120敞口油桶搬运车整体结构设计.docx

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120敞口油桶搬运车整体结构设计

敞口油桶搬运车

摘要介绍一种敞口油桶搬运车的结构、工作原理、设计原理。

现有的油桶搬运车仅适用于搬运闭口油桶，它是通过卡钩卡住上盖和桶边进行吊装，这种吊装油桶搬运机对敞口油桶无法进行吊装运输。

敞口油桶是一种上口无盖的油桶，广泛适用于化工、冶金等生产领域中。

其内通常都装有高温液体和腐蚀性液体，搬运困难，目前敞口油桶的搬运通常是油桶置于小平板推车上进行的，工作很不可靠，往往会造成内装物溅出而伤人及浪费原料等生产事故。

现根据实际生产需要，采用液压运输车，只需一个人操作，省力、速度又快，摆放整齐、，原4-5人，年花费工资为7-8万，现一个人只要2万，年节约6万左右，车轮只需0.4万，而且经用3年也不会损坏，坏了只需要换几个轮子及一些液压元件，总共不超过0.03万元，经济效率特别的高。

关键词：

油桶

搬运车

液压技术

节约成本

Thedevelopmentofopenjerricantransportationmachine

AbstractTheexposureofatankcarcarryingthestructure,workingprinciple,designprinciples.Removalofexistingtankcarscarryingonlyappliestoclosedtank,hookitthroughthecardstucktothesuperstructureandbarrelswhilelifting,theliftingoftheoildrumhandlerexposurecannotbeliftingthetransporttank.Exposuretankisacatchycoveroftheoildrums,widelyusedinchemical,metallurgicalandotherproductionareas.Usuallyequippedwithitshigh-temperatureliquidsandcorrosiveliquids,handlingdifficulties,thecurrentexposureisusuallyremovaltankoildrumplacedonasmallflatpanelcarts,andworkveryreliable,oftencausedbyspillcontentswoundingandawasteofrawmaterialsandotherproductionaccidents.Isbasedontheactualproductionneeds,theuseofhydraulicvehicles,justonepersonoperation,energy,speedfast,neatdisplay,theoriginal4-5,and7-8yearsforthecostofwagesmillion,isapersonwhohasonly20,000annualsavingsofabout60,000,04,000wheelsonly,butalsobytheuseof3yearswillnotbedamaged,brokenonlychangedafewwheelsandanumberofhydrauliccomponents,atotalofnotmorethan00,300yuan,inparticularthehigheconomicefficiency.

Keywords:

Oildrums

Truck

HydraulicTechnology

Costsavings

1绪论4

1.1引言4

2总体方案及工作原理4

2.1总体结构4

2.2工作原理5

3机架的设计5

3.1机架的材料和制造方法可以分为6

3.1.1金属机架6

3.1.2非金属机架6

3.2机架的设计6

3.2.1槽钢的选用6

3.2.2角钢的选用7

4滚动轴承的选用7

4.1滚动轴承的主要分类7

4.2对滚动轴承材料的选用8

4.3滚动轴承的预紧8

4.4滚动轴承的润滑8

4.5滚动轴承的密封9

4.6轴承的安装与拆卸9

4.7经济性要求9

5滚轮及滚轮轴的选用10

5.1滚轮的选用10

5.2滚轮轴的选用11

5.3.1根据使用要求确定配合的类型12

5.3.2类比法选择要考虑的因素12

10焊接17

10.1焊接的定义17

10.2焊接用的气体17

10.3焊条的选用17

10.4焊前预热的目的17

10.5焊蕊17

10.6药皮17

10.7焊接用的电流17

10.8焊接根据钢分类可以分为不同的焊接18

参考文献20

1绪论

1.1引言

现有油桶搬运机仅适用于搬运封闭油桶，他是通过卡钩卡住上盖和桶边进行吊装，这种吊装油桶搬运机对敞口油桶无法进行吊装运输。

敞口油桶是一种上口无盖的油桶，广泛用于化工、冶金等生产领域中。

其内通常都装有高温液体或腐蚀性液体，搬运困难，目前，敞口油桶的搬运通常是油桶置于小平板推车上进行搬运的，工作很不可靠，往往会造成内装物溅出而伤人及浪费原料等生产事故。

现根据生产实际的功能要求，采用液压技术，研制了一种结构简单，成本低廉的敞口油桶搬运机，，并已在江西星火化工厂投入使用，一年多生产应用实践证明，该机构操纵灵活、动作准确、性能可靠、生产效率高。

2总体方案及工作原理

总体方案确定的依据：

完成敞口油桶的搬运，保证桶内的高温液体或腐蚀性

液体不往外溅出。

既可以节约成本，而且不会造成桶内装物溅出而伤人及浪费原

料等生产事故。

2.1总体结构

该机构主要有槽钢、角钢、固定板、肋板、夹杆、座管、中心板、推力板、推力板弧、转向轮、前轮、转向支承板、转向支承坐固定板、贴板等组成（图1-1）。

主要技术经济指标为：

（1）：

拟定油桶直径为580mm，油桶高度1000mm;

（2）：

油桶及胶渣重量为200kg；

（3）：

胶渣温度为180到200

（4）：

运输距离为30m；

（5）：

工作可靠，操作方便，节约成本。

图1-1敞口油桶运输车结构简图

2.2工作原理

使用者推动搬运车靠近油桶，在液压缸的另一头用二根软管接入夹杆座管内，用脚踩踏板使液压系统中的油上升→在比较小的压力下液压油通过软管进入到夹杆座管中→使夹杆座管中的弹簧向中间压缩→进而使夹板产生抱桶夹紧动作→液压系统的压力继续增大→当压力大到活塞杆可以顶升整个吊架→活塞杆带动座管机架上升→使夹杆上升直到碰到油桶的上边缘被挡住不能再上升→当液压系统中压力继续增大→当压力增大大到可以驱动活塞杆、吊架、油桶总重时→夹紧油桶上升并离开地面约250mm→再踩放放油踏板→活塞杆缓慢放下→被夹紧的油桶缓慢放到地面→夹杆在弹簧作用下缓慢张开→敞口油桶搬运车退出。

3机架的选择与设计

3.1机架的材料与制造方法可以分为：

3.1.1金属机架

1铸造机架。

由铸铁或铸钢制成，要求轻的可用铸铝，要求耐磨的可用铸铜。

2焊接机架。

常用于生产批量较少的大型机架。

3组合机架。

如铸焊组合机架，螺栓连接机架等，可用较小的铸、焊、锻件组合成较大的机架。

3.1.2非金属机架

1花岗岩机架。

尺寸稳定，常用于大型精密机械或仪器。

2混凝土机架。

成本较低而强度教差。

3塑料机架。

多用于仪表、仪器的壳体。

通过比较上述种类的机架和综合考虑本设计机架所需要的要求我们可以选择组合焊接机架。

而且来源方便、廉价。

适用于大批量生产的中小型机架。

3.2机架的设计

机架设计高度可以根据油桶的高度来确定，既不能太高也不能太低，但一定要比油桶的高度要高。

根据油桶的高度H=1000mm油桶直径为580mm可以选择二根高度为1100mm的槽钢，一根长度为600mm的槽钢为机架的宽度，因为油桶的直径为580mm，而选择宽度为600mm的槽钢，因为这样不但可以恰好吧油桶放进去，而且两边各留出10mm的间隙，这样有利于吧油桶放在正中央，如果机架的宽度太长，不利于调整油桶的位置，使其摆在正中央，如果不在正中央，两边受力部均匀，从而是油桶夹紧力不够。

导致油桶在运输过程中掉落，使桶内装物溅出而伤人及浪费原料的安全事故。

3.2.1槽钢的选择

槽钢是截面为凹槽形的长形钢条。

槽钢分普通槽钢和轻型槽钢。

槽钢主要用于建筑机构，车辆制造和其它工业结构，槽钢还通常与工字钢配合使用。

图3-1槽钢规格

3.2.2角钢的选择

角钢定义:

角钢俗称角铁，是二边互相垂直成角形的长形钢条。

有等边角钢和不等边角钢之分。

等边角钢的两个边宽相等。

其规格以边宽x边宽x边厚的毫米数表示。

如“∟30x30x3”，即表示边宽为30毫米，边厚为3毫米的等边角钢。

也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如∟3#。

型号不表示同一型号中不同边厚的尺寸，因而在合同等单据上将角钢的边宽、边厚尺寸填写齐全，避免单独用型号表示。

角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作为构件之间的连接件。

广泛用于各种建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、容器架以及仓库货架等

图3-2角钢结构图

4滚动轴承的选用

4.1滚动轴承主要分类：

（1）按滚动体形状：

滚动轴承可以分为球轴承和磙子轴承

（2）按轴承所能承受的外载荷不同，滚动轴承可以分为：

向心轴承、推力轴承、向心推力轴承

（3）按自动调心性能：

轴承可分为自动调心轴承和非自动调心轴承

4.2对滚动轴承材料选用的要求

一般滚动轴承是在较高的接触下和较高的转速下运转，因此首先要保证滚动轴承套圈和滚动体材料有较高的强度和硬度，要有淬透性，其次为了使滚动轴承能有足够长的寿命，要求其有较高的抗疲劳强度和抗摩擦磨损性能，此外，为了在工作温度下保持正常运转还要求其结构尺寸的稳定性和韧性。

在结构和内部几何尺寸，安装正确的情况下，滚动轴承的寿命与轴承的材料和冶炼工艺有很大关系，从20世纪初开始，高碳铬就被引用到轴承中来，到目前为止，用得最多的轴承钢仍然是碳的质量分数<0.8%的高碳铬钢。

随着科学技术的不断发展，对轴承的性能的要求越来越多，如重载条件下的高可靠性要求等，在各种特殊工况条件下（如低温冷冻条件、真空条件

有腐蚀介质的环境中），工作的轴承都开发出了多种特殊性能的滚动轴承材料，对大型和特大型轴承，为了保持其高表面强度和其心部韧性，开发出了碳的质量分数<0.8%的渗碳钢。

4.3滚动轴承的预紧

预紧是将轴承装入轴承座和轴上后，采取一定措施使轴承中的滚动体和内外圈之间产生一定量的变形，以保持内外圈处于压紧状态。

滚动轴承预紧的目的：

增加支撑的刚性，减小振动和噪声，为防止由于惯性力矩所引起的滚动体相当于内外圈滚道的滑动。

4.4滚动轴承的润滑

为了保证滚动轴承正常运行，必须有良好的润滑。

滚动轴承的额定载荷和极限转速都是在假设润滑适当的条件下确定的。

所谓润滑适当是指润滑剂选择合适润滑剂量适当，润滑不良常是引起轴承早期破坏的主要原因之一。

滚动轴承中存在着多种滑动，是轴承运转中产生摩擦发热和磨损，对轴承润滑主要目的是避免滑道、滚动体、保持架之间金属的直接接触，减小摩擦发热，避免温度过高，减小轴承零件磨损和防止锈蚀。

在循环油润滑中，润滑油的流动还可以起到散热冷却的作用，脂润滑时润油脂还可以起到一定的密封的作用。

4.5滚动轴承的密封

密封对轴承来说时不可缺少的，密封既可以防止润滑剂的泄露，也可以防止外界有害物质的侵入，否则会引起轴承滚道的磨粒磨损，降低轴承的使用寿命，还可能使轴承零件受到有害气体和水分的锈蚀。

加速润滑剂老化。

因此轴承密封装置是轴承系统的重要设计环节之一。

设计时应考虑能达到长期密封和防尘作用。

同时要求摩擦和安装误差小，拆卸装配方便，维修保养简单。

4.6轴承的安装和拆卸

当轴承没有剖面而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离的轴承（如圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承等）。

当轴承在长轴上安装时，为了便于装拆，可以选用其内圈孔为1：

12的圆锥孔的轴承。

4.7经济性要求：

一般，深沟球轴承价格最低，磙子轴承比球轴承价格高。

轴承精度愈高，则价格越高。

选择轴承时，必须详细了解各类轴承的价格，在满足使用要求的前提下，尽可能地降低成本。

根据选购的直径为75mm，宽度为25mm的前轮，如下图所示：

图4-1前轮

查表可选用深沟球轴承，如下图所示前轮采用外购，从经济效率考虑，这样可以减少成本，前轮的材料可以选用45号钢，因为45号钢是中碳钢，综合力学性能好，多在正火调质状态下使用，主要用于制造齿轮和轴类零件。

跟前轮配合使用的是深沟球轴承，因为深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双向的轴向载荷，工作时内外圈的轴线允许偏差8’-16’，而且摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛，但承受冲击负荷能力较差。

图4-2滚动轴承

5滚轮及滚轮轴的选用

5.1滚轮的选用

滚轮一般选用45#钢，因为45号钢是中碳钢，中和力学性能好，多在正火、调质状态下使用，主要用于制造齿轮、轴类零件。

现选用一根直径为70mm，长度为27mm,的一根轴把它加工成如下图的齿轮，滚轮是放在槽钢内侧，而槽钢高度为80mm，腿宽度为43mm，而平均腿厚度t为8mm，所以80-8-8=64把滚轮1、2点处加工成半径为5的圆角，倒圆角是为了便于装配，且保护零件表面不受磨损，一般在轴端、孔扣、台肩和拐角处加工出倒圆角，但在加工过程中一定要把孔与面加工成垂直，而滚轮两侧要有一定的斜度，斜度为1：

10，因为这与槽钢内侧的结构类型有关，所以滚轮两侧要有一定的斜度，这样有利于滚轮与槽钢充分接触，从而避免没有充分接触使滚轮从槽钢的内侧掉落。

图5-1滚轮

5.2滚轮轴的选用

滚轮一般选用45#钢，因为45号钢是中碳钢，中和力学性能好，多在正火、调质状态下使用，主要用于制造齿轮、轴类零件。

选用直径为36mm,长度为58mm为轴，把其加工成如下图所示：

图5-2滚轮轴

如上图，并且要在轴饿左端挖一个深度为16mm,宽度为16mm的凹形球槽，用来放一个钢球，并且在轴的内部加工一个内螺纹，且大径为10mm,长度为40mm,目的是用来顶放在深度和宽度都是16mm内的钢球，使其充分与槽钢内侧接触，这样可以减小摩擦，而且在加工过程中直径16mm和直径为25mm二根轴要同轴的。

5.3配合种类的选用

配合种类的选用就是再确定了基准制的基础上，根据使用中允许间隙或过盈的大小及其变化范围，选定非基准的基准偏差代号，有的同时确定基准与非基准件的等级。

5.3.1根据使用要求确定配合的类型

确定间隙、过渡、过盈配合应根据具体的使用要求，例如：

孔和轴有相对运动（转动或移动）要求时，必须选择间隙配合，当孔与轴无相对运动时，应根据具体工作条件的不同确定过渡、过盈甚至间隙配合。

应尽可能地选用优先组合，其次是常用配合，再次是一般配合，如果仍不能满足要求可以选择其他配合。

根据《互换性与测量技术基础》查表3-13（尺寸至500基孔制常用和优先配合的特征及应用）可知：

一般转速不高的配合，当温度影响不大时，广泛应用于普通润滑油润滑的轴承处，可以选用间隙配合的一般间隙，如H6/f5，H7/f6，H8/f8，H9/f9.

5.3.2在用类比法选择配合时还需考虑以下因素：

（1）：

受载荷的情况，若载荷较大，对于过盈配合，过盈量要增加；对于间隙配合要减小间隙；对于过渡配合要选用过盈率大的过渡配合。

（2）：

拆装情况，经常拆装的孔和轴的配合比不经常拆装的配合要松些。

有时零件虽然不经常拆装，但受结构限制装配困难的配合，也要选松一些配合。

（3）：

配合件的结合长度和形位误差

（4）：

配合件的材料,当配合件中有一件是铜或铝等塑性材料时，考虑到他们容易变形，选择配合时可适当增大过盈或减小间隙。

（5）：

温度的影响

（6）：

装配变形的影响，主要针对一些薄壁零件的装配

（7）：

生产类型,在大批量生产时，加工后的尺寸通常按正态分布，而在单件小批量生产时，所加工的孔的尺寸多偏向最小极限尺寸，所加工轴的尺寸多偏向最大极限尺寸。

5.4滚轮与滚轮轴配合的计算

查《互换性与测量技术基础》中的表3-1可知：

孔的标准公差为IT5=0.009mm

轴的标准公差为IT6=o.o13mm

查表确定轴的基本偏差，查表3-4得：

f的基本偏差es=0.02mm

查表确定孔的基本偏差，查表3-5得：

H的基本偏差ES=0

计算孔的另一个极限偏差:

H6的另一个极限偏差ES=EI+IT6=0+13=0.013mm

计算轴的另一个极限偏差：

f5的另一个极限偏差：

ei=es-IT5=-20-9=-0.029mm

6前腿的选用

6.1前腿长度的确定

前腿的长度的确定是根据油桶的直径来确定的，前腿首先选用方钢作为原材料，选用方钢的高度为60mm、宽度为40mm、厚度为2.5mm，因为油桶的直径为580mm，所以前腿的长度一定要比油桶的直径要长，如果短了油桶的整体就放不进来，就不符合设计要求。

所以我们要选取前腿的长度L=620mm>580mm即可。

6.2肋板的设计

用2块肋板上顶边长20mm,下底边长100mm,高度为200mm,厚度为5mm焊接在前腿与槽钢的两侧起到固定前腿与槽钢，而且在焊接时肋板的下底不要与前腿的下边相平行，要留出10mm的距离，因为这样便于肋板的下底边与前腿的焊接。

6.3贴板的设计

贴板的作用是使方钢与地面保持平行，因为转向轮的高度为130mm，方钢的高度为70mm，所以方钢的下地面应与地面相距130mm-70mm=60mm.先固定转向轮，再固定前轮，但是方钢的高度为60mm,而前轮的高度为70mm，所以这样的话，务必要把方钢的底面开个槽，但是这样会增加加工工序，也会增加成本，所以会在前腿的前侧边缘各焊接二块贴板，这样的目的会使前轮与转向轮高度相一致，从而不会使推动油桶时使油桶有向前或向后倾斜。

只要前轮与转向轮的高度相一致，才能保证油桶和底面平行，才能保证油桶运输车水平运输。

不会使桶内的高温液体或腐蚀性液体向外溅出而造成伤人事故。

贴板如下图所示，高度50mm,是因为还要留出10mm的间隙便于焊接，所以也就是说前腿的下底面到地面也要有70mm，但是前轮的直径长度75mm，则半径也要有37.5mm，所以为了使前轮不碰到前腿的下底面，因为圆心到前腿的下底面必须大于等于37.5mm，故选39mm。

图6-1贴板

7吊架的设计

吊架是由夹杆座管，中心板，座管和墙板组合而成。

夹杆座管可以选Q235的材料，长度为624mm，直径为57mm，壁厚为6mm的钢管。

然后在该钢管上开一个键槽，键长230mm,键宽为20mm,键高为11mm.再把如下图所示放入键槽中，目的是防止活塞杆受到力以后向上下转动。

而吊架上端的夹杆座管中有液压装置，且在夹杆座管中间有弹簧，弹簧上装有活塞杆，等油冲上来以后弹簧向中间压缩，从而使装在弹簧上的活塞杆向中间推，使装在活塞杆上的夹杆吧油桶抱起。

长度选644mm的钢管是为了使油桶正好放进来，而且不碰到夹板销，两块墙板之间的距离500mm，是根据油桶的直径和槽钢的宽度来确定L=600-43-43=514，但是墙板不需要紧贴着槽钢，所以留出一点间隙，故我们选取一个整数，所以L=500mm。

而下面的座管只要有530mm即可。

因为墙板500mm，而座管只需稍微露出墙板即可，因为这样便于焊接

图7-1导向键

8夹杆座管许用应力的校核

图8-1夹杆座管和夹杆的结构简图

力偶距=力x力臂

M=250x10x0.34=850N·m

因为截面是直径为d的圆形，所以抗弯截面系数W=3.14

/32=0.000018172

所以σ=M/W=850/0.000018172=46775097.76Pa=46.77Mpa

查表得到45号钢的弯曲许用应力为[σ]=100Mpa

故σ=46.77Mpa<[σ]=100Mp，所以根据弯曲许用应力校核该轴，该轴合格。

9夹杆的设计

夹杆选用45号钢为材料，因为45号钢是中碳钢，综合力学性能好，多在调质，正火状态下使用。

主要用于制造齿轮，轴类零件。

选用长度为370mm，直径为50mm的钢管。

因为油桶的直径为580mm，所以夹杆的长度必须比油桶的半径大，故选l=370mm。

然后用车床在轴的上顶面距左端45mm处开始车出深度为5mm凹槽，一直车到距轴左端45mm处.再在下底面车出深度同样为5mm的凹槽。

再在距夹杆左端25mm，处镗一直径为20mm的通孔，用夹板销来固定夹板和夹杆。

再在距离夹杆左端20mm处镗一直径为20mm的通孔，再开一个键槽b=6mm,t=3mm，开键槽的目的是防止夹杆左端受到力以后左右转动，起固定作用。

夹杆如下图所示：

图9-1夹杆示意图

10焊接

10.1焊接的定义

焊接是将需要连接的零件在连接部分加热到融化或半融化状态后，用压力使其连接起来，或在其间加入其他融化状态的金属，使他们冷却后连成一体，因此焊接是一种不可拆卸焊接。

10.2焊接用的气体

（a）:

助燃气体（氧气）

（b）:

可燃气体（乙炔）

（c）:

保护气体（氩气、二氧化碳、混合气体）

10.3焊条的选用

查表根据《使用焊工读本》表4-3可知选用E4303或E5003焊条，因为药皮中含有30%的氧化钛和20%以下的钙或镁碳酸盐矿，熔渣流动性良好，脱渣容易，电弧稳定，熔深适中，飞溅少，焊波整齐，使用全范围焊接。

10.4焊前预热的目的

含碳量较高的碳钢以及低合金高强度钢，在焊接过程中或焊接后，由于冷却速度过高会产生淬硬组织，导致出现冷裂纹，焊前预热的目的是减缓焊接接头的冷却速度，适当延长从800℃-500℃的冷却时间（预热温度越高，冷却时间越长），从而避免或减小产生淬硬组织，减小了焊接应力，有利于氢的逸出，有利于防止冷裂纹的出现。

10.5焊蕊

焊条中药皮包覆的金属叫焊蕊，焊条的直接系列是指焊条的蕊棒系列。

10.6药皮

压深在焊蕊表面上的深涂料层叫药皮。

涂料系列由各种氧化物、碳酸盐、氟化物、硅酸盐、铁合金、有机物、金属粉末。

按一定的比例配制而成，药皮的主要作用是造气，造渣，脱氧，合金化，粘接成形等。

焊接的质量与药皮的成分和配比密切相关。

10.7焊接采用电流

焊条夹在绝缘的焊枪上，通过电缆连到与使用的直流或交流的电焊机相连接，因为他简单且对焊接电流在工作上产生的磁场所引起的电弧偏吹不太敏感，然而有些焊条（高合金钢、有色金属）不适用于交流焊，焊接的电流的电压一般约为60v，但起弧后工件和焊条之间的电压为20-35v，当在潮湿的环境中焊接时，采取的附加安全措施是在装一降压装置熄弧时自动降压。

10.8焊接根据钢的分来可以分为不同的焊接:

10.8.1低碳钢（含碳量<0.25）

特点：

（1）含碳及合金元素少，可焊性好

（2）产生裂纹、气孔倾向小

焊接：

（1）工作焊前一般不预热，寒冷地区或工件刚性较大时，可适当预热