電弧噴涂用繞絲機(jī)工裝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論VI</p><p>　　1.1 熱噴涂概述VI</p><p>　　1.1.1 熱噴涂的定義及原理VI</p><p>　　1.1.2 熱噴涂的種類和特點(diǎn)VIII</p><p>　　1.2 電弧噴涂

2、技術(shù)概述IX</p><p>　　1.2.1 電弧噴涂的技術(shù)原理及特點(diǎn)IX</p><p>　　1.2.2 電弧噴涂技術(shù)的應(yīng)用XI</p><p>　　1.2.3 電弧噴涂技術(shù)的新發(fā)展XII</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)繞絲機(jī)的意義和目的XIV</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)16</p&g

3、t;<p>　　2.1 繞絲機(jī)總體設(shè)計(jì)及其適用范圍16</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案的確定16</p><p>　　第三章 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.1 傳動(dòng)部分總體設(shè)計(jì)的要求18</p><p>　　3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和擬定18</p><p>　　3.3 繞絲

4、機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定19</p><p>　　3.4 電動(dòng)機(jī)的選擇20</p><p>　　3.4.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇20</p><p>　　3.4.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇22</p><p>　　3.4.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇24</p><p>　　3.5 傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的擬定及確定25</p>

5、<p>　　3.5.1 總傳動(dòng)比的確定25</p><p>　　3.5.2 傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比的分配25</p><p>　　3.6 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算26</p><p>　　3.6.1 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算方法26</p><p>　　4.6.2 運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的確定27</p><

6、p>　　3.7 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)28</p><p>　　3.7.1 第一級(jí)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核28</p><p>　　3.7.2 第二級(jí)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核32</p><p>　　3.8 減速器的選擇及設(shè)計(jì)35</p><p>　　3.8.1 減速器的選擇35</p><p>　　3.8.2 減速器的

7、設(shè)計(jì)36</p><p>　　3.8.3 蝸桿、蝸輪的設(shè)計(jì)及校核40</p><p>　　3.9 軸的設(shè)計(jì)及校核44</p><p>　　3.9.1 軸的初估44</p><p>　　3.9.2 軸的強(qiáng)度校核47</p><p>　　3.10 軸承的選擇及校核51</p><p>　

8、　3.10.1 軸承的選擇51</p><p>　　3.10.2 軸承的校核53</p><p>　　第四章 機(jī)架的設(shè)計(jì)56</p><p>　　4.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)56</p><p>　　4.2 機(jī)架焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)56</p><p>　　4.2.1 焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)措施57</p><

9、;p>　　4.2.2 機(jī)架采用焊接結(jié)構(gòu)是遇到的問(wèn)題58</p><p><b>　　結(jié)論59</b></p><p><b>　　致謝60</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)61</b></p><p><b>　　摘 要</b&

10、gt;</p><p>　　隨著熱噴涂、電鍍等表面改性技術(shù)的發(fā)展，電弧噴涂表面技術(shù)的廣泛推廣，繞絲機(jī)在鋼結(jié)構(gòu)電弧噴涂和防腐工程中的應(yīng)用中不可缺少。</p><p>　　本次繞絲機(jī)的設(shè)計(jì)，其主要目的是提高電弧噴涂的效率，降低成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，從而改善電弧噴涂的經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)熱噴涂技術(shù)的更廣泛應(yīng)用。主要依據(jù)是電弧噴涂繞絲機(jī)的功用，設(shè)計(jì)要求等。同時(shí)對(duì)繞絲機(jī)的傳動(dòng)裝置，工作機(jī)構(gòu)以及機(jī)架等部分進(jìn)行

11、了說(shuō)明。</p><p>　　本繞絲機(jī)具有操作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，工作效率高，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。適合于單件、小批量和批量生產(chǎn)，都能獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的發(fā)展前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：繞絲機(jī)；熱噴涂；電弧噴涂</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the

12、Development of surface modification technology, such as thermal spraying、electroplate， arc spraying surface technology’s widely used. At present, winding machine is indispensable in the application of structural steelwor

13、k arc spraying and corrosion engineering.</p><p>　　The main purpose of the design on the winding machine is to improve the efficiency of arc spraying, to low costs, and to reduce the intensity of labor. Ther

14、eby to improve arc spraying economic benefits and promote wider application of thermal spray technology. This design is mainly based on the function of arc spraying winding machine and design requirements. Also, it mainl

15、y explains the transmission device, operating mechanism and the body of the machine.</p><p>　　The winding machine has the advantage of compact structure, simple operation, low labor intensity and high effici

16、ency and so on. Because of its evident economic benefit, it is suitable for single, small-scale and large manufacture.</p><p>　　Key words: Winding machine; Thermal spraying; Arc spraying 第一章 緒論</p>

17、<p><b>　　1.1 熱噴涂概述</b></p><p>　　1.1.1 熱噴涂的定義及原理</p><p><b>　　1. 熱噴涂定義</b></p><p>　　利用各種熱源，將欲噴涂的固體涂層材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，借助于高速氣流的霧化效果使其形成微細(xì)熔滴，然后噴射沉積到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的工件基體表

18、面形成堆積結(jié)構(gòu)涂層的加工方法稱為熱噴涂技術(shù)[1]。</p><p><b>　　2. 熱噴涂原理</b></p><p>　　1) 噴涂涂層形成過(guò)程和涂層形成原理</p><p>　　噴涂時(shí),首先是噴涂材料被加熱達(dá)到熔融或半熔融狀態(tài)；緊接著是熔滴霧化階段；然后是被氣流或熱源射流推動(dòng)向前噴射的飛行階段；最后以一定的動(dòng)能沖擊基體表面，產(chǎn)生強(qiáng)烈碰撞展

19、平成扁平狀涂層并瞬間凝固(圖1-1a)。再凝固冷卻的0.1s中，此扁平狀涂層繼續(xù)受環(huán)境和熱氣流影響(圖1-1b)。每隔0.1s第二層薄片形成，通過(guò)已形成的薄片向基體或涂層進(jìn)行熱傳導(dǎo)，逐漸形成層狀結(jié)構(gòu)的涂層(圖1-1c)。</p><p>　　(a) (b) (c)</p><p>　　圖1-1 熱噴涂涂層形成過(guò)程示意

20、圖</p><p><b>　　2) 涂層結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　噴涂層的形成過(guò)程決定了涂層的結(jié)構(gòu)。噴涂層是由無(wú)數(shù)變形粒子互相交錯(cuò)呈波浪式堆疊在一起的層狀組織結(jié)構(gòu)。顆粒與顆粒直不可避免存在一部分孔隙或空洞，其孔隙率一般在4%～20%之間。涂層中伴有氧化物和夾雜，如圖1-2。采用等離子弧等高溫?zé)嵩础⒊羲賴娡恳约暗蛪夯虮Ｗo(hù)氣氛噴涂，可減少以上缺陷，改善涂層結(jié)構(gòu)

21、和性能。</p><p>　　由于涂層層狀結(jié)構(gòu)，是一層一層堆積而成，所以涂層的性能具有方向性，垂直和平行涂層方向上的性能是不一致的。涂層經(jīng)適當(dāng)處理后，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。如涂層經(jīng)重熔處理，可消除涂層中的氧化物夾雜和孔隙，層狀結(jié)構(gòu)變?yōu)榫|(zhì)結(jié)構(gòu)，與基體表面的結(jié)合狀態(tài)也發(fā)生變化。</p><p>　　圖1-2 噴涂層結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　3) 涂

22、層結(jié)合機(jī)理</b></p><p>　　涂層的結(jié)合包括涂層與基體表面的結(jié)合和涂層內(nèi)部的結(jié)合。涂層與基體表面的結(jié)合強(qiáng)度稱為結(jié)合力；涂層內(nèi)部的結(jié)合強(qiáng)度稱為內(nèi)聚力。涂層中顆粒與基體表面之間的結(jié)合以及顆粒之間的結(jié)合機(jī)理目前尚無(wú)定論，通常認(rèn)為又以下幾種方式：</p><p>　　a) 機(jī)械結(jié)合。碰撞成扁平狀并隨基體表面起伏的顆粒，由于和凹凸不平的表面互相嵌合，形成機(jī)械釘扎而結(jié)合。一般來(lái)說(shuō)

23、，涂層與基體表面的結(jié)合以機(jī)械結(jié)合為主。</p><p>　　b) 冶金-化學(xué)結(jié)合。這是當(dāng)涂層和基體表面出現(xiàn)擴(kuò)散和合金化時(shí)的一種結(jié)合類型，包括在結(jié)合面上生成金屬間化合物或固溶體。當(dāng)噴涂后進(jìn)行重熔（即噴焊）時(shí)，噴焊層與基體的結(jié)合主要是冶金結(jié)合。</p><p>　　c) 物理結(jié)合。顆粒對(duì)基體表面的結(jié)合，是范德華力或次價(jià)鍵形成的結(jié)合。</p><p><b>　

24、　4) 涂層殘余應(yīng)力</b></p><p>　　當(dāng)熔融顆粒碰撞基體表面時(shí)，在產(chǎn)生變形的同時(shí)受到激冷而凝固，從而產(chǎn)生微觀收縮應(yīng)力，涂層的外層受拉應(yīng)力；基體，有時(shí)也包括涂層的內(nèi)層則產(chǎn)生壓應(yīng)力。涂層中的這種殘余應(yīng)力時(shí)由噴涂熱條件及噴涂材料與基體材料物理性質(zhì)的差異所造成的，它影響涂層質(zhì)量，限制涂層的厚度。工藝上要采取措施以消除和減少涂層殘余應(yīng)力[1]。</p><p>　　1.1.2

25、 熱噴涂的種類和特點(diǎn)</p><p><b>　　1. 熱噴涂種類</b></p><p>　　按涂層加熱和結(jié)合方式，熱噴涂有噴涂和盆熔兩種。前者是基體不熔化，涂層與基體形成機(jī)械結(jié)合；后者則是涂層經(jīng)再加熱重熔，涂層與基體互溶并擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。它們與堆焊的根本區(qū)別都在于母材基體不熔化或極少熔化。</p><p>　　熱噴涂技術(shù)按照加熱噴涂材料的

26、熱源種類分為：火焰噴涂、電弧噴涂、高頻噴涂、等離子噴涂（超音速噴涂）、爆炸噴涂、激光噴涂和電子束噴涂。而本實(shí)驗(yàn)所運(yùn)用的是高速火焰噴涂和等離子噴涂?jī)煞N方法[1]。</p><p><b>　　2. 熱噴涂特點(diǎn)</b></p><p>　　1) 適用范圍廣。涂層材料可以是金屬和非金屬（如聚乙烯、尼龍等塑料，氧化物、氮化硅、氮化硼等陶瓷）以及復(fù)合材料。被噴涂工件也可以是金屬

27、和非金屬（如木材）。用復(fù)合粉末噴成的復(fù)合涂層可以把金屬和塑料或陶瓷結(jié)合起來(lái)，獲得良好的綜合性能。其他方法難以達(dá)到。</p><p>　　2) 工藝靈活。施工對(duì)象小到10mm內(nèi)孔，大到鐵塔、橋梁等大型結(jié)構(gòu)。噴涂既可在整體表面上進(jìn)行，也可以在指定區(qū)域內(nèi)涂敷，既可在真空或控制氣氛中噴涂活性材料，也可在野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。</p><p>　　3) 噴涂層的厚度可調(diào)范圍大。涂層厚度可從幾十微米到幾毫米，

28、表面光滑，加工量少。用特細(xì)粉末噴涂時(shí)，不加研磨即可使用。</p><p>　　4) 工件受熱程度可以控制。除噴熔外，熱噴涂時(shí)一種冷工藝，例如氧-乙炔噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂，工件受熱程度均不超過(guò)250℃,工件不會(huì)發(fā)生畸變，不改變工件的金相組織。</p><p>　　5) 生產(chǎn)率高。大多數(shù)工藝方法的生產(chǎn)率可達(dá)到每小時(shí)噴涂數(shù)千克噴涂材料，有些工藝方法可高達(dá)50kg/h以上[1]。</p

29、><p>　　熱噴涂技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)用在新的領(lǐng)域，熱噴涂技術(shù)與其他學(xué)科相互交叉滲透形成了新的表面出理工藝，如熱噴涂與處理工藝結(jié)合出現(xiàn)了爐內(nèi)燒結(jié)重熔和高頻感應(yīng)重熔滲透工藝；與電鍍工藝結(jié)合產(chǎn)生了鍍涂工藝和涂鍍工藝；采用新的能源，出現(xiàn)了激光重熔和電子束重熔等[2]。</p><p>　　1.2 電弧噴涂技術(shù)概述</p><p>　　1.2.1 電弧噴涂的技術(shù)原理及特點(diǎn)</p

30、><p>　　1. 電弧噴涂的原理</p><p>　　電弧噴涂的原理如圖1-3所示，在噴嘴中兩條金屬絲作為自耗性通電兩極，兩極間夾角θ=30°～60°，接觸后形成電弧將金屬絲熔化，由中間管子中吹出的高壓氣流(壓縮氣體)將熔融狀態(tài)的金屬霧化并噴射到工件表面形成涂層[3]。</p><p>　　圖1-3 電弧噴涂</p><p&g

31、t;　　2. 電弧噴涂的特點(diǎn)</p><p>　　電弧噴涂具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1） 涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高。電弧噴涂較火焰線材或粉末噴涂粒子飛行速度高（約為100～180m/s,一般線材火焰噴涂為80～160m/s），粒子含熱量大，因此，當(dāng)熔融狀態(tài)下的粒子打到基體表面時(shí)，形成局部微冶金結(jié)合的可能性要大得多，因此涂層與基體有較強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度。一般電弧噴涂涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度為線材

32、火焰噴涂的1.5～2倍。</p><p>　　2） 噴涂效率高。在20世紀(jì)70年代初和中期，電弧噴鋼生產(chǎn)率可達(dá)20～30㎏/h，噴鋅為45～55㎏/h，為線材火焰噴涂的2倍。到了80年代，電弧噴鋅的生產(chǎn)率可到達(dá)140kg/h以上。</p><p>　　3） 設(shè)備投資及使用成本低。兩種線材噴涂工藝成本比較見(jiàn)表1-1（美國(guó)通用電器公司）。美國(guó)一家公司使用一臺(tái)電弧噴涂設(shè)備代替以前使用的四臺(tái)火焰噴

33、涂設(shè)備對(duì)管子和鋼制電線桿噴鋅，使生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行。用直徑為3.2㎜的鋅絲，生產(chǎn)率可達(dá)80.8㎏/h。電弧噴涂與線材火焰噴涂消耗比較見(jiàn)表2-2。</p><p>　　表1-1 兩種線材噴涂工藝成本比較</p><p>　　表1-2 電弧噴涂與線材火焰噴涂比較</p><p>　　4） 防腐壽命長(zhǎng)，是其它防腐方法無(wú)法比擬的，一次防腐，一勞永逸。設(shè)備及原材料國(guó)產(chǎn)化達(dá)100

34、％，工藝簡(jiǎn)單易行。與熱浸鋅相比，電弧噴涂靈活方便，一套設(shè)備能對(duì)不同形狀和尺寸零件進(jìn)行防腐施工，便于流動(dòng)施工。而熱浸鋅防腐不同尺寸和形狀構(gòu)件將會(huì)受到熔池尺寸的限制，也不便流動(dòng)施工。</p><p>　　5） 電弧噴涂可根據(jù)不同腐蝕環(huán)境噴涂相應(yīng)耐蝕材料涂層，工藝系統(tǒng)具有普遍適用性。熱浸鋅僅能制備鋅涂層，對(duì)復(fù)雜的腐蝕環(huán)境，單一的鋅涂層將難以適應(yīng)，會(huì)大大降低涂層耐蝕壽命。而利用電弧噴涂的鋅涂層會(huì)提高工件的耐腐蝕壽命。&l

35、t;/p><p>　　相對(duì)于其他涂層技術(shù)，電弧噴涂技術(shù)具有質(zhì)量好、工件變形小、生產(chǎn)效率高、能源利用率高、經(jīng)濟(jì)效益好、操作簡(jiǎn)單和易于野外作業(yè)等顯著優(yōu)點(diǎn)。表1-3為電弧噴涂與其他涂層的壽命比較。</p><p>　　表1-3 不同防腐涂層的壽命比較</p><p>　　1.2.2 電弧噴涂技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　電弧噴涂的涂層質(zhì)量好、致密度

36、高、結(jié)合力強(qiáng)、噴涂效率高?？蓢娡夸X、鋅、不銹鋼、銅等金屬絲材，應(yīng)用于各種防腐工程和機(jī)械維護(hù)。電弧噴涂工藝中主要是熱噴涂鋁或鋅涂層，所以電弧噴涂的應(yīng)用也可以說(shuō)是熱噴涂鋁或鋅涂層的應(yīng)用。熱噴涂鋁或鋅涂層是歷史最早、技術(shù)最為成熟的、應(yīng)用面也是最廣的熱噴涂層。金屬防護(hù)目前主要有3種方法：第一種是將工件與環(huán)境介質(zhì)隔開(kāi)，使環(huán)境介質(zhì)無(wú)法對(duì)工件產(chǎn)生腐蝕作用，例如采用有機(jī)涂層，電層，化學(xué)鍍層，釉瓷，搪瓷層等；第二種是采用電保護(hù)，例如陰極保護(hù)；第三種是減弱

37、介質(zhì)對(duì)工件的腐蝕，例如向介質(zhì)（或反應(yīng)劑）中加緩蝕劑，在涂料中加緩蝕顏料。而熱噴涂鋁或鋅涂層在一定程度上兼具了上述的三種保護(hù)作用[3]。</p><p>　　熱噴涂鋁或鋅層在防腐工程中的實(shí)例：</p><p>　　1.大型水閘鋼閘門(mén)及水工結(jié)構(gòu)（耐水腐蝕，水庫(kù)）?；厩闆r：閘門(mén)是水庫(kù)、水電站、水閘、船閘、抽水站等水利工程中的重要構(gòu)件，長(zhǎng)期浸水，啟閉時(shí)頻繁干濕交替，高速水沖擊，水線部分受水、氣、

38、日光及水生物浸蝕劑泥沙沖磨，因此易腐蝕。刷油漆一般防護(hù)期為3～4年，較好的可達(dá)7～8年，較差的為1～2年，噴鋅或鋁壽命可達(dá)20年。</p><p>　　2.電廠輸電鐵塔、廣播電視塔、電站管道等（耐大氣腐蝕，電廠、電視臺(tái)等）。從我國(guó)發(fā)電廠運(yùn)行的可靠分析資料表明，在發(fā)電設(shè)備事故中，鍋爐事故最多，而在鍋爐事故中，“四管”爆漏次數(shù)最高，“四管”爆漏是鍋爐安全運(yùn)行的最大障礙。每次檢修都帶來(lái)很大經(jīng)濟(jì)損失，國(guó)外資料表明，“四管

39、”造價(jià)最貴每平方英尺需500-2000美元，當(dāng)一臺(tái)用于紙漿廠的1200t余熱鍋爐檢修時(shí)，每天損失達(dá)20萬(wàn)美元。國(guó)內(nèi)從七十年代中期開(kāi)始對(duì)鍋爐“四管”噴涂保護(hù)并取得了良好效果。如 1990年5月在秦嶺電廠噴涂再熱管28根，至今涂層完好運(yùn)行正常。</p><p>　　3.煤礦井下鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防腐（井下潮濕大氣防腐，煤礦）?；厩闆r：平頂山煤礦二礦、十一礦，井下水滴如注，空氣中含CO2、SO2、NO2等腐蝕氣體，工字鋼制梁

40、及支架每年腐蝕約0.7～1㎜，投產(chǎn)6年已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕。井筒壽命一般為10～15年，平頂山14個(gè)礦，每年至少1、2個(gè)礦的井筒因腐蝕必須更換。井筒是煤礦提升工人、煤及其他物料的關(guān)鍵部位，更換井筒一般要30天，維修停產(chǎn)損失費(fèi)達(dá)500萬(wàn)元之巨。全國(guó)煤礦系統(tǒng)每年因維修井筒消耗鋼材達(dá)4.5萬(wàn)噸，停產(chǎn)損失達(dá)億元以上?，F(xiàn)已采用噴鋁防護(hù)。</p><p>　　4.甲醇部分氧化反應(yīng)器噴鋁防腐蝕（高溫水氣腐蝕，化工廠）?；厩闆r：甲醇部

41、分氧化反應(yīng)器為生產(chǎn)甲醇的重要設(shè)備，設(shè)備尺寸為φ3568㎜×22㎜,高7m，外殼材質(zhì)相當(dāng)于Q235。反應(yīng)器中因反應(yīng)溫度高，外加冷卻水管，導(dǎo)致外殼嚴(yán)重水腐蝕，幾乎需要年年除銹，漆膜多則三個(gè)月即全部脫落，某些部分腐蝕速度達(dá)1㎜/年，壁厚減薄嚴(yán)重。對(duì)設(shè)備外殼進(jìn)行噴鋁防腐（加封閉）后，獲得很好的效果[3]。</p><p>　　5.在建筑裝潢上也正在推廣熱噴涂工藝，如愈來(lái)愈多的地方采用塑雕進(jìn)行美化。整體鑄一尊銅像

42、要花費(fèi)很多銅材，如果在水泥、石膏、樹(shù)脂塑像上噴上一層銅或其它裝飾涂層、既經(jīng)濟(jì)又美觀。近年來(lái)大慶、北京、上海、沈陽(yáng)、江西、四川、云南等地采用噴涂方法搞了許多大型塑雕、飾物、大型壁畫(huà)等收到了良好效果[4]。</p><p>　　1.2.3 電弧噴涂技術(shù)的新發(fā)展[5]</p><p><b>　　1. 熔滴速度</b></p><p>　　高速電弧噴

43、涂技術(shù)(HVAS)是20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)出的先進(jìn)熱噴涂技術(shù)，因其熔滴飛行速度的大幅度提高(達(dá)到350m／s)和霧化效果的進(jìn)一步改善，從而制備出與等離子噴涂相近的高結(jié)合強(qiáng)度、低孔隙率的高質(zhì)量涂層，大大拓寬了電弧噴涂的應(yīng)用領(lǐng)域。電弧噴涂涂層的性能受到多種因素的影響，其所具有的快速凝固組織與霧化過(guò)程中熔滴的動(dòng)力學(xué)及熱傳輸有密切關(guān)系。對(duì)霧化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和熱傳輸行為進(jìn)行分析，不僅是選擇噴涂工藝參數(shù)的重要依據(jù)，也有助于正確地理解高速電弧噴涂涂層組織

44、的形成與演變機(jī)制。但由于試驗(yàn)技術(shù)的限制，難以用實(shí)測(cè)方法獲得熔滴溫度、冷卻速度等熱傳輸參數(shù)，通常采用理論模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，而確定霧化氣流速度和熔滴速度是進(jìn)行模擬計(jì)算的前提條件。</p><p><b>　　2. 金屬電弧噴涂</b></p><p>　　金屬噴涂是用壓縮氣體將熔融狀態(tài)的金屬霧化成微粒，噴涂沉積在預(yù)先準(zhǔn)備的工件表面上，形成一完整的金屬覆蓋層。一般來(lái)說(shuō)，

45、金屬噴涂主要有三方面用途：(1)用于抗腐蝕、抗高溫氧化或耐磨損等防護(hù)性涂層；(2)用于修復(fù)零件尺寸，如由于大范圍磨蝕或局部機(jī)械加工錯(cuò)誤而造成構(gòu)件幾何尺寸的不足，可通過(guò)金屬噴涂予以修復(fù)；(3)用表面噴涂金屬的非金屬材料來(lái)代替金屬制造設(shè)備或部件。金屬電弧噴涂是利用交流或直流電弧熔化不斷進(jìn)給的金屬噴絲，再由壓縮空氣通過(guò)噴嘴使之霧化并噴射到工件表面，該噴涂工藝的主要裝置稱為金屬電弧噴涂槍。</p><p>　　俄羅斯的B

46、HNNTYBNⅡ研究所多年來(lái)一直從事金屬電弧噴涂的工藝和設(shè)備研究工作，目前它在總結(jié)、吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上研制成功一種高效能的M一5型電弧噴涂槍。它與同類裝置相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：噴射角減小到13°，使噴涂材料利用率提高25％，對(duì)于Φ2．4mm噴絲，噴涂過(guò)程中的重量消耗可減少30～40％；直徑超過(guò)100mm的圓柱狀套形零件，其內(nèi)表面的噴涂深度可達(dá)400mm；該設(shè)備采用可拆卸結(jié)構(gòu)，且零部件的裝操作比較簡(jiǎn)單，因此其維護(hù)性良好；通

47、過(guò)控制臺(tái)進(jìn)行設(shè)備操作簡(jiǎn)易、方便。</p><p>　　金屬的電弧噴涂有著十分廣泛的用途，如：修復(fù)各類活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸套，修復(fù)各類軸或軸承零件；鋁或鋅的電弧噴涂層有良好的耐腐蝕性，可用于各種管道、罐體或擴(kuò)散裝置的內(nèi)壁防護(hù)；鋁、銅、青銅、黃銅的噴涂層可用于各種金屬或非金屬制品的表面防護(hù)和裝飾。</p><p>　　3. 超音速電弧噴涂</p><p>　　超音速電弧噴

48、涂是最新研制出的表面防腐耐磨涂層新技術(shù)。這種新技術(shù)在防腐、修復(fù)和機(jī)械制造等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?？捎糜诖?、橋梁、礦井支架和設(shè)備、鍋爐管道的防腐處理、熱軋輥柱塞、造紙、烘缸、模具的修復(fù)；機(jī)械制造中零件尺寸超差的恢復(fù)、零件表面強(qiáng)化、零件特殊的制備以及模具的快速制造；可部分取代電鍍工藝。它的應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p>　　由解放軍第二炮兵工程學(xué)院主持研制的超音速電弧噴涂技術(shù)已經(jīng)通過(guò)國(guó)家級(jí)技術(shù)

49、鑒定。這項(xiàng)成果的問(wèn)世，使困擾世界機(jī)械制造行業(yè)達(dá)40余年的設(shè)備表面噴涂難題迎刃而解。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造業(yè)沿用的金屬粒子熱噴涂技術(shù)，存在著成本高、噴速慢、效率低、涂層強(qiáng)度差等弊病，嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量和壽命。因此，從五十年代起，國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造方面的專家一直進(jìn)行著為機(jī)械設(shè)備“穿一層金屬超薄耐磨外衣”的電弧噴涂技術(shù)研究，但始終收效甚微。超音速電弧噴涂證明其金屬粒子噴速比目前世界最先進(jìn)的噴涂設(shè)備高出兩倍以上，電弧穩(wěn)定性、金屬粒子霧化率、涂

50、層孔隙率、耐磨性能、表面硬度等多項(xiàng)指標(biāo)，均達(dá)到國(guó)際最高水平。該項(xiàng)技術(shù)還成功地在西安昆侖機(jī)械廠等企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)，成功地修復(fù)了一批磨損嚴(yán)重的進(jìn)口曲軸和模具。</p><p>　　我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量位居世界前列，但由于對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)不當(dāng)，每年被腐蝕掉的鋼鐵幾乎占總產(chǎn)量的三分之一，造成極大的浪費(fèi)。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)防腐以涂刷油漆為主，不僅防腐效果差，維護(hù)成本高，對(duì)環(huán)境也造成了嚴(yán)重污染。電弧噴涂技術(shù)，成為當(dāng)前解決鋼結(jié)構(gòu)件防腐蝕問(wèn)題

51、最為有效的途徑，在實(shí)際應(yīng)用中具有較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)繞絲機(jī)的意義和目的</p><p>　　繞絲機(jī)是電弧噴涂工程施工中重要的部分之一，在繞絲機(jī)沒(méi)有制造出來(lái)之前，熱噴涂的所用的金屬絲是直接放在大焊絲盤(pán)上進(jìn)行電弧噴涂，或者是人工繞絲。這樣的情況下，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度高，提高表面電弧噴涂的成本。在現(xiàn)在的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)的情況之下，為了降低成本，提高工作效率，

52、改善勞動(dòng)強(qiáng)度，繞絲機(jī)在其他技術(shù)條件改善的同時(shí)也隨之產(chǎn)生。繞絲機(jī)的出世，可以說(shuō)對(duì)電弧噴涂技術(shù)的改進(jìn)也有了很大幫助，是電弧噴涂在表面工程技術(shù)的行業(yè)中占據(jù)了比較重要的地位。</p><p>　　現(xiàn)在，繞絲機(jī)在電弧噴涂工程技術(shù)的行業(yè)當(dāng)中不可缺少，表面工程技術(shù)在機(jī)械行業(yè)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來(lái)越重要。</p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的情況，隨著表面工程技術(shù)在諸多行業(yè)的廣泛應(yīng)用，繞絲機(jī)的作用也越

53、來(lái)越明顯，提高了電弧噴涂的效率，降低成本，促進(jìn)了電弧噴涂技術(shù)的更好的發(fā)展，也推動(dòng)了表面工程技術(shù)的改進(jìn)。</p><p>　　繞絲機(jī)主要用在熱噴涂中的電弧噴涂。除此之外，對(duì)本繞絲機(jī)加以改進(jìn)，改變繞絲機(jī)傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)比，是工作軸的速度滿足自動(dòng)焊接的一半速度，并將工作軸的安裝方向旋轉(zhuǎn)90°，使工作軸的軸心線垂直，再加上一些其他的附件，如托盤(pán)、固定卡具等，此時(shí)，繞絲機(jī)可用作焊接回轉(zhuǎn)臺(tái)。</p>

54、<p><b>　　第二章 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 繞絲機(jī)總體設(shè)計(jì)及其適用范圍</p><p>　　熱噴涂繞絲機(jī)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是要滿足進(jìn)行熱噴涂之前所必須的前期工作。繞絲機(jī)進(jìn)行繞絲，把噴涂用的金屬絲繞到熱噴涂用的小焊絲盤(pán)上，這個(gè)環(huán)節(jié)在電弧噴涂的整個(gè)流程當(dāng)中是較為重要的。</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案的確定

55、</p><p>　　在對(duì)繞絲機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，其設(shè)計(jì)依據(jù)是繞絲機(jī)在工作時(shí)所需要的功率、運(yùn)行時(shí)工作軸的轉(zhuǎn)速以及繞絲速度等有關(guān)信息。還要綜合考慮其他因素，如傳動(dòng)的效率、工作條件等。</p><p>　　本繞絲機(jī)由工作軸、傳動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、控制裝置等部分組成。</p><p>　　工作軸帶動(dòng)小焊絲盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行繞絲工作，從大焊絲盤(pán)將焊絲逐步的繞到規(guī)定的小焊絲盤(pán)上。大焊絲盤(pán)設(shè)

56、在外置的另一個(gè)大焊絲盤(pán)支架上，工作軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　2．2．1常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一般布置原則是[9]：</p><p>　　1. 摩擦傳動(dòng)(例如帶傳動(dòng))的承載能力一般較低，在傳遞相同的扭矩時(shí)其結(jié)構(gòu)尺寸大于嚙合傳功，故在多級(jí)傳動(dòng)中宜置于高速級(jí)，又因其工作平穩(wěn)性好，故置于高速級(jí)還能起吸震緩沖作用。</p><p>　　2. 嚙合傳動(dòng)中的蝸桿傳動(dòng)多

57、用于大傳動(dòng)比和中小功率場(chǎng)合，其承載能力一般較齒輪傳動(dòng)低，為獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸，宜置于高速級(jí)。這時(shí)，雖然齒面相對(duì)滑動(dòng)速度較高，卻有利于建立流體潤(rùn)滑油膜，能為提高承載能力和效率帶來(lái)好處。</p><p>　　3. 考慮到大尺寸、大模數(shù)的圓錐齒輪加工比較困難，故在多級(jí)傳動(dòng)中宜置于高速級(jí)，但這時(shí)圓周速度較大，需提高制造精度，導(dǎo)致成本提高。</p><p>　　4. 斜齒傳動(dòng)的工作平穩(wěn)性優(yōu)于直齒傳動(dòng)

58、，相對(duì)來(lái)說(shuō)應(yīng)置于高速級(jí)。</p><p>　　5. 鏈傳動(dòng)具有固有的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻特性，沖擊甚大，故宜置于低速級(jí)。</p><p>　　6. 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的工作環(huán)境一般甚差，潤(rùn)滑條件不良，故宜置于低速級(jí)。</p><p>　　7. 改變運(yùn)動(dòng)形式的傳動(dòng)和機(jī)構(gòu)(如螺旋傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu))，應(yīng)布置在多級(jí)傳動(dòng)中的最后一級(jí)。</p><p>　　8.

59、 對(duì)于NGW(2K—H)型和N(K—H—V)型內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)，因具有承裁能力高而結(jié)構(gòu)尺寸小、效率高而傳動(dòng)比大的特性，故在多級(jí)傳動(dòng)中可考慮置于低速級(jí)。</p><p>　　9 若機(jī)械中有制動(dòng)裝置，則其后不應(yīng)采用摩擦傳動(dòng)。順便指出，機(jī)械中的制動(dòng)裝置通常置于高速級(jí)。</p><p>　　2．2．2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型選擇的一般原則[9]：</p><p>　　1. 小功率傳動(dòng)，宜

60、選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以降低制造成本。</p><p>　　2. 大功率傳動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先選用傳動(dòng)效率高的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如齒輪傳動(dòng)，以降低能耗。</p><p>　　3. 工作中可能出現(xiàn)過(guò)載的工作機(jī)，應(yīng)選用具有過(guò)載保護(hù)作用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如帶傳動(dòng)。但在易爆、易燃場(chǎng)合，不能選用摩擦傳動(dòng)，以防止靜電引起火災(zāi)。</p><p>　　4. 載荷變化較大，換向頻繁

61、的工作機(jī)，應(yīng)選用具有緩沖吸振能力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如帶傳動(dòng)。</p><p>　　5.工作溫度較高、潮濕、多粉塵、易爆、易燃場(chǎng)合，宜選用鏈、閉式齒輪或蝸桿傳動(dòng)。</p><p>　　6. 要求兩軸保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)選用齒輪或蝸桿傳動(dòng)。</p><p>　　此外，設(shè)計(jì)多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)鏈越簡(jiǎn)短越好。運(yùn)動(dòng)鏈越簡(jiǎn)短，機(jī)構(gòu)和零件的數(shù)量就越少，能量消耗也少，制造、裝配、使用、維修

62、和保養(yǎng)費(fèi)用也低并利于提高整機(jī)的效率和運(yùn)轉(zhuǎn)精度。</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及設(shè)計(jì)要求，工作軸由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)大傳動(dòng)比的蝸桿減速器及兩級(jí)帶輪減速，以獲得要求的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)路線基本可以確定為：電動(dòng)機(jī)——第一級(jí)帶傳動(dòng)——蝸桿減速器——第二級(jí)帶傳動(dòng)——工作軸。</p><p>　　第三章 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 傳動(dòng)部分總體設(shè)計(jì)的要求&

63、lt;/p><p>　　1.根據(jù)繞絲速度的要求，并考慮是人工操作的因素，預(yù)設(shè)定：繞絲機(jī)進(jìn)行工作時(shí)工作軸的轉(zhuǎn)速大約為nw=6r/min；</p><p>　　2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以便于加工制造，重量輕；</p><p>　　3.盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，降低制造成本。</p><p>　　3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和擬定</p><p>　　一

64、般工作機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置三個(gè)基本職能部分構(gòu)成。工作裝置必需電動(dòng)機(jī)輸入動(dòng)力才能進(jìn)行工作，傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化成為運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工作裝置預(yù)定的工作要求，它是機(jī)器的主要的組成部分?，F(xiàn)實(shí)中，原動(dòng)機(jī)與工作裝置直接相聯(lián)的情況并不多見(jiàn)，通常是在這二者之間設(shè)有傳動(dòng)裝置，簡(jiǎn)稱傳動(dòng)。傳動(dòng)裝置在機(jī)器的作用主要是三個(gè)方面：① 改變速度（可以是減速、增速或者是調(diào)速）；② 改變運(yùn)動(dòng)形式；③ 在傳遞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)傳遞動(dòng)力。機(jī)器的三個(gè)職能部分彼此協(xié)調(diào)

65、運(yùn)行，并準(zhǔn)確、安全、可靠地完成整機(jī)功能[6]。實(shí)踐證明，傳動(dòng)裝置的重量和成本通常整臺(tái)機(jī)器中占有很大的比重；且機(jī)器的工作性能很運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用在很大程度上也是取決于傳動(dòng)裝置的性能、質(zhì)量以及設(shè)計(jì)布局是否合理。對(duì)于傳動(dòng)裝置來(lái)說(shuō)，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及方案擬定基本上決定了一臺(tái)工作機(jī)器的質(zhì)量和性能。因此，在機(jī)械的設(shè)計(jì)中經(jīng)濟(jì)合理的傳動(dòng)方案設(shè)定是非常重要的。</p><p>　　在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防以及人們的日常生活中應(yīng)用的提供或轉(zhuǎn)

66、換機(jī)械能的機(jī)器，也就是我們常說(shuō)的原動(dòng)機(jī)，通常有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)，汽輪機(jī)等。然而在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用得最為廣泛的原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　設(shè)計(jì)和擬定傳送方案是，首先必須考慮能否能夠準(zhǔn)確、安全可靠地實(shí)現(xiàn)工作裝置預(yù)定的運(yùn)動(dòng)，這是最基本的要求。滿足一個(gè)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)可以有不同的傳動(dòng)方式、不同的機(jī)構(gòu)類型、不同的順序和布局，以及在保證相同的結(jié)果的前提下分配各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比來(lái)設(shè)計(jì)出多種方案。但是需從多方面考慮并對(duì)各種傳

67、動(dòng)方案分析比較后在諸多的方案中選擇最為合理的傳動(dòng)方案。合理的傳動(dòng)方案除了應(yīng)滿足機(jī)器預(yù)定的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高、工作可靠和使用維護(hù)方便。</p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)除了要有合理的布局和順序，還可以考慮以下幾點(diǎn)：① 帶傳動(dòng)的承載能力較低，在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩是結(jié)構(gòu)尺寸叫嚙合的傳動(dòng)比大；但待傳動(dòng)比較平穩(wěn)，能夠緩沖吸震，應(yīng)置于傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)；② 一般滾子鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊

68、，不宜置于高速級(jí)；③ 蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，承載能力較齒輪低，常布于傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)以獲得比較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)由于有較高的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度，易于形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜，有利于提高承載能力和效率；④ 制動(dòng)器一般設(shè)在高速軸；⑤ 在傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)中，必須注意防止因過(guò)載或操作失誤而造成機(jī)器的損壞和人員工傷等事故，可根據(jù)具體的情況在某個(gè)環(huán)節(jié)加設(shè)安全保險(xiǎn)裝置等等。</p><p>　　因此，此次設(shè)計(jì)的繞絲機(jī)傳動(dòng)裝置采用帶傳

69、動(dòng)減速和蝸桿減速器減速。因?yàn)閹鲃?dòng)較鏈傳動(dòng)平穩(wěn)，而且減速器與工作裝置之間的結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)于齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)過(guò)大，故采用兩級(jí)帶傳動(dòng)和蝸桿減速器系統(tǒng)。</p><p>　　3.3 繞絲機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定</p><p>　　此次設(shè)計(jì)要考慮繞絲機(jī)工作時(shí)工作軸的轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速非常小，因而需要很大的傳動(dòng)比，故選用單級(jí)的蝸桿減速器。本減速器采用的是普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，它具有以下特點(diǎn)：① 傳動(dòng)

70、比大，結(jié)構(gòu)緊湊；② 傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊，噪聲?。虎?可以實(shí)現(xiàn)自鎖。</p><p>　　傳動(dòng)裝置選擇方案如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 繞絲機(jī)傳動(dòng)裝置示意圖</p><p>　　3.4 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)在很多環(huán)境下工作，然而電動(dòng)機(jī)的基本使用環(huán)境條件是:① 海拔高度不超過(guò)1000m；② 運(yùn)行地點(diǎn)的環(huán)境空氣

71、溫度隨季節(jié)變化而變化，但不超過(guò)40℃；③ 運(yùn)行地點(diǎn)的最低環(huán)境溫度為-15℃，此時(shí)電動(dòng)機(jī)已安裝就位，處于運(yùn)行或停機(jī)并斷能狀態(tài)；④ 運(yùn)行地點(diǎn)的最濕月月平均最高相對(duì)濕度為90%，同時(shí)該月月平均最低溫度不高于25℃；⑤ 運(yùn)行地點(diǎn)的環(huán)境中，不存在腐蝕性化學(xué)物質(zhì)氣霧或易爆氣體、鹽霧、淋水等特殊情形；⑥ 正常情況下，電動(dòng)機(jī)安裝在剛性安裝面上，且安裝區(qū)域或輔助外殼對(duì)電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)沒(méi)有嚴(yán)重妨礙。</p><p>　　當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)

72、的海拔和環(huán)境溫度與基本的使用環(huán)境條件不符時(shí)，首先要修正的是電動(dòng)機(jī)溫升限值。因?yàn)檫\(yùn)行地點(diǎn)的海拔和環(huán)境氣溫對(duì)運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)繞組溫度有一定的影響，而且這種影響因電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)、冷卻方式和防護(hù)型式的不同而有所差別[8]。</p><p>　　3.4.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇</p><p>　　1.電動(dòng)機(jī)類型選擇的要求</p><p>　　合理選擇電動(dòng)機(jī)的類型，對(duì)工作機(jī)械有效

73、的工作，以及機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全、節(jié)能劑降低設(shè)備造價(jià)都是有很大的意義的。電動(dòng)機(jī)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件、負(fù)載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝以及供電情況等，盡量滿足以下幾個(gè)方面的要求：</p><p><b>　　1） 機(jī)械特性</b></p><p>　　由電動(dòng)機(jī)類型決定的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械的機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽

74、如轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機(jī)械的要求。</p><p><b>　　2） 轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足工作機(jī)械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能適應(yīng)工作機(jī)械的運(yùn)行要求。</p><p><b>　　3） 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　從降低整個(gè)電大

75、及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗及電動(dòng)機(jī)的綜合成本來(lái)考慮選擇電動(dòng)機(jī)的類型，針對(duì)使用情況選擇不同效率水平的電動(dòng)機(jī)類型；對(duì)一些使用時(shí)間很短、年使用時(shí)間數(shù)也不高的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)效率低些也不會(huì)是總能耗產(chǎn)生很大的變化，所以并不注重電動(dòng)機(jī)的效率；但另一類年利用少時(shí)較高的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī)等，就需要選擇效率高的電動(dòng)機(jī)一降低總能耗。</p><p><b>　　4） 價(jià)格低廉</b></p>

76、<p>　　在滿足工作機(jī)械運(yùn)行要求的前提下，盡可能選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠造價(jià)低廉的電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　2.電動(dòng)類型的選擇</b></p><p>　　此次的繞絲機(jī)的工作環(huán)境是在正常室溫下的不連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作環(huán)境中有灰塵，除外沒(méi)有其他特殊要求。直流電動(dòng)機(jī)的最大的特點(diǎn)是運(yùn)行轉(zhuǎn)速可以在寬廣的范圍內(nèi)任意控制，無(wú)級(jí)變速，由直流電動(dòng)機(jī)

77、組成的調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)相比，雖然交流調(diào)速系統(tǒng)的裝置機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但直流調(diào)速系統(tǒng)控制方便，調(diào)速性能好。</p><p>　　ZYT系列永磁直流電動(dòng)機(jī)采用鐵氧體永久磁鐵系封閉自冷式。本系列電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、力能指標(biāo)高、噪音低、產(chǎn)品系列化程度高、零部件通用化程度強(qiáng)等待點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械及自動(dòng)化控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件或驅(qū)動(dòng)裝置。本系列電動(dòng)機(jī)可配用WK、SK系列直流調(diào)速電源，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、張力控制、正反運(yùn)行

78、等功能；電機(jī)可與多種系列減速器相配合，滿足用戶對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、安裝工位的不同要求。其使用條件：① 海拔不超過(guò)4000m；② 環(huán)境溫度：-25°C～+40°C；③ 相對(duì)濕度：小于等于95%（+25°C）；④ 允許溫升：不超過(guò)75K（海拔為1000m時(shí)）。</p><p>　　按工作間條件和要求選用ZYT系列永磁直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　3.4.2 電動(dòng)機(jī)功

79、率的選擇</p><p>　　1.電動(dòng)機(jī)功率選擇的原理[7]</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的功率的選擇是否合理，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。若功率小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)的因過(guò)載而過(guò)早的損壞；電動(dòng)機(jī)的功率過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，其效率和功率因素較低而造成浪費(fèi)。</p><p>　　此次電動(dòng)機(jī)在常溫下工作，載

80、荷很少變化且變化的值不大，則只需使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過(guò)其額定值即可。選電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm等于或略大于電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率P0，即PM≥P0。通常按公式（3-1）選擇電動(dòng)機(jī)功率。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的額定功率為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為：</p><p

81、>　　（3-2）式中： PW——工作裝置所需的輸入功率，ｋＷ；</p><p>　　——有電動(dòng)機(jī)到工作裝置的傳動(dòng)裝置的總效率。</p><p>　　工作裝置所需的功率PW與機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)有關(guān)，通常按照下面兩個(gè)公式計(jì)算得出：</p><p>　?。?-3）或 （4-4）

82、式中： FW——工作裝置的阻力，N；</p><p>　　——工作裝置的線速度,m/s；</p><p>　　——工作裝置的阻力矩，N·m；</p><p>　　——工作裝置的轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　——工作裝置的效率。</p><p>　　有電動(dòng)機(jī)到工作裝置的總效率按式（3-5）計(jì)算：&l

83、t;/p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中：、、、…分別為傳動(dòng)裝置中每一級(jí)傳動(dòng)副（齒輪、蝸桿、帶或鏈傳動(dòng)）、每對(duì)軸承或者每一個(gè)聯(lián)軸器的效率。</p><p>　　計(jì)算總效率時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[10]：</p><p>　　所取傳動(dòng)副效率中是否包括其支承軸承的效率，如已包括，則不再計(jì)人該對(duì)軸承的

84、效率。軸承效率均指一對(duì)軸承而言。</p><p>　　同類型的幾對(duì)傳動(dòng)副、軸承或聯(lián)軸器，要分別計(jì)入各自的效率。</p><p>　　資料推薦的效率一般有一個(gè)范圍，可根據(jù)傳動(dòng)副、軸承和聯(lián)軸器等的工作條件、精度等要求選取具體值。例如，工作條件差、精度低、潤(rùn)滑不良的齒輪傳動(dòng)取小值，反之取大值。</p><p>　　蝸桿傳動(dòng)嚙合效率與蝸桿參數(shù)、材料等因素有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)可先初估

85、蝸桿頭數(shù)其效率值，待蝸桿傳動(dòng)參數(shù)確定后再精確地計(jì)算效率，并校核傳動(dòng)功率。</p><p>　　2.點(diǎn)動(dòng)機(jī)功率的確定</p><p>　　繞絲機(jī)的工作裝置為手工操作，設(shè)繞絲時(shí)的有效拉力大約為FW=300N，繞絲的線速度大概是=4.095m/s,工作裝置的效率考慮到軸承和焊絲盤(pán)在繞絲過(guò)程中的情況及手工繞絲的效率取=0.9。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需的功率PW按照式

86、（3-3）計(jì)算，則</p><p>　　式中：=300N，=4.095×10-2m/s。</p><p>　　工作裝置的總效率按式（3-5）計(jì)算，即。式中為V帶傳動(dòng)效率；為有自鎖性的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)（稀油潤(rùn)滑）的效率；為滾動(dòng)軸承的效率。由參考文獻(xiàn)[9]中表2-4<機(jī)械傳動(dòng)效率的概略值></p><p>　　選?。?=0.96</p&g

87、t;<p><b>　　=0.45</b></p><p>　　=0.995 </p><p><b>　　則，；</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的輸出功率按式（3-2）計(jì)算，則</p><p>　　載荷平穩(wěn)，考慮我國(guó)的過(guò)電情況，選擇額定電壓為220V的90ZYT系列永磁

88、直流電動(dòng)機(jī)的額定功率為92W，即=92×10-3ｋＷ。</p><p>　　3.4.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇</p><p>　　額定功率相同的同類型電動(dòng)機(jī)一般情況下會(huì)有不同的轉(zhuǎn)速規(guī)格可供選擇，如90ZYT系列的永磁直流電動(dòng)機(jī)有1500r/min和3000r/min兩種轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，則磁極越少，尺寸和重量越小，一般價(jià)格也會(huì)越低；但是若選用的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，而當(dāng)工作機(jī)械低速

89、時(shí)，那么減速傳動(dòng)所需傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比必然增大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)增多，尺寸及重量增大，從而造成傳動(dòng)裝置的成本增加。所以必須同時(shí)考慮電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置，并加以綜合分析才能確定。</p><p>　　為減少電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格，選用轉(zhuǎn)速為3000r/min的90ZYT系列永磁直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　3.5 傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的擬定及確定</p><p>　　3.5.1 總傳動(dòng)

90、比的確定</p><p>　　選用電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nm=3000r/min,而根據(jù)繞絲機(jī)繞絲速度大概為nw=6r/min，則根據(jù)傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算公式：</p><p>　　即總傳動(dòng)比=500.</p><p>　　3.5.2 傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比的分配</p><p>　　傳動(dòng)裝置是由多級(jí)傳動(dòng)串聯(lián)而成的，那么必須使各級(jí)的分傳動(dòng)比i1、i2

91、、i3…ik的乘積與總傳動(dòng)比相等，即</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　各級(jí)傳動(dòng)比的分配是否合理將影響傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸、重量及潤(rùn)滑等多個(gè)方面。因此，我們?cè)诠し峙涓骷?jí)的傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1.傳動(dòng)比的取值大小會(huì)影響傳動(dòng)的外廓尺寸，亦即影響傳動(dòng)零件的徑向尺寸。因此確定各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比時(shí)

92、，應(yīng)當(dāng)注意協(xié)調(diào)各級(jí)傳動(dòng)，特別是從動(dòng)零件尺寸方面的勻稱關(guān)系，使之便于安裝。例如在多級(jí)的齒輪傳動(dòng)中，如斗高速級(jí)的傳動(dòng)比過(guò)大將會(huì)造成高速級(jí)大齒輪與低速軸相碰。</p><p>　　2.減速傳動(dòng)中，傳動(dòng)比盡可能不超過(guò)其允許的最大值，各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比最好選取在推薦使用的范圍內(nèi)。</p><p>　　3.盡量使用系統(tǒng)簡(jiǎn)單、級(jí)數(shù)少、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)少的傳動(dòng)系統(tǒng)，從而提高機(jī)器的傳動(dòng)效率和減少精度的降低。<

93、/p><p>　　4.應(yīng)使傳動(dòng)裝置的外廓尺寸盡可能的緊湊。兩級(jí)以上的傳動(dòng)裝置中，相同的總傳動(dòng)比，若各級(jí)的傳動(dòng)比分配不同，其外廓尺寸就會(huì)有差別，一般在多級(jí)傳動(dòng)中，相鄰兩級(jí)的傳動(dòng)比不宜相差太大[9]。</p><p>　　此次的傳動(dòng)裝置系統(tǒng)如圖3-1所示，共有三級(jí)減速傳動(dòng)：第一級(jí)V帶傳動(dòng)、單級(jí)蝸桿減速器和第二級(jí)V帶傳動(dòng)。為使第一級(jí)V帶傳動(dòng)的外廓尺寸不至過(guò)大和減速器輸入軸的安裝中心不至過(guò)高，取第一級(jí)

94、的V帶傳動(dòng)比ib1=2。繞絲機(jī)所需原動(dòng)機(jī)的功率不大，因此選用單級(jí)的普通圓柱蝸桿減速器，其特點(diǎn)是：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，常用于小功率的傳動(dòng)裝置中。它的傳動(dòng)比范圍在7～80，故選擇蝸桿減速器的傳動(dòng)比ig=60，則根據(jù)式（3-6）可以得出第二級(jí)V傳動(dòng)的傳動(dòng)比。即此傳動(dòng)裝置的各級(jí)傳動(dòng)比為：</p><p>　　第一級(jí)V帶傳動(dòng)比 ib1=2</p><p>　　蝸桿減速器傳動(dòng)比 ig=60</p

95、><p>　　第二級(jí)V帶傳動(dòng)比 ib2=4.17</p><p>　　3.6 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　3.6.1 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算方法</p><p>　　傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，主要是各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩，這些都是進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的重要依據(jù)。如圖3-1所示為此次繞絲機(jī)的傳動(dòng)裝置，用的是單級(jí)的有自鎖性的普通

96、圓柱蝸桿減速傳動(dòng)和兩級(jí)帶輪傳動(dòng)。</p><p>　　設(shè)、、和分別為Ⅰ軸、Ⅱ軸和工作軸的轉(zhuǎn)速，r/min；、和分別為Ⅰ軸、Ⅱ軸和工作軸的輸入功率，ｋＷ；、和分別為Ⅰ軸、Ⅱ軸和工作軸的輸入轉(zhuǎn)矩，N·m；、和分別為電動(dòng)機(jī)軸至Ⅰ軸、Ⅱ軸至工作軸之間的傳動(dòng)比；、和分別為電動(dòng)機(jī)軸至Ⅰ軸、Ⅰ軸至Ⅱ軸和Ⅱ軸至工作軸之間的傳動(dòng)效率。</p><p>　　由電動(dòng)機(jī)軸至工作軸的傳動(dòng)順序按式（3-7）

97、（3-8）（3-9）分別計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。</p><p><b>　　1. 各軸的轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中：為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，r/min。</p><p>　　2. 各軸的輸入功率</p><p&

98、gt;<b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：—為電動(dòng)機(jī)輸出功率，ｋＷ；</p><p><b>　　—為帶傳動(dòng)的效率；</b></p><p>　　—為蝸桿減速器的傳動(dòng)效率；</p><p>　　—為一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率。</p><p>　　3. 各軸的輸

99、入轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　（3-9）</b></p><p>　　4.6.2 運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的確定</p><p>　　在這個(gè)傳動(dòng)裝置中，傳動(dòng)比=，=，=；效率=，=，=。則各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩通過(guò)式（3-7）、（3-8）、（3-9）計(jì)算。</p><p>　　1. 各軸的轉(zhuǎn)速由式（3-7）得：<

100、;/p><p><b>　?、褫S： </b></p><p><b>　?、蜉S： </b></p><p><b>　　工作軸：</b></p><p>　　2. 各軸的輸入功率由式（3-8）得：</p><p><b>　?、褫S： <

101、/b></p><p><b>　?、蜉S </b></p><p><b>　　工作軸：</b></p><p>　　3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩由式（3-9）得：</p><p><b>　　Ⅰ軸： </b></p><p><b>　　

102、Ⅱ軸： </b></p><p><b>　　工作軸：</b></p><p>　　3.7 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)的依據(jù)一般是：傳動(dòng)用途，工作情況，帶輪轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，外廓尺寸和空間位置條件等。</p><p>　　3.7.1 第一級(jí)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及校核</p>&l

103、t;p>　　第一級(jí)V帶傳動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)到蝸桿減速器的輸入軸的傳動(dòng)，傳遞電動(dòng)機(jī)的功率和運(yùn)動(dòng)，是一級(jí)減速傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的功率為=92W，額定轉(zhuǎn)速為=3000r/min。此次傳動(dòng)的名義功率==92W，==3000r/min。</p><p><b>　　1.選擇V帶型號(hào)</b></p><p>　　一般根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪由參考文獻(xiàn)[7]圖3-14選取V帶型號(hào)。計(jì)算功率由

104、計(jì)算公式（3-10）確定：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中： ——需要傳遞的名義功率，ｋＷ；</p><p><b>　　——工作情況系數(shù)。</b></p><p>　　由參考文獻(xiàn)[7]中表3-6查得工作情況系數(shù)=1.1，則計(jì)算功率通過(guò)式（4-7）得：。

105、根據(jù)和由[6]中的圖3-14選用Z型普通V帶。</p><p>　　2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2</p><p>　　由[7]中表3-7<帶輪的最小基準(zhǔn)直徑ddmin及基準(zhǔn)直徑系列>中選取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=56㎜，則計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2= ib1×dd1=112㎜，由[6]中表3-7基準(zhǔn)直徑系列選dd2=112㎜。</p><p&

106、gt;<b>　　3.驗(yàn)算帶速</b></p><p>　　帶速過(guò)高，帶的離心力很大，使帶的離心應(yīng)力增大，并使帶于輪之間的壓緊力減小，摩擦力也隨之減小，從而使傳動(dòng)能力下降；反之帶速過(guò)低，傳遞相同的功率時(shí)代帶傳遞的圓周力增大，則需要增加帶的根數(shù)。一般應(yīng)使帶速在5～25m/s的范圍內(nèi)工作。帶速的計(jì)算公式：</p><p>　?。╩/s） （

107、3-11）則V帶的速度由式（3-11）得：</p><p>　　，在5～25（m/s）范圍內(nèi)。</p><p>　　4.確定帶傳動(dòng)的中心距和V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld</p><p><b>　　1) 初選中心距。</b></p><p>　　一般沒(méi)有對(duì)中心距提出具體要求時(shí)，初選中心距為：0.7（dd1+dd2）≤≤2（dd1+

108、dd2），則可以的得出：117.6≤≤336。即選擇初選中心距＝222㎜，符合取值范圍。</p><p>　　2） 計(jì)算初定的帶長(zhǎng)Ld0。</p><p>　　初選中心距選擇以后?？梢酝ㄟ^(guò)式（3-12）計(jì)算初定的帶長(zhǎng)Ld0。</p><p><b>　?。?-12）則</b></p><p><b>　?。īL）

109、</b></p><p><b>　　3） 確定帶長(zhǎng)。</b></p><p>　　由參考文獻(xiàn)[7]表3-2選擇V帶的長(zhǎng)度=710㎜。</p><p>　　4） 實(shí)際中心距的計(jì)算。</p><p>　　實(shí)際中心距由公式（3-13）計(jì)算確定：</p><p><b>　?。?-

110、13）</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　?。īL），留出適當(dāng)?shù)闹行木嗾{(diào)整量。</p><p>　　5 計(jì)算并校核小帶輪上的包角</p><p>　　為了保證帶的傳動(dòng)能力，應(yīng)大于120°（至少大于90°）。可以通過(guò)式（3-14）計(jì)算得出：</p>

111、<p>　　（3-14）則：，即=165.2°＞120°，合適。</p><p><b>　　6 確定帶的根數(shù)</b></p><p>　　求得的帶的根數(shù)應(yīng)取整數(shù)，帶的根數(shù)可以通過(guò)式（3-15）計(jì)算 （3-15）</p><p>　　式中：—為包角系數(shù)；</p><p&

112、gt;<b>　　—為帶長(zhǎng)度系數(shù)。</b></p><p>　　為使每一根帶的受力比較均勻，根數(shù)不宜過(guò)多，否則應(yīng)增大帶輪直徑，從而使外廓尺寸增大。</p><p>　　由和值查文獻(xiàn)[7]的圖3-13a得=0.35ｋＷ；按公式（3-16）計(jì)算：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><

113、p>　　式中：—為彎曲影響系數(shù)；</p><p><b>　　—為傳動(dòng)比系數(shù)；</b></p><p>　　—為小帶輪的轉(zhuǎn)速，r/min。</p><p>　　分別查看文獻(xiàn)[7]中的表3-4、表3-5得出=0.39×10-3和=1.12。根據(jù)式（3-16）得：</p><p>　　根據(jù)文獻(xiàn)[7]中表3-2

114、和表3-3得=0.99和=0.964。則根數(shù)按式（3-15）計(jì)算得：</p><p>　　。選用Z型普通V帶1根。</p><p>　　7 確定帶的預(yù)拉力F0</p><p>　　預(yù)拉力F0可按公式（3-17）計(jì)算得出：</p><p>　?。?-17）查文獻(xiàn)[7]表3-1得Z型V帶的每米質(zhì)量ｑ=0.06㎏/m，則</p>&l