




OPTIMIZATION_DESIGN_AND_FINITE_ELEMENT__ANALYSIS_OF_CORE_CUTTER1.pdf
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总的设计原则.遵守“三化”零件标准化产品系列化部件通用化。
.采用“四新”新技术新结构新材料新工艺。
.满足“三好”好制造好使用好维修。
制定总则之后,便可以编制设计任务书,在调研的基础上,运用所学知识,从优选择总体方案,以确保设计的成功。
制定总则之后,便可以编制设计任务书,在调研的基础上,运用所学知识,从优选择总体方案,以确保设计的成功。
我的毕业设计是新型钎探机设计。
由人力改为电力,减轻人的劳动强度,提高生产效率。
.设计任务设计内容本设计是原有钎探设备的替代产品。
主要由探杆电磁锤头控制装置探杆起拔装置组成。
设计要求本设计要求结构合理,成本较低,满足工作性能,而且操作方便可靠。
.设计目的.培养学生综合应用所学理论知识和技能,分析和解决机械工程实际问题的能力,熟悉生产技术工作的般程序和方法。
.培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念生产观念和经济观念,树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。
.培养学生调查研究,查阅技术言文献资料手册,进行工程计算图样绘制及编写技术文件的能力。
.设计方案选择原钎探为人力钎探,劳动强度大,工作效率低。
我计划选用电力代替人力。
设计方案单相交流电动机通过链传动提升重锤高度,然后自由下落,锤击探杆。
电动机皮带皮带轮皮带皮带轮与链轮链条拨叉链轮重锤探杆优点设计简单明了,容易控制,工作可靠,自动化程度高,可采用自动起钎装置。
缺点结构复杂,造价高,经济效益不好。
设计方案二使用电磁锤锤击探杆。
探杆电磁锤锁钎器优点省去传动部件,结构简单,能源利用率高,工作效率高。
缺点自动化程度低,需机械起钎。
经过比较,选择电磁锤为动力,考虑结构与经济性。
.设计题目分析及设计思想目前工程中钎探主要是人工钎探与机械钎探。
人工钎探存在费用高速度慢不标准力量不均等诸多弊端,且多数工人往往应付了事,起不到应有的效果。
逐渐的会被机械钎探代替。
机械钎探根据动力不同可分为机械式与电磁式。
机械式的结构复杂,成本较高,但可实现自动化作业。
电磁式的结构简单,成本低,需人工起钎。
本设计采用电磁式,向小型上发展,成本低,适合中小型工程的地基钎探。
.设计主参数及机构类型确定探杆长度的确定探杆长度主要取决于探杆打入地下的长度,如果太长,影响工作的稳定性,移动也不方便。
探杆太短了,工作时数据就会不准确,影响钎探的质量,达不到钎探的目的。
根据钎探的工艺标准,在打柱基需钎探,其它地基时需钎探.。
选取探杆长度为.,符合所有的地基钎探,也不会因太长影响工作的稳定性。
探杆直径与材料的确定探杆的直径受电磁锤头打击力的影响,在保证探杆的压杆稳定的前提下,能够尽可能的减少与地面的摩擦力,采取合适的直径,按照钎探的工艺标准,般选取直径为的材料为的钢筋,端切削成锥度为圆锥。
电磁锤头的质量与提升高度电磁锤头质量是工作效率高低的主要依据之,采用质量较大的电磁锤头,可以在同样的锤击此次数下达到较深的深度,但是电磁锤头质量过大,使电磁锤的设计复杂化,同样也增加整机的质量,有违轻便的目的,根据钎探的工艺标准,般使设计的电磁锤头为,本设计选择为。
电磁锤头提升高度可以根据锤头的质量选择合适的高度,如选用的锤头质量大,可选择较小的高度,反之亦然。
本设计选择高度为.,取中间值。
第章主要部件设计.电磁锤设计电磁锤设计原理本设计动力为电磁式,目前市场上还没有比较合适的电磁锤,因此需自行设计制造电磁锤。
电磁锤实际上就是个直线电机。
直线电机是种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。
它可以看成是台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成,如图所示。
图.直线电机的转变过程由定子演变而来的侧称为初级,由转子演变而来的侧称为次级。
在实际应用时,将初级和次级制造成不同的长度,以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。
直线电机可以是短初级长次级,也可以是长初级短次级。
考虑到制造成本运行费用,目前般均采用短初级长次级。
直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。
以直线感应电动机为例当初级绕组通入交流电源时,便在气隙中产生行波磁场,次级在行波磁场切割下,将感应出电动势并产生电流,该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。
如果初级固定,则次级在推力作用下做直线运动反之,则初级做直线运动。
直线电机的优点是结构简单。
反应速度快,灵敏度高,随动性好。
容易密封,不怕污染,适应性强由于直线电机本身结构简单,又可做到无接触运行,因此容易密封,各部件用尼龙浸渍后,采用环氧树脂加以涂封,这样它就不怕风吹雨打,或有毒气体和化学药品的侵蚀,在核辐射和液体物质中也能应用。
工作稳定可靠寿命长直线电机是种直接传动的特种电机,可实现无接触传递力,没有什么机械损耗,故障少,几乎不需要维修,又不怕振动和冲击。
额定值高直线电机冷却条件好,特别是长次级接近常温状态,因此线负荷和电流密度可以取得很高。
有精密定位和自锁的能力和控制系统相配合,可做到.的位移精度和自锁能力。
直线电机优点众多,般使用在精确定位噪音小污染小的场合,因此,市场上生产的直线电机功率都比较小,且成本也较高,主要用在机械手电动门加速器金属分离器帘幕驱动等位置精度高,噪音污染小的场合,像钎探用的直线电机目前没有太符合要求的,因此需根据直线电机的原理,自行设计制造直线电机。
电磁锤线圈与内部构造设计直线电机的分类。
直线电机按其结构型式主要可分为扁平型圆筒型或管型圆盘型和圆弧型四种。
所谓扁平型直线电机,顾名思义,即为种扁平的矩形结构的直线电机,它有单边型和双边型之分,分别如图.和图.所示。
每种型式下又分别有短初级长次级或长初级短次级。
所谓圆筒型直线电机,即为种外形如旋转电机的圆柱形的直线电机,它的演变过程如图.所示。
这种直线电机般均为短切级长次级型式。
在需要的场合,我们还将这种电机做成既有旋转运动又有直线运动的旋转直线电机,至于旋转直线的运动体既可以是初级,也可以是次级。
所谓圆盘型直线电机,即该电机的次组是个圆盘,不同型式的次级驱动圆盘次级做圆周运动,如图.所示。
其初级可以是单边型也可以是双边型。
直线圆盘电机虽然也做旋转运动,但它与普通旋转电机相比,具有如下些优点力矩与旋转速度可以通过多台初级组合的方式或通过初级在圆盘上的径向位置来调节。
无需通过齿轮减速箱就能得到较低的转速,因而电机噪声和振动很小。
所谓圆弧型电机,如图.所示,它的运动型式是旋转运动,且与普通旋转电机非常接近,然而它与旋转电机相比也是具有如圆盘型直线电机那样的优点,圆弧型与圆盘型的主要区别,在于次级的型式和初级对次级的驱动点有所不同。
经过几种形式的比较,本设计选择了圆筒形直线电机来做为电磁锤的设计。
圆筒型直线电机的结构圆筒型直线电机的结构形式也比较多,目前应用较多的有般圆筒型直线电机与窗式叠片处级圆筒型直线电机。
如下图所示对于图.的结构,其初级铁心由硅钢片加工成具有凹槽的若干圆环组成,初级绕组内导线组成饼式即圆环式,装配时将初级圆环铁心与饼式绕组交替叠放,次级采用低碳高磁铁管,为了提高单位体积产生的推力,往往又在铁管外覆盖层厚的铜皮或铝皮,或者在铁管上钳制铜环或浇铸铝环,成为复合磁极。
对于这种形式的圆筒型直线感应电动机,整个饼式线圈都是有效边,因此,圆筒型电机不存在绕组端部,同理,它的次级绕组也不存在绕组端部,这就提高了绕组的利用率,这是圆筒型电机的优点。
其次,圆筒型电机中个饼式线圈的作用相当于扁平型电机单层绕组条有效边即半个线圈的作用因此在设计计算时必须把饼式线圈的匝数作为每槽导体数处理。
由于圆筒型电机不存在绕组端部,因此也就不存在横向边端效应。
直线电机特性计算推力的计算在不考虑边端效应的情况下,
