导辊除锈机床设计全套图纸word版.docx
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导辊除锈机床设计全套图纸word版
摘要
随着机械工艺技术的不断创新，机械装备更是日新月异，各类运输机械和轧机上的滑动导轨装置逐渐被滚动导轨——导辊所代替。
导辊的工作条件十分恶劣，易受到输送物件的强冲击；工作时与接触物件产生的摩擦磨损与疲劳磨损；以及冷热刺激等，这些都会使导辊的表面发生锈蚀现象。
长时间的锈蚀会影响导辊的表面强度，如不及时清理，会影响设备的正常工作。
导辊除锈机可以对导辊表面的锈迹进行及时彻底的清理，从而保证输送机械工作的正常进行。
除锈机的种类很多，其中使用范围最广的是抛丸机和酸洗机。
前者机身大，结构复杂适用于大件型材。
后者使用经济方便，但除锈剂为酸基物质，难以清除油脂和污垢，废液处理难，除锈效果差。
本设计的主要内容是设计一台结构合理，功能完整且精度满足要求的导辊除锈机。
该除锈机可以对不同长度和直径的导辊完成表面除锈。
除锈机床主要部件如床身，主轴箱等参照外圆磨床，主要除锈原理是使用电机带动钢丝刷对导辊表面进行打磨，来去除松动或翘起的氧化皮、铁锈、焊渣等。
关键词：
导辊；除锈机床
Abstract
Withthemachineryandtechnologyinnovation,mechanicalequipmentischangerapidly,alltypesoftransportmachineryandmillonaslideraildevicehasbeenreplacedbytherollingguide--Guideroller.Guiderollverypoorworkingconditions,subjecttothestrongimpactoftransportingobjects;objectwhenworkingwithcontactfrictionandwearandfatiguewear;hotandcoldstimulation.Willmaketherollersurfacerustingphenomenon.Longtimecorrosioncanaffecttheguiderollersurfacestrength,ifnotclearintime,willaffectthenormaloperationofequipment,derustingmachineguiderollerofrollersurfacerustaretimelyandthoroughcleaning,soastoensurethenormalworkingofconveyingmachinery.
Rustcleaningmachineofmanykinds,themostwidelyusedistheshotblastingmachineandpicklingmachine.Thefuselage,complexstructuresuitableforlargesection.Thelatteruseseconomicconvenience,butrustremoverforacid-basematerial,itisdifficulttoremovegreaseanddirt,wastewatertreatment,cleaningeffectispoor.
Themaincontentsofthisdesignistodesignareasonablestructure,completefunctionandaccuracycanmeettherequirementsoftheguiderollerdescalingmachine.Therustremovingmachinecanbeofdifferentlengthsanddiametersoftheguiderollersurfacederusting.Derustingmachinetoolsmaincomponentssuchasbed,spindleboxofhorizontallathemainreference,usingtoolssuchaswirebrushonthesurfaceoftheguiderollergrinding,canberemovedbylooseningortiltoftheoxidescale,rust,weldingslag.
Keywords:
Guideroller;derustingmachine
CONTENTS
Abstract….……………...…………………………………………………………I
Chapter1Introduction…………………………………………………………...1
1.1subjectofthepurposeandsignificance…………………………………...1
1.2domesticandforeignsteelpiperustTechniqueDevelopment……………2
1.2.1athomeandabroadRustTechnology……………………………….2
1.2.2athomeandabroadblastingequipment…………………………….6
1.2.3blastingequipmentabroad…………………………………………..7
1.3topics,tasksandtechnicalrequirements…………………………………10
1.3.1Thecurriculumtask……………………………………..…………10
1.3.2Themaintechnicalrequirements……………………………..……10
Chapter2Rustremovalmachineprincipleanddesignoftheguideroller….11
2.1Theprincipleoftheguiderollerrustmachine……………………………11
2.2Designoftheguiderollerrustmachine
…………………………………..11
2.2.1Guiderollerruststructureofthemachinedesign…………………..12
2.2.2Machinetoolpartsandtheirmovementpatternselected…………..12
2.3Summary…………………………………………………………………14
Chapter3StructuralDesign……………………………………………………15
3.1spindleboxdesign……………………………………………………….15
3.2Theturretstructure………………………………………………………17
3.3Tailstockstructuraldesign………………………………………………18
3.4apron,structuraldesign………………………………………………….18
3.5bodystructuredesign……………………………………………………19
3.6Summary………………………………………………………………...20
Chapter4Designcheck…………………………………………………………21
4.1SpindleVbeltdesign……………………………………………………21
4.2wirebrushcomputing…………………………………………………...23
4.3worm,thewormdesign………………………………………………….25
4.4Designofthespindleandcheck………………………………………...28
4.5bearingdesigncalculation……………………………………………….33
4.6ballscrewselectionandchecking……………………………………….34
4.6.1IntroductiontoBallScrews
………………………………………...34
4.6.2Selectionofballscrewandchecking……………………………….35
4.7Summary………………………………………………………………...38
Conclusion……………………………………………………………………….39
Acknowledgements……………………………………………………………...40
References………………………………………………………………………..41
第1章绪论
在工业发达国家，每年因锈蚀所造成的直接经济损失约占国民经济生产总值的1%-4%，远远超过每年因地质等灾害所造成的损失。
因此，金属表面除锈的意义重大。
金属除锈主要有手工除锈，机械除锈和化学除锈。
随着机械技术的发展，用机械除锈代替化学酸洗，对线材的表面进行预处理，已经广泛用于线材加工企业。
通常机械除锈是指利用鼓风机、除锈喷砂机、空气压缩机、轴流风机对锈蚀器具进行除锈处理。
在对导辊锈蚀原因分析和对国内现有除锈机械了解后，结合机械除锈知识和机床原理，设计一台利用钢丝刷等工具对导辊表面进行打磨，可以去除松动或翘起的氧化皮、铁锈、焊渣等的除锈机床。
机床设计过程中，通过了解除锈知识，结合掌握的机床原理，运用机械制图能力，从而将大学四年所学灵活应用，完成毕业设计，为以后的工作打下初步基础。
1.1课题目的及意义
运输机械会用到各式各样的导辊，导辊的表面会因为接触输送的物料或长时间暴露在恶劣的工作环境中，在其表面会产生锈蚀现象，长时间的锈蚀会影响导辊的的表面强度，如不及时清理，会影响设备的正常工作，导辊除锈机可以对导辊表面的锈迹进行及时彻底清理，以保证输送机械的工作正常进行。
本次毕业设计将设计一台结构合理，功能完整且精度满足要求的导辊除锈机。
通过设计过程，了解导辊除锈机的基本工作原理，掌握对导辊除锈机各组成部件的结构尺寸计算、强度校核、验算过程以及驱动系统的选择等，进一步了解和熟悉常规工程设计过程。
通过对该设备的设计，可以提高对书本理论知识的认识，增强实际的工程应用能力，为将来从事工程设计工作打下基础
。
1.2国内外钢管除锈技术发展概况
除锈的方法很多，对于不同种类的金属材料，其表面的锈是不同的，因此其除锈的方法也各不相同。
另一方面，不同的表面工程技术，如电镀、涂装等，对于表面除锈的要求也是不同的。
因此，实际选择除锈方法的时候，要根据金属材料的种类及具体表面工程的要求选择合适的除锈方法及工艺。
常用的表面除锈方法有化学浸泡法、超声波法、电化学除锈法、机械法以及手工除锈法等
1.2.1目前国内外除锈技术分析
所谓除锈即除去金属表面上的腐蚀锈层。
它是涂漆和其他表面处理的首道工序。
方法有机械除锈、热除锈、化学除锈和电解除锈等。
机械除锈法多种多样，方便易行，适用于各种构件和场合。
例如：
小型多量的部件可用滚筒；大面积除锈可用风动工具；结构复杂的设备可用喷砂机；最普通的是纱布或砂纸除锈。
1、手工除锈
手工除锈的工具有榔头、铲刀、刮刀、钢丝刷等，一般厚的锈斑用榔头敲松再用铲刀铲出。
劳动强度大，除锈效率低，一般0.2～0.5㎡/h，环境恶劣，难以除去氧化皮等污物，除锈效果不佳，难以达到规定的清洁度和粗糙度，已逐步被机械方法和化学方法所代替。
但在修船过程中，特别是对局部缺陷的修补，常采用此方法；对于机械除锈难以达到的部位，如狭小的舱室、型钢反面角隅边缘等作业困难区域，也多应用于手工除锈。
2、机械除锈
机械除锈的工具和工艺较多，其中主要如下：
（1）小型风动或电动除锈：
主要以电或压缩空气为动力，装备适当的除锈装置，进行往复运动或旋转运动，以适应各种场合的除锈要求。
如角向磨光机、钢丝刷、风动针束除锈器、风动敲锈锤、齿型旋转除锈器等，属于半机械化设备，工具轻巧、机动性大，能较彻底去除锈、旧涂层等，能对涂层进行打毛处理，效率比手工除锈大大提高，可达
1～2m2/h，但不能出去氧化皮，表面粗糙度较小，不能达到优质的表面处理质量，工效较喷射处理低。
可在任何部分使用，特别在修船过程中得到广泛应用。
（2）喷丸（砂）除锈：
主要以颗粒喷射冲蚀作用构成的以达到表面清洁和适宜的粗糙度，设备包括敞开式喷丸（砂）机应用较为广泛，能较为彻底地清楚金属表面所有的杂质，如氧化皮、锈蚀和旧漆膜，除锈效率高4～5m2/h，机械程度高，除锈质量好。
但由于磨料一般不能回收，对其他作业有影响，清理现场麻烦。
所以环境污染较重，近来逐渐被限制使用。
（3）高压水磨料除锈：
利用高压水射流的冲击作用（加上磨料的磨削作用）和水撬作用破坏锈蚀和涂层对钢板的附着力。
其特别事无粉尘污染，不损伤钢板，大大提高出除锈效率，可达15m2/h以上，除锈质量好。
但除锈后的钢板易返锈，须涂装专门的防湿除锈涂料，对一般性能涂料的涂装有较大影响。
（4）抛丸除锈：
抛丸除锈是利用高速旋转的叶轮将磨料抛向钢铁表面来达到除锈目的，是一种对船体钢料进行除锈的较为先进的机械处理方法，不仅生产效率高，而且费用低、自动化程度高，可实现流水线操作，环境污染少，但尽在室内操作。
3、化学除锈
化学除锈主要是利用酸与金属氧化物发生化学反应，而除掉金属表面的锈蚀产物的一种除锈方法，即通常所说的酸洗除锈，只能在车间内操作。
我国钢管除锈技术是比较落后的，1965年以前，普遍事人用钢丝刷、砂纸和红砖除锈，效率低，质量差，劳动强度高，空气污染严重。
后来，采用机械钢丝刷除锈，沥青防腐工厂预制化生产。
对沿用管道使用寿命和提高经济效益起了一定作用。
虽然，以后对这种方法几经改良和提高，但基本采用的抛丸除锈的沥青防腐，一直使用至今。
这种情况与当前国外普遍采用的抛丸除锈和高分子合成材料防腐相比，落后一代。
近年来，随着石油化学工业的飞速发展，并对钢管除锈涂料高分子合成材料大量出现，推动了普通钢管防腐技术的发展，并对钢管除锈质量提出了更高的要求见表
1.1。
在各种除锈方法之中只有抛丸才能达到这样高的等级。
而目前采用的钢丝刷除锈的方法是无法达到的。
这样在我国的钢管防腐技术中，出现了钢丝刷除锈质量差，满足不了合成高分子材料对除锈质量要求。
国外各工业发达国家对金属表面处理质量极为重视，不但制定有完备的除锈标准，还有各种检测仪器和专门的检测人员，并普遍的采用了抛丸除锈工艺。
美国西阿西·克劳斯公司的钢管抛丸除锈装置，使用0.7mm钢丸，除锈速度为6.6～13.3mm/min；法国绝缘公司色当防腐厂的钢管抛丸除锈装置，除锈速度为10～15mm/min。
表1.1各种涂料对金属表面处理要求
涂料
底漆干膜厚度
表面处理程度
描纹深度
干性油和醇酸类
酚醛和环氧树脂
氧化橡胶
乙烯类
有机硅和有机硅丙烯
酸脂
改性环氧
环氧酚醛类
2~3
2~3
2~3
1~2
1~2
1~2
2~4
2~4
最好普通级
至少普通级
最好近白
近白
0.75~1
1~1.25
1~1.25
1~1.25
0.75~1
0.75~1
1~1.25
1~1.25
聚氨脂
双组分
单组分
1~2
2~3
近白
至少普通级
1~1.25
1~1.25
厚膜衫里
改性环氧
环氧酚醛
聚脂
10~20
10~20
10~20
出白
出白
出白
2~4
2~4
2~4
无机富锌
水基
溶剂基
预制
3~5
2~4
1~1.5
近白
最好近白
近白
1~1.25
0.75~1.25
0.75~1
以前，抛丸技术在我国的使用只限于铸件清理、钢板除锈、钢材与机械零件表面强化，薄板成型和金属表面装饰等行业，关于钢管采用抛丸除锈问题，未见报导。
1981年汉江石油管理局沙市制管厂为适应国外客商的钢管外表面除锈质量必须达到瑞典SIS除锈标准2.5级的要求，采用了喷丸除锈方法。
用6把Φ9毫升的喷枪清理Φ720～1420㎜的螺纹管，除锈速度为0.22～0.44㎜/min。
喷丸是抛丸出现前的一个发展阶段，虽然除锈质量好，但效率低，耗能高，很快为抛丸所代替。
在铸件清砂中，抛丸比喷丸效率高15～20倍，喷丸比抛丸耗能高16.3～22.7倍。
在船体除锈中的情况也如此表1.2。
但是，喷丸以其特有的灵活性，至今还有很大的使用价值。
在很多清理设备中，都是以抛丸为主，喷丸为辅助对固定的抛丸器清理不到的地方，由人工用喷枪清理。
现在，随着中外技术交流活动的增加，对国外管道防腐技术有了更多的了解。
大家公认，更新钢管除锈设备，研制钢管抛丸除锈装置，势在必行。
石油管道科学研究院和石油管道第一工程公司联合研制的“Φ426～1020钢管抛丸除锈作业线”已于1984年5月14日在辽阳通过了石油部管道局的技术鉴定。
在此之前北京市公用局管件厂和华北油田油建一公司也对钢管抛丸除锈技术做过研究。
表1.2抛丸和喷丸的对比表
名称
抛丸
喷丸
钢丸初速度（m/s）
70～80
60～70
单击消耗功率（kw）
10
40
生产率（㎡/h）
8
0.375
清理100㎡时间
1.25
6.67
耗电量（kw·h）
12.5
267
1.2.2国内外现有的除锈设备
当前，我国政府在改善生态环境方面积极努力，对各种工业污染的处理，取得了良好的效果。
但在造船和修船工业领域，环境污染还存在死角，没有得到解决，随着环保力度的加大，必定会引起各方面的重视。
以下从钢材表面除锈设备的使用对环境造成的污染，讨论表面处理设备对环境保护的作用及其发展趋势。
我国工业起步比较晚，在技术水平方面与国外工业相比差距较大。
目前，特别是钢材表面除锈的手段还是比较落后的，主要表现在除锈设备方面。
1、手工除锈方法和设备
手工除锈是最简单的、最原始的处理方法，其除锈效率很低、质量较差，现在已经逐步被淘汰，只是在船舶维修时还要用手工除锈。
其操作工具主要是钢丝刷、刮刀、铁锤等工具，图1.1为钢丝刷除锈工具。
利用钢丝刷等手工工具进行除锈，不仅效率低，而且对操作人员危害极大，如果操作人员仅依靠普通口罩进行保护，经过几个小时的工作后，鼻腔中就会沾满锈沉，长久以往，就会对人的呼吸造成严重的伤害；同时所产生的铁锈和沙尘还会注入环境中，对生物造成危害。
图1.1钢丝刷除锈工具
2、手工机械除锈的方法和设备
手工机械除锈主要采用电动工具：
如电动钢丝轮等工具进行除锈，图1-2为常见的质量较好的电动除锈工具。
电动工具除锈是目前修船行业中使用最多的工具，其除锈效率要比手工除锈产生方法高很多倍，除锈质量也好许多，但还是达不到很好的除锈质量等级。
由于采用机械工具操作，工作中产生的粉尘更大、粉尘的颗粒更细，也就容易进入施工人员的呼吸系统，对人员造成极大的伤害。
其产生的锈尘也会进入环境中，对生物造成危害。
目前采用的这种方法进行施工，常采用的保护措施是使用防毒面具保护，但常常由于不能及时更换吸尘材料而导致保护失效，从而对人员造成不可挽回的伤害。
图1.2电动除锈工具
3、干喷砂除锈方法和设备
喷砂除锈是国际上公认的除锈效率高、除锈质量好的一种方法。
其主要为封闭式除锈和敞开式除锈二类。
在敞开式除锈中有可分固定式除锈，如工厂除锈车间，一般采用打型的除锈工具，固定在厂房内，这样的除锈方式主要由小型除锈效果好质量都较好，适用于钢材的批量处理；移动式除锈，主要由小型除锈设备组成，如可移动的空压机、压力灌、储砂灌、回收装置等。
这里的除锈方法主要是干喷砂除锈，因此对人员和环境的危害与手工除锈方法相同，而对人体的危害更甚。
图1.3喷砂除锈工具
1.2.3国外除锈设备的新发展
鉴于上述的几种新方法都或多或少的对人体和环境造成危害，因此，国内外都对这方面进行了多种和探索研究，发现除锈设备已有不少的改进，有的已基本达到对人体和环境无害的程度，主要有以下几种。
1、回收式喷砂除锈设备
这种设备在原有的基础上进行了改进，再喷口位置加上了一个吸引装置，可在喷砂的同时将打下来的氧化皮、铁锈和沙子吸入回收装置，回收物进行处理后其沙子还可以继续使用。
这样处理后，打下来的杂质和粉尘就不会到处飞扬，基本上不会对施工人员造成危害。
但由于装置复杂，相对降低了除锈效率，特别是大型工程上使用时受到了限制，加上施工对设备的要求较高，很容易出现故障，因此目前还没有大规模推广使用。
图1.4为回收式喷砂除锈机。
图1.4循环回收式喷砂机
2、喷砂除锈设备
湿喷砂除锈设备是利用高压水夹砂除锈的，目的是减少粉尘飞扬，这种喷砂设备除锈效率较高，可以与干喷砂系统相媲美，同时可以减少粉尘污染，因此目前许多厂家正在想着方面发展。
湿喷砂除锈系统存在的问题、虽然其防止了粉尘对空气的污染，减少了对操作人员的伤害，但其排放的铁锈和砂粒还是会随着排放系统流入到水域中，从而对水域造成危害；同时由于湿喷砂系统除锈后还需要防止刚才表面返锈，因此除锈完毕后必须立即进行表面干燥，在涂装防锈底漆来保护其已处理的表面。
一般这种防锈底漆须由一定的带湿涂装功能，还必须有较好的防锈功能。
图1.5为湿喷砂除锈机样品。
图1.5封闭式湿喷砂除锈机
3、高压水除锈设备
高压水除锈设备无污染，真正满足环保要求，具有很高评价的除锈高压水除锈设备是技术含量相对较高的系统，效率。
这种系统的缺点与湿喷砂除锈工艺一样，其目前国内还没有厂家生产，主要靠国外进口，除锈后处理工序要跟上，以防止钢板返锈。
这种产品主要品牌有美国的F10w公司、Aqua公司以及德国Dyne公司。
由于技术含量高、价格昂贵，因此在国内推广使用WOMA机械制造有限公司，采用这种系统后受到了一定的限制。
图1.6为WOMA公司生产的以完全避免粉尘对施工人员和环境造成的伤害和高压水除锈设备。
图1.6WOMA公司高压水除锈设备
1.3本课题的任务及技术要求
1.3.1课题任务
导辊可能需要装配橡胶筒，或者导辊外圆柱面需要处理（例如：
喷漆、烤蓝等）。
由于导辊管型材存储期间生锈，所以机械加工前要求进行有设计外圆除锈机床的要求，提高除锈的速度和质量，节约时间，提高经济效益。
导辊除锈机床要实现导辊回转运动，刀具作直线进给并作回转运动。
导辊装夹要实现自动定位、夹紧。
导辊除锈机床满足生产效率高、静态动态性能好、结构简单、使用方便、维修容易、造型美观、耗能少、成本低的要求。
设计尽量向低成本、高效率、简化操作、符合人机工程方向考虑。
1.3.2主要技术要求
导辊轴加工长度：
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