)代檢驗(yàn)技術(shù)。無(wú)損檢測(cè)的任務(wù)是，在所要求的材料中，用不損傷被檢材料的前提下檢測(cè)出材料的不均勻性或缺陷部位，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果作出評(píng)價(jià)，確定被檢物件的可使用性。 用于無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中的無(wú)損探傷方法主要有：漏磁檢測(cè)法、渦流檢測(cè)法、超聲檢測(cè)法、射線檢測(cè)法等。

15、各種探傷方法都有其一定的使用范圍。隨著對(duì)鋼管質(zhì)量要求的不斷提高，有時(shí)需同時(shí)使用幾種方法進(jìn)行探傷，以對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合的分析、判斷。對(duì)特定溫度和壓力要求的無(wú)縫鋼管探傷方法不盡相同，對(duì)鋼管要求越高，探傷的種類就應(yīng)該使用得越多，其中使用較多的有渦流探傷和超聲波探傷。渦流探傷對(duì)鋼管近表面位置的點(diǎn)狀型缺陷有較高的靈敏度：而超聲波探傷對(duì)鋼管內(nèi)部的面積型缺陷有較高的靈敏度。兩種探傷方法交替或是配合使用，無(wú)縫鋼管的出廠質(zhì)量將得到進(jìn)一步的提高。</

16、p><p>　　對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行有效的無(wú)損檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部和表面存在的缺陷,是延長(zhǎng)無(wú)縫鋼管使用壽命和提高產(chǎn)品質(zhì)量必不可少的技術(shù)手段。對(duì)無(wú)縫鋼管探傷的合理性和效率就會(huì)對(duì)生產(chǎn)的進(jìn)度產(chǎn)生一定的影響。而探傷時(shí)工件的驅(qū)動(dòng)部分在無(wú)損檢測(cè)里就成為了比較重要的部分，它的效率和壽命將極大影響探傷的效率。進(jìn)而對(duì)整個(gè)無(wú)縫鋼管探傷設(shè)備有著重大影響。所以，無(wú)縫鋼管探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)有很重要的意義。</p><p>

17、　　在此次無(wú)縫鋼管探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該完成這樣一個(gè)任務(wù)：設(shè)計(jì)一套裝置，能使一定形狀大小的無(wú)縫鋼管（直徑從219mm到610mm，長(zhǎng)12m）順利到達(dá)無(wú)損檢測(cè)的地方，檢測(cè)完成之后，將無(wú)縫鋼管運(yùn)到另外的地方放置起來(lái)。</p><p>　　2 機(jī)械傳動(dòng)總體方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 動(dòng)力流程及循環(huán)</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)無(wú)縫鋼管探傷方式主要有兩種：

18、一種是無(wú)縫鋼管整周回轉(zhuǎn)，探頭直線移動(dòng)，在鋼管上形成螺旋探傷線的方式；另外一種是鋼管直線前進(jìn)而探頭高速旋轉(zhuǎn)的方式。由于各廠實(shí)際需要各異，無(wú)縫鋼管的探傷方式和設(shè)備也不盡相同，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我選擇第一種探傷方式，即無(wú)縫鋼管整周回轉(zhuǎn)，探頭直線移動(dòng)的方式。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鋼管的整周回轉(zhuǎn)，在參考了各種傳動(dòng)方案后，我決定采用如圖2-1所示的傳動(dòng)方案：</p><p>　　圖2-1 無(wú)縫

19、鋼管探傷機(jī)動(dòng)力流程圖</p><p>　　將待檢測(cè)的成品無(wú)縫鋼管置于一個(gè)兩側(cè)由槽鋼組成的斜度較小的進(jìn)料支架上，讓無(wú)縫鋼管在重力作用下自行滾到讓其做整周回轉(zhuǎn)的托輪上。一個(gè)擋塊在進(jìn)料支架末端，用于控制無(wú)縫鋼管的進(jìn)料或等待狀態(tài)。當(dāng)鋼管滾到托輪上時(shí)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的探頭開(kāi)始沿著旋轉(zhuǎn)的鋼管做無(wú)損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)的軌跡為螺旋線，將覆蓋無(wú)縫鋼管的整個(gè)外表面，以起到無(wú)損檢測(cè)的作用。檢測(cè)完的鋼管由液壓缸托起至與出料支架相同高度后再由重力

20、作用使鋼管自動(dòng)滾落。 同時(shí)，連接在液壓缸上的連桿使擋塊下移，被擋塊擋住的處于進(jìn)料支架上的無(wú)縫鋼管就可以自由滾落，當(dāng)待檢測(cè)無(wú)縫鋼管滾到液壓缸上時(shí)，液壓缸活塞回縮，同時(shí)，擋塊被杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上移，重新?lián)踝『竺娴拇龣z測(cè)無(wú)縫鋼管，這就是一個(gè)動(dòng)力循環(huán)。</p><p>　　2.2 方案對(duì)比及選擇</p><p>　　2.2.1 托起無(wú)縫鋼管的方案選擇</p><p>　　托起無(wú)

21、縫鋼管的方案可以分為兩種：第一種，無(wú)縫鋼管被固定在機(jī)架上的擋塊擋在進(jìn)料機(jī)架上，無(wú)縫鋼管的進(jìn)料出料各用一個(gè)液壓缸，在出料液壓缸托起無(wú)縫鋼管高過(guò)了出料機(jī)架時(shí)，無(wú)縫鋼管自行滾落，之后，進(jìn)料液壓缸把被擋住的無(wú)縫鋼管抬起，在無(wú)縫鋼管自滾的同時(shí)，液壓缸活塞回縮，使待檢測(cè)無(wú)縫鋼管正好落在兩對(duì)滾的托輥之間，帶動(dòng)無(wú)縫鋼管原地自轉(zhuǎn)，以便檢測(cè)。第二種，即為上述選用的一個(gè)液壓缸的傳動(dòng)方案，在液壓缸頂起已檢測(cè)的無(wú)縫鋼管的同時(shí)，帶動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)將擋塊拉下，使待檢測(cè)無(wú)縫

22、鋼管滾下，并通過(guò)液壓缸的速度調(diào)節(jié)使無(wú)縫鋼管正好落到兩托輪之間。</p><p>　　之所以選擇后者，是因?yàn)樗?jīng)濟(jì)實(shí)惠，省去了一個(gè)液壓缸，而且略微縮短了檢測(cè)一根無(wú)縫鋼管的時(shí)間，而且由于液壓缸的回程速度可調(diào)，所以這個(gè)方案完全有可能實(shí)現(xiàn)。不過(guò)這個(gè)方案相對(duì)于第一個(gè)方案也有缺陷，由于無(wú)縫鋼管在進(jìn)料機(jī)架上的純滾動(dòng)情況不一定很理想，導(dǎo)致液壓缸活塞回縮時(shí)速度不太好控制，工作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題。</p><

23、p>　　2.2.2 各種杠桿機(jī)構(gòu)的選擇</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)在液壓缸活塞上移同時(shí)帶動(dòng)擋塊下移，必須使用杠桿機(jī)構(gòu)，其中簡(jiǎn)單清晰的就是四桿機(jī)構(gòu)。除了在圖紙上表示出來(lái)的杠桿機(jī)構(gòu)外，我還設(shè)計(jì)了不同焊接點(diǎn)的另外一個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)，以及一套滑輪和鋼索組成的有杠桿作用的機(jī)構(gòu)。綜合各方面因素，我選擇了連桿機(jī)構(gòu)，具體見(jiàn)工程圖。</p><p><b>　　3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用</b&g

24、t;</p><p>　　3.1 無(wú)縫鋼管重量的計(jì)算</p><p>　　查普通無(wú)縫鋼管尺寸規(guī)格（GB/T 17395-1998）可知，外徑為610mm的無(wú)縫鋼管壁厚有65mm，40mm，20mm三種。計(jì)算重量時(shí)，選取壁厚最大的計(jì)算，壁厚65mm的無(wú)縫鋼管單位長(zhǎng)度的重量W=873.63kg。所以，12m長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管重量：</p><p>　　經(jīng)過(guò)5套機(jī)架支承后，無(wú)縫

25、鋼管重量為：</p><p>　　3.2 無(wú)縫鋼管在托輪上的受力分析及計(jì)算</p><p>　　由于無(wú)縫鋼管在兩托輪之間，它的受力分析圖如下圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 無(wú)縫鋼管受力分析圖</p><p>　　受力分析得： </p><p><b>　　其中：</b

26、></p><p>　　解得： </p><p>　　查得鋼和橡膠的摩擦系數(shù)：</p><p>　　托輪切線方向上受力： </p><p>　　托輪半徑： </p><p>　　托輪受到轉(zhuǎn)矩： </p><p>　　無(wú)縫鋼管

27、的轉(zhuǎn)速約為：</p><p>　　3.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的計(jì)算</p><p>　　電機(jī)功率為： </p><p>　　由于存在著各種功率損耗，電機(jī)的功率計(jì)算為：</p><p>　　最后為了安全起見(jiàn)，電機(jī)功率選為4KW。</p><p>　　3.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型</p><p>

28、　　根據(jù)以上計(jì)算，查手冊(cè)，選取驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為：</p><p>　　4 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　4.1 選擇鏈傳動(dòng)的原因</p><p>　　鏈傳動(dòng)兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的特點(diǎn)。與齒輪傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)較易安裝，成本低廉；遠(yuǎn)距離傳動(dòng)（中心距最大可達(dá)十多米）時(shí)，其結(jié)構(gòu)要比齒輪傳動(dòng)輕便得多。與帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率高；需要的張緊力小，壓軸

29、力也??；結(jié)構(gòu)尺寸緊湊；能在低速重載下較好地工作；能適應(yīng)較惡劣環(huán)境如油污多塵和高溫等場(chǎng)合。</p><p>　　由于上述鏈傳動(dòng)存在著諸多優(yōu)點(diǎn)，以及考慮到本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)裝置要求無(wú)縫鋼管在兩托輪上的滾動(dòng)盡量勻速，以方便探傷機(jī)的工作準(zhǔn)確、順利，而且又用不到帶傳動(dòng)的過(guò)載保護(hù)的性能，而直接連接齒輪、錐齒輪又不太可能。所以，在電機(jī)輸出的第一級(jí)，布置鏈傳動(dòng)。</p><p>　　4.2 選擇滾子鏈的原因&

30、lt;/p><p>　　首先，按用途不同鏈可分為傳動(dòng)鏈、起重鏈、和拽引鏈三種。由于此次選擇鏈傳動(dòng)的原因就是傳遞動(dòng)力，所以選擇傳動(dòng)鏈。</p><p>　　其次，傳動(dòng)鏈按結(jié)構(gòu)的不同又可分為傳動(dòng)用短節(jié)距精密滾子鏈（簡(jiǎn)稱滾子鏈）和齒形鏈。由于齒形鏈的齒形及嚙合特點(diǎn)，其傳動(dòng)較平衡，承受沖擊性能好，輪齒受力均勻，噪音較小，故又稱無(wú)聲鏈。它允許較高的鏈速，特殊設(shè)計(jì)的齒形鏈傳動(dòng)最高鏈速可達(dá)40m/s。但它結(jié)

31、構(gòu)比滾子鏈復(fù)雜、價(jià)格較高、重量較大，所以目前應(yīng)用較少。</p><p>　　4.3 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　鏈傳動(dòng)的工作條件不同，其失效形式也不相同。根據(jù)鏈速不同分為兩種情況：當(dāng)v>0.6m/s的一般鏈傳動(dòng)，按功率曲線設(shè)計(jì)計(jì)算；當(dāng)v<0.6m/s的低速鏈傳動(dòng)，按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出速度和托輪的預(yù)期大致

32、轉(zhuǎn)速范圍，可以選擇大、小鏈輪的齒數(shù)，分別為：</p><p>　　由于鏈節(jié)距的大小直接決定了鏈的尺寸、重量和承載能力，而且也影響鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性。在保證鏈傳動(dòng)有足夠的承載能力的情況下，為了減小振動(dòng)、沖擊和噪聲，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選用較小的鏈節(jié)距。</p><p><b>　　靜強(qiáng)度的計(jì)算式為：</b></p><p><b>　　其中：

33、</b></p><p>　　n代表鏈的排數(shù)，由于是雙排鏈，所以：</p><p>　　鏈傳動(dòng)工作情況系數(shù)：</p><p>　　選擇鏈號(hào)為10A的的滾子鏈，它的單排極限拉伸載荷為：</p><p><b>　　鏈的總拉力為：</b></p><p><b>　　其中：<

34、;/b></p><p>　　該型號(hào)滾子鏈的質(zhì)量為：</p><p><b>　　垂度系數(shù)為：</b></p><p><b>　　重力加速度：</b></p><p><b>　　中心距：</b></p><p><b>　　綜上，靜強(qiáng)

35、度：</b></p><p><b>　　鏈節(jié)數(shù)：</b></p><p><b>　　圓整為：</b></p><p>　　所以選擇的滾子鏈型號(hào)為：</p><p>　　10A－2122 GB/T 1243.1－1983</p><p>　　4.4 鏈傳動(dòng)的

36、潤(rùn)滑布置和張緊</p><p>　　4.4.1 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑</p><p>　　良好的潤(rùn)滑有利于減少鉸鏈磨損，提高傳動(dòng)效率，緩和沖擊從而延長(zhǎng)鏈條壽命。通常根據(jù)鏈速和鏈節(jié)距按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上推薦潤(rùn)滑方式的圖來(lái)選取潤(rùn)滑方式。</p><p>　　所以，對(duì)于這套鏈傳動(dòng)裝置，選用人工定期潤(rùn)滑較合適。</p><p>　　4.4.2 鏈傳動(dòng)的布置&l

37、t;/p><p>　　鏈傳動(dòng)的布置合理與否，對(duì)傳動(dòng)的工作性能和使用壽命有較大的影響。布置時(shí)，兩鏈輪應(yīng)處于同一平面內(nèi)，兩軸平行，一般應(yīng)采用水平或接近水平布置，并使松邊在下。</p><p>　　對(duì)于這套鏈傳動(dòng)裝置，大鏈輪的位置較高，電機(jī)和小鏈輪的位置較低，只能采用傾斜的傳動(dòng)方式。</p><p>　　4.4.3 鏈傳動(dòng)的張緊</p><p>　　鏈

38、傳動(dòng)的張緊的目的主要是為了避免鏈的垂度過(guò)大，嚙合時(shí)鏈條上下顫抖，同時(shí)也可以增加嚙合包角。常用的張緊方法有：</p><p><b>　　靠調(diào)整中心距張緊；</b></p><p>　　附加張緊裝置。當(dāng)中心距不可調(diào)時(shí)，可安裝張緊輪。張緊輪一般壓在松邊靠</p><p>　　近小輪外側(cè)處。張緊輪可以是鏈輪，也可以是無(wú)齒的輥輪，其大小應(yīng)與小鏈輪接近。

39、</p><p>　　在此套鏈傳動(dòng)裝置中，電機(jī)墊板所在的槽鋼開(kāi)了可供電機(jī)左右移動(dòng)的槽。所以，只需要調(diào)整中心距就可以達(dá)到張緊的目的。</p><p>　　5 托輪主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)選用</p><p>　　5.1 軸材料的選擇</p><p>　　該軸無(wú)特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼。</p><p>　　5.2 軸徑的初

40、步設(shè)計(jì)</p><p>　　按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算輸入端聯(lián)接大鏈輪處的最小軸徑。其中，由于轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)矩對(duì)軸影響較小，所以取：</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　主動(dòng)軸的功率為：</b></p><p>　　其中，聯(lián)軸器的效率：</p><p>&

41、lt;b>　　鏈傳動(dòng)效率：</b></p><p><b>　　托輪主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　其中：分別為小大鏈輪齒數(shù)。</p><p>　　根據(jù)軸徑的初選公式：</p><p>　　由于軸上有兩個(gè)鍵槽，故軸徑增大10%，可得：</p><p>　　由于軸最細(xì)處較

42、短，將軸最小徑圓整為：</p><p>　　5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.3.1 軸的軸向周向定位</p><p>　　托輪的一端靠軸肩定位，另外一端靠緊定螺釘與鎖緊擋圈定位，拆裝、傳力均較方便。兩端軸承用同一尺寸，以便于加工安裝和維修。軸承一端靠軸肩定位，另外一端靠軸承座定位。托輪、大鏈輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得軸承內(nèi)圈和軸頸

43、的配合為Js6/H5，軸承外圈和軸承座的配合為H6/Js5，托輪和軸的配合為H7/r6。裝配方案圖如下圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1 軸上零件裝配方案</p><p>　　5.3.2 確定軸的各段軸徑和長(zhǎng)度</p><p>　　最右端為最細(xì)處，軸徑為60mm。兩處裝軸承軸段的軸徑為70mm，長(zhǎng)度為75mm。定位兩處軸承的軸徑為80mm，長(zhǎng)度為50mm。

44、安裝托輪的軸段軸徑為85mm，長(zhǎng)度為240mm。定位托輪的左端的軸肩軸徑為110mm，長(zhǎng)度為25mm。整個(gè)軸總長(zhǎng)為600mm。如圖5-2 ：</p><p>　　圖5-2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.3.3 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性</p><p>　　考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端和右端均支成倒角；兩端裝軸承處為磨削加工，留有砂輪越程槽；為便于加工，托輪、大鏈

45、輪處的鍵槽布置在同一母線上。</p><p>　　5.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　先作出軸的受力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 所示，取集中載荷作用于托輪及軸承的中點(diǎn)。</p><p>　　5.4.1 托輪上的作用力(如圖5-3a所示)</p><p>　　無(wú)縫鋼管和托輪接觸的法面上：</p><p><b>　　軸

46、受到的轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　5.4.2 軸承上的支反力</p><p>　　無(wú)縫鋼管和托輪接觸的法面上：</p><p>　　5.4.3 畫彎矩圖(如圖5-3b所示)</p><p><b>　　截面C上的彎矩為：</b></p><p>　　5.4.4 畫轉(zhuǎn)矩圖(如圖5

47、-3c所示)</p><p>　　5.4.5 畫計(jì)算彎矩圖(如圖5-3d所示)</p><p>　　因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，，則截面C處的當(dāng)量彎矩為：</p><p>　　5.4.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　截面C當(dāng)量彎矩最大，故截面C為可能危險(xiǎn)截面。查相關(guān)手冊(cè)得：。</p><p>　　

48、截面D處雖僅受轉(zhuǎn)矩，但其直徑最小，則該截面也為可能危險(xiǎn)截面。</p><p>　　所以，該軸的強(qiáng)度足夠。</p><p>　　圖5-3 軸的強(qiáng)度計(jì)算</p><p><b>　　6 鍵連接的選擇</b></p><p>　　6.1 托輪與軸間鍵的選擇</p><p>　　托輪所在軸段的軸徑為85m

49、m，長(zhǎng)度為240mm。查有關(guān)手冊(cè)，根據(jù)GB/T 1096－2003，可以選擇鍵寬b=22，鍵高h(yuǎn)=14的圓頭普通平鍵，標(biāo)記為：</p><p>　　GB/T 1096－2003</p><p>　　6.2 電機(jī)與小鏈輪間鍵的選擇</p><p>　　電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器伸出軸段的軸徑為55mm，長(zhǎng)度為80mm。查有關(guān)手冊(cè)，根據(jù)GB/T 1096－2003，可以選擇鍵寬b=

50、16，鍵高h(yuǎn)=10的圓頭普通平鍵，標(biāo)記為：</p><p>　　GB/T 1096－2003</p><p>　　6.3 托輪主動(dòng)軸與大鏈輪間鍵的選擇</p><p>　　托輪主動(dòng)軸與大鏈輪聯(lián)接軸段的軸徑為60mm，長(zhǎng)度為80mm。查有關(guān)手冊(cè)，根據(jù)GB/T 1096－2003，可以選擇鍵寬b=18，鍵高h(yuǎn)=11的圓頭普通平鍵，標(biāo)記為：</p><

51、p>　　GB/T 1096－2003</p><p>　　7 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算</p><p>　　7.1 滾動(dòng)軸承的選擇</p><p>　　滾動(dòng)軸承是一種精密的機(jī)械支承元件，軸承用戶深切希望裝在主機(jī)上的軸承能夠在預(yù)定的使用期內(nèi)不致?lián)p壞并保持其動(dòng)態(tài)性能，但客觀事實(shí)有時(shí)并非盡如人意，突發(fā)的軸承失效事故會(huì)給用戶造成重大損失。</p><p

52、>　　通過(guò)大量的滾動(dòng)軸承失效分析研究表明，軸承短壽或過(guò)早的喪失精度，有的是由于材料缺陷或制造不當(dāng)所致，但在相當(dāng)大的程度上是由于沒(méi)有嚴(yán)格按照軸承使用要求進(jìn)行安裝、維護(hù)，或者是軸承選型不當(dāng)或?qū)嶋H載荷超過(guò)軸承本身的額定載荷等原因造成軸承的非正常損壞，例如，軸承零件的疲勞剝落在很大程度上就是因?yàn)闈?rùn)滑油中混有雜質(zhì)引起的。可見(jiàn)，要想實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承具有更長(zhǎng)的壽命和精度保持期，除要求軸承制造廠家提高產(chǎn)品質(zhì)量外，軸承用戶也必須用科學(xué)的方法和程序使用軸

53、承，否則，再好的軸承也會(huì)在惡劣的隨意的使用條件下夭折。</p><p>　　能否正確選用滾動(dòng)軸承，對(duì)主機(jī)能否獲得良好的工作性能，延長(zhǎng)使用壽命；對(duì)企業(yè)能否縮短維修時(shí)間，減少維修費(fèi)用，提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)率，都有著十分重要的作用。因此，不論是設(shè)計(jì)制造單位，還是維修使用單位，在選擇滾動(dòng)軸承時(shí)都必須高度重視。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)軸承支撐著托輪和無(wú)縫鋼管，在無(wú)縫鋼管初始滾動(dòng)時(shí)，可能由于某些原

54、因，產(chǎn)生一定的軸向力，而后，基本上都是徑向力。因而，在選用軸承時(shí)，為了能夠抵消一定的軸向力，又為了能夠較好地承重，選擇在兩端分別安裝成對(duì)的圓錐滾子軸承。能夠較好的滿足這個(gè)工作環(huán)境下的要求，因?yàn)?，它的特性為：能承受較大的徑向載荷和單向的軸向載荷，極限轉(zhuǎn)速較低；內(nèi)外圈可分離，故軸承游隙可在安裝的時(shí)候調(diào)整；它通常成對(duì)使用，對(duì)稱安裝；而且它適用與轉(zhuǎn)速不太高，軸的剛性較好的場(chǎng)合。</p><p>　　綜上，選用成對(duì)使用，對(duì)

55、稱安裝的圓錐滾子軸承，其型號(hào)為：</p><p>　　31314J2/QCL7CDF</p><p>　　7.2 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算</p><p>　　滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算的目的是防止軸承在預(yù)期工作時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕破壞。</p><p>　　所謂軸承的壽命，是指軸承中任一滾動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道上出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前所經(jīng)歷的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下工作的小時(shí)

56、數(shù)。  影響軸承疲勞壽命的因素非常多，無(wú)法全部加以估計(jì)或通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件而加以消除，這造成軸承實(shí)際疲勞壽命有很大的離散性，因此軸承疲勞壽命的表達(dá)參數(shù)為額定壽命L10,在ISO推薦標(biāo)準(zhǔn)R281中對(duì)L10的涵義明確規(guī)定如下： “數(shù)量上足夠多的相同的一批軸承，其額定壽命L10用轉(zhuǎn)數(shù)（或在轉(zhuǎn)速不變時(shí)用小時(shí)數(shù)來(lái)表示，該批軸承中有90%在疲勞剝落發(fā)生前能達(dá)到或超過(guò)此轉(zhuǎn)數(shù)（或小時(shí)數(shù)）”。</p><p

57、>　　軸承壽命計(jì)算的基本公式為：</p><p>　　其中：基本徑向額定動(dòng)載荷為：</p><p><b>　　=272000N</b></p><p><b>　　軸承的轉(zhuǎn)速為：</b></p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)載荷為：</b></p><

58、p><b>　　壽命指數(shù)為：</b></p><p>　　綜上，對(duì)于一般的每天工作8小時(shí)的機(jī)器，預(yù)期壽命十分滿足要求。</p><p><b>　　8 液壓缸的選用</b></p><p>　　由于無(wú)縫鋼管長(zhǎng)度為12m，由5套液壓缸提供頂起力，所以，每個(gè)液壓缸承重：</p><p>　　所以選

59、用HSG型工程用液壓缸，其型號(hào)為：</p><p>　　上述型號(hào)從左到右的字符說(shuō)明如下：</p><p>　　HSG：工程雙作用單活塞桿液壓缸代號(hào)；</p><p>　　K：端蓋聯(lián)接方式代號(hào)，為內(nèi)卡鍵聯(lián)接；</p><p>　　50/32：缸徑/桿徑；</p><p>　　B：活塞桿形式代號(hào)，為整體式；</p&

60、gt;<p>　　E：壓力等級(jí)，為10MPa；</p><p>　　E：安裝方式代號(hào)，為耳環(huán)型；</p><p>　?。壕彌_代號(hào)，閥緩沖。</p><p><b>　　9 機(jī)架的布置組合</b></p><p>　　9.1 機(jī)架布置的注意事項(xiàng)</p><p>　　機(jī)架是承受較大載荷的

61、基礎(chǔ)零件，它的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量對(duì)機(jī)器的正常工作和性能影響較大，機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求有：足夠的強(qiáng)度和剛度，尤其是要有較好的剛度；較好的動(dòng)剛度，如抗振性能，抗熱變形能力，及散熱條件等；合理得結(jié)構(gòu)工藝性，便于制造和加工，機(jī)架上零部件的安裝，調(diào)整，維修等均方便要求；造型美觀，經(jīng)濟(jì)性好。</p><p>　　機(jī)架通常要滿足剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性及內(nèi)應(yīng)力等方面的要求。機(jī)架的功用決定了剛度是其最重要的指標(biāo)之一，如果它的受力變形過(guò)大

62、，就無(wú)法保持相關(guān)零件之間的位置和運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確關(guān)系。機(jī)架的抗振性是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力，若支撐件發(fā)生振動(dòng)，必然影響到其上安裝的零件的正常工作。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及到無(wú)縫鋼管探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)架應(yīng)該選用型鋼，將它們焊接起來(lái)以組建機(jī)架。對(duì)比焊接機(jī)架與鑄造機(jī)架，焊接起來(lái)的機(jī)架具有強(qiáng)度高，剛度好，重量輕，生產(chǎn)周期短及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。鑄鐵機(jī)架由于技術(shù)上的限制，鑄件壁厚不能相差過(guò)大。而為了取出芯砂、

63、設(shè)計(jì)時(shí)只能用“開(kāi)口”式結(jié)構(gòu)，影響剛度；焊接機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活、壁厚可以相差很大，并且可根據(jù)工況需要不同部位選用不同性能的材料。 </p><p>　　9.2 進(jìn)料出料機(jī)架的布置組合</p><p>　　進(jìn)料出料機(jī)架是為了支承無(wú)縫鋼管，選用槽鋼組合而成。首先在地面上固定直立槽鋼，直立槽鋼的底部由螺栓固定在地腳墊板上，然后在直立槽鋼上近水平地焊接槽鋼

64、。這樣就組合起來(lái)一個(gè)較常用的，而且強(qiáng)度比較可靠的機(jī)架。為了使無(wú)縫鋼管能順利滾落，進(jìn)料出料機(jī)架設(shè)置與水平面成5度角。進(jìn)料出料槽鋼均選用槽鋼型號(hào)為：12.6，具體高度尺寸見(jiàn)工程圖。</p><p>　　9.3 托輪支撐機(jī)架的布置組合</p><p>　　托輪支撐機(jī)架是為了支承兩托輪以及在托輪上面做整周回轉(zhuǎn)的無(wú)縫鋼管。首先在墊板上焊接固定直立槽鋼，再將同型號(hào)槽鋼焊接在直立槽鋼上，然后在水平的槽鋼

65、上十字焊接固定兩槽鋼，用以支承兩托輪。墊板與地角墊板之間先裝配上螺栓，為了方便把調(diào)整兩托輪的水平，在墊板中心安裝一個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，裝配時(shí)利用墊板上的調(diào)整螺栓調(diào)平托輪支撐架，將螺栓拉升與墊板焊牢，最后用螺母鎖緊，此機(jī)架安裝組合完成。為了提高兩托輥在托著無(wú)縫鋼管旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性，托輪支撐機(jī)架均選用槽鋼型號(hào)為：14b，具體高度尺寸見(jiàn)工程圖。</p><p>　　9.4 液壓缸用槽鋼的選用</p><p&g

66、t;　　為了使液壓缸在托起已檢測(cè)的無(wú)縫鋼管時(shí)十分平穩(wěn)，又考慮到水平槽鋼上有2個(gè)直徑為50mm的通孔，故也選用型號(hào)為14b的槽鋼。先用兩槽鋼直立焊接固定在墊板上，然后在兩直立槽鋼上焊接固定上一根槽鋼。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：無(wú)縫鋼管探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。經(jīng)過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我對(duì)整個(gè)驅(qū)動(dòng)無(wú)縫鋼管的過(guò)程有了詳細(xì)深入的了

67、解。無(wú)縫鋼管停止在進(jìn)料機(jī)架上，被擋塊擋住，當(dāng)前一個(gè)無(wú)縫鋼管被檢測(cè)完后，隨著液壓缸頂起已檢測(cè)的液壓缸，擋住待檢測(cè)無(wú)縫鋼管的擋塊被一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下拉，被擋塊擋住的處于進(jìn)料支架上的待檢測(cè)的無(wú)縫鋼管就可以自由滾落，當(dāng)待檢測(cè)無(wú)縫鋼管滾到液壓缸上時(shí)，液壓缸活塞回縮，同時(shí)，擋塊被杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上移，重新?lián)踝『竺娴拇龣z測(cè)無(wú)縫鋼管。</p><p>　　此套設(shè)備在有些方面還有待繼續(xù)研究完善。如：無(wú)縫鋼管在進(jìn)料機(jī)架上的滾動(dòng)速度是否合

68、適；待檢測(cè)無(wú)縫鋼管滾落下來(lái)和液壓缸回程的配合情況，是否能使無(wú)縫鋼管較好平穩(wěn)地落到兩托輪之間；我自己設(shè)計(jì)的連桿機(jī)構(gòu)是否有不得當(dāng)之處等。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)帶給我的收獲還是很多的，在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比

69、較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 彭文生，李志明，黃華梁．機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2002．</p>

70、<p>　　[2] 唐增寶，常建娥．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006．</p><p>　　[3] 黎啟柏．液壓元件手冊(cè)．北京：冶金工業(yè)出版社，機(jī)械工程出版社，1999．</p><p>　　[4] 云慶華．無(wú)損探傷．北京：勞動(dòng)出版社，1982．</p><p>　　[5] M.S.J. Hashmi．Aspects of tub

71、e and pipe manufacturing processes：Meter to nanometer diameter[J]．Journal of Materials Processing Technology ,2006,179：5–10．</p><p>　　[7] 成大先,機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)：第一卷.化學(xué)工業(yè)出版社，2000．</p><p>　　[8] [蘇]庫(kù)德里亞夫采夫BH，機(jī)

72、械零件.王一麟等譯.高等教育出版社，1985．</p><p>　　[9] 扎布隆斯基K.E.機(jī)械零件.余夢(mèng)生，等譯.高等教育出版社,1990.</p><p>　　[10] Orlov P. Fundamentals of machine Design.Moscow:Mir Pub,1987.</p><p><b>　　致 謝</b>&l

73、t;/p><p>　　幾經(jīng)仿徨求索，論文終于得以完成。回顧這一程求學(xué)路，一記憶里滿是導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的快樂(lè)相伴，在此我要向他們表達(dá)最誠(chéng)摯的感謝。</p><p>　　飲其流時(shí)思其源，成吾學(xué)時(shí)念吾師。在此論文完成之際，謹(jǐn)向我尊敬的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師xx老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。xx老師豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、淵博的專業(yè)知識(shí)、務(wù)實(shí)忘我的工作作風(fēng)、寬以待人的處事態(tài)度使我受益匪淺。更讓我難以忘懷的是xx老

74、師那高尚的人格魅力時(shí)刻感染著我。他對(duì)我的理解和關(guān)愛(ài)常讓我心生感動(dòng)，臨別之際，真誠(chéng)的祝福xx老師一生平安。同時(shí)，還要感謝機(jī)械學(xué)院的其他各位老師，四載教誨，師恩難忘，三年的學(xué)習(xí)生涯中，各位老師給了我無(wú)價(jià)的知識(shí)和真誠(chéng)的關(guān)愛(ài)，讓我見(jiàn)識(shí)了眾多研究領(lǐng)域的精華。感謝朝夕相處的同學(xué)在學(xué)習(xí)和生活上對(duì)我的無(wú)私幫助，他們?yōu)槲姨峁┝撕芏鄬氋F的建議和參考。感謝我所有的師弟、師妹，是你們的情誼和幫助，讓我得到了日積月累的真摯友情。衷心感謝在百忙之中抽出時(shí)間審閱本論