翻车机钢结构优化设计论文（通用4篇）
翻车机钢结构优化设计论文 篇1
0 引言
目前国内微电机生产厂家生产的定子外圆精车设备的车削范围普遍是外径小于100 mm, 其技术已经成熟, 但对于外径大于100 mm的定子铁芯一直是采用普通车床加工, 加工难度大, 加工效率低下, 定子精度比较差。定子加工后外圆与轴承位的同轴度是通过人工处理来保证, 导致误差比较大, 加工一致性不好, 而且需要熟练的操作工人才能加工, 很大程度上制约了大定子的生产效率。
我国电动机的研究开发一直处于持续发展之中。1991年至1992年间, 国家科委和国家计委先后将电动机的研究列入国家计划。1993年, 国家科委确定开展国家十大重点科技工程, 其中电动机工程于6月启动并在广东设点。1995年10月机械工业部根据国务院领导批示, 组织电动机发展战略研讨会, 并列入“九五”重大攻关项目。1996年1月国家科委组织了“国家重大科技产业工程项目电动机实施方案”综合评审会, 并制动电动机发展目标[1]。
现阶段, 国内电动车发展势头迅猛, 城镇居民出行方式慢慢的转变为电动车这种方便灵活的交通方式, 特别是燃油价格的上涨, 更加刺激了这一现象。各地电动车生产厂家迅速增加, 原先生产摩托车的厂家纷纷进驻这一市场, 发展势头十分迅猛。目前我国电动自行车保有量接近1.5亿辆[2]。而且近几年环境持续恶化, 环境保护呼声越来越强烈。特别针对北方雾霾天气对人们生活产生巨大的影响, 国家不断对机动车排放加强管理。因此, 电动车这种无排放车有很大的发展空间。
电动车的核心就是电动机, 一般采用直流无刷电动机。一直以来, 国内电动自行车的生产技术比较落后, 其中制约其生产效率和产品质量的因素就是定子铁芯外圆加工这一工序。然而, 大定子铁芯的加工效率和加工质量严重制约着行业的发展。因此, 一种简单、可靠的大定子铁芯外圆精车机成为了行业需求。
1 设计方案
1.1 概况
电动车定子铁芯的基本情况如下。
如图1所示, 电动机定子铁芯外圆精车是在绕线入轴以后再进行的加工工艺。如图3所示, 定子加工表面为不完整圆, 车削冲击力大。定子芯轴与外圈配合间隙较大, 芯轴轴承位与外圆不同轴, 偏心量在0.1~0.3 mm。定子芯轴在工序流程中产生一定的弯曲, 如图3所示, 其中心孔遭到一定的破坏。以上特点导致其车削难度增大很多, 主要表现在两个方面:一是定子外圆是不完整圆且偏心较大, 车削力大且带冲击。二是定子车削定位不容易找正, 中心孔遭到破坏。
1.2 车削现状分析
电动车定子铁芯普遍外径在Φ160~Φ270 mm之间, 定子叠片的焊接和入轴使定子在精车之前的外圆跳动在0.3 mm左右。如果定子外圆不经过车削工序, 那么外壳与定子之间的气隙比较大, 很大程度上提高了产品的能耗标准, 降低了产品的动力。未经车削的转子, 转速误差在每分钟两百转左右, 有效功率75%以下。因此, 现阶段生产大定子铁芯的普遍手段是通过普通车床, 打表校正轴后精车外圆。车削后定子转速误差每分钟在一百转以内, 有效功率在85%以上。但如此加工外圆装夹时间至少需要一分钟, 而且由于随机误差导致定子外圆车精度不能保证。针对加工效率低、加工精度差以及加工后产品一致性等方面的问题, 对大定子铁芯的加工设备提出了新的要求。
1.3 设计方案的确定
电动车定子铁芯加工主要克服以下困难。一是降低工件加工单次循环时间, 提高生产效率。电动机定子铁芯外径比较大, 外圆跳动比较大。旧的加工方式是用普通车床装夹切削。切削方式是打表校正轴承位以后, 切削外圆。由于装夹困难, 而且定子外圆是不完整圆, 切削时速度不能太快, 单次循环时间大概要一分钟, 生产效率极低。二是产品加工要求有较好的一致性。定子的气隙是影响电机稳定性的一个重要因素。稳定、均匀的气隙是电机高效运转和稳定运转的重要保证。三是产品车削精度需要达到外圆跳动及外圆锥度均在0.03 mm以内, 甚至达到更高的标准。
根据定子铁芯的加工要求和加工特点, 提出以下设计方案。
如图4所示, 其工作原理是操作者把定子放到支撑位置上, 启动设备。设备的压臂下压, 通过皮带摩擦力带动定子旋转。刀具经过Y向和X向两个进刀完成定子外圆加工。设备动力采用液压的方式, 保证定子旋转及切削稳定。这种结构的优势在于:一是定子装夹不需要打表定位, 通过两个轴承位定位, 定位更加可靠, 并且大大的降低了工件的装夹时间, 大大的提高了生产效率, 降低了使用难度;二是定位的位置是轴承位, 其撤销后旋转偏心力将大幅度降低, 电机转动更加顺畅, 很大程度上降低装配后轴承损坏;三是定子的加工一致性得到很大的改善, 轴承孔与定子外圆同心度大幅度提高。试验结果表明, 这种车削方式与普通车床切削方式的比较有以下几点得到改进。
一是生产效率。使用电动机定子外圆精车机车削定子, 单次循环时间约8秒, 比普通车床单次循环约1分钟作比较, 效率提高了6倍。
二是车削质量。电动机定子外圆精车机加工的定子外圆跳动可控制在0.03 mm以内, 锥度可控制在0.02 mm以内, 定子外圆具有很高的一致性。
三是操作简便可靠。电动机定子外圆精车机使用非常方便, 不像普通车床需要熟练的操作工人。
1.4 切削刀具的设计
由于定子外圆是不完整圆, 切削时冲击极其频繁。普通的车刀在车削两个到三个定子后刀尖就崩坏。因此, 需要一种耐冲击的刀具来完成切削动作, 且刀具的结构需要进一步修改, 以保证切削顺畅, 刀具使用寿命更长。
刀具选用方面, 可使用耐冲击的聚晶立方氮化硼 (PCBN) 车刀, 该车刀可以经受上万次的冲击而不崩刃[3]。
刀具结构方面, 如可使用60°度横竖式机夹断续车削车刀, 主偏角60°, 能改善刀片冲击能力和刀刃的耐磨性;刃倾角λ增大到45°, 能改变刀尖受冲击位置, 提高刀尖寿命[4]。
PCBN刀具有各种专用刀型号, 如高速干切削专用PCBN刀具。随着近几年PCBN刀具耐冲击性能研究, PCBN刀具完全满足切削要求[5]。
为了提高刀尖的强度, 刀尖可保留一个前R角, 根据表面质量要求的不同, 前R角的范围为半径2~4 mm。
2 结论
电动车定子外圆精车机极大地提高了电动车电机的生产效率, 具有通用性、可通用性和很好的发展前景。
PCBN刀具的发展, 已经具备了广泛的实用性, 能够满足电动车定子外圆精车机大切削量及高冲击力的要求。
摘要：电动车的发展具有广阔的市场前景。介绍了一种可靠的定子铁芯外圆加工的机械结构, 对切削的刀具进行选定。电动机定子铁芯外圆精车机解决了现阶段定子铁芯外圆加工效率低下, 加工质量不能满足要求的问题。
关键词：定子铁芯外圆,精车机,设计方案,PCBN刀具
参考文献
[1]王勇.电动机发展概况及展望[J].自然杂志, 1997, (2) :71-74.
[2]倪捷.电动自行车是电动汽车的练兵场[J].电动自行车, 2012, (3) :2-5.
[3]唐永杰.大切深抗冲击新型PCBN粗车刀的研制及其应用[D].上海:中国科学院上海冶金研究所, 2000.
[4]上海电机厂职工技协:60°横竖式机夹断续车削车刀[J].机械制造, 1988, (7) :41.
[5]唐永杰.提高PCBN刀具抗冲击性能的技术措施[J].现代制造工程, 2001, (12) :31-32.
翻车机钢结构应力检测 篇2
1 受检设备
曹妃甸港的翻车机为目前国内乃至世界规模最大, 能力最强的O型四翻式翻车机, 翻车机的每个循环翻卸车数为4节。单台额定作业效率8640吨/小时。
2 检测仪器及方法
2.1 检测仪器
应力应变测试选用德国CAESAR Datensysteme GmbH公司计算机控制的数据采集和信号调理系统MOPS, 该系统应用灵活, 测量准确精密, 可在笔记本电脑上调节并实时显示和记录。记录后的数据由CAESAR公司的u-GRAPH软件进行分析处理。
2.2 检测方法
接好应变检测系统, 选择仪器的安放位置, 根据布贴的应变传感器, 进行测试电缆走线, 检查测试电缆布线的正确性和可靠性, 检测仪器及测量用导线的电阻值, 调试应变片和有关仪器, 合理选择灵敏系数、采样频率, 清除一切不正常现象。
3 翻车机应力测试结果
现场测试数据应力零点以翻车机处于零位且无车时的状态为应力相对零点 (仪器调零) 。分别测试翻车机空翻和正常翻卸作业时各测点的应力动态变化情况。
翻车机辅助结构基础下沉处理 篇3
1 沉降原因分析
根据现场施工人员回忆及查阅相关回填措施,该翻车机室基坑回填-15.4 m以下为回填碎石,-15.4 m～-10.4 m为回填山皮土,-10.4 m以上为回填碎石。回填分层厚度为500 mm,均采用20 t振动压路机碾压,取样均达到压实系数0.96的要求。经对现场进行打孔取样分析,回填情况基本按措施执行,但在-15.4 m以下碎石中发现大量山皮土,而-15.4 m～-10.4 m的山皮土层松软。初步分析为回填山皮土在水的侵蚀、渗流作用下,土颗粒被带走,流入下层回填碎石的缝隙中,引起下沉。经专家组会商,决定对钻孔进行灌水试验,发现没有任何回水,并发生塌孔现象,可见土体结构较松散,初步分析-15.4 m～-10.4 m部分压实系数仅为0.7左右,-10.4 m以上碎石也比较松散,压实系数为0.8左右。根据分析结果,不但需要对轨道基础进行加高处理,还需对回填地基进行加固处理,防止地基的进一步下沉。
2 处理方案的选择
1)采用人工挖孔桩深基础的形式,由于现场狭小,施工起来很困难,且工期较长,不能满足按期投产的要求,直接放弃这个方案。2)强夯处理深厚地基。由于在回填范围内已施工多条轨道的整体道床,不便于大型机械开展施工,而且强夯会引起很大的振动,对翻车机室及翻车机操作室不利,一旦造成开裂,将会影响翻车机室内已经安装好的机械设备的安全,造成更大的经济损失和带来安全隐患,因此放弃这个方案。3)压密注浆法处理:在轨道基础两侧及轨道基础中间打孔,通过注入水泥浆液,浆液在注浆压力的驱动下,渗入到土体和碎石空隙中,起到填充空隙和固结块石的作用,达到压实回填土(碎石)的作用。压密注浆所需设备体积较小,且工期短,相对人工挖孔桩费用较低,根据本工程的实际情况,决定采用压密注浆处理方案。
3 加固方案的制定
压密注浆是利用水泥浆液延伸及扩展过程中对周围土体产生挤压及填充作用,从而根本上改变地基基本物理学性质,提高土的强度和减少变形,使土体得到加固。注浆孔布置在轨道基础两侧或直接从基础中央打孔,从而可以有效的起到加固土体的作用。
由于-1.5 m(基底)以上回填土密度小,承压能力有限,注浆压力设置不宜过高,按照0.2 MPa或自然溢浆考虑,根据施工经验,自然溢浆时,浆液在土体中的扩散距离为2.5 m。
4 注浆加固实施及观测
1)注浆采用普通硅酸盐P.O32.5单液水泥浆,配比为1∶1～0.6∶1,添加速凝早强剂,配比见表1。
2)钻孔结构见表2。
3)开孔及下管。
用ϕ91无芯钻具开孔,钻到轨道基础底面(约1.9 m)时,下入ϕ89 mm护壁管,粘土捣实封闭高度不少于0.5 m。
4)注浆段钻注施工。
注浆段换用ϕ60 mm钻具无芯钻进,每 2 m为1次注浆段,不提钻就地注浆,如此循环往复,直至浆液从注浆孔四周溢出,或压力超过0.2 MPa。
5)施工顺序。
先施工最外侧的东西两排孔,然后施工中间的孔。在每排内单数孔和双数孔分两组施工。
在注浆过程中,随着浆液在压力作用下不断进入土体,浆液对周围土体不断产生渗透、压迫作用,导致土体逐渐密实,在土体中形成密度较大,并有一定刚度的骨架体。骨架体与被压密的土体一起形成了复合地基,从根本上改变了回填土物理力学性质,提高了土体强度,从而加固地基,防止地基进一步下沉。 加固工作工程于8月底施工完毕,10月底雨季结束,经观测未发生沉降,保证了翻车机系统的正常运行,达到了预想的目的。
5 结语
压密注浆由于施工占场地小,对周围环境影响小,施工方便灵活,在工厂厂房等面积有限,施工高度受到限制的条件下,具有其他处理方法无法比拟的优势,通过对该工程的观察,注浆效果显著,处理时间短,经济效益高,在工期要求紧张、结构重要性高的工程中是一个比较好的选择。
参考文献
[1]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[2]《施工手册》编委会.施工手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2008.
20t气动自翻车钢结构生产工艺 篇4
20t气动自翻车是哈尔滨轨道交通装备有限责任公司为通化钢铁集团板石矿业公司研制、生产的新型窄轨气动自翻车，主要用于运输矿石、岩石、沙砾、煤块等散粒货物。该车型与以往抑制轴倾翻结构的自翻车差异较大，采用连杆式倾翻机构。该设计结构很大程度上改善了倾翻系统在车辆使用过程中，受车箱底架变形的影响，提高了倾翻稳定性。车体由图1所示部分组成。
1.车钩缓冲装置2.空气制动装置3.倾翻风缸4.车箱组成5.底梁组成6.转向架7.倾翻装置8.倾翻管路
2 底梁组成生产工艺
底梁组成由箱型断面底梁和枕梁、端梁、气缸架及支撑等附件组成。中梁箱型结构由上下盖板及两个腹板等长板组成，主要生产工艺如下：
(1)长板拼接。长板拼接形式为双面V型坡口焊接，主要流程为长板正位坡口焊接—反位气刨焊清除焊缝夹碳层—焊接—焊接热变形矫正—拼接焊缝探伤。拼接处坡口以板厚为考虑机械制备坡口角度，同时焊接前应预制组对角度，以便控制焊接热变形。组对后应核对腹板弯角处中心尺寸，以便与下盖板弯角处中心尺寸配合，实现箱型组对。
(2)箱型底梁组装。主要流程为下盖板组装—两侧腹板组装—各长板位置调整—内部配件组装。单侧腹板与中梁隔板进行预先组装，如图2所示可有效控制腹板间间距及组装状态;腹板与下盖板间隙使用组装夹具进行调整，保证腹板与下盖板弯角尺寸配合不出现错位;端部(从板座)及底梁内部使用工艺支撑管连接，保证内部330mm尺寸，防止焊后竹节变形。
(3)箱型内部焊接、上盖板组装。流程为箱型内部焊缝焊接、上盖板铺装。内部焊接利用合理的焊接顺序及工艺管支撑，减少网格状钢结构变形;上盖板铺装时应保证上盖板中心与中梁中心一致。
(4)底梁焊接、附属件组装。主要流程为腹板与下盖板焊缝焊接—腹板与上盖板焊缝焊接—端梁、气缸架及支撑等附件组焊。为保证焊接成型，采用底梁倾斜45°的方式进行焊接，同时合理的焊接顺序也是控制底梁挠度的关键，即先进行下盖板与腹板间焊缝的焊接，再进行上盖板与腹板间焊缝，从底梁中心向两侧施焊，如图3，利用焊接热变形自然产生底梁2～12mm上挠，底梁组成与车箱组成的挠度配合是关键控制尺寸;附属件组装过程重点控制倾翻气缸的工作面水平度，使用水平尺进行测量、调整，差值不得大于5mm。
3 车箱组成生产工艺
车箱组成由车箱底架组成、侧门组成、端壁组成三大部件组成。其中车箱底架为鱼骨状结构。上平面铺设地板，采用铆焊混合的结构，地板铆钉采用沉头的平头铆钉，确保卸货的畅通;侧门由侧门板、端立柱、4个折页、上檐梁和下檐梁组焊而成，上檐梁上平面焊角钢，防止矿石停留在上檐梁上;端壁组成由端板和立柱组成，内部安装车箱端部四连杆倾翻机构。
(1)车箱底架组装。主要流程为鱼骨状结构组装、翻转焊接、地板铺装、端壁组成组装。车箱底架组装时应确保折页纵向2400±1.5mm间距及横向1870±1mm间距，以便整车组装时与侧门组成的安装配合;地板铺装时，使用夹具及支撑装置将车箱底架预制30～45mm上挠，且在受限状态进行地板的铺装及焊接、铆接工作，减少热输出对车箱底架形态的影响，最终形成车箱底架2～8mm平缓上挠，便于与底梁组成尺寸配合，如图4所示;端壁组成安装时应以车箱底架折页中心为基准，配合重力线坠的使用，保证端壁组成与侧门组成组装后的尺寸配合。
(2)侧门组成组装。主要流程为侧门组成组装、翻转焊接。侧门与车箱底架地板之间的间隙为车体关键控制尺寸，要求侧门板下边缘与地板间应有不大于8mm平滑过渡间隙。组装侧门时需控制侧板下沿到折页孔尺寸在误差2mm范围内。同时在组装时预制12～14mm挠度，控制车箱底架与侧门挠度匹配。
4 连杆机构组装生产工艺
连杆机构组装属于该车型关键组装工序，直接影响到整个倾翻系统的工作状态。连杆组装时，应先确保端壁组成内立柱、外立柱的安装孔同轴度，可在端壁组成组装时使用工艺圆销实现。连杆组装应先将三角杠杆组成组装，再组装连杆，通过连杆配装与底梁配合的拉杆座，确保连接点处在同一平面内，在各连接部位涂抹适量润滑脂保证转动灵活。最后组装杠杆，通过配装侧门拉杆座组成，调整拉杆座组成垫板的厚度，，确保侧门与端壁间隙，连杆机构如图5所示。
5 结语