60T电焊条涂料机的设计【附赠CAD图纸】

附赠有CAD图纸,领取加Q 197216396 或 11970985 60T电焊条涂料机的设计Design of Welding Electrode Coating Machine for 60 Tons学 院：专 业 班 级：学 号：学 生 姓 名： 指 导 教 师： 年6月摘 要近年来，随着我国的焊接技术逐步走向成熟，各行各业对电焊条的需求量也随之增加，而目前我国此种电焊条生产设备的发展水平还比较低，所以，设计一台结构简单、价格合理、压涂质量好、药粉耗量小的电焊条涂料机很有必要。本次毕业设计的内容是一台60T电焊条涂料机，此种涂料机主要应用于电焊条生产厂家对小批量的电焊条进行压涂生产，也可用于实验室及焊接科研单位涂敷焊条试样。本次设计的内容为60T电焊条涂料机的总体外观、送丝机构、料缸、油缸的设计。作者从体积和效率等多方面因素综合考虑，在设计过程中运用了不少创新的思想，把许多结构巧妙地运用到设计中，使设计出来的设备更加经济、实用。首先，在送丝机构的设计上，为保证恒定的传动比和传动的准确性，采用了圆柱直齿轮的传动结构；由于蜗轮蜗杆传动具有良好的自锁性能，并能保证运动平稳，还可以起到减速的作用，故在电动机输入到送丝机构的部分采用了蜗轮蜗杆传动；为了避免多根焊丝同时进入轧辊，在锥轮和轧辊之间加入了一块挡板，这样只能允许最下面的一根焊丝通过。其次，在油缸料缸的设计上，为了保证料缸和油缸能够迅速并牢固地连接起来，采用了梯形螺纹连接。这样的结构设计既可以满足焊条生产的需要，又可以达到简化结构的目的。关键词：电焊条涂料机；油缸；料缸；蜗轮AbstractIn recent years, with Chinas welding technology gradually going towards maturity, the demand of electric welding in all walks of life also increase, however, the development level of this kind of welding rod production equipment is still relatively low in our country.Therefore, design a welding electrode coating machine with simple mechanism, reasonable price, good coating quality and small amount of powder consumption is necessary. This graduation project is a 60T welding electrode coating machine, this coating machine is mainly used in welding rod manufacturers for small batch welding bar pressure coating production, for laboratory and scientific research units coated electrode sample welding.First, in the design of wire feeding mechanism,writer use the cylindrical spur gear in order to guarantee the constant transmission ratio and the accuracy of the transmission. Worm has the function of good self-locking , which can also ensure the smooth motion and play the role of speed, so writer use the worm gear and worm drive structure in the motor input to the wire feeder. In order to avoid multiple wires simultaneously into the roll, roll the cone between the wheel and a piece of legislation tailgate in order to along only one wire through the bottom. Next, in the design of material cylinder and fuel tank. In order to guarantee the material cylinder and the cylinder can quickly and securely connect, use the trapezoidal screw connection. Such structure design can meet the needs of electrode production, and can also achieve the purpose of simplifying the structure.Key Words: welding electrode coating machine; fuel tank; material cylinderII目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 电焊条设备的发展历史11.2 焊条及焊丝2第2章 设计任务与总体设计分析42.1 设计任务42.1.1 设计用途42.1.2 设计内容42.1.3 机床主要技术参数52.2 电焊条涂料机总体设计分析5第3章 电焊条涂料机总体方案设计63.1 初步拟定设计方案63.2 送丝机构的系统设计73.2.1 送丝机构的组成73.2.2 送丝机构的设计73.3 油缸料缸的系统设计83.3.1 油缸料缸的组成83.3.2 油缸料缸的设计9第4章 电焊条涂料机各个部分的设计104.1 各部分材料的确定104.2 缸筒的材料选择与结构设计114.2.1 油缸与料缸的设计114.2.2 油缸材料的要求和选择114.2.3 缸筒内径的计算124.2.4 缸筒壁厚的计算144.2.5 缸筒壁厚的验算154.3 活塞杆的材料选择与结构设计174.3.1 活塞杆的材料选择174.3.2 活塞杆的计算184.4 对送丝机构各零部件的选用与校核194.4.1 轴承的选用与校核194.4.2 对齿轮传动的计算与校核21第5章 电焊条涂料机的操作、注意事项、保养与常见缺陷265.1 电焊条涂料机涂敷焊条的操作265.2 电焊条涂料机的操作注意事项275.3电焊条涂料机的保养275.4 电焊条涂料机的常见缺陷28第6章 结论29参考文献30致 谢31IV第1章 绪论1.1 电焊条设备的发展历史电焊条涂料机的发展历史源远流长，发达国家的电焊条涂料机的研发技术起步的比较早，也一直处于遥遥领先的地位，为人类文明的进步做出了很大的贡献。在国外，美国的焊条行业发展得比较早也发展得比较快，日本相对发展较晚，但发展的速度却很快，其焊条的种类和质量均处于世界先进水平；欧洲和前苏联发展得较早，但发展速度却比较慢1。在我国，电焊条涂料机的发展也有着悠久的历史，我国的焊条制造业开始于1950年，开始是从手工作坊做起，接着开始采用半机械化电焊条涂料机，随着手工制作经验的积累，便有了螺旋式涂料机，可以连续涂敷焊条，解放了一部分劳动力，也形成了成规模的连续生产线2。1956年以后，我国就大量地运用机器设备生产焊条，其种类和质量都上升到了一个新的层次。一直以来，我国的电焊条行业的生产模式都是设计与制造分离的，即电焊条厂只提供图纸，生产制造的任务则留给电焊条厂来完成，所以，设计与制造之间产生了脱节，这也是一直以来我国电焊条行业存在和急需解决的问题3。在焊接行业刚起步的时候，电焊条生产设备的雏形还是由上海、天津的电焊条行业的老一辈技术人员研制而成的，出于习惯，南方厂大多选用上海型设备，而北方厂则习惯选用天津型设备。直到了二十世纪八十年代后期，很多的加工厂仍不具备设计、开发的能力，所以，振兴焊条行业成了迫在眉睫的任务4。 我国第一台焊条生产设备直到1983年才出现，是一台高温链条式焊条烘烤炉，它是由天津市电焊条厂的侯立尊制造的，这台设备的成功研制标志着我国的焊条生产开始步入自动化、机械化时代5。改革开放后，我国的电焊条行业积极向发达国家学习技术和经验，再加上我国科研人员不断的创新研发，使得我国电焊条行业飞速发展，在焊条的种类、产量、质量方面都有了很大的突破，不仅满足了国内市场的需求，中国焊条也迈向了国际市场的大门，成为了电焊条出口大国6 。尤其是近年来，我国的电焊条行业已经进入了低成本、高效率、高质量的黄金阶段，电焊条事业也逐步成熟起来。近十年来焊条行业也为国家创造了可观的经济效益。截至到目前，全国除了个别偏远地区以外都有了大大小小不同规模的焊条厂，这些焊条厂也都没有满足于现状，不断地创新改革，并从国外引进了先进的配方技术、生产设备和制造工艺，这些举措都强有力地推动了焊条行业的迅猛发展。目前，国内电焊条涂料机主要有两大类，一类是油压式焊条涂料机，虽然它的生产效率高，但也存在着单缸投料量大、药粉耗量大、价格昂贵、体积庞大、偏心度不易控制等缺点；另一类是螺旋式焊条涂料机，它具有制造简单、生产能力大等优点；但也存在着螺旋轴加工要求高，不适应对特种焊条的生产等缺点。所以目前高校中的金工实习或者有关焊接实验课中小批量使用的焊条都是采用手工搓制的，而此种制造焊条的方法有很多弊端，例如：偏心度大、表面粗糙、有毛刺等缺点，这会影响焊条的美观性、实用性和试验的准确性7 。为此，研制结构简单、价格合理、压涂质量好、药粉耗量小的电焊条涂料装置，对于降低电焊条的成本很有必要，这也是未来电焊条涂料机的发展趋势和发展方向。1.2 焊条及焊丝电焊条是一种焊接用的熔化电极，它的制作过程就是把涂料（药皮）以均匀的厚度涂敷在金属焊芯的表面，在涂敷的过程中不得出现偏心、起皮、毛刺等缺陷8。焊条由焊芯和药皮两个部分组成。焊芯就是指焊条内部的金属芯，它是被药皮包裹的，焊芯的材料也不尽相同，可以根据不同的被焊金属的材料来选择相应的焊芯。焊芯在焊接过程中可以起到两个作用：一是可以用来传导焊接电流，从而产生电弧；二是焊芯在高温下会熔化，从而形成焊缝中的填充金属，与母材金属熔合形成焊缝，从而完成焊接过程9。焊芯的材料是焊接专用的钢丝，也就是俗称的焊丝。除了铸造焊芯外，焊芯的制造方法是通过炼钢锭，然后热轧，再拉拔到所需的尺寸切断而成，为了确保焊接的质量，对焊芯中一些杂质的含量是有严格的限定的10。药皮是焊条的重要组成部分，它是一种涂料层，此种涂料层是由细颗粒状物质包裹在焊芯表面的，焊接质量的好坏就取决于药皮的质量11。药皮有三个作用：一是形成具有合适熔点、黏度的熔渣；二是确保电弧稳定燃烧，它受热会分解出某些种气体，来保护熔滴不受有害气体的影响；三是可以在药皮中加入一些满足焊缝性能的一些金属元素，能够提高焊接的性能12。药皮是由多种小微粒的物质组成的，它们具有不同的物理、化学性质。药皮可以由以下这些材料粉末按照一定的比例配制而成：锰铁、钛铁等金属粉末、碳酸盐、硅酸盐、铁合金、大理石、氟化物等矿物、水玻璃等化工产品13。把这些材料混合后，再拌以一定的粘结剂，均匀压涂在焊芯的四周，烘干后即为焊条。 焊机技术是一种传统的成形技术的工艺，到目前为止焊接技术已经为航天、船舶、汽车、建筑等行业做出了很大的贡献。近年来，随着科学手段的发展，焊接技术已经成为了一项非常常用的生产手段，在制造行业中起到了至关重要的作用。受信息、材料等新技术的影响，很多新的焊接新工艺已经大量投入使用，并且传统的手工焊接工艺也逐步转向自动化、智能化，这也成为了焊机技术发展的必然趋势14。焊接技术在我国国民经济发展中起着不可替代的作用，所以焊接设备的快速发展也成为了一种必然，那么设计一台结构简单、价格合理、压涂质量好、药粉耗量小的焊条涂料机就很有必要了。本毕业设计论文是毕业设计内容的一部分，本论文对整个机床的设计部分所应用到的一些基本知识、基本工作原理、设计思路和方法、基本分析方法和基本计算过程都做了详细的阐述。由于作者的能力水平有限，所以设计过程中的错误和不合理之处在所难免，恳请老师给予批评和指正。第2章 设计任务与总体设计分析2.1 设计任务2.1.1 设计用途设计一台60T电焊条涂料机，该涂料机用于各电焊条制造厂、实验室及焊接科研单位涂敷焊条试样，如因特殊需要也可以涂制小批量的焊条，由于本涂敷焊条单位压力较高，压涂质量稳定，所以能挤压几乎任何配方的涂料。2.1.2 设计内容如图2-1所示，本设计的内容包括电焊条涂料机总体外观设计、电焊条涂料机送丝进给机构设计、电焊条涂料机油缸料缸设计、电焊条涂料机部分零部件设计。图2-1 外观总装图2.1.3 机床主要技术参数表2-1 机床主要技术参数机床主要技术参数数值公称总压力/活塞最大行程/焊丝直径/焊丝长度/每分钟送丝速度/送丝电动机功率/油泵电动机功率/供油压力/6002002-6250-4505200.552.2252.2 电焊条涂料机总体设计分析 60T电焊条涂料机由送丝机构、料缸部分、油缸部分、液压传动系统、接棒机、磨头磨尾机、印字机、着色机等部分组成，本设计中主要对送丝机构、料缸部分、油缸部分进行设计。送丝机构的工作原理是依靠料斗内的焊丝的重力作用压在锥轮上，因为焊芯与送丝锥轮的摩擦阻力大于焊芯之间的摩擦阻力，所以送丝锥轮就能够推动最下面的与锥轮接触的一根焊芯前进，又因为有挡板的限制，也只能使得最底层的一根焊芯通过；油缸是一个承压元件，用来加载和卸载，它是在油泵输送来的液压油的作用下，使推料杆挤压料缸内的涂料进入涂料头，涂敷由送丝机构经过导丝管连续不断送来的焊芯条；料缸是填装涂料用的，它的外壳为厚壁无缝钢管结构，其内衬套为整体式的铸钢件，磨损后可以更换；液压系统是利用各个液压元件来控制油泵、送丝机构、料缸、油缸之间的工作。第3章 电焊条涂料机总体方案设计在对设计题目进行明确的分析以后，作者对整个电焊条涂料机的运动有了一个概括性的认识。下面就要开始进行总体方案的设计，电焊条涂料机的总体方案设计对于电焊条涂料机最终的性能和生产成本有着很大的影响。因此，作者在设计的过程中坚持简单、实用、经济的原则，这样既可以节约成本，又可以满足设计的需求。3.1 初步拟定设计方案电焊条涂料机的设计主要包括送丝机构、油缸和料缸、液压传动系统及一些附件。考虑到毕业设计的时间和任务量，只设计其中的机械部分。本论文以下所讨论的仅限送丝机构、油缸和料缸。在送丝机构的设计上，轧辊轴和锥轮轴之间的传动是最主要的，它的合理性和稳定性直接影响着电焊条涂料机送丝机构的性能，因此，为了更好地达到涂敷的效果，作者在设计过程中在经济合理的前提下考虑到要采用三角皮带传动，这样既简化了结构，又提高了传动效率。考虑到皮带经过一段时间的使用会产生松弛现象，所以在锥轮的后侧加了螺钉，一旦皮带松动，可以通过调整螺钉把皮带张紧。在油缸和料缸的设计上，由于活塞的运动具有惯性和短时的冲击性，所以为了减少油缸的磨损破坏，在油缸的两侧加上两个限位阀，保护油缸。由于焊丝的直径偏差不得超过，所以切断面必须平直，并不能有倒刺、弯曲等情况。在进行结构设计的同时，不能忽略机床整体的刚度、抗振性、热变性及噪声，当然，这些都要建立在可以使焊条质量达到使用要求的基础上。考虑到操作的安全性和可操作性，在进行部件配置的过程中，作者考虑了加工过程的可视性和每个操作部件摆放位置的人性化，所有部件的连接和摆放都尽量便于调整和维护。3.2 送丝机构的系统设计3.2.1 送丝机构的组成 送丝机构主要由锥轮、轧辊、三角带、导丝管、挡板、滚子等结构组成。图3-1 送丝机构系统示意图1导丝管； 2轧辊； 3压紧螺钉； 4挡板； 5压紧螺钉； 6锥轮； 7料斗； 8滚子； 9皮带张紧螺钉； 10传动三角带； 11电动机； 12蜗轮箱3.2.2 送丝机构的设计送丝机构的工作原理是依靠料斗内的焊丝的重力作用压在锥轮上，因为焊芯与送丝锥轮的摩擦阻力大于焊芯之间的摩擦阻力，所以送丝锥轮就能够推动最下面的与锥轮接触的一根焊芯前进，又因为有挡板的限制，也只能使得最底层的一根焊芯通过，焊芯被送向轧辊。送丝机构的结构见图3-1，在送丝机构的设计上，采用了以下创新的想法： (1)轧辊轮夹紧焊丝后以较大的推力把焊丝推向涂料头涂敷涂料，为保证焊丝能够连续地进入涂料头，锥轮的转速为轧辊的1.3倍。 (2)送丝机构是由一台550瓦的型号为Y2-801-4的直流电机驱动15，通过蜗轮箱的减速和四个齿轮的传动使两个轧辊作正反向旋转，锥轮的旋转由轧辊芯轴下端的二根三角皮带传动。(3)轧辊与锥轮的支撑两旁有四个调节手轮，可根据焊丝直径来调节轧辊及锥轮之间的间距大小。(4)轧辊的外圆车削有V型槽，每台送机机构有两对轧辊，所以可以选择适当大小的轧辊（轧辊端面有焊丝直径硬印）来适应不同焊丝直径以起到良好的夹持作用。3.3 油缸料缸的系统设计3.3.1 油缸料缸的组成 油缸料缸的组成由缸筒、活塞等结构组成。图3-2 油缸料缸系统示意图1手柄； 2挡盖； 3支撑套； 4料缸； 5衬套； 6螺栓； 7密封圈； 8螺钉； 9钢球； 10弹簧； 11限位阀； 12排气阀； 13压力表；14应变片； 15挡块； 16圆螺母； 17沉头螺钉； 18螺母； 19密封圈； 20活塞环； 21活塞； 22导丝管； 23导丝管套； 24活塞杆； 25油管；26推料块； 27定径模体； 28涂料头； 29定中管套； 30转动爪盘； 31定径模体； 32定径模芯； 33端盖3.3.2 油缸料缸的设计油缸是通过油泵输送来的液压油，使推料杆通过挤压料缸内的涂料而进入涂料头，涂敷由送丝机构经导丝管接连不断送来的焊条芯。油缸料缸的结构见图3-2，在油缸料缸的设计上，采用了以下创新的想法： (1)为了保证料缸和油缸能够迅速并牢固地连接起来，采用了梯形螺纹连接。(2)料缸能在支撑套内作轴向移动和转动，并可以以套的芯轴作为中心在料缸轴线的垂直平面上转动。因此，当料缸处于竖直状态的时候，就能方便地加入涂料。(3)料缸内装有淬硬的衬套以提高耐磨性。(4)料缸的前端装有涂料头，涂料头中装有硬质合金的定径模，它是按照涂敷焊条药皮规格装配的，还装有定中管，它是根据焊丝直径大小设置的。(5)油缸推杆与前端盖导丝管套之间，导丝管与油缸后端通孔之间的高压油液密封都采用橡胶密封圈以防止漏油。第4章 电焊条涂料机各个部分的设计4.1 各部分材料的确定现代文明的三大支柱指的就是材料、能源和信息。材料的使用与发展不仅仅是人类进化的标志，也是人类走向一个新的阶段必不可少的一项发明，更是社会先进物质的代表。材料的研究关系到一个国家的综合国力，特别是近年来的一些新型材料的开发更彰显出了一个国家的工业水平和科学技术的先进程度，因此，各个国家近年来都对材料引起了高度广泛的重视。我国在1978年把材料列为八个新兴的科学技术领域之一，可见，我国对材料的开发研究投入了大量的精力16。所以，在设计机械设备时，材料的确定就显得尤为重要，能否合理地选择合适的材料不仅影响设备的操作使用过程，也会对设备的寿命、价格、强度等方面产生影响。在该电焊条涂料机的设计过程中，作者选择材料基于一个原则：在满足设计所要求实现的功能的前提下，尽量达到价格合理、材料实用的标准。现将本设计中选用的一些材料说明如下：焊丝送进机构只在轴向受力，把焊条送进油缸，因此，焊丝送进机构盖板、托板、框边材料初步确定为Q235。该设计中涉及到了大量的非标准件，而在这些件中占相当大比例的零件是用来定位的、安装、夹紧用的，这样的零件考虑到它的用途，选取材料为Q235。该焊丝送进机构由于零件比较多，所以螺钉的大量使用也就在所难免，为了使机床的外观尽量美化，螺钉大部分采用的是内六角螺钉，材料则是非常普通的45#钢。焊丝送进机构上的轧辊，锥轮上的两对齿轮的材料初步确定为45#钢。蜗轮箱内的蜗轮、蜗杆的材料要按照它们的性质来确定，蜗杆相对而言不好加工，而且加工难度较大，所以，在确定蜗轮、蜗杆的材料时，作者更加注重蜗杆的材料要硬一些，基于这个原因，蜗杆的材料采用硬度较大的45#钢，而蜗轮则采用材料相对来说比较软的青铜或者铸铁作为其制作材料。其他一些辅助材料则根据它所执行的功能和受力以及工作环境分别确定其材料。4.2 缸筒的材料选择与结构设计4.2.1 油缸与料缸的设计油缸是一种用于加载和卸载，并把液压能转化为机械能的承压构件。它通过输送来的液压油，使推料杆通过挤压料缸内的涂料而进入涂料头，涂敷由送丝机构经导丝管接连不断送来的焊条芯。本设计中采用的是双作用活塞式单缸液压缸。为了保证料缸和油缸能够迅速并牢固地连接起来，采用了梯形螺纹连接，由于梯形螺纹牙根的强度较高，易于对中，磨损后还可以补偿，故选用梯形螺纹连接，可以提高效率，方便操作。在油缸的左右两侧各装有一个限位阀，起到缓冲限位保护的作用，保证活塞以较高的速度运动时不会碰到油缸的两头的边界，防止撞坏活塞。料缸能在支撑套内作轴向移动和转动，并可以以套的芯轴作为中心在料缸轴线的垂直平面上转动。因此，当料缸处于竖直状态的时候，就能方便地加入涂料。为了提高料缸的耐磨性，料缸内装有衬套。料缸的前端装有涂料头，涂料头中装有硬质合金的定径模，它是按照涂敷焊条药皮规格装配的，还装有定中管，它是根据焊丝直径大小设置的。YG8硬质合金是一种优质的合金材料，它具有很多优点，例如：耐腐蚀、高强度、高硬度，在本设计中的定径模和定中管都选用此种材料，本设计中选用此种材料是为了能够延长零件使用寿命，并且保持涂料机涂料头涂敷焊条的精度。油缸推杆与前端盖导丝管套之间，导丝管与油缸后端通孔之间的高压油液密封都采用橡胶密封圈以防止漏油。4.2.2 油缸材料的要求和选择缸筒作为液压元件中的主要零部件，同时也是液压缸的主要零件，所以它的材料的要求和选择就显得尤为重要，缸筒作为重要部件，不仅要使得活塞和它的支撑件能够滑动顺利，还需要保证一定的密封性，保证活塞在缸筒中滑动时不漏油，并有一定的润滑作用，减少磨损，所以，它的内孔通常采用滚压、镗削等用于精密加工的工艺方法17。又由于缸筒要承受很大的压力，所以，它应该有足够的刚度和强度。缸筒是活塞运动的轨道，同时它还与缸盖、油口等零件形成密闭的容腔，用来容纳液压油。从液压缸的使用角度来讲，它必须具有一定的强度，当液压油的作用和活塞杆的运动同时进行时，液压缸会承受很大的作用力，所以液压缸的设计一定要保证其能够足以抵御冲击力和液压力；从液压缸的制造角度来讲，它的内表面应有符合设计生产要求的公差要求，以确保它的密封性和使用持久性；从液压缸的设计角度来讲，要合理设计它的尺寸，应该保证活塞在其中运动时有符合设计要求的运动行程及速度。(1)油缸材料的要求：对于液压缸缸筒的设计来说，首先，它应该符合一定的刚度要求，要确保当来自活塞的侧向作用力作用在它表面时，不会有弯曲变形的现象产生；其次，它应该符合一定的强度要求，要保证它在长时间地承受额定工作压力时，不会有永久变形产生；接着，液压缸缸筒在焊接时，应该具有良好的可焊性，确保在焊接法兰时不会有裂纹等破坏产生，并且要保证在焊接缸底接头时不会有过大的变形现象产生；最后，液压缸缸筒的设计应具有一定的可靠性，缸筒的内表面与活塞密封件间的尺寸公差等级的设计要符合一定的设计要求，即保证零件密封性和减小零部件磨损。(2)油缸材料的选择 ：1)当缸筒与缸盖或法兰焊接时，应该采用经过机械预加工以后再进行调质处理的35#钢，；当有无焊接部分的缸筒，应该把45#钢经过调质处理后再使用。2) 当缸筒的缸壁较厚时，最好采用铸铁材料，或者把厚钢板卷起来，焊接后再退火。常用的材料有20#钢、35#钢、45#钢等碳素钢；ZG230-450、ZG310-500等铸钢；Cr18Ni9等不锈钢；ZL105、LF3、LF6等铝合金；15MnV、27SiMn等低合金结构钢；SA03、SA06等防锈铝合金。3) 当液压缸缸筒的工作温度低于-500时，应当采用经过调制处理后的35#钢或45#钢。4) 目前缸筒的毛坯采用的多是退火的无缝钢管，现今市场上已有此类的半成品，因其内孔是通过珩磨或精加工的工艺流程制造的，故只需按照所需要的长度切割即可，材料有20#钢、35#钢、45#钢和27SiMn合金钢。本设计中，液压缸缸筒采用的材料是调质的45#钢18。4.2.3 缸筒内径的计算当液压缸的理论作用力F（包括推力、拉力）及供油压力已知时，无活塞杆侧的缸筒内径为19 (4-1) 有活塞杆侧的缸筒内径为 (4-2) 液压缸的理论作用力按下式计算 (4-3) 当及为已知时，缸筒内径（不考虑容积效率）按无活塞杆侧为 (4-4) 按有活塞杆侧为 (4-5)最后，比较以上各式中所求得的D的数值，然后选择其中最大者，并圆整到标准值（见表4-1)。 由于及未知，所以按式(4-1)和式(4-2)进行计算。代入，。由式(4-1)得 由式(4-2)得由表4-1，所以取缸筒内径为180mm。表4-1 液压缸基本参数 名称 数值液压缸的公称压力系列 0.63、1.0、1.6、2.5、4.0、6.3、10.0、16.0、25.0、(GB/T7938-1987)/MPa 31.5、40.0液压缸内径系列 8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、100、(GB/T2348-1993)/mm 125、140、160、180、200、250、320、400、500活塞杆直径系列 4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、(GB/T2348-1993)/mm 32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、 110、125、140、160、180、200、250、280、320、活塞杆行程系列 25、50、80、100、125、160、200、250、320、400、(GB/T2349-1980)/mm 500、630、800、1000、1250、1600、2000、25004.2.4 缸筒壁厚的计算缸筒壁厚为 (4-6)关于的值，可按下列情况分别进行计算：当时，可用薄壁缸筒的实用公式 (4-7)当时 (4-8)当时 (4-9)或 (4-10)因为，所以采用(4-9)式进行计算所以,为安全起见，初定缸筒壁厚应大于19mm。由表4-2查得当缸筒内径为180mm，额定压力为25Mpa时，缸筒选用A型系列，缸筒外径为219mm，故缸筒壁厚为19.5mm。表4-2 缸筒内径的选择系列代号 额定压力(MPa) 缸筒内径/mm 16 50、60、76、95、121、146、168、194、219、245A型 20 50、60、76、95、121、146、168、194、219、245 25 50、60、83、102、121、152、168、194、219、245 32 54、60、76、95、121、146、168、194、219、245B型 16 50、63、76、95、121、152、168、194、219、245C型 20 152、168、194D型 25 50、56、70、89、112、139、156、179、201、223 40 50、59、74、95、118、148、166、189、213、2174.2.5 缸筒壁厚的验算 对最终采用的缸筒壁厚应进行四方面的验算： 额定压力应低于一定极限值，以保证工作安全 (4-11)或 (4-12)同时，为了避免塑性变形的发生，对额定压力、完全塑性变形压力二者之间有一定的比例范围要求，即 (4-13)此外，尚需验算缸筒径向变形应处在允许范围内 (4-14) 变形量不应超过密封圈允许范围 最后，还应验算缸筒的爆裂压力 (4-15)也可以用费帕尔(FAUPEL)公式 (4-16)计算的值应远超过耐压试验压力，即远大于。代入式(4-11)得因为，所以。代入式(4-13)得因为，所以。代入式(4-15)得因为，所以。 综上所述，所选缸筒壁厚符合要求。可以保证工作安全可靠。所以，最终确定缸筒缸筒内径为180，缸筒外径为219，壁厚为19.5。其中， 活塞杆直径， 供油压力， ,液压缸的理论推力和拉力， 活塞杆上的实际作用力， 负载率，一般取 液压缸的体积供油量， 活塞杆伸出及缩回时的速度， 缸筒材料强度要求的最小值， 缸筒外径公差余量， 腐蚀余量， 缸筒内径， 缸筒外径， 缸筒内最高工作压力， 缸筒材料的许用应力， 安全系数，通常取 缸筒材料屈服点， 缸筒材料的抗拉强度， 缸筒发生完全塑性变形的压力， 缸筒耐压试验压力， 缸筒材料弹性模量， 4.3 活塞杆的材料选择与结构设计4.3.1 活塞杆的材料选择因为活塞杆要在导向套中滑动，故一般采用H8/h7或H8/f7配合。太紧了会使得摩擦力变大；太松了容易导致单边磨损、并引起卡滞现象，其圆度和圆柱度公差不大于直径公差的一半。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差应控制在0.01mm以内，这样可以保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，从而避免活塞与缸筒的卡滞现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差应控制在0.04mm以内，从而确保活塞在安装的时候不会出现歪斜的现象20。活塞杆的外圆粗糙度Ra的值一般为0.1到0.3之间，如果太光滑其表面形成不了油膜，反而会不利于润滑。为了提高其耐磨性和防锈性，活塞杆的表面需要进行镀铬处理，镀层厚度为0.03到0.05，并进行抛光、磨削加工。当遇到恶劣的工作条件，或者在碰撞次数较多的情况下，工作表面必须要先经高温淬火后再镀铬。 根据活塞杆的要求和60T电焊条涂料机的工作条件，选择经过调制处理后的45#钢作为活塞杆的材料。4.3.2 活塞杆的计算 (1)活塞杆直径的计算活塞杆是液压缸传递力的重要零件，它承受压力、拉力、弯曲力和振动冲击等多种作用力，必须有足够的强度和刚度。对于双作用活塞杆液压缸，其活塞杆直径d可根据往复运动速比（即面积比）来确定： (4-17) (2)活塞杆强度的计算活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算： (4-18)其中： 缸筒内径， 速比，根据压力选取 活塞杆的作用力， 活塞杆的内径， 材料的许用应力，无缝钢管，中碳钢（调制）代入式(4-17)得故取标准值，活塞杆直径为100。代入式(4-18)得因为，所以，因此，活塞杆直径符合强度要求，能保证工作安全可靠。 综上所述，取活塞杆直径为100。4.4 对送丝机构各零部件的选用与校核在进行计算之前，先来计算各个轴的功率与转矩。已知送丝电动机的功率，油泵电动机的功率，设每对滚动轴承的效率是，带传动的效率是，齿轮传动的效率是，蜗轮与蜗杆传动的效率是，连轴节I轴功率：II轴功率：III轴功率：IV轴功率：V轴功率：4.4.1 轴承的选用与校核轴承的寿命与它所受到的载荷的大小有着密切的关系，工作载荷越大，引起的接触应力也就会越大，也就意味着在发生点蚀破坏之前所能够经历的应力变化的次数越少，即轴承的寿命越短。对轴承进行校核，主要是为了确保轴承能够正常工作，从而不影响机器的正常工作。在本次设计中，作者使用了深沟球轴承，因为它主要可以承受径向载荷，同时也可以承受较小的轴向载荷，而且它的当量摩擦系数最小，在轴承工作中允许的内、外轴线偏斜量16，又因为深沟球轴承的产量大，而且价格低，所以使用得很广泛。在本论文中，作者选取锥轮轴上的轴承进行校核。轴承受力如下图4-1所示：图4-1 锥轮轴受力图 锥轮轴的转矩是： (4-19) 则由图4-1可得： (4-20)由此求得支反力和, 由于轴向没有力，故当量动载荷为：取较大的作为轴承受力的大小进行验算：设轴承的工作条件是每天工作8小时，每年工作300天，连续工作10年，则预期寿命为21： (4-21)其中：锥轮轴转速，；额定动载荷，由文献的表查得深沟球轴承6204的额定动载荷;指数，球轴承取。将上面各数值代入式(4-20)，整理后得，因此，该轴承满足工作条件的要求。4.4.2 对齿轮传动的计算与校核作者选择了轧辊轴与蜗杆上配合的两个齿轮进行计算与校核的21，以下就是计算与校核的过程。(1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)按本设计的传动要求，选用直齿圆柱齿轮传动。 2)速度不高，故选用7级精度(GB 10095-88)。 3)材料选择。由文献选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 4)选蜗杆上齿轮齿数，则轧辊轴上齿轮齿数,其中是两齿轮之间的传动比。 (2)按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算 (4-22) (3) 确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数。 2)计算小齿轮传递的转矩。 3)由文献选取齿宽系数。 4)由文献查得材料的弹性影响系数。 5)由文献按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。 6)由文献21计算应力循环次数。 其中，设齿轮寿命50年，一天机床的工作时间为8小时，每年工作300天，小齿轮转速，则将代入得： 7)由文献取接触疲劳寿命系数;。 8)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数 (4-23)由式 (4-20)得， (4) 计算 1)计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。 2)计算圆周速度。 3)计算齿宽。 4) 计算齿宽与齿高之比。 模数 齿高 5) 计算载荷系数根据，7级精度，由文献21查得动载系数；直齿轮，;由文献查得使用系数;由文献用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查文献得;故载荷系数 6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献21得 7) 计算模数 。 (5) 按齿跟弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为 (4-24)1)确定公式内的各计算数值由文献21查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；小齿轮的弯曲疲劳强度极限； 由文献21取弯曲疲劳寿命系数,; 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数,由式(10-20)得 计算载荷系数。 式中：使用系数； 动载荷系数； 齿间载荷分布系数； 齿向载荷分布系数。 得： 查取齿形系数。 由文献查得 查取应力校正系数。 由文献查得 计算大、小齿轮的并加以比较。 大齿轮的数值大。 2) 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得到的模数m小于由齿根弯曲疲劳强度计算得到的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积有关），可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.15并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数大齿轮齿数 ，取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。所以，该齿轮满足强度要求。 (6)几何尺寸计算 1) 计算分度圆直径 2) 计算中心距 3) 计算齿轮宽度 取，第5章 电焊条涂料机的操作、注意事项、保养与常见缺陷5.1 电焊条涂料机涂敷焊条的操作 （1）根据涂敷焊条的焊芯直径和焊丝长度选择对应规格的定径模、定中管，并搭配上相应的导丝管和送丝机构上的锥轮。 （2）把焊丝放在料斗内，并检查锥轮与焊丝的接触情况，调整料斗间隙，使焊丝能顺利依次落在托架和锥轮的锥面上面；焊丝的轴线要与导丝管中心线在同一水平线上，以保证焊丝能够准确进入导丝管中；料斗底部第二根焊丝须要被挡板挡住直径的一半，以保证每次只能通过一根焊丝。 （3）启动送丝机的电动机，检查焊丝的送进情况和焊丝的夹紧力，要保证焊丝在被送进的过程中完好无损，无弯折现象，并要保证焊丝在送进过程中无中断现象。 （4）松开料缸与油缸的连接（注意：放开时要抽出导丝管内的一根焊丝），使料缸保持垂直状态，然后向料缸内加入混合好的涂料，旋合油缸和料缸后，启动送丝机构的电动机。 （5）启动油泵电动机，使推料块前进，当推料块开始挤压涂料，根据涂料的成分和粘稠度来确定油压系统的压力（通过液压系统来调节），当油液压力上升到需要的压力时，立即启动送丝机构送进焊丝（焊丝送进应该在涂料开始从涂料头挤出之前，根据操练熟练程度时间自行掌握）。 （6）根据涂敷焊条药皮的质量及时调整涂料挤压的速度（通过液压系统来调节），如发现涂敷的焊条出现偏心的情况，可通过手轮来调整锥轮和轧辊的中心水平高度，也可以通过调整螺钉来减小偏心度。 （7）涂料挤压完毕后，停止焊丝送进，并使推料块快速退回，抽出留在导丝管中的一根焊丝，如需继续涂料需要重新装料。 （8）每次更换焊丝规格后，应从零开始逐渐上调液压系统中的调速阀流量，以免挤料过快，造成涂料头堵塞。 （9）当涂敷焊丝的直径改变时，要随之更换所需导丝管的直径，更换相应轧辊轮，由后向前推出油缸内导丝管。（10）清洗涂料头和料缸，晾干后重新装配好涂料即可继续涂敷焊条。5.2 电焊条涂料机的操作注意事项 （1）用油推荐30号液压油和20号液压油。 （2）油面要达到油尺指示的高度。 （3）根据机床的使用情况，定期更换新的干净的油液，新设备使用一个月后换新油一次，以后不超过半年清洗一次油箱以保证其清洁度。 （4）冬天温度较低的车间应使油液预温至10以上才能工作。 （5）焊丝的直径偏差不超过，切断面必须平直，并不得有倒刺、扭曲等情况。 （6）当更换焊丝规格后必须先调整好焊丝送丝机构，确保焊丝送进情况满意后再加涂料进行涂敷。 （7）一般涂料在80-120的单位液压力下均能顺利挤出，涂出表面光洁的焊条，较高的单位压力用以涂敷难挤压的涂料。 （8）料缸和油缸随手旋合即可，不必拧得过紧。 （9）涂料必须搅拌均匀，干潮适宜，加料时，应在导丝管套周围均匀分布，分层跺实，不能一次加满跺实，或者在导丝管套周围加料不均匀，这样会造成挤压中涂料密度不一，这些因素都会影响涂敷焊条的偏心度。加料时要注意不要使涂料进入导丝管内，避免影响焊丝的送进过程， （10）开料缸加料前应将料缸内最后一根焊丝抽出，开始工作时要先排除油缸内残留的气体。5.3电焊条涂料机的保养 （1）机床使用时的环境温度应保持在1040之间。 （2）油箱内应保持清洁，油液中不得有杂质、污物，应定期清洗油箱并更换液压油。 （3） 每班结束后要及时清理料缸、涂料头、推料块等部位粘接的涂料，尤其是推料块内挤进去的涂料一定要每班拆下认真清理，对于磨损严重的推料块应及时更换。 （4）禁止随意拆卸、调整装置。5.4 电焊条涂料机的常见缺陷 （1）焊条出现偏心现象：引起这一缺陷的原因很多，焊芯弯曲、涂料中有杂质、涂料头松动等等，一旦焊条的偏心现象产生，将会大大影响焊条的工艺性能，严重时焊条将作废，不能施焊。 （2）焊条的磨头磨尾的质量达不到标准：磨头指的是焊条经打磨形成一个引弧端，此处常见的缺陷有包头（焊芯的截面被药皮包住，面积多于整个截面面积的一半）、破头（焊条端面不完整）、未倒角；磨尾指的是焊条经打磨形成一个夹持端，此处常见的缺陷有磨尾长度不合格达不到夹持的长度要求、磨尾不彻底。 （3）药皮表面出现竹节:所谓竹节，指的是由于压涂不均匀，药皮表面形成的环形突起。若在送丝的过程中出现滑动、焊丝脱节、送丝与涂料头距离不当、送丝速度时慢时快等现象，就会导致此种形似竹子的“竹节”产生。 （4）药皮疏松、有裂纹。 （5）药皮表面擦伤。 （6）药皮表面起泡、皱皮。第6章 结论随着焊接技术的蓬勃兴起，电焊条设备的研发和制造也成了机械行业关注的热点，所以，研制一台结构简单、价格合理、压涂质量好、药粉耗量小的电焊条涂料机很有必要。在本次设计中，作者对电焊条涂料机的总体外观结构、送丝机构、油缸、料缸作了设计。首先，通过对国内外电焊条设备的发展历史的概述，以及现阶段对电焊条设备的要求，引出了本设计的内容。然后，根据设计任务的要求对此设备进行了总体设计分析，明确各机构的运动要求和实现此要求需要的结构，根据机构要实现的功能确定适当的材料。接着，进行系统设计，通过对缸筒壁厚、活塞杆直径、齿轮齿数模数的计算，确定满足设计要求的最优值。作者从体积和效率等多方面因素综合考虑，在设计过程中运用了不少创新的思想，把许多结构巧妙地运用到设计中，使设计出来的设备更加经济、实用。在油缸料缸的设计上，为了保证料缸和油缸能够迅速并牢固地连接起来，采用了梯形螺纹连接；在送丝机构的设计上，由于焊丝在进入锥轮时具有不稳定性，避免传动失效，在送丝机构的末端增加了两个可调滚子，使焊丝后面的高度比前面高，使焊丝直接进入导丝管；为了延长定径模和定中管的使用寿命，保证涂料头的涂敷精度，定径模和定中管都采用YG8硬质合金。最后，根据设备的使用要求，对电焊条调涂料机的操作方法提出了要求，并指出了操作的注意事项、保养方法和常见缺陷，这些都对延长设备的使用寿命起着至关重要的作用。该涂料机用于各电焊条制造厂、实验室及焊接科研单位涂敷焊条试样，如因特殊需要也可以涂制小批量的焊条。参考文献1 陈茂爱, 王新洪, 陈俊华. 现代焊接技术M. 北京：化学工业出版社, 2010.2 周振丰. 焊接冶金与金属焊接性M . 北京：机械工业出版社, 1988.3 王国凡, 罗辉, 张元彬. 简易手动压涂焊条实验装置J. 实验室研究与探索报， 2003, 22(4): 24-27.4 曹学义. 新型电焊条螺旋压涂机J. 应用科技报, 1992, 3(2): 11-14.5 陈保国. 焊接技术M. 北京：化学工业出